JP2012202544A

JP2012202544A - ダンパ装置

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Publication number: JP2012202544A
Application number: JP2011070506A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Takigawa; 由浩滝川; Yoichi Oi; 陽一大井; Kazuto Maruyama; 数人丸山; Kazuhiro Ito; 和広伊藤
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2012-10-22
Anticipated expiration: 2031-03-28
Also published as: US20120252586A1; CN103124866A; DE112012000131T5; WO2012133145A1; CN103124866B; JP5573750B2; US8771088B2; DE112012000131B4

Abstract

【課題】複数の中間要素を含むダンパ装置において、当該複数の中間要素の共振の影響を軽減する。
【解決手段】ダンパ装置１０は、原動機としてのエンジンからの動力が伝達されるドライブ部材１１と、第１スプリングＳＰ１を介してドライブ部材１１から動力が伝達される第１中間部材１２と、第２スプリングＳＰ２を介して第１中間部材１２から動力が伝達される第２中間部材１４と、第３スプリングＳＰ３を介して第２中間部材１４から動力が伝達されるドリブン部材１５とを含み、第２スプリングＳＰ２は、第１スプリングＳＰ１よりも軽い。
【選択図】図２

Description

本発明は、原動機からの動力が伝達される入力要素と、第１弾性体を介して入力要素から動力が伝達される第１中間要素と、第２弾性体を介して第１中間要素から動力が伝達される第２中間要素と、第３弾性体を介して第２中間要素から動力が伝達される出力要素とを含むダンパ装置に関する。

従来、車両に搭載される流体伝動装置として、フロントカバーとタービンとを機械的に連結するためのクラッチ機構と、第１ダンパ機構と、当該第１ダンパ機構と直列に作用する第２ダンパ機構とからなるダンパ装置とを備えたトルクコンバータが知られている（例えば、特許文献１参照）。このトルクコンバータのダンパ装置を構成する第１ダンパ機構は、複数の第１コイルスプリングと、クラッチ機構からトルクが伝達されると共に互いに隣り合う第１コイルスプリングの一方と当接する１対のリティーニングプレート（入力側部材）と、互いに隣り合う第１コイルスプリングの他方と当接する第１センタープレート（中間部材）と、第１センタープレートの内周側に相対回転可能に配置されると共に互いに隣り合う第１コイルスプリングの間で両者と当接する第２センタープレートとを含む。また、第２ダンパ機構は、第１ダンパ機構の外周側に配置されると共にそれぞれ第１センタープレートとドリブンプレートと当接する複数の第２コイルスプリングを含む。これにより、このトルクコンバータでは、クラッチ機構が係合されると、フロントカバーからのトルクが１対のリティーニングプレート、第１コイルスプリングの一方、第２センタープレート、第１コイルスプリングの他方、第１センタープレート、外周側の第２コイルスプリング、ドリブンプレートという経路を介してタービンすなわち変速装置へと伝達されることになる。

特開２００７−１１３６６１号公報

上記従来のダンパ装置では、互いに隣り合う第１コイルスプリングの間に中間要素としての第２センタープレートが配置されることから、中間要素である第１センタープレートと第２センタープレートとが共振することがある。そして、クラッチ機構のピストンの回転数（エンジン回転数）が比較的低く、ダンパ装置全体の振動レベルが比較的高いときに第１および第２センタープレートの共振が発生すると、当該共振に起因してダンパ装置全体の振動レベルがより高まり、ダンパ装置の後段側に比較的大きな振動が伝達されてしまうおそれがある。しかしながら、上記特許文献１では、第１および第２センタープレートの共振について何ら考慮されていない。

そこで、本発明は、複数の中間要素を含むダンパ装置において、当該複数の中間要素の共振の影響を軽減することを主目的とする。

本発明によるダンパ装置は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。

本発明によるダンパ装置は、
原動機からの動力が伝達される入力要素と、該入力要素から動力が伝達される第１弾性体と、該第１弾性体から動力が伝達される第１中間要素と、該第１中間要素から動力が伝達される第２弾性体と、該第２弾性体から動力が伝達される第２中間要素と、該第２中間要素から動力が伝達される第３弾性体と、該第３弾性体から動力が伝達される出力要素とを含むダンパ装置において、
前記第２弾性体は、前記第１弾性体よりも軽いことを特徴とする。

このダンパ装置は、原動機からの動力が伝達される入力要素と、第１弾性体を介して入力要素から動力が伝達される第１中間要素と、第２弾性体を介して第１中間要素から動力が伝達される第２中間要素と、第３弾性体を介して第２中間要素から動力が伝達される出力要素とを含むものである。そして、このダンパ装置では、第１中間要素と第２中間要素との間に配置される第２弾性体として、第１弾性体よりも軽いものが採用される。ここで、実質的に一体となって共振する際の第１および第２中間要素のイナーシャは、第１中間要素のイナーシャと第２中間要素のイナーシャと両者の間に配置された第２弾性体のイナーシャとの和として取り扱うことができる。従って、第２弾性体を第１弾性体よりも軽くすることで、第１および第２中間要素のイナーシャを小さくして第１および第２中間要素の共振周波数を高め、入力要素の回転数が比較的高いとき、すなわち原動機の回転数が比較的高く、当該原動機からのトルク（加振力）が比較的低いときに第１中間要素と第２中間要素との共振を発生させることが可能となる。この結果、第１中間要素と第２中間要素との共振によるダンパ装置全体（出力要素）の振動レベルの高まりを抑え、それによりダンパ装置の後段側に比較的大きな振動が伝達されてしまうのを抑制することができる。従って、このダンパ装置では、複数の中間要素の共振の影響を良好に軽減することが可能となる。

また、前記第２弾性体の自由長は、前記第１弾性体の自由長よりも短くてもよい。これにより、容易に第２弾性体を第１弾性体よりも軽くすることができる。

更に、前記第３弾性体の剛性は、前記第１弾性体の剛性よりも低くてもよい。これにより、第１弾性体の剛性を高くして第１中間要素および第２中間要素の共振周波数を高めると共にダンパ装置全体の共振周波数を低下させつつ、第３弾性体を低剛性化してダンパ装置全体の振動減衰特性を向上させることができる。

また、前記第１および第２弾性体は、コイルスプリングであってもよく、前記第３弾性体は、前記第１および第２弾性体よりも内周側に配置されるアークスプリングであってもよい。このように、第３弾性体としてアークスプリングを採用することでダンパ装置をより一層低剛性化（ロングストローク化）することができる。また、アークスプリングである第３弾性体を第１および第２弾性体よりも内周側に配置することで、第３弾性体に作用する遠心力を小さくして当該第３弾性体のヒステリシス、すなわち減荷時に第３弾性体に作用する摩擦力を小さくし、第３弾性体の振動減衰特性を良好に保つと共に第３弾性体により第１中間要素と第２中間要素との共振を良好に減衰することが可能となる。

更に、前記入力要素は、前記第１弾性体の一端と当接する当接部を有してもよく、前記第１中間要素は、前記第１弾性体の他端と該第１弾性体と隣り合う前記第２弾性体の一端との間に配置されて両者と当接する当接部を有してもよく、前記第２中間要素は、前記第２弾性体の他端と当接する当接部と前記第３弾性体の一端と当接する当接部とを有してもよく、前記出力要素は、前記第３弾性体の他端と当接する当接部を有してもよい。

そして、前記入力要素は、前記原動機に連結された入力部材にロックアップクラッチを介して接続されてもよく、前記出力要素は、変速装置の入力軸に連結されてもよい。すなわち、上記ダンパ装置を用いれば、原動機の回転数が極低いときに、入力部材から変速装置の入力軸への振動の伝達を良好に抑制しながらロックアップクラッチによるロックアップすなわち入力部材と変速装置の入力軸との連結を実行することが可能となる。

本発明の実施例に係るダンパ装置１０を備えた流体伝動装置１を示す部分断面図である。ダンパ装置１０を示す構成図である。流体伝動装置１の概略構成図である。原動機としてのエンジンの回転数とダンパ装置１０の振動レベルとの関係を例示する説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例に係るダンパ装置１０を備えた流体伝動装置１を示す構成図である。同図に示す流体伝動装置１は、原動機としてのエンジン（内燃機関）を備えた車両に発進装置として搭載されるトルクコンバータであり、図示しないエンジンのクランクシャフトに連結されるフロントカバー（入力部材）３と、フロントカバー３に固定されたポンプインペラ（入力側流体伝動要素）４と、ポンプインペラ４と同軸に回転可能なタービンランナ（出力側流体伝動要素）５と、タービンランナ５からポンプインペラ４への作動油（作動流体）の流れを整流するステータ６と、図示しない自動変速機（ＡＴ）あるいは無段変速機（ＣＶＴ）である変速装置のインプットシャフトに固定されるダンパハブ（出力部材）７と、ロックアップピストン８０を有する単板摩擦式のロックアップクラッチ機構８と、ダンパハブ７に接続されると共にロックアップピストン８０に接続されたダンパ装置１０とを含む。

ポンプインペラ４は、フロントカバー３に密に固定されるポンプシェル４０と、ポンプシェル４０の内面に配設された複数のポンプブレード４１とを有する。タービンランナ５は、タービンシェル５０と、タービンシェル５０の内面に配設された複数のタービンブレード５１とを有する。タービンシェル５０は、ダンパハブ７に嵌合されると共にリベットを介して当該ダンパハブ７に固定される。ステータ６は、複数のステータブレード６０を有し、ステータ６の回転方向は、ワンウェイクラッチ６１により一方向のみに設定される。ポンプインペラ４とタービンランナ５とは、互いに対向し合い、これらポンプインペラ４、タービンランナ５およびステータ６は、作動油を循環させるトーラス（環状流路）を形成する。

ダンパ装置１０は、図１および図２に示すように、入力要素としてのドライブ部材１１と、複数の第１スプリング（第１弾性体）ＳＰ１を介してドライブ部材１１と係合する第１中間部材（第１中間要素）１２と、複数の第２スプリング（第２弾性体）ＳＰ２を介して第１中間部材１２と係合する第２中間部材（第２中間要素）１４と、複数の第３スプリング（第３弾性体）ＳＰ３を介して第２中間部材１４と係合するドリブン部材（出力要素）１５とを含む。第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２は、荷重が加えられていないときに真っ直ぐに延びる軸心を有するように螺旋状に巻かれた金属材からなるコイルスプリングであり、実施例では、第１中間部材１２と第２中間部材１４との間に配置される第２スプリングＳＰ２として、第１スプリングＳＰ１と同一のコイル外径を有すると共に当該第１スプリングＳＰ１よりも短い自由長（有効巻き数）を有するものが採用されている。従って、第２スプリングＳＰ２の剛性（バネ定数）は、第１スプリングＳＰ１の剛性よりも高い（大きい）。また、第３スプリングＳＰ３は、荷重が加えられていないときに円弧状に延びる軸心を有するように巻かれた金属材からなるアークスプリングである。

ドライブ部材１１は、それぞれ対応する第１スプリングＳＰ１の一端と当接する複数のスプリング当接部１１ａと、複数のスプリング支持部１１ｂとを有する。そして、ドライブ部材１１は、リベットを介してロックアップクラッチ機構８のロックアップピストン８０に固定され、フロントカバー３やポンプインペラ４のポンプシェル４０により画成されるハウジング内部の外周側領域に配置される。第１中間部材１２は、ドライブ部材１１の複数のスプリング支持部１１ｂと共に第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２を同一円周上で互いに隣り合わせに（交互に）して摺動自在に支持可能な環状部材として構成されており、実施例では、第２中間部材１４により流体伝動装置１の軸周りに回転自在に支持されてハウジング内部の外周側領域に配置される。

図１および図２に示すように、第１中間部材１２は、第１スプリングＳＰ１および第２スプリングＳＰ２を囲む環状の外周部１２ａと、外周部１２ａの両側（図１における左右両側）の周縁部から径方向内側に突出して互いに対向するように形成される一対のスプリング当接部１２ｂ，１２ｃとを有する。スプリング当接部１２ｂ，１２ｃは、第１中間部材１２に対して等間隔に複数（実施例では４個ずつ）形成され、図２からわかるように、それぞれ対応する第１スプリングＳＰ１の他端と当該第１スプリングＳＰ１と隣合う第２スプリングＳＰ２の一端との間に配置されて両者と当接する。更に、第１中間部材１２は、図１に示すように、外周部１２ａの一方の周縁部（図１における左側すなわち変速装置側）から径方向内側に突出するように周方向に間隔をおいて形成されると共にそれぞれ第２中間部材１４と摺接する複数の被支持部１２ｄを有する。

第２中間部材１４は、環状の第１プレート１４１と、リベットを介して当該第１プレート１４１に固定される環状の第２プレート１４２とにより構成され、実施例では、ドリブン部材１５により流体伝動装置１の軸周りに回転自在に支持される。第２中間部材１４の第１プレート１４１は、それぞれ対応する第２スプリングＳＰ２の他端と当接する複数のスプリング当接部１４１ａと、第１中間部材１２を回転自在に支持するための複数の支持部１４１ｂとを外周側に有すると共に、第３スプリングＳＰ３を摺動自在に支持するための複数のスプリング支持部を内周側に有する。第２中間部材１４（第１プレート１４１）の複数の支持部１４１ｂは、それぞれ径方向外側に突出して第１中間部材１２の対応する被支持部１２ｄと摺接するように周方向に間隔をおいて形成されている。また、第２中間部材１４の第２プレート１４２は、それぞれ第１プレート１４１のスプリング支持部と対向して第３スプリングＳＰ３を摺動自在に支持するスプリング支持部を有する。そして、第１および第２プレート１４１および１４２とには、それぞれ対応する第３スプリングＳＰ３の一端と当接する複数のスプリング当接部１４１ｃ（図２参照）が形成されている。

これにより、各第１スプリングＳＰ１をドライブ部材１１のスプリング当接部１１ａと第１中間部材１２の一対のスプリング当接部１２ｂ，１２ｃとの間に配置すると共に、各第２スプリングＳＰ２を第１中間部材１２の一対のスプリング当接部１２ｂ，１２ｃと第２中間部材１４すなわち第１プレート１４１のスプリング当接部１４１ａとの間に配置すれば、複数の第１スプリングＳＰ１および複数の第スプリングＳＰ２がダンパ装置１０の外周部の同心円上に配置されることになる。また、複数の第３スプリングＳＰ３は、それぞれ第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２から流体伝動装置１の径方向に離間して配置され、第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２よりも内周側に位置することになる。

ドリブン部材１５は、第２中間部材１４の第１プレート１４１と第２プレート１４２との間に配置されると共にダンパハブ７に固定される。また、ドリブン部材１５は、それぞれ対応する第３スプリングＳＰ３の他端と当接する複数のスプリング当接部１５ａを有する。更に、ドリブン部材１５は、第２中間部材１４の第１プレート１４１の内周部から流体伝動装置１の軸方向に延びるように延出された突部１４１ｄと係合する円弧状の複数のスリット１５ｄを有している。第１プレート１４１の各突部１４１ｄがドリブン部材１５の対応するスリット１５ｄと係合（遊嵌）することにより、第２中間部材１４は、ドリブン部材１５により支持されて流体伝動装置１の軸周りに配置されると共に、スリット１５ｄの周長に応じた範囲内でドリブン部材１５に対して回転可能となる。

ロックアップクラッチ機構８は、ダンパ装置１０を介してフロントカバー３とダンパハブ７とを連結するロックアップを実行すると共に当該ロックアップを解除することができるものである。実施例において、ロックアップクラッチ機構８のロックアップピストン８０は、図１に示すように、フロントカバー３の内部かつ当該フロントカバー３のエンジン側（図中右側）の内壁面近傍に配置され、ダンパハブ７に対して軸方向に摺動自在かつ回転自在に嵌合される。また、ロックアップピストン８０の外周側かつフロントカバー３側の面には、摩擦材８１が貼着されている。そして、ロックアップピストン８０の背面（図中右側の面）とフロントカバー３との間には、図示しない作動油供給孔やインプットシャフトに形成された油路を介して図示しない油圧制御ユニットに接続されるロックアップ室８５が画成される。

ロックアップクラッチ機構８によるロックアップを実行することなくポンプインペラ４とタービンランナ５との間で動力を伝達する際には、ポンプインペラ４およびタービンランナ５に供給される作動油がロックアップ室８５内に流入し、ロックアップ室８５内は作動油で満たされる。従って、この際、ロックアップピストン８０は、フロントカバー３側に移動せず、ロックアップピストン８０がフロントカバー３と摩擦係合することはない。そして、このようにロックアップクラッチ機構８によるロックアップが実行されないロックアップ解除時には、図３からわかるように、原動機としてのエンジンからの動力がフロントカバー３、ポンプインペラ４、タービンランナ５、ダンパハブ７という経路を介して変速装置のインプットシャフトへと伝達されることになる。

また、図示しない油圧制御ユニットによりロックアップ室８５内を減圧すれば、ロックアップピストン８０は、圧力差によりフロントカバー３に向けて移動してフロントカバー３と摩擦係合する。これにより、フロントカバー３がダンパ装置１０を介してダンパハブ７に連結される。このようにロックアップクラッチ機構８によりフロントカバー３とダンパハブ７とが連結されるロックアップ時には、図３からわかるように、原動機としてのエンジンからの動力が、フロントカバー３、ロックアップクラッチ機構８、ドライブ部材１１、第１スプリングＳＰ１、第１中間部材１２、第２スプリングＳＰ２、第２中間部材１４、第３スプリングＳＰ３、ドリブン部材１５、ダンパハブ７という経路を介して変速装置のインプットシャフトへと伝達される。この際、フロントカバー３に入力されるトルクの変動（振動）は、ダンパ装置１０の第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２並びに第３スプリングＳＰ３により吸収される。

そして、実施例の流体伝動装置１では、フロントカバー３に連結されるエンジンの回転数が例えば１０００ｒｐｍ程度と極低いロックアップ回転数Ｎｌｕｐに達した段階でロックアップクラッチ機構８によりロックアップが実行される。これにより、エンジンと変速装置との間の動力伝達効率を向上させ、それによりエンジンの燃費をより向上させることができる。なお、ロックアップ室８５内の減圧を停止すれば、ロックアップ室８５内への作動油の流入に伴う圧力差の減少によりロックアップピストン８０がフロントカバー３から離間し、それによりロックアップが解除されることになる。

このように、エンジンの回転数が例えば１０００ｒｐｍ程度と極低いロックアップ回転数Ｎｌｕｐに達した段階でロックアップを実行するためには、エンジンの回転数が上述のロックアップ回転数Ｎｌｕｐ付近の低回転数域に含まれるときに、エンジンと変速装置との間でダンパ装置１０により振動を良好に減衰する必要がある。このため、実施例のダンパ装置１０では、振動減衰特性を向上させるべく、上述のように第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２を第３スプリングＳＰ３よりも外周側かつ概ね同一円周上に互いに隣り合わせに配置することで、装置内周側に第１および第２スプリングが直列に配置される場合に比べてより低剛性化（ロングストローク化）を図っている。更に、実施例のダンパ装置１０では、直列に配列される第１〜第３スプリングＳＰ１〜ＳＰ３のうち、装置内周側に配置される第３スプリングＳＰ３をアークスプリングとすることで更なる低剛性化を図ると共に、第３スプリングＳＰ３に作用する遠心力を小さくして当該第３スプリングＳＰ３のヒステリシス、すなわち減荷時に第３スプリングＳＰ３に作用する摩擦力を小さくし、それにより第３スプリングＳＰ３の振動減衰特性を良好に確保している。

また、実施例のダンパ装置１０では、装置外周側に第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２が直列に配置されると共に、第１中間部材１２が第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２を覆うように配置されることから、第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２それぞれのヒステリシス、すなわち減荷時に第１、第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２に作用する摩擦力が小さくなる。従って、第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２が直列に作用する際の両者（トータル）のヒステリシスを例えば装置外周側に第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２の全周長（両者の周長の和）と同程度の周長をもった長尺のスプリングが配置された場合比べて小さくすることができる。更に、実施例のダンパ装置１０は、第１中間部材１２が第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２を囲むように構成されると共に、第１スプリングＳＰ１と第２スプリングＳＰ２との間で両者と当接する一対のスプリング当接部１２ｂ，１２ｃを有している。これにより、ダンパ装置１０等の作動に伴って第１スプリングＳＰ１や第２スプリングＳＰ２が収縮する際に第１中間部材１２が第１スプリングＳＰ１や第２スプリングＳＰ２の収縮方向に移動することから、第１スプリングＳＰ１や第２スプリングＳＰ２に対する第１中間部材１２の移動量（相対移動量）を減らすことができる。

すなわち、図３からわかるように、第１スプリングＳＰ１や第２スプリングＳＰ２が収縮する際に第１中間部材１２が第１スプリングＳＰ１や第２スプリングＳＰ２の収縮方向に移動することで、一対のスプリング当接部１２ｂ，１２ｃ付近では第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２と第１中間部材１２とが実質的に（殆ど）摺接せず、第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２と第１中間部材１２との摺接は、主に、第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２のスプリング当接部１２ｂ，１２ｃ側の端部とは反対側の端部（図３における丸印参照）で生じることになる。この結果、第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２と第１中間部材１２とが摺接するのを抑制して、第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２のそれぞれによる振動減衰効果へのヒステリシスの影響をより一層低下させることができる。また、実施例のダンパ装置１０では、第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２として、コイルスプリングが採用されることから、装置外周側に長尺のコイルスプリングあるいはアークスプリングが配置される場合に比べて、第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２の外周部と他の部材（上記実施例では、第１中間部材１２）とが摺接するのを抑制して、第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２による振動減衰効果へのヒステリシスの影響をより低下させることができる。

一方、実施例の流体伝動装置１では、ダンパ装置１０の第１スプリングＳＰ１と第３スプリングＳＰ３との間に中間要素としての第１および第２中間部材１２，１４が配置されることから、第１中間部材１２と第２中間部材１４とが共振することがある。そして、エンジンの回転数が例えば上述のロックアップ回転数Ｎｌｕｐ付近の低回転数域に含まれ、ダンパ装置１０全体（出力要素としてのドリブン部材１５）の振動レベルが比較的高いときに第１中間部材１２と第２中間部材１４との共振が発生すると、当該第１中間部材１２と第２中間部材１４との共振に起因してダンパ装置１０全体の振動レベルがより高まり、ダンパ装置１０の後段側すなわち変速装置のインプットシャフトに比較的大きな振動が伝達されてしまうおそれがある。従って、エンジンの回転数が極低いロックアップ回転数Ｎｌｕｐに達した段階でロックアップクラッチ機構８によるロックアップをスムースに実行するためには、ロックアップ完了後のエンジンの回転数が比較的高くエンジンからのトルクすなわち加振力が比較的低いときに第１中間部材１２と第２中間部材１４との共振を発生させるとよく、このためには、第１および第２中間部材１２，１４の共振周波数ｆｉをより高めるとよい。

また、上述のように例えば１０００ｒｐｍ程度と極低いロックアップ回転数Ｎｌｕｐに達した段階でロックアップを実行するためには、ロックアップが実行されると共にエンジンの回転数が上述のロックアップ回転数Ｎｌｕｐ付近の低回転数域に含まれるときや、その後に更にエンジンの回転数が高まったときにダンパ装置１０全体の共振が発生しないようにする必要がある。このため、エンジンの回転数がロックアップ回転数Ｎｌｕｐよりも更に低い段階からロックアップが実行されると仮定したときにできるだけエンジンの回転数が低い段階、すなわち実際にはロックアップが実行されない回転数域でダンパ装置１０全体の共振が発生するように、ダンパ装置１０全体の共振周波数ｆｔをより低くするとよい。

ここで、第１および第２中間部材１２，１４が実質的に一体となって共振する状態は、単一のマスとしての第１および第２中間部材１２，１４ならびに第２スプリングＳＰ２に第１スプリングＳＰ１と第３スプリングＳＰ３とが並列に接続された状態に相当する。この場合には、第１スプリングＳＰ１のバネ定数を“ｋ１”とし、第３スプリングＳＰ３のバネ定数を“ｋ３”とすれば、系の合成バネ定数ｋ₁₃が“ｋ１＋ｋ３”となることから、実質的に一体となって共振する第１および第２中間部材１２，１４ならびに第２スプリングＳＰ２の共振周波数（固有振動数）ｆｉは、ｆｉ＝１／２π・√｛（ｋ１＋ｋ３）／Ｉ｝と表される。ただし、“Ｉ”は、単一のマスとしての第１中間部材１２、第２中間部材１４および第２スプリングＳＰ２のイナーシャであり、イナーシャＩの単位は、“ｋｇ・ｍ²”である。すなわち、実質的に一体となって共振する際の第１および第２中間部材１２，１４のイナーシャＩは、第２スプリングＳＰ２のイナーシャを半分づつ第１中間部材１２と第２中間部材１４とに振り分けることにより求めることが可能であり、第１中間部材１２のイナーシャと第２中間部材１４のイナーシャと両者の間に配置された第２スプリングＳＰ２のイナーシャとの和として取り扱うことができる。また、ダンパ装置１０の全体が一体に共振するときには、ドライブ部材１１と第１スプリングＳＰ１と第１中間部材１２と第２スプリングＳＰ２と第２中間部材１４と第３スプリングＳＰ３とドリブン部材１５とが直列に連なることから、系の合成バネ定数ｋ₁₂₃は、第２スプリングＳＰ２のバネ定数を“ｋ２”とすれば、１／ｋ₁₂₃＝１／ｋ１＋１／ｋ２＋１／ｋ３と表され、ダンパ装置１０全体の共振周波数ｆｔは、ｆｔ＝１／２π・√（ｋ₁₂₃／Ｉｔ）と表される（ただし、“Ｉｔ”は、ダンパ全体のイナーシャである）。

従って、ロックアップ完了後のエンジンの回転数が比較的高いときに第１中間部材１２と第２中間部材１４との共振を発生させるためには、第１および第２中間部材１２，１４の共振周波数ｆｉをより高めるべく、第１スプリングＳＰ１のバネ定数ｋ１と第３スプリングＳＰ３のバネ定数ｋ３との和をできるだけ大きくしたり、第１および第２中間部材１２，１４のイナーシャＩをできるだけ小さくしたりすればよい。また、ダンパ装置１０全体の共振周波数ｆｔをより低くするためには、系の合成バネ定数ｋ₁₂₃をできるだけ小さくすればよい。なお、本明細書において、“剛性”と“バネ定数”とは、何れも“力（トルク）／ねじれ角（単位は、“Ｎｍ／ｒａｄ”または“Ｎｍ／ｄｅｇ”である）”を示し、同義である。また、スプリングの剛性（バネ定数）は、スプリングの線径を小さくしたり、単位長さあたりの巻き数を減らしたりすることで低く（小さく）なり、スプリングの線径を大きくしたり、単位長さあたりの巻き数を増やしたりすることで高く（大きく）なる。

これらを踏まえて、実施例のダンパ装置１０では、第１中間部材１２と第２中間部材１４との間に配置される第２スプリングＳＰ２として、上述のように第１スプリングＳＰ１と同一のコイル外径を有すると共に当該第１スプリングＳＰ１よりも短い自由長（有効巻き数）を有するものが採用されている。このように、第２スプリングＳＰ２の自由長を第１スプリングＳＰ１の自由長よりも短くすることで第２スプリングＳＰ２を軽量化し、それにより、実質的に一体となって共振する際の第１および第２中間部材１２，１４のイナーシャＩを小さくして第１および第２中間部材１２，１４の共振周波数ｆｉを高め、ドライブ部材１１の回転数が比較的高いとき、すなわちエンジンの回転数が比較的高く、当該エンジンからのトルク（加振力）が比較的低いときに第１中間部材１２と第２中間部材１４との共振を発生させることができる。

また、実施例のダンパ装置１０の第１中間部材１２は、第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２を囲む環状の外周部１２ａと、外周部１２ａの両側の周縁部から径方向内側に突出して互いに対向するように形成されると共に第１スプリングＳＰ１と第２スプリングＳＰ２との間で両者と当接する一対のスプリング当接部１２ｂ，１２ｃとを有するものであり、第１中間部材１２をこのように構成すれば、当該第１中間部材１２をより軽量化することができる。これにより、第１中間部材１２のイナーシャ、ひいては実質的に一体となって共振する際の第１および第２中間部材１２，１４のイナーシャＩを小さくして第１および第２中間部材１２，１４の共振周波数ｆｉをより高めることができる。

そして、実施例のダンパ装置１０では、コイルスプリングに比べて剛性を下げやすいというアークスプリングの特性を生かすと共に、ヒステリシスを低減させるべく第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２よりも内周側に配置されるアークスプリングである第３スプリングＳＰ３の振動減衰特性をより良好に保つために、第３スプリングＳＰ３のバネ定数ｋ３が第１スプリングＳＰ１のバネ定数ｋ１よりも小さく設定される。すなわち、第１〜第３スプリングＳＰ１〜ＳＰ３のバネ定数をｋ２＞ｋ１＞ｋ３とすることにより、第１スプリングＳＰ１のバネ定数ｋ１を高めて、できるだけ第１および第２中間部材１２，１４の共振周波数ｆｉを高めると共にダンパ装置１０全体の共振周波数ｆｔを低下させつつ、第３スプリングＳＰ３を低剛性化してダンパ装置１０全体の振動減衰特性を向上させることができる。これにより、第３スプリングＳＰ３により第１中間部材１２と第２中間部材１４との共振を良好に減衰することが可能となる。

図４は、ロックアップが実行されている状態でのエンジンの回転数と上述のダンパ装置１０の振動レベルとの関係を例示する説明図である。同図は、第２スプリングＳＰ２の自由長を第１スプリングＳＰ１の自由長よりも短くすることの有用性を確認すべく行われたねじり振動系のシミュレーション結果を示すものであり、当該シミュレーションにより得られた実施例のダンパ装置１０を含む複数のダンパ装置におけるエンジン（フロントカバー３）の回転数とダンパ装置の出力要素であるドリブン部材１５（ダンパハブ７）における振動レベルとの関係を例示する。かかるシミュレーションにおいて、原動機としてのエンジンの諸元、ポンプインペラ４やタービンランナ５ならびにロックアップクラッチ機構８の諸元等は、基本的に同一とされた。そして、図４における実線は、上記実施例のダンパ装置１０の振動レベルを示し、図４における二点鎖線は、上述の特許文献１に記載されたものと同様の構造を有するダンパ装置のモデル（以下、「比較例１」という）の振動レベルを示す。図４に示すように、第１スプリングＳＰ１よりも短い自由長を有する第２スプリングＳＰ２を含む実施例のダンパ装置１０では、比較例のダンパ装置に比べて、第１中間部材１２と第２中間部材１４との共振がエンジンの回転数がより高まった段階で発生し、更に共振の振動レベルも低下している。従って、第２スプリングＳＰ２の自由長の短縮化は、第１および第２中間部材１２，１４の共振をエンジンの回転数がより高まった段階で発生させると共に当該共振の振動レベルを低下させるのに極めて有効であることが理解されよう。

以上説明したように、実施例の流体伝動装置１に含まれるダンパ装置１０は、原動機としてのエンジンからの動力が伝達されるドライブ部材１１と、第１スプリングＳＰ１を介してドライブ部材１１から動力が伝達される第１中間部材１２と、第２スプリングＳＰ２を介して第１中間部材１２から動力が伝達される第２中間部材１４と、第３スプリングＳＰ３を介して第２中間部材１４から動力が伝達されるドリブン部材１５とを含むものである。そして、ダンパ装置１０では、第１中間部材１２と第２中間部材１４との間に配置される第２スプリングＳＰ２として、第１スプリングＳＰ１も軽いものが採用される。

このように第２スプリングＳＰ２を第１スプリングＳＰ１よりも軽くすることで、第１および第２中間部材１２，１４のイナーシャＩを小さくして第１および第２中間部材１２，１４の共振周波数ｆｉを高め、ドライブ部材１１の回転数が比較的高いとき、すなわちエンジンの回転数が比較的高く、当該エンジンからのトルク（加振力）が比較的低いときに第１中間部材１２と第２中間部材１４との共振を発生させることが可能となる。この結果、第１中間部材１２と第２中間部材１４との共振によるダンパ装置１０全体（出力要素としてのドリブン部材１５）の振動レベルの高まりを抑え、それによりダンパ装置１０の後段側に比較的大きな振動が伝達されてしまうのを抑制することができる。従って、実施例のダンパ装置１０では、第１中間部材１２と第２中間部材１４との共振の影響を良好に軽減することが可能となる。そして、ダンパ装置１０が搭載される車両の共振点と第１中間部材１２と第２中間部材１４との共振点とが比較的近い場合、上述のように第２スプリングＳＰ２を第１スプリングＳＰ１よりも軽くすることで、車両側の共振点と第１中間部材１２と第２中間部材１４との共振点とを容易に遠ざけることができる。

また、上記実施例のように、第２スプリングＳＰ２の自由長を第１スプリングＳＰ１の自由長よりも短くすれば、容易に第２スプリングＳＰ２を第１スプリングＳＰ１よりも軽くすることができる。なお、上記実施例では、第２スプリングＳＰ２として、第１スプリングＳＰ１と同一のコイル外径を有すると共に当該第１スプリングＳＰ１よりも短い自由長（有効巻き数）を有するものが採用されているが、これに限られるものではない。すなわち、第２スプリングＳＰ２として、第１スプリングＳＰ１よりも小さい線径を有すると共に当該第１スプリングＳＰ１よりも短い自由長（有効巻き数）を有するものを採用してもよい。これにより、第１スプリングＳＰ１の剛性（バネ定数）を第２スプリングＳＰ２の剛性よりも高く（大きく）して、第１中間部材１２および第２中間部材１４の共振周波数ｆｉを高めると共にダンパ装置１０全体の共振周波数ｆｔを低下させることができる。

更に、上記実施例のように、第３スプリングＳＰ３の剛性を第１スプリングＳＰ１の剛性よりも低くすることで、第１スプリングＳＰ１の剛性を高めて、できるだけ第１および第２中間部材１２，１４の共振周波数ｆｉを高めると共にダンパ装置１０全体の共振周波数ｆｔを低下させつつ、第３スプリングＳＰ３を低剛性化してダンパ装置１０全体の振動減衰特性を向上させることができる。更に、上記実施例のように、第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２としてコイルスプリングを採用すると共に、内周側の第３スプリングＳＰ３としてアークスプリングを採用することで、ダンパ装置１０をより一層低剛性化（ロングストローク化）することができる。そして、アークスプリングである第３スプリングＳＰ３を第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２よりも内周側に配置することで、第３スプリングＳＰ３に作用する遠心力を小さくして当該第３スプリングＳＰ３のヒステリシスを小さくし、それにより第３スプリングＳＰ３の振動減衰特性を良好に保つことができる。ただし、第３スプリングＳＰ３の剛性を第２スプリングＳＰ１の剛性よりも低く、かつ第１スプリングＳＰ１の剛性以上としてもよい。

そして、実施例のダンパ装置１０を構成するドライブ部材１１は、エンジンに連結された入力部材としてのフロントカバー３にロックアップクラッチ機構８を介して接続されるものであり、ドリブン部材１５は、変速装置のインプットシャフトに連結される。すなわち、上述のダンパ装置１０を用いれば、エンジンの回転数が極低いときに、フロントカバー３から変速装置のインプットシャフトへの振動の伝達を良好に抑制しながらロックアップクラッチ機構８によるロックアップすなわちフロントカバー３と変速装置のインプットシャフトとの連結を実行することが可能となる。

なお、上述の流体伝動装置１は、ポンプインペラ４、タービンランナ５およびステータ６を備えたトルクコンバータとして構成されるが、本発明によるダンパ装置を含む流体伝動装置は、ステータを有さない流体継手として構成されてもよい。また、上述の流体伝動装置１は、単板摩擦式のロックアップクラッチ機構８の代わりに、多板摩擦式のロックアップクラッチ機構を備えるものであってもよい。

ここで、上記実施例等の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。すなわち、上記実施例等では、原動機としてのエンジンからの動力が伝達されるドライブ部材１１が「入力要素」に相当し、ドライブ部材１１から動力が伝達されるコイルスプリングである第１スプリングＳＰが「第１弾性体」に相当し、第１スプリングＳＰ１から動力が伝達される第１中間部材１２が「第１中間要素」に相当し、第１中間部材１２から動力が伝達されるコイルスプリングである第２スプリングＳＰ２が「第２弾性体」に相当し、第２スプリングＳＰ２から動力が伝達される第２中間部材１４が「第２中間要素」に相当し、第２中間部材１４から動力が伝達されるアークスプリングである第３スプリングＳＰ３が「第３弾性体」に相当し、第３スプリングＳＰ３から動力が伝達されるドリブン部材１５が「出力要素」に相当する。

ただし、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載された発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載された発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載された発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載された発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。

以上、実施例を用いて本発明による実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明による要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。

本発明は、ダンパ装置の製造産業等において利用可能である。

１流体伝動装置、３フロントカバー、４ポンプインペラ、５タービンランナ、６ステータ、７ダンパハブ、８ロックアップクラッチ機構、１０ダンパ装置、１１ドライブ部材、１１ａスプリング当接部、１１ｂスプリング支持部、１２第１中間部材、１２ａ外周部、１２ｂ，１２ｃスプリング当接部、１２ｄ被支持部、１４第２中間部材、１５ドリブン部材、１５ａスプリング当接部、１５ｄスリット、４０ポンプシェル、４１ポンプブレード、５０タービンシェル、５１タービンブレード、６０ステータブレード、６１ワンウェイクラッチ、８０ロックアップピストン、８１摩擦材、８５ロックアップ室、１４１第１プレート、１４１ａスプリング当接部、１４１ｂ支持部、１４１ｃスプリング当接部、１４１ｄ突部、１４２第２プレート、ＳＰ１第１スプリング、ＳＰ２第２スプリング、ＳＰ３第３スプリング。

Claims

原動機からの動力が伝達される入力要素と、該入力要素から動力が伝達される第１弾性体と、該第１弾性体から動力が伝達される第１中間要素と、該第１中間要素から動力が伝達される第２弾性体と、該第２弾性体から動力が伝達される第２中間要素と、該第２中間要素から動力が伝達される第３弾性体と、該第３弾性体から動力が伝達される出力要素とを含むダンパ装置において、
前記第２弾性体は、前記第１弾性体よりも軽いことを特徴とするダンパ装置。
請求項１に記載のダンパ装置において、
前記第２弾性体の自由長は、前記第１弾性体の自由長よりも短いことを特徴とするダンパ装置。
請求項１または２に記載のダンパ装置において、
前記第３弾性体の剛性は、前記第１弾性体の剛性よりも低いことを特徴とするダンパ装置。
請求項１から３の何れか一項に記載のダンパ装置において、
前記第１および第２弾性体は、コイルスプリングであり、前記第３弾性体は、前記第１および第２弾性体よりも内周側に配置されるアークスプリングであることを特徴とするダンパ装置。
請求項１から４の何れか一項に記載のダンパ装置において、
前記入力要素は、前記第１弾性体の一端と当接する当接部を有し、
前記第１中間要素は、前記第１弾性体の他端と該第１弾性体と隣り合う前記第２弾性体の一端との間に配置されて両者と当接する当接部を有し、
前記第２中間要素は、前記第２弾性体の他端と当接する当接部と前記第３弾性体の一端と当接する当接部とを有し、
前記出力要素は、前記第３弾性体の他端と当接する当接部を有することを特徴とするダンパ装置。
請求項１から５の何れか一項に記載のダンパ装置において、
前記入力要素は、前記原動機に連結された入力部材にロックアップクラッチを介して接続され、前記出力要素は、変速装置の入力軸に連結されることを特徴とするダンパ装置。