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JP5482966B2 - ダイナミックダンパ装置 - Google Patents

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Description

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、スプリングと組み合わせて電気モータのイナーシャ(慣性)を用いて、ねじ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ンパが開示されている。
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ンパは、例えば、振動の低減と共に燃費性能の向上の点で、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、振動の低減と燃費性能の向上とを両立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、主変速機によって回転動力を変速して車両の駆動輪に伝達可能である動力伝達装置の回転軸に、弾性体を介してダンパマスが連結されるダンパマス装置と、前記弾性体と前記ダンパマスとの間の動力伝達経路に設けられ、前記主変速機の変速比に対応した変速比で前記ダンパマスに伝達される回転動力を変速するダンパ変速機とを備え、前記ダンパマス装置は、前記ダンパマスに伝達された回転動力を慣性エネルギとして蓄積可能であ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、前記ダンパマス装置を制御し、前記主変速機の非変速動作時でかつ前記車両に対する加速要求操作が解除された状態である場合に前記ダンパマスに慣性エネルギを蓄積し、前記主変速機の変速動作の際、又は、前記車両に対する加速要求操作がなされた状態である場合に、前記ダンパマスに蓄積した慣性エネルギを放出する第1制御装置を備え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、前記第1制御装置は、前記回転軸に伝達される動力を発生する内燃機関による動力の発生より、前記ダンパマスに蓄積した慣性エネルギの放出を優先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、前記ダンパ変速機を制御する第2制御装置を備え、前記回転軸は、前記主変速機の出力軸であり、前記第2制御装置は、前記ダンパマスに慣性エネルギを蓄積する際に、前記ダンパ変速機を制御し当該ダンパ変速機の変速比を変更して前記ダンパ変速機からの出力回転速度を上昇させ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、前記主変速機を制御する第3制御装置を備え、前記回転軸は、前記主変速機の入力軸であり、前記第3制御装置は、前記ダンパマスに慣性エネルギを蓄積する際に、前記主変速機を制御し当該主変速機の変速比を変更して前記ダンパ変速機への入力回転速度を上昇させ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、前記ダンパマスに慣性エネルギを蓄積する際に、前記ダンパマス装置を制御して前記ダンパマスの回転速度を上昇させる第4制御装置を備え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、前記ダンパマス装置は、差動回転可能な複数の回転要素を含み当該複数の回転要素のいずれかに前記ダンパマスが設けられる遊星歯車機構と、前記回転要素の回転を制御する回転制御装置とを含んで構成され、前記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を有し、前記回転制御装置が前記回転要素の回転を制御することで、前記慣性エネルギの蓄積、又は、前記慣性エネルギの放出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、前記可変慣性質量装置は、前記ダンパマスによる慣性エネルギの蓄積前の状態では、前記ダンパマスによる慣性エネルギの蓄積後の状態と比較して、前記ダンパマスの慣性質量を相対的に小さく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、前記回転軸と前記ダンパマス装置とを動力伝達可能に係合した状態と前記係合を解除した状態とに切り替え可能である係合装置と、前記ダンパ変速機の変速比を変更する際に、前記係合装置を制御して当該係合装置を解放状態とすると共に当該係合装置の解放状態で、前記回転軸に伝達される動力を発生する内燃機関の回転抵抗を利用した機関ブレーキ、又は、制動装置が発生させる制動力によって前記車両の減速度を調節する第5制御装置とを備え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、振動の低減と燃費性能の向上とを両立することができる、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の概略構成図である。 図2は、実施形態1に係るダイナミックダンパ装置の概略構成図である。 図3は、実施形態1に係るダイナミックダンパ装置のダンパマス装置の概略構成図である。 図4は、実施形態1に係るダイナミックダンパ装置の遊星歯車機構の動作を表す共線図である。 図5は、実施形態1に係るECUによる制御の一例を説明するフローチャートである。 図6は、実施形態2に係るダイナミックダンパ装置の概略構成図である。 図7は、実施形態2に係るダイナミックダンパ装置の遊星歯車機構の動作を表す共線図である。 図8は、実施形態2に係るダイナミックダンパ装置の遊星歯車機構の動作を表す共線図である。 図9は、実施形態2に係るダイナミックダンパ装置の遊星歯車機構の動作を表す共線図である。 図10は、実施形態2に係るダイナミックダンパ装置の遊星歯車機構の動作を表す共線図である。 図11は、実施形態2に係るECUによる制御の一例を説明するフローチャートである。 図12は、実施形態2に係るECUによるフライホイールエネルギ0制御の一例を説明するフローチャートである。 図13は、実施形態3に係るダイナミックダンパ装置の概略構成図である。 図14は、実施形態3に係るダイナミックダンパ装置の概略構成図である。 図15は、実施形態3に係るダイナミックダンパ装置の概略構成図である。 図16は、実施形態3に係るECUによる制御の一例を説明するフローチャートである。
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、図2は、実施形態1に係るダイナミックダンパ装置の概略構成図、図3は、実施形態1に係るダイナミックダンパ装置のダンパマス装置の概略構成図、図4は、実施形態1に係るダイナミックダンパ装置の遊星歯車機構の動作を表す共線図、図5は、実施形態1に係るECUによる制御の一例を説明するフローチャートである。なお、図1と図2とは、後述する主変速機とダンパ変速機との変速比の組み合わせが異なっている。
なお、以下の説明では、特に断りのない限り、回転軸線X1、X2、X3に沿った方向をそれぞれ軸方向といい、回転軸線X1、X2、X3に直交する方向、すなわち、軸方向に直交する方向をそれぞれ径方向といい、回転軸線X1、X2、X3周りの方向をそれぞれ周方向という。また、径方向において回転軸線回転軸線X1、X2、X3側を径方向内側といい、反対側を径方向外側という。
本実施形態のダイナミックダンパ装置1は、図1、図2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(共振周波数)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、エンジン4が発生させた動力を駆動輪10に伝達する動力伝達装置5等を含んで構成される。動力伝達装置5は、クラッチ6、ダンパ7、不図示のトルクコンバータ、主変速機8、デファレンシャルギヤ9等を含んで構成される。動力伝達装置5は、例えば、主変速機8によってエンジン4からの回転動力を変速して車両2の駆動輪10に伝達可能である。エンジン4、クラッチ6、主変速機8等は、制御装置としてのECU11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、その駆動力がクラッチ6、ダンパ7、不図示のトルクコンバータ等を介して主変速機8に入力されて変速され、デファレンシャルギヤ9等を介して各駆動輪10に伝達され、これにより、各駆動輪10が回転することで前進または後退することができる。また、車両2は、運転者による制動要求操作であるブレーキ操作に応じて車両2に制動力を発生させる制動装置12を搭載している。車両2は、制動装置12が発生させる制動力によって減速、停止することができる。
ここで、上記のクラッチ6は、動力の伝達系において、エンジン4と駆動輪10との間、ここでは、エンジン4とダンパ7との間に設けられる。クラッチ6は、種々のクラッチを用いることができ、例えば、湿式多板クラッチや乾式単板クラッチ等の摩擦式ディスククラッチ装置を用いることができる。ここでは、クラッチ6は、例えば、作動油の油圧であるクラッチ油圧によって作動する油圧式の装置である。クラッチ6は、エンジン4側の回転部材6aと駆動輪10側の回転部材6bとを動力伝達可能に係合しエンジン4と駆動輪10とを動力伝達可能に係合した係合状態と、この係合を解除した解放状態とに切り替え可能である。クラッチ6は、係合状態となることで回転部材6aと回転部材6bとが連結され、エンジン4と駆動輪10との間での動力伝達が可能な状態となる。一方、クラッチ6は、解放状態となることで回転部材6aと回転部材6bとを切り離しエンジン4と駆動輪10との間での動力伝達が遮断された状態となる。クラッチ6は、回転部材6aと回転部材6bとを係合する係合力が0である場合に係合が解除された解放状態となり、係合力が大きくなるにしたがって半係合状態(スリップ状態)を経て完全係合状態となる。ここでは、回転部材6aは、クランクシャフト4aと一体回転する部材である。一方、回転部材6bは、ダンパ7等を介して変速機入力軸(入力軸)13と一体回転する部材である。
また、上記の主変速機8は、車両2の走行状態に応じて変速比(変速段)を変更するものである。主変速機8は、エンジン4から駆動輪10への動力の伝達経路に設けられエンジン4の動力を変速して出力可能である。主変速機8に伝達された動力は、この主変速機8にて所定の変速比で変速されて各駆動輪10に伝達される。主変速機8は、いわゆる手動変速機(MT)であってもよいし、有段自動変速機(AT)、無段自動変速機(CVT)、マルチモードマニュアルトランスミッション(MMT)、シーケンシャルマニュアルトランスミッション(SMT)、デュアルクラッチトランスミッション(DCT)などのいわゆる自動変速機であってもよい。ここでは、主変速機8は、例えば、自動変速機が適用され、ECU11によって動作が制御される。
より具体的には、主変速機8は、エンジン4から変速機入力軸13に入力された回転動力を変速して、変速機出力軸(出力軸)14から出力する。変速機入力軸13は、主変速機8においてエンジン4側からの回転動力が入力される回転部材である。変速機出力軸14は、主変速機8において駆動輪10側へ回転動力を出力する回転部材である。変速機入力軸13は、エンジン4からの動力が伝達されて回転軸線X1を回転中心として回転可能である。変速機出力軸14は、変速されたエンジン4からの動力が伝達されて回転軸線X1と平行な回転軸線X2を回転中心として回転可能である。主変速機8は、それぞれに所定の変速比が割り当てられた複数の変速段(ギヤ段)81、82、83を有する。主変速機8は、同期噛合機構等を含んで構成される変速機構84によって、複数の変速段81、82、83のうちのいずれか1つが選択され、選択された変速段81、82、83によって、変速機入力軸13に入力された動力を変速して変速機出力軸14から駆動輪10側に向けて出力する。
ECU11は、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。ECU11は、種々の検出結果等に対応した電気信号が入力され、入力された検出結果等に応じて、エンジン4、クラッチ6、主変速機8、制動装置12等を制御する。ここでは、主変速機8等を含む動力伝達装置5、制動装置12は、媒体としての作動油の圧力(油圧)によって作動する油圧式の装置であり、ECU11は、油圧制御装置等を介してこれらの動作を制御する。ECU11は、例えば、アクセル開度、車速等に基づいてエンジン4のスロットル装置を制御し、吸気通路のスロットル開度を調節し、吸入空気量を調節して、その変化に対応して燃料噴射量を制御し、燃焼室に充填される混合気の量を調節してエンジン4の出力を制御する。また、ECU11は、例えば、アクセル開度、車速等に基づいて油圧制御装置を制御し、クラッチ6の作動状態や主変速機8の変速段(変速比)を制御する。
そして、本実施形態の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動力伝達装置5の回転軸、ここでは、駆動系をなす主変速機8の変速機出力軸14に設けられる。この変速機出力軸14は、回転軸線X2が後述のダンパ回転軸15の回転軸線X3とほぼ平行に配置されている。
ダイナミックダンパ装置1は、変速機出力軸14から弾性体としてのバネ30を介してダンパ本体20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、ダンパ本体20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。
このダイナミックダンパ装置1は、ダイナミックダンパとしてのダンパ本体20と、ダンパ本体20を制御する制御装置としてのECU11とを備えることで、適正に振動を低減している。ダンパ本体20は、ダイナミックダンパとしてのダンパ特性を運転状態に応じて適宜変更することができるものである。ダイナミックダンパ装置1は、典型的には、ECU11の制御によって、パワートレーン3の状態に応じてダンパ本体20の固有振動数を変更することで、ダンパ特性を変更する。
本実施形態のダンパ本体20は、変速機出力軸14にバネ30を介してダンパマスとしての回転体61(図3も参照)が連結されるダンパマス装置60と、バネ30と回転体61との間の動力伝達経路に設けられるダンパ変速機40とを備える。ダンパ変速機40は、主変速機8の変速比に対応した変速比で回転体61に伝達される動力を変速する。これにより、このダイナミックダンパ装置1は、駆動系の回転変動を低減し、例えば、車両2の走行時においてエンジン低回転高負荷の効率の良い運転領域の利用を可能としている。
具体的には、本実施形態のダンパ本体20は、図1、図2に示すように、ダンパ回転軸15と、バネ30と、ダンパ変速機40と、係合装置としてのダンパクラッチ50と、ダンパマス装置60とを備える。このダンパマス装置60は、図3に示すように、ダンパマスとしての回転体61と、回転体61の慣性質量を可変に制御する可変慣性質量装置62とを有する。さらに、この可変慣性質量装置62は、差動回転可能な複数の回転要素を含み複数の回転要素のいずれかに回転体61が設けられる遊星歯車機構63と、遊星歯車機構63の回転要素の回転を制御する回転制御装置64とを含んで構成される。
このダンパマス装置60は、遊星歯車機構63を利用した可変慣性質量装置62にて、遊星歯車機構63の複数の回転要素のうちの1つが、エンジン4、あるいは、駆動輪10からの動力が入力される入力要素であると共に、他の回転要素が回転制御要素となっている。なお、ダンパ回転軸15は、回転軸線X3が変速機出力軸14の回転軸線X2とほぼ平行に配置されている。ダンパ回転軸15は、動力が伝達されて回転軸線X3を回転中心として回転可能である。
このダンパ本体20は、ダンパマス装置60の遊星歯車機構63が変速機出力軸14にバネ30を介して連結され弾性支持される。これにより、ダンパ本体20は、バネ30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。そして、ダンパ本体20は、遊星歯車機構63の各回転要素や回転体61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。またここでは、ダンパ本体20は、ダンパ変速機40、ダンパクラッチ50、及び、ダンパマス装置60(回転体61、遊星歯車機構63、回転制御装置64を含む)全体がダイナミックダンパのダンパマスとして作用する。
そして、本実施形態のダイナミックダンパ装置1は、ダンパマス装置60の回転体61がダンパ本体20におけるダンパマスとして機能すると共に、さらに、伝達される回転動力を慣性エネルギとして蓄積するいわゆるフライホイールとしても機能する。これにより、ダイナミックダンパ装置1は、ダンパ本体20を車両2の走行エネルギ蓄積装置としても利用する。つまり、ダンパマス装置60は、回転体61がダンパマスであると共にフライホイールとしても兼用され、動力が伝達されることにより回転体61が回転し、回転体61に伝達された回転動力を慣性エネルギとして蓄積可能である。これにより、このダイナミックダンパ装置1は、振動の低減と燃費性能の向上との両立を図っている。
以下、図1、図2、図3を参照してダイナミックダンパ装置1の各構成について詳細に説明する。
バネ30は、回転体61、より詳細には遊星歯車機構63の入力要素である後述のキャリヤ63C(図3参照)を変速機出力軸14に弾性支持するものである。つまり、バネ30は、変速機出力軸14とダンパマス装置60のキャリヤ63Cとの間の動力伝達経路中に介在し、変速機出力軸14とキャリヤ63Cとを相対回転可能に連結する。
ここでは、バネ30は、ダンパ本体20においてダンパマスとして機能するダンパ変速機40、ダンパクラッチ50、ダンパマス装置60を変速機出力軸14に弾性支持する。より詳細には、バネ30は、変速機出力軸14とダンパ変速機40との間の動力伝達経路中に介在し、変速機出力軸14とダンパ変速機40の第1ドライブギヤ41a、第2ドライブギヤ42aとを連結する。つまりここでは、回転体61は、遊星歯車機構63のキャリヤ63C、ダンパクラッチ50、ダンパ回転軸15、ダンパ変速機40等を介して、バネ30によって変速機出力軸14に弾性支持される。
バネ30は、例えば、回転軸線X2と同軸の種々の円環部材等を含んで構成されるバネ保持機構等によって周方向に沿って複数保持される。バネ30は、このバネ保持機構の径方向内側に変速機出力軸14が挿入されるようにして配置される。
エンジン4から変速機出力軸14に伝達された動力(変動成分)は、バネ30を介してダンパ変速機40の第1ドライブギヤ41a、第2ドライブギヤ42aに入力(伝達)される。この間、バネ30は、バネ保持機構に保持されつつ、変速機出力軸14と第1ドライブギヤ41a、第2ドライブギヤ42aとの間で伝達される動力の大きさに応じて弾性変形する。
ダンパ変速機40は、変速機出力軸14が入力軸、ダンパ回転軸15が出力軸をなす。ダンパ変速機40は、それぞれに所定の変速比が割り当てられた複数の変速段(ギヤ段)41、42と、変速機構43とを含んで構成される。
変速段41は、第1ドライブギヤ41aと、この第1ドライブギヤ41aと噛み合っている第1ドリブンギヤ41bとを含んで構成される。変速段42は、第2ドライブギヤ42aと、この第2ドライブギヤ42aと噛み合っている第2ドリブンギヤ42bとを含んで構成される。第1ドライブギヤ41aと第2ドライブギヤ42aとは、一体で形成されており、径方向内側に変速機出力軸14が挿入されるようにして配置される。第1ドライブギヤ41aと第2ドライブギヤ42aとは、一体化された状態でブッシュ等を介して変速機出力軸14に相対回転可能に支持される。この第1ドライブギヤ41a、第2ドライブギヤ42aは、バネ30を介して変速機出力軸14に連結され弾性支持されており、変速機出力軸14に対してこのバネ30を介して相対回転可能である。第1ドリブンギヤ41b、第2ドリブンギヤ42bは、それぞれ別体に形成され、径方向内側にダンパ回転軸15が挿入されるようにして配置される。第1ドリブンギヤ41b、第2ドリブンギヤ42bは、それぞれブッシュ等を介してダンパ回転軸15に相対回転可能に支持される。
ダンパ変速機40は、同期噛合機構等を含んで構成される変速機構43によって複数の変速段41、42のうちのいずれか1つの第1ドリブンギヤ41b、第2ドリブンギヤ42bがダンパ回転軸15に選択的に結合される。例えば、ダンパ変速機40は、変速機構43によって第1ドリブンギヤ41bがダンパ回転軸15に結合されると、第2ドリブンギヤ42bとダンパ回転軸15との結合が解除され、第2ドリブンギヤ42bが空転状態となる。この場合、エンジン4からの動力は、変速機出力軸14、バネ30、第1ドライブギヤ41a、第1ドリブンギヤ41b等を介してダンパ回転軸15に伝達される。逆に、ダンパ変速機40は、変速機構43によって第2ドリブンギヤ42bがダンパ回転軸15に結合されると、第1ドリブンギヤ41bとダンパ回転軸15との結合が解除され、第1ドリブンギヤ41bが空転状態となる。この場合、エンジン4からの動力は、変速機出力軸14、バネ30、第2ドライブギヤ42a、第2ドリブンギヤ42b等を介してダンパ回転軸15に伝達される。
ダンパ変速機40は、変速機出力軸14からバネ30を介して伝達される動力を、変速機構43によって選択された変速段41、変速段42に応じた所定の変速比で変速し、ダンパ回転軸15に伝達する。ダンパ変速機40は、変速した動力をダンパ回転軸15からダンパマス装置60側に向けて出力する。
ダンパクラッチ50は、変速機出力軸14とダンパマス装置60とを動力伝達可能に係合した状態と係合を解除した状態とに切り替え可能である。本実施形態のダンパクラッチ50は、ダンパ変速機40とダンパマス装置60との間の動力伝達経路に設けられる。ダンパクラッチ50は、種々のクラッチを用いることができ、例えば、湿式多板クラッチや乾式単板クラッチ等の摩擦式ディスククラッチ装置を用いることができる。ここでは、ダンパクラッチ50は、例えば、作動油の油圧であるクラッチ油圧によって作動する油圧式の装置である。ダンパクラッチ50は、ダンパ変速機40側の回転部材50aとダンパマス装置60側の回転部材50bとを動力伝達可能に係合しダンパ変速機40とダンパマス装置60とを動力伝達可能に係合した係合状態と、この係合を解除した解放状態とに切り替え可能である。ダンパクラッチ50は、係合状態となることで回転部材50aと回転部材50bとが連結され、ダンパ変速機40、さらには変速機出力軸14とダンパマス装置60との間での動力伝達が可能な状態となる。一方、ダンパクラッチ50は、解放状態となることで回転部材50aと回転部材50bとを切り離しダンパ変速機40、さらには変速機出力軸14とダンパマス装置60との間での動力伝達が遮断された状態となる。ダンパクラッチ50は、回転部材50aと回転部材50bとを係合する係合力が0である場合に係合が解除された解放状態となり、係合力が大きくなるにしたがって半係合状態(スリップ状態)を経て完全係合状態となる。ここでは、回転部材50aは、ダンパ回転軸15と一体回転する部材である。一方、回転部材50bは、遊星歯車機構63の入力要素であるキャリヤ63Cと一体回転する部材である。本実施形態ではダンパクラッチ50は、基本的には係合状態となっている。
ダンパマス装置60は、上述したように、回転体61と、可変慣性質量装置62とを有する(図3参照)。可変慣性質量装置62は、典型的には、遊星歯車機構63及びこれに連結された回転体61の慣性質量を可変に制御するものであり、上述したように、遊星歯車機構63と、回転制御装置64とを含んで構成される。そして、本実施形態のダンパマス装置60は、この可変慣性質量装置62をなす回転制御装置64が遊星歯車機構63の回転要素の回転を制御することで、回転体61への慣性エネルギの蓄積、又は、回転体61からの慣性エネルギの放出を行うことが可能となっている。
遊星歯車機構63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、各回転要素の回転中心が回転軸線X3と同軸で配置される。遊星歯車機構63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、サンギヤ63Sと、リングギヤ63Rと、キャリヤ63Cとを含んで構成される。サンギヤ63Sは、外歯歯車である。リングギヤ63Rは、サンギヤ63Sと同軸上に配置された内歯歯車である。キャリヤ63Cは、サンギヤ63S又はリングギヤ63R、ここでは両方に噛合する複数のピニオンギヤ63Pを自転可能かつ公転可能に保持する。本実施形態の遊星歯車機構63は、キャリヤ63C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63Rが第2回転要素であり上記回転制御要素に相当し、サンギヤ63Sが第3回転要素であり回転体61が設けられるフライホイール要素に相当する。
キャリヤ63Cは、円環板状に形成され、ピニオン軸に外歯歯車であるピニオンギヤ63Pを自転可能かつ公転可能に支持する。キャリヤ63Cは、可変慣性質量装置62、さらに言えば、遊星歯車機構63の入力部材をなす。キャリヤ63Cは、ダンパクラッチ50、ダンパ回転軸15、ダンパ変速機40、バネ30等を介して変速機出力軸14と相対回転可能に連結される。エンジン4から変速機出力軸14に伝達された動力は、バネ30、ダンパ変速機40、ダンパ回転軸15、ダンパクラッチ50を介してこのキャリヤ63Cに伝達(入力)される。リングギヤ63Rは、円環板状に形成され、内周面に歯車が形成される。サンギヤ63Sは、円筒状に形成され、外周面に歯車が形成される。リングギヤ63Rは、回転制御装置64のモータ65が連結され、サンギヤ63Sは、回転体61が連結される。
ここで、回転体61は、円盤板状に形成される。回転体61は、サンギヤ63Sに対して回転軸線X3を回転中心として一体回転可能に結合される。
回転制御装置64は、遊星歯車機構63の回転要素の回転を制御するための装置として、速度制御装置としてのモータ65、バッテリ66等を含んで構成される。モータ65は、リングギヤ63Rに連結されこのリングギヤ63Rの回転を制御する。モータ65は、固定子としてのステータ65Sと、回転子としてのロータ65Rとを備える。ステータ65Sは、ケース等に固定される。ロータ65Rは、ステータ65Sの径方向内側に配置され、リングギヤ63Rに一体回転可能に結合される。モータ65は、インバータなどを介してバッテリ66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(力行機能)と、入力された機械的動力を電力に変換しインバータなどを介してバッテリ66に充電する発電機としての機能(回生機能)とを兼ね備えた回転電機である。モータ65は、ロータ65Rが回転駆動することで、リングギヤ63Rの回転(速度)を制御することができる。モータ65は、ECU11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62は、ECU11が回転制御装置64のモータ65の駆動制御を実行することで、後述するように、ダンパマスである回転体61を含む遊星歯車機構63の見掛け上の慣性質量が可変制御される。
ここで、ECU11は、アクセル開度センサ70、スロットル開度センサ71、車速センサ72、エンジン回転数センサ73、入力軸回転数センサ74、モータ回転数センサ75、操舵角センサ76等、種々のセンサから検出した検出結果に対応した電気信号が入力される。アクセル開度センサ70は、運転者によるアクセルペダルの操作量(アクセル操作量)であるアクセル開度を検出する。スロットル開度センサ71は、エンジン4のスロットル開度を検出する。車速センサ72は、車両2の走行速度である車速を検出する。エンジン回転数センサ73は、エンジン4のエンジン回転数を検出する。入力軸回転数センサ74は、主変速機8の変速機入力軸13の入力軸回転数を検出する。モータ回転数センサ75は、モータ65のモータ回転数を検出する。操舵角センサ76は、車両2が搭載するハンドルの操舵角を検出する。
ECU11は、入力された検出結果に応じて、上記のようにエンジン4、主変速機8等を制御すると共に、ダンパ変速機40、ダンパクラッチ50、回転制御装置64のモータ65の駆動を制御する。ここでは、ダンパ変速機40、ダンパクラッチ50は、媒体としての作動油の圧力(油圧)によって作動する油圧式の装置であり、ECU11は、油圧制御装置等を介してこれらの動作を制御する。また、ECU11は、例えば、アクセル開度センサ70による検出結果に基づいて、運転者による車両2に対する加速要求操作であるアクセル操作のON/OFFを検出することができる。本実施形態のECU11は、第1制御装置及び第4制御装置として兼用される。
上記のように構成されるダイナミックダンパ装置1は、変速機出力軸14からバネ30を介してダンパマスとしてのダンパ変速機40、ダンパクラッチ50、ダンパマス装置60等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。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。
このとき、ダイナミックダンパ装置1は、ECU11が回転制御装置64のモータ65の駆動を制御し、遊星歯車機構63の回転を制御することによって制振制御を行うことで、ダンパ本体20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。
すなわち、ダイナミックダンパ装置1は、ECU11がモータ65の駆動を制御しリングギヤ63Rの回転を可変制御する。これにより、ダイナミックダンパ装置1は、遊星歯車機構63のリングギヤ63Rやサンギヤ63S等の回転要素、回転体61の回転を可変とし、これらリングギヤ63R、サンギヤ63S、回転体61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、ダイナミックダンパ装置1は、相対的に大きなダンパマスである回転体61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。ダイナミックダンパ装置1は、これを利用して、固定のバネ定数に対して、共振点を変更することができ、ダンパ本体20としての固有振動数を変更し、ダンパ特性を変更することができる。
ダンパ本体20の固有振動数faは、例えば、バネ30のバネ定数Kd、ダンパ本体20のダンパマスの総合慣性質量Iaを用いて、下記の数式(1)で表すことができる。

fa=(√(Kd/Ia))/2π ・・・ (1)
なお、総合慣性質量Iaは、例えば、ダンパ本体20のダンパマス(ダンパ変速機40、ダンパクラッチ50、ダンパマス装置60)の実際の慣性質量、総合慣性質量速度項、総合慣性質量トルク項等を含む。総合慣性質量速度項とは、遊星歯車機構63全体において各回転要素や回転体61の回転速度を可変とすることによる見掛け上の慣性質量である。総合慣性質量速度項は、言い換えれば、モータ65の回転速度制御による遊星歯車機構63全体での見掛け上の慣性質量である。総合慣性質量トルク項とは、遊星歯車機構63全体において各回転要素の回転速度変化の際に作用するトルクによる見掛け上の慣性質量である。総合慣性質量トルク項は、言い換えれば、モータ65のトルク制御による遊星歯車機構63全体での見掛け上の慣性質量である。
したがって、ダイナミックダンパ装置1は、ECU11がモータ65の駆動を制御し、遊星歯車機構63の回転制御を実行して総合慣性質量Iaを調節することで、ダンパ本体20の固有振動数faをパワートレーン3で発生する振動に応じて適正に調節することができる。ECU11は、例えば、現在のエンジン回転数、エンジントルク及び変速段等に応じて変化するパワートレーン3の共振点の数や共振周波数等により定まる振動モードに対応した目標の制御量に基づいてモータ65の駆動を制御する。ここで、目標の制御量は、例えば、各振動モードで振動するパワートレーン3に対して、ダンパ本体20において反共振原理を用いて振動を低減可能な固有振動数faを実現することができる目標モータ回転数である。
この結果、ダイナミックダンパ装置1は、例えば、パワートレーン3における共振点(共振周波数)が変化するような場合であっても、ダンパ本体20の固有振動数faを適正な固有振動数faに調節し適正なダンパ特性に変更することができ、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制御することができる。車両2では、例えば、トルクコンバータのロックアップクラッチをOFF(解放状態)にすることで振動を抑制することも可能であるが、この場合、燃費が悪化するおそれがあるが、このダイナミックダンパ装置1であれば、このようなロックアップクラッチのOFFによる燃費悪化を抑制した上で適正に振動を抑制できる。
そして、本実施形態のダイナミックダンパ装置1は、ダンパ変速機40が主変速機8の変速比に対応した変速比でダンパマス装置60に伝達される動力を変速することで、例えば、主変速機8の変速比(変速段)が変更された際に、この主変速機8の変速状況に応じた適正な制振制御を行っている。
上述したように、主変速機8は、それぞれに所定の変速比が割り当てられた複数の変速段(ギヤ段)81、82、83を有し、ダンパ変速機40は、それぞれに所定の変速比が割り当てられた複数の変速段41、42を有する。そして、ダンパ変速機40は、各変速段41、42の変速比が主変速機8の変速比に応じて設定される。
ここで、ダンパ変速機40の変速比は、主変速機8の全ての変速比に対応していなくてもよい。ダンパ変速機40は、例えば、ダイナミックダンパ装置1による制振制御が必要となる運転領域に対応する変速比、典型的には、主変速機8のハイ側の変速段に対応する変速段を有していればよい。本実施形態のダンパ変速機40は、比較的に定常走行状態の多い主変速機8のハイ側の変速段82、83に対応するように変速段41、42が設けられる。例えば、ダンパ変速機40は、車両2の発進時などロックアップOFFとなりトルクコンバータが流体伝達となる運転領域に対応する変速比、典型的には、主変速機8の変速段81(第1速)等に対応する変速段を有していなくともよい。
本実施形態のダンパ変速機40は、変速段41が主変速機8の変速段82と対応し、変速段42が主変速機8の変速段83と対応する。変速段41と変速段82、変速段42と変速段83とは、例えば、主変速機7の速度比Sとダンパ変速機40と速度比Zとが[S・(1/Z)=一定]を満たすように組み合わせられる。さらに、ダンパマスの実際の慣性質量やバネ30のバネ定数Kd等は、変速段41と変速段82、変速段42と変速段83との各組み合わせにおいて、例えば、下記の数式(2)、(3)を満たすように設定される。

(Kt/Mta)=(Kd/Mda) ・・・ (2)

(Kt/Mtb)=(Kd/Mdb) ・・・ (3)
上記数式(2)、(3)において、「Kt」はダンパ7のバネ定数を表している。「Kd」はバネ30のバネ定数を表している。「Mta」は主変速機8にて変速段83が選択されている状態でのダンパ7の動力伝達方向下流側(すなわち駆動輪10側)の駆動系慣性質量を表している。「Mda」はダンパ変速機40にて変速段42が選択されている状態でかつ回転体61(サンギヤ63S)の回転数がほぼ0である状態でのバネ30の動力伝達方向下流側におけるダンパマスの総合慣性質量(Ia)を表している。「Mtb」は主変速機8にて変速段82が選択されている状態でのダンパ7の動力伝達方向下流側の駆動系慣性質量を表している。「Mdb」はダンパ変速機40にて変速段41が選択されている状態でかつ回転体61(サンギヤ63S)の回転数がほぼ0である状態でのバネ30の動力伝達方向下流側におけるダンパマスの総合慣性質量(Ia)を表している。
そして、ECU11は、典型的には主変速機8の変速に応じてダンパ変速機40の変速を行い、ダンパ変速機40の変速比の変更を行う。すなわち、ダンパ変速機40は、主変速機8の変速比が変更された場合に、これに応じて変速比が変更される。ここでは、ダンパ変速機40は、図1に示すように、主変速機8において変速段83が選択され、変速段83によってエンジン4からの動力を変速している場合には、変速段42が選択され、この変速段42によってダンパマス装置60に伝達される動力を変速する。同様に、ダンパ変速機40は、図2に示すように、主変速機8において変速段82が選択され、変速段82によってエンジン4からの動力を変速している場合には、変速段41が選択され、この変速段41によってダンパマス装置60に伝達される動力を変速する。この結果、ダンパ変速機40は、主変速機8の現在の変速比に対応した変速比が設定され、この主変速機8の現在の変速比に対応した変速比でダンパマス装置60に伝達される動力を変速することができる。
したがって、ダイナミックダンパ装置1は、主変速機8の変速に応じてパワートレーン3の共振点(共振周波数)が大きく変化した場合であっても、これに応じてダンパ変速機40の変速比(変速段)が変更され、このダンパ変速機40にてダンパマス装置60に伝達される動力を主変速機8の現在の変速比に対応した変速比で変速することができる。この結果、ダイナミックダンパ装置1は、例えば、主変速機8の変速比が変ることで、これに伴って変速機出力軸14からダンパ本体20に入力される動力の回転数が大幅に変動した場合であっても、これに応じてダンパ変速機40がダンパマス装置60に伝達される動力を変速することから、ダンパ本体20の固有振動数faを適正な固有振動数faに調節し適正なダンパ特性に変更することができる。したがって、ダイナミックダンパ装置1は、反共振の原理を用いて振動を低減するダイナミックダンパにあって、主変速機8の変速に応じたパワートレーン3の共振点の変動に対応して簡易に高精度な制振制御を行うことができると共に、共振点が大きく変動してダイナミックダンパ装置1の制御範囲を超えてしまうことを抑制することができる。よって、ダイナミックダンパ装置1は、装置の大型化を抑制した上で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。
そしてさらに、本実施形態のダンパマス装置60は、上述したように、回転体61に伝達された回転動力を慣性エネルギとして蓄積する。
ここでは、ダンパマス装置60は、上記のように回転体61(サンギヤ63S)の回転数がほぼ0である状態を基本最適共振状態とすることで、慣性エネルギの蓄積容量を確保している。言い換えれば、本実施形態のダンパ本体20は、回転体61の回転数がほぼ0であり回転体61の見掛け上の慣性質量が相対的に小さい状態にて、パワートレーン3で発生する振動を打ち消して制振するように、ダンパマスの実際の慣性質量やバネ30のバネ定数Kdが調整され、ダンパ本体20の固有振動数、最適共振点が調整されている。
ここで、遊星歯車機構63のキャリヤ63C、リングギヤ63R、サンギヤ63Sは、図4に示す共線図に基づいた回転速度(回転数に相当)で作動する。この図4は、遊星歯車機構63の各回転要素の回転速度の相対関係を直線で表したものであり、縦軸をサンギヤ63S、キャリヤ63C及びリングギヤ63Rのそれぞれの回転の速度比(相対回転数比に相当)とし、横軸に沿った互いの間隔がリングギヤ63Rとサンギヤ63Sとの歯数比に応じた間隔となるように各回転要素の速度比をそれぞれ配置した速度線図である。ここでは、この図4は、入力回転要素であるキャリヤ63Cを基準とし、キャリヤ63Cの回転の速度比を1としている。また、この図4に示すギヤ比ρは、遊星歯車機構63のギヤ比である。すなわち、サンギヤ63Sとキャリヤ63Cとの間隔を「1」とするとキャリヤ63Cとリングギヤ63Rとの間隔は、ギヤ比ρに対応する。
ダンパマス装置60は、実線L11で示すように、回転体61(サンギヤ63S)の回転数がほぼ0である状態を基本最適共振状態とする。ECU11は、この基本最適共振状態では回転制御装置64のモータ65の駆動を制御し、モータ回転数を上昇させリングギヤ63Rの回転数を増加側に調節することで回転体61の回転数をほぼ0とする。このダンパマス装置60の基本最適共振状態は、回転体61に慣性エネルギが蓄積されていない状態である。言い換えれば、可変慣性質量装置62は、回転体61による慣性エネルギの蓄積前の状態では、回転体61による慣性エネルギの蓄積後の状態と比較して、回転体61の見掛け上の慣性質量を相対的に小さくする。これにより、ダンパマス装置60は、回転体61における慣性エネルギの蓄積容量(蓄積代)を確保している。ECU11は、主変速機8の変速段81、82、83、ダンパ変速機40の変速段41、42が上記の組み合わせで選択されると、モータ65の駆動を制御しダンパマス装置60を基本最適共振状態とする。ダンパクラッチ50は、基本最適共振状態では係合状態となっている。
このとき、ダンパ本体20は、上述したように、ダンパマス装置60の基本最適共振状態において、パワートレーン3で発生する振動を打ち消して制振するようにダンパマスの実際の慣性質量やバネ30のバネ定数Kdが調整されている。よって、このダイナミックダンパ装置1は、車両2の加速時等には、上述のように高い制振効果を奏することができ、例えば、車両2において極めて静粛な走行を実現することができる。
そして、ECU11は、ダンパマス装置60を制御し、主変速機8の非変速動作時(変速比の変更が行われていない状態)でかつ車両2に対する加速要求操作が解除された状態、すなわち、アクセル操作がOFF状態である場合に回転体61に慣性エネルギ(回転運動エネルギ)を蓄積する。典型的には、ECU11は、アクセル操作がOFF状態でエンジン4のスロットルが閉じられ車両2が惰性走行になった場合、あるいは、ブレーキ操作(制動要求操作)がONされて車両2が減速走行になった場合に、図4に実線L11に対して点線L12で示すように、モータ65の駆動を制御し、モータ回転数を低下させる。ECU11は、モータ回転数を低下させることで、リングギヤ63Rの回転数を減速側に調節し、サンギヤ63S及び回転体61の回転数を上昇させる。つまり、ECU11は、回転体61に慣性エネルギを蓄積する際に、ダンパマス装置60の回転制御装置64を制御して回転体61の回転数を上昇させる。更に言えば、ECU11は、回転体61に慣性エネルギを蓄積する際には、モータ65を発電機として利用し、このモータ65を制動(発電)制御し、モータ回転数を低下させ、回転体61の回転数を上昇させる。このとき、ダンパクラッチ50は、係合状態となっている。
このとき、ダンパマス装置60は、車両2の惰性走行や減速走行の際には、駆動輪10側からデファレンシャルギヤ9、変速機出力軸14、バネ30、ダンパ変速機40、ダンパ回転軸15、ダンパクラッチ50等を介してキャリヤ63Cに回転動力が入力される。そして、ダンパマス装置60は、このキャリヤ63Cから回転体61に伝達された回転動力を、上記のように回転体61の回転数の上昇に伴って、この回転体61にて慣性エネルギとして蓄積することができる。すなわち、このダイナミックダンパ装置1は、車両2の惰性走行時や減速走行時に、駆動輪10側からダイナミックダンパの慣性質量をなす回転体61に伝達された回転動力によって、この回転体61の回転数を上昇させ空転させることで、回転体61にて車両2の運動(走行)エネルギを回収、蓄積することができる。更に言えば、ダンパマス装置60は、全体として、回転体61に慣性エネルギ(運動エネルギ)を蓄積すると共に、モータ65によって発電して回生することで、運動エネルギを電気エネルギに変換しバッテリ66に蓄積することができ、より多くのエネルギを蓄積することができる。そしてこのとき、車両2は、回転体61の慣性による回転抵抗(負の回転力)が駆動輪10に作用することで車両2の駆動輪10に制動力が発生し、これにより、車両2が所望の減速度で減速する。
そして、ECU11は、ダンパマス装置60を制御し、車両2に対する加速要求操作がなされた状態、すなわち、アクセル操作がON状態である場合に、回転体61に蓄積した慣性エネルギを放出する。典型的には、ECU11は、アクセル操作がON状態でエンジン4のスロットルが開かれ車両2が加速走行になった場合、モータ65の駆動を制御し、モータ回転数を上昇させる。ECU11は、モータ回転数を上昇させることで、リングギヤ63Rの回転数を増速側に調節し、サンギヤ63S及び回転体61の回転数を低下させ、回転体61の回転数がほぼ0である状態、すなわち、最適共振状態とする。つまり、ECU11は、回転体61から慣性エネルギを放出する際に、ダンパマス装置60の回転制御装置64を制御して回転体61の回転数を低下させ、ダンパマス装置60を最適共振状態とする。更に言えば、ECU11は、回転体61から慣性エネルギを放出する際には、モータ65を電動機として利用し、このモータ65を駆動制御し、モータ回転数を上昇させ、回転体61の回転数を低下させる。このとき、ダンパクラッチ50は、係合状態となっている。
これにより、ダンパマス装置60は、回転体61の回転数の低下に伴って、回転体61に蓄積されていた慣性エネルギを回転動力として放出し、キャリヤ63Cから出力する。キャリヤ63Cから出力された回転動力は、ダンパクラッチ50、ダンパ回転軸15、ダンパ変速機40、バネ30、変速機出力軸(出力軸)14、デファレンシャルギヤ9等を介して駆動輪10に伝達される。すなわち、このダイナミックダンパ装置1は、車両2の加速走行時に、ダイナミックダンパの慣性質量をなす回転体61から慣性エネルギを放出し、この回転体61側から駆動輪10に伝達された回転動力によって、駆動輪10を駆動することができる。更に言えば、ダンパマス装置60は、全体として、回転体61から慣性エネルギを放出すると共に、モータ65が駆動し力行することで、バッテリ66に蓄積された電気エネルギを運動エネルギに変換して放出することができる。このとき、車両2は、回転体61やモータ65からの回転動力が駆動輪10に作用することで駆動力が発生し、これにより、車両2が加速する。
このとき、ECU11は、エンジン4による動力の発生より、回転体61を含むダンパマス装置60に蓄積したエネルギ(回転体61に蓄積された運動エネルギ、及び、バッテリ66に蓄積された電気エネルギ)の放出を優先するとよい。つまり、ECU11は、車両2の加速走行時には、慣性エネルギを蓄積した状態の回転体61からの回転動力を走行用動力として優先的に用いて車両2を加速させる。そして、ECU11は、回転体61の回転数がほぼ0である状態、すなわち、ダンパマス装置60が最適共振状態に戻った後に、エンジン4の出力を制御し、エンジン4による動力を走行用動力として用いて車両2を加速させる。これにより、このダイナミックダンパ装置1は、燃費性能を向上することができる。
また、ECU11は、ダンパマス装置60を制御し、主変速機8の変速動作の際にも、回転体61に蓄積した慣性エネルギを放出する。典型的には、ECU11は、アクセル開度、車速等に基づいて主変速機8の変速指示が発生すると、実際に変速段を変更する変速動作を行う前に、モータ65を電動機として利用しモータ65の駆動を制御し、モータ回転数を上昇させる。ECU11は、モータ回転数を上昇させることで、リングギヤ63Rの回転数を増速側に調節し、サンギヤ63S及び回転体61の回転数を低下させ、慣性エネルギを放出すると共に回転体61の回転数がほぼ0である状態、すなわち、最適共振状態とする。そして、ECU11は、ダンパマス装置60が最適共振状態に戻った後に、実際に変速段を変更する変速動作を行う。
これにより、ダイナミックダンパ装置1は、主変速機8が実際に変速動作を行う前に、事前にダンパマス装置60を最適共振状態に戻すことで、回転体61における慣性エネルギの蓄積容量を確保することができる。そしてさらに、ダイナミックダンパ装置1は、主変速機8が実際に変速動作を行う前に、ダンパマス装置60を最適共振状態に戻すことで、変速動作前にダンパ本体20が高い制振効果を奏することができる状態とすることができる。
したがって、上記のように構成されるダイナミックダンパ装置1は、例えば、車両2の状態に応じて、ダンパ本体20のダイナミックダンパとしての機能と、車両2の走行エネルギ蓄積装置としての機能を適切に使い分けることで、振動の低減と燃費性能の向上とを両立することができる。すなわち、ダイナミックダンパ装置1は、例えば、エンジン4の高出力時等の運転状態では、ダンパ本体20がダイナミックダンパとしていわゆるNVH(Noise−Vibration−Harshness、騒音・振動・ハーシュネス)を低減することができる。一方、ダイナミックダンパ装置1は、車両2の惰性走行時や減速走行時等のエンジン出力が少ないほぼ0の運転領域では、ダンパ本体20がエネルギ蓄積装置としてエネルギ(慣性(運動)エネルギ、電気エネルギ)を蓄積することができ、蓄積したエネルギをエンジン4の出力と協調させて適宜放出することができる。
なお、ダイナミックダンパ装置1は、車両2の状態に応じて、ECU11がダンパクラッチ50を制御し解放状態とすることで、ダンパマス装置60を駆動系から切り離すこともできる。これにより、ダイナミックダンパ装置1は、ダンパ本体20による制振が不要である場合などに、必要に応じて駆動系の慣性質量を小さくすることができ、例えば、車両2の加速性を向上することができる。
次に、図5のフローチャートを参照してECU11による制御の一例を説明する。なお、これらの制御ルーチンは、数msないし数十ms毎の制御周期で繰り返し実行される(以下同様。)。
まず、ECU11は、各種センサによる検出結果に基づいて、車両情報を取得する(ST1)。ECU11は、例えば、アクセル開度センサ70、スロットル開度センサ71、エンジン回転数センサ73、車速センサ72、操舵角センサ76等による検出結果やトルクコンバータ、主変速機8の動作状態等に基づいて車両情報を取得する。ECU11は、例えば、車両情報として、現在の主変速機8の変速段、スロットル開度(アクセル開度)、エンジン回転数、ロックアップ状態、車速、ハンドル操舵角等に関する情報を取得する。
次に、ECU11は、ST1で検出した車両情報に基づいて、変速マップ(不図示)を用いて、主変速機8の変速判断を行い、変速指示が出ているか否かを判定する(ST2)。
ECU11は、変速指示が出ていると判定した場合(ST2:Yes)、フライホイールエネルギ、すなわち、回転体61に蓄積されている慣性エネルギが0であるか否かを判定する(ST3)。ECU11は、例えば、モータ回転数センサ75による検出結果等に基づいて回転体61の回転数が0であるか否かを判定することで、フライホイールエネルギが0であるか否かを判定することができる。ECU11は、回転体61の回転数が0である判定した場合にフライホイールエネルギが0であると判定することができる。一方、ECU11は、回転体61の回転数が0でない判定した場合にフライホイールエネルギが0でないと判定することができる。
ECU11は、フライホイールエネルギ(回転体61に蓄積されている慣性エネルギ)が0であると判定した場合(ST3:Yes)、言い換えれば、ダンパマス装置60が基本最適共振状態であると判定した場合、主変速機8を制御して、実際に変速段を変更する変速動作を実施する。このとき、ECU11は、主変速機8の変速段82、83とダンパ変速機40の変速段41、42との組み合わせが上記で説明した適切な組み合わせとなるように、主変速機8の変速動作に対応して同期してダンパ変速機40を制御して変速動作を実施し(ST4)、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。この場合、ECU11は、主変速機8の変速動作の開始時点から終了時点までの期間内に、ダンパ変速機40の変速比の変更を開始し終了するとよい。これにより、ダイナミックダンパ装置1は、ダンパ変速機40における変速比(変速段)の変更の際に生じる切替ショックを運転者に体感させにくくすることができ、例えば、ドライバビリティが悪化することを抑制することができる。
ECU11は、フライホイールエネルギ(回転体61に蓄積されている慣性エネルギ)が0でないと判定した場合(ST3:No)、言い換えれば、ダンパマス装置60が基本最適共振状態でないと判定した場合、フライホイールエネルギ0制御を実行し(ST5)、フライホイールエネルギを0とした後に、ST4に移行する。ここでは、ECU11は、フライホイールエネルギ0制御として、モータ65を電動機として利用しモータ65の駆動を制御し、モータ回転数を上昇させ、リングギヤ63Rの回転数を増速側に調節し、サンギヤ63S及び回転体61の回転数を低下させ、慣性エネルギを放出し回転体61の回転数がほぼ0である最適共振状態とする。
ECU11は、ST2にて変速指示が出ていないと判定した場合(ST2:No)、ST1で検出した車両情報に基づいて、エンジン4のスロットルがON状態であるか否か、すなわち、アクセル操作がON状態でエンジン4のスロットルが開かれているか否かを判定する(ST6)。
ECU11は、エンジン4のスロットルがON状態であると判定した場合(ST6:Yes)、すなわち、アクセル操作がON状態でエンジン4のスロットルが開かれていると判定した場合、フライホイールエネルギ0制御を実行し(ST7)、フライホイールエネルギを0とした後に、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。ここでのフライホイールエネルギ0制御は、上述したST5におけるフライホイールエネルギ0制御と同様の制御であるので詳細な説明を省略する。
ECU11は、エンジン4のスロットルがOFF状態であると判定した場合(ST6:No)、すなわち、アクセル操作がOFF状態でエンジン4のスロットルが閉じられていると判定した場合、フライホイールエネルギ蓄積制御を実行し(ST8)、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。ここでは、ECU11は、フライホイールエネルギ蓄積制御として、モータ65を発電機として利用しモータ65を制動制御し、モータ回転数を低下させ、リングギヤ63Rの回転数を減速側に調節し、サンギヤ63S及び回転体61の回転数を上昇させ、回転体61に伝達された回転動力を、この回転体61にて慣性エネルギとして蓄積する。また、ダンパマス装置60は、モータ65によって発電して回生することで、運動エネルギを電気エネルギに変換しバッテリ66に蓄積することができる。このとき、ダイナミックダンパ装置1は、回転体61の回転抵抗を運転者が車両2に要求する減速(ドライバ要望減速)に利用することができる。
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、ダンパマス装置60と、ダンパ変速機40とを備える。ダンパマス装置60は、主変速機8によって回転動力を変速して車両2の駆動輪10に伝達可能である動力伝達装置5の変速機出力軸14に、バネ30を介して回転体61が連結される。ダンパ変速機40は、バネ30と回転体61との間の動力伝達経路に設けられ、主変速機8の変速比に対応した変速比で回転体61に伝達される回転動力を変速する。そして、ダンパマス装置60は、回転体61に伝達された回転動力を慣性エネルギとして蓄積可能である。
したがって、ダイナミックダンパ装置1は、主変速機8の変速比が変更された場合であっても、適正に振動を低減することができる。この結果、ダイナミックダンパ装置1は、いわゆるNVHを低減することができる。そしてさらに、ダイナミックダンパ装置1は、車両2の状態に応じて、ダンパ本体20のダイナミックダンパとしての機能と、車両2の走行エネルギ蓄積装置としての機能とを使い分けることで、振動の低減と燃費性能の向上とを両立することができる。よって、このダイナミックダンパ装置1は、例えば、装置の大型化、重量増加、製造コスト増加等を抑制した上で、振動の低減と燃費性能の向上とを両立することができる。
なお、以上の説明では、ダンパ本体20は、ダンパクラッチ50を備えるものとして説明したがこれに限らない。ダンパ本体20は、変速機出力軸14とダンパマス装置60とを動力伝達可能に係合した状態と係合を解除した状態とに切り替え可能である係合装置として、ダンパクラッチ50にかえてダンパ変速機40の変速機構43を用いることができる。変速機構43は、例えば、第1ドリブンギヤ41b、第2ドリブンギヤ42bとダンパ回転軸15との結合を解除し、第1ドリブンギヤ41b及び第2ドリブンギヤ42bの両方を空転状態とすることで、変速機出力軸14とダンパマス装置60との係合を解除した状態とすることができる。また、ダンパ本体20は、上記係合装置自体を備えない構成であってもよい。
[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の概略構成図、図7、図8、図9、図10は、実施形態2に係るダイナミックダンパ装置の遊星歯車機構の動作を表す共線図、図11は、実施形態2に係るECUによる制御の一例を説明するフローチャート、図12は、実施形態2に係るECUによるフライホイールエネルギ0制御の一例を説明するフローチャートである。実施形態2に係るダイナミックダンパ装置は、慣性エネルギを蓄積する際にダンパ変速機の変速比を変更する点で実施形態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。また、実施形態2に係るダイナミックダンパ装置の各構成については、適宜、図1、図2、図3等を参照する(以下で説明する実施形態でも同様である。)。なお、図1、図2、図6は、主変速機とダンパ変速機との変速比の組み合わせが異なっている。
本実施形態のダイナミックダンパ装置201は、図6に示すように、ダンパ本体20と、ECU11とを備える。本実施形態のECU11は、第1制御装置、第2制御装置、第4制御装置、及び、第5制御装置として兼用される。
本実施形態のECU11は、回転体61に慣性エネルギを蓄積する際に、ダンパ変速機40を制御しこのダンパ変速機40の変速比を変更してダンパ変速機40からの出力回転数(出力回転速度)を上昇させる。これにより、ECU11は、ダンパマス装置60のキャリヤ63Cへの入力回転数を上昇させ、これに伴って回転体61の回転数を上昇させることで、回転体61における慣性エネルギの蓄積容量(蓄積代)を相対的に大きくしている。言い換えれば、ECU11は、回転体61に慣性エネルギを蓄積する際に、この回転体61により多くの慣性エネルギを蓄積するために、ダンパ変速機40の変速比を変更する。
例えば、ECU11は、車両2の定常走行時等に、図2に示すように、主変速機8において変速段82、ダンパ変速機40において変速段41を選択した状態で、車両2を走行させていると仮定する。ここで、車両2の定常走行時とは、運転者ができるだけ定速で走行できるように運転操作している場合やいわゆるオートクルーズによる自動走行制御が実行されている場合等、種々の走行時が想定される。この場合、ECU11は、図7に実線L21で示すように、モータ65を電動機として利用しモータ65の駆動を制御し、モータ回転数を上昇させ、リングギヤ63Rの回転数を増加側に調節することで回転体61の回転数がほぼ0の状態とし、ダンパマス装置60を基本最適共振状態としている。
そして、ECU11は、車両2の定常走行中において、例えば、エンジン4のスロットルが閉じられ車両2が惰性走行になった場合、あるいは、ブレーキ操作(制動要求操作)がONされて車両2が減速走行になった場合に、図8に点線L21に対して実線L22で示すように、モータ65を発電機として利用しモータ65を制動制御し、モータ回転数を低下させる。ECU11は、モータ回転数を低下させることで、リングギヤ63Rの回転数を減速側に調節し、サンギヤ63S及び回転体61の回転数を上昇させる。これにより、ダンパマス装置60は、回転体61に伝達された回転動力を、回転体61の回転数の上昇に伴って、この回転体61にて慣性エネルギとして蓄積することができる。またこのとき、ダンパマス装置60は、モータ65によって発電して回生することで、運動エネルギを電気エネルギに変換しバッテリ66に蓄積することができる。
そして、ECU11は、この状態でモータ回転数が、モータ65において実現可能な最低回転数である定格最低回転数となると、ダンパ変速機40を制御し、このダンパ変速機40の変速比を変更する。ここでは、ECU11は、図6に示すように、ダンパ変速機40の変速段41を変速段42に変更する。
このとき、ECU11は、ダンパクラッチ50を一旦解放状態とした後に、ダンパ変速機40の変速段41を変速段42に変更する。そして、ECU11は、モータ65を電動機として利用しモータ65の駆動を制御しモータ回転数、リングギヤ63Rの回転数を上昇させ、これにより、キャリヤ63Cの回転数を上昇させ、回転部材50aの回転数と回転部材50bの回転数とを同期させるように制御する。その後、ECU11は、ダンパクラッチ50を再度係合状態として、ダンパ変速機40における変速動作を完了させる。すなわちここでは、ECU11は、モータ65を変速同期装置として利用する。
この結果、ダンパマス装置60は、図9に点線L22に対して実線L23に示すように、ダンパ変速機40からの出力回転数が上昇することで、キャリヤ63Cへの入力回転数が上昇すると共に、モータ回転数、リングギヤ63Rの回転数が上昇した状態となる。これにより、ダンパマス装置60は、回転体61における慣性エネルギの蓄積容量を増加させ回転体61により多くの慣性エネルギを蓄積することができるようになる。
その後、ECU11は、図10に点線L23に対して実線L24で示すように、モータ65を発電機として利用しモータ65を制動制御し、モータ回転数を低下させる。ECU11は、モータ回転数を低下させることで、リングギヤ63Rの回転数を減速側に調節し、サンギヤ63S及び回転体61の回転数をさらに上昇させることができる。これにより、ダンパマス装置60は、回転体61の回転数のさらなる上昇に伴って、この回転体61にてより多くの慣性エネルギを蓄積することができる。またこのとき、ダンパマス装置60は、モータ65によって発電して回生することで、運動エネルギを電気エネルギに変換しバッテリ66にさらに蓄積することができる。
一方、ECU11は、例えば、アクセル操作がON状態となって加速要求が発生した場合、あるいは、自動走行制御によって加速要求が発生した場合等、回転体61から慣性エネルギを放出する際には、上記で説明した回転体61に慣性エネルギを蓄積する場合とは逆の順序で各部を制御する。すなわち、ECU11は、モータ65を電動機として利用しモータ65の駆動を制御し、モータ回転数を上昇させ、サンギヤ63S及び回転体61の回転数を低下させて、回転体61に蓄積されていた慣性エネルギを回転動力として放出する。またこのとき、ダンパマス装置60は、モータ65が駆動し力行することで、バッテリ66に蓄積された電気エネルギを運動エネルギに変換して放出することができる。その後、ECU11は、ダンパ変速機40の変速段42を変速段41に変更する。この結果、ダンパマス装置60は、ダンパ変速機40からの出力回転数が低下することで、キャリヤ63Cへの入力回転数が低下すると共に、モータ65が発電機として利用されモータ65が制動制御され、モータ回転数、リングギヤ63Rの回転数が低下した状態となる。そして、ECU11は、モータ65を電動機としてモータ65の駆動を制御し、モータ回転数を上昇させ、サンギヤ63S及び回転体61の回転数をさらに低下させて、回転体61に蓄積されていた慣性エネルギのさらなる放出を行い、ダンパマス装置60を最適共振状態とする。そして、ECU11は、回転体61の回転数がほぼ0である状態、すなわち、ダンパマス装置60が最適共振状態に戻った後に、エンジン4の出力を制御し、エンジン4による動力を走行用動力として用いて車両2を加速させる。これにより、このダイナミックダンパ装置1は、燃費性能を向上することができる。
したがって、上記のように構成されるダイナミックダンパ装置201は、回転体61を含むダンパマス装置60により多くのエネルギ(回転体61の慣性運動エネルギ、及び、バッテリ66に蓄積された電気エネルギ)を蓄積し、必要に応じてより多くのエネルギを放出することができ、よって、さらなる燃費性能の向上を図ることができる。
ここで、本実施形態のECU11は、上記のようにダンパ変速機40の変速比を変更する際に、ダンパクラッチ50を制御してこのダンパクラッチ50を解放状態とすると共に、さらに、ダンパクラッチ50の解放状態でエンジンブレーキ制御又はブレーキトルク制御を行う。
上記エンジンブレーキ制御とは、ダンパクラッチ50の解放状態でエンジン4の回転抵抗を利用したエンジンブレーキ(機関ブレーキ)によって車両2の減速度を調節する制御である。この場合、ECU11は、クラッチ6を制御しクラッチトルク制御を行うことで、駆動輪10に作用するエンジンブレーキトルクを調節し車両2の減速度を調節する。
上記ブレーキトルク制御とは、ダンパクラッチ50の解放状態で制動装置12が発生させる制動力によって車両2の減速度を調節する制御である。この場合、ECU11は、クラッチ6を制御し駆動輪10を含む各車輪に作用する制動装置12によるブレーキトルクを調節し車両2の減速度を調節する。
これにより、ダイナミックダンパ装置201は、ダンパ変速機40の変速動作の際にダンパクラッチ50を一旦解放状態することで、駆動輪10に回転体61の慣性による回転抵抗が作用しなくなった場合でも、エンジンブレーキトルク又は制動装置12によるブレーキトルクによって車両2を所望の減速度で減速させることができる。この結果、ダイナミックダンパ装置201は、ダンパ変速機40の変速動作の際しダンパクラッチ50が解放状態となった際に、いわゆるトルク抜けによって運転者に違和感を与えてしまうことを抑制することができる。
次に、図11のフローチャートを参照してECU11による制御の一例を説明する。
まず、ECU11は、各種センサによる検出結果に基づいて、車両情報を取得する(ST1)。次に、ECU11は、変速指示が出ているか否かを判定する(ST2)。ECU11は、変速指示が出ていると判定した場合(ST2:Yes)、フライホイールエネルギが0であるか否かを判定する(ST3)。ECU11は、フライホイールエネルギが0であると判定した場合(ST3:Yes)、主変速機8、ダンパ変速機40を制御して、実際に変速段を変更する変速動作を実施し(ST4)、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。ECU11は、フライホイールエネルギが0でないと判定した場合(ST3:No)、フライホイールエネルギ0制御を実行し(ST205)、フライホイールエネルギを0とした後に、ST4に移行する。
ここで、図12のフローチャートを参照して本実施形態のECU11によるフライホイールエネルギ0制御の一例を説明する。
本実施形態のECU11は、フライホイールエネルギ0制御では、まず、主変速機8の変速段82、83とダンパ変速機40の変速段41、42との組み合わせが上記で説明した適切な組み合わせとなっているか否かを判定する(ST220)。ここで、適切な組み合わせとは、上記で説明したようにNVH対策として適切な組み合わせであり、具体的には、変速段82と変速段41、変速段83と変速段42の組み合わせである。
ECU11は、組み合わせが適切な組み合わせとなっていると判定した場合(ST220:Yes)、モータ65を電動機として利用しモータ65の駆動を制御し慣性エネルギを放出しフライホイール回転数(回転体61の回転数)をほぼ0としダンパマス装置60を最適共振状態とし(ST221)、フライホイールエネルギ0制御を終了する。
ECU11は、組み合わせが適切な組み合わせになっていないと判定した場合(ST220:No)、モータ65を電動機として利用しモータ65の駆動を制御し、慣性エネルギを放出しフライホイール回転数をほぼ0としダンパマス装置60を最適共振状態とする(ST222)。その後、ECU11は、ダンパ変速機40を制御して変速動作を実施し主変速機8の変速段82、83とダンパ変速機40の変速段41、42との組み合わせをNVH対策に適した組み合わせにして(ST223)、フライホイールエネルギ0制御を終了する。
図11に戻って、ECU11は、ST2にて変速指示が出ていないと判定した場合(ST2:No)、エンジン4のスロットルがON状態であるか否かを判定する(ST6)。ECU11は、エンジン4のスロットルがON状態であると判定した場合(ST6:Yes)、フライホイールエネルギ0制御を実行し(ST207)、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。ここでのフライホイールエネルギ0制御は、上述したST205におけるフライホイールエネルギ0制御と同様の制御であるので詳細な説明を省略する。
ECU11は、エンジン4のスロットルがOFF状態であると判定した場合(ST6:No)、すなわち、アクセル操作がOFF状態でエンジン4のスロットルが閉じられていると判定した場合、モータ回転数センサ75が検出した現在のモータ回転数Nmgが予め設定される定格最低回転数Nbより高いか否かを判定する(ST208)。
ECU11は、モータ回転数Nmgが定格最低回転数Nbより高いと判定した場合(ST208:Yes)、フライホイールエネルギ蓄積制御を実行し(ST209)、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。ここでは、ECU11は、フライホイールエネルギ蓄積制御として、モータ65を発電機として利用しモータ65を制動制御し、モータ回転数Nmgを低下させ、リングギヤ63Rの回転数を減速側に調節し、サンギヤ63S及び回転体61の回転数を上昇させ、回転体61に伝達された回転動力を、この回転体61にて慣性エネルギとして蓄積する。またこのとき、ダンパマス装置60は、モータ65によって発電して回生することで、運動エネルギを電気エネルギに変換しバッテリ66に蓄積することができる。このとき、ダイナミックダンパ装置1は、回転体61の回転抵抗(負の回転力)を運転者が車両2に要求する減速(ドライバ要望減速)に利用することができる。
ECU11は、モータ回転数Nmgが定格最低回転数Nb以下であると判定した場合(ST208:No)、エンジン回転数センサ73が検出した現在のエンジン回転数Neが、入力軸回転数センサ74が検出した現在の変速機入力軸13の入力軸回転数Ninより低いか否かを判定する(ST210)。
ECU11は、エンジン回転数Neが入力軸回転数Ninより低いと判定した場合(ST210:Yes)、すなわち、駆動輪10にエンジンブレーキトルクを作用させることができる状態である場合、ダンパ変速機40を制御してダンパ変速機40の変速動作を実施すると共にエンジンブレーキ制御を実施し(ST211)、ST209に移行する。
この場合、ECU11は、クラッチ6を制御しこのクラッチ6を係合状態あるいは半係合状態とすることでクラッチトルク制御を行うと共に、同時にダンパクラッチ50を制御しこのダンパクラッチ50を一旦解放状態とする。このとき、ECU11は、クラッチトルク制御によって、エンジン4の回転抵抗に応じてクラッチ6を介して駆動輪10側に伝達される負の伝達トルクの大きさを、回転体61の慣性による回転抵抗によって生じうる減速トルクの大きさに相当するように調節し、駆動輪10に作用するエンジンブレーキトルクを調節する。そして、ECU11は、ダンパ変速機40の変速動作を実施し、例えば、変速段41を変速段42に変更すると共に、モータ65を電動機として利用しモータ65の駆動を制御しモータ回転数及びキャリヤ63Cを上昇させ、変速動作時のダンパ変速機40からの出力回転数とキャリヤ63Cの回転数とを瞬時に同期させる。そして、ECU11は、ダンパクラッチ50を再度係合状態とすると共にこれに同期してクラッチ6を制御しこのクラッチ6を即時に解放状態とする。
ECU11は、エンジン回転数Neが入力軸回転数Nin以上であると判定した場合(ST210:No)、すなわち、駆動輪10にエンジンブレーキトルクを作用させることができない状態である場合、ダンパ変速機40を制御してダンパ変速機40の変速動作を実施すると共にブレーキトルク制御を実施し(ST212)、ST209に移行する。
この場合、ECU11は、制動装置12を制御すると共に、同時にダンパクラッチ50を制御しこのダンパクラッチ50を一旦解放状態とする。このとき、ECU11は、制動装置12を制御することによって、制動装置12が発生させる制動トルクの大きさを、回転体61の慣性による回転抵抗によって生じうる減速トルクの大きさに相当するように調節し、駆動輪10に作用する制動装置12によるブレーキトルクを調節する。そして、ECU11は、ダンパ変速機40の変速動作を実施し、例えば、変速段41を変速段42に変更すると共に、モータ65を電動機として利用しモータ65の駆動を制御しモータ回転数及びキャリヤ63Cを上昇させ、変速動作時のダンパ変速機40からの出力回転数とキャリヤ63Cの回転数とを瞬時に同期させる。そして、ECU11は、ダンパクラッチ50を再度係合状態とすると共にこれに同期して制動装置12を制御しこの制動装置12が発生させる制動トルクを0にする。
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201は、主変速機8の変速比が変更された場合であっても、適正に振動を低減することができる。そしてさらに、ダイナミックダンパ装置201は、車両2の状態に応じて、ダンパ本体20のダイナミックダンパとしての機能と、車両2の走行エネルギ蓄積装置としての機能とを使い分けることで、振動の低減と燃費性能の向上とを両立することができる。
さらに、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、ダンパ変速機40を制御するECU11を備える。ECU11は、回転体61に慣性エネルギを蓄積する際に、ダンパ変速機40を制御しこのダンパ変速機40の変速比を変更してダンパ変速機40からの出力回転数を上昇させる。したがって、ダイナミックダンパ装置201は、ダンパマス装置60への入力回転数を上昇させることができ、回転体61における慣性エネルギの蓄積容量を増加させ、この回転体61により多くの慣性エネルギを蓄積することができる。
さらに、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、ダンパクラッチ50と、ECU11とを備える。ダンパクラッチ50は、変速機出力軸14とダンパマス装置60とを動力伝達可能に係合した状態と係合を解除した状態とに切り替え可能である。ECU11は、ダンパ変速機40の変速比を変更する際に、ダンパクラッチ50を制御してこのダンパクラッチ50を解放状態とすると共にこのダンパクラッチ50の解放状態で、エンジン4の回転抵抗を利用したエンジンブレーキ、又は、制動装置12が発生させる制動力によって車両2の減速度を調節する。したがって、ダイナミックダンパ装置201は、ダンパ変速機40の変速動作の際しダンパクラッチ50が解放状態となった際に、いわゆるトルク抜けによって運転者に違和感を与えてしまうことを抑制することができ、例えば、ドライバビリティが悪化することを抑制することができる。
[実施形態3]
図13、図14、図15は、実施形態3に係るダイナミックダンパ装置の概略構成図、図16は、実施形態3に係るECUによる制御の一例を説明するフローチャートである。実施形態3に係るダイナミックダンパ装置は、回転軸が主変速機の入力軸であり、慣性エネルギを蓄積する際に主変速機の変速比を変更する点で実施形態2とは異なる。なお、図13、図14、図15は、主変速機とダンパ変速機との変速比の組み合わせが異なっている。
本実施形態のダイナミックダンパ装置301は、図13に示すように、ダンパ本体320と、ECU11とを備える。本実施形態のECU11は、第1制御装置、第3制御装置、第4制御装置、及び、第5制御装置として兼用される。
そして、本実施形態のダイナミックダンパ装置301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動力伝達装置5の回転軸、ここでは、駆動系をなす主変速機8の変速機入力軸(入力軸)13に設けられる。この変速機入力軸13は、回転軸線X2がダンパ回転軸15の回転軸線X3とほぼ平行に配置されている。
本実施形態のダンパ本体20は、変速機入力軸13にバネ30を介してダンパマスとしての回転体61(図3参照)が連結されるダンパマス装置60と、バネ30と回転体61との間の動力伝達経路に設けられるダンパ変速機40とを備える。
ここでは、ダンパ変速機40は、第1ドライブギヤ41aと第2ドライブギヤ42aとが一体化された状態でブッシュ等を介して変速機入力軸13に相対回転可能に支持される。第1ドライブギヤ41a、第2ドライブギヤ42aは、バネ30を介して変速機入力軸13に連結され弾性支持されており、変速機入力軸13に対してこのバネ30を介して相対回転可能である。また、ダンパ変速機40は、第1ドリブンギヤ41b、第2ドリブンギヤ42bがそれぞれブッシュ等を介してダンパ回転軸15に相対回転可能に支持される。ダンパ変速機40は、変速機構43によって複数の変速段41、42のうちのいずれか1つの第1ドリブンギヤ41b、第2ドリブンギヤ42bがダンパ回転軸15に選択的に結合される。ダンパ変速機40は、変速機入力軸13からバネ30を介して伝達される動力を、変速段41、あるいは、変速段42に応じた所定の変速比で変速し、ダンパ回転軸15に伝達する。
ダンパクラッチ50は、変速機入力軸13とダンパマス装置60とを動力伝達可能に係合した状態と係合を解除した状態とに切り替え可能である。本実施形態のダンパクラッチ50は、主変速機8とダンパ変速機40との間の動力伝達経路に設けられる。ダンパクラッチ50は、主変速機8側の回転部材50aとダンパ変速機40側の回転部材50bとを動力伝達可能に係合し変速機入力軸13とダンパ変速機40とを動力伝達可能に係合した係合状態と、この係合を解除した解放状態とに切り替え可能である。ここでは、変速機入力軸13は、主変速機8側とダンパ変速機40側とに分割されている。そして、回転部材50aは、分割された変速機入力軸13において主変速機8側の部分と一体回転する部材である。一方、回転部材50bは、分割された変速機入力軸13においてダンパ変速機40側の部分と一体回転する部材である。
そして、本実施形態のダンパマス装置60は、入力要素である遊星歯車機構63のキャリヤ63C(図3参照)がダンパクラッチ50を介さずにダンパ回転軸15に一体回転可能に結合されている。
本実施形態のECU11は、回転体61に慣性エネルギを蓄積する際に、主変速機8を制御しこの主変速機8の変速比を変更してダンパ変速機40への入力回転数(入力回転速度)を上昇させる。これにより、ECU11は、結果的にダンパマス装置60のキャリヤ63Cへの入力回転数を上昇させ、これに伴って回転体61の回転数を上昇させることで、回転体61における慣性エネルギの蓄積容量(蓄積代)を相対的に大きくしている。言い換えれば、ECU11は、回転体61に慣性エネルギを蓄積する際に、この回転体61により多くの慣性エネルギを蓄積するために、主変速機8の変速比を変更する。
例えば、ECU11は、車両2が高速で走行し、図13に示すように、主変速機8においてハイ側の変速段83を選択し、ダンパ変速機において変速段42を選択した状態を仮定する。この場合、ECU11は、モータ65を電動機として利用しモータ65の駆動を制御し、モータ回転数を上昇させ、リングギヤ63Rの回転数を増加側に調節することで回転体61の回転数がほぼ0の状態とし、ダンパマス装置60を基本最適共振状態としている(図7の実線L21参照)。
そして、ECU11は、例えば、車両2の減速走行が開始した場合、モータ65を発電機として利用しモータ65を制動制御し、モータ回転数を低下させることで、リングギヤ63Rの回転数を減速側に調節し、サンギヤ63S及び回転体61の回転数を上昇させる(図8の実線L22参照)。これにより、ダンパマス装置60は、回転体61に伝達された回転動力を、回転体61の回転数の上昇に伴って、この回転体61にて慣性エネルギとして蓄積することができる。またこのとき、ダンパマス装置60は、モータ65によって発電して回生することで、運動エネルギを電気エネルギに変換しバッテリ66に蓄積することができる。
そして、ECU11は、この状態でモータ回転数が定格最低回転数となると、主変速機8を制御しこの主変速機8の変速比を変更する。ここでは、ECU11は、図14に示すように、主変速機8の変速段83をロー側の変速段82に変更する。
このとき、ECU11は、ダンパクラッチ50を一旦解放状態とした後に、主変速機8の変速段83を変速段82に変更する。そして、ECU11は、モータ65を電動機として利用しモータ65の駆動を制御しモータ回転数、リングギヤ63Rの回転数を上昇させ、これにより、キャリヤ63Cの回転数を上昇させ、回転部材50aの回転数と回転部材50bの回転数とを同期させるように制御する。その後、ECU11は、ダンパクラッチ50を再度係合状態として、主変速機8における変速動作を完了させる。
この結果、ダンパマス装置60は、ダンパ変速機40への入力回転数が上昇することで、ダンパ変速機40からの出力回転数、キャリヤ63Cへの入力回転数が上昇すると共に、モータ回転数、リングギヤ63Rの回転数が上昇した状態となる(図9の実線L23参照)。これにより、ダンパマス装置60は、回転体61における慣性エネルギの蓄積容量を増加させ回転体61により多くの慣性エネルギを蓄積することができるようになる。
その後、ECU11は、モータ65を発電機として利用しモータ65を制動制御し、モータ回転数を低下させる。ECU11は、モータ回転数を低下させることで、リングギヤ63Rの回転数を減速側に調節し、サンギヤ63S及び回転体61の回転数をさらに上昇させることができる(図10の実線L24参照)。これにより、ダンパマス装置60は、回転体61の回転数のさらなる上昇に伴って、この回転体61にてより多くの慣性エネルギを蓄積することができる。またこのとき、ダンパマス装置60は、モータ65によって発電して回生することで、運動エネルギを電気エネルギに変換しバッテリ66にさらに蓄積することができる。
一方、ECU11は、加速要求が発生した場合等、回転体61から慣性エネルギを放出する際には、図15に示すように、ダンパ変速機40の変速段42を変速段41に変更して、NVH対策として適切な組み合わせとする。その後、ECU11は、上記で説明した回転体61に慣性エネルギを蓄積する場合とは逆の順序で各部を制御し、回転体61から慣性エネルギを放出する。
次に、図16のフローチャートを参照してECU11による制御の一例を説明する。
ECU11は、ST210にて、エンジン回転数Neが入力軸回転数Ninより低いと判定した場合(ST210:Yes)、主変速機8を制御して主変速機8の変速動作を実施すると共にエンジンブレーキ制御を実施し(ST311)、ST209に移行する。
この場合、ECU11は、クラッチ6を制御しこのクラッチ6を係合状態あるいは半係合状態とすることでクラッチトルク制御を行うと共に、同時にダンパクラッチ50を制御しこのダンパクラッチ50を一旦解放状態とする。このとき、ECU11は、クラッチトルク制御によって駆動輪10に作用するエンジンブレーキトルクを調節する。そして、ECU11は、主変速機8の変速動作を実施し、例えば、変速段83をロー側の変速段82に変更すると共に、モータ65を電動機として利用しモータ65の駆動を制御しモータ回転数及びキャリヤ63Cを上昇させ、回転部材50aの回転数と回転部材50bの回転数とを瞬時に同期させる。そして、ECU11は、ダンパクラッチ50を再度係合状態とすると共にこれに同期してクラッチ6を制御しこのクラッチ6を即時に解放状態とする。
ECU11は、ST210にて、エンジン回転数Neが入力軸回転数Nin以上であると判定した場合(ST210:No)、主変速機8を制御して主変速機8の変速動作を実施すると共にブレーキトルク制御を実施し(ST312)、ST209に移行する。
この場合、ECU11は、制動装置12を制御すると共に、同時にダンパクラッチ50を制御しこのダンパクラッチ50を一旦解放状態とする。このとき、ECU11は、制動装置12を制御することによって駆動輪10に作用する制動装置12によるブレーキトルクを調節する。そして、ECU11は、主変速機8の変速動作を実施し、例えば、変速段83をロー側の変速段82に変更すると共に、モータ65を電動機として利用しモータ65の駆動を制御しモータ回転数及びキャリヤ63Cを上昇させ、回転部材50aの回転数と回転部材50bの回転数とを瞬時に同期させる。そして、ECU11は、ダンパクラッチ50を再度係合状態とすると共にこれに同期して制動装置12を制御しこの制動装置12が発生させる制動トルクを0にする。
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301は、主変速機8の変速比が変更された場合であっても、適正に振動を低減することができる。そしてさらに、ダイナミックダンパ装置301は、車両2の状態に応じて、ダンパ本体20のダイナミックダンパとしての機能と、車両2の走行エネルギ蓄積装置としての機能とを使い分けることで、振動の低減と燃費性能の向上とを両立することができる。
さらに、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、ダンパ変速機40を制御するECU11を備える。ECU11は、回転体61に慣性エネルギを蓄積する際に、主変速機8を制御しこの主変速機8の変速比を変更してダンパ変速機40への入力回転数を上昇させる。したがって、ダイナミックダンパ装置301は、ダンパマス装置60への入力回転数を上昇させることができ、回転体61における慣性エネルギの蓄積容量を増加させ、この回転体61により多くの慣性エネルギを蓄積することができる。
さらに、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は、主変速機8の変速動作の際しダンパクラッチ50が解放状態となった際に、いわゆるトルク抜けによって運転者に違和感を与えてしまうことを抑制することができ、例えば、ドライバビリティが悪化することを抑制することができる。
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、以上で説明した各実施形態の構成要素を適宜組み合わせることで構成してもよい。
以上の説明では、遊星歯車機構は、キャリヤが第1回転要素であり入力要素に相当し、リングギヤが第2回転要素であり回転制御要素に相当し、サンギヤが第3回転要素でありフライホイール要素に相当す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、リングギヤが第1回転要素であり入力要素に相当し、サンギヤが第2回転要素であり回転制御要素に相当し、キャリヤが第3回転要素でありフライホイール要素に相当するものであってもよく、さらに他の組み合わせであってもよい。
以上の説明では、遊星歯車機構は、シングルピニオン式の遊星歯車機構であるものとして説明したがこれに限らず、ダブルピニオン式の遊星歯車機構であってもよい。
以上で説明した可変慣性質量装置は、遊星歯車機構と、回転制御装置とを有するものとして説明したがこれに限らない。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。また、回転制御装置は、回転電機(モータ65)を含んで構成されるものとして説明したがこれに限らず、ダンパマスをなす遊星歯車機構の回転要素の回転を制御し、ダンパマスの見掛け上の慣性質量を可変とするものであれば、例えば、電磁ブレーキ装置等を含んで構成されるものであってもよい。
以上で説明した車両は、走行用動力源として、内燃機関に加えてさらに、発電可能な電動機としてのモータジェネレータなどを備えたいわゆる「ハイブリッド車両」であってもよい。
以上の説明では、第1制御装置、第2制御装置、第3制御装置、第4制御装置、第5制御装置は、ECU11によって兼用されるものとして説明したが、これに限らず、それぞれECU11とは別個に設けられ、ECU11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。
1、201、301 ダイナミックダンパ装置
2 車両
3 パワートレーン
4 エンジン(内燃機関)
5 動力伝達装置
6 クラッチ
7 ダンパ
8 主変速機
9 デファレンシャルギヤ
10 駆動輪
11 ECU(第1制御装置、第2制御装置、第3制御装置、第4制御装置、第5制御装置)
12 制動装置
13 変速機入力軸(回転軸、入力軸)
14 変速機出力軸(回転軸、出力軸)
15 ダンパ回転軸
20、320 ダンパ本体
30 バネ(弾性体)
40 ダンパ変速機
50 ダンパクラッチ(係合装置)
60 ダンパマス装置
61 回転体(ダンパマス)
62 可変慣性質量装置
63 遊星歯車機構
63C キャリヤ(回転要素)
63S サンギヤ(回転要素)
63R リングギヤ(回転要素)
64 回転制御装置
65 モータ

Claims (9)

  1. 主変速機によって回転動力を変速して車両の駆動輪に伝達可能である動力伝達装置の回転軸に、弾性体を介してダンパマスが連結されるダンパマス装置と、
    前記弾性体と前記ダンパマスとの間の動力伝達経路に設けられ、前記主変速機の変速比に対応した変速比で前記ダンパマスに伝達される回転動力を変速するダンパ変速機とを備え、
    前記ダンパマス装置は、前記ダンパマスに伝達された回転動力を慣性エネルギとして蓄積可能であることを特徴とする、
    ダイナミックダンパ装置。
  2. 前記ダンパマス装置を制御し、前記主変速機の非変速動作時でかつ前記車両に対する加速要求操作が解除された状態である場合に前記ダンパマスに慣性エネルギを蓄積し、前記主変速機の変速動作の際、又は、前記車両に対する加速要求操作がなされた状態である場合に、前記ダンパマスに蓄積した慣性エネルギを放出する第1制御装置を備える、
    請求項1に記載のダイナミックダンパ装置。
  3. 前記第1制御装置は、前記回転軸に伝達される動力を発生する内燃機関による動力の発生より、前記ダンパマスに蓄積した慣性エネルギの放出を優先する、
    請求項2に記載のダイナミックダンパ装置。
  4. 前記ダンパ変速機を制御する第2制御装置を備え、
    前記回転軸は、前記主変速機の出力軸であり、
    前記第2制御装置は、前記ダンパマスに慣性エネルギを蓄積する際に、前記ダンパ変速機を制御し当該ダンパ変速機の変速比を変更して前記ダンパ変速機からの出力回転速度を上昇させる、
    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. 前記主変速機を制御する第3制御装置を備え、
    前記回転軸は、前記主変速機の入力軸であり、
    前記第3制御装置は、前記ダンパマスに慣性エネルギを蓄積する際に、前記主変速機を制御し当該主変速機の変速比を変更して前記ダンパ変速機への入力回転速度を上昇させる、
    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。
  6. 前記ダンパマスに慣性エネルギを蓄積する際に、前記ダンパマス装置を制御して前記ダンパマスの回転速度を上昇させる第4制御装置を備える、
    請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のダイナミックダンパ装置。
  7. 前記ダンパマス装置は、差動回転可能な複数の回転要素を含み当該複数の回転要素のいずれかに前記ダンパマスが設けられる遊星歯車機構と、前記回転要素の回転を制御する回転制御装置とを含んで構成され、前記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を有し、前記回転制御装置が前記回転要素の回転を制御することで、前記慣性エネルギの蓄積、又は、前記慣性エネルギの放出を行う、
    請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のダイナミックダンパ装置。
  8. 前記可変慣性質量装置は、前記ダンパマスによる慣性エネルギの蓄積前の状態では、前記ダンパマスによる慣性エネルギの蓄積後の状態と比較して、前記ダンパマスの慣性質量を相対的に小さくする、
    請求項7に記載のダイナミックダンパ装置。
  9. 前記回転軸と前記ダンパマス装置とを動力伝達可能に係合した状態と前記係合を解除した状態とに切り替え可能である係合装置と、
    前記ダンパ変速機の変速比を変更する際に、前記係合装置を制御して当該係合装置を解放状態とすると共に当該係合装置の解放状態で、前記回転軸に伝達される動力を発生する内燃機関の回転抵抗を利用した機関ブレーキ、又は、制動装置が発生させる制動力によって前記車両の減速度を調節する第5制御装置とを備える、
    請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のダイナミックダンパ装置。
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