JP6531865B2 - ダンパ装置 - Google Patents
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Description
本開示の発明は、エンジンからのトルクが伝達される入力要素と、出力要素とを有するダンパ装置に関する。
従来、この種のダンパ装置として、トルクコンバータに関連して使用されるダブルパスダンパが知られている(例えば、特許文献1参照)。このダンパ装置において、エンジンおよびロックアップクラッチ(32)から出力ハブ(37)までの振動経路は、2つの平行な振動経路BおよびCに分割されており、2つの振動経路B,Cは、それぞれ一対のばねと、当該一対のばねの間に配置される別個の中間フランジ(36,38)を有する。また、トルクコンバータのタービン(34)は、2つの振動経路の固有振動数を異ならせるために振動経路Bの中間フランジ(36)に結合されており、振動経路Bの中間フランジ(36)の固有振動数は、振動経路Cの中間フランジ(38)の固有振動数よりも小さい。かかるダンパ装置では、ロックアップクラッチ(32)が繋がれている場合、エンジンからの振動がダンパ装置の2つの振動経路B,Cに進入する。そして、ある周波数のエンジン振動がタービン(34)に結合された中間フランジ(36)を含む振動経路Bに到達すると、振動経路Bの中間フランジ(36)から出力ハブ(37)までの間における振動の位相が入力振動の位相に対して180度ずれる。この際、振動経路Cの中間フランジ(38)の固有振動数は振動経路Bの中間フランジ(36)の固有振動数よりも大きいことから、振動経路Cに進入した振動は、位相のシフト(ずれ)を生ずることなく出力ハブ(37)に伝達される。このように、振動経路Bから出力ハブ(37)に伝達される振動の位相と、振動経路Cから出力ハブ(37)に伝達される振動の位相とを180度ずらすことで、出力ハブ(37)での振動を減衰させることができる。
上記ダブルパスダンパにおいて、より小さい固有振動数を有する中間フランジ(36)を含む振動経路Bでのヒステリシスが大きくなると、振動経路Bにおける振動の位相が振動経路Cにおける振動の位相に対して完全に180度ずれる周波数(タイミング)が、理論値よりも高周波側(高回転側)にずれて(遅れて)しまうおそれがある。従って、減衰されるべき振動の周波数によっては、特許文献1に記載されたダンパ装置によっても当該振動を良好に減衰し得なくなる。
そこで、本開示の発明は、並列に設けられる第1および第2トルク伝達経路を有するダンパ装置の振動減衰性能をより向上させることを主目的とする。
本開示のダンパ装置は、エンジンからの動力が伝達される入力要素と、出力要素と、中間要素、前記入力要素と前記中間要素との間でトルクを伝達する第1弾性体、および前記中間要素と前記出力要素との間でトルクを伝達する第2弾性体を含む第1トルク伝達経路と、前記入力要素と前記出力要素との間でトルクを伝達する第3弾性体を含むと共に前記第1トルク伝達経路と並列に設けられる第2トルク伝達経路とを有するダンパ装置において、前記中間要素が、前記第1および第2弾性体の間に前記ダンパ装置の径方向に延在するように配置されるトルク伝達部を有すると共に該第1および第2弾性体の端部を径方向外側から支持する第1プレート部材と、前記第1および第2弾性体の間に配置されると共に前記第1プレート部材の前記トルク伝達部に嵌合される連結部を有し、質量体に連結される第2プレート部材とを含むものである。
このダンパ装置は、中間要素、第1弾性体、および第2弾性体を含む第1トルク伝達経路と、第3弾性体を含む第2トルク伝達経路とを有する。また、中間要素は、第1プレート部材と、第2プレート部材とを含む。第1プレート部材は、第1および第2弾性体の間にダンパ装置の径方向に延在するように配置されるトルク伝達部を有すると共に、第1および第2弾性体の端部を径方向外側から支持する。また、第2プレート部材は、第1および第2弾性体の間に配置されると共に第1プレート部材のトルク伝達部に嵌合される連結部を有し、質量体に連結される。このように、ダンパ装置の径方向に延在する第1プレート部材のトルク伝達部と、第2プレート部材の連結部との双方を第1および第2弾性体の間に配置することで、中間要素によって第1および第2弾性体を軸心に沿って伸縮するように押圧することが可能となる。また、中間要素に質量体を連結することで、当該中間要素の固有振動数をより小さくすることができる。更に、第1プレート部材により第1および第2弾性体の端部を径方向外側から支持することで、第1および第2弾性体とその径方向外側に位置する部材との間で発生する摩擦力に起因した第1トルク伝達経路におけるヒステリシスを低減化することが可能となる。この結果、並列に設けられる第1および第2トルク伝達経路を有するダンパ装置の振動減衰性能をより向上させることができる。
次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。
図1は、本開示のダンパ装置10を含む発進装置1を示す概略構成図であり、図2は、ダンパ装置10を示す断面図である。図1に示す発進装置1は、原動機としてのエンジン(本実施形態では、内燃機関)EGを備えた車両に搭載されるものであり、ダンパ装置10に加えて、エンジンEGのクランクシャフトに連結されるフロントカバー3や、フロントカバー3に固定されるポンプインペラ(入力側流体伝動要素)4、ポンプインペラ4と同軸に回転可能なタービンランナ(出力側流体伝動要素)5、ダンパ装置10に連結されると共に自動変速機(AT)、無段変速機(CVT)、デュアルクラッチトランスミッション(DCT)、ハイブリッドトランスミッション、あるいは減速機である変速機(動力伝達装置)TMの入力軸ISに固定される動力出力部材としてのダンパハブ7、ロックアップクラッチ8等を含む。
なお、以下の説明において、「軸方向」は、特に明記するものを除いて、基本的に、発進装置1やダンパ装置10の中心軸CA(軸心、図3参照)の延在方向を示す。また、「径方向」は、特に明記するものを除いて、基本的に、発進装置1やダンパ装置10、当該ダンパ装置10等の回転要素の径方向、すなわち発進装置1やダンパ装置10の中心軸CAから当該中心軸CAと直交する方向(半径方向)に延びる直線の延在方向を示す。更に、「周方向」は、特に明記するものを除いて、基本的に、発進装置1やダンパ装置10、当該ダンパ装置10等の回転要素の周方向、すなわち当該回転要素の回転方向に沿った方向を示す。
ポンプインペラ4は、フロントカバー3に密に固定されるポンプシェル40と、ポンプシェル40の内面に配設された複数のポンプブレード41とを有する。タービンランナ5は、タービンシェル50(図2参照)と、タービンシェル50の内面に配設された複数のタービンブレード51とを有する。タービンシェル50の内周部は、複数のリベットを介してタービンハブ52に固定され、タービンハブ52は、ダンパハブ7により回転自在に支持される。また、タービンハブ52(タービンランナ5)の発進装置1の軸方向における移動は、ダンパハブ7と、当該ダンパハブ7に装着されるスナップリングとにより規制される。
ポンプインペラ4とタービンランナ5とは、互いに対向し合い、両者の間には、タービンランナ5からポンプインペラ4への作動油(作動流体)の流れを整流するステータ6が同軸に配置される。ステータ6は、複数のステータブレード60を有し、ステータ6の回転方向は、ワンウェイクラッチ61により一方向のみに設定される。これらのポンプインペラ4、タービンランナ5およびステータ6は、作動油を循環させるトーラス(環状流路)を形成し、トルク増幅機能をもったトルクコンバータ(流体伝動装置)として機能する。ただし、発進装置1において、ステータ6やワンウェイクラッチ61を省略し、ポンプインペラ4およびタービンランナ5を流体継手として機能させてもよい。
ロックアップクラッチ8は、油圧式多板クラッチであり、ダンパ装置10を介してフロントカバー3とダンパハブ7とを連結するロックアップを実行すると共に当該ロックアップを解除する。ロックアップクラッチ8は、フロントカバー3に固定されたセンターピース3cにより軸方向に移動自在に支持されるロックアップピストン80と、クラッチドラム81と、ロックアップピストン80と対向するようにフロントカバー3の側壁部3wの内面に固定される環状のクラッチハブ82と、クラッチドラム81の内周に形成されたスプラインに嵌合される複数の第1摩擦係合プレート(両面に摩擦材を有する摩擦板)83と、クラッチハブ82の外周に形成されたスプラインに嵌合される複数の第2摩擦係合プレート84(セパレータプレート)とを含む。
更に、ロックアップクラッチ8は、ロックアップピストン80を基準としてフロントカバー3とは反対側に位置するように、すなわちロックアップピストン80よりもダンパ装置10およびタービンランナ5側に位置するようにフロントカバー3のセンターピース3cに取り付けられる環状のフランジ部材(油室画成部材)85と、フロントカバー3とロックアップピストン80との間に配置される複数のリターンスプリング86とを含む。図示するように、ロックアップピストン80とフランジ部材85とは、係合油室87を画成し、当該係合油室87には、図示しない油圧制御装置から作動油(係合油圧)が供給される。従って、係合油室87への係合油圧を高めることで、第1および第2摩擦係合プレート83,84をフロントカバー3に向けて押圧するようにロックアップピストン80を軸方向に移動させ、それによりロックアップクラッチ8を係合(完全係合あるいはスリップ係合)させることができる。
ダンパ装置10は、エンジンEGと変速機TMとの間で振動を減衰するものであり、図1に示すように、同軸に相対回転する回転要素(回転部材すなわち回転質量体)として、ドライブ部材(入力要素)11、第1中間部材(第1中間要素)12、第2中間部材(第2中間要素)14およびドリブン部材(出力要素)16を含む。更に、ダンパ装置10は、トルク伝達要素(トルク伝達弾性体)として、ドライブ部材11と第1中間部材12との間に配置されて回転トルク(回転方向のトルク)を伝達する複数(本実施形態では、例えば3個)の第1内側スプリング(第1弾性体)SP11、第1中間部材12とドリブン部材16との間に配置されて回転トルクを伝達する複数(本実施形態では、例えば3個)の第2内側スプリング(第2弾性体)SP12、ドライブ部材11と第2中間部材14との間に配置されて回転トルクを伝達する複数(本実施形態では、例えば3個)の第1外側スプリング(第3弾性体)SP21、第2中間部材14とドリブン部材16との間に配置されて回転トルクを伝達する複数(本実施形態では、例えば3個)の第2外側スプリング(第4弾性体)SP22、および第1中間部材12と第2中間部材14との間に配置されて回転トルクを伝達する複数(本実施形態では、例えば3個あるいは6個)の中間スプリング(第5弾性体)SPmを含む。
本実施形態では、第1および第2内側スプリングSP11,SP12、第1および第2外側スプリングSP21,SP22並びに中間スプリングSPmとして、荷重が加えられていないときに真っ直ぐに延びる軸心を有するように螺旋状に巻かれた金属材からなる直線型コイルスプリングが採用される。これにより、アークコイルスプリングを用いた場合に比べて、スプリングSP11〜SPmを軸心に沿ってより適正に伸縮させて、トルクを伝達するスプリングと回転要素との間で発生する摩擦力に起因したヒステリシス、すなわちドライブ部材11への入力トルクが増加していく際の出力トルクと、ドライブ部材11への入力トルクが減少していく際の出力トルクとの間の差を低減化することができる。ヒステリシスは、ドライブ部材11への入力トルクが増加する状態でダンパ装置10の捩れ角が所定角度になったときにドリブン部材16から出力されるトルクと、ドライブ部材11への入力トルクが減少する状態でダンパ装置10の捩れ角が上記所定角度になったときにドリブン部材16から出力されるトルクとの差分により定量化され得るものである。なお、スプリングSP11〜SPmの少なくとも何れか1つは、アークコイルスプリングであってもよい。
また、本実施形態において、第1および第2内側スプリングSP11,SP12は、ダンパ装置10(第1中間部材12)の周方向に沿って交互に並ぶように、フロントカバー3やポンプインペラ4のポンプシェル40により画成される流体室9内に配設される。更に、第1および第2外側スプリングSP21,SP22は、ダンパ装置10(第2中間部材14)の周方向に沿って交互に並ぶように流体室9内の外周側領域に配設される。すなわち、第1および第2外側スプリングSP21,SP22は、発進装置1の外周に近接するように第1および第2内側スプリングSP11,SP12の径方向外側に配設される。
これにより、ダンパ装置10では、第1および第2外側スプリングSP21,SP22の平均取付半径roが、第1および第2内側スプリングSP11,SP12の平均取付半径riよりも大きくなる。第1および第2外側スプリングSP21,SP22の平均取付半径roは、図3に示すように、ダンパ装置10の中心軸CAから第1外側スプリング(第3弾性体)SP21の軸心までの距離である当該第1外側スプリングSP21の取付半径rSP21と、中心軸CAから第2外側スプリング(第4弾性体)SP22の軸心までの距離である当該第2外側スプリングSP22の取付半径rSP22との平均値(=(rSP21+rSP22)/2)である。第1および第2内側スプリングSP11,SP12の平均取付半径riは、図3に示すように、中心軸CAから第1内側スプリング(第1弾性体)SP11の軸心までの距離である当該第1内側スプリングSP11の取付半径rSP11と、中心軸CAから第2内側スプリング(第2弾性体)SP12の軸心までの距離である当該第2内側スプリングSP12の取付半径rSP12との平均値(=(rSP11+rSP12)/2)である。なお、取付半径rSP11,rSP12,rSP21またはrSP22は、中心軸CAと、各スプリングSP11,SP12,SP21,SP22の軸心上の予め定められた点(例えば、軸方向における中央や端部)との距離であってもよい。
また、本実施形態において、第1および第2外側スプリングSP21,SP22(並びに中間スプリングSPm)は、取付半径rSP21と取付半径rSP22とが等しくなるように同一円周(第1の円周)上に配列され、第1外側スプリングSP21の軸心と、第2外側スプリングSP22の軸心とは、中心軸CAに直交する一平面に含まれる。更に、本実施形態において、第1および第2内側スプリングSP11,SP12は、取付半径rSP11と取付半径rSP12とが等しくなるように同一円周(第1の円周よりも大径の第2の円周)上に配列され、第1内側スプリングSP11の軸心と、第2内側スプリングSP12の軸心とは、中心軸CAに直交する一平面に含まれる。加えて、ダンパ装置10では、第1および第2内側スプリングSP11,SP12が径方向からみて第1および第2外側スプリングSP21,SP22と軸方向に重なり合うように当該第1および第2外側スプリングSP21,SP22の径方向内側に配置される。これにより、ダンパ装置10を径方向にコンパクト化すると共に、当該ダンパ装置10の軸長をより短縮化することが可能となる。
ただし、図3に示すように、中心軸CAから第1外側スプリングSP21の軸心までの取付半径rSP21と、当該中心軸CAから第2外側スプリングSP22の軸心までの取付半径rSP22とは、異なっていてもよい。また、中心軸CAから第1内側スプリングSP11の軸心までの取付半径rSP11と、当該中心軸CAから第2内側スプリングSP12の軸心までの取付半径rSP12とは、異なっていてもよい。すなわち、第1および第2外側スプリングSP21,SP22の少なくとも何れか一方の取付半径rSP21,rSP22は、第1および第2内側スプリングSP11,SP12の少なくとも何れか一方の取付半径rSP11,rSP12よりも大きくてもよい。更に、第1外側スプリングSP21の軸心と、第2外側スプリングSP22の軸心とは、中心軸CAに直交する一平面に含まれていなくてもよい。また、第1内側スプリングSP11の軸心と、第2内側スプリングSP12の軸心とは、中心軸CAに直交する一平面に含まれていなくてもよい。また、スプリングSP11,SP12,SP21およびSP22の軸心が中心軸CAに直交する一平面に含まれてもよく、スプリングSP11,SP12,SP21およびSP22の少なくとも何れか1つの軸心が当該一平面に含まれていなくてもよい。
そして、本実施形態では、第1内側スプリングSP11の剛性すなわちばね定数を“k11”とし、第2内側スプリングSP12の剛性すなわちばね定数を“k12”とし、第1外側スプリングSP21の剛性すなわちばね定数を“k21”とし、第2外側スプリングSP22の剛性すなわちばね定数を“k22”としたときに、ばね定数k11,k12,k21およびk22が、k11≠k21、かつk11/k21≠k12/k22という関係を満たすように選択される。より詳細には、ばね定数k11,k12,k21,およびk22は、k11/k21<k12/k22、およびk11<k12<k22<k21という関係を満たす。すなわち、第1および第2内側スプリングSP11,SP12のばね定数k11,k12の小さい方(k11)は、第1および第2外側スプリングSP21,SP22のばね定数k21,k22の小さい方(k22)よりも小さくなる。更に、中間スプリングSPmの剛性すなわちばね定数を“km”としたときに、ばね定数k11,k12,k21,k22およびkmは、k11<km<k12<k22<k21という関係を満たす。
図2に示すように、ドライブ部材11は、エンジンEGからのトルクが伝達される上述のロックアップクラッチ8のクラッチドラム81(第1入力部材)と、複数のリベットを介してクラッチドラム81に軸方向に並ぶように連結(固定)される環状の入力プレート111(第2入力部材)とを含む。これにより、ロックアップクラッチ8の係合によりフロントカバー3(エンジンEG)とダンパ装置10のドライブ部材11とが連結されることになる。クラッチドラム81は、上記スプラインよりも径方向外側に形成された環状のスプリング支持部81aと、それぞれ軸方向に延びる複数(本実施形態では、例えば3個)のスプリング当接部(弾性体当接部)81cとを有する。スプリング支持部81aは、複数の第1および第2外側スプリングSP21,SP22の外周部やフロントカバー3側(エンジン側)の側部(図2における左側の側部)および当該側部の内周側、タービンランナ5側(変速機側)の側部の外周側(肩部)を支持(ガイド)するように形成されている。クラッチドラム81は、当該スプリング支持部81aが発進装置1の外周に近接するように流体室9内に配置される。
また、入力プレート111は、板状の環状部材であり、複数(本実施形態では、例えば3個)のスプリング支持部111aと、複数(本実施形態では、例えば3個)の外側スプリング当接部(弾性体当接部)111coと、複数(本実施形態では、例えば3個)の内側スプリング当接部(弾性体当接部)111ciとを有する。複数のスプリング支持部111aは、入力プレート111の外周部に周方向に間隔をおいて(等間隔に)形成されている。内側スプリング当接部111ciは、周方向に沿って互いに隣り合うスプリング支持部111aの間に1個ずつ設けられ、各内側スプリング当接部111ciは、入力プレート111の内周部から周方向に間隔をおいて(等間隔に)径方向内側に延びる。また、本実施形態において、複数の内側スプリング当接部111ciは、複数の外側スプリング当接部111coよりもタービンランナ5に近接するようにダンパ装置10の軸方向にオフセットされている。
第1中間部材12は、図2に示すように、ダンパハブ7により回転自在に支持(調心)される環状の第1プレート部材121と、質量体としてのタービンランナ5に一体に回転するように連結(固定)される環状の第2プレート部材122とを含む。第1中間部材12の第1プレート部材121は、周方向に間隔をおいて(等間隔に)径方向外側に突出する複数(本実施形態では、例えば3個)のスプリング当接部(トルク伝達部)121cを有する。各スプリング当接部121cには、図2に示すように、当該スプリング当接部121cを貫通する矩形状あるいは長穴状の開口部121hが形成されている。
第1中間部材12の第2プレート部材122は、複数(本実施形態では、例えば3個)の連結当接部(第1当接部)122cと、当該連結当接部122cよりも径方向外側に配設された複数(本実施形態では、例えば6個)の外側当接部(第2当接部)122dとを有する。図示するように、第2プレート部材122の内周部は、タービンランナ5のタービンシェル50と共にタービンハブ52に固定される。また、各連結当接部122cは、第2プレート部材122の本体から周方向に間隔をおいて(等間隔に)軸方向に延出されている。更に、各連結当接部122cの先端部には、第1プレート部材121の開口部121hに嵌合される突起部122pが形成されている。突起部122pは、第1中間部材12の周方向における開口部121hの幅よりも僅かに短い幅を有すると共に、当該第1中間部材12の径方向における開口部121hの長さ(開口長さ)よりも充分に小さい厚みを有する。また、外側当接部122dは、2個(一対)ずつ近接するように第2プレート部材122の軸心に関して対称に形成され、互いに対をなす2個の外側当接部122dは、例えば中間スプリングSPmの自然長に応じた間隔をおいて周方向に並ぶ。更に、第2プレート部材122の外周部には、複数の円弧状のガイド穴(長穴)122gが周方向に間隔をおいて(等間隔に)形成されている。
第2中間部材14は、第1環状部材(単一の部材)141と、複数のリベットを介して当該第1環状部材141に軸方向に並ぶように連結(固定)される第2環状部材(第2部材)142とを含み、第1中間部材12のものよりも小さい慣性モーメントを有する。図2に示すように、第1および第2環状部材141,142の軸方向における間には、第1中間部材12の第2プレート部材122よりも僅かに大きい厚みを有するスペーサ145が配置される。更に、第1および第2環状部材141,142は、両者およびスペーサ145を貫通する複数のリベットにより互いに締結される。
図2に示すように、スペーサ145(およびリベット)は、第1中間部材12の第2プレート部材122のガイド穴122g内に配置される。これにより、第2中間部材14は、第1および第2環状部材141,142の軸方向における間に配置される第2プレート部材122によって第1中間部材12に対して回転可能となるように支持される。また、第1および第2環状部材141,142の軸方向における間に上述のようなスペーサ145を配置することで、第1および第2環状部材141,142の内面と第2プレート部材122の表面との間にクリアランスを設けて、第2中間部材14を第2プレート部材122(第1中間部材12)に対してスムースに移動可能にすることができる。
第1環状部材141は、複数(本実施形態では、例えば3個)の第1スプリング当接部(弾性体当接部)141cと、複数(本実施形態では、例えば6個)の第2スプリング当接部(弾性体当接部)141dとを有する。複数の第1スプリング当接部141cは、第1環状部材141の本体から周方向に間隔をおいて径方向外側かつ軸方向における一側(図2における左側、フロントカバー3側)に延出されている。また、複数の第2スプリング当接部141dは、第1環状部材141の本体から周方向に間隔をおいて径方向外側かつ軸方向における他側すなわち第1スプリング当接部141cとは反対側(図2における右側、タービンランナ5側)に延出されている。第2スプリング当接部141dは、2個(一対)ずつ近接するように第1環状部材141の軸心に関して対称に形成され、互いに対をなす2個の第2スプリング当接部141dは、例えば中間スプリングSPmの自然長に応じた間隔をおいて周方向に並ぶ。
第2環状部材142は、環状のスプリング支持部142aを有する。スプリング支持部142aは、複数の中間スプリングSPmの外周部やタービンランナ5側(変速機側)の側部(図2における右側の側部)および当該側部の内周側、フロントカバー3側(エンジン側)の側部の外周側(肩部)を支持(ガイド)するように形成されている。ただし、第2環状部材142は、周方向に間隔をおいて(等間隔に)形成された複数のスプリング支持部142aを有してもよい。この場合、複数のスプリング支持部142aは、それぞれ中間スプリングSPmの周長よりも充分に長い周長を有するように形成されればよい。
ドリブン部材16は、第1出力プレート(第1出力部材)161と、第1出力プレート161よりもタービンランナ5に近接するように配置されると共に複数のリベットを介して当該第1出力プレート161に軸方向に並ぶように連結(固定)される環状の第2出力プレート(第2出力部材)162とを含む。ドリブン部材16の第1出力プレート161は、板状の環状部材であり、当該第1出力プレート161の内周部は、複数のリベットを介してダンパハブ7に固定される。図示するように、第1出力プレート161は、周方向に間隔をおいて(等間隔に)配設された複数(例えば3個)のスプリング収容窓161wと、それぞれ対応するスプリング収容窓161wの内周縁に沿って延びる複数(例えば3個)のスプリング支持部161aと、それぞれ対応するスプリング収容窓161wの外周縁に沿って延びる複数(例えば3個)のスプリング支持部161bと、複数(例えば3個)の内側スプリング当接部161ciと、複数(例えば3個)の外側スプリング当接部161coとを有する。
複数の内側スプリング当接部161ciは、周方向に沿って互いに隣り合うスプリング収容窓161w(スプリング支持部161a,161b)の間に1個ずつ径方向に延在するように設けられる。複数の外側スプリング当接部161coは、第1出力プレート161の外周部から周方向に間隔をおいて(等間隔に)径方向外側に延出されている。また、本実施形態において、複数の外側スプリング当接部161coは、複数の内側スプリング当接部161ciよりもフロントカバー3に近接するようにダンパ装置10の軸方向にオフセットされている。更に、第1出力プレート161は、複数の内側スプリング当接部161ciと、複数の外側スプリング当接部161coとの径方向における間で軸方向に延びる短尺筒状の支持部161sを有する。
ドリブン部材16の第2出力プレート162は、板状の環状部材であり、周方向に間隔をおいて(等間隔に)配設された複数(例えば3個)のスプリング収容窓162wと、それぞれ対応するスプリング収容窓162wの内周縁に沿って延びる複数(例えば3個)のスプリング支持部162aと、それぞれ対応するスプリング収容窓162wの外周縁に沿って延びる複数(例えば3個)のスプリング支持部162bと、複数(例えば3個)のスプリング当接部162cとを有する。複数のスプリング当接部162cは、周方向に沿って互いに隣り合うスプリング収容窓162w(スプリング支持部162a,162b)の間に1個ずつ径方向に延在するように設けられる。
図2に示すように、第1および第2出力プレート161,162は、対応するスプリング支持部161aおよび162a同士が互いに対向すると共に、対応するスプリング支持部161bおよび162b同士が互いに対向するように連結される。また、第1および第2出力プレート161,162の軸方向における間には、ドライブ部材11の入力プレート111の内周側半部が配置され、入力プレート111に形成された被支持部111sは、第1出力プレート161の短尺筒状の支持部161sにより支持される。これにより、入力プレート111は、ドリブン部材16(第1出力プレート161)により回転自在に支持(調心)され、当該入力プレート111の各外側スプリング当接部111coは、当該支持部161sを超えて径方向外側に延びる。
更に、第1および第2出力プレート161,162の間には、入力プレート111の環状部によって包囲されるように第1中間部材12の第1プレート部材121が配置される。入力プレート111の各内側スプリング当接部111ciと第1プレート部材121の各スプリング当接部121cとは、第1および第2出力プレート161,162の間で軸方向に並び、径方向からみて軸方向に重なり合う(概ね同一平面上に位置する)。また、第1中間部材12の第2プレート部材122は、タービンランナ5と第2出力プレート162との軸方向における間で径方向に延在するように複数のリベットを介してタービンハブ52に固定される。更に、第2中間部材14は、第2プレート部材122により支持されて、各スプリング支持部142aがクラッチドラム81のスプリング支持部81aとダンパ装置10の軸方向からみて当該ダンパ装置10の径方向に重なるように、流体室9内の外周側領域に配置される。また、ドリブン部材16の外側スプリング当接部161coは、入力プレート111の外側スプリング当接部111coとクラッチドラム81(スプリング当接部81c)との軸方向における間で径方向に延在する。
そして、第1および第2内側スプリングSP11,SP12は、1個ずつ対をなす(直列に作用する)と共に周方向(第1中間部材12の周方向)に交互に並ぶように、ドリブン部材16すなわち第1および第2出力プレート161,162の対応するスプリング支持部161a,161b,162a,162bにより支持される。すなわち、第1出力プレート161の複数のスプリング支持部161aは、図2に示すように、それぞれ対応する第1および第2内側スプリングSP11,SP12(各1個)のフロントカバー3側の側部を内周側から支持(ガイド)する。第1出力プレート161の複数のスプリング支持部161bは、それぞれ対応する第1および第2内側スプリングSP11,SP12(各1個)のフロントカバー3側の側部を外周側から支持(ガイド)する。第2出力プレート162の複数のスプリング支持部162aは、それぞれ対応する第1および第2内側スプリングSP11,SP12(各1個)のタービンランナ5側の側部を内周側から支持(ガイド)する。第2出力プレート162の複数のスプリング支持部162bは、それぞれ対応する第1および第2内側スプリングSP11,SP12(各1個)のタービンランナ5側の側部を外周側から支持(ガイド)する。
ダンパ装置10の取付状態において、ドライブ部材11すなわち入力プレート111の各内側スプリング当接部111ciは、互いに異なるスプリング収容窓161w,162w内に配置されて対をなさない(直列に作用しない)第1および第2内側スプリングSP11,SP12の間で両者の端部に当接する。また、ダンパ装置10の取付状態において、第1出力プレート161の各内側スプリング当接部161ciは、入力プレート111の内側スプリング当接部111ciと同様に、対をなさない(直列に作用しない)第1および第2内側スプリングSP11,SP12の間で両者の端部に当接する。同様に、第2出力プレート162の各スプリング当接部162cも、ダンパ装置10の取付状態において、対をなさない(直列に作用しない)第1および第2内側スプリングSP11,SP12の間で両者の端部に当接する。
更に、第1中間部材12の第1プレート部材121の各スプリング当接部121cは、互いに対をなす(直列に作用する)第1および第2内側スプリングSP11,SP12の間で径方向に延在して両者の端部に当接する。また、本実施形態において、スプリング当接部121cは、図4および図6に示すように、それぞれ第1または第2内側スプリングSP11,SP12の端部との当接部(当接面)よりも径方向外側で周方向かつ互いに反対側に突出する一対の径方向支持部121rを有する。これにより、第1および第2内側スプリングSP11,SP12の端部は、対応する径方向支持部121rにより径方向外側から支持される。更に、本実施形態では、図2に示すように、第1プレート部材121のスプリング当接部121cの開口部121hに第2プレート部材122の連結当接部122cの突起部122pが嵌合(連結)される。図4、図5および図6に示すように、各連結当接部122cは、第1および第2内側スプリングSP11,SP12の間で軸方向に延在して両者の端部に当接する。すなわち、各連結当接部122cの周方向における両側の側面は、第1または第2内側スプリングSP11,SP12の端部に当接する。
これにより、ダンパ装置10の取付状態において、第1内側スプリングSP11の一端部と、当該第1内側スプリングSP11と対をなす第2内側スプリングSP12の他端部とは、ドライブ部材11の対応する内側スプリング当接部111ciと、ドリブン部材16の対応するスプリング当接部161ci,162cとに当接する。また、ダンパ装置10の取付状態において、第1内側スプリングSP11の他端部と、当該第1内側スプリングSP11と対をなす第2内側スプリングSP12の一端部とは、第1中間部材12、すなわち第1プレート部材121のスプリング当接部121cと、第2プレート部材122の連結当接部122cとに当接する。この結果、ドリブン部材16は、複数の第1内側スプリングSP11と、第1中間部材12(第1プレート部材121および第2プレート部材122)と、複数の第2内側スプリングSP12とを介してドライブ部材11に連結されることになる。
また、第1および第2外側スプリングSP21,SP22は、1個ずつ対をなす(直列に作用する)と共に周方向(第2中間部材14の周方向)に交互に並ぶように、ドライブ部材11、すなわちクラッチドラム81のスプリング支持部81aと入力プレート111の各スプリング支持部111aとによって支持される。更に、ドライブ部材11、すなわちクラッチドラム81の各スプリング当接部81cと、入力プレート111の各外側スプリング当接部111coとは、ダンパ装置10の取付状態において、対をなさない(直列に作用しない)第1および第2外側スプリングSP21,SP22の間で両者の端部に当接する。また、第2中間部材14の第1環状部材141の各第1スプリング当接部141cは、スプリング支持部81aと入力プレート111との間に画成された開口内へと差し込まれ、互いに対をなす(直列に作用する)第1および第2外側スプリングSP21,SP22の間で両者の端部に当接する。更に、第1出力プレート161の各外側スプリング当接部161coは、ダンパ装置10の取付状態において、対をなさない(直列に作用しない)第1および第2外側スプリングSP21,SP22の間で両者の端部に当接する。
これにより、ダンパ装置10の取付状態において、第1外側スプリングSP21の一端部と、当該第1外側スプリングSP21と対をなす第2外側スプリングSP22の他端部とは、それぞれドライブ部材11の対応するスプリング当接部81cおよび111coと、ドリブン部材16の対応するスプリング当接部161coとに当接する。また、ダンパ装置10の取付状態において、第1外側スプリングSP21の他端部と、当該第1外側スプリングSP21と対をなす第2外側スプリングSP22の一端部とは、第2中間部材14、すなわち第1環状部材141の第1スプリング当接部141cに当接する。この結果、ドリブン部材16は、複数の第1外側スプリングSP21と、第2中間部材14(第1環状部材141および第2環状部材142)と、複数の第2外側スプリングSP22とを介してドライブ部材11に連結されることになる。
一方、各中間スプリングSPmは、それぞれ第2中間部材14の第2環状部材142のスプリング支持部142aにより支持される。また、ダンパ装置10の取付状態において、第2プレート部材122の一対の外側当接部122dは、それぞれ中間スプリングSPmの対応する端部に当接し、第1環状部材141の一対の第2スプリング当接部141dは、それぞれ中間スプリングSPmの対応する端部に当接する。これにより、ダンパ装置10の取付状態において、各中間スプリングSPmは、第1中間部材12、すなわち第2プレート部材122の一対の外側当接部122dにより周方向における両側から支持されると共に、第2中間部材14、すなわち第1環状部材141の一対の第2スプリング当接部141dにより周方向における両側から支持される。従って、第1中間部材12と第2中間部材14とは、複数の中間スプリングSPmを介して互いに連結されることになる。なお、中間スプリングSPmの端部には、図1に示すように、外側当接部122dまたは第2スプリング当接部141dと当接するスプリングシートSsが装着されてもよい。
更に、ダンパ装置10は、図1に示すように、第1中間部材12とドリブン部材16との相対回転および第2内側スプリングSP12の撓みを規制する第1ストッパ21と、第2中間部材14とドリブン部材16との相対回転および第2外側スプリングSP22の撓みを規制する第2ストッパ22と、ドライブ部材11とドリブン部材16との相対回転を規制する第3ストッパ23とを含む。第1および第2ストッパ21,22は、エンジンEGからドライブ部材11に伝達される入力トルクがダンパ装置10の最大捩れ角θmaxに対応したトルクT2(第2の閾値)よりも小さい予め定められたトルク(第1の閾値)T1に達した段階で概ね同時に対応する回転要素の相対回転およびスプリングの撓みを規制するように構成される。また、第3ストッパ23は、ドライブ部材11への入力トルクが最大捩れ角θmaxに対応したトルクT2に達した段階でドライブ部材11とドリブン部材16との相対回転を規制するように構成される。これにより、ダンパ装置10は、2段階(2ステージ)の減衰特性を有することになる。なお、ダンパ装置10における複数のストッパの設置箇所は、図1に示す箇所に限られるものではない。すなわち、複数のストッパは、第1および第2内側スプリングSP11,SP12、第1および第2外側スプリングSP21,SP22並びに中間スプリングSPmの撓みを適正に規制することができるのであれば、任意の箇所に設置可能である。
上述のように構成されたダンパ装置10では、第1および第2内側スプリングSP11,SP12に比べてばね定数が大きい(剛性が高い)第1および第2外側スプリングSP21,SP22の平均取付半径roが、第1および第2内側スプリングSP11,SP12の平均取付半径riよりも大きく定められている。これにより、第1および第2外側スプリングSP21,SP22の捩れ角(ストローク)をより大きくすることが可能となるので、ドライブ部材11に対する大きなトルクの伝達を許容しつつ、第1および第2外側スプリングSP21,SP22を低剛性化することが可能となる。
また、ダンパ装置10では、第1外側スプリングSP21(第3弾性体)および第2外側スプリングSP22(第4弾性体)は、第1および第2内側スプリングSP11,SP12のダンパ装置10の径方向における外側に配置される。更に、中間スプリングSPmは、図2に示すように、第1および第2内側スプリングSP11,SP12の径方向における外側に、ダンパ装置10の軸方向において第1および第2内側スプリングSP11,SP12並びに第1および第2外側スプリングSP21,SP22よりもタービンランナ5に近接するように配置される。すなわち、中間スプリングSPmは、第1および第2内側スプリングSP11,SP12の径方向外側に、第1および第2外側スプリングSP21,SP22と軸方向に間隔をおいて配置される。これにより、第1および第2内側スプリングSP11,SP12、第1および第2外側スプリングSP21,SP22並びに中間スプリングSPmの剛性や配置数、捩れ角(ストローク)等の設定の自由度を高めることができる。
そして、ダンパ装置10によれば、スペースを有効に利用して中間スプリングSPmの設置に伴う発進装置1の大型化を抑制することができる。より詳細には、第1および第2外側スプリングSP21,SP22は、ダンパ装置10の径方向(図2における太線矢印参照)からみて第1および第2内側スプリングSP11,SP12の少なくとも何れか一方とダンパ装置10の軸方向(図2における点線矢印参照)に部分的に重なるように配置される。更に、中間スプリングSPmは、径方向からみて第1および第2内側スプリングSP11,SP12の少なくとも何れか一方と軸方向に部分的に重なるように配置される。これにより、ダンパ装置10ひいては発進装置1の軸長をより短縮化することが可能となる。また、中間スプリングSPmは、軸方向からみて第1および第2外側スプリングSP21,SP22の少なくとも何れか一方と径方向に部分的に重なるように配置される。これにより、第1および第2外側スプリングSP21,SP22や中間スプリングSPmのばね定数k21,k22,kmや配置数、捩れ角(ストローク)等の設定の自由度を高くすることができる。
更に、第1および第2外側スプリングSP21,SP22は、径方向からみてロックアップクラッチ8の一部(例えば、クラッチドラム81や、ロックアップピストン80、フランジ部材85、リターンスプリング86等)と軸方向に部分的に重なるように配置される。これにより、ダンパ装置10ひいては発進装置1の軸長をより短縮化することが可能となる。加えて、第1および第2内側スプリングSP11,SP12は、軸方向からみてロックアップクラッチ8の摩擦係合部、すなわち第1および第2摩擦係合プレート83,84と径方向に部分的に重なるように配置され、第1および第2外側スプリングSP21,SP22は、第1および第2摩擦係合プレート83,84よりも径方向における外側に配置される。これにより、ダンパ装置10ひいては発進装置1の軸長をより短縮化しつつ、第1および第2内側スプリングSP11,SP12のヒステリシスを低減化してダンパ装置10の振動減衰性能をより向上させることが可能となる。
また、第1および第2内側スプリングSP11,SP12は、タービンランナ5の軸方向における最膨出部5x(図2参照)よりも径方向における内側に配置され、第1および第2外側スプリングSP21,SP22は、タービンランナ5の最膨出部5xよりも径方向における外側に配置される。これにより、ダンパ装置10ひいては発進装置1の軸長をより短縮化することが可能となる。加えて、中間スプリングSPmは、軸方向からみてタービンランナ5と径方向に部分的に重なるように配置される。これにより、デッドスペースとなりがちなタービンランナ5の外周部近傍の領域を中間スプリングSPmの配置スペースとして有効に利用して、発進装置1全体のスペース効率を向上させることが可能となる。
更に、ダンパ装置10において、第2中間部材14は、第1および第2環状部材141,142を含み、第1中間部材12に対して回転可能となるように当該第1中間部材12の第2プレート部材122により支持されてタービンランナ5の外周部とクラッチドラム81との軸方向における間に配置される。また、一方の第1環状部材141に、第1および第2外側スプリングSP21,SP22の間で両者の端部に当接する第1スプリング当接部141cと、中間スプリングSPmの端部に当接する第2スプリング当接部141dとの双方が形成され、他方の第2環状部材142によって複数の中間スプリングSPmが支持される。更に、第1スプリング当接部141cは、第1および第2外側スプリングSP21,SP22の端部に当接するように第1環状部材141からダンパ装置10の軸方向における一側に延出され、第2スプリング当接部141dは、中間スプリングSPmの端部に当接するように第1環状部材141から軸方向における他側に延出される。これにより、発進装置1におけるスペースを有効に利用して中間スプリングSPmの設置に伴う発進装置1の大型化を抑制しつつ、第2中間部材14を第1および第2外側スプリングSP21,SP22並びに中間スプリングSPmに連結することが可能となる。
また、ダンパ装置10では、第1プレート部材121のスプリング当接部121cに加えて、当該スプリング当接部121cに嵌合される第2プレート部材122の連結当接部122cが第1および第2内側スプリングSP11,SP12の間で両者の端部に当接する。このように、ダンパ装置10の径方向に延在するスプリング当接部121cと、ダンパ装置10の軸方向に延在する連結当接部122cとの双方を第1および第2内側スプリングSP11,SP12に当接させることで、第1中間部材12によって第1および第2内側スプリングSP11,SP12を軸心に沿って伸縮するように適正に押圧することが可能となる。加えて、ダンパ装置10では、第1プレート部材121の各径方向支持部121rにより第1および第2内側スプリングSP11,SP12の端部が径方向外側から支持される。これにより、第1および第2内側スプリングSP11,SP12とその径方向外側に位置する第1および第2出力プレート161,162のスプリング支持部161b,162b等との間で発生する摩擦力を低減化することができる。
更に、スプリング当接部121cに嵌合される連結当接部122cを第1および第2内側スプリングSP11,SP12の間で両者の端部に当接させることで、第1および第2内側スプリングSP11,SP12によって第2プレート部材122を周方向における両側から支持することができる。これにより、第1プレート部材121と第2プレート部材122との嵌め合いを緩くすることが可能となり、スプリング当接部121cに連結当接部122cを容易に嵌合することができる。すなわち、ダンパ装置10では、上述のように、スプリング当接部121cの開口部121hの径方向における開口長さが、連結当接部122cの突起部122pの径方向における厚みよりも大きく定められる。これにより、第1プレート部材121のスプリング当接部121cの開口部121hに第2プレート部材122の連結当接部122cの突起部122pを容易に嵌合可能とし、ダンパ装置10の組立性を良好に確保することができる。
また、第2プレート部材122の連結当接部122cが第1および第2内側スプリングSP11,SP12により保持されることで、第1中間部材12に質量体としてのタービンランナ5およびタービンハブ52が連結されることになる。これにより、第1中間部材12の実質的な慣性モーメント(第1および第2プレート部材121,122、タービンランナ5およびタービンハブ52等の慣性モーメントの合計値)をより一層大きくすることが可能となる。加えて、第2プレート部材122の内周部をタービンランナ5に連結することで、ダンパ装置10の大型化を抑制して搭載性を向上させつつ、第1中間部材12とタービンランナ5とを連結することができる。
更に、ダンパ装置10では、図2に示すように、ドライブ部材11の内側および外側スプリング当接部111ci,111co、第1中間部材12のスプリング当接部121c、並びにドリブン部材16の内側スプリング当接部161ci、スプリング当接部162cおよび外側スプリング当接部161coが、それぞれダンパ装置10の径方向に延在することになる。従って、各スプリング当接部111ci,111co,161ci,162c,161coによって対応するスプリングSP11,SP12,SP21またはSP22を軸心に沿って適正に伸縮するように押圧することができる。この結果、ダンパ装置10では、振動減衰性能をより向上させることができる。
また、ダンパ装置10では、第1中間部材12に含まれる第2プレート部材122(単一の部材)に、第1および第2内側スプリングSP11,SP12の間で両者の端部に当接する連結当接部122cと、中間スプリングSPmの端部に当接する外側当接部122との双方が形成されている。更に、第2中間部材14に含まれる第1環状部材141(単一の部材)に、第1および第2外側スプリングSP21,SP22の間で両者の端部に当接する第1スプリング当接部141cと、中間スプリングSPmの端部に当接する第2スプリング当接部141dとの双方が形成されている。これにより、部品点数の増加およびダンパ装置10の大型化を抑制することが可能となる。
次に、ダンパ装置10の動作について説明する。発進装置1において、ロックアップクラッチ8によるロックアップが解除されている際には、例えば、エンジンEGからフロントカバー3に伝達された回転トルク(動力)が、ポンプインペラ4、タービンランナ5、第1中間部材12、第2内側スプリングSP12、ドリブン部材16、ダンパハブ7という経路と、ポンプインペラ4、タービンランナ5、第1中間部材12、中間スプリングSPm、第2中間部材14、第2外側スプリングSP22、ドリブン部材16、ダンパハブ7という経路とを介して変速機TMの入力軸ISへと伝達される。これに対して、発進装置1のロックアップクラッチ8によりロックアップが実行されると、エンジンEGからフロントカバー3およびロックアップクラッチ8(ロックアップピストン80)を介してドライブ部材11に伝達された回転トルク(入力トルク)は、ドライブ部材11への入力トルクが上記トルクT1に達するまで、つまり、第1および第2内側スプリングSP11,SP12、第1および第2外側スプリングSP21,SP22並びに中間スプリングSPmのすべての撓みが許容されている間、スプリングSP11〜SPmのすべてを介してドリブン部材16およびダンパハブ7に伝達される。
すなわち、ロックアップの実行中に入力トルクがトルクT1に達するまでの間、第1内側スプリング(第1弾性体)SP11は、ドライブ部材11から第1中間部材12に回転トルクを伝達し、第2内側スプリング(第2弾性体)SP12は、第1中間部材12からドリブン部材16に回転トルクを伝達する。また、第1外側スプリング(第3弾性体)SP21は、ドライブ部材11から第2中間部材14に回転トルクを伝達し、第2外側スプリング(第4弾性体)SP22は、第2中間部材14からドリブン部材16に回転トルクを伝達する。従って、ダンパ装置10は、ドライブ部材11とドリブン部材16との間のトルク伝達経路として、図7に示すように、第1内側スプリングSP11、第1中間部材12および第2内側スプリングSP12を含む第1トルク伝達経路P1と、第1外側スプリングSP21、第2中間部材14および第2外側スプリングSP22を含む第2トルク伝達経路P2とを有することになる。
また、ダンパ装置10では、上述のように、第1および第2内側スプリングSP11,SP12並びに第1および第2外側スプリングSP21,SP22のばね定数k11,k12,k21およびk22が、k11<k12<k22<k21という関係を満たす。このため、ロックアップの実行中に入力トルクがトルクT1に達するまでの間にドライブ部材11にトルクが伝達されると、図7に示すように、第2中間部材14が第1中間部材12に対して回転方向(車両が前進する際の回転方向)における進行方向側(下流側)に(若干)捩れる。これにより、中間スプリングSPmは、第2中間部材14の互いに対をなす第2スプリング当接部141dの上記回転方向における進行方向側とは反対側の一方により、第1中間部材12の互いに対をなす外側当接部122dの回転方向における進行方向側の一方に向けて押圧される。すなわち、ロックアップの実行中に入力トルクがトルクT1に達するまでの間、中間スプリングSPmは、ドライブ部材11から第1外側スプリングSP21を介して第2中間部材14に伝達されたトルクの一部(平均トルクの一部)を第1中間部材12に伝達する。従って、ダンパ装置10は、第1外側スプリングSP21、第2中間部材14、中間スプリングSPm、第1中間部材12および第2内側スプリングSP12を含む第3トルク伝達経路P3を有することになる。
この結果、ロックアップの実行中にドライブ部材11への入力トルクが上記トルクT1に達するまでの間には、第1、第2および第3トルク伝達経路P1,P2,P3を介してドライブ部材11からドリブン部材16にトルクが伝達される。より詳細には、第1および第2内側スプリングSP11,SP12、第1および第2外側スプリングSP21,SP22並びに中間スプリングSPmのすべての撓みが許容されている間、第2内側スプリングSP12には、第1内側スプリングSP11からの回転トルクと、第1外側スプリングSP21、第2中間部材14および中間スプリングSPmからの回転トルクとが伝達される。また、第2外側スプリングSP22には、第1外側スプリングSP21からの回転トルクが伝達される。そして、スプリングSP11〜SPmのすべての撓みが許容されている間には、スプリングSP11〜SPmによってドライブ部材11に伝達されるトルクの変動が減衰(吸収)される。これにより、ドライブ部材11の回転数が低いときのダンパ装置10の振動減衰性能を良好に向上させることが可能となる。
ドライブ部材11への入力トルクが上記トルクT1に達して第1および第2ストッパ21,22が作動すると、第1ストッパ21により第1中間部材12とドリブン部材16との相対回転および第2内側スプリングSP12の撓みが規制され、第2ストッパ22により第2中間部材14とドリブン部材16との相対回転および第2外側スプリングSP22の撓みが規制される。これにより、ドリブン部材16に対する第1および第2中間部材12,14の相対回転が規制されることで、中間スプリングSPmの撓みも規制される。従って、ドライブ部材11への入力トルクが上記トルクT1に達してから、当該入力トルクが上記トルクT2に達して第3ストッパ23が作動するまで、第1内側スプリングSP11と第1外側スプリングSP21とが並列に作用してドライブ部材11に伝達されるトルクの変動を減衰(吸収)する。
また、ダンパ装置10では、スプリングSP11〜SPmのすべての撓みが許容されている間、第1および第2外側スプリングSP21,SP22から第2中間部材14の第1スプリング当接部141cに加えられる力と、中間スプリングSPmから第2中間部材14の第2スプリング当接部141dに加えられる力とが逆向きになることがある。従って、第2中間部材14の第1および第2環状部材141,142の一方に第1スプリング当接部が形成されると共に他方に第2スプリング当接部が形成されている場合、両者の連結部に作用する剪断力が大きくなり、当該第2中間部材14の耐久性が低下してしまうおそれがある。これに対して、上述のように第2中間部材14の第1環状部材141(単一の部材)に第1および第2スプリング当接部141c、141dを設ければ、逆向きに作用する2つの力を第1環状部材141で受けることが可能となり、第1および第2環状部材141,142の一方に第1スプリング当接部が形成されると共に他方に第2スプリング当接部が形成される場合に比べて、第1および第2環状部材141,142の連結部(リベット周辺)に作用する剪断力を低減化することができる。この結果、第1および第2環状部材141,142の連結部、ひいては、第1内側スプリングSP11よりもトルク分担が大きくなる第1外側スプリングSP21からトルクが伝達される第2中間部材14の耐久性をより向上させることが可能となる。
同様に、ダンパ装置10では、スプリングSP11〜SPmのすべての撓みが許容されている間、第1および第2内側スプリングSP11,SP12から第1中間部材12に加えられる力と、中間スプリングSPmから第1中間部材12すなわち第2プレート部材122に加えられる力とが逆向きになることがある。これに対して、連結当接部122cを有する第2プレート部材122に外側当接部122dを設ければ、逆向きに作用する2つの力を実質的に当該第2プレート部材122(単一の部材)で受けることが可能となるので、第1および第2プレート部材121,122の嵌合部(開口部121hおよび突起部122p)に作用する剪断力を低減化することができる。これにより、第1プレート部材121のスプリング当接部121cと第2プレート部材122の連結当接部122cとの嵌合部、ひいては第1中間部材12の耐久性をより向上させることが可能となる。
引き続き、ダンパ装置10の設計手順について説明する。
上述のように、ダンパ装置10では、第1および第2内側スプリングSP11,SP12、第1および第2外側スプリングSP21,SP22並びに中間スプリングSPmのすべての撓みが許容されている際に、ドライブ部材11とドリブン部材16との間でスプリングSP11〜SPmのすべてを介してトルク(平均トルク)が伝達される。本発明者らは、このように直列でも並列でもない複雑なトルクの伝達経路を有するダンパ装置10について鋭意研究・解析を行い、その結果、かかるダンパ装置10は、スプリングSP11〜SPmのすべての撓みが許容されている際に、装置全体で2つの固有振動数を有することを見出した。また、本発明者らの研究・解析によれば、ダンパ装置10においても、ドライブ部材11に伝達される振動の周波数に応じて2つの固有振動数の小さい方(低回転側(低周波側)の固有振動数)での共振(本実施形態では、第1および第2中間部材12,14が同位相で振動するときの第1中間部材12の共振)が発生すると、第2内側スプリングSP12からドリブン部材16に伝達される振動の位相と、第2外側スプリングSP22からドリブン部材16に伝達される振動の位相とがずれていく。このため、2つの固有振動数の小さい方での共振が発生した後にドライブ部材11の回転数が高まるのに伴って、第2内側スプリングSP12からドリブン部材16に伝達される振動および第2外側スプリングSP22からドリブン部材16に伝達される振動の一方が他方の少なくとも一部を打ち消すようになる。
かかる知見のもと、本発明者らは、ロックアップの実行によりエンジン(内燃機関)EGからドライブ部材11にトルクが伝達された状態にあるダンパ装置10を含む振動系について、次式(1)のような運動方程式を構築した。ただし、式(1)において、“J1”は、ドライブ部材11の慣性モーメントであり、“J21”は、第1中間部材12の慣性モーメントであり、J22”は、第2中間部材14の慣性モーメントであり、“J3”は、ドリブン部材16の慣性モーメントである。また、“θ1”は、ドライブ部材11の捩れ角であり、“θ21”は、第1中間部材12の捩れ角であり、“θ22”は、第2中間部材14の捩れ角であり、“θ3”は、ドリブン部材16の捩れ角である。更に、“k1”は、ドライブ部材11と第1中間部材12との間で並列に作用する複数の第1内側スプリングSP11の合成ばね定数であり、“k2”は、第1中間部材12とドリブン部材16との間で並列に作用する複数の第2内側スプリングSP12の合成ばね定数であり、k3”は、ドライブ部材11と第2中間部材14との間で並列に作用する複数の第1外側スプリングSP21の合成ばね定数であり、k4”は、第2中間部材14とドリブン部材16との間で並列に作用する複数の第2外側スプリングSP22の合成ばね定数であり、“k5”は、第1中間部材12と第2中間部材14との間で並列に作用する複数の中間スプリングSPmの合成ばね定数(剛性)であり、kR”は、ドリブン部材16から車両の車輪までの間に配置される変速機TMやドライブシャフト等における剛性すなわちばね定数であり、“T”は、エンジンEGからドライブ部材11に伝達される入力トルクである。
更に、本発明者らは、入力トルクTが次式(2)に示すように周期的に振動していると仮定すると共に、ドライブ部材11の捩れ角θ1、第1中間部材12の捩れ角θ21、第2中間部材14の捩れ角θ22、およびドリブン部材16の捩れ角θ3が次式(3)に示すように周期的に応答(振動)すると仮定した。ただし、式(2)および(3)における“ω”は、入力トルクTの周期的な変動(振動)における角振動数であり、式(3)において、“Θ1”は、エンジンEGからのトルクの伝達に伴って生じるドライブ部材11の振動の振幅(振動振幅、すなわち最大捩れ角)であり、“Θ21”は、ドライブ部材11にエンジンEGからのトルクが伝達されるのに伴って生じる第1中間部材12の振動の振幅(振動振幅)であり、“Θ22”は、ドライブ部材11にエンジンEGからのトルクが伝達されるのに伴って生じる第2中間部材14の振動の振幅(振動振幅)であり、“Θ3”は、ドライブ部材11にエンジンEGからのトルクが伝達されるのに伴って生じるドリブン部材16の振動の振幅(振動振幅)である。かかる仮定のもと、式(2)および(3)を式(1)に代入して両辺から“sinωt”を払うことで、次式(4)の恒等式を得ることができる。
そして、本発明者らは、式(4)におけるドリブン部材16の振動振幅Θ3がゼロになれば、ダンパ装置10によりエンジンEGからの振動が減衰されることでドリブン部材16よりも後段側の変速機TMやドライブシャフト等には理論上振動が伝達されなくなることに着目した。そこで、本発明者らは、かかる観点から、式(4)の恒等式を振動振幅Θ3について解くと共に、Θ3=0とすることで、次式(5)に示す条件式を得た。式(5)の関係が成立する場合、ドライブ部材11から第1、第2および第3トルク伝達経路P1,P2,P3を介してドリブン部材16に伝達されるエンジンEGからの振動が互いに打ち消し合い、ドリブン部材16の振動振幅Θ3が理論上ゼロになる。
かかる解析結果より、上述のような構成を有するダンパ装置10では、2つの固有振動数の小さい方での共振の発生により、第2内側スプリングSP12からドリブン部材16に伝達される振動の位相と第2外側スプリングSP22からドリブン部材16に伝達される振動の位相とが180度ずれて(反転して)両振動が互いに打ち消し合うようになることで、図8に示すように、ドリブン部材16の振動振幅Θ3(トルク変動)が理論上ゼロになる反共振点Aを設定し得ることが理解されよう。また、反共振点Aの振動数を“fa”として、上記式(5)に“ω=2πfa”を代入すれば、反共振点Aの振動数faは、次式(6)のように表される。なお、図8は、エンジンEGの回転数と、本開示のダンパ装置および中間スプリングSPmが省略されたダンパ装置(特許文献1に記載されたダンパ装置、以下、「比較例のダンパ装置」という)のドリブン部材における理論上(ヒステリシスが存在しないと仮定した場合)の振動振幅(トルク変動)との関係を例示するものである。
一方、ドライブ部材11の捩れ角θ1とドリブン部材16の捩れ角θ2とがゼロであってドライブ部材11およびドリブン部材16の変位が共にゼロであると仮定すれば、式(1)を次式(7)のように変形することができる。更に、第1および第2中間部材12,14が次式(8)に示すように調和振動すると仮定し、式(8)を式(7)に代入して両辺から“sinωt”を払うことで、次式(9)の恒等式を得ることができる。
第1および第2中間部材12,14が調和振動する場合に、振幅Θ21およびΘ22は共にゼロにならないことから、式(9)の左辺の正方行列の行列式はゼロとなり、次式(10)の条件式が成立しなければならない。かかる式(10)は、ダンパ装置10の2つの固有角振動数の二乗値ω2についての2次方程式である。従って、ダンパ装置10の2つの固有角振動数ω1,ω2は、次式(11)および(12)に示すように表され、ω1<ω2が成立する。この結果、共振点Aを生じさせる共振(共振点R1)の周波数、すなわち第1中間部材12の固有振動数を“f21”とし、反共振点Aよりも高回転側で発生する共振(共振点R2)の周波数、すなわち第2中間部材14の固有振動数を“f22”とすれば、低回転側(低周波側)の固有振動数f21は、次式(13)のように表され、高回転側(高周波側)の固有振動数f22(f22>f21)は、次式(14)のように表される。
また、スプリングSP11〜SPmのすべての撓みが許容されている際のダンパ装置10の等価剛性keqは、次のようにして求めることができる。すなわち、ドライブ部材11にT=T0という一定の入力トルク(静的な外力)が伝達されていると仮定すると共に、次式(15)に示すような釣り合いの関係が成立していると仮定すれば、T=T0および式(15)を式(1)に代入することで、次式(16)の恒等式を得ることができる。
更に、トルクT0と、ダンパ装置10の等価剛性keqと、ドライブ部材11の振動振幅(捩れ角)Θ1と、ドリブン部材16の振動振幅(捩れ角)Θ3との間では、T0=keq・(Θ1−Θ3)という関係が成立する。更に、式(16)の恒等式を振動振幅(捩れ角)Θ1およびΘ3について解けば、“Θ1−Θ3”は、次式(17)のように表される。従って、T0=keq・(Θ1−Θ3)および式(17)より、ダンパ装置10の等価剛性keqは、次式(18)のように表されることになる。
上述のようにして得られるダンパ装置10の低回転側の固有振動数f21、反共振点Aの振動数faおよび等価剛性keqに対する本発明者らの解析結果を図9から図14に示す。図9から図14は、合成ばね定数k1,k2,k3,k4,k5や第1および第2中間部材12,14の慣性モーメントJ21,J22のうちの何れか1つ以外をそれぞれ一定値(固定値)としたまま、当該何れか1つのパラメータのみを変化させたときの固有振動数f21、反共振点Aの振動数faおよび等価剛性keqの変化態様をそれぞれ示すものである。
ダンパ装置10における合成ばね定数k2,k3,k4,k5および慣性モーメントJ21,J22をそれぞれ一定値としたまま、第1内側スプリング(第1弾性体)SP11の合成ばね定数(剛性)k1のみを変化させた場合、固有振動数f21および反共振点Aの振動数faは、図9に示すように、合成ばね定数k1が大きいほど大きくなり、合成ばね定数k1が小さくなるにつれて徐々に小さくなる。これに対して、等価剛性keqは、図9に示すように、合成ばね定数k1を予め適合された値から僅かに増加させると急増し、当該適合値から僅かに減少させると急減する。すなわち、第1内側スプリングSP11の合成ばね定数k1の変化に対する等価剛性keqの変化(変化勾配)は非常に大きい。
また、ダンパ装置10における合成ばね定数k1,k3,k4,k5および慣性モーメントJ21,J22をそれぞれ一定値としたまま、第2内側スプリング(第2弾性体)SP12の合成ばね定数(剛性)k2のみを変化させた場合も、固有振動数f21および反共振点Aの振動数faは、図10に示すように、合成ばね定数k2が大きいほど大きくなり、合成ばね定数k2が小さくなるにつれて徐々に小さくなる。更に、等価剛性keqは、図10に示すように、合成ばね定数k2を予め適合された値から僅かに増加させると急増し、当該適合値から僅かに減少させると急減する。すなわち、第2内側スプリングSP12の合成ばね定数k2の変化に対する等価剛性keqの変化(変化勾配)も非常に大きい。
一方、ダンパ装置10における合成ばね定数k1,k2,k4,k5および慣性モーメントJ21,J22をそれぞれ一定値としたまま、第1外側スプリング(第3弾性体)SP21の合成ばね定数(剛性)k3のみを変化させた場合、図11に示すように、固有振動数f21は、合成ばね定数k3が大きくなるにつれて僅かに大きくなり(概ね一定に保たれ)、反共振点Aの振動数faは、合成ばね定数k3が小さいほど大きくなり、合成ばね定数k3が大きくなるにつれて徐々に小さくなる。また、等価剛性keqは、図11に示すように、合成ばね定数k3を予め適合された値から僅かに減少させると急減し、当該適合値から僅かに増加させると急増する。すなわち、第1外側スプリングSP21の合成ばね定数k3の変化に対する等価剛性keqの変化(変化勾配)も非常に大きい。
更に、ダンパ装置10における合成ばね定数k1,k2,k3,k5および慣性モーメントJ21,J22をそれぞれ一定値としたまま、第2外側スプリング(第4弾性体)SP22の合成ばね定数(剛性)k4のみを変化させた場合も、図12に示すように、固有振動数f21は、合成ばね定数k4が大きくなるにつれて僅かに大きくなり(概ね一定に保たれ)、反共振点Aの振動数faは、合成ばね定数k4が小さいほど大きくなり、合成ばね定数k4が大きくなるにつれて徐々に小さくなる。また、等価剛性keqは、図12に示すように、合成ばね定数k4を予め適合された値から僅かに減少させると急減し、当該適合値から僅かに増加させると急増する。すなわち、第2外側スプリングSP22の合成ばね定数k4の変化に対する等価剛性keqの変化(変化勾配)も非常に大きい。
そして、ダンパ装置10における合成ばね定数k1,k2,k3,k4および慣性モーメントJ21,J22をそれぞれ一定値としたまま、中間スプリング(第5弾性体)SPmの合成ばね定数(剛性)k5のみを変化させた場合、固有振動数f21および反共振点Aの振動数faは、図13に示すように、合成ばね定数k5が大きいほど大きくなり、合成ばね定数k5が小さくなるにつれて徐々に小さくなる。また、ある合成ばね定数k5に対応した固有振動数f21と反共振点Aの振動数faとの差(fa−f21)は、図13に示すように、合成ばね定数k5が大きくなるにつれて徐々に大きくなる。更に、中間スプリングSPmの合成ばね定数k5のみを変化させた場合、等価剛性keqは、図13に示すように、合成ばね定数k5が大きいほど大きくなり、合成ばね定数k5が小さくなるにつれて徐々に小さくなる。すなわち、中間スプリングSPmの合成ばね定数(剛性)k5の変化に対する等価剛性keqの変化(変化勾配)は、合成ばね定数(剛性)k1,k2,k3,k4の変化に対する等価剛性keqの変化(変化勾配)に比べて大幅に小さくなる。
また、ダンパ装置10における合成ばね定数k1,k2,k3,k4,k5および第2中間部材14の慣性モーメントJ22をそれぞれ一定値としたまま、第1中間部材12の慣性モーメントJ21のみを変化させた場合、固有振動数f21および反共振点Aの振動数faは、図14に示すように、慣性モーメントJ21が小さいほど大きくなり、慣性モーメントJ21が大きくなるにつれて徐々に小さくなる。更に、第1中間部材12の慣性モーメントJ21のみを変化させても、図14に示すように、等価剛性keqは概ね一定に保たれる。なお、図示を省略するが、ダンパ装置10における合成ばね定数k1,k2,k3,k4,k5および第1中間部材12の慣性モーメントJ21をそれぞれ一定値としたまま、第2中間部材14の慣性モーメントJ22のみを変化させた場合も、第1中間部材12の慣性モーメントJ21のみを変化させた場合と同様の結果が得られた。
上述のような解析結果からわかるように、中間スプリングSPmの剛性を低下させる(ばね定数kmおよび合成ばね定数K5を小さくする)ことで、低回転側の固有振動数f21(式(13)参照)や反共振点Aの振動数fa(式(6)参照)をより小さくすることが可能となる。逆に、中間スプリングSPmの剛性を高める(ばね定数kmおよび合成ばね定数K5を大きくする)ことで、低回転側の固有振動数f21と反共振点Aの振動数faとの差(fa−f21)をより大きくすることもできる。更に、中間スプリングSPmの剛性を低下させても(ばね定数kmおよび合成ばね定数K5を小さくしても)、等価剛性keqが大幅に低下することはない。従って、ダンパ装置10では、中間スプリングSPmの剛性(ばね定数kmおよび合成ばね定数K5)を調整することで、ドライブ部材11への最大入力トルクに応じて等価剛性keqを適正に保つと共に第1および第2中間部材12,14の重量すなわち慣性モーメントJ21,J22の増加を抑制しつつ、低回転側の固有振動数f21および反共振点Aの振動数faを適正に設定することが可能となる。また、第1および第2内側スプリングSP11,SP12の剛性を低下させる(ばね定数k11,k12および合成ばね定数K1,K2を小さくする)ことで、低回転側の固有振動数f21や反共振点Aの振動数faをより小さくすることが可能となる。更に、第1および第2外側スプリングSP21,SP22の剛性を高める(ばね定数k21,k22および合成ばね定数K3,K4を大きくする)ことで、反共振点Aの振動数faをより小さくすることができる。
さて、走行用動力の発生源としてのエンジン(内燃機関)EGを搭載する車両では、ロックアップ回転数Nlupをより低下させて早期にエンジンEGからのトルクを変速機TMに機械的に伝達することで、エンジンEGと変速機TMとの間の動力伝達効率を向上させ、それによりエンジンEGの燃費をより向上させることができる。ただし、ロックアップ回転数Nlupの設定範囲となり得る500rpm〜1500rpm程度の低回転数域では、エンジンEGからロックアップクラッチを介してドライブ部材11に伝達される振動が大きくなり、特に3気筒あるいは4気筒エンジンといった省気筒エンジンを搭載した車両において振動レベルの増加が顕著となる。従って、ロックアップの実行時や実行直後に大きな振動が変速機TM等に伝達されないようにするためには、ロックアップが実行された状態でエンジンEGからのトルク(振動)を変速機TMへと伝達するダンパ装置10全体(ドリブン部材16)のロックアップ回転数Nlup付近の回転数域における振動レベルをより低下させる必要がある。
これを踏まえて、本発明者らは、ロックアップクラッチ8に対して定められたロックアップ回転数Nlupに基づいて、エンジンEGの回転数が500rpmから1500rpmの範囲(ロックアップ回転数Nlupの想定設定範囲)内にある際に上述の反共振点Aが形成されるようにダンパ装置10を構成することとした。反共振点Aの振動数faに対応したエンジンEGの回転数Neaは、“n”をエンジン内燃機関)EGの気筒数とすれば、Nea=(120/n)・faと表される。従って、ダンパ装置10では、次式(19)を満たすように、複数の第1内側スプリングSP11の合成ばね定数k1、複数の第2内側スプリングSP12の合成ばね定数k2、複数の第1外側スプリングSP21の合成ばね定数k3、複数の第2外側スプリングSP22の合成ばね定数k4、複数の中間スプリングSPmの合成ばね定数k5、第1中間部材12の慣性モーメントJ21(一体回転するように連結されるタービンランナ5等の慣性モーメントを考慮(合算)したもの、以下同様)、および第2中間部材14の慣性モーメントJ22が選択・設定される。すなわち、ダンパ装置10では、反共振点Aの振動数fa(およびロックアップ回転数Nlup)に基づいて、スプリングSP11〜SPmのばね定数k11,k12,k21,k22,kmと、第1および第2中間部材12,14の慣性モーメントJ21,J22とが選択・設定される。
このように、ドリブン部材16の振動振幅Θ3を理論上ゼロにし得る(振動をより低下させ得る)反共振点Aを500rpmから1500rpmまでの低回転数域(ロックアップ回転数Nlupの想定設定範囲)内に設定することで、図8に示すように、反共振点Aを生じさせる共振(反共振点Aを形成するために生じさせざるを得ない共振、本実施形態では、第1中間部材12の共振、図8における共振点R1参照)をロックアップクラッチ8の非ロックアップ領域(図8における二点鎖線参照)に含まれるように、より低回転側(低周波側)にシフトさせることができる。すなわち、本実施形態において、第1中間部材12の共振(2つの固有振動数の小さい方での共振)は、ダンパ装置10が使用される回転数域において発生しない仮想的なものとなる。また、図8に示すように、ダンパ装置10の2つの固有振動数の小さい方(第1中間部材12の固有振動数)に対応した回転数は、ロックアップクラッチ8のロックアップ回転数Nlupよりも低くなり、ダンパ装置10の2つの固有振動数の大きい方(第2中間部材14の固有振動数)に対応した回転数は、ロックアップ回転数Nlupよりも高くなる。これにより、ロックアップクラッチ8によりロックアップが実行された時点から、第2内側スプリングSP12からドリブン部材16に伝達される振動および第2外側スプリングSP22からドリブン部材16に伝達される振動の一方により他方の少なくとも一部を打ち消すことが可能となる。
上記式(19)を満たすようにダンパ装置10を構成するに際しては、反共振点Aを生じさせる共振(図8における共振点R1参照)の振動数が当該反共振点Aの振動数faよりも小さく、かつできるだけ小さい値になるように、ばね定数k11,k12,k21,k22,km、慣性モーメントJ21およびJ22を選択・設定すると好ましい。このため、本実施形態のダンパ装置10では、上述のk11<km<k12<k22<k21という関係を満たすように、ばね定数k11,k12,k21,k22およびkmの値が定められる。
すなわち、ダンパ装置10では、低回転側の固有振動数f21と反共振点Aの振動数faとがより小さくなるように、中間スプリングSPmのばね定数kmや第1および第2内側スプリングSP11,SP12のばね定数k11,k12が小さく定められる。更に、低回転側の固有振動数f21がより小さくなるように、第1および第2外側スプリングSP21,SP22のばね定数k21,k22が大きく定められる。これにより、低回転側の固有振動数f21と反共振点Aの振動数faとをより小さくし、第2内側スプリングSP12からドリブン部材16に伝達される振動および第2外側スプリングSP22からドリブン部材16に伝達される振動の一方が他方の少なくとも一部を打ち消す回転数帯(周波数帯)の始点をより低回転側(低周波側)に設定することが可能となる。更に、当該回転数帯の始点を低回転側に設定することで、第2内側スプリングSP12からドリブン部材16に伝達される振動の位相と第2外側スプリングSP22からドリブン部材16に伝達される振動の位相とが180度ずれる回転数(周波数)をも低回転側に設定することができる。この結果、より一層低い回転数でのロックアップを許容すると共に、低回転数域における振動減衰性能をより一層向上させることが可能となる。
また、ダンパ装置10では、図8に示すように、反共振点A付近でドリブン部材16の振動の減衰ピークが発生してからエンジンEGの回転数がより高まると、2つの固有振動数の大きい方での共振(本実施形態では、第2中間部材14の共振、図8における共振点R2参照)が発生し、第2内側スプリングSP12からドリブン部材16に伝達される振動と第2外側スプリングSP22からドリブン部材16に伝達される振動とが同位相になる。すなわち、本実施形態のダンパ装置10では、上記2つの固有振動数の小さい方での共振(第1中間部材12の共振)が発生してから当該2つの固有振動数の大きい方での共振(第2中間部材14の共振)が発生するまでの間、第2内側スプリングSP12からドリブン部材16に伝達される振動および第2外側スプリングSP22からドリブン部材16に伝達される振動の一方により他方の少なくとも一部が打ち消される。従って、反共振点Aよりも高回転側(高周波側)で発生する共振の周波数がより大きくなるように、ばね定数(合成ばね定数)k1,k2,k3,k4,k5、慣性モーメントJ21およびJ22を選択・設定すると好ましい。これにより、当該共振(共振点R2)を振動が顕在化され難くなる高回転数域側で発生させることが可能となり、低回転数域におけるダンパ装置10の振動減衰性能をより一層向上させることができる。
更に、ダンパ装置10においてロックアップ回転数Nlup付近での振動減衰性能をより向上させるためには、当該ロックアップ回転数Nlupと共振点R2に対応したエンジンEGの回転数とをできるだけ離間させる必要がある。従って、式(19)を満たすようにダンパ装置10を構成するに際しては、Nlup≦(120/n)・fa(=Nea)を満たすように、ばね定数k1,k2,k3,k4,k5、慣性モーメントJ21およびJ22を選択・設定すると好ましい。これにより、変速機TMの入力軸ISへの振動の伝達を良好に抑制しながらロックアップクラッチ8によるロックアップを実行すると共に、ロックアップの実行直後に、エンジンEGからの振動をダンパ装置10により極めて良好に減衰することが可能となる。
上述のように、反共振点Aの振動数faに基づいてダンパ装置10を設計することにより、ダンパ装置10の振動減衰性能を極めて良好に向上させることが可能となる。そして、本発明者らの研究・解析によれば、ロックアップ回転数Nlupが例えば1000rpm前後の値に定められる場合、例えば900rpm≦(120/n)・fa≦1200rpmを満たすようにダンパ装置10を構成することで、実用上極めて良好な結果が得られることが確認されている。
また、式(13)および(14)からわかるように、ダンパ装置10の2つ固有振動数f21,f22は、第1および第2中間部材12,14の双方の慣性モーメントJ21,J22の影響を受ける。すなわち、ダンパ装置10では、第1中間部材12と第2中間部材14とが中間スプリングSPmを介して互いに連結されるので、第1および第2中間部材12,14の双方に中間スプリングSPmからの力(図7における白抜矢印参照)が作用することで、第1中間部材12の振動と第2中間部材14の振動とが連成する(両者の振動が相互に影響し合う)。このように第1中間部材12の振動と第2中間部材14の振動とが連成することで、固有振動数f21,f22は、第1および第2中間部材12,14の双方の慣性モーメントJ21,J22の影響を受けることになる。従って、ダンパ装置10では、第1および第2中間部材12,14の重量すなわち慣性モーメントJ21,J22の増加を抑制しつつ、2つの固有振動数f21,f22の小さい方での共振を容易に低回転側すなわち非ロックアップ領域にシフトさせ、ドライブ部材11の回転数がより低い状態でドリブン部材16での振動の打ち消し合いがより良好に生じるように固有振動数f21,f22と反共振点Aの振動数faとを設定することが可能となる。
更に、ダンパ装置10では、2つの固有振動数f21,f22が第1および第2中間部材12,14の双方の慣性モーメントJ21,J22の影響を受けることから、第1および第2中間部材12,14の慣性モーメントJ21,J22を調整することで、図8に示すように、反共振点Aの振動数faを比較例のダンパ装置の反共振点の振動数fa′と同程度の値としつつ、低回転側の固有振動数f21(共振点R1)を上記比較例のダンパ装置に比べて非ロックアップ領域のより低回転側に容易にシフトさせることができる。これにより、ダンパ装置10では、比較例のダンパ装置(図8における破線参照)に比べて、反共振点A付近での振動レベルをより低下させることが可能となる。このように、低回転側の固有振動数f21をより小さくして反共振点A付近での振動レベルをより低下させることで、気筒休止機能を有するエンジンEGの減筒運転の実行に伴って当該エンジンEGからの振動の次数が低下する場合であっても、ロックアップ回転数Nlupをより低く保つことが可能となる。
また、本発明者らの解析によれば、第1および第2中間部材12,14を中間スプリングSPmにより互いに連結して両者の振動を連成させることで、上記第1、第2および第3トルク伝達経路P1,P2,P3からドリブン部材16に伝達される振動が互いに打ち消し合いやすくなり、反共振点A付近でのドリブン部材16の実際の振動振幅をより小さくし得ることや、第2内側スプリングSP12と第2外側スプリングSP22との間のトルク振幅(トルク変動)の差を減らし得る(両者のトルク振幅をより近づけられる)ことが判明している。従って、ダンパ装置10では、より低い回転数でのロックアップ(エンジンEGとドライブ部材11との連結)を許容すると共に、エンジンEGからの振動が大きくなりがちな低回転数域における振動減衰性能をより向上させることが可能となる。
ここで、上記式(13)においてk5=0とすれば、中間スプリングSPmが省略された比較例のダンパ装置における第1中間部材の固有振動数f21′が次式(20)のように表され、上記式(14)においてk5=0とすれば、比較例のダンパ装置における第2中間部材の固有振動数f22′が次式(21)のように表される。式(20)および(21)からわかるように、比較例のダンパ装置では、第1中間部材の固有振動数f21′は第2中間部材の慣性モーメントJ22の影響を受けることはなく、第2中間部材の固有振動数f22′は第1中間部材の慣性モーメントJ21の影響を受けることはない。この点から、ダンパ装置10では、比較例のダンパ装置に比べて、第1および第2中間部材12,14の固有振動数f21,f22の設定の自由度を向上させ得ることが理解されよう。
また、上記式(6)においてk5=0とすれば、比較例のダンパ装置における反共振点の振動数fa′が次式(22)のように表される。式(6)と式(22)とを比較すれば、ばね定数k1,k2,k3,k4、慣性モーメントJ21およびJ22が同一である場合、比較例のダンパ装置における反共振点の振動数fa′は、ダンパ装置10における反共振点Aの振動数faよりも小さくなる。ただし、ダンパ装置10では、主に第1および第2中間部材12,14の慣性モーメントJ21,J22を適宜選択することで、比較例のダンパ装置(図8における破線参照)の反共振点の振動数fa′と同程度の値に容易に設定することができる。
そして、上述のダンパ装置10では、第1中間部材12よりも固有振動数が大きい第2中間部材14に対応した第1および第2外側スプリングSP21,SP22が第1中間部材12に対応した第1および第2内側スプリングSP11,SP12の径方向外側に配置される。すなわち、第1および第2外側スプリングSP21,SP22の平均取付半径roが、第1中間部材12に対応した第1および第2内側スプリングSP11,SP12の平均取付半径riよりも大きくなる。これにより、剛性が高い第1および第2外側スプリングSP21,SP22の捩れ角(ストローク)をより大きくすることが可能となり、ドライブ部材11に対する大きなトルクの伝達を許容しつつ、第1および第2外側スプリングSP21,SP22を低剛性化することができる。この結果、ダンパ装置10の等価剛性keqをより小さくすると共に、ダンパ装置10を含む振動系全体の共振、すなわちダンパ装置10全体と車両のドライブシャフトとの振動による共振(ドライブ部材とドライブシャフトとの間で発生する振動による共振)をより低回転側(低周波側)にシフトさせることが可能となる。従って、ダンパ装置10では、上記反共振点Aの振動数を当該振動系全体の共振の周波数により近づけることで、振動減衰性能を極めて良好に向上させることができる。
更に、発進装置1のダンパ装置10では、第1および第2外側スプリングSP21,SP22(第3および第4弾性体)が、第1および第2内側スプリングSP11,SP12(第1および第2弾性体)のダンパ装置10の径方向における外側に配置される。また、中間スプリングSPmは、第1および第2内側スプリングSP11,SP12の径方向外側に、第1および第2外側スプリングSP21,SP22と軸方向に間隔をおいて(タービンランナ5に近接するように)配置される。すなわち、第1および第2内側スプリングSP11,SP12、第1および第2外側スプリングSP21,SP22、並びに中間スプリングSPmは、中心軸CAを含む平面で発進装置1を切ったときに、タービンランナ5とロックアップクラッチ8(摩擦係合部としての第1および第2摩擦係合プレート83,84)との軸方向における間に、最短辺の対頂点が中心軸CA側に位置するように画成される三角形(逆三角形)状の領域内に含まれる。より詳細には、図2に示すように、当該三角形の最短辺側の一方の頂点付近に第1および第2外側スプリングSP21,SP22が配置され、当該最短辺側の他方の頂点付近に中間スプリングSPmが配置され、最短辺の対頂点付近に第1および第2内側スプリングSP11,SP12が配置される。
これにより、第1および第2内側スプリングSP11,SP12、第1および第2外側スプリングSP21,SP22並びに中間スプリングSPmの剛性や配置数、捩れ角(ストローク)等の設定の自由度を高くすると共に、発進装置1におけるスペースを有効に利用して中間スプリングSPmの設置に伴う発進装置1の大型化を抑制することができる。この結果、発進装置1の大型化を抑制しつつ、上記2つの固有振動数(第1および第2中間部材12,14の固有振動数f21,f22)を容易かつ適正に設定してダンパ装置10の振動減衰性能をより向上させることが可能となる。ただし、ダンパ装置10において、中間スプリングSPmは、第1および第2外側スプリングSP21,SP22と第1および第2内側スプリングSP11,SP12とのダンパ装置10の径方向における間に配置されてもよい。この場合、中間スプリングSPmは、径方向からみて第1および第2外側スプリングSP21,SP22の少なくとも何れか一方および第1および第2内側スプリングSP11,SP12の少なくとも何れか一方と軸方向に部分的に重なるように配置されてもよい。
また、ダンパ装置10では、第1中間部材12が、互いに連結される2つの部材としての第1および第2プレート部材121,122を含み、当該2つの部材の一方である第2プレート部材122には、第1および第2内側スプリングSP11,SP12の間で両者の端部に当接する連結当接部122c(第1当接部)と、中間スプリングSPmの端部に当接する外側当接部122d(第2当接部)との双方が形成される。同様に、ダンパ装置10の第2中間部材14は、互いに連結される2つの部材としての第1および第2環状部材141,142を含み、当該2つの部材の一方である第1環状部材141には、第1および第2外側スプリングSP21,SP22の間で両者の端部に当接する第1スプリング当接部141c(第1当接部)と、中間スプリングSPmの端部に当接する第2スプリング当接部141d(第2当接部)との双方が形成される。これにより、第1プレート部材121のスプリング当接部121cと第2プレート部材122の連結当接部122cとの嵌合部や、第1および第2環状部材141,142の連結部に作用する剪断力を低減化することができるので、当該嵌合部および連結部、ひいては第1および第2中間部材12,14の耐久性をより向上させることが可能となる。
更に、ダンパ装置10では、当該ダンパ装置10の径方向に延在する第1プレート部材121のスプリング当接部121cと、ダンパ装置10の軸方向に延在する第2プレート部材122の連結当接部122cとの双方が、第1および第2内側スプリングSP11,SP12の間で両者の端部に当接する。これにより、第1中間部材12によって第1および第2内側スプリングSP11,SP12を軸心に沿って伸縮するように適正に押圧することが可能となる。また、第1または第2内側スプリングSP11,SP12の端部に当接するドライブ部材11(入力プレート111)の内側スプリング当接部111ciは、径方向に延在すると共に第1中間部材12のスプリング当接部121cと周方向に並ぶようにドリブン部材16の第1および第2出力プレート161,162の軸方向における間に配置される。これにより、ドライブ部材11と第1中間部材12との間で第1内側スプリングSP11を適正に伸縮させると共に第1中間部材12とドリブン部材16との間で第2内側スプリングSP12を適正に伸縮させることができる。加えて、ダンパ装置10では、第1プレート部材121の各径方向支持部121rにより第1および第2内側スプリングSP11,SP12の端部が径方向外側から支持される。これにより、第1および第2内側スプリングSP11,SP12とその径方向外側に位置する第1および第2出力プレート161,162のスプリング支持部161b,162b等との間で発生する摩擦力を低減化することが可能となり、当該摩擦力に起因した第1トルク伝達経路P1におけるヒステリシスを低減化することができる。この結果、ダンパ装置10の振動減衰性能をより向上させることが可能となる。
また、ダンパ装置10において、第1中間部材12(第1および第2プレート部材121,122)の慣性モーメントJ21を第2中間部材14の慣性モーメントJ22よりも大きくすることで、低周波側の固有振動数f21をより一層小さくして、当該第1中間部材12の共振点をより低回転側(低周波側)に設定することが可能となる。加えて、第1中間部材12をタービンランナ5に一体回転するように連結することで、当該第1中間部材12の実質的な慣性モーメント(第1および第2プレート部材121,122、タービンランナ5およびタービンハブ52等の慣性モーメントの合計値)をより一層大きくすることができる。ただし、第1中間部材12すなわち第2プレート部材122にタービンランナ5を連結する代わりに、タービンランナ以外の錘体(専用の錘体)が連結されてもよい。
なお、上記ダンパ装置10において、第1および第2内側スプリングSP11,SP12の径方向外側に配置される第1および第2外側スプリングSP21,SP22に対応した第2中間部材14の固有振動数を第1中間部材12の固有振動数よりも小さくしてもよい。すなわち、第2中間部材14の固有振動数を上記式(13)から定めると共に、第1中間部材12の固有振動数を上記式(14)から定めてもよい。更に、この場合には、第1および第2外側スプリングSP21,SP22のばね定数k21,k22の小さい方を、第1および第2内側スプリングSP11,SP12のばね定数k11,k12の小さい方よりも小さくするとよい。すなわち、この場合には、ばね定数k11,k12,k21およびk22は、k21≠k11、かつk21/k11≠k22/k12という関係を満たすように選択されるとよく、より詳細には、ばね定数k11,k12,k21,k22およびkmは、k21/k11<k22/k12、およびk21<km<k22<k12<k11という関係を満たすように選択されるとよい。
このように構成されるダンパ装置10では、第1中間部材12よりも固有振動数が小さい第2中間部材14に対応した第1および第2外側スプリングSP21,SP22の平均取付半径roが、第1および第2内側スプリングSP11,SP12の平均取付半径riよりも大きくなる。これにより、第2中間部材14の慣性モーメントJ22をより大きくすると共に、第1および第2外側スプリングSP21,SP22をより低剛性化することが可能となる。更に、この場合には、剛性が低く、比較的軽い第1および第2外側スプリングSP21,SP22がダンパ装置10の外周側に配置されると共に、剛性が高く、比較的重い第1および第2内側スプリングSP11,SP12がダンパ装置10の中心軸CA側に配置されることになる。これにより、低剛性に伴う外周側の第1および第2外側スプリングSP21,SP22の軽量化によって両者のヒステリシスを低減化すると共に、内周側の第1および第2内側スプリングSP11,SP12に作用する遠心力を低下させて両者のヒステリシスを低減化することができる。従って、かかるダンパ装置10では、遠心力に起因してスプリングSP11,SP12,SP21およびSP22と対応する回転要素との間で発生する摩擦力を小さくして、ダンパ装置10全体のヒステリシスをより小さくすることが可能となる。この結果、かかるダンパ装置10では、上記反共振点Aを減衰すべき振動(共振)の周波数により近づけることで、振動減衰性能を極めて良好に向上させることができる。
また、上記ダンパ装置10において、第1外側スプリングSP21のばね定数K21は、第2外側スプリングSP22のばね定数K22よりも大きいが(k22<k21)、これに限られるものではない。すなわち、ダンパ装置10の設計を容易にするために、第1外側スプリングSP21のばね定数K21やコイル径、軸長といった諸元と、第2外側スプリングSP22のばね定数K22やコイル径、軸長といった諸元とを同一(k21=k22)にしてもよい。同様に、第1内側スプリングSP11のばね定数K11やコイル径、軸長といった諸元と、第2内側スプリングSP12のばね定数K12やコイル径、軸長といった諸元とを同一(k11=k12)にしてもよい。また、第2中間部材14の固有振動数が第1中間部材12の固有振動数よりも小さい場合、ばね定数k11,k12,k21およびk22は、k21<k22<k12=k11という関係を満たすように選択されてもよい。
更に、ダンパ装置10において、中間スプリングSPmのばね定数kmは、第1および第2内側スプリングSP11,SP12並びに第1および第2外側スプリングSP21,SP22のばね定数k11,k12,k21およびk22よりも小さく定められてもよい。すなわち、低回転側(低周波側)の固有振動数f21や反共振点Aの振動数faは、上述のように、中間スプリングSPmの合成ばね定数k5が小さくなるにつれて小さくなる(図13参照)。従って、中間スプリングSPmのばね定数(剛性)kmをばね定数k11,k12,k21およびk22よりも小さくすれば、固有振動数f21と振動数faとをより一層小さくすることができる。そして、かかる構成を採用しても、第2内側スプリングSP12からドリブン部材16に伝達される振動および第2外側スプリングSP22からドリブン部材16に伝達される振動の一方が他方の少なくとも一部を打ち消す回転数帯の始点をより低回転側に設定することが可能となる。加えて、当該回転数帯の始点を低回転側に設定することで、第2内側スプリングSP12からドリブン部材16に伝達される振動の位相と第2外側スプリングSP22からドリブン部材16に伝達される振動の位相とが180度ずれる回転数(周波数)をも低回転側(低周波側)に設定することができる。この場合、第1および第2内側スプリングSP11,SP12並びに第1および第2外側スプリングSP21,SP22のばね定数k11,k12,k21およびk22は、少なくとも、k11≠k21、かつk11/k21≠k12/k22という関係を満たすとよい。
また、ダンパ装置10において、中間スプリングSPmのばね定数kmは、第1および第2内側スプリングSP11,SP12並びに第1および第2外側スプリングSP21,SP22のばね定数k11,k12,k21およびk22よりも大きく定められてもよい。すなわち、低回転側(低周波側)の固有振動数f21と反共振点Aの振動数faとの差(fa−f21)は、上述のように、中間スプリングSPmの合成ばね定数k5が大きくなるにつれて大きくなる(図13参照)。従って、中間スプリングSPmのばね定数(剛性)kmをばね定数k11,k12,k21およびk22よりも大きくすれば、固有振動数f21と振動数faとの差(fa−f21)を大きくして、第2内側スプリングSP12からドリブン部材16に伝達される振動および第2外側スプリングSP22からドリブン部材16に伝達される振動の一方が他方の少なくとも一部を打ち消す回転数帯、すなわちドリブン部材16の振動レベルを良好に低下させ得る範囲をより広くすることが可能となる。
この場合には、固有振動数f21と反共振点Aの振動数faとがより小さくなり、かつ両者の差(fa−f21)がより大きくなるように、第1および第2内側スプリングSP11,SP12並びに第1および第2外側スプリングSP21,SP22のばね定数k11,k12,k21およびk22を調整するとよい。かかる構成は、固有振動数f21と反共振点Aの振動数faとをより小さくするためのばね定数k11,k12,k21およびk22の数値設定の容易性からみて、ドライブ部材11への最大入力トルクが比較的小さく、要求される等価剛性keqが比較的低いダンパ装置に適用されると有利である。この場合も、第1および第2内側スプリングSP11,SP12並びに第1および第2外側スプリングSP21,SP22のばね定数k11,k12,k21およびk22は、少なくとも、k11≠k21、かつk11/k21≠k12/k22という関係を満たすとよい。
そして、ダンパ装置10が偶数個の中間スプリングSPmを有する場合には、2つの中間スプリングSPmを第1および第2中間部材12,14の一方に設けられた一対の当接部により周方向における両側から支持しつつ、第1および第2中間部材12,14の他方に設けられた当接部を当該2つの中間スプリングSPmの間で両者の端部に当接させてもよい。
更に、ダンパ装置10は、第1、第2および第3トルク伝達経路P1,P2,P3に加えて、例えば第1および第2トルク伝達経路P1,P2と並列に設けられる少なくとも1つのトルク伝達経路を更に含んでもよい。更に、ダンパ装置10の例えば第1および第2トルク伝達経路P1,P2の少なくとも何れか一方には、それぞれ少なくとも1組の中間部材およびスプリング(弾性体)が追設されてもよい。
また、発進装置1において、エンジンEGと変速機TMの入力軸(ドライブ部材11)との実スリップ速度(実回転速度差)を目標スリップ速度に一致させるスリップ制御が実行される場合には、上記反共振点Aの振動数faをスリップ制御が実行される際に発生するシャダーの周波数fsに一致させたり、当該シャダーの周波数fsの近傍の値に設定したりしてもよい。これにより、スリップ制御が実行される際に発生するシャダーをより低減化することが可能となる。なお、シャダーの周波数fsは、一体に回転するロックアップピストン80およびドライブ部材11の慣性モーメントを“Jpd”とすれば、当該慣性モーメントJpdおよびダンパ装置10の等価剛性keqを用いて、fs=1/2π・√(keq/Jpd)と表すことができる。
更に、上記スプリングSP11〜SPmの端部には、図示しないスプリングシートが装着されてもよい。すなわち、ダンパ装置10における“当接部(スプリング当接部)”は、実質的にスプリングSP11〜SPmの一部となるスプリングシートに当接するものであってもよい。また、ダンパ装置10における“当接部”は、対応するスプリング(弾性体)との間でトルクを授受する“トルク伝達部”ということもできる(以下、同様)。
図15は、本開示の他のダンパ装置10Bを含む発進装置1Bを示す断面図である。なお、発進装置1Bやダンパ装置10Bの構成要素のうち、上述の発進装置1やダンパ装置10と同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図15に示す発進装置1Bは、単板油圧式クラッチとして構成されたロックアップクラッチ8Bを含む。ロックアップクラッチ8Bは、フロントカバー3の内部かつ当該フロントカバー3のエンジンEG側の内壁面近傍に配置されると共にダンパハブ7に対して回転自在かつ軸方向に移動自在に嵌合されるロックアップピストン80Bを有する。ロックアップピストン80Bの外周側かつフロントカバー3側の面には、摩擦材88が貼着されており、ロックアップピストン80Bとフロントカバー3との間には、作動油供給路や入力軸ISに形成された油路を介して図示しない油圧制御装置に接続されるロックアップ室89が画成される。かかる発進装置1Bでは、図示しない油圧制御装置により流体室9内の油圧をロックアップ室89内の油圧よりも高くすることで、ロックアップクラッチ8Bを係合させてダンパ装置10を介してフロントカバー3とダンパハブ7とを連結することができる。また、図示しない油圧制御装置によりロックアップ室89内の油圧を流体室9内の油圧よりも高くすることで、ロックアップクラッチ8Bを解放してフロントカバー3とダンパハブ7との連結を解除することができる。
図15に示すように、ダンパ装置10Bのドライブ部材11Bは、エンジンEGからのトルクが伝達されるロックアップクラッチ8Bのロックアップピストン80B(第1入力部材)と、当該ロックアップピストン80Bに複数のリベットを介して連結される環状の入力プレート111B(第2入力部材)とを含む。これにより、ロックアップクラッチ8Bの係合によりフロントカバー3(エンジンEG)とダンパ装置10Bのドライブ部材11Bとが連結されることになる。
ロックアップピストン80Bは、外周部に形成されたスプリング支持部80aと、図示しない複数(本実施形態では、例えば3個)のスプリング当接部(弾性体当接部)とを有する。スプリング支持部81aは、図示するように、流体室9内の外周側領域に配置され、それぞれ複数の第1および第2外側スプリングSP21,SP22の外周部やフロントカバー3側(エンジン側)の側部(図2における左側の側部)、タービンランナ5側(変速機側)の側部の外周側(肩部)を支持(ガイド)する。入力プレート111Bは、板状の環状部材であり、複数(本実施形態では、例えば3個)のスプリング支持部111aと、複数(本実施形態では、例えば3個)の外側スプリング当接部(弾性体当接部)111coと、複数(本実施形態では、例えば3個)の内側スプリング当接部(弾性体当接部)111ciとを有する。更に、入力プレート111Bは、図示するように、ロックアップピストン80Bに向けて突出するように形成された環状の連結部を有し、当該連結部に複数のリベットが挿通される。
ダンパ装置10Bの第1中間部材12は、上記ダンパ装置10の第1中間部材12と基本的に同様に構成されており、第1プレート部材121および第2プレート部材122を含む。また、ダンパ装置10Bの第2中間部材14は、上記ダンパ装置10の第2中間部材14と基本的に同様に構成されており、第1および第2環状部材141,142を含む。ダンパ装置10Bの第2中間部材14も、第1中間部材12のものよりも小さい慣性モーメントを有する。ダンパ装置10Bのドリブン部材16は、上記ダンパ装置10のドリブン部材16と基本的に同様に構成されており、第1および第2出力プレート161,162を含む。ダンパ装置10Bのドリブン部材16は、図示するように、ロックアップピストン80Bと入力プレート111Bとを連結する複数のリベットと干渉しないように形成される。
上述のように構成されるダンパ装置10Bにおいても、第1および第2内側スプリングSP11,SP12、第1および第2外側スプリングSP21,SP22並びに中間スプリングSPmは、ダンパ装置10と基本的に同様に流体室9内に配設される。更に、ダンパ装置10Bの第1および第2中間部材12,14は、上記ダンパ装置10のものと基本的に同様に構成されている。従って、発進装置1Bやダンパ装置10Bにおいても、発進装置1やダンパ装置10と同様の作用効果を得ることができる。
また、ダンパ装置10Bにおいて、第1および第2内側スプリングSP11,SP12は、ロックアップクラッチ8Bの摩擦係合部、すなわち摩擦材88よりも径方向における内側に配置され、第1および第2外側スプリングSP21,SP22は、軸方向からみて摩擦材88(摩擦係合部)と径方向に少なくとも部分的に重なるように配置される。これにより、ダンパ装置10Bひいては発進装置1Bの軸長をより短縮化しつつ、第1および第2外側スプリングSP21,SP22のばね定数k21,k22や配置数、捩れ角(ストローク)等の設定の自由度を高くしてダンパ装置10Bの振動減衰性能をより向上させることが可能となる。
図16は、上述のダンパ装置10,10Bにおける第1中間部材12の構造を適用可能な他のダンパ装置10Xを含む発進装置1Xを示す概略構成図である。なお、発進装置1Xやダンパ装置10Xの構成要素のうち、上述の発進装置1,1Bやダンパ装置10,10Bと同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図16に示すダンパ装置10Xは、同軸に相対回転する回転要素として、ドライブ部材(入力要素)11X、第1中間部材(第1中間要素)12X、第2中間部材(第2中間要素)14Xおよびドリブン部材(出力要素)16Xを含む。更に、ダンパ装置10Xは、トルク伝達要素として、ドライブ部材11Xと第1中間部材12Xとの間に配置されて回転トルクを伝達する複数の第1内側スプリング(第1弾性体)SP11、第1中間部材12Xとドリブン部材16Xとの間に配置されて回転トルクを伝達する複数の第2内側スプリング(第2弾性体)SP12、ドライブ部材11Xと第2中間部材14Xとの間に配置されて回転トルクを伝達する複数の第1外側スプリング(第3弾性体)SP21、および第2中間部材14Xとドリブン部材16Xとの間に配置されて回転トルクを伝達する複数の第2外側スプリング(第4弾性体)SP22を含む。すなわち、ダンパ装置10Xは、上記ダンパ装置10または10Bから中間スプリングSPmを省略したものに相当し、第1中間部材12X、第1および第2内側スプリングSP11,SP12を含む第1トルク伝達経路P1と、第2中間部材14X、第1および第2外側スプリングSP21,SP22を含む第2トルク伝達経路P2とを含む。
ダンパ装置10Xの第1中間部材12Xは、第1プレート部材121Xと、第2プレート部材122Xとを含む。第1プレート部材121Xは、上記第1プレート部材121と同様に、第1および第2内側スプリングSP11,SP12の間でダンパ装置10Xの径方向に延在して両者の端部に当接するスプリング当接部121cを有する。また、第2プレート部材122Xは、上記第2プレート部材122と同様に、第1プレート部材121Xのスプリング当接部121cに嵌合(連結)される突起部122pと、第1および第2内側スプリングSP11,SP12の間で両者の端部に当接する連結当接部122cとを有し、質量体としてのタービンランナ5に一体に回転するように連結(固定)される。これにより、第1中間部材12Xに質量体としてのタービンランナ5が連結されるダンパ装置10Xにおいて、第1中間部材12Xによって第1および第2内側スプリングSP11,SP12を適正に押圧可能にすると共に組立性を良好に確保することができる。
なお、ダンパ装置10Xにおいて、第2プレート部材122Xから上記第2プレート部材122における外側当接部122dが省略され、第2中間部材14Xから上記第2中間部材14における第2スプリング当接部141dが省略されることはいうまでもない。また、ダンパ装置10Xにおいて、第2中間部材14Xは、第2プレート部材122Xあるいは当該第2プレート部材122X以外の他の部材により回転自在に支持される。更に、第1中間部材12Xの代わりに、第2中間部材14Xに質量体としてのタービンランナ5が連結されてもよく、この場合、第2中間部材14Xを上述のような第1および第2プレート部材を有するものとすればよい。
また、ダンパ装置10Xにおいて、スプリングSP11,SP12,SP21およびSP22のばね定数(剛性)は、任意に定めることができる。従って、ダンパ装置10Xにおいて、第1および第2内側スプリングSP11,SP12のばね定数k11,k12の小さい方が第1および第2外側スプリングSP21,SP22のばね定数k21,k22の小さい方よりも小さく定められてもよく、ばね定数k11,k12,k21,およびk22がk11<km<k12<k22<≦21という関係を満たすように選択されてもよい。更に、第2中間部材14の固有振動数は、第1中間部材12の固有振動数よりも大きくてもよく、小さくてもよい。
図17は、上述のダンパ装置10,10Bにおける第1中間部材12の構造を適用可能な更に他のダンパ装置10Yを含む発進装置1Yを示す概略構成図である。なお、発進装置1Yやダンパ装置10Yの構成要素のうち、上述の発進装置1,1Bやダンパ装置10,10Bと同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図17に示すダンパ装置10Yは、同軸に相対回転する回転要素として、ドライブ部材(入力要素)11Y、中間部材(中間要素)12Y、およびドリブン部材(出力要素)16Yを含む。更に、ダンパ装置10Yは、トルク伝達要素として、ドライブ部材11Yと中間部材12Yとの間に配置されて回転トルクを伝達する複数の第1スプリング(第1弾性体)SP1および中間部材12Yとドリブン部材16Yとの間に配置されて回転トルクを伝達する複数の第2スプリング(第2弾性体)SP2を含む。
ダンパ装置10Yの中間部材12Yは、第1プレート部材121Yと、第2プレート部材122Yとを含む。第1プレート部材121Yは、上記第1プレート部材121と同様に、第1および第2スプリングSP1,SP2の間でダンパ装置10Yの径方向に延在して両者の端部に当接するスプリング当接部121cを有する。また、第2プレート部材122Yは、上記第2プレート部材122と同様に、第1プレート部材121Yのスプリング当接部121cに嵌合(連結)される突起部122pと、第1および第2スプリングSP1,SP2の間で両者の端部に当接する連結当接部122cとを有し、質量体としてのタービンランナ5に一体に回転するように連結(固定)される。これにより、中間部材12Yに質量体としてのタービンランナ5が連結されるダンパ装置10Yにおいて、中間部材12Yによって第1および第2スプリングSP1,SP2を適正に押圧可能にすると共に組立性を良好に確保することができる。
また、中間部材12Yに出力側流体伝動要素としてのタービンランナ5が連結されるダンパ装置10Yでは、タービンランナ5がドリブン部材16Yに連結される場合に比べて、当該ドリブン部材16の慣性モーメントを実質的に小さくすることが可能となる。これにより、ドリブン部材16Yとそれに連結される軸部材等の慣性モーメントから定まる固有振動数を大きくして、当該固有振動数での共振の発生をより高回転側(高周波側)にシフトさせることができる。なお、ダンパ装置10Yの第2スプリングSP2とドリブン部材16Yとの間に、第2中間部材(第2中間要素)と、当該第2中間部材とドリブン部材16Yとの間でトルクを伝達する第3スプリング(第3弾性体)が介設されてもよい。この場合、第2中間部材が上述のような第1および第2プレート部材を含むものとされてもよい。
図18は、上述のダンパ装置10,10Bにおける第1中間部材12の構造を適用可能な他のダンパ装置10Zを含む発進装置1Zを示す概略構成図である。なお、発進装置1Zやダンパ装置10Zの構成要素のうち、上述の発進装置1,1Bやダンパ装置10,10Bと同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図18に示すダンパ装置10Zは、同軸に相対回転する回転要素として、ドライブ部材(入力要素)11Z、中間部材(中間要素)12Z、およびドリブン部材(出力要素)16Zを含む。更に、ダンパ装置10Zは、トルク伝達要素として、ドライブ部材11Zと中間部材12Zとの間に配置されて回転トルクを伝達する複数の第1スプリング(第1弾性体)SP1および中間部材12Zとドリブン部材16Zとの間に配置されて回転トルクを伝達する複数の第2スプリング(第2弾性体)SP2を含む。加えて、ダンパ装置10Zは、コイルスプリング(直線型コイルスプリング)またはアークスプリング(アークコイルスプリング)である複数の第3スプリング(吸振用弾性体)SP3と、第3スプリングSP3に連結されると共にタービンランナ5や図示しないタービンハブと共に質量体を構成する連結部材55とを有するダイナミックダンパ30を含む。
ダンパ装置10Zの中間部材12Zは、第1プレート部材121Zと、第2プレート部材122Zとを含む。第1プレート部材121Zは、上記第1プレート部材121と同様に、第1および第2スプリングSP1,SP2の間でダンパ装置10Zの径方向に延在して両者の端部に当接するスプリング当接部121cを有する。また、第2プレート部材122Zは、上記第2プレート部材122と同様に、第1プレート部材121Zのスプリング当接部121cに嵌合(連結)される突起部122pと、第1および第2スプリングSP1,SP2の間で両者の端部に当接する連結当接部122cとを有する。更に、第2プレート部材122Zは、図示するように、2個(一対)ずつ近接するように発進装置1Z(ダンパ装置10Z)の軸心に関して対称に形成された複数のスプリング当接部123を有する。互いに対をなすスプリング当接部123は、例えば第3スプリングSP3の自然長に応じた間隔をおいて対向し、ダンパ装置10Zの取付状態において、それぞれ第3スプリングSP3の対応する端部に当接する。すなわち、ダンパ装置10Zの取付状態において、各第3スプリングSP3は、一対のスプリング当接部123により両側から支持される。
また、連結部材55は、複数のスプリング当接部55cを有し、タービンランナ5(またはタービンハブ)に溶接またはリベットによって一体に回転するように固定(連結)される。連結部材55の複数のスプリング当接部55cは、2個(一対)ずつ近接するように発進装置1Z(ダンパ装置10Z)の軸心に関して対称に形成されている。互いに対をなすスプリング当接部55cは、例えば第3スプリングSP3の自然長に応じた間隔をおいて対向する。ダンパ装置10Zの取付状態において、一つのスプリング当接部55cは、それぞれ第3スプリングSP3の対応する端部に当接し、各第3スプリングSP3は、一対のスプリング当接部55cによっても両側から支持される。これにより、タービンランナ5に固定された連結部材55および第3スプリングSP3、すなわちダイナミックダンパ30がダンパ装置10Zの中間部材12Zに連結されることになる。
このように、ダンパ装置10Zでは、中間部材12Zに第3スプリングSP3を介して質量体としてのタービンランナ5が連結される。そして、かかるダンパ装置10Zにおいて、中間部材12Zを上述のような第1および第2プレート部材121Z,122Zを含むものとすれば、当該中間部材12Zによって第1および第2スプリングSP1,SP2を適正に押圧可能にすると共に組立性を良好に確保することができる。なお、第3スプリングSP3は、第2プレート部材122Zおよび連結部材55の少なくとも何れか一方に形成された図示しないスプリング支持部により支持される。
以上説明したように、本開示のダンパ装置は、エンジン(EG)からのトルクが伝達される入力要素(11,11B,11X)と、出力要素(16,16X)と、中間要素(12,12X)、前記入力要素(11,11B,11X)と前記中間要素(12,12X)との間でトルクを伝達する第1弾性体(SP11)、および前記中間要素(12,12X)と前記出力要素(16,16X)との間でトルクを伝達する第2弾性体(SP12)を含む第1トルク伝達経路(P1)と、前記入力要素(11,11X)と前記出力要素(16,16X)との間でトルクを伝達する第3弾性体(SP21)を含むと共に前記第1トルク伝達経路(P1)と並列に設けられる第2トルク伝達経路(P2)とを有するダンパ装置(10,10B,10X)おいて、前記中間要素(12,12X)が、前記第1および第2弾性体(SP11,SP12)の間で前記ダンパ装置(10,10B,10X)の径方向に延在するように配置されるトルク伝達部(121c)を有すると共に該第1および第2弾性体(SP11,SP12)の端部を径方向外側から支持する第1プレート部材(121,121X)と、前記第1および第2弾性体(SP11,SP12)の間に配置されると共に前記第1プレート部材(121,121X)の前記トルク伝達部(121c)に嵌合される連結部(122c)を有し、質量体(5)に連結される第2プレート部材(122,122X)とを含むものである。
本開示のダンパ装置は、中間要素、第1弾性体、および第2弾性体を含む第1トルク伝達経路と、第3弾性体を含む第2トルク伝達経路とを有する。また、中間要素は、第1プレート部材と、第2プレート部材とを含む。第1プレート部材は、第1および第2弾性体の間にダンパ装置の径方向に延在するように配置されるトルク伝達部を有すると共に、第1および第2弾性体の端部を径方向外側から支持する。また、第2プレート部材は、第1および第2弾性体の間に配置されると共に第1プレート部材のトルク伝達部に嵌合される連結部を有し、質量体に連結される。このように、ダンパ装置の径方向に延在する第1プレート部材のトルク伝達部と、第2プレート部材の連結部との双方を第1および第2弾性体の間に配置することで、中間要素によって第1および第2弾性体を軸心に沿って伸縮するように押圧することが可能となる。また、中間要素に質量体を連結することで、当該中間要素の固有振動数をより小さくすることができる。更に、第1プレート部材により第1および第2弾性体の端部を径方向外側から支持することで、第1および第2弾性体とその径方向外側に位置する部材との間で発生する摩擦力に起因した第1トルク伝達経路におけるヒステリシスを低減化することが可能となる。この結果、並列に設けられる第1および第2トルク伝達経路を有するダンパ装置の振動減衰性能をより向上させることができる。
また、入力要素および前記出力要素の一方(16,16X)は、前記第1および第2弾性体(SP11,SP12)と前記中間要素(12,12X)の前記トルク伝達部(121c)とを両側から挟み込むように前記ダンパ装置(10,10B,10X)の軸方向に連結される2枚のプレート部材(161,162)を含んでもよく、前記入力要素および前記出力要素の他方(11,11X)は、前記2枚のプレート部材(161,162)の前記軸方向における間に前記中間要素(12,12X)の前記トルク伝達部(121c)と周方向に並ぶように配置されて前記第1または第2弾性体(SP11,SP12)の端部に当接する当接部(111ci)を有してもよい。これにより、入力要素と第1中間要素との間で第1弾性体を適正に伸縮させると共に第1中間要素と出力要素との間で第2弾性体を適正に伸縮させてダンパ装置の振動減衰性能をより向上させることが可能となる。
更に、前記ダンパ装置(10,10X)は、第2中間要素(14,14X)と、前記第2中間要素(14,14X)と前記出力要素(16,16X)との間でトルクを伝達する第4弾性体(SP22)とを更に含んでもよく、前記第3弾性体(SP21)は、前記入力要素(11,11B,11X)と前記第2中間要素(14,14X)との間でトルクを伝達してもよい。
また、前記ダンパ装置(10,10B)は、前記中間要素(12)と前記第2中間要素(14)との間でトルクを伝達する第5弾性体(SPm)を含んでもよい。
かかるダンパ装置では、第1から第5弾性体のすべての撓みが許容されている状態に対して、装置全体で2つの固有振動数を設定することができる。そして、これらの第1から第5弾性体を含むダンパ装置の固有振動数は、第5弾性体の剛性が低下するにつれて小さくなり、第5弾性体の剛性の変化に対するダンパ装置の等価剛性の変化は、第1から第4弾性体の剛性の変化に対する当該等価剛性の変化に比べて大幅に小さくなる。従って、第5弾性体の剛性を調整することで、ダンパ装置の等価剛性を適正に保つと共に第1および第2中間要素の重量(慣性モーメント)の増加を抑制しつつ、装置全体の2つの固有振動数を適正に設定することが可能となる。この結果、このダンパ装置では、振動減衰性能を良好に向上させることができる。
更に、前記第1および第2弾性体(SP11,SP12)は、前記第3および第4弾性体(SP21,SP22)の前記径方向における内側に配置されてもよい。
また、前記第5弾性体(SPm)は、前記第1および第2弾性体(SP11,SP12)の前記径方向における外側に前記第3および第4弾性体(SP21,SP22)と前記軸方向に間隔をおいて配置されてもよく、前記第2プレート部材(122,122X)は、前記連結部(122c)よりも前記径方向における外側で前記第5弾性体(SPm)の端部に当接する外側当接部(122d)を有してもよい。すなわち、第5弾性体を含むダンパ装置では、第1および第2弾性体または第3および第4弾性体から連結部に加えられる力と、第5弾性体から外側当接部に加えられる力とが逆向きになることがある。従って、連結部を有する第2プレート部材に外側当接部を設ければ、逆向きに作用する2つの力を当該第2プレート部材(単一の部材)で受けることが可能となるので、第1および第2プレート部材の嵌合部に作用する剪断力を低減化することができる。これにより、第1および第2プレート部材の嵌合部、ひいては第1中間要素の耐久性をより向上させることが可能となる。
更に、前記中間要素(12,12X)の固有振動数(f21)は、前記第2中間要素(14,14X)の固有振動数(f22)よりも小さくてもよい。
また、前記第1弾性体(SP11)の剛性(k11)と前記第2弾性体(SP12)の剛性(k12)との小さい方は、前記第3弾性体(SP21)の剛性(k21)と前記第4弾性体(SP22)の剛性(k22)との小さい方よりも小さくてもよい。
更に、前記第2中間要素(14,14X)は、前記中間要素(12,12X)に対して回転可能となるように前記第2プレート部材(122,122X)により支持されてもよい。
また、前記第2中間要素(14,14X)は、前記第3および第4弾性体(SP21,SP22)の間で両者の端部に当接する第1当接部(141c)と、前記第5弾性体(SPm)の端部に当接する第2当接部(141d)との双方が形成されている単一の部材(141)を含んでもよい。
更に、前記入力要素(11,11B)に伝達される入力トルク(T)が予め定められた閾値(T1)以上になるまで、前記第1から第5弾性体(SP11,SP12,SP21,SP22,SPm)の撓みが規制されないとよい。これにより、入力要素に伝達される入力トルクが比較的小さく、当該入力要素の回転数が低いときのダンパ装置の振動減衰性能を良好に向上させることが可能となる。
また、前記第1プレート部材(121,121X)の前記トルク伝達部(121c)は、開口部(121h)を有してもよく、前記第2プレート部材(122,122X)の前記連結部(122c)は、前記第1プレート部材(121,121X)の前記開口部(121h)に嵌合される突起部(122p)を有してもよく、前記開口部(122h)の前記径方向における開口長さは、前記連結当接部(122c)の前記突起部(122p)の前記径方向における厚みよりも大きくてもよい。これにより、第1プレート部材の当接部の開口部に第2プレート部材の連結当接部の突起部を容易に嵌合可能とし、ダンパ装置の組立性を良好に確保することができる。
更に、前記質量体は、流体伝動装置のタービンランナ(5)であってもよい。ただし、質量体は、タービンランナ以外の錘体であってもよい。
また、前記出力要素(16,16X)は、変速機(TM)の入力軸(IS)に作用的(直接的または間接的に)に連結されてもよい。
そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。
本開示の発明は、ダンパ装置の製造分野等において利用可能である。
Claims (14)
- エンジンからの動力が伝達される入力要素と、出力要素と、中間要素、前記入力要素と前記中間要素との間でトルクを伝達する第1弾性体、および前記中間要素と前記出力要素との間でトルクを伝達する第2弾性体を含む第1トルク伝達経路と、前記入力要素と前記出力要素との間でトルクを伝達する第3弾性体を含むと共に前記第1トルク伝達経路と並列に設けられる第2トルク伝達経路とを有するダンパ装置において、
前記中間要素は、
前記第1および第2弾性体の間に前記ダンパ装置の径方向に延在するように配置されるトルク伝達部を有すると共に該第1および第2弾性体の端部を径方向外側から支持する第1プレート部材と、
前記第1および第2弾性体の間に配置されると共に前記第1プレート部材の前記トルク伝達部に嵌合される連結部を有し、質量体に連結される第2プレート部材とを含むダンパ装置。 - 請求項1に記載のダンパ装置において、
前記入力要素および前記出力要素の一方は、前記第1および第2弾性体と前記中間要素の前記トルク伝達部とを両側から挟み込むように前記ダンパ装置の軸方向に連結される2枚のプレート部材を含み、
前記入力要素および前記出力要素の他方は、前記2枚のプレート部材の前記軸方向における間に前記中間要素の前記トルク伝達部と周方向に並ぶように配置されて前記第1または第2弾性体の端部に当接する当接部を有するダンパ装置。 - 請求項1または2に記載のダンパ装置において、
第2中間要素と、前記第2中間要素と前記出力要素との間でトルクを伝達する第4弾性体とを更に含み、
前記第3弾性体は、前記入力要素と前記第2中間要素との間でトルクを伝達するダンパ装置。 - 請求項3に記載のダンパ装置において、
前記中間要素と前記第2中間要素との間でトルクを伝達する第5弾性体を更に含むダンパ装置。 - 請求項4に記載のダンパ装置において、
前記第1および第2弾性体は、前記第3および第4弾性体の前記径方向における内側に配置されるダンパ装置。 - 請求項4または5に記載のダンパ装置において、
前記第5弾性体は、前記第1および第2弾性体の前記径方向における外側に前記第3および第4弾性体と前記軸方向に間隔をおいて配置され、
前記第2プレート部材は、前記連結部よりも前記径方向における外側で前記第5弾性体の端部に当接する外側当接部を有するダンパ装置。 - 請求項4から6の何れか一項に記載のダンパ装置において、前記中間要素の固有振動数は、前記第2中間要素の固有振動数よりも小さいダンパ装置。
- 請求項4から7の何れか一項に記載のダンパ装置において、
前記第1弾性体の剛性と前記第2弾性体の剛性との小さい方は、前記第3弾性体の剛性と前記第4弾性体の剛性との小さい方よりも小さいダンパ装置。 - 請求項4から8の何れか一項に記載のダンパ装置において、
前記第2中間要素は、前記中間要素に対して回転可能となるように前記第2プレート部材により支持されるダンパ装置。 - 請求項4から9の何れか一項に記載のダンパ装置において、
前記第2中間要素は、前記第3および第4弾性体の間で両者の端部に当接する第1当接部と、前記第5弾性体の端部に当接する第2当接部との双方が形成されている単一の部材を含むダンパ装置。 - 請求項4から10の何れか一項に記載のダンパ装置において、
前記入力要素に伝達される入力トルクが予め定められた閾値以上になるまで、前記第1から第5弾性体の撓みが規制されないダンパ装置。 - 請求項1から11の何れか一項に記載のダンパ装置において、
前記第1プレート部材の前記トルク伝達部は、開口部を有し、
前記第2プレート部材の前記連結部は、前記第1プレート部材の前記開口部に嵌合される突起部を有し、
前記開口部の前記径方向における開口長さは、前記連結部の前記突起部の前記径方向における厚みよりも大きいダンパ装置。 - 請求項1から12の何れか一項に記載のダンパ装置において、前記質量体は、流体伝動装置のタービンランナであるダンパ装置。
- 請求項1から13の何れか一項に記載のダンパ装置において、前記出力要素は、変速機の入力軸に作用的に連結されるダンパ装置。
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