JP7230514B2 - ダンパ装置 - Google Patents

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Description

本出願において開示された技術は、ダンパ装置に関する。
車両等において、エンジン等の駆動源と変速機との間のトルク伝達経路上には、当該駆動源から当該変速機に向けて伝達されるトルクの振動を吸収するダンパ装置が設けられており、ダンパ装置は例えばクラッチ装置に組み込まれている。
ダンパ装置の一般的な構成としては、互いに相対回転可能な入力部材としての第1回転体(例えば、ディスクプレート)と出力部材としての第2回転体(例えばハブ)との間に、コイルスプリングを介在させて、コイルスプリングの弾性変形を利用してトルクの変動に起因する捩り方向の振動を吸収して減衰させる技術が知られている。
具体的なダンパ装置の構成として、特許文献1乃至特許文献2には、コイルスプリング内であって、当該コイルスプリングの両端を支持する一対のシート部材間にクッション材(特許文献1においては、トーションダンパ)を設けて、ディスクプレートとクラッチハブとの捩れ特性において、部分的に捩れ剛性を高くしたダンパ装置が開示されている。
また、エンジンと電動機を駆動源とするハイブリッド車両においては、エンジンのみならず重量物である電動機による慣性力も存在することから、エンジンのみを駆動源とするコンベンショナルな車両に比して、騒音や振動が一般的に大きくなることが知られているため、昨今ダンパ装置自体の性能向上が求められている。この点、特許文献3には、入力部材と出力部材との間に中間部材を設け、該中間部材に動吸振器を配置させる技術が提案されている。
特開平7-293578号公報 特開2018-112223号公報 国際公開第2017/032370号
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載のダンパ装置においては、ディスクプレートとクラッチハブとの捩れ特性は、図1に示すように、特性A及び特性Bからなる2段特性となっている。このようなダンパ装置の場合、特性Aから特性B(又は特性Bから特性A)へと特性が切り替わる際に、急激な特性変化に起因する衝撃や振動が生じてしまうという問題がある。
そこで、様々な実施形態により、特性が切り替わるタイミングにおいても、衝撃や振動が抑制された高性能なダンパ装置を提供する。
一態様に係るダンパ装置は、第1回転体と、前記第1回転体と同軸上で、前記第1回転体に対し相対回転する第2回転体と、前記第1回転体及び前記第2回転体と同軸上で、前記第1回転体に対し相対回転する中間部材と、前記第1回転体と前記中間部材とを回転方向に弾性連結させる第1弾性体と、前記中間部材と前記第2回転体とを回転方向に弾性連結させる第2弾性体と、前記第1弾性体を支持する一対の第1シート部材と、前記第2弾性体を支持する一対の第2シート部材と、前記第1弾性体及び前記第2弾性体の少なくともいずれか一方の内部に収容される浮動弾性体と、を有する弾性機構部と、を具備し、前記第1回転体は、前記第2回転体の相対回転を規制する第1ストッパと、前記中間部材の相対回転を規制する第2ストッパと、をさらに有するものである。
この構成によれば、前記ダンパ装置は、少なくとも3段以上の捩り特性を有することで、急激な特性変化を抑制し、結果として当該特性変化に起因する衝撃や振動を抑制することができる。
また、一態様に係る前記ダンパ装置において、一対の前記第1シート部材及び一対の前記第2シート部材の少なくともいずれか一方には、前記浮動弾性体を挟持する挟持部が設けられることが好ましい。
この構成とすることによって、前記浮動弾性体を用いた捩れ特性を効率的に発現させることが可能となる。
また、一態様に係る前記ダンパ装置において、前記中間部材は、前記第2回転体を挟んで一対に設けられることが好ましい。
この構成とすることによって、前記ダンパ装置は、少なくとも3段以上の捩り特性を有することが可能となり、且つ衝撃や振動を効率的に減衰することが可能となる。
また、一態様に係る前記ダンパ装置において、前記第1回転体は、一対の板部材と、一対の前記板部材の間に収容されるスペーサとを有し、前記板部材に前記第2ストッパが設けられ、前記スペーサに前記第1ストッパが設けられることが好ましい。
この構成とすることによって、前記ダンパ装置は、少なくとも3段以上の捩り特性を有することが可能となる。
また、一態様に係る前記ダンパ装置において、前記第1回転体は、一対の板部材と、一対の前記板部材の間に収容されるスペーサとを有し、前記スペーサに前記第1ストッパ及び前記第2ストッパが設けられることが好ましい。
この構成とすることによっても、前記ダンパ装置は、少なくとも3段以上の捩り特性を有することが可能となる。
様々な実施形態によれば、特性が切り替わるタイミングにおいても、衝撃や振動が抑制された高性能なダンパ装置を提供することができる。
従来のダンパ装置における捩り特性を模式的に示す概略特性図である。 一実施形態に係るダンパ装置の構成を模式的に示す概略上面図である。 図2に示したダンパ装置の構成をA-A線からみて模式的に示す概略断面図である。 一実施形態に係るダンパ装置の構成を、各構成要素に分解して示す概略斜視図である。 図2に示したダンパ装置が作動して、ディスクプレートに対してハブが相対回転する一状態を模式的に示す概略上面図である。 図2に示したダンパ装置が作動して、ディスクプレートに対してハブが相対回転する一状態を模式的に示す概略上面図である。 図2に示したダンパ装置が作動して、ディスクプレートに対してハブが相対回転した後、当該相対回転が規制された状態を模式的に示す概略上面図である。 別の実施形態に係るダンパ装置の構成を模式的に示す概略上面図である。 図6Aに示したダンパ装置が作動して、ディスクプレートに対してハブが相対回転する一状態を模式的に示す概略上面図である。 図6Aに示したダンパ装置が作動して、ディスクプレートに対してハブが相対回転する一状態を模式的に示す概略上面図である。 図6Aに示したダンパ装置が作動して、ディスクプレートに対してハブが相対回転する一状態を模式的に示す概略上面図である。 図6Aに示したダンパ装置が作動して、ディスクプレートに対してハブが相対回転した後、当該相対回転が規制された状態を模式的に示す概略上面図である。 一実施形態のダンパ装置における捩り特性を模式的に示す概略特性図である。
以下、添付図面を参照して本発明の様々な実施形態を説明する。なお、図面において共通した構成要件には同一の参照符号が付されている。また、或る図面に表現された構成要素が、説明の便宜上、別の図面においては省略されていることがある点に留意されたい。さらにまた、添付した図面が必ずしも正確な縮尺で記載されている訳ではないということに注意されたい。
1.ダンパ装置の構成
一実施形態に係るダンパ装置の全体構成の概要について、図2乃至図4を参照しつつ説明する。図2は、一実施形態に係るダンパ装置1の構成を模式的に示す概略上面図である。図3は、図2に示したダンパ装置1の構成をA-A線からみて模式的に示す概略断面図である。図4は、一実施形態に係るダンパ装置1の構成を、各構成要素に分解して示す概略斜視図である。なお、図2においては、後述する一対の板部材としての第1ディスクプレート100A及び第2ディスクプレート100Bの片方、及び後述する一対の板部材としての第1中間プレート301及び第2中間プレート302の片方は、図面の便宜上、それらの記載が省略されていることに留意されたい。
一実施形態に係るダンパ装置1は、例えば、フライホイール20と図示しないプレッシャープレートとの間で挟圧されることにより、エンジンやモータ等の駆動源からの駆動力を変速機に伝達するものである。フライホイール20とプレッシャープレートとの間でダンパ装置1を挟圧するための構造については、公知であるので、その詳細な説明を省略する。
ダンパ装置1は、トルク振動を吸収して減衰させるものである。このダンパ装置1は、図2乃至図4に示すように、主に、第1回転体としてのディスクプレート100と、第2回転体としてのハブ200と、中間部材300と、第1弾性体410及び第2弾性体420等を含む弾性機構部400と、動吸振器500と、を含む。
1-1.ハブ200
ハブ200は、例えば、金属材料により形成され、全体として略環状に延びる形状を有し、中心軸Oの周りに後述するディスクプレート100に対して相対回転可能に設けられる。ハブ200は、図3及び図4に示すように、略円筒状の円筒部202に形成された貫通孔204に、変速機の入力軸1000を挿通させてスプライン結合することができる。また、ハブ200は、円筒部202から径方向に延びる略環状のフランジ206を有する。なお、ハブ200については、円筒部202とフランジ206とを一体とした構成、及び、円筒部202とフランジ206とを別体とし、両者間に微小スプリングを配設した構成等を採用することができる。
フランジ206には、その外周において周方向に沿って少なくとも1つの切欠きが形成される。一実施形態では、一例として、フランジ206には、その外周において周方向に沿って等間隔(周方向において120度の間隔)で3つの切欠き206a、206b、及び206cが形成される。図2に示すように、概念的に、ダンパ装置1を上面からみて、各々が扇形を有する3つの領域I、II、IIIに分けて考えると、フランジ206には、領域I~IIIに対応付けて、それぞれ、第1切欠き206a、第2切欠き206b、及び第3切欠き206cが形成される。なお、これらの切欠きの数は3つに限定されるものでなく、後述する弾性機構部400の構成、より詳細には、第1弾性体410及び第2弾性体420を一組とする弾性ユニットの数に対応して設けられる。
このような切欠きが形成されることにより、第1切欠き206a、第2切欠き206b、及び第3切欠き206cには、後述する弾性機構部400を収容することが可能となる。フランジ206は、領域Iに対応付けて、一端側の係合部(第1の一端側の係合部)208aとこれに対向する他端側の係合部(第1の他端側の係合部)208aとを有し、領域IIに対応付けて、一端側の係合部(第2の一端側の係合部)208bとこれに対向する他端側の係合部(第2の他端側の係合部)208bとを有し、領域IIIに対応付けて、一端側の係合部(第3の一端側の係合部)208cとこれに対向する他端側の係合部(第3の他端側の係合部)208cとを有する。
各一端側の係合部208a、208b、及び208cは、ともに同一の構成を有することができ、各他端側の係合部208a、208b、及び208cは、ともに同一の構成を有することができる。各一端側の係合部208a、208b、及び208cは、各他端側の係合部208a、208b、及び208cと左右対称の構成を有することができる。
1-2.ディスクプレート100
動力伝達経路における入力側のディスクプレート100は、例えば、金属材料により形成され、図2乃至図4に示すように、ハブ200及び後述する中間部材300を挟んで、ハブ200と中心軸Oの周りにおいて回転可能に設けられている。ディスクプレート100は、ハブ200及び後述する中間部材300の軸方向両側に設けられる一対の板部材としての第1ディスクプレート100A及び第2ディスクプレート100Bを含む。第1ディスクプレート100Aと第2ディスクプレート100Bは、軸方向において対称の形状を有し、両者の軸方向における位置を適宜調整可能なスペーサ101を間に介在させて、それらの外周付近において貫通孔105を介して複数のリベットR等により結合される。
第1ディスクプレート100A及び第2ディスクプレート100Bは、相互に協働して、領域I~IIIのそれぞれに対応付けて、弾性機構部400を収容する収容領域(図2に示す例では、3つの収容領域)を形成するように、ディスクプレート100の軸方向に膨らんだ形状を有する。各収容領域は、ディスクプレート100の周方向に沿って延びる第1弾性体410及び第2弾性体420を収容するために、ディスクプレート100の周方向に沿って略直線状又は略円弧状に延びている。
図2及び図4を参照して具体的に説明すると、第1ディスクプレート100A及び第2ディスクプレート100Bは、領域I~IIIに対応付けて、それぞれ、周方向に沿って延びる第1収容領域102a、第2収容領域102b、及び第3収容領域102cを形成している。なお、第1収容領域102aは前述した第1切欠き206aと、第2収容領域102bは前述した第2切欠き206bと、第3収容領域102cは前述した第3切欠き206cと、それぞれ対応するように形成されている(これら収容領域の数も、ハブ200に設けられる切欠きの数に対応するように形成されている)。
領域Iに着目すると、図4に示すように、第1ディスクプレート100A及び第2ディスクプレート100Bは、第1収容領域102aを囲む側壁として、一端面(第1の一端面)104aとこれに対向する他端面(第1の他端面)104aとを含む。これら第1の一端面104a及び第1の他端面104aは、一例として、ディスクプレート100の軸方向に沿って延びる。
同様に、領域IIに着目すると、第1ディスクプレート100A及び第2ディスクプレート100Bは、第2収容領域102bを囲む側壁として、一端面(第2の一端面)104bとこれに対向する他端面(第2の他端面)104bとを含み、領域IIIに着目すると、第1ディスクプレート100A及び第2ディスクプレート100Bは、第3収容領域102cを囲む側壁として、一端面(第3の一端面)104cとこれに対向する他端面(第3の他端面)104cとを含む。なお、図2においては、便宜上、ディスクプレート100(第1ディスクプレート100A又は第2ディスクプレート100B)の主要部の記載は省略されている。
但し、第1収容領域102aの内部に、ハブ200におけるフランジ206の第1の一端側の係合部208aが侵入することができるように、第1ディスクプレート100Aにより形成される第1の一端面104aと第2ディスクプレート100Bにより形成される第1の一端面104aとの間には、第1の一端側の係合部208aを受け入れるための図示しない間隙Gが形成されている。また、第1収容領域102aの内部に、第1の他端側の係合部208aが侵入することができるように、第1ディスクプレート100Aにより形成される第1の他端面104aと第2ディスクプレート100Bにより形成される第1の他端面104aとの間には、第1の他端側の係合部208aを受け入れるための図示しない間隙Gが同様に形成されている。これらの構造は、領域II及びIIIにおいても同様に形成される。
また、図2及び図4に示すように、ダンパ装置1における捩り特性の多段化するため、及びハブ200がディスクプレート100に対して過剰に相対回転することによって、後述する弾性機構部400における第2弾性体420が過剰に圧縮されて線間密着してしまうことを防止するために、ディスクプレート100(より詳細には、スペーサ101)には、ハブ200の相対回転を規制する第1ストッパ130が設けられる。
第1ストッパ130の形状は、ハブ200の相対回転を規制することができる限りにおいて特に限定されないが、例えば、スペーサ101の内径側において、ハブ200におけるフランジ206の先端部206xを収容可能な切欠き131を設け、当該切欠き131の側壁を当該先端部206xと当接可能な第1ストッパ130とする構成を採用することができる。
さらに、図2及び図4に示すように、ダンパ装置1における捩り特性を多段化するため、及び後述する中間部材300がディスクプレート100に対して過剰に相対回転することによって、第1弾性体410が過剰に圧縮されて線間密着してしまうことを防止するために、スペーサ101には、中間部材300の相対回転を規制する第2ストッパ140が設けられる。なお、第2ストッパ140は、スペーサ101ではなく、一対の第1ディスクプレートA及び第2ディスクプレートBに設けてもよい。
第2ストッパ140の形状は、中間部材300の相対回転を規制することができる限りにおいて特に限定されないが、例えば、スペーサ101の径方向外側、又は第1ディスクプレートA並びに第2ディスクプレートBの径方向外側において、中間部材300に設けられる切欠き350に収容可能な突起部を設け、当該突起部を当該切欠き350の側壁350xに当接可能な第2ストッパ140とする構成を採用することができる(第1ディスクプレートA及び第2ディスクプレートBに第2ストッパ140が設けられる場合においては、図4における突起部140xが第2ストッパ140となる)。
1-3.中間部材300
中間部材300は、例えば、金属材料により形成され、図2乃至図4に示すように、軸方向においてハブ200を挟んで、ディスクプレート100及びハブ200と中心軸Oの周りにおいて同軸上且つ両者に対して相対回転可能に設けられている。中間部材300は、ハブ200の軸方向両側に設けられる一対の板部材としての第1中間プレート301及び第2中間プレート302を含む。第1中間プレート301と第2中間プレート302は、同一の形状を有し、締結ピン310等の固定手段によって両者が一体的に回転可能に固定される。また、第1中間プレート301及び第2中間プレート302は、互いに異なる形状を有していてもよい。例えば、第1ディスクプレート100A及び第2ディスクプレート100Bの各回転慣性質量の相違に基づいて、第1中間プレート301の回転慣性質量が大きくなるように(又は小さくなるように)、第1中間プレート301を第2中間プレート302に比して大きい(又は小さい)形状とすることができる。これにより、ダンパ装置1全体として、回転慣性質量のバランスが向上し、回転中心Oに対する傾きを低減することが可能となる。
第1中間プレート301及び第2中間プレート302は、図4に示すように、円板状の内円部305と、円環状の外環部307と、内円部305と外環部307とを接続する接続部306と、を各々有する。
内円部305には、図4に示すように、ハブ200及びハブ200の円筒部202の外周側に取付けられる段付きのブッシュ600を挿通可能な挿通孔308が設けられる。これにより、第1中間プレート301及び第2中間プレート302は、図3に示すように、内円部305をブッシュ600に接続させることで、ブッシュ600を介してハブ200に軸支持されることで、軸方向及び径方向において確実に位置決めされている。これにより、第1中間プレート301及び第2中間プレート302は、軸方向及び径方向の位置ずれが抑制されるので、ダンパ装置1として安定性が向上する(動力伝達ロスを抑制することができる)。また、第1中間プレート301及び第2中間プレート302のいずれか一方のみが、ハブ200に軸支持される構成としてもよい。これにより、一対の中間部材300の回転慣性質量を低減することが可能となる。また、第1中間プレート301及び第2中間プレート302は、軸方向及び径方向のいずれか一方向にのみ位置決めされていてもよい。これにより、組付性を向上させることができる。
接続部306は、図4に示すように、内円部305の外周端から径方向外側に延在し、内円部305と外環部307とを接続する。接続部306は、領域I~IIIに対応付けて、ハブ200に設けられる第1切欠き206a及びディスクプレート100に設けられる第1収容領域102aに対応する第1接続部306a、ハブ200に設けられる第2切欠き206b及びディスクプレート100に設けられる第2収容領域102bに対応する第2接続部306b、ハブ200に設けられる第3切欠き206c及びディスクプレート100に設けられる第3収容領域102cに対応する第3接続部306c、を有する。
第1接続部306aは、弾性機構部400における第1弾性体410と第2弾性体420の間に収容され、第1弾性体410を支持する第1シート部材430xと、第2弾性体420を支持する第2シート部材430yとに、各々係合している。第2接続部306b及び第3接続部306cも、第1接続部306aと同様に、第1シート部材430x及び第2シート部材430yと係合している。なお、第1接続部306a(及び第2接続部306b並びに第3接続部306c)と、第1シート部材430x及び第2シート部材430yとの係合構造の詳細については後述する。
外環部307は、中間部材300の外径を形成し、後述する動吸振器500を支持するために設けられる。中間部材300は、外環部307を有することにより、その外径は、図4に示すように、弾性機構部400の外径よりも大きく設定されるので、外環部307(中間部材300の外周端)に対向する位置において、他の構成要素と干渉することなく動吸振器500を確実に配置させることが可能となる。
なお、外環部307には、前述したとおり、第2ストッパ140を収容可能な切欠き350(及びその側壁350x)が設けられている。
1-4.弾性機構部400
弾性機構部400は、コイルスプリングが用いられる第1弾性体410、同じくコイルスプリングが用いられる第2弾性体420、第1弾性体410又は第2弾性体420を支持するシート部材430(第1シート部材430x及び第2シート部材430y)、及び浮動弾性体440から主に構成される。図2及び図4に示すように、第1弾性体410と第2弾性体420は、各々1つずつを直列的に周方向に並べて配置されて、一組の弾性ユニットを形成する。なお、図2及び図4に示す一実施形態においては、エンジンやモータ等の駆動源から反時計回りに正トルクが伝達される場合を想定したものであり、第1弾性体410と第2弾性体420は、各弾性ユニットにおいて、当該順序(第1弾性体410の左回転隣に第2弾性体420の順序)にて配置される。仮に、正トルクが時計回りに伝達される場合、第1弾性体410と第2弾性体420は、各弾性ユニットにおいて、第1弾性体410の右回転隣に第2弾性体420が配置されることとなる。
そして、図2及び図4に示した実施形態では、一例として、ディスクプレート100には、3つの収容領域、すなわち、第1収容領域102a~第3収容領域102c(ハブ200には、3つの切欠き、すなわち、第1切欠き206a~第3切欠き206c)が形成されるので、これら3つの収容領域の各々に、つまり各領域I~IIIに対応付けて、1つの弾性ユニット(1つの第1弾性体410及び1つの第2弾性体420)が収容される。また、各領域I~IIIにおいて、第1弾性体410は、その両端を一対の第1シート部材430xにて支持され、第2弾性体420は、その両端を一対の第2シート部材430yにて支持される。これにより、弾性機構部400は、3つの弾性ユニット及びシート部材430によって、全体として円環状の形状をなして配置される。
ここで、領域Iに着目すると、第1弾性体410を支持する第1シート部材430xの一方は、ディスクプレート100に設けられる第1の他端面104a、及びハブ200に設けられる第1の他端側の係合部208aと、各々係合する。また、第1弾性体410を支持する第1シート部材430xの他方は、中間部材300における第1接続部306aと係合する。
なお、図4に示すように、第1シート部材430xの一方には第1溝部432が設けられ、当該第1溝部432に、ハブ200に設けられる第1の他端側の係合部208aが収容されて、第1シート部材430xの一方とハブ200が係合可能となっている。また、第1シート部材430xの他方には第2溝部434が設けられ、当該第2溝部434に、中間部材300における第1接続部306aが収容されて、第1シート部材430xの他方と中間部材300が係合可能となっている。
さらに、第2弾性体420を支持する第2シート部材430yの一方は、中間部材300における第1接続部306aと係合し、第2弾性体420を支持する第2シート部材430yの他方は、ディスクプレート100に設けられる第1の一端面104a、及びハブ200に設けられる第1の一端側の係合部208aと、各々係合する。
なお、図4に示すように、第2シート部材430yの一方にも第2溝部434が設けられ、当該第2溝部434に、中間部材300における第1接続部306aが収容されて、第2シート部材430yの一方と中間部材300が係合可能となっている。また、第2シート部材430yの他方には第1溝部432が設けられ、当該第1溝部432に、ハブ200に設けられる第1の一端側の係合部208aが収容されて、第2シート部材430yの他方とハブ200が係合可能となっている。
同様に、領域IIに着目すると、第1弾性体410を支持する第1シート部材430xの一方は、ディスクプレート100に設けられる第2の他端面104b、及びハブ200に設けられる第2の他端側の係合部208bと、各々係合する。また、第1弾性体410を支持する第1シート部材430xの他方は、中間部材300における第2接続部306bと係合する。さらに、第2弾性体420を支持する第2シート部材430yの一方は、中間部材300における第2接続部306bと係合し、第2弾性体420を支持する第2シート部材430yの他方は、ディスクプレート100に設けられる第2の一端面104b、及びハブ200に設けられる第2の一端側の係合部208bと、各々係合する。なお、第1シート部材430x及び第2シート部材430yには、領域Iと同様に、第1溝部432及び第2溝部434が設けられる。
同様に、領域IIIに着目すると、第1弾性体410を支持する第1シート部材430xの一方は、ディスクプレート100に設けられる第3の他端面104c、及びハブ200に設けられる第3の他端側の係合部208cと、各々係合する。また、第1弾性体410を支持する第1シート部材430xの他方は、中間部材300における第3接続部306cと係合する。さらに、第2弾性体420を支持する第2シート部材430yの一方は、中間部材300における第3接続部306cと係合し、第2弾性体420を支持する第2シート部材430yの他方は、ディスクプレート100に設けられる第3の一端面104c、及びハブ200に設けられる第3の一端側の係合部208cと、各々係合する。なお、第1シート部材430x及び第2シート部材430yには、領域Iと同様に、第1溝部432及び第2溝部434が設けられる。
以上の構成を有する各弾性ユニットは、第1弾性体410と第2弾性体420の間に中間部材300(第1接続部306a~第3接続部306c)を収容している。より厳密には、第1シート部材430xと第2シート部材430yの間に中間部材300を収容している。
以上の構成により、第1弾性体410は、第1シート部材430xを介して、ディスクプレート100と中間部材300を回転方向(反時計回りの回転方向)に弾性連結させ、第2弾性体420は、第2シート部材430yを介して、中間部材300とハブ200とを弾性連結させることが可能となっている。つまり、エンジンやモータ等の駆動源からの動力は、基本的に、ディスクプレート100、一方の第1シート部材430x、第1弾性体410、他方の第1シート部材430x、中間部材300、一方の第2シート部材430y、第2弾性体420、他方の第2シート部材430y、ハブ200の順に伝達される。
なお、一実施形態に係るダンパ装置1においては、図2に示すように、第1弾性体410の内部に浮動弾性体440が収容されている。浮動弾性体440としては、第1弾性体410のばね定数よりも大きいばね定数を有する弾性体であればよく、例えばスチレン・ブタジエンゴムやエチレン・プロピレンゴム等を用いることができる。
浮動弾性体440は、前述のとおり、第1弾性体410のばね定数よりも大きなばね定数を有するため、後述するとおり、第1弾性体410が弾性変形することによって、第1シート部材430xに設けられる挟持部431によって浮動弾性体440が一旦挟持されると、第1弾性体410のその後の弾性変形は浮動弾性体440のばね定数に依存することとなる。つまり、第1弾性体410の捩り剛性を高めることが可能となる。
浮動弾性体440の形状は、特に制限はないが、第1弾性体410の巻回ピッチ間に嵌り込まないように、全体として、例えば略円柱状、略角柱状、略十字状であることが好ましく、また、第1シート部材430xにおける挟持部431に面接触可能な面を有することが好ましい。
浮動弾性体440の長さは、求められる捩り角の大きさや、第1弾性体410の剛性に応じて適宜設定されうるが、言うまでもなく、第1弾性体410の長さよりも小さく設定される。また、浮動弾性体440の外径は、挟持部431に対して確実に面接触させるために、第1弾性体410の内径と略同一の外径を有することが好ましい。これにより、浮動弾性体440が、第1弾性体410の内部において、遠心力に基づく径方向への位置ズレを防止することができる。
なお、浮動弾性体440は、第1弾性体410の内部だけでなく、さらに第2弾性体420の内部に設けてもよい(図6A乃至図6E参照)。
1-5.動吸振器500
動吸振器500は、図2乃至図4に示すように、大まかにいえば、一対の中間部材300(第1中間プレート301及び第2中間プレート302)に取付けられる錘としての一対の質量体(第1質量体501及び第2質量体502)と、各質量体に設けられる転動孔505aと、転動孔505a内に設けられる転動軸507と、を主に含む一般的に知られる遠心振り子式のものを採用することができる。
より詳細には、図2乃至図4に示すように、板状の第1質量体501と板状の第2質量体502は、両者で一対となって、第1中間プレート301及び第2中間プレート302の両方を挟んで、中間部材300の表面上、具体的には外環部307の外周端に対向する位置に配置される。つまり、第1質量体501は第1中間プレート301の外環部307の外周端に対向する位置に配置され、第2質量体502は第2中間プレート302の外環部307の外周端に対向する位置に配置される。さらに、第1質量体501及び第2質量体502には、転動孔505aがそれぞれ設けられ、これら2つの転動孔505aを貫通するように転動軸507が設けられている。
なお、第1質量体501を支持する第1中間プレート301及び第2質量体502を支持する第2中間プレート302には、転動軸507を第1質量体501に設けられる転動孔505aから第2質量体502に設けられる転動孔505aへと貫通させるための貫通孔505bが各々設けられる。なお、貫通孔505bの形状は、後述する転動孔505aの形状に対応して設計される。例えば、転動孔505aの形状が、後述するとおり、中間部材300の回転中心Oに向かって膨らむ曲線状に延びる形状(例えば、図2においては、紙面上方向に略凸の形状)が採用される場合においては、これに対応して、中間部材300の径方向外側に向かって膨らむ曲線状(最も好ましくは円弧状又は略円弧状)に延びる形状(例えば、図2においては、紙面下方向に略凸の形状)のものを採用することができる。
第1質量体501と第2質量体502の形状は同一とされ、その形状は特に制限はないが、図2乃至図4に示すように、ダンパ装置1としての外径が大きくなることがないよう、中間部材300の外環部307の形状(外周)に沿った略円弧状のものを採用することができる。
第1質量体501及び第2質量体502に設けられる転動孔505aの数は、特に制限はないが、図2及び図4に示すように周方向に沿って2つ又はそれ以上の数を、重量バランスを考慮して、第1質量体501(第2質量体502)の周方向の中心を軸にして対称に設けることが好ましい。なお、転動孔505aの形状は、転動軸507を収容可能であって、中間部材300の回転中心Oに向かって膨らむ曲線状(最も好ましくは円弧状又は略円弧状)に延びる形状(例えば、図2においては、紙面上方向に略凸の形状)を採用することができる。なお、第1質量体501に設けられる転動孔505aの数と、第2質量体502に設けられる転動孔505aの数は、互いに同一とされる。
転動軸507は、転動孔505a及び貫通孔505bを貫通した状態で配置される状態を維持することができるように、図3に示すように、軸方向に見て中心位置付近に中太部507xを有することが好ましい。
ところで、1つの第1質量体501、1つの第2質量体502、転動孔505a、及び転動軸507で構成されるものを1つの動吸振ユニットと捉えると、一実施形態における動吸振器500は、領域I~IIIに対応するように、3つの動吸振ユニットが設けられる。なお、各動吸振ユニットを、回転中心Oを基準として、スペーサ101の外径と同径位置(前述のリベットRが設けられる径方向位置)に設けることが好ましい。換言すれば、各動吸振ユニットが設けられる径方向位置に外径を有するスペーサ101を設けることが好ましい。これにより、中間部材300を小径化させることが可能となり、ダンパ装置1全体として、径方向においてコンパクトなものとすることが可能となる。
2.ダンパ装置の動作
次に、上記構成を有するダンパ装置1の動作について、図2、図5A乃至図5C、及び図7を参照して説明する。図5A及び図5Bは、図2に示したダンパ装置1が作動して、ディスクプレート100に対してハブ200が相対回転する一状態を模式的に示す概略上面図である。図5Cは、図2に示したダンパ装置1が作動して、ディスクプレート100に対してハブ200が相対回転した後、当該相対回転が規制された状態を模式的に示す概略上面図である。図7は、一実施形態のダンパ装置1における捩り特性を模式的に示す概略特性図である。
図2に示されるダンパ装置1は、エンジンやモータ等の駆動源からの駆動力が伝達されて、ディスクプレート100、ハブ200、及び中間部材300が相対回転なく一体的に回転している状態を示す。
エンジンやモータ等の駆動源からの動力は、前述したとおり、ディスクプレート100、一方の第1シート部材430x、第1弾性体410、他方の第1シート部材430x、中間部材300、一方の第2シート部材430y、第2弾性体420、他方の第2シート部材430y、ハブ200の順に伝達される。これを領域Iに着目すると、動力は、ディスクプレート100に設けられる第1の他端面104aから、一方の第1シート部材430xへと伝達され、一方の第1シート部材430xは第1弾性体410を撓ませながら、かかる動力を他方の第1シート部材430xへと伝達する。さらに、他方の第1シート部材430xは、かかる動力を中間部材300における第1接続部306aへと伝達する。第1接続部306aは、一方の第2シート部材430yを介して第2弾性体420を撓ませながら、かかる動力を他方の第2シート部材430yへと伝達する。そして、最終的に、他方の第2シート部材430yからハブ200(第1の一端側の係合部208a)へと伝達されて、ハブ200にかかる動力が伝達される。
領域II及びIIIにおいても、同様に各構成要素が作動することで動力が伝達される。
このような動力伝達経路において、ハブ200及び中間部材300は、各々ディスクプレート100に対して相対回転する。図5Aは、ハブ200及び中間部材300が、ディスクプレート100に対して所定の捩じれ角θだけ相対回転(回転位相差がθ)する状態を模式的に示している。この場合、ハブ200及び中間部材300は、ディスクプレート100に対して、動力伝達と同じ回転方向(一実施形態においては、反時計回り)に回転することとなる。より具体的には、ハブ200は第1弾性体410を撓ませながら反時計回りに回転位相差θ分だけ回転すると同時に、中間部材300は第2弾性体420を撓ませながら反時計回りに回転位相差θ分だけ回転する。このとき、第1弾性体410を支持する一対の第1シート部材430xの挟持部431は、第1弾性体410内に収容される浮動弾性体440に当接する。
ここで、前述のとおり、浮動弾性体440のばね定数は第1弾性体410のばね定数よりも大きく設定されているので、第1シート部材430xの挟持部431が浮動弾性体440を挟持した後(捩じれ角がθ以上となる場合)においては、第1弾性体410の捩り剛性は高くなる。
なお、図5Aに示すように、捩じれ角θの場合においては、フランジ206の先端部206xは第1ストッパ130に当接していないため、ハブ200の相対回転は規制されない。同様に、中間部材300に設けられる切欠き350の側壁350xは、第2ストッパ140に当接していないため、中間部材300の相対回転も規制されることはない。
次に、ハブ200及び中間部材300が、ディスクプレート100に対して捩じれ角θ(θ>θ)だけ相対回転(回転位相差がθ)する状態について、図5Bを参照しつつ説明する。この場合、ハブ200及び中間部材300は、ディスクプレート100に対して、図5Aの状態から、さらに反時計回りに回転することとなる。より具体的には、ハブ200は、前述のとおり、捩り剛性が高くなった第1弾性体410を撓ませながら反時計回りに回転位相差θ-θ分だけさらに回転すると同時に、中間部材300は第2弾性体420を撓ませながら反時計回りに回転位相差θ-θ分だけさらに回転する。
そうすると、図5Bに示すように、中間部材300に設けられる切欠き350の側壁350xは、第2ストッパ140に当接する。これにより、中間部材300のディスクプレート100に対する相対回転は規制される。一方、フランジ206の先端部206xは第1ストッパ130に当接していないため、ハブ200のディスクプレート100に対する相対回転は未だ規制されない。しかしながら、中間部材300の相対回転は規制される(第2弾性体420の弾性変形が規制される)ことに連動して、第1弾性体410における実質的なばね定数もさらに高くなる結果、ハブ200の相対回転に対する捩り剛性はさらに高くなる。
次に、ハブ200が、ディスクプレート100に対して捩じれ角θ(θ>θ)だけ相対回転(回転位相差がθ)する状態について、図5Cを参照しつつ説明する。この場合、ハブ200は、ディスクプレート100に対して、図5Bの状態から、さらに反時計回りに回転することとなる(中間部材300は、既に第2ストッパ140によって相対回転が規制されている)。より具体的には、ハブ200は、前述のとおり、さらに捩り剛性が高くなった第1弾性体410を撓ませながら反時計回りに回転位相差θ-θ分だけさらに回転する。そして、最終的には、フランジ206の先端部206xが第1ストッパ130に当接することで、ハブ200の相対回転も規制される。
以上のダンパ装置1の一連の動作に関し、一実施形態に係るダンパ装置1は、3段階の捩り特性を有する。より具体的には、図7に示すように、一実施形態のダンパ装置1は、捩じれ角が0乃至θまでの範囲においては、1段階目の特性Xを有し、捩じれ角がθ乃至θまでの範囲においては、特性Xよりも捩り剛性が高い2段階目の特性Yを有し、捩じれ角がθからθまでの範囲においては、特性Yよりも捩り剛性が高い3段階目の特性Zを有する。これにより、一実施形態のダンパ装置1は、急激な捩り剛性の特性変化を抑制することが可能となるので(特性Xから特性Zへと緩やかに変化させることが可能となるので)、当該特性変化に起因する衝撃や振動を抑制することができる。
3.別の実施形態に係るダンパ装置の構成及びその動作
次に、別の実施形態に係るダンパ装置1の構成及びその動作について、図6A乃至図6Eを参照して説明する。図6Aは、別の実施形態に係るダンパ装置1の構成を模式的に示す概略上面図である。図6B乃至図6Dは6Aに示したダンパ装置1が作動して、ディスクプレート100に対してハブ200が相対回転する一状態を模式的に示す概略上面図である。図6Eは、図6Aに示したダンパ装置1が作動して、ディスクプレート100に対してハブ200が相対回転した後、当該相対回転が規制された状態を模式的に示す概略上面図である。なお、別の実施形態に係るダンパ装置1の構成及びその動作は、前述にて説明した一実施形態に係るダンパ装置1と殆どが共通するため、当該共通する構成及びその動作についての詳細な説明は省略する。
別の実施形態に係るダンパ装置1は、前述の一実施形態と異なり、図6Aに示すように、浮動弾性体440が、第2弾性体420の内部にも収容されている(領域I乃至IIIにおいて共通)。これに伴って、第2弾性体440を支持する一対の第2シート部材430yにも、浮動弾性体440を挟持する挟持部431が設けられている。その他の点については、一実施形態に係るダンパ装置1と共通する。
別の実施形態に係るダンパ装置1の動作は、一実施形態に係るダンパ装置1の動作と基本的には同一であるが、第2弾性体420内にも浮動弾性体440が設けられているため、別の実施形態に係るダンパ装置1は、4段階の捩り特性を有している。
より具体的には、図6Bは、ハブ200及び中間部材300が、ディスクプレート100に対して所定の捩じれ角θだけ相対回転(回転位相差がθ)する状態を模式的に示している。この場合、一実施形態と同様、ハブ200は第1弾性体410を撓ませながら反時計回りに回転位相差θ分だけ回転すると同時に、中間部材300は第2弾性体420を撓ませながら反時計回りに回転位相差θ分だけ回転する。このとき、第1弾性体410を支持する一対の第1シート部材430xの挟持部431は、第1弾性体410内に収容される浮動弾性体440に当接する。
ここで、前述のとおり、浮動弾性体440のばね定数は第1弾性体410のばね定数よりも大きく設定されているので、第1シート部材430xの挟持部431が浮動弾性体440を挟持した後(捩じれ角がθ以上となる場合)においては、第1弾性体410の捩り剛性は高くなる(1段階目の捩り特性から2段階目の捩り特性へと変化する)。
なお、図6Bに示すように、捩じれ角θの場合においては、フランジ206の先端部206xは第1ストッパ130に当接していないため、ハブ200の相対回転は規制されない。同様に、中間部材300に設けられる切欠き350の側壁350xは、第2ストッパ140に当接していないため、中間部材300の相対回転も規制されることはない。また、第2弾性体420を支持する一対の第2シート部材430yの挟持部431は、第2弾性体420内に収容される浮動弾性体440には当接していない。
次に、ハブ200及び中間部材300が、ディスクプレート100に対して捩じれ角θ(θ>θ)だけ相対回転(回転位相差がθ)する状態について、図6Cを参照しつつ説明する。この場合、ハブ200及び中間部材300は、ディスクプレート100に対して、図6Bの状態から、さらに反時計回りに回転することとなる。より具体的には、ハブ200は、前述のとおり、捩り剛性が高くなった第1弾性体410を撓ませながら反時計回りに回転位相差θ-θ分だけさらに回転すると同時に、中間部材300は第2弾性体420を撓ませながら反時計回りに回転位相差θ-θ分だけさらに回転する。
そうすると、第2弾性体420を支持する一対の第2シート部材430yの挟持部431は、第2弾性体420内に収容される浮動弾性体440に当接する。したがって、今度は、第2シート部材430yの挟持部431が浮動弾性体440を挟持した後(捩じれ角がθ以上となる場合)においては、第2弾性体420の捩り剛性は高くなる(2段階目の捩り特性から3段階目の捩り特性へと変化する)。
なお、図6Cに示すように、捩じれ角θの場合においても、依然として、フランジ206の先端部206xは第1ストッパ130に当接していないため、ハブ200の相対回転は規制されない。同様に、中間部材300に設けられる切欠き350の側壁350xも、第2ストッパ140に当接していないため、中間部材300の相対回転も規制されることはない。
なお、1段階目の特性から2段階目の特性への変化、及び2段階目の特性から3段階目の特性への変化のタイミングが同一とならないように、第1弾性体410及び第2弾性体420のばね定数、又は、第1弾性体410内に収容される浮動弾性体440と第2弾性体420内に収容される浮動弾性体440の長さ等を適宜に調節しておくことが好ましい。例えば、第1弾性体410に用いられるコイルスプリングのばね定数を、第2弾性体420に用いられるコイルスプリングのばね定数を小さく設定しておけばよい。
次に、ハブ200及び中間部材300が、ディスクプレート100に対して捩じれ角θ(θ>θ)だけ相対回転(回転位相差がθ)する状態について、図6Dを参照しつつ説明する。この場合、ハブ200及び中間部材300は、ディスクプレート100に対して、図6Cの状態から、さらに反時計回りに回転することとなる。より具体的には、ハブ200は、前述のとおり、捩り剛性が高くなった第1弾性体410を撓ませながら反時計回りに回転位相差θ-θ分だけさらに回転すると同時に、中間部材300は、前述のとおり、捩り剛性が高くなった第2弾性体420を撓ませながら反時計回りに回転位相差θ-θ分だけさらに回転する。
そうすると、図6Dに示すように、中間部材300に設けられる切欠き350の側壁350xは、第2ストッパ140に当接する。これにより、中間部材300のディスクプレート100に対する相対回転は規制される。一方、フランジ206の先端部206xは第1ストッパ130に当接していないため、ハブ200のディスクプレート100に対する相対回転は未だ規制されない。しかしながら、中間部材300の相対回転は規制される(第2弾性体420の弾性変形が規制される)ことに連動して、第1弾性体410における実質的なばね定数もさらに高くなる結果、ハブ200の相対回転に対する捩り剛性はさらに高くなる。(3段階目の捩り特性から4段階目の捩り特性へと変化する)
次に、ハブ200が、ディスクプレート100に対して捩じれ角θ(θ>θ)だけ相対回転(回転位相差がθ)する状態について、図6Eを参照しつつ説明する。この場合、ハブ200は、ディスクプレート100に対して、図6Dの状態から、さらに反時計回りに回転することとなる(中間部材300は、既に第2ストッパ140によって相対回転が規制されている)。より具体的には、ハブ200は、前述のとおり、さらに捩り剛性が高くなった第1弾性体410を撓ませながら反時計回りに回転位相差θ-θ分だけさらに回転する。そして、最終的には、フランジ206の先端部206xが第1ストッパ130に当接することで、ハブ200の相対回転も規制される。
以上のダンパ装置1の一連の動作に関し、別の実施形態に係るダンパ装置1は、4段階の捩り特性を有する。より具体的には、捩じれ角が0乃至θまでの範囲においては、1段階目の第1の特性を有し、捩じれ角がθ乃至θまでの範囲においては、第1の特性よりも捩り剛性が高い2段階目の第2の特性を有し、捩じれ角がθからθまでの範囲においては、第2の特性よりも捩り剛性が高い3段階目の第3の特性を有し、捩じれ角がθからθまでの範囲においては、第3の特性よりも捩り剛性が高い4段階目の第4の特性を有する。これにより、別の実施形態のダンパ装置1は、一実施形態のダンパ装置1に比して、さらに急激な捩り剛性の特性変化を抑制することが可能となるので、当該特性変化に起因する衝撃や振動をさらに効率的に抑制することができる。
以上、前述の通り、様々な実施形態を例示したが、上記実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数等は適宜変更して実施することができる。
1 ダンパ装置
100 ディスクプレート(第1回転体)
100A 第1ディスクプレート
100B 第2ディスクプレート
101 スペーサ
130 第1ストッパ
140、140x 第2ストッパ
200 ハブ(第2回転体)
300 中間部材
301 第1中間プレート
302 第2中間プレート
400 弾性機構部
410 第1弾性体(コイルスプリング)
420 第2弾性体(コイルスプリング)
430x 第1シート部材
430y 第2シート部材
431 挟持部
440 浮動弾性体

Claims (3)

  1. 第1回転体と、
    前記第1回転体と同軸上で、前記第1回転体に対し相対回転する第2回転体と、
    前記第1回転体及び前記第2回転体と同軸上で、前記第1回転体に対し相対回転する中間部材と、
    前記第1回転体と前記中間部材とを回転方向に弾性連結させる第1弾性体と、前記中間部材と前記第2回転体とを回転方向に弾性連結させる第2弾性体と、前記第1弾性体を支持する一対の第1シート部材と、前記第2弾性体を支持する一対の第2シート部材と、前記第1弾性体及び前記第2弾性体の少なくともいずれか一方の内部に収容される浮動弾性体と、を有する弾性機構部と、
    を具備し、
    前記第1回転体、前記第2回転体の相対回転を規制する第1ストッパと、前記中間部材の相対回転を規制する第2ストッパと、をさらに有し、
    前記第1回転体が、
    一対の板部材と、
    該一対の板部材の間に収容され、環状を呈し、前記弾性機構部の径方向外側から該弾性機構部を囲むように延びる、スペーサと、
    を含み、
    前記第1ストッパが前記スペーサに設けられ、前記第2ストッパが前記板部材に設けられるか、又は、前記第1ストッパ及び前記第2ストッパが前記スペーサに設けられる、ダンパ装置。
  2. 一対の前記第1シート部材及び一対の前記第2シート部材の少なくともいずれか一方には、前記浮動弾性体を挟持する挟持部が設けられる、請求項1に記載のダンパ装置。
  3. 前記中間部材は、前記第2回転体を挟んで一対に設けられる、請求項1又は2に記載のダンパ装置。
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