JP2010528232A - 遊星歯車列を備えた二重緩衝フライホイール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ねじりダンパのコイルばねが遠心力の影響を受けにくい構造を有する、特に自動車用の二重緩衝フライホイール装置を提供する。
【解決手段】 この二重緩衝フライホイール装置は、エンジンシャフト（１２）に連結された第１の慣性質量、クラッチＥを介して変速機ＢＶに連結された第２の慣性質量（１４）、および、これら２つの慣性質量（１０）、（１４）に回転可能に連結されたねじりダンパ（１８）を備えている。このねじりダンパは、振動および非周期的な回転を吸収するために、外側リング歯車（２２）がばね（２８）に係合している遊星歯車列を有しており、このばねは、固定フレーム（２６）内で、外側リング歯車（２２）を取り囲むようにマウントされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、同一の軸のまわりに回転変位可能であり、かつばね手段と遊星歯車列とを有するねじりダンパに連結された２つの慣性質量を備えている、主として自動車用の二重緩衝フライホイール装置に関する。

このタイプの二重緩衝フライホイール装置は、既に、例えば特許文献１によって公知である。この特許文献１には、遊星歯車列を備えたねじりダンパを有する二重緩衝フライホイール装置が記載されている。特許文献１に記載されている一実施形態においては、太陽歯車が、内燃エンジンのクランクシャフトに固定された第１の慣性質量によって回転駆動される。また、外側リング歯車が、第２の慣性質量に固定されており、コイルばねが、第１の慣性質量によって画定されている空間、または第１の慣性質量と遊星歯車キャリアとの間の空間、または第１の慣性質量と外側リング歯車との間の空間、または外側リング歯車と遊星歯車キャリアとの間の空間内にマウントされている。

フランス国特許公開第２７１４１３１号公報

二重緩衝フライホイール装置のねじりダンパに遊星歯車列を用いることの１つの利点は、遊星歯車列によって決定される速度伝達比で、２つの慣性質量間のトルク伝達が行われるということである。しかしながら、特許文献１に記載されている実施形態では、慣性質量によって回転駆動され、また、それらの慣性質量の外周に位置しているねじりダンパのコイルばねが、遠心力の影響を非常に受けやすく、また、回転速度の増加とともに増加するヒステリシスを有するという欠点を備えている。そのため、ロッキングおよび断続的動作が発生するという危険性が存在する。

本発明は、従来技術のこれらの欠点を回避することを１つの目的としている。

この目的を達成するために、本発明は、同一の軸のまわりに回転可能であり、かつばね手段と、太陽歯車、リング歯車および遊星歯車キャリアから成る３つの素子を含む遊星歯車列とを有するねじりダンパに連結された２つの慣性質量を備えており、遊星歯車キャリアにマウントされている遊星歯車は、太陽歯車およびリング歯車と噛み合っており、ばね手段は、固定フレーム内に配置されており、かつ遊星歯車列の３つの素子のうちのいずれか１つの素子と組み合わされている、前述のタイプの二重緩衝フライホイール装置を提供するものである。

本発明の二重緩衝フライホイール装置の基本的な利点は、ねじりダンパのばね手段が、慣性質量と一緒に回転駆動されることがなく、したがって、作動中に、遠心力を受けないということである。

この二重緩衝フライホイール装置において、ばね手段は、一方では、遊星歯車列の前記のいずれか１つの素子を押圧しており、他方では、固定フレームを押圧している。固定フレームに相対的な、前記のいずれか１つの素子の回転は、ばね手段によって制限される。

本発明の好適な一実施形態においては、ばね手段は、固定フレーム内で、前記のいずれか１つの素子のまわりにマウントされており、かつ動作停止時において、慣性質量の回転軸のまわりに、ほぼ３６０°にわたって伸びているコイルばねを有している。

この場合に、前記のいずれか１つの素子の角度変位範囲は、停止位置の左右両側に１２０°に達することがある。２つの慣性質量間で変位可能な角度範囲は、遊星歯車列の速度伝達比の関数であり、例えば遊星歯車列の速度伝達比が１．５である場合には、停止位置の左右両側に８０°である。これは、現行の二重緩衝フライホイール装置より遥かに優れた性能である。

本発明の別の一実施形態においては、ねじりダンパのばね手段は、固定フレーム内に、ほぼ３６０°の角度にわたって、端と端が接するようにマウントされた複数のばねを有している。

ねじりダンパのばね（単数または複数の）の固定フレーム内へのマウンティングを容易にするために、それらのばねは、自由状態において湾曲していてもよい。

本発明の別の一特性によれば、この二重緩衝フライホイール装置は、２つの慣性質量のうちのエンジンに近い側の慣性質量と、この慣性質量に組み合わされた、遊星歯車列の１つの素子との間に、プレダンパを備えている。

この特性によって、アイドリング時および低負荷時における振動、および非周期的な回転を吸収して緩和することができる。

本発明の二重緩衝フライホイール装置を、従来どおりに、内燃エンジンと変速機との間の自動車内にマウントすることができる。さらに、本発明の二重緩衝フライホイール装置を、内燃エンジン内に、完全または部分的に含ませることができる。それにより、遊星歯車列の歯車が、エンジンオイルによって潤滑化されるという利点が得られる。

本発明の二重緩衝フライホイール装置の別の１つの利点は、２つの慣性質量のうちのエンジンに近い側の慣性質量に相対的に、変速機に近い側の慣性質量を動けなくすることによって、エンジンの始動時および停止時における、共振周波数への移行の問題を解決するということである。これは、固定フレームに拘束されている、遊星歯車列の素子を動けなくすることによって、非常に簡単に行うことができる。

それに代えて、遊星歯車列の前記のいずれか１つの素子を、固定フレームから完全に解放し、それによって、２つの慣性質量のうちの変速機に近い側の慣性質量を、エンジンに近い側の慣性質量から分離して、エンジンの始動時および停止時における共振周波数への移行の問題を容易に解決することができる。

添付図面を参照しながら、以下に示す説明を読むことによって、本発明をよりよく理解し、また、本発明の他の特徴、詳細、および利点を明確に認識することができると思う。

本発明の二重緩衝フライホイール装置の略図である。 停止位置における、図１のねじりダンパの正面図である。 作動位置における、図１のねじりダンパの正面図である。 別の作動位置における、図１のねじりダンパの正面図である。 本発明の一変形例を示す図である。 本発明の別の一変形例を示す図である。 本発明のさらに別の一変形例を示す図である。 本発明のさらに別の一変形例を示す図である。 本発明のさらに別の一変形例を示す図である。

図１に概略的に示されている二重緩衝フライホイール装置は、内燃エンジンＭのクランクシャフトのような駆動シャフト１２の端部に固定された第１の慣性質量１０、および第１の慣性質量１０と同軸であり、かつ例えばクラッチＥを介して変速機ＢＶの入力シャフトに連結されている第２の慣性質量１４を備えている。第１および第２の慣性質量１０、１４は、プレダンパ１６およびねじりダンパ１８を介して、互いに回転可能に連結されている。

本発明によれば、ねじりダンパ１８は、太陽歯車２０、外側リング歯車２２、および遊星歯車キャリア２４を有する遊星歯車列を備えている。遊星歯車キャリア２４上の遊星歯車２５が、太陽歯車２０の外歯および外側リング歯車２２の内歯と噛み合っている。

図１の例においては、標準型のプレダンパ１６が、第１の慣性質量１０と遊星歯車キャリア２４との間にマウントされている。太陽歯車２０のシャフトは、第２の慣性質量１４に固定されている。通常のとおりに、太陽歯車２０のシャフトを、第１の慣性質量１０の中心に来るように調整して、第１の慣性質量１０に向き合いながら回転するようにガイドすることができる。外側リング歯車２２は、遊星歯車列を囲む固定フレーム２６内で回転するようにガイドされる。

この例においては、ねじりダンパ１８は、さらに、遊星歯車列の外側リング歯車のまわりに、二重緩衝フライホイール装置の回転軸を中心にして、ほぼ３６０°にわたって伸びるばね（この場合にはコイルばね）２８を備えている。このばね２８は、例えば固定フレーム２６の環状の空間内に収容されており、その内部でガイドされる。

ばね２８の両端とも、一方では、固定フレーム２６の半径方向突出部３０を押圧しており、他方では、外側リング歯車２２の半径方向突出部３２を押圧している。固定フレーム２６の半径方向突出部３０は、内側に突き出ており、外側リング歯車２２の半径方向突出部３２は、外側に突き出ている。

公知のやり方で、外側リング歯車２２の半径方向突出部３２を、ばね２８の両座巻の直径面に突き出すことができる。この場合には、円周形状のばねを用いたねじりダンパにおいてはよくあることであるが、固定フレーム２６は、外側リング歯車２２の半径方向突出部３２の両側面より突き出た２つの半径方向突出部３０を有する。

ねじりダンパのばね２８の、外側リング歯車２２の外周への装着を容易にするために、ねじりダンパのばね２８は、自由状態において湾曲していてもよい。それに代えて、ねじりダンパのばね２８は、自由状態において真っ直ぐであり、外側リング歯車２２の外周への装着の際に、曲線状に曲げられるのであってもよい。

別の一変形例において、ばね２８を、端と端が接するようにマウントされた２つ以上のばねと置き換えてもよい。これらのばねは、自由状態において湾曲していてもよいし、真っ直ぐであってもよい。

上述の二重緩衝フライホイール装置は、次のように作動する。
アイドリング時および低負荷時には、振動および非周期的な回転は、プレダンパ１６によって吸収されて緩和される。このとき、ねじりダンパ１８のばね２８は、図２に示されている状態にとどまっており、外側リング歯車２２の外周に沿って、ほぼ３６０°にわたって伸びている。ばね２８の両端はともに、固定フレームの半径方向突出部３０、および外側リング歯車２２の半径方向突出部３２を押圧している。

二重緩衝フライホイール装置によって伝達されるトルクが増加すると、駆動シャフト１２を介して第１の慣性質量１０に伝達される振動および非周期的な回転は、ばね２８によって吸収される。すなわち、ばね２８は、図３に示されているように順方向に、または図４に示されているように逆方向に圧縮され、振動および非周期的な回転は、通常のように、２つの慣性質量間で、ねじりダンパ１８内にマウントされている摩擦手段によって緩和される。これらの摩擦手段は、当業者には完全に公知であり、図面を見やすくするために図面には示されていない。

図３および図４において、ばね２８は最大圧縮状態にあり、また、そのターンは連続しているか、または実質的に連続している。

この状態において、固定フレーム２６に相対的な外側リング歯車２２の回転は、例えばほぼ１２０°である。それに対応する、第１の慣性質量に相対的な第２の慣性質量の回転は、遊星歯車列の速度伝達比によって決定される。この速度伝達比が、例えば１．５である（それは、第２の慣性質量１４の回転速度が、第１の慣性質量１０の回転速度の１．５倍であることを意味する）場合には、固定フレームに相対的な外側リング歯車２２の角度変位範囲が、中点位置の左右両側に１２０°であれば、第１の慣性質量１０に相対的な第２の慣性質量１４の最大可能な角度変位は、中点位置の左右両側に８０°である。その結果、生じる振動緩和性能は、通常の二重緩衝フライホイール装置の振動緩和性能より遥かに良好である。

共振周波数への移行（全ての二重緩衝フライホイール装置が、車両のエンジンの停止時および始動時に遭遇する問題である）は、本発明の二重緩衝フライホイール装置において、外側リング歯車２２の回転を阻止することによって、または外側リング歯車２２を開放することによって、極めて簡単に解決することができる。そのようにすることによって、共振周波数への移行時に、第２の慣性質量が、第１の慣性質量に相対的な回転を阻止されるか、または第１の慣性質量に相対的な回転から開放されるからである。

外側リング歯車２２の半径方向突出部３２を動けなくすることによって、または外側リング歯車２２にブレーキシューを押し当てることによって、外側リング歯車２２を動けなくすることができる。共振周波数への移行時に、固定フレームの半径方向突出部３０を引っ込めることによって、外側リング歯車２２の、ばねから開放された回転が容易に達成される。

本発明の二重緩衝フライホイール装置を、通常どおりに、エンジンと変速機との間の自動車内にマウントするときには、ねじりダンパの遊星歯車列を、潤滑液を含んでいる密閉空間内に収容しなければならない。

本発明の二重緩衝フライホイール装置を、車両の内燃エンジン内に完全に、または少なくとも部分的に含ませると、密閉空間は必要なくなり、遊星歯車列の構成部品は、エンジンオイルによって直接潤滑化される。

本発明の二重緩衝フライホイール装置のエネルギー消散要素として、電気レオロジー流体または磁気レオロジー流体を用いることができる。これらの流体は、固体粒子を浮遊させた流体であり、外部電界または外部磁界によって、それらの機械的性質を調整することができる。

図５の変形例において、第１の慣性質量１０は、外側リング歯車２２と一緒に回転するように強制されており、遊星歯車キャリア２４は、固定フレーム２６の空間内に収容されているばね２８によって拘束されている。

この実施形態は、第１の慣性質量１０および固定フレームと、遊星歯車キャリアおよび外側リング歯車とのそれぞれの連結が逆になっている点で、図１の実施形態とは異なっている。第２の慣性質量１４は、依然として、太陽歯車２０に連結されている。

図６は、図５の実施形態に第２段の遊星歯車２５’を加えた実施形態を示している。第１段の遊星歯車２５は、外側リング歯車２２と噛み合っており、第２段の遊星歯車２５’は、太陽歯車２０と噛み合っている。２つの遊星歯車２５、２５’は、同一の遊星歯車キャリア２４にマウントされている。

このように遊星歯車を２段構成とすることによって、半径方向の全長が短くなるため、遊星歯車列の速度伝達比の選択に、より大きな自由度が与えられる。遊星歯車列の入力回転方向と出力回転方向は逆になる。

図７は、図６の外側リング歯車２２と遊星歯車２５との噛み合い構成に修正を加えて、遊星歯車２５の外側で噛み合う構成から、内側で噛み合う構成に変更した装置を示している。この構成は、遊星歯車列の入力回転方向と出力回転方向が同じになるという利点を有する。

図８に示されている装置は、図１の装置に、図６の場合のように、第２段の遊星歯車２５’を加えたものである。遊星歯車列の入力回転方向と出力回転方向は同じである。半径方向の全長が短くなるため、遊星歯車列の速度伝達比を、より広い範囲で選択することができる。

図９の変形例は、図５の構成と同様の構成であるが、差動変速機において用いられるタイプの４５°傘歯車を使用している。遊星歯車列の速度伝達比は１に等しく、その入力回転方向と出力回転方向は逆になり、また全体サイズは最小になる。

図示の全ての実施形態において、第１と第２の慣性質量は、互いに交換可能である。すなわち、第１の慣性質量１０を、太陽歯車２０に連結し、第２の慣性質量１４を、外側リング歯車２２または遊星歯車キャリア２４に連結してもよい。

１０ 第１の慣性質量
１２ 駆動シャフト
１４ 第２の慣性質量
１６ プレダンパ
１８ ねじりダンパ
２０ 太陽歯車
２２ 外側リング歯車
２４ 遊星歯車キャリア
２５、２５’ 遊星歯車
２６ 固定フレーム
２８ ばね
３０、３２ 半径方向突出部
Ｅ クラッチ
Ｍ 内燃エンジン
ＢＶ 変速機

Claims (16)

1. 同一の軸のまわりに回転可能であり、かつばね手段（２８）と、太陽歯車（２０）、リング歯車（２２）および遊星歯車キャリア（２４）から成る３つの素子を含む遊星歯車列とを有するねじりダンパ（１８）に連結された２つの慣性質量（１０、１４）を備え、前記遊星歯車キャリア（２４）にマウントされている遊星歯車（２５）は、前記太陽歯車（２０）およびリング歯車（２２）と噛み合っている、主として自動車用の二重緩衝フライホイール装置であって、前記ばね手段（２８）は、固定フレーム（２６）内に配置されており、かつ前記遊星歯車列の３つの素子のうちのいずれか１つの素子と組み合わされていることを特徴とする二重緩衝フライホイール装置。
2. 前記ばね手段（２８）は、前記いずれか１つの素子（２２）、および固定フレーム（２６）を押圧していることを特徴とする、請求項１に記載の二重緩衝フライホイール装置。
3. 前記固定フレーム（２６）に相対的な前記いずれか１つの素子（２２）の回転が、前記ばね手段（２８）によって制限されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の二重緩衝フライホイール装置。
4. 前記いずれか１つの素子（２２）は、前記ばね手段（２８）が押圧する半径方向突出部（３２）を備え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二重緩衝フライホイール装置。
5. 前記ばね手段（２８）は、前記固定フレーム（２６）内で、前記いずれか１つの素子（２２）のまわりにマウントされているコイルばねを有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の二重緩衝フライホイール装置。
6. 動作停止時において、前記コイルばねは、前記固定フレーム（２６）内で、ほぼ３６０°にわたって伸びていることを特徴とする、請求項５に記載の二重緩衝フライホイール装置。
7. 前記ばね手段は、前記固定フレーム（２６）内に、端と端が接するようにマウントされた複数のばねを有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の二重緩衝フライホイール装置。
8. 前記２つの慣性質量（１０、１４）のうちの一方は、前記遊星歯車列の太陽歯車（２０）に連結されており、他方は、前記遊星歯車キャリア（２４）に連結されており、また前記ばね手段は、前記リング歯車（２２）を囲んでいることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の二重緩衝フライホイール装置。
9. 前記２つの慣性質量（１０、１４）のうちの一方は、前記太陽歯車（２０）に連結されており、他方は、前記リング歯車（２２）に連結されており、また前記遊星歯車キャリア（２４）は、前記ばね手段（２８）を介して、前記固定フレーム（２６）に留められていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の二重緩衝フライホイール装置。
10. ２段の遊星歯車（２５、２５’）は、前記遊星歯車キャリア（２４）にマウントされており、その一方の段の遊星歯車（２５）は、前記遊星歯車列の１つの素子と噛み合っており、他方の段の遊星歯車（２５’）は、前記遊星歯車列の別の１つの素子と噛み合っていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の二重緩衝フライホイール装置。
11. 前記遊星歯車列の歯車は４５°傘歯車であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の二重緩衝フライホイール装置。
12. プレダンパ（１６）が、前記２つの慣性質量（１０、１４）のうちのエンジンに近い側の慣性質量（１０）と、その慣性質量（１０）に組み合わされた、前記遊星歯車列の素子との間にマウントされていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の二重緩衝フライホイール装置。
13. 前記いずれか１つの素子（２２）の、前記軸のまわりの角度変位範囲が、停止位置の左右両側に、ほぼ１２０°であることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の二重緩衝フライホイール装置。
14. 前記遊星歯車列は、潤滑流体を含んでいる密閉空間内に収容されているか、または内燃エンジン内に少なくとも部分的に組み込まれており、エンジンオイルによって潤滑化されていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の二重緩衝フライホイール装置。
15. 共振周波数への移行時に、前記遊星歯車列の前記いずれか１つの素子（２２）の回転を阻止する手段、または自由にする手段を有することを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の二重緩衝フライホイール装置。
16. 前記ねじりダンパ（１８）は、電気レオロジー流体または磁気レオロジー流体を含むエネルギー消散手段を備えていることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の二重緩衝フライホイール装置。

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