トルク緩衝装置
【課題】入力されるトルクやエネルギーの大きさに関わらずトルク変動を吸収できるトルク緩衝装置を提供すること。
【解決手段】スプラグ７０は、内輪３０及び外輪６０に係合するロック方向に付勢力が付与されるので、第１入力部材１１（入力部材）が所定方向に移動されると内輪３０及び外輪６０にスプラグ７０が係合される。内輪３０又は外輪６０の少なくとも一方は、半径方向に弾性変形可能な弾性体で構成されているので、スプラグ７０の半径方向分力により弾性体が半径方向に弾性変形する。スプラグ７０の傾動により弾性体が動力を吸収する時間を長くできるので、第１入力部材１１に入力されたエネルギーが弾性体に吸収される。スプラグ７０が傾動する角度が大きくなるにつれ弾性体に吸収されるエネルギーを大きくできる。よって、入力されるトルクやエネルギーの大きさに関わらずトルク変動を吸収できる。
【解決手段】スプラグ７０は、内輪３０及び外輪６０に係合するロック方向に付勢力が付与されるので、第１入力部材１１（入力部材）が所定方向に移動されると内輪３０及び外輪６０にスプラグ７０が係合される。内輪３０又は外輪６０の少なくとも一方は、半径方向に弾性変形可能な弾性体で構成されているので、スプラグ７０の半径方向分力により弾性体が半径方向に弾性変形する。スプラグ７０の傾動により弾性体が動力を吸収する時間を長くできるので、第１入力部材１１に入力されたエネルギーが弾性体に吸収される。スプラグ７０が傾動する角度が大きくなるにつれ弾性体に吸収されるエネルギーを大きくできる。よって、入力されるトルクやエネルギーの大きさに関わらずトルク変動を吸収できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトルク緩衝装置に関し、特に、入力されるトルクやエネルギーの大きさに関わらずトルク変動を緩衝できるトルク緩衝装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ねじりコイルバネ等の弾性体を利用して、軸回りのトルク変動（衝撃トルクやねじり振動等を含む）を緩衝する技術が知られている。例えば特許文献１には、相対回転可能に構成された対向する部材の一方にダンパー収納孔を設け、そのダンパー収納孔に、対向する部材の他方に装着したダンパーゴムを嵌合させることにより、軸回りのトルク変動をダンパーゴム（弾性体）の圧縮変形によって緩衝する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平２−１５０４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１のように、単に弾性体の圧縮変形を利用してトルク変動を緩衝する技術では、ばね定数の比較的小さい（軟らかい）弾性体を採用した場合、小さいトルク変動を緩衝することはできる。しかし、エネルギーの大きな衝撃トルクが加わった場合、ばね定数の小さい弾性体は密着してしまい、トルク変動を緩衝しきれないという問題点があった。
【０００５】
また、ばね定数の大きい（硬い）弾性体を採用した場合は、小さいトルク変動を緩衝できないだけでなく衝撃トルクの緩衝も不十分となるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、入力されるトルクやエネルギーの大きさに関わらずトルク変動を緩衝できるトルク緩衝装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
この目的を達成するために請求項１記載のトルク緩衝装置によれば、回転方向に相対回転可能に構成されると共に軸心回りに同心状に配置される入力部材および出力部材の一方に、断面円形状の外周面を有する内輪が連結される。また、入力部材および出力部材の他方に、断面円形状の内周面を有する外輪が連結される。内輪の外周面および外輪の内周面の対向間において円周方向に複数配設されるスプラグは、内輪の外周面および外輪の内周面の円周方向へ保持器により傾動可能に保持され、内輪の外周面および外輪の内周面にスプラグの係合面が係合するロック方向に付勢部材により付勢力が付与される。
【０００８】
出力部材に対して入力部材が所定方向に回転されると、内輪の外周面および外輪の内周面にスプラグの係合面が係合される。内輪または外輪の少なくとも一方は、半径方向に弾性変形可能な弾性体で構成されているので、内輪の外周面および外輪の内周面にスプラグの係合面が係合されると、スプラグの半径方向分力により、内輪の外周面または外輪の内周面の少なくとも一方を構成する弾性体が半径方向に弾性変形する。弾性体が半径方向に弾性変形することにより、内輪の外周面と外輪の内周面との間隔が広がるので、スプラグのセルフロック角（外周面および内周面への係合面の各接点と軸心とを結ぶ各仮想線のなす角度）が変化し、スプラグはさらに傾動される。スプラグの傾動によって、弾性体が動力を吸収する時間（入力されたエネルギーが出力されるまでの時間）を長くすることができ、その結果、エネルギーが入力される時間（速度）を遅らせることができる。即ち、入力部材に入力されたエネルギーを弾性体に吸収させることにより、出力部材から出力されるピークトルクを小さくできる。
【０００９】
ここで、弾性体が半径方向に弾性変形することにより傾動されるスプラグの角度（セルフロック角）は、入力されるトルクやエネルギーが小さいときは小さくなる一方、入力されるトルクやエネルギーが大きくなると大きくなる。スプラグが傾動する角度が大きくなるにつれ、弾性体が動力を吸収する時間が長くなるので、弾性体に吸収されるエネルギーを大きくできる。これにより、入力されるトルクやエネルギーの大きさに関わらず出力部材から出力されるピークトルクを小さくできる。従って、入力されるトルクやエネルギーの大きさに関わらずトルク変動を緩衝できる効果がある。
【００１０】
なお、請求項１記載の「弾性体」は、ばね鋼等の金属製部材、ゴムやエラストマー等の非金属部材など、弾性変形する部材であれば特に限定することなく採用できる。また、「弾性体の半径方向の弾性変形」としては、内輪や外輪の半径が増加または減少するもの、内輪の外周面や外輪の内周面がスプラグに押圧されて内輪や外輪の厚さが半径方向に薄くなるものの両方を含む。
【００１１】
請求項２記載のトルク緩衝装置によれば、内輪および外輪は半径方向に弾性変形可能な弾性体で構成されているので、内輪または外輪のいずれかが半径方向に弾性変形可能な弾性体で構成されている場合と比較して、スプラグが傾動できる角度をより大きくできる。その結果、弾性体が動力を吸収する時間をより長くできるので、請求項１の効果に加え、さらに広範なトルク変動を緩衝できる効果がある。
【００１２】
請求項３記載のトルク緩衝装置によれば、外輪は、半径方向のヤング率が、内輪の半径方向のヤング率より小さい値に設定されている。外輪は内輪の外側に位置するので、弾性体の容積を大きくできる。そのため、内輪の外周面の変位量に比べて外輪の内周面の変位量を容易に大きくできる。その結果、スプラグの外輪側における係合面の円周方向の傾動量を大きくできる。これにより、弾性体が動力を吸収する時間を効果的に長くすることができ、請求項２の効果に加え、トルク変動の緩衝効果を向上できる効果がある。
【００１３】
また、請求項３記載のトルク緩衝装置によれば、外輪は、半径方向の厚さが、内輪の半径方向の厚さより小さい値に設定されているので、外輪のヤング率と内輪のヤング率とが同等であっても、外輪の剛性を内輪に比べて小さくできる。そのため、内輪の外周面の変位量に比べて外輪の内周面の変位量を容易に大きくできる。その結果、スプラグの外輪側における係合面の円周方向の傾動量を大きくできる。これにより、弾性体が動力を吸収する時間を効果的に長くすることができ、請求項２の効果に加え、トルク変動の緩衝効果を向上できる効果がある。
【００１４】
請求項４記載のトルク緩衝装置によれば、入力部材および出力部材の一方に連結される内輪の連結面と入力部材および出力部材の一方の被連結面との間、入力部材および出力部材の他方に連結される外輪の連結面と入力部材および出力部材の他方の被連結面との間の少なくとも一方に隙間がある。隙間は、スプラグのセルフロック角が変化して内輪や外輪が半径方向に弾性変形し、内輪や外輪の連結面の半径が変化することにより次第に小さくなる。隙間がなくなるまで、連結面の半径が変化するような内輪や外輪の弾性変形を確保できる。
【００１５】
ここで、隙間がない場合には、入力部材や出力部材に規制されて内輪や外輪の連結面の半径が変化できないので、内輪や外輪の厚さを小さくする弾性変形しか期待できない。これに対し、隙間を設けることで、隙間の分だけ連結面の半径を変化させることができる。その結果、請求項１から３のいずれかの効果に加え、内輪や外輪の弾性変形によって緩衝可能なトルク変動量を確保できる効果がある。
【００１６】
請求項５記載のトルク緩衝装置によれば、弾性体は、同心円状に２つ以上配置されているので、弾性体が弾性変形することによって得られるトルクの緩衝特性を複合化することができる。これにより、請求項１から４のいずれかの効果に加え、要求特性に応じて緩衝特性を設計する自由度を向上できる効果がある。
【００１７】
請求項６記載のトルク緩衝装置によれば、弾性体で構成される内輪または外輪は、以下の式（１）を満たすように設定されている。
【００１８】
ΔＲ＝Ｒ２／ｔＥ・ｐ …式（１）
但し、ΔＲは内輪の外周面または外輪の内周面の半径の変化量であり、Ｒは内輪の外周面または外輪の内周面の半径であり、ｔは内輪または外輪の半径方向の厚さであり、Ｅは内輪または外輪のヤング率であり、ｐは内輪または外輪が受けるスプラグの圧力である。
【００１９】
この式（１）から内輪や外輪の厚さや半径等を決定することができ、請求項１から５のいずれかの効果に加え、トルク変動の緩衝に適した内輪や外輪の設計を容易にできる効果がある。
【００２０】
請求項７記載のトルク緩衝装置によれば、内輪または外輪が受けるスプラグの圧力は、入力部材と出力部材との間で伝達されるトルク値に比例し、入力部材と出力部材との間で緩衝可能なトルクの大きさは、隙間の大きさに応じて設定される。その結果、請求項４から６のいずれかの効果に加え、入力部材と出力部材との間で緩衝可能なトルクの大きさを容易に設定できる効果がある。
【００２１】
請求項８記載のトルク緩衝装置によれば、内輪の外周面および外輪の内周面とスプラグの係合面とが係合不能となる相対回転方向にトルクが入力される場合には、内輪や外輪の弾性変形によるトルク変動の緩衝は生じない。しかし、内輪、スプラグ及び外輪と並列に入力部材および出力部材の間に介設される弾性部材を備えているので、その弾性部材により入力部材および出力部材の相対回転が緩衝される。そのため、請求項１から７のいずれかの効果に加え、内輪の外周面および外輪の内周面にスプラグの係合面が係合する相対回転方向と反対方向のトルクが入力される場合でも、弾性部材の弾性変形によりトルク変動を緩衝できる効果がある。
【００２２】
請求項９記載のトルク緩衝装置によれば、内輪、スプラグ及び外輪と並列に入力部材および出力部材の間に介設される復元部材を備え、その復元部材により、内輪の外周面および外輪の内周面にスプラグの係合面が係合する相対回転方向の入力部材および出力部材の相対回転が復元される。その復元部材は、入力部材に入力されたトルクにより入力部材および出力部材が相対回転を開始してから、内輪の外周面および外輪の内周面にスプラグの係合面が係合することで相対回転が規制されるまでの入力部材および出力部材の相対回転量以上に変位可能な大きさが設定されている。これにより、内輪、スプラグ及び外輪によるトルク変動の緩衝効果が、復元部材が変位できなくなることで制限されることを防止できる。その結果、請求項１から８のいずれかの効果に加え、内輪や外輪の弾性変形によるトルク変動の緩衝効果を最大限にできる効果がある。
【００２３】
請求項１０記載のトルク緩衝装置によれば、内輪の外周面および外輪の内周面とスプラグの係合面とが係合不能となる相対回転方向の入力部材および出力部材の相対回転がトルク伝達部により規制される。その結果、請求項１から９のいずれかの効果に加え、内輪、スプラグ及び外輪では伝達できない相対回転方向の動力を、トルク伝達部により伝達できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施の形態におけるトルク緩衝装置の軸方向断面図である。
【図２】トルク緩衝装置の入力部材および出力部材の部分組立図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線におけるトルク緩衝装置の断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線におけるトルク緩衝装置の断面図である。
【図５】トルク緩衝装置の緩衝特性を示す図である。
【図６】第２実施の形態におけるトルク緩衝装置の断面図である。
【図７】トルク緩衝装置の緩衝特性を示す図である。
【図８】（ａ）はトルク緩衝装置の特性を調べる試験方法を示す模式図であり、（ｂ）は実施例および比較例におけるトルク緩衝装置の特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は第１実施の形態におけるトルク緩衝装置１の軸方向断面図である。なお図１では、入力軸１０及び出力軸２０の軸方向の図示を一部省略している。
【００２６】
図１に示すように、トルク緩衝装置１は、動力（トルク）が入力される入力軸１０と、その入力軸１０と同心状に配置されると共に入力軸１０に対して軸線Ｏ回りに相対回転可能に構成される出力軸２０との間を連結する装置である。本実施の形態では、トルク緩衝装置１は動力源から変速装置（いずれも図示せず）までの動力伝達経路に配設されており、入力軸１０に動力源（図示せず）からの動力が伝達され、出力軸２０は変速装置（図示せず）に動力を入力する軸（変速装置の入力軸）として構成されている。トルク緩衝装置１は、トルクが入力される入力部材（第１入力部材１１及び第２入力部材４０）と、それら入力部材のうち第１入力部材１１に連結される内輪３０と、その内輪３０の外周側に配置される外輪６０と、内輪３０及び外輪６０の間に介設されるスプラグ７０と、外輪６０及び出力軸２０に連結される出力部材５０とを主に備えて構成されている。
【００２７】
第１入力部材１１は、入力軸１０のエネルギーをトルク緩衝装置１に入力するための部材である。本実施の形態では、入力軸１０の一端に入力軸１０と一体に第１入力部材１１が形成されている。第１入力部材１１は入力軸１０の外周側に拡径形成されており、先端に出力軸２０を受け入れる凹部１１ａが形成されている。第１入力部材１１の凹部１１ａの内周面と出力軸２０の外周面との間にベアリングＢ１が介設されているので、入力軸１０（第１入力部材１１）及び出力軸２０は、軸線Ｏ回りの回転方向にスムーズに相対回転可能である。
【００２８】
内輪３０は、入力されたエネルギーを吸収する機能を担う部材であり、断面円形状の外周面３１を備えている。本実施の形態では、内輪３０は、半径方向に弾性変形可能なゴム状の弾性体で環状に形成されており、第１入力部材１１の軸方向端部側の第１外周面１２に固定されている。
【００２９】
第２入力部材４０は、第１入力部材１１と一体に回転可能に構成される環状の部材であり、第１入力部材１１と相対回転不能に第１入力部材１１の外周面に固定され内輪３０と並設されている。第２入力部材４０は、第１入力部材１１の外周面に固定される環状の位置規制部材１５の軸方向端面が第２入力部材４０の軸方向端面に当接されることにより、第２入力部材４０の軸方向（図１右方向）の移動が規制される。
【００３０】
出力部材５０は、復元部材９１及び弾性部材９２（図２参照）を介して外周側が第２入力部材４０と連係しつつ、内周側が出力軸２０に外嵌固定される環状の部材であり、本実施の形態では、内側に外輪６０が保持されている。また、出力部材５０の軸方向端面と第１入力部材１１の軸方向端面との間にベアリングＢ２が介設される。これにより出力部材５０及び第１入力部材１１の回転方向のスムーズな相対回転が可能となる。
【００３１】
外輪６０は、入力されたエネルギーを吸収する機能を担う部材であり、断面円形状の内周面６１を備えている。本実施の形態では、外輪６０は、半径方向に弾性変形可能なゴム状の弾性体で環状に形成されており、出力部材５０に形成される孔部５３に外輪６０の側面に凸起する係止部６３（図２参照）が挿入されて、出力部材５０に対する外輪６０の回転方向の移動が規制される。
【００３２】
スプラグ７０は、内輪３０及び外輪６０に荷重を付与するための部材であり、内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１にそれぞれ係合可能に構成される係合面７１，７２（図４参照）を備えている。図４に示すように、スプラグ７０は、内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１の対向間において、保持器８０によって傾動可能に保持され、円周方向に等間隔で複数配設されている。
【００３３】
付勢部材９０は、スプラグ７０に付勢力を付与するための部材であり、内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１にスプラグ７０の係合面７１，７２が係合する方向に付勢力が付与される。本実施の形態では、付勢部材９０は弾性により半径方向外側（図１上下方向）に拡径するガータスプリングにより構成され、軸線Ｏ側から円周方向に沿ってスプラグ７０に形成された溝部７３に係合される。
【００３４】
次に図２を参照して、トルク緩衝装置１の入力部材（第１入力部材１１及び第２入力部材４０）及び出力部材５０について説明する。図２は、トルク緩衝装置１の入力部材（第１入力部材１１及び第２入力部材４０）及び出力部材５０の部分組立図である。なお、図２では、理解を容易にするため、第１入力部材１１、内輪３０、第２入力部材４０、出力部材５０及び外輪６０の円周方向の図示を一部省略している。
【００３５】
第１入力部材１１は、内輪３０及び第２入力部材４０を固定するための部材であり、内輪３０が固定される第１外周面１２の軸方向に隣接して、第１外周面１２より大径の第２外周面１３が形成されている。第２外周面１３はスプラインが形設されている。第２入力部材４０の係合部４１に形設されたスプラインを第２外周面１３と噛合させることにより、第２入力部材４０を第１入力部材１１に相対回転不能にできる。
【００３６】
第１入力部材１１は、第２外周面１３の軸方向に隣接して第２外周面１３より小径に形成される小径部１４を備えている。小径部１４は、第２入力部材４０の係合部４１から軸直角方向内側に円周方向に沿って突設される凸起部４２を受け入れるための部位である。
【００３７】
位置規制部材１５は環状に形成される部材であり、軸方向に沿って入力軸１０側から外嵌される。位置規制部材１５の軸方向端面１５ａが第２入力部材４０の軸方向外側端面４０ａに当着することにより、第２入力部材４０が第１入力部材１１に相対回転不能に固定される。
【００３８】
第２入力部材４０は、軸方向外側端面４０ａの反対面である軸方向内側端面４０ｂの内周側に円周方向に沿って段差状に支持部４３が突設されている。支持部４３は外周側を臨む面が形成されており、出力部材５０との間で外輪６０の内周面６１を両側から支持するための部位である。第２入力部材４０は、軸方向内側端面４０ｂの外周側に軸方向を向いて突設される突部４４と、その突部４４の円周方向両側の軸方向内側端面４０ｂに軸方向を向いて突き出し円周方向に沿って突条に形成される第１突条部４５及び第２突条部４６とを備えている。
【００３９】
出力部材５０は、第２入力部材４０の軸方向内側端面４０ｂと対向する軸方向内側端面５０ａの外周側に、第１保持部５１及び第２保持部５２が突設されている。第１保持部５１は、復元部材９１を保持しつつ第１突条部４５を受け入れるための部位であり、第２保持部５２は、弾性部材９２を保持しつつ第２突条部４５を受け入れるための部位である。
【００４０】
復元部材９１は、第１入力部材１１に正方向のトルクが入力された場合に生じる第２入力部材４０と出力部材５０との捩れを復元するための部材であり、弾性部材９２は、第１入力部材１１に逆方向のトルクが入力された場合にトルク変動を緩衝するための部材である。本実施の形態では、復元部材９１及び弾性部材９２はコイルばねにより形成されており、ばね定数は、復元部材９１が弾性部材９２より小さく設定されている。
【００４１】
第１保持部５１は、出力部材５０の軸方向内側端面５０ａの円周方向に沿って軸方向を向いて略平行状に立設され内側に復元部材９１が収容される２本の突条５１ａと、それら突条５１ａの長手方向両端部の対向面から対向する突条５１ａを向いてそれぞれ鍔状に形成される鍔部５１ｂとを備えている。第２保持部５２も同様に、出力部材５０の軸方向内側端面５０ａの円周方向に沿って軸方向を向いて略平行状に立設され内側に弾性部材９２が収容される２本の突条５２ａと、それら突条５２ａの長手方向両端部の対向面から対向する突条５２ａを向いてそれぞれ鍔状に形成される鍔部５２ｂとを備えている。なお、図２では、出力部材５０の円周方向の図示を一部省略しているので、突条５１ａ，５２ａの長手方向一端部に形成された鍔部５１ｂ，５２ｂの図示を省略している。
【００４２】
第１保持部５１及び第２保持部５２は、互いに向き合う保持部端面５１ｃ，５２ｃの間隔が、第２入力部材４０の突部４４の円周方向の長さ（円周方向端面４４ａ，４４ｂ間の長さ）より大きくなるように設定されている。これにより、第１保持部５１及び第２保持部５２の保持部端面５１ｃ，５２ｃ間に突部４４を配置できる。また、第１保持部５１及び第２保持部５２は、鍔部５１ｂ，５２ｂから各保持部端面５１ｃ，５２ｃに向かって通路５１ｄ，５２ｄが形成されている。各通路５１ｄ，５２ｄは、第２入力部材４０の第１突条部４５及び第２突条部４６を受け入れるための部位である。以上のように第１保持部５１及び第２保持部５２は、突部４４、第１突条部４５及び第２突条部４６と相対する位置に設けられている。
【００４３】
復元部材９１及び弾性部材９２は、それぞれ鍔部５１ｂ，５２ｂにより長手方向に圧縮されつつ第１保持部５１及び第２保持部５２の突条５１ａ，５２ａ間に収容される。第２入力部材４０と出力部材５０とが連結される状態では、第２入力部材４０の軸方向内側端面４０ｂが突条５１ａ，５２ａの軸方向に位置するので、復元部材９１及び弾性部材９２は各突条５１ａ，５２ａと軸方向内側端面４０ｂとの間に安定して収容される。
【００４４】
次に図３を参照して、第２入力部材４０と出力部材５０との関係について説明する。図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線におけるトルク緩衝装置１の断面図である。なお、図３では第２入力部材４０及び出力部材５０の円周方向両側の図示を省略している。また、第１入力部材１１（図２参照）に正方向のトルクが入力されると、第２入力部材４０（突部４４、第１突条部４５及び第２突条部４６）は図３反時計回りに回転し、逆方向のトルクが第１入力部材１１に入力されると、第２入力部材４０（突部４４、第１突条部４５及び第２突条部４６）は図３時計回りに回転するものとする。
【００４５】
第２入力部材４０と出力部材５０とが連結される状態では、第１突条部４５及び第２突条部４６は各通路５１ｄ，５２ｄに挿入され、第１突条部４５の円周方向端面４５ａと鍔部５１ｂとは同一面内に位置し、第２突条部４６の円周方向端面４６ａと鍔部５２ｂとは同一面内に位置する。これにより、第１突条部４５の円周方向端面４５ａは復元部材９１に当接し、第２突条部４６の円周方向端面４６ａは弾性部材９２に当接する。
【００４６】
この状態で正方向のトルクが第１入力部材１１（図２参照）に入力されると、第２入力部材４０（突部４４、第１突条部４５及び第２突条部４６）は図３反時計回りに回転し、第１突条部４５の円周方向端面４５ａにより復元部材９１が圧縮される。突部４４の円周方向端面４４ａが第１保持部５１の保持部端面５１ｃに当接するまで、復元部材９１は圧縮変形が可能である。突部４４の円周方向端面４４ａが第１保持部５１の保持部端面５１ｃに当接すると、第１入力部材１１へ入力された正方向のトルクが、突部４４、第１保持部５１から出力部材５０、出力軸２０に伝達される。
【００４７】
次いで、第１入力部材１１へ正方向のトルクが入力されなくなると、圧縮された復元部材９１の付勢力により、第１突条部４５の円周方向端面４５ａが元の位置（中立位置）まで押し戻され復元される。そうすると第２突条部４６の円周方向端面４６ａは弾性部材９２に当接する。これにより第１入力部材９１へ正方向のトルクが入力されない状態では、第２入力部材４０（図２参照）は出力部材５０に対して中立位置に維持される。
【００４８】
一方、逆方向のトルクが第１入力部材１１に入力されると、第２入力部材４０（突部４４、第１突条部４５及び第２突条部４６）は図３時計回りに回転し、第２突条部４６の円周方向端面４６ａにより弾性部材９２が圧縮される。この弾性部材９２の圧縮変形により逆方向のトルク変動が緩衝される。突部４４の円周方向端面４４ｂが第２保持部５２の保持部端面５２ｃに当接するまで、弾性部材９２の圧縮変形によるトルク変動の緩衝効果が得られる。突部４４（入力部材側のトルク伝達部）の円周方向端面４４ｂが第２保持部５２（出力部材５０側のトルク伝達部）の保持部端面５２ｃに当接すると、第１入力部材１１へ入力された逆方向のトルクが、突部４４、第２保持部５２から出力部材５０、出力軸２０に伝達される。
【００４９】
次いで、第１入力部材１１へ逆方向のトルクが入力されなくなると、圧縮された弾性部材９２の付勢力により、第２突条部４６の円周方向端面４６ａが元の位置（中立位置）まで押し戻される。そうすると第１突条部４５の円周方向端面４５ａは復元部材９１に当接する。これにより第１入力部材１１へ逆方向のトルクが入力されない状態においても、第２入力部材４０は出力部材５０に対して中立位置に維持される。
【００５０】
なお、第１突条部４５の円周方向端面４５ａが復元部材９１に当接し、第２突条部４６の円周方向端面４６ａが弾性部材９２に当接する中立位置では、突部４４の円周方向端面４４ａ及び軸線Ｏ（図１参照）を結ぶ直線と保持部端面５１ｃ及び軸線Ｏとを結ぶ直線とのなす角Ｒ１は、突部４４の円周方向端面４４ｂ及び軸線Ｏを結ぶ直線と保持部端面５２ｃ及び軸線Ｏとを結ぶ直線とのなす角Ｒ２より大きくなるように設定されている（Ｒ１＞Ｒ２）。また角度Ｒ１は、後述するように、スプラグ７０が傾動することで相対回転する内輪３０及び外輪６０の相対回転角より大きくなるように設定されている。スプラグ７０の傾動可能な範囲が、角度Ｒ１によって規制されないようにするためである。
【００５１】
図２に戻って説明する。外輪６０は、出力部材５０側の軸方向端面の所定部から軸方向に向かって係止部６３が突出されている。一方、出力部材５０は、出力部材５０の軸方向内側端面５０ａから軸方向外側端面５０ｂに向かって所定部に孔部５３が凹設されている。孔部５３に係止部６３が挿入されることにより、出力部材５０に対する外輪６０の円周方向の相対移動が規制される。
【００５２】
出力部材５０は、孔部５３に外輪６０の係止部６３が挿入されると、外輪６０の連結面６２に相対して外側に内周面５４が位置するように構成されている。出力部材５０の内周面５４は、第１入力部材１１にトルクが入力されていない状態（外輪６０が半径方向に弾性変形していない状態）では、出力部材５０の内周面５４と外輪６０の連結面６２との間にわずかに隙間が形成されるように設定される。また、出力部材５０は、内周面５４の下側の軸方向内側端面５０ａに軸方向に向かって段差状とされる段差部５５が円周方向に沿って形成されている。段差部５５は、出力部材５０の底部５０ｃが出力軸２０（図１参照）に外嵌されたときにベアリングＢ２を収装するための部位である。
【００５３】
次に、図４を参照して内輪３０及び外輪６０とスプラグ７０との関係について説明する。図４は図１のＩＶ−ＩＶ線におけるトルク緩衝装置１の断面図である。スプラグ７０は、内輪３０と外輪６０との相対回転を規制するための機能を担う部材であり、内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１にそれぞれ接する係合面７１，７２を備えている。外周面３１及び内周面６１の対向間に配置された保持器８０により、スプラグ７０は、外周面３１及び内周面６１の対向間において円周方向に等間隔で複数配設されている。スプラグ７０は、溝部７３に係合された付勢部材９０（ガータスプリング）により外周面３１及び内周面６１の円周方向に付勢されている。なお、本実施の形態では、内輪３０及び外輪６０はいずれも弾性体により構成されており、外輪６０の半径方向のヤング率は、内輪３０の半径方向のヤング率より小さい値に設定されている。
【００５４】
付勢部材９０は、スプラグ７０に付勢力を付与して外周面３１及び内周面６１に係合面７１，７２が接するようにスプラグ７０を図４の矢印Ｌ方向（以下「ロック方向」と称す）へ傾動させる部材である。付勢部材９０によりスプラグ７０に荷重が付与されることでスプラグ７０がロック方向（図４矢印Ｌ方向）へ傾動され、外周面３１及び内周面６１に係合面７１，７２が接することで、内周面６１と係合面７２との接点Ａ及び外周面３１と係合面７１との接点Ｂに摩擦力が発生する。第１入力部材１１が、出力部材５０との関係で出力部材５０に対して図４の矢印Ｒｉ方向（以下「正方向」と称す）へ相対回転する場合には、外周面３１及び内周面６１の円周方向における各接点Ａ，Ｂの位置ずれにより、内輪３０及び外輪６０にスプラグ７０が係合して内輪３０と外輪６０との相対移動が規制される。
【００５５】
第１入力部材１１が正方向に相対回転することで内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１にスプラグ７０の係合面７１，７２が係合されると、スプラグ７０はロック方向にさらに傾動しようとして、スプラグ７０のセルフロック角αが漸次変化する。なお、セルフロック角αは、軸線（軸心）Ｏ（図１参照）及び接点Ｂを通る直線と、軸線（軸心）Ｏ及び接点Ａを通る直線とのなす角である。スプラグ７０のセルフロック角αが変化することで、内輪３０及び外輪６０が受けるスプラグ７０の圧力が増加する。そのスプラグ７０の半径方向分力により、内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１が半径方向に弾性変形する。また、スプラグ７０の係合面７１，７２の近傍では、内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１がスプラグ７０に押圧されて弾性変形し、内輪３０及び外輪６０の厚さが半径方向に薄くなる部分もある。
【００５６】
ここで、外輪６０の内周面６１の半径Ｒ、外輪６０の半径方向の厚さ（肉厚）ｔ、外輪６０の半径方向のヤング率Ｅとすれば、外輪６０の内周面６１にスプラグ７０の圧力ｐが作用したときの外輪６０の内周面６１の半径Ｒの増加量ΔＲは、式（２）で表される。
【００５７】
ΔＲ＝Ｒ２／ｔＥ・ｐ …式（２）
また、内輪３０の外周面３１の半径ｒ、内輪３０の半径方向の厚さ（肉厚）ｔ、内輪３０の半径方向のヤング率Ｅとすれば、内輪３０の外周面３１にスプラグ７０の圧力ｐが作用したときの内輪３０の外周面３１の半径ｒの減少量Δｒは、式（３）で表される。
【００５８】
Δｒ＝ｒ２／ｔＥ・ｐ …式（３）
なお、圧力ｐは、以下の式（４）で表される。
【００５９】
ｐ＝Ｆ・Ｌ・Ｎ／（π・Ｄ・Ｂ） …式（４）
ここで、Ｆ：スプラグ７０の押し付け荷重（法線力）、Ｌ：スプラグ７０の軸方向長さ、Ｎ：内輪３０及び外輪６０間に配置されたスプラグ７０の数、Ｄ：内輪３０の外周面３１の直径または外輪６０の内周面６１の直径、Ｂ：内輪３０又は外輪６０の軸方向長さである。
【００６０】
以上の式（２）より、増加量ΔＲは、内周面６１の半径Ｒに比例し、外輪６０の肉厚およびヤング率に反比例する。式（３）より、減少量Δｒは、外周面３１の半径ｒに比例し、内輪３０の肉厚およびヤング率に反比例する。また、Ｒ＞ｒより、増加量ΔＲを減少量Δｒより容易に大きくできる。このように式（２）や式（３）を用いることで、内輪３０や外輪６０の厚さｔや半径Ｒ，ｒ等を決定することができ、トルク変動の緩衝に適した内輪３０や外輪６０の設計を容易にできる。
【００６１】
ここで、弾性体（内輪３０及び外輪６０）が半径方向に弾性変形することにより、内輪３０の外周面３１と外輪６０の内周面６１との間隔が広がるので、スプラグ７０はさらに傾動される（セルフロック角αが小さくなる）。スプラグ７０の傾動によって、内輪３０及び外輪６０が動力を吸収する時間（入力されたエネルギーが出力されるまでの時間）を長くすることができ、その結果、エネルギーが入力される時間（速度）を遅らせることができる。即ち、第１入力部材１１に入力されたエネルギーを弾性体に吸収させることにより、出力部材５０から出力されるピークトルクを小さくできる。
【００６２】
弾性体が半径方向に弾性変形することにより傾動されるスプラグ７０の角度（セルフロック角）は、第１入力部材１１に入力されるトルクやエネルギーが小さいときは小さくなる一方、入力されるトルクやエネルギーが大きくなると大きくなる。スプラグ７０が傾動する角度が大きくなるにつれ、弾性体が動力を吸収する時間が長くなるので、弾性体に吸収されるエネルギーを大きくできる。これにより、入力されるトルクやエネルギーの大きさに関わらず出力部材５０から出力されるピークトルクを小さくできる。従って、入力されるトルクやエネルギーの大きさに関わらずトルク変動を緩衝できる。
【００６３】
また、スプラグ７０は、外周面３１及び内周面６１の対向間において円周方向に等間隔で複数配設されているので、入力されるエネルギーを各スプラグ７０に分散させ、１個のスプラグ７０が内輪３０及び外輪６０に加える荷重を小さくできる。これにより、内輪３０及び外輪６０を円周方向の全周に亘って略均等に弾性変形させることができると共に、内輪３０及び外輪６０に局所的に過大な荷重が加わることを防止できる。これにより弾性体の耐久性を向上できる。
【００６４】
また、外輪６０は内輪３０の外側に位置するので、弾性体（外輪６０）の容積を内輪３０に比べて大きくできる。外輪６０の半径方向のヤング率は、内輪３０の半径方向のヤング率より小さい値に設定されているので、弾性体の容積との関係で、内輪３０の外周面３１の変位量に比べて外輪６０の内周面６１の変位量を容易に大きくできる。その結果、スプラグ７０の外輪６０側における係合面７２の円周方向の傾動量を大きくできる。これにより、弾性体が動力を吸収する時間を効果的に長くすることができ、トルク変動の緩衝効果を向上できる。
【００６５】
なお、外輪６０が半径方向に弾性変形していない状態（自然長の状態）において、外輪６０の連結面６２（外周面）と出力部材５０の内周面５４（被連結面）との間には、円周方向に亘って半径方向に略一定の隙間Ｇが形成されている。隙間Ｇは、スプラグ７０のセルフロック角αが変化して内輪３０や外輪６０が半径方向に弾性変形し、外輪６０の連結面６２の半径が増加することにより次第に小さくなる。隙間Ｇがなくなるまで、連結面６２の半径が増加するような外輪６０の弾性変形を確保できる。
【００６６】
ここで、隙間Ｇがない場合には、出力部材５０に規制されて外輪６０の連結面６２の半径が増加されないので、スプラグ７０の押し付け荷重により内輪３０や外輪６０の半径方向の厚さを小さくする弾性変形しか期待できない。これに対し、隙間Ｇを設けることで、隙間Ｇの分だけ連結面６２の半径を変化させることができるので、外輪６０の連結面６２の半径が増加するような弾性変形によるトルク緩衝効果を確保できる。
【００６７】
また、内輪３０又は外輪６０が受けるスプラグ７０の圧力（式（２）〜式（４）に示すｐ）は、第１入力部材１１と出力部材５０との間で伝達されるトルク値に比例し、第１入力部材１１と出力部材５０との間で緩衝可能なトルクの大きさは、隙間Ｇの大きさに応じて設定される。その結果、隙間Ｇの大きさを調整することにより、第１入力部材１１と出力部材５０との間で緩衝可能なトルクの大きさを容易に設定できる。
【００６８】
次に、図５を参照して、トルク変動に対するトルク緩衝装置１の緩衝特性を説明する。図５はトルク緩衝装置１の緩衝特性を示す図であり、第１入力部材１１の加速回転時の特性曲線を図示している。図５において、横軸は出力部材５０に対する第１入力部材１１の相対回転角を示し、縦軸はトルクを示している。図５に示すように、トルク緩衝装置１は領域Ａ及びＢの２つの機構によりトルク変動を緩衝する。
【００６９】
領域Ａは、第１入力部材１１に逆方向（図３時計回り、図４反矢印Ｒｉ方向）のトルクが入力される領域である。第１入力部材１１に逆方向（図４反矢印Ｒｉ方向）のトルクが入力されると、外輪６０（図４参照）との相対回転で内輪３０が逆方向（図４反矢印Ｒｉ方向）に回転する。この場合、スプラグ７０は内輪３０及び外輪６０に係合できない。よって、内輪３０、外輪６０及びスプラグ７０によるトルク緩衝効果は生じない。一方、第１入力部材１１に逆方向（図３時計回り）のトルクが入力されるときは、第２入力部材４０の第２突条部４６（図３参照）が弾性部材９２の付勢力に抗して移動する。従って、領域Ａでは、弾性部材９２が圧縮変形することにより、弾性部材９２のばね定数に応じた緩衝効果を得ることができる。
【００７０】
なお、第１入力部材１１に入力される逆方向（図３時計回り）のトルクが大きく、突部４４（入力部材側のトルク伝達部）の円周方向端面４４ｂが第２保持部５２（出力部材５０側のトルク伝達部）の保持部端面５２ｃに当接すると、第１入力部材１１へ入力された逆方向のトルクが、突部４４、第２保持部５２から出力部材５０、出力軸２０に伝達される。これにより、出力部材５０から出力される逆方向のトルクが急激に増加する（但し、図５では図示を省略する）。
【００７１】
領域Ｂは、第１入力部材１１に正方向（図３反時計回り、図４矢印Ｒｉ方向）のトルクが入力される領域である。このときは、第２入力部材４０の第１突条部４５（図３参照）が復元部材９１の付勢力に抗して移動するので、復元部材９１が圧縮変形することによる反力が生じる。但し、この反力は、内輪３０及び外輪６０が半径方向に弾性変形することによって生じる反力より小さくなるように設定されている。
【００７２】
また、外輪６０との相対回転で内輪３０が正方向（図４矢印Ｒｉ方向）に回転するので、スプラグ７０は内輪３０及び外輪６０に係合し、内輪３０及び外輪６０は半径方向に弾性変形する。外輪６０は、外輪６０の係止部６３（図２参照）及び出力部材５０の孔部５３により回転方向の移動が規制されるので、外輪６０に伝達された動力は出力部材５０に伝達される。また、外輪６０の連結面６２が出力部材５０の内周面５４に密着するまで、内輪３０の外周面３１の半径が小さくなると共に、外輪６０の内周面６１及び連結面６２の半径が大きくなる。このときの弾性変形量は大きい（スプラグ７０のセルフロック角αの変化は大きい）ので、外輪６０、内輪３０及びスプラグ７０によるトルク変動の緩衝効果が生じる。
【００７３】
外輪６０の連結面６２が出力部材５０の内周面５４に密着した後は、スプラグ７０の押し付け荷重により、半径方向の厚さを小さくする弾性変形が内輪３０や外輪６０にわずかに生じる。このときの弾性変形量は小さい（スプラグ７０のセルフロック角αはほとんど変化しない）ので、外輪６０、内輪３０及びスプラグ７０によるトルク変動の緩衝効果は小さい。即ち、外輪６０の連結面６２が出力部材５０の内周面５４に密着した後は、外輪６０の連結面６２から出力部材５０にトルクが伝達されるので、出力されるトルクが急激に増加する。
【００７４】
なお、第１入力部材１１及び出力部材５０が相対回転を開始してから、内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１にスプラグ７０の係合面７１，７２が係合することで相対回転が規制されるまでの第１入力部材１１及び出力部材５０の相対回転量（相対回転角）以上に、復元部材９１（図３参照）は変位可能な角度Ｒ１が設定されている。これにより、内輪３０、外輪６０及びスプラグ７０によるトルク変動の緩衝効果が、復元部材９１が変位できなくなる（突部４４の円周方向端面４４ａが第１保持部５１の保持部端面５１ｃに当接する）ことで制限されることを防止できる。その結果、内輪３０や外輪６０の弾性変形によるトルク変動の緩衝効果を最大限に発揮させることができる。
【００７５】
この場合、スプラグ７０が傾動する角度が大きくなるにつれ、スプラグ７０の係合面７１，７２と弾性体（内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１）との接触面積が増加するので、スプラグ７０による単位面積当たりの弾性体の面圧が過大になることが防止される。従って、弾性体の耐久性を確保しつつ、外輪６０、内輪３０及びスプラグ７０による大きな緩衝効果を確保できる。
【００７６】
次に図６を参照して、第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、外輪６０が単一の弾性体により構成される場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、異なるヤング率を有する複数の弾性体の積層により外輪１６０が構成される場合について説明する。なお、第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図６は第２実施の形態におけるトルク緩衝装置１０１の断面図である。
【００７７】
図６に示すように、トルク緩衝装置１０１の外輪１６０は、スプラグ７０に内周面１６１が接触し、出力部材５０の内周面５４（被連結面）と外周面（連結面１６２）との間に隙間Ｇが形成されている。その外輪１６０は、同心円状に配置された円環状の第１弾性体１６３及び第２弾性体１６４を有して構成されている。第１弾性体１６３は第２弾性体１６４の外周側に位置し、第１弾性体１６３及び第２弾性体１６４は界面で接着されている。本実施の形態では、第１弾性体１６３及び第２弾性体１６４はいずれもゴム状の弾性体により構成されており、半径方向のヤング率は、第２弾性体１６４が第１弾性体１６３より小さくなるように設定されている。
【００７８】
次に、図７を参照して、トルク変動に対するトルク緩衝装置１の緩衝特性を説明する。図７はトルク緩衝装置１０１の緩衝特性を示す図であり、第１入力部材１１の加速回転時の特性曲線を図示している。図７において、横軸は出力部材５０に対する第１入力部材１１の相対回転角を示し、縦軸はトルクを示している。図７に示すように、トルク緩衝装置１０１は領域Ａ〜領域Ｃの３つの機構によりトルク変動を緩衝する。領域Ａは、第１入力部材１１に逆方向（図６反矢印Ｒｉ方向）のトルクが入力される領域である。これは第１実施の形態（図５参照）で説明したものと同様なので、説明を省略する。
【００７９】
領域Ｂ〜Ｃは、第１入力部材１１に正方向（図６矢印Ｒｉ方向）のトルクが入力される領域である。このときは、外輪１６０との相対回転で内輪３０が正方向（図６矢印Ｒｉ方向）に回転するので、スプラグ７０は内輪３０及び外輪１６０（第２弾性体１６４）に係合し、内輪３０及び外輪１６０（特に第２弾性体１６４）は半径方向に弾性変形する。領域Ｂは、第１弾性体１６３に対してヤング率が相対的に小さい第２弾性体１６４の弾性変形が支配的となる領域である。
【００８０】
領域Ｃは、第２弾性体１６４が半径方向に弾性変形することにより、その外側に配置された第１弾性体１６３の弾性変形が支配的となる領域である。第１弾性体１６３は、第２弾性体１６４に対してヤング率が相対的に大きいので、領域Ｃの緩衝特性の傾きを、領域Ｂの緩衝特性の傾きに比べて大きくできる。なお、第１弾性体１６３の弾性変形により連結面１６２が出力部材５０の内周面５４に密着した後のトルク緩衝装置１０１の動作は、第１実施の形態で説明したものと同様なので、説明を省略する。
【００８１】
以上のように、第１弾性体１６３及び第２弾性体１６４を同心円状に配置することにより、第１弾性体１６３及び第２弾性体１６４が弾性変形することによって得られるトルクの緩衝特性を複合化することができる。これにより、要求特性に応じて緩衝特性を設計する自由度を向上できる。また、スプラグ７０が係合する第２弾性体１６４の半径方向のヤング率を、スプラグ７０が係合しない第１弾性体１６３の半径方向のヤング率に対して相対的に小さくすることにより、回転角に対する緩衝特性の傾きを多段化することができる。これを応用することで、変位の初期から減衰力が強く発生しないように、変位量や変位速度に応じて減衰力が変化するようなトルク緩衝装置１０１を製造できる。
【００８２】
次に図８を参照して、上記第１実施の形態のように構成されるトルク緩衝装置１（以下「実施例」と称す）の試験結果を説明する。なお、単なるダンパーゴム（弾性体）の縦弾性を利用したトルク緩衝装置（例えば特許文献１に開示されるもの）を「比較例」とした。図８（ａ）はトルク緩衝装置の特性を調べる試験方法を示す模式図であり、図８（ｂ）は実施例および比較例におけるトルク緩衝装置の特性を示す図である。なお、比較のため、実施例の外輪６０の半径方向のヤング率と、比較例のダンパーゴム（弾性体）のヤング率とは同一に設定した。
【００８３】
図８（ａ）に示すように、トルク緩衝装置１の入力部材（第１入力部材１１）に腕部２の一端を固着し、腕部２の軸線からＬ１（４００ｍｍ）だけ離れた地点に、質量５ｋｇの質量体Ｗを８０ｍｍの高さＨから自由落下させた。これにより、トルク緩衝装置１の入力部材（第１入力部材１１）に正方向（図３反時計方向、図４矢印Ｒｉ方向）の衝撃トルクを入力した。
【００８４】
図８（ｂ）に示すように、実施例は、比較例に比べてピークトルクに達するまでの時間を遅くできることが明らかとなった。具体的には、ピークトルクに達するまでの時間は実施例では０．０２４秒（Ｔ１）であり、比較例では０．０５９秒（Ｔ２）であった。これにより、実施例は、比較例に比べてピークトルクをＤだけ小さくすることができた（ピークトルクを約半分にすることができた）。以上のことから実施例は、比較例に比べて、極めて優れたトルク緩衝効果を実現できることが明らかとなった。
【００８５】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた数値（例えば、各構成の数量や寸法等）は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【００８６】
上記各実施の形態では、トルク緩衝装置１は動力源から変速装置までの動力伝達経路に配設される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、各種のトルク伝達部分に適用することは当然可能である。
【００８７】
上記各実施の形態では、入力部材（第１入力部材１１）に内輪３０を連結する一方、出力部材５０に外輪６０，１６０を連結する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、外輪６０，１６０に入力部材（第１入力部材１１）を連結する一方、内輪３０に出力部材５０を連結することは当然可能である。
【００８８】
上記各実施の形態では、外輪６０，１６０の連結面６２，１６２（外周面）と出力部材５０の内周面５４（被連結面）との間に隙間Ｇが形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、内輪３０の内周面を連結面として、その連結面と連結可能に構成された入力部材または出力部材の被連結面と、連結面との間に隙間Ｇを設けるようにすることは当然可能である。
【００８９】
上記第２実施の形態では、第１弾性体１６３と第２弾性体１６４との間は密着しており隙間Ｇは形成されていない場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、要求される緩衝特性に応じて、第１弾性体１６３と第２弾性体１６４との間に隙間Ｇを形成することは当然可能である。これにより、第２弾性体１６４の半径方向外側への弾性変形量を大きくすることができるので、第２弾性体１６４によるトルク緩衝効果を大きくすることが可能である。
【００９０】
上記各実施の形態では、付勢部材９０をコイルばねにより構成されるガータスプリングとする場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の弾性部材を採用することは当然可能である。他の弾性部材としては、例えばリボンスプリングが挙げられる。また、一端が保持器８０に係止されてスプラグ７０を付勢するばね鋼も採用できる。また、付勢部材９０（ガータスプリング）の拡径方向にスプラグ７０を傾動させる場合について説明したが、これに限られるものではなく、付勢部材の縮径方向にスプラグを傾動させて、内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１にスプラグを係合させることは当然可能である。
【００９１】
上記各実施の形態では、復元部材９１及び弾性部材９２が圧縮コイルばねにより構成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の弾性部材を採用することは当然可能である。他の弾性部材としては、例えばねじりコイルばね、ゴム状弾性体等が挙げられる。
【００９２】
上記各実施の形態では、復元部材９１が第２入力部材４０と出力部材５０との捩れを復元するために設けられる場合について説明したが、復元部材９１は内輪３０及び外輪６０と並列に配置されているので、復元部材９１のばね定数を大きくすることにより、内輪３０及び外輪６０と復元部材９１とを協働させてトルク変動を緩衝するようにすることは可能である。
【００９３】
上記各実施の形態では、内輪３０及び外輪６０，１６０がいずれも弾性体により構成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、内輪３０又は外輪６０，１６０のいずれか一方を弾性体により構成して、他方を金属等の剛体により構成することは当然可能である。この場合も、スプラグ７０が傾動することにより内輪３０又は外輪６０，１６０を半径方向に弾性変形させて、入力されるトルクやエネルギーに応じてスプラグ７０が傾動する角度を変えられるからである。
【００９４】
上記第１実施の形態では、内輪３０の半径方向のヤング率が外輪６０の半径方向のヤング率より大きく設定される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、外輪６０と内輪３０のヤング率が同等の場合に、内輪３０の半径方向の厚さに比べて外輪６０の半径方向の厚さを小さくする（外輪６０を内輪３０に比べて薄肉にする）ことが可能である。これにより、外輪６０の剛性を内輪３０に比べて小さくできる。そのため、内輪３０の外周面３１の変位量に比べて外輪６０の内周面６１の変位量を容易に大きくできる。その結果、スプラグ７０の外輪６０側における係合面７２の円周方向の傾動量を大きくできる。これにより、上記実施の形態と同様に、弾性体が動力を吸収する時間を効果的に長くすることができ、トルク変動の緩衝効果を向上できる。
【００９５】
上記第２実施の形態では、外輪１６０が２層構造の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、要求される特性に応じて、３層、４層等のさらなる多層構造にすることは当然可能である。この場合に、半径方向の隙間Ｇを層間に形成することは当然可能である。
【００９６】
上記第２実施の形態では、第１弾性体１６３の半径方向のヤング率が第２弾性体１６４の半径方向のヤング率より大きい値に設定されている場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、第１弾性体１６３の半径方向のヤング率を、第２弾性体１６４の半径方向のヤング率より小さい値に設定することは当然可能である。スプラグ７０の係合面７２と接する第２弾性体１６４のヤング率を第１弾性体１６３のヤング率より大きな値に設定することにより、スプラグ７０の係合面７２によって第２弾性体１６４が押圧されるときに、第２弾性体１６４（外輪１６０の内周面１６１）が損傷することを抑制できる。これにより外輪１６０の耐久性を向上できる。
【００９７】
また、第２実施の形態では、同心円状に配置された第１弾性体１６３及び第２弾性体１６４のヤング率を異ならせる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、第１弾性体１６３及び第２弾性体１６４のヤング率を同等に設定し、第１弾性体１６３及び第２弾性体１６４の半径方向の厚さを異ならせることは当然可能である。厚さを異ならせることにより剛性を変えられるので、トルク緩衝特性の設計の自在性を向上することが可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１，１０１ トルク緩衝装置
１１ 第１入力部材（入力部材の一部）
３０ 内輪
３１ 外周面
４０ 第２入力部材（入力部材の一部）
４４ 突部（トルク伝達部の一部）
５０，１５０ 出力部材
５２ 第２保持部（トルク伝達部の一部）
５４ 内周面（被連結面）
６０，１６０ 外輪
６１，１６１ 内周面
６２，１６２ 連結面
７０ スプラグ
７１，７２ 係合面
８０ 保持器
９０ 付勢部材
９１ 復元部材
９２ 弾性部材
α セルフロック角
Ａ，Ｂ 接点
Ｇ 隙間
Ｏ 軸線（軸心）
【技術分野】
【０００１】
本発明はトルク緩衝装置に関し、特に、入力されるトルクやエネルギーの大きさに関わらずトルク変動を緩衝できるトルク緩衝装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ねじりコイルバネ等の弾性体を利用して、軸回りのトルク変動（衝撃トルクやねじり振動等を含む）を緩衝する技術が知られている。例えば特許文献１には、相対回転可能に構成された対向する部材の一方にダンパー収納孔を設け、そのダンパー収納孔に、対向する部材の他方に装着したダンパーゴムを嵌合させることにより、軸回りのトルク変動をダンパーゴム（弾性体）の圧縮変形によって緩衝する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平２−１５０４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１のように、単に弾性体の圧縮変形を利用してトルク変動を緩衝する技術では、ばね定数の比較的小さい（軟らかい）弾性体を採用した場合、小さいトルク変動を緩衝することはできる。しかし、エネルギーの大きな衝撃トルクが加わった場合、ばね定数の小さい弾性体は密着してしまい、トルク変動を緩衝しきれないという問題点があった。
【０００５】
また、ばね定数の大きい（硬い）弾性体を採用した場合は、小さいトルク変動を緩衝できないだけでなく衝撃トルクの緩衝も不十分となるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、入力されるトルクやエネルギーの大きさに関わらずトルク変動を緩衝できるトルク緩衝装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
この目的を達成するために請求項１記載のトルク緩衝装置によれば、回転方向に相対回転可能に構成されると共に軸心回りに同心状に配置される入力部材および出力部材の一方に、断面円形状の外周面を有する内輪が連結される。また、入力部材および出力部材の他方に、断面円形状の内周面を有する外輪が連結される。内輪の外周面および外輪の内周面の対向間において円周方向に複数配設されるスプラグは、内輪の外周面および外輪の内周面の円周方向へ保持器により傾動可能に保持され、内輪の外周面および外輪の内周面にスプラグの係合面が係合するロック方向に付勢部材により付勢力が付与される。
【０００８】
出力部材に対して入力部材が所定方向に回転されると、内輪の外周面および外輪の内周面にスプラグの係合面が係合される。内輪または外輪の少なくとも一方は、半径方向に弾性変形可能な弾性体で構成されているので、内輪の外周面および外輪の内周面にスプラグの係合面が係合されると、スプラグの半径方向分力により、内輪の外周面または外輪の内周面の少なくとも一方を構成する弾性体が半径方向に弾性変形する。弾性体が半径方向に弾性変形することにより、内輪の外周面と外輪の内周面との間隔が広がるので、スプラグのセルフロック角（外周面および内周面への係合面の各接点と軸心とを結ぶ各仮想線のなす角度）が変化し、スプラグはさらに傾動される。スプラグの傾動によって、弾性体が動力を吸収する時間（入力されたエネルギーが出力されるまでの時間）を長くすることができ、その結果、エネルギーが入力される時間（速度）を遅らせることができる。即ち、入力部材に入力されたエネルギーを弾性体に吸収させることにより、出力部材から出力されるピークトルクを小さくできる。
【０００９】
ここで、弾性体が半径方向に弾性変形することにより傾動されるスプラグの角度（セルフロック角）は、入力されるトルクやエネルギーが小さいときは小さくなる一方、入力されるトルクやエネルギーが大きくなると大きくなる。スプラグが傾動する角度が大きくなるにつれ、弾性体が動力を吸収する時間が長くなるので、弾性体に吸収されるエネルギーを大きくできる。これにより、入力されるトルクやエネルギーの大きさに関わらず出力部材から出力されるピークトルクを小さくできる。従って、入力されるトルクやエネルギーの大きさに関わらずトルク変動を緩衝できる効果がある。
【００１０】
なお、請求項１記載の「弾性体」は、ばね鋼等の金属製部材、ゴムやエラストマー等の非金属部材など、弾性変形する部材であれば特に限定することなく採用できる。また、「弾性体の半径方向の弾性変形」としては、内輪や外輪の半径が増加または減少するもの、内輪の外周面や外輪の内周面がスプラグに押圧されて内輪や外輪の厚さが半径方向に薄くなるものの両方を含む。
【００１１】
請求項２記載のトルク緩衝装置によれば、内輪および外輪は半径方向に弾性変形可能な弾性体で構成されているので、内輪または外輪のいずれかが半径方向に弾性変形可能な弾性体で構成されている場合と比較して、スプラグが傾動できる角度をより大きくできる。その結果、弾性体が動力を吸収する時間をより長くできるので、請求項１の効果に加え、さらに広範なトルク変動を緩衝できる効果がある。
【００１２】
請求項３記載のトルク緩衝装置によれば、外輪は、半径方向のヤング率が、内輪の半径方向のヤング率より小さい値に設定されている。外輪は内輪の外側に位置するので、弾性体の容積を大きくできる。そのため、内輪の外周面の変位量に比べて外輪の内周面の変位量を容易に大きくできる。その結果、スプラグの外輪側における係合面の円周方向の傾動量を大きくできる。これにより、弾性体が動力を吸収する時間を効果的に長くすることができ、請求項２の効果に加え、トルク変動の緩衝効果を向上できる効果がある。
【００１３】
また、請求項３記載のトルク緩衝装置によれば、外輪は、半径方向の厚さが、内輪の半径方向の厚さより小さい値に設定されているので、外輪のヤング率と内輪のヤング率とが同等であっても、外輪の剛性を内輪に比べて小さくできる。そのため、内輪の外周面の変位量に比べて外輪の内周面の変位量を容易に大きくできる。その結果、スプラグの外輪側における係合面の円周方向の傾動量を大きくできる。これにより、弾性体が動力を吸収する時間を効果的に長くすることができ、請求項２の効果に加え、トルク変動の緩衝効果を向上できる効果がある。
【００１４】
請求項４記載のトルク緩衝装置によれば、入力部材および出力部材の一方に連結される内輪の連結面と入力部材および出力部材の一方の被連結面との間、入力部材および出力部材の他方に連結される外輪の連結面と入力部材および出力部材の他方の被連結面との間の少なくとも一方に隙間がある。隙間は、スプラグのセルフロック角が変化して内輪や外輪が半径方向に弾性変形し、内輪や外輪の連結面の半径が変化することにより次第に小さくなる。隙間がなくなるまで、連結面の半径が変化するような内輪や外輪の弾性変形を確保できる。
【００１５】
ここで、隙間がない場合には、入力部材や出力部材に規制されて内輪や外輪の連結面の半径が変化できないので、内輪や外輪の厚さを小さくする弾性変形しか期待できない。これに対し、隙間を設けることで、隙間の分だけ連結面の半径を変化させることができる。その結果、請求項１から３のいずれかの効果に加え、内輪や外輪の弾性変形によって緩衝可能なトルク変動量を確保できる効果がある。
【００１６】
請求項５記載のトルク緩衝装置によれば、弾性体は、同心円状に２つ以上配置されているので、弾性体が弾性変形することによって得られるトルクの緩衝特性を複合化することができる。これにより、請求項１から４のいずれかの効果に加え、要求特性に応じて緩衝特性を設計する自由度を向上できる効果がある。
【００１７】
請求項６記載のトルク緩衝装置によれば、弾性体で構成される内輪または外輪は、以下の式（１）を満たすように設定されている。
【００１８】
ΔＲ＝Ｒ２／ｔＥ・ｐ …式（１）
但し、ΔＲは内輪の外周面または外輪の内周面の半径の変化量であり、Ｒは内輪の外周面または外輪の内周面の半径であり、ｔは内輪または外輪の半径方向の厚さであり、Ｅは内輪または外輪のヤング率であり、ｐは内輪または外輪が受けるスプラグの圧力である。
【００１９】
この式（１）から内輪や外輪の厚さや半径等を決定することができ、請求項１から５のいずれかの効果に加え、トルク変動の緩衝に適した内輪や外輪の設計を容易にできる効果がある。
【００２０】
請求項７記載のトルク緩衝装置によれば、内輪または外輪が受けるスプラグの圧力は、入力部材と出力部材との間で伝達されるトルク値に比例し、入力部材と出力部材との間で緩衝可能なトルクの大きさは、隙間の大きさに応じて設定される。その結果、請求項４から６のいずれかの効果に加え、入力部材と出力部材との間で緩衝可能なトルクの大きさを容易に設定できる効果がある。
【００２１】
請求項８記載のトルク緩衝装置によれば、内輪の外周面および外輪の内周面とスプラグの係合面とが係合不能となる相対回転方向にトルクが入力される場合には、内輪や外輪の弾性変形によるトルク変動の緩衝は生じない。しかし、内輪、スプラグ及び外輪と並列に入力部材および出力部材の間に介設される弾性部材を備えているので、その弾性部材により入力部材および出力部材の相対回転が緩衝される。そのため、請求項１から７のいずれかの効果に加え、内輪の外周面および外輪の内周面にスプラグの係合面が係合する相対回転方向と反対方向のトルクが入力される場合でも、弾性部材の弾性変形によりトルク変動を緩衝できる効果がある。
【００２２】
請求項９記載のトルク緩衝装置によれば、内輪、スプラグ及び外輪と並列に入力部材および出力部材の間に介設される復元部材を備え、その復元部材により、内輪の外周面および外輪の内周面にスプラグの係合面が係合する相対回転方向の入力部材および出力部材の相対回転が復元される。その復元部材は、入力部材に入力されたトルクにより入力部材および出力部材が相対回転を開始してから、内輪の外周面および外輪の内周面にスプラグの係合面が係合することで相対回転が規制されるまでの入力部材および出力部材の相対回転量以上に変位可能な大きさが設定されている。これにより、内輪、スプラグ及び外輪によるトルク変動の緩衝効果が、復元部材が変位できなくなることで制限されることを防止できる。その結果、請求項１から８のいずれかの効果に加え、内輪や外輪の弾性変形によるトルク変動の緩衝効果を最大限にできる効果がある。
【００２３】
請求項１０記載のトルク緩衝装置によれば、内輪の外周面および外輪の内周面とスプラグの係合面とが係合不能となる相対回転方向の入力部材および出力部材の相対回転がトルク伝達部により規制される。その結果、請求項１から９のいずれかの効果に加え、内輪、スプラグ及び外輪では伝達できない相対回転方向の動力を、トルク伝達部により伝達できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施の形態におけるトルク緩衝装置の軸方向断面図である。
【図２】トルク緩衝装置の入力部材および出力部材の部分組立図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線におけるトルク緩衝装置の断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線におけるトルク緩衝装置の断面図である。
【図５】トルク緩衝装置の緩衝特性を示す図である。
【図６】第２実施の形態におけるトルク緩衝装置の断面図である。
【図７】トルク緩衝装置の緩衝特性を示す図である。
【図８】（ａ）はトルク緩衝装置の特性を調べる試験方法を示す模式図であり、（ｂ）は実施例および比較例におけるトルク緩衝装置の特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は第１実施の形態におけるトルク緩衝装置１の軸方向断面図である。なお図１では、入力軸１０及び出力軸２０の軸方向の図示を一部省略している。
【００２６】
図１に示すように、トルク緩衝装置１は、動力（トルク）が入力される入力軸１０と、その入力軸１０と同心状に配置されると共に入力軸１０に対して軸線Ｏ回りに相対回転可能に構成される出力軸２０との間を連結する装置である。本実施の形態では、トルク緩衝装置１は動力源から変速装置（いずれも図示せず）までの動力伝達経路に配設されており、入力軸１０に動力源（図示せず）からの動力が伝達され、出力軸２０は変速装置（図示せず）に動力を入力する軸（変速装置の入力軸）として構成されている。トルク緩衝装置１は、トルクが入力される入力部材（第１入力部材１１及び第２入力部材４０）と、それら入力部材のうち第１入力部材１１に連結される内輪３０と、その内輪３０の外周側に配置される外輪６０と、内輪３０及び外輪６０の間に介設されるスプラグ７０と、外輪６０及び出力軸２０に連結される出力部材５０とを主に備えて構成されている。
【００２７】
第１入力部材１１は、入力軸１０のエネルギーをトルク緩衝装置１に入力するための部材である。本実施の形態では、入力軸１０の一端に入力軸１０と一体に第１入力部材１１が形成されている。第１入力部材１１は入力軸１０の外周側に拡径形成されており、先端に出力軸２０を受け入れる凹部１１ａが形成されている。第１入力部材１１の凹部１１ａの内周面と出力軸２０の外周面との間にベアリングＢ１が介設されているので、入力軸１０（第１入力部材１１）及び出力軸２０は、軸線Ｏ回りの回転方向にスムーズに相対回転可能である。
【００２８】
内輪３０は、入力されたエネルギーを吸収する機能を担う部材であり、断面円形状の外周面３１を備えている。本実施の形態では、内輪３０は、半径方向に弾性変形可能なゴム状の弾性体で環状に形成されており、第１入力部材１１の軸方向端部側の第１外周面１２に固定されている。
【００２９】
第２入力部材４０は、第１入力部材１１と一体に回転可能に構成される環状の部材であり、第１入力部材１１と相対回転不能に第１入力部材１１の外周面に固定され内輪３０と並設されている。第２入力部材４０は、第１入力部材１１の外周面に固定される環状の位置規制部材１５の軸方向端面が第２入力部材４０の軸方向端面に当接されることにより、第２入力部材４０の軸方向（図１右方向）の移動が規制される。
【００３０】
出力部材５０は、復元部材９１及び弾性部材９２（図２参照）を介して外周側が第２入力部材４０と連係しつつ、内周側が出力軸２０に外嵌固定される環状の部材であり、本実施の形態では、内側に外輪６０が保持されている。また、出力部材５０の軸方向端面と第１入力部材１１の軸方向端面との間にベアリングＢ２が介設される。これにより出力部材５０及び第１入力部材１１の回転方向のスムーズな相対回転が可能となる。
【００３１】
外輪６０は、入力されたエネルギーを吸収する機能を担う部材であり、断面円形状の内周面６１を備えている。本実施の形態では、外輪６０は、半径方向に弾性変形可能なゴム状の弾性体で環状に形成されており、出力部材５０に形成される孔部５３に外輪６０の側面に凸起する係止部６３（図２参照）が挿入されて、出力部材５０に対する外輪６０の回転方向の移動が規制される。
【００３２】
スプラグ７０は、内輪３０及び外輪６０に荷重を付与するための部材であり、内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１にそれぞれ係合可能に構成される係合面７１，７２（図４参照）を備えている。図４に示すように、スプラグ７０は、内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１の対向間において、保持器８０によって傾動可能に保持され、円周方向に等間隔で複数配設されている。
【００３３】
付勢部材９０は、スプラグ７０に付勢力を付与するための部材であり、内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１にスプラグ７０の係合面７１，７２が係合する方向に付勢力が付与される。本実施の形態では、付勢部材９０は弾性により半径方向外側（図１上下方向）に拡径するガータスプリングにより構成され、軸線Ｏ側から円周方向に沿ってスプラグ７０に形成された溝部７３に係合される。
【００３４】
次に図２を参照して、トルク緩衝装置１の入力部材（第１入力部材１１及び第２入力部材４０）及び出力部材５０について説明する。図２は、トルク緩衝装置１の入力部材（第１入力部材１１及び第２入力部材４０）及び出力部材５０の部分組立図である。なお、図２では、理解を容易にするため、第１入力部材１１、内輪３０、第２入力部材４０、出力部材５０及び外輪６０の円周方向の図示を一部省略している。
【００３５】
第１入力部材１１は、内輪３０及び第２入力部材４０を固定するための部材であり、内輪３０が固定される第１外周面１２の軸方向に隣接して、第１外周面１２より大径の第２外周面１３が形成されている。第２外周面１３はスプラインが形設されている。第２入力部材４０の係合部４１に形設されたスプラインを第２外周面１３と噛合させることにより、第２入力部材４０を第１入力部材１１に相対回転不能にできる。
【００３６】
第１入力部材１１は、第２外周面１３の軸方向に隣接して第２外周面１３より小径に形成される小径部１４を備えている。小径部１４は、第２入力部材４０の係合部４１から軸直角方向内側に円周方向に沿って突設される凸起部４２を受け入れるための部位である。
【００３７】
位置規制部材１５は環状に形成される部材であり、軸方向に沿って入力軸１０側から外嵌される。位置規制部材１５の軸方向端面１５ａが第２入力部材４０の軸方向外側端面４０ａに当着することにより、第２入力部材４０が第１入力部材１１に相対回転不能に固定される。
【００３８】
第２入力部材４０は、軸方向外側端面４０ａの反対面である軸方向内側端面４０ｂの内周側に円周方向に沿って段差状に支持部４３が突設されている。支持部４３は外周側を臨む面が形成されており、出力部材５０との間で外輪６０の内周面６１を両側から支持するための部位である。第２入力部材４０は、軸方向内側端面４０ｂの外周側に軸方向を向いて突設される突部４４と、その突部４４の円周方向両側の軸方向内側端面４０ｂに軸方向を向いて突き出し円周方向に沿って突条に形成される第１突条部４５及び第２突条部４６とを備えている。
【００３９】
出力部材５０は、第２入力部材４０の軸方向内側端面４０ｂと対向する軸方向内側端面５０ａの外周側に、第１保持部５１及び第２保持部５２が突設されている。第１保持部５１は、復元部材９１を保持しつつ第１突条部４５を受け入れるための部位であり、第２保持部５２は、弾性部材９２を保持しつつ第２突条部４５を受け入れるための部位である。
【００４０】
復元部材９１は、第１入力部材１１に正方向のトルクが入力された場合に生じる第２入力部材４０と出力部材５０との捩れを復元するための部材であり、弾性部材９２は、第１入力部材１１に逆方向のトルクが入力された場合にトルク変動を緩衝するための部材である。本実施の形態では、復元部材９１及び弾性部材９２はコイルばねにより形成されており、ばね定数は、復元部材９１が弾性部材９２より小さく設定されている。
【００４１】
第１保持部５１は、出力部材５０の軸方向内側端面５０ａの円周方向に沿って軸方向を向いて略平行状に立設され内側に復元部材９１が収容される２本の突条５１ａと、それら突条５１ａの長手方向両端部の対向面から対向する突条５１ａを向いてそれぞれ鍔状に形成される鍔部５１ｂとを備えている。第２保持部５２も同様に、出力部材５０の軸方向内側端面５０ａの円周方向に沿って軸方向を向いて略平行状に立設され内側に弾性部材９２が収容される２本の突条５２ａと、それら突条５２ａの長手方向両端部の対向面から対向する突条５２ａを向いてそれぞれ鍔状に形成される鍔部５２ｂとを備えている。なお、図２では、出力部材５０の円周方向の図示を一部省略しているので、突条５１ａ，５２ａの長手方向一端部に形成された鍔部５１ｂ，５２ｂの図示を省略している。
【００４２】
第１保持部５１及び第２保持部５２は、互いに向き合う保持部端面５１ｃ，５２ｃの間隔が、第２入力部材４０の突部４４の円周方向の長さ（円周方向端面４４ａ，４４ｂ間の長さ）より大きくなるように設定されている。これにより、第１保持部５１及び第２保持部５２の保持部端面５１ｃ，５２ｃ間に突部４４を配置できる。また、第１保持部５１及び第２保持部５２は、鍔部５１ｂ，５２ｂから各保持部端面５１ｃ，５２ｃに向かって通路５１ｄ，５２ｄが形成されている。各通路５１ｄ，５２ｄは、第２入力部材４０の第１突条部４５及び第２突条部４６を受け入れるための部位である。以上のように第１保持部５１及び第２保持部５２は、突部４４、第１突条部４５及び第２突条部４６と相対する位置に設けられている。
【００４３】
復元部材９１及び弾性部材９２は、それぞれ鍔部５１ｂ，５２ｂにより長手方向に圧縮されつつ第１保持部５１及び第２保持部５２の突条５１ａ，５２ａ間に収容される。第２入力部材４０と出力部材５０とが連結される状態では、第２入力部材４０の軸方向内側端面４０ｂが突条５１ａ，５２ａの軸方向に位置するので、復元部材９１及び弾性部材９２は各突条５１ａ，５２ａと軸方向内側端面４０ｂとの間に安定して収容される。
【００４４】
次に図３を参照して、第２入力部材４０と出力部材５０との関係について説明する。図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線におけるトルク緩衝装置１の断面図である。なお、図３では第２入力部材４０及び出力部材５０の円周方向両側の図示を省略している。また、第１入力部材１１（図２参照）に正方向のトルクが入力されると、第２入力部材４０（突部４４、第１突条部４５及び第２突条部４６）は図３反時計回りに回転し、逆方向のトルクが第１入力部材１１に入力されると、第２入力部材４０（突部４４、第１突条部４５及び第２突条部４６）は図３時計回りに回転するものとする。
【００４５】
第２入力部材４０と出力部材５０とが連結される状態では、第１突条部４５及び第２突条部４６は各通路５１ｄ，５２ｄに挿入され、第１突条部４５の円周方向端面４５ａと鍔部５１ｂとは同一面内に位置し、第２突条部４６の円周方向端面４６ａと鍔部５２ｂとは同一面内に位置する。これにより、第１突条部４５の円周方向端面４５ａは復元部材９１に当接し、第２突条部４６の円周方向端面４６ａは弾性部材９２に当接する。
【００４６】
この状態で正方向のトルクが第１入力部材１１（図２参照）に入力されると、第２入力部材４０（突部４４、第１突条部４５及び第２突条部４６）は図３反時計回りに回転し、第１突条部４５の円周方向端面４５ａにより復元部材９１が圧縮される。突部４４の円周方向端面４４ａが第１保持部５１の保持部端面５１ｃに当接するまで、復元部材９１は圧縮変形が可能である。突部４４の円周方向端面４４ａが第１保持部５１の保持部端面５１ｃに当接すると、第１入力部材１１へ入力された正方向のトルクが、突部４４、第１保持部５１から出力部材５０、出力軸２０に伝達される。
【００４７】
次いで、第１入力部材１１へ正方向のトルクが入力されなくなると、圧縮された復元部材９１の付勢力により、第１突条部４５の円周方向端面４５ａが元の位置（中立位置）まで押し戻され復元される。そうすると第２突条部４６の円周方向端面４６ａは弾性部材９２に当接する。これにより第１入力部材９１へ正方向のトルクが入力されない状態では、第２入力部材４０（図２参照）は出力部材５０に対して中立位置に維持される。
【００４８】
一方、逆方向のトルクが第１入力部材１１に入力されると、第２入力部材４０（突部４４、第１突条部４５及び第２突条部４６）は図３時計回りに回転し、第２突条部４６の円周方向端面４６ａにより弾性部材９２が圧縮される。この弾性部材９２の圧縮変形により逆方向のトルク変動が緩衝される。突部４４の円周方向端面４４ｂが第２保持部５２の保持部端面５２ｃに当接するまで、弾性部材９２の圧縮変形によるトルク変動の緩衝効果が得られる。突部４４（入力部材側のトルク伝達部）の円周方向端面４４ｂが第２保持部５２（出力部材５０側のトルク伝達部）の保持部端面５２ｃに当接すると、第１入力部材１１へ入力された逆方向のトルクが、突部４４、第２保持部５２から出力部材５０、出力軸２０に伝達される。
【００４９】
次いで、第１入力部材１１へ逆方向のトルクが入力されなくなると、圧縮された弾性部材９２の付勢力により、第２突条部４６の円周方向端面４６ａが元の位置（中立位置）まで押し戻される。そうすると第１突条部４５の円周方向端面４５ａは復元部材９１に当接する。これにより第１入力部材１１へ逆方向のトルクが入力されない状態においても、第２入力部材４０は出力部材５０に対して中立位置に維持される。
【００５０】
なお、第１突条部４５の円周方向端面４５ａが復元部材９１に当接し、第２突条部４６の円周方向端面４６ａが弾性部材９２に当接する中立位置では、突部４４の円周方向端面４４ａ及び軸線Ｏ（図１参照）を結ぶ直線と保持部端面５１ｃ及び軸線Ｏとを結ぶ直線とのなす角Ｒ１は、突部４４の円周方向端面４４ｂ及び軸線Ｏを結ぶ直線と保持部端面５２ｃ及び軸線Ｏとを結ぶ直線とのなす角Ｒ２より大きくなるように設定されている（Ｒ１＞Ｒ２）。また角度Ｒ１は、後述するように、スプラグ７０が傾動することで相対回転する内輪３０及び外輪６０の相対回転角より大きくなるように設定されている。スプラグ７０の傾動可能な範囲が、角度Ｒ１によって規制されないようにするためである。
【００５１】
図２に戻って説明する。外輪６０は、出力部材５０側の軸方向端面の所定部から軸方向に向かって係止部６３が突出されている。一方、出力部材５０は、出力部材５０の軸方向内側端面５０ａから軸方向外側端面５０ｂに向かって所定部に孔部５３が凹設されている。孔部５３に係止部６３が挿入されることにより、出力部材５０に対する外輪６０の円周方向の相対移動が規制される。
【００５２】
出力部材５０は、孔部５３に外輪６０の係止部６３が挿入されると、外輪６０の連結面６２に相対して外側に内周面５４が位置するように構成されている。出力部材５０の内周面５４は、第１入力部材１１にトルクが入力されていない状態（外輪６０が半径方向に弾性変形していない状態）では、出力部材５０の内周面５４と外輪６０の連結面６２との間にわずかに隙間が形成されるように設定される。また、出力部材５０は、内周面５４の下側の軸方向内側端面５０ａに軸方向に向かって段差状とされる段差部５５が円周方向に沿って形成されている。段差部５５は、出力部材５０の底部５０ｃが出力軸２０（図１参照）に外嵌されたときにベアリングＢ２を収装するための部位である。
【００５３】
次に、図４を参照して内輪３０及び外輪６０とスプラグ７０との関係について説明する。図４は図１のＩＶ−ＩＶ線におけるトルク緩衝装置１の断面図である。スプラグ７０は、内輪３０と外輪６０との相対回転を規制するための機能を担う部材であり、内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１にそれぞれ接する係合面７１，７２を備えている。外周面３１及び内周面６１の対向間に配置された保持器８０により、スプラグ７０は、外周面３１及び内周面６１の対向間において円周方向に等間隔で複数配設されている。スプラグ７０は、溝部７３に係合された付勢部材９０（ガータスプリング）により外周面３１及び内周面６１の円周方向に付勢されている。なお、本実施の形態では、内輪３０及び外輪６０はいずれも弾性体により構成されており、外輪６０の半径方向のヤング率は、内輪３０の半径方向のヤング率より小さい値に設定されている。
【００５４】
付勢部材９０は、スプラグ７０に付勢力を付与して外周面３１及び内周面６１に係合面７１，７２が接するようにスプラグ７０を図４の矢印Ｌ方向（以下「ロック方向」と称す）へ傾動させる部材である。付勢部材９０によりスプラグ７０に荷重が付与されることでスプラグ７０がロック方向（図４矢印Ｌ方向）へ傾動され、外周面３１及び内周面６１に係合面７１，７２が接することで、内周面６１と係合面７２との接点Ａ及び外周面３１と係合面７１との接点Ｂに摩擦力が発生する。第１入力部材１１が、出力部材５０との関係で出力部材５０に対して図４の矢印Ｒｉ方向（以下「正方向」と称す）へ相対回転する場合には、外周面３１及び内周面６１の円周方向における各接点Ａ，Ｂの位置ずれにより、内輪３０及び外輪６０にスプラグ７０が係合して内輪３０と外輪６０との相対移動が規制される。
【００５５】
第１入力部材１１が正方向に相対回転することで内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１にスプラグ７０の係合面７１，７２が係合されると、スプラグ７０はロック方向にさらに傾動しようとして、スプラグ７０のセルフロック角αが漸次変化する。なお、セルフロック角αは、軸線（軸心）Ｏ（図１参照）及び接点Ｂを通る直線と、軸線（軸心）Ｏ及び接点Ａを通る直線とのなす角である。スプラグ７０のセルフロック角αが変化することで、内輪３０及び外輪６０が受けるスプラグ７０の圧力が増加する。そのスプラグ７０の半径方向分力により、内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１が半径方向に弾性変形する。また、スプラグ７０の係合面７１，７２の近傍では、内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１がスプラグ７０に押圧されて弾性変形し、内輪３０及び外輪６０の厚さが半径方向に薄くなる部分もある。
【００５６】
ここで、外輪６０の内周面６１の半径Ｒ、外輪６０の半径方向の厚さ（肉厚）ｔ、外輪６０の半径方向のヤング率Ｅとすれば、外輪６０の内周面６１にスプラグ７０の圧力ｐが作用したときの外輪６０の内周面６１の半径Ｒの増加量ΔＲは、式（２）で表される。
【００５７】
ΔＲ＝Ｒ２／ｔＥ・ｐ …式（２）
また、内輪３０の外周面３１の半径ｒ、内輪３０の半径方向の厚さ（肉厚）ｔ、内輪３０の半径方向のヤング率Ｅとすれば、内輪３０の外周面３１にスプラグ７０の圧力ｐが作用したときの内輪３０の外周面３１の半径ｒの減少量Δｒは、式（３）で表される。
【００５８】
Δｒ＝ｒ２／ｔＥ・ｐ …式（３）
なお、圧力ｐは、以下の式（４）で表される。
【００５９】
ｐ＝Ｆ・Ｌ・Ｎ／（π・Ｄ・Ｂ） …式（４）
ここで、Ｆ：スプラグ７０の押し付け荷重（法線力）、Ｌ：スプラグ７０の軸方向長さ、Ｎ：内輪３０及び外輪６０間に配置されたスプラグ７０の数、Ｄ：内輪３０の外周面３１の直径または外輪６０の内周面６１の直径、Ｂ：内輪３０又は外輪６０の軸方向長さである。
【００６０】
以上の式（２）より、増加量ΔＲは、内周面６１の半径Ｒに比例し、外輪６０の肉厚およびヤング率に反比例する。式（３）より、減少量Δｒは、外周面３１の半径ｒに比例し、内輪３０の肉厚およびヤング率に反比例する。また、Ｒ＞ｒより、増加量ΔＲを減少量Δｒより容易に大きくできる。このように式（２）や式（３）を用いることで、内輪３０や外輪６０の厚さｔや半径Ｒ，ｒ等を決定することができ、トルク変動の緩衝に適した内輪３０や外輪６０の設計を容易にできる。
【００６１】
ここで、弾性体（内輪３０及び外輪６０）が半径方向に弾性変形することにより、内輪３０の外周面３１と外輪６０の内周面６１との間隔が広がるので、スプラグ７０はさらに傾動される（セルフロック角αが小さくなる）。スプラグ７０の傾動によって、内輪３０及び外輪６０が動力を吸収する時間（入力されたエネルギーが出力されるまでの時間）を長くすることができ、その結果、エネルギーが入力される時間（速度）を遅らせることができる。即ち、第１入力部材１１に入力されたエネルギーを弾性体に吸収させることにより、出力部材５０から出力されるピークトルクを小さくできる。
【００６２】
弾性体が半径方向に弾性変形することにより傾動されるスプラグ７０の角度（セルフロック角）は、第１入力部材１１に入力されるトルクやエネルギーが小さいときは小さくなる一方、入力されるトルクやエネルギーが大きくなると大きくなる。スプラグ７０が傾動する角度が大きくなるにつれ、弾性体が動力を吸収する時間が長くなるので、弾性体に吸収されるエネルギーを大きくできる。これにより、入力されるトルクやエネルギーの大きさに関わらず出力部材５０から出力されるピークトルクを小さくできる。従って、入力されるトルクやエネルギーの大きさに関わらずトルク変動を緩衝できる。
【００６３】
また、スプラグ７０は、外周面３１及び内周面６１の対向間において円周方向に等間隔で複数配設されているので、入力されるエネルギーを各スプラグ７０に分散させ、１個のスプラグ７０が内輪３０及び外輪６０に加える荷重を小さくできる。これにより、内輪３０及び外輪６０を円周方向の全周に亘って略均等に弾性変形させることができると共に、内輪３０及び外輪６０に局所的に過大な荷重が加わることを防止できる。これにより弾性体の耐久性を向上できる。
【００６４】
また、外輪６０は内輪３０の外側に位置するので、弾性体（外輪６０）の容積を内輪３０に比べて大きくできる。外輪６０の半径方向のヤング率は、内輪３０の半径方向のヤング率より小さい値に設定されているので、弾性体の容積との関係で、内輪３０の外周面３１の変位量に比べて外輪６０の内周面６１の変位量を容易に大きくできる。その結果、スプラグ７０の外輪６０側における係合面７２の円周方向の傾動量を大きくできる。これにより、弾性体が動力を吸収する時間を効果的に長くすることができ、トルク変動の緩衝効果を向上できる。
【００６５】
なお、外輪６０が半径方向に弾性変形していない状態（自然長の状態）において、外輪６０の連結面６２（外周面）と出力部材５０の内周面５４（被連結面）との間には、円周方向に亘って半径方向に略一定の隙間Ｇが形成されている。隙間Ｇは、スプラグ７０のセルフロック角αが変化して内輪３０や外輪６０が半径方向に弾性変形し、外輪６０の連結面６２の半径が増加することにより次第に小さくなる。隙間Ｇがなくなるまで、連結面６２の半径が増加するような外輪６０の弾性変形を確保できる。
【００６６】
ここで、隙間Ｇがない場合には、出力部材５０に規制されて外輪６０の連結面６２の半径が増加されないので、スプラグ７０の押し付け荷重により内輪３０や外輪６０の半径方向の厚さを小さくする弾性変形しか期待できない。これに対し、隙間Ｇを設けることで、隙間Ｇの分だけ連結面６２の半径を変化させることができるので、外輪６０の連結面６２の半径が増加するような弾性変形によるトルク緩衝効果を確保できる。
【００６７】
また、内輪３０又は外輪６０が受けるスプラグ７０の圧力（式（２）〜式（４）に示すｐ）は、第１入力部材１１と出力部材５０との間で伝達されるトルク値に比例し、第１入力部材１１と出力部材５０との間で緩衝可能なトルクの大きさは、隙間Ｇの大きさに応じて設定される。その結果、隙間Ｇの大きさを調整することにより、第１入力部材１１と出力部材５０との間で緩衝可能なトルクの大きさを容易に設定できる。
【００６８】
次に、図５を参照して、トルク変動に対するトルク緩衝装置１の緩衝特性を説明する。図５はトルク緩衝装置１の緩衝特性を示す図であり、第１入力部材１１の加速回転時の特性曲線を図示している。図５において、横軸は出力部材５０に対する第１入力部材１１の相対回転角を示し、縦軸はトルクを示している。図５に示すように、トルク緩衝装置１は領域Ａ及びＢの２つの機構によりトルク変動を緩衝する。
【００６９】
領域Ａは、第１入力部材１１に逆方向（図３時計回り、図４反矢印Ｒｉ方向）のトルクが入力される領域である。第１入力部材１１に逆方向（図４反矢印Ｒｉ方向）のトルクが入力されると、外輪６０（図４参照）との相対回転で内輪３０が逆方向（図４反矢印Ｒｉ方向）に回転する。この場合、スプラグ７０は内輪３０及び外輪６０に係合できない。よって、内輪３０、外輪６０及びスプラグ７０によるトルク緩衝効果は生じない。一方、第１入力部材１１に逆方向（図３時計回り）のトルクが入力されるときは、第２入力部材４０の第２突条部４６（図３参照）が弾性部材９２の付勢力に抗して移動する。従って、領域Ａでは、弾性部材９２が圧縮変形することにより、弾性部材９２のばね定数に応じた緩衝効果を得ることができる。
【００７０】
なお、第１入力部材１１に入力される逆方向（図３時計回り）のトルクが大きく、突部４４（入力部材側のトルク伝達部）の円周方向端面４４ｂが第２保持部５２（出力部材５０側のトルク伝達部）の保持部端面５２ｃに当接すると、第１入力部材１１へ入力された逆方向のトルクが、突部４４、第２保持部５２から出力部材５０、出力軸２０に伝達される。これにより、出力部材５０から出力される逆方向のトルクが急激に増加する（但し、図５では図示を省略する）。
【００７１】
領域Ｂは、第１入力部材１１に正方向（図３反時計回り、図４矢印Ｒｉ方向）のトルクが入力される領域である。このときは、第２入力部材４０の第１突条部４５（図３参照）が復元部材９１の付勢力に抗して移動するので、復元部材９１が圧縮変形することによる反力が生じる。但し、この反力は、内輪３０及び外輪６０が半径方向に弾性変形することによって生じる反力より小さくなるように設定されている。
【００７２】
また、外輪６０との相対回転で内輪３０が正方向（図４矢印Ｒｉ方向）に回転するので、スプラグ７０は内輪３０及び外輪６０に係合し、内輪３０及び外輪６０は半径方向に弾性変形する。外輪６０は、外輪６０の係止部６３（図２参照）及び出力部材５０の孔部５３により回転方向の移動が規制されるので、外輪６０に伝達された動力は出力部材５０に伝達される。また、外輪６０の連結面６２が出力部材５０の内周面５４に密着するまで、内輪３０の外周面３１の半径が小さくなると共に、外輪６０の内周面６１及び連結面６２の半径が大きくなる。このときの弾性変形量は大きい（スプラグ７０のセルフロック角αの変化は大きい）ので、外輪６０、内輪３０及びスプラグ７０によるトルク変動の緩衝効果が生じる。
【００７３】
外輪６０の連結面６２が出力部材５０の内周面５４に密着した後は、スプラグ７０の押し付け荷重により、半径方向の厚さを小さくする弾性変形が内輪３０や外輪６０にわずかに生じる。このときの弾性変形量は小さい（スプラグ７０のセルフロック角αはほとんど変化しない）ので、外輪６０、内輪３０及びスプラグ７０によるトルク変動の緩衝効果は小さい。即ち、外輪６０の連結面６２が出力部材５０の内周面５４に密着した後は、外輪６０の連結面６２から出力部材５０にトルクが伝達されるので、出力されるトルクが急激に増加する。
【００７４】
なお、第１入力部材１１及び出力部材５０が相対回転を開始してから、内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１にスプラグ７０の係合面７１，７２が係合することで相対回転が規制されるまでの第１入力部材１１及び出力部材５０の相対回転量（相対回転角）以上に、復元部材９１（図３参照）は変位可能な角度Ｒ１が設定されている。これにより、内輪３０、外輪６０及びスプラグ７０によるトルク変動の緩衝効果が、復元部材９１が変位できなくなる（突部４４の円周方向端面４４ａが第１保持部５１の保持部端面５１ｃに当接する）ことで制限されることを防止できる。その結果、内輪３０や外輪６０の弾性変形によるトルク変動の緩衝効果を最大限に発揮させることができる。
【００７５】
この場合、スプラグ７０が傾動する角度が大きくなるにつれ、スプラグ７０の係合面７１，７２と弾性体（内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１）との接触面積が増加するので、スプラグ７０による単位面積当たりの弾性体の面圧が過大になることが防止される。従って、弾性体の耐久性を確保しつつ、外輪６０、内輪３０及びスプラグ７０による大きな緩衝効果を確保できる。
【００７６】
次に図６を参照して、第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、外輪６０が単一の弾性体により構成される場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、異なるヤング率を有する複数の弾性体の積層により外輪１６０が構成される場合について説明する。なお、第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図６は第２実施の形態におけるトルク緩衝装置１０１の断面図である。
【００７７】
図６に示すように、トルク緩衝装置１０１の外輪１６０は、スプラグ７０に内周面１６１が接触し、出力部材５０の内周面５４（被連結面）と外周面（連結面１６２）との間に隙間Ｇが形成されている。その外輪１６０は、同心円状に配置された円環状の第１弾性体１６３及び第２弾性体１６４を有して構成されている。第１弾性体１６３は第２弾性体１６４の外周側に位置し、第１弾性体１６３及び第２弾性体１６４は界面で接着されている。本実施の形態では、第１弾性体１６３及び第２弾性体１６４はいずれもゴム状の弾性体により構成されており、半径方向のヤング率は、第２弾性体１６４が第１弾性体１６３より小さくなるように設定されている。
【００７８】
次に、図７を参照して、トルク変動に対するトルク緩衝装置１の緩衝特性を説明する。図７はトルク緩衝装置１０１の緩衝特性を示す図であり、第１入力部材１１の加速回転時の特性曲線を図示している。図７において、横軸は出力部材５０に対する第１入力部材１１の相対回転角を示し、縦軸はトルクを示している。図７に示すように、トルク緩衝装置１０１は領域Ａ〜領域Ｃの３つの機構によりトルク変動を緩衝する。領域Ａは、第１入力部材１１に逆方向（図６反矢印Ｒｉ方向）のトルクが入力される領域である。これは第１実施の形態（図５参照）で説明したものと同様なので、説明を省略する。
【００７９】
領域Ｂ〜Ｃは、第１入力部材１１に正方向（図６矢印Ｒｉ方向）のトルクが入力される領域である。このときは、外輪１６０との相対回転で内輪３０が正方向（図６矢印Ｒｉ方向）に回転するので、スプラグ７０は内輪３０及び外輪１６０（第２弾性体１６４）に係合し、内輪３０及び外輪１６０（特に第２弾性体１６４）は半径方向に弾性変形する。領域Ｂは、第１弾性体１６３に対してヤング率が相対的に小さい第２弾性体１６４の弾性変形が支配的となる領域である。
【００８０】
領域Ｃは、第２弾性体１６４が半径方向に弾性変形することにより、その外側に配置された第１弾性体１６３の弾性変形が支配的となる領域である。第１弾性体１６３は、第２弾性体１６４に対してヤング率が相対的に大きいので、領域Ｃの緩衝特性の傾きを、領域Ｂの緩衝特性の傾きに比べて大きくできる。なお、第１弾性体１６３の弾性変形により連結面１６２が出力部材５０の内周面５４に密着した後のトルク緩衝装置１０１の動作は、第１実施の形態で説明したものと同様なので、説明を省略する。
【００８１】
以上のように、第１弾性体１６３及び第２弾性体１６４を同心円状に配置することにより、第１弾性体１６３及び第２弾性体１６４が弾性変形することによって得られるトルクの緩衝特性を複合化することができる。これにより、要求特性に応じて緩衝特性を設計する自由度を向上できる。また、スプラグ７０が係合する第２弾性体１６４の半径方向のヤング率を、スプラグ７０が係合しない第１弾性体１６３の半径方向のヤング率に対して相対的に小さくすることにより、回転角に対する緩衝特性の傾きを多段化することができる。これを応用することで、変位の初期から減衰力が強く発生しないように、変位量や変位速度に応じて減衰力が変化するようなトルク緩衝装置１０１を製造できる。
【００８２】
次に図８を参照して、上記第１実施の形態のように構成されるトルク緩衝装置１（以下「実施例」と称す）の試験結果を説明する。なお、単なるダンパーゴム（弾性体）の縦弾性を利用したトルク緩衝装置（例えば特許文献１に開示されるもの）を「比較例」とした。図８（ａ）はトルク緩衝装置の特性を調べる試験方法を示す模式図であり、図８（ｂ）は実施例および比較例におけるトルク緩衝装置の特性を示す図である。なお、比較のため、実施例の外輪６０の半径方向のヤング率と、比較例のダンパーゴム（弾性体）のヤング率とは同一に設定した。
【００８３】
図８（ａ）に示すように、トルク緩衝装置１の入力部材（第１入力部材１１）に腕部２の一端を固着し、腕部２の軸線からＬ１（４００ｍｍ）だけ離れた地点に、質量５ｋｇの質量体Ｗを８０ｍｍの高さＨから自由落下させた。これにより、トルク緩衝装置１の入力部材（第１入力部材１１）に正方向（図３反時計方向、図４矢印Ｒｉ方向）の衝撃トルクを入力した。
【００８４】
図８（ｂ）に示すように、実施例は、比較例に比べてピークトルクに達するまでの時間を遅くできることが明らかとなった。具体的には、ピークトルクに達するまでの時間は実施例では０．０２４秒（Ｔ１）であり、比較例では０．０５９秒（Ｔ２）であった。これにより、実施例は、比較例に比べてピークトルクをＤだけ小さくすることができた（ピークトルクを約半分にすることができた）。以上のことから実施例は、比較例に比べて、極めて優れたトルク緩衝効果を実現できることが明らかとなった。
【００８５】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた数値（例えば、各構成の数量や寸法等）は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【００８６】
上記各実施の形態では、トルク緩衝装置１は動力源から変速装置までの動力伝達経路に配設される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、各種のトルク伝達部分に適用することは当然可能である。
【００８７】
上記各実施の形態では、入力部材（第１入力部材１１）に内輪３０を連結する一方、出力部材５０に外輪６０，１６０を連結する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、外輪６０，１６０に入力部材（第１入力部材１１）を連結する一方、内輪３０に出力部材５０を連結することは当然可能である。
【００８８】
上記各実施の形態では、外輪６０，１６０の連結面６２，１６２（外周面）と出力部材５０の内周面５４（被連結面）との間に隙間Ｇが形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、内輪３０の内周面を連結面として、その連結面と連結可能に構成された入力部材または出力部材の被連結面と、連結面との間に隙間Ｇを設けるようにすることは当然可能である。
【００８９】
上記第２実施の形態では、第１弾性体１６３と第２弾性体１６４との間は密着しており隙間Ｇは形成されていない場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、要求される緩衝特性に応じて、第１弾性体１６３と第２弾性体１６４との間に隙間Ｇを形成することは当然可能である。これにより、第２弾性体１６４の半径方向外側への弾性変形量を大きくすることができるので、第２弾性体１６４によるトルク緩衝効果を大きくすることが可能である。
【００９０】
上記各実施の形態では、付勢部材９０をコイルばねにより構成されるガータスプリングとする場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の弾性部材を採用することは当然可能である。他の弾性部材としては、例えばリボンスプリングが挙げられる。また、一端が保持器８０に係止されてスプラグ７０を付勢するばね鋼も採用できる。また、付勢部材９０（ガータスプリング）の拡径方向にスプラグ７０を傾動させる場合について説明したが、これに限られるものではなく、付勢部材の縮径方向にスプラグを傾動させて、内輪３０の外周面３１及び外輪６０の内周面６１にスプラグを係合させることは当然可能である。
【００９１】
上記各実施の形態では、復元部材９１及び弾性部材９２が圧縮コイルばねにより構成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の弾性部材を採用することは当然可能である。他の弾性部材としては、例えばねじりコイルばね、ゴム状弾性体等が挙げられる。
【００９２】
上記各実施の形態では、復元部材９１が第２入力部材４０と出力部材５０との捩れを復元するために設けられる場合について説明したが、復元部材９１は内輪３０及び外輪６０と並列に配置されているので、復元部材９１のばね定数を大きくすることにより、内輪３０及び外輪６０と復元部材９１とを協働させてトルク変動を緩衝するようにすることは可能である。
【００９３】
上記各実施の形態では、内輪３０及び外輪６０，１６０がいずれも弾性体により構成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、内輪３０又は外輪６０，１６０のいずれか一方を弾性体により構成して、他方を金属等の剛体により構成することは当然可能である。この場合も、スプラグ７０が傾動することにより内輪３０又は外輪６０，１６０を半径方向に弾性変形させて、入力されるトルクやエネルギーに応じてスプラグ７０が傾動する角度を変えられるからである。
【００９４】
上記第１実施の形態では、内輪３０の半径方向のヤング率が外輪６０の半径方向のヤング率より大きく設定される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、外輪６０と内輪３０のヤング率が同等の場合に、内輪３０の半径方向の厚さに比べて外輪６０の半径方向の厚さを小さくする（外輪６０を内輪３０に比べて薄肉にする）ことが可能である。これにより、外輪６０の剛性を内輪３０に比べて小さくできる。そのため、内輪３０の外周面３１の変位量に比べて外輪６０の内周面６１の変位量を容易に大きくできる。その結果、スプラグ７０の外輪６０側における係合面７２の円周方向の傾動量を大きくできる。これにより、上記実施の形態と同様に、弾性体が動力を吸収する時間を効果的に長くすることができ、トルク変動の緩衝効果を向上できる。
【００９５】
上記第２実施の形態では、外輪１６０が２層構造の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、要求される特性に応じて、３層、４層等のさらなる多層構造にすることは当然可能である。この場合に、半径方向の隙間Ｇを層間に形成することは当然可能である。
【００９６】
上記第２実施の形態では、第１弾性体１６３の半径方向のヤング率が第２弾性体１６４の半径方向のヤング率より大きい値に設定されている場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、第１弾性体１６３の半径方向のヤング率を、第２弾性体１６４の半径方向のヤング率より小さい値に設定することは当然可能である。スプラグ７０の係合面７２と接する第２弾性体１６４のヤング率を第１弾性体１６３のヤング率より大きな値に設定することにより、スプラグ７０の係合面７２によって第２弾性体１６４が押圧されるときに、第２弾性体１６４（外輪１６０の内周面１６１）が損傷することを抑制できる。これにより外輪１６０の耐久性を向上できる。
【００９７】
また、第２実施の形態では、同心円状に配置された第１弾性体１６３及び第２弾性体１６４のヤング率を異ならせる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、第１弾性体１６３及び第２弾性体１６４のヤング率を同等に設定し、第１弾性体１６３及び第２弾性体１６４の半径方向の厚さを異ならせることは当然可能である。厚さを異ならせることにより剛性を変えられるので、トルク緩衝特性の設計の自在性を向上することが可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１，１０１ トルク緩衝装置
１１ 第１入力部材（入力部材の一部）
３０ 内輪
３１ 外周面
４０ 第２入力部材（入力部材の一部）
４４ 突部（トルク伝達部の一部）
５０，１５０ 出力部材
５２ 第２保持部（トルク伝達部の一部）
５４ 内周面（被連結面）
６０，１６０ 外輪
６１，１６１ 内周面
６２，１６２ 連結面
７０ スプラグ
７１，７２ 係合面
８０ 保持器
９０ 付勢部材
９１ 復元部材
９２ 弾性部材
α セルフロック角
Ａ，Ｂ 接点
Ｇ 隙間
Ｏ 軸線（軸心）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転方向に相対回転可能に構成されると共に軸心回りに同心状に配置される入力部材および出力部材と、
その入力部材および出力部材の一方に連結され断面円形状の外周面を有する内輪と、
前記入力部材および出力部材の他方に連結され断面円形状の内周面を有する外輪と、
その外輪の内周面および前記内輪の外周面にそれぞれ係合する係合面を有し前記内輪の外周面および前記外輪の内周面の対向間において円周方向に複数配設されるスプラグと、
そのスプラグを前記内輪の外周面および前記外輪の内周面の円周方向へ傾動可能に保持する保持器と、
前記スプラグに付勢力を付与して前記内輪の外周面および前記外輪の内周面に前記スプラグの係合面が係合するロック方向にそのスプラグを付勢する付勢部材とを備え、
前記内輪または前記外輪の少なくとも一方は、半径方向に弾性変形可能な弾性体で構成され、
前記スプラグは、前記出力部材に対する前記入力部材の所定方向の回転により前記内輪の外周面および前記外輪の内周面に前記係合面が係合され、前記外周面および前記内周面への前記係合面の各接点と前記軸心とを結ぶ各仮想線のなす角度であるセルフロック角が、前記弾性体の半径方向の弾性変形により変化することを特徴とするトルク緩衝装置。
【請求項２】
前記内輪および前記外輪は、半径方向に弾性変形可能な弾性体で構成されていることを特徴とする請求項１記載のトルク緩衝装置。
【請求項３】
前記外輪は、半径方向のヤング率が、前記内輪の半径方向のヤング率より小さい値に設定されているか、又は、半径方向の厚さが、前記内輪の半径方向の厚さより小さい値に設定されていることを特徴とする請求項２記載のトルク緩衝装置。
【請求項４】
前記入力部材および前記出力部材の一方に連結される前記内輪の連結面と前記入力部材および前記出力部材の一方の被連結面との間、前記入力部材および前記出力部材の他方に連結される前記外輪の連結面と前記入力部材および前記出力部材の他方の被連結面との間の少なくとも一方に隙間を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のトルク緩衝装置。
【請求項５】
前記弾性体は、同心円状に２つ以上配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のトルク緩衝装置。
【請求項６】
前記弾性体で構成される前記内輪または前記外輪は、以下の式（１）を満たすように設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のトルク緩衝装置。
ΔＲ＝Ｒ２／ｔＥ・ｐ …式（１）
但し、ΔＲは内輪の外周面または外輪の内周面の半径の変化量であり、Ｒは内輪の外周面または外輪の内周面の半径であり、ｔは内輪または外輪の半径方向の厚さであり、Ｅは内輪または外輪のヤング率であり、ｐは内輪または外輪が受けるスプラグの圧力である。
【請求項７】
前記内輪または前記外輪が受ける前記スプラグの圧力は、前記入力部材と前記出力部材との間で伝達されるトルク値に比例し、前記隙間は、前記内輪または前記外輪が受ける前記スプラグの圧力に応じて大きさが設定されることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載のトルク緩衝装置。
【請求項８】
前記内輪、前記スプラグ及び前記外輪と並列に前記入力部材および前記出力部材の間に介設されると共に、前記内輪の外周面および前記外輪の内周面と前記スプラグの係合面とが係合不能となる相対回転方向の前記入力部材および前記出力部材の相対回転を緩衝する弾性部材を備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のトルク緩衝装置。
【請求項９】
前記内輪、前記スプラグ及び前記外輪と並列に前記入力部材および前記出力部材の間に介設されると共に、前記内輪の外周面および前記外輪の内周面に前記スプラグの係合面が係合する相対回転方向の前記入力部材および前記出力部材の相対回転を復元する復元部材を備え、
その復元部材は、前記入力部材に入力されたトルクにより前記入力部材および前記出力部材が相対回転を開始してから、前記内輪の外周面および前記外輪の内周面に前記スプラグの係合面が係合することで相対回転が規制されるまでの前記入力部材および前記出力部材の相対回転量以上に変位可能な大きさが設定されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のトルク緩衝装置。
【請求項１０】
前記入力部材および前記出力部材は、前記内輪の外周面および前記外輪の内周面と前記スプラグの係合面とが係合不能となる相対回転方向の前記入力部材および前記出力部材の相対回転を規制するトルク伝達部を備えていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のトルク緩衝装置。
【請求項１】
回転方向に相対回転可能に構成されると共に軸心回りに同心状に配置される入力部材および出力部材と、
その入力部材および出力部材の一方に連結され断面円形状の外周面を有する内輪と、
前記入力部材および出力部材の他方に連結され断面円形状の内周面を有する外輪と、
その外輪の内周面および前記内輪の外周面にそれぞれ係合する係合面を有し前記内輪の外周面および前記外輪の内周面の対向間において円周方向に複数配設されるスプラグと、
そのスプラグを前記内輪の外周面および前記外輪の内周面の円周方向へ傾動可能に保持する保持器と、
前記スプラグに付勢力を付与して前記内輪の外周面および前記外輪の内周面に前記スプラグの係合面が係合するロック方向にそのスプラグを付勢する付勢部材とを備え、
前記内輪または前記外輪の少なくとも一方は、半径方向に弾性変形可能な弾性体で構成され、
前記スプラグは、前記出力部材に対する前記入力部材の所定方向の回転により前記内輪の外周面および前記外輪の内周面に前記係合面が係合され、前記外周面および前記内周面への前記係合面の各接点と前記軸心とを結ぶ各仮想線のなす角度であるセルフロック角が、前記弾性体の半径方向の弾性変形により変化することを特徴とするトルク緩衝装置。
【請求項２】
前記内輪および前記外輪は、半径方向に弾性変形可能な弾性体で構成されていることを特徴とする請求項１記載のトルク緩衝装置。
【請求項３】
前記外輪は、半径方向のヤング率が、前記内輪の半径方向のヤング率より小さい値に設定されているか、又は、半径方向の厚さが、前記内輪の半径方向の厚さより小さい値に設定されていることを特徴とする請求項２記載のトルク緩衝装置。
【請求項４】
前記入力部材および前記出力部材の一方に連結される前記内輪の連結面と前記入力部材および前記出力部材の一方の被連結面との間、前記入力部材および前記出力部材の他方に連結される前記外輪の連結面と前記入力部材および前記出力部材の他方の被連結面との間の少なくとも一方に隙間を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のトルク緩衝装置。
【請求項５】
前記弾性体は、同心円状に２つ以上配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のトルク緩衝装置。
【請求項６】
前記弾性体で構成される前記内輪または前記外輪は、以下の式（１）を満たすように設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のトルク緩衝装置。
ΔＲ＝Ｒ２／ｔＥ・ｐ …式（１）
但し、ΔＲは内輪の外周面または外輪の内周面の半径の変化量であり、Ｒは内輪の外周面または外輪の内周面の半径であり、ｔは内輪または外輪の半径方向の厚さであり、Ｅは内輪または外輪のヤング率であり、ｐは内輪または外輪が受けるスプラグの圧力である。
【請求項７】
前記内輪または前記外輪が受ける前記スプラグの圧力は、前記入力部材と前記出力部材との間で伝達されるトルク値に比例し、前記隙間は、前記内輪または前記外輪が受ける前記スプラグの圧力に応じて大きさが設定されることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載のトルク緩衝装置。
【請求項８】
前記内輪、前記スプラグ及び前記外輪と並列に前記入力部材および前記出力部材の間に介設されると共に、前記内輪の外周面および前記外輪の内周面と前記スプラグの係合面とが係合不能となる相対回転方向の前記入力部材および前記出力部材の相対回転を緩衝する弾性部材を備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のトルク緩衝装置。
【請求項９】
前記内輪、前記スプラグ及び前記外輪と並列に前記入力部材および前記出力部材の間に介設されると共に、前記内輪の外周面および前記外輪の内周面に前記スプラグの係合面が係合する相対回転方向の前記入力部材および前記出力部材の相対回転を復元する復元部材を備え、
その復元部材は、前記入力部材に入力されたトルクにより前記入力部材および前記出力部材が相対回転を開始してから、前記内輪の外周面および前記外輪の内周面に前記スプラグの係合面が係合することで相対回転が規制されるまでの前記入力部材および前記出力部材の相対回転量以上に変位可能な大きさが設定されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のトルク緩衝装置。
【請求項１０】
前記入力部材および前記出力部材は、前記内輪の外周面および前記外輪の内周面と前記スプラグの係合面とが係合不能となる相対回転方向の前記入力部材および前記出力部材の相対回転を規制するトルク伝達部を備えていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のトルク緩衝装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−８７８９５（Ｐ２０１３−８７８９５Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３０１５３（Ｐ２０１１−２３０１５３）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００１５４３４７）株式会社ユニバンス (132)
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００１５４３４７）株式会社ユニバンス (132)
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