JP4932922B2 - フライホイール組立体 - Google Patents

Description

本発明は、ダンパー機構を有するフライホイール組立体に関する。

エンジンで発生した動力を伝達するために、車両の駆動系には様々な装置が搭載されている。この種の装置としては、例えばクラッチ装置やフライホイール組立体が考えられる。これらの装置には、回転振動の減衰を目的として、ダンパー機構が用いられている（例えば、特許文献１および２を参照）。

特開平７−２０８５４７号公報 特開平９−２４２８２５号公報

例えば、フライホイール組立体は、第１フライホイールと、第２フライホイールと、ダンパー機構と、を有している。第１フライホイールはエンジンのクランクシャフトに固定されている。ダンパー機構は第１フライホイールと第２フライホイールとを回転方向に弾性的に連結している。

具体的には、ダンパー機構は、第１フライホイールと第２フライホイールとを回転方向に弾性的に連結する複数のコイルスプリングを有している。複数のコイルスプリングは第１フライホイールおよび第２フライホイールの間で直列に作用するように配置されている。コイルスプリングの端部はスプリングシートにより支持されている。

上記のダンパー機構では、複数のコイルスプリングを直列に配置し、各コイルスプリングの剛性を高めに設定することで、ダンパー機構全体の捩り剛性を高めに保ちつつ広い捩り角度を確保している。

しかし、コイルスプリングの剛性を高めに設定すると、コイルスプリングの外径が大きくなってしまうが、コイルスプリングの外径が大きいと、コイルスプリングの端部を半径方向あるいは軸方向に支持するスプリングシートの支持部の板厚が薄くなり、スプリングシートの強度が低下するおそれがある。

本発明の課題は、捩り特性を大幅に変えることなく耐久性を高めることができるフライホイール組立体を提供することにある。

本発明に係るフライホイール組立体は、第１回転部材と、第２回転部材と、第１弾性部材と、第２弾性部材と、第１シート部材と、第２シート部材と、を備えている。第２回転部材は第１回転部材に対して回転可能に配置されている。第１弾性部材は第１回転部材と第２回転部材とを回転方向に弾性的に連結する。第２弾性部材は、第１回転部材と第２回転部材とを回転方向に弾性的に連結しており、第１弾性部材と直列に作動するように配置されている。第２弾性部材の外径は第１弾性部材の外径よりも小さい。第１シート部材は第１回転部材および第２回転部材のうち少なくとも一方と第２弾性部材との間に配置されている。第２シート部材は第１弾性部材および第２弾性部材の間に配置されている。第１シート部材は第１筒状部を有している。第１筒状部は、第２弾性部材の第１端部が嵌め込まれており、第２弾性部材の第１端部の外周を取り囲んでいる。第２シート部材は第２筒状部を有している。第２筒状部は、第２弾性部材の第２端部が嵌め込まれており、第２弾性部材の第２端部の外周を取り囲んでいる。第１筒状部は環状の第１当接面を有している。第２筒状部は第１当接面と当接可能に配置された環状の第２当接面を有している。第２弾性部材が圧縮されて第１当接面が第２当接面と当接すると、第１および第２シート部材を介して第１および第２回転部材の間の動力伝達が行われる。

このフライホイール組立体では、第１弾性部材および第２弾性部材が直列に配置されているので、捩り角度を広く確保することができる。

また、第２弾性部材の外径が第１弾性部材の外径よりも小さく、さらに、第１シート部材が、第２弾性部材の第１端部が嵌め込まれ第２弾性部材の第１端部の外周を取り囲む第１筒状部を有している。このため、第１筒状部の厚みを大きく確保することができ、第１シート部材の強度を高めることができる。

上記のフライホイール組立体であれば、捩り特性を大幅に変えることなく耐久性を高めることができる。

フライホイール組立体の平面図 図１のII−II断面図 図２の部分拡大図 （Ａ）第１スプリングシートの平面図、（Ｂ）第１スプリングシートの断面図 （Ａ）第２スプリングシートの平面図、（Ｂ）第２スプリングシートの断面図、（Ｃ）第２スプリングシートの平面図 （Ａ）第３スプリングシートの平面図、（Ｂ）第３スプリングシートの断面図、（Ｃ）第３スプリングシートの平面図 機械回路図（中立状態） 捩り特性線図 機械回路図（正駆動時） 機械回路図（逆駆動時）

＜全体構成＞
図１〜図６（Ｃ）を用いてフライホイール組立体１について説明する。

フライホイール組立体１は、エンジンで発生した動力をクラッチ装置（図示せず）を介してトランスミッションに伝達するための装置である。図１および図２に示すように、フライホイール組立体１は、第１フライホイール２（第１回転部材の一例）と、第２フライホイール３（第２回転部材の一例）と、ダンパー機構４と、摩擦発生機構５と、を備えている。

＜第１フライホイール＞
第１フライホイール２は、エンジンで発生した動力が入力される部材であり、エンジンのクランクシャフト（図示せず）に固定されている。図１〜図３に示すように、第１フライホイール２は、第１プレート２１と、第２プレート２２と、支持部材２３と、を有している。

第１プレート２１は、第１プレート本体２１ａと、２つの第１側方部２１ｂと、第１プレート本体２１ａおよび第１側方部２１ｂの外周部から軸方向に延びる筒状部２１ｃと、を有している。

第１側方部２１ｂは、第１プレート本体２１ａよりもエンジン側に迫り出した部分であり、例えばプレス加工により成形されている。２つの第１側方部２１ｂは、回転方向に等ピッチで配置されている。第１側方部２１ｂは、２つの第１スプリングセット４９および２つの第２スプリング４８（後述）に対応する範囲に形成されている。

第２プレート２２は、筒状部２１ｃに固定された環状の部材であり、第２プレート本体２２ａと、２つの第２側方部２２ｂと、内側筒状部２２ｃと、を有している。

第２側方部２２ｂは、第２プレート本体２２ａよりもトランスミッション側に迫り出した部分であり、例えばプレス加工により成形されている。２つの第２側方部２２ｂは、回転方向に等ピッチで配置されている。第２側方部２２ｂは、２つの第１スプリングセット４９および２つの第２スプリング４８（後述）に対応する範囲に形成されている。

第２側方部２２ｂは第１側方部２１ｂと軸方向に向かい合って配置されているため、第１フライホイール２の外周部に第１スプリングセット４９および第２スプリング４８が配置される比較的広い空間を第１側方部２１ｂおよび第２側方部２２ｂにより形成することができる。また、第１側方部２１ｂの回転方向の端部および第２側方部２２ｂの回転方向の端部は第１スプリングシート４４を回転方向に当接可能であるため、第１側方部２１ｂおよび第２側方部２２ｂにより第１スプリングシート４４は、回転方向に支持されている。内側筒状部２２ｃは、第２プレート本体２２ａの内周部からエンジン側に延びる筒状の部分であり、シールリング３８（後述）と接触している。

支持部材２３はリベット２７により第１プレート２１に固定されている。支持部材２３および第１プレート２１の間には摩擦発生機構５が配置されている。

＜第２フライホイール＞
第２フライホイール３は、第１フライホイール２に対して回転可能に配置されており、第２フライホイール本体３１と、出力プレート３３と、を有している。出力プレート３３はリベット３２により第２フライホイール本体３１に固定されている。第２フライホイール３はベアリング３９により第１フライホイール２に対して回転可能なように支持されている。

第２フライホイール本体３１は第２プレート２２のトランスミッション側に配置された環状の部材である。出力プレート３３は、収容空間Ｓ内に配置されており、第２フライホイール本体３１に固定されている。図１に示すように、出力プレート３３は、環状の本体部３３ａと、本体部３３ａから半径方向に延びる２つの伝達部３３ｅと、を有している。本体部３３ａは支持部３１ａに固定されている。伝達部３３ｅは、板状の部分であり、第１スプリングシート４４と回転方向に当接可能に配置されている。フライホイール組立体１を介してクラッチディスク組立体へ動力が伝達されていない中立状態で、伝達部３３ｅは第１プレート本体２１ａおよび第２プレート本体２２ａの軸方向間に配置されている。第１フライホイール２に伝達された動力が２つの第１スプリングセット４９および２つの第２スプリング４８を介して伝達部３３ｅに伝達される。

＜ダンパー機構＞
ダンパー機構４は、第１フライホイール２と第２フライホイール３とを回転方向に弾性的に連結する機構であり、４つの第１スプリングセット４９（第１弾性部材の一例）と、４つの第２スプリング４８（第２弾性部材の一例）と、４つの第２スプリングシート４３（第１シート部材の一例）と、４つの第１スプリングシート４４（第２シート部材の一例）と、２つの第３スプリングシート４７と、を有している。ダンパー機構４には、前述の第１プレート２１、第２プレート２２および出力プレート３３も含まれている。

図１に示すように、２つの第１スプリングセット４９および２つの第２スプリング４８は、第１フライホイール２および第２フライホイール３の間で直列に作用するように配置されている。具体的には、２つの第１スプリングセット４９が直列に作用するように配置されており、その２つの第１スプリングセット４９の両端に第２スプリング４８がそれぞれ配置されている。２つの第２スプリング４８および２つの第１スプリングセット４９は、第１側方部２１ｂ、第２側方部２２ｂおよび筒状部２１ｃにより形成された第１収容部Ｂ１（図３参照）に、予め圧縮された状態で配置されている。

（１）第１スプリングセット４９
図１に示すように、第１スプリングセット４９は、親スプリング４５と、子スプリング４６と、を有している。親スプリング４５の内側に子スプリング４６が並列に作用するように配置されている。第１スプリングセット４９は概ね回転方向に沿って配置された第１中心軸Ｃ１を有している。第１スプリングセット４９は第１中心軸Ｃ１に沿って弾性変形する。

ここで、第１中心軸Ｃ１は第１スプリングセット４９の外形から求められた中心軸である。

（２）第２スプリング４８
第２スプリング４８の剛性は第１スプリングセット４９の剛性よりも低く設定されている。図１に示すように、第２スプリング４８の外径は第１スプリングセット４９の外径（親スプリング４５の外径）よりも小さい。第２スプリング４８は概ね回転方向に沿って配置された第２中心軸Ｃ２を有している。第２中心軸Ｃ２は第１中心軸Ｃ１よりも半径方向外側に配置されている。

ここで、第２中心軸Ｃ２は第２スプリング４８の外形から求められた中心軸である。

（３）第１スプリングシート４４
図１、図３、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、第１スプリングシート４４は、第２スプリング４８の第１端部４８ａを支持しており、底部４４ｂと、底部４４ｂから軸方向に延びる環状の第１筒状部４４ａと、を有している。底部４４ｂは、第２スプリング４８の第１端部４８ａと伝達部３３ｅとの間に配置されており、第１端部４８ａと回転方向に当接している。第１筒状部４４ａは、第２スプリング４８の第１端部４８ａの外周を取り囲んでおり、第１端部４８ａがはめ込まれる円形の支持孔４４ｃを形成している。第１筒状部４４ａは環状の第１当接面４４ｄを有している。第１当接面４４ｄは第２筒状部４３ｃの第２当接面４３ｆ（後述）と当接可能に設けられている。第１筒状部４４ａが環状の部分であるため、第１スプリングシート４４全体の強度が高まっている。

フライホイール組立体１を介してクラッチディスク組立体に動力が伝達されていない中立状態で、第１スプリングシート４４は、第１側方部２１ｂの回転方向の端部および第２側方部２２ｂの回転方向の端部と回転方向に当接している。また、第１スプリングシート４４は伝達部３３ｅと当接可能となっている。

（４）第２スプリングシート４３
図１、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第２スプリングシート４３は、第１スプリングセット４９の第１端部４９ａと第２スプリング４８の第２端部４８ｂとの間に配置されており、第１端部４９ａおよび第２端部４８ｂを半径方向および軸方向に支持している。第２スプリングシート４３は、底部４３ｂと、第２筒状部４３ｃと、外側支持部４３ａと、内側支持部４３ｄと、を有している。底部４３ｂは第１スプリングセット４９の第１端部４９ａと第２スプリング４８の第２端部４８ｂとの間に挟み込まれている。底部４３ｂは第１端部４９ａおよび第２端部４８ｂと当接している。第２筒状部４３ｃは、底部４３ｂから回転方向に延びており、第２スプリング４８の第２端部４８ｂの外周を取り囲んでいる。第２筒状部４３ｃは第２端部４８ｂがはめ込まれる円形の支持孔４３ｅを形成している。第２筒状部４３ｃは環状の第２当接面４３ｆを有している。第２当接面４３ｆは第１筒状部４４ａの第１当接面４４ｄと当接可能に設けられている。第２筒状部４３ｃが環状の部分であるので、第２スプリングシート４３全体の強度が高まっている。

外側支持部４３ａは、底部４３ｂから第２筒状部４３ｃと反対側に延びており、第１スプリングセット４９の第１端部４９ａの半径方向外側に配置されている。外側支持部４３ａは第１端部４９ａの半径方向外側および軸方向への移動を規制している。内側支持部４３ｄは、底部４３ｂから第２筒状部４３ｃと反対側に延びており、第１スプリングセット４９の第１端部４９ａの半径方向内側に配置されている。内側支持部４３ｄは第１端部４９ａの半径方向内側および軸方向への移動を規制している。

（５）第３スプリングシート４７
図１、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第３スプリングシート４７は、隣り合う第１スプリングセット４９の第２端部４９ｂの間に配置されており、隣り合う第２端部４９ｂを半径方向および軸方向に支持している。第３スプリングシート４７は、底部４７ｂと、１対の外側支持部４７ａと、１対の内側支持部４７ｄと、を有している。底部４７ｂは隣り合う第２端部４９ｂの間に挟み込まれている。１対の外側支持部４７ａは、底部４７ｂから回転方向両側に延びており、第１スプリングセット４９の第２端部４９ｂの半径方向外側に配置されている。外側支持部４７ａは第２端部４９ｂの半径方向外側および軸方向への移動を規制している。１対の内側支持部４７ｄは、底部４７ｂから回転方向両側に延びており、第１スプリングセット４９の第２端部４９ｂの半径方向内側に配置されている。内側支持部４７ｄは第２端部４９ｂの半径方向内側および軸方向への移動を規制している。

＜動作＞
図７〜図１０を用いて、フライホイール組立体１の動作について説明する。

フライホイール組立体１を介してクラッチディスク組立体へ伝達されていない中立状態では、フライホイール組立体１は図７に示す状態となっている。この状態から、クラッチディスク組立体が第２フライホイール３に押し付けられると、エンジンからトランスミッションへフライホイール組立体１およびクラッチディスク組立体を介して動力が伝達される。具体的には、第２フライホイール３に対して第１フライホイール２が回転方向の駆動側に回転し始める。この結果、第１フライホイール２と第２フライホイール３との間で第１スプリングセット４９および第２スプリング４８の圧縮が開始される。より詳細には、第１フライホイール２と第２フライホイール３の伝達部３３ｅとの間で回転方向に第１スプリングセット４９および第２スプリング４８が圧縮される。

このように、このフライホイール組立体１では、直列に配置された２つの第１スプリングセットおよび２つの第１スプリングセット４９により比較的低剛性の捩り特性が実現されている（図８の捩り特性Ａ）。

また、第２フライホイール３に対して第１フライホイール２が回転すると、摩擦発生機構５において摩擦抵抗が発生する。したがって、第１フライホイール２および第２フライホイール３の間で回転方向の抵抗（つまり、ヒステリシストルク）が発生する。

このように、このフライホイール組立体１では、摩擦発生機構５により比較的高ヒステリシストルクの捩り特性が実現されている（図８の捩り特性Ａ）。

第２フライホイール３に対する第１フライホイール２の回転が進行すると、第１スプリングシート４４の第１筒状部４４ａと第２スプリングシート４３の第１筒状部４４ａとが回転方向に当接する。また、第２スプリングシート４３の外側支持部４３ａと第３スプリングシート４７の外側支持部４７ａとが回転方向に当接する。この結果、第１フライホイール２から第２フライホイール３へ第１スプリングシート４４、第２スプリングシート４３および第３スプリングシート４７を介して動力が伝達される。

このとき、第１スプリングシート４４、第２スプリングシート４３および第３スプリングシート４７には大きな力（ストッパトルク）が作用する。特に、エンジン始動時には、スタータモータ（図示せず）から第１フライホイール２にエンジン始動に必要なトルクが瞬間的に入力され、第１フライホイール２が瞬間的に回転する。このため、第１フライホイール２および第２フライホイール３の間で第１スプリングセット４９および第２スプリング４８が圧縮され、第１スプリングシート４４、第２スプリングシート４３および第３スプリングシート４７が当接するが、エンジンの回転速度が安定するまでの間は、第１フライホイール２には断続的に動力が伝達される。したがって、第１スプリングセット４９および第２スプリング４８の弾性力により、今度は第１フライホイール２および第２フライホイール３が逆方向に相対回転し、結局、エンジンの回転速度が安定するまでの間、第１フライホイール２および第２フライホイール３が相対回転を繰り返す。

第１フライホイール２および第２フライホイール３が相対回転を繰り返す際、第１スプリングシート４４、第２スプリングシート４３および第３スプリングシート４７には繰り返しストッパトルクが作用する。特に、第１スプリングシート４４と第２スプリングシート４３とが外側部分だけで当接すると、第１スプリングシート４４に作用する力が半径方向外側部分と内側部分とで大きく異なってくる。

しかし、第２スプリング４８の外径が第１スプリングセット４９の外径よりも小さく、それに伴って第１スプリングシート４４の第１筒状部４４ａのように第２スプリングシート４３と当接する部分が環状に形成されているので、第１スプリングシート４４自体の強度が高まるとともに、第１スプリングシート４４が第２スプリングシート４３と当接する際に第１スプリングシート４４に均等に力が作用しやすくなる。したがって、第１スプリングシート４４の破損を防止することができる。

また、エンジンの回転速度が高まり遠心力が増大すると、第２スプリング４８、第１スプリングセット４９、第１スプリングシート４４、第２スプリングシート４３および第３スプリングシート４７に大きな遠心力が作用する。この結果、第１スプリングシート４４、第２スプリングシート４３および第３スプリングシート４７が第１フライホイール２の筒状部２１ｃの内周面に強く押し付けられる。

特に、第２スプリングシート４３は、第２スプリング４８および第１スプリングセット４９を支持しているので、第１スプリングシート４４に比べて第２スプリングシート４３に作用する遠心力が大きくなる。同様に、第３スプリングシート４７は、２つの第１スプリングセット４９を支持しているので、第１スプリングシート４４に比べて第３スプリングシート４７に作用する遠心力が大きくなる。第１スプリングシート４４および第３スプリングシート４７に大きな遠心力が作用すると、第１スプリングシート４４と筒状部２１ｃとの間および第３スプリングシート４７と筒状部２１ｃとの間に発生する摩擦力が大きくなり、第１スプリングシート４４および第３スプリングシート４７が筒状部２１ｃに対して回転方向に移動しない状態が発生し得る。この状態では、第２スプリングシート４３および第３スプリングシート４７の回転方向間に配置された第１スプリングセット４９は作動せず、第２スプリング４８のみが圧縮される。

例えば図９および図１０に示すように、出力プレート３３の伝達部３３ｅにより回転方向に押される第２スプリング４８のみが圧縮される。第１スプリングシート４４が第１フライホイール２に対して移動しないため、第１プレート２１および第２プレート２２により回転方向に押される第２スプリング４８は圧縮されない。

第２スプリング４８のみが圧縮される場合、２つの第２スプリング４８および２つの第１スプリングセット４９が直列に圧縮される場合に比べて、図８に示すようにダンパー機構４の捩り剛性が高くなる（捩り特性Ｃ）。

しかし、このフライホイール組立体１では、第２スプリング４８の剛性（図８の捩り特性Ｃ）が第１スプリングセット４９の剛性（図８の捩り特性Ｂ）よりも小さいため、第２スプリング４８が単独で圧縮されても、ダンパー機構４の捩り剛性があまり高くならない。

このように、第２スプリング４８の剛性を第１スプリングセット４９の剛性よりも小さく設定しているため、ダンパー機構４の作動不良が発生しやすい高負荷の状況下であっても、このフライホイール組立体１では振動減衰性能の低下を抑制できる。

また、前述のように、第１スプリングシート４４の破損を防止できるので、高負荷の状況下であってもフライホイール組立体１の耐久性が増す。

＜他の実施形態＞
本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形および修正が可能である。

（１）前述の実施形態では、２つの第１スプリングセット４９の両端にそれぞれ第２スプリング４８が配置されているが、２つの第１スプリングセット４９の両端に異なる剛性のスプリングを設けてもよい。この場合であっても、そのスプリングの外径を第１スプリングセット４９の外径よりも小さく設定するのが好ましい。

また、２つの第１スプリングセット４９の剛性が異なっていてもよい。

（２）前述の実施形態では、第２スプリングシート４３および第１スプリングシート４４が第１フライホイール２と摺動可能となっているが、第２スプリングシート４３および第１スプリングシート４４が第２フライホイールと摺動可能であってもよい。この場合、フライホイール組立体１の回転速度が大きくなると、第２スプリングシート４３が第２フライホイール３に対して移動しなくなる。このため、前述の実施形態とは異なり、第１フライホイールにより回転方向に押される第２スプリング４８のみが圧縮される。

１ フライホイール組立体
２ 第１フライホイール（第１回転部材の一例）
３ 第２フライホイール（第２回転部材の一例）
４ ダンパー機構
４３ 第２スプリングシート（第２シート部材の一例）
４４ 第１スプリングシート（第１シート部材の一例）
４８ 第２スプリング（第２弾性部材の一例）
４９ 第１スプリングセット（第１弾性部材の一例）
５ 摩擦発生機構

Claims (4)

1. 第１回転部材と、
   前記第１回転部材に対して回転可能に配置された第２回転部材と、
   前記第１回転部材と前記第２回転部材とを回転方向に弾性的に連結する第１弾性部材と、
   前記第１回転部材と前記第２回転部材とを回転方向に弾性的に連結し前記第１弾性部材と直列に作動するように配置され前記第１弾性部材の外径よりも小さい外径を有する第２弾性部材と、
   前記第１回転部材および前記第２回転部材のうち少なくとも一方と前記第２弾性部材との間に挟み込まれた第１シート部材と、
   前記第１弾性部材および前記第２弾性部材の間に配置された第２シート部材と、を備え、
   前記第１シート部材は、前記第２弾性部材の第１端部が嵌め込まれ前記第２弾性部材の前記第１端部の外周を取り囲む第１筒状部を有しており、
   前記第２シート部材は、前記第２弾性部材の第２端部が嵌め込まれ前記第２弾性部材の前記第２端部の外周を取り囲む第２筒状部を有しており、
   前記第１筒状部は、環状の第１当接面を有しており、
   前記第２筒状部は、前記第１当接面と当接可能に配置された環状の第２当接面を有しており、
   前記第２弾性部材が圧縮されて前記第１当接面が前記第２当接面と当接すると、前記第１および第２シート部材を介して前記第１および第２回転部材の間の動力伝達が行われる、
   フライホイール組立体。
2. 前記第２弾性部材の剛性は、前記第１弾性部材の剛性よりも低い、
   請求項１に記載のフライホイール組立体。
3. 前記第１シート部材は、前記第１回転部材と前記第２弾性部材の前記第１端部との間に挟み込まれた第１ベース部と、前記第１ベース部から前記第２シート部材の方に突出した前記第１筒状部と、を有しており、
   前記第２シート部材は、前記第１弾性部材と前記第２弾性部材の前記第２端部との間に挟み込まれた第２ベース部と、前記第２ベース部から前記第１シート部材の方に突出した前記第２筒状部と、を有している、
   請求項１または２に記載のフライホイール組立体。
4. 前記第１弾性部材は、概ね回転方向に延びる第１中心線を有しており、
   前記第２弾性部材は、概ね回転方向に延びる第２中心線を有しており、
   前記第２中心線は、前記第１中心線よりも半径方向外側に配置されている、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のフライホイール組立体。
   

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