JP7211844B2 - ダンパ装置 - Google Patents

Description

本発明はダンパ装置に関する。

エンジン等の駆動系で発生する捩り振動を吸収しつつ動力を伝達するために、エンジンと変速機の間にはダンパ装置が設けられている。ダンパ装置は、一般に、入力側回転体と、出力側回転体と、入力側回転体と出力側回転体とを回転方向に弾性的に伝達する複数の弾性部材と、を備えている。

ダンパ装置は、２段の捩り特性を有している場合がある。例えば、一般的な捩り特性として、低捩り角度領域では低剛性の捩り特性を有し、高捩り角度領域では高剛性の捩り特性を有している。

しかし、低回転数域に現れる振幅の大きい振動を吸収するために、特許文献１に示されるように、高捩り角度領域において、低剛性の捩り特性を有する装置が提案されている。この特許文献１のダンパ装置は、スプリングやボール等を有する係合機構を有している。そして、この係合機構によって、スプリングの作動を制御し、高捩り角度領域において低剛性化を実現している。

特開２０１５－０８１６２３号公報

特許文献１のダンパ装置では、非常に複雑な係合機構を設け、この係合機構によって、高捩り角度領域における低剛性化を実現している。このため、装置が複雑になり、装置が高価になるという問題がある。

本発明の課題は、従来のダンパ装置の構成に比較して特別な構成を用いることなく、簡単な構成で低剛性化を実現できるダンパ装置を提供することにある。

（１）本発明に係るダンパ装置は、第１回転体と、第２回転体と、ダンパ部と、を備えている。第１回転体は第１収容部及び第２収容部を有している。第２回転体は、第１回転体と相対回転可能であり、第１支持部と、第２支持部と、を有している。第１支持部は、第１収容部に対して軸方向視で一部が重なるよう配置されている。第２支持部は、第２収容部に対して軸方向視で一部が重なるようにかつ円周方向にオフセットして配置されている。また、第２収容部と第２支持部とは円周方向長さが異なっている。ダンパ部は、第１弾性部材と第２弾性部材とを有し、第１回転体と第２回転体とを回転方向に弾性的に連結する。第１弾性部材は第１収容部及び第１支持部に配置されている。第２弾性部材は、第２収容部及び第２支持部に圧縮して配置され、第１弾性部材と並列で作動する。

この装置では、第２収容部と第２支持部とが円周方向にオフセットして配置されている。したがって、第１回転体と第２回転体とが一方向に相対回転すると、第２収容部及び第２支持部の重なった部分の幅が広くなる。このため、第２収容部及び第２支持部に圧縮して配置された第２弾性部材は、第１回転体と第２回転体とが一方向に相対回転するにしたがって伸長する。そして、相対回転角度がある角度に到達すると、第２弾性部材が例えば自由長になり、第２弾性部材は圧縮状態から解放される。すなわち、相対回転角度が小さい場合は、第２弾性部材を作動させて高剛性を得ることができ、相対回転角度が所定角度以上になると、第２弾性部材の作動を停止させて低剛性を得ることができる。

ここでは、簡単な構成で捩り剛性の低剛性化を実現することができる。

（２）好ましくは、第１弾性部材は、第１及び第２回転体のすべての捩り領域で作動し、第２弾性部材は、第１及び第２回転体の相対回転角度が所定角度以上では第２収容部及び第２支持部による圧縮から解放される。

ここでは、前記同様に、第１回転体と第２回転体の相対回転角度がある角度に到達すると、第１弾性部材のみを作動させて低剛性を得ることができ、簡単な構成で捩り剛性の低剛性化を実現することができる。

（３）好ましくは、第１支持部は、第１収容部に対して軸方向視で一部が重なるようにかつ円周方向にオフセットして配置されており、オフセットの方向は、第２支持部の第２収容部に対するオフセットの方向とは逆である。

この装置では、第１回転体と第２回転体とが一方向に相対回転すると、例えば第１収容部及び第１支持部の重なった部分の幅は狭くなり、逆に、第２収容部及び第２支持部の重なった部分の幅は広くなる。このため、第１収容部及び第１支持部に配置された第１弾性部材は圧縮され、第２収容部及び第２支持部に配置された第２弾性部材は伸長する。したがって、前記同様に、第１回転体と第２回転体の相対回転角度がある角度に到達すると、第２弾性部材が例えば自由長になり、第２弾性部材は圧縮状態から解放される。このため、相対回転角度が所定角度以上になると、第１弾性部材のみを作動させて低剛性を得ることができる。

（４）好ましくは、第１及び第２収容部は、円周方向第１側の端部に第１収容面を、円周方向第２側の端部に第２収容面を有している。また、第１及び第２支持部は、円周方向第１側の端部に第１支持面を、円周方向第２側の端部に第２支持面を有している。そして、第１弾性部材は第１収容面と第２支持面との間に圧縮して配置されている。また、第２弾性部材は第１支持面と第２収容面との間に圧縮して配置されている。

（５）好ましくは、第１弾性部材は、第１及び第２回転体の相対回転角度が大きくなるにしたがって圧縮される。また、第２弾性部材は、第１及び第２回転体の相対回転角度が大きくなるにしたがって伸長する。

（６）好ましくは、第２弾性部材は、第１及び第２回転体の相対回転角度が所定角度以上では自由長になる。

（７）好ましくは、第２回転体に固定された慣性体をさらに備えている。

以上のような本発明では、ダンパ装置において、簡単な構成で捩り特性の低剛性化を実現することができる。

本発明の一実施形態によるダンパ装置を有するダイナミックダンパ装置の断面図。 ダイナミックダンパ装置の正面図。 ハブフランジと支持プレートの位置関係を示す模式図。 ハブフランジ、支持プレート、及びトーションスプリングの組み付け手順を示す図。 ハブフランジと支持プレートの捩れ角度が０°（中立位置）の状態を示す図。 ハブフランジと支持プレートの捩れ角度が１．５°の状態を示す図。 ハブフランジと支持プレートの捩れ角度が２．０°の状態を示す図。 ダイナミックダンパ装置の捩り特性を示す図。 入力回転速度と回転速度変動との関係を示す図。

図１は、本発明の一実施形態によるダンパ装置を有するダイナミックダンパ装置１の断面図、図２はその正面図である。なお、図２の一部は、部材を省略して示している。図１のＯ－Ｏ線がダイナミックダンパ装置１の回転中心である。

［全体構成］
このダイナミックダンパ装置１は、動力伝達経路に設けられた回転軸２に装着される。ダイナミックダンパ装置１は、ハブフランジ１０（第１回転体の一例）と、１対の支持プレート２０（第２回転体の一例）と、イナーシャ部材３０と、ダンパ部４０と、を備えている。

［ハブフランジ１０］
ハブフランジ１０は、ボス１１と、フランジ１２と、を有している。ボス１１は、筒状に形成され、中心部にはスプライン孔１１ａが形成されている。このスプライン孔１１ａが回転軸２の外周面に形成されたスプライン歯に噛み合うことによって、ダイナミックダンパ装置１は回転軸２に連結される。フランジ１２は、円板状に形成され、ボス１１の外周面から径方向外方に延びている。フランジ１２には、４つの第１～第４収容部１２ａ～１２ｄが円周方向に並べて形成されている。第１収容部１２ａと第３収容部１２ｃとは、回転中心を挟んで対称的に形成されている。同様に、第２収容部１２ｂと第４収容部１２ｄとは回転中心を挟んで対称的に形成されている。また、隣接する収容部の円周方向間には、複数のストッパ用切欠１２ｅが形成されている。

各収容部１２ａ～１２ｄは、外周部が円弧状のほぼ矩形の孔である。図３に示すように、各収容部１２ａ～１２ｄは、円周方向第１側の端部にＲ１収容面１２１を有し、円周方向第２側の端部にＲ２収容面１２２を有している。各収容部１２ａ～１２ｄの孔の幅（Ｒ１収容面１２１とＲ２収容面１２２との間の距離）はＬ１（例えば３８．０ｍｍ）に設定されている。そして、各収容面１２１，１２２には、後述するトーションスプリングの端面が当接可能である。なお、図３は、ハブフランジ１０の全体と、支持プレート２０の一部（円周方向の端面）のみと、を示したものである。また、図３は図１のハブフランジ１０等を図２とは逆側から視た図である。

［支持プレート２０］
１対の支持プレート２０は円板状に形成されている。１対の支持プレート２０は、フランジ１２を挟んで軸方向に間隔をあけて配置され、複数のストップピン２１によって互いに固定されている。これにより、１対の支持プレート２０は、互いに軸方向に移動不能であり、また相対回転が不能である。各支持プレート２０には、フランジ１２の第１～第４収容部１２ａ～１２ｄに対応する位置に、第１～第４支持部２０ａ～２０ｄを有している。第１支持部２０ａと第３支持部２０ｃとは、回転中心を挟んで対称的に形成されている。同様に、第２支持部２０ｂと第４支持部２０ｄとは回転中心を挟んで対称的に形成されている。

各支持部２０ａ～２０ｄは、軸方向に貫通する孔と、この孔の内周縁及び外周縁に切り起こされた縁部と、を有している。図３に示すように、各支持部２０ａ～２０ｄは、円周方向第１側の端部にＲ１支持面２０１を有し、円周方向第２側の端部にＲ２支持面２０２を有している。各支持部２０ａ～２０ｄにおける孔の幅（Ｒ１支持面２０１とＲ２支持面２０２との間の距離）はＬ２（例えば３７．５ｍｍ）であり、この実施形態では幅Ｌ１＞幅Ｌ２である。そして、各支持面２０１，２０２には、後述するトーションスプリングの端面が当接可能である。

ストップピン２１はフランジ１２のストッパ用切欠１２ｅを貫通している。ストップピン２１とストッパ用切欠１２ｅとの円周方向間には隙間が設けられている。したがって、ハブフランジ１０と１対の支持プレート２０とは、この隙間に相当する角度分（例えば、±２．０°）だけ相対回転が可能である。

［イナーシャ部材３０］
イナーシャ部材３０は、４枚の円板状のプレート３１～３４を積層して構成されている。４枚のプレート３１～３４はこれらを軸方向に貫通する複数のリベット３５によって固定されている。そして、一端側（図１において左側）のプレート３１の内周部が、ストップピン２１によって１対の支持プレート２０の一方に固定されている。これにより、イナーシャ部材３０は１対の支持プレート２０とともに回転する。

［ダンパ部４０］
ダンパ部４０は、第１～第４トーションスプリング４１～４４を有している。各トーションスプリング４１～４４は、フランジ１２の各収容部１２ａ～１２ｄに収容され、１対の支持プレート２０の各支持部２０ａ～２０ｄによって径方向及び軸方向に支持されている。４つのトーションスプリング４１～４４はすべて同じ自由長Ｌｆ（例えば３７．５ｍｍ）であり、この自由長Ｌｆは各支持部２０ａ～２０ｄの幅Ｌ２（３７．５ｍｍ）と同じである。

［トーションスプリングの収容状態］
ここで、ハブフランジ１０と１対の支持プレート２０とが捩れていない状態（中立位置）での、各収容部１２ａ～１２ｄと各支持部２０ａ～２０ｄの配置及び各トーションスプリング４１～４４の収容状態について、以下に詳細に説明する。なお、以下の説明において、第１収容部１２ａ及び第１支持部２０ａを「第１窓セットｗ１」と記載し、第２収容部１２ｂ及び第２支持部２０ｂを「第２窓セットｗ２」と記載し、第３収容部１２ｃ及び第３支持部２０ｃを「第３窓セットｗ３」と記載し、第４収容部１２ｄ及び第４支持部２０ｄを「第４窓セットｗ４」と記載する場合がある。

各窓セットｗ１～ｗ４には、それぞれ圧縮された状態で、トーションスプリング４１～４４が装着されている。そして、中立位置では、図３に示すように、第１支持部２０ａは第１収容部１２ａに対して円周方向Ｒ１側にオフセットされている。また、第３支持部２０ｃも同様に、第３収容部１２ｃに対して円周方向Ｒ１側にオフセットされている。

一方、第２支持部２０ｂは第２収容部１２ｂに対して円周方向Ｒ２側にオフセットされている。また、第４支持部２０ｄも同様に、第４収容部１２ｄに対して円周方向Ｒ２側にオフセットされている。

そして、各収容部１２ａ～１２ｄと対応する各支持部２０ａ～２０ｄの軸方向において重なった部分の開口（軸方向に貫通する孔）に、トーションスプリング４１～４４が圧縮された状態で装着されている。

具体的には、図３に示すように、第１及び第３窓セットｗ１，ｗ３においては、第１及び第３トーションスプリング４１，４３の円周方向Ｒ１側の端面はＲ１収容面１２１に当接し、円周方向Ｒ２側の端面はＲ２支持面２０２に当接している。

一方、第２及び第４窓セットｗ２，ｗ４においては、第２及び第４トーションスプリング４２，４４の円周方向Ｒ１側の端面はＲ１支持面２０１に当接し、円周方向Ｒ２側の端面はＲ２収容面１２２に当接している。

［組み付け手順］
ハブフランジ１０及び１対の支持プレート２０に各トーションスプリング４１～４４を組み付ける手順について、図４を参照して説明する。なお、図４は第１収容部１２ａ及び第１支持部２０ａと、第２収容部１２ｂ及び第２支持部２０ｂと、の関係を模式的に示したものである。図４では、第１及び第２窓セットｗ１，ｗ２に第１及び第２トーションスプリング４１，４２を組み付ける場合を示しているが、同時に第３及び第４窓セットｗ３，ｗ４にも同様にして第３及び第４トーションスプリング４３，４４を組み付ける。

まず、図４（ａ）（ｂ）に示すように、ハブフランジ１０の第１収容部１２ａと一方の支持プレート２０の第１及び第３支持部２０ａとを位置合わせして（同図ｂ）、第１窓セットｗ１に第１トーションスプリング４１を組み付ける（同図ｃ）。

次に、同図（ｄ）に示すように、支持プレート２０に対してハブフランジ１０を円周方向（同図右側）に所定角度捩じる。この状態では、第２収容部１２ｂと第２支持部２０ｂとの位置がほぼ一致する。この状態で、第２窓セットｗ２に第２トーションスプリング４２を組み付ける（同図ｅ）。

次に、支持プレート２０に対してハブフランジ１０を前記とは逆の円周方向（同図左側）に捩って戻し（同図ｆ）、この状態で、他方の支持プレート２０を組み付けて（同図ｇ）、１対の支持プレート２０同士をストップピン２１により固定する。これにより、各窓セットｗ１～ｗ４には、それぞれトーションスプリング４１～４４が圧縮された状態で装着される。

このとき、第１及び第３窓セットｗ１，ｗ３に装着された第１及び第３トーションスプリング４１，４３により、支持プレート２０に対してハブフランジ１０はＲ１側に回転力を受ける。一方、第２及び第４窓セットｗ２，ｗ４に装着された第２及び第４トーションスプリング４２，４４により、支持プレート２０に対してハブフランジ１０は、逆にＲ２側に回転力を受ける。そして、これらの回転力が釣り合った状態で、ハブフランジ１０及び支持プレート２０の位置関係が維持される。このため、ハブフランジ１０の芯ずれを防止でき、回転軸２の振動を抑えることができる。

［動作］
ダイナミックダンパ装置１に振動が伝達されていない状態、すなわち、ハブフランジ１０と支持プレート２０とが相対回転していない状態（中立位置）では、図５に示すように、第１窓セットｗ１では、第１トーションスプリング４１は、Ｒ１収容面１２１とＲ２支持面２０２との間に圧縮して配置されている。同様に、第３窓セットｗ３では、第３トーションスプリング４３は、Ｒ１収容面１２１とＲ２支持面２０２との間に圧縮して配置されている。なお、図５に示す状態では、Ｒ１収容面１２１とＲ２支持面２０２との間の間隔はＧ０であり、この間隔Ｇ０は、第１支持部２０ａの幅Ｌ２（＝トーションスプリング４０の自由長Ｌｆ）よりも短い。

一方、第２窓セットｗ２では、第２トーションスプリング４２は、Ｒ１支持面２０１とＲ２収容面１２２との間に圧縮して配置されている。同様に、第４窓セットｗ４では、第４トーションスプリング４４は、Ｒ１支持面２０１とＲ２収容面１２２との間に圧縮して配置されている。なお、図５に示す状態では、Ｒ１支持面２０１とＲ２収容面１２２との間の間隔はＧ０である。

振動が伝達されて、支持プレート２０に対してハブフランジ１０が中立位置から円周方向Ｒ２側に、例えば１．５°捩れた状態を図６に示している。ここでは、第１及び第３窓セットｗ１，ｗ３では、Ｒ１収容面１２１とＲ２支持面２０２との間の間隔Ｇ１は間隔Ｇ０よりも狭くなる。一方、第２及び第４窓セットｗ２，ｗ４では、Ｒ１支持面２０１とＲ２収容面１２２との間の間隔Ｇ２は間隔Ｇ０よりも広くなる。したがって、第１及び第３窓セットｗ１，ｗ３の第１及び第３トーションスプリング４１，４３は圧縮されるが、第２及び第４窓セットｗ２，ｗ４の第２及び第４トーションスプリング４２，４４は伸長する。

この図６に示す状態では、第２及び第４窓セットｗ２，ｗ４における間隔Ｇ２は、第２及び第４トーションスプリング４２，４４の自由長Ｌｆと同じになる。すなわち、この図６に示す状態では、第２及び第４窓セットｗ２，ｗ４の第２及び第４トーションスプリング４２，４４は、自由長になり、これ以降の捩り角度領域では、さらに圧縮されない限り、作動しない。すなわち、捩り特性に寄与しない。

そして、図７に示すように、支持プレート２０に対してハブフランジ１０がさらにＲ２側に捩れ、例えば捩り角度が２．０°になると、ストッパ用切欠１２ｅとストップピン２１とが当接する。このため、ハブフランジ１０と支持プレート２０との相対回転が禁止される。この状態では、第２及び第４窓セットｗ２，ｗ４においては、第２及び第４収容部１２ｂ，１２ｄと第２及び第４支持部２０ｂ，２０ｄのオフセットが「０」になる。

この捩り角度１．５°～２．０°の領域では、第１及び第３窓セットｗ１，ｗ３の間隔はさらに狭くなるので、第１及び第３窓セットｗ１，ｗ３の第１及び第３トーションスプリング４１，４３はさらに圧縮される。一方、第２及び第４窓セットｗ２，ｗ４の間隔はさらに広くなる。しかし、第２及び第４窓セットｗ２，ｗ４の第２及び第４トーションスプリング４２，４４はすでに自由長になっており、作動しない。

以上のように、捩り角度０～１．５°では、第１~第４トーションスプリング４１～４４はすべて圧縮状態で作動する。しかし、捩り角度１．５°～２．０°では、第２及び第４トーションスプリング４２，４４は自由長になるので、これらのトーションスプリング４２，４４は作動しない。このため、捩り角度１．５°～２．０°の捩れ領域では、それまでの剛性に比較して１／２になる。以上の作動は、ハブフランジ１０が逆側に捩れた場合も同様である。

以上の作動によって、このダイナミックダンパ装置１は、図８に示すような捩り特性を有することになる。すなわち、捩り角度が０～１．５°の範囲では高剛性２Ｋであり、１．５°以上では低剛性Ｋの特性を有する。この場合の等価剛性は、図の破線で示すように、低くなる。

図９は動力伝達装置の入力回転速度と回転速度変動との関係を示したものである。図において、破線がダイナミックダンパ装置を設けていない場合の特性であり、一点鎖線が従来の１段目が低剛性、２段目が高剛性のダイナミックダンパ装置の特性である。そして、実線が本実施形態のダイナミックダンパ装置を搭載した場合の特性である。この図から明らかなように、本実施形態のダイナミックダンパ装置では、低回転数域における回転速度変動（すなわち、振動）を効果的に抑えることができる。

［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

（ａ）前記実施形態では、各収容部１２ａ～１２ｄの幅Ｌ１と各支持部２０ａ～２０ｄの幅Ｌ２とを、幅Ｌ１＞幅Ｌ２としたが、逆に、幅Ｌ１＜幅Ｌ２であってもよい。

（ｂ）前記実施形態では、トーションスプリングの自由長Ｌｆを各支持部２０ａ～２０ｄの幅Ｌ２と同じにしたが、トーションスプリングの自由長Ｌｆを、各支持部２０ａ～２０ｄの幅Ｌ２よりも短くしてもよい。

（ｃ）前記実施形態では、ハブフランジ１０と支持プレート２０の相対角度が所定角度以上で第２及び第４トーションスプリング４２，４４が自由長になるように各部の寸法を設定した。しかし、ハブフランジ１０と支持プレート２０の相対角度が所定角度以上で、第２及び第４トーションスプリング４２，４４が第２及び第４支持部２０ｂ，２０ｄのみによって圧縮された状態にしてもよい。

（ｄ）前記実施形態では、支持プレートにイナーシャ部材を固定したが、支持プレートとイナーシャ部材とを一体化してもよい。

（ｅ）収容部、支持部、及びトーションスプリングの個数は一例であって、前記実施形態に限定されない。また、収容部と支持部のオフセットの量についても同様に前記実施形態に限定されない。

１ ダイナミックダンパ装置
２ 回転軸
１０ ハブフランジ（第１回転体）
１１ ボス
１２ フランジ
１２ａ～１２ｄ 収容部
１２１，１２２ 収容面
２０ 支持プレート（第１及び第２プレート、第２回転体）
２０ａ～２０ｄ 支持部
２０１，２０２ 支持面
３０ イナーシャ部材（慣性体）
４０ トーションスプリング（ダンパ部）

Claims (7)

1. 第１収容部及び第２収容部を有する第１回転体と、
   前記第１回転体と相対回転可能であり、前記第１収容部に対して軸方向視で一部が重なるように配置された第１支持部と、前記第２収容部に対して軸方向視で少なくとも一部が重なるようにかつ円周方向にオフセットして配置された第２支持部と、を有し、前記第２収容部と前記第２支持部とは円周方向長さが異なる、第２回転体と、
   前記第１収容部及び前記第１支持部に配置された第１弾性部材と、前記第２収容部及び前記第２支持部に圧縮して配置され前記第１弾性部材と並列で作動する第２弾性部材と、を有し、前記第１回転体と前記第２回転体とを回転方向に弾性的に連結するダンパ部と、
   を備えたダンパ装置。
   
2. 前記第１弾性部材は、前記第１及び第２回転体のすべての捩り領域で作動し、
   前記第２弾性部材は、前記第１及び第２回転体の相対回転角度が所定角度以上では前記第２収容部及び第２支持部による圧縮から解放される、
   請求項１に記載のダンパ装置。
   
3. 前記第１支持部は、前記第１収容部に対して軸方向視で一部が重なるようにかつ円周方向にオフセットして配置されており、前記オフセットの方向は、前記第２支持部の前記第２収容部に対するオフセットの方向とは逆である、請求項１又は２に記載のダンパ装置。
   
4. 前記第１及び第２収容部は、円周方向第１側の端部に第１収容面を、円周方向第２側の端部に第２収容面を有しており、
   前記第１及び第２支持部は、円周方向第１側の端部に第１支持面を、円周方向第２側の端部に第２支持面を有しており、
   前記第１弾性部材は前記第１収容面と前記第２支持面との間に圧縮して配置され、
   前記第２弾性部材は前記第１支持面と前記第２収容面との間に圧縮して配置されている、
   請求項１から３のいずれかに記載のダンパ装置。
5. 前記第１弾性部材は、前記第１及び第２回転体の相対回転角度が大きくなるにしたがって圧縮され、
   前記第２弾性部材は、前記第１及び第２回転体の相対回転角度が大きくなるにしたがって伸長する、
   請求項４に記載のダンパ装置。
   
6. 前記第２弾性部材は、前記第１及び第２回転体の相対回転角度が所定角度以上では自由長になる、請求項１から５のいずれかに記載のダンパ装置。
   
7. 前記第２回転体に固定された慣性体をさらに備えている、請求項１から６のいずれかに記載のダンパ装置。
   

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