JP2007155132A - ダブルダンピングフライホイール - Google Patents

Abstract

【課題】ダンパーのスプリングが、最良の条件下で作動でき、かつ極端な条件に良好に耐え、ダブルダンピングフライホイールの実用寿命を延ばす。
【解決手段】入力要素（１０）と出力要素（１２）に固定されたストッパー（２６、２８）の間に配置されたスプリングは、スプリングに内部に向かって折り曲げられた研削された端部を有する自動車用トーションダンパー（１６）である。本発明によれば、トーションダンパーの実用寿命が、相当に長くなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダンパー、例えばダブルフライホイールに関し、より詳細には、自動車用のダブルフライホイールのようなダンパーに関する。

強力なエンジンが装備された自動車に対し、現在では、エンジンのクランクシャフトとクラッチとの間に、通常ダブルダンピングフライホイールを装着し、エンジンによって生じた振動およびがたつきを良好に吸収し、かつダンピングするようになっている。

このダブルダンピングフライホイールは、２つの同心状慣性フライホイール、すなわち、クランクシャフトの端部に固定された第１フライホイールと、クラッチの反作用プレートを形成する第２フライホイールとを備え、第２フライホイールは、ベアリングにより第１フライホイールを中心として装着されている。

２つのフライホイールの間には、スプリングおよび摩擦手段を備えたトーションダンパーが装着され、振動およびがたつきを吸収し、かつダンピングしながら、一方のフライホイールから他方のフライホイールへ、回転トルクを伝達するようになっている。

回転軸線のまわりには、円周方向にダンパーのスプリングが配置されることが多く、これらのスプリングは、フライホイールのうちの１つによって形成される円環状チャンバ内のハウジングに良好に嵌合するように、予め全体が湾曲されており、チャンバの一部はグリースで満たされている。

このスプリングの両端は、フライホイールに固定されたストッパーに当接し、一方のフライホイールの他方のフライホイールに対する回転または振動により、ダンパーのスプリングは、一方向または他方向の圧縮され、この圧縮によって、フライホイールの回転または振動を阻止するようになっている。

ダブルダンピングフライホイールの１つの特徴は、チックオーバー（アイドリング）時の速度よりも低いエンジンの回転速度で、共振周波数を有しており、従って、エンジンが始動したり、停止したりするたびに、この共振状態を通過することである。

トーションダンパーは、この共振に耐えることができなければならず、この共振の結果、第２フライホイールに伝えられる回転トルクにピークが生じ、このピークに対し、ダンパーのスプリングは、最大限圧縮され、巻回部が互いに当接する。

例えば、吸収スタートアップにおけるある状況では、この共振現象は、更に加速され、最大限圧縮されたスプリングは、強力な衝撃力を受け、この衝撃力によって、スプリングの端部または非巻線部が破壊されるか、またはスプリングの巻回部が回転軸の方向に互いにスライドし、これによって、ダブルダンピングフライホイールは、ロックされた状態となり、使用できなくなる。

従って、ダンパーのスプリングが、最良の条件下で作動でき、極端な条件に良好に耐え、ダブルダンピングフライホイールの実用寿命を延ばすことができるようにすることが重要である。

この目的のために、ダンパーのスプリングの両端を研削して、スプリングに、スプリングの軸線と直角な平坦な面を設け、フライホイールに固定されたストッパーに、正確に当接できるようにすることが、既に提案されている。これにより、スプリングの実用寿命が大幅に延びることが分かっている。

また、チックオーバー（アイドリング）時、および完全負荷時の双方において、エンジンによって生じる振動、およびがたつきを良好に吸収するために、異なる剛性を有するダブルダンピングフライホイールを装備することが、従来提案されている。

本発明の目的は、これらダンパーの性能を更に改善し、実用寿命を、さらに相当に延ばすことにある。

この目的のために、本発明は、回転トルクを伝達するために、互いに同心状となっている入力要素と出力要素との間に配置された、自動車用のダブルダンピングフライホイールのためのトーションダンパーであって、このダンパーは、円周方向に配置されたスプリングを備え、これらのスプリングの端部は、前記入力要素および出力要素に固定されたストッパーに当接しており、かつ各スプリングの端部は研削されて、ストッパーに当接するための平坦な当接表面を有し、前記スプリングの研削された端部は、スプリングの内側を向くように配向された先端として終端しているトーションダンパーを提案するものである。

スプリングの研削された端部の先端のこのような特別な配向により、太さが細いことにより比較的脆弱であるこの先端は、スプリングが圧縮されたときに、フライホイールに固定されているストッパーに衝突しない。これらの先端が破壊される危険性が相当に小さくなり、スプリングおよびダンパーの実用寿命も長くなる。

本発明の別の特徴によれば、各スプリングの各端部において、内側に向かう先端は、スプリングの軸線を中心として少なくとも９０度にわたって延びている。

スプリングの内側に向かうように配向されたこの先端は、約９０度〜１８０度の角度にわたって延び、従って、先端の太さよりも太くなっているので、スプリングの研削された端部の残りに対するこの先端の接続領域は、スプリングが最大に圧縮された際の強力な衝撃に耐えることができる機械的強度を有する。

各スプリングの先端は、スプリングの内側部分に位置していることが好ましい。

このような着想により、スプリングが最大に圧縮された際に、互いにクランプされるスプリングの端部の径方向内側部分は、研削されていない巻回部の部分となっており、この部分は、最大の太さを有するので、機械的強度が最大となっている。

本発明の一実施例では、前記スプリングは、対になった状態で配置されており、この対において、異なる剛性および反対のピッチを有する、同じ径の２つのスプリングが、端部から端部を突き合わせて配置されている。

このようにして、エンジンの種々の作動速度において、振動およびがたつきが良好に吸収され、かつ、これら２つのスプリングは、反対向きにまかれているので、スプリングが圧縮されると、２つのスプリングの対向する端部が、同一方向に回転しようとし、各対内の２つのスプリングの相互の当接が、良好に保たれる。

このような良好な当接により、各対の２つのスプリングの端部は、互いに直接に当接する。

本発明の一変形実施例では、各対内の２つのスプリングの間に、支持カップが挟持されており、このカップは、２つのスプリングの端部を、センタリングし、ガイドする手段を有している。

添付図面を参照し、一例として示す次の詳細な説明を読めば、本発明について、より良好に理解でき、また、本発明のその他の特徴、細部、および利点が、より明瞭となると思う。

図１に示すダブルダンピングフライホイールは、自動車の内燃エンジンのクランクシャフトの端部に固定して装着されるようになっている第１慣性フライホイールと、ベアリング１４により、フライホイール１０を中心とし、かつ第１フライホイール１０によって、ガイドされる第２慣性フライホイール１２とを備えている。

ベアリング１４は、平面ベアリングまたはボールベアリングでよく、第２フライホイール１２は、トランスミッションの入力シャフト、例えばギアボックスの入力シャフトに接続されたクラッチの反作用プレートを形成している。

２つの慣性フライホイールの間には、スプリングと摩擦手段によって形成されたトーションダンパー１６が配置されており、エンジンのクランクシャフトとトランスミッションの入力シャフトとの間で、一方のフライホイールから、他方のフライホイールへ、回転トルクを伝達するようになっている。

トーションダンパーは、図示の例では、２対のスプリング１８、２０を備え、これらのスプリングは、フライホイールのうちの１つ（図示の例では第１フライホイール１０）によって形成された円環状チャンバ２２内に収容されている。このチャンバの一部は、摩擦を低減するようにグリースで満たされており、このチャンバには、スプリングに対する径方向外側の当接表面を形成するシュート２４が取り付けられている。

スプリング１８、２０の各対は、第１フライホイール１０によって形成されるか、または第１フライホイール１０に固定されたストッパー２６と、環状プレート３０上のラジアルラグによって形成されたストッパー２８との間で、１８０度よりもわずかに小さい角度にわたって延びており、環状プレート３０は、例えばリベット３２により、第２フライホイール１２に固定されている。

各対内のスプリング１８、２０は、螺旋巻回部を有するスプリングであり、実質的に同じ外径を有する。スプリング１８は、他方のスプリング２０を構成するワイヤー径よりも大きい径を有するワイヤーを巻くことにより形成されており、スプリング２０の剛性よりも、大きい剛性を有する。

第１フライホイールのストッパー２６、および環状ブレード３０のラジアルラグ２８に当接するスプリングの第１端部は、スプリングの軸線に対して、実質的に直角であり、かつ平坦な当接面を形成するように研削されている。

スプリングの第２端部は、スプリングの間に挟持されたカップ３４を介して、互いに当接している。このカップ３４は、スプリングの第２端部をセンタリングし、かつガイドする手段を有する。従来、各カップ３４は、金属またはプラスチック材料から製造されており、質量をできるだけ小さくするように設計されていた。

スプリングの第２端部も、カップ３４の対応する面で、平坦な当接表面を形成するように研削されており、これによって、カップの形状は簡略になっている。

各対において、端部と端部を突き合わせた２つのスプリング１８、２０は、図１から明瞭に分かるように、逆のピッチを有し、スプリングの端部を形成する先端３６は、各スプリングの径方向内側部分、すなわち、スプリングを支持しガイドするシュート２４と反対側に位置している。

スプリングの端部の巻回部は、各端部の巻回部の主要部分にわたって、すなわち、円のほぼ４分の３にわたって研削されている。従って、スプリングの研削された端部は、第１フライホイール１０上のストッパー２６と、第２フライホイール１２に固定された環状プレート３０のラジアルラグの双方に当接するための平坦な表面を有する。

変形例では、各対における２つのスプリング１８、２０の第２端部は、互いに当接しており、これら端部の間には、支持カップ３４は設けられていない。スプリングの両端を研削することにより、軸線に直角であり、円のほぼ４分の３にわたって延びる平らな面が互いに正しく当接できるようになっている。

反対のピッチを有するスプリングを使用すると、これらスプリングが最大限圧縮されたときに、互いに当接するスプリングの第２端部が、同一方向に回転する傾向があり、これによって、極端な条件下でも、スプリングが互いに当接することを保証できることを意味する。

図２から明らかなように、スプリングの研削された各端部３８で終端する先端３を、スプリングの内側に向かって折り曲げることが好ましく、この先端は、端部の巻回部の残りの部分の曲率半径Ｒよりも小さい曲率半径ｒを、スプリングの軸線より上に有する。

このスプリングが互いに圧縮されると、細くなっているために、比較的脆弱なこれら先端３６が、スプリングを破壊し得る衝撃を受けることが防止される。スプリング内部を、このような構造にしたので、スプリングは、破壊を生じさせるおそれのある強固な部品に当接しなくなっている。

約９０度〜１８０度の回転角にわたって、先端３６を内側に折り曲げていることは、スプリングの各端部の研削された巻回部の径方向外側部分が、スプリングの内側に向かって若干ずれており、シュート２４の端部をこすることができなくなることも意味する。

このように、巻回部が研削された表面のエッジをこすることにより、このシュートが劣化する恐れが解消されている。このことは、シュートに接触しやすいこのエッジの径方向外側部分上の面取り部を機械加工することにより、従来技術により解消できたことである。

各対内のスプリング１８、２０は、第１ホイール１０のチャンバ２４内に装着する前に、予め湾曲される。このように、予め湾曲しておくことにより、作動中に、スプリングの軸線を中心として、スプリングが回転することが防止される。

チックオーバー（アイドリング）時に、エンジンによって発生する低振幅および低エネルギーの振動、およびがたつきは、トーションダンパーの各対のスプリング内のスプリング２０により吸収され、比較的高トルクの伝達によって生じる振動およびがたつきが吸収される結果、スプリング２０は、最大限圧縮され、スプリング１８は、少なくとも部分的に圧縮される。

エンジンの始動時および停止時に、共振周波数を通過する際に、各対内のスプリング１８および２０は、第１フライホイールのストッパー２６と、第２フライホイールに固定されたプレート３０のラジアルラグ２８との間で、最大限圧縮される。

スプリングの端部を研削したことにより、逆のピッチを有し、スプリングの端部の先端３６が、内側に折り曲げられているスプリング１８、２０を使用することになり、ダブルダンピングフライホイールの実用寿命は大幅に長くなる。

互いに直接当接するか、またはカップ３４を介して当接している、同じピッチを有するスプリングが装備されたダブルダンピングフライホイールと、逆のピッチを有するスプリングが装備されたダブルダンピングフライホイールと、これらスプリングが、内側に折り曲げられた端部の先端部３６を有しているダブルフライホイールと、これらスプリングが、内側に折り曲げられた端部の先端部３６を有していないダブルフライホイールとの比較テストを行った。

この比較テストによれば、本発明による、反対のピッチを有し、カップ３４を介して互いに、研削された端部が当接し、端部の先端部３６が内側に折り曲げられたスプリングが装備されているダブルダンピングフライホイールは、実用寿命が、５倍〜１０倍に延びることが判った。こうして得られた実用寿命の長さは、自動車メーカーで必要とされる実用寿命よりも極めて長い。

上記説明は、全体として、ダブルダンピングフライホイールに基づくものであったが、本発明は、自動車におけるトルク伝達ラインで作動する任意のタイプのトーションダンパーに容易に適用できるものである。

本発明のダンパーは、ハイブリッドモータ、ダブル、またはマルチ乾式クラッチ、ダブル、またはマルチ油中クラッチ、マルチディスククラッチ、フレキシブルフライホイール、トルクコンバータ、トルクコンバータ用のロックアップ装置、または摩擦ディスクを含むトルク伝達ラインに組み込むことができる。

本発明に係わるダブルダンピングフライホイールの一部切り欠き正面図である。 トーションダンパーのスプリングの端部の、より大きいスケールの部分斜視図である。

符号の説明

１０ 第１フライホイール
１２ 第２フライホイール
１４ ベアリング
１６ トーションダンパー
１８、２０ スプリング
２２ チャンバ
２４ シュート
２６、２８ ストッパー
３０ 環状プレート
３４ カップ
３６ 先端

Claims (8)

1. 回転トルクを伝達するために、互いに同心状となっている入力要素（１０）と出力要素（１２）との間に配置された、自動車用のダブルダンピングフライホイールのためのトーションダンパー（１６）であって、円周方向に配置されたスプリング（１８）（２０）を備え、これらのスプリングの端部は、前記入力要素および出力要素に固定されたストッパー（２６）（２８）に当接しており、かつ各スプリングの端部は研削されて、ストッパーに当接するための平坦な表面を有するトーションダンパー（１６）において、
   前記スプリングの研削された端部（３８）は、スプリングの内側を向くように配向された先端（３６）として終端していることを特徴とするトーションダンパー（１６）。
2. スプリングの内側に向かって配向された前記先端（３６）は、前記スプリングの軸線を中心として、少なくとも９０度にわたって延びていることを特徴とする、請求項１記載のトーションダンパー。
3. 各スプリング（１８）（２０）の先端（３６）は、スプリングの内側部分に位置していることを特徴とする、請求項２記載のトーションダンパー。
4. 前記スプリング（１８）（２０）は、ダンパー内に装着される前に、予め湾曲されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のトーションダンパー。
5. 前記スプリング（１８）（２０）は、対になった状態で配置されており、この対において、異なる剛性および反対のピッチを有する、同じ径の２つのスプリングが、端部から端部を突き合わせて配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のトーションダンパー。
6. 互いに向き合う２つのスプリング（１８）（２０）の端部は、互いに直接当接していることを特徴とする、請求項５記載のトーションダンパー。
7. 各対内の２つのスプリング（１８）（２０）の間に、支持カップ（３４）が挟持されていることを特徴とする、請求項５記載のトーションダンパー。
8. 前記支持カップ（３４）は、前記スプリングの端部をセンタリングし、かつガイドする手段を含むことを特徴とする、請求項７記載のトーションダンパー。

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