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KR102005165B1 - 댐퍼 장치 - Google Patents

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KR102005165B1
KR102005165B1 KR1020177017023A KR20177017023A KR102005165B1 KR 102005165 B1 KR102005165 B1 KR 102005165B1 KR 1020177017023 A KR1020177017023 A KR 1020177017023A KR 20177017023 A KR20177017023 A KR 20177017023A KR 102005165 B1 KR102005165 B1 KR 102005165B1
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다쿠야 요시카와
아키 오가와
도모노리 기노시타
유지 간야마
마코토 야마구치
가즈요시 이토
히로키 나가이
마사키 와지마
다카오 사카모토
가즈히로 이토오
요시히로 다키카와
요이치 오이
Original Assignee
아이신에이더블류 고교 가부시끼가이샤
아이신에이더블류 가부시키가이샤
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Abstract

댐퍼 장치(10Y)는, 구동 부재(11Y)와 중간 부재(12Y) 사이에서 토크를 전달하는 제1 내측 스프링(SP1')과, 중간 부재(12Y)와 종동 부재(15Y) 사이에서 토크를 전달하는 제2 내측 스프링(SP2')과, 구동 부재(11Y)와 종동 부재(15Y)의 상대 회전에 따라서 회전하는 질량체로서의 선 기어(22)를 갖는 회전 관성 질량 댐퍼(20Y)를 포함하고, 회전 관성 질량 댐퍼(20Y)는, 중간 부재(12Y)와 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)을 포함하는 토크 전달 경로(TP)와 병렬로 설치되고, 중간 부재(12Y)의 관성 모멘트(J2)와 제1 및 제2 내측 스프링(SP1', SP2')의 강성 k1, k2에 기초하여 정해지는 당해 중간 부재(12)의 감쇠 비 ζ는, 값 1 미만이다.

Description

댐퍼 장치 {DAMPER APPARATUS}
본 개시는, 입력 요소와, 출력 요소와, 입력 요소와 출력 요소 사이에서 토크를 전달하는 탄성체를 포함하는 댐퍼 장치에 관한 것이다.
종래, 주위 방향으로 배열된 복수의 스프링을 갖는 댐퍼 스프링 장치와, 회전 관성 질량 댐퍼를 포함하는 비틀림 진동 댐퍼가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 비틀림 진동 댐퍼에 있어서, 댐퍼 스프링 장치는, 각각 인접하는 스프링의 사이에 배치됨과 함께, 구동측의 댐퍼 엘리먼트(입력 요소)에 의해 외주면 전체가 미끄럼 이동 가능하게 지지되는 복수의 슬라이딩 블록을 갖는다. 또한, 회전 관성 질량 댐퍼는, 터빈 휠의 터빈 쉘과 일체로 회전함과 함께 유성 기어의 선 기어를 포함하는 구동측의 댐퍼 엘리먼트와, 터빈 휠의 터빈 허브와 일체로 회전함과 함께 유성 기어의 캐리어로서 작용하는 종동측의 댐퍼 엘리먼트(출력 요소)와, 당해 종동측의 댐퍼 엘리먼트에 의해 회전 지지됨과 함께 상기 선 기어와 맞물리는 피니언 기어와, 피니언 기어와 맞물리는 질량체로서의 링 기어를 포함한다. 이와 같이 구성된 비틀림 진동 댐퍼에서는, 구동측의 댐퍼 엘리먼트가 종동측의 댐퍼 엘리먼트에 대해 회전하면(비틀리면), 댐퍼 스프링 장치의 스프링이 휨과 함께, 구동측 및 종동측의 댐퍼 엘리먼트의 상대 회전에 따라서 질량체로서의 링 기어가 회전한다. 이에 의해, 질량체로서의 링 기어의 이너셔(관성 모멘트) 및 구동측 및 종동측의 댐퍼 엘리먼트의 각가속도의 차에 따른 토크를 종동측의 댐퍼 엘리먼트에 부여하여, 당해 비틀림 진동 댐퍼의 진동 감쇠 성능을 향상시킬 수 있다.
일본 특허 제3476719호 공보(도 5, 도 7)
여기서, 회전 관성 질량 댐퍼로부터 종동측의 댐퍼 엘리먼트(출력 요소)에 부여되는 토크는, 구동측의 댐퍼 엘리먼트(입력 요소)에 전달되는 진동의 진폭이 동일하면, 당해 진동의 주파수(구동측의 댐퍼 엘리먼트의 회전수)가 커짐에 따라서 서서히 커져 간다. 한편, 특허문헌 1의 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 댐퍼 스프링 장치로부터 출력 요소에 전달되는 진동의 진폭은, 특히 고유 진동수 EF4에 대응한 회전수보다 고회전측(고주파측)이고, 구동측의 댐퍼 엘리먼트의 회전수(주파수)가 높아짐에 따라 작아진다. 따라서, 상기 종래의 비틀림 진동 댐퍼에서는, 댐퍼 스프링 장치로부터 출력 요소에 전달되는 진동의 진폭이 저하되어 있는 상태에서 당해 출력 요소에 회전 관성 질량 댐퍼로부터 큰 토크가 부여됨으로써, 오히려 진동 감쇠 성능이 저하되어 버릴 우려가 있다.
그래서, 본 개시의 발명은, 더 높은 진동 감쇠 성능을 갖는 댐퍼 장치의 제공을 주 목적으로 한다.
본 개시의 댐퍼 장치는, 엔진으로부터의 토크가 전달되는 입력 요소와 출력 요소를 포함하는 댐퍼 장치에 있어서, 중간 요소, 상기 입력 요소와 상기 중간 요소 사이에서 토크를 전달하는 제1 탄성체, 및 상기 중간 요소와 상기 출력 요소 사이에서 토크를 전달하는 제2 탄성체를 포함하는 토크 전달 경로와, 상기 입력 요소와 상기 출력 요소의 상대 회전에 따라서 회전하는 질량체를 갖고, 상기 입력 요소와 상기 출력 요소 사이에 상기 토크 전달 경로와 병렬로 설치되는 회전 관성 질량 댐퍼를 구비하고, 상기 중간 요소의 관성 모멘트와 상기 제1 및 제2 탄성체의 강성에 기초하여 정해지는 당해 중간 요소의 감쇠 비가 값 1 미만인 것을 특징으로 한다.
이러한 댐퍼 장치에서는, 입력 요소에 전달되는 입력 토크가 주기적으로 진동하고 있다고 가정하면, 토크 전달 경로를 경유하여 입력 요소로부터 출력 요소에 전달되는 진동의 위상과, 회전 관성 질량 댐퍼를 경유하여 입력 요소로부터 출력 요소에 전달되는 진동의 위상이 180°어긋나게 된다. 또한, 감쇠 비가 값 1 미만인 중간 요소를 포함하는 토크 전달 경로에서는, 제1 및 제2 탄성체의 휨이 허용되어 있는 상태에 대해, 복수의 고유 진동수(공진 주파수)를 설정함과 함께, 입력 요소의 회전수가 당해 복수의 고유 진동수 중 어느 하나에 대응한 회전수에 도달한 단계에서 중간 요소의 공진을 발생시킬 수 있다. 이에 의해, 이 댐퍼 장치에서는, 입력 요소로부터 토크 전달 경로를 통해 출력 요소에 전달되는 진동과, 입력 요소로부터 회전 관성 질량 댐퍼를 통해 출력 요소에 전달되는 진동이 이론상 서로 상쇄하게 되는 반공진점을 2개 설정하는 것이 가능해진다. 따라서, 2개의 반공진점의 진동수를 당해 댐퍼 장치에 의해 감쇠해야 할 진동(공진)의 주파수에 일치시킴(더 근접시킴)으로써, 댐퍼 장치의 진동 감쇠 성능을 매우 양호하게 향상시킬 수 있다. 또한, 본 개시의 댐퍼 장치에서는, 입력 요소의 회전수가 저회전측(저주파측)의 반공진점의 진동수에 대응한 회전수보다 높아진 단계에서 중간 요소의 공진이 발생하고, 제2 탄성체로부터 출력 요소에 전달되는 진동의 진폭은, 입력 요소의 회전수가, 비교적 작은 중간 요소의 고유 진동수에 대응한 회전수에 도달하기 전에 감소로부터 증가로 바뀌게 된다. 이에 의해, 입력 요소의 회전수가 증가함에 따라 회전 관성 질량 댐퍼로부터 출력 요소에 전달되는 진동의 진폭이 서서히 증가해도, 당해 회전 관성 질량 댐퍼로부터 출력 요소에 전달되는 진동이 제2 탄성체로부터 출력 요소에 전달되는 진동의 적어도 일부를 상쇄하는 영역을 넓히는 것이 가능해진다. 이 결과, 입력 요소의 회전수가 비교적 낮은 영역에 있어서의 댐퍼 장치의 진동 감쇠 성능을 더 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 형태에 관한 댐퍼 장치를 포함하는 발진 장치를 도시하는 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 발진 장치를 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 댐퍼 장치를 도시하는 정면도이다.
도 4는 엔진의 회전수와 도 1 등의 댐퍼 장치의 출력 요소에 있어서의 토크 변동 TFluc의 관계를 예시하는 설명도이다.
도 5는 본 개시의 다른 실시 형태에 관한 발진 장치를 도시하는 개략 구성도이다.
도 6은 본 개시의 또 다른 실시 형태에 관한 발진 장치를 도시하는 개략 구성도이다.
도 7은 본 개시의 다른 실시 형태에 관한 발진 장치를 도시하는 개략 구성도이다.
도 8은 본 개시의 또 다른 실시 형태에 관한 발진 장치를 도시하는 개략 구성도이다.
도 9는 본 개시의 다른 실시 형태에 관한 발진 장치를 도시하는 개략 구성도이다.
도 10은 본 개시의 또 다른 실시 형태에 관한 발진 장치를 도시하는 개략 구성도이다.
도 11a, 도 11b, 도 11c 및 도 11d는, 도 1 등의 댐퍼 장치에 적용 가능한 다른 회전 관성 질량 댐퍼를 예시하는 모식도이다.
다음으로, 도면을 참조하면서, 본 개시의 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 형태에 관한 댐퍼 장치(10)를 포함하는 발진 장치(1)를 도시하는 개략 구성도이고, 도 2는 발진 장치(1)를 도시하는 단면도이다. 이들 도면에 나타내는 발진 장치(1)는, 원동기로서의 엔진(내연 기관)(EG)을 구비한 차량에 탑재되는 것이며, 댐퍼 장치(10) 외에도, 엔진(EG)의 크랭크 샤프트에 연결되어 당해 엔진(EG)으로부터의 토크가 전달되는 입력 부재로서의 프론트 커버(3)나, 프론트 커버(3)에 고정되는 펌프 임펠러(입력측 유체 전동 요소)(4), 펌프 임펠러(4)와 동축에 회전 가능한 터빈 러너(출력측 유체 전동 요소)(5), 댐퍼 장치(10)에 연결됨과 함께 자동 변속기(AT) 혹은 무단 변속기(CVT)인 변속기(TM)의 입력축(IS)에 고정되는 출력 부재로서의 댐퍼 허브(7), 로크업 클러치(8) 등을 포함한다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 「축 방향」은, 특별히 명기하는 것을 제외하고, 기본적으로, 발진 장치(1)나 댐퍼 장치(10)의 중심축(축심)의 연장 방향을 나타낸다. 또한, 「직경 방향」은, 특별히 명기하는 것을 제외하고, 기본적으로, 발진 장치(1)나 댐퍼 장치(10), 당해 댐퍼 장치(10) 등의 회전 요소의 직경 방향, 즉 발진 장치(1)나 댐퍼 장치(10)의 중심축으로부터 당해 중심축과 직교하는 방향(반경 방향)으로 연장되는 직선의 연장 방향을 나타낸다. 또한, 「주위 방향」은, 특별히 명기하는 것을 제외하고, 기본적으로, 발진 장치(1)나 댐퍼 장치(10), 당해 댐퍼 장치(10) 등의 회전 요소의 주위 방향, 즉 당해 회전 요소의 회전 방향을 따른 방향을 나타낸다.
펌프 임펠러(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 프론트 커버(3)에 밀하게 고정되는 펌프 쉘(40)과, 펌프 쉘(40)의 내면에 배치된 복수의 펌프 블레이드(41)를 갖는다. 터빈 러너(5)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 터빈 쉘(50)과, 터빈 쉘(50)의 내면에 배치된 복수의 터빈 블레이드(51)를 갖는다. 터빈 쉘(50)의 내주부는, 복수의 리벳을 통해 터빈 허브(52)에 고정된다. 터빈 허브(52)는, 댐퍼 허브(7)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 당해 터빈 허브(52)(터빈 러너(5))의 발진 장치(1)의 축 방향에 있어서의 이동은, 댐퍼 허브(7)와 당해 댐퍼 허브(7)에 장착되는 스냅 링에 의해 규제된다.
펌프 임펠러(4)와 터빈 러너(5)는, 서로 대향하고, 양자 사이에는, 터빈 러너(5)로부터 펌프 임펠러(4)에의 작동유(작동 유체)의 흐름을 정류하는 스테이터(6)가 동축에 배치된다. 스테이터(6)는, 복수의 스테이터 블레이드(60)를 갖고, 스테이터(6)의 회전 방향은, 원웨이 클러치(61)에 의해 일방향으로만 설정된다. 이들 펌프 임펠러(4), 터빈 러너(5) 및 스테이터(6)는 작동유를 순환시키는 토러스(환상 유로)를 형성하고, 토크 증폭 기능을 가진 토크 컨버터(유체 전동 장치)로서 기능한다. 단, 발진 장치(1)에 있어서, 스테이터(6)나 원웨이 클러치(61)를 생략하고, 펌프 임펠러(4) 및 터빈 러너(5)를 유체 커플링으로서 기능시켜도 된다.
로크업 클러치(8)는, 댐퍼 장치(10)를 통해 프론트 커버(3)와 댐퍼 허브(7)를 연결하는 로크업을 실행함과 함께 당해 로크업을 해제하는 것이다. 본 실시 형태에 있어서, 로크업 클러치(8)는, 단판 유압식 클러치로서 구성되어 있고, 프론트 커버(3)의 내부, 또한 당해 프론트 커버(3)의 엔진(EG)측의 내벽면 근방에 배치됨과 함께 댐퍼 허브(7)에 대해 회전 가능하게, 또한 축 방향으로 이동 가능하게 끼워 맞추어지는 로크업 피스톤(80)을 갖는다. 도 2에 도시한 바와 같이, 로크업 피스톤(80)의 외주측, 또한 프론트 커버(3)측의 면에는, 마찰재(81)가 접착되어 있다. 그리고, 로크업 피스톤(80)과 프론트 커버(3) 사이에는, 작동유 공급로나 입력축(IS)에 형성된 유로를 통해 도시하지 않은 유압 제어 장치에 접속되는 로크업 실(85)이 구획 형성된다.
로크업 실(85) 내에는, 입력축(IS)에 형성된 유로 등을 통해 펌프 임펠러(4) 및 터빈 러너(5)의 축심측(원웨이 클러치(61)의 주변)으로부터 직경 방향 외측을 향해 펌프 임펠러(4) 및 터빈 러너(5)(토러스)에 공급되는 유압 제어 장치로부터의 작동유가 유입 가능하다. 따라서, 프론트 커버(3)와 펌프 임펠러(4)의 펌프 쉘에 의해 구획 형성되는 유체 전동실(9) 내와 로크업 실(85) 내가 등압으로 유지되면, 로크업 피스톤(80)은 프론트 커버(3)측으로 이동하지 않아, 로크업 피스톤(80)이 프론트 커버(3)와 마찰 결합되는 일은 없다. 이에 대해, 도시하지 않은 유압 제어 장치에 의해 로크업 실(85) 내를 감압하면, 로크업 피스톤(80)은 압력차에 의해 프론트 커버(3)를 향해 이동하여 프론트 커버(3)와 마찰 결합된다. 이에 의해, 프론트 커버(3)는, 댐퍼 장치(10)를 통해 댐퍼 허브(7)에 연결된다. 또한, 로크업 클러치(8)로서, 적어도 1매의 마찰 결합 플레이트(복수의 마찰재)를 포함하는 다판 유압식 클러치가 채용되어도 된다.
댐퍼 장치(10)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 회전 요소로서, 구동 부재(입력 요소)(11)와, 중간 부재(중간 요소)(12)와, 종동 부재(출력 요소)(15)를 포함한다. 또한, 댐퍼 장치(10)는, 토크 전달 요소(토크 전달 탄성체)로서, 구동 부재(11)와 중간 부재(12) 사이에서 토크를 전달하는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 3개)의 제1 내측 스프링(제1 탄성체)(SP1)과, 각각 대응하는 제1 내측 스프링(SP1)과 직렬로 작용하여 중간 부재(12)와 종동 부재(15) 사이에서 토크를 전달하는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 3개)의 제2 내측 스프링(제2 탄성체)(SP2)과, 구동 부재(11)와 종동 부재(15) 사이에서 토크를 전달하는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 3개)의 외측 스프링(SPo)을 포함한다.
즉, 댐퍼 장치(10)는 도 1에 도시한 바와 같이, 구동 부재(11)와 종동 부재(15) 사이에 서로 병렬로 설치되는 제1 토크 전달 경로(TP1) 및 제2 토크 전달 경로(TP2)를 갖는다. 제1 토크 전달 경로(TP1)는, 복수의 제1 내측 스프링(SP1), 중간 부재(12) 및 복수의 제2 스프링(SP2)에 의해 구성되고, 이들 요소를 통해 구동 부재(11)와 종동 부재(15) 사이에서 토크를 전달한다. 또한, 제2 토크 전달 경로(TP2)는, 복수의 외측 스프링(SPo)에 의해 구성되고, 서로 병렬로 작용하는 복수의 외측 스프링(SPo)을 통해 구동 부재(11)와 종동 부재(15) 사이에서 토크를 전달한다.
본 실시 형태에 있어서, 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)으로서, 동일한 제원(스프링 상수)을 갖는 코일 스프링이 채용되어 있다. 또한, 제2 토크 전달 경로(TP2)를 구성하는 복수의 외측 스프링(SPo)은, 구동 부재(11)에의 입력 토크가 댐퍼 장치(10)의 최대 비틀림각 θmax에 대응한 토크 T2(제2 역치)보다 작은 미리 정해진 토크(제1 역치) T1에 도달하여 구동 부재(11)의 종동 부재(15)에 대한 비틀림각이 소정 각도 θref 이상으로 되고 나서, 제1 토크 전달 경로(TP1)를 구성하는 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)과 병렬로 작용한다. 이에 의해, 댐퍼 장치(10)는 2단계(2 스테이지)의 감쇠 특성을 갖게 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2) 및 외측 스프링(SPo)으로서, 하중이 가해져 있지 않을 때에 곧게 연장되는 축심을 갖도록 나선 형상으로 권취된 금속재로 이루어지는 직선형 코일 스프링이 채용되어 있다. 이에 의해, 아크 코일 스프링을 사용한 경우에 비해, 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2) 및 외측 스프링(SPo)을 축심을 따라 더 적정하게 신축시켜, 이른바 히스테리시스 H(구동 부재(11)에의 입력 토크가 증가해 갈 때에 종동 부재(15)로부터 출력되는 토크와, 당해 입력 토크가 감소해 갈 때에 종동 부재(15)로부터 출력되는 토크의 차)를 저감화할 수 있다. 단, 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2) 및 외측 스프링(SPo) 중 적어도 어느 하나로서, 아크 코일 스프링이 채용되어도 된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 댐퍼 장치(10)의 구동 부재(11)는, 짧은 외통부(11a)와, 당해 외통부(11a)의 일단부로부터 직경 방향 내측으로 연장되는 판상의 환상부(11b)를 갖는다. 구동 부재(11)의 외통부(11a)는, 맞물림 결합부(811)를 통해 로크업 클러치(8)의 로크업 피스톤(80)의 외주부에 연결된다. 이에 의해, 구동 부재(11)는, 로크업 피스톤(80)과 일체로 회전 가능해지고, 로크업 클러치(8)의 결합에 의해, 프론트 커버(3)와 댐퍼 장치(10)의 구동 부재(11)가 연결되게 된다.
또한, 구동 부재(11)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 환상부(11b)의 내주면으로부터 주위 방향으로 간격을 두고 직경 방향 내측(구동 부재(11)의 축심)을 향해 돌출되는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 120°간격으로 3개)의 내측 스프링 맞닿음부(11c)를 갖는다. 또한, 환상부(11b)에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 각각 대응하는 내측 스프링 맞닿음부(11c)의 직경 방향 외측에 위치함과 함께, 주위 방향으로 간격을 두고 나열되도록 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 120°간격으로 3개)의 외측 스프링 수용부(11o)가 형성되어 있다. 각 외측 스프링 수용부(11o)는, 외측 스프링(SPo)의 자연 길이에 따른 주위 길이를 갖고, 각 외측 스프링 수용부(11o)의 주위 방향에 있어서의 양측에는, 외측 스프링 맞닿음부(11f)가 1개씩 형성되어 있다.
중간 부재(12)는 판상의 환상 부재이며, 그 외주면으로부터 직경 방향 외측을 향해 돌출됨과 함께 주위 방향으로 간격을 두고 나열되는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 120°간격으로 3개)의 스프링 맞닿음부(12c)를 갖는다. 도 2에 도시한 바와 같이, 중간 부재(12)의 내주부는, 터빈 쉘(50)의 내주부와 함께 복수의 리벳을 통해 터빈 허브(52)에 고정된다. 이에 의해, 중간 부재(12)와 터빈 러너(5)는, 일체로 회전하도록 연결됨으로써, 터빈 러너(5)(및 터빈 허브(52))를 중간 부재(12)에 연결함으로써, 당해 중간 부재(12)의 실질적인 관성 모멘트(중간 부재(12)나 터빈 러너(5) 등의 관성 모멘트의 합계 값)를 한층 더 크게 하는 것이 가능해진다.
종동 부재(15)는, 터빈 러너(5)측에 배치되는 환상의 제1 출력 플레이트 부재(16)와, 프론트 커버(3)측에 배치됨과 함께 복수의 리벳을 통해 제1 출력 플레이트 부재(16)에 연결(고정)되는 환상의 제2 출력 플레이트 부재(17)를 포함한다. 종동 부재(15)를 구성하는 제1 출력 플레이트 부재(16)는, 그 내주연을 따라 주위 방향으로 간격을 두고 나열되는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 120°간격으로 3개)의 원호상의 스프링 지지부(16a)와, 복수의 스프링 지지부(16a)보다 직경 방향 외측에서 주위 방향으로 간격을 두고 나열됨과 함께 각각 대응하는 스프링 지지부(16a)와 제1 출력 플레이트 부재(16)의 직경 방향에 있어서 대향하는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 120°간격으로 3개)의 원호상의 스프링 지지부(16b)와, 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 3개)의 내측 스프링 맞닿음부(16c)를 갖는다. 복수의 내측 스프링 맞닿음부(16c)는, 주위 방향을 따라 서로 인접하는 스프링 지지부(16a, 16b) 사이에 1개씩 설치된다.
또한, 제1 출력 플레이트 부재(16)는, 스프링 지지부(16b)보다 직경 방향 외측에서 주위 방향으로 간격을 두고 나열되는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 120°간격으로 3개)의 원호상의 스프링 지지부(16d)와, 복수의 스프링 지지부(16d)보다 직경 방향 외측에서 주위 방향으로 간격을 두고 나열됨과 함께 각각 대응하는 스프링 지지부(16d)와 제1 출력 플레이트 부재(16)의 직경 방향에 있어서 대향하는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 120°간격으로 3개)의 원호상의 스프링 지지부(16e)를 갖는다. 각 스프링 지지부(16d 및 16e)의 중앙부는, 대응하는 내측 스프링 맞닿음부(16c)의 직경 방향 외측에 위치하고, 스프링 지지부(16d 및 16e)는 서로 인접하는 스프링 지지부(16b)의 양쪽과 직경 방향으로 겹친다. 또한, 한 쌍의 스프링 지지부(16d, 16e)의 양측에는, 외측 스프링 맞닿음부(16f)가 1개씩 형성되어 있다.
종동 부재(15)를 구성하는 제2 출력 플레이트 부재(17)의 내주부는, 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 리벳을 통해 댐퍼 허브(7)에 고정된다. 또한, 제2 출력 플레이트 부재(17)는, 그 내주부를 따라 주위 방향으로 간격을 두고 나열되는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 120°간격으로 3개)의 원호상의 스프링 지지부(17a)와, 복수의 스프링 지지부(17a)보다 직경 방향 외측에서 주위 방향으로 간격을 두고 나열됨과 함께 각각 대응하는 스프링 지지부(17a)와 제2 출력 플레이트 부재(17)의 직경 방향에 있어서 대향하는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 120°간격으로 3개)의 원호상의 스프링 지지부(17b)와, 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 3개)의 내측 스프링 맞닿음부(17c)를 갖는다. 복수의 내측 스프링 맞닿음부(17c)는, 주위 방향을 따라 서로 인접하는 스프링 지지부(17a, 17b)의 사이에 1개씩 설치된다.
또한, 제2 출력 플레이트 부재(17)는, 스프링 지지부(17b)보다 직경 방향 외측에서 주위 방향으로 간격을 두고 나열되는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 120°간격으로 3개)의 원호상의 스프링 지지부(17d)와, 복수의 스프링 지지부(17d)보다 직경 방향 외측에서 주위 방향으로 간격을 두고 나열됨과 함께 각각 대응하는 스프링 지지부(17d)와 제2 출력 플레이트 부재(17)의 직경 방향에 있어서 대향하는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 120°간격으로 3개)의 원호상의 스프링 지지부(17e)를 갖는다. 각 스프링 지지부(17d 및 17e)의 중앙부는, 대응하는 내측 스프링 맞닿음부(17c)의 직경 방향 외측에 위치하고, 각 스프링 지지부(17d 및 17e)는, 서로 인접하는 스프링 지지부(17b)의 양쪽과 직경 방향으로 겹친다. 또한, 한 쌍의 스프링 지지부(17d, 17e)의 양측에는, 외측 스프링 맞닿음부(17f)가 1개씩 형성되어 있다.
제1 및 제2 출력 플레이트 부재(16, 17)가 서로 연결되었을 때, 제1 출력 플레이트 부재(16)의 복수의 스프링 지지부(16a)는, 각각 대응하는 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)의 터빈 러너(5)측의 측부를 내주측으로부터 지지(가이드)한다. 복수의 스프링 지지부(16b)는, 각각 대응하는 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)의 터빈 러너(5)측의 측부를 외주측으로부터 지지(가이드)한다. 또한, 제2 출력 플레이트 부재(17)의 복수의 스프링 지지부(17a)는, 제1 출력 플레이트 부재(16)의 대응하는 스프링 지지부(16a)와 축 방향에 있어서 대향하고, 각각 대응하는 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)의 로크업 피스톤(80)측의 측부를 내주측으로부터 지지(가이드)한다. 복수의 스프링 지지부(17b)는, 제1 출력 플레이트 부재(16)가 대응하는 스프링 지지부(16b)와 축 방향에 있어서 대향하고, 각각 대응하는 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)의 로크업 피스톤(80)측의 측부를 외주측으로부터 지지(가이드)한다.
이에 의해, 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)은, 1개씩 쌍을 이룸(직렬로 작용함)과 함께 종동 부재(15)의 주위 방향으로 교대로 나열되도록, 제1 출력 플레이트 부재(16)의 스프링 지지부(16a, 16b)와 제2 출력 플레이트 부재(17)의 스프링 지지부(17a, 17b)에 의해 지지된다. 본 실시 형태에 있어서, 각각 복수의 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 동일 원주 상에 배열되고, 발진 장치(1)나 댐퍼 장치(10)의 축심과 각 제1 내측 스프링(SP1)의 축심의 거리와, 발진 장치(1) 등의 축심과 각 제2 내측 스프링(SP2)의 축심의 거리가 동등하게 되어 있다.
또한, 댐퍼 장치(10)의 설치 상태에 있어서, 구동 부재(11)의 각 내측 스프링 맞닿음부(11c)는, 서로 다른 스프링 지지부(16a, 16b, 17a, 17b)에 의해 지지되어 쌍을 이루지 않는(직렬로 작용하지 않는) 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)의 사이에서 양자의 단부와 맞닿는다. 또한, 중간 부재(12)의 각 스프링 맞닿음부(12c)는, 동일한 스프링 지지부(16a, 16b, 17a, 17b)에 의해 지지되어 서로 쌍을 이루는 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)의 사이에서 양자의 단부와 맞닿는다. 또한, 제1 출력 플레이트 부재(16)의 각 내측 스프링 맞닿음부(16c)는, 서로 다른 스프링 지지부(16a, 16b, 17a, 17b)에 의해 지지되어 쌍을 이루지 않는(직렬로 작용하지 않는) 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)의 사이에서 양자의 단부와 맞닿는다. 마찬가지로, 제2 출력 플레이트 부재(17)의 각 내측 스프링 맞닿음부(17c)도, 서로 다른 스프링 지지부(16a, 16b, 17a, 17b)에 의해 지지되어 쌍을 이루지 않는(직렬로 작용하지 않는) 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)의 사이에서 양자의 단부와 맞닿는다.
이에 의해, 댐퍼 장치(10)의 설치 상태에 있어서, 각 제1 내측 스프링(SP1)의 일단부는, 구동 부재(11)의 대응하는 내측 스프링 맞닿음부(11c)와 맞닿고, 각 제1 내측 스프링(SP1)의 타단부는, 중간 부재(12)의 대응하는 스프링 맞닿음부(12c)와 맞닿는다. 또한, 각 제2 내측 스프링(SP2)의 일단부는, 중간 부재(12)의 대응하는 스프링 맞닿음부(12c)와 맞닿고, 각 제2 내측 스프링(SP2)의 타단부는, 종동 부재(15)의 대응하는 내측 스프링 맞닿음부(16c, 17c)와 맞닿는다. 이 결과, 서로 쌍을 이루는 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)은, 구동 부재(11)와 종동 부재(15) 사이에서, 중간 부재(12)의 스프링 맞닿음부(12c)를 통해 직렬로 연결된다. 따라서, 댐퍼 장치(10)에서는, 구동 부재(11)와 종동 부재(15) 사이에서 토크를 전달하는 탄성체의 강성, 즉 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)의 합성 스프링 상수를 더 작게 할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 출력 플레이트 부재(16, 17)가 서로 연결되었을 때, 제1 출력 플레이트 부재(16)의 복수의 스프링 지지부(16d)는, 각각 대응하는 외측 스프링(SPo)의 터빈 러너(5)측의 측부를 내주측으로부터 지지(가이드)한다. 복수의 스프링 지지부(16e)는, 각각 대응하는 외측 스프링(SPo)의 터빈 러너(5)측의 측부를 외주측으로부터 지지(가이드)한다. 또한, 제2 출력 플레이트 부재(17)의 복수의 스프링 지지부(17d)는, 제1 출력 플레이트 부재(16)의 대응하는 스프링 지지부(16d)와 축 방향에 있어서 대향하고, 각각 대응하는 외측 스프링(SPo)의 로크업 피스톤(80)측의 측부를 내주측으로부터 지지(가이드)한다. 복수의 스프링 지지부(17e)는, 제1 출력 플레이트 부재(16)의 대응하는 스프링 지지부(16e)와 축 방향에 있어서 대향하고, 각각 대응하는 외측 스프링(SPo)의 로크업 피스톤(80)측의 측부를 외주측으로부터 지지(가이드)한다.
댐퍼 장치(10)의 설치 상태에 있어서, 각 외측 스프링(SPo)은, 대응하는 스프링 지지부(16d, 16e, 17d, 17e)의 주위 방향에 있어서의 사이에 위치한다. 그리고, 각 외측 스프링(SPo)은, 구동 부재(11)에의 입력 토크, 즉 구동 토크(혹은 차축측으로부터 종동 부재(15)에 부여되는 토크(피구동 토크))가 상기 토크 T1에 도달하여 구동 부재(11)의 종동 부재(15)에 대한 비틀림각이 소정 각도 θref 이상이 되면, 스프링 지지부(16d, 16e, 17d, 17e)의 양측에 설치된 외측 스프링 맞닿음부(16f, 17f) 중 한쪽과 맞닿게 된다. 또한, 각 외측 스프링(SPo)은, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)을 둘러싸도록 유체 전동실(9) 내의 외주측 영역에 배치된다. 이에 의해, 댐퍼 장치(10), 게다가 발진 장치(1)의 축 길이를 더 단축화하는 것이 가능해진다.
또한, 댐퍼 장치(10)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 구동 부재(11)와 종동 부재(15)에 접속되어 제1 토크 전달 경로(TP1)와 제2 토크 전달 경로(TP2)의 양쪽에 병렬로 설치되는 회전 관성 질량 댐퍼(20)를 포함한다. 본 실시 형태에 있어서, 회전 관성 질량 댐퍼(20)는, 댐퍼 장치(10)의 입력 요소인 구동 부재(11)와 출력 요소인 종동 부재(15) 사이에 배치되는 싱글 피니언식 유성 기어(21)에 의해 구성된다. 유성 기어(21)는, 외치 기어인 선 기어(제3 요소)(22)와, 선 기어(22)와 동심원 상에 배치되는 내치 기어인 링 기어(제2 요소)(23)와, 각각 선 기어(22) 및 링 기어(23)와 맞물리는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 3개)의 피니언 기어(24)를 갖는다.
유성 기어(21)의 선 기어(22)는, 예를 들어 종동 부재(15)의 제1 출력 플레이트 부재(16)의 내경보다 약간 큰 외경을 갖고, 관성 모멘트를 증가시키기 위한 매스부(22m)를 복수의 외치의 내측에 포함한다. 선 기어(22)는, 댐퍼 허브(7)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 당해 선 기어(22)의 발진 장치(1)의 축 방향에 있어서의 이동은, 댐퍼 허브(7)와 당해 댐퍼 허브(7)에 장착되는 스냅 링에 의해 규제된다. 링 기어(23)는, 예를 들어 제1 및 제2 출력 플레이트 부재(16, 17)의 스프링 지지부(16b, 17b)보다 큰 내경을 갖고, 제1 및 제2 출력 플레이트 부재(16, 17)를 연결하는 복수의 리벳에 의해 종동 부재(15)에 고정된다. 이에 의해, 링 기어(23)는 종동 부재(15)와 일체로 회전 가능해진다.
또한, 복수의 피니언 기어(24)는, 주위 방향으로 간격을 두고(등간격으로) 나열됨과 함께 서로 인접하는 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)의 사이의 부분과 축 방향에 있어서 대향하도록, 각각 예를 들어 저널 베어링(88)을 통해 로크업 피스톤(80)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 상술한 바와 같이, 로크업 피스톤(80)은, 댐퍼 허브(7)에 의해 회전 가능하게 지지됨과 함께, 댐퍼 장치(10)의 입력 요소인 구동 부재(11)와 일체로 회전 가능하다. 따라서, 로크업 피스톤(80)은, 복수의 피니언 기어(24)를 회전(자전) 가능하게, 또한 선 기어(22) 및 링 기어(23)에 대해 공전 가능하게 지지하는 유성 기어(21)의 플래니터리 캐리어(제1 요소)로서 기능한다.
상술한 바와 같이 구성되는 발진 장치(1)의 로크업 클러치(8)에 의한 로크업이 해제되어 있을 때에는, 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 엔진(EG)으로부터 프론트 커버(3)에 전달된 토크가, 펌프 임펠러(4), 터빈 러너(5), 중간 부재(12), 제2 내측 스프링(SP2), 종동 부재(15), 댐퍼 허브(7)라고 하는 경로를 통해 변속기(TM)의 입력축(IS)에 전달된다. 이에 대해, 발진 장치(1)의 로크업 클러치(8)에 의해 로크업이 실행되면, 엔진(EG)으로부터 프론트 커버(3) 및 로크업 클러치(8)를 통해 구동 부재(11)에 전달된 토크는, 입력 토크가 상기 토크 T1에 도달할 때까지, 복수의 제1 내측 스프링(SP1), 중간 부재(12) 및 복수의 제2 스프링(SP2)을 포함하는 제1 토크 전달 경로(TP1)와, 회전 관성 질량 댐퍼(20)를 통해 종동 부재(15) 및 댐퍼 허브(7)에 전달된다. 또한, 입력 토크가 상기 토크 T1 이상으로 되면, 구동 부재(11)에 전달된 토크는, 제1 토크 전달 경로(TP1)와, 복수의 외측 스프링(SPo)을 포함하는 제2 토크 전달 경로(TP2)와, 회전 관성 질량 댐퍼(20)를 통해 종동 부재(15) 및 댐퍼 허브(7)에 전달된다.
그리고, 로크업의 실행 시(로크업 클러치(8)의 결합 시)에 구동 부재(11)가 종동 부재(15)에 대해 회전하면(비틀리면), 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)이 휨과 함께, 구동 부재(11)와 종동 부재(15)의 상대 회전에 따라서 질량체로서의 선 기어(22)가 회전한다. 즉, 구동 부재(11)가 종동 부재(15)에 대해 회전할 때에는, 유성 기어(21)의 입력 요소인 플래니터리 캐리어로서의 로크업 피스톤(80)(및 구동 부재(11))의 회전수가 링 기어(23)와 일체로 회전하는 종동 부재(15)의 회전수보다 높아진다. 따라서, 이때, 선 기어(22)는, 유성 기어(21)의 작용에 의해 증속되어, 로크업 피스톤(80) 및 구동 부재(11)보다 높은 회전수로 회전한다. 이에 의해, 회전 관성 질량 댐퍼(20)의 질량체인 선 기어(22)로부터, 관성 모멘트(이너셔)를 댐퍼 장치(10)의 출력 요소인 종동 부재(15)에 부여하여, 당해 종동 부재(15)의 진동을 감쇠시키는 것이 가능해진다.
또한, 회전 관성 질량 댐퍼(20)는, 구동 부재(11)와 종동 부재(15) 사이에서 주로 관성 토크를 전달하고, 평균 토크를 전달하는 일은 없다. 또한, 댐퍼 장치(10)에서는, 입력 토크가 상기 토크 T2에 도달하면, 스토퍼(ST)에 의해 구동 부재(11)와 종동 부재(15)의 상대 회전, 즉 제1 및 제2 스프링(SP1, SP2) 및 외측 스프링(SPo)의 모든 휨이 규제된다. 본 실시 형태에 있어서, 스토퍼(ST)는, 제1 및 제2 출력 플레이트 부재(16, 17)(및 링 기어(23))를 체결하는 복수의 리벳에 장착된 컬러(19)와, 구동 부재(11)에 형성된 예를 들어 원호상의 복수의 개구부(11s)에 의해 구성된다. 댐퍼 장치(10)의 설치 상태에 있어서, 컬러(19)는, 구동 부재(11)의 대응하는 개구부(11s) 내에 당해 개구부(11s)를 구획 형성하는 양측의 내벽면과 맞닿지 않도록 배치된다. 그리고, 구동 부재(11)와 종동 부재(15)가 상대 회전하는 것에 수반하여 상술한 각 컬러(19)가 대응하는 개구부(11s)의 한쪽의 내벽면과 맞닿으면, 구동 부재(11)와 종동 부재(15)의 상대 회전 및 스프링(SP1, SP2, SPo)의 비틀림이 규제되게 된다.
다음으로, 댐퍼 장치(10)의 설계 순서에 대해 설명한다.
상술한 바와 같이, 댐퍼 장치(10)에서는, 구동 부재(11)에 전달되는 입력 토크가 상기 토크 T1에 도달할 때까지, 제1 토크 전달 경로(TP1)에 포함되는 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)과 회전 관성 질량 댐퍼(20)가 병렬로 작용한다. 이와 같이, 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)과 회전 관성 질량 댐퍼(20)가 병렬로 작용할 때, 중간 부재(12)와 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)을 포함하는 제1 토크 전달 경로(TP1)로부터 종동 부재(15)에 전달되는 토크는, 중간 부재(12)와 종동 부재(15) 사이의 제2 내측 스프링(SP2)의 변위(휨량, 즉 비틀림각)에 의존(비례)한 것이 된다. 이에 대해, 회전 관성 질량 댐퍼(20)로부터 종동 부재(15)에 전달되는 토크는, 구동 부재(11)와 종동 부재(15)의 각가속도의 차, 즉, 구동 부재(11)와 종동 부재(15) 사이의 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)의 변위의 2회 미분 값에 의존(비례)한 것이 된다. 이에 의해, 댐퍼 장치(10)의 구동 부재(11)에 전달되는 입력 토크가 다음 식 (1)에 나타낸 바와 같이 주기적으로 진동하고 있다고 가정하면, 제1 토크 전달 경로(TP1)를 경유하여 구동 부재(11)로부터 종동 부재(15)에 전달되는 진동의 위상과, 회전 관성 질량 댐퍼(20)를 경유하여 구동 부재(11)로부터 종동 부재(15)로 전달되는 진동의 위상은, 180°어긋나게 된다.
Figure 112017059375629-pct00001
또한, 중간 부재(12)를 갖는 댐퍼 장치(10)에서는, 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)의 휨이 허용되고, 또한 외측 스프링(SPo)이 휘어 있지 않은 상태에 대해, 2개의 고유 진동수(공진 주파수)를 설정할 수 있다. 즉, 로크업 클러치(8)에 의해 로크업이 실행된 상태에서 엔진(EG)으로부터 구동 부재(11)에의 토크의 전달이 개시된다고 가정한 경우, 제1 토크 전달 경로(TP1)에서는, 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)의 휨이 허용되고, 또한 외측 스프링(SPo)이 휘어 있지 않을 때, 구동 부재(11)와 종동 부재(15)가 서로 역위상에서 진동하는 것에 의한 공진 혹은 구동 부재(11)와 도시하지 않은 드라이브 샤프트 사이에서 발생하는 주로 변속기의 공진(제1 공진, 도 4에 있어서의 공진점 R1 참조)이 발생한다.
또한, 제1 토크 전달 경로(TP1)의 중간 부재(12)는 환상으로 형성되어 있고, 구동 부재(11)에 엔진(EG)으로부터의 토크가 전달될 때, 중간 부재(12)에 작용하는 관성력이 당해 중간 부재(12)의 진동을 방해하는 저항력(주로 회전하는 중간 부재(12)에 작용하는 원심력에 기인한 마찰력)보다 커진다. 따라서, 구동 부재(11)에 엔진(EG)으로부터의 토크가 전달되는 것에 수반하여 진동하는 중간 부재(12)의 감쇠 비 ζ는, 값 1 미만이 된다. 또한, 1 자유도계에 있어서의 중간 부재(12)의 감쇠 비 ζ는, ζ＝C/(2·√(J2·(k1+k2))로 나타낼 수 있다. 단, "J2"는, 중간 부재(12)의 관성 모멘트(본 실시 형태에서는, 중간 부재(12) 및 터빈 러너(5)의 관성 모멘트의 합계 값)이고, "k1"은, 구동 부재(11)와 중간 부재(12) 사이에서 병렬로 작용하는 복수의 제1 내측 스프링(SP1)의 합성 스프링 상수이고, "k2"는, 중간 부재(12)와 종동 부재(15)의 사이에서 병렬로 작용하는 복수의 제2 내측 스프링(SP2)의 합성 스프링 상수이고, "C"는, 중간 부재(12)의 진동을 방해하는 당해 중간 부재(12)의 단위 속도당 감쇠력(저항력)이다. 즉, 중간 부재(12)의 감쇠 비 ζ는, 적어도 중간 부재(12)의 관성 모멘트 J2와 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)의 강성 k1, k2에 기초하여 정해진다.
또한, 상기 감쇠력 C는, 다음과 같이 하여 구할 수 있다. 즉, 상기 감쇠력 C에 의한 손실 에너지 Sc, 중간 부재(12)의 변위 x를 x＝A·sin(ω12·t)로 하면(단, "A"는, 진폭이고, "ω12"는, 중간 부재(12)의 진동 주파수임), Sc＝π·C·A2·ω12로 나타낼 수 있다. 또한, 중간 부재(12)의 1 사이클의 진동에 있어서의 상술한 히스테리시스 H에 의한 손실 에너지 Sh는, 중간 부재(12)의 변위 x를 x＝A·sin(ω12·t)로 하면, Sh＝2·H·A로 나타낼 수 있다. 그리고, 상기 감쇠력 C에 의한 손실 에너지 Sc와 히스테리시스 H에 의한 손실 에너지 Sh가 동등하다고 가정하면, 상기 감쇠력 C는, C＝(2·H)/(π·A·ω12)로 나타낼 수 있다.
또한, 1 자유도계에 있어서의 중간 부재(12)의 고유 진동수 f12는, f12＝1/2π·√((k1+k2)/J2)로 나타내어지고, 중간 부재(12)를 환상으로 형성함으로써 관성 모멘트 J2가 비교적 커지는 점에서, 당해 중간 부재(12)의 고유 진동수 f12는 비교적 작아진다. 따라서, 제1 토크 전달 경로(TP1)에서는, 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)의 휨이 허용되고, 또한 외측 스프링(SPo)이 휘어 있지 않을 때에는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 구동 부재(11)의 회전수가 2개의 고유 진동수 중 큰 쪽에 대응한 회전수에 도달한 단계, 즉 제1 공진보다 고회전측(고주파측)에서, 중간 부재(12)가 구동 부재(11) 및 종동 부재(15)의 양쪽과 역위상에서 진동하는 것에 의한 당해 중간 부재(12)의 공진(제2 공진, 도 4에 있어서의 공진점 R2 참조)을 발생시킬 수 있다.
본 발명자들은, 상술한 바와 같이 특성을 갖는 댐퍼 장치(10)의 진동 감쇠 효과를 더 향상시키기 위해 예의 연구·해석을 행하고, 댐퍼 장치(10)에서는, 제1 토크 전달 경로(TP1)에 있어서의 진동의 진폭과, 그것과 역위상이 되는 회전 관성 질량 댐퍼(20)에 있어서의 진동의 진폭을 일치시킴으로써, 종동 부재(15)의 진동을 감쇠시킬 수 있는 것에 착안하였다. 그리고, 본 발명자들은, 로크업의 실행에 의해 엔진(EG)으로부터 구동 부재(11)에 토크가 전달된 상태에 있고, 또한 외측 스프링(SPo)이 휘어 있지 않은 댐퍼 장치(10)를 포함하는 진동계에 대해, 다음 식 (2)와 같은 운동 방정식을 구축하였다. 단, 식 (2)에 있어서, "J1"은, 구동 부재(11)의 관성 모멘트이고, "J2"는, 상술한 바와 같이 중간 부재(12)의 관성 모멘트이고, "J3"은, 종동 부재(15)의 관성 모멘트이고, "Ji"는, 회전 관성 질량 댐퍼(20)의 질량체인 선 기어(22)의 관성 모멘트이다. 또한, "θ1"은, 구동 부재(11)의 비틀림각이고, "θ2"는, 중간 부재(12)의 비틀림각이고, "θ3"은, 종동 부재(15)의 비틀림각이다. 또한, "λ"는, 회전 관성 질량 댐퍼(20)를 구성하는 유성 기어(21)의 기어비(선 기어(22)의 잇수/링 기어(23)의 잇수)이다.
Figure 112017059375629-pct00002
또한, 본 발명자들은, 입력 토크 T가 상기 식 (1)에 나타내는 바와 같이 주기적으로 진동하고 있다고 가정함과 함께, 구동 부재(11)의 비틀림각 θ1, 중간 부재(12)의 비틀림각 θ2 및 종동 부재(15)의 비틀림각 θ3이 다음 식(3)에 나타내는 바와 같이 주기적으로 응답(진동)한다고 가정하였다. 단, 식 (1) 및 (3)에 있어서의 "ω"는, 입력 토크 T의 주기적인 변동(진동)에 있어서의 각진동수이며, 식 (3)에 있어서, "Θ1"은, 엔진(EG)으로부터의 토크의 전달에 수반하여 발생하는 구동 부재(11)의 진동의 진폭(진동 진폭, 즉 최대 비틀림각)이고, "Θ2"는, 구동 부재(11)에 엔진(EG)으로부터의 토크가 전달되는 것에 수반하여 발생하는 중간 부재(12)의 진동의 진폭(진동 진폭)이고, "Θ3"은, 구동 부재(11)에 엔진(EG)으로부터의 토크가 전달되는 것에 수반하여 발생하는 종동 부재(15)의 진동의 진폭(진동 진폭)이다. 이러한 가정하에서, 식 (1) 및 (3)을 식 (2)에 대입하여 양변으로부터 "sinωt"를 제거함으로써 다음 식 (4)의 항등식을 얻을 수 있다.
Figure 112017059375629-pct00003
Figure 112017059375629-pct00004
식 (4)에 있어서, 종동 부재(15)의 진동 진폭 Θ3이 제로인 경우, 댐퍼 장치(10)에 의해 엔진(EG)으로부터의 진동이 이론상 완전히 감쇠되어 종동 부재(15)보다 후단측의 변속기(TM)나 드라이브 샤프트 등에는 이론상 진동이 전달되지 않게 된다. 그래서, 본 발명자들은, 이러한 관점에서, 식 (4)의 항등식을 진동 진폭 Θ3에 대해 푸는 동시에, Θ3＝0으로 함으로써, 다음 식 (5)에 나타내는 조건식을 얻었다. 식 (5)는, 입력 토크 T의 주기적인 변동에 있어서의 각진동수의 제곱 값 ω2에 대한 2차 방정식이다. 당해 각진동수의 제곱 값 ω2가 식 (5)의 2개의 실수해 중 어느 하나(또는 중해)인 경우, 구동 부재(11)로부터 제1 토크 전달 경로(TP1)를 통해 종동 부재(15)에 전달되는 엔진(EG)으로부터의 진동과, 구동 부재(11)로부터 회전 관성 질량 댐퍼(20)를 통해 종동 부재(15)에 전달되는 진동이 서로 상쇄하여, 종동 부재(15)의 진동 진폭 Θ3이 이론상 제로가 된다.
Figure 112017059375629-pct00005
이러한 해석 결과로부터, 중간 부재(12)를 가짐으로써 제1 토크 전달 경로(TP1)를 통해 전달되는 토크에 2개의 피크, 즉 공진이 발생하는 댐퍼 장치(10)에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 종동 부재(15)의 진동 진폭 Θ3이 이론상 제로가 되는 반공진점을 합계 2개 설정할 수 있는 것이 이해될 것이다. 즉, 댐퍼 장치(10)에서는, 제1 토크 전달 경로(TP1)에 있어서의 진동의 진폭과, 그것과 역위상이 되는 회전 관성 질량 댐퍼(20)에 있어서의 진동의 진폭을 제1 토크 전달 경로(TP1)에서 발생하는 2개의 공진에 대응한 2개의 포인트에서 일치시킴으로써, 종동 부재(15)의 진동을 매우 양호하게 감쇠시키는 것이 가능해진다.
또한, 댐퍼 장치(10)에서는, 구동 부재(11)의 회전수가 저회전측(저주파측)의 반공진점 A1의 진동수에 대응한 회전수보다 어느 정도 높아진 단계에서 중간 부재(12)의 공진이 발생하고, 제2 내측 스프링(SP2)으로부터 종동 부재(15)에 전달되는 진동의 진폭은, 도 4에 있어서 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 구동 부재(11)(엔진(EG))의 회전수가, 비교적 작은 중간 부재(12)의 고유 진동수에 대응한 회전수에 도달하기 전에 감소로부터 증가로 바뀌게 된다. 이에 의해, 구동 부재(11)의 회전수가 증가함에 따라 회전 관성 질량 댐퍼(20)로부터 종동 부재(15)에 전달되는 진동의 진폭이 서서히 증가해도(도 4에 있어서의 이점쇄선 참조), 당해 회전 관성 질량 댐퍼(20)로부터 종동 부재(15)에 전달되는 진동이 제2 내측 스프링(SP2)으로부터 종동 부재(15)에 전달되는 진동의 적어도 일부를 상쇄하는 영역을 넓히는 것이 가능해진다. 이 결과, 구동 부재(11)의 회전수가 비교적 낮은 영역에 있어서의 댐퍼 장치(10)의 진동 감쇠 성능을 더 향상시킬 수 있다.
여기서, 주행용 동력의 발생원으로서의 엔진(EG)을 탑재하는 차량에서는, 로크업 클러치(8)의 로크업 회전수 Nlup(엔진(EG)의 시동 후에 최초에 당해 엔진(EG)과 댐퍼 장치(10)를 연결할 때의 회전수이며, 복수의 로크업 회전수 중에서 가장 낮은 것, 즉 구동 부재(11)로부터 토크 전달 경로(TP1)를 통해 종동 부재(15)에 토크가 전달되는 회전수 영역의 최소 회전수)를 더 저하시켜 조기에 엔진(EG)으로부터의 토크를 변속기(TM)에 기계적으로 전달함으로써, 엔진(EG)과 변속기(TM) 사이의 동력 전달 효율을 향상시키고, 그것에 의해 엔진(EG)의 연비를 더 향상시킬 수 있다. 단, 로크업 회전수 Nlup의 설정 범위가 될 수 있는 500rpm∼1500rpm 정도의 저회전수 영역에서는, 엔진(EG)으로부터 로크업 클러치(8)를 통해 구동 부재(11)에 전달되는 진동이 커지고, 특히 3 기통 또는 4 기통 엔진과 같은 기통 수 감소 엔진을 탑재한 차량에 있어서 진동 레벨의 증가가 현저해진다. 따라서, 로크업의 실행 시나 실행 직후에 큰 진동이 변속기(TM) 등에 전달되지 않도록 하기 위해서는, 로크업이 실행된 상태에서 엔진(EG)으로부터의 토크(진동)를 변속기(TM)에 전달하는 댐퍼 장치(10) 전체(종동 부재(15))의 로크업 회전수 Nlup 부근의 회전수 영역에 있어서의 진동 레벨을 더 저하시킬 필요가 있다.
이것을 근거로 하여, 본 발명자들은, 로크업 클러치(8)에 대해 정해진 로크업 회전수 Nlup에 기초하여, 엔진(EG)의 회전수 Ne가 500rpm 내지 1500rpm의 범위(로크업 회전수 Nlup의 상정 설정 범위) 내에 있을 때에 저회전측(저주파측)의 반공진점 A1이 형성되도록 댐퍼 장치(10)를 구성하는 것으로 하였다. 상기 식 (5)의 2개의 해 ω1 및 ω2는, 2차 방정식의 해의 공식으로부터 다음 식 (6) 및 (7)과 같이 얻는 것이 가능하고, ω1＜ω2가 성립된다. 그리고, 저회전측(저주파측)의 반공진점 A1의 진동수(이하, 「최소 진동수」라고 함) fa1은, 다음 식 (8)에 나타내는 바와 같이 나타내어지고, 고회전측(고주파측)의 반공진점 A2의 진동수 fa2(fa2＞fa1)는, 다음 식 (9)에 나타내는 바와 같이 나타내어진다. 또한, 최소 진동수 fa1에 대응한 엔진(EG)의 회전수 Nea1은, "n"을 엔진(EG)의 기통 수로 하면, Nea1＝(120/n)·fa1로 나타내어진다.
Figure 112017059375629-pct00006
Figure 112017059375629-pct00007
Figure 112017059375629-pct00008
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따라서, 댐퍼 장치(10)에서는, 다음 식 (10)을 만족시키도록, 복수의 제1 내측 스프링(SP1)의 합성 스프링 상수 k1, 복수의 제2 내측 스프링(SP2)의 합성 스프링 상수 k2, 중간 부재(12)의 관성 모멘트 J2(일체 회전하도록 연결되는 터빈 러너(5) 등의 관성 모멘트를 고려(합산)한 것), 및 회전 관성 질량 댐퍼(20)의 질량체인 선 기어(22)의 관성 모멘트 Ji가 선택·설정된다. 즉, 댐퍼 장치(10)에서는, 상기 최소 진동수 fa1(및 로크업 회전수 Nlup)에 기초하여, 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)의 스프링 상수 k1, k2와, 중간 부재(12)의 관성 모멘트 J2가 정해진다.
Figure 112017059375629-pct00010
이와 같이, 종동 부재(15)의 진동 진폭 Θ3을 이론상 제로로 할 수 있는(더 저하시킬 수 있는) 저회전측의 반공진점 A1을 500rpm 내지 1500rpm까지의 저회전수 영역(로크업 회전수 Nlup의 상정 설정 범위) 내로 설정함으로써, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 토크 전달 경로(TP1)에서 발생하는 공진 중 진동수가 작은 한쪽(제1 공진)을 로크업 클러치(8)의 비로크업 영역(도 4에 있어서의 이점쇄선 참조)에 포함되도록, 더 저회전측(저주파측)으로 시프트시킬 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서, 공진점 R1에서의 공진(2개의 고유 진동수 중 작은 쪽에서의 공진)은, 댐퍼 장치(10)가 사용되는 회전수 영역에 있어서 발생하지 않는 가상적인 것이 된다. 그 결과, 더 낮은 회전수에서의 로크업(엔진(EG)과 구동 부재(11)의 연결)을 허용하는 것이 가능해진다.
또한, 식 (10)을 만족시키도록 댐퍼 장치(10)를 구성할 때에는, 제1 토크 전달 경로(TP1)에서 발생하는 저회전측(저주파측)의 공진(공진점 R1, 도 4에 있어서의 공진점 R1 참조)의 진동수가 상기 최소 진동수 fa1보다 작고, 또한 가능한 한 작은 값으로 되도록, 스프링 상수 k1, k2와, 관성 모멘트 J2, Ji를 선택·설정하면 바람직하다. 이에 의해, 최소 진동수 fa1을 더 작게 하여, 한층 더 낮은 회전수에서의 로크업을 허용할 수 있다.
또한, 2개의 반공진점 A1, A2를 설정할 수 있도록 함으로써, 단일의 반공진점이 설정되는 경우에 비해(도 4에 있어서의 파선 참조), 당해 2개의 반공진점 A1, A2 중, 진동수(fa1)가 최소로 되는 반공진점 A1을 더 저주파측으로 시프트시키는 것이 가능해진다. 또한, 2개의 반공진점 A1, A2를 설정할 수 있도록 함으로써, 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 2개의 반공진점 A1, A2 사이의 비교적 넓은 회전수 영역에서, 구동 부재(11)로부터 제1 토크 전달 경로(TP1)를 통해 종동 부재(15)에 전달되는 엔진(EG)으로부터의 진동(도 4에 있어서의 일점쇄선 참조)을, 구동 부재(11)로부터 회전 관성 질량 댐퍼(20)를 통해 종동 부재(15)에 전달되는 진동(도 4에 있어서의 이점쇄선 참조)에 의해 양호하게 감쇠시키는 것이 가능해진다.
이에 의해, 엔진(EG)으로부터의 진동이 커지는 경향이 있는 로크업 영역의 저회전수 영역에 있어서의 댐퍼 장치(10)의 진동 감쇠 효과를 더 향상시킬 수 있다. 또한, 댐퍼 장치(10)에서는, 2번째의 공진(제2 공진, 도 4에 있어서의 공진점 R2 참조)이 발생하면, 중간 부재(12)가 종동 부재(15)와 역위상에서 진동하게 되고, 도 4에 있어서 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 제1 토크 전달 경로(TP1)를 경유하여 구동 부재(11)로부터 종동 부재(15)에 전달되는 진동의 위상과, 회전 관성 질량 댐퍼(20)를 경유하여 구동 부재(11)로부터 종동 부재(15)에 전달되는 진동의 위상이 일치하게 된다.
또한, 상술한 바와 같이 구성되는 댐퍼 장치(10)에 있어서 로크업 회전수 Nlup 부근에서의 진동 감쇠 성능을 더 향상시키기 위해서는, 당해 로크업 회전수 Nlup와 공진점 R2에 대응한 엔진(EG)의 회전수를 적절하게 이간시킬 필요가 있다. 따라서, 식 (10)을 만족시키도록 댐퍼 장치(10)를 구성할 때에는, Nlup≤(120/n)·fa1(＝Nea1)을 만족시키도록, 스프링 상수 k1, k와, 관성 모멘트 J2, Ji를 선택·설정하면 바람직하다. 이에 의해, 변속기(TM)의 입력축(IS)에의 진동의 전달을 양호하게 억제하면서 로크업 클러치(8)에 의한 로크업을 실행함과 함께, 로크업의 실행 직후에, 엔진(EG)으로부터의 진동을 댐퍼 장치(10)에 의해 매우 양호하게 감쇠하는 것이 가능해진다.
또한, 중간 부재(12)를 터빈 러너(5)에 일체 회전하도록 연결하면, 당해 중간 부재(12)의 실질적인 관성 모멘트 J2(중간 부재(12)나 터빈 러너(5) 등의 관성 모멘트의 합계 값)를 더 크게 할 수 있다. 이에 의해, 식 (8)로부터 알 수 있는 바와 같이, 반공진점 A1의 진동수 fa1을 한층 더 작게 하여 당해 반공진점 A1을 더 저회전측(저주파측)으로 설정하는 것이 가능해진다.
상술한 바와 같이, 반공진점 A1의 진동수(최소 진동수) fa1에 기초하여 댐퍼 장치(10)를 설계함으로써, 당해 댐퍼 장치(10)의 진동 감쇠 성능을 매우 양호하게 향상시키는 것이 가능해진다. 그리고, 본 발명자들의 연구·해석에 의하면, 로크업 회전수 Nlup가 예를 들어 1000rpm 전후의 값으로 정해지는 경우, 예를 들어 900rpm≤(120/n)·fa1≤1200rpm을 만족시키도록 댐퍼 장치(10)를 구성함으로써, 실용상 매우 양호한 결과가 얻어지는 것이 확인되어 있다.
또한, 상기 댐퍼 장치(10)에 포함되는 회전 관성 질량 댐퍼(20)는, 구동 부재(11)와 일체로 회전하는 플래니터리 캐리어(제1 요소)로서의 로크업 피스톤(80)과, 종동 부재(15)와 일체로 회전하는 링 기어(23)(제2 요소), 및 매스부(22m)와 일체로 회전하는 선 기어(22)(질량체로서의 제3 요소)를 포함하는 유성 기어(21)를 갖는다. 이에 의해, 질량체로서의 선 기어(22)의 회전수를 구동 부재(11)보다 증속시킬 수 있으므로, 회전 관성 질량 댐퍼(20)로부터 종동 부재(15)에 부여되는 관성 모멘트를 양호하게 확보하면서 회전 관성 질량 댐퍼(20)의 질량체의 경량화를 도모함과 함께, 회전 관성 질량 댐퍼(20)나 댐퍼 장치(10) 전체의 설계의 자유도를 향상시키는 것이 가능해진다. 단, 질량체의 관성 모멘트의 크기에 따라서는, 회전 관성 질량 댐퍼(20)의 유성 기어(21)는, 질량체(선 기어(22))를 구동 부재(11)보다 감속시키도록 구성되어도 된다. 또한, 회전 관성 질량 댐퍼(20)는, 유성 기어(21) 이외의 예를 들어 링크기구 등을 갖는 차동 장치를 포함하는 것이어도 된다. 또한, 질량체의 관성 모멘트의 크기에 따라서는, 질량체를 구동 부재(11)와 등속으로 회전시키는 등속 회전 기구가 회전 관성 질량 댐퍼(20)에 설치되어도 된다. 또한, 회전 관성 질량 댐퍼(20)는, 구동 부재(11)와 종동 부재(15)의 상대 회전수에 따라서 질량체의 회전수를 변화시키는 변속 기구를 포함하는 것이어도 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 2개의 반공진점 A1, A2를 설정할 수 있도록 함으로써, 반공진점 A1을 더 저주파측으로 시프트시키는 것이 가능해지지만, 댐퍼 장치(10)가 적용되는 차량이나 원동기 등의 제원에 따라서는, 식 (5)의 중해(＝1/2π·√{(k1+k2)/(2·J2)}를 상기 최소 진동수 fa1로 해도 된다. 이와 같이, 식 (5)의 중해에 기초하여 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)의 스프링 상수 k1, k2와 중간 부재(12)의 관성 모멘트 J2를 정해도, 도 4에 있어서의 파선으로 나타내는 바와 같이, 엔진(EG)으로부터의 진동이 커지는 경향이 있는 로크업 영역의 저회전수 영역에 있어서의 댐퍼 장치(10)의 진동 감쇠 효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 댐퍼 장치(10)에서는, 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)으로서, 동일한 제원(스프링 상수)을 갖는 것이 채용되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2)의 스프링 상수 k1, k2는, 서로 달라도 된다(k1＞k2, 또는 k1＜k2). 이에 의해, 식 (6) 및 (8)에 있어서의 √의 항(판별식)의 값을 더 크게 할 수 있으므로, 2개의 반공진점 A1, A2의 간격을 더 크게 하여, 저주파 영역(저회전수 영역)에 있어서의 댐퍼 장치의 진동 감쇠 효과를 더 향상시키는 것이 가능해진다. 이 경우, 댐퍼 장치(10)에는, 제1 및 제2 내측 스프링(SP1, SP2) 중 한쪽(예를 들어, 더 낮은 강성을 갖는 한쪽)의 휨을 규제하는 스토퍼가 설치되면 된다.
또한, 상기 댐퍼 장치(10)에서는, 회전 관성 질량 댐퍼(20)를 구성하는 유성 기어(21)의 복수의 피니언 기어(24)이 플래니터리 캐리어로서의 로크업 피스톤(80)에 의해 지지되지만, 유성 기어(21)의 복수의 피니언 기어(24)는, 댐퍼 장치(10)의 구동 부재(11)에 의해 회전 가능하게 지지되어도 된다. 즉, 당해 구동 부재(11) 자체가 유성 기어(21)의 플래니터리 캐리어로서 이용되어도 된다. 또한, 터빈 러너(5)는, 도 1에 있어서 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 구동 부재(11) 및 종동 부재(15) 중 어느 한쪽에 연결되어도 된다. 또한, 이와 같이 중간 부재(12)에 터빈 러너(5)가 연결되지 않는 경우라도, 중간 부재(12)를 환상으로 형성함으로써 원심력에 의한 당해 중간 부재(12)의 직경 방향의 이동을 억제할 수 있으므로, 구동 부재(11)에 엔진(EG)으로부터의 토크가 전달되는 것에 수반하여 진동하는 중간 부재(12)의 감쇠 비 ζ는 기본적으로 값 1 미만이 된다.
또한, 상기 회전 관성 질량 댐퍼(20)(유성 기어(21))는, 링 기어(23)(제1 요소)가 구동 부재(11)(로크업 피스톤(80))와 일체로 회전하고, 또한 플래니터리 캐리어(제2 요소)가 종동 부재(15)와 일체로 회전하도록 구성되어도 된다. 또한, 상기 회전 관성 질량 댐퍼(20)(유성 기어(21))는, 링 기어(23)(제1 요소)가 구동 부재(11)(로크업 피스톤(80))와 일체로 회전하고, 선 기어(22)(제2 요소)가 종동 부재(15)와 일체로 회전하고, 또한 플래니터리 캐리어(제3 요소)가 매스부(질량체)와 일체로 회전하도록 구성되어도 된다. 이 경우, 매스부는, 링 기어(23)의 직경 방향 외측 및 선 기어(22)의 직경 방향 내측 중 적어도 어느 한쪽에 배치되어도 된다. 또한, 상기 회전 관성 질량 댐퍼(20)(유성 기어(21))는, 선 기어(22)(제1 요소)가 구동 부재(11)(로크업 피스톤(80))와 일체로 회전하고, 링 기어(23)(제2 요소)가 종동 부재(15)와 일체로 회전하고, 또한 플래니터리 캐리어(제3 요소)가 매스부(질량체)와 일체로 회전하도록 구성되어도 된다. 이 경우도, 매스부는, 링 기어(23)의 직경 방향 외측 및 선 기어(22)의 직경 방향 내측 중 적어도 어느 한쪽에 배치되어도 된다.
도 5는, 본 개시의 다른 실시 형태에 관한 댐퍼 장치(10X)를 포함하는 발진 장치(1X)를 도시하는 개략 구성도이다. 또한, 발진 장치(1X)나 댐퍼 장치(10X)의 구성 요소 중, 상술한 발진 장치(1)나 댐퍼 장치(10)와 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.
도 5에 도시하는 댐퍼 장치(10X)에서는, 회전 관성 질량 댐퍼(20X)를 구성하는 유성 기어(21)의 선 기어(22)에 펌프 임펠러(4)와 함께 토크 컨버터(유체 전동 장치)를 구성하는 터빈 러너(5)가 연결 부재를 통해 연결된다. 즉, 회전 관성 질량 댐퍼(20X)는, 구동 부재(11)와 종동 부재(15)의 상대 회전에 따라서 회전하는 질량체로서, 터빈 러너(5)를 포함한다. 이에 의해, 전용의 질량체(매스부)를 설치하는 경우에 비해 댐퍼 장치(10) 전체의 대형화를 억제하면서, 회전 관성 질량 댐퍼(20X)의 질량체의 관성 모멘트를 더 크게 하여, 회전 관성 질량 댐퍼(20X)로부터 종동 부재(15)에 부여되는 관성 모멘트를 더 크게 하는 것이 가능해진다.
도 6은, 본 개시의 또 다른 실시 형태에 관한 댐퍼 장치(10X')를 포함하는 발진 장치(1X')를 도시하는 개략 구성도이다. 또한, 발진 장치(1X')나 댐퍼 장치(10X')의 구성 요소 중, 상술한 발진 장치(1)나 댐퍼 장치(10) 등과 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.
도 6에 도시하는 댐퍼 장치(10X')는, 회전 요소로서, 구동 부재(입력 요소)(11')와, 중간 부재(중간 요소)(12')와, 종동 부재(출력 요소)(15')를 포함한다. 또한, 댐퍼 장치(10X')는, 토크 전달 요소(토크 전달 탄성체)로서, 구동 부재(11')와 중간 부재(12') 사이에서 토크를 전달하는 복수의 제1 스프링(제1 탄성체)(SP1')과, 각각 대응하는 제1 스프링(SP1')과 직렬로 작용하여 중간 부재(12')와 종동 부재(15') 사이에서 토크를 전달하는 복수의 제2 스프링(제2 탄성체)(SP2')을 포함한다. 복수의 제1 스프링(제1 탄성체)(SP1'), 중간 부재(12'), 복수의 제2 스프링(제2 탄성체)(SP2')은, 구동 부재(11')와 종동 부재(15') 사이에서 토크 전달 경로(TP)를 구성한다. 중간 부재(12')는, 환상 부재이며, 구동 부재(11)에 엔진(EG)으로부터의 토크가 전달되는 것에 수반하여 진동하는 중간 부재(12)의 감쇠 비 ζ는, 값 1 미만이다.
또한, 댐퍼 장치(10X')는, 구동 부재(11')와 종동 부재(15') 사이에서 토크를 전달하는 복수의 내측 스프링(SPi)을 포함한다. 복수의 내측 스프링(SPi)은, 상기 댐퍼 장치(10)의 외측 스프링(SPo)과 마찬가지로, 구동 부재(11')에의 입력 토크가 상기 토크(제1 역치) T1에 도달하여 구동 부재(11')의 종동 부재(15')에 대한 비틀림각이 상기 소정 각도 θref 이상으로 되고 나서, 제1 토크 전달 경로(TP1)를 구성하는 제1 및 제2 스프링(SP1', SP2')과 병렬로 작용하는 것이다. 도 6의 예에 있어서, 스프링(SPi)은, 제1 및 제2 스프링(SP1', SP2')의 직경 방향 내측에 배치되어 당해 제1 및 제2 스프링(SP1', SP2')에 의해 포위된다.
그리고, 댐퍼 장치(10X')에 있어서, 구동 부재(11')는, 복수의 피니언 기어(24)를 회전(자전) 가능하게, 또한 선 기어(22) 및 링 기어(23)에 대해 공전 가능하게 지지하고, 회전 관성 질량 댐퍼(20X')를 구성하는 유성 기어(21)의 플래니터리 캐리어(제1 요소)로서 기능한다. 또한, 유성 기어(21)의 선 기어(제2 요소)(22)는, 종동 부재(15)에 일체로 회전하도록 연결된다. 이에 의해, 질량체(제3 요소)로서의 링 기어(23) 및 매스부(23m)는, 구동 부재(11)와 종동 부재(15)의 상대 회전에 따라서 회전한다. 이러한 댐퍼 장치(10X')에 있어서도, 상술한 댐퍼 장치(10) 등과 마찬가지의 작용 효과를 얻는 것이 가능해진다. 또한, 도시를 생략하지만, 상기 회전 관성 질량 댐퍼(20X')(유성 기어(21))는, 선 기어(22)(제1 요소)가 구동 부재(11)와 일체로 회전하고, 또한 플래니터리 캐리어(제2 요소)가 종동 부재(15)와 일체로 회전하도록 구성되어도 된다.
도 7은, 본 개시의 다른 실시 형태에 관한 댐퍼 장치(10Y)를 포함하는 발진 장치(1Y)를 도시하는 개략 구성도이다. 또한, 발진 장치(1Y)나 댐퍼 장치(10Y)의 구성 요소 중, 상술한 발진 장치(1)나 댐퍼 장치(10) 등과 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.
도 7에 도시하는 댐퍼 장치(10Y)는, 회전 요소로서, 구동 부재(입력 요소)(11Y)와, 중간 부재(중간 요소)(12Y)와, 종동 부재(출력 요소)(15Y)를 포함한다. 또한, 댐퍼 장치(10Y)는, 토크 전달 요소(토크 전달 탄성체)로서, 구동 부재(11Y)와 중간 부재(12Y) 사이에서 토크를 전달하는 복수의 제1 스프링(제1 탄성체)(SP1')과, 각각 대응하는 제1 스프링(SP1')과 직렬로 작용하여 중간 부재(12Y)와 종동 부재(15Y) 사이에서 토크를 전달하는 복수의 제2 스프링(제2 탄성체)(SP2')을 포함한다. 복수의 제1 스프링(제1 탄성체)(SP1'), 중간 부재(12Y), 복수의 제2 스프링(제2 탄성체)(SP2')은, 구동 부재(11Y)와 종동 부재(15Y) 사이에서 토크 전달 경로(TP)를 구성한다. 중간 부재(12Y)는, 환상 부재이며, 구동 부재(11)에 엔진(EG)으로부터의 토크가 전달되는 것에 수반하여 진동하는 중간 부재(12)의 감쇠 비 ζ는, 값 1 미만이다. 또한, 회전 관성 질량 댐퍼(20Y)는, 상기 회전 관성 질량 댐퍼(20)와 마찬가지로 싱글 피니언식 유성 기어(21)에 의해 구성되고, 구동 부재(11Y)와 종동 부재(15Y)에 접속되어 토크 전달 경로(TP)와 병렬로 나열하여, 종동 부재(15Y)에 주로 관성 토크를 전달한다. 또한, 도시하는 바와 같이, 중간 부재(12Y)는, 터빈 러너(5)에 일체 회전하도록 연결된다. 단, 터빈 러너(5)는, 도 7에 있어서 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 구동 부재(11) 및 종동 부재(15) 중 어느 한쪽에 연결되어도 된다.
또한, 댐퍼 장치(10Y)는, 구동 부재(11Y)와 중간 부재(12Y)의 상대 회전, 즉 제1 스프링(SP1')의 휨을 규제하는 제1 스토퍼(ST1)와, 중간 부재(12Y)와 종동 부재(15Y)의 상대 회전, 즉 제2 스프링(SP2')의 휨을 규제하는 제2 스토퍼(ST2)를 포함한다. 제1 및 제2 스토퍼(ST1, ST2) 중 한쪽은, 구동 부재(11Y)에의 입력 토크가 댐퍼 장치(10Y)의 최대 비틀림각 θmax에 대응한 토크 T2보다 작은 미리 정해진 토크 T1에 도달하여 구동 부재(11Y)의 종동 부재(15Y)에 대한 비틀림각이 소정 각도 θref 이상이 되면, 구동 부재(11Y)와 중간 부재(12Y)의 상대 회전, 또는 중간 부재(12Y)와 종동 부재(15Y)의 상대 회전을 규제한다. 또한, 제1 및 제2 스토퍼(ST1, ST2) 중 다른 쪽은, 구동 부재(11Y)에의 입력 토크가 토크 T2에 도달하면, 중간 부재(12Y)와 종동 부재(15Y)의 상대 회전, 또는 구동 부재(11Y)와 중간 부재(12Y)의 상대 회전을 규제한다.
이에 의해, 제1 및 제2 스토퍼(ST1, ST2) 중 한쪽이 작동할 때까지, 제1 및 제2 스프링(SP1', SP2')의 휨이 허용되고, 제1 및 제2 스토퍼(ST1, ST2) 중 한쪽이 작동하면, 제1 및 제2 스프링(SP1', SP2') 중 한쪽의 휨이 규제된다. 그리고, 제1 및 제2 스토퍼(ST1, ST2)의 양쪽이 작동하면, 제1 및 제2 스프링(SP1', SP2')의 양쪽의 휨이 규제된다. 따라서, 댐퍼 장치(10Y)도, 2단계(2 스테이지)의 감쇠 특성을 갖게 된다. 또한, 토크 T2에 대응하는 제1 또는 제2 스토퍼(ST1, ST2)는, 구동 부재(11Y)와 종동 부재(15Y)의 상대 회전을 규제하도록 구성되어도 된다.
이러한 구성을 갖는 댐퍼 장치(10Y)에 있어서도, 상술한 댐퍼 장치(10)와 마찬가지의 작용 효과를 얻는 것이 가능해진다. 그리고, 댐퍼 장치(10Y)에서는, 제1 및 제2 스프링(SP1', SP2') 중 어느 한쪽이 다른 쪽의 직경 방향 외측에서 주위 방향으로 간격을 두고 나열되도록 배치되면 된다. 즉, 예를 들어 복수의 제1 스프링(SP1')을 유체 전동실(9) 내의 외주측 영역에 주위 방향으로 간격을 두고 나열되도록 배치하고, 예를 들어 복수의 제2 스프링(SP2')을 복수의 제1 스프링(SP1)의 직경 방향 내측에서 주위 방향으로 간격을 두고 나열되도록 배치해도 된다. 이 경우, 제1 및 제2 스프링(SP1', SP2')은, 직경 방향으로부터 보아 적어도 부분적으로 겹치도록 배치되어도 된다.
도 8은, 본 개시의 또 다른 실시 형태에 관한 댐퍼 장치(10Z)를 포함하는 발진 장치(1Z)를 도시하는 개략 구성도이다. 또한, 발진 장치(1Z)나 댐퍼 장치(10Z)의 구성 요소 중, 상술한 발진 장치(1)나 댐퍼 장치(10) 등과 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.
도 8에 도시하는 댐퍼 장치(10Z)는, 회전 요소로서, 구동 부재(입력 요소)(11Z)와, 제1 중간 부재(제1 중간 요소)(13)와, 제2 중간 부재(제2 중간 요소)(14)와, 종동 부재(출력 요소)(15Z)를 포함한다. 제1 및 제2 중간 부재(13, 14)는, 모두 환상 부재이다. 또한, 구동 부재(11)에 엔진(EG)으로부터의 토크가 전달되는 것에 수반하여 진동하는 제1 및 제2 중간 부재(13, 14) 중 적어도 어느 한쪽의 감쇠 비 ζ는 값 1 미만이다. 또한, 댐퍼 장치(10Z)는, 토크 전달 요소(토크 전달 탄성체)로서, 구동 부재(11Z)와 제1 중간 부재(13) 사이에서 토크를 전달하는 복수의 제1 스프링(제1 탄성체)(SP1')과, 제1 중간 부재(13)와 제2 중간 부재(14) 사이에서 토크를 전달하는 복수의 제2 스프링(제2 탄성체)(SP2')과, 제2 중간 부재(14)와 종동 부재(15Z) 사이에서 토크를 전달하는 복수의 제3 스프링(제3 탄성체)(SP3)을 포함한다. 복수의 제1 스프링(SP1'), 제1 중간 부재(13), 복수의 제2 스프링(SP2'), 제2 중간 부재(14) 및 복수의 제3 스프링(SP3)은, 구동 부재(11Z)와 종동 부재(15Z) 사이에서 토크 전달 경로(TP)를 구성한다. 또한, 회전 관성 질량 댐퍼(20Z)는, 구동 부재(11Z)와 종동 부재(15Z)에 접속되어 토크 전달 경로(TP)와 병렬로 나열되어, 종동 부재(15Z)에 주로 관성 토크를 전달한다. 또한, 도시하는 바와 같이, 제1 중간 부재(13)는, 터빈 러너(5)에 일체 회전하도록 연결된다.
이러한 제1 및 제2 중간 부재(13, 14)를 갖는 댐퍼 장치(10Z)에서는, 제1∼제3 스프링(SP1', SP2' 및 SP3)의 모든 휨이 허용되어 있을 때, 토크 전달 경로(TP)에 있어서 3개의 공진이 발생한다. 즉, 토크 전달 경로(TP)에서는, 제1∼제3 스프링(SP1', SP2' 및 SP3)의 휨이 허용되어 있을 때, 예를 들어 구동 부재(11Z)와 종동 부재(15Z)가 서로 역위상에서 진동하는 것에 의한 댐퍼 장치(10) 전체의 공진이 발생한다. 또한, 토크 전달 경로(TP)에서는, 제1∼제3 스프링(SP1', SP2' 및 SP3)의 휨이 허용되어 있을 때, 제1 및 제2 중간 부재(13, 14)가 구동 부재(11Z) 및 종동 부재(15Z)의 양쪽과 역위상에서 진동하는 것에 의한 공진이 발생한다. 또한, 토크 전달 경로(TP)에서는, 제1∼제3 스프링(SP1', SP2' 및 SP3)의 휨이 허용되어 있는 때, 제1 중간 부재(13)가 구동 부재(11Z)와는 역위상에서 진동하고, 제2 중간 부재(14)가 제1 중간 부재(13)와는 역위상에서 진동하고, 또한 종동 부재(15Z)가 제2 중간 부재(14)와는 역위상에서 진동하는 것에 의한 공진이 발생한다. 따라서, 댐퍼 장치(10Z)에서는, 구동 부재(11Z)로부터 토크 전달 경로(TP)를 통해 종동 부재(15Z)에 전달되는 진동과, 구동 부재(11Z)로부터 회전 관성 질량 댐퍼(20Z)를 통해 종동 부재(15Z)에 전달되는 진동이 이론상 서로 상쇄하게 되는 반공진점을 합계 3개 설정하는 것이 가능해진다.
그리고, 종동 부재(15Z)의 진동 진폭을 이론상 제로로 할 수 있는(더 저하시킬 수 있는) 3개의 반공진점 중, 가장 저회전측의 제1 반공진점을 500rpm으로부터 1500rpm까지의 저회전수 영역(로크업 회전수 Nlup의 상정 설정 범위) 내로 설정함으로써, 토크 전달 경로(TP)에서 발생하는 공진 중 진동수가 최소인 어느 하나를 로크업 클러치(8)의 비로크업 영역에 포함되도록, 더 저회전측(저주파측)으로 시프트시킬 수 있다. 그 결과, 더 낮은 회전수에서의 로크업을 허용함과 함께, 엔진(EG)으로부터의 진동이 커지는 경향이 있는 저회전수 영역에 있어서의 댐퍼 장치(10Z)의 진동 감쇠 성능을 매우 양호하게 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 댐퍼 장치(10Z)에서는, 제1 반공진점보다 고회전측(고주파측)의 제2 반공진점을, 예를 들어 변속기(TM)의 입력축(IS)의 공진점(의 진동수)에 일치시키거나(더 근접시키거나), 제2 반공진점보다 고회전측(고주파측)의 제3 반공진점을 예를 들어 댐퍼 장치(10Z) 내의 공진점(의 진동수)에 일치시키거나(더 접근시키거나) 함으로써, 이들 공진의 발생도 양호하게 억제할 수 있다. 또한, 댐퍼 장치(10Z)는, 3개 이상의 중간 부재를 토크 전달 경로(TP)에 포함하도록 구성되어도 된다. 또한, 터빈 러너(5)는, 제2 중간 부재(14)에 연결되어도 되고, 도 8에 있어서 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 구동 부재(11Z) 및 종동 부재(15Z) 중 어느 한쪽에 연결되어도 된다.
도 9는, 본 개시의 다른 실시 형태에 관한 댐퍼 장치(10V)를 포함하는 발진 장치(1V)를 도시하는 개략 구성도이다. 또한, 발진 장치(1V)나 댐퍼 장치(10V)의 구성 요소 중, 상술한 발진 장치(1)나 댐퍼 장치(10) 등과 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.
도 9에 도시하는 댐퍼 장치(10V)는, 회전 요소로서, 구동 부재(입력 요소)(11V)와, 제1 중간 부재(제1 중간 요소)(13)와, 제2 중간 부재(제2 중간 요소)(14)와, 종동 부재(출력 요소)(15V)를 포함한다. 구동 부재(11)에 엔진(EG)으로부터의 토크가 전달되는 것에 수반하여 진동하는 제1 및 제2 중간 부재(13, 14) 중 적어도 제1 중간 부재(13)는 환상 부재이며, 적어도 제1 중간 부재(13)의 감쇠 비 ζ는 값 1 미만이다. 또한, 댐퍼 장치(10V)는, 토크 전달 요소(토크 전달 탄성체)로서, 구동 부재(11V)와 제1 중간 부재(13) 사이에서 토크를 전달하는 복수의 제1 스프링(제1 탄성체)(SP1')과, 제1 중간 부재(13)와 제2 중간 부재(14)(종동 부재(15V)) 사이에서 토크를 전달하는 복수의 제2 스프링(제2 탄성체)(SP2')과, 제2 중간 부재(14)와 종동 부재(15V) 사이에서 토크를 전달하는 복수의 제3 스프링(제3 탄성체)(SP3)을 포함한다. 복수의 제1 스프링(SP1'), 제1 중간 부재(13), 복수의 제2 스프링(SP2'), 제2 중간 부재(14) 및 복수의 제3 스프링(SP3)은, 구동 부재(11V)와 종동 부재(15V) 사이에서 토크 전달 경로(TP)를 구성한다. 도 9의 예에 있어서, 제3 스프링(SP3)은, 제1 및 제2 스프링(SP1', SP2')의 스프링 상수(강성)보다 큰 스프링 상수(강성)를 갖는 것이 채용되어 있다.
또한, 회전 관성 질량 댐퍼(20V)는, 구동 부재(11V)와 제2 중간 부재(14)에 접속되어 토크 전달 경로(TP)의 복수의 제1 스프링(제1 탄성체)(SP1'), 제1 중간 부재(13), 복수의 제2 스프링(제2 탄성체)(SP2')과 병렬로 나열되어, 제2 중간 부재(14) 및 제3 스프링(SP3)을 통해 종동 부재(15V)에 주로 관성 토크를 전달한다. 즉, 구동 부재(11V)는, 복수의 피니언 기어(24)를 회전 가능하고, 또한 선 기어(22) 및 링 기어(23)에 대해 공전 가능하게 지지하는 유성 기어(21)의 플래니터리 캐리어(제1 요소)로서 기능한다. 또한, 유성 기어(21)의 링 기어(제2 요소)(23)는, 제2 중간 부재(14)에 고정되고, 당해 제2 중간 부재(14)와 일체로 회전 가능하다. 이에 의해, 질량체(제3 요소)로서의 선 기어(22) 및 매스부(22m)는, 구동 부재(11V)와 종동 부재(15V)의 상대 회전, 더 상세하게는 구동 부재(11V)와 제2 중간 부재(14)의 상대 회전에 따라서 회전한다. 그리고, 댐퍼 장치(10V)에서는, 구동 부재(11V)가 터빈 러너(5)에 일체 회전하도록 연결된다.
이러한 댐퍼 장치(10V)는, 실질적으로 도 7에 도시하는 댐퍼 장치(10Y)에 있어서, 병렬로 작용하는 복수의 제3 스프링(SP3)을 종동 부재(15Y)와 변속기(TM)의 입력축(IS) 사이에 배치한 것에 상당한다. 그리고, 댐퍼 장치(10V)에 있어서, 회전 관성 질량 댐퍼(20V)는, 제1 및 제2 스프링(SP1', SP2')과 제1 중간 부재(13)와 병렬로 설치된다. 따라서, 댐퍼 장치(10V)에 있어서도, 적어도 제1 및 제2 스프링(SP1', SP2')의 휨이 허용된 상태의 구동 부재(11V)로부터 제2 중간 부재(14)까지의 토크 전달 경로에 대해 2개(복수)의 고유 진동수를 설정함과 함께, 제1 공진보다 고회전측(고주파측)에서, 제1 중간 부재(13)의 공진(제2 공진)을 발생시킬 수 있다. 이 결과, 댐퍼 장치(10V)에 있어서도, 종동 부재(15V)의 진동 진폭이 이론상 제로로 되는 반공진점을 합계 2개 설정하는 것이 가능해진다.
또한, 댐퍼 장치(10V)는, 특히 후륜 구동용 변속기(TM)와 조합하여 사용되면 적합하다. 즉, 입력축(IS)의 단부(발진 장치(1V)측의 단부)로부터 도시하지 않은 출력축의 단부(차륜측의 단부)까지의 길이가 길어지는 후륜 구동용 변속기(TM)에서는, 댐퍼 장치(10V)의 종동 부재(15V)에 연결되는 입력축(IS)이나 출력축(게다가 중간축)의 강성이 저하되는 점에서, 이들 축 부재의 관성 모멘트로부터 정해지는 고유 진동수(공진 주파수)가 회전 관성 질량 댐퍼(20V) 전체의 관성 모멘트의 영향에 의해 작아져 버린다(저주파화되어 버린다). 이로 인해, 본래, 구동 부재(11)(엔진(EG))의 회전수가 높은 상태에서 발생하는 공진이 저회전 영역에서 발생하여 현재화되어 버릴 우려가 있다. 이에 대해, 회전 관성 질량 댐퍼(20V)를 댐퍼 장치(10V)의 구동 부재(11V)와 제2 중간 부재(14)에 연결함으로써, 회전 관성 질량 댐퍼(20V)와, 종동 부재(15V)에 연결되는 변속기(TM)의 입력축(IS) 사이에 제3 스프링(SP3)을 개재시켜, 양자를 실질적으로 분리할 수 있다. 이에 의해, 2개의 반공진점의 설정을 가능하게 하면서, 종동 부재(15V)에 연결되는 축 부재 등의 관성 모멘트로부터 정해지는 고유 진동수에 대한 회전 관성 질량 댐퍼(20V) 전체의 관성 모멘트의 영향을 매우 양호하게 저감화하는 것이 가능해진다.
단, 댐퍼 장치(10V)는, 전륜 구동 차량용 변속기(TM)와 조합되어도 되는 것은 물론이다. 댐퍼 장치(10V)와 전륜 구동 차량용 변속기(TM)와 조합한 경우에 있어서도, 종동 부재(15V)에 연결되는 축 부재 등의 관성 모멘트로부터 정해지는 고유 진동수에 대한 회전 관성 질량 댐퍼(20V) 전체의 관성 모멘트의 영향을 매우 양호하게 저감화함과 함께, 더 한층의 저강성화에 의해 댐퍼 장치(10V)의 진동 감쇠 성능을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 댐퍼 장치(10V)는, 제1 중간 부재(13)와 제2 중간 부재(14) 사이에 새로운 중간 부재 및 스프링(탄성체)을 포함해도 된다. 또한, 터빈 러너(5)는, 도 9에 있어서 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 제1 및 제2 중간 부재(13, 14) 중 어느 한쪽에 연결되어도 되고, 종동 부재(15V)에 연결되어도 된다. 또한, 회전 관성 질량 댐퍼(20V)는, 구동 부재(11)와 종동 부재(15)(제2 중간 부재(14))의 상대 회전에 따라서 회전하는 질량체로서, 터빈 러너(5)를 포함해도 된다.
도 10은, 본 개시의 또 다른 실시 형태에 관한 댐퍼 장치(10W)를 포함하는 발진 장치(1W)를 도시하는 개략 구성도이다. 또한, 발진 장치(1W)나 댐퍼 장치(10W)의 구성 요소 중, 상술한 발진 장치(1)나 댐퍼 장치(10) 등과 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.
도 10에 도시하는 댐퍼 장치(10W)는, 상술한 댐퍼 장치(10V)에 있어서 회전 관성 질량 댐퍼(20V)를 그것과는 상이한 회전 관성 질량 댐퍼(20W)로 치환한 것에 상당한다. 회전 관성 질량 댐퍼(20W)는, 구동 부재(11W)와 제2 중간 부재(14)에 접속되어 토크 전달 경로(TP)의 복수의 제1 스프링(제1 탄성체)(SP1'), 제1 중간 부재(13), 복수의 제2 스프링(제2 탄성체)(SP2')과 병렬로 나열되어, 제2 중간 부재(14) 및 제3 스프링(SP3)을 통해 종동 부재(15W)에 주로 관성 토크를 전달한다. 즉, 구동 부재(11W)는, 복수의 피니언 기어(24)를 회전(자전) 가능하고, 또한 선 기어(22) 및 링 기어(23)에 대해 공전 가능하게 지지하는 유성 기어(21)의 플래니터리 캐리어(제1 요소)로서 기능한다. 또한, 유성 기어(21)의 선 기어(제2 요소)(22)는, 제2 중간 부재(14)에 고정되고, 당해 제2 중간 부재(14)와 일체로 회전 가능하다. 이에 의해, 질량체(제3 요소)로서의 링 기어(23) 및 매스부(23m)는, 구동 부재(11W)와 종동 부재(15W)의 상대 회전, 더 상세하게는 구동 부재(11W)와 제2 중간 부재(14)의 상대 회전에 따라서 회전한다. 이러한 댐퍼 장치(10W)에 있어서도, 상술한 댐퍼 장치(10V)와 마찬가지의 작용 효과를 얻는 것이 가능해진다.
도 11a, 도 11b, 도 11c 및 도 11d는, 각각 상술한 댐퍼 장치(10, 10X, 10Y, 10Z, 10V, 10W)에 적용 가능한 회전 관성 질량 댐퍼(20D∼20G)를 도시하는 모식도이다.
도 11a에 도시하는 회전 관성 질량 댐퍼(20D)는, 더블 피니언식 유성 기어(21D)에 의해 구성되는 것이다. 유성 기어(21D)는, 외치 기어인 선 기어(제3 요소)(22D)와, 선 기어(22)와 동심원 상에 배치되는 내치 기어인 링 기어(제1 요소)(23D)와, 서로 맞물림과 함께 한쪽이 선 기어(22D)와, 다른 쪽이 링 기어(23D)와 맞물리는 2개의 피니언 기어(24a, 24b)의 세트를 자전 가능(회전 가능)하고, 또한 공전 가능하게 복수 보유 지지하는 플래니터리 캐리어(제2 요소)(25)를 갖는다.
유성 기어(21D)의 선 기어(22D)는, 회전 관성 질량 댐퍼(20D)의 질량체로서 사용되고, 관성 모멘트를 증가시키기 위한 매스부(22m)를 포함함과 함께 도시하지 않은 댐퍼 허브 등에 의해 회전 가능하게 지지된다. 링 기어(23D)는, 구동 부재(11)와 일체로 회전 가능해지도록 당해 구동 부재(11) 혹은 도시하지 않은 로크업 피스톤에 연결된다. 플래니터리 캐리어(25)는, 종동 부재(15)와 일체로 회전 가능해지도록 당해 종동 부재(15)에 연결된다. 단, 복수의 피니언 기어(24a, 24b)는, 종동 부재(15)에 의해 지지되어도 된다. 즉, 당해 종동 부재(15) 자체가 유성 기어(21D)의 플래니터리 캐리어로서 이용되어도 된다.
도 11b에 도시하는 회전 관성 질량 댐퍼(20E)는, 동축이며 또한 일체로 결합된 소직경 피니언 기어(26a) 및 대직경 피니언 기어(26b)를 포함하는 단차식 피니언 기어(26)를 복수 갖는 유성 기어(21E)에 의해 구성되는 것이다. 유성 기어(21E)는, 복수의 단차식 피니언 기어(26) 외에도, 각 단차식 피니언 기어(26)의 소직경 피니언 기어(26a)와 맞물리는 제1 선 기어(제1 요소)(27a)와, 각 단차식 피니언 기어(26)의 대직경 피니언 기어(26b)와 맞물리는 제2 선 기어(제2 요소)(27b)와, 복수의 단차식 피니언 기어(26)를 회전 가능하고, 또한 공전 가능하게 지지하는 플래니터리 캐리어(제3 요소)(28)를 갖는다.
단차식 피니언 기어(26)의 대직경 피니언 기어(26b)의 잇수는, 소직경 피니언 기어(26a)의 잇수보다 많게 정해진다. 제1 선 기어(27a)는, 구동 부재(11)와 일체로 회전 가능해지도록 당해 구동 부재(11), 혹은 도시하지 않은 로크업 피스톤에 연결된다. 제2 선 기어(27b)는, 종동 부재(15)와 일체로 회전 가능해지도록 당해 종동 부재(15)에 연결된다. 플래니터리 캐리어(28)는, 회전 관성 질량 댐퍼(20E)의 질량체로서 사용되고, 관성 모멘트를 증가시키기 위한 매스부(28m)를 가짐과 함께, 예를 들어 도시하지 않은 댐퍼 허브 등에 의해 회전 가능하게 지지된다.
도 11c에 도시하는 회전 관성 질량 댐퍼(20F)는, 동축이며 또한 일체로 결합된 소직경 피니언 기어(26a) 및 대직경 피니언 기어(26b)를 포함하는 단차식 피니언 기어(26)를 복수 갖는 유성 기어(21F)에 의해 구성되는 것이다. 유성 기어(21F)는, 복수의 단차식 피니언 기어(26) 외에도, 각 단차식 피니언 기어(26)의 소직경 피니언 기어(26a)와 맞물리는 제1 링 기어(제1 요소)(29a)와, 각 단차식 피니언 기어(26)의 대직경 피니언 기어(26b)와 맞물리는 제2 링 기어(제2 요소)(29b)와, 복수의 단차식 피니언 기어(26)를 회전 가능하고, 또한 공전 가능하게 지지하는 플래니터리 캐리어(제3 요소)(28)를 갖는다.
단차식 피니언 기어(26)의 대직경 피니언 기어(26b)의 잇수는, 소직경 피니언 기어(26a)의 잇수보다 많게 정해진다. 제1 링 기어(29a)는, 구동 부재(11)와 일체로 회전 가능해지도록 당해 구동 부재(11), 혹은 도시하지 않은 로크업 피스톤에 연결된다. 제2 링 기어(29b)는, 종동 부재(15)와 일체로 회전 가능해지도록 당해 종동 부재(15)에 연결된다. 플래니터리 캐리어(28)는, 회전 관성 질량 댐퍼(20F)의 질량체로서 사용되고, 관성 모멘트를 증가시키기 위한 매스부(28m)를 가짐과 함께, 예를 들어 도시하지 않은 댐퍼 허브 등에 의해 회전 가능하게 지지된다.
도 11d에 도시하는 회전 관성 질량 댐퍼(20G)는, 동축이며 또한 일체로 결합된 소직경 피니언 기어(26a) 및 대직경 피니언 기어(26b)를 포함하는 단차식 피니언 기어(26)를 복수 갖는 유성 기어(21G)에 의해 구성되는 것이다. 유성 기어(21G)는, 복수의 단차식 피니언 기어(26) 외에도, 복수의 단차식 피니언 기어(26)를 회전 가능하고, 또한 공전 가능하게 지지하는 플래니터리 캐리어(제1 요소)(28)와, 각 단차식 피니언 기어(26)의 대직경 피니언 기어(26b)와 맞물리는 선 기어(제2 요소)(27G)와, 각 단차식 피니언 기어(26)의 소직경 피니언 기어(26a)와 맞물리는 링 기어(제3 요소)(29G)를 갖는다.
단차식 피니언 기어(26)의 대직경 피니언 기어(26b)의 잇수는 소직경 피니언 기어(26a)의 잇수보다 많이 정해진다. 플래니터리 캐리어(28)는, 구동 부재(11)와 일체로 회전 가능해지도록 당해 구동 부재(11), 혹은 도시하지 않은 로크업 피스톤에 연결된다. 선 기어(27G)는, 종동 부재(15)와 일체로 회전 가능해지도록 당해 종동 부재(15)에 연결된다. 링 기어(29G)는, 회전 관성 질량 댐퍼(20G)의 질량체로서 사용되고, 관성 모멘트를 증가시키기 위한 매스부(29m)를 가짐과 함께, 예를 들어 도시하지 않은 댐퍼 허브 등에 의해 회전 가능하게 지지된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 개시의 댐퍼 장치는, 엔진(EG)으로부터의 토크가 전달되는 입력 요소(11, 11', 11Y, 11Z, 11V, 11W)와 출력 요소(15, 15', 15Y, 15Z, 15V, 15W)를 포함하는 댐퍼 장치(10, 10X, 10X', 10Y, 10Z, 10V, 10W)에 있어서, 중간 요소(12, 12', 13, 14), 상기 입력 요소(11, 11', 11Y, 11Z, 11V, 11W)와 상기 중간 요소(12, 12', 13) 사이에서 토크를 전달하는 제1 탄성체(SP1, SP1'), 및 상기 중간 요소(12, 12', 14)와 상기 출력 요소(15, 15', 15Y, 15Z, 15V, 15W) 사이에서 토크를 전달하는 제2 탄성체(SP2, SP2')를 포함하는 토크 전달 경로(TP1, TP)와, 상기 입력 요소(11, 11', 11Y, 11Z, 11V, 11W)와 상기 출력 요소(15, 15', 15Y, 15Z, 15V, 15W)의 상대 회전에 따라서 회전하는 질량체(5, 22, 22m, 23, 23m, 28, 28m, 29G, 29m)를 갖고, 상기 입력 요소(11, 11', 11Y, 11Z, 11V, 11W)와 상기 출력 요소(15, 15', 15Y, 15Z, 15V, 15W) 사이에 상기 토크 전달 경로(TP1, TP)와 병렬로 설치되는 회전 관성 질량 댐퍼(20, 20X, 20Y, 20Z, 20V, 20W, 20D, 20E, 20F, 20G)를 구비하고, 상기 중간 요소(12, 12', 13, 14)는, 상기 중간 요소(12, 12', 13)의 관성 모멘트(J2)와 상기 제1 및 제2 탄성체(SP1, SP1', SP2, SP2')의 강성(k1, k2)에 기초하여 정해지는 당해 상기 중간 요소의 감쇠 비(ζ)가 값 1 미만인 것을 특징으로 한다.
본 개시의 댐퍼 장치에서는, 중간 요소와 제1 및 제2 탄성체에 의해 토크 전달 경로가 구성됨과 함께, 입력 요소와 출력 요소의 상대 회전에 따라서 회전하는 질량체를 갖는 회전 관성 질량 댐퍼가 입력 요소와 출력 요소 사이에 당해 토크 전달 경로와 병렬로 설치된다. 또한, 중간 요소의 관성 모멘트와 제1 및 제2 탄성체의 강성에 기초하여 정해지는 당해 중간 요소의 감쇠 비는, 값 1 미만이다.
이러한 댐퍼 장치에 있어서, 중간 요소와 제1 및 제2 탄성체를 포함하는 토크 전달 경로로부터 출력 요소에 전달되는 토크는, 중간 요소와 출력 요소 사이의 제2 탄성체의 변위에 의존(비례)한 것이 된다. 이에 대해, 회전 관성 질량 댐퍼로부터 출력 요소에 전달되는 토크는, 입력 요소와 출력 요소의 각가속도의 차, 즉 입력 요소와 출력 요소 사이에 배치되는 탄성체의 변위의 2회 미분 값에 의존(비례)한 것이 된다. 따라서, 댐퍼 장치의 입력 요소에 전달되는 입력 토크가 주기적으로 진동하고 있다고 가정하면, 토크 전달 경로를 경유하여 입력 요소로부터 출력 요소에 전달되는 진동의 위상과, 회전 관성 질량 댐퍼를 경유하여 입력 요소로부터 출력 요소에 전달되는 진동의 위상은, 180°어긋나게 된다. 또한, 감쇠 비가 값 1 미만인 중간 요소를 포함하는 토크 전달 경로에서는, 제1 및 제2 탄성체의 휨이 허용되어 있는 상태에 대해, 복수의 고유 진동수(공진 주파수)를 설정함과 함께, 입력 요소의 회전수가 당해 복수의 고유 진동수 중 어느 하나에 대응한 회전수에 도달한 단계에서 중간 요소의 공진을 발생시킬 수 있다.
이에 의해, 본 개시의 댐퍼 장치에서는, 입력 요소로부터 토크 전달 경로를 통해 출력 요소에 전달되는 진동과, 입력 요소로부터 회전 관성 질량 댐퍼를 통해 출력 요소에 전달되는 진동이 이론상 서로 상쇄하게 되는 반공진점을 2개 설정하는 것이 가능해진다. 따라서, 2개의 반공진점의 진동수를 당해 댐퍼 장치에 의해 감쇠해야 할 진동(공진)의 주파수에 일치시킴(더 근접시킴)으로써, 댐퍼 장치의 진동 감쇠 성능을 매우 양호하게 향상시킬 수 있다. 또한, 본 개시의 댐퍼 장치에서는, 입력 요소의 회전수가 저회전측(저주파측)의 반공진점의 진동수에 대응한 회전수보다 높아진 단계에서 중간 요소의 공진이 발생하고, 제2 탄성체로부터 출력 요소에 전달되는 진동의 진폭은, 입력 요소의 회전수가, 비교적 작은 중간 요소의 고유 진동수에 대응한 회전수에 도달하기 전에 감소로부터 증가로 바뀌게 된다. 이에 의해, 입력 요소의 회전수가 증가함에 따라서 회전 관성 질량 댐퍼로부터 출력 요소에 전달되는 진동의 진폭이 서서히 증가해도, 당해 회전 관성 질량 댐퍼로부터 출력 요소에 전달되는 진동이 제2 탄성체로부터 출력 요소에 전달되는 진동의 적어도 일부를 상쇄하는 영역을 넓히는 것이 가능해진다. 이 결과, 입력 요소의 회전수가 비교적 낮은 영역에 있어서의 댐퍼 장치의 진동 감쇠 성능을 더 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 중간 부재(12, 12', 13)는 환상 부재여도 된다. 이에 의해, 중간 요소의 고유 진동수를 비교적 작게 하여, 제2 탄성체를 통해 출력 요소에 전달되는 진동의 진폭을 비교적 조기에 감소로부터 증가로 바뀌게 하는 것이 가능해진다.
그리고, 상기 중간 요소(12, 12', 13)의 고유 진동수에 대응한 회전수는, 상기 입력 요소(11, 11', 11Y, 11Z, 11V, 11W)로부터 상기 토크 전달 경로(TP1, TP)를 통해 상기 출력 요소(15, 15', 15Y, 15Z, 15V, 15W)에 토크가 전달되는 회전수 영역의 최소 회전수(Nlup)보다 높아도 되고, 상기 제2 탄성체(SP2, SP2')를 통해 상기 출력 요소(15, 15', 15Y, 15Z, 15V, 15W)에 전달되는 진동의 진폭은, 상기 입력 요소(11, 11', 11Y, 11Z, 11V, 11W)의 회전수가 상기 최소 회전수(Nlup) 이상이고, 또한 상기 입력 요소(11, 11', 11Y, 11Z, 11V, 11W)의 회전수가 상기 중간 요소(12, 12', 13)의 고유 진동수에 대응한 회전수에 도달하기 전에 감소로부터 증가로 바뀌면 된다.
또한, 상기 회전 관성 질량 댐퍼(20, 20X, 20Y, 20Z, 20D, 20E, 20F, 20G)는, 상기 입력 요소와 일체로 회전하는 제1 요소(80, 11, 11Y, 11Z, 23D, 27a, 28, 29a), 상기 출력 요소(15, 15Y, 15Z)와 일체로 회전하는 제2 요소(23, 25, 27b, 27G, 29b) 및 상기 질량체(22, 22m, 5, 28m, 29m)와 일체로 회전하는 제3 요소(22, 22D, 28, 29G)를 갖는 차동 장치(21, 21D, 21E, 21F, 21G)를 포함해도 된다. 이에 의해, 질량체의 관성 모멘트의 크기 등에 따라서, 제3 요소, 즉 질량체의 회전수를 입력 요소보다 증속시키거나, 입력 요소보다 감속시키거나 할 수 있다. 그 결과, 회전 관성 질량 댐퍼로부터 출력 요소에 부여되는 관성 모멘트를 양호하게 확보하면서, 질량체나 댐퍼 장치 전체의 설계의 자유도를 향상시키는 것이 가능해진다. 단, 회전 관성 질량 댐퍼는, 질량체의 관성 모멘트의 크기에 따라서는, 질량체를 입력 요소와 등속으로 회전시키는 등속 회전 기구여도 되고, 입력 요소와 출력 요소의 상대 회전수에 따라서 질량체의 회전수를 변화시키는 변속 기구를 포함하는 것이어도 된다.
또한, 상기 차동 장치는, 유성 기어(21, 21W, 21D, 21E, 21F, 21G)여도 된다. 단, 차동 장치는, 유성 기어에 한정되지 않고, 예를 들어 링크 기구 등을 갖는 것이어도 된다.
또한, 상기 토크 전달 경로(TP)는, 상기 중간 요소로서 제1 및 제2 중간 요소(13, 14)를 포함함과 함께, 제3 탄성체(SP3)를 더 포함해도 되고, 상기 제1 탄성체(SP1')는 상기 입력 요소(11Z)와 상기 제1 중간 요소(13) 사이에서 토크를 전달해도 되고, 상기 제2 탄성체(SP2')는 상기 제1 중간 요소(13)와 상기 제2 중간 요소(14) 사이에서 토크를 전달해도 되고, 상기 제3 탄성체(SP3)는 상기 제2 중간 요소(14)와 상기 출력 요소(15Z) 사이에서 토크를 전달해도 되고, 상기 제1 및 제2 중간 요소(13, 14)는 환상 부재이며, 상기 제1 및 제2 중간 요소(13, 14) 중 적어도 어느 한쪽의 상기 감쇠 비(ζ)가 값 1 미만이어도 된다. 이러한 댐퍼 장치에서는, 입력 요소로부터 토크 전달 경로를 통해 출력 요소에 전달되는 진동과, 입력 요소로부터 회전 관성 질량 댐퍼를 통해 출력 요소에 전달되는 진동이 이론상 서로 상쇄하게 되는 반공진점을 합계 3개 설정할 수 있으므로, 진동 감쇠 성능을 한층 더 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 중간 요소(12, 12', 13, 14)는, 유체 전동 장치의 터빈 러너(5)에 일체 회전하도록 연결되어도 된다. 이에 의해, 중간 요소의 관성 모멘트를 실질적으로 크게 하여, 진동수가 최소로 되는 반공진점을 더 저주파측으로 시프트시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 회전 관성 질량 댐퍼(20X)의 상기 질량체는, 유체 전동 장치의 터빈 러너(5)를 포함해도 된다. 이에 의해, 전용의 질량체를 설치하는 경우에 비해 댐퍼 장치 전체의 대형화를 억제하면서 회전 관성 질량 댐퍼의 질량체의 관성 모멘트를 더 크게 하여, 당해 회전 관성 질량 댐퍼로부터 출력 요소에 부여되는 관성 모멘트를 더 크게 하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 제1 탄성체(SP1, SP1')의 스프링 상수와, 상기 제2 탄성체(SP2, SP2')의 스프링 상수가 동일해도 된다.
또한, 상기 제1 탄성체(SP1, SP1')의 스프링 상수와, 상기 제2 탄성체(SP2, SP2')의 스프링 상수는 서로 달라도 된다. 이에 의해, 2개의 반공진점의 간격을 더 크게 하여, 저주파 영역(저회전수 영역)에 있어서의 댐퍼 장치의 진동 감쇠 효과를 더 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 출력 요소의 진동 진폭이 제로로 되는 반공진점의 진동수 중 최소 진동수에 기초하여, 상기 제1 및 제2 탄성체의 스프링 상수와, 상기 중간 요소 및 상기 질량체의 관성 모멘트가 정해져도 된다.
또한, 상기 반공진점의 최소 진동수와 상기 엔진의 기통 수에 기초하여, 상기 제1 및 제2 탄성체의 스프링 상수와, 상기 중간 요소 및 상기 질량체의 관성 모멘트가 정해져도 된다.
또한, 상기 댐퍼 장치는, 상기 반공진점의 상기 최소 진동수를 "fa1"로 하고, 상기 엔진의 기통 수를 "n"으로 하였을 때, 500rpm≤(120/n)·fa1≤1500rpm을 만족시키도록 구성되어도 된다.
이와 같이, 출력 요소의 진동 진폭을 더 저하시킬 수 있는 반공진점을 500rpm으로부터 1500rpm까지의 저회전수 영역 내로 설정함으로써, 더 낮은 회전수에서의 엔진과 입력 요소의 연결을 허용함과 함께, 엔진으로부터의 진동이 커지는 경향이 있는 저회전수 영역에 있어서의 댐퍼 장치의 진동 감쇠 효과를 더 향상시키는 것이 가능해진다. 그리고, 토크 전달 경로에서 발생하는 어느 하나의 공진(R1)의 진동수가 반공진점의 진동수 fa1보다 작고, 또한 가능한 한 작은 값으로 되도록 댐퍼 장치를 구성함으로써, 반공진점의 진동수 fa1을 더 작게 하여, 한층 더 낮은 회전수에서의 내연 기관과 입력 요소의 연결을 허용할 수 있다.
또한, 상기 댐퍼 장치는, 상기 엔진과 상기 입력 요소를 연결하는 로크업 클러치의 로크업 회전수를 "Nlup"로 하였을 때, Nlup≤(120/n)·fa를 만족시키도록 구성되어도 된다. 이에 의해, 로크업 클러치에 의해 내연 기관과 입력 요소를 연결할 때나 양자의 연결 직후에, 내연 기관으로부터의 진동을 댐퍼 장치에 의해 매우 양호하게 감쇠하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 댐퍼 장치는, 900rpm≤(120/n)·fa≤1200rpm을 만족시키도록 구성되어도 된다.
또한, 상기 차동 장치는, 유성 기어여도 되고, 상기 반공진점의 상기 최소 진동수 fa1은, 상기 식 (8)에 의해 나타내어져도 된다. 또한, 회전 관성 질량 댐퍼가 싱글 피니언식 이외의 유성 기어에 의해 구성되는 경우에는, 식 (8)에 있어서 "γ＝λ2/(1+λ)"로 하고, 상수 γ를 입력 요소 및 출력 요소에 대한 유성 기어의 회전 요소의 접속 양태와 당해 유성 기어의 기어비로부터 정하면 된다.
또한, 상기 댐퍼 장치는, 상기 입력 요소에 전달되는 입력 토크가 미리 정해진 역치 이상으로 될 때까지, 상기 제1 및 제2 탄성체의 휨이 규제되지 않도록 구성되어도 된다. 이 경우, 역치는, 댐퍼 장치의 최대 비틀림각에 대응한 토크 값이어도 되고, 그보다 작은 토크 값이어도 된다.
또한, 상기 출력 요소는, 변속기의 입력축에 작용적으로 연결되어도 된다.
본 개시의 다른 댐퍼 장치는, 엔진(EG)으로부터의 토크가 전달되는 입력 요소(11V, 11W)와 출력 요소(15V, 15W)를 포함하는 댐퍼 장치(10V, 10W)에 있어서, 제1 및 제2 중간 요소(13, 14), 상기 입력 요소(11V, 11W)와 상기 제1 중간 요소(13) 사이에서 토크를 전달하는 제1 탄성체(SP1'), 상기 제1 중간 요소(13)와 상기 제2 중간 요소(14) 사이에서 토크를 전달하는 제2 탄성체(SP2'), 및 상기 제2 중간 요소(14)와 상기 출력 요소(15V, 15W) 사이에서 토크를 전달하는 제3 탄성체(SP3)를 포함하는 토크 전달 경로(TP)와, 상기 입력 요소(11V, 11W)와 상기 제2 중간 요소(14)의 상대 회전에 따라서 회전하는 질량체(22, 22m, 23, 23m)를 갖고, 상기 토크 전달 경로(TP)의 상기 제1 탄성체(SP1'), 상기 제1 중간 요소(13) 및 상기 제2 탄성체(SP2')와 병렬로 설치되는 회전 관성 질량 댐퍼(20V, 20W)를 구비하고, 적어도 상기 제1 중간 요소(13)의 관성 모멘트와 상기 제1 및 제2 탄성체(SP1', SP2')의 강성에 기초하여 정해지는 당해 제1 중간 요소(13)의 감쇠 비가 값 1 미만인 것을 특징으로 한다.
이러한 댐퍼 장치와 같이, 회전 관성 질량 댐퍼를 댐퍼 장치의 입력 요소와 제2 중간 요소에 연결함으로써, 회전 관성 질량 댐퍼와 출력 요소에 연결되는 부재 사이에 제3 탄성체를 개재시켜, 양자를 실질적으로 분리할 수 있다. 이에 의해, 2개의 반공진점의 설정을 가능하게 하면서, 출력 요소에 연결되는 부재의 관성 모멘트로부터 정해지는 고유 진동수에 대한 회전 관성 질량 댐퍼 전체의 관성 모멘트의 영향을 매우 양호하게 저감화할 수 있다. 그 결과, 댐퍼 장치의 출력 요소에 연결되는 부재의 강성이 낮아, 당해 부재의 관성 모멘트로부터 정해지는 고유 진동수(공진 주파수)가 회전 관성 질량 댐퍼 전체의 관성 모멘트의 영향에 의해 작아졌다고 해도, 본래, 입력 요소의 회전수가 높은 상태에서 발생하는 공진이 저회전 영역에서 발생하여 현재화되어 버리는 것을 양호하게 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 회전 관성 질량 댐퍼는, 상기 입력 요소와 일체로 회전하는 제1 요소, 상기 제2 중간 요소와 일체로 회전하는 제2 요소 및 상기 질량체와 일체로 회전하는 제3 요소를 갖는 유성 기어를 포함해도 된다.
그리고, 본 개시의 발명은 상기 실시 형태에 전혀 한정되는 것은 아니며, 본 개시의 외연의 범위 내에 있어서 다양한 변경을 이룰 수 있는 것은 물론이다. 또한, 상기 발명을 실시하기 위한 형태는, 어디까지나 과제를 발명의 내용의 란에 기재된 발명의 구체적인 일 형태에 불과하며, 발명의 내용의 란에 기재된 발명의 요소를 한정하는 것은 아니다.
본 개시의 발명은, 댐퍼 장치의 제조 분야 등에 있어서 이용 가능하다.

Claims (20)

  1. 엔진으로부터의 토크가 전달되는 입력 요소와 출력 요소를 포함하는 댐퍼 장치에 있어서,
    중간 요소, 상기 입력 요소와 상기 중간 요소 사이에서 토크를 전달하는 제1 탄성체, 및 상기 중간 요소와 상기 출력 요소 사이에서 토크를 전달하는 제2 탄성체를 포함하는 토크 전달 경로와,
    상기 입력 요소와 상기 출력 요소의 상대 회전에 따라서 회전하는 질량체를 갖고, 상기 입력 요소와 상기 출력 요소 사이에 상기 토크 전달 경로와 병렬로 설치되는 회전 관성 질량 댐퍼를 구비하고,
    상기 중간 요소의 관성 모멘트와 상기 제1 및 제2 탄성체의 강성에 기초하여 정해지는 당해 중간 요소의 감쇠 비가 값 1 미만이고,
    상기 회전 관성 질량 댐퍼는, 상기 입력 요소와 일체로 회전하는 제1 요소, 상기 출력 요소와 일체로 회전하는 제2 요소, 및 상기 질량체와 일체로 회전하는 제3 요소를 갖는 차동 장치를 포함하는, 댐퍼 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중간 요소는, 환상 부재인, 댐퍼 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 중간 요소의 고유 진동수에 대응한 회전수는, 상기 입력 요소로부터 상기 토크 전달 경로를 통해 상기 출력 요소에 토크가 전달되는 회전수 영역의 최소 회전수보다 높고,
    상기 제2 탄성체를 통해 상기 출력 요소에 전달되는 진동의 진폭은, 상기 입력 요소의 회전수가 상기 최소 회전수 이상이고, 또한 상기 중간 요소의 고유 진동수에 대응한 회전수에 도달하기 전에 감소로부터 증가로 바뀌는, 댐퍼 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차동 장치는, 유성 기어인, 댐퍼 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 토크 전달 경로는, 상기 중간 요소로서 제1 및 제2 중간 요소를 포함함과 함께, 제3 탄성체를 더 포함하고,
    상기 제1 탄성체는, 상기 입력 요소와 상기 제1 중간 요소 사이에서 토크를 전달하고, 상기 제2 탄성체는, 상기 제1 중간 요소와 상기 제2 중간 요소 사이에서 토크를 전달하고, 상기 제3 탄성체는, 상기 제2 중간 요소와 상기 출력 요소 사이에서 토크를 전달하고,
    상기 제1 및 제2 중간 요소는 환상 부재이며, 상기 제1 및 제2 중간 요소 중 적어도 어느 한쪽의 상기 감쇠 비가 값 1 미만인, 댐퍼 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 중간 요소는, 유체 전동 장치의 터빈 러너에 일체 회전하도록 연결되는, 댐퍼 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회전 관성 질량 댐퍼의 상기 질량체는, 유체 전동 장치의 터빈 러너를 포함하는, 댐퍼 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 탄성체의 스프링 상수와, 상기 제2 탄성체의 스프링 상수가 동일한, 댐퍼 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 탄성체의 스프링 상수와, 상기 제2 탄성체의 스프링 상수는 서로 다른, 댐퍼 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 출력 요소의 진동 진폭이 제로가 되는 반공진점의 진동수 중 최소 진동수에 기초하여, 상기 제1 및 제2 탄성체의 스프링 상수와, 상기 중간 요소 및 상기 질량체의 관성 모멘트가 정해지는, 댐퍼 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 반공진점의 최소 진동수와 상기 엔진의 기통 수에 기초하여, 상기 제1 및 제2 탄성체의 스프링 상수와, 상기 중간 요소 및 상기 질량체의 관성 모멘트가 정해지는, 댐퍼 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 반공진점의 상기 최소 진동수를 "fa1"로 하고, 상기 엔진의 기통 수를 "n"으로 하였을 때,
    500rpm≤(120/n)·fa1≤1500rpm
    을 만족시키도록 구성되는, 댐퍼 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 엔진과 상기 입력 요소를 연결하는 로크업 클러치의 로크업 회전수를 "Nlup"로 하였을 때,
    Nlup≤(120/n)·fa1
    을 만족시키도록 구성되는, 댐퍼 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    900rpm≤(120/n)·fa1≤1200rpm
    을 만족시키도록 구성되는, 댐퍼 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 차동 장치는, 유성 기어이고,
    상기 반공진점의 상기 최소 진동수 fa1은, 다음 식 (1)에 의해 나타내어지는, 댐퍼 장치. 단, 식 (1)에 있어서, "k1"은, 상기 제1 탄성체의 스프링 상수이고, "k2"는, 상기 제2 탄성체의 스프링 상수이고, "J2"는, 상기 중간 요소의 관성 모멘트이고, "Ji"는, 상기 질량체의 관성 모멘트이고, "γ"는 상기 입력 요소 및 상기 출력 요소에 대한 상기 유성 기어의 회전 요소의 접속 양태와 당해 유성 기어의 기어비에 따라서 정해지는 상수임.
    [수학식 1]
    Figure 112019023822449-pct00011
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 입력 요소에 전달되는 입력 토크가 미리 정해진 역치 이상으로 될 때까지 상기 제1 및 제2 탄성체의 휨이 규제되지 않도록 구성되는, 댐퍼 장치.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 출력 요소는, 변속기의 입력축에 작용적으로 연결되는, 댐퍼 장치.
  19. 엔진으로부터의 토크가 전달되는 입력 요소와 출력 요소를 포함하는 댐퍼 장치에 있어서,
    제1 및 제2 중간 요소, 상기 입력 요소와 상기 제1 중간 요소 사이에서 토크를 전달하는 제1 탄성체, 상기 제1 중간 요소와 상기 제2 중간 요소 사이에서 토크를 전달하는 제2 탄성체, 및 상기 제2 중간 요소와 상기 출력 요소 사이에서 토크를 전달하는 제3 탄성체를 포함하는 토크 전달 경로와,
    상기 입력 요소와 상기 제2 중간 요소의 상대 회전에 따라서 회전하는 질량체를 갖고, 상기 토크 전달 경로의 상기 제1 탄성체, 상기 제1 중간 요소 및 상기 제2 탄성체와 병렬로 설치되는 회전 관성 질량 댐퍼를 구비하고,
    적어도 상기 제1 중간 요소의 관성 모멘트와 상기 제1 및 제2 탄성체의 강성에 기초하여 정해지는 당해 제1 중간 요소의 감쇠 비가 값 1 미만인, 댐퍼 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 회전 관성 질량 댐퍼는, 상기 입력 요소와 일체로 회전하는 제1 요소, 상기 제2 중간 요소와 일체로 회전하는 제2 요소, 및 상기 질량체와 일체로 회전하는 제3 요소를 갖는 유성 기어를 포함하는, 댐퍼 장치.
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