JP6252428B2 - Torsional damper - Google Patents
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Description
本発明は、駆動力のトルク変動に応じたねじれ振動を吸収するトーショナルダンパに関する。 The present invention relates to a torsional damper that absorbs torsional vibration corresponding to torque fluctuations of a driving force.
内燃機関等、トルク変動のある駆動源から回転駆動力を伝達する際に、トルク変動に応じたねじれ振動が生じる。これを抑制するために、入力軸と出力軸の間にトーショナルダンパが設けられる。 When a rotational driving force is transmitted from a drive source with torque fluctuation such as an internal combustion engine, torsional vibration corresponding to the torque fluctuation occurs. In order to suppress this, a torsional damper is provided between the input shaft and the output shaft.
例えば特許文献1には、遊星ギヤを用いたトーショナルダンパが開示されている。このトーショナルダンパは遊星ギヤユニットとダンパユニットを備える。遊星ギヤユニットのギヤ比に応じて増速が行われ、ダンパユニットによってねじれ振動が抑制される。ダンパユニットはサンギヤと供回りする構造となっており、サンギヤに連結する入力側と負荷側に連結する出力側との間にダンピングスプリングが設けられる。
For example,
ところで、ねじれ振動を吸収する弾性体が回転系に含まれていると、その弾性体のサイズについて制約を受ける場合がある。例えばばねが大型化すると、ばねの重量により回転慣性が増加する。その結果、遠心力によるばねの変形や座屈に繋がるおそれがある。そこで、本発明は、弾性体を回転系から外して弾性体の大型化に対応可能なトーショナルダンパを提供することを目的とする。 By the way, if an elastic body that absorbs torsional vibration is included in the rotating system, the size of the elastic body may be restricted. For example, when the spring becomes larger, the rotational inertia increases due to the weight of the spring. As a result, the spring may be deformed or buckled by centrifugal force. Therefore, an object of the present invention is to provide a torsional damper that can cope with an increase in size of an elastic body by removing the elastic body from the rotating system.
本発明は、遊星ギヤ機構を備えたトーショナルダンパに関する。当該トーショナルダンパは、前記遊星ギヤ機構のサンギヤ、キャリア、リングギヤのうちの一つが入力軸に連結され、前記サンギヤ、キャリア、リングギヤのうちの他の一つが出力軸に連結され、前記サンギヤ、キャリア、リングギヤのうちのさらに他の一つが、一端が固定された弾性体の他端に接続される。 The present invention relates to a torsional damper provided with a planetary gear mechanism. In the torsional damper, one of the sun gear, carrier, and ring gear of the planetary gear mechanism is connected to an input shaft, and the other one of the sun gear, carrier, and ring gear is connected to an output shaft, and the sun gear, carrier, The other one of the ring gears is connected to the other end of the elastic body having one end fixed.
また、上記発明において、前記弾性体の弾性力を変更可能な弾性力変更手段を備えることが好適である。 Moreover, in the said invention, it is suitable to provide the elastic force change means which can change the elastic force of the said elastic body.
本発明によれば、弾性体に対する制約が従来よりも緩和されたトーショナルダンパを提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the torsional damper with the restrictions with respect to an elastic body eased rather than before.
<全体構成>
図1には、本実施形態に係るトーショナルダンパ10が例示されている。トーショナルダンパ10は、遊星ギヤ機構12、弾性体14A,14B、及びリニアアクチュエータ16を備える。
<Overall configuration>
FIG. 1 illustrates a
遊星ギヤ機構12のサンギヤ18、キャリア20、リングギヤ22のうちの一つが入力軸(図示せず)に連結され、サンギヤ18、キャリア20、リングギヤ22のうちの他の一つが出力軸(図示せず)に連結される。加えて、サンギヤ18、キャリア20、リングギヤ22のうちのさらに他の一つが、弾性体14A,14Bの一端に接続される。
One of the
なお、以下では、サンギヤ18を入力軸に連結させ、キャリア20を出力軸に連結させ、さらにリングギヤ22を弾性体14A,14Bに連結させた例に基づいて、本実施形態に係るトーショナルダンパ10を説明する。
In the following description, the
弾性体14A,14Bの一方の、遊星ギヤ機構(図1ではリングギヤ22)に連結されていない一端は、ケーシング24等の固定部材に連結される。弾性体14A,14Bの他方の、遊星ギヤ機構に連結されていない一端は、リニアアクチュエータ16のステージ26に連結される。
One end of the
図2に示すように、入力軸からサンギヤ18に回転駆動力が伝達されると、サンギヤ18と噛み合うピニオン28に駆動力が伝達される。このとき、サンギヤ18とともにピニオン28と噛み合うリングギヤ22にも駆動力が伝達され、その結果、弾性体14A,14Bが延伸させられる。リングギヤ22に伝達された駆動力と延伸させられた弾性体14A,14Bの弾性力が釣り合うとリングギヤ22は静止する。このような状態でキャリア20が回転して出力軸に駆動力が伝達される。
As shown in FIG. 2, when the rotational driving force is transmitted from the input shaft to the
<各構成の詳細>
図1に戻り、弾性体14A,14Bは、例えば金属ばねから構成され、遊星ギヤ機構12を支持する。図1では2つの弾性体14A,14Bが示されているが、これに限らず、3以上設けてもよい。本実施形態に係る弾性体14A,14Bは、ケーシング24またはリニアアクチュエータ16のステージ26に一端が固定されており、入力軸から出力軸までの回転系から外れている。つまり入力軸、出力軸とは供回りしない構造となっている。したがって、弾性体14A,14Bの選択に際して回転慣性に起因する座屈や変形を考慮しなくてもよくなり、弾性体14A,14Bに対するサイズ(重量)の制約が緩和される。
<Details of each configuration>
Returning to FIG. 1, the elastic bodies 14 </ b> A and 14 </ b> B are made of, for example, a metal spring and support the
リニアアクチュエータ16は、弾性体14A,14Bを伸び縮みさせてその弾性力を変更させる弾性力変更手段である。具体的には、弾性体14Bに連結されたステージ26を、遊星ギヤ機構12に対して離間または近接させるように移動させることで、弾性体14A,14Bの弾性力を変更させる。
The
<トーショナルダンパの動作説明>
上述したように、リングギヤ22に伝達された駆動力と弾性体14A,14Bの弾性力が釣り合うまで弾性体14A,14Bが延伸させられる。リングギヤ22に伝達される駆動力が変動すると、これに応じて弾性体14A,14Bも伸び縮みする。本実施形態に係るトーショナルダンパ10は、この伸び縮みによる振動を利用して入力軸のねじれ振動を抑制する。これについて、図3〜図5を用いて説明する。
<Description of torsional damper operation>
As described above, the
なお、これらの図では、入力軸から伝達される全駆動力のうちいわゆる直流成分を差し引いた振動成分のみを取り出している。また、これらの図で示されるグラフでは、時間経過に沿って徐々に振動の周波数を増加させている。 In these figures, only the vibration component obtained by subtracting a so-called DC component is extracted from the total driving force transmitted from the input shaft. In the graphs shown in these drawings, the frequency of vibration is gradually increased with time.
図3上段に、入力軸のねじれ振動の周波数が十分に小さいときの、遊星ギヤ機構12の共線図を示す。また図3下段に、その振動特性グラフを示す。実線がサンギヤ18、点線がキャリア20、破線がリングギヤ22の振動特性を示す。横軸は周波数(時間)を表し、縦軸は変位(振幅)を表す。入力軸の振動周波数が十分に小さいとき、弾性体14A,14Bも殆ど振動せず、リングギヤ22は固定された状態となる。このとき、入力振幅と出力振幅の比は遊星ギヤ機構12のギヤ比と等しくなる。
The upper part of FIG. 3 shows a collinear diagram of the
図4に、入力軸のねじれ振動の周波数が高くなり、弾性体14A,14Bに振動が生じたときの共線図及び振動特性グラフを示す。このとき、サンギヤ18の振動位相とリングギヤ22の振動位相が同期して、キャリア20の振動振幅が増幅される。またこのとき、遊星ギヤ機構12のギヤ比は、リングギヤ22とキャリア20の振幅の差及びリングギヤ22とサンギヤ18の振幅の差に応じたものとなる。
FIG. 4 shows a collinear chart and a vibration characteristic graph when the torsional vibration frequency of the input shaft is increased and vibration is generated in the
図5に、入力軸のねじれ振動の周波数がさらに高くなったときの共線図及び振動特性グラフを示す。このとき、サンギヤ18の振動位相とリングギヤ22の振動位相が逆位相となり、サンギヤ18の振動がリングギヤ22によって打ち消されるようになる。その結果、キャリア20の振動振幅が抑制された状態で出力軸に駆動力が伝達される。またこのとき、遊星ギヤ機構12のギヤ比は、リングギヤ22とキャリア20の振幅の差及びリングギヤ22とサンギヤ18の振幅の差に応じたものとなる。
FIG. 5 shows a collinear diagram and a vibration characteristic graph when the torsional vibration frequency of the input shaft is further increased. At this time, the vibration phase of the
図6には、振動周波数に応じた出力軸の変位を示すグラフが例示されている。横軸は周波数、縦軸は出力軸の変位を表す。四角で囲った領域がそれぞれ図3〜図5で示した振動領域を表している。 FIG. 6 illustrates a graph showing the displacement of the output shaft according to the vibration frequency. The horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents the displacement of the output shaft. The areas surrounded by the squares represent the vibration areas shown in FIGS.
図7には、図6の振動特性と、リングギヤ22を固定した状態における出力軸の振動特性とを比較するグラフが示されている。図7の1段目は、入力軸の振動周波数の変化を示している。図7の2段目から4段目は、1段目のような振動を加えたときの入出力軸の変位が示されている。2段目は入力軸の変位が示されている。3段目は、リングギヤ22を固定したときの出力軸の変位が示されている。4段目は、本実施形態に係るトーショナルダンパ10において、リングギヤ22を弾性体14A,14Bに連結させたときの出力軸の変位が示されている。
FIG. 7 shows a graph comparing the vibration characteristics of FIG. 6 with the vibration characteristics of the output shaft in a state where the
本実施形態に係るトーショナルダンパ10の振動抑制効果を明確に示すために、4段目のグラフには、3段目のグラフの出力軸変位が破線で示されている。この破線との比較で明らかなように、リングギヤ22を固定した場合と比較して、リングギヤ22を弾性体14A,14Bに連結する本実施形態に係るトーショナルダンパ10では、振動周波数f0以降で有意なダンパ(振動抑制)効果が得られる。
In order to clearly show the vibration suppressing effect of the
<弾性体の張力変更による振動特性の変更>
上述したように、リニアアクチュエータ16を作動させることで、弾性体14A,14Bの弾性力を変化させて、その結果弾性体14A,14Bの振動特性を変化させることができる。
<Change of vibration characteristics by changing tension of elastic body>
As described above, by operating the
図8に、ステージ26を遊星ギヤ機構12寄りに配置させて弾性体14A、14Bを縮めたときの振動特性を示す。また図9に、ステージ26を遊星ギヤ機構12から離間させて弾性体14A、14Bを延伸させたときの振動特性を示す。なお、図8,図9とも、横軸は時間を示し、縦軸は弾性体14A,14Bの速度を示す。また、入力軸の振動特性は図8,図9で変わらないものとしている。
FIG. 8 shows vibration characteristics when the
図8,図9の比較で明らかなように、弾性体14A,14Bの弾性力の変化に伴い、同一の入力軸振動特性に対して弾性体14A,14Bの振幅及び周期が変化する。このように、本実施形態に係るトーショナルダンパ10では、リニアアクチュエータ16のステージ26を移動させるという、簡素な構成でトーショナルダンパ10の振動特性を変更することが可能となる。
As is apparent from the comparison between FIGS. 8 and 9, the amplitude and period of the
10 トーショナルダンパ、12 遊星ギヤ機構、14A,14B 弾性体、16 リニアアクチュエータ、18 サンギヤ、20 キャリア、22 リングギヤ、24 ケーシング、26 ステージ、28 ピニオン。
10 torsional damper, 12 planetary gear mechanism, 14A, 14B elastic body, 16 linear actuator, 18 sun gear, 20 carrier, 22 ring gear, 24 casing, 26 stage, 28 pinion.
Claims (1)
前記遊星ギヤ機構のサンギヤ、キャリア、リングギヤのうちの一つが、駆動源に接続された入力軸に連結され、
前記サンギヤ、キャリア、リングギヤのうちの他の一つが出力軸に連結され、
前記サンギヤ、キャリア、リングギヤのうちのさらに他の一つが、一端がステージに固定された弾性体の他端に接続され、
前記ステージを移動可能なアクチュエータを備え、
前記ステージ及び前記アクチュエータは前記入力軸から前記出力軸までの回転系から外れて設けられる、
ことを特徴とする、トーショナルダンパ。
A torsional damper equipped with a planetary gear mechanism,
One of the sun gear, carrier and ring gear of the planetary gear mechanism is coupled to an input shaft connected to a drive source,
The other one of the sun gear, carrier and ring gear is connected to the output shaft,
Still another one of the sun gear, carrier and ring gear is connected to the other end of the elastic body having one end fixed to the stage,
An actuator capable of moving the stage;
The stage and the actuator are provided off the rotation system from the input shaft to the output shaft.
This is a torsional damper.
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