次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。
図1は、本開示のダンパ装置10を含む発進装置1を示す概略構成図である。同図に示す発進装置1は、原動機としてのエンジン(本実施形態では、内燃機関)EGを備えた車両に搭載されるものであり、ダンパ装置10に加えて、エンジンEGのクランクシャフトに連結されるフロントカバー3や、フロントカバー3に固定されるポンプインペラ(入力側流体伝動要素)4、ポンプインペラ4と同軸に回転可能なタービンランナ(出力側流体伝動要素)5、ダンパ装置10に連結されると共に自動変速機(AT)、無段変速機(CVT)、デュアルクラッチトランスミッション(DCT)、ハイブリッドトランスミッション、あるいは減速機である変速機(動力伝達装置)TMの入力軸ISに固定される動力出力部材としてのダンパハブ7、ロックアップクラッチ8等を含む。
なお、以下の説明において、「軸方向」は、特に明記するものを除いて、基本的に、発進装置1やダンパ装置10の中心軸CA(軸心、図2参照)の延在方向を示す。また、「径方向」は、特に明記するものを除いて、基本的に、発進装置1やダンパ装置10、当該ダンパ装置10等の回転要素の径方向、すなわち発進装置1やダンパ装置10の中心軸CAから当該中心軸CAと直交する方向(半径方向)に延びる直線の延在方向を示す。更に、「周方向」は、特に明記するものを除いて、基本的に、発進装置1やダンパ装置10、当該ダンパ装置10等の回転要素の周方向、すなわち当該回転要素の回転方向に沿った方向を示す。
ポンプインペラ4は、フロントカバー3に密に固定される図示しないポンプシェルと、ポンプシェルの内面に配設された複数のポンプブレード(図示省略)とを有する。タービンランナ5は、タービンシェルと、タービンシェルの内面に配設された複数のタービンブレード(何れも図示省略)とを有する。本実施形態において、タービンシェルの内周部は、複数のリベットを介してダンパハブ7に固定される。ポンプインペラ4とタービンランナ5とは、互いに対向し合い、両者の間には、タービンランナ5からポンプインペラ4への作動油(作動流体)の流れを整流するステータ6(図1参照)が同軸に配置される。ステータ6は、複数のステータブレードを有し、ステータ6の回転方向は、ワンウェイクラッチ60により一方向のみに設定される。これらのポンプインペラ4、タービンランナ5およびステータ6は、作動油を循環させるトーラス(環状流路)を形成し、トルク増幅機能をもったトルクコンバータ(流体伝動装置)として機能する。ただし、発進装置1において、ステータ6やワンウェイクラッチ60を省略し、ポンプインペラ4およびタービンランナ5を流体継手として機能させてもよい。
ロックアップクラッチ8は、油圧式単板クラッチとして構成されており、図2に示すように、フロントカバー3の内部かつ当該フロントカバー3のエンジンEG側の内壁面近傍に配置されると共にダンパハブ7に対して回転自在かつ軸方向に移動自在に嵌合されるロックアップピストン80を有する。ロックアップピストン80の外周側かつフロントカバー3側の面には、摩擦材81が貼着されており、ロックアップピストン80とフロントカバー3との間には、作動油供給路や入力軸ISに形成された油路等を介して図示しない油圧制御装置に接続されるロックアップ室(図示省略)が画成される。発進装置1では、図示しない油圧制御装置によりポンプインペラ4やタービンランナ5が配置される流体室9内の油圧をロックアップ室内の油圧よりも高くすることで、ロックアップクラッチ8を係合(完全係合あるいはスリップ係合)させてダンパ装置10を介してフロントカバー3とダンパハブ7とを連結することができる。また、図示しない油圧制御装置によりロックアップ室内の油圧を流体室9内の油圧よりも高くすることで、ロックアップクラッチ8を解放してフロントカバー3とダンパハブ7との連結を解除することができる。なお、ロックアップクラッチ8は、油圧式多板クラッチであってもよい。
ダンパ装置10は、図1および図2に示すように、第1回転要素としてのドライブ部材(入力要素)11、第2回転要素としての第1中間部材(第1中間要素)12、第3回転要素としての第2中間部材(第2中間要素)15および第4回転要素としてのドリブン部材(出力要素)16を含む。更に、ダンパ装置10は、トルク伝達要素(トルク伝達弾性体)として、ダンパ装置10の外周に近接して配置される複数(本実施形態では、例えば3個)の外側スプリング(第1弾性体)SP1と、外側スプリングSP1よりも径方向内側に配置されるそれぞれ複数かつ同数(本実施形態では、例えば3個ずつ)の第1内側スプリング(第2弾性体)SP21および第2内側スプリング(第3弾性体)SP22とを含む。
本実施形態において、外側スプリングSP1は、荷重が加えられてないときに円弧状に延びる軸心を有するように巻かれた金属材からなるアークコイルスプリングである。これにより、外側スプリングSP1をより低剛性化し(バネ定数を小さくし)、ダンパ装置10をより低剛性化(ロングストローク化)することができる。また、本実施形態において、第1および第2内側スプリングSP21,SP22は、荷重が加えられてないときに真っ直ぐに延びる軸心を有するように螺旋状に巻かれた金属材からなる直線型コイルスプリングであり、それぞれ外側スプリングSP1よりも高い剛性(大きいバネ定数)を有する。また、本実施形態において、第1および第2内側スプリングSP21,SP22として、互いに異なる諸元(剛性すなわちバネ定数等)を有するものが採用される。ただし、第1および第2内側スプリングSP21,SP22の諸元は、互いに同一であっていてもよい。更に、外側スプリングSP1として、直線型コイルスプリングが採用されてもよい。また、第1および第2内側スプリングSP21,SP22として、アークコイルスプリングが採用されてもよく、外側スプリングSP1よりも低い剛性(小さいバネ定数)を有するものが採用されてもよい。
ドライブ部材11は、環状に形成されており、ロックアップピストン80に固定されて流体室9内の外周側領域に配置される。図2に示すように、ドライブ部材11は、複数のリベットを介してロックアップクラッチ8のロックアップピストン80に固定される環状の固定部111と、固定部111から周方向に間隔をおいてポンプインペラ4やタービンランナ5(図2における左側)に向けて軸方向に延出された複数(本実施形態では、例えば6個)のスプリング支持部112と、隣り合うスプリング支持部112の間で固定部111から周方向に間隔をおいて(等間隔に)径方向外側に延出された複数(本実施形態では、例えば3個)のスプリング当接部(入力当接部)113とを有する。複数のスプリング当接部113は、互いに隣り合う2個のスプリング当接部113が外側スプリングSP1の自然長に応じた間隔をおいて並ぶように周方向に間隔をおいてドライブ部材11に配設される。更に、各スプリング当接部113は、スプリング支持部112よりも径方向外側でポンプインペラ4やタービンランナ5に向けて軸方向に延びる爪部113aを含む。また、ロックアップピストン80は、複数の外側スプリングSP1の外周部やフロントカバー3側(変速機TM側)の側部(図2における右側の側部)を支持(ガイド)する環状のスプリング支持部80aを有する。
第1中間部材12は、ポンプインペラ4およびタービンランナ5に近接するように配置されると共に例えばダンパハブ7により回転自在に支持される環状の第1プレート部材13と、ロックアップピストン80(フロントカバー3)に近接するように配置されると共に複数のリベットを介して第1プレート部材13に連結(固定)される環状の第2プレート部材14とを含む。第1中間部材12の第1プレート部材13は、周方向に間隔をおいて(等間隔に)並ぶ複数(本実施形態では、例えば3個)のスプリング支持部131と、周方向に間隔をおいて(等間隔に)並ぶと共にそれぞれ対応するスプリング支持部131と第1プレート部材13の径方向において対向する複数(本実施形態では、例えば3個)のスプリング支持部132と、複数(本実施形態では、例えば3個)の外側スプリング当接部(弾性体当接部)133oと、複数(本実施形態では、例えば3個)の内側スプリング当接部(弾性体当接部)133iとを有する。
複数のスプリング支持部131は、それぞれ対応する第1および第2内側スプリングSP21,SP22(各1個)のタービンランナ5側(図2における左側)の側部を外周側から支持(ガイド)するものである。複数のスプリング支持部132は、それぞれ対応する第1および第2内側スプリングSP21,SP22(各1個)のタービンランナ5側の側部を内周側から支持(ガイド)するものである。複数の外側スプリング当接部133oは、隣り合う2個の外側スプリング当接部133oが外側スプリングSP1の自然長に応じた間隔をおいて並ぶように周方向に間隔をおいて第1プレート部材13に配設される。更に、各外側スプリング当接部133oは、ロックアップピストン80に向けて軸方向に延出された爪部133aを含む。内側スプリング当接部133iは、周方向に沿って互いに隣り合うスプリング支持部131,132の間に1個ずつ設けられる。
第1中間部材12の第2プレート部材14は、周方向に間隔をおいて(等間隔に)並ぶ複数(本実施形態では、例えば3個)のスプリング支持部141と、周方向に間隔をおいて(等間隔に)並ぶと共にそれぞれ対応するスプリング支持部141と第2プレート部材14の径方向において対向する複数(本実施形態では、例えば3個)のスプリング支持部142と、複数(本実施形態では、例えば3個)のスプリング当接部(弾性体当接部)143と、複数のスプリング支持部141よりも径方向外側で第1プレート部材13に向けて軸方向に延出された短尺の筒状部144とを有する。複数のスプリング支持部141は、それぞれ対応する第1および第2内側スプリングSP21,SP22(各1個)のフロントカバー3側(図2における右側)の側部を外周側から支持(ガイド)する。複数のスプリング支持部142は、それぞれ対応する第1および第2内側スプリングSP21,SP22(各1個)のフロントカバー3側の側部を内周側から支持(ガイド)する。複数のスプリング当接部143は、周方向に沿って互いに隣り合うスプリング支持部141,142の間に1個ずつ設けられる。
第2中間部材15は、環状の板体であり、その内周部から径方向内側に延出されて周方向に間隔をおいて(等間隔に)並ぶ複数(本実施形態では、例えば3個)のスプリング当接部153(図3参照)を有する。図2に示すように、第2中間部材15は、第1プレート部材13と第2プレート部材14との間に配置され、第2プレート部材14の筒状部144の内周面によって回転自在に支持(調心)される。ドリブン部材16は、図2に示すように、第1中間部材12の第1プレート部材13と第2プレート部材14との間に配置されると共に複数のリベットを介してダンパハブ7に固定される。また、ドリブン部材16は、周方向に間隔をおいて形成されて径方向外側に延びる複数(本実施形態では、例えば3個)のスプリング当接部(弾性体当接部)163を有する。
複数の外側スプリングSP1は、上述のドライブ部材11のスプリング支持部112と、ロックアップピストン80のスプリング支持部80aとによって支持され、ダンパ装置10の外周に近接するように流体室9内の外周側領域に配置される。各スプリング支持部112は、対応する外側スプリングSP1の内周部を支持(ガイド)する。更に、ドライブ部材11の各スプリング当接部113は、ダンパ装置10の取付状態において、対応する外側スプリングSP1の端部に当接する。すなわち、ダンパ装置10の取付状態において、各外側スプリングSP1の両端部は、ドライブ部材11の互いに隣り合う2個のスプリング当接部113の対応する一方に当接する。
また、第1および第2プレート部材13,14が互いに連結された際、第1プレート部材13の各スプリング支持部131は、第2プレート部材14の対応するスプリング支持部141と対向し、第1プレート部材13の各スプリング支持部132は、第2プレート部材14の対応するスプリング支持部142と対向する。そして、第1内側スプリングSP21および第2内側スプリングSP22は、第1中間部材12すなわち第1および第2プレート部材13,14のスプリング支持部131,132,141,142により支持される。第1内側スプリングSP21および第2内側スプリングSP22は、複数の外側スプリングSP1と径方向からみて軸方向に重なると共に入力軸ISに近接するように当該複数の外側スプリングSP1の径方向内側に周方向に間隔をおいて交互に配設される。
更に、第1中間部材12の第1プレート部材13の各外側スプリング当接部133oは、ダンパ装置10の取付状態において、対応する外側スプリングSP1の端部に当接する。すなわち、ダンパ装置10の取付状態において、各外側スプリングSP1の両端部は、第1プレート部材13の互いに隣り合う2個の外側スプリング当接部133oの対応する一方に当接する。本実施形態において、第1プレート部材13の外側スプリング当接部133oの爪部133aと、ドライブ部材11のスプリング当接部113の爪部113aとは、図2に示すように、径方向に並び、外側スプリング当接部133oの爪部133aは、スプリング当接部113の爪部113aよりも径方向内側で対応する外側スプリングSP1の端部に当接する。
また、ダンパ装置10の取付状態において、第1中間部材12の第1プレート部材13の各内側スプリング当接部133iと、第2プレート部材14の各スプリング当接部143とは、互いに異なるスプリング支持部131,132,141,142によって支持された第1および第2内側スプリングSP21,SP22の間で両者の端部に当接する。また、第2中間部材15の各スプリング当接部153は、互いに同一のスプリング支持部131,132,141,142により支持されて互いに対をなす第1および第2内側スプリングSP21,SP22の間で両者の端部に当接する。すなわち、ダンパ装置10の取付状態において、各第1内側スプリングSP21の一端は、第1中間部材12の対応するスプリング当接部133i,143に当接し、各第1内側スプリングSP21の他端は、第2中間部材15の対応するスプリング当接部153に当接する。更に、ダンパ装置10の取付状態において、各第2内側スプリングSP22の一端は、第2中間部材15の対応するスプリング当接部153に当接し、各第2内側スプリングSP22の他端は、第1中間部材12の対応するスプリング当接部133i,143に当接する。これにより、第2中間部材15のスプリング当接部153を介して1組の第1および第2内側スプリングSP21,SP22が直列に連結される。
そして、ダンパ装置10の取付状態において、ドリブン部材16の各スプリング当接部163は、第1中間部材12の内側スプリング当接部133iおよびスプリング当接部143と同様に、互いに異なるスプリング支持部131,132,141,142によって支持された第1および第2内側スプリングSP21,SP22の間で両者の端部に当接する。これにより、ダンパ装置10の取付状態において、各第1内側スプリングSP21の一端および各第2内側スプリングSP22の上記他端は、ドリブン部材16の対応するスプリング当接部163にも当接する。この結果、ドリブン部材16は、複数の外側スプリングSP1、第1中間部材12、複数の第1内側スプリングSP21、第2中間部材15、および複数の第2内側スプリングSP22を介してドライブ部材11に連結されることになる。
更に、ダンパ装置10は、図1に示すように、ドライブ部材11と第2中間部材15との相対回転を規制する第1ストッパ21と、第1中間部材12とドリブン部材16との相対回転を規制する第2ストッパ22と、第2中間部材15とドリブン部材16との相対回転を規制する第3ストッパ23とを含む。
本実施形態において、第1ストッパ21は、図2および図3に示すように、隣り合うスプリング支持部112の周方向における間(スプリング当接部113が設けられていない箇所)で固定部111からポンプインペラ4やタービンランナ5(図2における左側)に向けて軸方向に延出された複数(本実施形態では、例えば3個)のストッパ部114と、第2中間部材15の外周面から径方向に突出するように当該第2中間部材15に形成された複数(本実施形態では、例えば3個)の突出部154とにより構成される。本実施形態では、ストッパ部114および突出部154は、それぞれ3個ずつ設けられ、第1ストッパ21は、合計3箇所に設けられる。ダンパ装置10の取付状態において、ドライブ部材11の各ストッパ部114は、第2中間部材15の隣り合う2つの突出部154の周方向における間に、当該2つの突出部154に当接しないように配置される。そして、ドライブ部材11と第2中間部材15とが相対回転するのに伴ってドライブ部材11の各ストッパ部114が両側に位置する2つの突出部154の一方に当接すると、ドライブ部材11および第2中間部材15の相対回転が規制されることになる。
第2ストッパ22は、図2に示すように、第1中間部材12の第1プレート部材13の内周部から軸方向に延出されたストッパ部134と、ドリブン部材16に形成された円弧状に延びる開口部164(図4参照)とにより構成される。本実施形態では、ストッパ部134が第1プレート部材13に複数(本実施形態では、例えば3個)設けられると共に開口部164がドリブン部材16にストッパ部134と同数設けられ、第2ストッパ22は、複数箇所に設けられる。ダンパ装置10の取付状態において、第1プレート部材13の各ストッパ部134は、ドリブン部材16の対応する開口部164内に当該開口部164を画成する両側の内壁面に当接しないように差し込まれる。そして、第1中間部材12とドリブン部材16とが相対回転するのに伴って第1中間部材12側の各ストッパ部134が両側に位置する開口部164の内壁面の一方に当接すると、第1中間部材12およびドリブン部材16の相対回転が規制されることになる。
第3ストッパ23は、図4に示すように、第2中間部材15の各スプリング当接部153の周方向における両側に1個ずつ形成されたストッパ部155と、ドリブン部材16の各スプリング当接部163の外周側の側面からそれぞれ突出する複数の突出部165とにより構成される。ダンパ装置10の取付状態において、第2中間部材15の各ストッパ部155は、ドリブン部材16の対応する突出部165に当接しないように配置される。そして、第2中間部材15とドリブン部材16が相対回転するのに伴って第2中間部材15の各ストッパ部155がドリブン部材16の対応する突出部165に当接すると、第2中間部材15およびドリブン部材16の相対回転が規制されることになる。
本実施形態において、第1、第2および第3ストッパ21,22,23は、フロントカバー3に伝達されるトルク、すなわちドライブ部材11に伝達される入力トルクTが高まっていく際に、第2ストッパ22、第1ストッパ21、第3ストッパ23という順番で作動するように構成される。すなわち、ダンパ装置10において、ドライブ部材11への入力トルクTがダンパ装置10の最大捩れ角θmaxに対応したトルクTmax(第3の閾値)よりも小さいトルク(第1の閾値)Tref1に達してドライブ部材11とドリブン部材16との捩れ角θが第1の角度θref1になると、第1中間部材12の各ストッパ部134がドリブン部材16の開口部164の内壁面の一方に当接し、第2ストッパ22により第1中間部材12およびドリブン部材16の相対回転が規制されることになる。
また、入力トルクTが、上記トルクTmaxよりも小さく、かつ上記トルクTref1よりも大きいトルクTref2(第2の閾値)に達して捩れ角θが第2の角度θref2(θref2>θref1)になると、ドライブ部材11の各ストッパ部114が第2中間部材15の突出部154に当接し、第1ストッパ21によりドライブ部材11および第2中間部材15の相対回転が規制されることになる。更に、入力トルクTが上記トルクTmaxに達して捩れ角θが最大捩れ角θmaxになると、第2中間部材15の各ストッパ部155がドリブン部材16の突出部165に当接し、第3ストッパ23により第2中間部材15およびドリブン部材16の相対回転が規制されることになる。これにより、図5に示すような3段階(3ステージ)の減衰特性をダンパ装置10にもたせることが可能となる。
次に、上述のように構成される発進装置1の動作について説明する。
発進装置1のロックアップクラッチ8によりロックアップが解除されている際には、図1からわかるように、エンジンEGからフロントカバー3に伝達されたトルク(動力)が、ポンプインペラ4、タービンランナ5およびダンパハブ7という経路を介して変速機TMの入力軸ISへと伝達される。一方、発進装置1のロックアップクラッチ8によりロックアップが実行されると、エンジンEGからのトルクは、ポンプインペラ4およびタービンランナ5を介すことなく、フロントカバー3から変速機TMの入力軸ISへと伝達される。そして、ロックアップが実行されてからドライブ部材11への入力トルクTが上記トルクTref1に達すると、第2ストッパ22により第1中間部材12およびドリブン部材16の相対回転が規制され、更に入力トルクTが上記トルクTref2に達すると、第1ストッパ21によりドライブ部材11および第2中間部材15の相対回転が規制されることになる。
ロックアップが実行されてから入力トルクTがトルクTref1に達するまでの間(第1ステージ)、エンジンEGからのトルクは、図6に示すように、フロントカバー3、ロックアップクラッチ8、ドライブ部材11、各外側スプリングSP1、第1中間部材12、各第1内側スプリングSP21、第2中間部材15、各第2内側スプリングSP22,ドリブン部材16およびダンパハブ7という経路を介して変速機TMの入力軸ISへと伝達される。この間、フロントカバー3に伝達されるトルクの変動は、直列に作用する外側スプリングSP1、第1内側スプリングSP21および第2内側スプリングSP22により減衰(吸収)される。これにより、ドライブ部材11への入力トルクTが比較的小さいときに、フロントカバー3に伝達されるトルクの変動をダンパ装置10により良好に減衰することが可能となる。第1ステージにおけるダンパ装置10の等価剛性を示すバネ定数Kは、ドライブ部材11と第1中間部材12との間で並列に作用する複数の外側スプリングSP1の合成バネ定数を“k1”とし、第1中間部材12と第2中間部材15との間で並列に作用する複数の第1内側スプリングSP21の合成バネ定数を“k21”とし、第2中間部材15とドリブン部材16との間で並列に作用する複数の第2内側スプリングSP22の合成バネ定数を“k22”とすれば、
K=Kfirst=k1・k21・k22/(k1・k21+k21・k22+k22・k1)
と表される。
また、ドライブ部材11への入力トルクTがトルクTref1に達してからトルクTref2に達するまでの間(第2ステージ)、ドライブ部材11から外側スプリングSP1を介して第1中間部材12に伝達されたトルクは、図7に示すように、第2ストッパ22により相対回転が規制された第1中間部材12とドリブン部材16との間に位置する第1内側スプリングSP21、第2中間部材15および第2内側スプリングSP22と、これらと並列に並ぶ第2ストッパ22(ストッパ部134および開口部164の内壁面)とを介して変速機TMの入力軸ISへと伝達されることになる。第2ステージにおける入力トルクTをトルクT2とすると(ただし、Tref1<T2≦Tref2である。)、並列に作用する複数の外側スプリングSP1は、ドライブ部材11から第1中間部材12にトルクT2を伝達し、各外側スプリングSP1は、それぞれトルクT2に応じた量(T2/k1)だけ撓む(圧縮される)。
これに対して、第2ステージにおいて、第1および第2内側スプリングSP21,SP22は、第2ストッパ22により第1中間部材12およびドリブン部材16の相対回転が規制されることで、理論上、更に撓む(圧縮される)ことはなく、それぞれトルクTref1に応じた量(Tref1/k21またはTref1/k22)だけ撓んだ(圧縮された)状態に維持される。従って、第2ステージにおいて、第1内側スプリングSP21、第2中間部材15および第2内側スプリングSP22を介して第1中間部材12からドリブン部材16に伝達されるトルクは、上記トルクTref1となり、第2ストッパ22を介して第1中間部材12からドリブン部材16に伝達されるトルクは、トルク(T2−Tref1)となる。この結果、第2ステージでは、フロントカバー3に伝達されるトルクの変動が、並列に作用する複数の外側スプリングSP1のみにより減衰(吸収)されることになり、第2ステージにおけるダンパ装置10の等価剛性すなわちバネ定数Kは、
K=Ksecond=k1>Kfirst
となる。
更に、ドライブ部材11への入力トルクTが上記トルクTref2に達すると、第2ストッパ22により第1中間部材12およびドリブン部材16の相対回転が規制された状態で、第1ストッパ21によりドライブ部材11および第2中間部材15の相対回転が規制される(第3ステージ)。第3ステージにおいて、外側スプリングSP1は、図8に示すように、ドライブ部材11と、第2ストッパ22の作用により一体に回転する第1中間部材12およびドリブン部材16との間で撓み、第2内側スプリングSP22は、図8に示すように、第1ストッパ21の作用により一体に回転するドライブ部材11および第2中間部材15と、ドリブン部材16との間で撓む。また、第3ステージにおいて、第1内側スプリングSP21は、図8に示すように、第1ストッパ21の作用により一体に回転するドライブ部材11および第2中間部材15と、第2ストッパ22の作用により一体に回転する第1中間部材12およびドリブン部材16との間で撓む。
ここで、第3ステージにおける入力トルクTをトルクT3(ただし、Tref2<T3≦Tmaxである。)とし、トルクT3のトルクTref2に対する増加分(T3−Tref2)によるドライブ部材11とドリブン部材16との捩れ角θの増加分に対応した外側スプリングSP1の撓み量(収縮量)を“x”とすると、ドライブ部材11から外側スプリングSP1を介して第1中間部材12に伝達されるトルクT1は、
T1=Tref2+k1・x …(1)
と表される。また、トルクT3のトルクTref2に対する増加分(T3−Tref2)による捩れ角θの増加分に対応した第2内側スプリングSP22の撓み量(収縮量)が、外側スプリングSP1の撓み量xと等しいとすれば、第2内側スプリングSP22からドリブン部材16に伝達されるトルクT22は、
T22=Tref1+k22・x …(2)
と表される。
一方、第3ステージでは、第2ストッパ22により第1中間部材12およびドリブン部材16の相対回転が規制されていることから、第1内側スプリングSP21は、圧縮された状態のまま、第2内側スプリングSP22が収縮した分だけ伸長する。従って、第1中間部材12と第2中間部材15との間で第2内側スプリングSP22により伝達されるトルクT21は、
T21=Tref1−k21・x …(3)
と表される。式(2)および(3)より、ドライブ部材11から第1ストッパ21を介して第2中間部材15に伝達されるトルクTST1は、
TST1=T22−T21=(k21+k22)・x …(4)
と表される。また、式(1)および(3)より、第1中間部材12から第2ストッパ22を介してドリブン部材16に伝達されるトルクTST2は、
TST2=T1−T21=Tref2−Tref1+(k21+k22)・x …(5)
と表される。
更に、トルクT1とトルクTST1との和、およびトルクT22とトルクTST2との和は、トルクT3に一致する。従って、式(1)および(4)並びに式(2)および(5)より、トルクT3は、
T3=T1+TST1=T22+TST2=Tref2+(k1+k21+k22)・x …(6)
と表される。そして、式(6)より、
x=(T3−Tref2)/(k1+k21+k22) …(7)
という関係が得られる。
式(7)からわかるように、第1ストッパ21によりドライブ部材11および第2中間部材15の相対回転が規制され、かつ第2ストッパ22により第1中間部材12およびドリブン部材16の相対回転が規制されているときには、ダンパ装置10の等価剛性すなわちバネ定数Kは、外側スプリングSP1の合成バネ定数k1、第1内側スプリングSP21の合成バネ定数k21および第2内側スプリングSP22の合成バネ定数k22を加算したもの(K=Kthird=k1+k21+k22>Ksecond)となる。すなわち、第3ステージでは、外側スプリングSP1、第1内側スプリングSP21および第2内側スプリングSP22が、ドライブ部材11とドリブン部材16との間で並列に作用して振動を減衰することになる。
従って、ダンパ装置10では、第1および第2ストッパ21,22の作動状態に応じて、外側スプリングSP1、第1内側スプリングSP21および第2内側スプリングSP22を直列に作用させてダンパ装置10の等価剛性(バネ定数K)を低下させると共に、外側スプリングSP1、第1内側スプリングSP21および第2内側スプリングSP22を並列に作用させてダンパ装置10の等価剛性(バネ定数K)をより高くすること、すなわち等価剛性(バネ定数K)を外側スプリングSP1、第1内側スプリングSP21および第2内側スプリングSP22の合成バネ定数(剛性)の最大値よりも大きくすることができる。更に、ダンパ装置10では、外側スプリングSP1、第1内側スプリングSP21および第2内側スプリングSP22を並列に作用させるために、これらの何れかを周方向に移動させるためのスペースを確保しなくてもよい。この結果、装置全体の大型化を抑制しつつ、ダンパ装置10の低剛性化を図ると共に当該ダンパ装置10(ドライブ部材11)に対するより高いトルクの入力を許容することが可能となる。なお、ダンパ装置10では、ドライブ部材11への入力トルクTがトルクTmaxに達すると、第3ストッパ23により第2中間部材15およびドリブン部材16の相対回転が規制され、それによりドライブ部材11およびドリブン部材16の相対回転が規制されることになる。
また、ダンパ装置10において、第1内側スプリングSP21の撓み量は、第1ストッパ21によりドライブ部材11および第2中間部材15の相対回転が規制され、かつ第2ストッパ22により第1中間部材12およびドリブン部材16の相対回転が規制されているときに、第2ストッパ22により第1中間部材12およびドリブン部材16の相対回転が規制されているときに比べて小さくなる。第1内側スプリングSP21がこのように動作するようにダンパ装置10の諸元を定めることで、第1ストッパ21によりドライブ部材11および第2中間部材15の相対回転が規制され、かつ第2ストッパ22により第1中間部材12およびドリブン部材16の相対回転が規制されているときに、外側スプリングSP1、第1内側スプリングSP21および第2内側スプリングSP22を並列に作用させることが可能となる。
更に、ダンパ装置10では、ロックアップが実行された状態でドライブ部材11への入力トルクTがトルクTref1に達すると、第2ストッパ22が第1中間部材12およびドリブン部材16の相対回転の相対回転を規制し、ドライブ部材11への入力トルクTがトルクTref2(>Tref1)に達すると、第1ストッパ21がドライブ部材11および第2中間部材15の相対回転を規制する。これにより、ダンパ装置10に3段階の振動減衰特性をもたせて、ドライブ部材11に対するより高いトルクの入力を許容しつつ、フロントカバー3に伝達されるトルクの変動をダンパ装置10により良好に減衰することが可能となる。
ただし、第1および第2ストッパ21,22の作動順序は、外側スプリングSP1、第1内側スプリングSP21および第2内側スプリングSP22の剛性等に応じて任意に定められることはいうまでもない。すなわち、入力トルクTがトルクTref1に達した段階で第1ストッパ21を作動させると共に、入力トルクTがトルクTref2に達した段階で第2ストッパ22を作動させてもよい。また、図9に示すように、ダンパ装置10は、ロックアップが実行された状態でドライブ部材11への入力トルクTが予め定められたトルク(閾値)Trefに達した段階で、第1および第2ストッパ21,22が対応する2つの回転要素の相対回転を概ね同時に規制するように構成されてもよい。これにより、2段階の振動減衰特性をダンパ装置10にもたせることが可能となる。
更に、ダンパ装置10では、第3ストッパ23の作動に伴ってドライブ部材11およびドリブン部材16の相対回転が規制されるまで、外側スプリングSP1がドライブ部材11とドリブン部材16との間で振動を減衰することになる。従って、上述のように、外側スプリングSP1を第1および第2内側スプリングSP21,SP22よりも径方向外側に配置することで、外側スプリングSP1のストロークを良好に確保して、外側スプリングSP1を容易に低剛性化することが可能となる。また、上記ダンパ装置10のように、第1および第2内側スプリングSP21,SP22を当該ダンパ装置10の周方向に沿って並ぶように配置することで、ダンパ装置10の径方向における大型化を抑制することが可能となる。
なお、ダンパ装置10のドライブ部材11は、ロックアップクラッチ8やフロントカバー等を介してエンジンEGのクランクシャフトに連結されるが、これに限られるものではない。すなわち、ドライブ部材11とロックアップクラッチ8の間等にコイルスプリング等の更なる弾性体が配置されてもよい。また、ダンパ装置10のドリブン部材16は、ダンパ7を介して変速機TMの入力軸ISに連結されるが、これに限られるものではない。すなわち、例えばドリブン部材16とダンパハブ7との間等にコイルスプリング等の更なる弾性体が配置されてもよい。また、図10に示すダンパ装置10Bのように、外側スプリングSP1、第1内側スプリングSP21および第2内側スプリングSP22の少なくとも何れかは、直列に作用する複数のスプリングを含んでもよい。図10に示すダンパ装置10Bの各外側スプリングSP1は、それぞれ中間部材12bを介して直列に連結されるスプリング(直線型コイルスプリングあるいはアークコイルスプリング)SP1a,SP1bを含む。これにより、ダンパ装置10Bでは、外側スプリングSP1を容易に低剛性化することが可能となる。
以上説明したように、本開示のダンパ装置は、第1回転要素(11)と、第2回転要素(12)と、第3回転要素(15)と、第4回転要素(16)と、前記第1回転要素(11)と前記第2回転要素(12)との間でトルクを伝達する第1弾性体(SP1)と、前記第2回転要素(12)と前記第3回転要素(15)との間でトルクを伝達する第2弾性体(SP21)と、前記第3回転要素(15)と前記第4回転要素(16)との間でトルクを伝達する第3弾性体(SP22)とを含むダンパ装置(10,10B)において、前記第1回転要素(11)と前記第3回転要素(15)との相対回転を規制する第1ストッパ(21)と、前記第2回転要素(12)と前記第4回転要素(16)との相対回転を規制する第2ストッパ(22)とを備えるものである。
本開示のダンパ装置では、第1および第2ストッパによって第1および第3回転要素の相対回転と第2および第4回転要素の相対回転とが規制されていないときに、第1から第3弾性体が第2および第3回転要素を介して直列に作用して第1および第4回転要素の間で振動を減衰する。また、第1ストッパにより第1および第3回転要素の相対回転が規制され、かつ第2ストッパにより第2および第4回転要素の相対回転が規制されているときに、第1弾性体は、第1回転要素と、第2ストッパの作用により一体に回転する第2および第4回転要素との間で撓み、第3弾性体は、第1ストッパの作用により一体に回転する第1および第3回転要素と、第4回転要素との間で撓む。更に、この際、第2弾性体は、第1ストッパの作用により一体に回転する第1および第3回転要素と、第2ストッパの作用により一体に回転する第2および第4回転要素との間で撓む。これにより、第1ストッパにより第1および第3回転要素の相対回転が規制され、かつ第2ストッパにより第2および第4回転要素の相対回転が規制されると、第1、第2および第3弾性体は、第1回転要素と第4回転要素との間で並列に作用して振動を減衰することになり、ダンパ装置の等価剛性は、第1、第2および第3弾性体の剛性を加算したものとなる。従って、本開示のダンパ装置では、第1および第2ストッパの作動状態に応じて、第1、第2および第3弾性体を直列に作用させてダンパ装置の等価剛性を低下させると共に、第1、第2および第3弾性体を並列に作用させてダンパ装置の等価剛性をより高くすること、すなわち当該等価剛性を第1、第2および第3弾性体の剛性の最大値よりも大きくすることができる。そして、本開示のダンパ装置では、第1、第2および第3弾性体を並列に作用させるために、これらの弾性体の何れかを周方向に移動させるためのスペースを確保しなくてもよい。この結果、装置全体の大型化を抑制しつつ、ダンパ装置の低剛性化を図ると共に当該ダンパ装置に対するより高いトルクの入力を許容することが可能となる。なお、第1、第2および第3弾性体は、対応する要素間に並列に作用するように複数配設されてもよく、第1、第2および第3弾性体の少なくとも何れかは、直列に作用する複数の弾性体を含んでもよい。
また、前記第2弾性体(SP21)の撓み量は、前記第1ストッパ(21)により前記第1および第3回転要素(11,15)の相対回転が規制され、かつ前記第2ストッパ(22)により前記第2および第4回転要素(12,16)の相対回転が規制されているときに、前記第1および第2ストッパ(21,22)の何れか一方のみにより前記第1および第3回転要素(11,15)または前記第2および第4回転要素(12,16)の相対回転が規制されているときに比べて小さくなってもよい。これにより、第1ストッパにより第1および第3回転要素の相対回転が規制され、かつ第2ストッパにより第2および第4回転要素の相対回転が規制されているときに、第1、第2および第3弾性体を並列に作用させることが可能となる。
更に、前記第1回転要素(11)に伝達されるトルク(T)が予め定められた閾値(Tref1)に達すると、前記第1および第2ストッパ(21,22)の何れか一方が前記第1および第3回転要素(11,15)または前記第2および第4回転要素(12,16)の相対回転を規制してもよく、前記第1回転要素(11)に伝達されるトルク(T)が前記閾値(Tref1)よりも大きい第2の閾値(Tref2)に達すると、前記第1および第2ストッパ(21,22)の他方が前記第2および第4回転要素(12,16)または前記第1および第3回転要素(11,15)の相対回転を規制してもよい。かかるダンパ装置では、第1回転要素に伝達されるトルクが予め定められた閾値よりも小さいときに、第1から第3弾性体が第1および第2回転要素を介して直列に作用して第1および第4回転要素の間で振動を減衰する。また、第1回転要素に伝達されるトルクが当該閾値以上かつ第2の閾値よりも小さいときには、第1および第3弾性体の何れか一方のみが第1および第4回転要素の間で振動を減衰する。更に、第1回転要素に伝達されるトルクが第2の閾値以上であるときには、第1、第2および第3弾性体が第1回転要素と第4回転要素との間で並列に作用して振動を減衰する。これにより、ダンパ装置に3段階の振動減衰特性をもたせることが可能となる。
また、前記第1回転要素(11)に伝達されるトルク(T)が予め定められた閾値(Tref)に達すると、前記第1ストッパが前記第1および第3回転要素の相対回転を規制し、かつ前記第2ストッパが前記第2および第4回転要素の相対回転を規制してもよい。このように、第1回転要素に伝達されるトルクが予め定められた閾値に達した段階で第1および第2ストッパの双方を作動させることで、ダンパ装置に2段階の振動減衰特性をもたせることが可能となる。
更に、少なくとも前記第2ストッパ(22)は、前記第1回転要素(11)に伝達されるトルクが予め定められた閾値(Tref1,Tref)に達すると、前記第2および第4回転要素(12,16)の相対回転を規制してもよく、前記第1弾性体(SP1)は、前記第2および第3弾性体(SP21,SP22)よりも前記ダンパ装置(10,10B)の径方向における外側に配置されてもよい。かかるダンパ装置では、第1および第4回転要素の相対回転が規制されるまで、第1弾性体が第1および第4回転要素の間で振動を減衰することになる。従って、第1弾性体を第2および第3弾性体よりもダンパ装置の径方向における外側に配置することで、当該第1弾性体のストロークを良好に確保して第1弾性体を容易に低剛性化することが可能となる。
また、前記第2および第3弾性体(SP21,SP22)は、前記ダンパ装置(10,10B)の周方向に沿って並ぶように配置されてもよい。これにより、ダンパ装置の径方向における大型化を抑制することが可能となる。
更に、前記第1回転要素は、エンジン(EG)からのトルクが伝達される入力要素(11)であってもよく、前記第4回転要素は、出力要素(16)であってもよい。なお、第1回転要素(入力要素)は、他の弾性体を介して内燃機関の出力軸に連結されてもよい。
また、前記第4回転要素(16)は、変速機(TM)の入力軸(IS)に作用的に連結されてもよい。すなわち、第4回転要素は、変速機の入力軸に直接連結されてもよく、連結部材および/または他の弾性体を介して入力軸に連結されてもよい。
そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記発明を実施するための形態は、あくまで課題を解決するための手段の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。