(57)【要約】【課題】幅広い領域でエンジンの捩り振動を抑制する。【解決手段】エンジン１２と変速機１３との間に設けられるダンパ装置１１であって、エンジン１２に接続されるキャリアＣと、エンジン１２に接続される第１リングギヤＲ１と、変速機１３に接続される第２リングギヤＲ２と、を備える差動機構２０を有する。エンジン１２と第１リングギヤＲ１との間に設けられるスプリング２１と、スプリング２１と第１リングギヤＲ１との間に設けられる第１イナーシャ部材２２と、第１イナーシャ部材２２にクラッチ機構２６を介して接続される第２イナーシャ部材２４と、を有する。クラッチ機構２６は、第１イナーシャ部材２２に第２イナーシャ部材２４を接続する締結状態と、第１イナーシャ部材２２から第２イナーシャ部材２４を切り離す解放状態とに切り換えられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと変速機との間に設けられるダンパ装置であって、
前記エンジンに接続される第１入力要素と、前記エンジンに接続される第２入力要素と、前記変速機に接続される出力要素と、を備える差動機構と、
前記エンジンと前記第２入力要素との間に設けられる弾性部材と、
前記弾性部材と前記第２入力要素との間に設けられる第１慣性質量体と、
前記第１慣性質量体にクラッチ機構を介して接続される第２慣性質量体と、
を有し、
前記クラッチ機構は、前記第１慣性質量体に前記第２慣性質量体を接続する締結状態と、前記第１慣性質量体から前記第２慣性質量体を切り離す解放状態とに切り換えられる、ダンパ装置。
【請求項２】
請求項１記載のダンパ装置において、
前記クラッチ機構は、前記エンジンの回転速度に基づいて締結状態と解放状態とに切り換えられる、ダンパ装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のダンパ装置において、
前記差動機構は、複合ピニオンギヤを備える遊星歯車機構であり、
前記第１入力要素は、前記複合ピニオンギヤを回転自在に支持するキャリアであり、
前記第２入力要素は、前記複合ピニオンギヤの第１ピニオンギヤに噛み合う第１リングギヤであり、
前記出力要素は、前記複合ピニオンギヤの第２ピニオンギヤに噛み合う第２リングギヤである、ダンパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンと変速機との間に設けられるダンパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンから変速機に伝達される捩り振動を低減するため、エンジンと変速機との間にはダンパ装置が設けられている。このようなダンパ装置として、スプリングを介して連結される２つのフライホイールを備えたダンパ装置が提案されている（特許文献１参照）。このように、スプリングを介して２つのフライホイールを連結することにより、エンジンの捩り振動を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／６６６８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ダンパ装置においては、ダンパ装置を構成する各部材の質量やバネ定数を調整することにより、エンジン回転数の常用領域からダンパ装置の共振点（固有振動数）を外すように設計される。しかしながら、ダンパ装置の質量やバネ定数を調整するだけでは、低回転域から高回転域までの幅広い領域からダンパ装置の共振点を外すことは困難であった。このため、従来のダンパ装置を用いた場合には、幅広い領域においてエンジンの捩り振動を抑制することが困難となっていた。
【０００５】
本発明の目的は、幅広い領域でエンジンの捩り振動を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のダンパ装置は、エンジンと変速機との間に設けられるダンパ装置であって、前記エンジンに接続される第１入力要素と、前記エンジンに接続される第２入力要素と、前記変速機に接続される出力要素と、を備える差動機構と、前記エンジンと前記第２入力要素との間に設けられる弾性部材と、前記弾性部材と前記第２入力要素との間に設けられる第１慣性質量体と、前記第１慣性質量体にクラッチ機構を介して接続される第２慣性質量体と、を有し、前記クラッチ機構は、前記第１慣性質量体に前記第２慣性質量体を接続する締結状態と、前記第１慣性質量体から前記第２慣性質量体を切り離す解放状態とに切り換えられる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第１慣性質量体にクラッチ機構を介して接続される第２慣性質量体を設けるようにしたので、クラッチ機構を切り換えることで振動系に作用する質量を変化させることができ、捩り振動の減衰特性を変化させることが可能となる。これにより、幅広い領域で捩り振動の減衰特性を向上させることができ、幅広い領域でエンジンの捩り振動を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】車両に搭載されるパワーユニットを示す概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿ってクラッチ機構の構造を概略的に示す断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿ってクラッチ機構の構造を概略的に示す断面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）はダンパ装置の構造モデルを示す説明図である。
【図５】クラッチ締結時とクラッチ解放時との減衰特性を示す比較図である。
【図６】ダンパ装置によって得られる捩り振動の減衰特性を示すイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は車両に搭載されるパワーユニット１０を示す概略図である。図１に示されるパワーユニット１０には本発明の一実施の形態であるダンパ装置１１が組み付けられている。図１に示すように、パワーユニット１０は、内燃機関であるエンジン１２と、これにダンパ装置１１を介して接続される変速機１３とを有している。このように、エンジン１２と変速機１３との間にはダンパ装置１１が設けられており、このダンパ装置１１を用いてエンジン１２の加振力に起因する捩り振動を減衰させている。なお、エンジン１２の捩り振動とは、エンジン１２のクランク軸１４に作用する燃焼加振力や不平衡慣性力等に起因するトルク変動を意味している。また、変速機１３には、図示しないディファレンシャル装置等を介して駆動輪１５が接続されている。
【００１０】
ダンパ装置１１は、複合遊星歯車列からなる差動機構（遊星歯車機構）２０を備えている。差動機構２０は、クランク軸１４に接続されるキャリア（第１入力要素）Ｃと、クランク軸１４にスプリング（弾性部材）２１を介して接続される第１リングギヤ（第２入力要素）Ｒ１とを備えている。このように、エンジン１２のクランク軸１４には第１リングギヤＲ１が接続されており、クランク軸１４と第１リングギヤＲ１との間にはスプリング２１が設けられている。また、差動機構２０は、変速機１３に接続される第２リングギヤ（出力要素）Ｒ２を備えている。キャリアＣには複合ピニオンギヤＣＰが回転自在に支持されており、複合ピニオンギヤＣＰは第１ピニオンギヤＰ１および第２ピニオンギヤＰ２によって構成されている。第１ピニオンギヤＰ１は第１リングギヤＲ１に噛み合い、第２ピニオンギヤＰ２は第２リングギヤＲ２に噛み合っている。
【００１１】
図１に示すように、スプリング２１と第１リングギヤＲ１との間には、所定の質量を備える第１イナーシャ部材（第１慣性質量体）２２が設けられている。また、パワーユニット１０のハウジング２３には、所定の質量を備える第２イナーシャ部材（第２慣性質量体）２４が軸受２５を介して回転自在に設けられている。第１および第２イナーシャ部材２２，２４は所謂フライホイールマスとして機能しており、第１イナーシャ部材２２と第２イナーシャ部材２４との間には締結状態と解放状態とに切り換えられるクラッチ機構２６が設けられている。クラッチ機構２６を締結状態に切り換えることにより、第１イナーシャ部材２２に対して第２イナーシャ部材２４を接続することが可能となる。一方、クラッチ機構２６を解放状態に切り換えることにより、第１イナーシャ部材２２から第２イナーシャ部材２４を切り離すことが可能となる。
【００１２】
図２および図３は図１のＡ−Ａ線に沿ってクラッチ機構２６の構造を概略的に示す断面図である。図２にはエンジン１２つまりクランク軸１４の回転速度（以下、エンジン回転数と記載する）が所定回転数を下回る低速回転時の状態が示され、図３にはエンジン回転数が所定回転数を上回る高速回転時の状態が示されている。図２に示すように、クランク軸１４には第１ディスク３１が固定されており、第１ディスク３１の径方向外方には第２ディスク３２が設けられている。第１ディスク３１と第２ディスク３２との間にはスプリング２１が設けられており、クランク軸１４の回転は第１ディスク３１からスプリング２１を介して第２ディスク３２に伝達される。この第２ディスク３２には第１イナーシャ部材２２が固定されており、第２ディスク３２の径方向外方には第２イナーシャ部材２４が配置されている。また、第２ディスク３２にはクラッチ機構２６が設けられており、このクラッチ機構２６を用いて第２ディスク３２つまり第１イナーシャ部材２２に対する第２イナーシャ部材２４の接続状態が制御される。
【００１３】
クラッチ機構２６は、第２ディスク３２の支点軸３３に対して回動自在に装着されるクラッチレバー３４を備えている。クラッチレバー３４の一端部にはクラッチシュー３５が固定されており、クラッチレバー３４の他端部にはウェイト３６が固定されている。また、クラッチレバー３４の支点軸３３とウェイト３６との間の部位には、ウェイト３６をクランク軸１４に向けて内側に付勢するリターンスプリング３７が装着されている。図２の拡大部分に示すように、エンジン回転数が所定回転数を下回る低速回転時には、ウェイト３６に作用する遠心力が小さいことから、リターンスプリング３７のバネ力によってクラッチシュー３５は第２イナーシャ部材２４の内周面に押し付けられる。すなわち、低速回転時には、クラッチ機構２６が締結状態に切り換えられ、第１イナーシャ部材２２に第２イナーシャ部材２４が接続される。一方、図３の拡大部分に示すように、エンジン回転数が所定回転数を上回る高速回転時には、ウェイト３６に作用する遠心力が大きいことから、リターンスプリング３７が圧縮されてクラッチシュー３５は第２イナーシャ部材２４の内周面から引き離される。すなわち、高速回転時には、クラッチ機構２６が解放状態に切り換えられ、第１イナーシャ部材２２から第２イナーシャ部材２４が切り離される。なお、クラッチシュー３５としては摩擦力や噛み合いによって第２イナーシャ部材２４に係合する部材であれば良く、例えば、摩擦材、ゴム、ギヤ、噛合歯等を用いてクラッチシュー３５を構成することが可能である。つまり、クラッチ機構２６としては、摩擦クラッチであっても良く、噛合クラッチであっても良い。
【００１４】
図４（ａ）および（ｂ）はダンパ装置１１の構造モデルを示す説明図である。図４（ａ）には低速回転時におけるダンパ装置１１の作動状態が示されており、図４（ｂ）には高速回転時におけるダンパ装置１１の作動状態が示されている。図４（ａ）に示すように、差動機構２０には、エンジントルクを入力する第１入力経路４０および第２入力経路４１が設けられており、エンジントルクを出力する１つの出力経路４２が設けられている。すなわち、差動機構２０には、クランク軸１４からスプリング２２を介して第１リングギヤＲ１にエンジントルクを入力する第１入力経路４０と、クランク軸１４からキャリアＣにエンジントルクを入力する第２入力経路４１とが設けられている。このように、２つの入力経路４０，４１が設けられることから、差動機構２０には双方の入力経路４０，４１からエンジントルクＴ１，Ｔ２が入力される。そして、エンジントルクＴ１，Ｔ２は、差動機構２０において合成された後に、出力経路４２を経て変速機１３に出力される。なお、入力経路４０，４１や出力経路４２は、回転軸、ハブ部材、ドラム部材等によって構成される。
【００１５】
また、第２入力経路４１には、スプリング２１、第１イナーシャ部材２２および第２イナーシャ部材２４からなる振動系４３が設けられている。このため、第１入力経路４０を経て伝達されるエンジントルクＴ１の捩り振動と、第２入力経路４１を経て伝達されるエンジントルクＴ２の捩り振動とでは、捩り振動の位相にずれが生じることになる。すなわち、振動系４３の共振点（固有振動数）を下回る周波数領域においては、第１リングギヤＲ１とキャリアＣとが同位相で振動しており、差動機構２０で合成された捩り振動は増幅されることになる。一方、振動系４３の共振点を上回る周波数領域においては、第１リングギヤＲ１とキャリアＣとが逆位相で振動しており、差動機構２０で合成された捩り振動は減衰されることになる。
【００１６】
ところで、図４（ａ）に示すように、低速回転時にはクラッチ機構２６が締結されることから、第１イナーシャ部材２２に第２イナーシャ部材２４が連結され、振動系４３に作用する質量が増大した状態となる。一方、図４（ｂ）に示すように、高速回転時にはクラッチ機構２６が解放されることから、第１イナーシャ部材２２から第２イナーシャ部材２４が切り離され、振動系４３に作用する質量が減少した状態となる。このように、クラッチ機構２６の締結時（以下、クラッチ締結時と記載する）とクラッチ機構２６の解放時（以下、クラッチ解放時と記載する）とでは、振動系４３に作用する質量が変化することから、振動系４３の共振点が相違することになる。すなわち、クラッチ締結時とクラッチ解放時とでは、共振点がずれることでエンジントルクＴ２の振動位相が変化し、ダンパ装置１１の減衰特性が変化することになる。なお、第１イナーシャ部材２２側にクラッチ機構２６が設けられることから、振動系４３にはウェイト３６等のクラッチ機構２６を構成する部材の質量も作用している。
【００１７】
図５はクラッチ締結時とクラッチ解放時との減衰特性を示す比較図である。図６はダンパ装置１１によって得られる捩り振動の減衰特性を示すイメージ図である。図５および図６において、横軸は捩り振動の振動数つまり周波数を示しており、縦軸は捩り振動の振動加速度レベルである駆動系感度を示している。また、図５および図６において、破線で表される特性線Ｌ１はクラッチ締結時の減衰特性を示し、一点鎖線で表される特性線Ｌ２はクラッチ解放時の減衰特性を示している。
【００１８】
前述したように、クラッチ機構２６を締結した場合には振動系４３に作用する質量が増加する一方、クラッチ機構２６を解放した場合には振動系４３に作用する質量が減少する。このため、図５に特性線Ｌ１，Ｌ２で示すように、クラッチ締結時に得られる振動増幅側の変曲点Ａ１や振動減衰側の変曲点Ｂ１は、クラッチ解放時に得られる振動増幅側の変曲点Ａ２や振動減衰側の変曲点Ｂ２よりも、低い周波数つまり低いエンジン回転数で現れることになる。すなわち、クラッチ締結時には、振動系４３の質量増加に伴って振動系４３の共振点が低周波数側に移動する一方、クラッチ解放時には、振動系４３の質量減少に伴って振動系４３の共振点が高周波数側に移動することになる。
【００１９】
このように、クラッチ機構２６の作動状態に応じて減衰特性が変化することから、幅広い周波数領域において良好な減衰特性を得るように、クラッチ機構２６を構成するウェイト３６の質量やリターンスプリング３７のバネ定数等が設定されている。すなわち、図６に示すように、特性線Ｌ１，Ｌ２が交差する周波数Ｆ１に対応するエンジン回転数において、クラッチ機構２６の作動状態が切り換えられるように、ウェイト３６の質量やリターンスプリング３７のバネ定数等が設定される。これにより、図６に示すように、周波数Ｆ１に対応する基準回転数をエンジン回転数が下回る領域においては、クラッチ機構２６が締結状態に制御され、特性線Ｌ１に沿った減衰特性を得ることが可能となる。一方、周波数Ｆ１に対応する基準回転数をエンジン回転数が上回る領域においては、クラッチ機構２６が解放状態に制御され、特性線Ｌ２に沿った減衰特性を得ることが可能となる。このように、エンジン回転数に応じてクラッチ機構２６を切り換えることにより、図６に太線で示すように、幅広い周波数領域において良好な減衰特性を得ることが可能となっている。
【００２０】
これまで説明したように、ダンパ装置１１によってエンジン１２の捩り振動を抑制することができるため、振動や騒音を抑えて車両品質を向上させることが可能となる。また、エンジン１２の捩り振動を抑制することができるため、変速機１３に作用する負荷を軽減することができ、変速機１３の耐久性を向上させることが可能となる。また、エンジン１２の捩り振動を抑制することができるため、エンジン１２の気筒数を削減したり、エンジン回転数の使用領域を下げたりすることができ、車両の燃費性能を向上させることが可能となる。
【００２１】
前述の説明では、クラッチ機構２６として低速回転時に締結されて高速回転時に解放される遠心クラッチを用いているが、これに限られることはない。得られる捩り振動の減衰特性によっては、低速回転時に解放されて高速回転時に締結される遠心クラッチを採用しても良い。また、前述の説明では、クラッチ機構２６として遠心力に応じて制御される遠心クラッチを用いているが、これに限られることはない。例えば、クラッチ機構２６として油圧クラッチや電磁クラッチを用いるとともに、コンピュータによって油圧クラッチや電磁クラッチの作動状態を制御しても良い。この場合には、エンジン回転数を検出する回転数センサが設けられるとともに、ＣＰＵやメモリ等によって構成される電子制御ユニットが設けられる。クラッチ機構２６として油圧クラッチを用いた場合には、電子制御ユニットは、回転数センサから入力されるエンジン回転数に基づいて、油圧クラッチの油圧制御を実行するバルブユニットに制御信号を出力する。また、クラッチ機構２６として電磁クラッチを用いた場合には、電子制御ユニットは、回転数センサから入力されるエンジン回転数に基づいて、電磁クラッチの通電制御を実行する駆動回路部に制御信号を出力する。
【００２２】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、複合ピニオンギヤＣＰを備えた複合遊星歯車列によって差動機構２０を構成しているが、これに限られることはなく、複数の単純遊星歯車列を連結した複合遊星歯車列によって差動機構を構成しても良い。また、前述の説明では、遊星歯車列によって差動機構２０を構成しているが、これに限られることはなく、傘歯車等を用いて差動機構を構成しても良い。さらに、前述の説明では、弾性部材としてスプリング２１を用いているが、これに限られることはなく、弾性部材としてゴム部材を採用しても良い。
【００２３】
また、変速機１３は、手動変速機であっても良く、無段変速機であっても良く、遊星歯車式や平行軸式の自動変速機であっても良い。また、ダンパ装置１１と変速機１３との間にトルクコンバータを設けても良く、ダンパ装置１１と変速機１３との間に発進クラッチを設けても良い、さらに、トルクコンバータのケース内にダンパ装置１１を組み込んでも良い。なお、エンジン１２は、ガソリンエンジンに限られることはなく、ディーゼルエンジン等であっても良い。
【符号の説明】
【００２４】
１１    ダンパ装置
１２    エンジン
１３    変速機
２０    差動機構（遊星歯車機構）
２１    スプリング（弾性部材）
２２    第１イナーシャ部材（第１慣性質量体）
２４    第２イナーシャ部材（第２慣性質量体）
２６    クラッチ機構
Ｃ    キャリア（第１入力要素）
Ｒ１  第１リングギヤ（第２入力要素）
Ｒ２  第２リングギヤ（出力要素）
ＣＰ  複合ピニオンギヤ
Ｐ１  第１ピニオンギヤ
Ｐ２  第２ピニオンギヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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