JP2009115111A - トルク変動吸収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦材を廃止してリミッタトルクを安定させることができるとともに、トルク変動を吸収することができるトルク変動吸収装置を提供すること。
【解決手段】クランクシャフト３９に設けられ、円周方向に沿って凹部８３および凸部８４が連続して形成された第１のプレート８１と、第１のプレート８１に対向するようにしてインプットシャフト４６に設けられ、第１のプレート８１に対向する対向面８２ａで球体８５および球体９０を回転自在に保持する第２のプレート８２と、第１のプレート８１と第２のプレート８２とが近接するように第２のプレート８２を第１のプレート８１に付勢する圧縮バネ８７とを備え、凸部８４を、第１のプレート８１の円周方向の一方側に向かって上方に傾斜する第１の傾斜面８４ａと第１の傾斜面８４ａの頂点から第１のプレート８１の円周方向の一方側に向かって下方に傾斜する第２の傾斜面８４ｂとを有する山状に形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、トルク変動吸収装置に関し、特に、第１の軸部材と第２の軸部材の間でトルク変動を吸収するとともに、過大なトルクが伝達されるのを防止することができるトルク変動吸収装置に関する。

一般に、トルクを単独で出力可能な内燃機関とモータジェネレータを備えたハイブリッド車両にあっては、内燃機関の動力をクランクシャフトからインプットシャフトを介してモータジェネレータと駆動輪に伝達するとともに、エンジンの始動時にモータジェネレータの駆動力をエンジンに伝達するようになっており、エンジンとモータジェネレータの間で動力の遣り取りを行うようになっている。

このため、内燃機関のクランクシャフトとモータジェネレータのインプットシャフトとの間には、内燃機関からモータジェネレータや駆動輪に伝達されるトルク変動を吸収するダンパ機構およびモータジェネレータからエンジンに伝達される過大なトルクを吸収するトルクリミッタを備えたトルク変動吸収装置が設けられている。

従来のこの種のトルク変動吸収装置としては、図１２に示すようなものが知られている。図１２において、トルク変動吸収装置１は、図示しないエンジンのクランクシャフト２と、図示しない動力分配機構のインプットシャフト３の間に配設されており、トルク変動吸収装置１は、クランクシャフト２に固定されるフライホイール４とインプットシャフト３との間にエンジンの駆動トルクを吸収してインプットシャフト３にトルクを伝達するダンパ機構５を備えている。

ダンパ機構５は、外周側に延在するディスク５ａ、５ｂと、フランジ６ａを有するハブ６と、ハブ６とフランジ６ａの円周方向間に配設されるトーションスプリング７と、ダンパ機構５とフライホイール４との間のトルク変動が所定値に達するとフライホイール４からハブ６への動力の伝達を制限するトルクリミッタ８とを備えている。

ダンパ機構５は、トルクリミッタ８を介してフライホイール４に係合しているとともに、ハブ６の内周部は、インプットシャフト３とスプライン結合しており、ダンパ機構５は、ディスク５ａ、５ｂとフランジ６ａとの間に発生するのトルクの変動を吸収する。

また、トルクリミッタ８は、連結プレート５ｃを介してディスク５ｂの外周に固定される摩擦材８ａと、摩擦材８ａをフライホイール４に向けて付勢する付勢部材８ｂと、付勢部材８ｂと摩擦材８ａの間に配されるリミッタプレート８ｃとを備えている。

また、ディスク５ａ、５ｂとハブ６のフランジ６ａの間にヒステリシス機構９が介装されており、このヒステリシス機構９は、フランジ６ａとディスク５ａ、５ｂとが相対回転するときに摩擦によって相対回転を妨げる向きに作用するヒステリシストルクを発生するようになっている。

このような構成を有するトルク変動吸収装置にあっては、エンジンの動力がクランクシャフト２からフライホイール４に伝達された後、フライホイール４の外周側でトルクリミッタ８を介して動力がディスク５ａ、５ｂに伝達される。

ディスク５ａ、５ｂに伝達された動力によりディスク５ａ、５ｂが回転するとダンパ機構５を介してフランジ６ａに動力が伝達される。このとき、トーションスプリング７の許容範囲内のトルクの変動はトーションスプリング７によるトルクの吸収特性に従って吸収され、フランジ６ａを通ってインプットシャフト３に伝達される。

動力伝達中に、慣性の大きなエンジンとモータジェネレータの間のクランクシャフト２とインプットシャフト３の間にねじり振動が起こる等して、ディスク５ａ、５ｂとハブ６とが相対回転して更なるトルクの変動が発生し、摩擦材８ａとフライホイール４との間の摩擦係合による許容係合範囲を越えた場合には、トルクリミッタ８が作動して摩擦材８ａがハブ６と一体となった状態でフライホイール４に対して相対回転する。このため、エンジンから動力分配装置を介してモータジェネレータや駆動輪側に過大なトルクが伝達されるのを防止することができる。

また、エンジンの始動時にモータジェネレータの動力が動力分配装置を介してインプットシャフト３からクランクシャフト２に伝達されるときに、この動力伝達中にディスク５ａ、５ｂとハブ６とが相対回転してインプットシャフト３からクランクシャフト２に過大なトルクが入力したときに、摩擦材８ａとフライホイール４との間の摩擦係合による許容係合範囲を越えた場合にも、トルクリミッタ８が作動して摩擦材８ａがハブ６と一体となった状態でフライホイール４に対して相対回転することにより、モータジェネレータからエンジンに過大なトルクが伝達されるのを防止することができる（例えば、特許文献１参照。）。

ところが、このような従来のトルク変動吸収装置にあっては、トルクリミッタ８が、ディスク５ｂの外周に固定される摩擦材８ａと、摩擦材８ａをフライホイール４に向けて付勢する付勢部材８ｂと、付勢部材８ｂと摩擦材８ａの間に配されるリミッタプレート８ｃとから構成されているため、リミッタトルクが摩擦材８ａの摩擦係数に左右されてしまい、リミッタトルクの値にばらつきが発生してしまうおそれがあった。

また、トルクリミッタ８は、摩擦材８ａとフライホイール４との間の摩擦係合による許容係合範囲を越えた場合にのみ作動するため、摩擦材８ａに錆び等が発生すると摩擦材８ａがフライホイール４に固着し易い。このため、リミッタ機能を発揮し難くなるおそれがある。

このようにトルクリミッタの摩擦係数に影響されるのを防止することができるとともに、リミッタ機能を発揮できなくなるのを防止することができるものとして、図１３、図１４に示すようなものが知られている。
図１３、図１４において、トルクリミッタ１０は、ボス１１およびフランジ１２を備えており、これらボス１１およびフランジ１２が互いに同軸で対向されて相対回転可能に配置されている。

ボス１１は、中心部に中空穴１３が設けられるディスク状に形成されており、ボス１１の外周には鍔部１４が突設されている。また、フランジ１２はリング状に形成されており、フランジ１２の内周部が鍔部１４の中央部に形成された嵌合部分１５の外周部に相対回転自在に嵌合されている。

また、フランジ１２には、その肉厚方向に貫通される複数の収納穴１６が円周方向に不規則な間隔で形成されており、それぞれの収納穴１６に球体１７が収容されている。また、ボス１１の鍔部１４には、収納穴１６の位置に一致させて球体１７の一側部分を係脱可能に係合する係合凹部１８が形成されており、収納穴１６に収容された球体１７が係合凹部１８に係合しているときに、ボス１１からフランジ１２にトルクが伝達されるようになっている。

具体的には、トルク伝達状態で球体１７がボス１１の係合凹部１８に強固に嵌合保持されるように、ボス１１の係合凹部１８が球体１７の外形形状に沿って形成されるとともに、フランジ１２の収納穴１６の内面が球体１７の外面に対して摺接状態で密接するように形成されている。

球体１７は、コイルスプリング１９によって係合凹部１８に係合する方向に付勢されており、コイルスプリング１９は、図１３に示すように所定トルク未満で球体１７が係合凹部１８に係合する状態を保持し、所定トルク以上で、図１４に示すように球体１７が係合凹部１８から離脱することを許容するようになっている（例えば、特許文献２参照）。

このようなトルクリミッタにあっては、鍔部１４の収納穴１６に球体１７が収容されているため、動力伝達中には球体１７を常時回転させることができ、球体１７がフランジ１２やボス１１に固着するのを防止することができる。このため、リミッタ機能を発揮することができるとともに、従来の摩擦材を廃止したので、摩擦材の摩擦係数の影響を受けるのを防止することができる。
特開２００３−１９４０９５号公報 特開平１１−９３９７０号公報

しかしながら、このような従来のトルク変動吸収装置にあっては、所定トルク未満では、コイルスプリング１９の付勢力によって球体１７の係合状態を保持し、所定トルク以上で、球体１７が係合凹部１８から離脱することを許容するように構成を有しているだけであるため、トルクリミッタとしての機能しか有しておらず、トルク変動を吸収することができないという問題があった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、摩擦材を廃止してリミッタトルクを安定させることができるとともに、トルク変動を吸収することができるトルク変動吸収装置を提供することを目的とする。

本発明に係るトルク変動吸収装置は、上記課題を解決するため、（１）第１の軸部材および第２の軸部材のいずれか一方に設けられ、円周方向に沿って凹凸が連続して形成された第１のプレートと、前記第１のプレートに対向するようにして前記第１の軸部材および前記第２の軸部材のいずれか他方に設けられ、前記第１のプレートに対向する対向面で球体を回転自在に保持する第２のプレートと、前記第１のプレートと前記第２のプレートとが近接するように前記第１のプレートおよび前記第２のプレートの少なくとも一方を前記第１のプレートおよび前記第２のプレートの少なくとも他方に付勢する付勢部材とを備え、前記凸部は、前記球体が前記第１のプレートの円周方向に沿って移動するのを許容する案内面を有し、前記第２のプレートの球体が前記第１のプレートの凸部に係合しながら前記第１のプレートと前記第２のプレートが一体的に回転することにより、前記第１の軸部材と前記第２の軸部材の間で動力を伝達するものから構成されている。

この構成により、第１の軸部材および第２の軸部材の間のトルク変動が発生したときには、第２のプレートの球体が回転しながら凸部の案内面に沿って移動するため、トルク変動を吸収することができる。

また、第１の軸部材および第２の軸部材の間に過大なトルクが入力した場合には、第２のプレートの球体が凸部を乗り越えるようにして第２のプレートと第１のプレートが相対回転するため、第１の軸部材および第２の軸部材の相互に過大なトルクが伝達されるのを防止することができる。

また、第１のプレートの凸部が前記第２のプレートの球体に係合しながら第１のプレートと第２のプレートとが一体的に回転することにより、第１の軸部材と第２の軸部材との間で動力を伝達するので、動力伝達中には、球体を常に回転状態することができる。このため、球体が第１のプレートや第２のプレートに固着するのを防止することができ、トルクリミッタとしての機能が損なわれるのを防止することができる。

また、凸部と球体の回転を利用して第１のプレートと第２のプレートの間で動力の伝達を行うことができるので、従来の摩擦材を廃止することができ、摩擦材の摩擦係数に影響されるのを防止することができる。

上記（１）のトルク変動吸収装置において、（２）前記凸部が、前記第１のプレートの円周方向の一方側に向かって上方に傾斜する第１の傾斜面と前記第１の傾斜面の頂点から前記第１のプレートの円周方向の一方側に向かって下方に傾斜する第２の傾斜面とを有する山状に形成され、前記第１の傾斜面および前記第２の傾斜面が前記案内面を構成するものから構成されている。

この構成により、第１の軸部材および第２の軸部材の間のトルク変動が発生したときには、第２のプレートの球体が回転しながら凸部の第１の傾斜面または第２の傾斜面に沿って移動するため、トルク変動を吸収することができる。

また、第１の軸部材および第２の軸部材の間に過大なトルクが入力した場合には、第２のプレートの球体が凸部の第１の傾斜面または第２の傾斜面を乗り越えて第２の傾斜面または第１の傾斜面に移動するように第２のプレートと第１のプレートが相対回転するため、第１の軸部材および第２の軸部材の相互に過大なトルクが伝達されるのを防止することができる。その後、球体が第１の傾斜面または第２の傾斜面に係合しながら第１のプレートと第２のプレートとが一体的に回転することにより、第１の軸部材と第２の軸部材との間で動力を伝達することができる。

上記（１）のトルク変動吸収装置において、（３）前記凹部が、前記球体の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する半球状の溝から構成されるとともに、前記凸部の外周面が曲面状の前記溝の内周面から構成され、前記凸部の外周面が前記案内面を構成する。

この構成により、第１の軸部材および第２の軸部材の間のトルク変動が発生したときには、第２のプレートの球体が回転しながら凸部の曲面に沿って移動するため、トルク変動を吸収することができる。

また、第１の軸部材および第２の軸部材の間に過大なトルクが入力した場合には、第２のプレートの球体が凸部の曲面を乗り越えて第２のプレートと第１のプレートが相対回転するため、第１の軸部材および第２の軸部材の相互に過大なトルクが伝達されるのを防止することができる。その後、球体が抜け出た溝の回転方向下流側に位置する溝の曲面に球体が係合しながら、第１のプレートと第２のプレートとが一体的に回転することにより、第１の軸部材と第２の軸部材との間で動力を伝達することができる。

上記（１）ないし（４）のいずれかのトルク変動吸収装置において、前記第２のプレートが、前記球体を回転自在に保持する嵌合溝を有し、前記嵌合溝と前記球体の間に摩擦部材を介装したものから構成されている。

この構成により、嵌合溝と球体の間に摩擦部材を介装して球体の転がり摩擦係数を設定するとともに、第１のプレートおよび第２のプレートを少なくとも一方を第１のプレートおよび第２のプレートの少なくとも他方に付勢する付勢部材の付勢力を設定することにより、第１のプレートと第２のプレートとが相対回転するときに摩擦によって相対回転を妨げる向きに作用するヒステリシストルクを、簡素、かつ安価な構成によって発生させることができる。

本発明によれば、摩擦材を廃止してリミッタトルクを安定させることができるとともに、トルク変動を吸収することができるトルク変動吸収装置を提供することができる。

以下、本発明に係るトルク変動吸収装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１〜図６は、本発明に係るトルク変動吸収装置の第１の実施の形態を示す図であり、本発明をハイブリッド車両に適用した例を示している。

まず、構成を説明する。
図１において、ハイブリッド車両３１は、内燃機関としてのエンジン３２を含んで構成され、エンジン３２からの動力を出力部としてのドライブシャフト３３を介して駆動輪３４Ｌ、３４Ｒに伝達する動力伝達装置３５と、ハイブリッド車両３１全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット１００とを含んで構成されている。

動力伝達装置３５は、第１のモータジェネレータＭＧ１と、第２のモータジェネレータＭＧ２と、第２のモータジェネレータＭＧ２のロータシャフト５６に接続される減速機３７と、減速機３７、エンジン３２および第１のモータジェネレータＭＧ１の間で動力分配を行う動力分配機構３８とを備えている。

ここで、減速機３７は、第２のモータジェネレータＭＧ２から動力分配機構３８への減速比が、例えば、２倍以上に設定されている。

エンジン３２は、ガソリンまたは軽油等の炭化水素系の燃料により動力を出力するエンジンであり、エンジン３２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）１０１によって燃料噴射制御や点火制御、吸入空気量調節制御等の運転制御が行われるようになっている。

動力分配機構３８は、エンジン３２のクランクシャフト３９に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸４０に結合されたサンギヤ４１と、減速機３７のリングギヤと共通のリングギヤ４２と、サンギヤ４１とリングギヤ４２の間に配置され、サンギヤ４１の外周を自転しながら公転する複数のピニオンギヤ４３と、クランクシャフト３９の端部にトルク変動吸収装置４４を介して結合されたインプットシャフト４６と、各ピニオンギヤ４３の回転軸を支持するキャリア４５とを備えており、サンギヤ４１、リングギヤ４２およびキャリア４５を回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構を構成している。

この動力分配機構３８は、第１のモータジェネレータＭＧ１が発電機として機能するときには、キャリア４５から入力されるエンジン３２からの動力をサンギヤ４１側とリングギヤ４２側にそのギヤ比に応じて分配し、第１のモータジェネレータＭＧ１が電動機として機能するときには、キャリア４５から入力されるエンジン３２からの動力とサンギヤ４１から入力される第１のモータジェネレータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ４２側に出力するようになっている。

一方、第１のモータジェネレータＭＧ１は、回転磁界を形成するステータ４８と、ステータ４８の内部に配置され、複数個の永久磁石が埋め込まれているロータ４９とを備えており、ステータ４８は、ステータコアおよびステータコアに巻回される三相コイルを備えている。

ロータ４９は、動力分配機構３８のサンギヤ４１と一体的に回転するサンギヤ軸４０に結合されており、ステータ４８のステータコアは、電磁鋼板の薄板を積層して形成され、後述するケースの内周部に固定されている。

このように構成される第１のモータジェネレータＭＧ１は、ロータ４９に埋め込まれた永久磁石による磁界と三相コイルによって形成される磁界との相互作用によりロータ４９を回転駆動する電動機として動作する。また、第１のモータジェネレータＭＧ１は、永久磁石による磁界とロータ４９の回転との相互作用により三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。

また、第２のモータジェネレータＭＧ２は、回転磁界を形成するステータ５２と、ステータ５２の内部に配置され、複数個の永久磁石が埋め込まれたロータ５３とを備えており、ステータ５２は、ステータコアおよびステータコアに巻回される三相コイルとを備えている。

ロータ５３のロータシャフト５６は、減速機３７のサンギヤ５７にスプライン嵌合されており、ステータ５２のステータコアは、例えば、電磁鋼板の薄板を積層して形成され、ケースの内周部に固定されている。

第２のモータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界とロータ５３の回転との相互作用によって三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機としても動作するようになっており、第２のモータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界と三相コイルによって形成される磁界との相互作用によりロータ５３を回転駆動する電動機として動作する。

リングギヤ４２の外周部にはカウンタドライブギヤ７２が一体的に設けられており、このカウンタドライブギヤ７２は、リングギヤ４２と一体的に回転するようになっている。

また、カウンタドライブギヤ７２は、アイドルドライブギヤ７３に噛合しており、このアイドルドライブギヤ７３は、アイドルドリブンギヤ７４を介してカウンタドリブンギヤ７５に連結されている。

このカウンタドリブンギヤ７５は、ファイナルギヤ７６を介してデファレンシャルギヤ７７に連結されており、デファレンシャルギヤ７７は、ドライブシャフト３３を介して駆動輪３４Ｌ、３４Ｒに駆動トルクを伝達する。

また、第１のモータジェネレータＭＧ１および第２のモータジェネレータＭＧ２は、インバータ６１およびインバータ６２を介してバッテリ６３の間で電力の遣り取りを行うようになっている。

インバータ６１およびインバータ６２とバッテリ６３とを接続する電力ライン６４は、インバータ６１およびインバータ６２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、第１のモータジェネレータＭＧ１および第２のモータジェネレータＭＧ２のいずれか一方で発電される電力を第１のモータジェネレータＭＧ１および第２のモータジェネレータＭＧ２のいずれか他方のモータジェネレータで消費することができるようになっている。

したがって、バッテリ６３は、第１のモータジェネレータＭＧ１および第２のモータジェネレータＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、第１のモータジェネレータＭＧ１および第２のモータジェネレータＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ６３は充放電されない。

また、第１のモータジェネレータＭＧ１および第２のモータジェネレータＭＧ２は、何れもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）１０２により駆動制御されるようになっている。

モータＥＣＵ１０２には、第１のモータジェネレータＭＧ１および第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えば、第１のモータジェネレータＭＧ１および第２のモータジェネレータＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ１１１および回転位置検出センサ１１２からの信号や図示しない電流センサにより検出される第１のモータジェネレータＭＧ１および第２のモータジェネレータＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ１０２からは、インバータ６１およびインバータ６２へのスイッチング制御信号が出力されている。

モータＥＣＵ１０２は、ハイブリッド用電子制御ユニット１００と通信するようになっており、ハイブリッド用電子制御ユニット１００からの制御信号によって第１のモータジェネレータＭＧ１および第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動制御するとともに、必要に応じて第１のモータジェネレータＭＧ１および第２のモータジェネレータＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット１００に出力する。

バッテリ６３は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）１０３によって管理されており、バッテリＥＣＵ１０３には、バッテリ６３を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ６３の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、 バッテリ６３の出力端子に接続された電力ライン６４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、 バッテリ６３に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度等が入力されており、必要に応じてバッテリ６３の状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット１００に出力する。

なお、バッテリＥＣＵ１０３にあっては、バッテリ６３を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ（State of charge））も演算している。

一方、ハイブリッド用電子制御ユニット１００は、ＣＰＵ（Central processing unit）１００ａを中心とするマイクロプロセッサから構成されており、ＣＰＵ１００ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ（Read only memory）１００ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random access memory）１００ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備えている。

また、ハイブリッド用電子制御ユニット１００には、イグニッションスイッチ（ＩＧ）１１３からのイグニッション信号Ｉｇ、運転手により踏み込まれるアクセルペダル９９の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ１１５からのアクセル開度信号Ａｃｃ、車速センサ１１７からの車速信号Ｖがそれぞれ入力ポートを介して入力されている。

モータＥＣＵ１０２は、ハイブリッド用電子制御ユニット１００から入力した制御信号に応じてインバータ６１およびインバータ６２を駆動制御することにより、第２のモータジェネレータＭＧ２のロータ５３を一方向または他方向に回転駆動する。

具体的には、アクセルペダル９９が踏み込まれたときに、アクセルペダルポジションセンサ１１５からのアクセルペダル９９の踏み込み量に応じたアクセル開度信号Ａｃｃが入力されたときに、第２のモータジェネレータＭＧ２による運転領域において、第２のモータジェネレータＭＧ２を一方向に回転駆動して、減速機３７を介してドライブシャフト３３に動力を伝達する。

また、アクセルペダル９９の踏み込みが解除されてアクセルペダルポジションセンサ１１５からのアクセル開度信号Ａｃｃが入力されなくなったときには、第２のモータジェネレータＭＧ２を同方向に回転駆動しつつ、負トルクを発生させることにより、エンジンブレーキを発生させるようになっている。

図２〜図４は、トルク変動吸収装置４４の概略構成図である。
図２〜図４において、トルク変動吸収装置４４は、第１の軸部材としてのクランクシャフト３９に接続される第１のプレート８１と、第２の軸部材としてのインプットシャフト４６に接続される第２のプレート８２とを備えている。

なお、本実施の形態の第２のプレート８２は、インプットシャフト４６にスプライン嵌合されており、第２のプレート８２は、インプットシャフト４６に対して軸方向移動自在で、かつインプットシャフト４６に対して回転不能となっている。また、第１のプレート８１はフライホイールとして兼用してもよく、第１のプレート８１と別体のフライホイールを第１のプレート８１に取付けてもよい。

第１のプレート８１には、円周方向に沿って凹部８３および凸部８４が連続して形成されている。凸部８４は、第１のプレート８１の円周方向の一方側に向かって上方に傾斜する案内面としての第１の傾斜面８４ａを有するとともに、第１の傾斜面８４ａの頂点から第１のプレート８１の円周方向の一方側に向かって下方に傾斜する案内面としての第２の傾斜面８４ｂとから構成されており、凸部８４は、山状に形成されている。

また、図４（ｂ）示すように、第１のプレート８１に対向する第２のプレート８２の対向面８２ａには嵌合溝８２ｂが形成されており、この嵌合溝８２ｂには球体８５の一部が嵌合され、この球体８５は、第２のプレート８２に対して回転自在になっている。
また、嵌合溝８２ｂには球体９０の一部が嵌合されており、この球体９０は、第２のプレート８２に対して回転自在になっている。なお、球体８５および球体９０は、第２のプレート８２から落下しないように少なくとも体積の半分以上は嵌合溝８２ｂに嵌合されている。

また、嵌合溝８２ｂと球体８５および球体９０の間には、図４（ｂ）に示すように摩擦部材としてのゴム等の摩擦シート８６が介装されており、摩擦シート８６によって球体８５および球体９０に所定の転がり摩擦係数が付与されている。また、インプットシャフト４６にはフランジ部４６ａが設けられており、このフランジ部４６ａと第２のプレート８２の間には付勢部材としての圧縮バネ８７が介装されている。

この圧縮バネ８７は、第２のプレート８２を第１のプレート８１に付勢するようになっており、球体８５は、圧縮バネ８７によって第１の傾斜面８４ａに係合するようになっている。また、球体９０は、球体８５に対して円周方向に半分、すなわち、３個設けられており、圧縮バネ８７によって第２の傾斜面８４ｂに係合するようになっている。また、球体９０は、球体８５に対して等間隔に配置、すなわち、球体８５に対して１つおきに配置されている。

また、球体８５は、第１の傾斜面８４ａに沿って第１のプレート８１の円周方向に沿って移動することが許容されており、第１の傾斜面８４ａに沿って回転するようになっている。また、球体９０は、第２の傾斜面８４ｂに沿って第１のプレート８１の円周方向に沿って移動することが許容されており、第２の傾斜面８４ｂに沿って回転するようになっている。

次に、作用を説明する。
圧縮バネ８７によって第２のプレート８２が第１のプレート８１に付勢されるため、エンジン３２の動力がクランクシャフト３９から第１のプレート８１に伝達されると、球体８５が第１の傾斜面８４ａに係合して第１のプレート８１と第２のプレート８２が一体回転する。なお、第１のプレート８１が時計方向に回転するようにクランクシャフト３９が回転することを前提として説明を行う。

このとき、球体８５および球体９０の転がり摩擦係数と圧縮バネ８７の付勢力に応じた許容範囲内のトルクの変動は、図５の矢印Ａで示すように、球体８５が第１の傾斜面８４ａに沿って回転するとともに、球体９０が第２の傾斜面８４ｂに沿って回転するため、球体８５と第１の傾斜面８４ａおよび球体９０と第２の傾斜面８４ｂとによってトルク変動が吸収され、エンジン３２の動力がトルク変動吸収装置４４からインプットシャフト４６に伝達される。

また、動力伝達中に慣性の大きなエンジン３２および第１のモータジェネレータＭＧ１に接続されるクランクシャフト３９およびインプットシャフト４６の間にねじり振動が起こる等して、第１のプレート８１と第２のプレート８２が相対回転して更なるトルクの変動が発生し、球体８５の転がり摩擦係数と圧縮バネ８７の付勢力に応じた許容範囲を超えた過大なトルクが発生した場合には、図６の矢印Ｂで示すように、球体８５が第１の傾斜面８４ａを乗り換えて第１のプレート８１が第２のプレート８２に対して相対回転することにより、トルクリミッタとして機能する。このため、エンジン３２からインプットシャフト４６を介して第１のモータジェネレータＭＧ１や駆動輪３４Ｌ、３４Ｒ側に過大なトルクが伝達されるのを防止することができる。

このとき、球体８５が第２の傾斜面８４ｂを沿ってこの第２の傾斜面８４ｂを有する凸部８４に対して、第１のプレート８１の回転方向下流側に位置する凸部８４の第１の傾斜面８４ａに球体８５が係合して、第１のプレート８１および第２のプレート８２が一体回転する。なお、図示しないが、球体９０も第１の傾斜面８４ａを乗り換えて第２の傾斜面８４ｂ側に位置するため、第１のプレート８１が第２のプレート８２に対して相対回転するのを許容する。

一方、エンジン３２の始動時に第１のモータジェネレータＭＧ１の動力が動力分配機構３８を介してインプットシャフト４６からクランクシャフト３９に伝達されるときに、この動力伝達中に第１のプレート８１と第２のプレート８２とが相対回転して球体８５の転がり摩擦係数と圧縮バネ８７の付勢力に応じた許容範囲を超えた過大なトルクが発生した場合には、図６の矢印Ｂで示すように、球体８５が第１の傾斜面８４ａを乗り換えて第１のプレート８１が第２のプレート８２に相対回転することにより、トルクリミッタとして機能する。

この場合にも、球体８５が第２の傾斜面８４ｂを沿ってこの第２の傾斜面８４ｂを有する凸部８４に対して、第１のプレート８１の回転方向下流側に位置する凸部８４の第１の傾斜面８４ａに球体８５が係合して、第１のプレート８１および第２のプレート８２が一体回転する。
なお、このときにも図示しないが、球体９０が第１の傾斜面８４ａを乗り換えて第２の傾斜面８４ｂ側に位置するため、第１のプレート８１が第２のプレート８２に対して相対回転するのを許容する。

また、第１のプレート８１が反時計方向に回転するときには、球体８５および球体９０の転がり摩擦係数と圧縮バネ８７の付勢力に応じた許容範囲内のトルクの変動は、図５の矢印Ａで示すように、球体８５が第１の傾斜面８４ａに沿って回転するとともに、球体９０が第２の傾斜面８４ｂに沿って回転するため、球体８５と第１の傾斜面８４ａおよび球体９０と第２の傾斜面８４ｂとによってトルク変動が吸収され、エンジン３２の動力がトルク変動吸収装置４４からインプットシャフト４６に伝達される。
このときには、球体８５および球体９０の転がり摩擦係数と圧縮バネ８７の付勢力に応じた許容範囲を超えた過大なトルクが発生した場合には、球体９０が第２の傾斜面８４ｂの頂点を乗り越えるようにして第２のプレート８２と第１のプレート８１が相対回転することにより、トルクリミッタとして機能する。なお、このときには、球体８５も第２の傾斜面８４ｂを乗り換えて第１の傾斜面８４ａ側に位置するため、第１のプレート８１が第２のプレート８２に対して相対回転するのを許容する。
なお、本実施の形態では、球体８５に対して球体９０の数を半分にしたのは、殆どの運転領域において、第１のプレート８５が時計方向に回転することが多いからであり、球体９０の数を半分にすることにより、トルク変動吸収装置４４の製造コストが増大するのを抑制することができる。

このように本実施の形態では、クランクシャフト３９に設けられ、円周方向に沿って凹部８３および凸部８４が連続して形成された第１のプレート８１と、第１のプレート８１に対向するようにしてインプットシャフト４６に設けられ、第１のプレート８１に対向する対向面８２ａで球体８５および球体９０を回転自在に保持する第２のプレート８２と、第１のプレート８１と第２のプレート８２とが近接するように第２のプレート８２を第１のプレート８１に付勢する圧縮バネ８７とを備えたトルク変動吸収装置４４において、凸部８４を、第１のプレート８１の円周方向の一方側に向かって上方に傾斜する第１の傾斜面８４ａと第１の傾斜面８４ａの頂点から第１のプレート８１の円周方向の一方側に向かって下方に傾斜する第２の傾斜面８４ｂとを有する山状に形成したので、エンジン３２のトルク変動が発生したときには、第２のプレート８２の球体８５および球体９０が回転しながら凸部８４の第１の傾斜面８４ａおよび第２の傾斜面８４ｂに沿って移動して、トルク変動を吸収することができる。

また、エンジン３２または第１のモータジェネレータＭＧ１から過大なトルクが入力した場合には、第２のプレート８２の球体８５および球体９０が第１の傾斜面８４ａの頂点を乗り越えるようにして第２のプレート８２と第１のプレート８１が相対回転するので、エンジン３２または第１のモータジェネレータＭＧ１の相互に過大なトルクが伝達されるのを防止することができる。

その後、球体８５が第１の傾斜面８４ａに係合しながら第１のプレート８１と第２のプレート８２とが一体的に回転することにより、エンジン３２および第１のモータジェネレータＭＧ１の間で動力を伝達することができる。

また、第１のプレート８１の凸部８４が第２のプレート８２の球体８５に係合しながら、あるいは、凸部８４が第２のプレート８２の球体９０に係合しながら、第１のプレート８１と第２のプレート８２とが一体的に回転することにより、エンジン３２と第１のモータジェネレータＭＧ１との間で動力を伝達するので、動力伝達中には、球体８５および球体９０が常に回転状態となるため、球体８５および球体９０が第１のプレート８１や第２のプレート８２に固着するのを防止することができ、トルクリミッタとしての機能が損なわれるのを防止することができる。

また、凸部８４と球体８５および球体９０との回転を利用して第１のプレート８１と第２のプレート８２の間で動力の伝達を行うことができるので、従来の摩擦材を廃止することができ、摩擦材の摩擦係数に影響されるのを防止することができる。

また、第２のプレート８２が、球体８５および球体９０を回転自在に保持する嵌合溝８２ｂを有し、嵌合溝８２ｂと球体８５および球体９０との間に摩擦シート８６を介装したので、摩擦シート８６によって球体８５および球体９０の転がり摩擦係数を設定するとともに、圧縮バネ８７の付勢力を設定することにより、第１のプレート８１と第２のプレート８２とが相対回転するときに摩擦によって相対回転を妨げる向きに作用するヒステリシストルクを、簡素、かつ安価な構成によって発生させることができる。

また、本実施の形態では、凸部８４と球体８５および球体９０との回転を利用してトルク変動を吸収することができるので、従来のようなトーションスプリングを廃止することができ、トルク変動吸収装置４４の構成をより簡素化することができる。

なお、本実施の形態では、インプットシャフト４６を第１の軸部材としてインプットシャフト４６に第１のプレート８１を設けてもよく、クランクシャフト３９を第２の軸部材としてクランクシャフト３９に第２のプレート８２を設けてもよい。

（第２の実施の形態）
図７〜図１１は、本発明に係るトルク変動吸収装置の第２の実施の形態を示す図である。なお、第１の実施の形態と同一の構成には、同一番号を付して説明を省略する。また、ハイブリッド車両の構成については、図１を用いて説明を行う。

図７〜図９において、第１のプレート９１の対向面９１ａには球体８５と同数の半球状の溝（凹部）９２が形成されており、この溝９２は、球体８５の曲率半径よりも大きい曲率半径を有し、この溝９２に球体８５の一部が収納されている。

本実施の形態では、第１のプレート９１の円周方向において、溝９２を除いた対向面９１ａが凸部９３を構成しており、溝９２および凸部９３が第１のプレート９１の円周方向に沿って連続して形成されている。また、凸部９３の外周面９３ａが曲面状の溝９２の内周面から構成されている。すなわち、本実施の形態では、凸部９３の外周面９３ａが曲面状に形成されており、凸部９３の外周面９３ａが案内面を構成している。

次に、作用を説明する。
圧縮バネ８７によって第２のプレート８２が第１のプレート９１に付勢されるため、エンジン３２の動力がクランクシャフト３９から第１のプレート９１に伝達されると、球体８５が凸部９３の外周面９３ａに係合して第１のプレート９１と第２のプレート８２が一体回転する。なお、第１のプレート９１が時計方向に回転するようにクランクシャフト３９が回転することを前提として説明を行う。

このとき、球体８５の転がり摩擦係数と圧縮バネ８７の付勢力に応じた許容範囲内のトルクの変動は、図１０の矢印Ｃで示すように、球体８５が凸部９３の曲面状の外周面９３ａに沿って回転するため、球体８５と凸部９３の外周面９３ａによってトルク変動が吸収され、エンジン３２の動力がトルク変動吸収装置４４からインプットシャフト４６に伝達される。

また、動力伝達中に慣性の大きなエンジン３２および第１のモータジェネレータＭＧ１に接続されるクランクシャフト３９およびインプットシャフト４６の間にねじり振動が起こる等して、第１のプレート９１と第２のプレート８２が相対回転して更なるトルクの変動が発生し、球体８５の転がり摩擦係数と圧縮バネ８７の付勢力に応じた許容範囲を超えた過大なトルクが発生した場合には、図１１に矢印Ｄで示すように、球体８５が凸部９３の外周面９３ａを乗り換えて対向面９１ａに乗り上げられるため、第１のプレート８１が第２のプレート８２に対して相対回転することにより、トルクリミッタとして機能する。このため、エンジン３２からインプットシャフト４６を介して第１のモータジェネレータＭＧ１や駆動輪３４Ｌ、３４Ｒ側に過大なトルクが伝達されるのを防止することができる。

このとき、球体８５が凸部９３の対向面９１ａを沿って抜け出る前に収納されていた溝９２に対して、第１のプレート８１の回転方向下流側に位置する溝９２に球体８５が収納され、球体８５が凸部９３の外周面９３ａに係合することにより、第１のプレート９１および第２のプレート８２が一体回転する。
また、エンジン３２の始動時に第１のモータジェネレータＭＧ１の動力が動力分配機構３８を介してインプットシャフト４６からクランクシャフト３９に伝達されるときのトルクリミッタ機能は上述したものと同様であるため、説明を省略する。

また、第１のプレート９１が反時計方向に回転するときには、球体８５が凸部９３の外周面９３ａに係合して第１のプレート９１および第２のプレート８２が一体回転するが、このときには、凸部９３の外周面９３ａに沿って球体８５が回転してトルク変動を吸収し、過大なトルクが発生した場合には、球体８５が凸部９３の外周面９３ａを乗り越えるようにして第２のプレート８２と第１のプレート９１が相対回転することにより、トルクリミッタとして機能する。

このように本実施の形態では、第１のプレート９１に、球体８５の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する半球状の溝９２を形成するとともに、凸部９３の外周面を曲面状の溝９２の内周面から構成したので、第１の実施の形態と同様に摩擦材を廃止して、エンジン３２と第１のモータジェネレータＭＧ１との間で動力伝達を行うときのリミッタトルクを安定させることができるとともに、トルク変動を吸収することができ、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、第１のプレート９１に凹部として溝９２を加工するだけでよいため、第１のプレート９１の構成を簡素化することができ、第１のプレート９１の製造コストが増大するのを防止することができる。

なお、上記各実施の形態では、トルク変動吸収装置をハイブリッド車両に適用しているが、これに限定されるものではなく、第１の回転軸と第２の回転軸との間で動力の伝達を行う装置であれば、如何なる装置に適用することも可能である。また、第１の回転軸と第２の回転軸の相互で動力を伝達するものに限定されるものではなく、第１の回転軸および第２の回転軸の一方から第１の回転軸および第２の回転軸の他方に一方的に動力を伝達するものに適用してもよい。

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

以上のように、本発明に係るトルク変動吸収装置は、摩擦材を廃止してリミッタトルクを安定させることができるとともに、トルク変動を吸収することができるという効果を有し、第１の軸部材と第２の軸部材との間でトルク変動を吸収するとともに、過大なトルクが伝達されるのを防止することができるトルク変動吸収装置等として有用である。

本発明に係るトルク変動吸収装置の第１の実施の形態を示す図であり、トルク変動吸収装置を備えたハイブリッド車両の概略構成図である。 本発明に係るトルク変動吸収装置の第１の実施の形態を示す図であり、トルク変動吸収装置の概略構成図である。 本発明に係るトルク変動吸収装置の第１の実施の形態を示す図であり、第１のプレートの斜視図である。 本発明に係るトルク変動吸収装置の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は、第２のプレートの斜視図、（ｂ）は、球体と第２のプレートの要部断面図である。 本発明に係るトルク変動吸収装置の第１の実施の形態を示す図であり、トルク変動を吸収するときの球体の動作を示す図である。 本発明に係るトルク変動吸収装置の第１の実施の形態を示す図であり、トルクリミッタとして機能するときの球体の動作を示す図である。 本発明に係るトルク変動吸収装置の第２の実施の形態を示す図であり、トルク変動吸収装置の概略構成図である。 本発明に係るトルク変動吸収装置の第２の実施の形態を示す図であり、第１のプレートの斜視図である。 本発明に係るトルク変動吸収装置の第２の実施の形態を示す図であり、球体と溝の位置関係を示すトルク変動吸収装置の要部断面図である。 本発明に係るトルク変動吸収装置の第２の実施の形態を示す図であり、トルク変動を吸収するときの球体の動作を示す図である。 本発明に係るトルク変動吸収装置の第２の実施の形態を示す図であり、トルクリミッタとして機能するときの球体の動作を示す図である。 従来のトルク変動吸収装置の断面図である。 従来の他のトルク変動吸収装置の断面図であり、球体が係合凹部に係合する状態を示す図である。 従来の他のトルク変動吸収装置の断面図であり、球体が係合凹部に離脱する状態を示す図である。

符号の説明

３９ クランクシャフト（第１の軸部材）
４６ インプットシャフト（第２の軸部材）
８１、９１ 第１のプレート
８２ 第２のプレート
８２ａ 対向面
８２ｂ 嵌合溝
８３ 凹部
８４ 凸部
８４ａ 第１の傾斜面（案内面）
８４ｂ 第２の傾斜面（案内面）
８５、９０ 球体
８６ 摩擦シート（摩擦部材）
８７ 圧縮バネ（付勢部材）
９２ 溝（凹部）
９３ａ 外周面（案内面）

Claims (4)

1. 第１の軸部材および第２の軸部材のいずれか一方に設けられ、円周方向に沿って凹凸が連続して形成された第１のプレートと、前記第１のプレートに対向するようにして前記第１の軸部材および前記第２の軸部材のいずれか他方に設けられ、前記第１のプレートに対向する対向面で球体を回転自在に保持する第２のプレートと、前記第１のプレートと前記第２のプレートとが近接するように前記第１のプレートおよび前記第２のプレートの少なくとも一方を前記第１のプレートおよび前記第２のプレートの少なくとも他方に付勢する付勢部材とを備え、
   前記凸部は、前記球体が前記第１のプレートの円周方向に沿って移動するのを許容する案内面を有し、
   前記第２のプレートの球体が前記第１のプレートの凸部に係合しながら前記第１のプレートと前記第２のプレートが一体的に回転することにより、前記第１の軸部材と前記第２の軸部材の間で動力を伝達することを特徴とするトルク変動吸収装置。
2. 前記凸部が、前記第１のプレートの円周方向の一方側に向かって上方に傾斜する第１の傾斜面と前記第１の傾斜面の頂点から前記第１のプレートの円周方向の一方側に向かって下方に傾斜する第２の傾斜面とを有する山状に形成され、前記第１の傾斜面および前記第２の傾斜面が前記案内面を構成することを特徴とする請求項１に記載のトルク変動吸収装置。
3. 前記凹部が、前記球体の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する半球状の溝から構成されるとともに、前記凸部の外周面が曲面状の前記溝の内周面から構成され、前記凸部の外周面が前記案内面を構成することを特徴とする請求項１に記載のトルク変動吸収装置。
4. 前記第２のプレートが、前記球体を回転自在に保持する嵌合溝を有し、前記嵌合溝と前記球体の間に摩擦部材を介装したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載のトルク変動吸収装置。

Images