JP4184234B2 - 原動機のフライホイール装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両などの駆動系に用いられ、原動機のトルクを、その変動およびねじり振動をそれぞれ減衰させた状態で伝達する原動機のフライホイール装置に関する。

従来のフライホイール装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。このフライホイール装置は、内燃機関とクラッチの間に設けられており、内燃機関のクランク軸に同軸状に取り付けられた第１回転質量体と、クラッチを介して入力軸に連結された第２回転質量体と、第１および第２回転質量体の間に設けられた減衰装置および摩擦装置とを備え、これらを一体に組み立てたものである。

減衰装置は、クランク軸のねじり振動を減衰させるためのものであり、第１回転質量体にその周方向に間隔を隔てて配置された複数のコイルばねを有している。これらのコイルばねは、それぞれ第１および第２回転質量体の双方に連結されており、クランク軸が回転すると、その回転が、第１回転質量体から減衰装置のコイルばねを介して第２回転質量体に伝達され、さらにクラッチが接続されることによって、入力軸に伝達される。その際、第１および第２回転質量体によって内燃機関のトルク変動が、減衰装置によってねじり振動が、それぞれ減衰される。

このような減衰装置のみが設けられている場合は、例えば、始動時のようにクラッチが接続されておらず、内燃機関がフライホイール装置以外の負荷がない状態で比較的低回転で回転するようなときには、両回転質量体間にねじり振動が発生しやすく、それにより、特にフライホイール装置とクランク軸などとの接続部に大きな負荷が生じやすい。摩擦装置は、このような始動時などに両回転質量体間にねじり振動が発生するのを防止するためのものであり、第１および第２回転質量体の間において減衰装置よりもクランク軸の径方向の外方に設けられ、クランク軸の径方向の内方に向かってテーパ状に幅が狭くなる摩擦シューと、第１回転質量体に形成され、摩擦シューのテーパ状の側面に当接する斜面状のシュー当接部などによって構成されている。また、第２回転質量体には、その外端部から第１回転質量体に向かって突出する突起部が設けられており、この突起部の内側にばねが取り付けられていて、摩擦シューは、このばねを介して、径方向の内方に付勢された状態で、第１回転質量体のシュー当接部と第２回転質量体の内燃機関側の側面を押圧している。

このようなフライホイール装置によれば、減衰装置および摩擦装置は、内燃機関の回転に伴い、第１および第２回転質量体とともに回転する。その際、回転数が低いときには、摩擦シューに作用する遠心力よりもばねの付勢力が勝るので、摩擦シューと両回転質量体との間に摩擦力が発生し、この摩擦力が、両回転質量体の間の回転抵抗として作用する。これにより、減衰装置のみでは防止できない低回転時におけるねじり振動の発生が防止される。回転数がある程度、上昇すると、摩擦シューに作用する遠心力がばねの付勢力を上回るので、摩擦シューがばねの付勢力に抗して径方向の外方に移動し、第１回転質量体から離れ、摩擦力が作用しなくなる。それにより、出力軸からのねじり振動は、減衰装置によって減衰された状態で、入力軸に伝達される。したがって、内燃機関の回転数に応じて、トルク変動およびねじり振動を適切に減衰させることができ、トルクを入力軸に安定した状態で伝達することができる。

しかし、上述した特許文献１のフライホイール装置には、以下のような問題がある。すなわち、前述した摩擦装置では、摩擦シューと両回転質量体の間に所要の摩擦力を安定して発生させるためには、ある程度、大きな接触面積を確保する必要がある。そのため、摩擦装置は、回転質量体の半径方向の中央から外端部にわたって比較的大きな長さで配置されるとともに、摩擦シューの移動ストロークを径方向に確保する必要があるため、摩擦装置のサイズが、特に径方向に大きくなってしまう。また、同じ理由により、クラッチが接続されると、それによる荷重が摩擦装置に作用し、摩擦シューが両回転質量体によって挟まれることにより、発生する摩擦力の大きさが変化するおそれがあり、そのため、所要の摩擦力を得られないおそれがある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、原動機のトルクを被駆動軸に安定した状態で伝達できるとともに、コンパクトで、高い耐久性を有する原動機のフライホイール装置を提供することを目的としている。

特開平１０−１９６７２４号公報 （第５頁、第４図）

この目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明は、原動機（実施形態における（以下、本項において同じ）エンジン）の出力軸（クランク軸２）とこれによって駆動される被駆動軸（入力軸４）との間に設けられ、原動機のトルクをそのトルク変動およびねじり振動を減衰させた状態で被駆動軸に伝達する原動機のフライホイール装置１であって、出力軸に設けられた第１回転質量体（第１フライホイール１１）と、被駆動軸に連結された第２回転質量体（第２フライホイール１２）と、第１および第２回転質量体の間に連結され、出力軸のねじり振動を減衰させるためのばね機構３０と、ばね機構３０よりも出力軸の径方向の内方に配置されるとともに第１および第２回転質量体の間に連結され、第１および第２回転質量体の間に回転抵抗を発生させるための減衰機構５０と、を備え、減衰機構５０は、出力軸の軸線方向に移動自在に設けられたカム部材５４と、カム部材５４と軸線方向に対向するように設けられた保持部材５１と、カム部材５４と保持部材５１の間に設けられ、第１および第２回転質量体にそれぞれ連結されるとともに互いに係合する第１および第２摩擦部材（第１および第２摩擦板５８、５９）と、カム部材５４を第１および第２摩擦部材側に付勢することにより、カム部材５４による押圧によって、第１および第２摩擦部材の間に摩擦力を発生させるばね部材（皿ばね５７）と、カム部材５４と保持部材５１の間に保持され、原動機の回転数の上昇に伴い、カム部材５４をばね部材の付勢力に抗して第１および第２摩擦部材と反対側に移動させることにより、摩擦力を減少させるウエイト部材（ウエイトボール６０）と、を有し、第２回転質量体は、軸線と同軸状の開口１２ａを有するリング状に形成され、開口１２ａの内周面に軸線方向に延びるスプライン溝１２ｅを有し、第２摩擦部材は、第２回転質量体のスプライン溝１２ｅに係合していることを特徴とする。

このフライホイール装置によれば、出力軸に設けられた第１回転質量体と、被駆動軸に連結された第２回転質量体との間に、ばね機構が設けられており、このばね機構により、出力軸のねじり振動が減衰される。また、ばね機構よりも出力軸の径方向の内方には、減衰機構が配置されており、この減衰機構により、第１および第２回転質量体の間に回転抵抗が発生する。具体的には、原動機の回転数が低いときには、ばね部材の付勢により、軸線方向に移動自在のカム部材が第１および第２摩擦部材を押圧することによって、第１および第２摩擦部材の間に摩擦力を発生させる。この摩擦力が、両回転質量体の間の回転抵抗として作用する。これにより、低回転時において、ばね機構のみでは両回転質量体の間に発生しやすいねじり振動が減衰される。

また、第１および第２摩擦部材を押圧するカム部材と保持部材の間に保持されたウエイト部材が、カム部材を、ばね部材の付勢力に抗して、両摩擦部材と反対側に原動機の回転数の上昇に応じたストロークで移動させ、それにより、両摩擦部材の間の摩擦力を減少させる。すなわち、第１および第２回転質量体の間の回転抵抗の大きさは、ばね部材の付勢力と原動機の回転数の関係によって定まり、回転数の上昇に伴い、減衰機構を介して伝達されるトルクの割合が減少する一方、ばね機構を介して伝達される割合は増大し、高回転時において、ねじり振動の減衰が効果的に得られる。

また、カム部材がウエイト部材により移動することで、そのストロークが原動機の回転数に応じて連続的に変化するので、減衰機構により、第１および第２回転質量体間の回転抵抗を、原動機の回転数の変化に追随してスムーズに変化させることができる。したがって、ばね機構および減衰機構を介して伝達される原動機のトルクの割合が、回転数に応じてスムーズに変化する。それにより、ばね機構および減衰機構による出力軸のねじり振動の減衰を、回転数に応じた適切な割合で行わせることができる。以上により、原動機の回転数に拘らず、そのトルクを安定した状態で被駆動軸に伝達することができる。

また、前述したように、減衰機構は、ばね機構よりも出力軸の径方向の内方に設けられており、通常、ばね機構はコイルばねを主として構成されていて、比較的、軽量であるのに対し、減衰機構は、上述したように多くの部品で構成されており、比較的、大きな重量を有する。したがって、本発明によれば、このような軽量なばね機構を外方に、比較的、大きな重量を有する減衰機構を内方に、それぞれ配置することにより、フライホイール装置の質量分布を、出力軸側に偏らせることができるので、フライホイール装置の慣性モーメントを小さくすることができる。その結果、フライホイール装置と、原動機の出力軸および被駆動軸との連結部に作用するねじりモーメントを低減できるので、フライホイール装置を含む駆動系の耐久性を向上させることができる。

また、前述したように、この減衰機構は多くの部品によって構成されているため、各部品の精度や組立て精度などのばらつきによって、組み立てられた減衰機構の重量や質量分布にもばらつきが生じやすい。しかし、そのような場合でも、減衰機構が出力軸により近い位置に配置されていることにより、そのようなばらつきによるフライホイール装置全体の慣性モーメントの影響が小さくなる。それにより、減衰機構の重量などのばらつきに起因するフライホイール装置の回転特性のばらつきが小さくなる。したがって、特に各部品の重量を均一に保つための厳密な管理が不要になるので、量産した場合の各部品の管理コストを削減することができ、ひいてはフライホイール装置の製造コストを削減することができる。

さらに、前述した従来の摩擦装置では、摩擦シューを径方向に移動させることにより、回転抵抗を発生させるのに対し、減衰機構は、カム部材を軸線方向に移動させることにより、両回転質量体の間に回転抵抗を発生させるので、径方向についてそれほど大きな長さを必要としない。そのため、減衰機構を、特に径方向にコンパクトに構成することができ、したがって、ばね機構の配置の自由度を、より大きくすることができる。

また、第２回転質量体の開口の内周面に形成されたスプライン溝に第２摩擦部材を係合させ、軸線方向にスライドさせるだけでスプライン係合させることができ、第２摩擦部材を第２回転質量体に簡単に取り付けることができる。それにより、フライホイール装置の組立てを簡略化することができる。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の原動機のフライホイール装置において、第１回転質量体および保持部材５１の一方は、他方に向かって突出する凸部１１ｄを有し、第１回転質量体および保持部材５１の他方は、凸部１１ｄに軸線方向に対向する位置に、凸部１１ｄが嵌合する凹部５２ｂを有することを特徴とする。

このフライホイール装置によれば、第１回転質量体および保持部材は、その一方に設けられた凸部を、他方に設けられた凹部に嵌合させることにより、互いに位置決めされた状態で取り付けられている。それにより、フライホイール装置の組立ての際、第１回転質量体または保持部材の凸部を他方の凹部に単純に嵌合させるだけで取り付けることができるとともに、両者を精度よく位置決めできる。したがって、例えば組立て後の検査を簡略化できるなど、製造管理に要するコストを削減することができる。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の原動機のフライホイール装置において、第１回転質量体は、ばね部材を取り付けるための係止部１１ｆをさらに有し、ばね部材は、出力軸の周りに配置され、内端部が第１回転質量体の係止部１１ｆに係止されたリング状の皿ばね５７で構成されていることを特徴とする。

このフライホイール装置によれば、ばね部材は、出力軸の周りに配置されたリング状の皿ばねによって構成されており、その内端部が、第１回転質量体に設けられた係止部に係止されている。このような構成によれば、ばね部材を第１回転質量体の係止部に係止させるだけで、その位置決めを容易に行うことができ、それにより、フライホイール装置の組立てを簡略化することができる。

本発明の請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、第２回転質量体は、摩擦クラッチ３を介して被駆動軸に連結されるとともに、摩擦クラッチ３の押圧力が作用する摩擦面１２ｂを有し、第１および第２摩擦部材は、摩擦面１２ｂに対して出力軸の径方向にずれた位置に配置されていることを特徴とする。

このフライホイール装置によれば、第２回転質量体と被駆動軸の間には、摩擦クラッチが設けられており、摩擦クラッチの押圧力は、第２回転質量体にその摩擦面を介して作用する。また、減衰機構の第１および第２摩擦部材は、第２回転質量体の摩擦面に対して出力軸の径方向にずれた位置に配置されている。したがって、摩擦クラッチが接続されたときに、それによる押圧力が、第２回転質量体を介して両摩擦部材に直接、作用することがない。すなわち、第１および第２摩擦部材の間に発生する摩擦力は、摩擦クラッチの押圧力の影響を受けることなく原動機の回転数とばね部材の付勢力の関係によってのみ定まるので、ばね機構と減衰機構に配分されるトルクの割合にも影響が及ばないことで、原動機の回転数に応じたねじり振動の減衰効果を維持することができる。また、摩擦クラッチの押圧力によって、両摩擦部材が、互いにあるいは他の部材に押し付けられることがなくなり、それにより、両摩擦部材の間に過大な摩擦力が生じてしまうことがないので、減衰機構、ひいてはフライホイール装置の耐久性を向上させることができる。

本発明の請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の原動機のフライホイール装置において、第１回転質量体および保持部材５１は、互いに対応する位置にボルト挿入孔１１ｇ，５１ａをそれぞれ有し、これらのボルト挿入孔１１ｇ，５１ａに挿入された共通のボルト２０により、出力軸に取り付けられていることを特徴とする。

このフライホイール装置によれば、第１回転質量体および保持部材を、両者にそれぞれ形成されたボルト挿入孔に挿入された共通のボルトにより、原動機の出力軸に容易に取り付けることができる。また、両者のボルト挿入孔の位置を合わせるだけで、出力軸に対して精度よく位置決めでき、製造管理に要するコストを削減することができる。

本発明の請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の原動機のフライホイール装置において、第１および第２回転質量体の一方に設けられ、減衰機構５０を覆うためのカバー部材２１をさらに備えていることを特徴とする。

このフライホイール装置によれば、その減衰機構は、第１および第２回転質量体の一方に設けられたカバー部材によって覆われている。したがって、ばね機構および減衰機構によるねじり振動の減衰を妨げることなく、減衰機構内に異物が侵入するのを防止することができ、減衰機構のスムーズな動作を確保することができる。また、例えば、特にその第１および第２摩擦部材周りにグリースなどを注入する場合には、それを密閉するようにカバー部材を設けることにより、グリースの漏れを防止でき、減衰機構のスムーズな動作をより確実に確保することができる。

本発明の請求項７に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の原動機のフライホイール装置において、減衰機構５０を覆うためのカバー部材２１をさらに備え、第１回転質量体、保持部材５１およびカバー部材２１は、互いに対応する位置にボルト挿入孔１１ｇ，５１ａ，２１ａをそれぞれ有し、これらのボルト挿入孔１１ｇ，５１ａ，２１ａに挿入された共通のボルト２０により、出力軸に取り付けられていることを特徴とする。

このフライホイール装置によれば、第１回転質量体、保持部材、およびカバー部材にそれぞれ形成されたボルト挿入孔に挿入された共通のボルトにより、これら３者を原動機の出力軸に容易に取り付けることができる。また、これら３者のボルト挿入孔の位置を合わせた状態でボルトを挿入するだけで、出力軸に対して精度よく位置決めでき、製造管理に要するコストを削減することができる。

本発明による原動機のフライホイール装置を含む車両駆動系の一部の半径方向に沿う断面図である。 図１のフライホイール装置の減衰機構を示す断面図を拡大した図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る原動機のフライホイール装置を詳細に説明する。図１および２は、フライホイール装置１を含む車両駆動系の一部を概略的に示している。同図に示すように、この車両駆動系では、フライホイール装置１が、エンジン（原動機）のクランク軸２（出力軸）に設けられるとともに、摩擦クラッチ３を介して変速機の入力軸４（被駆動軸）に連結されている。また、クランク軸２と変速機の入力軸４は、同軸状に互いに対向している。

フライホイール装置１は、フライホイール１０、ばね機構３０および減衰機構５０などを一体に組み立てたものである。このフライホイール１０は、エンジン側（図１の左側）の第１フライホイール１１（第１回転質量体）および変速機側（図１の右側）の第２フライホイール１２（第２回転質量体）を有しており、両者１１，１２は、クランク軸２と同軸状に、且つその軸線方向に互いに対抗するように配置されている。以下、クランク軸２の軸線方向および径方向を、それぞれ単に「軸線方向」および「径方向」という。

第１フライホイール１１は、円板状に形成されており、図１に示すような半径方向に沿う断面形状を有している。この第１フライホイール１１は、中央に開口１１ａを有しており、この開口１１ａの周辺部において複数のボルト２０（１つのみ図示）によって、後述する保持部材５１およびカバー部材２１とともにクランク軸２に固定されることにより、クランク軸２に同軸状に取り付けられている。また、この第１フライホイール１１の半径のほぼ中央に相当する位置には、径方向の内側から順に第１および第２フランジ部１１ｂ，１１ｃが、互いに所定の間隔を隔てて形成されている。これらは、第２フライホイール１２側に突出するとともに周方向に延びており、それにより、両者１１ｂ，１１ｃの間に溝１４が形成されている。

第１フライホイール１１の内端部には、変速機側に突出するように凸部１１ｄが形成されている。この凸部１１ｄは、後述する保持部材５１を取り付ける際の位置決めのためのものであり、周方向に延びている。また、外端部には、変速機側に突出するように周壁１１ｅが形成されており、この周壁１１ｅは周方向に延びている。この周壁１１ｅの外周面には、スタータリングギヤ１５が取り付けられていて、このスタータリングギヤ１５は、エンジンの始動時に図示しないスタータにより回転駆動される。また、第１フライホイール１１の周壁１１ｅと第２フランジ１１ｃの間には、周方向に所定の間隔で複数の凹部１３（１つのみ図示）が形成されており、これらの凹部１３が、それぞればね機構収容部になっていて、各ばね機構収容部にばね機構３０の後述するトーションばね３１が収容されている。また、周壁１１ｅには、このばね機構３０を覆うためのばね機構カバー部材１６が取り付けられている。このばね機構カバー部材１６は、ドーナツ板状のものであり、その外端部が周壁１１ｅの変速機側の端部に、例えば溶接により堅固に固定されている。また、このばね機構カバー部材１６は、第１および第２フライホイール１１，１２の間を径方向に延びており、内端が、前述した第２フランジ部１１ｃの内端とほぼ同じ径方向位置に位置している。

第２フライホイール１２は、その中央に開口１２ａを有するリング状のものであり、半径方向に沿う所定の断面形状を有しており、第１フライホイール１１の半径の中央に相当する位置から外端部にわたって径方向に延びている。また、変速機側の側面には、その径方向の中央から軸線側の部分に摩擦面１２ｂが設けられていて、この摩擦面１２ｂを介して、後述するクラッチ３が連結されるようになっている。第２フライホイール１２のエンジン側の側面からは、摩擦面１２ｂとほぼ同じ径方向位置からフランジ部１２ｃが突出している。このフランジ部１２ｃは、前述した第１フライホイール１１の溝１４よりもやや小さな幅（径方向長さ）を有しており、周方向に延び、溝１４に嵌合している。また、このフランジ部１２ｃの外周面には、ばね機構３０のトーションばね３１に周方向に対応する位置に、軸線方向に延びる複数のスプライン溝１２ｄが形成されており、各スプライン溝１２ｄを介してばね機構３０に連結されている。また、この第２フライホイール１２の内周面には、エンジン側の部分に、複数のスプライン溝１２ｅが設けられている。各スプライン溝１２ｅは、軸線方向に延び、周方向にわたって形成されており、後述するように、減衰機構５０がスプライン溝１２ｅに連結されている。

第１フライホイール１１の溝１４内には、ブッシュベアリング１８が設けられている。このブッシュベアリング１８は、第１および第２フライホイール１１，１２を相対回転可能に支持するものであり、周方向に延びている。また、このブッシュベアリング１８は、溝１４の底面から側面に沿ってＬ字形に延びており、これらの底面および側面と、第２フライホイール１２のフランジ部１２ｃとの間に狭持されている。

ばね機構３０は、前述したばね機構収容部にそれぞれ収容されたトーションばね３１と、共通のばね受けフランジ３２などによって構成されている。ばね受けフランジ３２は、ドーナツ板状のものであり、その外端部には、径方向の外方に延びる複数のアーム部３２ａ（１つのみ図示）が、ばね機構３０のトーションばね３１に対応する周方向位置にそれぞれ２本づつ設けられている。また、周方向のばね機構収容部と重ならない位置には、複数の固定部３２ｂが径方向の外方に突出しており、各固定部３２ｂには、これを軸線方向に貫通するとともに所定の長さで周方向に延びるリベット挿入孔３２ｃが形成されている。ばね受けフランジ３２は、このリベット挿入孔３２ｃに挿入されたリベット２３によって、リベット挿入孔３２ｃの長さの範囲で回動自在に第１フライホイール１１に取り付けられている。また、その内周面には、軸線方向に延びる複数のスプライン歯３２ｄが径方向の内方に突出するように形成されており、これらのスプライン歯３２ｄは、前述した第２フライホイール１２のスプライン溝１２ｄにスプライン係合している。

各トーションばね３１は、所定の長さのコイルばねで構成されており、ばねホルダ３３を介してばね機構収容部に収容されている。また、トーションばね３１の両端部は、ばね受けフランジ３２のアーム部３２ａと係合している。また、ばね受けフランジ３２と第２フランジ部１１ｃの間、およびばね受けフランジ３２とばね機構カバー部材１６の間の隙間には、リング状のシール部材２２，２２がそれぞれ配置されており、これらにより、ばね機構収容部が密閉されている

減衰機構５０は、第２フライホイール１２の開口１２ａ内に設けられている。図２に示すように、この減衰機構５０は、第１および第２フライホイール１１，１２の間に連結されており、両者１１，１２の間にエンジンの回転数に応じた回転抵抗を発生させるためのものであり、保持部材５１と、これに軸線方向に対向するカム部材５４と、これらの間に設けられた複数の第１および第２摩擦板５８，５９（第１および第２摩擦部材）ならびに多数のウエイトボール６０（ウエイト部材）とを有している。

保持部材５１は、ドーナツ状に形成されており、エンジン側の本体部５２と、これよりも大きな径を有する円板状のつば部５３によって構成されている。このつば部５３の外端部のエンジン側の側面には、周方向に延びる凹部５３ａが形成されている。また、本体部５２のエンジン側の外周面には、軸線方向に延びる複数のスプライン溝５２ａが周方向に所定の間隔で形成されており、また、内端のエンジン側の縁部には、周方向に延びる凹部５２ｂが形成されている。また、この保持部材５１には、軸線方向に貫通する複数のボルト挿入孔５１ａ（１つのみ図示）が周方向に間隔を隔てて形成されており、さらに、ボルト挿入孔５１ａと重ならない位置には、このボルト挿入孔５１ａよりも小さな径を有する複数のリベット挿入孔５１ｂ（１つのみ図示）が、周方向に間隔を隔てて形成されている。このような保持部材５１は、本体部５２の凹部５２ｂに第１フライホイール１１の凸部１１ｄを嵌合させた状態で、リベット挿入孔５１ｂに通されたリベット１９によって第１フライホイール１１に堅固に固定された後、ボルト挿入孔５１ａに通されたボルト２０によって、第１フライホイール１１および減衰機構カバー部材２１とともにクランク軸２に堅固に固定されている。

カム部材５４もまた、ドーナツ状に形成されており、ほぼＴ字形の断面を有している。このカム部材５４は、径方向に延びる基部５５と、この基部５５から変速機側に軸線方向に突出する突出部５６によって構成されている。基部５５の内端部には、軸線方向に延びる複数のスプライン歯５５ａが形成されており、前述した本体部５２のスプライン溝５２ａにスプライン係合している。これにより、カム部材５４は、保持部材５１に対して軸線方向に移動自在になっている。また、突出部５６の変速機側の端部は、前述したつば部５３の凹部５３ａに入り込んでおり、この突出部５６の外周面には、その全体にわたって、軸線方向に延びる複数のスプライン溝５６ａが、周方向に間隔を隔てて形成されている。

また、カム部材５４と第１フライホイール１１の間には、皿ばね５７（ばね部材）が配置されている。この皿ばね５７は、その一端部が、第１フライホイール１１の内端部の変速機側の側面に設けられた係止部１１ｆに係止され、他端部がカム部材５４のエンジン側の側面に当接しており、それにより、カム部材５４を変速機側に付勢している。また、カム部材５４の基部５５の外端部と、保持部材５１のつば部５３の外端部との間には、例えば、４枚の第１摩擦板５８および３枚の第２摩擦板５９が、軸線方向に交互に並ぶように配置されている。両者５８，５９は、ともにドーナツ板状のものであり、第１摩擦板５８の内端部には、周方向に間隔を隔てて複数のスプライン歯５８ａが形成されていて、このスプライン歯５８ａは、前述したカム部材５４のスプライン溝５６ａにスプライン係合している。また、第２摩擦板５９の外端部にも、周方向に間隔を隔てて複数のスプライン歯５９ａが形成されており、このスプライン歯５９ａは、前述した第２回転質量体１２のスプライン溝１２ｅにスプライン係合している。また、カム部材５４が皿ばね５７によって変速機側に付勢されていることにより、第１および第２摩擦板５８，５９は、カム部材５４の基部５５と、保持部材５１のつば部５３の間に狭持されている。

カム部材５４の基部５５の内端部と、保持部材５１のつば部５３の凹部５３ａよりも内側の部分は、互いに軸線方向に対向している。両者の互いに対向する側面は、径方向の外方に向かって互いに近づくように傾斜しており、それにより、両者の間隔が、径方向外方に向かって次第に狭くなるように構成されている。これらの保持部材５１およびカム部材５４の両側面などによって取り囲まれた空間には、所定の重量を有する多数のウエイトボール６０が収容されており、両側面に当接した状態で両者５１，５４によって保持されている。

このような減衰機構５０は、カバー部材２１によって、変速機側から覆われている。このカバー部材２１もまたドーナツ板状に形成されており、その内端部に形成されたボルト挿入孔２１ａおよびリベット挿入孔２１ｂを介して、前述したボルト２０およびリベット１９によって、保持部材５１に固定されている。また、このカバー部材２１は、前述した皿ばね５７と同様のものであり、その外端部が、第２フライホイール１２の内端部の変速機側の縁に形成され、周方向に延びる凹部１２ｆに係合し、この凹部１２ｆを介して第２フライホイール１２をエンジン側に付勢している。これにより、第１および第２フライホイール１１，１２、ブッシュベアリング１８、保持部材５１、並びにカバー部材２１によって取り囲まれ、第１および第２摩擦板５８，５９などを配置した空間が密閉されており、この密閉された空間には、例えば、減衰機構５０の動作を円滑にするためのグリースが充填されている。

摩擦クラッチ３は、例えば乾燥単板式のものであり、クラッチディスク４０と、プレッシャプレート４１を介してクラッチディスク４０を第２フライホイール１２に押し付けるダイヤフラムばね４２と、このダイヤフラムばね４２を駆動するレリーズベアリング（図示せず）と、第２フライホイール１２に取り付けられたカバー４４などによって構成されている。

クラッチディスク４０は、変速機の入力軸４にスプライン結合されており、互いに軸線方向に移動自在かつ回転不能になっている。クラッチディスク４０の両面には、その中央部から外端にわたって、摩擦板４０ａ、４０ａが取り付けられており、第２フライホイール１２とプレッシャプレート４１の間に延びている。また、プレッシャプレート４１のクラッチディスク４０と反対側の面には、ダイヤフラムばね４２の外端部が当接している。ダイヤフラムばね４２は、スポーク状に延びる複数の板ばね（１つのみ図示）で構成されており、その内端部は、レリーズベアリングに連結され、その途中の部分で支点４２ａを介してカバー４４に支持されている。レリーズベアリングは、レリーズアーム（図示せず）を介してクラッチペダル（図示せず）に連結されている。

以上の構成によれば、エンジンのトルクは、クランク軸２から順に、フライホイール装置１および摩擦クラッチ３を介して、変速機の入力軸４に伝達される。その際、クラッチペダルが踏み込まれていないときには、ダイヤフラムばね４２の付勢力によって、クラッチディスク４０が摩擦面１２ｂを介して第２フライホイール１２に押し付けられることにより、クラッチ３が接続され、クランク軸２の回転が変速機の入力軸４に伝達される。また、クラッチペダルが踏み込まれたときには、レリーズアームがレリーズベアリング４３を第２フライホイール１２側に押圧することによって、ダイヤフラムばね４２の外端部がクラッチディスク４０と反対側に移動する。それにより、プレッシャプレート４１がクラッチディスク４０から離れることによって、クラッチ３が遮断され、第２フライホイール１２が変速機の入力軸４に対して空回りする。

また、フライホイール装置１においては、エンジンのトルクは、第１フライホイール１１から、減衰機構５０およびばね機構３０をそれぞれ介した２つの経路で第２フライホイール１２に伝達され、その際、両者５０，３０を介して伝達されるトルクの割合は、エンジンの回転数に応じて次のように変化する。

すなわち、エンジンの回転数が低回転域にあるときは、減衰機構５０のウエイトボール６０に作用する遠心力が小さいため、カム部材５４への押圧力も小さい。このため、この押圧力の軸線方向の分力もまた小さいので、第１および第２摩擦板５８，５９は、皿ばね５７の付勢力により互いに押圧された状態に維持される。したがって、両摩擦板５８，５９の間に十分な摩擦力が作用するので、第１および第２フライホイール１１，１２は、減衰機構５０を介して一体に回転し、エンジンのトルクは、主として減衰機構５０を介した経路で伝達される。

一方、エンジンの回転数が上昇するのに従い、クランク軸２の回転速度が大きくなることにより、ウエイトボール６０に作用する遠心力が増大するので、カム部材５４への軸線方向の分力もまた増大する。この分力の増大により、カム部材５４は、ウエイトボール６０が皿ばね５７の付勢力に抗して径方向の外方へ移動するのに伴い、ウエイトボール６０によって軸線方向にエンジン側へ駆動される。その結果、カム部材５４と保持部材５１によって狭持されている第１および第２摩擦板５８，５９への押圧力が減少するため、両摩擦板５８，５９の間の摩擦力も減少し、減衰機構５０を介して第２フライホイール１２に伝達されるトルクが減少する。

この減衰機構５０を介して伝達されるトルクの減少分は、ばね機構３０を介して、クランク軸２のねじり振動が減衰された状態で第２フライホイール１２に伝達される。以上のように、エンジンの回転数の上昇に従い、ウエイトボール６０がカム部材５４の突出部５６に当接するまで、減衰機構５０側から伝達されるトルクが徐々に減少する一方、ばね機構３０側から伝達されるトルクは徐々に増大する。

次いで、上述したフライホイール装置１の組立てについて説明する。フライホイール装置１は、以下に述べる手順に従い、第１フライホイール１１をベースとし、その上に他の構成部品を積み上げるようにして組み立てられる。まず、ブッシュベアリング１８を、第１フライホイール１１の第１フランジ部１１ｂの外側の溝１４内に、もしくは、第２フライホイール１２のフランジ部１２ｃに、その底面から側面に沿うように圧入して取り付ける。次いで、トーションばね３１の両端にばねホルダ３３を差し込んで取り付けた後、これらを第１フライホイール１１の所定の位置にセットする。

次いで、エンジン側のシール部材２２を、第２フランジ部１１ｃ上に配置し、その後に、ばね受けフランジ３２を、そのアーム部３２ａをトーションばね３１の端部に係合させ、エンジン側のシール部材２２上に載置する。次いで、変速機側のシール部材２２を、ばね受けフランジ３２を間に挟んでエンジン側のシール部材２２と同じ径方向位置に載置し、ばね機構収容部内に、グリースを充填する。次に、ばね機構カバー部材１６をばね機構３０上の所定の位置に配置し、ばね機構カバー部材１６の外端部と第１フライホイール１１の周壁１１ｅの端部とを溶接する。そして、リベット２３を、ばね機構カバー部材１６、第１フライホイール１１およびばね受けフランジ３２のリベット挿入孔１６ａ，１１ｈ，３２ｃに挿入し、リベット２３のエンジン側の端部をかしめることにより、第１フライホール１１へのばね機構３０の取付けが完了する。

次いで、皿ばね５７の内端部を、第１フライホイール１１の係止部１１ｆに係止させる。次に、カム部材５４、第１および第２摩擦板５８，５９を、この順に皿ばね５７上の所定の位置に配置する。その際、第２摩擦板５９のスプライン歯５９ａを周方向に互いに合わせるために、治具を用いるとよい。次に、保持部材５１の本体部５２を、そのスプライン溝５２ａがカム部材５４のスプライン歯５５ａにスプライン係合するとともに、本体部５２の凹部５２ｂが第１フライホイールの凸部１１ｄに嵌合するようにして、第１フライホイール１１上に配置する。その際、本体部５２と第１フライホイール１１のボルト挿入孔５１ａ，１１ｇの位置を合わせるための治具を用いるとよい。次に、本体部５２とカム部材５４の間の空間に、多数のウエイトボール６０を配置し、その後、第１および第２摩擦板５８，５９の周囲にグリースを充填する。そして、つば部５３を、本体部３２上の所定の位置に載置する。

次いで、第２フライホイール１２を、そのスプライン溝１２ｄ，１２ｅにばね機構３０のスプライン歯３２ｄおよび減衰機構５０のスプライン歯５９ａをそれぞれスプライン係合させながら、軸線方向にスライドさせることにより、第１フライホイール１１上に配置する。次に、カバー部材２１を減衰機構５０上の所定の位置にセットし、最後に、リベット１９を、カバー部材２１、保持部材５１および第１フライホイール１１のリベット挿入孔２１ｂ、５１ｂ、１１ｈに挿入し、エンジン側の端部をかしめることにより、減衰機構５０が第１フライホイール１１に固定され、以上によりフライホイール装置１の組立てが完了する。このような手順により、フライホイール装置１は、精度よく且つ容易に組み立てられる。

以上のようなフライホイール装置１によれば、クランク軸２に設けられた第１フライホイール１１と、入力軸４が設けられた第２フライホイール１２との間に、ばね機構３０が設けられており、このばね機構３０により、クランク軸２のねじり振動が減衰される。また、ばね機構３０よりもクランク軸２の径方向の内方には、減衰機構５０が配置されており、この減衰機構５０により、第１および第２フライホイール１１，１２の間に回転抵抗が発生する。具体的には、エンジンの回転数が低いときには、皿ばね５７の付勢により、軸線方向に移動自在のカム部材５４が第１および第２摩擦板５８，５９を押圧することによって、第１および第２摩擦板５８，５９の間に摩擦力を発生させる。この摩擦力が、両フライホイール１１，１２の間の回転抵抗として作用する。これにより、低回転時において、ばね機構３０のみでは両フライホイール１１，１２の間に発生しやすいねじり振動が減衰される。

また、第１および第２摩擦板５８，５９を押圧するカム部材５４と保持部材５１の間に保持された多数のウエイトボール６０が、カム部材５４を、皿ばね５７の付勢力に抗して両摩擦部材５８，５９と反対側にエンジンの回転数の上昇に応じたストロークで移動させ、それにより、両摩擦部材５８，５９の間の摩擦力を減少させる。すなわち、第１および第２フライホイール１１，１２の間の回転抵抗の大きさは、皿ばね５７の付勢力とエンジンの回転数の関係によって定まり、回転数の上昇に伴い、減衰機構５０を介して伝達されるトルクの割合が減少する一方、ばね機構３０を介して伝達される割合は増大し、高回転時において、ねじり振動の減衰が効果的に得られる。

また、カム部材５４がウエイトボール６０により移動することで、そのストロークがエンジンの回転数に応じて連続的に変化するので、減衰機構５０により、第１および第２フライホイール１１，１２の間の回転抵抗を、エンジンの回転数の変化に追随してスムーズに変化させることができる。したがって、ばね機構３０および減衰機構５０を介して伝達されるエンジンのトルクの割合が、回転数に応じてスムーズに変化する。それにより、ばね機構３０および減衰機構５０によるクランク軸２のねじり振動の減衰を、回転数に応じた適切な割合で行わせることができる。以上により、エンジンの回転数に拘らず、そのトルクを安定した状態で入力軸４に伝達することができる。

また、前述したように、減衰機構５０はばね機構３０よりもクランク軸２の径方向の内方に設けられており、ばね機構３０はコイルばねを主として構成されていて、比較的軽量であるのに対し、減衰機構５０は、前述したように多くの部品で構成されており、比較的大きな重量を有する。したがって、本発明によれば、このような軽量なばね機構３０を外方に、大きな重量を有する減衰機構５０を内方にそれぞれ配置することにより、フライホイール装置１の質量分布を、クランク軸２の軸線側に偏らせることができるので、フライホイール装置１の慣性モーメントを小さくすることができる。その結果、フライホイール装置１と、エンジンのクランク軸２および入力軸４との連結部に作用するねじりモーメントを低減できるので、フライホイール装置１を含む駆動系の耐久性を向上させることができる。

また、前述したように、この減衰機構５０は多くの部品によって構成されているため、各部品の精度や組立て精度などのばらつきによって、組み立てられた減衰機構５０の重量や質量分布にもばらつきが生じやすい。しかし、そのような場合でも、減衰機構５０がクランク軸２により近い位置に配置されていることにより、そのようなばらつきによるフライホイール装置１全体の慣性モーメントの影響が小さくなる。それにより、減衰機構５０の重量などのばらつきに起因するフライホイール装置１の回転特性のばらつきが小さくなる。したがって、特に各部品の重量を均一に保つための厳密な管理が不要になるので、量産した場合の各部品の管理コストを削減することができ、ひいてはフライホイール装置１の製造コストを削減することができる。

さらに、前述した従来の摩擦装置では、摩擦シューを径方向に移動させることにより、回転抵抗を発生させるのに対し、減衰機構５０は、カム部材５４を軸線方向に移動させることにより、両フライホイール１１，１２の間に回転抵抗を発生させるので、径方向についてそれほど大きな長さを必要としない。そのため、減衰機構５０を、特に径方向にコンパクトに構成することができ、したがって、ばね機構３０の配置の自由度を、より大きくすることができる。

また、第２フライホイール１２の開口１２ａの内周面に形成されたスプライン溝１２ｅに第２摩擦板５９を係合させ、軸線方向にスライドさせるだけでスプライン係合させることができ、第２摩擦板を第２フライホイール１２に簡単に取り付けることができる。それにより、フライホイール装置１の組立てを簡略化することができる。

また、第１フライホイール１１と保持部材５１は、これらの凸部１１ｄと凹部５２ｂを互いに嵌合させることにより組み立てられる。したがって、フライホイール装置１の組立ての際、第１フライホイール１１の凸部１１ｄを保持部材５１の凹部５２ｂに単純に嵌合させるだけで取り付けることができるとともに、両者１１，５１を精度よく位置決めできる。したがって、例えば組立て後の検査を簡略化できるなど、製造管理に要するコストを削減することができる。

また、クランク軸２の周りに配置されたリング状の皿ばね５７の内端部が、第１フライホイール１１に設けられた係止部１１ｆに係止されている。このような構成によれば、皿ばね５７を第１フライホイール１１の係止部１１ｆに係止させるだけで、その位置決めを容易に行うことができ、それにより、フライホイール装置１の組立てを簡略化することができる。

また、第２フライホイール１２と入力軸４の間に設けられた摩擦クラッチ３の押圧力は、第２フライホイール１２にその摩擦面１２ｂを介して作用する。また、減衰機構５０の第１および第２摩擦板５８，５９は、第２フライホイール１２の摩擦面１２ｂに対して径方向にずれた位置に配置されている。したがって、摩擦クラッチ３が接続されたときに、それによる押圧力が、第２フライホイール１２を介して両摩擦板５８、５９に直接、作用することがない。すなわち、第１および第２摩擦板５８，５９の間に発生する摩擦力は、摩擦クラッチ３の押圧力の影響を受けることなくエンジンの回転数と皿ばね５７の付勢力の関係によってのみ定まるので、ばね機構３０と減衰機構５０に配分されるトルクの割合にも影響が及ばないことで、エンジンの回転数に応じたねじり振動の減衰効果を維持することができる。また、摩擦クラッチ３の押圧力によって両摩擦板５８，５９が互いにあるいは他の部材に押し付けられることがなくなり、それにより、両摩擦板５８，５９の間に過大な摩擦力が生じてしまうことがないので、減衰機構５０、ひいてはフライホイール装置１の耐久性を向上させることができる。

また、減衰機構５０は、第１フライホイール１１に保持部材５１などを介して取り付けられたカバー部材２１によって覆われている。したがって、ばね機構３０および減衰機構５０によるねじり振動の減衰を妨げることなく、減衰機構５０内に異物が侵入するのを防止することができ、減衰機構５０のスムーズな動作を確保することができる。また、第１および第２摩擦板５８，５９を密封するようにカバー部材２１が取り付けられていることにより、グリースの漏れを防止でき、減衰機構５０のスムーズな動作をより確実に確保することができる。

また、第１フライホイール１１、保持部材５１、およびカバー部材２１にそれぞれ形成されたボルト挿入孔１１ｇ，５１ａ，２１ａに挿入された共通のボルト２０により、これら３者１１，５１，２０をエンジンのクランク軸２に容易に取り付けることができる。また、これら３者１１，５１，２０のボルト挿入孔１１ｇ，５１ａ，２１ａの位置を互いに合わせるだけで、クランク軸２に対して精度よく位置決めでき、製造管理に要するコストを削減することができる。

なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、第１フライホイール１１および第２フライホイール１２にそれぞれ凸部１１ｄおよび凹部１２ｆを形成しているが、これらを逆に配置してもよい。また、カム部材５４の基部５５と、保持部材５１のつば部５３との軸線方向に互いに対向する側面の傾斜の角度を、実施形態とは異なる値に設定することにより、ウエイトボール６０からカム部材５４に作用する軸線方向の分力の大きさを異ならせてもよい。また、実施形態では、互いに対向する両側面の双方を傾斜面としているが、これらのいずれか一方のみを傾斜面としてもよい。それにより、実施形態と同様に、カム部材５４に軸線方向の分力を作用させることができる。

また、実施形態は、本発明のフライホイール装置１を、車両の駆動系に適用した例であるが、これに限定されることなく、他の産業用機械、例えば、クランク軸を鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機の駆動系にも適用可能である。その他、細部の構成を、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することが可能である。

符号の説明

１ フライホイール装置
２ クランク軸（出力軸）
３ 摩擦クラッチ
４ 入力軸（被駆動軸）
１１ 第１フライホイール（第１回転質量体）
１１ｄ 凸部
１１ｆ 係止部
１１ｇ ボルト挿入孔
１２ 第２フライホイール（第２回転質量体）
１２ａ 開口
１２ｂ 摩擦面
１２ｅ スプライン溝
２０ ボルト
２１ カバー部材
２１ａ ボルト挿入孔
３０ ばね機構
５０ 減衰機構
５１ 保持部材
５２ｂ 凹部
５１ａ ボルト挿入孔
５４ カム部材
５７ 皿ばね（ばね部材）
５８ 第１摩擦板（第１摩擦部材）
５９ 第２摩擦板（第２摩擦部材）
６０ ウエイトボール（ウエイト部材）

Claims (7)

1. 原動機の出力軸とこれによって駆動される被駆動軸との間に設けられ、前記原動機のトルクをそのトルク変動およびねじり振動を減衰させた状態で前記被駆動軸に伝達する原動機のフライホイール装置であって、
   前記出力軸に設けられた第１回転質量体と、
   前記被駆動軸に連結された第２回転質量体と、
   前記第１および第２回転質量体の間に連結され、前記出力軸のねじり振動を減衰させるためのばね機構と、
   当該ばね機構よりも前記出力軸の径方向の内方に配置されるとともに前記第１および第２回転質量体の間に連結され、当該第１および第２回転質量体の間に回転抵抗を発生させるための減衰機構と、
   を備え、
   当該減衰機構は、
   前記出力軸の軸線方向に移動自在に設けられたカム部材と、
   当該カム部材と前記軸線方向に対向するように設けられた保持部材と、
   前記カム部材と前記保持部材の間に設けられ、前記第１および第２回転質量体にそれぞれ連結されるとともに互いに係合する第１および第２摩擦部材と、
   前記カム部材を前記第１および第２摩擦部材側に付勢することにより、前記カム部材による押圧によって、当該第１および第２摩擦部材の間に摩擦力を発生させるばね部材と、
   前記カム部材と前記保持部材の間に保持され、前記原動機の回転数の上昇に伴い、前記カム部材を前記ばね部材の付勢力に抗して前記第１および第２摩擦部材と反対側に移動させることにより、前記摩擦力を減少させるウエイト部材と、を有し、
   前記第２回転質量体は、前記軸線と同軸状の開口を有するリング状に形成され、当該開口の内周面に前記軸線方向に延びるスプライン溝を有し、
   前記第２摩擦部材は、前記第２回転質量体の前記スプライン溝に係合していることを特徴とする原動機のフライホイール装置。
2. 前記第１回転質量体および前記保持部材の一方は、他方に向かって突出する凸部を有し、
   前記第１回転質量体および前記保持部材の他方は、前記凸部に前記軸線方向に対向する位置に、前記凸部が嵌合する凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の原動機のフライホイール装置。
3. 前記第１回転質量体は、前記ばね部材を取り付けるための係止部をさらに有し、
   前記ばね部材は、前記出力軸の周りに配置され、内端部が前記第１回転質量体の前記係止部に係止されたリング状の皿ばねで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の原動機のフライホイール装置。
4. 前記第２回転質量体は、摩擦クラッチを介して前記被駆動軸に連結されるとともに、前記摩擦クラッチの押圧力が作用する摩擦面を有し、前記第１および第２摩擦部材は、前記摩擦面に対して前記出力軸の径方向にずれた位置に配置され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原動機のフライホイール装置。
5. 前記第１回転質量体および前記保持部材は、互いに対応する位置にボルト挿入孔をそれぞれ有し、これらのボルト挿入孔に挿入された共通のボルトにより、前記出力軸に取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の原動機のフライホイール装置。
6. 前記第１および第２回転質量体の一方に設けられ、前記減衰機構を覆うためのカバー部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の原動機のフライホイール装置。
7. 前記減衰機構を覆うためのカバー部材をさらに備え、
   前記第１回転質量体、前記保持部材および前記カバー部材は、互いに対応する位置にボルト挿入孔をそれぞれ有し、これらのボルト挿入孔に挿入された共通のボルトにより、前記出力軸に取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の原動機のフライホイール装置。

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