(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側の回転体と該回転体と同心的に位置する出力側の回転軸との間に配設されるトーションダンパであって、
前記回転軸と前記回転体との間を弾性的に連結すべく配設されるコイルスプリングと、
前記回転軸に固定されるピストン部材と、
前記回転体に固定され、前記ピストン部材を円周方向に対して摺動可能に収容する溝を有するシリンダブロックと、
前記ピストン部材とシリンダブロックの溝とにより形成され、前記ピストン部材の摺動可能な範囲において粘性流体が内部に封入される複数の第１油室と、
異なる第１油室の間に形成され、流体通路を介して前記第１油室内の粘性流体を流通可能とする第２油室と、
該第２油室内で浮動し、前記流体通路を遮断可能なフローティング部材と、
前記シリンダブロック内に形成されると共に前記第２油室と並列に設けられ、異なる第１油室内の粘性流体を前記流体通路よりも小さい断面積を持つオリフィスを介して流通可能とする第３油室と、
を備え、前記回転軸と前記回転体との回転振幅量が所定量以内のときには流体通路を介して第１油室と第２油室との間で粘性流体が流通し、回転振幅量が所定量を超えると前記フローティング部材が流体通路を遮断して、オリフィスを介して第１油室と第３油室との間で粘性流体が流通することを特徴とするトーションダンパ。
【請求項２】
請求項１のトーションダンパにおいて、前記オリフィスの流通断面積は、前記流体通路の流通断面積の８分の１以下であることを特徴とするトーションダンパ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、入力側と出力側との間の捩じりトルクを吸収するトーションダンパに関するものであり、特に粘性流体の流通により減衰トルクを発生するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトーションダンパとして、特開平４−１６５１４４号に開示される技術がある。図５に上記技術の主要平面図を示す。構成について説明する。入力側ハブ１はエンジンのクランク軸に連結され、ハブ１にはストッパプレート４及びドライブプレート３がリベット７により固着されるとともに、カバープレート２が固着されており、ドライブプレート３及びカバープレート２の外周端部には第１フライホイール１０が固着されている。回転体と回転軸の間で相対回転が発生した場合、チョークからの粘性流体の流入、或は流出により相対回転時における共振の発生を防止していた。
【０００３】
この従来技術によると、ドリブンプレート２３に対するドライブプレート３のねじり角の大きさに拘わらず、スライダ４０と突起４１の位置関係によってヒステリシストルクが変化することになり、燃焼変動時のような小さな作動角のときにはサブチョークＳ１が開いていることにより小さな粘性力が働き、ヒステリシストルクを小さく抑えることができる。また、車体の振動を伴う大きな作動角に対しては突起４１とストッパ部４０ａが当接してサブチョークＳ１を閉じるので、チョークＳ２を介して粘性流体が大きな粘性力を働かせ、ヒステリシストルクを大きくする。従って、燃焼変動や車体振動のように異なる変動に対して相対立することがなく、これらの変動等を効果的に吸収することができる。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の如くチョーク式の減衰機構により粘性流体の流入及び流出を行う場合には、粘性流体の流路の構成が複雑で、且つチョークの寸法管理も困難であるために製造コストが増大してしまい、減衰値のばらつきが大きくなる、という問題があった。また、上記の如くチョークを用いて減衰機構を奏する場合において、減衰トルクの大きさは粘性流体の粘度に大きく影響する。しかし、粘性流体の粘度は温度によって大きく変化するためにトーションダンパの使用環境の変化によって捩じれ特性も変化してしまい、必ずしも適切な捩じれ特性を得られない、という問題もあった。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点を解決すべく、使用環境の温度変化の影響を受けにくく、且つ比較的容易に製造可能なトーションダンパを提供することを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１は、入力側の回転体と該回転体と同心的に位置する出力側の回転軸との間に配設されるトーションダンパであって、前記回転軸と前記回転体との間を弾性的に連結すべく配設されるコイルスプリングと、前記回転軸に固定されるピストン部材と、前記回転体に固定され、前記ピストン部材を円周方向に対して摺動可能に収容する溝を有するシリンダブロックと、前記ピストン部材とシリンダブロックの溝とにより形成され、前記ピストン部材の摺動可能な範囲において粘性流体が内部に封入される複数の第１油室と、異なる第１油室の間に形成され、流体通路を介して前記第１油室内の粘性流体を流通可能とする第２油室と、該第２油室内で浮動し、前記流体通路を遮断可能なフローティング部材と、前記シリンダブロック内に形成されると共に前記第２油室と並列に設けられ、異なる第１油室内の粘性流体を前記流体通路よりも小さい断面積を持つオリフィスを介して流通可能とする第３油室と、を備え、前記回転軸と前記回転体との回転振幅量が所定量以内のときには流体通路を介して第１油室と第２油室との間で粘性流体が流通し、回転振幅量が所定量を超えると前記フローティング部材が流体通路を遮断して、オリフィスを介して第１油室と第３油室との間で粘性流体が流通することを特徴とするトーションダンパとしたことである。
【０００７】
請求項１によると、回転体と回転軸との回転振幅量が所定量以下の場合には、ピストン部材の摺動量が小さく、第１油室から流体通路を介して第２油室へ流れ込む粘性流体の量も少ないので、フローティング部材は流体通路を遮断しない。回転体と回転軸との回転振幅量が所定量より大きくなると、第１油室から流体通路を介して第２油室へ流れ込む粘性流体の量が多くなり、フローティング部材が流体通路を遮断する。流体通路が遮断されてから更に捩じれると、第１油室内の粘性流体はオリフィスを介して第３油室に流出する。
【０００８】
ここで、粘性流体がオリフィスを通るときの減衰トルクＴは次の式で示される。
【０００９】
【数１】
0003605950.tif 000002
【００１０】
数式１において、流量係数Ｃｄは、次の式より得られるものである。
【００１１】
【数２】
0003605950.tif 000003
【００１２】
また、粘性流体がチョークを通るときの減衰トルクは次の式で表わされる。
【００１３】
【数３】
0003605950.tif 000004
【００１４】
Ｔ：減衰トルク、μ：粘性流体の粘度、ν：粘性流体の動粘度（＝μ／ρ）、ｒ：作用径、Ｓ：受圧面積、ａ：流路面積、Ｃｄ：流量係数、ρ：オイル密度、Ｖ：移動速度、ｌ：流路距離、ｄ：流路の最大径、ｖ：オリフィスを流れる流体の速度
数式１、２から判るように、オリフィス式の減衰機構では減衰トルクＴは粘性流体の粘度μの０．１乗に比例しており、粘性流体の粘度μが大きく変化した場合でも減衰トルクＴに対する影響は非常に小さい。
【００１５】
これに対して、従来より用いられていたチョーク式の減衰機構では、数式３で示されるように、減衰トルクＴは粘性流体の粘度μに比例することがわかる。
【００１６】
したがって、トーションダンパをオリフィス式にすると、粘性流体の粘度の変化に対する影響を少なくすることができる。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１において、オリフィスの流通断面積が、前記流体通路の流通断面積の８分の１以下となるようにした。
【００１８】
請求項２によると、回転体と回転軸との回転振幅量が所定量より大きくなったときには、第１油室内の粘性流体がオリフィスを介して第３油室に流れ込む。オリフィスの流通断面積は流体通路に比べて非常に小さいため、大きな減衰トルクを発生し、大きなヒステリシストルクを発生することができる。
【００１９】
ここで、本発明における回転軸と回転体の回転振幅量とは、回転軸と回転体とが任意の相対回転角のときにおいて、回転体が回転軸に対して相対的に振幅運動したときの量、つまり一方向に回転してから反対方向に回転するときにおける振幅の量のことであり、回転体と回転軸との絶対的な相対回転角度とは異なるものである。
【００２０】
【実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本実施の形態のトーションダンパの平面図、図２は図１のＡ−Ｂ断面図、図３は図１のＣ−Ｂ断面図である。
【００２１】
先ず、トーションダンパの構成について説明する。本実施の形態では、トーションダンパをフライホイールダンパに用いた場合について説明する。トーションダンパ５１はフライホイールを介してエンジンと連結する入力側の回転体５２と、回転体５２と同心的に位置する出力側の回転軸５３との間に配設されている。回転軸５３にはハブ５３ａが固定されており、コイルスプリング５４が回転軸５３と回転体５２との間を弾性的に連結すべくハブ５３ａ内に配設されている。回転軸５３の径方向外側には３つのピストン部材５５が固定されており、樹脂製の３つのピストン部材５５のそれぞれを回転軸５３の回転に伴って円周方向に対して摺動可能に収容する溝を備える樹脂製のシリンダブロック５６が回転体５２内に固定されている。ピストン部材５５とシリンダブロック５６との摺動時の密封性を維持するためにピストン部材にはシール５５ａが形成されている。ピストン部材５５とシリンダブロック５６の溝とにより形成される空間には、粘性流体を封入しており、１つのピストン部材５５に対して円周方向両端に２つ、即ち合計で６つの第１油室と、異なるピストン部材の端部の２つの第１油室間に形成され、流体通路６０を介して粘性流体の流通が可能な３つの第２油室５８と、第２油室５８内で浮動する樹脂製のフローティング部材６２と、シリンダブロック５６内に形成され、第１油室５７とオリフィス６１を介して流通する第３油室５９と、を備えている。
【００２２】
本実施の形態において、オリフィス６１の流通断面積は３．８ｍｍ２  、流体通路６０の流通断面積は３１ｍｍ２  であり、オリフィス６１の流通断面積は流体通路６０に比べて非常に小さく、流体通路６０が遮断されていないときにおける第１油室５７から第３油室５９への粘性流体の流通量は、第１油室と第２油室との間の流通量に比べて無視出来る程度の量とみなすことができる。尚、オリフィス６１の断面形状については特に限定せず、円形や多角形等、オリフィス６１作用を奏する形状であればよい。
【００２３】
フローティング部材６２は直方体形状を呈し、流体通路６０に対向する面の何れか一方が流体通路６０に接すると、第１油室と第２油室との間が遮断されるようになっている。図１で示される状態において、フローティング部材６２は第２油室内で浮動しており、図面の左方向に距離Ｌ１、右方向に距離Ｌ２だけ移動できるようになっている。本実施の形態では、この距離Ｌ１＋Ｌ２が回転体５２と回転軸５３の回転振幅量における所定量である。
【００２４】
本実施の形態では、コイルスプリングは回転軸の周方向に関して３箇所に形成されており、全てバネ定数が等しいものとするが、捩じり特性を多段にする場合には異なるバネ定数の弾性部材をコイルスプリングに直列或は並列に配設すればよい。図１において、回転軸と回転体との相対回転量がコイルスプリングの最大縮み量以上になると、ハブ５３ａに形成された切欠き５３ｂと回転体５２に固定されたストッパピン５２ａとが当接して回転体５２と回転軸５３とは一体で回転する。
【００２５】
次に、トーションダンパ５１に捩じりトルクが発生したときの粘性流体の移動によるヒステリシストルクの発生及びその変化について図４の捩じれ特性線図を用いて説明する。図４において、縦軸は捩じれトルク、横軸は捩じれ角を示す。図１に示すようにフローティング部材６２が流体通路６０を遮断していない状態においては、回転軸５３が回転体５２に対して捩じれると、ピストン部材５５も回転軸５３と一体となって溝内を摺動する。これにより第１油室５７が圧縮されると同時に、粘性流体は流体通路６０を介して第２油室５８に流れる。従って、第１油室５７から第２油室５８へ流れる流体の抵抗は小さく、小さなヒステリシストルクＨ１が発生する。
【００２６】
回転軸５３と回転体５２との捩じり角が大きくなり、第１油室５７から第２油室５８へ流れ込む粘性流体の量が多くなって、回転振幅量が距離Ｌ１＋Ｌ２より大きくなると、フローティング部材６２が流体通路６０を遮断する。そして、流体通路６０を遮断した状態で更に捩じり角が大きくなると、第１油室５７内の粘性流体はオリフィス６１を介して第３油室５９に流れ込む。したがって、流通断面積が小さくなって大きな減衰トルクを発生し、大きなヒステリシストルクＨ２を発生する。フローティング部材が流体通路を遮断する直前では、フローティング部材と流体通路との間の微小な隙間から粘性流体が流通しているので、フローティング部材が流体通路を遮断するまでの間に徐々に減衰トルクが増加していくので、ヒステリシストルクＨ２は図４の実線のようになる。これによって、流体通路の遮断により急激に減衰トルクが変化することがなくなり、トーションダンパに対して減衰トルクの急激な変化による衝撃を与えることもなく、トーションダンパの長寿命化にも繋がる。
【００２７】
図４の点線で示すヒステリシストルクＨ３は、回転体５２と回転軸５３との相対回転時の速度が遅いため、第２油室内でフローティング部材が流体通路を遮断しないときのヒステリシストルクを示している。
【００２８】
ドライブプレートが捩じれた後、コイルスプリングの作用により反対方向に戻る場合には、戻りはじめた直後からフローティング部材６２が流体通路６０を開き、距離Ｌ１＋Ｌ２の区間は主として流体通路６０を通って粘性流体が第１油室５７と第２油室５８とが連通して、小さなヒステリシストルクＨ１を発生する。
【００２９】
また、回転体５２が回転軸５３に対して一定角度捩じれた状態で、例えば燃焼振動により小さな振動が生じても、フローティング部材６２は距離Ｌ１＋Ｌ２の範囲内で第２油室５８間を移動するだけであるので、流体通路６０は開いた状態を保ち、小さなヒステリシストルクＨ１を維持できる。即ち、ヒステリシストルクの変化の時点は、回転体５２と回転軸５３との絶対的な相対回転角度で決まるものではなく、フローティング部材６２の位置によってヒステリシストルクの大きさが決められるものである。
【００３０】
本実施の形態では３つのピストン部材を備えて６つの第１油室を備えるトーションダンパを用いて説明したが、特にこの構成に限定する意図はない。
【００３１】
本実施の形態では、トーションダンパをフライホイールダンパに用いた場合について説明したが、特にこれに限定する意図はなく、クラッチディスク等の入力と出力の間の捩じりトルクを吸収する必要があるものであればどのようなものに使用してもよい。
【００３２】
【効果】
請求項１の発明によると、振動が小さいときには流体通路を介して第１油室と第２油室との間で粘性流体が流通し、振動が大きくなるとフローティング部材が第１油室と第２油室との流体の連通を遮断する。第１油室と第２油室とが遮断されると、第１油室内の粘性流体はオリフィスから第３油室に流出する。回転体と回転軸との回転振幅量が所定量より大きなときにはオリフィスを介して粘性流体の流通を行っており、この場合の減衰トルクは粘性流体の粘度の変化に対して大きく変化することがない。したがって、トーションダンパの使用状況における温度変化が大きな場合でも、常に適切な捩じれ特性を得ることができる。
【００３３】
また、フローティング部材が流体通路を遮断する直前では、フローティング部材と流体通路との間の微小な隙間から粘性流体が流通しているので、フローティング部材が流体通路を遮断するまでの間に徐々に減衰トルクが増加していき、流体通路が遮断されて急激に減衰トルクが変化することがなくなり、トーションダンパに対して減衰トルクの急激な変化による衝撃を与えることなく、トーションダンパの長寿命化にも繋がるものである。
【００３４】
請求項２の発明は、請求項１に加え、回転体と回転軸との回転振幅量が所定量より大きくなったときには、第１油室内の粘性流体がオリフィスを介して第３油室に流れ込んだときにおいて、オリフィスの流通断面積は流体通路に比べて非常に小さいために流通抵抗が大きくなり、大きな減衰トルクを発生し、大きなヒステリシストルクを発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のトーションダンパの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ｂ断面図である。
【図３】図１のＣ−Ｂ断面図である。
【図４】本実施の形態のトーションダンパの捩じれ特性線図である。
【図５】従来のトーションダンパの要部を示す図である。
【符号】
５１・・・トーションダンパ        ５２・・・回転体
５３・・・回転軸                  ５４・・・コイルスプリング
５５・・・ピストン部材            ５６・・・シリンダブロック
５７・・・第１油室                ５８・・・第２油室
５９・・・第３油室                ６０・・・流体通路
６１・・・オリフィス              ６２・・・フローティング部材
【図１】
0003605950.tif 000005
【図２】
0003605950.tif 000006
【図３】
0003605950.tif 000007
【図４】
0003605950.tif 000008
【図５】
0003605950.tif 000009