(57)【要約】【課題】変速比の制約を抑制して低回転数での制振性能を向上させることのできる捩り振動低減装置を提供する。【解決手段】ステップドピニオン４を保持するとともに出力部材２に連結されたキャリヤ７と、第１ピニオンギヤ５に噛み合っている第１サンギヤ８と、第１ピニオンギヤ５に噛み合っているリングギヤ９と、第２ピニオンギヤに噛み合っている第２サンギヤ１０とを有する遊星歯車機構３と、リングギヤ９を入力部材１２に連結しているばねダンパ機構１１と、第２サンギヤ１０を入力部材１２に選択的に連結するクラッチ機構１３と、第１サンギヤ８を選択的に固定するブレーキ機構１４とを備え、ばねダンパ機構１１を介して入力部材１２に連結されているリングギヤ９と、ブレーキ機構１４によって選択的に固定される第１サンギヤ８との少なくともいずれか一方が慣性力を発生するように構成されている。【選択図】図１
2016138611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたトルクの振動を抑制する方向に慣性力を作用させるように構成された捩り振動低減装置において、
歯数が互いに相違しかつ同一軸線上に配置されて連結された第１ピニオンギヤおよび第２ピニオンギヤからなるステップドピニオンを自転かつ公転可能に保持するとともに出力部材に連結されたキャリヤと、いずれか一方のピニオンギヤに噛み合っている第１サンギヤと、前記第１ピニオンギヤと第２ピニオンギヤとの一方に噛み合っている第１リングギヤと、前記第１ピニオンギヤと第２ピニオンギヤとのうち前記第１サンギヤが噛み合っているピニオンギヤ以外のピニオンギヤに噛み合っている第２サンギヤもしくは前記第１ピニオンギヤと第２ピニオンギヤとのうち前記第１リングギヤが噛み合っているピニオンギヤ以外のピニオンギヤに噛み合っている第２リングギヤとを有する遊星歯車機構と、
前記第１サンギヤと第１リングギヤと第２サンギヤもしくは第２リングギヤとのいずれか一つのギヤを入力部材に連結しているばねダンパ機構と、
前記いずれか一つのギヤに対して前記ステップドピニオンを介して連結されている、前記第１サンギヤと第１リングギヤと第２サンギヤもしくは第２リングギヤとのうちのいずれか他の一つのギヤを前記入力部材に選択的に連結するクラッチ機構と、
前記第１サンギヤと第１リングギヤと第２サンギヤもしくは第２リングギヤとのうち前記一つのギヤおよび前記他の一つのギヤ以外のギヤを選択的に固定するブレーキ機構と
を備え、
前記ばねダンパ機構を介して前記入力部材に連結されている前記ギヤもしくは該ギヤに一体化されている部材と、前記ブレーキ機構によって選択的に固定される前記ギヤもしくは該ギヤに一体化されている部材との少なくともいずれか一方が前記慣性力を発生するように構成されている
ことを特徴とする捩り振動低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、捩り振動を低減する装置に関し、特に制振作用を行う慣性力を作用させる状態と、その慣性力を作用させない状態とに切り替えることのできる捩り振動低減装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置の一例が特許文献１に記載されている。その装置の一例は、慣性体であるイナータ（フライホイール）を選択的に連結するように構成されている。その出力軸と入力軸との間にばねダンパなどの緩衝部材が設けられており、その緩衝部材における出力側の部材に前記出力軸および遊星機構のキャリヤが連結されている。そのキャリヤは、サン回転要素に噛み合っているピニオン回転要素を自転かつ公転可能に保持している。そして、サン回転要素に、イナータが遠心クラッチを介して連結されている。この装置では、エンジン回転数が設定回転数よりも低い場合には、遠心クラッチが係合状態となってサンギヤと慣性体とが一体に回転する。その状態でトルクが変動すると、イナータの回転数が変化し、その際の加速度とイナータの慣性モーメントとに応じた慣性力が生じ、その慣性力によって前記トルク変動が低減される。一方、エンジン回転数が設定回転数よりも高い場合には、遠心クラッチが解放状態となってイナータが出力軸から切り離されるので、イナータによる制振作用は生じなくなる。この場合、トルク変動は緩衝部材の弾性力によって低減される。
【０００３】
また、特許文献２には、シングルピニオン型の遊星歯車機構を備えた捩り振動低減装置が記載されている。その遊星歯車機構のサンギヤに慣性体が一体に連結され、キャリヤにコイルバネなどの弾性部材によって構成されたダンパを介してエンジンの出力軸が連結されている。上記のキャリヤに変速機の入力軸が連結されている。また、リングギヤはブレーキによって選択的に固定されるように構成されている。この装置では、エンジンの回転数が予め定めた低い回転数の場合に、ブレーキが作動させられてリングギヤが固定され、これにより、変速機の入力軸に作用する慣性質量が増大させられてトルク変動が低減される。また、ブレーキを解放状態にすれば、慣性体が回転しないので、慣性体による制振作用を解除できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２２５４８２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１や特許文献２に記載された装置における遊星機構もしくは遊星歯車機構は、慣性質量体を出力軸などに連結するように構成されている。言い換えれば、これらの遊星機構や遊星歯車機構は、変速機能を備えているものの、入力軸と出力軸との間の変速機として機能するようには構成されていない。そのため、上述した従来の装置では、部品点数の増大に対して付加される機能が限られるので、装置の有用性の向上の点で改善の余地があった。
【０００６】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、入力部材と出力部材との間の変速機として機能させることができるとともに、その変速比に制約されずに制振のための慣性力を設定することのできる捩り振動低減装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明は、入力されたトルクの振動を抑制する方向に慣性力を作用させるように構成された捩り振動低減装置において、歯数が互いに相違しかつ同一軸線上に配置されて連結された第１ピニオンギヤおよび第２ピニオンギヤからなるステップドピニオンを自転かつ公転可能に保持するとともに出力部材に連結されたキャリヤと、いずれか一方のピニオンギヤに噛み合っている第１サンギヤと、前記第１ピニオンギヤと第２ピニオンギヤとの一方に噛み合っている第１リングギヤと、前記第１ピニオンギヤと第２ピニオンギヤとのうち前記第１サンギヤが噛み合っているピニオンギヤ以外のピニオンギヤに噛み合っている第２サンギヤもしくは前記第１ピニオンギヤと第２ピニオンギヤとのうち前記第１リングギヤが噛み合っているピニオンギヤ以外のピニオンギヤに噛み合っている第２リングギヤとを有する遊星歯車機構と、前記第１サンギヤと第１リングギヤと第２サンギヤもしくは第２リングギヤとのいずれか一つのギヤを入力部材に連結しているばねダンパ機構と、前記いずれか一つのギヤに対して前記ステップドピニオンを介して連結されている、前記第１サンギヤと第１リングギヤと第２サンギヤもしくは第２リングギヤとのうちのいずれか他の一つのギヤを前記入力部材に選択的に連結するクラッチ機構と、前記第１サンギヤと第１リングギヤと第２サンギヤもしくは第２リングギヤとのうち前記一つのギヤおよび前記他の一つのギヤ以外のギヤを選択的に固定するブレーキ機構とを備え、前記ばねダンパ機構を介して前記入力部材に連結されている前記ギヤもしくは該ギヤに一体化されている部材と、前記ブレーキ機構によって選択的に固定される前記ギヤもしくは該ギヤに一体化されている部材との少なくともいずれか一方が前記慣性力を発生するように構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、クラッチ機構を係合させ、かつブレーキ機構を解放することにより、遊星歯車機構に対して二つのギヤからトルクが入力され、遊星歯車機構の全体が一体となって回転する直結状態となる。その場合、ブレーキ機構に連結されているギヤが空転し、トルク変動が生じた場合にはそのギヤが角加速度や質量（慣性モーメント）に応じた慣性力を発生し、制振作用を行う。その角加速度や角速度は、ばねダンパ機構に連結されているギヤとクラッチに連結されているギヤとのギヤ比に基づいて決められるが、そのギヤ比は変速比を決めるものとはなっていないので、制振効果が高い回転数を、遊星歯車機構で設定する変速比の制約を特に受けることなく、所望の回転数に設定することができる。また、クラッチ機構を解放し、かつブレーキ機構を係合させることにより、所定の変速比の変速段が設定される。その場合、前記慣性力を発生したギヤの空転回転数を規定する前記ギヤ比とは異なるギヤ比に応じた変速比となる。すなわち、この発明では、制振のための慣性力を発生させるギヤ比と変速段を設定するためのギヤ比とが、ステップドピニオンによって独立させられているので、変速比と制振性能とに対する要求を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明に係る捩り振動低減装置の一例を示すスケルトン図である。
【図２】図１に示す捩り振動低減装置を振動モデルとして示す模式図である。
【図３】本発明例と二つの比較例とについての振動伝達率を測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１はこの発明に係る捩り振動低減装置の一例を示すスケルトン図である。ここに示す例は、エンジン１から変速機２に伝達されるトルクの振動を低減するように構成された例であり、ステップドピニオン型遊星歯車機構３を主体にして構成されている。ステップドピニオン４は、歯数が互いに異なる二つのピニオンギヤ５，６を同一軸線上で連結し、かつキャリヤ７によって自転かつ公転可能に保持したピニオンである。その一方のピニオンギヤ（以下、仮に第１ピニオンギヤとする）５にサンギヤ（以下、仮に第１サンギヤとする）８と、その第１サンギヤ８に対して同心円上に配置されたリングギヤ９とが噛み合っている。したがって、これら第１サンギヤ８および第１ピニオンギヤ５ならびにリングギヤ９によってシングルピニオン型の遊星歯車機構が構成されている。さらに、他方のピニオンギヤ（以下、仮に第２ピニオンギヤとする）６に他のサンギヤ（以下、仮に第２サンギヤとする）１０が噛み合っている。
【００１１】
上記のリングギヤ９は、ばねダンパ機構１１を介して入力部材１２に連結されている。この入力部材１２は、例えばエンジン１の出力軸に取り付けられたフライホイールである。また、ばねダンパ機構１１はエンジン１の出力側にクラッチなどと共に用いられている一般的なダンパ機構であってよく、駆動側の部材と従動側の部材とを円周方向に向けて配置したコイルばねを介して連結して構成された機構である。その入力部材１２と前述した第２サンギヤ１０とがクラッチ機構１３を介して連結されている。このクラッチ機構１３は、摩擦係合機構あるいは噛み合い式係合機構など従来知られているクラッチ機構であってよく、例えば電気的に制御され、もしくは油圧によって制御されて入力部材１２と第２サンギヤ１０をトルク伝達可能に連結し、またその連結を解くように構成されている。さらに、第２サンギヤ１０の回転を選択的に止める（固定する）ブレーキ機構１４が設けられている。このブレーキ機構１４は、要は、第２サンギヤ１０の負方向の回転（エンジン１の回転方向とは反対方向の回転）を止めることができればよく、したがって摩擦ブレーキや噛み合い式ブレーキなどの正負両方向の回転を止めるブレーキ機構に限らず、一方向ブレーキによって構成されていてもよい。
【００１２】
図１に示す捩り振動低減装置は、以下のように作用する。先ず、クラッチ機構１３を解放した状態では、エンジン１が出力したトルクが入力部材１２からばねダンパ機構１１を介してリングギヤ９に伝達される。このようにしてリングギヤ９に正回転方向のトルクが作用すると、第１サンギヤ８には負回転方向のトルクが作用する。この第１サンギヤ８は、ブレーキ機構１４によって負回転方向の回転が止められているので、キャリヤ７に正回転方向のトルクが伝達され、そのトルクが変速機２に伝達される。したがって、キャリヤ７もしくはこれに連結された部材が出力部材となっており、その回転数はリングギヤ９の回転数である入力回転数よりも低回転数となり、遊星歯車機構３は減速機として機能する。その変速比は、第１サンギヤ８とリングギヤ９との歯数の比（ギヤ比）を「ρ」とすれば、「１＋ρ」で表され、この変速段はいわゆる低速段となる。
【００１３】
一方、クラッチ機構１３を係合させた状態では、リングギヤ９と第２サンギヤ１０とにエンジン１のトルクが伝達される。したがって遊星歯車機構３においては、二つの回転要素が同方向に等速度で回転するから、遊星歯車機構３の全体が一体となって回転し、変速比は「１」となる。いわゆる直結段あるいは高速段である。したがって、上記の低速段が設定されている場合と比較してエンジン回転数は低回転数になる。この高速段では、第１サンギヤ８に正回転方向のトルクが作用するので、ブレーキ機構１４が解放して第１サンギヤ８が正回転する。この状態で入力トルク（エンジントルク）が変動あるいは振動すると、第２サンギヤ１０がクラッチ機構１３によって入力部材１２に連結されていてその回転数がエンジン回転数と同じになるのに対して、リングギヤ９と入力部材１２との間に配置されているばねダンパ機構１１ではコイルスプリングを圧縮して捩りが生じるので、リングギヤ９の回転数もしくは回転角度が第２サンギヤ１０とは異なることになる。このような第２サンギヤ１０とリングギヤ９との相対的な回転が生じると、それに伴って第１サンギヤ８がリングギヤ９や第２サンギヤ１０に対して相対的に回転する。このような第１サンギヤ８の回転数もしくは回転角度の変化は、エンジントルクの振動に起因しており、その角加速度と第１サンギヤ８およびこれと一体の部材の慣性モーメントに応じた慣性トルク（慣性力）を生じる。
【００１４】
図２は、図１に示す捩り振動低減装置を振動モデルとして記載した模式図であり、Ｋ1 はばねダンパ機構１１のばね係数、Ｋ2 は変速機２の出力側のばね係数、Ｉ1 は入力部材１２の慣性モーメント、Ｉ2 はリングギヤ９の慣性モーメント、Ｉ3 は変速機２の慣性モーメント、Ｉ4 は第１サンギヤ８の慣性モーメント、ρは前述した通り第１サンギヤ８とリングギヤ９との間のギヤ比、ρa は第２サンギヤ１０とリングギヤ９との間のギヤ比をそれぞれ示している。入力トルクの振動は、図２において入力部材１２の左右方向の往復動で表され、入力トルクが振動した場合にはばねダンパ機構１１におけるばねの伸縮が生じるので、各サンギヤ８，１０およびリングギヤ９ならびにキャリヤ７をそれぞれ示す点を結んだ直線が、図２の左右方向に移動するとともに、キャリヤ７を示す点を中心に所定角度、往復回転する。図２に示すように慣性質量体として機能する第１サンギヤ８は、回転中心となるキャリヤ７の点から最も離れて位置し、その往復回転の半径が大きい。すなわち、トルクが振動した場合の第１サンギヤ８の角加速度や角速度が、リングギヤ９や入力部材１２（第２サンギヤ１０）の角加速度や角速度よりも大きくなる。慣性トルク（慣性力）は、質量と角加速度との積として求められるから、第１サンギヤ８はトルク変動に伴って生じる角加速度が大きいことにより、小さい質量で大きい慣性トルク（慣性力）を発生する。これは、制振作用を行う慣性質量体の質量を増大させたのと同様の作用であり、したがって図１に示すこの発明に係る捩り振動低減装置によれば、エンジン回転数が低回転数の場合の制振性能が向上する。
【００１５】
図３は本発明例と比較例との振動伝達率の計算結果を示している。本発明例は図１に示すように構成した例であり、比較例１は慣性質量体を設けずにばねダンパ機構のみによって制振を行った例であり、比較例２は本発明例におけるステップドピニオン型遊星歯車機構に代えてシングルピニオン型遊星歯車機構を使用した例である。比較例２の計測結果から明らかなように、遊星歯車機構の所定の回転要素を慣性質量体として機能させることにより、所定のエンジン回転数における振動伝達率が低下し、制振性能が向上する。これに対して本発明例では、慣性質量体として機能する回転要素（前述した第１サンギヤ８）の慣性力が増大するので、比較例２による場合よりも更に低回転数での振動伝達率が低下し、低回転数での制振性能が向上する。また、このような作用は、質量を増大させずに得ることができるので、捩り振動低減装置の大型化を防止もしくは抑制することができる。
【００１６】
なお、この発明は上述した実施形態に限定されない。すなわち、ステップドピニオン型遊星歯車機構は、上述した少なくとも四つの回転要素を備えており、それらの回転要素から入力要素や出力要素ならびに固定要素もしくは反力要素を適宜に選択できる。したがって、この発明では、前記リングギヤ９に代えて第１サンギヤ８をばねダンパ機構１１に連結するとともにリングギヤ９をブレーキ機構１４に連結するなどの変更は適宜に行ってよい。また、サンギヤを一つにするとともに、リングギヤを二つ設けてもよい。
【符号の説明】
【００１７】
１…エンジン、  ２…変速機、  ３…ステップドピニオン型遊星歯車機構、  ４…ステップドピニオン、  ５，６…ピニオンギヤ、  ７…キャリヤ、  ８，１０…サンギヤ、  ９…リングギヤ、  １１…ばねダンパ機構、  １２…入力部材、  １３…クラッチ機構、  １４…ブレーキ機構。
【図１】
2016138611.tif 000003
【図２】
2016138611.tif 000004
【図３】
2016138611.tif 000005