JP5673889B2 - 捩り振動減衰装置 - Google Patents

Description

この発明は、クランクシャフトや動力伝達軸などの回転体の捩り振動を低減するための装置に関し、特に転動する慣性質量体の相対的な振子運動を利用して回転体の捩り振動を低減する装置に関するものである。

トルクを伝達する軸などの回転体には、入力されるトルク自体の変動や回転体に連結されている負荷部材による負荷トルクの変動あるいは回転系の僅かな重心のずれなどが要因になって振動が生じる場合がある。このようなトルクの変動は回転体に対して捩り振動として作用し、その捩り振動を低減するための装置が従来種々開発されている。その一例はいわゆるダイナミックダンパと称される装置であって、回転体とは別に設けた慣性質量体によって回転体とは別の振動系を形成し、慣性質量体による振動系の共振周波数が回転体の共振周波数とは異なっていることにより、その慣性質量体による振動系の共振周波数に相当する周波数の振動を低減するように構成されている。

この種の装置では、慣性質量体が回転体に対して相対的に振動するから両者の接触箇所には摩擦が生じ、その摩擦力もしくは摩擦抵抗が大きければ、摩耗が進行して耐久性が低下することになる。また、その摩擦力は慣性質量体の振動を抑制するように作用するから、摩擦力が変化すると周波数特性が変化し、目標とする振動を低減できなくなる可能性がある。また一方、内燃機関から伝達される捩り振動は回転数によって異なっているので、内燃機関には回転数に適応した固有振動数をもった振動減衰装置が用いられることがある。このようないわゆる回転数適応型の振動減衰装置は、一例として、振子運動する慣性質量体の振子半径を変化させるように構成されている。

前者の慣性質量体と回転体との間の摩擦を低減するように構成された装置が特開２００２−３４００９７号公報に記載されている。この特開２００２−３４００９７号公報に記載された装置では、駆動軸に一体化されているプーリ本体の回転中心から外れた外周側に、剛体振子を支軸によって回転自在に取り付け、その支軸外周面とその支軸が貫通している孔の内周面との間にフッ素樹脂被膜などの磨耗低減手段が設けられている。また、後者の回転数適応型の振動減衰装置が特表２０１１−５０４９８７号公報に記載されている。

上記の特開２００２−３４００９７号公報に記載された装置は、慣性質量体と回転体との間の摩擦を少なくして磨耗を抑制し、また耐久性を向上させることができるとしても、慣性質量体の振子半径が一定であるから、回転数によって固有振動数が変化し、それに伴って減衰させるべき振動数が変化する場合には、所期の振動減衰特性を得ることができない可能性がある。したがって、振動減衰の対象物である回転体の回転数が変化し、それに伴って減衰するべき振動の次数が変化する場合には、特表２０１１−５０４９８７号公報に記載されているような、実質的な振子半径が変化する構造の装置を使用することになる。その場合、特表２０１１−５０４９８７号公報に記載されているように、回転体と慣性質量体との少なくともいずれか一方に、一定曲率もしくは曲率が変化する転動面を形成し、慣性質量体もしくはこれを支承する軸部材をその転動面で支持し、かつ転動面に沿って転動させることになる。すなわち、転動面が慣性質量体と回転体との接触箇所になる。

慣性質量体を転動させる構成の振動減衰装置では、慣性質量体（すなわち転動体）が円滑に転動することにより所期の振動減衰能を発揮するが、転動面は回転体の回転中心から離れた箇所に曲率中心をもつ曲面であるから、回転体との中心と転動面の曲率中心とを結んだ線上から外れた位置に転動体が移動している状態では、遠心力に起因して転動体を転動面に押し付ける法線方向の荷重が小さくなり、かつ接線方向の力が大きくなる。したがって、その転動面もしくはこれに接触する転動体の所定の外面に特開２００２−３４００９７号公報に記載されているような摩擦を低減する処理を施すと、転動体が転動面に対して転がらずに滑ってしまい、その結果、所期の振動減衰性能を得られなくなる可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、回転体に形成されている転動面に沿って質量体を円滑にかつ滑りを生じさせず転動させ、もって優れた振動減衰性能を発揮する捩り振動減衰装置を提供することを目的とするものである。

この発明は、上記の課題を解決するために、トルクを受けて回転する回転体の回転中心から半径方向に外れた箇所に、前記回転体の回転中心から外れた箇所に曲率中心を有して湾曲した第１転動面が前記回転体の円周方向に沿って形成され、前記回転体と共に回転することによる遠心力で前記第１転動面に接触させられかつ前記回転体の捩り振動によって前記第１転動面に沿って転動する転動体を備えた捩り振動減衰装置において、前記転動体は、前記第１転動面に沿って転動しかつ中空状に形成された第１転動体と、その第１転動体の内部に形成された第２転動面に沿って転動するように前記第１転動体の内部に配置された第２転動体とを有することを特徴とするものである。

その転動体は、オイル中に浸漬されてそのオイル中を転動するように構成されていてよく、例えば内部がオイルで満たされている流体継手のケーシングの内部に前記回転体および転動体を収容した構成とすることができる。

この発明では、前記第１転動体は、円筒状に形成され、かつ前記第２転動体は、第１転動体の内径より小さい外径の中実円柱状に形成されていてよい。その場合、前記第１転動体と第２転動体との軸線方向への相対的なずれを規制するガイド部を、前記第１転動体の内周部と前記第２転動体の外周部との少なくともいずれか一方に設けることができる。

例えば、前記第１転動体の軸長より第２転動体の軸長が長く形成され、前記ガイド部は、前記第２転動体の軸線方向での両端部に前記第１転動体を挟み込むように半径方向で外側に突出して形成されたフランジ部によって構成されていてよい。

あるいは、前記第１転動体の軸長は前記第２転動体の軸長より長く形成され、前記ガイド部は、前記第１転動体の内周面でかつ軸線方向での中央部に、前記第２転動体を転動可能に嵌め込むように形成された溝部によって構成されていてよい。

一方、前記第１転動体の内部に形成されている中空部は、その中空部の内部に配置された前記第２転動体が抜け出ないようにカバー部材によって閉じられていてよい。

その場合、前記カバー部材は、前記中空部を液密状態に封止し、その中空部にオイルが充填されていてよい。

また、この発明では、転動体をいわゆる三重以上の多重構造とすることができ、例えば、前記第２転動体は、前記第２転動面に沿って転動する中空形状に構成され、その第２転動体の内周面に第３転動面が形成され、その第２転動体の内部に前記第３転動面に沿って転動する第３転動体が収容されていてよい。

この発明によれば、回転体が回転することによる遠心力で転動体が第１転動面に押し付けられ、その状態で回転体に捩り振動が生じると、転動体が第１転動面を中心として振子運動を行い、その結果、回転体の捩り振動が減衰もしくは低減される。この発明における転動体は、第１転動面に沿って転動する中空形状の第１転動体とその第１転動体の内部に収容されてその中空部に形成されている第２転動面に沿って転動する第２転動体とを有しているので、第１転動体が中空形状であるとしても第２転動体の質量と合算した質量を有するので、必要十分な質量を確保することができる。また、第２転動体は、回転体の円周方向への相対的な移動が生じるように荷重を受けると、自らが第２転動面に沿って転動するだけでなく、第１転動体を第１転動面に沿って転動させるように作用する。その作用は以下のように説明することができる。すなわち、第２転動体は回転体と共に回転していることにより遠心力を受けているから、第２転動体の重心が、第１転動体と第１転動面との接触点を通る法線上から外れると、第１転動体に対してこれを回転させるモーメントが生じ、その結果、第１転動体の自らの慣性力だけでなく、第２転動体の移動によるモーメントで第１転動体の転動が促進される。そのため、この発明によれば、転動体の滑りを回避もしくは抑制して転動体を円滑に転動させることができるので、所期どおりの振動減衰性能を得ることができる。また、複数の接触箇所が生じるとしてもそれらの接触は転がり接触であるから摩耗が抑制されて耐久性が向上する。

また、この発明における第１転動体および第２転動体からなる転動体をオイルに浸漬し、オイル中を転動するように構成すれば、第１転動体と第２転動体とが衝突することがあるとしても、オイルによってその衝撃を緩和でき、かつ衝撃音の伝播が緩和される。そのため、このような構造であれば、異音あるいは騒音を防止もしくは抑制することができる。

さらに、この発明では、ガイド部あるいはカバー部材を設けることにより、第１転動体と第２転動体との相対位置を所期どおりに維持することができる。さらに、第２転動体の内部に第３転動体を更に設ければ、転動体の全体としての転動を更に円滑化し、かつ滑りを抑制することができる。

この発明に係る捩り振動減衰装置の一例を説明するための部分的な正面図である。 図１に示す転動体の拡大した断面図である。 中実構造の転動体を円弧状の転動面に沿って重力場で転動させるとした場合の転がり摩擦力を説明するための図である。 この発明に係る捩り振動減衰装置におけるいわゆる二重構造の転動体を円弧状の転動面に沿って重力場で転動させるとした場合の転がり摩擦力を説明するための図である。 この発明に係る捩り振動減衰装置の他の例を説明するための部分的な正面図である。 図５に示す転動体の拡大した断面図である。 この発明に係る捩り振動減衰装置の更に他の例を説明するための部分的な正面図である。 図７に示す転動体の拡大した断面図である。 この発明に係る捩り振動減衰装置における中空部をカバーで閉じた例を説明するための部分的な正面図である。 図９に示す転動体の拡大した断面図である。 カバーで封止した中空部にオイルを充填した転動体の断面図である。 この発明に係る捩り振動減衰装置における転動体をいわゆる三重構造とした例を説明するための部分的な正面図である。 図１２に示す転動体の拡大した断面図である。 この発明に係る捩り振動減衰装置をトルクコンバータに内蔵した例を示す模式的な断面図である。

つぎにこの発明をより具体的に説明する。この発明に係る捩り振動減衰装置は、いわゆるダイナミックダンパであって、捩り振動する回転体に対して慣性質量体を振子運動させることにより回転体の捩り振動を低減もしくは減衰させるように構成されている。特にこの発明に係る捩り振動減衰装置は、慣性質量体を回転体に形成されている転動面に沿って転動させるように構成されており、したがって以下に説明する具体例では、慣性質量体を転動体と記す。図１はこの発明の一例を模式的に示しており、回転体１は一例として円板状の部材であって、図示しないエンジンのクランクシャフトや変速機の回転軸などの回転軸と一体に回転するように構成されている。この回転体１の外周側の部分に複数の収容室２が円周方向に一定の間隔を空けて形成されている。これらの収容室２は、図２に示すように回転体１を貫通させて形成され、あるいは穿って形成された中空状の部分であって、以下に説明する転動体３を収容するとともに、その転動領域を区画して確保し、さらには転動面４を形成するためのものである。

図１に示す例では、各収容室２は扇状に湾曲した形状に形成されており、その外周側の内壁面が転動面４とされており、その転動面４の曲率中心Ｏ_１は、回転体１の回転中心Ｏ0 から半径方向で外側に外れた所定の箇所である。また、転動面４は完全な円弧面である必要はなく、曲率中心（もしくは瞬間中心）が連続的に変化しているサイクロイド面などの曲面であってよく、このような曲面であってもその各曲率中心（もしくは瞬間中心）は回転体１の回転中心Ｏ_０から半径方向で外側にずれた所定の位置である。

各収容室２に転動可能に収容されている転動体３は、図１に示す例では、転動面４に沿って転動する中空形状の第１転動体３ａと、その第１転動体３ａの内側に配置されている第２転動体３ｂとによって構成されている。第１転動体３ａは、円筒状（もしくは軸長の短い中空軸状）に形成されており、その軸長（あるいは幅）は、収容室２の深さ（あるいは回転体１の厚さ程度であり、その内周面（中空部を形成している内周壁）は第１転動体３ａの外周面と同心円状の円周面であって、その中空部に収容されている第２転動体３ｂが接触して転動する転動面４ａとなっている。なお、この転動面４ａがこの発明における第２転動面に相当し、また収容室２を形成している転動面４がこの発明における第１転動面に相当している。そして、第１転動体３ａにおける上記の中空部の内径に対して第２転動体３ｂの外径が僅かに小さく、したがって第２転動体３ｂが第２転動面４ａに沿って転動できるように構成されている。また第１転動体３ａの外径は収容室２の開口幅程度あるいは開口幅より僅かに小さい程度に設定されている。これは、第１転動体３ａの収容室２内における転動以外の移動を可及的に規制するためである。

つぎに図１および図２に示す構成の捩り振動減衰装置の作用について説明する。回転体１が回転することによりその収容室２に配置されている転動体３が回転体１と共に回転（公転）し、したがって転動体３は転動面４に遠心力によって押し付けられる。一方、収容室２を形成している内壁面のうち回転体１の外周側に位置する前述した転動面４は、回転体１の半径より小さい曲率半径の曲面であるから、転動面４の中央部すなわち回転体１の中心Ｏ_０と転動面４の曲率中心Ｏ_１とを結んだ線が転動面４に交差する位置が、回転体１の中心Ｏ_０から最も離れた位置となる。したがって、転動体３に遠心力が作用しかつ回転体１の円周方向への力が作用していない状態では、転動体３は転動面４のうち回転体１の中心Ｏ_０から最も離れた位置に移動させられる。図１はその状態を示している。この位置を以下の説明では、ニュートラル位置と記すことがある。このニュートラル位置では、第１転動体３ａの中心と第２転動体３ｂの中心とが、前述した回転体１の中心Ｏ_０と転動面４の曲率中心Ｏ_１とを結んだ線上に位置している。また、転動面４の曲率半径に対して第１転動体３ａの外周面の半径が小さいから、第１転動体３ａは転動面４に対して線接触しており、また第１転動体３ａの内部に形成されているいわゆる第２転動面４ａの曲率半径に対して第２転動体３ｂの外周面の半径が小さいから、第２転動体３ｂは第２転動面４ａに対して線接触している。

この状態で回転体１に作用するトルクが変動すると、回転体１に対してその円周方向の加速度が生じ、これに対して転動体３には前記加速度とは反対方向に慣性力が作用し、転動体３は前記転動面４に沿って転動（自転）する。そして、その加速度が捩り振動によるものであれば、転動体３は転動面４に沿った往復移動すなわち振子運動を行って振動する。その振子運動の支点すなわち転動面４の曲率中心Ｏ_１と転動体３の重心までの距離が振子運動の腕の長さＬとなり、その曲率中心Ｏ_１と回転体１の回転中心Ｏ_０との距離をＲとすると、
ｎ＝（Ｒ／Ｌ）^１／２
が転動体３の往復運動次数となる。これを、回転体１の回転変動次数（捩り振動の次数）に合わせることにより、回転体１の捩り振動が減衰あるいは低減される。

このような振動減衰作用を生じる転動体３の振子運動は、上述した具体例では、第１転動体３ａが収容室２を形成している転動面４に沿って転動し、また第２転動体３ｂが第１転動体３ａの内面であるいわゆる第２転動面４ａに沿って転動することにより生じる。そして、転動体３がこのようないわゆる二重構造になっていることにより、転動体３は転動面４との間に過大な滑りを生じることなく円滑に転動する。

転動体を上記のようにいわゆる多重構造とした場合に転動体が転がり易くなる理由もしくは原理は、直ちには明らかではないが、以下のように推定することができる。その理由の一つは、内側に設けられている第２転動体３ｂが、外側の第１転動体３ａを転動させるモーメントを生じさせると考えられることである。すなわち、第１転動体３ａが転動面４に接触している点を通る法線に対して、第２転動体３ｂをいわゆる第２転動面４ｂに押し付ける方向の荷重（前述した遠心力および慣性力に起因する荷重）の作用線が一致せずに、その荷重の作用線が転動方向で前方側にずれることがある。そのため、その荷重が第１転動体３ａを転動面４に沿って転動させるモーメントを生じさせることになる。

また、他の理由は、内側の第２転動体３ｂの転動距離が短く、その自転量が少なくなることにより、転動体３が全体としてとして転動するのに要する力が小さくなるためであると考えられる。第三の理由は、内側の第２転動体３ｂはその直径が小さいために自転に要する力が小さく、その結果、第２転動体３ｂは転動し易くなるためであると考えられる。その第２転動体３ｂを内側に転動可能に保持している外側の第１転動体３ａが転動し易くなり、転動体３が全体として転動し易くなる。

ここで、転がり摩擦力（転がり抵抗）について検討すると、図３は重力場において、円弧状の転動面４０に中実円柱状の転動体３０を配置した状態を示しており、その転動体３０が重力によって転動する場合の抵抗力（転がり摩擦力）ηは、
η＝｛λ／（１＋λ）}・ｍｇθ
で表される。なお、λは転動体（振子）の形状によって決まる係数、ｍは転動体３０の質量、ｇは重力加速度、θは転動体３０が最下部に位置するニュートラル位置からの振れ角度である。また、図３に示す形状の転動体３０について自転慣性Ｉは、
Ｉ＝λｍＲ^２
であり、Ｒは転動体３０の半径である。

この考え方に基づいて、転動体を前述した図１および図２に示すいわゆる多重構造とした場合の転がり摩擦力η_１，η_２を求めると、以下のとおりである。図４は円筒状の第１転動体３ａの内部に中実円柱状の第２転動体３ｂを転動可能に配置して転動体３を構成し、これを重力場において、円弧状の転動面４に配置し、その転動体３がニュートラル位置から所定角度θ1 、振れた状態を示している。この図４中にも記載してあるように、第１転動体３ａの外径Ｒ1oと内径Ｒ1iとの比（内外径比）γは、
γ＝Ｒ1i／Ｒ1o
であり、第１転動体３ａの質量をｍ1 、第２転動体３ｂの質量をｍ2 とすると、転動体３の全体としての質量ｍは、
ｍ＝ｍ1 ＋ｍ2
である。したがって、外側の第１転動体３ａについての転がり摩擦力η_１は、以下の通りとなる。

なお、θ2 は第２転動体３ｂの第１転動体３ａに対する振れ角度である。

この式の分母は、上述した中実体を転動体とした場合の転がり摩擦力ηの式における分母（１＋λ）より大きい値になる。また、分子の第１項は負の値になる。さらに、分子の第２項は上述した中実体を転動体とした場合の転がり摩擦力ηの式における分子と同じ値になる。そうすると、結局は、図４に示すようにいわゆる二重構造の転動体３における外側の第１転動体３ａについての転がり摩擦力η_１は、これと同一外径の中実体を転動体とした場合の転がり摩擦力ηより小さくなる。すなわち、転がり易い。

また、内側の第２転動体３ｂについての転がり摩擦力η_２は以下の通りとなる。

この式においても分母は、上述した中実体を転動体とした場合の転がり摩擦力ηの式における分母（１＋λ）より大きい値になる。また、分子の第１項は負の値になる。さらに、分子の第２項は上述した中実体を転動体とした場合の転がり摩擦力ηの式における分子（λｍｇθ）より小さい値になる。そうすると、結局は、図４に示すようにいわゆる二重構造の転動体３における内側の第２転動体３ｂについての転がり摩擦力η_２は、外側の第１転動体３ａと同一外径の中実体を転動体とした場合の転がり摩擦力ηより小さくなる。すなわち、転がり易い。

以上、推定を交え、また簡易的な解析を行って説明したように、この発明に係る捩り振動減衰装置では、転動面４に沿って転動体３が滑りを生じることなく円滑に転動するので、外乱要因である滑りが少ないことにより、振動次数が所期の次数から外れたり、それに伴って振動減衰性能が低下することを防止もしくは抑制することができる。

特に、この発明で対象とする捩り振動減衰装置では、転動体が前述したいわゆるニュートラル位置から外れると、転動体が転動面に接触している点を通る法線の方向と、その点における遠心力の方向（すなわちその点と回転体の回転中心とを結んだ線の方向）とが一致しなくなり、転動体を転動面に押し付ける力が小さくなる。その減少の程度は、転動体が前述したニュートラル位置から離れる距離に応じて増大する。すなわち、転動体と転動面との間に作用する摩擦力が小さくなり、滑り易くなる。これに対して上述したこの発明に係る捩り振動減衰装置では、転動体３が上述した多重構造であって転動し易い構成であるから、ニュートラル位置から大きく外れても滑りが生じにくく、振動減衰性能が良好な状態に維持される。このような点を考慮すると、この発明に係る捩り振動減衰装置においては、転動体３と転動面４との間に両者の間の滑り摩擦力を増大させるための手段を施す必要がないので、装置の全体としての構成を簡素化でき、また耐久性を向上させることができる。例えば、滑りを抑制するためのゴムなどの高摩擦材を設けた場合には、その分、構成が複雑になるだけでなく、大きい圧縮荷重が極めて高い頻度で繰り返し作用することによる高摩擦材の損耗が進行し、耐久性が低下するなどの可能性が高いが、この発明ではこのような不都合が生じない。また、例えば、転動体と転動面との間に歯車もしくはこれに類する噛み合い機構を設けるとすれば、その歯面での滑りによって振動減衰性能が低下したり、歯面の摩耗などによる耐久性の低下などの不都合が生じる可能性があるが、この発明ではこのような不都合が生じない。

この発明に係る捩り振動減衰装置は、回転体１に形成されている転動面４に沿って転動する第１転動体３ａの内側に、その第１転動体３ａに対して転動する第２転動体３ｂが設けられ、あるいはその第２転動体３ｂの内側に更に第３の転動体が設けられるなど、転動体がいわゆる多重構造になっていればよいのであるが、これら各転動体３ａ，３ｂにその軸線方向の力が作用することが考えられるので、その軸線方向の力によって各転動体の軸線方向への相対的な移動あるいはずれを規制することが好ましい。図５および図６は、そのような軸線方向への相対的な移動もしくはずれを規制するように構成した例を示しており、内側の第２転動体３ｂはその軸長が第１転動体３ａ（より正確には第１転動体３ａに形成されている中空部）の軸長（もしくは幅）より長くなるように構成されており、この第２転動体３ｂの両端部には、第１転動体３ａの両側面に係合して軸線方向への相対的な移動を規制するフランジ部５が形成されている。言い換えれば、第２転動体３ｂの外周部には、第１転動体３ａの内周部を緩く嵌め込む溝部が形成されている。したがって、図５および図６に示すように構成された転動体３においては、第２転動体３ｂが第１転動体３ａの内周面であるいわゆる第２転動面４ａに接触して転動している状態では、第２転動体３ｂの軸線方向での両端部に形成されているフランジ部５が第１転動体３ａの側面に引っ掛かるので、第１転動体３ａと第２転動体３ｂとが相対的に軸線方向にずれてしまうことを回避することができる。なお、上記のフランジ部５あるいはそれらのフランジ部５の間の溝部がこの発明におけるガイド部に相当している。

また、図７および図８に示す例は、図５および図６に示す例とは反対に、第２転動体３ｂの軸長を第１転動体３ａの軸長よりも短くし、第２転動体３ｂの外周部を第１転動体３ａの内周部に転動可能に係合させるように構成した例である。すなわち、第２転動体３ｂは、その軸長もしくは幅が第１転動体３ａ（より正確には第１転動体３ａに形成されている中空部）の軸長（もしくは幅）より小さく設定された円柱状もしくは円板状に形成されている。これに対して第１転動体３ａの内周面の軸線方向での中央部には、この発明におけるガイド部に相当する構成として、第２転動体３ｂの外周部の幅もしくは軸長より幅の大きいガイド溝６が全周に亘って形成されている。すなわち、第２転動体３ｂはそのガイド溝６に嵌り込んでそのガイド溝６の底面を転動面４ａとして第１転動体３ａの内周側を転動するように構成されている。したがって、図７および図８に示すように構成された転動体３においては、第２転動体３ｂが遠心力によって第１転動体３ａの内周部に押し付けられている状態では、第２転動体３ｂの外周部が第１転動体３ａに形成されているガイド溝６に嵌り込み、軸線方向に対してこれらの転動体３ａ，３ｂが相互に引っ掛かるので、第１転動体３ａと第２転動体３ｂとが相対的に軸線方向にずれてしまうことを回避することができる。

さらに、この発明では、第１転動体３ａに形成されている中空部Ｃを密閉した構造とすることができる。図９および図１０はその例を示しており、中空部Ｃの両端側の開口部には、薄い円板状のカバー７が嵌め込まれていて、これらのカバー７によって中空部Ｃが閉じられている。そして、この中空部Ｃに収容された第２転動体３ｂは、これらのカバー７の内面との間に隙間ができるようにカバー７同士の間隔より短い幅もしくは軸長に設定されている。したがって、図９および図１０に示す構成では、第２転動体３ｂは密閉構造の中空部Ｃに収容されているから、中空部Ｃから抜け出ることはなく、第１転動体３ａと第２転動体３ｂとが軸線方向に相対的にずれることが回避される。また、第２転動体３ｂは中空部Ｃの内部である程度自由に移動できるので、第２転動体３ｂが中空部Ｃの内面に当接したり、それに伴って衝突音が生じることがあるが、中空部Ｃがカバー７によって密閉されていることによりその衝突音が外部に漏れ出ることが抑制される。すなわち、いわゆる異音を抑制することができる。

なお、中空部Ｃをカバー７によって封止した構成とする場合、そのカバー７によって中空部Ｃを液密状態に封止するように構成することができ、その場合には図１１に示すように、中空部ＣにオイルＦを充填してもよい。このような構成であれば、第１転動体３ａと第２転動体３ｂとの軸線方向への相対的なずれを防止でき、また異音を抑制でき、これに加えて第１転動体３ａと第２転動体３ｂとの接触による摩耗を抑制して耐久性を向上させることができる。

以上説明した各具体例は、転動体をいわゆる二重構造とした例であるが、この発明における転動体は要は、いわゆる多重構造であればよく、二重構造に限定されない。例えば、図１２および図１３に示すように、円筒状もしくはリング状の第１転動体３ａの内部に、その内径より小さい外径の円筒状もしくはリング状の第２転動体３ｂを転動可能に収容し、さらにその第２転動体３ｂの内部に、その内径より小さい外径の中実の円柱状もしくは軸状の第３転動体３ｃを転動可能に収容し、かつ第２転動体３ｂの内周面を第３転動面４ｂとした構成であってもよい。

ところで、この発明に係る捩り振動減衰装置は、捩り振動を受ける各種の回転部材に用いてその捩り振動を減衰もしくは低減することができ、その一例として流体継手に内蔵した例を図１４に示す。ここに示す例は、トルクコンバータ１０に図１に示す構成の回転体１および転動体３を内蔵した例であり、そのトルクコンバータ１０は従来車両に広く搭載されているロックアップクラッチ１１付きのトルクコンバータと同様の構成を備えている。すなわち、入力側の部材であるポンプインペラ１２は、環状に配列されたポンプブレードをポンプシェルの内面に取り付けて構成されており、そのポンプインペラ１２に対向してタービンランナ１３が配置されている。このタービンランナ１３は、ポンプインペラ１２とほぼ対称となる形状を有するものであって、環状（もしくは半ドーナツ状）をなすシェルの内面に、環状に配列した多数のタービンブレードを固定して構成されている。したがって、これらポンプインペラ１２とタービンランナ１３とは同一軸線上で対向して配置されている。

ポンプシェルの外周端には、タービンランナ１３の外周側を覆うフロントカバー１４が一体に接合されている。このフロントカバー１４は、図１４に示すように、ポンプシェルの内面と対向するフロント壁部を有するいわゆる有底円筒状の部材であって、そのフロント壁部の外面の中心部には軸部１５が突出して形成され、その軸部１５をエンジン（図示せず）のクランクシャフト１６の先端部に挿入し、かつ軸受１７を介してクランクシャフト１６に相対回転可能に連結されている。また、クランクシャフト１６には、ドライブプレート１８が取り付けられており、そのドライブプレート１８とフロントカバー１４とが、ダンパを介して連結されている。

また、ポンプシェルの内周端部には、円筒軸１９が一体に設けられており、その円筒軸１９は、ポンプシェルの背面側（エンジン側とは反対側）に延びており、図示しないオイルポンプに連結されている。その円筒軸１９の内部には、その円筒軸１９の内径より小さい外径の固定軸２０が挿入されており、その先端部は、ポンプシェル４とフロントカバー１４とで囲われたトルクコンバータ１０の内部にまで延びている。この固定軸２０は、オイルポンプを保持している図示しない固定壁部と一体に形成された中空軸状の部分であって、この固定軸２０の外周面と円筒軸１９の内周面との間が流体流路（すなわち油路）２１となっている。

固定軸２０の先端部は、前述したタービンランナ１３の内周側もしくはポンプインペラ１２とタービンランナ１３との間の部分の内周側に位置しており、この固定軸２０の先端部に一方向クラッチ２２のインナーレースがスプライン嵌合させられている。また、その一方向クラッチ２２のアウターレースには、前述したポンプインペラ１２の内周部とこれに対向するタービンランナ１３の内周部との間に配置されたステータ２３が取り付けられている。

上記の固定軸２０の内周側には、出力軸（図示しない変速機の入力軸）２４が回転自在に挿入されており、その先端部は固定軸２０の先端部から突き出て（越えて）フロントカバー１４の内面近くまで延びており、その固定軸２０から突き出ている先端外周部にはハブ軸２５がスプライン嵌合されている。このハブ軸２５には外周側に突出したフランジ状のハブ２６が設けられており、そのハブ２６に前述したタービンランナ１３が、ハブ２６と一体となるように連結されている。そして、ハブ軸２５に、前述した回転体１が一体化されている。

フロントカバー１４の内面に対向してロックアップクラッチ（直結クラッチ）１１が設けられている。このロックアップクラッチ１１は、従来知られているものと同様に、駆動側の部材と従動側の部材とを機械的な手段でトルク伝達可能に連結するためのものであり、図１４に示す例では、ハブ軸２５とフロントカバー１４とを連結するように構成されている。すなわち、ロックアップクラッチ１１は上記の捩り振動減衰装置とフロントカバー１４の内面との間に配置された円盤状のロックアップピストン２８を主体として構成されており、そのロックアップピストン２８は前述したハブ軸２５にスプライン嵌合されている。また、そのロックアップピストン２８のフロントカバー１４に対向する側面のうち、可及的に外周側の箇所に、フロントカバー１４に押し付けられて摩擦力を生じる摩擦材２９が取り付けられている。さらに、ロックアップピストン２８の外径は、フロントカバー１４の内径より僅かに小さい程度の外径であって、その外周端部には、フロントカバー１４の内周面に沿うように軸線方向に延びている円筒部が形成されている。したがって、ロックアップピストン２８は、図１４の右方向に押されてその摩擦材２９がフロントカバー１４に接触することにより係合状態となってフロントカバー１４とハブ軸２５との間でトルクを伝達し、また図１４の左方向に押し戻されることによりその摩擦材２９がフロントカバー１４から離れて解放状態となってトルクの伝達を遮断するように構成されている。

そして、上記のフロントカバー１４およびこれと一体のポンプシェルとによって構成されたケーシングの内部はオイル（オートマチックトランスミッションフルード：ＡＴＦ）で満たされており、したがって第１転動体３ａおよび第２転動体３ｂはそのオイルに浸漬された状態になっている。これらの転動体３ａ，３ｂを保持している回転体１はロックアップピストン２８がスプライン嵌合されているハブ軸２５と一体化されているから、ロックアップクラッチ１１が係合状態になると、エンジンが出力したトルクがフロントカバー１４およびこれに係合しているロックアップクラッチ１１を介して回転体１に伝達される。したがってエンジンの出力トルクが周期的に変動することにより捩り振動が回転体１に作用した場合、転動体３が前述したように振子運動を行い、所定の次数の振動が減衰もしくは低減される。その場合、第１転動体３ａおよび第２転動体３ｂからなる転動体３がオイルに浸漬された状態になっているから、第１転動体３ａと転動面４との接触部、第１転動体３ａと第２転動体３ｂとの接触部がオイルによって潤滑され、またそれら第１転動体３ａと転動面４、および第１転動体３ａと第２転動体３ｂとが当接する際の衝撃が緩和できるので、装置の全体としての耐久性を向上させることができる。

Claims (10)

1. トルクを受けて回転する回転体の回転中心から半径方向に外れた箇所に、前記回転体の回転中心から外れた箇所に曲率中心を有して湾曲した第１転動面が前記回転体の円周方向に沿って形成され、前記回転体と共に回転することによる遠心力で前記第１転動面に接触させられかつ前記回転体の捩り振動によって前記第１転動面に沿って転動する転動体を備えた捩り振動減衰装置において、
   前記転動体は、前記第１転動面に沿って転動しかつ中空状に形成された第１転動体と、
   その第１転動体の内部に形成された第２転動面に沿って転動するように前記第１転動体の内部に配置された第２転動体と
   を有することを特徴とする捩り振動減衰装置。
2. 前記転動体は、オイル中に浸漬されてそのオイル中を転動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の捩り振動減衰装置。
3. オイルを介してトルクを伝達するポンプインペラとタービンランナとがケーシングの内部に収容された流体継手を更に備え、
   前記回転体および転動体は、前記ケーシングの内部に収容されて、前記転動体は前記オイル中を転動するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の捩り振動減衰装置。
4. 前記第１転動体は、円筒状に形成され、かつ
   前記第２転動体は、第１転動体の内径より小さい外径の中実円柱状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の捩り振動減衰装置。
5. 前記第１転動体と第２転動体との軸線方向への相対的なずれを規制するガイド部が、前記第１転動体の内周部と前記第２転動体の外周部との少なくともいずれか一方に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の捩り振動減衰装置。
6. 前記第１転動体の軸長より第２転動体の軸長が長く形成され、
   前記ガイド部は、前記第２転動体の軸線方向での両端部に前記第１転動体を挟み込むように半径方向で外側に突出して形成されたフランジ部によって構成されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の捩り振動減衰装置。
7. 前記第１転動体の軸長は前記第２転動体の軸長より長く形成され、
   前記ガイド部は、前記第１転動体の内周面でかつ軸線方向での中央部に、前記第２転動体を転動可能に嵌め込むように形成された溝部によって構成されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の捩り振動減衰装置。
8. 前記第１転動体の内部に形成されている中空部は、その中空部の内部に配置された前記第２転動体が抜けでないようにカバー部材によって閉じられていることを特徴とする請求項１に記載の捩り振動減衰装置。
9. 前記カバー部材は、前記中空部を液密状態に封止しており、
   その中空部にオイルが充填されている
   ことを特徴とする請求項８に記載の捩り振動減衰装置。
10. 前記第２転動体は、前記第２転動面に沿って転動する中空形状に構成され、
    その第２転動体の内周面に第３転動面が形成され、
    その第２転動体の内部に前記第３転動面に沿って転動する第３転動体が収容されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の捩り振動減衰装置。

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