JP6264305B2

JP6264305B2 - 捩り振動低減装置

Info

Publication number: JP6264305B2
Application number: JP2015028325A
Authority: JP
Inventors: 守弘松本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-02-17
Filing date: 2015-02-17
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2035-02-17
Also published as: JP2016151301A

Description

この発明は、慣性質量体の振子運動によって振動を低減する捩り振動低減装置に関し、特に流体継手の内部に収容される捩り振動低減装置に関するものである。

この種の装置では、慣性質量体の回転数を高くすることにより、質量を増大したのと同様の制振効果を得ることができるので、特許文献１に記載された吸振器では、遊星歯車機構からなる増速機構を設けている。また、特許文献２に記載された装置では、クランクシャフトと振動減衰のための質量体との間に遊星歯車機構が設けられている。

特開平１０−１８４７９９号公報特開２０１４−３５０７８号公報

遊星歯車機構は基本的には、三つの回転要素によって差動作用を行う機構であるから、捩り振動低減装置に対するトルクの伝達機構として使用する場合、いずれかの回転要素を所定の箇所もしくは回転部材に連結することにより、あるいはその連結を解くことにより捩り振動低減装置に対するトルクの伝達の状態を変化させることができる。このような連結およびその解除を行うために係合機構を設けることが考えられるが、その切替動作を行うためにアクチュエータを新たに設けるとすれば、必要部品が更に増え、また制御のための装置が必要になるなど、振動低減装置の全体としての軸長が長くなったり、構成が複雑になったりする可能性がある。特に、捩り振動低減装置をトルクコンバータなどの密閉されたケーシングの内部に設けるとすれば、構成が更に複雑化する可能性がある。

この発明は上記の事情を背景としてなされたものであって、トルクコンバータなどの流体継手の内部に設けられ、かつトルクの伝達状態を切り替える機構を有する捩り振動低減装置の構成の簡素化を図ることを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、伝達されたトルクの振動によって振子運動をする質量体を有する回転体が、流体継手の内部に該流体継手と同一軸線上に収容され、前記流体継手における従動側部材のトルクの振動を前記質量体の振子運動によって低減する捩り振動低減装置において、前記流体継手は該流体継手の内部の圧力に応じて軸線方向の変形が生じるケーシングを有し、三つの回転要素によって差動作用を行う遊星回転機構が前記ケーシングの内部に配置され、前記三つの回転要素のうちの第１の回転要素が前記回転体に連結され、前記三つの回転要素のうちの第２の回転要素が前記従動側部材に連結され、前記三つの回転要素のうちの第３の回転要素に、該第３の回転要素を所定の箇所に選択的に連結する係合機構が連結され、前記ケーシングを軸線方向に変形させる力を前記係合機構に伝達して前記係合機構を係合もしくは解放させる切替機構を更に備えていることを特徴とするものである。

この発明によれば、流体継手を介して伝達するトルクもしくは動力に応じて流体継手の内部の圧力が変化し、その圧力に応じてケーシングが変形する。そのケーシングの変形に伴って切替機構を介して係合機構に力が伝達され、切替機構が係合状態から解放状態に、もしくは解放状態から係合状態に切り替わる。その結果、遊星回転機構が増速機として機能し、あるいは減速機として機能し、もしくは一体回転し、さらには空転状態になるので、前記回転体およびこれに保持されている質量体の回転数が変化し、その回転数もしくはトルクの伝達状態に応じた振動減衰特性を得ることができる。

この発明の第１の例を模式的に示す図である。この発明の第２の例を模式的に示す図である。この発明の第３の例を模式的に示す図である。この発明の第４の例を模式的に示す図である。この発明の第５の例を模式的に示す図である。

つぎにこの発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１はこの発明に係る捩り振動低減装置の一例を示す模式図であって、流体継手としてのトルクコンバータ１の内部に、振子運動を行って振動を減衰させる質量体２を配置した例を示している。このトルクコンバータ１は従来車両の駆動機構に用いられているものと同様の構成であり、フロントカバー３と、このフロントカバー３に一体化されているポンプシェル４によって、液密状態に密封されたケーシング５が形成されている。このケーシング５は内部に封入されている油圧が高くなると軸線方向に弾性的に膨張し、その油圧が低くなると弾性力によって収縮するように構成されている。したがって、例えばフロントカバー３の内壁面は、ケーシング５の内部の圧力に応じて、軸線方向に前後動する。

そのポンプシェル４の内面にポンプインペラーが取り付けられてポンプ６が構成され、この駆動側部材としてのポンプ６に対向して従動側部材であるタービン７が配置されている。このタービン７はハブ８を介して入力軸９に連結されている。ポンプ６の内周部とタービン７の内周部との間に一方向クラッチ（図示せず）を介してステータ１０が配置され、所定の低回転数域では、タービン７から流出したフルードの流れの向きを変換してポンプ６に供給するように構成されている。

ケーシング５の一部を構成しているフロントカバー３の内面に対向してロックアップクラッチ１１が配置されている。このロックアップクラッチ１１は、フロントカバー３側の油圧とこれとは反対側の油圧との圧力差に応じてフロントカバー３に摩擦接触させられ、あるいはフロントカバー３から離隔させられるクラッチであり、ばねダンパー１２を介してハブ８に連結されている。

前述した質量体２は、タービン７あるいはこれと一体に回転する入力軸９のトルクの振動を低減するためのものであり、所定の回転体１３にその回転体１３の円周方向に往復回転（振子運動）するように保持されている。その保持の形態は従来知られているいわゆる振子ダンパと同様の形態であってよく、回転体１３に転動面を形成し、質量体２を遠心力によってその転動面に押し付け、トルクの変動によって転動面に沿って質量体２が往復動作する形態であってよい。また、質量体２を回転体１３にいわゆるピン止めして回転体１３のトルクが変動することによって質量体２が揺動（振子運動）するように構成されていてもよい。

その回転体１３は、タービン７とロックアップクラッチ１１との間に配置され、遊星回転機構１４を介してハブ８もしくは入力軸９に連結されている。遊星回転機構１４は、回転中心側に配置されているサン回転要素１５と、そのサン回転要素１５に対して同心円上に配置されたリング回転要素１６と、サン回転要素１５の外周面とリング回転要素１６の内周面との間に配置された遊星回転部材を自転かつ公転可能に保持しているキャリヤ回転要素１７との３つの回転要素によって差動作用を行う機構である。より具体的には、サンギヤ１５と、リングギヤ１６と、キャリヤ１７とを有する遊星歯車機構１４を介して、回転体１３はハブ８もしくは入力軸９に連結されている。図１に示す例では、回転体１３は環状に形成されていてリングギヤ１６の外周側に嵌合した状態でリングギヤ１６に連結されている。また、キャリヤ１７がロックアップクラッチ１１におけるばねダンパー１２とハブ８との間に介在させられ、これらばねダンパー１２とハブ８とに連結されている。そして、サンギヤ１５は、係合機構１８を介して、固定軸などの所定の固定部１９に連結されている。

係合機構１８は、軸線方向の力（スラスト力）を受けて係合し、あるいは解放する摩擦係合機構もしくは噛み合い係合機構であり、フロントカバー３の内壁面に隣接して配置されている。そして、係合機構１８とフロントカバー３の内壁面との間に、フロントカバー３の前述した軸線方向での変形に応じて動作し、その変形を生じさせるスラスト力を係合機構１８に伝達する切替機構２０が設けられている。図１に示す例では、係合機構１８は軸線方向に押圧されることにより係合状態になって前記サンギヤ１５の回転を止め、そのスラスト力が減少することにより解放状態になってサンギヤ１５の固定を解除するように構成されており、切替機構２０とそのスラスト力を係合機構１８に伝達する弾性部材（例えばコイルスプリング）２０ａによって構成されている。なお、スラスト力に対する反力は、前述した所定の固定部１９で受け持たせ、もしくは前記ハブ８を回転可能に支持しているスラスト軸受部２１で受け持たせるように構成することができる。

つぎに上述した構成の捩り振動低減装置の作用について説明する。フロントカバー３は、例えば図示しないエンジンに連結され、エンジンからトルクが伝達されて回転し、それに伴ってポンプ６がフルードの螺旋流を生じさせ、そのフルードがタービン７に送られてタービン７が回転し、このようにしてトルクが入力軸９に伝達される。また、ロックアップクラッチ１１の背面側の圧力を正面側（フロントカバー３側）の圧力より相対的に高くすることにより、ロックアップクラッチ１１がフロントカバー３の内面に摩擦接触させられて係合状態になり、ロックアップクラッチ１１を介してハブ８あるいは入力軸９にトルクが伝達される。このようにして回転するハブ８にキャリヤ１７が連結されているので、トルクコンバータ１がトルクを伝達している状態ではキャリヤ１７が回転する。

その場合、トルクコンバータ１の内部の圧力が低ければ、ケーシング１５は特には膨張していないので、フロントカバー３の内壁面が係合機構１８側に寄っている。その結果、係合機構１８には、係合方向のスラスト力が作用し、係合する。係合機構１８が係合してサンギヤ１５の回転が止められると、遊星歯車機構１４はサンギヤ１５を固定要素（もしくは反力要素）、キャリヤ１７を入力要素とした増速機として機能する。すなわち、回転体１３およびこれに保持されている質量体２がタービン７やこれが連結されている入力軸９よりも高速で回転する。その状態でタービン７などのトルクが変動すると、タービン７と共に回転している回転体１３の回転数の変動に対して質量体２が遅れて回転体１３に対して相対回転し、その際の慣性力（慣性トルク）がタービン７や入力軸９のトルクの変動を抑制するように作用する。すなわち、制振作用もしくは振動低減作用が生じる。

一方、ケーシング５の内部の圧力が高くなると、ケーシング５が軸線方向に膨張する。すなわち、フロントカバー３が係合機構１８から離隔する方向に移動する。そのため、切替機構２０を介して係合機構１８に作用していたスラスト力（係合力）が低下し、係合機構１８が解放し、あるいは係合機構１８に滑りが生じる。その結果、サンギヤ１５が空転し、もしくはサンギヤ１５が係合機構１８の滑り抵抗を受けて低速で回転するので、リングギヤ１６すなわち回転体１３およびこれに保持されている質量体２の回転数が上記の場合より低下する。質量体２の回転数が低下すると、回転数が高い場合に比較してその質量が低下したのと同様の動作状態になり、振動の伝達ゲインが極小になる周波数が高周波数側に変位し、高回転数の場合に比較して高周波数側での制振性能が向上する。

このように、この発明に係る上記の振動低減装置では、係合機構１８が係合し、あるいは解放することにより、もしくは係合機構１８の伝達トルク容量が変化することにより、制振効果についての周波数特性を変化させることができる。しかも、その係合機構１８の動作状態の変更をトルクコンバータ１の内部の油圧およびそれに起因するケーシング５の変形力を利用して行うことができる。したがって、この発明によれば、構成や制御が簡単で、しかも複数の周波数に対応することのできる振動低減装置を得ることができる。

つぎにこの発明に係る捩り振動低減装置の他の例を説明する。図２に示す例は、図１に示す構成の一部を変更した例であって、ケーシング５の変形に伴うスラスト力を増大させ、したがってストローク量を減少させるテコ機構２２を追加して設けた例である。前述した弾性部材２０ａとフロントカバー３の内壁面との間にレバー２０ｂが設けられている。このレバー２０ｂの一端部は、前記固定部１９に取り付けられたステー２３に回転可能に連結されており、また中間部が前記弾性部材２０ａに連結されている。さらに、レバー２０ｂの他方の端部がフロントカバー３の内壁面に回転かつ摺動可能に連結されている。

したがって、レバー２０ｂはステー２３側の端部を支点、中間部を作用点、他方の端部を力点とした第２種のテコ作用を行う。すなわち、フロントカバー３が内部の圧力に応じて図２の右方向あるいは左方向に移動すると、レバー２０ｂの力点となっている他方の端部が、フロントカバー３と共に図２の右方向あるいは左方向に移動し、その作用点である中間部が同様に右方向もしくは左方向に移動する。その場合、作用点である中間部の移動量と、力点である端部の移動量とは、それらの各点の前記支点からの距離に応じたものとなり、作用点である中間部の移動量が小さくなる。それに伴って弾性部材２０ａに作用する力は、フロントカバー３から受ける力を前記各点の支点からの距離の比率に応じて増大させた力となる。なお、制振特性を変更できることは、図１に示す例と同様である。

図３に示す例は、切替機構２０に反転機構を組み込んだ例である。すなわち、レバー２０ｂはその中間部でステー２３に回転可能に連結されて保持されており、また一方の端部が弾性部材２０ａに連結されているとともに、他方の端部がフロントカバー３の内壁面に回転かつ摺動可能に連結されている。したがって、レバー２０ｂはその中間部で回転するから、フロントカバー３が弾性部材２０ａから離れる方向に移動すると、弾性部材２０ａに連結されている端部は係合機構１８側に移動し、これとは反対にフロントカバー３が弾性部材２０ａに接近する方向に移動すると、弾性部材２０ａに連結されている端部が弾性部材２０ａから離れる方向に移動する。このように図３に示す例では、上述した図１あるいは図２に示す例とは反対に、内部の油圧が高くなってケーシング５が膨張すると、係合機構１８が切替機構２０を介して押圧されて係合し、また内部の油圧が低くなってケーシング５が収縮すると、係合機構１８は切替機構２０を介して作用する押圧力が低下して解放する。係合機構１８の係合および解放のそれぞれの状態に応じてサンギヤ１５が固定され、あるいは回転するので、上述した図１や図２に示す例と同様に、簡単な構成で、複数の制振特性を有する振動低減装置を得ることができる。

図４に示す例は、遊星回転機構１４を遊星ローラによって構成した例である。すなわち、サン回転要素１５は、外周面をテーパー状の転動面とした環状ローラによって構成され、リング回転要素１６は、内周面をサン回転要素１５のテーパー面に対向するテーパー面とした環状ローラによって構成され、これらサン回転要素１５とリング回転要素１６との間に配置された遊星回転要素は球状体もしくはローラによって構成され、その遊星回転要素がキャリヤ回転要素１７によって自転かつ公転可能に保持されている。そのキャリヤ回転要素１７にハブ８およびロックアップクラッチ１１が連結され、またリング回転要素１６に前述した質量体２を保持している回転体１３が連結されている。

さらに、サン回転要素１５は、軸線方向（スラスト方向）に前後動可能に構成されている。このサン回転要素１５の転動面（外周面）はテーパー状であるから、軸線方向に移動することにより、遊星回転要素をリング回転要素１６との間に挟み付ける荷重が変化する。例えば図４の左方向に移動すれば、遊星回転要素を強く挟み付けるので、遊星回転機構１４による伝達トルク容量が増大し、反対に図４の右方向に移動すると、遊星回転要素を挟み付ける力が低下するので、遊星回転機構１４による伝達トルク容量が小さくなる。したがって、図４に示す遊星回転機構１４は回転体１３をハブ８あるいはロックアップクラッチ１１に連結し、またその連結を解除する係合機構を兼ねている。そして、サン回転要素１５とフロントカバー３の内壁面との間に前述した構成の切替機構２０が配置されている。

したがって、図４に示す構成においては、ケーシング５が膨張すると、フロントカバー３が遊星回転機構１４から離れる方向に移動するので、サン回転要素１５がリング回転要素１６から離れる方向に移動し、遊星回転機構１４による伝達トルク容量が低下する。そのため遊星回転要素がサン回転要素１５に対してスリップし、リング回転要素１６すなわち回転体１３および質量体２の回転数が低下し、あるいは回転体１３にトルクが伝達されなくなる。これに対してケーシング５が収縮すると、フロントカバー３が遊星回転機構１４側に移動するので、サン回転要素１５がリング回転要素１６に接近する方向に押圧され、その結果、遊星回転機構１４の伝達トルク容量が増大して、回転体１３にトルクが伝達されて回転体１３が質量体２と共に回転する。その場合、サン回転要素１５が固定され、キャリヤ回転要素１７が入力要素となるから、リング回転要素１６およびこれと一体の回転体１３がハブ８やロックアップクラッチ１１よりも高速で回転する。このように図４に示すローラタイプの遊星回転機構１４を使用した場合であっても、前述した図１に示す例と同様に作用して、簡単な構成でかつ複数の制振特性を有する振動低減装置とすることができる。

図５に示す例は、図１に示す係合機構１８の位置をフロントカバー３の外周側に変更した例である。この図５に示す例では、係合機構１８および切替機構２０がフロントカバー３の内壁面に対向して配置されることになるので、ロックアップクラッチ１１は、タービン７と回転部材１３との間に配置されている。また、ロックアップクラッチ１１を摩擦接触させるいわゆる係合面１１ａが、ポンプシェル４の内壁面もしくはケーシング５の内壁面から軸線方向に延びている円筒部材２４の先端部に形成されている。

この図５に示す例であっても、前述した図１に示す例と同様に、ケーシング５の膨張および収縮に応じて係合機構１８が係合し、あるいは解放し、もしくは伝達トルク容量が増減するので、図１に示す例と同様に作用して、簡単な構成でかつ複数の制振特性を有する振動低減装置とすることができる。

１…トルクコンバータ、２…質量体、３…フロントカバー、４…ポンプシェル、５…ケーシング、６…ポンプ、７…タービン、８…ハブ、９…入力軸、１０…ステータ、１１…ロックアップクラッチ、１１ａ…係合面、１２…ばねダンパー、１３…回転体、１４…遊星回転機構、１５…サン回転要素（サンギヤ）、１６…リング回転要素（リングギヤ）、１７…キャリヤ回転要素（キャリヤ）、１８…係合機構、１９…固定部、２０…切替機構、２０ａ…弾性部材、２０ｂ…レバー、２１…スラスト軸受部、２２…テコ機構、２３…ステー、２４…円筒部材。

Claims

伝達されたトルクの振動によって振子運動をする質量体を有する回転体が、流体継手の内部に該流体継手と同一軸線上に収容され、前記流体継手における従動側部材のトルクの振動を前記質量体の振子運動によって低減する捩り振動低減装置において、
前記流体継手は該流体継手の内部の圧力に応じて軸線方向の変形が生じるケーシングを有し、
三つの回転要素によって差動作用を行う遊星回転機構が前記ケーシングの内部に配置され、
前記三つの回転要素のうちの第１の回転要素が前記回転体に連結され、
前記三つの回転要素のうちの第２の回転要素が前記従動側部材に連結され、
前記三つの回転要素のうちの第３の回転要素に、該第３の回転要素を所定の箇所に選択的に連結する係合機構が連結され、
前記ケーシングを軸線方向に変形させる力を前記係合機構に伝達して前記係合機構を係合もしくは解放させる切替機構を更に備えている
ことを特徴とする捩り振動低減装置。