JP5850132B2 - 振動低減装置 - Google Patents

Description

この発明は、捩り振動を低減するための装置に関し、特にトルクを受けて回転する回転体の内部に、その回転体に対して相対回転自在な転動体を収容した構成を備えている振動低減装置に関するものである。

動力源で発生させたトルクを、目的とする箇所もしくは部材に伝達するための駆動軸や歯車などの回転体は、入力されるトルク自体の変動や負荷の変動、あるいは摩擦などが原因となって不可避的に振動する。その振動の周波数は回転数に応じて変化するとともに、二次振動以上の高次の振動も併せて発生するので、共振によって振幅が大きくなり、ひいては騒音や耐久性低下などの原因となることがある。そのため、回転によって動力を伝達する各種の機器には上記のような振動を防止するための装置もしくは機構が広く採用されている。その一例が特開２０１０−２５５８５３号公報や特開平１１−３１１３０９号公報あるいは特開２０１１−２０８７７４号公報に記載されている。

特開２０１０−２５５８５３号公報に記載されている振動低減装置は、トルクコンバータを構成するタービンランナから出力される動力伝達経路にバネの弾性作用を利用して振動を低減する弾性ダンパと、その弾性ダンパの出力側の回転体に設けられた振り子ダンパとによって、動力源から出力されたトルクの振動を低減して伝達するように構成されている。この特開２０１０−２５５８５３号公報に記載された振動低減装置の構成を具体的に説明すると、タービンランナに連結された出力ディスクからバネを介して中間ハウジングにトルクが伝達されるように構成されており、その中間ハウジングは、出力軸に連結されかつタービンランナと相対回転可能に設けられている。また、その中間ハウジングの外周側に中間ハウジングの円周方向に揺動することができるように配置された転動体が設けられている。したがって、特開２０１０−２５５８５３号公報に記載された振動低減装置は、タービンランナから出力されたトルクの振動を弾性ダンパによって低減するとともに、中間ハウジングに伝達されたトルクの振動を振り子ダンパによって低減することができる。

また、特開平１１−３１１３０９号公報に記載された振動低減装置は、トルクコンバータの内部に弾性ダンパと振り子ダンパとを配置するように構成されている。特開平１１−３１１３０９号公報に記載された振り子ダンパは、トルクコンバータを構成する壁部を容積が大きくなるように窪ませて凹部を形成し、その凹部に転動体を収容することにより、凹部の壁面に沿って転動体が揺動して振動を低減するように構成されている。なお、凹部には、トルクコンバータの内部に供給されたオイルが流入されるように形成されており、そのオイルによって凹部の壁面と、その凹部の壁面に沿って揺動する転動体の接触面とを潤滑するように構成されている。また、特開平１１−３１１３０９号公報に記載された弾性ダンパは、トルクコンバータに設けられたロックアップクラッチから出力軸に動力が伝達される過程で、トルクの振動を低減するように構成されている。したがって、特開平１１−３１１３０９号公報に記載された振動低減装置は、動力源から伝達されたトルクを振り子ダンパによって低減するとともに、ロックアップクラッチが係合した場合に、ロックアップクラッチに入力された動力を弾性ダンパを介して出力軸に伝達することにより、弾性ダンパの弾性作用によって振動を低減することができる。

さらに、特開２０１１−２０８７７４号公報に記載された振動低減装置は、エンジンからトルクコンバータに伝達されるトルクの振動を弾性ダンパと振り子ダンパとによって低減するように構成されている。その振動低減装置の構成について具体的に説明すると、クランクシャフトと一体に回転するホルダと、そのホルダからバネを介して動力が伝達されるプレートとによって弾性ダンパが構成され、そのプレートと一体化された回転部材によって転動体が揺動する転動室を形成して、転動室に転動体を収容することにより振り子ダンパが構成されている。したがって、特開２０１１−２０８７７４号公報に記載された振動低減装置は、トルクコンバータに入力されるトルクの振動を、弾性ダンパと振り子ダンパとによって低減することができる。

一方、トルクコンバータから出力されるトルクの振動を低減させるように振り子ダンパを設ける場合には、振り子ダンパの搭載性を向上させるために、振り子ダンパをトルクコンバータの内部に設けることが望ましい。そのような要請から、特開２０１０−２５５８５３号公報に記載された振り子ダンパをトルクコンバータの内部に設けるとすれば、あるいは特開平１１−３１１３０９号公報に記載された振り子ダンパを採用するとすれば、振り子ダンパを構成する転動体がオイル中に浸漬された状態となるので、オイルの粘性抵抗を受けて、あるいは粘性抵抗が温度などによって変化することにより、転動体の振動次数が変化して振動低減の効果が低下してしまう可能性がある。

また、振り子ダンパによる振動低減の効果は、転動体と回転体との質量比に応じて変化する。すなわち、転動体の質量が回転体の質量に対して相対的に大きくなると振動低減の効果が向上する。そのため、特開平１１−３１１３０９号公報に記載されたように、転動体を囲うハウジングが、振り子ダンパによって振動を低減する回転体と一体に形成されている構成では、そのハウジングも回転体の質量の一部となるので、転動体とそれら回転体との質量比が小さくなってしまい、振動低減の効果が低下してしまう可能性がある。

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、転動体を収容する転動室を備えたダンパの振動低減の効果を向上させることができる振動低減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、弾性体に動力を伝達する入力側回転部材と、該入力側回転部材と相対回転することができるように設けられ、前記弾性体から動力が伝達されて駆動する出力側回転部材とを備えた動力伝達装置における前記出力回転部材の振動を低減する振動低減装置において、前記入力側回転部材と一体に回転するハウジングによって形成された転動室と、該転動室に、前記出力側回転部材と同方向でかつ前記出力側回転部材に対して相対回転可能に収容された転動体とを備えていることを特徴とするものである。

また、この発明は、上記の発明において、前記入力側回転部材は、流体流によって動力を伝達する流体伝動装置のカバー部材を含み、前記出力側回転部材は、前記流体流によって駆動させられる従動側部材と一体となって回転する部材を含み、前記転動室は、前記カバー部材の内部に配置され、前記転動室の内部に前記従動側部材を駆動させる流体が流入しないように封止するシール部材が設けられていることを特徴とする振動低減装置である。

さらに、この発明は、上記の発明において、前記入力側回転部材は、前記流体伝動装置の入力トルクを機械的に該流体伝動装置の出力部材に伝達する直結クラッチを含むことを特徴とする振動低減装置である。

さらに、この発明は、上記の発明において、前記直結クラッチは、前記転動室に対して相対的に軸線方向に移動することができるように、前記転動体と係合されていることを特徴とする振動低減装置である。

さらに、この発明は、上記の発明において、前記入力側回転部材は、軸線方向に対向して配置された入力側プレートと、出力側プレートとを含み、
前記入力側プレートと前記出力側プレートとの少なくともいずれか一方の外周面と、前記直結クラッチとがスプライン係合していることを特徴とする振動低減装置である。

この発明によれば、入力側回転部材から弾性体を介して出力側回転部材に動力が伝達される。そのため、弾性体の弾性作用により、出力側回転部材に伝達される動力の振動を低減することができる。また、入力側回転部材と一体に回転する転動室に、出力側回転部材と同方向でかつ相対回転可能に転動体が設けられている。そのため、転動体を収容する転動室が、弾性体の入力側の部材と一体となって回転するため、転動体が揺動することにより振動を低減するための回転体の質量を減少させることができる。その結果、転動体が揺動することにより振動を低減するための回転体の質量に対する転動体の質量を相対的に増大させることができるので、転動体の揺動による振動低減の効果を向上させることができる。また、弾性体の入力側の回転体における質量が、転動室の質量分、増大するので、その入力側の回転体における慣性モーメントを増大させることができ、その結果、弾性体の入力側のいわゆるマスダンパとしての機能を増大させることができる。

また、転動室が流体伝達装置におけるカバー部材の内部に配置された場合には、その転動室の内部に流体が流入することをシール部材によって防止することができるので、転動室の内部をドライ状態とすることができる。その結果、流体の粘性による粘性抵抗が、転動体に作用することを抑制もしくは防止することができるので、転動体が揺動することによる振動低減の効果が低下してしまうこと、あるいは転動体が揺動する振動次数がずれることを抑制もしくは防止することができる。

この発明に係る振動低減装置の一例を示す部分的な断面図であって回転中心軸線から上側の半分を示す図である。 図１におけるII-II線に沿う断面図である。

つぎにこの発明に係る振動低減装置の一例を具体的に説明する。図１はトルク増幅作用のある流体伝動装置であるトルクコンバータ１の内部に振動低減装置を設けた例を示しており、ここに示すトルクコンバータ１は従来車両に広く搭載されている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２は、環状に配列されたポンプブレード３をポンプシェル４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２に対向してタービンランナ５が配置されている。このタービンランナ５は、ポンプインペラ２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６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２とタービンランナ５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４の外周端には、タービンランナ５の外周側を覆うフロントカバー７が一体に接合されている。このフロントカバー７は、図１に示すように、ポンプシェル４の内面と対向するフロント壁面を有するいわゆる有底円筒状の部材であり、その内部には、オイルが封入されている。したがって、タービンランナ５に動力が伝達されて回転することにより、フロントカバー７に封入された流体流が発生して、その流体流によってタービンランナ５が回転して動力が伝達される。なお、フロントカバー７の中心部には、外表面側に突出した円筒部材８が一体に形成されており、その円筒部材８の中空部に図示しないエンジンの出力軸が挿入されている。また、フロントカバー７の外周側の外表面には、エンジンの出力軸と一体に回転する図示しないドライブプレートと連結するためのナット９が円周方向に複数設けられており、そのドライブプレートからフロントカバー７に動力が伝達されるように構成されている。

さらに、ポンプシェル４の内周端部には、円筒軸１０が一体に設けられており、その円筒軸１０は、ポンプシェル４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１０の内部には、その円筒軸１０の内径より小さい外径の固定軸１１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７とで囲われたトルクコンバータ１の内部にまで延びている。

固定軸１１の先端部は、前述したタービンランナ５の内周側もしくはポンプインペラ２とタービンランナ５との間の部分の内周側に位置しており、この固定軸１１の先端部に一方向クラッチ１２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１２のアウターレースには、前述したポンプインペラ２の内周部とこれに対向するタービンランナ５の内周部との間に配置されたステータ１３が取り付けられている。すなわち、ポンプインペラ２とタービンランナ５との速度比が小さい状態では、タービンランナ５から流出したオイルがステータ１３に作用してもステータ１３の回転を一方向クラッチ１２によって阻止し、その結果、オイルの流動方向を変化させてポンプインペラ２にオイルを送り込み、また速度比が大きくなってステータ１３のいわゆる背面に向けてオイルが当たる状態では、ステータ１３を回転させてオイルの流れを乱さないように構成されている。

上記の固定軸１１の内周側には、出力軸（図示しない変速機の入力軸）１４が回転自在に挿入されており、その先端部は固定軸１１の先端部から突き出て（越えて）フロントカバー７の内面近くまで延びており、その固定軸１１から突き出ている先端外周部にはハブ軸１５がスプライン嵌合されている。このハブ軸１５には外周側に突出したフランジ状のハブ１６が形成されており、そのハブ１６に前述したタービンランナ５が、リベット１７によってハブ１６と一体となるように連結されている。

そして、ハブ１６の外周側には、エンジン側に突出するようにハブ１６と一体に形成された円筒部１８が設けられ、その円筒部１８の外周面に、この発明における出力側回転部材に相当する、環状に形成されたセンタープレート１９が一体化されている。すなわち、センタープレート１９の中空部を円筒部１８に嵌合させて一体化されている。

一方、ハブ軸１５におけるハブ１６よりエンジン側の外周側には、ロックアップクラッチ２０が設けられている。このロックアップクラッチ２０は、ピストンの表裏両面側の油圧差に応じてピストンが軸線方向に移動するように構成されたものであり、従来知られたロックアップクラッチと同様の構成とすることができる。そのロックアップクラッチ２０の構成を具体的に説明すると、環状に形成されたロックアップピストン２１と、ロックアップピストン２１の内周部をエンジン側に屈曲して形成されかつハブ軸１５と相対回転可能に嵌合されたハブ部２２と、ロックアップピストン２１の外周側の壁面、より具体的にはフロントカバー７と対向した壁面に設けられた摩擦板２３とによって構成されている。したがって、ロックアップピストン２１とフロントカバー７との間の油圧を低下させることにより、ロックアップピストン２１がフロントカバー７側に移動して摩擦板２３とフロントカバー７の内壁面とが接触して連結される。すなわち、ロックアップピストン２１とフロントカバー７とが機械的に連結される。その結果、フロントカバー７に伝達された動力がロックアップピストン２１に直接入力される。なお、このロックアップクラッチ２０は、図に示すトルクコンバータ１の入力回転数と出力回転数との速度比が１となるときに係合するように構成されており、図に示すトルクコンバータ１を搭載した車両が定常走行している時にロックアップクラッチ２０が係合される。

また、センタープレート１９のエンジン側には、環状に形成された入力側プレート２４が設けられ、センタープレート１９のタービンランナ５側に、有底円筒状の出力側プレート２５が設けられている。すなわち、センタープレート１９を挟むように入力側プレート２４と出力側プレート２５とが配置されている。さらに、入力側プレート２４は、出力側プレート２５の開口部を閉じるように、出力側プレート２５の外周側の端部と一体に連結されている。また、入力側プレート２４と出力側プレート２５とは、円筒部１８に相対回転可能に嵌合されている。すなわち、入力側プレート２４と出力側プレート２５とが一体となって回転し、それら各プレート２４，２５とセンタプレート１９とが相対回転することができるように構成されている。なお、入力側プレート２４および出力側プレート２５が、この発明における入力側回転部材に相当し、それら各プレート２４，２５が後述する転動体２８を収容するハウジングとして機能する。

そして、センタープレート１９および入力側プレート２４ならびに出力側プレート２５には、軸線方向に貫通した収容孔１９ａが、半径方向における同一の箇所にそれぞれ形成されており、図２に示すようにそれら収容孔１９ａに円周方向に伸縮することができるバネ２６が配置されている。すなわち、入力側プレート２４および出力側プレート２５の回転速度がセンタープレート１９の回転速度に対して増減した場合に、入力側プレート２４および出力側プレート２５と、センタープレート１９とによってバネ２６が円周方向に圧縮されるように配置されている。したがって、入力側プレート２４および出力側プレート２５に入力されたトルクの振動をバネ２６の弾性作用により低減させて、センタープレート１９にトルクを伝達することができる。すなわち、バネ２６が、弾性ダンパとして機能するように構成されている。

また、バネ２６が設けられている箇所より外周側には、センタープレート１９と各プレート２４，２５との隙間を封止するシール部材２７，２７がそれぞれ設けられており、そのシール部材２７，２７と各プレート２４，２５とによって、この発明における転動室に相当する空間Ａが形成されている。すなわち、シール部材２７，２７と各プレート２４，２５によって形成された空間Ａには、トルクコンバータ１の内部に供給されているオイルが流入しないように構成されており、その空間Ａは、いわゆるドライ状態を維持している。

そして、その空間Ａの内部には、センタープレート１９によって保持された転動体２８が複数配置されている。具体的には、上記空間Ａの内部で転動体２８が挿入される挿入孔１９ｂがセンタープレート１９の円周方向に沿って複数形成されており、それら各挿入孔１９ｂのそれぞれに転動体２８が挿入されている。また、転動体２８が挿入孔１９ｂから離脱してしまうことを防止するために、転動体２８の軸線方向における両端部の外径がセンタープレート１９に形成された挿入孔１９ｂの幅より大きく形成されている。言い換えると、転動体２８の両端部の外径より小さく形成された中間部が、センタープレート１９に形成された挿入孔１９ｂに挿入されている。

さらに、センタープレート１９に形成された挿入孔１９ｂのうち、外周側の内壁面１９ｃは、円弧状に形成されており、その内壁面１９ｃに沿って転動体２８が揺動する。すなわち、転動体２８がセンタープレート１９と同方向に回転するとともに、センタープレート１９と相対回転することができるように、センタープレート１９に挿入されている。その内壁面１９ｃの形状についてより具体的に説明すると、ロックアップクラッチ２０が係合した場合における、フロントカバー７に入力されるトルク振動の次数に合わせて転動体２８を揺動させるように内壁面１９ｃが形成されている。すなわち、転動体２８が揺動する回転中心からハブ軸１８の回転中心までの距離Ｒを、転動体２８の重心からその転動体２８が揺動する回転中心までの距離Ｌで除算した値の平方根が、フロントカバー７に入力されるトルク振動の次数ｎとなるように、センタープレート１９に形成された挿入孔１９ｂの内壁面１９ｃが形成されている。その関係を次式に示す。
ｎ＝√（Ｒ／Ｌ）

なお、挿入孔１９ｂの内壁面１９ｃが、転動体２８が揺動する振動次数と、転動体２８が揺動することにより振動を低減する対象の振動次数とを一致させるように形成されていればよく、したがって、内壁面１９ｃと対向する壁面の形状は特に限定されない。また、図に示す転動体２８は、転動体２８がセンタープレート１９に形成された挿入孔１９ｂから軸線方向に離脱してしまうことを防止するために、両端部を大きく形成しているが、特に転動体の形状については限定されず、要は転動体２８が挿入孔１９ｂに沿って揺動することができるように構成されていればよい。さらに、転動体２８は、センタープレート１９に形成された挿入孔１９ｂの内壁面１９ｃに沿って揺動するため、転動体２８とセンタープレート１９に形成された挿入孔１９ｂの内壁面１９ｃとの潤滑性を向上させるために、転動体２８の表面を樹脂によって被覆してもよく、転動体２８の外周面あるいはセンタープレート１９に形成された挿入孔１９ｂの内壁面１９ｃにグリースを塗布してあってもよい。

また、各プレート２４，２５の外周面には、スリーブが形成されており、そのスリーブと係合するスプラインが、前述したロックアップピストン２１の外周部に形成されている。したがって、ロックアップピストン２１と各プレート２４，２５とが一体となって回転し、かつロックアップピストン２１が各プレート２４，２５に対して軸線方向に移動することができるように構成されている。

上述したトルクコンバータ１は、ロックアップクラッチ２０が係合されると、ドライブプレートからフロントカバー７に伝達されたトルクが、摩擦板２３を介してロックアップピストン２１に伝達される。また、ロックアップピストン２１と入力側プレート２４および出力側プレート２５とがスプライン係合されているので、ロックアップピストン２１に伝達された動力が各プレート２４，２５に伝達される。すなわち、ロックアップピストン２１と各プレート２４，２５とが一体となって回転する。さらに、各プレート２４，２５に伝達されたトルクは、スプリング２６を介してセンタープレート１９に伝達される。その際、各プレート２４，２５に伝達されたトルクの振動が、スプリング２６によって低減されてセンタープレート１９に伝達される。そして、センタープレート１９に伝達されたトルクが、ハブ軸１５を介して出力軸１４に伝達される。すなわち、センタープレート１９とハブ軸１５と出力軸１４とが一体となって回転する。なお、ハブ軸１５とタービンランナ５とは、リベット１７によって一体化されているので、タービンランナ５もセンタープレート１９と一体となって回転する。

一方、センタープレート１９と一体となって回転する回転体、具体的には、ハブ軸１５、タービンランナ５、出力軸１４および出力軸１４に連結された図示しない変速機のトルク振動は、転動体２８が揺動することによって低減される。言い換えると、転動体２８によって振動を低減する対象となる回転体は、ハブ軸１５、タービンランナ５、出力軸１４および出力軸１４に連結された図示しない変速機となる。すなわち、転動体２８によって振動を低減する対象の回転体から、転動体２８が収容される空間Ａを形成するために設けられた部材、より具体的には、入力側プレート２４および出力側プレート２５ならびにシール部材２７が除かれる。

そのため、入力側プレート２４および出力側プレート２５ならびにシール部材２７の質量が、転動体２８によって振動を低減する対象の回転体の質量から除くことができるので、転動体２８によって振動を低減する対象の回転体の質量に対する転動体２８の質量（質量比）を大きくすることができる。その結果、前記質量比を大きくすることにより、振動低減の効果を向上させることができる。また、入力側プレート２４および出力側プレート２５ならびにシール部材２７をフロントカバー７と一体となって回転させることにより、バネ２６の入力側の質量を増大させることができる。その結果、バネ２６の入力側の回転体における慣性モーメントを増大させることができ、いわゆるマスダンパとしての機能を増大させることができるので、バネ２６に入力される振動を低減することができる。ひいては、転動体２８により振動を低減する対象の回転体に入力される振動を低減することができる。

また、転動体２８が揺動する空間Ａには、オイルが供給されないので、転動体２８の揺動がオイルの粘性によって阻害されることがなく、その結果、転動体２８による振動低減の効果を向上させることができる。

なお、この発明における流体伝動装置は、駆動側部材および従動側部材を有するものであればよく、したがって、上述したトルク増幅作用のあるトルクコンバータ以外の流体伝動装置もしくは流体継手であってもよい。

Claims (5)

1. 弾性体に動力を伝達する入力側回転部材と、該入力側回転部材と相対回転することができるように設けられ、前記弾性体から動力が伝達されて駆動する出力側回転部材とを備えた動力伝達装置における前記出力回転部材の振動を低減する振動低減装置において、
   前記入力側回転部材と一体に回転するハウジングによって形成された転動室と、
   該転動室に、前記出力側回転部材と同方向でかつ前記出力側回転部材に対して相対回転可能に収容された転動体と
   を備えていることを特徴とする振動低減装置。
2. 前記入力側回転部材は、流体流によって動力を伝達する流体伝動装置のカバー部材を含み、
   前記出力側回転部材は、前記流体流によって駆動させられる従動側部材と一体となって回転する部材を含み、
   前記転動室は、前記カバー部材の内部に配置され、
   前記転動室の内部に前記従動側部材を駆動させる流体が流入しないように封止するシール部材が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の振動低減装置。
3. 前記入力側回転部材は、前記流体伝動装置の入力トルクを機械的に該流体伝動装置の出力部材に伝達する直結クラッチを含むことを特徴とする請求項２に記載の振動低減装置。
4. 前記直結クラッチは、前記転動室に対して相対的に軸線方向に移動することができるように、前記転動体と係合されていることを特徴とする請求項３に記載の振動低減装置。
5. 前記入力側回転部材は、軸線方向に対向して配置された入力側プレートと、出力側プレートとを含み、
   前記入力側プレートと前記出力側プレートとの少なくともいずれか一方の外周面と、前記直結クラッチとがスプライン係合していることを特徴とする請求項３または４に記載の振動低減装置。

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