JP2920667B2 - トルク変動吸収装置 - Google Patents
トルク変動吸収装置Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
- F16F15/14—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers
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- F16F15/145—Masses mounted with play with respect to driving means thus enabling free movement over a limited range
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16F15/1414—Masses driven by elastic elements
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- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F2230/00—Purpose; Design features
- F16F2230/0052—Physically guiding or influencing
- F16F2230/0064—Physically guiding or influencing using a cam
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- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F2230/00—Purpose; Design features
- F16F2230/14—Ball joints; Spherical support elements
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は，自動車，産業車両および船舶等に利用され
る内燃機関のトルク変動吸収装置に関する。
る内燃機関のトルク変動吸収装置に関する。
（従来の技術） 従来の内燃機関のトルク変動吸収装置としては，特公
昭56−43176号公報に記載のものがある。
昭56−43176号公報に記載のものがある。
この従来の内燃機関のトルク変動吸収装置は，第３お
よび第４図に示すように，ドライブプレート１とフライ
ホイール２との間に円周方向に沿って複数個のコイルス
プリング３が介装され，ドライブプレート１側からの駆
動トルクをこのコイルスプリング３を介してフライホイ
ール２側に伝達するようになっているものである。そし
て，このとき，ドライブプレート１とフライホイール２
の慣性モーメントや両者間の相対回転に伴うコイルスプ
リング３の圧縮によって回転エネルギの蓄積と放出を行
い，内燃機関のトルク変動を吸収することによって，こ
のトルク変動に伴う車両振動の発生を低減するようにな
っている。
よび第４図に示すように，ドライブプレート１とフライ
ホイール２との間に円周方向に沿って複数個のコイルス
プリング３が介装され，ドライブプレート１側からの駆
動トルクをこのコイルスプリング３を介してフライホイ
ール２側に伝達するようになっているものである。そし
て，このとき，ドライブプレート１とフライホイール２
の慣性モーメントや両者間の相対回転に伴うコイルスプ
リング３の圧縮によって回転エネルギの蓄積と放出を行
い，内燃機関のトルク変動を吸収することによって，こ
のトルク変動に伴う車両振動の発生を低減するようにな
っている。
（発明が解決しようとする課題） 一般に，トルク変動吸収装置のトルク変動吸収能力
は，捩れ剛性（ドライブプレートとフライホイール間の
相対捩れ角θと伝達トルクＴとの関係を示すためのT/θ
で表わされる係数）が小さい程有効であることが知られ
ているが，伝達トルクはエンジンの駆動力によって決ま
るため，そのトルク変動吸収能力は，ドライブプレート
とフライホイール間の有効な相対捩れ角をどれだけ大き
く設定することが出来るかで決定されることとなる。
は，捩れ剛性（ドライブプレートとフライホイール間の
相対捩れ角θと伝達トルクＴとの関係を示すためのT/θ
で表わされる係数）が小さい程有効であることが知られ
ているが，伝達トルクはエンジンの駆動力によって決ま
るため，そのトルク変動吸収能力は，ドライブプレート
とフライホイール間の有効な相対捩れ角をどれだけ大き
く設定することが出来るかで決定されることとなる。
しかし，前述した従来のトルク変動吸収装置では，ド
ライブプレート１とフライホイール２間の有効な相対捩
れ角が，円周方向に配設されたコイルスプリング３の許
容応力，密着長等の設計上の制約があるため，相対捩れ
角の大きさには限界があった。
ライブプレート１とフライホイール２間の有効な相対捩
れ角が，円周方向に配設されたコイルスプリング３の許
容応力，密着長等の設計上の制約があるため，相対捩れ
角の大きさには限界があった。
ここで，ドライブプレートとフライホイール間の相対
捩れ角を大きく設定出来るトルク変動吸収装置として，
特開昭59−62724号公報に記載のものがある。この従来
のトルク変動吸収装置は，第５図に示すように，駆動側
ハブ５と従動側プレートの内周面６との間に弾性部材７
を駆動自在に介装したものである。
捩れ角を大きく設定出来るトルク変動吸収装置として，
特開昭59−62724号公報に記載のものがある。この従来
のトルク変動吸収装置は，第５図に示すように，駆動側
ハブ５と従動側プレートの内周面６との間に弾性部材７
を駆動自在に介装したものである。
このトルク変動吸収装置は，円周方向に沿って中央部
から両端側にゆくに従って狭まった空間８内に配置され
た弾性部材７が，空間８を形成する壁面の相対移動によ
り転動し狭まった位置へ移動されることにより，弾性部
材７は押圧されて，その反力でトルク伝達が行なわれ
る。
から両端側にゆくに従って狭まった空間８内に配置され
た弾性部材７が，空間８を形成する壁面の相対移動によ
り転動し狭まった位置へ移動されることにより，弾性部
材７は押圧されて，その反力でトルク伝達が行なわれ
る。
しかし，上記トルク変動吸収装置では，弾性部材７が
90度転動すると，応力方向が逆転するため，弾性部材７
が大変形出来ず，耐久力に劣るため，大トルクの伝達に
対応出来ない。
90度転動すると，応力方向が逆転するため，弾性部材７
が大変形出来ず，耐久力に劣るため，大トルクの伝達に
対応出来ない。
また，弾性部材７自体が転動する為，摩耗しやすく寿
命が短かいので弾性部材７の摩耗が進むと，押圧力が低
下してトルク伝達が出来ない。
命が短かいので弾性部材７の摩耗が進むと，押圧力が低
下してトルク伝達が出来ない。
さらに，高速回転時（ハイパワー走行時）では，弾性
部材７自体に加わる遠心力で反発力が抑制され，伝達ト
ルクが低下する。
部材７自体に加わる遠心力で反発力が抑制され，伝達ト
ルクが低下する。
この発明は，上記従来のトルク変動吸収装置の有して
いた欠点を解消するために為されたものである。すなわ
ち，有効相対捩れ角を大きく設定することが可能で，十
分なトルク変動吸収能力を発揮することが出来，しか
も，作動時に打音が発生する虞れが無く，簡易な構造で
低廉なトルク変動吸収装置を提供することを目的とす
る。
いた欠点を解消するために為されたものである。すなわ
ち，有効相対捩れ角を大きく設定することが可能で，十
分なトルク変動吸収能力を発揮することが出来，しか
も，作動時に打音が発生する虞れが無く，簡易な構造で
低廉なトルク変動吸収装置を提供することを目的とす
る。
（課題を達成するための手段） この発明は、上記課題を達成するために、ドライブプ
レートと、このドライブプレートに対し同軸状に取り付
けられて相対回転自在なフライホイールと、内周部がド
ライブプレートとフライホイールのうちの一方に固定さ
れ外周面が他方の内周面に対向する弾性体と、この弾性
体の外周面に前記内周面に対向するよう固定された複数
のプレートと、このプレートと前記他方の内周面との間
に各々前記弾性体の弾性力によって押圧された状態で前
記ドライブプレートの円周方向に転動自在に介装された
複数の転動体とを有し、前記プレートと前記他方の内周
面との間隔が、該他方の内周面の円周方向に沿って該プ
レートの中央部から両端側に向かうに従って狭まってい
ることを特徴としている。
レートと、このドライブプレートに対し同軸状に取り付
けられて相対回転自在なフライホイールと、内周部がド
ライブプレートとフライホイールのうちの一方に固定さ
れ外周面が他方の内周面に対向する弾性体と、この弾性
体の外周面に前記内周面に対向するよう固定された複数
のプレートと、このプレートと前記他方の内周面との間
に各々前記弾性体の弾性力によって押圧された状態で前
記ドライブプレートの円周方向に転動自在に介装された
複数の転動体とを有し、前記プレートと前記他方の内周
面との間隔が、該他方の内周面の円周方向に沿って該プ
レートの中央部から両端側に向かうに従って狭まってい
ることを特徴としている。
（作用） 本発明によるトルク変動吸収装置のトルク伝達は，内
燃機関の駆動トルクが内燃機関出力軸に固着した本発明
のドライブプレートに伝達され，転動体及び弾性体を介
してドライブプレートと同一軸で相対回転可能なフライ
ホイールへトルク伝達される。
燃機関の駆動トルクが内燃機関出力軸に固着した本発明
のドライブプレートに伝達され，転動体及び弾性体を介
してドライブプレートと同一軸で相対回転可能なフライ
ホイールへトルク伝達される。
上記過程において．内燃機関の爆発による駆動トルク
がドライブプレートの回転を加速し，ドライブプレート
とフライホイール間に相対回転を発生させて転動体をド
ライブプレートと同方向に転動し，弾性体を圧縮して駆
動力をフライホイールに伝達する。
がドライブプレートの回転を加速し，ドライブプレート
とフライホイール間に相対回転を発生させて転動体をド
ライブプレートと同方向に転動し，弾性体を圧縮して駆
動力をフライホイールに伝達する。
すなわち，ドライブプレートに伝えられたトルクは，
ドライブプレートとフライホイールの相対回転分だけ遅
れて伝達される事となり，ドライブプレートに加えられ
るトルクがピークを過ぎドライブプレートが減速を始め
た後で，フライホイールの回転がドライブプレートの回
転に追いつく。従って，フライホイールに伝達されるト
ルクは，内燃機関の爆発時にピークトルクをカットした
状態となり，逆に爆発工程以外の制動側トルクも同様
に，そのピークがカットされる。
ドライブプレートとフライホイールの相対回転分だけ遅
れて伝達される事となり，ドライブプレートに加えられ
るトルクがピークを過ぎドライブプレートが減速を始め
た後で，フライホイールの回転がドライブプレートの回
転に追いつく。従って，フライホイールに伝達されるト
ルクは，内燃機関の爆発時にピークトルクをカットした
状態となり，逆に爆発工程以外の制動側トルクも同様
に，そのピークがカットされる。
この様に，内燃機関特有のトルク変動は，転動体が弾
性体の弾性力に抗してプレート上を両方向に転動し，ド
ライブプレートとフライホイールとの間で相対回転を生
じ，その分の遅れによりトルク変動は吸収されることと
なる。
性体の弾性力に抗してプレート上を両方向に転動し，ド
ライブプレートとフライホイールとの間で相対回転を生
じ，その分の遅れによりトルク変動は吸収されることと
なる。
（実施例） 以下，この発明を，図面に示す実施例に基づいて，さ
らに詳細に説明する。
らに詳細に説明する。
第１および２図において，ドライブプレート11のハブ
11aにフライホイール12のハブ12aがボールベアリング13
を介して同軸状に外嵌されており，これによってフライ
ホイール12がドライブプレート11に対して相対回転自在
に支持されている。
11aにフライホイール12のハブ12aがボールベアリング13
を介して同軸状に外嵌されており，これによってフライ
ホイール12がドライブプレート11に対して相対回転自在
に支持されている。
ドライブプレート11の環状凹部11b内において，フラ
イホイールのハブ12aの外周部に弾性体14が一体的に嵌
合されている。この弾性体14の外周部は，切欠き14aに
よって等分に分割（図面の実施例では六分割）されてお
り，各分割部14bの外面は半径方向に対して直交する平
面となっている。この切欠き14aは，弾性体14の回転時
において，ゴムから成る弾性体の各々分割部14bの外周
両端に発生する剪断を阻止している。そして，この弾性
体の各分割部14bの外面に各々プレート15が固定され，
ドライブプレート11の環状凹部11bの内周面11cに各々対
向されている。
イホイールのハブ12aの外周部に弾性体14が一体的に嵌
合されている。この弾性体14の外周部は，切欠き14aに
よって等分に分割（図面の実施例では六分割）されてお
り，各分割部14bの外面は半径方向に対して直交する平
面となっている。この切欠き14aは，弾性体14の回転時
において，ゴムから成る弾性体の各々分割部14bの外周
両端に発生する剪断を阻止している。そして，この弾性
体の各分割部14bの外面に各々プレート15が固定され，
ドライブプレート11の環状凹部11bの内周面11cに各々対
向されている。
従って，このプレート15と環状凹部内周面11cとの間
隔は，環状凹部内周面11cの円周方向に沿って，プレー
ト15の中央が最も広く，プレート15の両端側にゆくに従
って狭くなっている。
隔は，環状凹部内周面11cの円周方向に沿って，プレー
ト15の中央が最も広く，プレート15の両端側にゆくに従
って狭くなっている。
このプレート15（材料としては鉄板から成るが，但
し，転動体に対して耐摩耗性のある材料であることが好
ましい。転動体も同様である）には，このプレート15の
長手方向（第１図において半径方向と直交する方向）に
延びる溝15a（この溝15aの形状を変更することで捩れ−
トルク特性が自由に変更出来る）が形成され，またドラ
イブプレート11の環状凹部内周面11cに円周方向に延び
る溝11dが形成されていて，この溝11d及び15aに嵌合さ
れた状態でプレート15と環状凹部内周面11cとの間に転
動体16が各々介装され，弾性体14の弾性力によって狭圧
されている。そして，これによって，ドライブプレート
11とフライホイール12との間の相対回転に伴って，転動
体16（ボール又はローラ形状）がプレート15の溝15a上
を転動するようになっている。
し，転動体に対して耐摩耗性のある材料であることが好
ましい。転動体も同様である）には，このプレート15の
長手方向（第１図において半径方向と直交する方向）に
延びる溝15a（この溝15aの形状を変更することで捩れ−
トルク特性が自由に変更出来る）が形成され，またドラ
イブプレート11の環状凹部内周面11cに円周方向に延び
る溝11dが形成されていて，この溝11d及び15aに嵌合さ
れた状態でプレート15と環状凹部内周面11cとの間に転
動体16が各々介装され，弾性体14の弾性力によって狭圧
されている。そして，これによって，ドライブプレート
11とフライホイール12との間の相対回転に伴って，転動
体16（ボール又はローラ形状）がプレート15の溝15a上
を転動するようになっている。
なお，このプレート15の溝15aの両端部は，環状凹部
内周面11cに向って接近するよう迫り上がっており，転
動体16が溝15aから離脱しないようになっている。
内周面11cに向って接近するよう迫り上がっており，転
動体16が溝15aから離脱しないようになっている。
次に，上記トルク変動吸収装置の作動を説明する。
図示しない内燃機関からドライブプレート11に入力さ
れた駆動トルクは，転動体16および弾性体14を介してフ
ライホイール12に伝達されるが，内燃機関の駆動トルク
は吸入，圧縮，爆発，排気の４工程により発生する為，
脈動トルクである事は一般によく知られている。
れた駆動トルクは，転動体16および弾性体14を介してフ
ライホイール12に伝達されるが，内燃機関の駆動トルク
は吸入，圧縮，爆発，排気の４工程により発生する為，
脈動トルクである事は一般によく知られている。
そこで，内燃機関の爆発工程による駆動トルクがドラ
イブプレート11に入力されると，ドライブプレート11は
加速し，慣性により定速を保とうとするフライホイール
12との間に相対回転が生じる。例えば，第１図におい
て，ドライブプレート11がフライホイール12に対し相対
的に反時計回りの方向（矢印ｘ方向）に回転が開始され
ると，転動体16も，弾性体14の弾性力により環状溝内周
面の溝11dに圧着されている事によって，プレート15上
を第１図左方に転動する。この時，転動体16は，プレー
ト15とドライブプレート11の環状凹部内周面11cとの間
隙が狭まる方向に移動する事となるため，弾性体14を圧
縮しながら転動してフライホイール12へ駆動トルクを伝
達する。但し，伝達される駆動トルクの大きさは，ドラ
イブプレート11とフライホイール12の相対回転の量によ
り決まる為，ドライブプレート11は直接内燃機関の駆動
トルクを受けるのに対し，フライホイール12は遅れてそ
の駆動トルクを伝達される。この為，内燃機関の爆発工
程のピークトルクを過ぎ駆動トルクが低下した後に，フ
ライホイール12への伝達トルクが追いつく結果となり，
追いついた後は伝達トルクが増加しない為，ピークトル
クは吸収される。
イブプレート11に入力されると，ドライブプレート11は
加速し，慣性により定速を保とうとするフライホイール
12との間に相対回転が生じる。例えば，第１図におい
て，ドライブプレート11がフライホイール12に対し相対
的に反時計回りの方向（矢印ｘ方向）に回転が開始され
ると，転動体16も，弾性体14の弾性力により環状溝内周
面の溝11dに圧着されている事によって，プレート15上
を第１図左方に転動する。この時，転動体16は，プレー
ト15とドライブプレート11の環状凹部内周面11cとの間
隙が狭まる方向に移動する事となるため，弾性体14を圧
縮しながら転動してフライホイール12へ駆動トルクを伝
達する。但し，伝達される駆動トルクの大きさは，ドラ
イブプレート11とフライホイール12の相対回転の量によ
り決まる為，ドライブプレート11は直接内燃機関の駆動
トルクを受けるのに対し，フライホイール12は遅れてそ
の駆動トルクを伝達される。この為，内燃機関の爆発工
程のピークトルクを過ぎ駆動トルクが低下した後に，フ
ライホイール12への伝達トルクが追いつく結果となり，
追いついた後は伝達トルクが増加しない為，ピークトル
クは吸収される。
また，内燃機関の圧縮工程による制動側トルク（前記
爆発工程の駆動トルクとは逆方向のトルク）がドライブ
プレート11に入力されると，ドライブプレート11とフラ
イホイール12との相対回転は上記と逆方向（ドライブプ
レート11は第１図の矢印ｘ方向と逆方向）となり，転動
体16もプレート15上を右方向に転動する。
爆発工程の駆動トルクとは逆方向のトルク）がドライブ
プレート11に入力されると，ドライブプレート11とフラ
イホイール12との相対回転は上記と逆方向（ドライブプ
レート11は第１図の矢印ｘ方向と逆方向）となり，転動
体16もプレート15上を右方向に転動する。
従って，前期同様，フライホイール12へのトルク伝達
は遅れ，内燃機関制動トルクがピークを過ぎ減少してか
ら，フライホイール12への伝達トルクが追いつく。従っ
て，内燃機関のトルク変動量（振幅）は，大幅に吸収さ
れる事となる。
は遅れ，内燃機関制動トルクがピークを過ぎ減少してか
ら，フライホイール12への伝達トルクが追いつく。従っ
て，内燃機関のトルク変動量（振幅）は，大幅に吸収さ
れる事となる。
なお，弾性体14は，フライホイール12の回転速度が上
昇するに従ってその遠心力の作用によって半径方向外方
に向って伸長され，転動体16を環状凹部内周面11cとの
間でさらに狭圧することとなるため，この結果，ドライ
ブプレート11とフライホイール12との間のトルク伝達効
率が上昇されることとなる。
昇するに従ってその遠心力の作用によって半径方向外方
に向って伸長され，転動体16を環状凹部内周面11cとの
間でさらに狭圧することとなるため，この結果，ドライ
ブプレート11とフライホイール12との間のトルク伝達効
率が上昇されることとなる。
なお，上記実施例においては，弾性体をフライホイー
ル側に取り付けているが，弾性体をドライブプレート側
に取り付け，転動体をフライホイールの内周面との間に
介装するようにしても良い。
ル側に取り付けているが，弾性体をドライブプレート側
に取り付け，転動体をフライホイールの内周面との間に
介装するようにしても良い。
また上記トルク変動吸収装置は，所定以上のトルクが
入力されると転動体16とプレート15との接触面での滑り
が発生し，装置の破損を防止する従来のトルクリミッタ
の機能を有している。ここで，第６図はトルクＴにより
転動体が図左方向に移動した状態を示す。この第６図に
おいて， P;クッション反発力（押圧荷重） F;Pによる転動体への押圧荷重 Ｐ′;Fに対する反発力 F1;P′とＴの合力 （トルクＴに対する反力→伝達トルク） 但しF1≦Ｐ′μ μ；摩擦係数 F1＞Ｐ′μは不成立（接点が滑る） 故にF1＝Ｐ′μがリミットトルクとなる。
入力されると転動体16とプレート15との接触面での滑り
が発生し，装置の破損を防止する従来のトルクリミッタ
の機能を有している。ここで，第６図はトルクＴにより
転動体が図左方向に移動した状態を示す。この第６図に
おいて， P;クッション反発力（押圧荷重） F;Pによる転動体への押圧荷重 Ｐ′;Fに対する反発力 F1;P′とＴの合力 （トルクＴに対する反力→伝達トルク） 但しF1≦Ｐ′μ μ；摩擦係数 F1＞Ｐ′μは不成立（接点が滑る） 故にF1＝Ｐ′μがリミットトルクとなる。
（発明の効果） 以上のように本発明によれば，ドライブプレートとフ
ライホイール間の有効な相対捩れ角が弾性体の半径方向
の撓みによって決定されるため，コイルスプリングの円
周方向の撓みによって相対捩れ角が決定される従来のも
のに比べて非常に大きな相対捩れ角を確保でき，大きな
トルク変動吸収能力を発揮することが出来る。
ライホイール間の有効な相対捩れ角が弾性体の半径方向
の撓みによって決定されるため，コイルスプリングの円
周方向の撓みによって相対捩れ角が決定される従来のも
のに比べて非常に大きな相対捩れ角を確保でき，大きな
トルク変動吸収能力を発揮することが出来る。
さらに本発明によれば，プレートの転動体が転動する
面の形状を変更することにより，トルク変動吸収装置の
捩れ特性を自由に設定することが出来，幅広い分野での
利用が可能である。
面の形状を変更することにより，トルク変動吸収装置の
捩れ特性を自由に設定することが出来，幅広い分野での
利用が可能である。
また本発明によれば，トルク伝達が正側から負側へま
たは負側から正側に切り替る際も，部材間の係合が従来
のように切り替わることが無いため，打音が発生するこ
とは無い。
たは負側から正側に切り替る際も，部材間の係合が従来
のように切り替わることが無いため，打音が発生するこ
とは無い。
そして構造が非常に簡易であり，安価で高性能のトルク
変動吸収装置を提供することが出来る。
変動吸収装置を提供することが出来る。
第１図は本発明の一実施例を示す部分断面正面図，第２
図は第１図のII−II線における断面図，第３図は従来例
を示す部分断面正面図，第４図は同実施例の作動状態を
示す部分図，第５図は他の従来例を示す図，第６図は本
発明のトルクリミッタとしての機能を説明する説明図で
ある。 11……ドライブプレート 11c……環状凹部内周面 12……フライホイール 14……弾性体、15……プレート 16……転動体
図は第１図のII−II線における断面図，第３図は従来例
を示す部分断面正面図，第４図は同実施例の作動状態を
示す部分図，第５図は他の従来例を示す図，第６図は本
発明のトルクリミッタとしての機能を説明する説明図で
ある。 11……ドライブプレート 11c……環状凹部内周面 12……フライホイール 14……弾性体、15……プレート 16……転動体
Claims (1)
- 【請求項１】ドライブプレートと、このドライブプレー
トに対し同軸状に取り付けられて相対回転自在なフライ
ホイールと、内周部がドライブプレートとフライホイー
ルのうちの一方に固定され外周面が他方の内周面に対向
する弾性体と、この弾性体の外周面に前記内周面に対向
するよう固定された複数のプレートと、このプレートと
前記他方の内周面との間に各々前記弾性体の弾性力によ
って押圧された状態で前記ドライブプレートの円周方向
に転動自在に介装された複数の転動体とを有し、前記プ
レートと前記他方の内周面との間隔が、該他方の内周面
の円周方向に沿って該プレートの中央部から両端側に向
かうに従って狭まっていることを特徴とするトルク変動
吸収装置。
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