JP2008274969A - Damper with limiter for hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はハイブリッド車に取付ける湿式のリミッタ付きダンパに関するものである。 The present invention relates to a damper with a wet limiter attached to a hybrid vehicle.
ハイブリッド車にはリミッタ付きダンパが取付けられ、衝撃トルクを緩和すると共に所定のトルクを超えるとスリップするように設定されている。従って、過大トルクが原因でダンパ及びその他のユニット(変速部)が破損しないような構造と成っている。図3はハイブリッド車に装着している動力伝達機構及び変速機構を表している概略図である。 The hybrid vehicle is provided with a damper with a limiter so as to reduce the impact torque and to slip when a predetermined torque is exceeded. Therefore, the structure is such that the damper and other units (transmission unit) are not damaged due to excessive torque. FIG. 3 is a schematic view showing a power transmission mechanism and a transmission mechanism mounted on the hybrid vehicle.
同図の(イ)はリミッタ付きダンパ、(ロ)はモータ、(ハ)は別のモータ、(ニ)はエンジン、(ホ)はプラネタリーギヤ、(ヘ)はオイルポンプ、(ト)はスプロケット、(チ)はチェーンを表している。そこで、上記2個のモータ(ロ)、(ハ)を用い、走行や発電、回生、更にエンジンの始動を行っている。 (B) is a motor, (c) is another motor, (d) is an engine, (e) is a planetary gear, (f) is an oil pump, and (g) is a damper with a limiter. Sprocket, (H) represents a chain. Therefore, the two motors (b) and (c) are used to run, generate power, regenerate, and start the engine.
そして一般的なハイブリッド車の場合、通常運転時にはエンジン(ニ)が作動するが、これらのトルクは出力軸(リ)へ伝達され、該出力軸(リ)からスプロケット(ト)及びチェーン(チ)を介して車軸を回転駆動している。そして、エンジン(ニ)から延びるクランクシャフト(ヌ)と上記出力軸(リ)との間にはリミッタ付きダンパ(イ)を介している。 In the case of a general hybrid vehicle, the engine (d) operates during normal operation, but these torques are transmitted to the output shaft (re), and the sprocket (g) and chain (h) are transmitted from the output shaft (re). The axle is driven to rotate through. A damper (b) with a limiter is interposed between the crankshaft (n) extending from the engine (d) and the output shaft (re).
上記リミッタ付きダンパ(イ)はダンパスプリング(ル)、(ル)・・を備え、そして外周部にはリミッタ(オ)を設けている。リミッタ付きダンパ(イ)とクランクシャフト(ヌ)との間にはフライホイール(ワ)が介在し、リミッタ付きダンパ(イ)の外周はフライホイール(ワ)にネジ止めされ、フライホイール(ワ)の内周はクランクシャフト(ヌ)にネジ止めされている。 The damper (a) with a limiter is provided with damper springs (le), (le), and a limiter (e) is provided on the outer periphery. A flywheel (wa) is interposed between the damper (a) with the limiter and the crankshaft (nu), and the outer periphery of the damper (a) with the limiter is screwed to the flywheel (wa). The inner periphery of is screwed to the crankshaft (nu).
ところで、ハイブリッド車では、エンジン(ニ)による走行時やモータ(ロ)によるエンジン始動時に走行負荷やエンジン負荷の変動により過大なトルクが発生することがある。そこで、過大なトルクが発生した際にはリミッタ(オ)が働いて滑りを発生する構造と成っている。 By the way, in a hybrid vehicle, excessive torque may be generated due to fluctuations in travel load or engine load during travel by the engine (d) or engine start by the motor (b). Thus, when excessive torque is generated, the limiter (e) is activated to cause slippage.
しかし、従来のリミッタトルクはそのバラツキが大きく、所定のトルクに達しても該リミッタが働かない場合が多い。すなわち、リミッタに設けている摩擦材の摩擦係数(μ)のバラツキが大きいことに起因する。特に、従来のような乾式摩擦材の係合面にはサビが発生することで摩擦係数(μ)が増大し、それに伴いリミッタトルクが極端に大きくなる。その結果、過大なトルクでダンパ及びその他のユニット(変速部)が破損する。 However, the conventional limiter torque has a large variation, and the limiter often does not work even when a predetermined torque is reached. In other words, this is due to the large variation in the friction coefficient (μ) of the friction material provided in the limiter. In particular, the friction coefficient (μ) increases due to the occurrence of rust on the engagement surface of the conventional dry friction material, and accordingly the limiter torque becomes extremely large. As a result, the damper and other units (transmission units) are damaged by excessive torque.
従って、従来ではリミッタトルクのバラツキを考慮して、動力伝達機構及び変速機構を設計しなくてはならず、出力軸(リ)の外径、及びダンパスプリング(ル)、(ル)・・等の寸法は必然的に大きくなる。しかし、サビ付きに基づく摩擦係数(μ)の増大を考えて下限のリミッタトルクを幾ら小さくしても、スリップしないようにエンジントルク及びエンジン始動トルク以上は必要である。 Therefore, conventionally, it is necessary to design the power transmission mechanism and the speed change mechanism in consideration of the variation of the limiter torque, the outer diameter of the output shaft (re), the damper springs (le), (le), etc. The size of inevitably increases. However, even if the lower limiter torque is reduced by considering the increase of the friction coefficient (μ) due to rust, the engine torque and the engine starting torque are required to prevent slipping.
一方、リミッタ(オ)の摩擦面に限らずダンパにも問題があり、該ダンパを構成しているダンパスプリング(ル)、(ル)・・の伸縮変形に伴って、該ダンパスプリング(ル)、(ル)・・を挟み込んで収容しているプレートとの間に滑り接触が発生する。この滑り接触に伴って衝撃トルク及びエンジンのトルク変動の吸収に支障を来たすと共に該プレートは磨耗する。 On the other hand, there is a problem not only with the friction surface of the limiter (e), but also with the damper, and the damper spring (le) with the damper spring (le), (le),. , (Le) ···························································································································································································· Accompanying this sliding contact, the impact torque and engine torque fluctuations are disturbed and the plate is worn.
又、ダンパに備わっている複数本のダンパスプリング(ル)、(ル)・・を、2本を対にして直列状態で配列する場合がある。この場合には、対になる2本のダンパスプリング(ル)、(ル)を繋ぐ中間部を外方向へ突出して形成したリング状の中間部材をダンパスプリング(ル)、(ル)・・を挟む両プレートの間に回転可能に軸支している。そこで、衝撃トルクを受けることでダンパスプリング(ル)、(ル)・・が圧縮変形するならば、それに伴い中間部材は回転しなくてはならないが、中間部材や各プレートがサビ付くならば、中間部材の回転が阻害されて衝撃トルクやトルク変動の吸収が出来なくなる。 In some cases, a plurality of damper springs (le), (le),... Provided in the damper are arranged in series with two pairs being paired. In this case, the ring-shaped intermediate member formed by projecting the intermediate part connecting the two damper springs (le) and (le) outwards to the damper springs (le), (le),. A shaft is rotatably supported between the sandwiched plates. Therefore, if the damper springs (le), (le) ... are compressed and deformed by receiving impact torque, the intermediate member must rotate along with it, but if the intermediate member and each plate are rusted, The rotation of the intermediate member is obstructed and the impact torque and torque fluctuation cannot be absorbed.
このように、ハイブリッド車に装着される従来のリミッタ付きダンパには上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、摩擦材の摩擦係数(μ)のバラツキを抑え、安定したリミッタトルクを具現することが出来るリミッタ付きダンパを提供する。又、ダンパに備わっているダンパスプリングの伸縮変形がスムーズに行われて、衝撃トルクやトルク変動の吸収を確実に行うことが出来るリミッタ付きダンパを提供する。 Thus, the conventional damper with limiter mounted on the hybrid vehicle has the above-mentioned problems. The problem to be solved by the present invention is this problem, and provides a damper with a limiter that can suppress variations in the friction coefficient (μ) of the friction material and can realize a stable limiter torque. In addition, a damper with a limiter is provided, in which a damper spring provided in the damper is smoothly expanded and contracted, and shock torque and torque fluctuation can be absorbed reliably.
本発明のリミッタ付きダンパはクランクシャフトのトルクを出力軸へ伝達するに際して、間にダンパとリミッタ部を介在しており、この基本構造は従来と同じである。ダンパのディスク外周部又はディスク外周に取着した外周プレートの表面には摩擦材が設けられ、このディスク外周部又は外周プレートを皿バネなどにてバネ力を付勢して挟み込み、摩擦材との間に摩擦力を発生している。 The damper with a limiter of the present invention has a damper and a limiter portion interposed between them when transmitting the torque of the crankshaft to the output shaft, and this basic structure is the same as the conventional one. A friction material is provided on the disk outer periphery of the damper or the surface of the outer peripheral plate attached to the disk outer periphery. The disk outer periphery or the outer peripheral plate is sandwiched by a spring force applied by a disc spring or the like. A frictional force is generated between them.
そして、本発明のリミッタ付きダンパは湿式構造とし、その為に外ケースを備えて収容し、内部には潤滑油が満たされる。ここで、上記外ケースはフライホイールを兼ねた概略円盤状のフロントカバーと概略カップ状のリアカバーとが溶接にて構成されている。上記皿バネはリアカバー側に設けた段差位置にハブの軸穴中心と同心を成して配置され、この皿バネにてリミッタプレートにバネ力を付勢し、摩擦材を表面に設けたディスク外周部又は外周プレートをフロントカバーとの間で挟み込んだ構造としている。 And the damper with a limiter of this invention is made into a wet structure, is provided with the outer case for that purpose, and is filled with lubricating oil inside. Here, the outer case is formed by welding a substantially disc-shaped front cover that also serves as a flywheel and a generally cup-shaped rear cover. The disc spring is placed concentrically with the center of the shaft hole of the hub at the step position provided on the rear cover side. The disc spring is used to urge the limiter plate to apply a spring force and the friction material is provided on the outer surface of the disc. Or a peripheral plate is sandwiched between the front cover.
ここで、リミッタプレートは外ケースと共に回転するようにリアカバー内周に設けたスプライン歯と噛み合っている。ところで、フロントカバーとリアカバーは互いに溶接されて外ケースを構成するが、溶接継手部には位置決め用の段差が形成され、この位置決め段差に位置合わせされた状態でフトントカバーとリアカバーが溶接されるならば、皿バネはほぼフラットな平リング状となるように寸法を決めている。 Here, the limiter plate meshes with spline teeth provided on the inner periphery of the rear cover so as to rotate together with the outer case. By the way, the front cover and the rear cover are welded together to form an outer case. If a step for positioning is formed in the weld joint, and the front cover and the rear cover are welded in a state aligned with the positioning step, For example, the disc spring is dimensioned so as to have a substantially flat flat ring shape.
そして、ダンパの中心にはハブが取着され、このハブに設けた軸穴には上記出力軸が嵌っている。一方、リアカバーの中心には後方へ延びるスリーブが設けられて動力伝達機構側の軸受けに嵌って支持され、ハブに嵌った出力軸との隙間を外ケースへ供給される潤滑油の流路としている。又は外ケースから潤滑油が流出する流路をする場合もあり、スリーブを支える軸受け部にはシール部材が取付けられて潤滑油の外部への漏れを防止している。一方、スリーブを軸受けに嵌めて支持することなく、シール部材を取付けただけの構造とすることもある。 A hub is attached to the center of the damper, and the output shaft is fitted in a shaft hole provided in the hub. On the other hand, a sleeve extending rearward is provided at the center of the rear cover and is fitted and supported by a bearing on the power transmission mechanism side, and a gap with an output shaft fitted to the hub serves as a flow path for lubricating oil supplied to the outer case. . Alternatively, there may be a flow path through which the lubricating oil flows out from the outer case, and a seal member is attached to the bearing portion that supports the sleeve to prevent the lubricating oil from leaking to the outside. On the other hand, there may be a structure in which the seal member is simply attached without fitting the sleeve to the bearing for support.
本発明に係るリミッタ付きダンパは外ケースに収容されると共に、外ケース内には潤滑油が満たされた湿式構造であり、その為に該リミッタの摩擦材は常にほぼ一定の摩擦係数となる。すなわち、摩擦材係合面のサビ付きはなく、リミッタトルクのバラツキを抑えることが出来、リミッタ上限トルクが小さくなることで、比較的小さなリミッタトルクの設定が可能と成る。このことで、動力伝達機構及び変速機構を構成するシャフト径が小さくなり、全体寸法をコンパクト化することが出来る。 The damper with limiter according to the present invention has a wet structure in which the outer case is housed and the outer case is filled with lubricating oil. Therefore, the friction material of the limiter always has a substantially constant friction coefficient. That is, there is no rust on the friction material engagement surface, variation in the limiter torque can be suppressed, and the limiter upper limit torque is reduced, so that a relatively small limiter torque can be set. As a result, the shaft diameters constituting the power transmission mechanism and the speed change mechanism are reduced, and the overall dimensions can be reduced.
そして、外ケースの後方へはスリーブが延び、このスリーブは動力伝達機構側に設けた軸受けに嵌って支持することも出来、ハブの軸穴には出力軸が嵌っているが、このスリーブと出力軸との隙間を潤滑油の流路として利用できる。例えば、出力軸の中心に設けた流入路から外ケースへ潤滑油を供給し、外ケースを一巡した潤滑油は出力軸とスリーブ間の隙間に形成した流出路から流出することが出来る。 A sleeve extends to the rear of the outer case, and this sleeve can be supported by being fitted to a bearing provided on the power transmission mechanism side, and an output shaft is fitted in the shaft hole of the hub. The gap with the shaft can be used as a lubricating oil flow path. For example, lubricating oil is supplied to an outer case from an inflow path provided at the center of the output shaft, and the lubricating oil that has made a round of the outer case can flow out from an outflow path formed in a gap between the output shaft and the sleeve.
外ケース内に入った潤滑油は外ケースの回転と共にリミッタの摩擦面を潤滑することで、上記のようにリミッタトルクを安定させ、又ダンパのダンパスプリングを潤滑することも出来る。その為に大きな衝撃トルク及び小さなトルク変動を確実に吸収する。一方、スリーブの軸受け部にはシール部材が取付けられている為に潤滑油が外へ漏れることはない。 The lubricating oil that has entered the outer case lubricates the friction surface of the limiter as the outer case rotates, so that the limiter torque can be stabilized as described above, and the damper spring of the damper can also be lubricated. Therefore, large impact torque and small torque fluctuation are surely absorbed. On the other hand, since the seal member is attached to the bearing portion of the sleeve, the lubricating oil does not leak out.
図1は本発明に係るリミッタ付きダンパを示す実施例であり、断面図を表している。同図の1はダンパ、2はリミッタプレート、3は皿バネ、4は外ケースを夫々示している。上記ダンパ1はトルクコンバータに使用されるものと基本構造は同じであり、複数のダンパスプリング5,5・・を備え、各ダンパスプリング5,5・・はAプレート6とBプレート7によって挟まれると共に、Aプレート6とBプレート7に形成したバネ収容空間に収容されている。
FIG. 1 shows an embodiment of a damper with a limiter according to the present invention, and shows a sectional view. In the figure, 1 is a damper, 2 is a limiter plate, 3 is a disc spring, and 4 is an outer case. The damper 1 has the same basic structure as that used for the torque converter, and includes a plurality of
そして、Aプレート6とBプレート7の間にはディスク8と中間部材9が介在している。ここで、中間部材9は円盤状ディスク8の内径側に配置されて、対を成して配列した2本のダンパスプリング5,5を直列状態で連結している。ダンパに衝撃トルクが作用するならば、中間部材9を介して直列に連結しているダンパスプリング5,5・・は圧縮変形する。同じくエンジンのトルク変動に対してもダンパスプリング5,5・・は圧縮変形することが出来、この場合、中間部材9はダンパスプリング5,5・・の変形と共に回転する。勿論、各ダンパスプリング5,5・・は、Aプレート6及びBプレート7に形成されたバネ収容空間内で圧縮に伴って移動する。
A
又、ディスク8の外周にはリング状の外周プレート10がリベットにて固定され、外周プレート10の両面には摩擦材11,11が設けられている。そして、該外周プレート10の片側にはリング状のリミッタプレート2が設けられ、リミッタプレート2は外ケース4との間に介在する皿バネ3にてバネ力が付勢されている。
A ring-shaped outer
中心には軸穴12を有すハブ13が設けられているが、Aプレート6の内周部に該ハブ13が固定されている。外ケース4はフライホイールとしても機能するフロントカバー14とリアカバー15が溶接されて構成され、リアカバー15の中心には後方へ延びるスリーブ16を形成している。
A
フロントカバー14にはドライブプレート17がネジ止めにて取付けられ、該ドライブプレート17はクランクシャフト(図示なし)と連結される。ここで、フロントカバー14の中心にはクランクシャフトのセンター穴に嵌るセンターピース21が設けられている。従って、クランクシャフトのトルクは上記ドライブプレート17を介して外ケース4へ伝達され、ダンパ1を回転することが出来る。リミッタプレート2の外周にはスプライン歯が形成され、このスプライン歯は外ケース内周面に形成したスプライン溝と噛み合っている。
A
そこで、リミッタプレート2は外ケース4と共に回転し、上記皿バネ3にて押圧され、フロントカバー14との間で挟まれた外周プレート10が回転する。すなわち、外周プレート10はその両面に摩擦材11,11が設けられている為に、スリップすることなくリミッタプレート2と共に回転し、同時にディスク8が回転する。そしてディスク8の回転トルクはダンパスプリング5,5・・を介してAプレート6へ伝達され、ハブ13の軸穴12に嵌る出力軸を回転することになる。
Therefore, the
ところで、リアカバー15の中心にはスリーブ16が後方へ延び、このスリーブ16は動力伝達機構側に設けた軸受けに嵌って支持される。又は、フロントカバー14がドライブプレート17を介してクランクシャフトに取着されることで、上記スリーブ16を支える軸受けを使用しないこともある。そして、このスリーブ16の穴から出力軸19が挿通してハブ13の軸穴12に嵌ることが出来る。ここでハブ13の軸穴内周面にはスプライン溝が形成されていて、上記出力軸19の外周に形成したスプライン歯が噛み合うことが出来る。
Incidentally, a
図2は本発明のリミッタ付きダンパを動力伝達機構及び変速機構に装着した場合であり、上記ドライブプレート17にはクランクシャフト18が連結している。従って、該クランクシャフト18によってドライブプレート17、及び外ケース4が回転し、この回転トルクはディスク8へ伝達し、Aプレート6からハブ13の軸穴12に嵌っている出力軸19へ伝わって回転駆動する。
FIG. 2 shows a case where a damper with a limiter according to the present invention is mounted on a power transmission mechanism and a transmission mechanism, and a
特に、外ケース4が回転することで、内部に満たされている潤滑油は外周側へ片寄ることによって、外周プレート10の摩擦材11,11は油中に浸される。そして、摩擦材11,11に油溝を形成するならば、この油溝に侵入する潤滑油は外周プレート10の貼り付きを防止する。又、ダンパ1にも潤滑油がかかり、ダンパスプリング5,5・・の伸縮変形及び中間部材9の回転動を助長し、衝撃トルクの緩和、並びにトルク変動の吸収をスムーズに行わせしめる。
In particular, when the
ところで、大きなトルクがダンパ1のディスク8に作用する場合、該ディスク8はスリップして空転する。本発明では外ケース4内に潤滑油が満たされており、ディスク8が空転するリミッタトルクはほぼ一定となる。すなわち、潤滑油にて摩擦材係合面がサビ付くことはなく、常に一定の摩擦係数(μ)が保たれる。
By the way, when a large torque acts on the
潤滑油は出力軸19がハブ13の軸穴12に嵌ることでスリーブ16との間に形成される隙間を利用して流れることが出来る。例えば、出力軸19の中心軸に穴を設けて潤滑油を外ケース4へ供給し、外ケース4内を一巡した潤滑油はスリーブ16と出力軸19との隙間から流出するように構成できる。特に、ハイブリット車の場合、エンジン始動時にはモータが起動して大きなトルクが発生する。このトルクが大きすぎる場合には、リミッタが作動してディスク8は空転する。従って、出力軸19及びその他のユニットに過大なトルク負荷が発生することはなく、コンパクトな設計が可能と成る。
The lubricating oil can flow using a gap formed between the
ところで、スリーブ16は動力伝達機構側へ延び外周にはシール部材20が取付けられている。従って、潤滑油が外へ漏れることはない。図1、図2はトルクがディスク→プレート側へと伝達する構造としているが、逆にプレート→ディスクへとトルクを伝達する構造とすることも可能である。
By the way, the
1 ダンパ
2 リミッタプレート
3 皿バネ
4 外ケース
5 ダンパスプリング
6 Aプレート
7 Bプレート
8 ディスク
9 中間部材
10 外周プレート
11 摩擦材
12 軸穴
13 ハブ
14 フロントカバー
15 リアカバー
16 スリーブ
17 ドライブプレート
18 クランクシャフト
19 出力軸
20 シール部材
21 センターピース
1
10 outer peripheral plate
11 Friction material
12 Shaft hole
13 Hub
14 Front cover
15 Rear cover
16 sleeve
17 Drive plate
18 Crankshaft
19 Output shaft
20 Seal member
21 Centerpiece
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