WO2012053091A1 - ダイナミックダンパ装置 - Google Patents

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variable
dynamic damper
output shaft
spring
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村田 清仁
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a dynamic damper device.
  • the resonance point is controlled by controlling the inertia of the apparent inertial mass by controlling the drive of the electric motor and controlling the inertia of the electric motor.
  • a mass dynamic damper device for a hybrid vehicle that performs control for reducing resonance vibration is disclosed.
  • the mass dynamic damper device for a hybrid vehicle described in Patent Document 1 as described above has room for further improvement, for example, enabling vibration to be reduced in a wider range of operation.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a dynamic damper device capable of appropriately reducing vibration.
  • a dynamic damper device includes a variable inertia mass device that variably controls the inertia mass of the damper mass, a rotating shaft that rotates when power is transmitted, and an input member of the variable inertia mass device. And a variable damping force device that variably controls the damping force applied to the elastic body.
  • vibration suppression control may be performed by frequency control by inertial mass control of the variable inertial mass device and amplitude control by damping force control of the variable damping force device. it can.
  • variable damping force device can connect the rotating shaft and the variable inertial mass device without the elastic body.
  • variable inertial mass device includes a plurality of rotating elements capable of differential rotation, and a planetary gear mechanism in which the first rotating element forms the input member, and the first rotating element is different from the first rotating element.
  • a rotation control device connected to the two rotation elements to control the rotation of the second rotation element.
  • variable damping force device may be capable of connecting a third rotating element different from the first rotating element and the second rotating element and the rotating shaft.
  • variable damping force device can frictionally engage the rotating member on the third rotating element side and the rotating member on the rotating shaft side and adjust the engaging force of the friction engagement. It can have an engagement device that is possible.
  • variable damping force device can connect the rotating member on the third rotating element side and the rotating member on the rotating shaft side via a fluid and adjust the amount of the fluid. It may have a fluid transmission device.
  • variable damping force device can connect the first rotating element and the rotating shaft without using the elastic body.
  • the rotating shaft may be rotated by transmission of power from the internal combustion engine.
  • the dynamic damper device according to the present invention has an effect that vibration can be appropriately reduced.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle equipped with a dynamic damper device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the dynamic damper device.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the dynamic damper device.
  • FIG. 4 is a vibration model of the dynamic damper device.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining damping control of the dynamic damper device.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a vehicle equipped with the dynamic damper device according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a vehicle equipped with the dynamic damper device according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle equipped with a dynamic damper device according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the dynamic damper device
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the dynamic damper device
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining vibration damping control of the dynamic damper device.
  • the direction along the rotation axis X of the output shaft 10 is referred to as the axial direction
  • the direction orthogonal to the rotation axis X that is, the direction orthogonal to the axial direction
  • the direction around the rotation axis X is called the circumferential direction.
  • the rotation axis X side is referred to as a radial inner side
  • the opposite side is referred to as a radial outer side.
  • the side where the drive source is provided in the axial direction (the side where power is input from the drive source) is called the input side, and the opposite side, that is, the side where the drive wheels are provided (the side where power is input to the drive wheels) The output side.
  • a dynamic damper device 1 is applied to a vehicle 2 as shown in FIG. 1, and is a so-called dynamic damper (dynamic absorption) that reduces vibration by using an anti-resonance principle with respect to a resonance point of a power train 3 of the vehicle 2. Vibrator).
  • the power train 3 of the vehicle 2 includes an engine 4 as an internal combustion engine that is a driving source for driving, a damper 5, a drive system 6 such as a transmission, a differential gear 7, and the like.
  • the engine 4, the drive system 6 and the like are controlled by an ECU 8 as a control device.
  • each drive wheel 9 can be moved forward or backward by rotating.
  • the dynamic damper device 1 is provided on a rotating shaft that rotates when the power from the engine 4 is transmitted in the power train 3, here, the output shaft 10 of the drive system 6.
  • the dynamic damper device 1 has a damper mass in an antiphase with respect to vibrations of a specific frequency that act on the dynamic damper device 1 from the output shaft 10 via a spring 31 as an elastic body. This vibration is damped (absorbed) and suppressed. That is, the dynamic damper device 1 has a high damping effect (dynamic) by absorbing the vibration energy by absorbing the vibration energy by the vibration of the damper mass resonantly with respect to the vibration of a specific frequency acting on the dynamic damper device 1. (Damper effect).
  • the dynamic damper device 1 includes the variable inertia mass device 20, the spring holding mechanism 30 that holds the spring 31, and the variable damping force device 40, thereby reducing vibration more appropriately.
  • the dynamic damper device 1 is arranged such that the output shaft 10 is inserted inside the variable inertial mass device 20, the spring holding mechanism 30, the variable damping force device 40, and the like.
  • the control device of the variable inertial mass device 20 and the control device of the variable damping force device 40 are shared by the ECU 8. Note that the output shaft 10, the variable inertial mass device 20, and the like described above are supported by the case at predetermined locations via bearings or the like.
  • FIG. 4 is a diagram simply showing a vibration model when a force F having a sine waveform is applied in the dynamic damper device 1.
  • the dynamic damper device 1 is a variable inertia mass device 20 that uses a planetary gear mechanism 21, and uses one of a plurality of rotating elements of the planetary gear mechanism 21 as a rotation (speed) control element and the other one.
  • a variable damping force device 40 is provided as a controllable damping element.
  • the dynamic damper device 1 has one input element other than the rotation control element and the damping element among the plurality of rotation elements of the planetary gear mechanism 21.
  • variable inertial mass device 20 variably controls the inertial mass of the damper mass, and includes a planetary gear mechanism 21 and a motor 22 as a rotation control device.
  • the planetary gear mechanism 21 is connected to the output shaft 10 via a spring 31 and elastically supported, so that each rotary element generates a moment of inertia in a damper mass, that is, a dynamic damper. Therefore, the spring 31 acts as a member for adjusting the torsional rigidity of the dynamic damper.
  • the case where the inertial mass of the damper mass is made variable includes the case where the apparent inertial mass is made variable by making the rotational speed of the damper mass variable unless otherwise specified.
  • the planetary gear mechanism 21 includes a plurality of rotating elements that can be differentially rotated with each other, and the rotation center of the rotating elements is arranged coaxially with the rotation axis X.
  • the planetary gear mechanism 21 is a so-called single pinion type planetary gear mechanism, and as a rotating element, a sun gear 21S that is an external gear, a ring gear 21R that is an internal gear coaxially arranged with the sun gear 21S, and a sun gear.
  • 21S and a carrier 21C that holds a plurality of pinion gears 21P meshing with the ring gear 21R so as to be capable of rotating and revolving.
  • the carrier 21C is a first rotation element and corresponds to the input element
  • the ring gear 21R is a second rotation element different from the first rotation element and corresponds to the rotation control element.
  • the sun gear 21S is a third rotating element different from the first rotating element and the second rotating element, and corresponds to the damping element.
  • the carrier 21C is formed in an annular plate shape, and supports the pinion gear 21P, which is an external gear, on the pinion shaft 21Ps so that it can rotate and revolve.
  • the carrier 21 ⁇ / b> C includes a first side plate 33 and a second side plate 34.
  • the first side plate 33 and the second side plate 34 constitute a carrier 21C and also serve as a holding member that holds a spring 31 of a spring holding mechanism 30 described later.
  • the carrier 21 ⁇ / b> C forms an input member of the variable inertial mass device 20.
  • the carrier 21C is coupled to the output shaft 10 via the spring 31 of the spring holding mechanism 30 so as to be relatively rotatable. Power from the engine 4 via the spring holding mechanism 30 is transmitted to the carrier 21C.
  • the ring gear 21R is formed in an annular plate shape, and a gear is formed on the inner peripheral surface.
  • the motor 22 is connected to the ring gear 21R.
  • the sun gear 21S is formed in a cylindrical shape, and a gear is formed on a part of the outer peripheral surface.
  • the sun gear 21S is connected to the variable damping force device 40.
  • the motor 22 is connected to the ring gear 21R as described above and controls the rotation of the ring gear 21R.
  • the motor 22 includes a stator 22S as a stator and a rotor 22R as a rotor.
  • the stator 22S is fixed to a case or the like.
  • the rotor 22R is disposed on the radially inner side of the stator 22S and is coupled to the rotor shaft 22Rs so as to be integrally rotatable.
  • the rotor shaft 22Rs can rotate integrally with the ring gear 21R, and is formed integrally with the ring gear 21R here.
  • the motor 22 has a function as an electric motor that converts electric power supplied from a battery via an inverter or the like into mechanical power, and a function as a generator that converts input mechanical power into electric power. It is.
  • the motor 22 can control the rotation (speed) of the ring gear 21R when the rotor 22R is rotationally driven.
  • the driving of the motor 22 is controlled by the ECU 8.
  • variable inertial mass device 20 configured as described above, the ECU 8 controls the drive of the motor 22 to variably control the rotation speed of the ring gear 21R.
  • the variable inertial mass device 20 makes the rotational speed of the ring gear 21R and the sun gear 21S of the planetary gear mechanism 21 variable, and makes the inertial force acting on the damper mass including the ring gear 21R, the sun gear 21S and the like variable.
  • Inertial mass control is performed to variably control the apparent inertial mass.
  • variable inertial mass device 20 is equivalent to the case where the apparent inertial mass of the damper mass is increased by increasing the rotational speed of the ring gear 21R, which is a relatively large damper mass, and the actual inertial mass is increased. The effect of can be obtained.
  • the spring holding mechanism 30 includes a spring 31 and a center plate 32, a first side plate 33, and a second side plate 34 as holding members that hold the spring 31, and the center axis is arranged coaxially with the rotation axis X. Is done.
  • the spring 31 elastically supports the carrier 21 ⁇ / b> C as an input element of the planetary gear mechanism 21 on the output shaft 10, and a plurality of springs 31 are held along the circumferential direction by the center plate 32, the first side plate 33, and the second side plate 34.
  • the spring 31 connects the output shaft 10 and the carrier 21C so as to be relatively rotatable. That is, in the dynamic damper device 1, the spring 31 is interposed between the output shaft 10 and the planetary gear mechanism 21.
  • the center plate 32, the first side plate 33, and the second side plate 34 hold the springs 31 so as to be able to transmit power to each other, and are each formed in an annular plate shape coaxial with the rotation axis X.
  • the center plate 32 is supported on the outer peripheral surface of the output shaft 10, and the radially inner end portion is coupled to the output shaft 10 via a spline engaging portion or the like so as to be integrally rotatable.
  • the first side plate 33 and the second side plate 34 are provided on both sides of the center plate 32 in the axial direction, respectively, and also serve as the carrier 21C as described above.
  • the first side plate 33 and the second side plate 34 are provided so as to be rotatable relative to the center plate 32 in a state where the first side plate 33 and the second side plate 34 are integrated with the center plate 32 interposed therebetween via pins, spacers, and the like.
  • the first side plate 33 and the second side plate 34 are fixed to one end side of the pinion shaft 21Ps.
  • the pinion shaft 21Ps penetrates the center plate 32 so as to allow relative rotation of the first side plate 33, the second side plate 34, and the center plate 32, and the pinion gear 21P is rotatably supported on the other end side.
  • the spring 31 is held between the center plate 32, the first side plate 33, and the second side plate 34 with respect to the rotation direction (circumferential direction).
  • the spring holding mechanism 30 configured as described above includes a center plate 32 that rotates integrally with the output shaft 10 in the rotation direction (circumferential direction), the first side plate 33 that is also used as the carrier 21C, and the second side plate.
  • a spring 31 is interposed between the plate 34 and the plate 34.
  • the spring holding mechanism 30 can connect the output shaft 10 and the carrier 21C via the spring 31 or the like so as to be relatively rotatable.
  • the power (fluctuation component) transmitted from the engine 4 to the output shaft 10 is the first side that is also used as the carrier 21C via the center plate 32 and the spring 31 when the electromagnetic clutch 41 described later is not in a completely engaged state.
  • the signal is input (transmitted) to the plate 33 and the second side plate 34.
  • each spring 31 is elastically deformed in accordance with the magnitude of the transmitted power while being held between the center plate 32 and the first side plate 33 and the second side plate 34 with respect to the rotation direction.
  • variable damping force device 40 variably controls the damping force on the spring 31 (the force that suppresses the spring 31 from continuing to expand and contract).
  • the variable damping force device 40 can connect the output shaft 10 and the variable inertial mass device 20 without using the spring 31.
  • the variable damping force device 40 of the present embodiment is connected to the sun gear 21S as described above, and can connect the sun gear 21S and the output shaft 10.
  • variable damping force device 40 has an electromagnetic clutch 41 as an engagement device.
  • the electromagnetic clutch 41 includes an electromagnetic coil 42, a sun gear side rotation member 43, an output shaft rotation member 44, and a pressing piston 45.
  • the electromagnetic clutch 41 can frictionally engage the sun gear side rotation member 43 on the sun gear 21S side and the output shaft rotation member 44 on the output shaft 10 side, and can adjust the engagement force of this friction engagement.
  • the electromagnetic coil 42 generates electromagnetic force when supplied with current.
  • the sun gear side rotation member 43 is formed in an annular plate shape coaxial with the rotation axis X.
  • the sun gear side rotation member 43 is supported on the outer peripheral surface of the extension portion 21Sa of the sun gear 21S, and the radially inner end portion is coupled to the sun gear 21S via a spline engagement portion or the like so as to be integrally rotatable.
  • the output shaft rotating member 44 is formed in an annular plate shape coaxial with the rotation axis X.
  • the output shaft rotating member 44 is supported on the outer peripheral surface of the output shaft 10 and has a radially inner end connected to the output shaft 10 via a spline engaging portion or the like so as to be integrally rotatable and relatively movable along the axial direction.
  • the In the electromagnetic clutch 41, the sun gear side rotation member 43 and the output shaft rotation member 44 are relatively rotatable.
  • the pressing piston 45 is formed in an annular plate shape coaxial with the rotation axis X. The pressing piston 45 is supported on the radially inner side of the folded end portion 43a of the sun gear side rotating member 43 on the side opposite to the sun gear side rotating member 43 across the output shaft rotating member 44 with respect to the axial direction.
  • the outer end portion is connected to the folded end portion 43a via a spline engaging portion or the like so as to be integrally rotatable and relatively movable along the axial direction.
  • the electromagnetic clutch 41 is arranged in the order of the sun gear side rotation member 43, the output shaft rotation member 44, and the pressing piston 45 from the input side in the axial direction toward the output side.
  • the driving of the electromagnetic clutch 41 is controlled by the ECU 8.
  • the electromagnetic clutch 41 attracts the pressing piston 45 toward the output shaft rotating member 44 along the axial direction by the electromagnetic force of the electromagnetic coil 42.
  • the sun gear side rotating member 43 is pressed.
  • the output shaft rotating member 44 and the sun gear side rotating member 43 are frictionally engaged by the frictional force generated on the contact surface between the output shaft rotating member 44 and the sun gear side rotating member 43.
  • the engagement force for engaging the sun gear side rotation member 43 and the output shaft rotation member 44 is adjusted by adjusting the current supplied to the electromagnetic coil 42 by the ECU 8.
  • the pressing force for the pressing piston 45 to press the output shaft rotating member 44 against the sun gear side rotating member 43 increases.
  • the engagement force between the output shaft rotating member 44 and the sun gear side rotating member 43 is increased.
  • the electromagnetic clutch 41 When the engagement force is 0 (when the supply current is 0), the electromagnetic clutch 41 is in a completely released state in which the engagement between the output shaft rotation member 44 and the sun gear side rotation member 43 is completely released, and the engagement force As (supply current) increases, the output shaft rotating member 44 and the sun gear side rotating member 43 are in a fully engaged state through a half-engaged state (slip state).
  • the ECU 8 variably controls the engagement state of the electromagnetic clutch 41, in other words, the magnitude of the engagement force between the output shaft rotating member 44 and the sun gear side rotating member 43.
  • damping force control for variably controlling the damping force with respect to the spring 31 is performed.
  • the dynamic damper device 1 includes the spring component transmitted to the carrier 21C of the planetary gear mechanism 21 via the spring 31 and the planetary gear without using the spring 31 in the power fluctuation component transmitted to the output shaft 10. The ratio of the damping component transmitted to the sun gear 21S of the mechanism 21 is adjusted.
  • variable damping force device 40 when the output shaft rotating member 44 and the sun gear side rotating member 43 are completely released, the power (clutch torque) transmitted by the electromagnetic clutch 41 becomes 0, and the spring from the output shaft 10 The power transmitted to the sun gear 21S of the variable inertial mass device 20 without going through 31 becomes zero. As a result, all the power transmitted to the output shaft 10 acts on the planetary gear mechanism 21 that is a damper mass as a spring component via the spring 31. That is, the variable damping force device 40 has the minimum damping force on the spring 31 when the electromagnetic clutch 41 is in the fully released state.
  • the variable damping force device 40 has a larger engagement force than the fully released state, the degree of connection between the output shaft 10 and the sun gear 21S of the variable inertia mass device 20 is strengthened, and the output shaft rotating member 44 and the sun gear side rotating member. 43 is in a half-engaged state, the power transmitted by the electromagnetic clutch 41 increases in accordance with the engaging force of the electromagnetic clutch 41, and the variable inertia mass device 20 does not pass through the spring 31 from the output shaft 10. Is transmitted to the sun gear 21S, and the magnitude of the power is changed.
  • a part of the power transmitted to the output shaft 10 acts on the planetary gear mechanism 21 that is a damper mass as a damping component without passing through the spring 31 according to the engaging force of the electromagnetic clutch 41, and the rest uses the spring 31. And acts on the planetary gear mechanism 21 as a spring component. That is, when the variable damping force device 40 is in the half-engaged state of the electromagnetic clutch 41, the damping force with respect to the spring 31 increases according to the engagement force of the electromagnetic clutch 41.
  • the variable damping force device 40 has a larger engagement force than the half-engaged state, the degree of connection between the output shaft 10 and the sun gear 21S of the variable inertia mass device 20 is strengthened, and the output shaft rotating member 44 and the sun gear side rotation.
  • the member 43 is completely engaged, the power transmitted by the electromagnetic clutch 41 is maximized, and the power transmitted from the output shaft 10 to the sun gear 21S of the variable inertial mass device 20 without passing through the spring 31. Is the maximum.
  • all the power transmitted to the output shaft 10 acts on the planetary gear mechanism 21 that is a damper mass as a damping component without passing through the spring 31. That is, the variable damping force device 40 has the maximum damping force with respect to the spring 31 when the electromagnetic clutch 41 is completely engaged.
  • the ECU 8 controls the driving of each part of the vehicle 2 and is an electronic circuit mainly composed of a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and an interface.
  • the ECU 8 controls the engine 4, the drive system 6, etc., and also controls the driving of the motor 22 of the variable inertial mass device 20 and the driving of the electromagnetic clutch 41 of the variable damping force device 40.
  • the ECU 8 performs vibration suppression control by frequency control by inertial mass control of the variable inertial mass device 20 and amplitude control by damping force control of the variable damping force device 40.
  • the dynamic damper device 1 can easily perform highly accurate vibration suppression control when performing vibration suppression control, as described below. For example, the efficiency and vibration noise of the power train 3 are optimized. Thus, it can be controlled with high accuracy.
  • the damper mass vibrates in an opposite phase with respect to the vibration of a specific frequency acting on the planetary gear mechanism 21 as the damper mass from the output shaft 10 via the spring 31. Therefore, this vibration is canceled and suppressed (absorbed) and suppressed.
  • the ECU 8 performs vibration suppression control by frequency control by inertial mass control of the variable inertial mass device 20 and amplitude control by damping force control of the variable damping force device 40.
  • the anti-phase vibration in the dynamic damper device 1 can be appropriately set according to the vibration generated in the power train 3, and the vibration can be appropriately reduced in a wider range of operation.
  • the vertical axis represents inertial mass
  • the horizontal axis represents damping force
  • the vibration frequency horizontal axis
  • the displacement of the vibration component of the output shaft vertical axis
  • the apparent inertia mass of the damper mass of the variable inertia mass device 20 is variably controlled by the ECU 8 executing the inertia mass control of the variable inertia mass device 20 as the frequency control.
  • the dynamic damper device 1 adjusts the two resonance point frequencies (frequency) ⁇ 1, ⁇ 2, and the antiresonance point frequency ⁇ n between the resonance point frequency ⁇ 1 and the resonance point frequency ⁇ 2, as shown in FIG.
  • the resonance point can be changed for a fixed spring constant.
  • the dynamic damper device 1 tends to increase the interval between the resonance point frequency ⁇ 1 and the resonance point frequency ⁇ 2 as the inertial mass increases.
  • the damping force with respect to the spring 31 is variably controlled when the ECU 8 executes the damping force control of the variable damping force device 40 as the amplitude control.
  • the dynamic damper apparatus 1 can adjust the amplitude of vibration, as shown in FIG.
  • the amplitude (displacement) at the resonance point frequency ⁇ 1 and the resonance point frequency ⁇ 2 becomes relatively small, and the amplitude at the antiresonance point frequency ⁇ n becomes relatively large. There is a tendency.
  • the ECU 8 performs the vibration suppression control by the frequency control by the inertial mass control of the variable inertial mass device 20 and the amplitude control by the damping force control of the variable damping force device 40.
  • the natural frequency of the dynamic damper device 1 can be changed by adjusting the resonance point and using this.
  • the dynamic damper device 1 controls the frequency by the inertial mass control of the variable inertial mass device 20 and the amplitude by the damping force control of the variable damping force device 40 in accordance with the vibration generated in the power train 3. Therefore, the amplitude (vibration level) in a predetermined use region can be reduced in a wider range of operation. Therefore, the dynamic damper device 1 can suppress, for example, vibration caused by the engine explosion primary generated in the power train 3, and can reduce vibration noise and improve fuel consumption.
  • the dynamic damper device 1 can achieve optimum vibration suppression control with simple control even when the resonance point increases as a result of, for example, installing the dynamic damper device 1 in the power train 3 itself. It can be performed.
  • variable inertial mass device 20 that variably controls the inertial mass of the planetary gear mechanism 21 that is a damper mass, the output shaft 10 that rotates when the power is transmitted, and the variable.
  • a spring 31 that couples the carrier 21C that is an input member of the inertial mass device 20 and a variable damping force device 40 that variably controls the damping force with respect to the spring 31 are provided. Therefore, the dynamic damper device 1 can appropriately reduce vibration.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a vehicle equipped with the dynamic damper device according to the second embodiment.
  • the dynamic damper device according to the second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the variable damping force device.
  • action, and effect which are common in embodiment mentioned above the overlapping description is abbreviate
  • variable inertial mass device 20 includes the variable inertial mass device 20, the spring holding mechanism 30 that holds the spring 31, and the variable damping force device 240, thereby reducing vibration more appropriately.
  • the variable damping force device 240 of this embodiment includes a fluid transmission device 241.
  • the fluid transmission device 241 includes a housing 242 and a wing 243.
  • the fluid transmission device 241 connects a wing 243 as a rotating member on the sun gear 21S side and a housing 242 as a rotating member on the output shaft 10 side via hydraulic oil as a fluid and can adjust the amount of hydraulic oil. It is a joint and corresponds to a viscous damping element.
  • the housing 242 is formed in a cylindrical shape coaxial with the rotation axis X.
  • the housing 242 has a shape in which both sides in the axial direction are closed.
  • the housing 242 accommodates the wings 243 inside.
  • the housing 242 is supported on the outer peripheral surface of the output shaft 10, and the radially inner end portion is coupled to the output shaft 10 through a notch engaging portion and the like so as to be integrally rotatable.
  • the wing 243 is formed in an annular plate shape coaxial with the rotation axis X.
  • a cylindrical member 244 coaxial with the rotation axis X is coupled to the radially inner end so as to be integrally rotatable.
  • the cylindrical member 244 is supported on the outer peripheral surface of the extension portion 21Sa of the sun gear 21S, and is coupled to the sun gear 21S via a spline engaging portion or the like so as to be integrally rotatable. Thereby, the wing
  • a seal is applied between the housing 242 and the output shaft 10 on the inner peripheral surface side and the outer peripheral surface side of the portion where the cylindrical member 244 passes through the housing 242.
  • the oil passage 245 is formed in the wing 243.
  • the oil passage 245 penetrates the wing 243 along the radial direction, the radially outer end opens inside the housing 242, and the radially inner end opens toward the outer peripheral surface of the output shaft 10.
  • An oil passage 246 is formed in the housing 242.
  • the oil passage 246 is provided in the housing 242 along the radial direction, and the radially outer end opens to the inside of the housing 242 and the radially inner end opens toward the outer peripheral surface of the output shaft 10.
  • the output shaft 10 is formed with an oil passage 247 and an oil passage 248.
  • the oil passage 247 and the oil passage 248 are formed in the output shaft 10 along the axial direction.
  • the oil passage 247 has one side (output side) in the axial direction connected to the oil passage 245 and the other side (input side) connected to the hydraulic oil supply device 249.
  • the oil passage 248 has one axial side (output side) connected to the oil passage 246 and the other side (input side) connected to the hydraulic oil supply device 249.
  • the hydraulic oil supply device 249 supplies hydraulic oil to the inside of the housing 242 via the oil passages 245, 246, 247, 248 or the like, or discharges the hydraulic oil from the inside of the housing 242.
  • the hydraulic oil supply device 249 supplies hydraulic oil to the inside of the housing 242 via the oil passage 247.
  • the hydraulic oil supplied to the inside of the housing 242 is discharged through the oil passage 245, the oil passage 246, and the oil passage 248.
  • the driving of the hydraulic oil supply device 249 is controlled by the ECU 8.
  • the fluid transmission device 241 When the hydraulic fluid is supplied to the inside of the housing 242, the fluid transmission device 241 functions as a fluid coupling and can transmit power between the housing 242 and the wing 243 via the hydraulic fluid. Thus, power can be transmitted between the output shaft 10 and the sun gear 21S.
  • the fluid transmission device 241 is engaged with the housing 242 and the blade 243 by adjusting the supply amount of the hydraulic oil supplied from the hydraulic oil supply device 249 to the inside of the housing 242 by the ECU 8.
  • the resultant force is adjusted.
  • the fluid transmission device 241 supplies the hydraulic oil from the hydraulic oil supply device 249, and as the amount of the hydraulic oil inside the housing 242 increases, the viscous force increases, and the housing 242 and the wing 243 The engaging force increases.
  • the fluid transmission device 241 supplies air from the hydraulic oil supply device 249, and as the amount of hydraulic oil in the housing 242 decreases, the viscous force decreases, and the engagement force between the housing 242 and the wing 243 increases. Get smaller.
  • the fluid transmission device 241 has an engagement force of zero, and the engagement between the housing 242 and the wing 243 is significant. It becomes a fully released state where the match is completely released.
  • the housing 242 and the wing 243 pass through the hydraulic oil with an engagement force ( ⁇ viscosity force) corresponding thereto. Engaged.
  • the ECU 8 variably controls the amount of hydraulic oil supplied into the housing 242, in other words, the magnitude of the engagement force between the housing 242 and the wing 243. Then, damping force control is performed to variably control the damping force with respect to the spring 31.
  • the dynamic damper device 201 includes a spring component transmitted to the carrier 21 ⁇ / b> C of the planetary gear mechanism 21 via the spring 31 and a planetary gear without using the spring 31 in the power fluctuation component transmitted to the output shaft 10. The ratio of the damping component transmitted to the sun gear 21S of the mechanism 21 is adjusted.
  • variable damping force device 240 when the amount of hydraulic oil between the housing 242 and the wing 243 is zero, the power transmitted by the fluid transmission device 241 is zero, and the output shaft 10 does not go through the spring 31.
  • the power transmitted to the sun gear 21S of the variable inertial mass device 20 is zero.
  • all the power transmitted to the output shaft 10 acts on the planetary gear mechanism 21 that is a damper mass as a spring component via the spring 31. That is, the variable damping force device 240 has the smallest damping force on the spring 31 when the amount of hydraulic oil between the housing 242 and the wing 243 is zero (when in a fully released state).
  • variable damping force device 240 the amount of hydraulic oil between the housing 242 and the wing 243 is larger than in the fully released state, and the degree of connection between the output shaft 10 and the sun gear 21S of the variable inertial mass device 20 is strengthened.
  • the fluid transmission device 241 When the housing 242 and the blade 243 are engaged according to the amount of hydraulic oil, the fluid is transmitted by the fluid transmission device 241 according to the amount of hydraulic oil, in other words, according to the viscous force ( ⁇ engagement force).
  • the power to be transmitted is increased and transmitted from the output shaft 10 to the sun gear 21S of the variable inertial mass device 20 without the spring 31 and the magnitude of the power is changed.
  • a part of the power transmitted to the output shaft 10 acts on the planetary gear mechanism 21 that is a damper mass as a damping component without passing through the spring 31 according to the amount of hydraulic oil, and the rest through the spring 31. It acts on the planetary gear mechanism 21 as a spring component. That is, in the variable damping force device 240, when the fluid transmission device 241 is engaged, the damping force with respect to the spring 31 increases according to the amount of hydraulic oil.
  • the variable damping force device 240 is a fluid coupling in which the fluid transmission device 241 connects the housing 242 and the wing 243 via the hydraulic oil, so that the housing 242 and the wing 243 are in a completely engaged state. Don't be.
  • the ECU 8 performs vibration suppression control by vibration frequency control by the inertial mass control of the variable inertial mass device 20 and amplitude control by the damping force control of the variable damping force device 240.
  • the dynamic damper device 201 can easily perform highly accurate vibration suppression control when performing vibration suppression control.
  • the dynamic damper device 201 can accurately control the efficiency and vibration noise of the power train 3 to be optimal. Can do.
  • the ECU 8 performs vibration suppression control by vibration frequency control by the inertial mass control of the variable inertial mass device 20 and amplitude control by the damping force control of the variable damping force device 240.
  • variable damping force device 240 operates together with the wing 243 on the sun gear 21S side and the housing 242 on the output shaft 10 side via hydraulic oil. It has a fluid transmission device 241 that can adjust the amount of oil. Therefore, the dynamic damper device 201 can vary the damping force with respect to the spring 31 by adjusting the amount of hydraulic oil supplied to the fluid transmission device 241.
  • the dynamic damper device 201 allows the working oil to flow through the fluid transmission device 241 even when heat is generated in the fluid transmission device 241 due to a difference in rotational speed between the output shaft 10 and the sun gear 21S.
  • the fluid transmission device 241 can be properly cooled. Therefore, the dynamic damper device 201 can increase the allowable rotational speed difference in the relationship between the output shaft 10 and the sun gear 21 ⁇ / b> S, thereby expanding the variable range of the apparent inertial mass by the rotation control of the motor 22. can do.
  • the dynamic damper device 201 can appropriately reduce vibrations in a wider range of operation.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a vehicle equipped with the dynamic damper device according to the third embodiment.
  • the dynamic damper device according to the third embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the variable damping force device.
  • variable inertia mass device 20 includes the variable inertia mass device 20, the spring holding mechanism 330 that holds the spring 31, and the variable damping force device 340, thereby reducing vibration more appropriately.
  • the variable damping force device 340 of the present embodiment is connected to the carrier 21C and can connect the carrier 21C and the output shaft 10.
  • the dynamic damper device 301 of the present embodiment is a variable inertia mass device 20 using the planetary gear mechanism 21, and uses one of a plurality of rotating elements of the planetary gear mechanism 21 as a rotation (speed) control element, A variable damping force device 340 is provided as another controllable damping element, and the same rotating element as the damping element is an input element. That is, the variable damping force device 340 of the present embodiment can connect the carrier 21 ⁇ / b> C, which is the first rotating element (input element), and the output shaft 10 without using the spring 31.
  • the carrier 21C is a first rotation element and corresponds to the input element and the damping element
  • the ring gear 21R is a second rotation element different from the first rotation element and the rotation control element. It corresponds to.
  • the spring holding mechanism 330 includes a spring 31 and a center plate 332, a first side plate 333, and a second side plate 334 as holding members that hold the spring 31, and the central axis is the rotation axis X. Arranged coaxially.
  • the center plate 332 is fixed at one end side of the pinion shaft 21Ps and also serves as the carrier 21C.
  • the pinion shaft 21Ps penetrates the first side plate 333 so that relative rotation of the first side plate 333, the second side plate 334, and the center plate 332 is allowed, and the other end side is supported so that the pinion gear 21P can rotate.
  • the first side plate 333 and the second side plate 334 are respectively disposed on both sides of the center plate 332 with respect to the axial direction.
  • the 1st side plate 333 is supported by the outer peripheral surface of the output shaft 10, and a radial direction inner side edge part is connected with the output shaft 10 via a spline engaging part etc. so that integral rotation is possible.
  • the center plate 332 and the second side plate 334 are provided on the first side plate 333 via pins, spacers, and the like.
  • the first side plate 333 and the second side plate 334 are provided so as to be rotatable relative to the center plate 332 in an integrated state with the center plate 332 interposed therebetween.
  • the spring 31 is held between the center plate 332, the first side plate 333, and the second side plate 334 with respect to the rotation direction (circumferential direction).
  • the spring holding mechanism 330 configured as described above includes a center plate 332 that is also used as the carrier 21C in the rotation direction, and a first side plate 333 and a second side plate 334 that rotate integrally with the output shaft 10. A spring 31 is interposed therebetween. As a result, the spring holding mechanism 330 can connect the output shaft 10 and the carrier 21C via the spring 31 and the like so as to be relatively rotatable.
  • the power (fluctuation component) transmitted from the engine 4 to the output shaft 10 is also used as the carrier 21C via the first side plate 333 and the spring 31 when a later-described pressing piston device 341 is not in a completely engaged state. Input (transmitted) to the center plate 332. During this time, each spring 31 is elastically deformed in accordance with the magnitude of the transmitted power while being held between the first side plate 333, the second side plate 334, and the center plate 332 in the rotational direction.
  • variable damping force device 340 of the present embodiment has a pressing piston device 341.
  • the pressing piston device 341 is disposed on the input side of the spring holding mechanism 330 with respect to the axial direction.
  • the pressing piston device 341 includes a housing 342, a piston member 343, a friction plate 344, a return spring 345, and a pressing hydraulic chamber 346.
  • the pressing piston device 341 can frictionally engage the carrier 21 ⁇ / b> C and the friction plate 344, which is a rotating member on the output shaft 10 side, and can adjust the engagement force of this frictional engagement.
  • the housing 342 is formed in a cylindrical shape coaxial with the rotation axis X.
  • the housing 342 has a shape in which one side (input side) in the axial direction is closed and a shape in which the other side (output side) is opened.
  • the housing 342 accommodates the piston member 343 inside.
  • the housing 342 is supported on the outer peripheral surface of the output shaft 10, and the radially inner end portion is coupled to the output shaft 10 through a notch engaging portion and the like so as to be integrally rotatable.
  • the piston member 343 is formed in an annular plate shape that is coaxial with the rotation axis X, and a radially outer portion is formed in a cylindrical shape.
  • the piston member 343 is accommodated in the housing 342.
  • the piston member 343 is supported on the outer peripheral surface of the output shaft 10, and an end portion on the one axial side (input side) of the cylindrical portion is integrally rotatable with the housing 342 through a notch engaging portion and the axial direction. Are connected to each other so as to be relatively movable.
  • the friction plate 344 is formed in an annular plate shape coaxial with the rotation axis X.
  • the friction plate 344 is connected to an end portion on the other axial side (output side) of the cylindrical portion of the piston member 343 so as to be integrally rotatable with the piston member 343 and integrally movable in the axial direction.
  • the friction plate 344 is provided with a friction material on the surface facing the carrier 21C (center plate 332) in the axial direction (that is, the surface on the axial output side).
  • the return spring 345 is provided between the piston member 343 and the spring holding mechanism 330 with respect to the axial direction.
  • the return spring 345 biases the piston member 343 toward the side away from the side of the center plate 332 that also serves as the carrier 21C with respect to the axial direction.
  • the pressing piston device 341 is sealed between the housing 342 and the output shaft 10, between the piston member 343 and the output shaft 10, and between the housing 342 and the piston member 343.
  • a hydraulic chamber 346 is defined.
  • the pressure hydraulic chamber 346 is formed inside the housing 342 on the opposite side of the return spring 345 with respect to the axial direction with respect to the piston member 343, that is, as a space portion on the axial input side of the piston member 343. .
  • the pressure hydraulic chamber 346 is connected to an oil passage 347, and the oil passage 347 is connected to a hydraulic oil supply device 348.
  • the hydraulic oil supply device 348 supplies hydraulic oil to the press hydraulic chamber 346 via the oil passage 347 or the like, or discharges hydraulic oil from the press hydraulic chamber 346.
  • the driving of the hydraulic oil supply device 348 is controlled by the ECU 8.
  • the pressing piston device 341 presses the piston member 343 toward the side closer to the carrier 21C along the axial direction according to the hydraulic pressure of the supplied hydraulic oil, and causes friction.
  • the plate 344 is pressed against the carrier 21C.
  • the friction plate 344 and the carrier 21C are frictionally engaged by the frictional force generated on the contact surface between the friction plate 344 and the carrier 21C.
  • the pressing piston device 341 transmits the power transmitted to the output shaft 10 to the carrier 21C via the housing 342, the piston member 343, the friction plate 344, and the like. That is, it is transmitted to the carrier 21C without passing through the spring 31.
  • the pressing piston device 341 is engaged by the ECU 8 to engage the friction plate 344 and the carrier 21C by adjusting the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied from the hydraulic oil supply device 348 to the pressing hydraulic chamber 346.
  • the resultant force is adjusted.
  • the pressing piston device 341 as the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the pressing hydraulic chamber 346 increases, the pressing force for the piston member 343 to press the friction plate 344 against the carrier 21C increases.
  • the engagement force between the friction plate 344 and the carrier 21C is increased.
  • the pressing piston device 341 is in a completely released state in which the engagement between the friction plate 344 and the carrier 21C is completely released, and the engaging force (the hydraulic oil supplied to the pressing hydraulic chamber 346 is released).
  • the friction plate 344 and the carrier 21C enter a fully engaged state through a half-engaged state (slip state).
  • the ECU 8 variably controls the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the pressing hydraulic chamber 346, in other words, the magnitude of the engagement force between the friction plate 344 and the carrier 21C.
  • damping force control for variably controlling the damping force with respect to the spring 31 is performed.
  • the dynamic damper device 301 includes a spring component transmitted to the carrier 21C of the planetary gear mechanism 21 via the spring 31 in the fluctuation component of the power transmitted to the output shaft 10, and the carrier 21C without passing through the spring 31. The ratio of the attenuation component transmitted to the is adjusted.
  • variable damping force device 340 when the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the pressing hydraulic chamber 346 is smaller than a predetermined value, the power transmitted by the pressing piston device 341 becomes 0, and the output shaft 10 does not go through the spring 31.
  • the power transmitted to the carrier 21C of the variable inertial mass device 20 becomes zero.
  • all the power transmitted to the output shaft 10 acts on the planetary gear mechanism 21 that is a damper mass as a spring component via the spring 31.
  • the variable damping force device 340 has the smallest damping force on the spring 31 when the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the pressing hydraulic chamber 346 is less than a predetermined value (when it is in a fully released state).
  • variable damping force device 340 the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the pressing hydraulic chamber 346 is increased compared to the fully released state, and the degree of connection between the output shaft 10 and the carrier 21C of the variable inertia mass device 20 is enhanced.
  • the friction plate 344 and the carrier 21C are in a semi-engaged state (slip state)
  • the power transmitted by the pressing piston device 341 increases according to the hydraulic pressure ( ⁇ engagement force) of the hydraulic oil, and the output shaft
  • the power is transmitted from 10 to the carrier 21C of the variable inertial mass device 20 without passing through the spring 31, and the magnitude of the power is changed.
  • a part of the power transmitted to the output shaft 10 acts on the planetary gear mechanism 21 that is a damper mass as a damping component without passing through the spring 31 according to the hydraulic pressure of the hydraulic oil, and the rest through the spring 31. It acts on the planetary gear mechanism 21 as a spring component. That is, in the variable damping force device 340, when the pressing piston device 341 is in the half-engaged state, the damping force with respect to the spring 31 increases according to the hydraulic pressure supplied to the hydraulic oil.
  • variable damping force device 340 the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the pressing hydraulic chamber 346 is larger than in the half-engaged state, and the degree of connection between the output shaft 10 and the carrier 21C of the variable inertia mass device 20 is strengthened.
  • the friction plate 344 and the carrier 21C are completely engaged, the power transmitted by the pressing piston device 341 is maximized, and the carrier of the variable inertia mass device 20 does not pass through the spring 31 from the output shaft 10.
  • the power transmitted to 21C is maximized.
  • all the power transmitted to the output shaft 10 acts on the planetary gear mechanism 21 that is a damper mass as a damping component without passing through the spring 31. That is, the variable damping force device 340 has the largest damping force with respect to the spring 31 when the pressing piston device 341 is in a completely engaged state.
  • the ECU 8 performs vibration suppression control by frequency control by the inertial mass control of the variable inertial mass device 20 and amplitude control by the damping force control of the variable damping force device 340.
  • the dynamic damper device 301 can easily perform highly accurate vibration suppression control when performing vibration suppression control.
  • the dynamic damper device 301 can accurately control the efficiency and vibration noise of the power train 3 to be optimal. Can do.
  • the ECU 8 performs vibration suppression control by frequency control by the inertial mass control of the variable inertial mass device 20 and amplitude control by the damping force control of the variable damping force device 340.
  • variable damping force device 340 connects the carrier 21C, which is the first rotation element and the input member, and the output shaft 10 without the spring 31 therebetween. Is possible. Therefore, the dynamic damper device 301 can vary the damping force with respect to the spring 31 by adjusting the hydraulic pressure of hydraulic oil supplied to the pressing piston device 341.
  • the dynamic damper device 301 can change the apparent inertial mass by controlling the rotation of the motor 22 regardless of the rotational speed difference between the output shaft 10 and the sun gear 21S, for example. Therefore, the dynamic damper device 301 can perform the rotation control of the motor 22 without being restricted due to the rotational speed difference between the output shaft 10 and the rotating element of the planetary gear mechanism 21, and the apparent inertial mass can be controlled.
  • the variable width can be secured to the maximum. As a result, the dynamic damper device 301 can appropriately reduce vibrations over almost the entire normal operation range.
  • dynamic damper device according to the above-described embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope described in the claims.
  • the dynamic damper device according to the present embodiment may be configured by combining a plurality of the embodiments described above.
  • control device for the variable inertial mass device and the control device for the variable damping force device described above are described as being shared by the ECU 8, but a separate control device may be provided for each control device.
  • the ECU 8 may be configured to exchange information such as a detection signal, a drive signal, and a control command with each other.
  • variable inertial mass device described above has been described as variably controlling the apparent inertial mass by making the rotational speed of the damper mass variable.
  • the present invention is not limited to this, and the actual inertial mass of the damper mass is variable. You may make it control to.
  • the carrier is the first rotating element
  • the ring gear is the second rotating element
  • the sun gear is the third rotating element.
  • the carrier may be the second rotating element
  • the ring gear may be the third rotating element
  • the sun gear may be the first rotating element
  • the carrier may be the third rotating element
  • the ring gear may be the first rotating element
  • the sun gear may be The second rotating element may be used, and another combination may be used.
  • the dynamic damper device has been described as being provided on the output shaft 10 as a rotating shaft that rotates when the power from the internal combustion engine is transmitted in the power train, but is not limited thereto.
  • the dynamic damper device may be provided, for example, on a rotating shaft (speed increasing shaft) that rotates integrally with the output shaft 10 via a drive gear, a driven gear, or the like.
  • the dynamic damper device according to the present invention is suitable for application to a dynamic damper device mounted on various vehicles.

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Abstract

 ダイナミックダンパ装置(1)は、ダンパマス(21)の慣性質量を可変に制御する可変慣性質量装置(20)と、動力が伝達されて回転する回転軸(10)と可変慣性質量装置(20)の入力部材(21C)とを連結する弾性体(31)と、弾性体(31)に対する減衰力を可変に制御する可変減衰力装置(40)とを備えることを特徴とする。したがって、ダイナミックダンパ装置(1)は、適正に振動を低減することができる、という効果を奏する。

Description

ダイナミックダンパ装置
 本発明は、ダイナミックダンパ装置に関する。
 従来のダイナミックダンパ装置として、例えば、特許文献1には、電気モータの駆動を制御しこの電気モータのイナーシャを制御して、見掛け上の慣性質量を調節することで共振点を制御し、これにより、共振振動を低減する制御を行うハイブリッド自動車用マスダイナミックダンパ装置が開示されている。
特開2003-314614号公報
 ところで、上述のような特許文献1に記載のハイブリッド自動車用マスダイナミックダンパ装置は、例えば、より広範囲な運転領域で振動を低減可能にするなど、更なる改善の余地がある。
 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、適正に振動を低減することができるダイナミックダンパ装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本発明に係るダイナミックダンパ装置は、ダンパマスの慣性質量を可変に制御する可変慣性質量装置と、動力が伝達されて回転する回転軸と前記可変慣性質量装置の入力部材とを連結する弾性体と、前記弾性体に対する減衰力を可変に制御する可変減衰力装置とを備えることを特徴とする。
 また、上記ダイナミックダンパ装置では、前記可変慣性質量装置の慣性質量制御による振動数制御と、前記可変減衰力装置の減衰力制御による振幅の大きさ制御とによって制振制御を行うものとすることができる。
 また、上記ダイナミックダンパ装置では、前記可変減衰力装置は、前記回転軸と前記可変慣性質量装置とを前記弾性体を介さずに連結可能であるものとすることができる。
 また、上記ダイナミックダンパ装置では、前記可変慣性質量装置は、差動回転可能な複数の回転要素を含み第1回転要素が前記入力部材をなす遊星歯車機構と、前記第1回転要素とは異なる第2回転要素に連結され当該第2回転要素の回転を制御する回転制御装置とを有するものとすることができる。
 また、上記ダイナミックダンパ装置では、前記可変減衰力装置は、前記第1回転要素及び前記第2回転要素とは異なる第3回転要素と前記回転軸とを連結可能であるものとすることができる。
 また、上記ダイナミックダンパ装置では、前記可変減衰力装置は、前記第3回転要素側の回転部材と前記回転軸側の回転部材とを摩擦係合可能であると共に当該摩擦係合の係合力を調節可能である係合装置を有するものとすることができる。
 また、上記ダイナミックダンパ装置では、前記可変減衰力装置は、前記第3回転要素側の回転部材と前記回転軸側の回転部材とを流体を介して連結する共に前記流体の量を調節可能である流体伝達装置を有するものとすることができる。
 また、上記ダイナミックダンパ装置では、前記可変減衰力装置は、前記第1回転要素と前記回転軸とを前記弾性体を介さずに連結可能であるものとすることができる。
 また、上記ダイナミックダンパ装置では、前記回転軸は、内燃機関からの動力が伝達されて回転するものとすることができる。
 本発明に係るダイナミックダンパ装置は、適正に振動を低減することができる、という効果を奏する。
図1は、実施形態1に係るダイナミックダンパ装置を搭載した車両の概略構成図である。 図2は、ダイナミックダンパ装置の要部断面図である。 図3は、ダイナミックダンパ装置の概略構成図である。 図4は、ダイナミックダンパ装置の振動モデルである。 図5は、ダイナミックダンパ装置の制振制御を説明する模式的な線図である。 図6は、実施形態2に係るダイナミックダンパ装置を搭載した車両の概略構成図である。 図7は、実施形態3に係るダイナミックダンパ装置を搭載した車両の概略構成図である。
 以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
[実施形態1]
 図1は、実施形態1に係るダイナミックダンパ装置を搭載した車両の概略構成図、図2は、ダイナミックダンパ装置の要部断面図、図3は、ダイナミックダンパ装置の概略構成図、図4は、ダイナミックダンパ装置の振動モデル、図5は、ダイナミックダンパ装置の制振制御を説明する模式的な線図である。
 なお、以下の説明では、特に断りのない限り、出力軸10の回転軸線Xに沿った方向を軸方向といい、回転軸線Xに直交する方向、すなわち、軸方向に直交する方向を径方向といい、回転軸線X周りの方向を周方向という。また、径方向において回転軸線X側を径方向内側といい、反対側を径方向外側という。また、軸方向において駆動源が設けられる側(駆動源から動力が入力される側)を入力側といい、反対側、つまり、駆動輪が設けられる側(駆動輪に動力を入力する側)を出力側という。
 本実施形態のダイナミックダンパ装置1は、図1に示すように車両2に適用され、車両2のパワートレーン3の共振点に対して反共振原理を用いて振動を低減するいわゆるダイナミックダンパ(動吸振動器)である。車両2のパワートレーン3は、走行用駆動源である内燃機関としてのエンジン4、ダンパ5、変速機等の駆動系6、デファレンシャルギヤ7等を含んで構成される。エンジン4、駆動系6等は、制御装置としてのECU8によって制御される。したがって、車両2は、エンジン4のクランクシャフト4aが回転駆動すると、その駆動力がダンパ5を介して駆動系6に入力されて変速され、デファレンシャルギヤ7等を介して各駆動輪9に伝達され、これにより、各駆動輪9が回転することで前進または後退することができる。そして、ダイナミックダンパ装置1は、パワートレーン3において、エンジン4からの動力が伝達されて回転する回転軸、ここでは、駆動系6の出力軸10に設けられる。
 このダイナミックダンパ装置1は、図2、図3に示すように、出力軸10から弾性体としてのバネ31を介してダイナミックダンパ装置1に作用する特定の周波数の振動に対して、ダンパマスが逆位相で振動することでこの振動を制振(吸振)し抑制する。つまり、ダイナミックダンパ装置1は、このダイナミックダンパ装置1に作用する特定の周波数の振動に対して、ダンパマスが共振振動し振動エネルギを代替吸収し、振動を吸収することで、高い制振効果(ダイナミックダンパ効果)を奏することができる。
 そして、このダイナミックダンパ装置1は、可変慣性質量装置20と、バネ31を保持するバネ保持機構30と、可変減衰力装置40とを備えることで、より適正に振動を低減している。ダイナミックダンパ装置1は、可変慣性質量装置20、バネ保持機構30、可変減衰力装置40等の内側に出力軸10が挿入されるようにして配置される。ここでは、可変慣性質量装置20の制御装置と可変減衰力装置40の制御装置とは、ECU8によって兼用される。なお、上述の出力軸10、可変慣性質量装置20等は、所定の箇所が軸受等を介してケースに支持されている。また、図4は、ダイナミックダンパ装置1においてサイン波形の力Fを加えた場合の振動モデルを簡易的に表した図である。
 ダイナミックダンパ装置1は、遊星歯車機構21を利用した可変慣性質量装置20にて、遊星歯車機構21の複数の回転要素のうちの1つを回転(速度)制御要素とすると共に、他の1つに制御可能な減衰要素として可変減衰力装置40が設けられる。本実施形態では、ダイナミックダンパ装置1は、遊星歯車機構21の複数の回転要素のうちの回転制御要素、減衰要素以外の1つが入力要素となっている。
 具体的には、可変慣性質量装置20は、ダンパマスの慣性質量を可変に制御するものであり、遊星歯車機構21と、回転制御装置としてのモータ22とを有する。可変慣性質量装置20は、典型的には、遊星歯車機構21が出力軸10にバネ31を介して連結され弾性支持されることで、各回転要素がダンパマス、つまりダイナミックダンパにおいて慣性モーメントを発生させるための慣性質量部材として作用し、バネ31がダイナミックダンパの捩じり剛性を調節する部材として作用する。なお、以下の説明では、ダンパマスの慣性質量を可変とするという場合、特に断りの無い限り、ダンパマスの回転速度を可変とすることで見掛けの上の慣性質量を可変とする場合を含むものとする。
 遊星歯車機構21は、相互に差動回転可能な複数の回転要素を含んで構成され、回転要素の回転中心が回転軸線Xと同軸で配置される。遊星歯車機構21は、いわゆる、シングルピニオン式の遊星歯車機構であり、回転要素として、外歯歯車であるサンギヤ21Sと、サンギヤ21Sと同軸上に配置された内歯歯車であるリングギヤ21Rと、サンギヤ21Sとリングギヤ21Rとに噛合する複数のピニオンギヤ21Pを自転可能かつ公転可能に保持するキャリヤ21Cとを含んで構成される。本実施形態の遊星歯車機構21は、キャリヤ21Cが第1回転要素であり上記入力要素に相当し、リングギヤ21Rが第1回転要素とは異なる第2回転要素であり上記回転制御要素に相当し、サンギヤ21Sが第1回転要素及び第2回転要素とは異なる第3回転要素であり上記減衰要素に相当する。
 キャリヤ21Cは、円環板状に形成され、ピニオン軸21Psに外歯歯車であるピニオンギヤ21Pを自転可能かつ公転可能に支持する。キャリヤ21Cは、第1サイドプレート33及び第2サイドプレート34を含んで構成される。この第1サイドプレート33及び第2サイドプレート34は、キャリヤ21Cを構成すると共に、後述のバネ保持機構30のバネ31を保持する保持部材としても兼用される。キャリヤ21Cは、可変慣性質量装置20の入力部材をなす。キャリヤ21Cは、バネ保持機構30のバネ31等を介して出力軸10と相対回転可能に連結される。エンジン4からバネ保持機構30を介した動力は、このキャリヤ21Cに伝達される。リングギヤ21Rは、円環板状に形成され、内周面に歯車が形成される。リングギヤ21Rは、モータ22が連結される。サンギヤ21Sは、円筒状に形成され、外周面の一部に歯車が形成される。サンギヤ21Sは、可変減衰力装置40が連結される。
 モータ22は、上述のようにリングギヤ21Rに連結されこのリングギヤ21Rの回転を制御するものである。モータ22は、固定子としてのステータ22Sと、回転子としてのロータ22Rとを備える。ステータ22Sは、ケース等に固定される。ロータ22Rは、ステータ22Sの径方向内側に配置され、ロータ軸22Rsに一体回転可能に結合される。ロータ軸22Rsは、リングギヤ21Rと一体回転可能であり、ここでは、リングギヤ21Rと一体で形成されている。モータ22は、インバータなどを介してバッテリから供給された電力を機械的動力に変換する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを兼ね備えた回転電機である。モータ22は、ロータ22Rが回転駆動することで、リングギヤ21Rの回転(速度)を制御することができる。モータ22は、ECU8によってその駆動が制御される。
 上記のように構成される可変慣性質量装置20は、ECU8がモータ22の駆動を制御しリングギヤ21Rの回転速度を可変制御する。これにより、可変慣性質量装置20は、遊星歯車機構21のリングギヤ21Rやサンギヤ21Sの回転速度を可変とし、これらリングギヤ21R、サンギヤ21S等を含むダンパマスに作用する慣性力を可変とすることで、ダンパマスの見掛け上の慣性質量を可変に制御する慣性質量制御を行う。例えば、可変慣性質量装置20は、相対的に大きなダンパマスであるリングギヤ21Rの回転速度を増速することにより、ダンパマスの見掛け上の慣性質量を増加し、実際の慣性質量を増加させた場合と同等の効果を得ることができる。
 バネ保持機構30は、バネ31と、このバネ31を保持する保持部材として、センタプレート32、第1サイドプレート33及び第2サイドプレート34とを有し、中心軸線が回転軸線Xと同軸で配置される。バネ31は、遊星歯車機構21の入力要素であるキャリヤ21Cを出力軸10に弾性支持するものであり、センタプレート32、第1サイドプレート33及び第2サイドプレート34によって周方向に沿って複数保持されている。バネ31は、出力軸10とキャリヤ21Cとを相対回転可能に連結する。つまり、このダイナミックダンパ装置1は、出力軸10と遊星歯車機構21との間にバネ31が介装される。
 センタプレート32、第1サイドプレート33及び第2サイドプレート34は、バネ31を相互に動力伝達可能に保持するものであり、それぞれ、回転軸線Xと同軸の円環板状に形成される。センタプレート32は、出力軸10の外周面に支持され、径方向内側端部がスプライン係合部等を介して出力軸10に一体回転可能に連結される。第1サイドプレート33、第2サイドプレート34は、軸方向に対してセンタプレート32の両側にそれぞれ設けられ、上述したようにキャリヤ21Cとして兼用される。第1サイドプレート33と第2サイドプレート34とは、ピン、スペーサ等を介して、センタプレート32を挟んで一体化された状態で、このセンタプレート32に対して相対回転可能に設けられる。そして、第1サイドプレート33、第2サイドプレート34は、ピニオン軸21Psの一端側が固定される。ピニオン軸21Psは、第1サイドプレート33、第2サイドプレート34とセンタプレート32との相対回転を許容可能に、センタプレート32を貫通し、他端側にピニオンギヤ21Pが自転可能に支持される。そして、バネ31は、回転方向(周方向)に対するセンタプレート32と第1サイドプレート33、第2サイドプレート34との間に保持される。
 上記のように構成されるバネ保持機構30は、回転方向(周方向)に対して、出力軸10と一体回転するセンタプレート32と、キャリヤ21Cとして兼用される第1サイドプレート33、第2サイドプレート34との間にバネ31が介在する。この結果、バネ保持機構30は、バネ31等を介して出力軸10とキャリヤ21Cとを相対回転可能に連結することができる。エンジン4から出力軸10に伝達された動力(変動成分)は、後述の電磁クラッチ41が完全係合状態ではない状態では、センタプレート32、バネ31を介してキャリヤ21Cとして兼用される第1サイドプレート33及び第2サイドプレート34に入力(伝達)される。この間、各バネ31は、回転方向に対するセンタプレート32と第1サイドプレート33、第2サイドプレート34との間に保持されつつ、伝達される動力の大きさに応じて弾性変形する。
 可変減衰力装置40は、バネ31に対する減衰力(バネ31が伸び縮みを続けようとするのを抑える力)を可変に制御するものである。典型的には、可変減衰力装置40は、出力軸10と可変慣性質量装置20とをバネ31を介さずに連結可能である。本実施形態の可変減衰力装置40は、上述したようにサンギヤ21Sに連結され、サンギヤ21Sと出力軸10とを連結可能である。
 具体的には、可変減衰力装置40は、係合装置としての電磁クラッチ41を有する。電磁クラッチ41は、電磁コイル42と、サンギヤ側回転部材43と、出力軸回転部材44と、押圧ピストン45とを含んで構成される。電磁クラッチ41は、サンギヤ21S側のサンギヤ側回転部材43と出力軸10側の出力軸回転部材44とを摩擦係合可能であると共に、この摩擦係合の係合力を調節可能である。
 電磁コイル42は、電流が供給されることで電磁力を発生する。サンギヤ側回転部材43は、回転軸線Xと同軸の円環板状に形成される。サンギヤ側回転部材43は、サンギヤ21Sの延長部分21Saの外周面に支持され、径方向内側端部がスプライン係合部等を介してサンギヤ21Sに一体回転可能に連結される。出力軸回転部材44は、回転軸線Xと同軸の円環板状に形成される。出力軸回転部材44は、出力軸10の外周面に支持され、径方向内側端部がスプライン係合部等を介して出力軸10に一体回転可能かつ軸方向に沿って相対移動可能に連結される。電磁クラッチ41は、このサンギヤ側回転部材43と出力軸回転部材44とが相対回転可能である。押圧ピストン45は、回転軸線Xと同軸の円環板状に形成される。押圧ピストン45は、軸方向に対して出力軸回転部材44を挟んでサンギヤ側回転部材43とは反対側にて、サンギヤ側回転部材43の折り返し端部43aの径方向内側に支持され、径方向外側端部がスプライン係合部等を介してこの折り返し端部43aに一体回転可能かつ軸方向に沿って相対移動可能に連結される。ここでは、電磁クラッチ41は、軸方向の入力側から出力側に向かって、サンギヤ側回転部材43、出力軸回転部材44、押圧ピストン45の順で配置されている。電磁クラッチ41は、ECU8によってその駆動が制御される。
 電磁クラッチ41は、電磁コイル42に電流が供給されると、この電磁コイル42の電磁力によって押圧ピストン45が軸方向に沿って出力軸回転部材44側に吸引され、この出力軸回転部材44をサンギヤ側回転部材43に押圧する。そして、電磁クラッチ41は、出力軸回転部材44とサンギヤ側回転部材43との接触面に生じる摩擦力によって、出力軸回転部材44とサンギヤ側回転部材43とが摩擦係合する。
 このとき、電磁クラッチ41は、ECU8によって電磁コイル42に供給される電流が調節されることで、サンギヤ側回転部材43と出力軸回転部材44とを係合するための係合力が調節される。典型的には、電磁クラッチ41は、電磁コイル42に供給される電流が大きくなるにしたがって、押圧ピストン45が出力軸回転部材44をサンギヤ側回転部材43に押圧するための押圧力が大きくなり、出力軸回転部材44とサンギヤ側回転部材43との係合力が大きくなる。電磁クラッチ41は、係合力が0である場合(供給電流が0の場合)に、出力軸回転部材44とサンギヤ側回転部材43との係合が完全に解除された完全解放状態となり、係合力(供給電流)が大きくなるにしたがって、出力軸回転部材44とサンギヤ側回転部材43との半係合状態(スリップ状態)を経て完全係合状態となる。
 上記のように構成される可変減衰力装置40は、ECU8が電磁クラッチ41の係合状態、言い換えれば、出力軸回転部材44とサンギヤ側回転部材43との係合力の大きさを可変制御することで、バネ31に対する減衰力を可変に制御する減衰力制御を行う。これにより、ダイナミックダンパ装置1は、出力軸10に伝達された動力の変動成分において、バネ31を介して遊星歯車機構21のキャリヤ21Cに伝達されるバネ成分と、バネ31を介さずに遊星歯車機構21のサンギヤ21Sに伝達される減衰成分との比率が調節される。
 可変減衰力装置40は、出力軸回転部材44とサンギヤ側回転部材43とが完全解放状態である場合には、電磁クラッチ41で伝達される動力(クラッチトルク)が0となり、出力軸10からバネ31を介さずに可変慣性質量装置20のサンギヤ21Sに伝達される動力が0となる。これにより、出力軸10に伝達された動力は、すべてバネ31を介してバネ成分としてダンパマスである遊星歯車機構21に作用する。つまり、可変減衰力装置40は、電磁クラッチ41が完全解放状態である場合には、バネ31に対する減衰力が最小となる。
 可変減衰力装置40は、完全解放状態と比較して係合力が大きくなり、出力軸10と可変慣性質量装置20のサンギヤ21Sとの連結度合いが強化され、出力軸回転部材44とサンギヤ側回転部材43とが半係合状態となった場合には、電磁クラッチ41の係合力に応じて電磁クラッチ41で伝達される動力が大きくなり、出力軸10からバネ31を介さずに可変慣性質量装置20のサンギヤ21Sに伝達され動力の大きさが変更される。これにより、出力軸10に伝達された動力は、電磁クラッチ41の係合力に応じて一部がバネ31を介さずに減衰成分としてダンパマスである遊星歯車機構21に作用し、残りがバネ31を介してバネ成分として遊星歯車機構21に作用する。つまり、可変減衰力装置40は、電磁クラッチ41の半係合状態である場合には、バネ31に対する減衰力が電磁クラッチ41の係合力に応じて大きくなる。
 可変減衰力装置40は、半係合状態と比較して係合力が大きくなり、出力軸10と可変慣性質量装置20のサンギヤ21Sとの連結度合いが強化され、出力軸回転部材44とサンギヤ側回転部材43とが完全係合状態となった場合には、電磁クラッチ41で伝達される動力が最大となり、出力軸10からバネ31を介さずに可変慣性質量装置20のサンギヤ21Sに伝達される動力が最大となる。これにより、出力軸10に伝達された動力は、すべてバネ31を介さずに減衰成分としてダンパマスである遊星歯車機構21に作用する。つまり、可変減衰力装置40は、電磁クラッチ41の完全係合状態である場合には、バネ31に対する減衰力が最大となる。
 ここで、ECU8は、車両2の各部の駆動を制御するものであり、CPU、ROM、RAM及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。ECU8は、エンジン4、駆動系6等を制御すると共に、可変慣性質量装置20のモータ22の駆動、可変減衰力装置40の電磁クラッチ41の駆動を制御する。典型的には、ECU8は、可変慣性質量装置20の慣性質量制御による振動数制御と、可変減衰力装置40の減衰力制御による振幅の大きさ制御とによって制振制御を行う。これにより、ダイナミックダンパ装置1は、制振制御を行う際に、以下で説明するように、簡易に高精度な制振制御が可能となり、例えば、パワートレーン3の効率や振動騒音が最適となるように精度よく制御することができる。
 上記のように構成されるダイナミックダンパ装置1は、出力軸10からバネ31を介してダンパマスとしての遊星歯車機構21に作用する特定の周波数の振動に対して、このダンパマスが逆位相で振動することで、この振動を打ち消して制振(吸振)し抑制する。このとき、ダイナミックダンパ装置1は、ECU8が可変慣性質量装置20の慣性質量制御による振動数制御と、可変減衰力装置40の減衰力制御による振幅の大きさ制御とによって制振制御を行うことで、ダイナミックダンパ装置1での逆位相の振動をパワートレーン3で発生する振動に応じて適宜設定することができ、より広範囲な運転領域で適正に振動を低減することができる。
 図5は、縦軸を慣性質量とし、横軸を減衰力とし、慣性質量と減衰力との大小関係に応じた振動の周波数(横軸)と出力軸の振動成分の変位(縦軸)との特性を表した模式図である。なお、各特性図中、破線は減衰がない場合(減衰力=0)の特性を表している。
 ダイナミックダンパ装置1は、ECU8が振動数制御として、可変慣性質量装置20の慣性質量制御を実行することで、可変慣性質量装置20のダンパマスの見掛け上の慣性質量が可変制御される。これにより、ダイナミックダンパ装置1は、図5に示すように、2つの共振点周波数(振動数)ω1、ω2、共振点周波数ω1と共振点周波数ω2との間の反共振点周波数ωnを調節することができ、固定のバネ定数に対して、共振点を変更することができる。例えば、ダイナミックダンパ装置1は、慣性質量が大きくなるにしたがって、共振点周波数ω1と共振点周波数ω2との間隔が広がっていく傾向にある。
 また、ダイナミックダンパ装置1は、ECU8が振幅の大きさ制御として、可変減衰力装置40の減衰力制御を実行することで、バネ31に対する減衰力が可変制御される。これにより、ダイナミックダンパ装置1は、図5に示すように、振動の振幅を調節することができる。ダイナミックダンパ装置1は、例えば、減衰力が大きくなるにしたがって、共振点周波数ω1、共振点周波数ω2における振幅(変位)が相対的に小さくなり、反共振点周波数ωnにおける振幅が相対的に大きくなる傾向にある。
 この結果、ダイナミックダンパ装置1は、ECU8が可変慣性質量装置20の慣性質量制御による振動数制御と、可変減衰力装置40の減衰力制御による振幅の大きさ制御とによって制振制御を行うことで、共振点を調節し、これを利用してダイナミックダンパ装置1としての固有振動数を変更することができる。そして、ダイナミックダンパ装置1は、パワートレーン3で発生する振動に応じて、可変慣性質量装置20の慣性質量制御によって振動数を、可変減衰力装置40の減衰力制御によって振幅の大きさを制御することができるため、より広範囲な運転領域において、所定の使用領域での振幅(振動のレベル)を小さくすることができる。よって、このダイナミックダンパ装置1は、例えば、パワートレーン3で発生したエンジン爆発1次に起因する振動を抑制することができ、振動騒音の低減、燃費の向上を図ることができる。
 そしてこれにより、ダイナミックダンパ装置1は、例えば、パワートレーン3にこのダイナミックダンパ装置1を設置すること自体によって、結果として共振点が増えた場合であっても、簡易な制御で最適な制振制御を行うことができる。
 以上で説明した実施形態に係るダイナミックダンパ装置1によれば、ダンパマスである遊星歯車機構21の慣性質量を可変に制御する可変慣性質量装置20と、動力が伝達されて回転する出力軸10と可変慣性質量装置20の入力部材であるキャリヤ21Cとを連結するバネ31と、バネ31に対する減衰力を可変に制御する可変減衰力装置40とを備える。したがって、ダイナミックダンパ装置1は、適正に振動を低減することができる。
[実施形態2]
 図6は、実施形態2に係るダイナミックダンパ装置を搭載した車両の概略構成図である。実施形態2に係るダイナミックダンパ装置は、可変減衰力装置の構成が実施形態1とは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略する(以下で説明する実施形態でも同様である。)。
 図6に示すダイナミックダンパ装置201は、可変慣性質量装置20と、バネ31を保持するバネ保持機構30と、可変減衰力装置240とを備えることで、より適正に振動を低減している。
 本実施形態の可変減衰力装置240は、流体伝達装置241を有する。流体伝達装置241は、ハウジング242と、羽243とを含んで構成される。流体伝達装置241は、サンギヤ21S側の回転部材としての羽243と出力軸10側の回転部材としてのハウジング242とを流体としての作動油を介して連結する共に作動油の量を調節可能な流体継手であり、粘性減衰要素に相当する。
 ハウジング242は、回転軸線Xと同軸の円筒状に形成される。ハウジング242は、軸方向の両側が閉塞した形状となっている。ハウジング242は、内部に羽243を収容する。ハウジング242は、出力軸10の外周面に支持され、径方向内側端部が切り欠き係合部等を介して出力軸10に一体回転可能に連結される。羽243は、回転軸線Xと同軸の円環板状に形成される。羽243は、回転軸線Xと同軸の円筒部材244が径方向内側端部に一体回転可能に連結される。円筒部材244は、サンギヤ21Sの延長部分21Saの外周面に支持され、スプライン係合部等を介してサンギヤ21Sに一体回転可能に連結される。これにより、羽243は、サンギヤ21Sに一体回転可能に連結される。流体伝達装置241は、このハウジング242と羽243とが相対回転可能である。
 そして、流体伝達装置241は、ハウジング242と出力軸10との間、円筒部材244がハウジング242を貫通する部分の内周面側及び外周面側にシールが施されている。また、羽243は、油路245が形成される。油路245は、径方向に沿って羽243を貫通し、径方向外側端部がハウジング242の内部で開口し、径方向内側端部が出力軸10の外周面に向かって開口する。ハウジング242は、油路246が形成される。油路246は、ハウジング242に径方向に沿って設けられ、径方向外側端部がハウジング242の内部側に開口し、径方向内側端部が出力軸10の外周面に向かって開口する。また、出力軸10は、油路247、油路248が形成される。油路247及び油路248は、出力軸10の内部に軸方向に沿って形成される。油路247は、軸方向の一方側(出力側)が油路245に接続され、他方側(入力側)が作動油供給装置249に接続される。油路248は、軸方向の一方側(出力側)が油路246に接続され、他方側(入力側)が作動油供給装置249に接続される。
 作動油供給装置249は、油路245、246、247、248等を介してハウジング242の内部に作動油を供給し、又は、ハウジング242の内部から作動油を排出するものである。基本的には、作動油供給装置249は、油路247を介してハウジング242の内部に作動油を供給する。ハウジング242の内部に供給された作動油は、油路245、油路246、油路248を介して排出される。作動油供給装置249は、ECU8によってその駆動が制御される。
 流体伝達装置241は、ハウジング242の内部に作動油が供給されると、流体継手として機能し、作動油を介してハウジング242と羽243との間で動力の伝達が可能な状態となり、これにより、出力軸10とサンギヤ21Sとの間で動力の伝達が可能な状態となる。
 このとき、流体伝達装置241は、ECU8によって作動油供給装置249からハウジング242の内部に供給される作動油の供給量が調節されることで、ハウジング242と羽243とを係合するための係合力が調節される。典型的には、流体伝達装置241は、作動油供給装置249から作動油を供給し、ハウジング242の内部の作動油の量が多くなるにしたがって、粘性力が大きくなり、ハウジング242と羽243との係合力が大きくなる。一方、流体伝達装置241は、作動油供給装置249から空気を供給し、ハウジング242の内部の作動油の量が少なくなるにしたがって、粘性力が小さくなり、ハウジング242と羽243との係合力が小さくなる。流体伝達装置241は、典型的には、ハウジング242と羽243との間の作動油が0である場合(空気のみである場合)に、係合力が0となり、ハウジング242と羽243との係合が完全に解除された完全解放状態となる。そして、流体伝達装置241は、ハウジング242と羽243との間の作動油の量が多くなるにしたがって、これに応じた係合力(≒粘性力)でハウジング242と羽243とが作動油を介して係合した状態となる。
 上記のように構成される可変減衰力装置240は、ECU8がハウジング242の内部に供給される作動油の量、言い換えれば、ハウジング242と羽243との係合力の大きさを可変制御することで、バネ31に対する減衰力を可変に制御する減衰力制御を行う。これにより、ダイナミックダンパ装置201は、出力軸10に伝達された動力の変動成分において、バネ31を介して遊星歯車機構21のキャリヤ21Cに伝達されるバネ成分と、バネ31を介さずに遊星歯車機構21のサンギヤ21Sに伝達される減衰成分との比率が調節される。
 可変減衰力装置240は、ハウジング242と羽243との間の作動油の量が0である場合には、流体伝達装置241で伝達される動力が0となり、出力軸10からバネ31を介さずに可変慣性質量装置20のサンギヤ21Sに伝達される動力が0となる。これにより、出力軸10に伝達された動力は、すべてバネ31を介してバネ成分としてダンパマスである遊星歯車機構21に作用する。つまり、可変減衰力装置240は、ハウジング242と羽243との間の作動油の量が0である場合(完全解放状態である場合)には、バネ31に対する減衰力が最小となる。
 可変減衰力装置240は、完全解放状態と比較してハウジング242と羽243との間の作動油の量が多くなり、出力軸10と可変慣性質量装置20のサンギヤ21Sとの連結度合いが強化され、ハウジング242と羽243とが作動油の量に応じて係合した状態となった場合には、作動油の量、言い換えれば、粘性力(≒係合力)に応じて流体伝達装置241で伝達される動力が大きくなり、出力軸10からバネ31を介さずに可変慣性質量装置20のサンギヤ21Sに伝達され動力の大きさが変更される。これにより、出力軸10に伝達された動力は、作動油の量に応じて一部がバネ31を介さずに減衰成分としてダンパマスである遊星歯車機構21に作用し、残りがバネ31を介してバネ成分として遊星歯車機構21に作用する。つまり、可変減衰力装置240は、流体伝達装置241が係合した状態である場合には、バネ31に対する減衰力が作動油の量に応じて大きくなる。
 なお、この可変減衰力装置240は、流体伝達装置241が作動油を介してハウジング242と羽243とを連結する流体継手であるため、ハウジング242と羽243とが完全に係合した状態にはならない。
 そして、ECU8は、可変慣性質量装置20の慣性質量制御による振動数制御と、可変減衰力装置240の減衰力制御による振幅の大きさ制御とによって制振制御を行う。これにより、ダイナミックダンパ装置201は、制振制御を行う際に、簡易に高精度な制振制御が可能となり、例えば、パワートレーン3の効率や振動騒音が最適となるように精度よく制御することができる。
 上記のように構成されるダイナミックダンパ装置201は、ECU8が可変慣性質量装置20の慣性質量制御による振動数制御と、可変減衰力装置240の減衰力制御による振幅の大きさ制御とによって制振制御を行うことで、ダイナミックダンパ装置201での逆位相の振動をパワートレーン3で発生する振動に応じて設定することができ、より広範囲な運転領域で適正に振動を低減することができる。
 そして、以上で説明した実施形態に係るダイナミックダンパ装置201によれば、可変減衰力装置240は、サンギヤ21S側の羽243と出力軸10側のハウジング242とを作動油を介して連結する共に作動油の量を調節可能である流体伝達装置241を有する。したがって、ダイナミックダンパ装置201は、流体伝達装置241への作動油の供給量を調節することで、バネ31に対する減衰力を可変とすることができる。
 また、このダイナミックダンパ装置201は、出力軸10とサンギヤ21Sとの回転数差によって流体伝達装置241にて発熱がある場合であっても、流体伝達装置241の内部を作動油が流通することで、この流体伝達装置241を適正に冷却することができる。したがって、ダイナミックダンパ装置201は、出力軸10とサンギヤ21Sとの関係において、許容できる回転数差を拡大することができ、これにより、モータ22の回転制御による見掛け上の慣性質量の可変幅を拡大することができる。この結果、ダイナミックダンパ装置201は、さらに広範囲な運転領域で適正に振動を低減することができる。
[実施形態3]
 図7は、実施形態3に係るダイナミックダンパ装置を搭載した車両の概略構成図である。実施形態3に係るダイナミックダンパ装置は、可変減衰力装置の構成が実施形態1とは異なる。
 図7に示すダイナミックダンパ装置301は、可変慣性質量装置20と、バネ31を保持するバネ保持機構330と、可変減衰力装置340とを備えることで、より適正に振動を低減している。
 本実施形態の可変減衰力装置340は、キャリヤ21Cに連結され、キャリヤ21Cと出力軸10とを連結可能である。本実施形態のダイナミックダンパ装置301は、遊星歯車機構21を利用した可変慣性質量装置20にて、遊星歯車機構21の複数の回転要素のうちの1つを回転(速度)制御要素とすると共に、他の1つに制御可能な減衰要素として可変減衰力装置340が設けられ、かつ、減衰要素と同じ回転要素が入力要素となっている。つまり、本実施形態の可変減衰力装置340は、第1回転要素(入力要素)であるキャリヤ21Cと出力軸10とをバネ31を介さずに連結可能である。さらに言えば、このダイナミックダンパ装置301は、遊星歯車機構21において、同一の回転要素、ここでは、キャリヤ21Cに動力の減衰成分とバネ成分とが入力される。本実施形態の遊星歯車機構21は、キャリヤ21Cが第1回転要素であり上記入力要素及び上記減衰要素に相当し、リングギヤ21Rが第1回転要素とは異なる第2回転要素であり上記回転制御要素に相当する。
 ここで、バネ保持機構330は、バネ31と、このバネ31を保持する保持部材として、センタプレート332、第1サイドプレート333及び第2サイドプレート334とを有し、中心軸線が回転軸線Xと同軸で配置される。センタプレート332は、ピニオン軸21Psの一端側が固定され、キャリヤ21Cとして兼用される。ピニオン軸21Psは、第1サイドプレート333、第2サイドプレート334とセンタプレート332との相対回転を許容可能に、第1サイドプレート333を貫通し、他端側にピニオンギヤ21Pが自転可能に支持される。第1サイドプレート333、第2サイドプレート334は、軸方向に対してセンタプレート332の両側にそれぞれ配置される。そして、第1サイドプレート333は、出力軸10の外周面に支持され、径方向内側端部がスプライン係合部等を介して出力軸10に一体回転可能に連結される。センタプレート332と第2サイドプレート334とは、ピン、スペーサ等を介して、第1サイドプレート333に設けられる。第1サイドプレート333と第2サイドプレート334とは、センタプレート332を挟んで一体化された状態で、このセンタプレート332に対して相対回転可能に設けられる。そして、バネ31は、回転方向(周方向)に対するセンタプレート332と第1サイドプレート333、第2サイドプレート334との間に保持される。
 上記のように構成されるバネ保持機構330は、回転方向に対して、キャリヤ21Cとして兼用されるセンタプレート332と、出力軸10と一体回転する第1サイドプレート333、第2サイドプレート334との間にバネ31が介在する。この結果、バネ保持機構330は、バネ31等を介して出力軸10とキャリヤ21Cとを相対回転可能に連結することができる。エンジン4から出力軸10に伝達された動力(変動成分)は、後述の押圧ピストン装置341が完全係合状態ではない状態では、第1サイドプレート333、バネ31を介して、キャリヤ21Cとして兼用されるセンタプレート332に入力(伝達)される。この間、各バネ31は、回転方向に対する第1サイドプレート333及び第2サイドプレート334とセンタプレート332との間に保持されつつ、伝達される動力の大きさに応じて弾性変形する。
 そして、本実施形態の可変減衰力装置340は、押圧ピストン装置341を有する。押圧ピストン装置341は、軸方向に対してバネ保持機構330の入力側に配置される。押圧ピストン装置341は、ハウジング342と、ピストン部材343と、摩擦板344と、リターンスプリング345と、押圧油圧室346とを含んで構成される。押圧ピストン装置341は、キャリヤ21Cと、出力軸10側の回転部材である摩擦板344とを摩擦係合可能であると共に、この摩擦係合の係合力を調節可能である。
 ハウジング342は、回転軸線Xと同軸の円筒状に形成される。ハウジング342は、軸方向の一方側(入力側)が閉塞した形状、他方側(出力側)が開口した形状となっている。ハウジング342は、内部にピストン部材343を収容する。ハウジング342は、出力軸10の外周面に支持され、径方向内側端部が切り欠き係合部等を介して出力軸10に一体回転可能に連結される。ピストン部材343は、回転軸線Xと同軸の円環板状に形成されると共に、径方向外側の部分が円筒状に形成される。ピストン部材343は、ハウジング342の内部に収容される。
 ピストン部材343は、出力軸10の外周面に支持され、円筒状の部分の軸方向一方側(入力側)の端部が切り欠き係合部等を介してハウジング342と一体回転可能かつ軸方向に相対移動可能に連結される。摩擦板344は、回転軸線Xと同軸の円環板状に形成される。摩擦板344は、ピストン部材343の円筒状の部分の軸方向他方側(出力側)の端部に、このピストン部材343と一体回転可能かつ軸方向に一体移動可能に連結される。摩擦板344は、軸方向に対して、キャリヤ21C(センタプレート332)と対向する面(すなわち、軸方向出力側の面)に摩擦材が設けられている。
 リターンスプリング345は、軸方向に対して、ピストン部材343とバネ保持機構330との間に設けられる。リターンスプリング345は、軸方向に対して、ピストン部材343をキャリヤ21Cとして兼用されるセンタプレート332側から離間する側に付勢する。
 そして、押圧ピストン装置341は、ハウジング342と出力軸10との間、ピストン部材343と出力軸10との間、ハウジング342とピストン部材343との間にシールが施されており、これにより、押圧油圧室346が区画される。押圧油圧室346は、ハウジング342の内部において、軸方向に対して、ピストン部材343を挟んでリターンスプリング345とは反対側に、すなわち、ピストン部材343の軸方向入力側の空間部として形成される。そして、押圧油圧室346は、油路347が接続され、油路347は、作動油供給装置348に接続される。作動油供給装置348は、油路347等を介して押圧油圧室346に作動油を供給し、又は、押圧油圧室346から作動油を排出するものである。作動油供給装置348は、ECU8によってその駆動が制御される。
 押圧ピストン装置341は、押圧油圧室346に作動油が供給されると、供給される作動油の油圧に応じてピストン部材343を軸方向に沿ってキャリヤ21C側に接近する側に押圧し、摩擦板344をキャリヤ21Cに押圧する。そして、押圧ピストン装置341は、摩擦板344とキャリヤ21Cとの接触面に生じる摩擦力によって、摩擦板344とキャリヤ21Cとが摩擦係合する。押圧ピストン装置341は、摩擦板344とキャリヤ21Cとが摩擦係合した状態では、出力軸10に伝達された動力をハウジング342、ピストン部材343、摩擦板344等を介してキャリヤ21Cに伝達し、すなわち、バネ31を介さずにキャリヤ21Cに伝達する。
 このとき、押圧ピストン装置341は、ECU8によって作動油供給装置348から押圧油圧室346に供給される作動油の油圧が調節されることで、摩擦板344とキャリヤ21Cとを係合するための係合力が調節される。典型的には、押圧ピストン装置341は、押圧油圧室346に供給される作動油の油圧が大きくなるにしたがって、ピストン部材343が摩擦板344をキャリヤ21Cに押圧するための押圧力が大きくなり、摩擦板344とキャリヤ21Cとの係合力が大きくなる。押圧ピストン装置341は、係合力が0である場合に、摩擦板344とキャリヤ21Cとの係合が完全に解除された完全解放状態となり、係合力(押圧油圧室346に供給される作動油の油圧)が大きくなるにしたがって、摩擦板344とキャリヤ21Cとの半係合状態(スリップ状態)を経て完全係合状態となる。
 上記のように構成される可変減衰力装置340は、ECU8が押圧油圧室346に供給される作動油の油圧、言い換えれば、摩擦板344とキャリヤ21Cとの係合力の大きさを可変制御することで、バネ31に対する減衰力を可変に制御する減衰力制御を行う。これにより、ダイナミックダンパ装置301は、出力軸10に伝達された動力の変動成分において、バネ31を介して遊星歯車機構21のキャリヤ21Cに伝達されるバネ成分と、バネ31を介さずにキャリヤ21Cに伝達される減衰成分との比率が調節される。
 可変減衰力装置340は、押圧油圧室346に供給される作動油の油圧が所定より小さい場合には、押圧ピストン装置341で伝達される動力が0となり、出力軸10からバネ31を介さずに可変慣性質量装置20のキャリヤ21Cに伝達される動力が0となる。これにより、出力軸10に伝達された動力は、すべてバネ31を介してバネ成分としてダンパマスである遊星歯車機構21に作用する。つまり、可変減衰力装置340は、押圧油圧室346に供給される作動油の油圧が所定より少ない場合(完全解放状態である場合)には、バネ31に対する減衰力が最小となる。
 可変減衰力装置340は、完全解放状態と比較して押圧油圧室346に供給される作動油の油圧が大きくなり、出力軸10と可変慣性質量装置20のキャリヤ21Cとの連結度合いが強化され、摩擦板344とキャリヤ21Cとが半係合状態(スリップ状態)となった場合には、作動油の油圧(≒係合力)に応じて押圧ピストン装置341で伝達される動力が大きくなり、出力軸10からバネ31を介さずに可変慣性質量装置20のキャリヤ21Cに伝達され動力の大きさが変更される。これにより、出力軸10に伝達された動力は、作動油の油圧に応じて一部がバネ31を介さずに減衰成分としてダンパマスである遊星歯車機構21に作用し、残りがバネ31を介してバネ成分として遊星歯車機構21に作用する。つまり、可変減衰力装置340は、押圧ピストン装置341が半係合状態である場合には、バネ31に対する減衰力が作動油の供給油圧に応じて大きくなる。
 可変減衰力装置340は、半係合状態と比較して押圧油圧室346に供給される作動油の油圧が大きくなり、出力軸10と可変慣性質量装置20のキャリヤ21Cとの連結度合いが強化され、摩擦板344とキャリヤ21Cとが完全係合状態となった場合には、押圧ピストン装置341で伝達される動力が最大となり、出力軸10からバネ31を介さずに可変慣性質量装置20のキャリヤ21Cに伝達される動力が最大となる。これにより、出力軸10に伝達された動力は、すべてバネ31を介さずに減衰成分としてダンパマスである遊星歯車機構21に作用する。つまり、可変減衰力装置340は、押圧ピストン装置341が完全係合状態である場合には、バネ31に対する減衰力が最大となる。
 そして、ECU8は、可変慣性質量装置20の慣性質量制御による振動数制御と、可変減衰力装置340の減衰力制御による振幅の大きさ制御とによって制振制御を行う。これにより、ダイナミックダンパ装置301は、制振制御を行う際に、簡易に高精度な制振制御が可能となり、例えば、パワートレーン3の効率や振動騒音が最適となるように精度よく制御することができる。
 上記のように構成されるダイナミックダンパ装置301は、ECU8が可変慣性質量装置20の慣性質量制御による振動数制御と、可変減衰力装置340の減衰力制御による振幅の大きさ制御とによって制振制御を行うことで、ダイナミックダンパ装置301での逆位相の振動をパワートレーン3で発生する振動に応じて設定することができ、より広範囲な運転領域で適正に振動を低減することができる。
 そして、以上で説明した実施形態に係るダイナミックダンパ装置301によれば、可変減衰力装置340は、第1回転要素であり入力部材であるキャリヤ21Cと出力軸10とをバネ31を介さずに連結可能である。したがって、ダイナミックダンパ装置301は、押圧ピストン装置341への作動油の供給油圧を調節することで、バネ31に対する減衰力を可変とすることができる。
 また、このダイナミックダンパ装置301は、例えば、出力軸10とサンギヤ21S等との回転数差にかかわらず、モータ22の回転制御によって見掛け上の慣性質量を可変とすることができる。したがって、ダイナミックダンパ装置301は、出力軸10と遊星歯車機構21の回転要素との回転数差に起因した制限を受けることなく、モータ22の回転制御を行うことができ、見掛け上の慣性質量の可変幅を最大限に確保することができる。この結果、ダイナミックダンパ装置301は、通常の運転領域のほぼ全域で適正に振動を低減することができる。
 なお、上述した本発明の実施形態に係るダイナミックダンパ装置は、上述した実施形態に限定されず、請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。本実施形態に係るダイナミックダンパ装置は、以上で説明した実施形態を複数組み合わせることで構成してもよい。
 以上で説明した可変慣性質量装置の制御装置と可変減衰力装置の制御装置とは、ECU8によって兼用されるものとして説明するが、それぞれ別個に制御装置が設けられていてもよく、各制御装置がECU8と相互に検出信号や駆動信号、制御指令等の情報の授受を行う構成であってもよい。
 以上で説明した可変慣性質量装置は、ダンパマスの回転速度を可変とすることで見掛けの上の慣性質量を可変に制御するものとして説明したが、これに限らず、ダンパマスの実際の慣性質量を可変に制御するようにしてもよい。
 以上の説明では、例えば、可変慣性質量装置の遊星歯車機構は、キャリヤが第1回転要素であり、リングギヤが第2回転要素であり、サンギヤが第3回転要素であるものとして説明したがこれに限らない。遊星歯車機構は、例えば、キャリヤが第2回転要素、リングギヤが第3回転要素、サンギヤが第1回転要素であってもよいし、キャリヤが第3回転要素、リングギヤが第1回転要素、サンギヤが第2回転要素であってもよく、さらに他の組み合わせであってもよい。
 以上の説明では、ダイナミックダンパ装置は、パワートレーンにおいて、内燃機関からの動力が伝達されて回転する回転軸として、出力軸10に設けられるものとして説明したがこれに限らない。ダイナミックダンパ装置は、例えば、駆動歯車、従動歯車等を介して出力軸10と一体回転する回転軸(増速軸)に設けられてもよい。
 以上のように本発明に係るダイナミックダンパ装置は、種々の車両に搭載されるダイナミックダンパ装置に適用して好適である。
1、201、301  ダイナミックダンパ装置
3  パワートレーン
4  エンジン(内燃機関)
8  ECU
10  出力軸(回転軸)
20  可変慣性質量装置
21  遊星歯車機構(ダンパマス)
21C  キャリヤ(第1回転要素、入力部材)
21S  サンギヤ(第3回転要素)
21R  リングギヤ(第2回転要素)
22  モータ(回転制御装置)
30、330  バネ保持機構
31  バネ(弾性体) 
32、332  センタプレート
33、333  第1サイドプレート
34、334  第2サイドプレート
40、240、340  可変減衰力装置
41  電磁クラッチ(係合装置)
43  サンギヤ側回転部材(回転部材)
44  出力軸回転部材(回転部材)
241  流体伝達装置
242  ハウジング(回転部材)
243  羽(回転部材)
341  押圧ピストン装置
342  ハウジング
343  ピストン部材
344  摩擦板

Claims (9)

  1.  ダンパマスの慣性質量を可変に制御する可変慣性質量装置と、
     動力が伝達されて回転する回転軸と前記可変慣性質量装置の入力部材とを連結する弾性体と、
     前記弾性体に対する減衰力を可変に制御する可変減衰力装置とを備えることを特徴とする、
     ダイナミックダンパ装置。
  2.  前記可変慣性質量装置の慣性質量制御による振動数制御と、前記可変減衰力装置の減衰力制御による振幅の大きさ制御とによって制振制御を行う、
     請求項1に記載のダイナミックダンパ装置。
  3.  前記可変減衰力装置は、前記回転軸と前記可変慣性質量装置とを前記弾性体を介さずに連結可能である、
     請求項1又は請求項2に記載のダイナミックダンパ装置。
  4.  前記可変慣性質量装置は、差動回転可能な複数の回転要素を含み第1回転要素が前記入力部材をなす遊星歯車機構と、前記第1回転要素とは異なる第2回転要素に連結され当該第2回転要素の回転を制御する回転制御装置とを有する、
     請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のダイナミックダンパ装置。
  5.  前記可変減衰力装置は、前記第1回転要素及び前記第2回転要素とは異なる第3回転要素と前記回転軸とを連結可能である、
     請求項4に記載のダイナミックダンパ装置。
  6.  前記可変減衰力装置は、前記第3回転要素側の回転部材と前記回転軸側の回転部材とを摩擦係合可能であると共に当該摩擦係合の係合力を調節可能である係合装置を有する、
     請求項5に記載のダイナミックダンパ装置。
  7.  前記可変減衰力装置は、前記第3回転要素側の回転部材と前記回転軸側の回転部材とを流体を介して連結する共に前記流体の量を調節可能である流体伝達装置を有する、
     請求項5に記載のダイナミックダンパ装置。
  8.  前記可変減衰力装置は、前記第1回転要素と前記回転軸とを前記弾性体を介さずに連結可能である、
     請求項4に記載のダイナミックダンパ装置。
  9.  前記回転軸は、内燃機関からの動力が伝達されて回転する、
     請求項1乃至請求項8のダイナミックダンパ装置。
PCT/JP2010/068633 2010-10-21 2010-10-21 ダイナミックダンパ装置 WO2012053091A1 (ja)

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