JP2004036830A - 原動機のフライホイール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力軸の回転に伴う遠心力が作用したときの応力集中を緩和することができ、それにより、耐久性を向上させることができる原動機のフライホイール装置を提供する。
【解決手段】原動機の出力軸２と被駆動軸４との間に設けられた原動機のフライホイール装置１であって、出力軸２に同心状に設けられたフライホイール１１を備え、フライホイール１１には、円周方向に延びるばね収容部２１と、ばね収容部２１に対して出力軸２の軸線方向内側に突出し、ばね収容部２１との境界にばね受け段部１７を形成するストッパ部１６とが形成されており、被駆動軸４に同心状に設けられたフランジ３１と、ばね受け段部１７に当接した状態でばね収容部２１内に収容されるとともに、フランジ３１が係合するトーションばね３２と、をさらに備え、ストッパ部１６には、その剛性を低減するための凹部１８、１９が形成されている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原動機の出力軸とこれにより駆動される被駆動軸との間に設けられた原動機のフライホイール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のフライホイール装置として、特許第２５７２７７０号公報に開示されたものが知られている。このフライホイール装置は、フライホイールおよびトーショナル・バイブレーション・ダンパ（以下「トーショナルダンパ」という）を一体に組み立てたものであり、内燃機関とクラッチの間に設けられている。フライホイールは、内燃機関のクランク軸に連結された第１フライホイールと、このクランク軸に回転自在に支持されるとともに、クラッチを介して変速機の入力軸に連結された第２フライホイールとを備えている。第１フライホイールは、円板状のものであり、その外端部に、クランク軸の軸線方向に互いに対向する第１および第２のケーシング部を有しており、両ケーシング部の間に、ばね収容室が円周方向に連続的に形成されている。第１および第２のケーシング部は、互いに等間隔の円周方向の４個所の位置で内側に絞られており、それにより、４つのストッパが形成されている。また、これらのストッパによって、ばね収容室が４つの収容室に区分されている。
【０００３】
トーショナルダンパは、第２フライホイールに取り付けられた円板状のフランジ部と、ねじり振動減衰用の４つのコイルばねから成るトーションばねを備えている。フランジ部の外端部には、４つのアーム部が円周方向に等間隔に設けられており、各アーム部は、前記第１フライホイールのストッパ内に入り込んだ状態になっている。各トーションばねは、その両端部が対応するストッパに当接した状態で、ばね収容室に収容されており、この両端部にフランジ部のアーム部が係合している。以上の構成により、クランク軸が回転すると、この回転が、第１フライホイールからトーションばねを介して第２フライホイールに伝達され、さらにクラッチが接続されることによって、変速機の入力軸に伝達される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のフライホイール装置では、トーションばねのストッパは、両ケーシング部から内側に突出しているので、第１および第２のケーシング部の半径方向に沿う断面が、ストッパとばね収容部との境界において急激に変化している。このため、クランク軸の回転に伴って第１フライホイールが回転したときに作用する遠心力によって、ストッパに応力集中が発生する。その結果、内燃機関の回転数が大きく、遠心力が大きいときには、ストッパに非常に大きな応力が局所的に発生することによって、第１フライホイールの耐久性などに悪影響を及ぼし、強度の大きい高価な材質のものを採用せざるをえない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、出力軸の回転に伴う遠心力が作用したときの応力集中を緩和することができ、それにより、耐久性を向上させることができ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する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、請求項１による発明は、原動機の出力軸（実施形態における（以下、本項において同じ）内燃機関のクランク軸２）とこれにより駆動される被駆動軸（変速機の入力軸４）との間に設けられた原動機のフライホイール装置１であって、出力軸に同心状に設けられたフライホイール（第１フライホイール１１）を備え、フライホイールには、円周方向に延びるばね収容部２１と、ばね収容部２１に対して出力軸の軸線方向内側に突出し、ばね収容部２１との境界にばね受け段部１７を形成するストッパ部（第１ストッパ部１６）とが形成されており、被駆動軸に同心状に設けられたフランジ３１と、ストッパ部のばね受け段部１７に当接した状態でばね収容部２１内に収容されるとともに、フランジ３１が係合するトーションばね３２と、をさらに備え、ストッパ部には、その剛性を低減するための凹部（第１凹部１８、第２凹部１９）が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この原動機のフライホイール装置によれば、原動機のトルクが、フライホイールから、トーションばねおよびフランジを介して、被駆動軸に伝達される。その結果、原動機のトルクは、そのねじり振動がトーションばねによって減衰された状態で、被駆動軸に伝達される。また、ばね収容部に対して出力軸の軸線方向内側に突出するストッパ部には、その剛性を低減させるための凹部が形成されている。このため、出力軸の回転に伴う遠心力がフライホイールに作用したときに、ストッパ部に発生する応力とフライホイールのばね収容部に発生する応力との差を少なくすることができる。したがって、ストッパ部に発生する応力集中を緩和することができ、それにより、フライホイールの耐久性を向上させることができる。
【０００８】
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１において、凹部は、円周方向に延びる溝（第２凹部１９）によって構成されていることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、凹部が円周方向に延びる溝によって構成されているので、例えばこれを旋盤加工によって容易に形成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、第１実施形態による原動機のフライホイール装置を含む車両駆動系５の断面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５では、フライホイール装置１が、内燃機関のクランク軸２（出力軸）に設けられるとともに、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、同心状に互いに対向している。
【００１１】
フライホイール装置１は、フライホイール１０とトーショナルダンパ３０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、第１フライホイール１１（フライホイール）および第２フライホイール１２などによって構成されている。
【００１２】
第１フライホイール１１は、鍛造によって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するとともに、その中央に開口部１１ａを有している。第１フライホイール１１は、この開口部１１ａの周辺部において複数のボルト１１ｂ（１つのみ図示）によってクランク軸２に固定されており、それにより、クランク軸２に同心状に取り付けられている。また、図２に示すように、第１フライホイール１１の外端部には、クランク軸２の軸線方向（以下、単に「軸線方向」という）に互いに対向する第１ケーシング部１３および第２ケーシング部１４が、円周方向に連続するように設けられている。
【００１３】
第１ケーシング部１３の外端部には、第２ケーシング部１４側に突出するように周壁１３ａが形成されており、周壁１３ａは円周方向に延びている。第２ケーシング部１４は、ドーナツ状のものであり、その外端部が周壁１３ａの端部に取り付けられている。また、周壁１３ａの外周面には、スタータリングギヤ１１ｃが取り付けられている。
【００１４】
第１ケーシング部１３の第２ケーシング部１４に対向する面には、例えば複数の第１ストッパ部１６（１つのみ図示）（ストッパ部）が円周方向に互いに等間隔に位置するように設けられており、第１ケーシング部１３の第１ストッパ部１６以外の部分がばね収容部２１になっている。各第１ストッパ部１６は、第１ケーシング部１３のばね収容部２１に対して内側に突出しており、その肉厚は、ばね収容部２１の肉厚よりも大きくなっている。以上の構成により、ばね収容部２１、周壁１３ａおよび第２ケーシング部１４によって円周方向に連続するばね収容室が形成され、このばね収容室が第１ストッパ部１６によって複数のばね収容室１５に円周方向に区画されるとともに、第１ストッパ部１６のばね収容室１５との境界にばね受け段部１７が形成されている。
【００１５】
第１ストッパ部１６の第２ケーシング部１４に対向する面には、第１ストッパ部１６の剛性を低減するための第１および第２の凹部１８、１９（凹部）が形成されている。図３および図４に示すように、第１凹部１８は、所定の大きさの半球状に形成され、第１ストッパ部１６の円周方向の中央部でかつ半径方向の若干外側に寄った位置に、配置されている。また、第１凹部１８の最深部は、ばね収容部２１とほぼ面一になっている。第２凹部１９は、第１ストッパ部１６の円周方向の全体にわたって延びる溝状のものであり、底面が浅い円弧状に形成されている。また、第２凹部１９は、その半径方向の幅が第１ストッパ部１６の全体の約１／３に設定され、第１ストッパ部１６のほぼ中央に配置されており、すなわち、第１凹部１８よりも内側に配置されている。また、その深さは、後述するトーションばね３２がばね受け段部１７に確実に当接するような所定の値、例えば第１ストッパ部１６の突出量の１／３の値に設定されている。以上の構成の第１および第２の凹部１８、１９は、例えば、前者１８が第１フライホイール１１の鋳造時に一体に形成され、その後、後者１９が旋盤加工によって形成される。
【００１６】
なお、第１および第２の凹部１８、１９の位置や大きさおよび深さなどは、第１ストッパ部１６の剛性が適切に低減されるように、適宜、設定される。これは、シュミレーションによる応力解析により容易に求められる。また、第２凹部１９の半径方向の幅についても同様であり、それに加えて、少なくともばね受け段部１７が確保できるように設定される。
【００１７】
第２ケーシング部１４の第１ケーシング部１３に対向する面には、複数の第２ストッパ部２０（１つのみ図示）が、第１ストッパ部１６に対向するように設けられている。第２ストッパ部２０は、第１ストッパ部１６に向かって突出しており、例えば第２ケーシング部１４をプレス加工することによって形成されている。
【００１８】
第２フライホイール１２は、その中央に開口部１２ａを有するドーナツ状のものであり、半径方向に沿う所定の断面形状を有している。具体的には、その内端部から半径方向外方に中央部まで延び、そこから第１フライホイール１１と反対側に若干延び、さらに外方に延びている。また、第２フライホイール１２は、その開口部１２ａの周辺部において、軸受１２ｂを介して、第１フライホイール１１に同心状にかつ回転自在に取り付けられている。さらに、その中央部と第２ケーシング部１４の内端部との間には、リング状のパッキン（図示せず）が設けられており、それにより、第１フライホイール１１と第２フライホイール１２との間が液密状態に保たれ、その内部にグリースが充填されている。
【００１９】
トーショナルダンパ３０は、第１フライホイール１１と第２フライホイール１２の間に設けられており、フランジ３１および複数のトーションばね３２などによって構成されている。フランジ３１は、ドーナツ板状のものであり、その外端部には、複数のアーム部３３（１つのみ図示）が円周方向に互いに等間隔に設けられている。各アーム部３３は、フランジ３１から外方に突出している。また、フランジ３１の内端部は、リベット３１ａによって、第２フライホイール１２に同心状に取り付けられており、各アーム部３３は、第１ストッパ部１６と第２ストッパ部２０の間に入り込んだ状態になっている。
【００２０】
各トーションばね３２は、所定長さのコイルばねで構成されており、ばね収容室１５に収容されている。また、トーションばね３２の両端部は、第１ストッパ部１６のばね受け段部１７と第２ストッパ部２０に当接しており、この両端部にフランジ３１のアーム部３３が係合している。
【００２１】
以上の構成によれば、内燃機関のトルクは、第１フライホイール１１から、そのばね収容室１５に収容されたトーションばね３２、およびこれに係合するアーム部３３を介してフランジ３１に伝達され、さらに、第２フライホイール１２に伝達される。その結果、内燃機関のトルクは、そのトルク変動が第１フライホイール１１などによって低減されるとともに、ねじり振動がトーションばね３２によって減衰された状態で、第２フライホイール１２に伝達される。
【００２２】
また、前述したように、第１フライホイール１１の第１ストッパ部１６には、第１および第２の凹部１８、１９が形成されており、それによる断面の減少の分、第１ストッパ部１６の剛性が低減されている。このため、クランク軸２の回転に伴う遠心力が第１フライホイール１１に作用したときに、第１ストッパ部１６に発生する応力と、第１フライホイール１１のばね収容部２１に発生する応力との差を少なくすることができる。したがって、第１ストッパ部１６に発生する応力集中を緩和することができ、それにより、第１フライホイール１１の耐久性を向上させることができる。
【００２３】
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、変速機の入力軸４に回転自在にかつ軸線方向に移動自在に設けられたレリーズベアリング４３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。
【００２４】
クラッチディスク４０は、変速機の入力軸４に軸線方向に移動自在にかつ回転不能に取り付けられている。クラッチディスク４０の両面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。プレッシャプレート４１は、摩擦板４０ａとほぼ同じ形状と面積のドーナツ状に形成されている。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の外端部が連結されている。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４３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４３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。
【００２５】
以上の構成により、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のばね力によって、クラッチディスク４０が第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。
【００２６】
図５〜図７は、本発明の第２実施形態によるフライホイール装置の第１フライホイール５０を示している。同図に示すように、この第１フライホイール５０は、第１実施形態の第１フライホイール１１と構成が基本的に同じであり、同じ構成要素については、同じ符号を用いて示している。この第１フライホイール５０は、第１実施形態と比較し、第１凹部１８が完全に省略されている点のみが異なっている。
【００２７】
したがって、本実施形態においても、第１実施形態の場合と同様、第２凹部１９によって、第１ストッパ部１６の剛性を低減させることができるので、第１実施形態による上述した効果を同様に得ることができる。また、第２凹部１９を旋盤加工によって容易に形成できるとともに、第１フライホイール１１の鍛造時に形成される第１凹部１８が省略されていることによって、その鍛造のための金型の形状を簡略化することができる。
【００２８】
図８〜図１０は、本発明の第３実施形態によるフライホイール装置の第１フライホイール６０を示している。同図に示すように、この第１フライホイール６０は、第１実施形態の第１フライホイール１１と構成が基本的に同じであり、同じ構成要素については、同じ符号を用いて示している。第１実施形態の第１凹部１８が第１フライホイール１１の鍛造時に形成されるのに対し、この第１フライホイール６０では、第１凹部６１が段付きドリルによって形成されており、このドリルに対応する段付きの断面形状を有している。この第１凹部６１は、第１ストッパ部１６のほぼ中央部に位置している。また、第１凹部６０の深さは、第１凹部１８よりも大きい。
【００２９】
したがって、本実施形態においても、第１実施形態の場合と同様、第１および第２の凹部６１、１９によって、第１ストッパ部１６の剛性を低減させることができるので、第１実施形態による前述した効果を同様に得ることができる。また、第１凹部６１をドリル加工によって容易に形成でき、ドリル加工のため、その深さに自由度を持たせることが可能であるとともに、第２実施形態と同様、第１フライホイール６０を鍛造するための金型の形状を簡略化することができる。
【００３０】
なお、本発明は、説明した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、本実施形態では、凹部の形状を、第１の凹部１８については半円状に、第２の凹部１９については溝状にそれぞれ形成したが、これらの凹部の形状はそれらに限らず任意であり、第１ストッパ部の剛性を低減できるものであればよい。また、実施形態では、第１フライホイール１１を鍛造によって形成したが、これをプレス加工によって形成してもよく、この場合でも、旋盤加工やプレス工程の追加などにより、凹部を形成することによって、第１ストッパ部の剛性を低減させることができる。これにより、従来、鍛造によって形成していたものを、プレス加工によって形成することが可能となる場合がある。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の原動機のフライホイール装置によれば、出力軸の回転に伴う遠心力が作用したときの応力集中を緩和することができ、それにより、耐久性を向上させることができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態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半径方向に沿う断面図である。
【図２】第１フライホイールの半径方向に沿う断面図である。
【図３】第１ケーシング部の部分斜視図である。
【図４】第１ストッパ部の正面図である。
【図５】本発明の第２実施形態による原動機のフライホイール装置の第１フライホイールの半径方向に沿う断面図である。
【図６】図５の第１ケーシング部の部分斜視図である。
【図７】図５の第１ストッパ部の正面図である。
【図８】本発明の第３実施形態による原動機のフライホイール装置の第１フライホイールの半径方向に沿う断面図である。
【図９】図８の第１ケーシング部の部分斜視図である。
【図１０】図８の第１ストッパ部の正面図である。
【符号の説明】
１　フライホイール装置
２　クランク軸（出力軸）
４　変速機の入力軸（被駆動軸）
１１　第１フライホイール（フライホイール）
１６　第１ストッパ部（ストッパ部）
１７　ばね受け段部
１８　第１凹部（凹部）
１９　第２凹部（凹部）
２１　ばね収容部
３１　フランジ
３２　トーションばね
６１　第１凹部（凹部）

Claims (2)

1. 原動機の出力軸とこれにより駆動される被駆動軸との間に設けられた原動機のフライホイール装置であって、
   前記出力軸に同心状に設けられたフライホイールを備え、
   当該フライホイールには、円周方向に延びるばね収容部と、前記ばね収容部に対して前記出力軸の軸線方向内側に突出し、前記ばね収容部との境界にばね受け段部を形成するストッパ部とが形成されており、
   前記被駆動軸に同心状に設けられたフランジと、
   前記ストッパ部の前記ばね受け段部に当接した状態で前記ばね収容部内に収容されるとともに、前記フランジが係合するトーションばねと、をさらに備え、
   前記ストッパ部には、その剛性を低減するための凹部が形成され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. 前記凹部は、円周方向に延びる溝によって構成されてい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。

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