JP2021042838A - Torque control mechanism and vibration reducing device using the same - Google Patents
Torque control mechanism and vibration reducing device using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021042838A JP2021042838A JP2019167041A JP2019167041A JP2021042838A JP 2021042838 A JP2021042838 A JP 2021042838A JP 2019167041 A JP2019167041 A JP 2019167041A JP 2019167041 A JP2019167041 A JP 2019167041A JP 2021042838 A JP2021042838 A JP 2021042838A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- stator
- control mechanism
- rotor
- torque control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
Abstract
Description
本発明は、トルク制御機構及びそれを用いた振動低減装置に関する。 The present invention relates to a torque control mechanism and a vibration reduction device using the torque control mechanism.
車両等においてエンジンの出力及び回転数が大きくなると、クランクシャフトに対して捩り振動や曲げ振動が増大する。 When the output and the number of revolutions of the engine increase in a vehicle or the like, torsional vibration and bending vibration increase with respect to the crankshaft.
図15は、一般的なエンジンの燃焼行程とエンジンによってクランクシャフトに与えられるトルク波形を示す。エンジンは、ピストンが下に移動することによって空気と燃料とが混ざった混合気をシリンダ内に取り込む「吸気行程」、ピストンが上昇して混合気を圧縮する「圧縮行程」、点火プラグによって点火された混合気が燃焼してピストンを下降させる「燃焼行程」、ピストンが上昇して燃焼後の排気ガスを排出する「排気行程」の4つの工程を繰り返す。このうち「燃焼行程」において、ピストンに接続されたクランクシャフトに急激に大きなトルクが加えられることによってトルク振動が生じ、車両等の動力伝達系に捩り振動が伝わる。そこで、動力伝達系の振動を低減することによって車両の乗り心地を改善することができる。 FIG. 15 shows the combustion stroke of a typical engine and the torque waveform applied to the crankshaft by the engine. The engine is ignited by an "intake stroke" in which the air-fuel mixture is taken into the cylinder by moving the piston downward, a "combustion stroke" in which the piston rises to compress the air-fuel mixture, and a spark plug. The four steps of "combustion stroke" in which the air-fuel mixture burns to lower the piston and "exhaust stroke" in which the piston rises to discharge the exhaust gas after combustion are repeated. Of these, in the "combustion stroke", torque vibration is generated by suddenly applying a large torque to the crankshaft connected to the piston, and the torsional vibration is transmitted to the power transmission system of the vehicle or the like. Therefore, the ride quality of the vehicle can be improved by reducing the vibration of the power transmission system.
一般的に、振動の大きい運転領域では、流体の力学的作用にて動力を伝達する流体継ぎ手を用いて動力を伝達していた。流体継手は、振動を大きく減衰できる利点がある一方で、伝達効率が悪いという欠点も合わせもっている。しかしながら、振動低減装置によって振動レベルを下げることで流体継ぎ手による動力伝達の機会が減り、機械要素による直結状態においてエンジンからの動力を駆動軸に伝えることができるようになり、車両の燃費を改善できる点が近年重要視されている。 Generally, in an operating region where vibration is large, power is transmitted by using a fluid joint that transmits power by the mechanical action of fluid. While fluid couplings have the advantage of being able to significantly attenuate vibrations, they also have the disadvantage of poor transmission efficiency. However, by lowering the vibration level with the vibration reduction device, the opportunity for power transmission by the fluid joint is reduced, and the power from the engine can be transmitted to the drive shaft in the state of being directly connected by the mechanical element, and the fuel efficiency of the vehicle can be improved. The point has been emphasized in recent years.
また、捩り振動を低減するために、周期反転ばねと呼ばれる装置を適用した構成が開示されている(特許文献1,2)。例えば、エンジンと共に回転運動するロータと装置に固定されて回転運動しないステータとを備え、ロータとステータに複数の希土類磁石を配置した磁気式の周期反転ばねが知られている。ロータとステータと配置された磁石は、径方向に沿って交互にS極とN極とが向けられて配置される。これによって、同極同士には反発する力が作用し、異なる極同士には吸引力が作用し、この反発力及び吸引力を利用することによってクランクシャフトに生ずるトルク振動を吸収することができる。 Further, in order to reduce torsional vibration, a configuration to which a device called a periodic reversing spring is applied is disclosed (Patent Documents 1 and 2). For example, a magnetic periodic reversing spring is known which includes a rotor which rotates with an engine and a stator which is fixed to an apparatus and does not rotate, and has a plurality of rare earth magnets arranged on the rotor and the stator. The magnets arranged with the rotor and the stator are arranged so that the S pole and the N pole are alternately directed along the radial direction. As a result, a repulsive force acts on the same poles, a suction force acts on the different poles, and the torque vibration generated in the crankshaft can be absorbed by utilizing the repulsive force and the suction force.
ところで、特許文献1における構成では、エンジンが発生させるトルクに対して周期反転ばねが生み出すカウンタトルクを増減させる際にエンジンのトルクの発生周期に対して周期反転ばねによって生み出されるカウンタトルクの位相がずれてしまう。したがって、エンジンの運転状態に応じてトルク振動を適切に相殺することができない場合がある。 By the way, in the configuration in Patent Document 1, when the counter torque generated by the periodic reversing spring is increased or decreased with respect to the torque generated by the engine, the phase of the counter torque generated by the periodic reversing spring is deviated from the generation cycle of the engine torque. It ends up. Therefore, it may not be possible to appropriately cancel the torque vibration depending on the operating state of the engine.
また、特許文献2における構成では、それぞれの周期反転ばねが生み出すカウンタトルクを合成させて合成されたカウンタトルクを増減させるために複数のアクチュエータを必要とする。したがって、装置の製造コストが増大してしまう。 Further, in the configuration in Patent Document 2, a plurality of actuators are required to combine the counter torques generated by the respective periodic reversing springs to increase or decrease the combined counter torque. Therefore, the manufacturing cost of the device increases.
本発明の1つの態様は、回転体に対してカウンタトルクを発生させるトルク制御機構であって、ステータとロータとの間に働く相互作用によって前記カウンタトルクを発生させる複数の周期反転ばねを備え、前記ステータと前記ロータとの間に働く相互作用を利用して複数の前記周期反転ばねの位相関係を変更し、前記回転体に対する前記カウンタトルクの増減を制御可能であると共に、前記回転体の回転の位相と前記カウンタトルクの位相も制御可能であることを特徴とするトルク制御機構である。 One aspect of the present invention is a torque control mechanism that generates a counter torque with respect to a rotating body, and includes a plurality of periodic reversing springs that generate the counter torque by an interaction acting between a stator and a rotor. The phase relationship between the plurality of periodic reversing springs can be changed by utilizing the interaction acting between the stator and the rotor to control the increase / decrease of the counter torque with respect to the rotating body, and the rotation of the rotating body. The torque control mechanism is characterized in that the phase of the counter torque and the phase of the counter torque can also be controlled.
ここで、複数の前記周期反転ばねにおける前記ステータを前記ロータに対して相対的に回転可能な状態と回転不可能な状態に切り替える制動手段を備えることが好適である。 Here, it is preferable to provide a braking means for switching the stator in the plurality of periodic reversing springs into a state in which the stator can rotate relative to the rotor and a state in which the stator cannot rotate.
また、前記制動手段は、ブレーキ又はクラッチであることを特徴とすることが好適である。 Further, it is preferable that the braking means is a brake or a clutch.
また、前記回転体が低負荷状態又は高速回転状態で運転中に前記制動手段を解放して前記ステータを回転可能な状態として、前記周期反転ばねに生ずる渦電流によるジュール損失を低減させることが好適である。 Further, it is preferable to reduce the Joule loss due to the eddy current generated in the periodic reversing spring by releasing the braking means while the rotating body is operating in a low load state or a high speed rotating state so that the stator can rotate. Is.
本発明の別の態様は、上記トルク制御機構を備え、前記回転体に対して駆動力を与える駆動手段によって前記回転体に生ずるトルク振動を相殺するために前記トルク制御機構を用いることを特徴とする振動低減装置である。 Another aspect of the present invention is characterized in that the torque control mechanism is provided, and the torque control mechanism is used to cancel the torque vibration generated in the rotating body by the driving means for applying the driving force to the rotating body. It is a vibration reduction device.
本発明によれば、トルク振動を適切に抑制することができるトルク制御機構及びそれを用いた振動低減装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a torque control mechanism capable of appropriately suppressing torque vibration and a vibration reduction device using the torque control mechanism.
[基本構成]
本発明の実施の形態における振動低減装置100は、図1に示すように、車両等のエンジン102、変速機104及び駆動部106に並設される。振動低減装置100は、エンジン102と変速機104との間に配置され、エンジン102から駆動力を受けて回転する駆動軸(例えば、クランクシャフト)に接続される。すなわち、振動低減装置100は、エンジン102から変速機104に伝達される伝達経路内に生ずる振動を低減させるために設けられる。
[Basic configuration]
As shown in FIG. 1, the
[周期反転ばね]
振動低減装置100は、複数の周期反転ばねを組み合わせ構成される。図2は、周期反転ばね200の基本構成を示す。
[Periodic reversing spring]
The
周期反転ばね200は、ロータ10及びステータ12を組み合わせ構成される。ロータ10は、エンジン102の駆動軸(クランクシャフト等)に接続された回転軸を回転中心として回転する回転体である。ロータ10は、機械的強度を有する材料、特に磁性体によって構成することが好適である。
The periodic reversing spring 200 is configured by combining the
ロータ10の外周部には、第1磁石10aが配置される。第1磁石10aは、ロータ10の径方向に向けて交互に極性が入れ替わるようにロータ10の周囲に等間隔に配置される。本実施の形態では、4つの第1磁石10aが90°おきに極性が交互に入れ替わるように配置された例を示している。
A first magnet 10a is arranged on the outer peripheral portion of the
ステータ12は、ロータ10の回転軸を中心として、ロータ10を内部に収納する円筒状の部材である。ステータ12は、ロータ10の外径よりも僅かに大きな内径を有する略円筒形状の部材とする。ステータ12は、機械的な強度を有する金属等で形成することができる。
The
ステータ12の内周面には第2磁石12aが配置される。第2磁石12aは、ステータ12の径方向に向けて交互に極性が入れ替わるようにステータ12の周囲に等間隔に配置される。本実施の形態では、4つの第2磁石12aが90°置きに極性が交互に入れ替わるように配置された例を示している。
A second magnet 12a is arranged on the inner peripheral surface of the
ロータ10とステータ12との間には、第1磁石10aと第2磁石12aとの配置に応じて相互作用(吸引力や反発力)が生ずる。
An interaction (attractive force or repulsive force) is generated between the
図2(a)にように、ロータ10の回転角が0(180°)の状態では、ロータ10に配置された第1磁石10aの外側の極と、ステータ12に配置された第2磁石12aの内側の極は同極となっている。したがって、周期反転ばね200の径方向(図2のX−X’方向及びY−Y’方向)に対して第1磁石10aと第2磁石12aとの間に相互作用として反発力が生ずる。ここで、第1磁石10aと第2磁石12aとの間には径方向への反発力のみが作用するので、ロータ10の回転方向にトルクは発生しない。
As shown in FIG. 2A, when the rotation angle of the
図2(b)にように、エンジン102から伝えられた駆動力によってロータ10が回転し、ロータ10の回転角が45°になった状態では、ロータ10に配置された第1磁石10aの外側の極と、ロータ10が回転することで接近する方向にあるステータ12に配置された第2磁石12aの内側の極は異極となっているためこれらの間に相互作用として吸引力が生ずる。また、ロータ10に配置された第1磁石10aの外側の極と、ロータ10が回転することで遠ざかる方向にあるステータ12に配置された第2磁石12aの内側の極は同極となっているためこれらの間に相互作用として反発力が生ずる。したがって、第1磁石10aと第2磁石12aとの間にはロータ10の回転方向と同じ方向に沿ってロータ10をより早く回転させるような正のトルクが生じる。
As shown in FIG. 2B, when the
図2(c)にように、ロータ10がさらに回転し、ロータ10の回転角が90°になった状態では、ロータ10に配置された第1磁石10aの外側の極と、ステータ12に配置された第2磁石12aの内側の極は異極となっている。したがって、周期反転ばね200の径方向(図2のX−X’方向及びY−Y’方向)に対して第1磁石10aと第2磁石12aとの間に相互作用として吸引力が生ずる。ここで、第1磁石10aと第2磁石12aとの間には径方向への吸引力のみが作用するので、ロータ10の回転方向にトルクは発生しない。
As shown in FIG. 2C, when the
図2(d)にように、ロータ10がさらに回転し、ロータ10の回転角が135°になった状態では、ロータ10に配置された第1磁石10aの外側の極と、ロータ10が回転することで接近する方向にあるステータ12に配置された第2磁石12aの内側の極は同極となっているためこれらの間に相互作用として反発力が生ずる。また、ロータ10に配置された第1磁石10aの外側の極と、ロータ10が回転することで遠ざかる方向にあるステータ12に配置された第2磁石12aの内側の極は異極となっているためこれらの間に相互作用として吸引力が生ずる。したがって、第1磁石10aと第2磁石12aとの間にはロータ10の回転方向と逆方向に沿ってロータ10の回転をより遅らせるような負のトルクが生じる。
As shown in FIG. 2D, when the
すなわち、図3に示すように、ロータ10の回転に伴って周期反転ばね200には正負のトルクが周期的に発生する。
That is, as shown in FIG. 3, positive and negative torques are periodically generated in the periodic reversing spring 200 as the
[トルク制御機構]
車両に搭載されたエンジン102では、アクセルペダルの踏み込み量を調整することでエンジントルクの大きさが制御される。例えば、車両を加速させるために大きなトルクが必要と運転者が感じた場合にはアクセルペダルを強く踏み込む。その結果、エンジン102のスロットル(吸気)弁が大きく開き、より多くの空気が取り込まれ、取り込まれた大量の空気を燃料と共に燃焼させたエンジン102から大きなトルクが生み出される。このとき、トルク出力の増大と共にトルク振動が生ずる。逆に、大きな車両加速力を必要としない場合、アクセルペダルの踏み込み量を減らすことでトルクを小さく抑えることができる。このとき、トルク出力の低減と共にトルク振動も小さくなる。
[Torque control mechanism]
In the
エンジン102で発生させたトルクの位相と周期反転ばね200で発生させたトルクの位相が逆位相となるように構成することで、エンジン102が急激に正のトルクを発生させるタイミングで周期反転ばね200が負の最大トルクを発生させるようにすることができる。これによって、エンジン102によって生ずるトルク振動を相殺させ、駆動力の伝達系における捩り振動を低減することができる。このとき、エンジン102のトルク振動の大きさが増減するならば、それを相殺するための周期反転ばね200のトルクもその大きさを制御する必要がある。
By configuring the phase of the torque generated by the
そこで、図4に示すように、2つの周期反転ばね200を1組として組み合わせて出力トルクを制御可能としたトルク制御機構を構成することができる。図4では、軸長方向に2つの周期反転ばね200を配置して横から見た状態を示している。なお、以下の説明では、入力軸側に配置された周期反転ばね200を周期反転ばねAと呼び、出力軸側に配置された周期反転ばね200を周期反転ばねBと呼ぶ。 Therefore, as shown in FIG. 4, a torque control mechanism capable of controlling the output torque can be configured by combining two periodic reversing springs 200 as a set. FIG. 4 shows a state in which two periodic reversing springs 200 are arranged in the axial length direction and viewed from the side. In the following description, the periodic reversing spring 200 arranged on the input shaft side is referred to as a periodic reversing spring A, and the periodic reversing spring 200 arranged on the output shaft side is referred to as a periodic reversing spring B.
図4に示すように、周期反転ばねAと周期反転ばねBとが同じ位相で配置された場合、図5に示すように、周期反転ばねA及び周期反転ばねBが生み出すトルクが合成されたトルクの振幅の大きさは周期反転ばねA及び周期反転ばねBがそれぞれ単独で生み出すトルクの振幅の2倍となる。一方、図6に示すように、周期反転ばねAのステータを0°に合せ、周期反転ばねBのステータを90°回転させた状態では、図7に示すように、周期反転ばねAと周期反転ばねBとが発生するトルクは逆位相となる。この場合、周期反転ばねAと周期反転ばねBとが生み出したトルクは相殺され、その合成トルクは0となる。このように、2つの周期反転ばねA,Bを用意し、片方の周期反転ばねBのステータを他方の周期反転ばねAのステータに対して相対的に回転させることで、0から単独の周期反転ばねA,Bの2倍の合成トルクを任意に制御することができる。 As shown in FIG. 4, when the periodic reversing spring A and the periodic reversing spring B are arranged in the same phase, as shown in FIG. 5, the torque produced by the periodic reversing spring A and the periodic reversing spring B is combined. The magnitude of the amplitude of is twice the amplitude of the torque generated independently by the periodic reversing spring A and the periodic reversing spring B. On the other hand, as shown in FIG. 6, when the stator of the periodic reversing spring A is set to 0 ° and the stator of the periodic reversing spring B is rotated by 90 °, as shown in FIG. 7, the periodic reversing spring A and the periodic reversing spring A and the periodic reversing spring B. The torque generated by the spring B is in opposite phase. In this case, the torques generated by the periodic reversing spring A and the periodic reversing spring B cancel each other out, and the combined torque becomes 0. In this way, by preparing two periodic reversing springs A and B and rotating the stator of one periodic reversing spring B relative to the stator of the other periodic reversing spring A, the periodic reversing from 0 to a single period is reversed. The combined torque twice that of the springs A and B can be arbitrarily controlled.
ここで、2つの周期反転ばねA,Bのうち片方の周期反転ばねBのステータを回転させてトルクの増減を制御する場合、合成トルクの位相がずれてしまう問題が生じる。図8(a)において、2つの周期反転ばねA,Bを同位相に配置した場合、個々の周期反転ばねA,Bのトルクと合成トルクの位相は同じとなり、正のトルクの最大値はすべてロータ回転角度が45°の位置に現れる。これに対して、図8(b)において、周期反転ばねBのステータを周期反転ばねAのステータに対して45°回転させた場合、ロータ回転角度が67.5°の位置にて周期反転ばねA,Bの合成トルクの正の最大値が出力される。このように、周期反転ばねBのステータのみを回転させると、周期反転ばねA,Bの合成トルクの最大値が現れるロータの回転角度がずれてしまう。 Here, when the stator of one of the two periodic reversing springs A and B is rotated to control the increase or decrease of the torque, there arises a problem that the phase of the combined torque is deviated. In FIG. 8A, when the two periodic reversing springs A and B are arranged in the same phase, the torques of the individual periodic reversing springs A and B and the combined torque have the same phase, and the maximum values of positive torques are all. The rotor rotation angle appears at the position of 45 °. On the other hand, in FIG. 8B, when the stator of the periodic reversing spring B is rotated by 45 ° with respect to the stator of the periodic reversing spring A, the periodic reversing spring is at a position where the rotor rotation angle is 67.5 °. The maximum positive value of the combined torque of A and B is output. In this way, if only the stator of the periodic reversing spring B is rotated, the rotation angle of the rotor in which the maximum value of the combined torque of the periodic reversing springs A and B appears will shift.
一方、エンジン102の出力トルクの最大値はエンジン102のクランク角度によって決まっているため、エンジン102のトルク振動を相殺するためには、周期反転ばねA,Bの合成トルクが最大となるロータ回転角度とエンジン102のクランク角度の位相関係を不変に維持しなければならない。
On the other hand, since the maximum value of the output torque of the
[第1の実施の形態]
図9は、第1の実施の形態におけるトルク制御機構300の構成を示す。トルク制御機構300は、周期反転ばねA,Bの合成トルクの位相のずれを簡素かつ低コストに提供する。
[First Embodiment]
FIG. 9 shows the configuration of the torque control mechanism 300 according to the first embodiment. The torque control mechanism 300 provides a simple and low cost shift in the phase of the combined torque of the periodic reversing springs A and B.
トルク制御機構300では、周期反転ばねA、周期反転ばねBのステータ12A,12Bに制動手段であるブレーキ30A,30Bがそれぞれ設けられる。ブレーキ30Aは、ロータ10Aに対してステータ12Aを相対的に回転可能な状態と回転不可能な状態に切り替える手段である。また、ブレーキ30Bは、ロータ10Bに対してステータ12Bを相対的に回転可能な状態と回転不可能な状態に切り替える手段である。ブレーキ30A,30Bは、例えば、摩擦材を油圧等で押し付けることによって生じる摩擦力によってステータ12A,12Bの回転を止める摩擦係合方式やステータ12A,12Bに設けられた歯形と噛み合わせることによってステータ12A,12Bの回転を止めるドグ方式とすることができる。 In the torque control mechanism 300, brakes 30A and 30B, which are braking means, are provided on the stators 12A and 12B of the periodic reversing spring A and the periodic reversing spring B, respectively. The brake 30A is a means for switching the stator 12A relative to the rotor 10A between a rotatable state and a non-rotatable state. Further, the brake 30B is a means for switching the stator 12B from a rotatable state to a non-rotatable state relative to the rotor 10B. The brakes 30A and 30B are, for example, a friction engagement method that stops the rotation of the stators 12A and 12B by a frictional force generated by pressing a friction material by hydraulic pressure or the like, or the stator 12A by engaging with a tooth profile provided on the stators 12A and 12B. , The dog system that stops the rotation of 12B can be adopted.
ブレーキ30Aを解放した場合、周期反転ばねAのステータ12Aはロータ10Aに対して相対的に回転方向に自由に動くことができる回転可能状態となる。そのため、外部から回転力(トルク)を加えることなく、ロータ10Aの第1磁石10aとステータ12Aの第2磁石12aとの間の磁気結合によって周期反転ばねAのロータ10Aの回転に伴ってステータ12Aも回転する。ブレーキ30Aを作動させた場合、周期反転ばねAのステータ12Aはロータ10Aに対して相対的に回転方向に自由に動くことができない回転不可能状態となる。ブレーキ30Bを備える周期反転ばねBも同様である。 When the brake 30A is released, the stator 12A of the periodic reversing spring A is in a rotatable state in which it can freely move in the rotational direction relative to the rotor 10A. Therefore, without applying a rotational force (torque) from the outside, the stator 12A accompanies the rotation of the rotor 10A of the periodic reversing spring A by the magnetic coupling between the first magnet 10a of the rotor 10A and the second magnet 12a of the stator 12A. Also rotates. When the brake 30A is operated, the stator 12A of the periodic reversing spring A is in a non-rotatable state in which it cannot freely move in the rotational direction relative to the rotor 10A. The same applies to the periodic reversing spring B provided with the brake 30B.
すなわち、ブレーキ30Aを用いることによって、回転可能状態においてロータ10Aの回転に伴ってステータ12Aを所望の回転角まで回転させた後、ブレーキ30Aを作動させることで回転不可能状態として当該回転角においてステータ12Aの回転を止めることができる。同様に、ブレーキ30Bを用いることによって、回転可能状態においてロータ10Bの回転に伴ってステータ12Bを所望の回転角まで回転させた後、ブレーキ30Bを作動させることで回転不可能状態として当該回転角においてステータ12Bの回転を止めることができる。 That is, by using the brake 30A, the stator 12A is rotated to a desired rotation angle with the rotation of the rotor 10A in the rotatable state, and then the brake 30A is operated to make the stator non-rotatable and the stator at the rotation angle. The rotation of 12A can be stopped. Similarly, by using the brake 30B, the stator 12B is rotated to a desired rotation angle with the rotation of the rotor 10B in the rotatable state, and then the brake 30B is operated to make the stator 12B non-rotatable at the rotation angle. The rotation of the stator 12B can be stopped.
図10は、トルク制御機構300におけるトルク制御方法を説明するフローチャートである。以下、周期反転ばねAにおけるロータ10Aに対するステータ12Aの位相角を調整制御する処理を説明する。 FIG. 10 is a flowchart illustrating a torque control method in the torque control mechanism 300. Hereinafter, a process of adjusting and controlling the phase angle of the stator 12A with respect to the rotor 10A in the periodic reversing spring A will be described.
ステップS10では、エンジン102の出力トルクや回転速度等の情報に基づいて、動力伝達系の振動を抑えるためにトルク制御機構300に要求されるトルク(カウンタトルク)の値を算出する。ステップS12では、算出された要求トルクが閾値δより大きいか否かの判定が行われる。閾値δは、トルク制御機構300による振動抑制制御が必要となる要求トルクの値に設定する。算出された要求トルクが閾値δより大きければステップS14に処理を移行させ、そうでなければステップS20に処理を移行させる。ステップS14では、周期反転ばねAのロータ10Aに対するステータ12Aの位相角が算出される。ステップS10において算出された要求トルクを実現するため、エンジン102のクランク角度との位相角の関係からトルク制御機構300の周期反転ばねAのステータ12Aを固定する位置(位相角)を算出する。ステップS16では、ロータ10Aに対するステータ12Aの位相角の調整制御が行われる。ステータ12Aの位相角の調整は、ブレーキ30Aを解放することで、エンジン102の駆動軸に連結されたロータ10Aの回転に伴ってステータ12Aを回転させることで行うことができる。ステップS18では、位相角が所望の値に調整されたか否かが判定される。ロータ10Aに対するステータ12Aの位相角がステップS14において算出された必要な位相角に一致したか否かが判定され、一致していればステップS20に処理を移行させ、一致していなければステップS16に処理を戻して位相角の調整を続ける。なお、エンジン102のクランク角やステータ12Aの位相角は、既存のエンコーダやレゾルバを用いて測定することができる。ステップS20では、ブレーキ30Aによってロータ10Aに対してステータ12Aをケース等に対して回転不可能状態にする。
In step S10, the value of the torque (counter torque) required for the torque control mechanism 300 in order to suppress the vibration of the power transmission system is calculated based on the information such as the output torque and the rotation speed of the
このようにして、周期反転ばねAにおけるロータ10Aに対するステータ12Aの位相角を調整することができる。なお、周期反転ばねBにおけるロータ10Bに対するステータ12Bの位相角を調整制御も同様に行うことができる。 In this way, the phase angle of the stator 12A with respect to the rotor 10A in the periodic reversing spring A can be adjusted. The phase angle of the stator 12B with respect to the rotor 10B in the periodic reversing spring B can be adjusted and controlled in the same manner.
このような構成とすることによって、トルク制御機構300では、周期反転ばねAのステータ12Aと周期反転ばねBのステータ12Bをそれぞれロータ10Aとロータ10B及びエンジン102のクランク角に対して適切な位相角の位置に調整することができる。
With such a configuration, in the torque control mechanism 300, the stator 12A of the periodic reversing spring A and the stator 12B of the periodic reversing spring B have appropriate phase angles with respect to the crank angles of the rotor 10A, the rotor 10B, and the
例えば、ロータ回転角度が45°に対して、周期反転ばねAのステータ12Aの位相角を進め、周期反転ばねBのステータ12Bの位相角を同じ角度だけ遅らせる。これによって、図11に示すように、合成トルクの最大値を常に同じロータ回転角度(45°の位置)に現れるように制御することができる。したがって、トルク制御機構300の最大トルクとエンジン102のクランク角度との位相関係が変わらないように常にエンジン102のトルクを相殺するカウンタトルクを発生させることができる。
For example, the phase angle of the stator 12A of the periodic reversing spring A is advanced with respect to the rotor rotation angle of 45 °, and the phase angle of the stator 12B of the periodic reversing spring B is delayed by the same angle. As a result, as shown in FIG. 11, the maximum value of the combined torque can be controlled so as to always appear at the same rotor rotation angle (position at 45 °). Therefore, it is possible to always generate a counter torque that cancels the torque of the
また、エンジン102が低負荷状態や高速回転状態である場合のようにトルク制御機構300によってカウンタトルクを発生させて振動を抑制する必要がない状態においてブレーキ30A及びブレーキ30Bを解放してもよい。この場合、周期反転ばねAのステータ12Aはロータ10Aの回転に伴って、周期反転ばねBのステータ12Bはロータ10Bの回転に伴って自由に回転できる状態となる。この場合、ロータ10Aとステータ12Aとの間の磁界及びロータ10Bとステータ12Bとの間の磁界は変化しないので、渦電流が誘起されず、ジュール損失を極めて小さくすることができる。
Further, the brakes 30A and 30B may be released in a state where it is not necessary to generate counter torque by the torque control mechanism 300 to suppress vibration as in the case where the
[第2の実施の形態]
図12は、第2の実施の形態におけるトルク制御機構302の構成を示す。トルク制御機構302は、ブレーキ30A及びブレーキ30Bの代わりにブレーキ32及びクラッチ34を用いた構成としている。
[Second Embodiment]
FIG. 12 shows the configuration of the torque control mechanism 302 according to the second embodiment. The torque control mechanism 302 has a configuration in which the brake 32 and the clutch 34 are used instead of the brake 30A and the brake 30B.
トルク制御機構302では、周期反転ばねAのステータ12Aと周期反転ばねBのステータ12Bとの間にクラッチ34が設けられている。また、周期反転ばねBのステータ12B及びクラッチ34に対してブレーキ32が設けられている。ブレーキ32は、エンジン102の駆動軸と周期反転ばねA及び周期反転ばねBとの位相角の関係を調整するために用いられる。クラッチ34は、周期反転ばねAと周期反転ばねBの間の位相角の関係を調整して、トルク制御機構302によって生み出されるカウンタトルクの大きさを制御するために用いられる。
In the torque control mechanism 302, a clutch 34 is provided between the stator 12A of the periodic reversing spring A and the stator 12B of the periodic reversing spring B. Further, a brake 32 is provided for the stator 12B and the clutch 34 of the periodic reversing spring B. The brake 32 is used to adjust the phase angle relationship between the drive shaft of the
図13は、トルク制御機構302におけるトルク制御方法を説明するフローチャートである。ステップS10では、エンジン102の出力トルクや回転速度等の情報に基づいて、動力伝達系の振動を抑えるためにトルク制御機構302に要求されるトルク(カウンタトルク)の値を算出する。ステップS12では、算出された要求トルクが閾値δより大きいか否かの判定が行われる。閾値δは、トルク制御機構302による振動抑制制御が必要となる要求トルクの値に設定する。算出された要求トルクが閾値δより大きければステップS22に処理を移行させ、そうでなければステップS36に処理を移行させる。ステップS22では、要求トルクを満たすための周期反転ばねAのロータ10Aに対するステータ12Aの位相角、周期反転ばねBのロータ10Bに対するステータ12Bの位相角及びエンジン102のクランク角に対するステータ12A及びステータ12Bの位相角が算出される。ステップS24では、ブレーキ32及びクラッチ34を解放した状態において周期反転ばねAのロータ10Aの回転に伴ってステータ12Aを回転させると共に周期反転ばねBのロータ10Bの回転に伴ってステータ12Bを回転させることによって位相角の調整制御が行われる。ステップS26では、ブレーキ32の係合位置に一致したか否かが判定される。エンジン102のクランク角に対して周期反転ばねBのステータ12Bの位相角がステップS22で算出された値に一致する位置(ブレーキ32の係合位置)に達したか否かが判定される。ブレーキ32の係合位置に一致していればステップS28に処理を移行させ、一致していなければステップS24に処理を戻して位相角の調整を続ける。ステップS28では、ブレーキ32を作動させてクラッチ34及び周期反転ばねBのステータ12Bをケース等に対して回転不可能状態にする。ステップS30では、ブレーキ32を作動及びクラッチ34を解放した状態において周期反転ばねAのロータ10Aの回転に伴ってステータ12Aを回転させることによって位相角の調整制御が行われる。ステップS32では、クラッチ34の係合位置に一致したか否かが判定される。周期反転ばねAのロータ10Aに対してステータ12Aの位相角がステップS22で算出された値に一致する位置(クラッチ34の係合位置)に達したか否かが判定される。クラッチ34の係合位置に一致していればステップS36に処理を移行させ、一致していなければステップS30に処理を戻して位相角の調整を続ける。ステップS36では、ブレーキ32及びクラッチ34を作動させた状態にして周期反転ばねAのステータ12A及び周期反転ばねBのステータ12Bを回転不可能状態にする。
FIG. 13 is a flowchart illustrating a torque control method in the torque control mechanism 302. In step S10, the value of the torque (counter torque) required for the torque control mechanism 302 for suppressing the vibration of the power transmission system is calculated based on the information such as the output torque and the rotation speed of the
このような制御を行うことによって、トルク制御機構302では、周期反転ばねAのステータ12Aと周期反転ばねBのステータ12Bをそれぞれロータ10Aとロータ10B及びエンジン102のクランク角に対して適切な位相角の位置に調整することができる。したがって、トルク制御機構302の最大トルクとエンジン102のクランク角度との位相関係が変わらないように常にエンジン102のトルクを相殺するカウンタトルクを発生させることができる。
By performing such control, in the torque control mechanism 302, the stator 12A of the periodic reversing spring A and the stator 12B of the periodic reversing spring B have appropriate phase angles with respect to the crank angles of the rotor 10A, the rotor 10B, and the
また、エンジン102が低負荷状態や高速回転状態である場合のようにトルク制御機構302によってカウンタトルクを発生させて振動を抑制する必要がない状態においてブレーキ32及びクラッチ34を解放してもよい。この場合、周期反転ばねAのステータ12Aはロータ10Aの回転に伴って、周期反転ばねBのステータ12Bはロータ10Bの回転に伴って自由に回転できる状態となる。この場合、ロータ10Aとステータ12Aとの間の磁界及びロータ10Bとステータ12Bとの間の磁界は変化しないので、渦電流が誘起されず、ジュール損失を極めて小さくすることができる。
Further, the brake 32 and the clutch 34 may be released in a state where it is not necessary to generate counter torque by the torque control mechanism 302 to suppress vibration as in the case where the
なお、図14のフローチャートに示すように、トルク制御機構302におけるブレーキ32とクラッチ34に対する制御を入れ替えてもよい。すなわち、先にクラッチ34を作動させて周期反転ばねAのステータ12Aと周期反転ばねBのステータ12Bとの位相関係を固定したうえで、その後、ブレーキ32を作動させてエンジン102のクランク角と周期反転ばねAのステータ12A及び周期反転ばねBのステータ12Bとの位相関係を固定してもよい。
As shown in the flowchart of FIG. 14, the control of the brake 32 and the clutch 34 in the torque control mechanism 302 may be interchanged. That is, the clutch 34 is first operated to fix the phase relationship between the stator 12A of the periodic reversing spring A and the stator 12B of the periodic reversing spring B, and then the brake 32 is operated to operate the crank angle and period of the
以上のように、第1の実施の形態におけるトルク制御機構300及び第2の実施の形態におけるトルク制御機構302によれば、ステータ12A及びステータ12Bを回転させるアクチュエータを設けることなく適切にトルク制御を行うことが可能になる。また、トルク制御が必要でない状態では渦電流に伴うジュール損失を低減することができる。 As described above, according to the torque control mechanism 300 in the first embodiment and the torque control mechanism 302 in the second embodiment, torque control can be appropriately performed without providing an actuator for rotating the stator 12A and the stator 12B. It will be possible to do. Further, when torque control is not required, Joule loss due to eddy current can be reduced.
10(10A,10B) ロータ、10a,10b 第1磁石、12(12A,12B) ステータ、12a,12b 第2磁石、30A,30B ブレーキ、32 ブレーキ、34 クラッチ、100 振動低減装置、102 エンジン、104 変速機、106 駆動部、300 トルク制御機構、302 トルク制御機構。
10 (10A, 10B) rotor, 10a, 10b first magnet, 12 (12A, 12B) stator, 12a, 12b second magnet, 30A, 30B brake, 32 brake, 34 clutch, 100 vibration reduction device, 102 engine, 104 Transmission, 106 drive unit, 300 torque control mechanism, 302 torque control mechanism.
Claims (5)
ステータとロータとの間に働く相互作用によって前記カウンタトルクを発生させる複数の周期反転ばねを備え、
前記ステータと前記ロータとの間に働く相互作用を利用して複数の前記周期反転ばねの位相関係を変更し、前記回転体に対する前記カウンタトルクの増減を制御可能であると共に、前記回転体の回転の位相と前記カウンタトルクの位相も制御可能であることを特徴とするトルク制御機構。 A torque control mechanism that generates counter torque for a rotating body.
It is equipped with a plurality of periodic reversing springs that generate the counter torque by the interaction acting between the stator and the rotor.
The phase relationship of the plurality of periodic reversing springs can be changed by utilizing the interaction acting between the stator and the rotor to control the increase / decrease of the counter torque with respect to the rotating body, and the rotation of the rotating body. The torque control mechanism is characterized in that the phase of the counter torque and the phase of the counter torque can also be controlled.
複数の前記周期反転ばねにおける前記ステータを前記ロータに対して相対的に回転可能な状態と回転不可能な状態に切り替える制動手段を備えることを特徴とするトルク制御機構。 The torque control mechanism according to claim 1.
A torque control mechanism comprising a braking means for switching the stator of the plurality of periodic reversing springs into a state in which the stator can rotate relative to the rotor and a state in which the stator cannot rotate.
前記制動手段は、ブレーキ又はクラッチであることを特徴とすることを特徴とするトルク制御機構。 The torque control mechanism according to claim 2.
The torque control mechanism, characterized in that the braking means is a brake or a clutch.
前記回転体が低負荷状態又は高速回転状態で運転中に前記制動手段を解放して前記ステータを回転可能な状態として、前記周期反転ばねに生ずる渦電流によるジュール損失を低減させることを特徴とするトルク制御機構。 The torque control mechanism according to claim 2 or 3.
While the rotating body is operating in a low load state or a high-speed rotating state, the braking means is released to bring the stator into a rotatable state, and Joule loss due to an eddy current generated in the periodic reversing spring is reduced. Torque control mechanism.
前記回転体に対して駆動力を与える駆動手段によって前記回転体に生ずるトルク振動を相殺するために前記トルク制御機構を用いることを特徴とする振動低減装置。
The torque control mechanism according to any one of claims 1 to 4 is provided.
A vibration reducing device characterized in that the torque control mechanism is used to cancel the torque vibration generated in the rotating body by the driving means for applying a driving force to the rotating body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019167041A JP2021042838A (en) | 2019-09-13 | 2019-09-13 | Torque control mechanism and vibration reducing device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019167041A JP2021042838A (en) | 2019-09-13 | 2019-09-13 | Torque control mechanism and vibration reducing device using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021042838A true JP2021042838A (en) | 2021-03-18 |
Family
ID=74863000
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019167041A Pending JP2021042838A (en) | 2019-09-13 | 2019-09-13 | Torque control mechanism and vibration reducing device using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021042838A (en) |
-
2019
- 2019-09-13 JP JP2019167041A patent/JP2021042838A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3986371B2 (en) | Valve timing control device for internal combustion engine | |
JP5199340B2 (en) | Device for reducing uneven rotation of piston engine crankshaft | |
JP4891999B2 (en) | Internal combustion engine with variable compression ratio | |
KR20140110772A (en) | Electromechanical damper | |
JP2007198376A (en) | Variable cam phase device | |
JP2005083575A (en) | Flywheel device | |
JP2015521719A (en) | Clutch device with operating device | |
JP2006207427A (en) | Valve timing adjusting device | |
WO2012066644A1 (en) | Dynamic damper device and control method for dynamic damper device | |
JP2011526340A5 (en) | ||
JP2011526340A (en) | Camshaft unit | |
JP2021042838A (en) | Torque control mechanism and vibration reducing device using the same | |
EP1466105B1 (en) | Clutch by wire having multiple starter-generator means | |
JP5037083B2 (en) | Electric motor | |
JP2010014097A (en) | Valve timing adjusting device | |
JP2021025556A (en) | Torque control mechanism and vibration reduction device using the same | |
JP2020063781A (en) | Dynamic damper device | |
US8840516B2 (en) | Dynamic damper device | |
JP2021181794A (en) | Torque generation mechanism and vibration reduction device using the same | |
CN1112191A (en) | Engine | |
JP2021116913A (en) | Torque generating (producing) mechanism and vibration reduction device using the same | |
KR20210124184A (en) | The camshaft adjustment system and how the camshaft adjustment system works | |
KR20220107719A (en) | Non-contact speed maintenance system using magnetic force | |
JP2020020390A (en) | Vibration damping device | |
JP4008225B2 (en) | Valve timing control device for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20210423 |