KR102478956B1 - 다이내믹 댐퍼 - Google Patents

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유타카 무라타
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유니프레스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 유성 기어 장치 및 댐퍼 스프링을 구비한 다이내믹 댐퍼에 관한 것으로, 소기의 변동 억제를 행하기 위해 기어비의 설정 범위를 확장할 수 있고, 또한 직경 방향의 치수의 억제를 가능하게 하는 것을 목적으로 한다. 복수 설치된 플래니터리 기어(34)는 단차 형상(라비뇨식 유성 기어 장치)을 이루고, 각각이 일체 회전하도록 축 방향으로 병치되고 잇수가 상이한 소직경 피니언(42)과 대직경 피니언(44)으로 이루어진다. 소직경 피니언(42)과 대직경 피니언(44)에, 대직경 링 기어 및 소직경 링 기어, 소직경 선 기어 및 대직경 선 기어가 맞물림 가능하고, 복수의 단차 플래니터리 기어(34)를 연결하는 캐리어(36)를 포함하여 대직경 링 기어, 소직경 링 기어, 소직경 선 기어, 대직경 선 기어의 5회전 요소로부터 2회전 요소, 예를 들어 대직경 선 기어(38) 및 캐리어(36)를 선택하여, 각각, 입력 요소 및 출력 요소로 하고, 나머지 소직경 선 기어(40)를 매스 요소로 한다.

Description

다이내믹 댐퍼 {DYNAMIC DAMPER}
본 발명은, 유성 기어 장치를 구비하고, 크랭크축으로부터의 구동력을 유압식 토크 컨버터를 통해 변속기에 연결하는 내연 기관의 동력 전달계에 있어서 로크업 시의 회전 변동을 억제하기 위해 사용할 수 있는 다이내믹 댐퍼에 관한 것이다.
토크 컨버터를 구비한 차량의 구동계에 있어서는 동력 전달이 유압에 의거하지 않는 로크업 시에는 엔진의 회전 변동이 토크 컨버터를 통하는 일 없이 직접 기어 트레인에 전달된다. 따라서, 로크업 시의 효율적 회전 변동 억제를 위해 유성 기어 장치를 구비한 다이내믹 댐퍼가 제안되어 있다(특허문헌 1-5). 이들 특허문헌의 다이내믹 댐퍼에 있어서 사용되는 유성 기어 장치는, 플래니터리 기어(복수)는 각각이 단연 피니언으로 이루어지고, 하나의 선 기어와, 하나의 링 기어와, 복수의 플래니터리 기어를 회전 가능하게 연결하는 캐리어의 3개의 회전 요소로 이루어지는 통상형의 유성 기어 장치이다. 그리고, 이들 특허문헌 1-5는 선 기어와, 링 기어, 캐리어 및 탄성체간의 구체적 연결 양태는 각각 상이하기는 하지만, 선 기어, 링 기어 및 캐리어 중 제1의 것을 크랭크축측(구동측)에 연결하고, 제2의 것은 변속기측(종동측)에 연결하고, 선 기어, 링 기어 및 캐리어 중 2개의 사이를 구동측과 종동측 사이의 동력 전달에 관여하도록 탄성체에 의해 연접하고, 선 기어, 링 기어 및 캐리어 중 동력 전달에 관여하지 않는 나머지 자유로운 하나를 댐퍼 매스로 한 구성의 점에 있어서 마찬가지이며, 유성 기어 장치의 채용에 의해 효율적인 회전 변동 억제를 행하는 것을 의도한 기능의 점에 있어서도 마찬가지라고 할 수 있다.
일본 특허 공개 평11-159595호 공보 일본 특허 공개 제2010-101380호 공보 일본 특허 공개 제2008-163977호 공보 일본 특허 공개 평07-208546호 공보 일본 특허 공개 제2008-164013호 공보 일본 특허 공개 제2013-87827호 공보
종래 기술의 유성 기어식 다이내믹 댐퍼에 있어서는, 유성 기어 장치는, 각 플래니터리 기어가 단연형 피니언으로 이루어지고, 하나의 선 기어와, 하나의 링 기어와, 복수의 플래니터리 기어를 회전 가능하게 연결하는 캐리어의 3개의 회전 요소만으로 이루어지고, 그 하나를 입력측에, 다른 하나를 출력측에 각각 연결하고, 나머지 하나의 회전 요소를 댐퍼 매스로서 기능시키는 것이다. 회전 요소가 3개밖에 없으므로, 잇수 설정에 제한(예를 들어, 링 기어는 선 기어보다 잇수가 많아야만 하는 등의 제한)을 받아, 댐퍼 설계 시에 설정 가능한 기어비의 설정 영역이 좁아진다. 그 때문에, 제한된 기어비로 설정할 수 있는 댐퍼 매스나 댐퍼 스프링의 선택 범위도 좁게 제한되고 있었다. 또한, 필요한 크기의 댐퍼 매스를 확보하기 위해 댐퍼 매스로서 기능하는 회전 요소에 큰 질량체를 부가하는 것이 필요해지고, 그로 인해, 동력 전달에 있어서의 에너지의 손실량이 커져, 차량의 가속 성능을 손상시키는 결과로 되고 있었다.
또한, 유성 기어 장치가 링 기어, 선 기어, 양자와 맞물리는 피니언 기어를 직경 방향으로 배치하여 구성되므로, 토크 컨버터 장치 전체의 직경 방향 치수나 중량을 크게 해 버렸다. 게다가, 장치 전체의 직경 방향 치수의 증대는 이것을 수용하는 변속기 케이스와의 간섭 등의 문제를 발생하고, 또한 변속기 케이스의 설치 부위는 차체의 높이 방향에 있어서 공간적으로 여유가 없는 부위이므로, 직경 방향 치수는 가능한 한 작게 하고자 하는 요구가 있다.
본 발명은, 이상의 종래 기술의 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 유성 기어 장치를 구비한 다이내믹 댐퍼이며, 유성 기어 장치가, 축 방향으로 병설되고, 각각이 일체 회전하도록 축 방향으로 병치되고 잇수가 상이한 제1 피니언 및 제2 피니언으로 이루어지고, 원주 방향으로 복수 이격되어 배치된 더블 피니언 플래니터리 기어와, 제1 피니언 및 제2 피니언 각각에 그 내측 및 외측 중 적어도 편측에 있어서 맞물리는 적어도 2개의 회전 기어 부재와, 복수의 더블 피니언 플래니터리 기어를 회전 가능하게 지지하는 캐리어를 구비하고, 상기 적어도 2개의 회전 기어 부재 및 캐리어 중 하나는 입력측에 연결됨과 함께, 상기 적어도 2개의 회전 기어 부재 및 캐리어 중 어느 2개의 사이를 입력측으로부터 출력측으로의 동력 전달에 관여하도록 연결하는 탄성체를 구비하고, 상기 적어도 2개의 회전 기어 부재 및 캐리어 중 동력 전달에 관여하지 않는 다른 하나 혹은 복수를 댐퍼 매스로서 기능시키는 것을 특징으로 하는 다이내믹 댐퍼가 제공된다.
본 발명의 일 양태로서, 제1 선 기어 및 제2 선 기어(회전 기어 부재)는 설치되지만, 제1 링 기어 및 제2 링 기어는 설치하지 않도록 할 수 있다. 이 경우, 제1 선 기어, 제2 선 기어 및 캐리어 중 하나는 입력측에 연결됨과 함께, 제1 선 기어, 제2 선 기어 및 캐리어 중 다른 하나는 출력측에 연결되고, 상기 탄성체는 제1 선 기어, 제2 선 기어 및 캐리어 중 어느 2개의 사이를 입력측으로부터 출력측으로의 동력 전달에 관여하도록 연결하고 있고, 제1 선 기어, 제2 선 기어 및 캐리어 중 동력 전달에 관여하지 않는 나머지 하나를 댐퍼 매스로서 기능시킨다.
본 발명의 다른 일 양태로서, 회전 기어 부재로서의 제1 선 기어 및 제2 선 기어는 설치하지 않지만, 제1 링 기어 및 제2 링 기어(회전 기어 부재)를 설치할 수 있다. 이 경우, 제1 링 기어, 제2 링 기어 및 캐리어 중 하나는 입력측에 연결됨과 함께, 제1 링 기어, 제2 링 기어 및 캐리어 중 다른 하나는 출력측에 연결되고, 상기 탄성체는 제1 링 기어, 제2 링 기어 및 캐리어 중 어느 2개의 사이를 입력측으로부터 출력측으로의 동력 전달에 관여하도록 연결하고 있고, 제1 링 기어, 제2 링 기어 및 캐리어 중 동력 전달에 관여하지 않는 나머지 하나를 댐퍼 매스로서 기능시킨다.
본 발명에 있어서는, 내주의 대소의 선 기어와 외주의 대소의 링 기어의 최대 4개의 회전 기어 부재 중 제1 피니언 및 제2 피니언에 각각 맞물리는 최소 2개의 회전 기어 부재가 필수이지만, 다른 하나의 혹은 2개의 회전 기어 부재를 부가할 수 있다. 이 경우에 있어서, 부가된 회전 기어 부재는 탄성체를 통해 입력측 혹은 출력측의 회전 기어 부재와 연결할 수 있다. 또한, 부가된 회전 기어 부재를 부가적인 댐퍼 매스로서 제공할 수도 있다.
또한, 본 발명의 다이내믹 댐퍼에 있어서 양호한 제진 특성을 얻기 위해, 이차원 직교 좌표계의 한쪽의 축에 상기 유성 기어 장치에 있어서의 2요소간의 소정 회전 속도값에 대한 남아 있는 각 회전 요소의 회전 속도값인 유성 기어비를 취하고, 직교 좌표계의 다른 쪽의 축 상에 각 회전 요소간의 회전 속도를 취하고, 각 회전 요소 사이에 있어서 유성 기어비에 대해 회전 속도가 놓여지는 직선(속도 직선)을 상기 이차원 직교 좌표계에 표시하였을 때, 입력측으로부터 출력측으로의 회전 변동의 전달률이 가능한 한 작아지도록 속도 직선 상에 있어서의 입력측 회전 요소-출력측 회전 요소간 회전 변위 차 θ1-θ2에 대한 출력측 회전 요소-댐퍼 매스가 되는 회전 요소간 회전 변위 차 θ2-θ3의 비인 상대 회전비 i가 설정되는 것이 바람직하다. 그리고, 입력측에 연결된 회전 요소(입력측 회전 요소) 또는 출력측에 연결된 회전 요소(출력측 회전 요소)를 나머지 회전 요소에 대해 상기 직선 상에 있어서의 중간 또는 중앙에 위치시킨 경우에 있어서는, 입력측으로부터 출력측으로의 회전 변동의 전달률을 가능한 한 작아지도록 하기 위한 상대 회전비 i의 값의 설정은, 댐퍼 매스가 되는 회전 요소의 회전 변위 θ3을 속도 직선 상에 있어서의 중앙에 위치하는 입력측 회전 요소의 회전 변위 θ1 또는 출력측 회전 요소의 회전 변위 θ2에 접근 위치시킴으로써 행해진다. 이에 대해, 속도 직선 상에 있어서의 입력측 회전 요소와 출력측 회전 요소의 중간에 댐퍼 매스로서 기능하는 회전 요소를 위치시키고, 또한 댐퍼 스프링은 댐퍼 매스가 되는 회전 요소와 입력측 회전 요소 또는 출력측 회전 요소 사이에 배치한 경우에 있어서는, 입력측으로부터 출력측으로의 회전 변동의 전달률을 가능한 한 작아지도록 하기 위한 상기 상대 회전비 i의 값의 설정은, 댐퍼 매스가 되는 회전 요소의 회전 변위 θ3을 댐퍼 스프링과의 연결측인 입력측 회전 요소의 회전 변위 θ1 또는 출력측 회전 요소의 회전 변위 θ2에 접근 위치시킴으로써 행해진다.
본 발명의 유성 기어 장치는 잇수가 상이한 제1 피니언 및 제2 피니언으로 이루어지는 더블 피니언 플래니터리 기어를 회전 가능하게 지지한 캐리어를 중심으로, 제1 피니언 및 제2 피니언에 맞물릴 수 있는 대소 2개의 링 기어 및 대소 2개의 선 기어의 최대의 5개의 회전 요소(캐리어×1, 선 기어×2, 링 기어×2)를 구비할 수 있고, 이들 5개의 회전 요소 중에서, 입력 부재, 출력 부재와 연결하는 요소와, 적어도 하나의 댐퍼 매스가 되는 3요소를 할당할 수 있으므로, 설정할 수 있는 기어비의 선택 범위가 넓고, 또한 장치 레이아웃의 자유도를 높일 수 있고, 그 결과, 유성 기어식 다이내믹 댐퍼로서 회전 변동의 억제를 위한 최적 설계가 용이하게 가능해진다.
또한, 제1 선 기어 및 제2 선 기어는 설치되지만, 제1 링 기어 및 제2 링 기어는 설치하지 않는 구성 또는 제1 선 기어 및 제2 선 기어는 설치하지 않지만, 제1 링 기어 및 제2 링 기어를 설치하는 구성은 직경 방향에서의 공간을 확보하기 쉽고, 장치 전체의 직경 방향의 크기를 작게 할 수 있어, 토크 컨버터 설치 부위에서의 변속기 케이스의 높이 방향에 여유가 없는 일반 차량 구조에 있어서 대단한 우위점이 되는 데다가, 유성 기어 장치의 직경 방향 치수의 여유가 큰 것은 기어 강도를 확보하는 점에서도 본 발명의 효과로서 우수한 점이다.
다이내믹 댐퍼의 운동 해석으로부터, 회전 변동의 효과적인 억제를 위해 입력측 회전 요소, 출력측 회전 요소 및 댐퍼 매스가 되는 회전 요소의 속도 직선상에서의 배치 상태에 따라서 상대 회전비 i의 상기한 바와 같은 설정을 행할 필요가 있지만, 본 발명의 유성 기어 장치의 채용에 의한 기어비 설정의 큰 자유도는 이러한 설정의 실현을 용이하게 한다.
도 1은 본 발명의 라비뇨식 유성 기어 장치를 구비한 유성 댐퍼를 구비한 크랭크축으로부터 변속기에 이르는 회전 구동계의 모식적 사시도이다.
도 2는 라비뇨식 유성 기어 장치를 구성하는 5회전 요소의 유성 기어비와 회전 속도의 관성을 나타내는 그래프(소위 속도 선도)이다.
도 3은 최대 5요소로 이루어지는 라비뇨식 유성 기어 장치에 의해 다이내믹 댐퍼를 구성한 경우의 5회전 요소의 입력, 출력, 댐퍼 매스의 3기능에의 배분을 위해 취할 수 있는 모든 조합을 일련번호 1∼60으로 나타내는 도면이다.
도 4는 3회전 요소로 이루어지는 통상의 유성 기어 장치에 의해 다이내믹 댐퍼를 구성한 경우의 3회전 요소의 입력, 출력, 댐퍼 매스의 3기능에의 배분을 위해 취할 수 있는 모든 조합을 일련번호 1∼6으로 나타내는 도면이다.
도 5는 라비뇨식 유성 기어 장치를 구비한 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 다이내믹 댐퍼를 구비한 토크 컨버터의 단면도이다.
도 6은 도 5에 있어서의 구동 플레이트, 구동 플레이트, 이퀄라이저 플레이트 및 댐퍼 스프링의 위치 관계를 나타내고 있고, 도 5의 대략 Ⅵ-Ⅵ선을 따른 단면도이다.
도 7은 도 5에 도시하는 본 발명의 제1 실시 형태의 다이내믹 댐퍼를 구비한 동력 전달계의 원동기로부터 변속기에 이르기까지를 모식적으로 도시하는 선도이다.
도 8은 라비뇨식 유성 기어 장치를 구비한 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 다이내믹 댐퍼를 구비한 토크 컨버터의 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시하는 본 발명의 제2 실시 형태의 다이내믹 댐퍼를 구비한 동력 전달계의 원동기로부터 변속기에 이르기까지를 모식적으로 도시하는 선도이다.
도 10은 라비뇨식 유성 기어 장치를 구비한 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 다이내믹 댐퍼를 구비한 토크 컨버터의 단면도이다.
도 11은 도 10에 도시하는 본 발명의 제3 실시 형태의 다이내믹 댐퍼를 구비한 동력 전달계의 원동기로부터 변속기에 이르기까지를 모식적으로 도시하는 선도이다.
도 12는 라비뇨식 유성 기어 장치를 구비한 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 다이내믹 댐퍼를 구비한 토크 컨버터의 단면도이다.
도 13은 도 12에 도시하는 본 발명의 제4 실시 형태의 다이내믹 댐퍼를 구비한 동력 전달계의 원동기로부터 변속기에 이르기까지를 모식적으로 도시하는 선도이다.
도 14는 도 5 및 도 7에 도시되는 제1 실시 형태의 다이내믹 댐퍼에 있어서의 회전 변동 계산을 위한 모델을 도시하는 모식적 선도이다.
도 15는 도 5 및 도 7에 도시되는 제1 실시 형태의 라비뇨식 유성 기어 장치의 입력 요소(대직경 선 기어), 출력 요소(캐리어) 및 매스 요소(소직경 선 기어)의 변위를 속도 선도 상에 표시한 그래프이다.
도 16은 도 14의 모델로부터 얻어진 회전 변동의 전달률의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 17은 상대 회전비 i에 대한 토크 변동의 전달률의 관계를 중앙 요소를 입력 요소로 한 경우, 및 중앙 요소를 출력 요소로 한 경우의 각각에 대해 나타내는 모식적 그래프이다.
도 18은 제2 실시 형태에 있어서의 각 회전 요소의 변위를 속도 선도 상에 표시한 그래프이다.
도 19는 도 10의 제3 실시 형태의 구성에 있어서 소직경 피니언과 대직경 피니언의 전후 반전을 행하여, 캐리어를 입력 요소로 하고, 소직경 링 기어를 출력 요소로 하고, 대직경 링 기어를 매스 요소로 구성한 경우(제3 실시 형태의 변형 실시 형태)에 있어서의 회전 변동의 계산을 위한 모델을 나타내는 모식적 선도이다.
도 20은 도 10의 제3 실시 형태의 변형 실시 형태(도 19)에 있어서의 각 회전 요소의 변위를 속도 선도 상에 표시한 그래프이다.
도 21은 도 12의 제4 실시 형태에 있어서의 각 회전 요소의 변위를 속도 선도 상에 표시한 그래프이다.
도 22는 매스 요소를 중앙에 위치시킨 경우의 속도 선도를 나타내는 그래프이며, (a)는 댐퍼 스프링을 매스 요소와 출력 요소 사이에 배치한 경우이고, (b)는 댐퍼 스프링을 매스 요소와 입력 요소 사이에 배치한 경우이다.
도 23은 상대 회전비 i에 대한 토크 변동의 전달률의 관계를 도 22에 나타내어지는 중앙 요소를 매스 요소로 한 경우에 대해 나타내는 모식적 그래프이다.
도 1은 내연 기관의 크랭크축(C/S)으로부터 유체식 토크 컨버터(T/C)를 통해 변속기(TM)에의 동력 전달계(L1)에 있어서의 본 발명의 유성 기어식 다이내믹 댐퍼(D/D)의 배치를 개념적으로 도시한다. 다이내믹 댐퍼(D/D)는 동력 전달계(L1)를 우회하는 경로(L2) 상에 위치한다. 이 우회 경로(L2)에 로크업 클러치(L/C)가 위치한다. 로크업 클러치(L/C)의 비결합 시는 동력은 크랭크축(C/S)으로부터 유체식 토크 컨버터(T/C)를 통해 변속 조치(TM)에 전달되고(유체를 개재시킨 동력 전달), 다이내믹 댐퍼(D/D)는 동력 전달에 관여하지 않는다. 로크업 클러치(L/C)의 결합 시에는 유체식 토크 컨버터(T/C)는 공회전하고, 동력 전달은 우회 경로(L2)를 경유하여 행해지고, 크랭크축(C/S)으로부터의 동력은 기계적으로 직접 변속기(TM)에 전달된다. 이 기계적 직접 전달 시에 다이내믹 댐퍼(D/D)는 회전 변동의 억제를 행한다. 다이내믹 댐퍼(D/D)는 유성 기어 장치 및 댐퍼 스프링(D/S)을 이용한 것이지만, 이 발명에서는 유성 기어 장치는 소위 라비뇨식의 것이며, 플래니터리 기어(P/G)가 더블 플래니터리형이고, 잇수가 상이한 일체 회전하는 2개의 피니언(PiniA 및 PiniB)을 구비한다. 피니언(PiniA, PiniB)에 외주에 있어서 맞물리도록 각각 링 기어(RingA, RingB)를 설치할 수 있고, 피니언(PiniA, PiniB)에 내주에 있어서 맞물리도록 각각 선 기어(SunA, SunB)를 설치할 수 있다. 그리고, 복수(최저 2개)의 플래니터리 기어(P/G)를 회전 가능하게 연결 지지하는 캐리어(Carr)가 설치된다. 라비뇨식 유성 기어 장치에 있어서는, 회전 요소로서 링 기어(RingA, RingB), 선 기어(SunA, SunB) 및 캐리어(Carr)의 최대 5회전 요소를 구비할 수 있다. 본 발명에서는, 이 링 기어(RingA, RingB), 선 기어(SunA, SunB) 및 캐리어(Carr)의 최대 5회전 요소로부터 최소 3회전 요소를 선택하여, 다이내믹 댐퍼로 구성하고 있다. 선 기어(SunA, SunB), 링 기어(RingA, RingB)가 본 발명의 회전 기어 부재를 구성한다.
도 2는 도 1의 5회전 요소로 이루어지는 라비뇨식 유성 기어 장치의 속도 선도를 나타낸다. 횡축은 유성 기어비를 나타내고, 종축은 회전 속도를 나타낸다. 도 2에 있어서는, 입력 요소로서 캐리어(도 1의 Carr)를 상정하여 그 회전 속도를 0(원점)으로 하고, 출력 요소로서 상정되는 대직경 링 기어(도 1의 RingB)의 1회전(대직경 링 기어의 유성 기어비＝1)에 대한, 나머지 소직경 링 기어(도 1의 RingA), 대직경 선 기어(도 1의 SunA), 소직경 선 기어(도 1의 SunB)의 각각의 회전 속도를 유성 기어비라고 정의하고 있다. 소직경 링 기어의 유성 기어비 Rsr, 대직경 선 기어의 유성 기어비 Rls, 소직경 선 기어의 유성 기어비 Rss, 피니언 기어(도 1의 PiniA 및 PiniB)의 유성 기어비 Rp는,
Figure 112017028336015-pct00001
Figure 112017028336015-pct00002
Figure 112017028336015-pct00003
Figure 112017028336015-pct00004
로 나타낼 수 있다. 여기서,
Zss: 소직경 선 기어 잇수
Zls: 대직경 선 기어 잇수
Zsp: 소직경 피니언 잇수
Zlp: 대직경 피니언 잇수
Zsr: 소직경 링 기어 잇수
Zlr: 대직경 링 기어 잇수
이다. 도 2에 있어서 종축의 원점은 캐리어의 회전 속도＝0으로 하고, 종축은 기준이 되는 캐리어의 회전 속도에 대한 나머지 회전 요소의 회전 속도의 비로도 되어 있다. 그리고, 대직경 링 기어(유성 기어비＝1)의 회전 속도를 1로 한 경우에, 대직경 링 기어의 유성 기어비＝1에 있어서의 회전 속도＝1의 점과 캐리어의 유성 기어비 0의 원점을 연결하는 직선(이하, 속도 직선)을 V로 나타내고 있고, 이 속도 직선 V 상에 나머지 소직경 선 기어, 대직경 선 기어, 소직경 링 기어의 각각의 회전 속도도 위치하고 있다. 속도 직선 V는 회전 변동 시에 있어서의 각 회전 요소간의 회전 속도의 관계를 나타내고 있다. 회전 변동의 크기와 속도 직선의 기울기가 비례한다. 즉, 회전 변동이 커질수록 속도 직선 V의 경사는 파선 V'로 나타내는 바와 같이 커져, 각각의 회전 요소의 유성 기어비에 있어서의 회전 속도는 바뀐다. 그리고, 회전 변동이 없는 경우는 속도 직선 V는 횡축과 일치하고, 5요소 사이에서 회전 속도는 동일해진다. 캐리어의 회전 속도를 0으로부터 바꾼 경우는 직선은 종축을 따라 평행 이동하는 것만으로 각 요소간의 상대적인 회전 속도의 관계는 일정하게 유지된다. 도 2는 캐리어를 원점(입력측)에 두고, 출력측의 대직경 링의 유성 기어비＝1로 하였을 때의 속도 선도를 나타내지만, 이하 설명하는 바와 같이 본 발명의 실시에 있어서는, 라비뇨식 유성 기어 장치를 구성하는 최대 5회전 요소 중, 캐리어를 포함하는 최소 3회전 요소에 의해 유성 댐퍼를 구성할 수 있다. 그 경우의 속도 선도에 대해서도 도 2의 마찬가지의 사고방식으로 작성할 수 있어, 후술하는 바와 같이, 유성 댐퍼의 최적 설계(잇수 설정)에 도움이 될 수 있다. 그리고, 도 2의 종축은 기준이 되는 회전 요소(도 2의 경우에는 캐리어)에 대한 나머지 회전 요소의 회전 속도 변위(이하, 회전 변위라고 칭함)를 나타내고 있다. 한편, 회전 속도는 물론 그 단위로서 회전수 베이스(rpm)가 아닌 회전 각도 베이스(rad/s)로도 표현할 수 있지만, 후술하는 속도 선도의 설명에 있어서는 운동 방정식(후술 (1) 및 (2)식)과의 정합을 위해서이기도 하고 회전 변위로서 회전 각도 θ의 표현에 의거하고 있다. 또한, 캐리어에 피봇되어 자전하는 피니언(PiniA, PiniB)의 회전 변위도 속도 직선 V 상에 위치하고 있고, 라비뇨식 유성 기어 장치의 5회전 요소 전부를 사용하는 경우는, 도 2에 나타내는 바와 같이 유성 기어비의 가장 플러스측에 위치한다.
도 1에 있어서 설명한 바와 같이 라비뇨식 유성 기어 장치에 있어서는 링 기어(RingA, RingB), 선 기어(SunA, SunB) 및 캐리어(Carr)의 5회전 요소의 최대 5개의 회전 요소를 구비할 수 있지만, 한편, 유성 댐퍼로서는 입력측 회전 요소, 출력측 회전 요소, 댐퍼 매스로서 기능시키기 위한 회전 요소의 최소 3회전 요소가 필요하다. 그리고, 링 기어(RingA, RingB), 선 기어(SunA, SunB) 및 캐리어(Carr)의 5회전 요소 중 캐리어(Carr)는 입력 요소, 출력 요소, 댐퍼 매스 중 어느 하나에 할당해야 하는 제한이 있다. 따라서, 입력 요소 및 출력 요소의 조합으로 20가지의 조합이 가능하고, 또한 댐퍼 매스의 선택을 고려하면, 60가지나 되는 조합이 가능해진다(이것을 도 3에 나타냄). 게다가, 필요한 기능을 할당하기 위한 회전 요소의 선택지가 넓어져, 레이아웃의 자유도가 높아진다. 이에 대해, 통상의 유성 기어 장치의 경우는, 선 기어와, 링 기어와, 캐리어를 입력 요소, 출력 요소, 댐퍼 매스의 3개의 회전 요소에 할당하기 위해, 조합으로서는 도 4와 같이 6가지로 한정되어 있어, 선택 범위의 넓이에 있어서 본 발명의 라비뇨식 유성 기어 장치의 우위성은 명확하다. 이하, 라비뇨식 유성 기어 장치를 구비한 본 발명의 다이내믹 댐퍼의 구체적인 실시 형태에 대해 설명한다.
〔본 발명의 제1 실시 형태〕
도 5는 제1 실시 형태에 있어서 토크 컨버터를 축선을 따른 단면으로 도시하고 있고, 하우징(10)에 임펠러 쉘(11)이 용접(그 용접부를 13으로 나타냄)에 의해 고정되고, 하우징(10) 및 임펠러 쉘(11) 내에 의해 폐색되는 공간 내에, 토크 컨버터의 기본적 구성 요소인 펌프 임펠러(12), 터빈 블레이드(14), 스테이터(16) 외에도, 피스톤 플레이트(18) 및 본 발명의 실시 형태의 다이내믹 댐퍼(20)가 수용된다. 하우징(10) 및 임펠러 쉘(11)에 의해 폐색되는 공간의 중심부에 허브(22)가 배치된다. 하우징(10)의 엔진 본체측 외면에 보스 너트(24)가 용접 고정되고, 보스 너트(24)에 크랭크축에 연결되는 도시하지 않은 구동 플레이트가 도시하지 않은 볼트에 의해 고정되고, 하우징(10)은 엔진의 크랭크축과 함께 일체 회전한다.
피스톤 플레이트(18)는 중심 보스부(18-1)에 있어서 허브(22) 상에 미끄럼 이동 가능하게 끼워 맞춤되고, 외주부에 있어서 하우징(10)의 내벽면과의 대향면에 환상의 마찰재(클러치 페이싱)(26)를 구비하고 있다. 피스톤 플레이트(18) 상의 마찰재(26)가 하우징(10)의 내벽면과 대향한 구성은 도 1의 로크업 클러치(L/C)에 상당한다. 마찰재(26)가 하우징(10)의 내벽면과의 대향면으로부터 이격된 비로크업 동작 시에 있어서는, 토크 컨버터에 의한 작동유를 매체로 한 동력 전달이 행해진다. 즉, 엔진의 크랭크축의 회전은 하우징(10)으로부터 임펠러 쉘(11)에 전달되고, 펌프 임펠러(12)의 회전에 의해 발생한 작동유의 흐름은 터빈 블레이드(14)로 유도되어, 스테이터(16)를 통해 다시 펌프 임펠러(12)에 순환된다. 이러한 작동유의 순환류에 의해 발생한 터빈 블레이드(14)의 회전은 허브(22)를 통해 허브(22)에 스플라인(22A)에 의해 끼워 맞춤되는 도시하지 않은 변속기의 입력축을 회전시킨다. 한편, 로크업 작동 시에는 마찰재(26)로부터 이격 측면에 있어서 피스톤 플레이트(18)에 가해지는 고유압에 의해, 피스톤 플레이트(18)는 도 1에 있어서 파선(18')으로 나타내는 바와 같이 좌측으로 이동하도록, 피스톤 플레이트(18)의 보스부(18-1)가 허브(22) 상을 미끄럼 이동하여, 마찰재(26)가 하우징(10)의 대향 내벽면에 압박되는 것에 이른다. 그로 인해, 하우징(10)의 회전은 피스톤 플레이트(18)로부터 다이내믹 댐퍼(20)를 통해, 및 허브(22)에 전달되고, 주지하는 바와 같이 허브(22)의 내주에 스플라인 끼워 맞춤되는 도시하지 않은 변속기의 입력축에 엔진의 회전이 직접 전달된다(이때 토크 컨버터는 작동유에 의한 동력 전달에는 관여하지 않음). 그리고, 다이내믹 댐퍼(20)는 로크업 시에 있어서의 회전 변동의 억제를 위해 기능한다.
본 발명의 제1 실시 형태의 다이내믹 댐퍼(20)에 대해 설명하면, 다이내믹 댐퍼(20)는 본질적인 구성 요소로서는 댐퍼 스프링(탄성체)(30)과 유성 기어 장치(32)로 구성되고, 유성 기어 장치가 다이내믹 댐퍼의 구성 요소로 되는 것은 특허문헌 1-5와 마찬가지이다. 그러나, 이 실시 형태 및 다른 실시 형태를 통해 본 발명에 있어서는 유성 기어 장치(32)가 소위 라비뇨식 유성 기어 장치로서 구성되는 점이 가장 중요한 특징점이 된다. 즉, 이 실시 형태에 있어서 라비뇨식 유성 기어 장치(32)는, 원주 방향으로 간격을 두고 복수 배치된 플래니터리 기어(34)(도 1의 P/G)와, 플래니터리 기어(34)를 회전 가능하게 연결하는 캐리어(36)(도 1의 Carr)와, 대직경 선 기어(38)(도 1의 SunA)와, 소직경 선 기어(40)(도 1의 SunB)로 이루어진다. 도 1의 2개의 링 기어(RingA, RingB)는, 이 실시 형태에서는 설치되어 있지 않다. 플래니터리 기어(34)는, 단면에 있어서 단차 형상을 이룬 더블 피니언형이며, 일체 회전하도록 축 방향으로 병치 연결된(이 실시 형태에서는 일체품인), 잇수가 적은 소직경 피니언(42)(도 1의 PiniA)과 잇수가 많은 대직경 피니언(44)(도 1의 PiniB)을 구비한다. 각 플래니터리 기어(34)는, 피니언 핀(46) 및 니들 베어링(48)에 의해 캐리어(36)에 회전 가능하게 되어 있다. 소직경 피니언(42)은 치부(42-1)에 있어서 대직경 선 기어(38)에 그 외주 치부(38-1)에서 맞물리고, 대직경 피니언(44)은 치부(44-1)에 있어서 소직경 선 기어(40)에 그 외주 치부(40-1)에서 맞물린다. 이 실시 형태에 있어서는, 대직경 선 기어(38)가 입력측 회전 요소가 되고, 캐리어(36)가 출력측 회전 요소가 되고, 소직경 선 기어(40)가 댐퍼 매스로서 기능한다. 즉, 입력측 회전 요소인 대직경 선 기어(38)는, 리벳(50)에 의해 피스톤 플레이트(18)에 연결되고, 출력측 회전 요소인 캐리어(36)는 내주부(36')가 터빈 라이너(14-1)와 함께 리벳(52)에 의해 허브(22)의 플랜지부(22-1)에 조인트되어 있다. 그리고, 댐퍼 매스로서의 소직경 선 기어(40)는 내경측이 피스톤 플레이트(18)는 중심 보스부(18-1)에 근접하도록 연장 설치되어 있지만 입·출력측 중 어느 쪽에 대해서도 자유로운 회전 요소로 되어 있다.
다음으로, 이 실시 형태에 있어서의 댐퍼 스프링(30) 및 그 보유 지지부 및 댐퍼 스프링(30)에 의한 입력측과 출력측 사이에서의 동력(토크) 전달을 위한 구성에 대해 설명하면, 이 구성은 본 출원인이 공동 출원인 중 1인인 일본 특허 공개 제2013-87827호(특허문헌 6)에 기재된 것과 원리적으로는 마찬가지의 것이며, 환상 프레스 성형품인 구동 플레이트(홀드 플레이트라고도 함)(54)와, 이퀄라이저 플레이트(56)와, 종동 플레이트(58)로 구성된다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 각 댐퍼 스프링(30)은 2개의 코일 스프링(30-1, 30-2)으로 구성된다. 구동 플레이트(54)는 리벳(59)(도 5)에 의해 피스톤 플레이트(18)에 고정된다. 구동 플레이트(54)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 각각의 댐퍼 스프링(30)의 보유 지지를 위해 원주 방향으로 연장된 창부(54-1)를 구비하고, 창부(54-1)에 각각이 코일 스프링(30-1, 30-2)으로 이루어지는 댐퍼 스프링(30)이 수용된다. 구동 플레이트(54)는 하나의 창부(54-1)의 원주 방향에 대향한 스프링 결합부(54-1A, 54-1B)를 형성하고 있고, 스프링 결합부(54-1A, 54-1B)에 하나의 댐퍼 스프링(30)을 구성하는 코일 스프링(30-1, 30-2)의 단부의 스프링 리테이너(60A, 60B)가 대향 배치된다. 입력측과 출력측 사이에 상대 회전이 없는 경우는 스프링 리테이너(60A, 60B)는 스프링 결합부(54-1A, 54-1B)에 각각 맞닿고, 이에 의해 댐퍼 스프링(30)에 초기 세트 하중이 가해지게 된다. 이퀄라이저 플레이트(56)는 구동 플레이트(54)의 외주측에 회전 가능하게 배치된다. 이퀄라이저 플레이트(56)에 코일 스프링 지지부(62)가 원주 방향으로 120도 이격되어 3개소에 설치되고, 코일 스프링 지지부(62)는 하나의 댐퍼 스프링(30)을 구성하는 코일 스프링(30-1, 30-2)의 근접 단부 사이를 반경 방향으로 연장된다. 입력측과 출력측 사이의 상대 회전은 코일 스프링(30-1, 30-2) 중 한쪽을 변형시키고, 이 변형은 코일 스프링 지지부(62), 나아가 이퀄라이저 플레이트(56)를 그만큼 회전 변위시키고, 이러한 이퀄라이저 플레이트(56)의 회전 변위는 입력측과 출력측 사이의 상대 회전에 대해 코일 스프링(30-1, 30-2)의 변형량을 균형화시키는 작용을 한다. 종동 플레이트(58)는, 도 5에 도시하는 바와 같이 터빈 라이너(14-1)에 용접부(63)에 의해 용접 고정된다. 종동 플레이트(58)는, 기본적으로는 환상이지만, 도 6에 도시하는 바와 같이, 종동 플레이트(58)는 원주 방향으로 3개소에 이격되어 축 방향(도 6의 지면 직교 방향)으로 연장된 스프링 수용부(58-1)를 구비하고 있고, 종동 플레이트(58)의 스프링 수용부(58-1)는 구동 플레이트(54)의 공동부(54-2)를 향해 연장되어 있다. 도 6에 도시하는 입력측과 출력측에서 상대 회전이 없는 경우는 종동 플레이트(58)의 스프링 수용부(58-1)는 근접하는 스프링 리테이너(60A, 60B) 사이를 스프링 리테이너(60A, 60B)에 대해 실질적으로 간극 0으로 연장하고 있다. 입력측의 구동 플레이트(54)가 출력측의 종동 플레이트(58)에 대해 화살표 a 방향(시계 방향)의 상대 회전을 행한 경우는, 종동 플레이트(58)의 스프링 수용부(58-1)는 상상선 58-1a와 같이 회전 방향 a로 변위하고, 스프링 리테이너(60A)를 통해 코일 스프링(30-1)을 변형시키고, 코일 스프링(30-1)의 변형은 코일 스프링 지지부(62), 즉 이퀄라이저 플레이트(56)를 통해 코일 스프링(30-2)을 등량 변형시킨다. 마찬가지로, 입력측의 구동 플레이트(54)가 출력측의 종동 플레이트(58)에 대해 화살표 b 방향(반시계 방향)의 상대 회전을 행한 경우는, 종동 플레이트(58)의 스프링 수용부(58-1)는 상상선 58-1b와 같이 회전 방향 b로 변위하고, 스프링 리테이너(60B)를 통해 코일 스프링(30-2)을 변형시키고, 코일 스프링(30-2)의 변형은 이퀄라이저 플레이트(56)를 통해 코일 스프링(30-1)을 등량 변형시킨다. 이러한 입력측의 구동 플레이트(54)가 출력측의 종동 플레이트(58)와의 상대 회전 변위에 대한 댐퍼 스프링(30)(코일 스프링(30-1, 30-2))의 변형 및 본 발명에 따라서 입력측과 출력측에 배치한 라비뇨식 유성 기어 장치(32)에 의해 효율적인 회전 변동(토크 변동)의 억제를 행할 수 있다.
도 7은 제1 실시 형태의 동력(토크) 전달계를 모식적으로 도시하고 있고, 라비뇨식 유성 기어 장치(32)의 플래니터리 기어(34)에 있어서의 소직경 피니언(42)은 대직경 선 기어(38)와 맞물리고, 대직경 피니언(44)은 소직경 선 기어(40)와 맞물린다. 댐퍼 스프링(30)은 대직경 선 기어(38)와 캐리어(36) 사이에 위치한다. 이 실시 형태에서는 라비뇨식 유성 기어 장치(32)는, 최저한의 3개의 회전 요소로 이루어지고 제1 회전 요소인 대직경 선 기어(38)가 입력측이 되고, 로크업 클러치(L/C) 결합 시(도 5에 있어서 피스톤 플레이트(18)가 마찰재(26)를 하우징(10) 대향면에 결합시키기 위해 이동 시)에 동력원측에 연결된다. 제2 회전 요소인 캐리어(36)가 출력측이 되어 터빈 라이너(14-1)를 통해 변속기측(허브(22))에 연결된다. 라비뇨식 유성 기어 장치(32)의 나머지의 제3 회전 요소인 소직경 선 기어(40)는 동력원으로부터 변속기로의 토크 전달에는 관여하지 않고, 프리 회전하여, 댐퍼 매스(D/M)로서 기능한다. 또한, 이 제1 실시 형태는 유성 기어 장치(32)에 있어서 대직경이며 중량이 커지는 링 기어를 사용하고 있지 않으므로 하우징(10)의 내부에 있어서의 직경 방향의 치수에 여유가 있는 점에서 유리하고, 또한 장치의 중량의 삭감 가능성의 관점에서도 유리하다.
〔본 발명의 제2 실시 형태〕
도 8은 제2 실시 형태의 다이내믹 댐퍼를 도시하고 있고, 이 실시 형태에 있어서 라비뇨식 유성 기어 장치(32)는 원주 방향으로 간격을 두고 복수 배치된 플래니터리 기어(34)(도 1의 P/G)와, 플래니터리 기어(34)를 회전 가능하게 연결하는 캐리어(36)(도 1의 Carr)와, 대직경 선 기어(38)(도 1의 SunA)와, 소직경 선 기어(40)(도 1의 SunB)로 이루어지고, 도 1의 2개의 링 기어(RingA, RingB)가 설치되어 있지 않은 것은 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 또한, 각 플래니터리 기어(34)는 피니언 핀(46) 및 니들 베어링(48)에 의해 캐리어(36)에 회전 가능하게 되어, 소직경 피니언(42)은 치부(42-1)에 있어서 대직경 선 기어(38)에 그 외주 치부(38-1)에서 맞물리고, 대직경 피니언(44)은 치부(44-1)에 있어서 소직경 선 기어(40)에 그 외주 치부(40-1)에서 맞물리는 구조도 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 이 제2 실시 형태에 있어서도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 대직경 선 기어(38)가 입력측 회전 요소가 된다. 그리고, 제1 실시 형태와의 제1 상위점은, 대직경 피니언(44)에 맞물리는 소직경 선 기어(40)가 그 내주부(40A)에 있어서 터빈 라이너(14-1)와 함께 리벳(52)에 의해 허브(22)의 플랜지부(22-1)에 조인트되어 있고, 소직경 선 기어(40)가 출력측 회전 요소가 되는 것이다. 그리고, 제2 상위점은, 캐리어(36)가 자유로운 회전 요소가 되어, 댐퍼 매스로서 작용하는 것이다.
도 8의 실시 형태에 있어서의 구동 플레이트(54), 이퀄라이저 플레이트(56) 및 종동 플레이트(58)에 의한 댐퍼 스프링(30)의 지지 구조 및 동력(토크) 변동 흡수는 도 6에 관련하여 설명한 제1 실시 형태의 그것과 마찬가지이다. 즉, 도 6에 관련하여 설명한 바와 같이 댐퍼 스프링(30)은 각각이 한 쌍의 코일 스프링(도 6의 30-1, 30-2)으로 이루어지는 분할 방식이며, 댐퍼 스프링(30)은 입력측과 출력측에서 상대 회전이 없는 상태에서 초기 세트 하중이 가해지도록 구동 플레이트(54)에 의해 지지되고, 입력측과 출력측에서 상대 회전이 발생하면 구동 플레이트(54)와 종동 플레이트(58) 사이에서 댐퍼 스프링(30)이 상대 회전 방향으로 수축되어, 회전 변동의 흡수가 행해지고, 또한 이퀄라이저 플레이트(56)는 도 6에서 설명한 것과 마찬가지로 회전 변동에 따라서 회전함으로써 코일 스프링(도 6의 30-1, 30-2)의 변형량을 균형화한다. 도 9는 도 8에 도시하는 제2 실시 형태의 동력(토크) 전달계를 모식적으로 도시하고 있고, 라비뇨식 유성 기어 장치(32)의 플래니터리 기어(34)에 있어서의 소직경 피니언(42)은 대직경 선 기어(38)와 맞물리고, 대직경 피니언(44)은 소직경 선 기어(40)와 맞물린다. 댐퍼 스프링(30)은 대직경 선 기어(38)와 소직경 선 기어(40) 사이에 위치한다. 이 실시 형태에서는 라비뇨식 유성 기어 장치(32)는 최저한의 3개의 회전 요소로 이루어지고 제1 회전 요소인 대직경 선 기어(38)가 입력측이 되고, 로크업 클러치(L/C) 결합 시(도 8에 있어서 피스톤 플레이트(18)가 파선 18'로 나타내는 바와 같이 마찰재(26)를 하우징(10) 대향면에 결합시키기 위해 이동 시)에 동력원측에 연결된다. 제2 회전 요소인 소직경 선 기어(40)가 출력측이 되어 터빈 라이너(14-1)를 통해 변속기측(허브(22))에 연결된다. 라비뇨식 유성 기어 장치(32)의 나머지 제3 회전 요소인 캐리어(36)는 동력원으로부터 변속기로의 토크 전달에는 관여하지 않고, 프리 회전하여, 댐퍼 매스(D/M)로서 기능한다. 이 실시 형태는 제1 실시 형태와 마찬가지의 링 기어를 전혀 사용하고 있지 않으므로 하우징(10)의 내부에 있어서의 직경 방향의 치수에 여유를 갖게 할 수 있는 점에서 유리하고, 또한 장치의 중량의 삭감 가능성의 관점에서도 유리하고, 또한 장치의 중량의 삭감 가능성의 관점에서도 유리한 것도 마찬가지이다. 또한, 댐퍼 매스(D/M)로서 기능하는 캐리어(36)를 외주측에 위치시킬 수 있으므로, 관성 모멘트를 효율적으로 크게 취할 수 있다.
〔본 발명의 제3 실시 형태〕
도 10은 제3 실시 형태의 다이내믹 댐퍼를 도시하고 있고, 라비뇨식 유성 기어 장치(32)는 원주 방향으로 간격을 두고 복수 배치되고, 각각이 소직경 피니언(42) 및 대직경 피니언(44)으로 이루어지는 플래니터리 기어(34)(도 1의 P/G)와, 플래니터리 기어(34)를 회전 가능하게 연결하는 캐리어(36)(도 1의 Carr)와, 소직경 링 기어(64)(도 1의 RingA)와, 대직경 링 기어(66)(도 1의 RingB)로 이루어진다. 도 1에 도시하는 플래니터리 기어(34)의, 피니언 핀(46) 및 니들 베어링(48)에 의한 캐리어(36)에 대한 회전 가능 지지 구조는 제1 실시 형태에 있어서의 도 5와 마찬가지이다. 소직경 피니언(42)은, 그 외주 치부(42-1)가 소직경 링 기어(64)에 그 내주 치부(64-1)에서 맞물리고, 대직경 피니언(44)은 그 외주 치부(44-1)가 대직경 링 기어(66)에 그 내주 치부(66-1)에서 맞물린다. 이 실시 형태에 있어서는, 도 1에 도시하는 풀 장비의 라비뇨식 유성 기어 장치로부터 대직경 선 기어(SunA) 및 소직경 선 기어(SunB)가 생략된다. 그리고, 소직경 링 기어(64)가 입력측 회전 요소가 되고, 캐리어(36)가 출력측 회전 요소가 되고, 대직경 링 기어(66)가 댐퍼 매스가 된다. 즉, 입력측 회전 요소인 소직경 링 기어(64)는 용접부(68)에 의해 구동 플레이트(54)(제1 실시 형태(도 5)와 마찬가지로 리벳(59)에 의해 피스톤 플레이트(18))에 연결되고, 로크업 시의 구동원으로부터의 회전의 전달을 받는다. 출력측 회전 요소로서의 캐리어(36)는 종동 플레이트(58)(제1 실시 형태(도 5)와 마찬가지로 터빈 라이너(14-1)에 용접부(63)에 의해 고정됨)에, 회전 연결된다. 이 회전 연결은, 이 실시 형태에서는, 캐리어(36)의 외주에 있어서의 원주 방향으로 등간격의 치부(36-1)가 종동 플레이트(58)의 원주 방향으로 등간격의 홈부(58-1)에 결합됨으로써 행해진다. 그리고, 제3 회전 요소인 대직경 링 기어(66)는, 동력원으로부터 변속기로의 토크 전달에는 관여하지 않고, 프리 회전하여 댐퍼 매스로서 기능한다.
도 10의 실시 형태에 있어서의 구동 플레이트(54), 이퀄라이저 플레이트(56) 및 종동 플레이트(58)에 의한 댐퍼 스프링(30)의 지지 구조 및 동력(토크) 변동 흡수는 도 6에 관련하여 설명한 제1 실시 형태의 그것과 마찬가지이다. 즉, 도 6에 관련하여 설명한 바와 같이 댐퍼 스프링(30)은 각각이 한 쌍의 코일 스프링(도 6의 30-1, 30-2)으로 이루어지는 분할 방식이며, 댐퍼 스프링(30)은 입력측과 출력측에서 상대 회전이 없는 상태에서 초기 세트 하중이 가해지도록 구동 플레이트(54)에 의해 지지되고, 입력측과 출력측에서 상대 회전이 발생하면 구동 플레이트(54)와 종동 플레이트(58) 사이에서 댐퍼 스프링(30)이 상대 회전 방향으로 수축하여, 회전 변동의 흡수가 행해지고, 또한 이퀄라이저 플레이트(56)는 도 6에서 설명한 것과 마찬가지로 회전 변동에 따라서 회전함으로써 코일 스프링(도 6의 30-1, 30-2)의 변형량을 균형화한다. 또한, 이 실시 형태에서는, 구동 플레이트(54)는 보조 플레이트(70)를 리벳(72)에 의해 연결한 2부품 구조이며, 이퀄라이저 플레이트(56)는 댐퍼 스프링(30) 내주측에 위치되고, 소직경 링 기어(64)와 대직경 링 기어(66) 사이의 간극에 있어서의 반경 내측의 연장부 및 분할 스프링(도 6의 코일 스프링(30-1, 30-2)에 상당)의 지지부(62)를 가진 구조로 되어 있고, 종동 플레이트(58)도 외형상은 어느 정도 상위한 것으로 되어 있지만, 도 6에서 설명한 제1 실시 형태와 동일 기능을 달성하도록 구성되어 있다. 도 10의 실시 형태에 있어서, 구동 플레이트(54), 이퀄라이저 플레이트(56), 종동 플레이트(58)의 구성 여하는 본 발명의 본 취지와는 그다지 관계는 없으므로 상세 설명은 생략한다.
도 11은 도 10에 도시하는 제3 실시 형태의 동력(토크) 전달계를 모식적으로 도시하고 있고, 라비뇨식 유성 기어 장치(32)의 플래니터리 기어(34)에 있어서의 소직경 피니언(42)은 소직경 링 기어(64)와 맞물리고, 대직경 피니언(44)은 대직경 링 기어(66)와 맞물린다. 댐퍼 스프링(30)은 소직경 링 기어(64)와 캐리어(36) 사이에 위치한다. 이 실시 형태에서는 라비뇨식 유성 기어 장치(32)는 최저한의 3개의 회전 요소로 이루어지고 제1 회전 요소인 소직경 링 기어(64)가 입력측이 되고, 로크업 클러치(L/C) 결합 시(도 5에 있어서 피스톤 플레이트(18)가 파선 18'로 나타내는 바와 같이 마찰재(26)를 하우징(10) 대향면에 결합시키기 위해 이동 시)에 동력원측에 연결된다. 제2 회전 요소인 캐리어(36)가 출력측이 되고 터빈 라이너(14-1)를 통해 변속기측(허브(22))에 연결된다. 라비뇨식 유성 기어 장치(32)의 나머지 제3 회전 요소인 대직경 링 기어(66)는 동력원으로부터 변속기로의 토크 전달에는 관여하지 않고, 프리 회전하여, 댐퍼 매스(D/M)로서 기능한다. 이 실시 형태는 선 기어를 사용하고 있지 않으므로 하우징(10)의 내부에 있어서의 직경 방향의 치수에 여유를 갖게 할 수 있는 점에서 유리하고, 또한 장치의 중량의 삭감 가능성의 관점에서도 유리하다.
〔본 발명의 제4 실시 형태〕
도 12는 제4 실시 형태의 다이내믹 댐퍼를 도시하고 있고, 라비뇨식 유성 기어 장치(32)는, 원주 방향으로 간격을 두고 복수 배치되고, 각각이 소직경 피니언(42) 및 대직경 피니언(44)으로 이루어지는 플래니터리 기어(34)(도 1의 P/G)와, 플래니터리 기어(34)를 회전 가능하게 연결하는 캐리어(36)(도 1의 Carr)와, 소직경 선 기어(40)(도 1에서는 대직경 선 기어로서 그려진 SunA)와, 소직경 링 기어(64)(도 1에서는 대직경 링 기어로서 그려진 RingB)와, 대직경 링 기어(66)(도 1에서는 소직경 링 기어로서 그려진 RingA)로 이루어진다. 소직경 피니언(42) 및 대직경 피니언(44)은 위치 관계가 제1 실시 형태(도 5) 및 제3 실시 형태(도 10)와 전후 반전되어 있다. 도 1에 도시하는 플래니터리 기어(34)의, 피니언 핀(46) 및 니들 베어링(48)에 의한 캐리어(36)에 대한 회전 가능 지지 구조는 제1 실시 형태에 있어서의 도 5와 마찬가지이다. 대직경 피니언(44)은 그 외주 치부(44-1)가 대직경 링 기어(66)에 그 내주 치부(66-1)에서 맞물린다. 소직경 피니언(42)은 그 외주 치부(42-1)가 소직경 링 기어(64)에 그 내주 치부(64-1)에서 맞물린다. 이 실시 형태에 있어서는, 도 1에 도시하는 풀 장비의 라비뇨식 유성 기어 장치로부터 대직경 선 기어(도 1에서 소직경 선 기어로서 그려져 있는 SunB에 상당)만이 생략된다. 그리고, 대직경 링 기어(66)가 입력측 회전 요소가 되고, 캐리어(36)가 출력측 회전 요소가 되고, 소직경 선 기어(40)가 댐퍼 매스가 된다. 즉, 입력측 회전 요소인 대직경 링 기어(66)는, 그 외주의 치부(66-2)가 피스톤 플레이트(18)의 외주의 홈부(18-2)와 맞물림으로써, 대직경 링 기어(66)는 로크업 시의 구동원으로부터의 회전의 전달을 받는다. 대직경 링 기어(66)의 보유 지지를 위해 환상 결합판(66)이 그 중심부가 피니언(42, 44) 사이에 연장 위치하도록 설치된다. 출력측 회전 요소로서의 캐리어(36)는 제1 실시 형태(도 5)와 마찬가지로, 터빈 라이너(14-1)와 함께 리벳(52)에 의해 허브(22)에 연결되고, 변속기측에 연결된다. 소직경 선 기어(40)는 외주 치부(40-1)가 대직경 피니언(44)에 맞물리고, 내주는 보스부(40-2)까지 연장되고, 보스부(40-2)는 허브(22)에 대해 회전 가능하게 되고, 소직경 선 기어(40)는 동력원으로부터 변속기로의 토크 전달에는 관여하지 않고, 프리 회전하여, 댐퍼 매스로서 기능한다. 댐퍼 스프링(30)은 이 실시 형태에 있어서는, 캐리어(36)가 연결되는 출력측과 소직경 링 기어(64) 사이에 위치하지만, 댐퍼 스프링(30)의 구체적인 배치는 제1 실시 형태에 대한 도 6에 준하고 있고, 즉, 도 6에 관련하여 설명한 바와 같이 댐퍼 스프링(30)은 각각이 한 쌍의 코일 스프링으로 이루어지는 분할 방식이며, 댐퍼 스프링(30)은 입력측과 출력측에서 상대 회전이 없는 상태에서 초기 세트 하중이 가해지도록 구동 플레이트(54)에 의해 지지된다. 구동 플레이트(54)는, 소직경 링 기어(64)에 용접부(80)에 의해 용접 고정된다. 입력측과 출력측에서 상대 회전이 발생하면 구동 플레이트(54)와 종동 플레이트(58)(용접부(82)에 의해 터빈 라이너(14-1)에 고착됨) 사이에서 댐퍼 스프링(30)이 상대 회전 방향으로 수축되어, 회전 변동의 흡수가 행해진다. 종동 플레이트(58)는 도 6에 있어서 근접 스프링 리테이너(60A, 60B) 사이에 연장되는 스프링 수용부(58-1)를 구비하고, 도 6에 설명한 바와 같이 회전 변동에 따라서 스프링 수용부(58-1)가 스프링 리테이너(60A, 60B)를 통해 댐퍼 스프링(30)을 변형시켜, 스프링에 의한 회전 변동 흡수가 행해진다. 또한, 이퀄라이저 플레이트(56)는 도 6에서 설명한 바와 마찬가지로 회전 변동에 따라서 회전함으로써 도 6의 코일 스프링(30-1, 30-2)과 동등한 코일 스프링의 변형량을 균형화한다.
도 13은 도 12에 도시하는 제4 실시 형태의 동력(토크) 전달계를 모식적으로 도시하고 있고, 라비뇨식 유성 기어 장치(32)의 플래니터리 기어(34)에 있어서의 소직경 피니언(42)은 소직경 링 기어(64)와 맞물리고, 대직경 피니언(44)은 대직경 링 기어(66)와 맞물린다. 이 실시 형태에서는 라비뇨식 유성 기어 장치(32)는 4개의 회전 요소로 이루어지고 제1 회전 요소인 대직경 링 기어(66)가 입력측이 되고, 로크업 클러치(L/C) 결합 시에 동력원측에 연결된다. 제2 회전 요소인 캐리어(36)가 출력측이 되어 터빈 라이너(14-1)를 통해 변속기측(허브(22))에 연결된다. 소직경 링 기어(64)와 출력측인 캐리어(36) 사이에 댐퍼 스프링(30)이 위치한다. 라비뇨식 유성 기어 장치(32)의 나머지 제4 회전 요소인 소직경 선 기어(40)는 동력원으로부터 변속기로의 토크 전달에는 관여하지 않고, 프리 회전하여, 댐퍼 매스(D/M)로서 기능한다.
이 제4 실시 형태는, 라비뇨식 유성 기어 장치의 5개의 회전 요소 중 필수가 되는 입력측 및 출력측의 회전 요소와 댐퍼 매스로서 기능하는 회전 요소의 3개의 회전 요소를 사용한 제1-제3 실시 형태와 비교하여, 제4 회전 요소로서, 소직경 링 기어(64)를 설치하고, 소직경 링 기어(64)를 댐퍼 스프링(30)을 통해 출력측에 연결한 구성이 상위점이다. 또한, 제4 회전 요소는 댐퍼 스프링을 통해 입력측에 연결하는 구성도 가능하고, 제4 회전 요소 및/또는 마지막 제5 회전 요소를 부가적인 댐퍼 매스로서 기능시키는 것도 가능하다.
〔본 발명에 의한 유성 댐퍼의 진동 모델 계산 예〕
다음으로, 본 발명에 의한 유성 댐퍼의 회전 변동의 계산 방법에 대해 도 14에 의해 설명하면, 도 14는 도 5∼도 7의 제1 실시 형태의 구성에 있어서의 회전 변동 계산을 위해 모델화하여 표시한 것이며, 부호 100은 입력측 회전부(크랭크축으로부터 하우징(10), 임펠러 쉘(11), 피스톤 플레이트(18), 구동 플레이트(54)를 거쳐 대직경 선 기어(38)에 이르기까지의 회전 부재)를 나타내고, 102는 변속기측 회전부(플래니터리 기어(34) 및 피니언 핀(46)을 포함하여 캐리어(36) 이후의 터빈 블레이드(14), 터빈 라이너(14-1), 리벳(53), 허브(22) 및 허브(22) 이후의 변속기의 회전 부분)를 나타내고, 라비뇨식 유성 기어 장치(32) 및 댐퍼 스프링(30)으로 이루어지는 다이내믹 댐퍼가 입력측 회전부(100)와 변속기측 회전부(102) 사이에 배치되고, 변속기 회전부(102)가 차량 드라이브 샤프트(104)를 통해 차체(106)에 접속되어 있는 것으로서 회전 변동의 계산을 위한 모델을 구축하고 있다. 도면 중의 부호는:
I1: 토크 컨버터 입력측 회전부(100)의 관성 모멘트
I2: 변속기측 회전부(102)의 관성 모멘트
I3: 댐퍼 매스(소직경 선 기어(40))의 관성 모멘트
I4: 피니언(42, 44)의 관성 모멘트
K1: 댐퍼 스프링(30)의 비틀림 강성
Kd: 차량 드라이브 샤프트(104)의 비틀림 강성
T1: 토크 컨버터 입력측 회전부(100)의 토크 변동
θ1: 토크 컨버터 입력측 회전부(100)의 회전 변위
θ2: 변속기측 회전부(102)의 회전 변위
θ3: 댐퍼 매스(소직경 선 기어(40))의 회전 변위
θ4: 피니언(42, 44)(자전)의 회전 변위
로 하면
Figure 112017028336015-pct00005
Figure 112017028336015-pct00006
로 나타내어지는 2 자유도의 운동 방정식이 성립한다.
상기 (1) 및 (2)식에 있어서 i는, 입력-출력 사이에서의 회전 변위 차 θ1-θ2에 대한 출력-댐퍼 매스(소직경 선 기어(40)) 사이에서의 회전 변위 차 θ2-θ3의 비(이하 상대 회전비)이며,
Figure 112017028336015-pct00007
로 나타내어지고,
또한, j는 입력-출력 사이에서의 회전 변위 차 θ1-θ2에 대한 출력-피니언(42, 44) 사이에서의 회전 변위 차 θ2-θ4의 비(이하 상대 회전비)이며,
Figure 112017028336015-pct00008
로 나타내어진다.
유성 기어 장치의 동작에 있어서, 피니언(42, 44)은 자전하면서, 공전을 행함으로써 캐리어(36)의 회전을 야기시킨다. 질량을 가진 피니언(42, 44)은 그 자전으로 인한 회전 관성 질량을 갖고, 댐퍼 매스(매스 요소)로서 기능한다. 운동 방정식 (1) 및 (2)는 피니언(42, 44)이 댐퍼 매스로서 기능하는 점도 반영하도록 세워져 있다.
도 15는 제1 실시 형태에 관한 도 14의 회전 변동 계산용 모델에 대해 도 2의 속도 선도에 준하여, 유성 기어 장치(32)의 입력 요소(대직경 선 기어(38)), 출력 요소(캐리어(36)) 및 매스 요소(소직경 선 기어(40))의 회전 변위를 속도 선도 상에 표시한 것이며, 도 2에서 나타내는 속도 직선 V, V'에 준하여 입력 요소(대직경 선 기어(38))의 회전 변위를 θ1, 출력 요소(캐리어(36))의 회전 변위를 θ2, 매스 요소(소직경 선 기어(40))의 회전 변위를 θ3으로 하여 속도 직선 Va 상에 위치시킨 형태로 나타내고 있다(횡축은 유성 기어비가 됨). 입력 요소(대직경 선 기어(38))와 출력 요소(캐리어(36)) 사이의 유성 기어비를 1로 하면, 유성 기어비를 나타내는 횡축에 있어서의 중간에 위치하는 요소(이하, 중앙 요소)인 출력 요소(캐리어(36))에 대한 매스 요소(소직경 선 기어(40))의 유성 기어비의 차가 전술한 제(3)식으로부터 그대로 상대 회전비 i로 되어 나타난다. 또한, 도 15를 포함하여, 이하의 속도 선도(도 20-도 22)에 있어서는, 기준으로서 주력 요소의 회전 변위를 θ2를 취하고, 플러스 마이너스의 요소를 포함한 나머지 입력 요소의 회전 변위 θ1 및 매스 요소의 회전 변위 θ3이 표시되어 있다. 또한, 캐리어(36) 상에서 자전하는 피니언(42, 44)의 회전 변위 θ4도 속도 속도 직선 Va 상에 놓여져 있고, 출력 요소(캐리어(36))에 대한 유성 기어비의 차가 전술한 제(4)식으로부터 그대로 상대 회전비 j가 된다. 또한, 피니언(42, 44)의 회전 변위 θ4는 출력 요소로부터 상대 회전비 j의 부분에 위치한다. 피니언(42, 44)의 자중은 캐리어(36) 상의 매스 요소로서 기능하지만, 자신의 자전에 의한 관성 모멘트는, 다른 구성 요소와는 독립적으로 상대 회전비 j에서의 매스 요소로서 기능한다.
도 16에 운동 방정식 (1) 및 (2)로부터 수치 계산을 실행하고, 얻어진 토크 변동의 전달률의 계산 결과를, 특허문헌 6과 같은 종래의 코일 스프링만의 댐퍼 장치(곡선 Ⅰ)와의 대비에 있어서, i＝-3.0(곡선 Ⅱ), i＝-2.0(곡선 Ⅲ) 및 i＝-1.15(곡선 Ⅳ)의 각각에 대해 나타낸다. 횡축은 주파수이다. 여기서 전달률은 입력측 토크 변동에 대한 출력측 토크 변동의 비를 나타낸 것이며, 전달률의 값이 작을수록 출력측에 나타나는 토크 변동이 작은 것을 나타내고, 토크 변동이 억제되는 것을 나타낸다. 어느 상대 회전비 i의 값에 있어서도 10㎐ 미만에 공진에 의한 피크를 나타내고, 피크로부터 고주파수측으로 갈수록 전달률이 낮아지는 특성을 나타낸다. 도 16에 있어서 직선 L은 토크 변동의 허용 상한값(예를 들어, -20dB)을 나타낸다. 최근의 차량에 있어서 중시되는 25㎐ 부근의 설정 주파수 fA(직선 M으로 나타냄)에서의 토크 변동의 전달률을 보면, 종래 기술(곡선 Ⅰ)에 출현하는 피크를 억제할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, i＝-1에 가까우면 전달률을 허용 상한값(직선 L) 이하로 효과적으로 억제할 수 있고, i＝-2, -3으로 마이너스 방향으로 증가해 가면, 여전히 허용 상한값(직선 L) 미만이지만 설정 주파수 fA(직선 M)에 있어서의 허용 상한값(직선 L)에 접근해 버려 바람직하지 않은 것을 알 수 있다. 도 17의 곡선 W1은 이것을 명확하게 하기 위해 상대 회전비 i와 전달률의 관계로서 모식적으로 나타낸 것이며, 상대 회전비 i가 마이너스 값의 큰 측으로부터 -1에 접근하는 것에 따라서 전달률의 저하가 얻어지는 것을 나타낸다. 즉, 곡선 W1은 도 15에 나타내는 바와 같이 입력 요소(대직경 선 기어(38))가 출력 요소(캐리어(36))와 매스 요소(소직경 선 기어(40))의 중간에 위치한 경우, 즉, 도 15의 속도 선도에 나타내는 바와 같이 중앙 요소가 입력 요소인 경우에 있어서의 상대 회전비 i와 전달률의 관계를 나타내고, 상대 회전비 i의 값이 -1에 가까운 값인 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 상대 회전비 i의 값이 -1에 가까운 경우라 함은, 도 15에 있어서 매스 요소(소직경 선 기어(40))의 유성 기어비의 값(도 15에 있어서의 매스 요소의 횡축 위치)이 파선 D로 나타내는 바와 같이 중앙 요소인 입력 요소(대직경 선 기어(38))의 유성 기어비의 값에 가능한 한 접근하도록 대 출력 요소(캐리어(36))와의 관계에서는 출력 요소의 회전 변위 θ2에 근접하는 방향으로), 바꾸어 말하면, 매스 요소(소직경 선 기어(40))의 회전 변위 θ3의 값이 입력 요소(대직경 선 기어(38))인 중간 요소의 회전 변위 θ1의 값 부근까지 강하하도록, 유성 기어 장치(32)의 각 회전 요소의 잇수 설정을 행하면 되는 것을 의미한다.
도 18은 도 8에 나타내는 본 발명의 제2 실시 형태의 속도 선도를 나타내고, (속도 직선 Vb로 나타냄), 이 실시 형태는 입력 요소가 대직경 선 기어(38), 출력 요소가 소직경 선 기어(40), 매스 요소가 캐리어(36)이고, 입력 요소인 대직경 선 기어(38)가 중앙에 위치하고 있다. 상대 회전비 i를 도 17의 곡선 W2에 따라서 파선 D로 나타내는 바와 같이 0에 근접하도록(매스 요소의 회전 변위 θ3의 값이 중간 요소인 입력 요소의 회전 변위 θ1의 값 부근까지 감소하도록) 유성 기어 장치의 각 회전 요소의 잇수 설정을 행하면 된다.
유성 댐퍼의 진동 모델 계산의 다른 계산 예를 들면, 도 19는 도 10의 제3 실시 형태에 있어서, 소직경 피니언(42)과 대직경 피니언(44)을 전후 반전하여, 캐리어(36)를 입력 요소로 하고, 소직경 피니언(42)에 맞물리는 소직경 링 기어(64)를 출력 요소로 하고, 대직경 피니언(44)에 맞물리는 대직경 링 기어(66)를 매스 요소로 구성하고, 도 14에 준하여 로크업 동작 시의 회전 변동 계산을 위한 모델도로서 표시한 것이다. 도 20은 도 2의 속도 선도에 준하여, 유성 기어 장치(32)의 입력 요소(캐리어(36)), 출력 요소(소직경 링 기어(64)) 및 매스 요소(대직경 링 기어(66))의 변위를 속도 선도 상에 표시한 것이며, 도 2의 속도 직선 V, V'에 준하여, 입력 요소(캐리어(36))의 회전 변위를 θ1, 출력 요소(소직경 링 기어(64))의 회전 변위를 θ2, 매스 요소(대직경 링 기어(66))의 회전 변위를 θ3으로 하여 속도 직선 Vb 상에 위치시킨 형태로 나타내고 있다. 도 2와 마찬가지로 매스 요소로서 기능하는 피니언(42, 44)의 회전 변위를 θ4도 속도 직선 Vb 상에 나타내어진다. 횡축은 도 15와 마찬가지로 유성 기어비가 되지만, 기준으로 하는 회전 변위 θ1이 입력 요소(캐리어(36))임으로써 속도 직선의 Vb의 경사는 도 15와는 반대로 나타내어진다(피니언(42, 44)의 위치도 반대로 되어 출력 요소(소직경 링 기어(64))로부터 플러스측으로 유성 기어비 j의 부분에 위치함). 입력 요소(캐리어(36))와 출력 요소(소직경 링 기어(64)) 사이의 유성 기어비를 1로 하면, 유성 기어비를 나타내는 횡축에 있어서의 중간에 위치하는 중앙 요소는 이 경우는 출력 요소인 소직경 링 기어(64)가 된다. 이 경우에 있어서도, 제(3)식으로부터, 중앙 요소인 출력 요소(소직경 링 기어(64))에 대한 매스 요소(대직경 링 기어(66))의 유성 기어비의 차가 그대로 상대 회전비 i가 된다. 운동 방정식을 나타내는 제(1) 및 (2)식으로부터 마찬가지로 수치 계산을 실행하면, 상대 회전비 i에 대한 토크 변동의 전달률의 관계는 도 17의 우반부의 곡선 W2로 나타내는 바와 같이 상대 회전비 i가 플러스측의 큰 값으로부터 0에 근접함에 따라 전달률의 저하가 얻어지는 것을 알 수 있다. 도 20에 있어서 상대 회전비 i가 0에 가까운 경우라 함은, 매스 요소(대직경 링 기어(66))의 유성 기어비의 값(도 20에 있어서의 매스 요소(대직경 링 기어(66))의 횡축 위치)이 파선 E로 나타내는 바와 같이 중앙 요소인 출력 요소(소직경 링 기어(64))의 유성 기어비의 값에 가능한 한 접근하도록, 바꾸어 말하면, 매스 요소의 회전 변위 θ3의 값이 출력 요소(소직경 링 기어(64))인 중간 요소의 회전 변위 θ2의 값 부근까지 증가하도록, 유성 기어 장치(32)의 각 회전 요소의 잇수 설정을 행하면 되는 것을 의미한다.
도 21은 도 12에 나타내는 본 발명의 제4 실시 형태 속도 선도를 나타내고(속도 직선 Vc로 나타냄), 이 실시 형태는 입력 요소가 대직경 링 기어(66), 출력 요소가 캐리어(36), 매스 요소가 소직경 선 기어(40)이고, 출력 요소인 캐리어(36)가 중앙에 위치하고 있는 점에서 도 20과 마찬가지이며, 상대 회전비 i를 도 17의 곡선 W2에 따라서 상대 회전비 i의 값을 파선 F로 나타내는 바와 같이 0에 근접하도록(매스 요소의 회전 변위 θ3의 값이 중간 요소인 출력 요소의 회전 변위 θ2의 값 부근까지 증가하도록) 유성 기어 장치의 각 회전 요소의 잇수 설정을 행하면 된다. 부언하면, 이 실시 형태에서는 소직경 링 기어(64)를 부가시켜, 댐퍼 스프링(30)을 출력 요소인 캐리어(36)와 소직경 링 기어(64) 사이에 설치하고 있는 점에서, 입력 요소와 출력 요소 사이에 댐퍼 스프링(30)을 설치한 다른 실시 형태와 상이하다. 이러한 댐퍼 스프링(30)의 설치 양태는, 입력 요소와 출력 요소 사이에 댐퍼 스프링(30)을 배치한 경우와의 비교로, 동일 변형량에 대해 댐퍼 스프링(30)의 휨을 억제할 수 있어, 더 큰 회전 변위를 허용할 수 있게 되는 점에서 유리하다.
이상은, 속도 직선에 있어서의 중간에 입력 요소 혹은 출력 요소를 배치한 경우의 운동 해석 결과이며, 상대 회전비 i의 값은 i＞0(중앙에 출력 요소) 혹은 i＜-1(중앙에 입력 요소)가 되지만, 매스 요소를 중앙에 배치하면, 운동 해석의 결과의 양상은 상위해져 상대 회전비 i의 값은 -1＜i＜0이 된다. 매스 요소의 중앙 배치는 도 22의 (a)와 같이 댐퍼 스프링(30)을 매스 요소와 출력 요소 사이에 배치하거나, 또는 도 22의 (b)와 같이 댐퍼 스프링(30)을 매스 요소와 입력 요소 사이에 배치하거나의 두 선택이다. 입력 요소와 출력 요소의 중간의 댐퍼 스프링(30)의 배치는 전달률의 개선이 없기 때문에(등가 관성 및 등가 강성 모두 낮아지지 않음), 취할 수 없는 배치이므로 제외한다. 댐퍼 스프링(30)을 매스 요소와 출력 요소 사이에 배치한 도 22의 (a)의 경우, 도 23의 곡선 W3으로 나타내는 바와 같이 상대 회전비 i는 0을 향해 강하하는 특성을 나타낸다. 따라서, 도 22의 (a)의 속도 직선 Vd를 따라 매스 요소의 회전 변위 θ3을 파선 G로 나타내는 바와 같이 댐퍼 스프링(30)의 접속측인 출력 요소의 회전 변위 θ2에 접근 위치시키고, 상대 회전비 i를 가능한 한 0에 접근시킴으로써 양호한 전달률 특성을 얻을 수 있다. 이에 대해, 댐퍼 스프링(30)을 매스 요소와 입력 요소 사이에 배치한 도 22의 (b)의 경우, 도 23의 곡선 W4로 나타내는 바와 같이 상대 회전비 i는 -1을 향해 강하하는 특성을 나타낸다. 따라서, 도 22의 (b)의 속도 직선 Ve를 따라 매스 요소의 회전 변위 θ3을 파선 H로 나타내는 바와 같이 댐퍼 스프링(30)의 접속측인 입력 요소의 회전 변위 θ1에 접근 위치시키고, 상대 회전비 i를 가능한 한 -1에 접근시킴으로써 양호한 전달률 특성을 얻을 수 있다. 또한, 도 22에서는 입력 요소, 출력 요소를 특정하고 있지 않기 때문에, 속도 직선에 있어서의 피니언의 위치는 정해지지 않으므로, 도 2, 도 15, 도 20 및 도 21과 달리, 피니언은 표시하고 있지 않다.
이상의 진동 모델의 계산 예에 있어서 상대 회전비 i가 -1에 가까운 것이 바람직하다라 함은, 상대 회전비 i가 -1에 일치하지 않는 한에 있어서 가능한 한 -1에 가까운 것이 바람직한 것을 의미하고, 마찬가지로, 상대 회전비 i가 0에 가까운 것이 바람직하다라 함은, 상대 회전비 i가 0에 일치하지 않는 한에 있어서 가능한 한 0에 가까운 것이 바람직한 것을 의미한다. 즉, i＝-1 혹은 i＝0의 경우는, 진동 모델에 있어서의 운동 방정식 (1) 및 (2)에 있어서의 매스 요소의 관성 모멘트 I3을 포함하는 2항 i(1＋i)I3×(d2θ2/dt2) 및 i(1＋i)I3×(d2θ1/dt2)가 0이 되어, 운동 방정식으로서 무의미해져(다이내믹 댐퍼로서 기능하지 않게 되어), 다이내믹 댐퍼로서 i＝-1 혹은 i＝0의 값은 취할 수 없는 것이다.
〔상대 회전비 i의 구체적 계산 예〕
마지막으로, 본 발명의 상대 회전비 i의 산출예를 종래 기술과의 비교로 설명하면, 상술한 특허문헌 1(일본 특허 공개 평11-159595호 공보)에 있어서는, 통상의 유성 기어 장치에 있어서 캐리어를 입력 요소, 선 기어를 출력 요소, 링 기어를 매스 요소로 한 구성이며, 속도 선도는 도 15와 마찬가지이다. 링 기어의 잇수 Zr을 120으로 하고, 선 기어의 잇수(Zs)를 최대한 작게 그 1/3, 즉 Zs＝40으로 할 수 있었다고 하면, 이 경우, 피니언의 잇수 Zp＝40이 된다. 상대 회전비 i는,
Figure 112017028336015-pct00009
이 얻어진다. 이에 대해, 본원 발명의 제3 실시 형태(도 10)에 있어서는, 소직경 링 기어(64)를 입력 요소, 캐리어(36)를 출력 요소, 대직경 링 기어(66)를 매스 요소로서 구성하고, 속도 선도는 도 15에 준하여 나타낼 수 있고, 댐퍼 매스가 되는 대직경 링 기어(66)의 잇수를 동일한 120으로 하고, 플래니터리 기어(34)에 있어서의 대직경 피니언(44)의 잇수를 20, 소직경 피니언(42)의 잇수를 18로 하면, 입력 요소가 되는 소직경 링 기어(64)의 잇수는 118이 된다. 이것으로부터, 상대 회전비 i를 계산하면,
Figure 112017028336015-pct00010
로 되어, 중앙 요소를 입력 요소로 한 경우에 있어서의 회전 변위비 i를 도 17의 좌반부에 나타내는 곡선 W1에 있어서의 이상적인 값인 -1에 더 접근시키는 것이 가능하다.
다른 종래 기술로서, 속도 선도의 중앙 요소를 출력 요소로 한 전술한 특허문헌 2(일본 특허 공개 제2010-101380호 공보)에서의 계산 예를 설명하면, 이 특허문헌 2의 경우는 출력 요소인 캐리어가 중간에 위치하고 있고, 속도 선도는 도 20과 마찬가지이다. 중앙 요소를 입력 요소로 한 경우에 있어서의 상대 회전비 i를 도 17의 우반부에 나타내는 곡선 W2에 적합하게 하기 위해 0에 접근시키므로, 선 기어의 잇수 Zs와, 링 기어의 잇수 Zr을 최대한 동등한 잇수로 하기 위해, 사용하는 피니언의 잇수를 최소 잇수로서 Zp＝18로 한다. 선 기어의 잇수 Zs는,
Figure 112017028336015-pct00011
로서 구해지고, 상대 회전비 i는,
Figure 112017028336015-pct00012
이 되어, 충분히 0에 접근시킬 수 없는 것을 알 수 있다. 이에 대해, 본 발명에 있어서의 도 19의 구성의 경우(도 10의 실시 형태에 있어서 소직경 피니언(42)과 대직경 피니언(44)을 전후 반전하여, 캐리어(36)를 입력 요소로 하고, 소직경 피니언(42)에 맞물리는 소직경 링 기어(64)를 출력 요소로 하고, 대직경 피니언(44)에 맞물리는 대직경 링 기어(66)를 매스 요소로 구성한 경우), 마찬가지의 계산을 행하면, 전술한 산출예와 마찬가지로, 댐퍼 매스로 하는 대직경 링 기어(66)의 잇수 Zlr＝120, 소직경 피니언(42)의 잇수 Zlp＝20, 대직경 피니언(44)의 잇수 Zsp＝18로 하고, 링 기어의 잇수 Zsr＝118로 하면, 상대 회전비 i는,
Figure 112017028336015-pct00013
가 되어, 중앙 요소를 출력 요소로 한 경우에 있어서의 상대 회전비 i를 나타내는 도 17의 우반부에 나타내는 곡선 W2에 있어서의 이상적인 값인 0에 충분히 가까운 값을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.
10 : 하우징
12 : 펌프 임펠러
14 : 터빈 블레이드
16 : 스테이터
18 : 피스톤 플레이트
20 : 다이내믹 댐퍼
22 : 허브
26 : 마찰재
30 : 탄성체(댐퍼 스프링)
30-1, 30-2 : 댐퍼 스프링을 구성하는 코일 스프링
32 : 유성 기어 장치
36 : 캐리어
38 : 대직경 선 기어
40 : 소직경 선 기어
42 : 소직경 피니언
44 : 대직경 피니언
46 : 피니언 핀
48 : 니들 베어링
54 : 구동 플레이트
56 : 이퀄라이저 플레이트
58 : 종동 플레이트
60A, 60B : 스프링 리테이너
64 : 소직경 링 기어
66 : 대직경 링 기어

Claims (7)

  1. 유성 기어 장치를 구비한 다이내믹 댐퍼이며,
    유성 기어 장치가, 축 방향으로 병설되고, 각각이 일체 회전하도록 축 방향으로 병치되고 잇수가 상이한 제1 피니언 및 제2 피니언으로 이루어지고, 원주 방향으로 복수 이격되어 배치된 더블 피니언 플래니터리 기어와, 제1 피니언 및 제2 피니언 각각에 그 내측 및 외측 중 적어도 편측에 있어서 맞물리는 적어도 2개의 회전 기어 부재와, 복수의 더블 피니언 플래니터리 기어를 회전 가능하게 지지하는 캐리어를 구비하고, 상기 적어도 2개의 회전 기어 부재 및 캐리어로부터 선택된 2개의 회전 요소 중 하나는 입력측에 연결됨과 함께, 다른 하나는 출력측에 연결되고, 상기 선택된 2개의 회전 요소의 맞물림부를 우회하고, 입력측과 출력측을 동력 전달에 관여하도록 연결하는 탄성체를 구비하고, 상기 적어도 2개의 회전 기어 부재 및 캐리어 중 동력 전달에 관여하지 않는 다른 하나 혹은 복수를 댐퍼 매스로서 기능시키는 것을 특징으로 하는, 다이내믹 댐퍼.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2개의 회전 기어 부재는 제1 피니언 및 제2 피니언 각각에 그 외주에서 각각 맞물리는 제1 선 기어 및 제2 선 기어이며, 제1 선 기어, 제2 선 기어 및 캐리어 중 하나는 입력측에 연결됨과 함께, 제1 선 기어, 제2 선 기어 및 캐리어 중 다른 하나는 출력측에 연결되고, 상기 탄성체는 제1 선 기어, 제2 선 기어 및 캐리어 중 어느 2개의 사이를 입력측으로부터 출력측으로의 동력 전달에 관여하도록 연결하고 있고, 제1 선 기어, 제2 선 기어 및 캐리어 중 동력 전달에 관여하지 않는 나머지 하나를 댐퍼 매스로서 기능시키도록 한, 다이내믹 댐퍼.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2개의 회전 기어 부재는 제1 피니언 및 제2 피니언 각각에 그 내주에서 각각 맞물리는 제1 링 기어 및 제2 링 기어이며, 제1 링 기어, 제2 링 기어 및 캐리어 중 하나는 입력측에 연결됨과 함께, 제1 링 기어, 제2 링 기어 및 캐리어 중 다른 하나는 출력측에 연결되고, 상기 탄성체는 제1 링 기어, 제2 링 기어 및 캐리어 중 어느 2개의 사이를 입력측으로부터 출력측으로의 동력 전달에 관여하도록 연결하고 있고, 제1 링 기어, 제2 링 기어 및 캐리어 중 동력 전달에 관여하지 않는 나머지 하나를 댐퍼 매스로서 기능시키도록 한, 다이내믹 댐퍼.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    이차원 직교 좌표계의 한쪽 축에 상기 유성 기어 장치에 있어서의 2요소간의 소정 상대 회전 속도값에 대한 남아 있는 각 회전 요소의 회전 속도값인 유성 기어비를 취하고, 직교 좌표계의 다른 쪽 축 상에 각 회전 요소의 회전 속도를 취하고, 각 회전 요소 사이에 있어서 유성 기어비에 대해 회전 속도가 놓여지는 직선을 상기 이차원 직교 좌표계에 표시하였을 때, 입력측으로부터 출력측으로의 회전 변동의 전달률이 가능한 한 작아지도록 상기 직선 상에 있어서의 입력측 회전 요소-출력측 회전 요소간 회전 변위 차 θ1-θ2에 대한 출력측 회전 요소-댐퍼 매스가 되는 회전 요소간 회전 변위 차 θ2-θ3의 비 i인 상대 회전비의 값이 설정되어 있는, 다이내믹 댐퍼.
  5. 제4항에 있어서,
    입력측에 연결된 회전 요소(입력측 회전 요소) 또는 출력측에 연결된 회전 요소(출력측 회전 요소)를 나머지 회전 요소에 대해 상기 직선 상에 있어서의 중간에 위치시키고, 입력측으로부터 출력측으로의 회전 변동의 전달률을 가능한 한 작아지도록 하기 위한 상대 회전비 i의 상기 값의 설정은, 댐퍼 매스가 되는 회전 요소의 회전 변위 θ3을 상기 직선 상에 있어서의 중간에 위치하는 입력측 회전 요소의 회전 변위 θ1 또는 출력측 회전 요소의 회전 변위 θ2에 접근 위치시킴으로써 행해지는, 다이내믹 댐퍼.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 직선 상에 있어서의 입력측에 연결된 회전 요소(입력측 회전 요소)와 출력측에 연결된 회전 요소(출력측 회전 요소)의 중간에 댐퍼 매스로서 기능하는 회전 요소를 위치시키고, 또한 탄성체는 댐퍼 매스가 되는 회전 요소와 입력측 회전 요소 또는 출력측 회전 요소 사이에 배치하고, 입력측으로부터 출력측으로의 회전 변동의 전달률을 가능한 한 작아지도록 하기 위한 상대 회전비 i의 상기 값의 설정은, 댐퍼 매스가 되는 회전 요소의 회전 변위 θ3을 탄성체와의 연결측인 입력측 회전 요소의 회전 변위 θ1 또는 출력측 회전 요소의 회전 변위 θ2에 접근 위치시킴으로써 행해지는, 다이내믹 댐퍼.
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