(57)【要約】【課題】小型のトルク伝達装置を提供する。【解決手段】駆動源１のトルクにより回転する入力部材４と、入力部材４の回転軸と同軸かつ入力部材４に対して独立して回転可能な出力部材１０と、出力部材１０の回転軸に対して偏心した状態でそれぞれ回転可能に支持される少なくとも一対の錘７と、入力部材４と錘７を連結する連結部材５、６、１９と、出力部材１０が一方向に回転しようとするときに回転を許容する第１ワンウェイクラッチ１１と、負荷２側に対し出力部材１０が他方向に相対回転しようとするときに負荷２側に対して回転自在とさせる第２ワンウェイクラッチ１２と、を備え、錘７の少なくとも一対は、いずれも出力部材１０の回転軸方向の厚さが薄い薄肉部１７Ａを有し、互いに一方の薄肉部１７Ａが他方の薄肉部１７Ａに収まるように回転軸方向に対向して配置される。【選択図】図１
2012241872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源のトルクにより回転する入力部材と、
前記入力部材の回転軸と同軸かつ前記入力部材に対して独立して回転可能な出力部材と、
前記出力部材の回転軸に対して偏心した状態でそれぞれ回転可能に前記出力部材に支持される少なくとも一対の錘と、
前記入力部材と前記錘を連結する連結部材と、
前記出力部材が一方向に回転しようとするときに前記出力部材の回転を許容する第１ワンウェイクラッチと、
前記出力部材が他方向に回転したときに前記出力部材を負荷側に対して回転自在とさせる第２ワンウェイクラッチと、
を備え、
前記錘の少なくとも一対は、いずれも前記出力部材の回転軸方向の厚さが薄い薄肉部を有し、互いに一方の前記薄肉部が他方の前記薄肉部に収まるように前記回転軸方向に対向して配置されることを特徴とするトルク伝達装置。
【請求項２】
前記錘は、前記出力部材に対して回転可能に支持する支持部を囲む前記薄肉部と、前記薄肉部より前記出力部材の回転軸方向の厚さが厚く前記薄肉部から前記出力部材の径方向へ伸びる厚肉部とを有する請求項１に記載のトルク伝達装置。
【請求項３】
前記一対の錘は、いずれも同形状である請求項１または２に記載のトルク伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の動力伝達経路に介在して、駆動源の出力を車輪側に伝達するトルク伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に用いられるトルク伝達装置として、特許文献１には、駆動源からの入力を振動トルクに変換し、その振動トルクを負荷側に伝達する振動トルク変換機（Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ  Ｔｏｒｑｕｅ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ  以下ＯＣＴと省略する。）が提案されている。より詳細には、トルク伝達装置の入力軸に、入力軸と差回転が生じないように、かつ入力軸とは偏心するように偏心軸が連結されており、この偏心軸には錘が回転可能に支持されている。そして、錘が回転することによって発生するトルクを受ける出力軸と、出力軸にワンウェイクラッチを介して連結された負荷伝達軸とを備える。
【０００３】
このような構成にすることで、出力軸には、錘が回転することによって発生した遠心力が振動トルクに変換されて伝達される。そして、２つのワンウェイクラッチを用いることで、出力軸に伝達された振動トルクのうち、一方向の成分だけを抽出して負荷側の負荷伝達軸に伝達する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−５０８７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成では、錘の自重を相殺したり、錘が回転することで生ずる振動を低減したりするために、一対の錘を、出力軸を挟んで対向するように、かつ出力軸を挟む両側の重量が等しくなるように配置している。そして、それぞれの錘が回転した時に衝突しないように、錘を出力軸の軸方向にずらして配置している。このため、特許文献１の構成は、軸方向に大きくなりがちである。また、出力軸とは別体の偏心軸を設け、この偏心軸を軸として錘が回転する構成なので、軸方向に直交する方向、つまり幅方向にも大きくなりがちである。
【０００６】
そこで、本発明では、振動トルクを利用したトルク伝達装置として小型の装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のトルク伝達装置は、駆動源のトルクにより回転する入力部材と、入力部材の回転軸と同軸かつ入力部材に対して独立して回転可能な出力部材とを有する。また、出力部材の回転軸に対して偏心した状態でそれぞれ回転可能に支持される少なくとも一対の錘と、入力部材と錘を連結する連結部材とを有する。さらに、出力部材が一方向に回転しようとするときに出力部材の回転を許容する第１ワンウェイクラッチと、出力部材が他方向に回転した時に出力部材を負荷側に対して回転自在とさせる第２ワンウェイクラッチと、を備える。そして、錘の少なくとも一対は、いずれも出力部材の回転軸方向の厚さが薄い薄肉部を有し、互いに一方の薄肉部が他方の薄肉部に収まるように出力部材の回転軸方向に対向して配置される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、一対の錘が、互いに一方の薄肉部が他方の薄肉部に収まるように出力部材の回転軸方向に対向して配置されるので、一対の錘を軸方向に接近して配置することができ、軸方向に小型化することができる。すなわち、トルク伝達装置として小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係るトルク伝達装置の断面図である。
【図２】本実施形態に係るトルク伝達装置の、錘部分の正面図である。
【図３】トルク伝達装置の動きを説明するための図である。
【図４Ａ】θがゼロ〜１８０度の場合におけるトルクについて説明する為の図である。
【図４Ｂ】θが１８０〜３６０度の場合におけるトルクについて説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係るトルク伝達装置ＯＴＣの断面図である。図２はトルク伝達装置ＯＴＣの錘７部分の正面図である。
【００１２】
トルク伝達装置ＯＴＣは、内燃機関や電動モータ等といった駆動源から入力された駆動力を、ドライブシャフト等を介することで車輪等の負荷に伝達する装置である。
【００１３】
ケース３の一方の端面３Ａ（以下、単に「端面３Ａ」という）には、駆動源からの入力回転が入力されるフロントヨーク４が、ベアリング１３を介して回転可能に支持されている。ケース３の他方の端面３Ｂ（以下、単に「端面３Ｂ」という）には、ベアリング１３を介してリアヨーク８が回転可能に支持されている。フロントヨーク４とリアヨーク８は回転軸が一致しており、この回転軸に沿って出力軸１０が配置されている。
【００１４】
出力軸１０は、一端はベアリング２０を介してフロントヨーク４に回転可能に支持され、他端はケース３の端面３Ｂにリアヨーク８と同心状に支持される第１ワンウェイクラッチ１１を介してケース３に回転可能に支持されている。出力軸１０のケース３の端面３Ｂから負荷側へ突出した部分には、第２ワンウェイクラッチ１２を介して出力機構２１に回転可能に支持されている。出力機構２１は負荷２につながる負荷伝達軸、例えばドライブシャフトに接続されており、第２ワンウェイクラッチ１２から伝達された出力を負荷に出力する。
【００１５】
第１ワンウェイクラッチ１１は、ケース３に固定されており、後述する振動トルクが入力回転と反対方向（以下、この方向を負の方向とする）に作用する場合に出力軸１０の回転を禁止する。そして、振動トルクが入力回転と同方向（以下、この方向を正の方向とする）に作用する場合には出力軸１０の回転を許可する。
【００１６】
一方、第２ワンウェイクラッチ１２は、振動トルクが正の方向に作用する場合に出力軸１０の回転を出力機構２１へ伝達し、負の方向に作用する場合に回転しない出力軸１０により出力機構２１側の回転が拘束されないように互いに回転自在となるようにしている。
【００１７】
また、出力軸１０のフロントヨーク４とリアヨーク８の間には、円筒状の偏心軸９Ａ、９Ｂが軸方向に並んで、かつ出力軸１０と差回転を持つことなく回転するよう支持されている。偏心軸９Ａ、９Ｂの、出力軸１０の回転軸に対する偏心量は等しいが、偏心方向は出力軸１０を挟んで反対方向である。このような支持形態の具体例について説明する。出力軸１０の外周部及び偏心軸９Ａ、９Ｂの内周にキー溝１０Ａを設ける。偏心軸９Ａ、９Ｂのキー溝１０Ａは、互いの偏心方向が反対の状態で、出力軸１０の軸方向に沿う直線上に並ぶよう設ける。そして、偏心軸９Ａ、９Ｂのキー溝１０Ａが一直線に並び、かつ出力軸１０のキー溝１０Ａと対向する状態で、キー溝１０Ａにキー２２を挿入する。これにより、出力軸１０と偏心軸９Ａ、９Ｂとが相対回転不能となり、かつ偏心軸９Ａと偏心軸９Ｂも互いの偏心方向が反対の状態で相対回転不能となる。
【００１８】
偏心軸９Ａ、９Ｂには、それぞれ錘７Ａ、７Ｂがベアリング１６Ａ、１６Ｂを介して回転可能に支持されている。
【００１９】
なお、以下の説明において、個別の錘または偏心軸を示す場合にはそれぞれ７Ａ、７Ｂ、または９Ａ、９Ｂとして区別し、両者を総称する場合には単に７または９とする。後述するヨークシャフト５、リンク６についても同様とする。
【００２０】
錘７は、ベアリング１６に嵌合している側が、相対的に軸方向長さが短い薄部１７Ａ、リンク６に連結される側が、相対的に軸方向長さが長い厚部１７Ｂとなっている。
【００２１】
錘７Ａと錘７Ｂは同形状であり、トルク伝達装置ＯＴＣが停止した状態では互いの厚部１７Ｂが偏心軸９の中心軸を挟んで反対側に位置するよう配置される。すなわち、錘７の数をＮ個とした場合に、ヨーク４の回転方向で３６０／Ｎ度間隔の各方向に分布する回転軸まわりのイナーシャの大きさが等しくなるように複数の錘７を設ける。また、錘７Ａは厚部１７Ｂが負荷側に伸びる向きで、錘７Ｂは厚部１７Ｂが駆動源側に伸びる向きで、互いの薄部１７Ａ同士が軸方向に対向するよう接近して配置される。ただし、厚部１７Ｂは、一対となる錘７を出力軸１０方向で接近させた場合に、他方の薄部１７Ａと干渉しないように設定する。
【００２２】
これにより、図１に示すように、一対の錘７を軸方向に接近させて配置することができるようになり、トルク伝達装置ＯＴＣを軸方向に小型化できる。偏心軸９が出力軸１０の外周に固定支持されているので、偏心軸９を出力軸１０とは別に設ける構成に比べて、錘７やリンク６等が出力軸１０の径方向に大型化することを回避できる。
【００２３】
また、上述したように厚部１７Ｂを設けることで、偏心軸９の中心軸から離れた位置の質量分布が増大し、偏心軸９周りに回転させたときに発生する遠心力も増大するので、限られたレイアウト制約のもとでも、より大きなトルクを伝達することができる。
【００２４】
さらに、錘７Ａと錘７Ｂが同形状なので、部品点数を低減することができる。なお、図１では同じＬ字型断面の錘７を２つ用いる場合について示しているが、必ずしも２つが同じ形状である必要はない。それぞれに薄部１７Ａ、厚部１７Ｂがあって、一方の薄部１７Ａと他方の厚部１７Ｂが干渉しないように互いの薄部１７Ａどうしを接近して配置できればよい。
【００２５】
フロントヨーク４とリアヨーク８はヨークシャフト５Ａ及びヨークシャフト５Ｂで連結されている。ヨークシャフト５Ａ、５Ｂには、それぞれリンク６Ａ、６Ｂが回転可能に支持されている。リンク６Ａ、６Ｂはピン１９Ａ、１９Ｂを介して錘７Ａ、７Ｂと連結されている。
【００２６】
次に、上記のトルク伝達装置ＯＴＣの動作について説明する。
【００２７】
駆動源から回転が入力されると、フロントヨーク４及びリアヨーク８が出力軸１０の回転軸を中心として回転し、ヨークシャフト５にリンク６を介して連結されている錘７もリンク６に引っ張られて回転する。ただし、錘７は偏心軸９の中心を回転軸として回転する。すなわち、錘７が回転することで生じる遠心力は、出力軸１０の径方向からずれた方向に作用することとなり、出力軸１０を回転させるトルクが発生する。このトルク発生のメカニズムについては後述する。
【００２８】
ここで、図３を参照して各部品の動きについて説明する。図３は、図２と同様に錘７部分を正面から見た図である。出力軸１０の回転軸をＯ、ヨークシャフト５の中心軸をＡ、ピン１９の中心軸をＢ、錘７の重心をＣ、偏心軸９の中心をＤとする。また、ＢからＡ方向のベクトルをＲ１、ＣからＢ方向のベクトルをＲ２、ＤからＣ方向のベクトルをＲ３、ＯからＤ方向のベクトルをＲ４、ベクトルＲ３とベクトルＲ４のなす角をθとする。
【００２９】
ヨークシャフト５の中心軸Ａは、常に入力回転と等しい角速度ωｉｎ１で円運動する。ピン１９の中心軸Ｂは、入力回転とは異なる角速度ωｉｎ２で運動し、その軌跡は回転軸Ｏを中心とすると、真円にはならない。錘７の重心Ｃも同様である。これらの軌跡が真円にならないのは、出力軸１０と偏心軸９の中心が偏心しているためである。偏心しているにもかかわらず出力軸１０及び偏心軸９が回転できるのは、リンク６がヨークシャフト５及びピン１９を軸として回転することで偏心量を吸収するからである。中心軸Ｂ及び重心Ｃの軌跡は、偏心軸９の中心Ｄを中心とすると真円となる。
【００３０】
なお、出力軸１０と偏心軸９の偏心量を吸収する構造は、上述したものに限られない。例えば、リンク６を用いずに、ピン１９がフロントヨーク４およびリアヨーク８に支持されるようにし、フロントヨーク４及びリアヨーク８のピン１９を支持する部分を、ピン１９が偏心量を吸収するよう動けるような長穴にしてもよい。
【００３１】
偏心軸９の中心Ｄは、出力軸１０の回転と等しい角速度で運動し、その軌跡は回転軸Ｏを中心とする真円となる。
【００３２】
角θはベクトルＲ３とベクトルＲ４のなす角なので、ベクトルの内積の式（１）から求めることができる。
【００３３】
【数１】
2012241872.tif 000003
【００３４】
次に、出力軸１０を回転させるトルクが発生するメカニズムについて説明する。
【００３５】
図４Ａ及び図４Ｂは、遠心力ＦとトルクＴの関係を示す図である。なお、ここでは簡単の為、錘７がリンク６による制限を受けずに回転できるものとしている。
【００３６】
錘７が回転することで発生する遠心力は、式（２）で表される。
【００３７】
【数２】
2012241872.tif 000004
【００３８】
図４Ａ、図４Ｂに示すように、遠心力Ｆは、偏心軸９の中心Ｄに、ベクトルＲ３方向に作用する。そして、回転軸Ｏには、式（３）で表されるトルクＴが作用することになる。
【００３９】
【数３】
2012241872.tif 000005
【００４０】
ベクトルＲ３が図中のＹ軸と一致する状態のθをゼロ度とし、図中の時計回り方向を正とすると、θがゼロから１８０度の間にある場合には、図４Ａに示すように、トルクＴは図中の時計回り方向、つまり正の方向に作用する。一方、θが１８０度から３６０度の間にある場合には、図４Ｂに示すように、トルクＴは反時計回り方向、つまり負の方向に作用する。
【００４１】
このように、トルクＴは錘７が回転することによって、その大きさ及び作用方向が周期的に変化する。この変化は、式（３）から明らかなように、正弦波で表すことができる。
【００４２】
そして、上述した第１ワンウェイクラッチ１１及び第２ワンウェイクラッチ１２により、トルクＴが正方向に作用するとき出力機構２１に出力が伝達される。
【００４３】
より具体的には、正方向のトルクＴが入力されている場合には、第１ワンウェイクラッチ１１は出力軸１０を自由に回転させ、第２ワンウェイクラッチ１２は、出力軸１０と出力機構２１の相対回転を禁止する。これにより、負荷にトルクが伝達される。
【００４４】
一方、負方向のトルクＴが入力されている場合には、第１ワンウェイクラッチ１１は出力軸１０の回転を禁止し、第２ワンウェイクラッチ１２は出力軸１０と出力機構２１の差回転を許可する。これにより、出力軸１０が第１ワンウェイクラッチ１１の作用により回転を禁止されても、出力機構２１はそれまでの回転の慣性で回転を続ける。また、出力機構２１が車輪の連れ回りによって回転することも許容される。
【００４５】
上記のような、錘７の回転による遠心力ＦをトルクＴに変換して伝達する機構は、トルク伝達経路中で摩擦が発生するのはベアリング１３、１６と第１ワンウェイクラッチ１１及び第２ワンウェイクラッチ１２だけなので、伝達効率が高い。具体的には、一般的な車両のクラッチよりも高効率であることが知られている。
【００４６】
また、錘７の遠心力を利用するので、一般的なトルクコンバータと同様に駆動力増幅作用も持ち合わせている。さらに、一般的なトルクコンバータと同様に、制御不要で速度比ゼロから１までカバーできる。
【００４７】
以上のように本実施形態によれば、次の効果が得られる。
【００４８】
（１）駆動源１のトルクにより回転するフロントヨーク４と、フロントヨーク４の回転軸と同軸かつフロントヨーク４に対して独立して回転可能な出力軸１０と、を備える。また、出力軸１０の回転軸に対して偏心した状態でそれぞれ回転可能に支持される少なくとも一対の錘７と、フロントヨーク４と錘７を連結するリンク６と、を備える。さらに、出力軸１０が一方向に回転しようとするときに出力軸１０の回転を許容する第１ワンウェイクラッチ１１と、負荷２側に対し出力軸１０が他方向に相対回転しようとするときに負荷２側に対して回転自在とさせるワンウェイクラッチ１２と、を備える。そして、錘７の少なくとも一対は、いずれも出力軸１０の回転軸方向の厚さが薄い薄部１７Ａを有し、薄部１７Ａが互いに他方の薄部１７Ａに収まるように回転軸方向に対向して配置される。
【００４９】
すなわち、一対の錘が、互いに一方の薄肉部が他方の薄肉部に収まるように出力部材の回転軸方向に対向して配置されるので、一対の錘を軸方向に接近して配置することができ、軸方向に小型化することができる。すなわち、トルク伝達装置として小型化することができる。
【００５０】
（２）錘７は、偏心軸９への支持部を囲む薄部１７Ａと、薄部１７Ａより偏心軸９の中心軸方向の厚さが厚く薄部１７Ａから偏心軸９の径方向へ伸びる厚部１７Ｂとを有する。これにより、偏心軸９の中心軸から離れた部位の質量分布が増大するので、限られたレイアウト制約のもとでもより大きな遠心力を発生させることができ、伝達可能なトルクを向上させることができる。
【００５１】
（３）一対の錘７は、いずれも同形状なので、部品点数を低減することができる。
【００５２】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。例えば、上記実施形態では錘が二つの場合について説明したが、二つ以上の場合であっても、少なくとも一対の錘について上述した形状とすれば、トルク伝達装置を軸方向に小型化する効果は得られる。
【符号の説明】
【００５３】
１    駆動源
２    負荷
３    ケース
４    フロントヨーク（入力部材）
５    ヨークシャフト（連結部材）
６    リンク（連結部材）
７    錘
８    リアヨーク
９    偏心軸
１０  出力軸（出力部材）
１１  第１ワンウェイクラッチ
１２  第２ワンウェイクラッチ
１６  ベアリング
１７Ａ  薄部（薄肉部）
１７Ｂ  厚部（厚肉部）
１９  ピン（連結部材）
【図１】
2012241872.tif 000006
【図２】
2012241872.tif 000007
【図３】
2012241872.tif 000008
【図４Ａ】
2012241872.tif 000009
【図４Ｂ】
2012241872.tif 000010