JP7263066B2 - トルク変動抑制装置、及びトルクコンバータ - Google Patents

Description

本発明は、トルク変動抑制装置に関するものである。

トルク変動抑制装置は、入力部材及びイナーシャ部材を備えている。例えば、特許文献１に記載の振動低減装置は、円板部材と、その円板部材の外周部に取り付けられる質量体を有している。ロックアップクラッチからのトルクは、ダンパスプリングを介して円板部材に入力される。このダンパスプリングによって、ロックアップ時のトルク変動による振動を低減している。

特開２０１８－１９４０６４号公報

上述したようなトルク変動抑制装置において、部品点数の削減が要望されている。そこで、本発明の課題は、部品点数の削減が可能なトルク変動抑制装置、及びトルクコンバータを提供することにある。

本発明の第１側面に係るトルク変動抑制装置は、入力部材、弾性部材、質量体、及び遠心子を備える。入力部材は、軸方向に配列される一対の入力プレートを有する。入力部材は、回転可能に配置される。弾性部材は、一対の入力プレートに保持される。質量体は、入力部材と回転するとともに、入力部材と相対回転可能に配置される。遠心子は、入力部材の回転による遠心力を受けて径方向に移動可能に配置される。また、遠心子は、一対の入力プレート間に配置される。

この構成によれば、遠心子は一対の入力プレート間に配置されている。このように、弾性部材を保持する一対の入力プレートによって遠心子を軸方向に支持することができる。すなわち、弾性部材を保持する一対の入力プレートが、遠心子の軸方向の支持をする部品を兼ねているため、部品点数を削減することができる。

好ましくは、入力部材は、一対の入力プレート間に配置されて遠心子をガイドする複数のガイド部材をさらに有する。

好ましくは、一対の入力プレートは、外周部において互いに間隔をあけて配置され、内周部において互いに当接する。

好ましくは、トルク変動抑制装置は、カム機構をさらに備える。カム機構は、遠心子に作用する遠心力を受けて、遠心力を入力部材と質量体とのねじれ角が小さくなる方向の円周方向力に変換する。

本発明の第２側面に係るトルクコンバータは、トルクコンバータ本体と、上記いずれかのトルク変動抑制装置と、を備える。トルクコンバータ本体は、インペラ、タービン、及びステータを有する。

本発明によれば、部品点数の削減が可能なトルク変動抑制装置、及びトルクコンバータを提供することができる。

トルクコンバータの模式図。 トルク変動抑制装置の正面図。 トルク変動抑制装置の斜視図。 トルク変動抑制装置の斜視図。 トルク変動抑制装置の断面図。 トルク変動抑制装置の斜視図。 ねじれた状態（ねじれ角θ）のトルク変動抑制装置の拡大図。 回転数とトルク変動の関係を示すグラフ。

以下、本発明に係る回転装置の実施形態であるトルク変動抑制装置について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るトルク変動抑制装置をトルクコンバータのロックアップ装置に装着した場合の模式図である。なお、以下の説明において、軸方向とはトルク変動抑制装置の回転軸Ｏが延びる方向である。また、円周方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の円周方向であり、径方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の径方向である。

［全体構成］
図１に示すように、トルクコンバータ１００は、フロントカバー１１、トルクコンバータ本体１２と、ロックアップ装置１３と、出力ハブ１４と、を有している。フロントカバー１１にはエンジンからトルクが入力される。トルクコンバータ本体１２は、フロントカバー１１に連結されたインペラ１２１と、タービン１２２と、ステータ１２３と、を有している。タービン１２２は出力ハブ１４に連結されている。トランスミッションの入力軸（図示せず）が出力ハブ１４にスプライン嵌合している。

［ロックアップ装置１３］
ロックアップ装置１３は、クラッチ部や、油圧によって作動するピストン等を有し、ロックアップオン状態と、ロックアップオフ状態と、を取り得る。ロックアップオン状態では、フロントカバー１１に入力されたトルクは、トルクコンバータ本体１２を介さずに、ロックアップ装置１３を介して出力ハブ１４に伝達される。一方、ロックアップオフ状態では、フロントカバー１１に入力されたトルクは、トルクコンバータ本体１２を介して出力ハブ１４に伝達される。

ロックアップ装置１３は、入力側回転体１３１と、トルク変動抑制装置１０と、を有している。

入力側回転体１３１は、出力ハブ１４と相対回転可能である。入力側回転体１３１は、軸方向に移動自在なピストンを含み、フロントカバー１１側の側面に摩擦材１３２が固定されている。この摩擦材１３２がフロントカバー１１に押し付けられることによって、フロントカバー１１から入力側回転体１３１にトルクが伝達される。

［トルク変動抑制装置１０］
図２はトルク変動抑制装置１０の正面図、図３はトルク変動抑制装置１０の斜視図である。なお、図２では、一方（手前側）のイナーシャリングが取り外されている。

図２及び図３に示すように、トルク変動抑制装置１０は、入力部材２、一対のイナーシャリング３（質量体の一例）、複数のイナーシャブロック４、複数の可変剛性機構５、及び複数の弾性部材６を有している。

＜入力部材２＞
入力部材２は、トルクが入力される。詳細には、入力部材２は、弾性部材６を介して入力側回転体１３１からトルクが入力される。入力部材２は、回転可能に配置される。入力部材２は、入力側回転体１３１と軸方向に対向して配置されている。入力部材２は、入力側回転体１３１と相対回転可能である。入力部材２は、出力ハブ１４に連結されている。すなわち、入力部材２は、出力ハブ１４と一体的に回転する。

入力部材２は、環状に形成されている。入力部材２の内周部が出力ハブ１４に連結されている。入力部材２は、複数の収容部２１を有する。収容部２１は、入力部材２の外周部に形成されており、径方向外側に開口している。収容部２１は、周方向に延びている。

図４はトルク変動抑制装置１０の斜視図、図５はトルク変動抑制装置の断面図である。なお、図４では、一対のイナーシャリング３及びこれと一体的に回転する部材などが取り外されている。

図４及び図５に示すように、入力部材２は、一対の入力プレート２２を有する。一対の入力プレート２２は、軸方向に配列されている。一対の入力プレート２２は、外周部において、軸方向に互いに間隔をあけて配置されている。一対の入力プレート２２は、内周部において弾性部材６を保持している。また、一対の入力プレート２２は、内周部において互いに当接している。

図６に示すように、入力部材２は、複数のガイド部材２３を有している。ガイド部材２３は、一対の入力プレート２２間に配置されている。ガイド部材２３は、遠心子５１の径方向の移動をガイドしている。詳細には、複数のガイド部材２３は、周方向に間隔をあけて配置されている。そして、遠心子５１は、周方向において、複数のガイド部材２３の間に配置されている。この配置によって、複数のガイド部材２３は、遠心子５１を周方向において保持している。ガイド部材２３は、例えば、ガイドローラである。ガイド部材２３は、一対の入力プレート２２に自転可能に取り付けられている。遠心子５１が径方向に移動することによって、ガイド部材２３は自転する。これにより、遠心子５１は径方向にスムーズに移動することができる。

＜イナーシャリング３＞
図３に示すように、イナーシャリング３は、環状のプレートである。詳細には、イナーシャリング３は、連続した円環状に形成されている。イナーシャリング３の外周面は、入力プレート２２の外周面と径方向の位置が実質的に同じである。イナーシャリング３は、トルク変動抑制装置１０の質量体として機能する。

図５に示すように、一対のイナーシャリング３は、入力部材２を挟むように配置されている。一対のイナーシャリング３は、軸方向において入力部材２の両側に配置されている。すなわち、入力部材２と一対のイナーシャリング３とは、軸方向に並べて配置されている。イナーシャリング３は、入力部材２の回転軸と同じ回転軸を有する。

一対のイナーシャリング３は、リベット３１によって互いに固定されている。したがって、一対のイナーシャリング３は、互いに、軸方向、径方向、及び円周方向に移動不能である。

イナーシャリング３は、入力部材２とともに回転可能で、かつ入力部材２に対して相対回転可能に配置されている。すなわち、イナーシャリング３は、入力部材２に弾性的に連結されている。詳細には、イナーシャリング３は、可変剛性機構５を介して入力部材２に弾性的に連結されている。

＜イナーシャブロック４＞
図２及び図３に示すように、イナーシャブロック４は、一対のイナーシャリング３間に配置されている。イナーシャブロック４は、周方向に延びている。イナーシャブロック４は、径方向よりも周方向の寸法の方が大きい。イナーシャブロック４は、例えば、金属製である。なお、イナーシャブロック４の密度は、イナーシャリング３の密度よりも小さくすることができる。また、イナーシャブロック４は、焼結金属であってもよい。

イナーシャブロック４はイナーシャリング３と別部材である。イナーシャブロック４は、一対のイナーシャリング３に取り付けられている。すなわち、イナーシャブロック４は、一対のイナーシャリング３と一体的に回転する。このようにイナーシャブロック４が取り付けられることによって、イナーシャリング３の慣性力が増加する。なお、イナーシャブロック４は、複数のリベット１４０によってイナーシャリング３に取り付けられている。

複数のイナーシャブロック４は、周方向において互いに間隔をあけて配置されている。イナーシャブロック４は、入力部材２の収容部２１内に収容されている。イナーシャブロック４が取り付けられた一対のイナーシャリング３は、入力部材２と相対的に回転する。このため、入力部材２と一対のイナーシャリング３とのねじれ角が閾値θ１になると、イナーシャブロック４は、収容部２１の内壁面２１１と当接する。すなわち、入力部材２とイナーシャリング３とは、閾値θ１を超えて相対回転しない。なお、収容部２１の内壁面２１１は、円周方向を向いている。

イナーシャブロック４は、遠心子５１と同一円周上に配置されている。イナーシャブロック４の外周面は、イナーシャリング３の外周面と径方向の位置が実質的に同じである。

＜可変剛性機構５＞
図２に示すように、可変剛性機構５は、入力部材２とイナーシャリング３との間のねじり剛性を、入力部材２又はイナーシャリング３の回転数に応じて変化させるように構成されている。なお、本実施形態では、可変剛性機構５は、上記ねじり剛性を、入力部材２の回転数に応じて変化させるように構成されている。詳細には、可変剛性機構５は、入力部材２の回転数が高くなるにつれて、入力部材２とイナーシャリング３との間のねじり剛性を大きくする。

可変剛性機構５は、遠心子５１、及びカム機構５２を有している。遠心子５１は、入力部材２に取り付けられている。詳細には、遠心子５１は、一対の入力プレート２２間に配置されている。遠心子５１は、一対の入力プレート２２によって、軸方向に保持されている。また、遠心子５１は、複数のガイド部材２３によって、円周方向に保持されている。

遠心子５１は、入力部材２の回転による遠心力を受けて径方向に移動可能である。遠心子５１は、一対の入力プレート２２間において、径方向に移動可能に配置されている。また、遠心子５１が径方向に移動することによって、ガイド部材２３が自転する。これによって、遠心子５１は径方向にスムーズに移動できる。なお、遠心子５１は、軸方向に突出する突部を有していてもよい。この突部が入力プレート２２の貫通孔などと係合することによって、遠心子５１の軸方向内側への移動を規制することができる。

遠心子５１はカム面５１１を有している。カム面５１１は、正面視（図２のように、軸方向に沿って見た状態）において、径方向内側に窪む円弧状に形成されている。なお、カム面５１１は、遠心子５１の外周面である。この遠心子５１のカム面５１１は、後述するように、カム機構５２のカムとして機能する。

カム機構５２は、遠心子５１に作用する遠心力を受けて、入力部材２とイナーシャリング３との間にねじれ（円周方向における相対変位）が生じたときには、遠心力をねじれ角が小さくなる方向の円周方向力に変換する。

カム機構５２は、カムフォロア５２１と、遠心子５１のカム面５１１とから構成されている。なお、遠心子５１のカム面５１１がカム機構５２のカムとして機能する。カムフォロア５２１は、リベット３１に取り付けられている。すなわち、カムフォロア５２１はリベット３１に支持されている。なお、カムフォロア５２１は、リベット３１に対して回転可能に装着されているのが好ましいが、回転不能に装着されていてもよい。カム面５１１は、カムフォロア５２１が当接する面であり、軸方向視において円弧状である。入力部材２とイナーシャリング３とが所定の角度範囲で相対回転した際には、カムフォロア５２１はこのカム面５１１に沿って移動する。

カムフォロア５２１とカム面５１１との接触によって、入力部材２とイナーシャリング３との間にねじれ角（回転位相差）が生じたときに、遠心子５１に生じた遠心力は、ねじれ角が小さくなるような円周方向の力に変換される。

＜弾性部材＞
図５に示すように、弾性部材６は、一対の入力プレート２２によって保持されている。詳細には、弾性部材６は、一対の入力プレート２２に形成された切り起こし部２２１によって保持されている。弾性部材６は、一対の入力プレート２２に形成された窓部２２２から露出している。

弾性部材６は、円周方向において伸縮する。弾性部材６は、コイルスプリングである。径方向において、この弾性部材６の外側に、遠心子５１が配置されている。具体的には、遠心子５１を含む可変剛性機構５が、径方向において弾性部材６の外側に配置されている。

弾性部材６は、入力側回転体１３１からトルクが入力される。入力側回転体１３１からのトルクは、弾性部材６を介して、一対の入力プレート２２に入力される。

［トルク変動抑制装置の作動］
次に、トルク変動抑制装置１０の作動について説明する。

ロックアップオン時には、フロントカバー１１に伝達されたトルクは、入力側回転体１３１及び弾性部材６を介して入力部材２に伝達される。

トルク伝達時にトルク変動がない場合は、図２に示すような状態で、入力部材２及びイナーシャリング３は回転する。この状態では、カム機構５２のカムフォロア５２１はカム面５１１のもっとも径方向内側の位置（円周方向の中央位置）に当接する。また、この状態では、入力部材２とイナーシャリング３とのねじれ角は実質的に０である。

なお、入力部材２とイナーシャリング３との間のねじれ角とは、図２及び図７では、遠心子５１及びカム面５１１の円周方向の中央位置と、カムフォロア５２１の中心位置と、円周方向のずれを示すものである。

トルクの伝達時にトルク変動が存在すると、図７に示すように、入力部材２とイナーシャリング３との間には、ねじれ角θが生じる。図７は＋Ｒ側にねじれ角＋θが生じた場合を示している。

図７に示すように、入力部材２とイナーシャリング３との間にねじれ角＋θが生じた場合は、カム機構５２のカムフォロア５２１は、カム面５１１に沿って相対的に図７における右側に移動する。このとき、遠心子５１には遠心力が作用しているので、遠心子５１に形成されたカム面５１１がカムフォロア５２１から受ける反力は、図７のＰ０の方向及び大きさとなる。この反力Ｐ０によって、円周方向の第１分力Ｐ１と、遠心子５１を径方向内側に向かって移動させる方向の第２分力Ｐ２と、が発生する。

そして、第１分力Ｐ１は、カム機構５２及び遠心子５１を介して入力部材２を図７における右方向に移動させる力となる。すなわち、入力部材２とイナーシャリング３とのねじれ角θを小さくする方向の力が、入力部材２に作用することになる。また、第２分力Ｐ２によって、遠心子５１は、遠心力に抗して内周側に移動させられる。

なお、逆方向にねじれ角が生じた場合は、カムフォロア５２１がカム面５１１に沿って相対的に図７の左側に移動するが、作動原理は同じである。

以上のように、トルク変動によって入力部材２とイナーシャリング３との間にねじれ角が生じると、遠心子５１に作用する遠心力及びカム機構５２の作用によって、入力部材２は、両者のねじれ角を小さくする方向の力（第１分力Ｐ１）を受ける。この力によって、トルク変動が抑制される。

以上のトルク変動を抑制する力は、遠心力、すなわち入力部材２の回転数によって変化するし、回転位相差及びカム面５１１の形状によっても変化する。したがって、カム面５１１の形状を適宜設定することによって、トルク変動抑制装置１０の特性を、エンジン仕様等に応じた最適な特性にすることができる。

例えば、カム面５１１の形状は、同じ遠心力が作用している状態で、ねじれ角に応じて第１分力Ｐ１が線形に変化するような形状にすることができる。また、カム面５１１の形状は、回転位相差に応じて第１分力Ｐ１が非線形に変化する形状にすることができる。

上述したように、トルク変動抑制装置１０によってトルク変動を抑制する力は、入力部材２の回転数によって変化する。具体的には、エンジンなどの駆動源が高回転のとき、入力部材２も高回転であるため、遠心子５１に作用する遠心力は大きい。このため、可変剛性機構５によるねじり剛性も大きくなり、入力部材２とイナーシャリング３とのねじれ角は小さくなる。一方、エンジンなどの駆動源が低回転のとき、入力部材２も低回転であるため、遠心子５１に作用する遠心力は小さい。このため、可変剛性機構５によるねじり剛性も小さくなり、入力部材２とイナーシャリング３とのねじれ角は大きくなる。

［特性の例］
図８は、トルク変動抑制装置１０の特性の一例を示す図である。横軸は回転数、縦軸はトルク変動（回転速度変動）である。特性Ｑ１はトルク変動を抑制するための装置が設けられていない場合、特性Ｑ２はカム機構を有さない従来のダイナミックダンパ装置が設けられた場合、特性Ｑ３は本実施形態のトルク変動抑制装置１０が設けられた場合を示している。

この図８から明らかなように、可変剛性機構を有さないダイナミックダンパ装置が設けられた装置（特性Ｑ２）では、特定の回転数域のみについてトルク変動を抑制することができる。一方、可変剛性機構５を有する本実施形態（特性Ｑ３）では、すべての回転数域においてトルク変動を抑制することができる。

［変形例］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

＜変形例１＞
上記実施形態では、イナーシャブロック４はイナーシャリング３と別部材によって構成されているが、これに限定されない。例えば、イナーシャブロック４は、イナーシャリング３と１つの部材で形成されていてもよい。

＜変形例２＞
上記実施形態では、イナーシャブロック４は、入力部材２の収容部２１内に配置されているが、この構成に限定されない。例えば、イナーシャブロック４は、入力部材２の外周縁よりも径方向外側に配置されていてもよい。この場合、入力部材２は収容部２１を有していなくてもよい。

＜変形例３＞
本実施形態では、イナーシャブロック４がイナーシャリング３に取り付けられているが、トルク変動抑制装置１０の構成はこれに限定されない。例えば、トルク変動抑制装置１０はイナーシャブロック４を有していなくもてよい。

＜変形例４＞
上記実施形態では、弾性部材６は、径方向において、遠心子５１の内側に配置されているが、トルク変動抑制装置１０の構成はこれに限定されない。例えば、弾性部材６は、径方向において、遠心子５１の外側に配置されていてもよい。

＜変形例５＞
上記実施形態では、トルク変動抑制装置１０を、トルクコンバータ１００に取り付けているが、クラッチ装置などの他の動力伝達装置にトルク変動抑制装置１０を取り付けることもできる。

２ 入力部材
２２ 入力プレート
２３ ガイド部材
３ イナーシャリング
５ 可変剛性機構
５１ 遠心子
５２ カム機構
６ 弾性部材
１０ トルク変動抑制装置
１００ トルクコンバータ
１２ トルクコンバータ本体

Claims (9)

1. 軸方向に配列される一対の入力プレートを有し、回転可能に配置される入力部材と、
   前記一対の入力プレートに保持される弾性部材と、
   前記入力部材と回転するとともに、前記入力部材と相対回転可能に配置される質量体と、
   前記入力部材の回転による遠心力を受けて径方向に移動可能に配置され、前記一対の入力プレート間に配置され、互いに周方向に間隔をあけて配置される複数の遠心子と、
   を備える、トルク変動抑制装置。
   
2. 前記入力部材は、前記一対の入力プレート間に配置されて前記遠心子をガイドする複数のガイド部材をさらに有する、
   請求項１に記載のトルク変動抑制装置。
   
3. 前記複数のガイド部材は、周方向に間隔をあけて配置され、
   前記遠心子は、周方向において、前記複数のガイド部材の間に配置される、
   請求項２に記載のトルク変動抑制装置。
   
4. 前記一対の入力プレートは、外周部において互いに間隔をあけて配置され、内周部において互いに当接する、
   請求項１から３のいずれかに記載のトルク変動抑制装置。
   
5. 前記遠心子に作用する遠心力を受けて、前記遠心力を前記入力部材と前記質量体とのねじれ角が小さくなる方向の円周方向力に変換するカム機構と、
   をさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載のトルク変動抑制装置。
   
6. 前記質量体は、環状である、
   請求項１から５のいずれかに記載のトルク変動抑制装置。
   
7. 前記質量体は、一対のイナーシャリングであり、
   前記イナーシャリングは、連続した円環状に形成されている、
   請求項１から５のいずれかに記載のトルク変動抑制装置。
   
8. 前記遠心子は、前記一対の入力プレートと一体的に回転するように構成される、
   請求項１から７のいずれかに記載のトルク変動抑制装置。
   
9. インペラ、タービン、及びステータを有するトルクコンバータ本体と、
   請求項１から８のいずれかに記載のトルク変動抑制装置と、
   を備える、トルクコンバータ。
   

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