JP6551258B2 - 捩り振動低減装置 - Google Patents

Description

この発明は、入力されたトルク変動（振動）に起因する捩り振動を、その変動に伴って生じる慣性力によって低減させるように構成された遊星ローラ機構を備えた捩り振動低減装置に関するものである。

特許文献１には、遊星ローラ機構の大型化を抑制しつつ、かつリングローラとピニオンローラとの間に作用する押圧力の大きさの和が変動することを抑制すること目的とした遊星ローラ機構が記載さている。この特許文献１に記載された遊星ローラ機構は、サンローラと、リングローラと、そのサンローラおよびリングローラに接する複数のピニオンローラとから構成されている。また、上記のサンローラを動力が入力される入力要素として、さらに、ピニオンローラを動力が出力される出力要素として動力を伝達するように構成されている。そして、上記のピニオンローラとリングローラとが接する部分は軸線方向の一方側から他方側に向けて拡大するテーパ面とされている。なお、特許文献２には、遊星歯車機構を組み込んだダンパ装置が記載されている。

特開２０１１−１２７２２号公報 特開２０１４−１７７９６０号公報

エンジンなどの加振力に起因する捩り振動を減衰させるためには、例えば特許文献１に記載されている遊星ローラ機構を特許文献２に記載されているダンパ装置に組み込むことにより振動を減衰させることができる。しかしながら、上記のように構成された遊星ローラ機構は、各ピニオンローラが軸線方向に対して傾斜面、すなわちテーパ面とされている。そのため、トルク伝達される際にサンローラやリングローラにスラスト力が作用する。そのようなスラスト力が作用することにより、サンローラとキャリヤ、もしくはリングローラとキャリヤとが接触して、その接触面にスラスト力に応じた摺動抵抗が生じ、ひいては所期の通りに揺動できず減衰効果が低下するおそれがある。

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り、遊星ローラ機構の各回転要素に作用するスラスト力を低減させることが可能な捩り振動低減装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、サンローラと、前記サンローラと同心円上に配置されたリングローラと、前記サンローラの外周側と前記リングローラの内周側との間に配置され、かつ前記サンローラまたは前記リングローラの円周方向に所定の間隔を空けて配置された複数のピニオンローラと、前記複数のピニオンローラを自転かつ公転可能に保持するキャリヤとを有し、前記ピニオンローラの外周面は前記サンローラの外周面と前記リングローラの内周面との少なくとも一方の面に接触することによりトルク伝達するように構成された遊星ローラ機構を備え、前記サンローラおよび前記リングローラならびに前記キャリヤのいずれかに入力されたトルクが変動した場合に、前記トルクの振動幅に応じた角度範囲内で前記ピニオンローラが前記キャリヤとともに公転する捩り振動低減装置において、前記ピニオンローラは軸線方向の一方側から他方側に向けて先細りとなる傾斜面を有し、前記傾斜面は、前記複数のピニオンローラのうち前記円周方向で前記所定の間隔を空けて隣り合う第１ピニオンローラと第２ピニオンローラとの前記軸線方向に対する傾斜方向が互いに反対方向に形成され、かつ前記第１ピニオンローラが噛み合う領域と前記第２ピニオンローラが噛み合う領域とのそれぞれのピニオンローラの向きが反対方向に構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、遊星ローラ機構の各回転要素が、軸線方向の一方側から他方側に向けて傾斜面を有する回転要素によって構成されている。またその遊星ローラ機構を構成する回転要素のうち、サンローラの外周面とリングローラの内周面との間に配置された複数のピニオンローラは、第１ピニオンローラと第２ピニオンローラとで傾斜面が反対方向に形成されている。つまり、上記の傾斜面は、第１ピニオンローラの回転軸線に対する傾斜方向と、他の第２ピニオンローラの回転軸線に対する傾斜方向とが反対方向に形成されている。そのため、遊星ローラ機構にトルクが入力された場合、例えば、第１ピニオンローラとリングローラとの接触部分に作用するスラスト力の向きと、第２ピニオンローラとリングローラとの接触部分に作用するスラスト力の向きとが互いに反対方向に作用する。すなわち、これらのスラスト力は、遊星ローラ機構全体で互いに減殺される。したがって、ピニオンローラやリングローラなどに作用するスラスト力を低下させることができるため、その接触面のスラスト力に応じた摺動抵抗をも低減させることができる。

この発明の実施形態における遊星ローラ機構を説明するための図である。 図１の遊星ローラ機構のII-II線に沿う断面図である。 この発明で対象とする遊星ローラ機構を構成するピニオンローラの形状を説明する図であり、（ａ）はピニオンローラの形状がテーパ形状（円錐形状）に形成された例を示す図であり、（ｂ）はピニオンローラの形状が湾曲形状に形成された例を示す図である。

つぎに、図を参照しつつこの発明の実施形態における遊星ローラ機構１を説明する。この発明の実施形態における遊星ローラ機構１は、例えばエンジンの出力軸と変速機の入力軸との間に設けられ、エンジンが出力するトルクの変動によって生じる捩り振動を低減するために用いられる。遊星ローラ機構１は、後述するように三つの回転要素に差動作用を行うローラ機構であり、いずれかの回転要素にエンジンの出力トルクが入力され、他のいずれかの回転要素が変速機の入力軸に連結され、エンジンの出力トルクが入力される回転要素と他の二つの回転要素のうちのいずれかとの間にばねダンパなどのトルクの変動によって相対回転を生じさせる緩衝機構が設けられる。そのようなトルクの変動によって前記相対回転が生じると、遊星ローラ機構１の差動作用によって各回転要素同士の間に相対回転が生じ、その結果、入力トルクの振動とは位相の異なる反力トルクが慣性に応じて生じ、捩り振動が抑制される。したがって、遊星ローラ機構１に生じる回転要素同士の相対回転は、入力トルクの変動の幅、すなわち振幅に応じた回転角度の範囲にとどまる。

このように使用される遊星ローラ機構１は、ローラタイプの回転要素から構成されており、具体的には、図１に示すように、サンローラ２、ピニオンローラ３，４，５，６、ピニオンシャフト７，８，９，１０、およびリングローラ１１によって構成されたシングルピニオン型の遊星ローラ機構１である。また、上記のピニオンローラ３，４，５，６は、サンローラ２とリングローラ１１とのいずれにも接するように第１ピニオンローラ３ないし第４ピニオンローラ６の四つが取り付けられている。さらに、ピニオンシャフト７，８，９，１０は、第１ピニオンローラ３ないし第４ピニオンローラ６のそれぞれを支持する第１ピニオンシャフト７ないし第４ピニオンシャフト１０の四つが取り付けられている。なお、以下の説明で特に記載していない場合には、第１ピニオンローラ３ないし第４ピニオンローラ６をピニオンローラ３と称して説明する。

より具体的には、リングローラ１１は、サンローラ２の外周側でサンローラ２と同心円上に配置されている。さらに、第１ピニオンローラ３ないし第４ピニオンローラ６の各ピニオンローラは、サンローラ２の回転軸１２を中心とした円周上の周方向に所定の間隔を空けて配置されている。なお、図１に示す例では四等分した各位置にそれぞれ配置されている。

また、上記のピニオンローラ３がサンローラ２に外接するとともに、リングローラ１１と内接するように構成されている。つまり、外周面２ａが転動面とされたサンローラ２と、内周面１１ａが転動面とされたリングローラ３との間にピニオンローラ３が挟み込まれ、そのピニオンローラがキャリヤＣによって保持されている。またそのキャリヤＣは、サンローラ２と同軸上に回転可能に支持されている。したがって、ピニオンローラ３は、キャリヤＣにより保持されつつ、自転かつサンローラ２の回転軸１２を中心として公転する。なお、上記の「内接する」、ならびに、「外接する」とは、油膜を介在させて回転伝達可能に接している状態を意味する。

そして、これら遊星ローラ機構１の各回転要素は、軸方向の一端が先細りとなる円錐台状をなしている。すなわち、軸線方向の一方側から他方側に向けて先細りとなるように形成されている。言い換えればテーパ形状となるように傾斜面が形成されている。具体的には、ピニオンローラ３は、上述したようにサンローラ２の外周面２ａとリングローラ１１の内周面１１ａと間に等間隔に複数配置され、サンローラ２の外周面２ａおよびリングローラ１１の内周面１１ａのそれぞれと接触している。言い換えると、ピニオンローラ３は、サンローラ２とリングローラ１１とによって径方向に挟まれた状態で支持されている。より具体的には、ピニオンローラ３の外周面３ａにおける傾斜面３ｂとサンローラ２の外周面２ａにおける傾斜面２ｂとが接触している。同様に、ピニオンローラ３の外周面３ａにおける傾斜面３ｂとリングローラ１１の内周面１１ａにおける傾斜面１１ｂとが接触している。したがって、このピニオンローラ３の外周面３ａは、サンローラ２の外周面２ａおよびリングローラ１１の内周面１１ａの少なくとも一方の面に接触することによりトルク伝達するように構成されている。

このように構成された遊星ローラ機構１は、上述したように、ピニオンローラ３とリングローラ１１、ならびに、ピニオンローラ３とサンローラ２とのそれぞれのローラ同士の油膜を介して接触部に法線方向における押圧力が作用することによって生じるせん断力、すなわち接線方向におけるトラクション力によってトルク伝達を行う。一方、上記のように各ピニオンローラ３が軸線方向に対して傾斜面３ｂ、すなわちテーパ面とされているため、トルク伝達される際にサンローラ２やリングローラ１１にスラスト力が作用する。そのようなスラスト力が作用することにより、サンローラ２とキャリヤＣ、もしくはリングローラ１１とキャリヤＣとが接触して、その接触面にスラスト力に応じた摺動抵抗が生じ、ひいては所期の通りに揺動できず減衰効果が低下する。そこで、この発明の実施形態においては、上記のスラスト力を抑制するように構成されている。

具体的には、上記のピニオンローラ３の傾斜面３ｂの向きが、隣り合うピニオンローラ同士で反対方向になるように構成されている。つまり、第１ピニオンローラ３の傾斜面３ｂと第２ピニオンローラ４の傾斜面４ｂとが反対方向になるように構成されている。同様に、第３ピニオンローラ５の傾斜面５ｂと第４ピニオンローラ６の傾斜面６ｂとが反対方向になるように構成されている。すなわち、図１に示す例では、第１ピニオンローラ３と第３ピニオンローラ５とが同じ方向の向きに、第２ピニオンローラ４と第４ピニオンローラ６とが同じ方向の向きに傾斜面が形成されている。

より具体的には、図１に示す例では第１ピニオンローラ３は紙面手前側に傾斜するように傾斜面３ｂが形成され、これとは反対に、第２ピニオンローラ４は紙面奥側に傾斜するように傾斜面４ｂが形成されている。すなわち、上述したスラスト力が第１ピニオンローラ３と第２ピニオンローラ４とでは反対方向に作用するように構成されている。同様に、第３ピニオンローラ５は紙面手前側に傾斜するように傾斜面５ｂが形成され、第４ピニオンローラ６は紙面奥側に傾斜するように傾斜面６ｂが形成されている。つまり、第３ピニオンローラ５と第４ピニオンローラ６との関係は、第１ピニオンローラ３と第２ピニオンローラ４との関係と同様である。要は、各ピニオンローラは、隣接するピニオンローラとは反対の方向に傾斜面が形成されており、回転軸１２を挟んで反対側に配置されたピニオンローラとは同じ方向に傾斜面が形成されている。

またそれに伴って、第１ピニオンローラ３の傾斜面３ｂないし第４ピニオンローラ６の傾斜面６ｂの方向に沿うようにサンローラ２の傾斜面２ｂが形成されている。同様に、第１ピニオンローラ３の傾斜面３ｂないし第４ピニオンローラ６の傾斜面６ｂの方向に沿うようにリングローラ１１の傾斜面１１ｂが形成されている。つまり、サンローラ２およびリングローラ１１は、各ピニオンローラの傾斜面と反対方向になるように傾斜面２ｂ（１１ｂ）が形成されている。なお、この発明における実施形態では、各傾斜面の傾斜角の大きさは等しく、例えば、第１ピニオンローラ３における傾斜面３ｂの傾斜角度とリングローラ１１における傾斜面１１ｂの傾斜角度とは等しい。

そして、上記のように遊星ローラ機構１を周方向に４等分した各区間を、図１における上側から時計回りに順に第１区間１３ないし第４区間１６と称している。すなわち、ピニオンローラ３の可動範囲が切り替わる箇所、つまり、サンローラ２ならびにリングローラ１１の傾斜面２ｂ（１１ｂ）の傾斜方向が切り替わる箇所を境としてピニオンローラ３の可動範囲が制限されている。つまり、これにより各ピニオンローラ３が他の区間に達することを抑制するように構成されている。

つぎに、この遊星ローラ機構１にトルクが伝達されたときに、サンローラ２、ピニオンローラ３およびリングローラ１１がそれぞれ接触している部分に生じるスラスト力について説明する。図２は、図１のII-II線に沿う断面図であり、第１ピニオンローラ３と、第２ピニオンローラ４との関係を示している。具体的には、第１ピニオンローラ３とサンローラ２とが傾斜面３ｂ（２ｂ）で接触し、第１ピニオンローラ３とリングローラ１１とが傾斜面３ｂ（１１ｂ）で接触している。また同様に、第２ピニオンローラ４とサンローラ２とが傾斜面４ｂ（２ｂ）で接触し、第２ピニオンローラ４とリングローラ１１とが傾斜面４ｂ（１１ｂ）で接触している。

上述したように、第１ピニオンローラ３と第２ピニオンローラ４とでは傾斜面の傾斜方向が反対方向であり、図２に示す例では、第１ピニオンローラ３は右方向に傾斜しており、また第１ピニオンローラ３と接するサンローラ２およびリングローラ１１は、左方向に傾斜している。そのため、トルクが入力されると、第１ピニオンローラ３は、スラスト力により図２に示す例では右方向に押される。そして、サンローラ２およびリングローラ１１は、図２に示す例では左方向に押される。

一方、第２ピニオンローラ４は図２に示す例では左方向に傾斜しており、第２ピニオンローラ４と接するサンローラ２およびリングローラ１１は、右方向に傾斜している。そのため、トルクが入力されると、第２ピニオンローラ４は、スラスト力により図２に示す例では左方向に押される。そして、サンローラ２およびリングローラ１１は、図２に示す例では右方向に押される。

したがって、第１ピニオンローラ３と第１区間１３におけるサンローラ２との間に作用するスラスト力と、第２ピニオンローラ４と第２区間１４におけるサンローラ２との間に作用するスラスト力とは、軸線方向で反対の方向に作用する。また、第１ピニオンローラ３と第１区間１３におけるリングローラ１１との間に作用するスラスト力と、第２ピニオンローラ４と第２区間１４におけるリングローラ１１との間に作用するスラスト力は、軸線方向で反対の方向に作用する。また、同様に、第３ピニオンローラ３と第３区間１５におけるサンローラ２との間に作用するスラスト力と、第４ピニオンローラ４と第４区間１６におけるサンローラ２との間に作用するスラスト力とは、軸線方向で反対の方向に作用する。そして、第３ピニオンローラ３と第３区間１５におけるリングローラ１１との間に作用するスラスト力と、第４ピニオンローラ４と第４区間１６におけるリングローラ１１との間に作用するスラスト力は、軸線方向で反対の方向に作用する。すなわち、トルクが入力されることで生じるスラスト力は、遊星ローラ機構１全体で互いに減殺される。

したがって、サンローラ２およびリングローラ１１の側面がキャリヤＣに接触して、その接触面にスラスト力に応じた摺動抵抗が生じることを抑制することができる。また、その摺動抵抗を低減させることに伴って制振性能を向上させることが可能となる。さらに、このように傾斜面を有するテーパ面とすることにより、ローラ同士の接触部に作用する押圧力を法線方向とスラスト方向とに分散できるため、遊星ローラ機構１全体の構成を簡素化することが可能となる。さらに、ピニオンローラ３の傾斜面３ｂに沿ってサンローラ２ならびにリングローラ１１も傾斜面２ｂ（１１ｂ）が形成されているため、リングローラ１１に対してピニオンローラ３が相対回転したときに、第１ピニオンローラ３ないし第４ピニオンローラ６がそれぞれの可動範囲である第１区間１３ないし第４区間１６を越えて他の区間に達することを抑制している。

以上、上述した実施形態に基づいて説明したが、この発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。上述した実施形態では、第１ピニオンローラ３ないし第４ピニオンローラ６の四つのピニオンローラを設けた例を用いて説明したが、ピニオンローラはこの数に限られず複数個であればよい。また、複数個のピニオンローラのうち少なくとも一つの第１ピニオンローラ３の回転軸線に対する傾斜方向と、他の第２ピニオンローラ４の回転軸線に対する傾斜方向とが反対方向に形成されていればよい。さらに、上述した実施形態では、シングルピニオン型の遊星ローラ機構を例として説明したが、ダブルピニオン型の遊星ローラ機構であってもよい。そして、上述した実施形態では図３（ａ）に示すような傾斜面３ｂを有するテーパ形状を例として説明したが、これに代えて、例えば図３（ｂ）に示すような湾曲面３ｃ有する湾曲形状からなるローラ機構により構成されてもよい。

１…遊星ローラ機構、 ２…サンローラ、 ２ａ…サンローラの外周面、 ３，４，５，６…ピニオンローラ、 ３ａ，４ａ，５ａ，６ａ…ピニオンローラの外周面、 ３ｂ，４ｂ，５ｂ，６ｂ…ピニオンローラの傾斜面、 １１…リングローラ、 １１ａ…リングローラの内周面、 １１ｂ…リングローラの傾斜面、 １２…回転軸、 Ｃ…キャリヤ。

Claims (1)

1. サンローラと、前記サンローラと同心円上に配置されたリングローラと、前記サンローラの外周側と前記リングローラの内周側との間に配置され、かつ前記サンローラまたは前記リングローラの円周方向に所定の間隔を空けて配置された複数のピニオンローラと、前記複数のピニオンローラを自転かつ公転可能に保持するキャリヤとを有し、前記ピニオンローラの外周面は前記サンローラの外周面と前記リングローラの内周面との少なくとも一方の面に接触することによりトルク伝達するように構成された遊星ローラ機構を備え、前記サンローラおよび前記リングローラならびに前記キャリヤのいずれかに入力されたトルクが変動した場合に、前記トルクの振動幅に応じた角度範囲内で前記ピニオンローラが前記キャリヤとともに公転する捩り振動低減装置において、
   前記ピニオンローラは軸線方向の一方側から他方側に向けて先細りとなる傾斜面を有し、
   前記傾斜面は、前記複数のピニオンローラのうち前記円周方向で前記所定の間隔を空けて隣り合う第１ピニオンローラと第２ピニオンローラとの前記軸線方向に対する傾斜方向が互いに反対方向に形成され、かつ前記第１ピニオンローラが噛み合う領域と前記第２ピニオンローラが噛み合う領域とのそれぞれのピニオンローラの向きが反対方向に構成されている
   ことを特徴とする捩り振動低減装置。

Images