トーショナルダンパ
【課題】振幅や周波数域が異なる多様な捻り振動を効果的に減衰させることができるトーショナルダンパを提供する。
【解決手段】相対回転することにより捻れが生じる入力側回転体３０１と出力側回転体３０３とのうち一方の回転体３０１に連結される主シリンダ２と、主シリンダ２内に摺動自在に設けられるとともに他方の回転体３０３に連結される主ピストン３と、主ピストン３に形成された貫通孔３ａと、主シリンダ２内に充填される流動体７とを有し、流動体７が貫通孔３ａを流通する際の流動抵抗力により捻り振動を減衰させるトーショナルダンパ１において、主ピストン３内に形成された副シリンダ４と、副シリンダ４内に摺動自在に設けられるとともに他方の回転体３０３に連結される副ピストン５と、捻れおよび遠心力に応じて主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動を規制する減衰力調整機構１０とを設けた。
【解決手段】相対回転することにより捻れが生じる入力側回転体３０１と出力側回転体３０３とのうち一方の回転体３０１に連結される主シリンダ２と、主シリンダ２内に摺動自在に設けられるとともに他方の回転体３０３に連結される主ピストン３と、主ピストン３に形成された貫通孔３ａと、主シリンダ２内に充填される流動体７とを有し、流動体７が貫通孔３ａを流通する際の流動抵抗力により捻り振動を減衰させるトーショナルダンパ１において、主ピストン３内に形成された副シリンダ４と、副シリンダ４内に摺動自在に設けられるとともに他方の回転体３０３に連結される副ピストン５と、捻れおよび遠心力に応じて主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動を規制する減衰力調整機構１０とを設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転部材に取り付けられてそのトルク変動もしくは捻り振動を減衰させるトーショナルダンパに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジンのクランクシャフトや変速機のインプットシャフトあるいはドライブシャフトなど、トルク変動やトルク変動に起因する捻り振動が発生する回転部材の振動系には、その振動系に例えばばねや振り子を取り付けることにより振動系の振動を吸収するもしくは減衰させるトーショナルダンパやダイナミックダンパなどのダンパ装置が広く適用されている。
【０００３】
その一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたダイナミックダンパは、回転体に相対回転不能に取り付けられている環状のダンパケースと、そのダンパケース内に形成された密閉空間であるダンパ室と、そのダンパ室内を径方向に仕切るように設置されているウェイト部材とを備えている。そして、ダンパ室内には、ウェイト部材によって仕切られることによってそのウェイト部材の径方向内側に隣接して位置し所定の圧縮性流体が封入されている内側空間と、ウェイト部材の径方向外側に隣接して位置し所定の圧縮性流体が封入されている外側空間とが形成されていて、ウェイト部材が、遠心力によってその重心が径方向に移動可能に保持されるように構成されている。
【０００４】
なお、特許文献２には、共通の軸線の回りに相対回転可能に設けられた第１回転体および第２回転体と、それら第１回転体および第２回転体のそれぞれに対して周方向に相対変位可能に設けられた中間部材と、中間部材を間に挟むようにしてその中間部材と第１回転体および第２回転体との間にそれぞれ配置された一対の弾性体と、第１回転体と第２回転体との間の相対回転に対する摩擦を発生させる摩擦発生手段と、第１回転体または第２回転体のいずれか一方の回転体と中間部材との相対回転を許容する解除位置と、一方の回転体と中間部材とを相対回転不能に連結する連結位置との間を移動可能な連結部材を有し、その連結部材に作用する遠心力が大きいときは連結部材を連結位置に移動させ、遠心力が小さいときには連結部材を解除位置にそれぞれ移動させる連結切替機構とが設けられたダンパ装置が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、車両用サスペンションのダンパ装置を車体に接続するダンパマウントであって、ダンパ装置と車体との間に配置されて一方の側をダンパ装置に接続され、他方の側を車体に接続されたゴムブッシュと、そのゴムブッシュを弾性変形させてゴムブッシュの見かけ上のばね定数を変化させるアクチュエータとを有するダンパマウントに関して記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１１５９１４号公報
【特許文献２】特開２００９−１５０４７１号公報
【特許文献３】特開２００９−２２７２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１に記載されているダンパ装置は、回転体が回転するとダンパ装置のウェイト部材に遠心力が作用し、その遠心力によってウェイト部材が径方向での外周側に移動する。ウェイト部材が径方向で移動しその重心位置が変化することにより、ダイナミックダンパのばね定数が変化し、その結果、ダイナミックダンパの固有振動数が変化する。したがって、特許文献１に記載されているダンパ装置によれば、回転体の回転数に応じて、すなわち作用する遠心力の大きさに応じて、ダイナミックダンパの固有振動数を適宜変化させることができ、広い回転数域幅を有する回転体であっても効果的に振動を抑制することができる、とされている。
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１に記載されているダンパ装置では、回転体の回転数が変動する場合、その回転体の回転数に応じてダンパ装置の固有振動数を変化させることはできるものの、ダンパ装置の振動吸収性能もしくは振動減衰性能は一律となっている。そのため、回転体の特定の回転数域で発生する特定の周波数域の捻り振動に対しては、ダンパ装置の振動吸収性能もしくは振動減衰性能が十分ではない場合もある。
【０００９】
また、例えば、自動変速機を搭載した車両のトルクコンバータにロックアップクラッチと共に備え付けられる従来のダンパ装置においては、例えば図６に示すように、ダンパを低ばね定数化かつ低ヒステリシス化（図６の実線）することにより、高ばね定数（図６の破線）のダンパと比較して、エンジンの低回転使用域で駆動系の振動伝達感度が低くなるので、いわゆるエンジンこもり音を抑制することができる。その反面、ダンパを低ばね定数・低ヒステリシス化させた場合は、高ばね定数のダンパと比較して、駆動系の１次共振周波数が低くなるとともに、その駆動系の振動伝達感度が高くなるので、エンジンの回転数が変動する際に過渡的なショックが生じ易くなってしまう。
【００１０】
このように、回転体の捻り振動に対する従来のダンパ装置において、幅広い回転数域に対応してより効果的に回転体の捻り振動を吸収するもしくは減衰させるためには、未だ改良の余地があった。
【００１１】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、振幅や周波数域が異なる多様な捻り振動を効果的に吸収するもしくは減衰させることができるトーショナルダンパを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、相対回転することにより捻れが生じる入力側回転体および出力側回転体のいずれか一方に連結される主シリンダと、その主シリンダの内部にその内部を２室に分割するように摺動自在に設けられるとともに前記各回転体のいずれか他方に連結される主ピストンと、前記２室を連通するように前記主ピストンを貫通して形成された貫通孔と、前記主シリンダ内に充填される流動体とを有し、その流動体が前記貫通孔を流通する際の流動抵抗力を前記相対回転に対する抵抗力として作用させるトーショナルダンパにおいて、前記主ピストンの内部に形成された副シリンダと、前記副シリンダの内部に摺動自在に設けられるとともに前記他方の回転体に連結される副ピストンと、前記捻れの大きさおよび作用する遠心力の大きさに応じて前記主ピストンと前記副ピストンとの間の相対移動を規制する減衰力調整機構とを備えていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記減衰力調整機構が、予め設定した所定の変位よりも大きな前記捻れが生じた場合もしくは予め設定した所定の力よりも大きな前記遠心力が作用した場合に、前記相対移動を規制する手段を含むことを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記減衰力調整機構が、前記遠心力が大きいほど前記相対移動を強く規制する手段を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
そして、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記減衰力調整機構が、前記副シリンダの天井面と対向する前記副ピストンの受圧面に前記回転体の回転中心側から外周側に向かうにつれて前記天井面との間隔が狭くなるように形成され、予め設定した所定の変位よりも大きな前記捻れが生じた場合に前記天井面と当接することにより前記相対移動を規制するテーパー面と、前記副シリンダ内の前記天井面と前記テーパ面との間に封入され、前記遠心力が大きいほど前記外周側に移動して前記天井面および前記テーパー面の両方に当接することにより前記相対移動を規制する質量体とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、主シリンダおよび主ピストンによって捻り振動を吸収する機構と、副シリンダおよび副ピストンによって捻り振動を吸収する機構とを、捻り振動の大きさおよび作用する遠心力の大きさに応じて切り替えて機能させることができる。そのため、振幅や周波数域が異なる多様な捻り振動を効果的に吸収するもしくは減衰させることができる。
【００１７】
また、請求項２の発明によれば、捻り振動が所定の変位を超えて大きくなると、もしくはトーショナルダンパに作用する遠心力が所定の力を超えて大きくなると、主ピストンと副ピストンとの間の相対移動が規制されて、主シリンダおよび主ピストンによって捻り振動を吸収する機構が機能する状態になる。その結果、例えば変位もしくは振幅が大きな捻り振動が生じた際に、あるいはトーショナルダンパに大きな遠心力が作用するすなわち回転体が高回転数で回転する際に、相対的に副シリンダおよび副ピストンによって捻り振動を吸収する場合と比較して振動減衰性能が高い、主シリンダおよび主ピストンによって捻り振動を吸収する状態にすることができる。そのため、振幅や周波数域が異なる多様な捻り振動に即して、その捻り振動を適切かつ効果的に吸収するもしくは減衰させることができる。
【００１８】
また、請求項３の発明によれば、トーショナルダンパに作用する遠心力が所定の力を超えて大きくなる場合に、その遠心力が大きいほど主ピストンと副ピストンとの間の相対移動が強固に規制される。そのため、作用する遠心力の大きさに応じて、すなわち回転体の回転数に応じて、その際に発生する捻り振動を適切に吸収するもしくは減衰させることができる。
【００１９】
そして、請求項４の発明によれば、発生する捻り振動の変位が小さく、かつ作用する遠心力が小さい場合は、副シリンダ内の質量体は、回転体の回転中心に近い側、すなわち副シリンダの天井面と副ピストンの受圧面との間隔が広い側に位置するので、主ピストンと副ピストンとの間の相対移動が許容されもしくは弱く規制され、副シリンダおよび副ピストンによって捻り振動を吸収する機構が機能する状態になる。一方、発生する捻り振動の変位が大きい場合、もしくは作用する遠心力が大きい場合には、副シリンダ内の質量体は、回転体の外周に近い側、すなわち副シリンダの天井面と副ピストンの受圧面との間隔が狭い側に位置するので、主ピストンと副ピストンとの間の相対移動が強く規制され、主シリンダおよび主ピストンによって捻り振動を吸収する機構が機能する状態になる。そのため、複雑な制御等を行うことなく簡単な構成によって、振幅や周波数域が異なる多様な捻り振動を適切にかつ効果的に吸収するもしくは減衰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明に係るトーショナルダンパの構成の一例を説明するための模式図である。
【図２】この発明に係るトーショナルダンパの他の構成例を説明するための模式図である。
【図３】この発明に係るトーショナルダンパを適用するトルクコンバータのおよびダンパ機構の構成を示す断面図である。
【図４】この発明に係るトーショナルダンパを適用するダンパ機構の構成を示す正面図である。
【図５】この発明に係るトーショナルダンパをダンパ機構に設置した状態を説明するための模式図である。
【図６】従来のトーショナルダンパの振動伝達特性と振動周波数との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
つぎに、この発明を具体例に基づいて説明する。この発明に係るトーショナルダンパは、互いに相対回転することにより捻れが生じる２つの回転体の間に設置されて、それらの間で発生する捻り振動を吸収するもしくは減衰させるダンパ装置である。そして、例えば図３，図４，図５に示すように、トルクコンバータ１００にロックアップクラッチ２００と共に備え付けられるダンパ機構３００に対して、この発明のトーショナルダンパを適用することができる。
【００２２】
図３において、トルクコンバータ１００は、公知の一般的なトルクコンバータと同様の構成であり、フロントカバー１０１と一体化されてエンジンなどの動力源によって駆動されるポンプインペラー１０２と、そのポンプインペラー１０２に対向して配置されるタービンランナー１０３と、それらタービンランナー１０３におけるフルードの流出部とポンプインペラー１０２におけるフルードの流入部との間に配置されてフルードの流れの方向を変えるステータ１０４とを主体として構成されている。
【００２３】
したがって、この種のトルコンバータ１００においては、トルクの伝達にフルードが介在するので、例えば摩擦クラッチや噛み合いクラッチなどのように入出力部材を機械的に締結するクラッチと比較して動力伝達効率が低下する。そのため、例えばトルクコンバータ１００によるトルクの増幅作用が必要でなくなるような高速・低負荷走行時に、トルクコンバータ１００の入力側部材と出力側部材とを機械的に締結するロックアップクラッチ２００が備えられている。
【００２４】
このロックアップクラッチ２００は、トルクコンバータ１００のポンプインペラー１０２に一体化されたフロントカバー１０１とタービンランナー１０３との間に配置され、例えば油圧によってフロントカバー１０１に押し付けられることによってフロントカバー１０１とタービンランナー１０３とを直結し、それらフロントカバー１０１とタービンランナー１０３との間でトルクの伝達を行うものである。
【００２５】
さらに、ロックアップクラッチ２００が係合された際に、エンジンのトルク変動や、そのトルク変動に起因する捻り振動等を吸収するもしくは減衰させるためのダンパ機構３００が備えられている。このダンパ機構３００は、図３，図４に示すように、環状のドライブプレート３０１と、圧縮コイルばねにより形成されたダンパスプリング３０２と、ドライブプレート３０１を挟み込むとともにダンパスプリング３０２を保持するドリブンプレート３０３とを主体として構成されている。そして、ドライブプレート３０１とドリブンプレート３０３とが相対的に回転すること、すなわちそれら各プレート３０１，３０３の間で捻れが生じることにより、各プレート３０１，３０３でダンパスプリング３０２を圧縮し、そのダンパスプリング３０２の弾性力によって捻れを吸収する、もしくは捻れによる振動を減衰させるようになっている。
【００２６】
上記のような圧縮コイルばねを用いた従来のダンパ装置では、捻り振動を吸収もしくは減衰させる際の振動減衰性能は、適用される圧縮コイルばねの特性に依存する。そのため、振動の周波数域が変化すると効果的に振動減衰性能を発揮できない場合がある。また、前述したように、回転体の回転数に応じてダンパ装置の固有振動数を変化させるように構成した場合であっても、ばねや振り子などによる振動減衰性能自体は一律で変化しないので、特定の周波数域の捻り振動に対しては振動減衰性能が十分ではない場合もある。そこで、圧縮コイルばねを用いた上記のダンパ機構３００に対して、この発明のトーショナルダンパ１が併設されている。すなわち、図５に拡大して示すように、この発明のトーショナルダンパ１は、ダンパ機構３００におけるダンパスプリング３０２の内周部分であって、互いに相対回転するドライブプレート３０１とドリブンプレート３０３との間に配置されている。
【００２７】
具体的には、図１に示すように、トーショナルダンパ１は、ダンパ機構３００の入力側の回転体であるドライブプレート３０１に連結された主シリンダ２と、その主シリンダ２のシリンダ室２ａ内に摺動自在に配置された主ピストン３と、主ピストン３の内部に形成された副シリンダ４と、その副シリンダ４のシリンダ室４ａ内に摺動自在に配置された副ピストン５と、主ピストン３および副ピストン５をダンパ機構３００の出力側の回転体であるドリブンプレート３０３に連結するピストンロッド６とを備えている。
【００２８】
なお、この構成例では、上記のように主シリンダ２がダンパ機構３００のドライブプレート３０１に連結され、ピストンロッド６がダンパ機構３００のドリブンプレート３０３に連結された例を示しているが、主シリンダ２がダンパ機構３００のドリブンプレート３０３に連結され、ピストンロッド６がダンパ機構３００のドライブプレート３０１に連結された構成であってもよい。
【００２９】
主シリンダ２は、例えば中空の円筒状に形成されている。すなわち、主シリンダ２の内周部の中空部分がシリンダ室２ａであり、そのシリンダ室２ａの開口部２ｂとピストンロッド６との摺動部分はシールされていて、シリンダ室２ａの気密性もしくは液密性が保たれている。そして、シリンダ室２ａ内には、主ピストン３が収容されているとともに、流動体７が充填されている。流動体７は、例えばオイルやガスなどの所定の粘性と流動性とを有する流体を適用することができる。この構成例では、流動体７としてオイル７がシリンダ室２ａ内に充填されている。そしてこの主シリンダ２の一方の端部２ｃ、具体的には主シリンダ２の開口部２ｂとは反対側の端部２ｃが、ダンパ機構３００のドライブプレート３０１に連結されて固定されている。
【００３０】
主ピストン３は、上記の主シリンダ２のシリンダ室２ａの形状に対応して、例えば円筒状に形成されている。また、主ピストン３には、その内部を軸線方向（図１での左右方向）に貫通する貫通孔３ａが形成されている。すなわち、主ピストン３は、シリンダ室２ａ内においてそのシリンダ室２ａを２室に分割するように摺動自在に配置されていて、その主ピストン３によって分割されるシリンダ室２ａの２室を連通するように、主ピストン３に貫通孔３ａが形成されている。そして、シリンダ室２ａ内において、貫通孔３ａ内にもオイル７が充填されている。
【００３１】
したがって、主シリンダ２内で主ピストン３が相対移動する場合、貫通孔３ａがいわゆるオリフィスとなり、その貫通孔３ａ内をオイル７が流通する際に流動抵抗力が発生する。すなわち、このトーショナルダンパ１は、上記のように貫通孔３ａ内をオイル７が流通する際に発生するオイル７の流動抵抗力を利用して、捻り振動を吸収するもしくは減衰させる構成となっている。
【００３２】
なお、貫通孔３ａは、上記のようにオリフィスとして機能するものであり、主ピストン３において少なくとも１つ設けられればよいが、所望する振動減衰性能に応じて、あるいは主シリンダ２内で主ピストン３が相対移動する際のバランスを考慮して、主ピストン３の円周方向に複数設けることもできる。また、貫通孔３ａの孔径や数量を調整することにより、主シリンダ２および主ピストン３によって振動を吸収する際の振動減衰性能を調整することができる。
【００３３】
また、主ピストン３の内部は中空に形成されていて、副シリンダ４を兼ねている。すなわち、主ピストン３の内部が副シリンダ４になっていて、その副シリンダ４の内周部分がシリンダ室４ａとなっている。上記のシリンダ室２ａと同様に、シリンダ室４ａの開口部４ｂとピストンロッド６との摺動部分はシールされていて、シリンダ室４ａの気密性もしくは液密性が保たれている。そして、シリンダ室４ａ内には、副ピストン５が収容されているとともに、流動体８が充填されている。流動体８は、上記の流動体７と同様に、オイルやガスなどの所定の粘性と流動性とを有する流体を適用することができる。例えば流動体７と同様のオイル７を用いてもよく、あるいは、空気や不活性ガスなどの気体を用いることができる。要するに、上記の流動体７およびこの流動体８は、所望する振動減衰性能に応じて、オイルやガスなどの所定の粘性と流動性とを有する流体が適宜選定されて適用されている。
【００３４】
副シリンダ４は、上記のように主ピストン３の内周部分に形成されていて、そのシリンダ室４ａの開口部４ｂとは反対側の内端面が天井面４ｃとなっている。なお、この天井面４ｃは、見方を変えればシリンダ室４ａの底面４ｃと言い換えることもでき、要は、上記の通りシリンダ室４ａにおける開口部４ｂとは反対側の内端面であって、シリンダ室４ａ内において後述する副ピストン５の受圧面５ａに対向する内壁面のことである。
【００３５】
副ピストン５は、上記の副シリンダ４のシリンダ室４ａの形状に対応して、例えば円柱状に形成されている。そして副ピストン５の一方の端面５ｂにピストンロッド６が一体に固定されていて、そのピストンロッド６の端面５ｂと固定されていない側の端部６ａが、ダンパ機構３００のドリブンプレート３０３に連結されて固定されている。したがって、副ピストン５はピストンロッド６を介してドリブンプレート３０３に連結されていて、上記の主ピストン３は、副ピストン５およびピストンロッド６を介してドリブンプレート３０３に連結されていている。
【００３６】
また、副ピストン５の他方の端面に、すなわち副ピストン５におけるピストンロッド６が固定される側と反対の端面であって、シリンダ室４ａ内において上記の天井面４ｃと対向する副ピストン５の受圧面５ａに、天井面４ｃに対して所定の角度を持って傾斜したテーパ面５ａが形成されている。具体的には、副ピストン５が副シリンダ４に収容された状態において、その受圧面５ａとシリンダ室４ａ内で互いに対向する天井面４ｃとの間隔がダンパ機構３００の回転中心側（図１での下側）から外周側（図１での上側）へ向かうにつれて次第に狭くなるように傾斜したテーパー面５ａとして、副ピストン５の受圧面５ａが形成されている。
【００３７】
そして、シリンダ室４ａ内における天井面４ｃとテーパー面５ａとの間の空間に、シリンダ室４ａ内の流動体８よりも比重が大きくかつ所定の重さと剛性を有する質量体であるボール９が封入されている。この図１に示す構成例では、ボール９は、上記のシリンダ室４ａ内における天井面４ｃとテーパー面５ａとの間の空間内で移動自在となっている。そのため、ボール９は、ダンパ機構３００が回転して遠心力が作用することにより、上記のシリンダ室４ａ内における天井面４ｃとテーパー面５ａとの間の空間内で、ダンパ機構３００の回転中心側から外周側へ向かって移動するようになっている。言い換えると、ボール９は、ダンパ機構３００が回転することにより作用する遠心力が大きいほど外周側に移動し、その結果、天井面４ｃとテーパー面５ａとに当接して、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動を規制するようになっている。
【００３８】
このように、トーショナルダンパ１では、ダンパ機構３００のドライブプレート３０１とドリブンプレート３０３との間の相対回転変位すなわち捻れの大きさに応じて、また、作用する遠心力の大きさに応じて、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動が規制される。すなわち、設計的もしくは実験的に予め設定した所定の変位よりも大きな捻れが生じた場合に、ピストンロッド６を介して副ピストン５が副シリンダ４の天井面４ｃに向かって移動し、その結果、副ピストン５のテーパー面５ａと天井面４ｃとが当接することにより、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動が規制される。また、設計的もしくは実験的に予め設定した所定の力よりも大きな遠心力がトーショナルダンパ１に作用した場合に、副シリンダ４のシリンダ室４ａ内でボール９が回転中心側から外周側へ移動し、その結果、ボール９が天井面４ｃおよびテーパー面５ａの両方に当接すること、言い換えると天井面４ｃとテーパー面５ａとの間にボール９が挟み込まれることにより、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動が規制される。したがって、上記の副シリンダ４の天井面４ｃと副ピストン５のテーパー面５ａとボール９とにより、この発明における減衰力調整機構１０が構成されている。
【００３９】
なお、図示していないが、上記の主シリンダ２と主ピストン３との間、および副シリンダ４と副ピストン５との間には、例えばキーおよびキー溝、あるいはコッターおよびコッター溝などの位置決め機構が設けられている。すなわち、上記の主シリンダ２と主ピストン３との間、および副シリンダ４と副ピストン５との間には位置決め機構が設けられていて、それらの円周方向における相対回転が規制されている。そのため、副ピストン５のテーパー面５ａは、常に、上記のように受圧面５ａとシリンダ室４ａ内で互いに対向する天井面４ｃとの間隔がダンパ機構３００の回転中心側から外周側へ向かうにつれて狭くなるように傾斜する姿勢に保持されている。
【００４０】
図２は、この発明の他の構成例を示している。上記の図１で示す例では、この発明の質量体に相当するボール９が、副シリンダ４のシリンダ室４ａ内に、いずれの部材にも固定されることなく移動自在に封入された構成となっているが、この図２に示すトーショナルダンパ１は、副シリンダ４のシリンダ室４ａ内に封入されるボール９が、伸縮自在の弾性部材１１によってシリンダ室４ａ内に固定されもしくは保持されている。
【００４１】
すなわち、図２において、副シリンダ４のシリンダ室４ａ内の天井面４ｃと副ピストン５のテーパー面５ａとの間の空間で、弾性部材１１の一方の端部が副シリンダ４に固定され、弾性部材１１の他方の端部がボール９に連結されている。
【００４２】
弾性部材１１は、例えば圧縮コイルばねあるいはゴムなどの弾性材料により構成することができる。そして、シリンダ室４ａの天井面４ｃに近い位置で、ダンパ機構３００の径方向（図２での上下方向）に伸縮可能なように、その一方の端部が副シリンダ４に固定されている。そして、副シリンダ４に固定されない他方の端部に、ボール９が連結されて固定されている。なお、ボール９は、弾性部材１１の他方の端部に、自転可能に保持される構成であってもよい。
【００４３】
上記のように、この図２に示す構成例におけるボール９は、弾性部材１１を介してシリンダ室４ａ内で副シリンダ４に固定されるとともに、その弾性部材１１によって回転中心側（図２での下側）から外周側（図２での上側）へ向けて常に付勢されている。そのため、ボール９は、副ピストン５が副シリンダ４に対して軸線方向（図２での左右方向）で天井面４ｃに向かって所定のストローク以上移動した場合では、図２に示すように、シリンダ室４ａ内で常に天井面４ｃおよびテーパー面５ａの両方に当接した状態で保持されて、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動を規制する。そして、副ピストン５が副シリンダ４に対して軸線方向で前後動することにより、シリンダ室４ａ内で径方向で上下動するようになっている。
【００４４】
また、ダンパ機構３００が回転していてボール９に遠心力が作用する場合は、ボール９には弾性部材１１による付勢力と遠心力との両方が作用することになり、その結果、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動が強く規制されることになる。
【００４５】
したがって、この図２に示す構成のトーショナルダンパ１では、ボール９を付勢する弾性部材１１の弾性力を調整すること、例えばコイルばねのばね定数を調整することにより、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動を規制する状態を適宜調整することができる。例えば、弾性部材１１として用いるコイルばねのばね定数を相対的に低くすることにより、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動を弱く規制することができ、反対に、弾性部材１１として用いるコイルばねのばね定数を相対的に強くすることにより、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動をより強く規制することができる。
【００４６】
以上のように、この発明のトーショナルダンパ１によれば、発生する捻り振動の変位が小さく、かつ作用する遠心力が小さい場合は、副シリンダ４のシリンダ室４ａ内のボール９は、ダンパ機構３００の回転中心に近い側、すなわち副シリンダ４の天井面４ｃと副ピストン５のテーパー面５ａとの間隔が広い側に位置するので、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動が許容される。あるいはその相対移動が弱く規制される。その結果、副シリンダ４および副ピストン５によって捻り振動を吸収する機構が機能する状態になる。
【００４７】
一方、発生する捻り振動の変位が大きい場合、もしくは作用する遠心力が大きい場合には、副シリンダ４のシリンダ室４ａ内のボール９は、ダンパ機構３００の外周に近い側、すなわち副シリンダ４の天井面４ｃと副ピストン５のテーパー面５ａとの間隔が狭い側に位置するので、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動が強く規制される。その結果、主シリンダ２および主ピストン３によって捻り振動を吸収する機構が機能する状態になる。
【００４８】
そして、例えば、捻り振動が所定の変位を超えて大きくなると、もしくはトーショナルダンパ１に作用する遠心力が所定の力を超えて大きくなると、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動が規制されて、主シリンダ２および主ピストン３によって捻り振動を吸収する機構が機能する状態になる。また、トーショナルダンパ１に作用する遠心力が所定の力を超えて大きくなる場合には、その遠心力が大きいほど主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動が強固に規制される。
【００４９】
したがって、例えば変位もしくは振幅が大きな捻り振動が生じた際に、あるいはトーショナルダンパ１に大きな遠心力が作用する際すなわちトーショナルダンパ１が高回転数で回転する際に、相対的に副シリンダ４および副ピストン５によって捻り振動を吸収する場合と比較して振動減衰性能が高い、主シリンダ２および主ピストン３によって捻り振動を吸収する状態にすることができる。
【００５０】
このように、主シリンダ２および主ピストン３によって捻り振動を吸収する機構と、副シリンダ４および副ピストン５によって捻り振動を吸収する機構とを、捻り振動の大きさおよび作用する遠心力の大きさに応じて切り替えて機能させることができる。そのため、複雑な制御等を行うことなく簡単な構成によって、振幅や周波数域が異なる多様な捻り振動を適切にかつ効果的に吸収するもしくは減衰させることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１…トーショナルダンパ、 ２…主シリンダ、 ３…主ピストン、 ３ａ…貫通孔、 ４…副シリンダ、 ４ｃ…天井面、 ５…副ピストン、 ５ａ…テーパー面，受圧面、 ７…オイル（流動体）、 ９…ボール（質量体）、 １０…減衰力調整機構、 ３００…ダンパ機構、 ３０１…ドライブプレート（入力側回転体）、 ３０３…ドリブンプレート（出力側回転体）。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転部材に取り付けられてそのトルク変動もしくは捻り振動を減衰させるトーショナルダンパに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジンのクランクシャフトや変速機のインプットシャフトあるいはドライブシャフトなど、トルク変動やトルク変動に起因する捻り振動が発生する回転部材の振動系には、その振動系に例えばばねや振り子を取り付けることにより振動系の振動を吸収するもしくは減衰させるトーショナルダンパやダイナミックダンパなどのダンパ装置が広く適用されている。
【０００３】
その一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたダイナミックダンパは、回転体に相対回転不能に取り付けられている環状のダンパケースと、そのダンパケース内に形成された密閉空間であるダンパ室と、そのダンパ室内を径方向に仕切るように設置されているウェイト部材とを備えている。そして、ダンパ室内には、ウェイト部材によって仕切られることによってそのウェイト部材の径方向内側に隣接して位置し所定の圧縮性流体が封入されている内側空間と、ウェイト部材の径方向外側に隣接して位置し所定の圧縮性流体が封入されている外側空間とが形成されていて、ウェイト部材が、遠心力によってその重心が径方向に移動可能に保持されるように構成されている。
【０００４】
なお、特許文献２には、共通の軸線の回りに相対回転可能に設けられた第１回転体および第２回転体と、それら第１回転体および第２回転体のそれぞれに対して周方向に相対変位可能に設けられた中間部材と、中間部材を間に挟むようにしてその中間部材と第１回転体および第２回転体との間にそれぞれ配置された一対の弾性体と、第１回転体と第２回転体との間の相対回転に対する摩擦を発生させる摩擦発生手段と、第１回転体または第２回転体のいずれか一方の回転体と中間部材との相対回転を許容する解除位置と、一方の回転体と中間部材とを相対回転不能に連結する連結位置との間を移動可能な連結部材を有し、その連結部材に作用する遠心力が大きいときは連結部材を連結位置に移動させ、遠心力が小さいときには連結部材を解除位置にそれぞれ移動させる連結切替機構とが設けられたダンパ装置が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、車両用サスペンションのダンパ装置を車体に接続するダンパマウントであって、ダンパ装置と車体との間に配置されて一方の側をダンパ装置に接続され、他方の側を車体に接続されたゴムブッシュと、そのゴムブッシュを弾性変形させてゴムブッシュの見かけ上のばね定数を変化させるアクチュエータとを有するダンパマウントに関して記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１１５９１４号公報
【特許文献２】特開２００９−１５０４７１号公報
【特許文献３】特開２００９−２２７２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１に記載されているダンパ装置は、回転体が回転するとダンパ装置のウェイト部材に遠心力が作用し、その遠心力によってウェイト部材が径方向での外周側に移動する。ウェイト部材が径方向で移動しその重心位置が変化することにより、ダイナミックダンパのばね定数が変化し、その結果、ダイナミックダンパの固有振動数が変化する。したがって、特許文献１に記載されているダンパ装置によれば、回転体の回転数に応じて、すなわち作用する遠心力の大きさに応じて、ダイナミックダンパの固有振動数を適宜変化させることができ、広い回転数域幅を有する回転体であっても効果的に振動を抑制することができる、とされている。
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１に記載されているダンパ装置では、回転体の回転数が変動する場合、その回転体の回転数に応じてダンパ装置の固有振動数を変化させることはできるものの、ダンパ装置の振動吸収性能もしくは振動減衰性能は一律となっている。そのため、回転体の特定の回転数域で発生する特定の周波数域の捻り振動に対しては、ダンパ装置の振動吸収性能もしくは振動減衰性能が十分ではない場合もある。
【０００９】
また、例えば、自動変速機を搭載した車両のトルクコンバータにロックアップクラッチと共に備え付けられる従来のダンパ装置においては、例えば図６に示すように、ダンパを低ばね定数化かつ低ヒステリシス化（図６の実線）することにより、高ばね定数（図６の破線）のダンパと比較して、エンジンの低回転使用域で駆動系の振動伝達感度が低くなるので、いわゆるエンジンこもり音を抑制することができる。その反面、ダンパを低ばね定数・低ヒステリシス化させた場合は、高ばね定数のダンパと比較して、駆動系の１次共振周波数が低くなるとともに、その駆動系の振動伝達感度が高くなるので、エンジンの回転数が変動する際に過渡的なショックが生じ易くなってしまう。
【００１０】
このように、回転体の捻り振動に対する従来のダンパ装置において、幅広い回転数域に対応してより効果的に回転体の捻り振動を吸収するもしくは減衰させるためには、未だ改良の余地があった。
【００１１】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、振幅や周波数域が異なる多様な捻り振動を効果的に吸収するもしくは減衰させることができるトーショナルダンパを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、相対回転することにより捻れが生じる入力側回転体および出力側回転体のいずれか一方に連結される主シリンダと、その主シリンダの内部にその内部を２室に分割するように摺動自在に設けられるとともに前記各回転体のいずれか他方に連結される主ピストンと、前記２室を連通するように前記主ピストンを貫通して形成された貫通孔と、前記主シリンダ内に充填される流動体とを有し、その流動体が前記貫通孔を流通する際の流動抵抗力を前記相対回転に対する抵抗力として作用させるトーショナルダンパにおいて、前記主ピストンの内部に形成された副シリンダと、前記副シリンダの内部に摺動自在に設けられるとともに前記他方の回転体に連結される副ピストンと、前記捻れの大きさおよび作用する遠心力の大きさに応じて前記主ピストンと前記副ピストンとの間の相対移動を規制する減衰力調整機構とを備えていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記減衰力調整機構が、予め設定した所定の変位よりも大きな前記捻れが生じた場合もしくは予め設定した所定の力よりも大きな前記遠心力が作用した場合に、前記相対移動を規制する手段を含むことを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記減衰力調整機構が、前記遠心力が大きいほど前記相対移動を強く規制する手段を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
そして、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記減衰力調整機構が、前記副シリンダの天井面と対向する前記副ピストンの受圧面に前記回転体の回転中心側から外周側に向かうにつれて前記天井面との間隔が狭くなるように形成され、予め設定した所定の変位よりも大きな前記捻れが生じた場合に前記天井面と当接することにより前記相対移動を規制するテーパー面と、前記副シリンダ内の前記天井面と前記テーパ面との間に封入され、前記遠心力が大きいほど前記外周側に移動して前記天井面および前記テーパー面の両方に当接することにより前記相対移動を規制する質量体とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、主シリンダおよび主ピストンによって捻り振動を吸収する機構と、副シリンダおよび副ピストンによって捻り振動を吸収する機構とを、捻り振動の大きさおよび作用する遠心力の大きさに応じて切り替えて機能させることができる。そのため、振幅や周波数域が異なる多様な捻り振動を効果的に吸収するもしくは減衰させることができる。
【００１７】
また、請求項２の発明によれば、捻り振動が所定の変位を超えて大きくなると、もしくはトーショナルダンパに作用する遠心力が所定の力を超えて大きくなると、主ピストンと副ピストンとの間の相対移動が規制されて、主シリンダおよび主ピストンによって捻り振動を吸収する機構が機能する状態になる。その結果、例えば変位もしくは振幅が大きな捻り振動が生じた際に、あるいはトーショナルダンパに大きな遠心力が作用するすなわち回転体が高回転数で回転する際に、相対的に副シリンダおよび副ピストンによって捻り振動を吸収する場合と比較して振動減衰性能が高い、主シリンダおよび主ピストンによって捻り振動を吸収する状態にすることができる。そのため、振幅や周波数域が異なる多様な捻り振動に即して、その捻り振動を適切かつ効果的に吸収するもしくは減衰させることができる。
【００１８】
また、請求項３の発明によれば、トーショナルダンパに作用する遠心力が所定の力を超えて大きくなる場合に、その遠心力が大きいほど主ピストンと副ピストンとの間の相対移動が強固に規制される。そのため、作用する遠心力の大きさに応じて、すなわち回転体の回転数に応じて、その際に発生する捻り振動を適切に吸収するもしくは減衰させることができる。
【００１９】
そして、請求項４の発明によれば、発生する捻り振動の変位が小さく、かつ作用する遠心力が小さい場合は、副シリンダ内の質量体は、回転体の回転中心に近い側、すなわち副シリンダの天井面と副ピストンの受圧面との間隔が広い側に位置するので、主ピストンと副ピストンとの間の相対移動が許容されもしくは弱く規制され、副シリンダおよび副ピストンによって捻り振動を吸収する機構が機能する状態になる。一方、発生する捻り振動の変位が大きい場合、もしくは作用する遠心力が大きい場合には、副シリンダ内の質量体は、回転体の外周に近い側、すなわち副シリンダの天井面と副ピストンの受圧面との間隔が狭い側に位置するので、主ピストンと副ピストンとの間の相対移動が強く規制され、主シリンダおよび主ピストンによって捻り振動を吸収する機構が機能する状態になる。そのため、複雑な制御等を行うことなく簡単な構成によって、振幅や周波数域が異なる多様な捻り振動を適切にかつ効果的に吸収するもしくは減衰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明に係るトーショナルダンパの構成の一例を説明するための模式図である。
【図２】この発明に係るトーショナルダンパの他の構成例を説明するための模式図である。
【図３】この発明に係るトーショナルダンパを適用するトルクコンバータのおよびダンパ機構の構成を示す断面図である。
【図４】この発明に係るトーショナルダンパを適用するダンパ機構の構成を示す正面図である。
【図５】この発明に係るトーショナルダンパをダンパ機構に設置した状態を説明するための模式図である。
【図６】従来のトーショナルダンパの振動伝達特性と振動周波数との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
つぎに、この発明を具体例に基づいて説明する。この発明に係るトーショナルダンパは、互いに相対回転することにより捻れが生じる２つの回転体の間に設置されて、それらの間で発生する捻り振動を吸収するもしくは減衰させるダンパ装置である。そして、例えば図３，図４，図５に示すように、トルクコンバータ１００にロックアップクラッチ２００と共に備え付けられるダンパ機構３００に対して、この発明のトーショナルダンパを適用することができる。
【００２２】
図３において、トルクコンバータ１００は、公知の一般的なトルクコンバータと同様の構成であり、フロントカバー１０１と一体化されてエンジンなどの動力源によって駆動されるポンプインペラー１０２と、そのポンプインペラー１０２に対向して配置されるタービンランナー１０３と、それらタービンランナー１０３におけるフルードの流出部とポンプインペラー１０２におけるフルードの流入部との間に配置されてフルードの流れの方向を変えるステータ１０４とを主体として構成されている。
【００２３】
したがって、この種のトルコンバータ１００においては、トルクの伝達にフルードが介在するので、例えば摩擦クラッチや噛み合いクラッチなどのように入出力部材を機械的に締結するクラッチと比較して動力伝達効率が低下する。そのため、例えばトルクコンバータ１００によるトルクの増幅作用が必要でなくなるような高速・低負荷走行時に、トルクコンバータ１００の入力側部材と出力側部材とを機械的に締結するロックアップクラッチ２００が備えられている。
【００２４】
このロックアップクラッチ２００は、トルクコンバータ１００のポンプインペラー１０２に一体化されたフロントカバー１０１とタービンランナー１０３との間に配置され、例えば油圧によってフロントカバー１０１に押し付けられることによってフロントカバー１０１とタービンランナー１０３とを直結し、それらフロントカバー１０１とタービンランナー１０３との間でトルクの伝達を行うものである。
【００２５】
さらに、ロックアップクラッチ２００が係合された際に、エンジンのトルク変動や、そのトルク変動に起因する捻り振動等を吸収するもしくは減衰させるためのダンパ機構３００が備えられている。このダンパ機構３００は、図３，図４に示すように、環状のドライブプレート３０１と、圧縮コイルばねにより形成されたダンパスプリング３０２と、ドライブプレート３０１を挟み込むとともにダンパスプリング３０２を保持するドリブンプレート３０３とを主体として構成されている。そして、ドライブプレート３０１とドリブンプレート３０３とが相対的に回転すること、すなわちそれら各プレート３０１，３０３の間で捻れが生じることにより、各プレート３０１，３０３でダンパスプリング３０２を圧縮し、そのダンパスプリング３０２の弾性力によって捻れを吸収する、もしくは捻れによる振動を減衰させるようになっている。
【００２６】
上記のような圧縮コイルばねを用いた従来のダンパ装置では、捻り振動を吸収もしくは減衰させる際の振動減衰性能は、適用される圧縮コイルばねの特性に依存する。そのため、振動の周波数域が変化すると効果的に振動減衰性能を発揮できない場合がある。また、前述したように、回転体の回転数に応じてダンパ装置の固有振動数を変化させるように構成した場合であっても、ばねや振り子などによる振動減衰性能自体は一律で変化しないので、特定の周波数域の捻り振動に対しては振動減衰性能が十分ではない場合もある。そこで、圧縮コイルばねを用いた上記のダンパ機構３００に対して、この発明のトーショナルダンパ１が併設されている。すなわち、図５に拡大して示すように、この発明のトーショナルダンパ１は、ダンパ機構３００におけるダンパスプリング３０２の内周部分であって、互いに相対回転するドライブプレート３０１とドリブンプレート３０３との間に配置されている。
【００２７】
具体的には、図１に示すように、トーショナルダンパ１は、ダンパ機構３００の入力側の回転体であるドライブプレート３０１に連結された主シリンダ２と、その主シリンダ２のシリンダ室２ａ内に摺動自在に配置された主ピストン３と、主ピストン３の内部に形成された副シリンダ４と、その副シリンダ４のシリンダ室４ａ内に摺動自在に配置された副ピストン５と、主ピストン３および副ピストン５をダンパ機構３００の出力側の回転体であるドリブンプレート３０３に連結するピストンロッド６とを備えている。
【００２８】
なお、この構成例では、上記のように主シリンダ２がダンパ機構３００のドライブプレート３０１に連結され、ピストンロッド６がダンパ機構３００のドリブンプレート３０３に連結された例を示しているが、主シリンダ２がダンパ機構３００のドリブンプレート３０３に連結され、ピストンロッド６がダンパ機構３００のドライブプレート３０１に連結された構成であってもよい。
【００２９】
主シリンダ２は、例えば中空の円筒状に形成されている。すなわち、主シリンダ２の内周部の中空部分がシリンダ室２ａであり、そのシリンダ室２ａの開口部２ｂとピストンロッド６との摺動部分はシールされていて、シリンダ室２ａの気密性もしくは液密性が保たれている。そして、シリンダ室２ａ内には、主ピストン３が収容されているとともに、流動体７が充填されている。流動体７は、例えばオイルやガスなどの所定の粘性と流動性とを有する流体を適用することができる。この構成例では、流動体７としてオイル７がシリンダ室２ａ内に充填されている。そしてこの主シリンダ２の一方の端部２ｃ、具体的には主シリンダ２の開口部２ｂとは反対側の端部２ｃが、ダンパ機構３００のドライブプレート３０１に連結されて固定されている。
【００３０】
主ピストン３は、上記の主シリンダ２のシリンダ室２ａの形状に対応して、例えば円筒状に形成されている。また、主ピストン３には、その内部を軸線方向（図１での左右方向）に貫通する貫通孔３ａが形成されている。すなわち、主ピストン３は、シリンダ室２ａ内においてそのシリンダ室２ａを２室に分割するように摺動自在に配置されていて、その主ピストン３によって分割されるシリンダ室２ａの２室を連通するように、主ピストン３に貫通孔３ａが形成されている。そして、シリンダ室２ａ内において、貫通孔３ａ内にもオイル７が充填されている。
【００３１】
したがって、主シリンダ２内で主ピストン３が相対移動する場合、貫通孔３ａがいわゆるオリフィスとなり、その貫通孔３ａ内をオイル７が流通する際に流動抵抗力が発生する。すなわち、このトーショナルダンパ１は、上記のように貫通孔３ａ内をオイル７が流通する際に発生するオイル７の流動抵抗力を利用して、捻り振動を吸収するもしくは減衰させる構成となっている。
【００３２】
なお、貫通孔３ａは、上記のようにオリフィスとして機能するものであり、主ピストン３において少なくとも１つ設けられればよいが、所望する振動減衰性能に応じて、あるいは主シリンダ２内で主ピストン３が相対移動する際のバランスを考慮して、主ピストン３の円周方向に複数設けることもできる。また、貫通孔３ａの孔径や数量を調整することにより、主シリンダ２および主ピストン３によって振動を吸収する際の振動減衰性能を調整することができる。
【００３３】
また、主ピストン３の内部は中空に形成されていて、副シリンダ４を兼ねている。すなわち、主ピストン３の内部が副シリンダ４になっていて、その副シリンダ４の内周部分がシリンダ室４ａとなっている。上記のシリンダ室２ａと同様に、シリンダ室４ａの開口部４ｂとピストンロッド６との摺動部分はシールされていて、シリンダ室４ａの気密性もしくは液密性が保たれている。そして、シリンダ室４ａ内には、副ピストン５が収容されているとともに、流動体８が充填されている。流動体８は、上記の流動体７と同様に、オイルやガスなどの所定の粘性と流動性とを有する流体を適用することができる。例えば流動体７と同様のオイル７を用いてもよく、あるいは、空気や不活性ガスなどの気体を用いることができる。要するに、上記の流動体７およびこの流動体８は、所望する振動減衰性能に応じて、オイルやガスなどの所定の粘性と流動性とを有する流体が適宜選定されて適用されている。
【００３４】
副シリンダ４は、上記のように主ピストン３の内周部分に形成されていて、そのシリンダ室４ａの開口部４ｂとは反対側の内端面が天井面４ｃとなっている。なお、この天井面４ｃは、見方を変えればシリンダ室４ａの底面４ｃと言い換えることもでき、要は、上記の通りシリンダ室４ａにおける開口部４ｂとは反対側の内端面であって、シリンダ室４ａ内において後述する副ピストン５の受圧面５ａに対向する内壁面のことである。
【００３５】
副ピストン５は、上記の副シリンダ４のシリンダ室４ａの形状に対応して、例えば円柱状に形成されている。そして副ピストン５の一方の端面５ｂにピストンロッド６が一体に固定されていて、そのピストンロッド６の端面５ｂと固定されていない側の端部６ａが、ダンパ機構３００のドリブンプレート３０３に連結されて固定されている。したがって、副ピストン５はピストンロッド６を介してドリブンプレート３０３に連結されていて、上記の主ピストン３は、副ピストン５およびピストンロッド６を介してドリブンプレート３０３に連結されていている。
【００３６】
また、副ピストン５の他方の端面に、すなわち副ピストン５におけるピストンロッド６が固定される側と反対の端面であって、シリンダ室４ａ内において上記の天井面４ｃと対向する副ピストン５の受圧面５ａに、天井面４ｃに対して所定の角度を持って傾斜したテーパ面５ａが形成されている。具体的には、副ピストン５が副シリンダ４に収容された状態において、その受圧面５ａとシリンダ室４ａ内で互いに対向する天井面４ｃとの間隔がダンパ機構３００の回転中心側（図１での下側）から外周側（図１での上側）へ向かうにつれて次第に狭くなるように傾斜したテーパー面５ａとして、副ピストン５の受圧面５ａが形成されている。
【００３７】
そして、シリンダ室４ａ内における天井面４ｃとテーパー面５ａとの間の空間に、シリンダ室４ａ内の流動体８よりも比重が大きくかつ所定の重さと剛性を有する質量体であるボール９が封入されている。この図１に示す構成例では、ボール９は、上記のシリンダ室４ａ内における天井面４ｃとテーパー面５ａとの間の空間内で移動自在となっている。そのため、ボール９は、ダンパ機構３００が回転して遠心力が作用することにより、上記のシリンダ室４ａ内における天井面４ｃとテーパー面５ａとの間の空間内で、ダンパ機構３００の回転中心側から外周側へ向かって移動するようになっている。言い換えると、ボール９は、ダンパ機構３００が回転することにより作用する遠心力が大きいほど外周側に移動し、その結果、天井面４ｃとテーパー面５ａとに当接して、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動を規制するようになっている。
【００３８】
このように、トーショナルダンパ１では、ダンパ機構３００のドライブプレート３０１とドリブンプレート３０３との間の相対回転変位すなわち捻れの大きさに応じて、また、作用する遠心力の大きさに応じて、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動が規制される。すなわち、設計的もしくは実験的に予め設定した所定の変位よりも大きな捻れが生じた場合に、ピストンロッド６を介して副ピストン５が副シリンダ４の天井面４ｃに向かって移動し、その結果、副ピストン５のテーパー面５ａと天井面４ｃとが当接することにより、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動が規制される。また、設計的もしくは実験的に予め設定した所定の力よりも大きな遠心力がトーショナルダンパ１に作用した場合に、副シリンダ４のシリンダ室４ａ内でボール９が回転中心側から外周側へ移動し、その結果、ボール９が天井面４ｃおよびテーパー面５ａの両方に当接すること、言い換えると天井面４ｃとテーパー面５ａとの間にボール９が挟み込まれることにより、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動が規制される。したがって、上記の副シリンダ４の天井面４ｃと副ピストン５のテーパー面５ａとボール９とにより、この発明における減衰力調整機構１０が構成されている。
【００３９】
なお、図示していないが、上記の主シリンダ２と主ピストン３との間、および副シリンダ４と副ピストン５との間には、例えばキーおよびキー溝、あるいはコッターおよびコッター溝などの位置決め機構が設けられている。すなわち、上記の主シリンダ２と主ピストン３との間、および副シリンダ４と副ピストン５との間には位置決め機構が設けられていて、それらの円周方向における相対回転が規制されている。そのため、副ピストン５のテーパー面５ａは、常に、上記のように受圧面５ａとシリンダ室４ａ内で互いに対向する天井面４ｃとの間隔がダンパ機構３００の回転中心側から外周側へ向かうにつれて狭くなるように傾斜する姿勢に保持されている。
【００４０】
図２は、この発明の他の構成例を示している。上記の図１で示す例では、この発明の質量体に相当するボール９が、副シリンダ４のシリンダ室４ａ内に、いずれの部材にも固定されることなく移動自在に封入された構成となっているが、この図２に示すトーショナルダンパ１は、副シリンダ４のシリンダ室４ａ内に封入されるボール９が、伸縮自在の弾性部材１１によってシリンダ室４ａ内に固定されもしくは保持されている。
【００４１】
すなわち、図２において、副シリンダ４のシリンダ室４ａ内の天井面４ｃと副ピストン５のテーパー面５ａとの間の空間で、弾性部材１１の一方の端部が副シリンダ４に固定され、弾性部材１１の他方の端部がボール９に連結されている。
【００４２】
弾性部材１１は、例えば圧縮コイルばねあるいはゴムなどの弾性材料により構成することができる。そして、シリンダ室４ａの天井面４ｃに近い位置で、ダンパ機構３００の径方向（図２での上下方向）に伸縮可能なように、その一方の端部が副シリンダ４に固定されている。そして、副シリンダ４に固定されない他方の端部に、ボール９が連結されて固定されている。なお、ボール９は、弾性部材１１の他方の端部に、自転可能に保持される構成であってもよい。
【００４３】
上記のように、この図２に示す構成例におけるボール９は、弾性部材１１を介してシリンダ室４ａ内で副シリンダ４に固定されるとともに、その弾性部材１１によって回転中心側（図２での下側）から外周側（図２での上側）へ向けて常に付勢されている。そのため、ボール９は、副ピストン５が副シリンダ４に対して軸線方向（図２での左右方向）で天井面４ｃに向かって所定のストローク以上移動した場合では、図２に示すように、シリンダ室４ａ内で常に天井面４ｃおよびテーパー面５ａの両方に当接した状態で保持されて、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動を規制する。そして、副ピストン５が副シリンダ４に対して軸線方向で前後動することにより、シリンダ室４ａ内で径方向で上下動するようになっている。
【００４４】
また、ダンパ機構３００が回転していてボール９に遠心力が作用する場合は、ボール９には弾性部材１１による付勢力と遠心力との両方が作用することになり、その結果、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動が強く規制されることになる。
【００４５】
したがって、この図２に示す構成のトーショナルダンパ１では、ボール９を付勢する弾性部材１１の弾性力を調整すること、例えばコイルばねのばね定数を調整することにより、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動を規制する状態を適宜調整することができる。例えば、弾性部材１１として用いるコイルばねのばね定数を相対的に低くすることにより、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動を弱く規制することができ、反対に、弾性部材１１として用いるコイルばねのばね定数を相対的に強くすることにより、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動をより強く規制することができる。
【００４６】
以上のように、この発明のトーショナルダンパ１によれば、発生する捻り振動の変位が小さく、かつ作用する遠心力が小さい場合は、副シリンダ４のシリンダ室４ａ内のボール９は、ダンパ機構３００の回転中心に近い側、すなわち副シリンダ４の天井面４ｃと副ピストン５のテーパー面５ａとの間隔が広い側に位置するので、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動が許容される。あるいはその相対移動が弱く規制される。その結果、副シリンダ４および副ピストン５によって捻り振動を吸収する機構が機能する状態になる。
【００４７】
一方、発生する捻り振動の変位が大きい場合、もしくは作用する遠心力が大きい場合には、副シリンダ４のシリンダ室４ａ内のボール９は、ダンパ機構３００の外周に近い側、すなわち副シリンダ４の天井面４ｃと副ピストン５のテーパー面５ａとの間隔が狭い側に位置するので、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動が強く規制される。その結果、主シリンダ２および主ピストン３によって捻り振動を吸収する機構が機能する状態になる。
【００４８】
そして、例えば、捻り振動が所定の変位を超えて大きくなると、もしくはトーショナルダンパ１に作用する遠心力が所定の力を超えて大きくなると、主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動が規制されて、主シリンダ２および主ピストン３によって捻り振動を吸収する機構が機能する状態になる。また、トーショナルダンパ１に作用する遠心力が所定の力を超えて大きくなる場合には、その遠心力が大きいほど主ピストン３と副ピストン５との間の相対移動が強固に規制される。
【００４９】
したがって、例えば変位もしくは振幅が大きな捻り振動が生じた際に、あるいはトーショナルダンパ１に大きな遠心力が作用する際すなわちトーショナルダンパ１が高回転数で回転する際に、相対的に副シリンダ４および副ピストン５によって捻り振動を吸収する場合と比較して振動減衰性能が高い、主シリンダ２および主ピストン３によって捻り振動を吸収する状態にすることができる。
【００５０】
このように、主シリンダ２および主ピストン３によって捻り振動を吸収する機構と、副シリンダ４および副ピストン５によって捻り振動を吸収する機構とを、捻り振動の大きさおよび作用する遠心力の大きさに応じて切り替えて機能させることができる。そのため、複雑な制御等を行うことなく簡単な構成によって、振幅や周波数域が異なる多様な捻り振動を適切にかつ効果的に吸収するもしくは減衰させることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１…トーショナルダンパ、 ２…主シリンダ、 ３…主ピストン、 ３ａ…貫通孔、 ４…副シリンダ、 ４ｃ…天井面、 ５…副ピストン、 ５ａ…テーパー面，受圧面、 ７…オイル（流動体）、 ９…ボール（質量体）、 １０…減衰力調整機構、 ３００…ダンパ機構、 ３０１…ドライブプレート（入力側回転体）、 ３０３…ドリブンプレート（出力側回転体）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転することにより捻れが生じる入力側回転体および出力側回転体のいずれか一方に連結される主シリンダと、その主シリンダの内部にその内部を２室に分割するように摺動自在に設けられるとともに前記各回転体のいずれか他方に連結される主ピストンと、前記２室を連通するように前記主ピストンを貫通して形成された貫通孔と、前記主シリンダ内に充填される流動体とを有し、その流動体が前記貫通孔を流通する際の流動抵抗力を前記相対回転に対する抵抗力として作用させるトーショナルダンパにおいて、
前記主ピストンの内部に形成された副シリンダと、
前記副シリンダの内部に摺動自在に設けられるとともに前記他方の回転体に連結される副ピストンと、
前記捻れの大きさおよび作用する遠心力の大きさに応じて前記主ピストンと前記副ピストンとの間の相対移動を規制する減衰力調整機構と
を備えていることを特徴とするトーショナルダンパ。
【請求項２】
前記減衰力調整機構は、予め設定した所定の変位よりも大きな前記捻れが生じた場合もしくは予め設定した所定の力よりも大きな前記遠心力が作用した場合に、前記相対移動を規制する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のトーショナルダンパ。
【請求項３】
前記減衰力調整機構は、前記遠心力が大きいほど前記相対移動を強く規制する手段を含むことを特徴とする請求項２に記載のトーショナルダンパ。
【請求項４】
前記減衰力調整機構は、
前記副シリンダの天井面と対向する前記副ピストンの受圧面に前記回転体の回転中心側から外周側に向かうにつれて前記天井面との間隔が狭くなるように形成され、予め設定した所定の変位よりも大きな前記捻れが生じた場合に前記天井面と当接することにより前記相対移動を規制するテーパー面と、
前記副シリンダ内の前記天井面と前記テーパ面との間に封入され、前記遠心力が大きいほど前記外周側に移動して前記天井面および前記テーパー面の両方に当接することにより前記相対移動を規制する質量体と
を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のトーショナルダンパ。
【請求項１】
相対回転することにより捻れが生じる入力側回転体および出力側回転体のいずれか一方に連結される主シリンダと、その主シリンダの内部にその内部を２室に分割するように摺動自在に設けられるとともに前記各回転体のいずれか他方に連結される主ピストンと、前記２室を連通するように前記主ピストンを貫通して形成された貫通孔と、前記主シリンダ内に充填される流動体とを有し、その流動体が前記貫通孔を流通する際の流動抵抗力を前記相対回転に対する抵抗力として作用させるトーショナルダンパにおいて、
前記主ピストンの内部に形成された副シリンダと、
前記副シリンダの内部に摺動自在に設けられるとともに前記他方の回転体に連結される副ピストンと、
前記捻れの大きさおよび作用する遠心力の大きさに応じて前記主ピストンと前記副ピストンとの間の相対移動を規制する減衰力調整機構と
を備えていることを特徴とするトーショナルダンパ。
【請求項２】
前記減衰力調整機構は、予め設定した所定の変位よりも大きな前記捻れが生じた場合もしくは予め設定した所定の力よりも大きな前記遠心力が作用した場合に、前記相対移動を規制する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のトーショナルダンパ。
【請求項３】
前記減衰力調整機構は、前記遠心力が大きいほど前記相対移動を強く規制する手段を含むことを特徴とする請求項２に記載のトーショナルダンパ。
【請求項４】
前記減衰力調整機構は、
前記副シリンダの天井面と対向する前記副ピストンの受圧面に前記回転体の回転中心側から外周側に向かうにつれて前記天井面との間隔が狭くなるように形成され、予め設定した所定の変位よりも大きな前記捻れが生じた場合に前記天井面と当接することにより前記相対移動を規制するテーパー面と、
前記副シリンダ内の前記天井面と前記テーパ面との間に封入され、前記遠心力が大きいほど前記外周側に移動して前記天井面および前記テーパー面の両方に当接することにより前記相対移動を規制する質量体と
を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のトーショナルダンパ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１２２６３５（Ｐ２０１１−１２２６３５Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７９８１０（Ｐ２００９−２７９８１０）
【出願日】平成２１年１２月９日（２００９．１２．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月９日（２００９．１２．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
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