トルク伝達装置
【課題】コースト状態となったときに出力軸から駆動源へトルク伝達可能なトルク伝達装置を提供する。
【解決手段】入力部材４及び出力部材３０と、入力部材４と同軸かつ独立回転可能なトルク伝達部材１０と、トルク伝達部材１０に対して偏心した偏心部材９と、偏心部材９の中心軸周りに回転可能な錘７と、出力部材３０の外周側かつ偏心部材９の内周側に設けられ、かつ回転しない筒状の固定部材３１と、偏心部材９の内周と出力部材３０の外周の間に設けられ、一の方向に回転しようとするときのトルクを伝達する第１ワンウェイクラッチ１１と、偏心部材９の内周と固定部材３１の外周の間に設けられ、他の方向に回転しようとするときのトルクを伝達する第２ワンウェイクラッチ１２と、出力軸３０と入力部材４との間に設けられ、出力軸３０が入力部材４に対して正の方向に回転しようとするときに締結する第３ワンウェイクラッチ４０を備える。
【解決手段】入力部材４及び出力部材３０と、入力部材４と同軸かつ独立回転可能なトルク伝達部材１０と、トルク伝達部材１０に対して偏心した偏心部材９と、偏心部材９の中心軸周りに回転可能な錘７と、出力部材３０の外周側かつ偏心部材９の内周側に設けられ、かつ回転しない筒状の固定部材３１と、偏心部材９の内周と出力部材３０の外周の間に設けられ、一の方向に回転しようとするときのトルクを伝達する第１ワンウェイクラッチ１１と、偏心部材９の内周と固定部材３１の外周の間に設けられ、他の方向に回転しようとするときのトルクを伝達する第２ワンウェイクラッチ１２と、出力軸３０と入力部材４との間に設けられ、出力軸３０が入力部材４に対して正の方向に回転しようとするときに締結する第３ワンウェイクラッチ４０を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の動力伝達経路に介在して、駆動源の出力を車輪側に伝達するトルク伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の出力を車輪等の負荷に伝達する伝達装置として、特許文献１には、入力部と、入力部に回転可能に装着された偏心構造部と、出力部と、出力部と負荷の間に介装されたワンウェイクラッチと、からなる構成が記載されている。
【０００３】
偏心構造部は、入力部に回転可能に支持されたブラケットと、このブラケットに回転可能に装着された少なくとも一組の錘を含んで構成されている。そして、入力部の回転にともなって錘が回転することで発生する遠心力は、作用する方向が周期的に変化して振動する、入力部を回転させるトルクに変換される。このように、回転軸に対して偏心した錘を回転させて振動トルクを生じさせるものを、振動トルク変換機（Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ Ｔｏｒｑｕｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、以下ＯＴＣと省略）と呼ぶ。
【０００４】
偏心構造部で発生したトルクは、作用する方向が周期的に変化する。そこで、偏心構造部と出力軸との間にワンウェイクラッチを介装させることで、トルクを一方向にのみ作用させる構造としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５１８１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の構成では、ワンウェイクラッチを一つだけ介装しているため、出力軸側から入力部、つまり駆動源へのトルク伝達ができない。したがって、車両がいわゆるコースト入力状態になったときに、出力軸側から駆動源を回転させることができず、出力軸と駆動源との間に回転差が生じる。
【０００７】
そこで、本発明では、錘の遠心力をトルクに変換して伝達するトルク伝達装置において、コースト状態となったときに出力軸から駆動源へのトルク伝達を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のトルク伝達装置は、駆動源のトルクにより回転する入力部材と、入力部材の回転軸と同軸かつ入力部材に対して独立して回転可能な出力部材と、を備える。また、出力部材の回転軸に対して偏心した状態でそれぞれ回転可能に出力部材に支持される少なくとも一対の錘と、入力部材と錘を連結する連結部材と、を備える。出力部材が一方向に回転しようとするときに出力部材の回転を許容する第１ワンウェイクラッチと、出力部材が他方向に回転しようとするときに出力部材を負荷側に対して回転自在とさせる第２ワンウェイクラッチとを備える。さらに、出力部材と駆動源との間に設けられ、出力部材が駆動源に対して一の方向に回転しようとするときに締結する第３ワンウェイクラッチを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、出力部材が駆動源に対して一の方向に回転しようとするときに締結する第３ワンウェイクラッチを備えることにより、コースト状態においても出力軸から入力軸へのトルク伝達が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係るトルク伝達装置の断面図である。
【図２】本実施形態に係るトルク伝達装置の、錘部分の正面図である。
【図３】トルク伝達装置の動きを説明するための図である。
【図４】（Ａ）はθがゼロ〜１８０度の場合におけるトルクについて説明するための図である。（Ｂ）はθが１８０〜３６０度の場合におけるトルクについて説明するための図である。
【図５】偏心量を吸収するための構造の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係るトルク伝達装置ＯＴＣの断面図である。図２はトルク伝達装置ＯＴＣの錘７部分の正面図である。
【００１３】
トルク伝達装置ＯＴＣは、内燃機関や電動モータ等といった駆動源から入力された駆動力を、ドライブシャフト等を介することで車輪等の負荷に伝達する装置である。
【００１４】
トルク伝達装置ＯＴＣは、駆動源から入力されるトルクにより回転軸周りに回転するヨーク４と、変速機または車体等に固定される筒状の固定軸３１を備える。
【００１５】
ヨーク４は、例えば内燃機関のクランクシャフトのエンド部分１に固定されたドライブプレート４１に連結される。ヨーク４には筒状のトルク伝達軸１０がベアリング１３を介して回転可能に、かつヨーク４の回転軸と同軸に支持されている。固定軸３１の内周側には、出力軸３０がベアリング３２を介して回転可能かつヨーク４の回転軸と同軸に支持されている。また、出力軸３０は、ベアリング２０を介してトルク伝達軸１０の内周側にも回転可能かつヨーク４の回転軸と同軸に支持されている。出力軸３０とトルク伝達軸１０の間には、ベアリング２０の他に第１ワンウェイクラッチ１１が介装されている。固定軸３１とトルク伝達軸１０は少なくとも一部がヨーク４の回転軸方向で重なり、重なる部分については、固定軸３１の方がトルク伝達軸１０より小径である。そして重なる部分において、固定軸３１とトルク伝達軸１０の間には第２ワンウェイクラッチ１２が介装されている。
【００１６】
また、出力軸３０は駆動源側の端部に回転軸に対して凹設させた凹部４２を有する。凹部４２には凹部４２に対応させるように回転軸方向に対して凸設させたドライブプレート４１の凸部４１Ａが挿入される。凹部４２と凸部４１Ａの間には、第３ワンウェイクラッチ４０が介装されている。つまり、第３ワンウェイクラッチ４０は出力軸３０と駆動源とを支持することになる。そして、凸部４１Ａおよび凹部４２の回転軸方向端面は、回転軸方向で錘７Ｂとシンクロする位置に設けられている。
【００１７】
第１ワンウェイクラッチ１１は、後述する振動トルクが入力回転と同方向（以下、この方向を正の方向とする）に作用する場合に締結して、その振動トルクを出力軸３０に伝達する。第２ワンウェイクラッチ１２は、振動トルクが負の方向に作用する場合に締結して、出力軸３０はそれまでの回転の慣性で回転を続ける。第３ワンウェイクラッチ４０は、ドライブプレート４１の方が出力軸３０より正方向に速く回転する場合には開放状態であり、出力軸３０の方がドライブプレート４１より正方向に速く回転する場合には締結状態となる。
【００１８】
トルク伝達軸１０の外周部には、偏心軸９Ａと偏心軸９Ｂが、ヨーク４の回転軸方向に並んで固定されている。偏心軸９Ａと偏心軸９Ｂの偏心方向は１８０°ずれている。偏心軸９Ａには、ベアリング１６Ａを介して錘７Ａが回転可能に支持されている。同様に、偏心軸９Ｂにはベアリング１６Ｂを介して錘７Ｂが回転可能に支持されている。
【００１９】
錘７Ａは、錘７Ａをヨーク４の回転軸方向に貫通するピン孔３３を備える。そして、ピン孔３３に挿通されたピン１９Ａの両端はヨーク４に固定される。錘７Ｂについても同様に、ピン１９Ｂが挿通している。
【００２０】
ピン孔３３のヨーク４の回転軸方向から見た開口部は、図２に示すようにピン１９Ａ、１９Ｂが摺動可能な長穴形状となっている。
【００２１】
偏心軸９Ａ、９Ｂの、トルク伝達軸１０の回転軸に対する偏心量は等しいが、偏心方向はトルク伝達軸１０を挟んで反対方向である。すなわち、錘７の数をＮ個とした場合に、ヨーク４の回転方向で３６０／Ｎ度間隔の各方向に分布する回転軸まわりのイナーシャの大きさが等しくなるように複数の錘７を設ける。
【００２２】
なお、以下の説明において、個別の錘または偏心軸を示す場合にはそれぞれ７Ａ、７Ｂ、または９Ａ、９Ｂとして区別し、両者を総称する場合には単に７または９とする。後述するヨークシャフト５、リンク６についても同様とする。
【００２３】
錘７は、ベアリング１６に嵌合している側が、相対的に軸方向長さが短い薄部１７Ａ、リンク６に連結される側が、相対的に軸方向長さが長い厚部１７Ｂとなっている。
【００２４】
錘７Ａと錘７Ｂは同形状であり、トルク伝達装置ＯＴＣが停止した状態では互いの厚部１７Ｂが偏心軸９の中心軸を挟んで反対側に位置するよう配置される。また、錘７Ａは厚部１７Ｂが負荷側に伸びる向きで、錘７Ｂは厚部１７Ｂが駆動源側に伸びる向きで、互いの薄部１７Ａ同士が軸方向に対向するよう接近して配置される。ただし、厚部１７Ｂは、一対となる錘７をトルク伝達軸１０方向で接近させた場合に、他方の薄部１７Ａと干渉しないように設定する。
【００２５】
上記のように、出力軸３０の方がドライブプレート４１より正方向に高速回転する場合に出力軸３０からドライブプレート４１へトルクを伝達する第３ワンウェイクラッチ４０が、出力軸３０とドライブプレート４１との間に配置される。これにより、コースト状態において、エンジン回転速度が出力軸３０の回転速度まで低下したら、その後は第３ワンウェイクラッチ４０を介して出力軸３０からドライブプレート４１へトルクが伝達される。その結果、出力軸３０とドライブプレート４１に差回転が生じることを防止できる。
【００２６】
また、トルク伝達装置ＯＴＣを車両に適用して、駆動源としての内燃機関から負荷としての駆動輪へのトルク伝達に用いると、トルクコンバータのように流体を介することなく出力軸３０とドライブプレート４１の差回転を吸収できる。すなわち、流体により差回転を吸収する場合に比べて、トルク伝達損失を低減することができる。
【００２７】
なお、第１ワンウェイクラッチ１１をトルク伝達軸１０と出力軸３０との間に、第２ワンウェイクラッチ１２を固定軸３１とトルク伝達軸１０との間に、それぞれ配置した。これにより、トルク伝達装置ＯＴＣの軸方向長さを、２つの錘と２つのワンウェイクラッチを回転軸方向に直列に並べる場合に比べて、大幅に短縮することができる。また、図１に示すように、一対の錘７を軸方向に接近させて配置することができるようになり、トルク伝達装置ＯＴＣを軸方向に小型化できる。また、上述したように厚部１７Ｂを設けることで、偏心軸９の中心軸から離れた位置の質量分布が増大し、偏心軸９周りに回転させたときに発生する遠心力も増大するので、限られたレイアウト制約のもとでも、より大きなトルクを伝達することができる。さらに、錘７Ａと錘７Ｂが同形状なので、部品点数を低減することができる。
【００２８】
次に、上記のトルク伝達装置ＯＴＣの動作について説明する。
【００２９】
駆動源から回転が入力されると、ヨーク４が回転軸を中心として回転し、ヨーク４にピン１９を介して連結されている錘７も回転する。ただし、錘７は偏心軸９の中心を回転軸として回転する。すなわち、錘７が回転することで生じる遠心力は、トルク伝達軸１０の径方向からずれた方向に作用することとなり、トルク伝達軸１０を回転させるトルクが発生する。このトルク発生のメカニズムについては後述する。
【００３０】
ここで、図３を参照して各部品の動きについて説明する。図３は、図２と同様に錘７部分を正面から見た図である。トルク伝達軸１０の回転軸をＯ、ピン１９の中心軸をＢ、錘７の重心をＣ、偏心軸９の中心をＤとする。また、ＣからＢ方向のベクトルをＲ２、ＤからＣ方向のベクトルをＲ３、ＯからＤ方向のベクトルをＲ４、ベクトルＲ３とベクトルＲ４のなす角をθとする。
【００３１】
ピン１９の中心軸Ｂは、入力回転とは異なる角速度ωｉｎ２で運動し、その軌跡は回転軸Ｏを中心とすると、真円にはならない。錘７の重心Ｃも同様である。これらの軌跡が真円にならないのは、トルク伝達軸１０と偏心軸９の中心が偏心しているためである。偏心しているにもかかわらずトルク伝達軸１０及び偏心軸９が回転できるのは、ピン１９がピン孔３３に沿ってスライドすることで、偏心量を吸収するからである。中心軸Ｂ及び重心Ｃの軌跡は、偏心軸９の中心Ｄを中心とすると真円となる。
【００３２】
なお、トルク伝達軸１０と偏心軸９の偏心量を吸収する構造は、上述したものに限られない。例えば、図５に示すように、ピン１９とヨーク４を、リンク６を介して連結するようにしてもよい。リンク６はヨークシャフト５を介してヨーク４に回転自由に支持されるものとする。この場合、リンク６がヨークシャフト５及びピン１９を軸として回転することで偏心量を吸収することができる。
【００３３】
偏心軸９の中心Ｄは、トルク伝達軸１０の回転と等しい角速度で運動し、その軌跡は回転軸Ｏを中心とする真円となる。
【００３４】
角θはベクトルＲ３とベクトルＲ４のなす角なので、ベクトルの内積の式（１）から求めることができる。
【００３５】
【数１】
【００３６】
次に、トルク伝達軸１０を回転させるトルクが発生するメカニズムについて説明する。
【００３７】
図４（Ａ）、（Ｂ）は、遠心力ＦとトルクＴの関係を示す図である。なお、ここでは簡単の為、錘７がリンク６による制限を受けずに回転できるものとしている。
【００３８】
錘７が回転することで発生する遠心力は、式（２）で表される。
【００３９】
【数２】
【００４０】
図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、遠心力Ｆは、偏心軸９の中心Ｄに、ベクトルＲ３方向に作用する。そして、回転軸Ｏには、式（３）で表されるトルクＴが作用することになる。
【００４１】
【数３】
【００４２】
ベクトルＲ３が図中のＹ軸と一致する状態のθをゼロ度とし、図中の時計回り方向を正とすると、θがゼロから１８０度の間にある場合には、図４（Ａ）に示すように、トルクＴは図中の時計回り方向、つまり正の方向に作用する。一方、θが１８０度から３６０度の間にある場合には、図４（Ｂ）に示すように、トルクＴは反時計回り方向、つまり負の方向に作用する。
【００４３】
このように、トルクＴは錘７が回転することによって、その大きさ及び作用方向が周期的に変化する。この変化は、式（３）から明らかなように、正弦波で表すことができる。
【００４４】
そして、上述した第１ワンウェイクラッチ１１及び第２ワンウェイクラッチ１２により、トルクＴが正方向に作用する場合のみ出力軸３０に出力が伝達される。
【００４５】
より具体的には、正方向のトルクＴが入力されている場合には、第１ワンウェイクラッチ１１はトルク伝達軸１０と出力軸３０の相対回転を禁止し、第２ワンウェイクラッチ１２はトルク伝達軸１０を固定軸３１に対して自由に回転させる。これにより、負荷にトルクが伝達される。
【００４６】
一方、負方向のトルクＴが入力されている場合には、第１ワンウェイクラッチ１１はトルク伝達軸１０に対して出力軸３０を自由に回転させ、第２ワンウェイクラッチ１２は固定軸３１に対するトルク伝達軸１０の差回転を禁止する。これにより、出力軸３０はそれまでの回転の慣性で回転を続ける。また、出力軸３０が車輪の連れ回りによって回転することも許容される。
【００４７】
上記のような、錘７の回転による遠心力ＦをトルクＴに変換して伝達する機構は、トルク伝達経路中で摩擦が発生するのはベアリング１３、１６と第１ワンウェイクラッチ１１及び第２ワンウェイクラッチ１２だけなので、伝達効率が高い。具体的には、一般的な車両のクラッチよりも高効率であることが知られている。
【００４８】
また、錘７の遠心力を利用するので、一般的なトルクコンバータと同様に駆動力増幅作用も持ち合わせている。さらに、一般的なトルクコンバータと同様に、制御不要で速度比ゼロから１までカバーできる。
【００４９】
以上のように本実施形態によれば次の効果が得られる。
【００５０】
（１）出力軸３０とドライブプレート４１との間に設けられ、出力軸３０がドライブプレート４１に対して正の方向に回転するときに締結する第３ワンウェイクラッチ４０を備える。これにより、コースト状態において、エンジン回転速度が出力軸３０の回転速度まで低下したら、その後は第３ワンウェイクラッチ４０を介して出力軸３０からドライブプレート４１へトルクが伝達される。その結果、出力軸３０とドライブプレート４１に差回転が生じることを防止できる。
【００５１】
（２）第３ワンウェイクラッチ４０を、出力軸３０を回転軸方向に対して凹設させた凹部４２の内周側と、ドライブプレート４１を凹部４２に対応させるように回転軸方向に対して凸設させた凸部４１Ａの外周側との間に設ける。これにより、上記した効果を奏する第３ワンウェイクラッチ４０を備えるものにおいて、回転軸方向に小型化した装置を実現することができる。
【００５２】
また、凸部４１Ａおよび凹部４２の回転軸方向端面により形成される界面付近は径方向入力に対して剛性が低い。したがって、界面の回転軸方向一方側にのみ径方向入力が付加されると、この界面を開閉する方向に曲げモーメントが働く。具体的には、界面が錘７Ｂ端面よりもドライブプレート４１側に設けられてしまうと、錘が偏心回転することで径方向に生じる振動入力により界面を開閉する方向に曲げモーメントが働く。そこで界面を錘と回転軸方向にシンクロするように設けると、界面の一方側および他方側のいずれの側にも同じ方向の振動入力が付加されるため、界面を開閉する方向に曲げモーメントは働かなくなる。その結果、凹部４２と凸部４１Ａの軸方向界面近傍に配される第３ワンウェイクラッチ４０の機能信頼性の向上を実現できる。
【００５３】
（３）トルク伝達機構ＯＴＣは車両に適用され、内燃機関から駆動輪へトルクを伝達する。この場合、流体を介さずにコースト状態における出力軸３０とドライブプレート４１の差回転を吸収できるので、トルク伝達損失を低減することができる。
【００５４】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５５】
１ 駆動源
２ 負荷
３ ケース
４ ヨーク（入力部材）
５ ヨークシャフト
６ リンク（連結部材）
７ 錘
９ 偏心軸（偏心部材）
１０ トルク伝達軸（トルク伝達部材）
１１ 第１ワンウェイクラッチ
１２ 第２ワンウェイクラッチ
１６ ベアリング
１９ ピン（連結部材）
３０ 出力軸（出力部材）
３１ 固定軸（固定部材）
４０ 第３ワンウェイクラッチ
４１ ドライブプレート
４１Ａ 凸部
４２ 凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の動力伝達経路に介在して、駆動源の出力を車輪側に伝達するトルク伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の出力を車輪等の負荷に伝達する伝達装置として、特許文献１には、入力部と、入力部に回転可能に装着された偏心構造部と、出力部と、出力部と負荷の間に介装されたワンウェイクラッチと、からなる構成が記載されている。
【０００３】
偏心構造部は、入力部に回転可能に支持されたブラケットと、このブラケットに回転可能に装着された少なくとも一組の錘を含んで構成されている。そして、入力部の回転にともなって錘が回転することで発生する遠心力は、作用する方向が周期的に変化して振動する、入力部を回転させるトルクに変換される。このように、回転軸に対して偏心した錘を回転させて振動トルクを生じさせるものを、振動トルク変換機（Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ Ｔｏｒｑｕｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、以下ＯＴＣと省略）と呼ぶ。
【０００４】
偏心構造部で発生したトルクは、作用する方向が周期的に変化する。そこで、偏心構造部と出力軸との間にワンウェイクラッチを介装させることで、トルクを一方向にのみ作用させる構造としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５１８１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の構成では、ワンウェイクラッチを一つだけ介装しているため、出力軸側から入力部、つまり駆動源へのトルク伝達ができない。したがって、車両がいわゆるコースト入力状態になったときに、出力軸側から駆動源を回転させることができず、出力軸と駆動源との間に回転差が生じる。
【０００７】
そこで、本発明では、錘の遠心力をトルクに変換して伝達するトルク伝達装置において、コースト状態となったときに出力軸から駆動源へのトルク伝達を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のトルク伝達装置は、駆動源のトルクにより回転する入力部材と、入力部材の回転軸と同軸かつ入力部材に対して独立して回転可能な出力部材と、を備える。また、出力部材の回転軸に対して偏心した状態でそれぞれ回転可能に出力部材に支持される少なくとも一対の錘と、入力部材と錘を連結する連結部材と、を備える。出力部材が一方向に回転しようとするときに出力部材の回転を許容する第１ワンウェイクラッチと、出力部材が他方向に回転しようとするときに出力部材を負荷側に対して回転自在とさせる第２ワンウェイクラッチとを備える。さらに、出力部材と駆動源との間に設けられ、出力部材が駆動源に対して一の方向に回転しようとするときに締結する第３ワンウェイクラッチを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、出力部材が駆動源に対して一の方向に回転しようとするときに締結する第３ワンウェイクラッチを備えることにより、コースト状態においても出力軸から入力軸へのトルク伝達が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係るトルク伝達装置の断面図である。
【図２】本実施形態に係るトルク伝達装置の、錘部分の正面図である。
【図３】トルク伝達装置の動きを説明するための図である。
【図４】（Ａ）はθがゼロ〜１８０度の場合におけるトルクについて説明するための図である。（Ｂ）はθが１８０〜３６０度の場合におけるトルクについて説明するための図である。
【図５】偏心量を吸収するための構造の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係るトルク伝達装置ＯＴＣの断面図である。図２はトルク伝達装置ＯＴＣの錘７部分の正面図である。
【００１３】
トルク伝達装置ＯＴＣは、内燃機関や電動モータ等といった駆動源から入力された駆動力を、ドライブシャフト等を介することで車輪等の負荷に伝達する装置である。
【００１４】
トルク伝達装置ＯＴＣは、駆動源から入力されるトルクにより回転軸周りに回転するヨーク４と、変速機または車体等に固定される筒状の固定軸３１を備える。
【００１５】
ヨーク４は、例えば内燃機関のクランクシャフトのエンド部分１に固定されたドライブプレート４１に連結される。ヨーク４には筒状のトルク伝達軸１０がベアリング１３を介して回転可能に、かつヨーク４の回転軸と同軸に支持されている。固定軸３１の内周側には、出力軸３０がベアリング３２を介して回転可能かつヨーク４の回転軸と同軸に支持されている。また、出力軸３０は、ベアリング２０を介してトルク伝達軸１０の内周側にも回転可能かつヨーク４の回転軸と同軸に支持されている。出力軸３０とトルク伝達軸１０の間には、ベアリング２０の他に第１ワンウェイクラッチ１１が介装されている。固定軸３１とトルク伝達軸１０は少なくとも一部がヨーク４の回転軸方向で重なり、重なる部分については、固定軸３１の方がトルク伝達軸１０より小径である。そして重なる部分において、固定軸３１とトルク伝達軸１０の間には第２ワンウェイクラッチ１２が介装されている。
【００１６】
また、出力軸３０は駆動源側の端部に回転軸に対して凹設させた凹部４２を有する。凹部４２には凹部４２に対応させるように回転軸方向に対して凸設させたドライブプレート４１の凸部４１Ａが挿入される。凹部４２と凸部４１Ａの間には、第３ワンウェイクラッチ４０が介装されている。つまり、第３ワンウェイクラッチ４０は出力軸３０と駆動源とを支持することになる。そして、凸部４１Ａおよび凹部４２の回転軸方向端面は、回転軸方向で錘７Ｂとシンクロする位置に設けられている。
【００１７】
第１ワンウェイクラッチ１１は、後述する振動トルクが入力回転と同方向（以下、この方向を正の方向とする）に作用する場合に締結して、その振動トルクを出力軸３０に伝達する。第２ワンウェイクラッチ１２は、振動トルクが負の方向に作用する場合に締結して、出力軸３０はそれまでの回転の慣性で回転を続ける。第３ワンウェイクラッチ４０は、ドライブプレート４１の方が出力軸３０より正方向に速く回転する場合には開放状態であり、出力軸３０の方がドライブプレート４１より正方向に速く回転する場合には締結状態となる。
【００１８】
トルク伝達軸１０の外周部には、偏心軸９Ａと偏心軸９Ｂが、ヨーク４の回転軸方向に並んで固定されている。偏心軸９Ａと偏心軸９Ｂの偏心方向は１８０°ずれている。偏心軸９Ａには、ベアリング１６Ａを介して錘７Ａが回転可能に支持されている。同様に、偏心軸９Ｂにはベアリング１６Ｂを介して錘７Ｂが回転可能に支持されている。
【００１９】
錘７Ａは、錘７Ａをヨーク４の回転軸方向に貫通するピン孔３３を備える。そして、ピン孔３３に挿通されたピン１９Ａの両端はヨーク４に固定される。錘７Ｂについても同様に、ピン１９Ｂが挿通している。
【００２０】
ピン孔３３のヨーク４の回転軸方向から見た開口部は、図２に示すようにピン１９Ａ、１９Ｂが摺動可能な長穴形状となっている。
【００２１】
偏心軸９Ａ、９Ｂの、トルク伝達軸１０の回転軸に対する偏心量は等しいが、偏心方向はトルク伝達軸１０を挟んで反対方向である。すなわち、錘７の数をＮ個とした場合に、ヨーク４の回転方向で３６０／Ｎ度間隔の各方向に分布する回転軸まわりのイナーシャの大きさが等しくなるように複数の錘７を設ける。
【００２２】
なお、以下の説明において、個別の錘または偏心軸を示す場合にはそれぞれ７Ａ、７Ｂ、または９Ａ、９Ｂとして区別し、両者を総称する場合には単に７または９とする。後述するヨークシャフト５、リンク６についても同様とする。
【００２３】
錘７は、ベアリング１６に嵌合している側が、相対的に軸方向長さが短い薄部１７Ａ、リンク６に連結される側が、相対的に軸方向長さが長い厚部１７Ｂとなっている。
【００２４】
錘７Ａと錘７Ｂは同形状であり、トルク伝達装置ＯＴＣが停止した状態では互いの厚部１７Ｂが偏心軸９の中心軸を挟んで反対側に位置するよう配置される。また、錘７Ａは厚部１７Ｂが負荷側に伸びる向きで、錘７Ｂは厚部１７Ｂが駆動源側に伸びる向きで、互いの薄部１７Ａ同士が軸方向に対向するよう接近して配置される。ただし、厚部１７Ｂは、一対となる錘７をトルク伝達軸１０方向で接近させた場合に、他方の薄部１７Ａと干渉しないように設定する。
【００２５】
上記のように、出力軸３０の方がドライブプレート４１より正方向に高速回転する場合に出力軸３０からドライブプレート４１へトルクを伝達する第３ワンウェイクラッチ４０が、出力軸３０とドライブプレート４１との間に配置される。これにより、コースト状態において、エンジン回転速度が出力軸３０の回転速度まで低下したら、その後は第３ワンウェイクラッチ４０を介して出力軸３０からドライブプレート４１へトルクが伝達される。その結果、出力軸３０とドライブプレート４１に差回転が生じることを防止できる。
【００２６】
また、トルク伝達装置ＯＴＣを車両に適用して、駆動源としての内燃機関から負荷としての駆動輪へのトルク伝達に用いると、トルクコンバータのように流体を介することなく出力軸３０とドライブプレート４１の差回転を吸収できる。すなわち、流体により差回転を吸収する場合に比べて、トルク伝達損失を低減することができる。
【００２７】
なお、第１ワンウェイクラッチ１１をトルク伝達軸１０と出力軸３０との間に、第２ワンウェイクラッチ１２を固定軸３１とトルク伝達軸１０との間に、それぞれ配置した。これにより、トルク伝達装置ＯＴＣの軸方向長さを、２つの錘と２つのワンウェイクラッチを回転軸方向に直列に並べる場合に比べて、大幅に短縮することができる。また、図１に示すように、一対の錘７を軸方向に接近させて配置することができるようになり、トルク伝達装置ＯＴＣを軸方向に小型化できる。また、上述したように厚部１７Ｂを設けることで、偏心軸９の中心軸から離れた位置の質量分布が増大し、偏心軸９周りに回転させたときに発生する遠心力も増大するので、限られたレイアウト制約のもとでも、より大きなトルクを伝達することができる。さらに、錘７Ａと錘７Ｂが同形状なので、部品点数を低減することができる。
【００２８】
次に、上記のトルク伝達装置ＯＴＣの動作について説明する。
【００２９】
駆動源から回転が入力されると、ヨーク４が回転軸を中心として回転し、ヨーク４にピン１９を介して連結されている錘７も回転する。ただし、錘７は偏心軸９の中心を回転軸として回転する。すなわち、錘７が回転することで生じる遠心力は、トルク伝達軸１０の径方向からずれた方向に作用することとなり、トルク伝達軸１０を回転させるトルクが発生する。このトルク発生のメカニズムについては後述する。
【００３０】
ここで、図３を参照して各部品の動きについて説明する。図３は、図２と同様に錘７部分を正面から見た図である。トルク伝達軸１０の回転軸をＯ、ピン１９の中心軸をＢ、錘７の重心をＣ、偏心軸９の中心をＤとする。また、ＣからＢ方向のベクトルをＲ２、ＤからＣ方向のベクトルをＲ３、ＯからＤ方向のベクトルをＲ４、ベクトルＲ３とベクトルＲ４のなす角をθとする。
【００３１】
ピン１９の中心軸Ｂは、入力回転とは異なる角速度ωｉｎ２で運動し、その軌跡は回転軸Ｏを中心とすると、真円にはならない。錘７の重心Ｃも同様である。これらの軌跡が真円にならないのは、トルク伝達軸１０と偏心軸９の中心が偏心しているためである。偏心しているにもかかわらずトルク伝達軸１０及び偏心軸９が回転できるのは、ピン１９がピン孔３３に沿ってスライドすることで、偏心量を吸収するからである。中心軸Ｂ及び重心Ｃの軌跡は、偏心軸９の中心Ｄを中心とすると真円となる。
【００３２】
なお、トルク伝達軸１０と偏心軸９の偏心量を吸収する構造は、上述したものに限られない。例えば、図５に示すように、ピン１９とヨーク４を、リンク６を介して連結するようにしてもよい。リンク６はヨークシャフト５を介してヨーク４に回転自由に支持されるものとする。この場合、リンク６がヨークシャフト５及びピン１９を軸として回転することで偏心量を吸収することができる。
【００３３】
偏心軸９の中心Ｄは、トルク伝達軸１０の回転と等しい角速度で運動し、その軌跡は回転軸Ｏを中心とする真円となる。
【００３４】
角θはベクトルＲ３とベクトルＲ４のなす角なので、ベクトルの内積の式（１）から求めることができる。
【００３５】
【数１】
【００３６】
次に、トルク伝達軸１０を回転させるトルクが発生するメカニズムについて説明する。
【００３７】
図４（Ａ）、（Ｂ）は、遠心力ＦとトルクＴの関係を示す図である。なお、ここでは簡単の為、錘７がリンク６による制限を受けずに回転できるものとしている。
【００３８】
錘７が回転することで発生する遠心力は、式（２）で表される。
【００３９】
【数２】
【００４０】
図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、遠心力Ｆは、偏心軸９の中心Ｄに、ベクトルＲ３方向に作用する。そして、回転軸Ｏには、式（３）で表されるトルクＴが作用することになる。
【００４１】
【数３】
【００４２】
ベクトルＲ３が図中のＹ軸と一致する状態のθをゼロ度とし、図中の時計回り方向を正とすると、θがゼロから１８０度の間にある場合には、図４（Ａ）に示すように、トルクＴは図中の時計回り方向、つまり正の方向に作用する。一方、θが１８０度から３６０度の間にある場合には、図４（Ｂ）に示すように、トルクＴは反時計回り方向、つまり負の方向に作用する。
【００４３】
このように、トルクＴは錘７が回転することによって、その大きさ及び作用方向が周期的に変化する。この変化は、式（３）から明らかなように、正弦波で表すことができる。
【００４４】
そして、上述した第１ワンウェイクラッチ１１及び第２ワンウェイクラッチ１２により、トルクＴが正方向に作用する場合のみ出力軸３０に出力が伝達される。
【００４５】
より具体的には、正方向のトルクＴが入力されている場合には、第１ワンウェイクラッチ１１はトルク伝達軸１０と出力軸３０の相対回転を禁止し、第２ワンウェイクラッチ１２はトルク伝達軸１０を固定軸３１に対して自由に回転させる。これにより、負荷にトルクが伝達される。
【００４６】
一方、負方向のトルクＴが入力されている場合には、第１ワンウェイクラッチ１１はトルク伝達軸１０に対して出力軸３０を自由に回転させ、第２ワンウェイクラッチ１２は固定軸３１に対するトルク伝達軸１０の差回転を禁止する。これにより、出力軸３０はそれまでの回転の慣性で回転を続ける。また、出力軸３０が車輪の連れ回りによって回転することも許容される。
【００４７】
上記のような、錘７の回転による遠心力ＦをトルクＴに変換して伝達する機構は、トルク伝達経路中で摩擦が発生するのはベアリング１３、１６と第１ワンウェイクラッチ１１及び第２ワンウェイクラッチ１２だけなので、伝達効率が高い。具体的には、一般的な車両のクラッチよりも高効率であることが知られている。
【００４８】
また、錘７の遠心力を利用するので、一般的なトルクコンバータと同様に駆動力増幅作用も持ち合わせている。さらに、一般的なトルクコンバータと同様に、制御不要で速度比ゼロから１までカバーできる。
【００４９】
以上のように本実施形態によれば次の効果が得られる。
【００５０】
（１）出力軸３０とドライブプレート４１との間に設けられ、出力軸３０がドライブプレート４１に対して正の方向に回転するときに締結する第３ワンウェイクラッチ４０を備える。これにより、コースト状態において、エンジン回転速度が出力軸３０の回転速度まで低下したら、その後は第３ワンウェイクラッチ４０を介して出力軸３０からドライブプレート４１へトルクが伝達される。その結果、出力軸３０とドライブプレート４１に差回転が生じることを防止できる。
【００５１】
（２）第３ワンウェイクラッチ４０を、出力軸３０を回転軸方向に対して凹設させた凹部４２の内周側と、ドライブプレート４１を凹部４２に対応させるように回転軸方向に対して凸設させた凸部４１Ａの外周側との間に設ける。これにより、上記した効果を奏する第３ワンウェイクラッチ４０を備えるものにおいて、回転軸方向に小型化した装置を実現することができる。
【００５２】
また、凸部４１Ａおよび凹部４２の回転軸方向端面により形成される界面付近は径方向入力に対して剛性が低い。したがって、界面の回転軸方向一方側にのみ径方向入力が付加されると、この界面を開閉する方向に曲げモーメントが働く。具体的には、界面が錘７Ｂ端面よりもドライブプレート４１側に設けられてしまうと、錘が偏心回転することで径方向に生じる振動入力により界面を開閉する方向に曲げモーメントが働く。そこで界面を錘と回転軸方向にシンクロするように設けると、界面の一方側および他方側のいずれの側にも同じ方向の振動入力が付加されるため、界面を開閉する方向に曲げモーメントは働かなくなる。その結果、凹部４２と凸部４１Ａの軸方向界面近傍に配される第３ワンウェイクラッチ４０の機能信頼性の向上を実現できる。
【００５３】
（３）トルク伝達機構ＯＴＣは車両に適用され、内燃機関から駆動輪へトルクを伝達する。この場合、流体を介さずにコースト状態における出力軸３０とドライブプレート４１の差回転を吸収できるので、トルク伝達損失を低減することができる。
【００５４】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５５】
１ 駆動源
２ 負荷
３ ケース
４ ヨーク（入力部材）
５ ヨークシャフト
６ リンク（連結部材）
７ 錘
９ 偏心軸（偏心部材）
１０ トルク伝達軸（トルク伝達部材）
１１ 第１ワンウェイクラッチ
１２ 第２ワンウェイクラッチ
１６ ベアリング
１９ ピン（連結部材）
３０ 出力軸（出力部材）
３１ 固定軸（固定部材）
４０ 第３ワンウェイクラッチ
４１ ドライブプレート
４１Ａ 凸部
４２ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源のトルクにより固定部材に対して回転する入力部材と、
前記入力部材の回転軸と同軸かつ前記入力部材に対して独立して回転可能な出力部材と、
前記出力部材の回転軸に対して偏心した状態でそれぞれ回転可能に前記出力部材に支持される少なくとも一対の錘と、
前記入力部材と前記錘を連結する連結部材と、を有し、
前記錘が前記固定部材に対して一方向に回転しようとするときは前記錘側と前記出力部材側とが一体に回転し、前記出力部材が前記固定部材に対して他方向に回転しようとするときは前記出力部材を負荷側に対して回転自在として、負荷側に駆動源からのトルクを伝達するトルク伝達装置であって、
前記出力部材と前記駆動源との間に設けられ、前記出力部材が前記駆動源に対して前記一方向に回転しようとするときに締結する第３ワンウェイクラッチ、を備えることを特徴とするトルク伝達装置。
【請求項２】
前記第３ワンウェイクラッチは、
前記出力部材あるいは前記駆動源側の一方側を回転軸方向に対して凹設させた凹部の内周側と、前記出力部材あるいは前記駆動源側の他方側を前記凹部に対応させるように回転軸方向に対して凸設させた凸部の外周側との間に設け、
前記凸部および前記凹部の回転軸方向端面は、回転軸方向で前記錘とシンクロする位置に設けることを特徴とする請求項1に記載のトルク伝達装置。
【請求項３】
前記負荷は車両の駆動輪である請求項１あるいは請求項２に記載のトルク伝達装置。
【請求項１】
駆動源のトルクにより固定部材に対して回転する入力部材と、
前記入力部材の回転軸と同軸かつ前記入力部材に対して独立して回転可能な出力部材と、
前記出力部材の回転軸に対して偏心した状態でそれぞれ回転可能に前記出力部材に支持される少なくとも一対の錘と、
前記入力部材と前記錘を連結する連結部材と、を有し、
前記錘が前記固定部材に対して一方向に回転しようとするときは前記錘側と前記出力部材側とが一体に回転し、前記出力部材が前記固定部材に対して他方向に回転しようとするときは前記出力部材を負荷側に対して回転自在として、負荷側に駆動源からのトルクを伝達するトルク伝達装置であって、
前記出力部材と前記駆動源との間に設けられ、前記出力部材が前記駆動源に対して前記一方向に回転しようとするときに締結する第３ワンウェイクラッチ、を備えることを特徴とするトルク伝達装置。
【請求項２】
前記第３ワンウェイクラッチは、
前記出力部材あるいは前記駆動源側の一方側を回転軸方向に対して凹設させた凹部の内周側と、前記出力部材あるいは前記駆動源側の他方側を前記凹部に対応させるように回転軸方向に対して凸設させた凸部の外周側との間に設け、
前記凸部および前記凹部の回転軸方向端面は、回転軸方向で前記錘とシンクロする位置に設けることを特徴とする請求項1に記載のトルク伝達装置。
【請求項３】
前記負荷は車両の駆動輪である請求項１あるいは請求項２に記載のトルク伝達装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−７４５２（Ｐ２０１３−７４５２Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４０８９６（Ｐ２０１１−１４０８９６）
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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