JP3717630B2 - フライホイール組立体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フライホイール組立体、特に、第１フライホイールと第２フライホイールとの間にダンパー機構が配置されたフライホイール組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フライホイールはエンジンのクランクシャフトの後端に取り付けられ、その慣性モーメントにより低速運転時の回転むらを防止する。また、フライホイールには、始動用リングギアやクラッチが取り付けられる。
フライホイールを第１フライホイールと第２フライホイールとに分割し、その間にダンパー機構を設けたフライホイール組立体が知られている。ダンパー機構は、第１フライホイールと第２フライホイールとの間に配置され両フライホイールが相対回転すると円周方向に圧縮される弾性部材を含んでいる。また、ダンパー機構には、弾性部材と並列に作用する摩擦発生機構を備えたものがある。
【０００３】
以上に述べたフライホイール組立体では、ダンパー機構の弾性部材を介して入力側と出力側とに分かれる動力伝達系において、出力側の慣性モーメントが従来に比べて増大する。この結果、共振回転数をエンジンアイドル回転数以下に下げることが可能になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、フライホイール組立体においては、エンジン始動及びエンジン停止時において低回転領域（たとえば５００ｒｐｍ以下）における共振点を通過する。このとき、過大トルク変動が生じ、ダンパー機構が破損したり音／振動が激しくなることがある。すなわち、過大トルク変動はダンパー機構のストッパートルクを大きく超える。
【０００５】
以上に述べた問題を解決するために、流体の粘性を利用して過大トルク変動に対して大きな抵抗を発生させる粘性抵抗発生機構がダンパー機構として用いられる。また、共振時に第１フライホイールと第２フライホイールとをロックし、高速回転域になると両者のロックを解除するロック機構が用いられている。
また、従来のフライホイール組立体ではクラッチを遮断した状態において、第２フライホイールがダンパー機構のスプリングを介して入力側に連結されている。そのため、第２フライホイールはダンパー機構の出力側の部材として機能し、アイドル回転数以下での共振が生じることがある。この共振によりダンパー機構が破損したりする。
【０００６】
本発明の目的は、クラッチ遮断時の共振による過大トルク変動を抑制することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載のフライホイール組立体は、入力側回転体から出力側回転体にトルクを伝達するものであり、第１フライホイールと第２フライホイールとダンパー機構と出力側部材と中間部材とクラッチ作動機構とを備えている。第１フライホイールには入力側回転体からトルクが入力される。第２フライホイールは第１フライホイールと出力側回転体側に相対回転可能に配置され出力側回転体側に摩擦面を有する。ダンパー機構は、第１フライホイールに連結された入力側部材と、摩擦面に近接して配置された第１連結部と、入力側部材と第１連結部とを回転方向に弾性的に連結する連結部材とを含んでいる。出力側部材は、第１連結部の出力側回転体に配置された第２連結部を有し、出力側回転体にトルクを出力可能である。中間部材は第１及び第２連結部間に配置され、第２フライホイールに相対回転不能にかつ軸方向に移動可能に係合する。クラッチ作動機構は第２フライホイールに固定され、第２連結部を摩擦面側に付勢するとともに、付勢を解除可能である。
【００１０】
請求項１に記載のフライホイール組立体では、第１フライホイールに入力側回転体からトルクが入力されると、そのトルクはダンパー機構に伝達される。ダンパー機構内では、トルクは入力側部材から弾性部材を介して第１連結部に伝達される。第１連結部は、第２フライホイールと中間部材とに挟持されることにより、第２フライホイールにトルクを伝達する。さらに、出力側部材の第２連結部は中間部材とクラッチ作動機構とに挟持されることにより、第２フライホイールからトルクが伝達される。この結果、出力側部材から出力側回転体にトルクが出力される。このフライホイール組立体に捩じり振動が入力されると、ダンパー機構において入力側部材と第１連結部との間で弾性部材が円周方向に圧縮され、捩じり振動を吸収・減衰する。
【００１１】
クラッチ作動機構が第２連結部への付勢を解除すると、第１連結部及び第２連結部がともに他の部材との摩擦係合を解除する。これにより、第２フライホイールはダンパー機構及び出力側部材から切り離された状態になる。そのため、ダンパー機構の弾性部材の出力側には第１連結部のみが残された状態になる。このように、ダンパー機構において弾性部材の出力側の慣性モーメントが小さくなるため、アイドル回転数以下での共振が生じにくくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
第１実施形態
図１は本発明の一実施形態としてのフライホイール組立体１の動力伝達模式図であり、図２はフライホイール組立体１の部分縦断面概略図である。
図１において、フライホイール組立体１は、エンジン側のクランクシャフト２（入力側回転体）からトランスミッションから延びるメインドライブシャフト３（出力側回転体）にトルクを伝達する動力伝達機構であり、捩じり振動を減衰するためのダンパー機能及びトルクを断続するためのクラッチ機能を有している。フライホイール組立体１は、主に、第１フライホイール４と第２フライホイール５と、両フライホイール４，５間に配置されたダンパー機構６とから構成されている。ダンパー機構６は、第１フライホイール４と第２フライホイール５に制限された範囲内で相対回転を許容するための弾性部材として機能するスプリング９を含んでいる。フライホイール組立体１はさらに第１クラッチ７と第２クラッチ８とを備えている。第１クラッチ７は第１フライホイール４と第２フライホイール５との間に配置されており、さらに具体的にはダンパー機構と６と第２フライホイール５を連結している。第２クラッチ８は第２フライホイール５とメインドライブシャフト３との間に配置されている。また、図１には図示していないが、フライホイール組立体１は、第１及び第２クラッチ７，８を作動させるためのクラッチカバー組立体１１（クラッチ作動機構）を有している。第１クラッチ７と第２クラッチ８は、クラッチカバー組立体１１によりほぼ同時にトルク伝達を遮断可能である。第１クラッチ７と第２クラッチ８のトルク容量はほぼ同等に設定してもよいし、後述のようにあえて大きく異ならせてもよい。
【００１３】
クランクシャフト２から第１フライホイール４にトルクが伝達されると、ダンパー機構６及び第１クラッチ７を介して第２フライホイール５にトルクが伝達される。第２フライホイール５のトルクは、第２クラッチ８を介してメインドライブシャフト３に出力される。エンジン側からトルクが伝達されると、第１フライホイール４と第２フライホイール５との間で相対回転が生じる。このとき、ダンパー機構６のスプリング９が円周方向に圧縮され、振動を吸収する。
【００１４】
次に、図２を用いてフライホイール組立体１の具体的な構造について説明する。図２におけるＯ−Ｏがフライホイール組立体１の回転軸線である。また、図２において、左側をエンジン側とし右側をトランスミッション側とする。
フライホイール組立体１は、主に、第１フライホイール４と第２フライホイール５とダンパー機構６とを備えている。第１フライホイール４は円板状の肉厚の部材である。第１フライホイール４は内周側にトランスミッション側に延びる筒状部４ａを有している。筒状部４ａには、軸方向に貫通する複数の孔４ｂが形成されている。この孔４ｂは、後述するクランクボルト１００が貫通するためのねじ溝が切られていない孔である。第１フライホイール４は外周部の軸方向厚みが大きくなっており、全体の慣性モーメントが大きくなっている。第１フライホイール４の外周には、リングギア３１が固定されている。第２フライホイール５は、第１フライホイール４と同様に円板状の肉厚の部材である。第２フライホイール５は、第１フライホイール４の近傍に配置されている。すなわち、第２フライホイール５は第１フライホイール４のトランスミッション側に僅かな隙間をおいて配置されている。第２フライホイール５には中心孔が形成されており、その中心孔を通って筒状部４ａがトランスミッション側に延びている。第２フライホイール５は、第１軸受１７を介して第１フライホイール４に回転自在に支持されている。第１軸受１７は、筒状部４ａの外周面４ｄと第２フライホイール５の内周面との間に配置されている。第１軸受１７は、インナーレースとアウターレースと両レース間に配置された複数の転動体とから構成されている。第１軸受１７のインナーレースは外周面４ｄに固定されている。また、インナーレースのエンジン側端面は第１フライホイール４に当接・支持されている。第１軸受１７のアウターレースは第２フライホイール５の内周面にスナップリングを介して固定されている。このようにして、第２フライホイール５は第１軸受１７により第１フライホイール４に相対回転自在に支持されている。
【００１５】
第２フライホイール５の外周側におけるトランスミッション側には、環状の平坦な摩擦面５ａが形成されている。また、第２フライホイールの外周端には、トランスミッション側に延びる複数の突出部５ｂが形成されている。
第１フライホイール４の内周部には、メインドライブシャフト３の先端を相対回転自在に支持するための第２軸受１８が配置されている。第２軸受１８は、筒状部４ａの内周面４ｃとメインドライブシャフト３との間に配置されている。第２軸受１８は、インナーレースとアウターレースと両レース間に配置された複数の転動体とから構成されている。第２軸受１８のアウターレースは筒状部４ａの内周面４ｃに固定されている。また、インナーレースのエンジン側面は第１フライホイール４に当接・支持されている。また、第２軸受１８のインナーレースはメインドライブシャフト３の先端に当接している。
【００１６】
次に、第２フライホイール５のトランスミッション側に配置され、前述のダンパー機構６、第１クラッチ７、第２クラッチ８及びクラッチカバー組立体を構成する各部材について説明する。それらの部材は、主に、中間部材１０、クラッチカバー組立体１１、第１クラッチディスク組立体１２及び第２クラッチディスク組立体１３である。クラッチカバー組立体１１は、クラッチ作動機構として機能するものであり、クラッチカバー１４、プレッシャプレート１５及びダイヤフラムスプリング１６から構成されている。クラッチカバー１４は、外周端が第２フライホイール５の突出部５ｂにたとえばボルトで固定された環状の部材であり、第２フライホイール５の摩擦面５ａの内周端付近まで延びている。プレッシャプレート１５は、クラッチカバー１４の内周側ですなわちエンジン側に配置された環状のプレート部材である。プレッシャプレート１５は、図示しないストラッププレートによりクラッチカバー１４に固定され、クラッチカバー１４に対して相対回転不能にかつ軸方向に移動可能になっている。ダイヤフラムスプリング１６は、クラッチカバー１４とプレッシャプレート１５との間に配置されている。ダイヤフラムスプリング１６は、環状の弾性部１６ａと弾性部１６ａから半径方向内側に延びる複数のレバー部１６ｂとから構成されている。弾性部１６ａは、内周端が２本のワイヤリング３０を介してクラッチカバー１４に揺動自在に支持されている。また、弾性部１６ａの外周部はプレッシャプレート１５のトランスミッション側面に当接している。弾性部１６ａはクラッチカバー１４とプレッシャプレート１５との間で軸方向に圧縮されており、プレッシャプレート１５に対して第２フライホイール５の摩擦面５ａ側への付勢力を与えている。複数のレバー部の先端（半径方向内側端）付近には図示しないレリーズ機構が配置されている。レリーズ機構が複数のレバー部１６ｂをエンジン側に押すと、ダイヤフラムスプリング１６からプレッシャプレート１５への付勢力が解除される。
【００１７】
第１クラッチディスク組立体１２は、第１フライホイール４から第２フライホイール５にトルクを伝達するための部材であり、ダンパー機構６を含んでいる。第１クラッチディスク組立体１２は、主に、クラッチプレート１９、リテーニングプレート２０及びドライブプレート２１及びスプリング９から構成されている。クラッチプレート１９及びリテーニングプレート２０は筒状部４ａと摩擦面５ａの内周縁との間に配置された環状のプレート部材である。クラッチプレート１９とリテーニングプレート２０は、図示しないピン等により互いに固定されている。クラッチプレート１９とリテーニングプレート２０との軸方向間には、環状のドライブプレート２１が配置されている。ドライブプレート２１の内周縁には、筒状部４ａの孔４ｂに対応する孔２１ａが形成されている。クランクボルト１００は、ドライブプレート２１の孔２１ａ及び第１フライホイール４の孔４ｂを貫通してクランクシャフト２に形成されたねじ孔２ａに螺合している。ドライブプレート２１ｂは、外周側にスプリング９が配置されるばね収容部２１ｂを有している。スプリング９は、螺旋状に形成されたコイルスプリングであり、ばね収容部２１ｂ内に配置されている。なお、クラッチプレート１９及びリテーニングプレート２０にはスプリング９の半径方向及び軸方向の移動を規制するとともに円周方向両端を支持する切起し部が形成されている。このようにして、スプリング９はドライブプレート２１からプレート１９，２０に対してトルク伝達するようになっている。クラッチプレート１９の内周縁は、筒状部４ａの外周面４ｂの回りに配置されたブッシュ２２，２３を介して支持されている。クラッチプレート１９には、複数の第１リベット２４を介して第１摩擦フェーシング２５が固定されている。第１摩擦フェーシング２５は、芯板と芯板の両側に固定されたフェーシング材料とから構成されている。第１摩擦フェーシング２５は、第２フライホイール５の摩擦面５ａに近接して配置されている。以上に述べた第１クラッチディスク組立体１２は第２フライホイール５のトランスミッション側に配置されている。言い換えると、ダンパー機構６は第１フライホイール４と第２フライホイール５との軸方向間に配置されていない。このようなダンパー機構６の配置により、後述のように、ダンパー機構６の交換がよういになっている。さらに、ダンパー機構６の冷却性が向上している。
【００１８】
中間部材１０は比較的肉厚の環状部材である。中間部材１０は、第１摩擦フェーシング２５のトランスミッション側に配置されている。中間部材１０の軸方向両端面は平坦な摩擦係合面となっている。中間部材１０の外周側には複数の図示しない突出部が形成されている。この突出部は第２フライホイール５の突出部５ｂに係合しており、これにより、中間部材１０は第２フライホイール５に対して相対回転不能にかつ所定範囲内で軸方向に移動可能となっている。
【００１９】
第２クラッチディスク組立体１３は、第２フライホイール５からメインドライブシャフト３にトルクを伝達するための部材である。第２クラッチディスク組立体１３は、主に、スプラインハブ２６と、プレート２７と、第２摩擦フェーシング２８とから構成されている。スプラインハブ２６は、軸方向に筒状に延びるボス部と、ボス部から外周側に延びるフランジ部とから構成されている。ボス部の内周側には、メインドライブシャフト間の外周面に形成されたスプライン歯に係合するスプライン孔が形成されている。この係合により、スプラインハブ２６はメインドライブシャフト３に対して相対回転不能にかつ軸方向に移動自在となっている。スプラインハブ２６のフランジには、円板状のプレート２７の内周端が複数の第３リベット３７により固定されている。プレート２７の外周端には、複数の第２リベット２９を介して第２摩擦フェーシング２８が固定されている。第２摩擦フェーシング２８の構成は第１摩擦フェーシング２５と同様である。第２摩擦フェーシング２８は、中間部材１０のトランスミッション側面とプレッシャプレート１５の押圧面１５ａとの間に配置されている。プレート２７には複数の孔２７ａが形成されている。この孔２７ａを通ってトランスミッション側の空気をダンパー機構６に供給可能である。
【００２０】
以上の構造において、第１摩擦フェーシング２５と第２フライホイール５と中間部材１０とにより第１クラッチ７が構成されている。また、中間部材１０と第２摩擦フェーシング２８とプレッシャプレート１５とにより第２クラッチ８が構成されている。
次に動作について説明する。
【００２１】
運転者がクラッチペダルを踏んでいない通常運転時には、レリーズ機構がダイヤフラムスプリング１６を付勢していないため、ダイヤフラムスプリング１６の弾性部１６ａがプレッシャプレート１５に対して荷重を与えている。この状態で第１摩擦フェーシング２５は第２フライホイール５と中間部材１０との間に挟持され、第２摩擦フェーシング２８は中間部材１０とプレッシャプレート１５との間で挟持される。すなわち、第１及び第２クラッチ７，８がともに連結された状態になる。このとき、第１フライホイール４のトルクは、ダンパー機構６を介してさらに第１クラッチ７を介して第２フライホイール５に伝達され、さらに第２クラッチ８を介してメインドライブシャフト３側に出力される。
【００２２】
クラッチ連結状態で捩じり振動がフライホイール組立体１に入力されると、ダンパー機構６を介して第１フライホイール４と第２フライホイール５とが相対回転する。このとき、スプリング９が円周方向に圧縮され、振動を吸収・減衰する。
運転者がクラッチペダルを踏むと、図示しないレリーズ機構がダイヤフラムスプリング１６のレバー部１６ｂ先端をエンジン側に押す。すると、弾性部１６ａからプレッシャプレート１５への荷重が解除され、プレッシャプレート１５がトランスミッション側に移動する。この結果、第１クラッチ７及び第２クラッチ８が遮断される。この状態で第２フライホイール５は第１フライホイール４に対しても第２クラッチディスク組立体１３に対しても切断された状態である。
【００２３】
低回転数領域の共振点通過問題対策（１）
エンジン始動時には運転者がクラッチペダルを踏むことにする。すると、前述のように、第１クラッチ７と第２クラッチ８が同時に遮断される。第２フライホイール５はエンジン側からもトランスミッション側からも切断される。このときダンパー機構６の出力側の慣性モーメントが小さくなるため、アイドル回転数以下で生じる共振を抑えることができる。
【００２４】
低回転数領域の共振点通過問題対策（２）
さらに、第１クラッチ７のトルク容量を第２クラッチ８のトルク容量より小さくすることで、第１クラッチ７をトルクリミッタとして機能させてもよい。そのためには、第１摩擦フェーシング２５の摩擦係数を第２摩擦フェーシング２８に対して小さくする。この場合は、クラッチを連結していても低回転数領域の共振点過大トルク変動を減衰可能である。
【００２５】
第２クラッチ８のトルク容量は従来のクラッチのトルク容量と同等である。第１クラッチ７のトルク容量はダンパー機構６のストッパートルクより小さい。これにより、フライホイール組立体１にストッパートルクより大きな過大トルク変動が入力されたときに、第１クラッチ７が滑ることで捩じり振動を減衰する。ダンパー機構６は最大捩じり角度まで捩じれないため、大きな荷重が加わず寿命が延びる。
【００２６】
ダンパー交換作業
ダンパー機構６すなわち第１クラッチディスク組立体１２を交換する際に、初めにクラッチカバー組立体１１を第２フライホイール１５から取り外す。次に、第２クラッチディスク組立体１３及び中間部材１０を取り外す。この状態でクランクボルト１００を外すと、フライホイール組立体１の残りをクランクシャフト２から取り外せるとともに、第１クラッチディスク組立体６をフライホイール４，５から取り外せる。このように、ダンパー機構６が第２フライホイール５のトランスミッション側に配置されているため、ダンパー機構６の交換が容易になっている。また、ダンパー機構６と第２フライホイール５との連結は第１摩擦フェーシング２５を介した摩擦係合であるため、取り外しが容易である。
第２実施形態
図３の模式図に示すように、ダンパー機構６にスプリング９と並列に作用する摩擦抵抗発生機構３２を設けてもよい。摩擦抵抗発生機構３２は、たとえばプレート１９，２０とドライブプレート２１との間に配置されたワッシャ等から構成される。
第３実施形態
図４の模式図に示すように、ダンパー機構６においてスプリング９と並列に作用する粘性抵抗発生機構３３を設けてもよい。この場合には、構造が複雑になるものの、大きな抵抗を得ることができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係るフライホイール組立体では、第１フライホイールと第２フライホイールの間に第１クラッチが配置されているため、クラッチ作動機構により第１クラッチと第２クラッチを遮断すると、第２フライホイールはダンパー機構及び出力側回転体の両方から遮断される。この結果、ダンパー機構の出力側に大きな慣性モーメントがなくなり、低回転数領域における共振が生じにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としてのフライホイール組立体の動力伝達模式図。
【図２】第１実施形態のフライホイール組立体の部分縦断面概略図。
【図３】第２実施形態におけるフライホイール組立体の動力伝達模式図。
【図４】第３実施形態におけるフライホイール組立体の動力伝達模式図。
【符号の説明】
１ フライホイール組立体
２ クランクシャフト（入力側回転体）
３ トランスミッション入力シャフト（出力側回転体）
４ 第１フライホイール
５ 第２フライホイール
６ ダンパー機構
７ 第１クラッチ
８ 第２クラッチ
９ スプリング（弾性部材）
１０ 中間部材
１１ クラッチカバー組立体（クラッチ作動機構）
１２ 第１クラッチディスク組立体
１３ 第２クラッチディスク組立体（出力側機構）
１９ クラッチプレート
２０ リテーニングプレート
２１ ドライブプレート（入力側部材）
２５ 第１摩擦フェーシング（第１連結部）
２８ 第２摩擦フェーシング（第２連結部）

Claims (1)

1. 入力側回転体から出力側回転体にトルクを伝達するフライホイール組立体であって、
   前記入力側回転体からトルクが入力される第１フライホイールと、
   前記第１フライホイールの前記出力側回転体側に相対回転可能に配置され前記出力側回転体側に摩擦面を有する第２フライホイールと、
   前記第１フラホイールに連結された入力側部材と、
   前記摩擦面に近接して配置された第１連結部と、
   前記入力側部材と前記第１連結部とを回転方向に弾性的に連結する弾性部材とを含むダンパー機構と、
   前記第１連結部の前記出力側回転体側に配置された第２連結部を有し、前記出力側回転体にトルクを出力可能な出力側部材と、前記第１及び第２連結部間に配置され、前記第２フライホイールに相対回転不能にかつ軸方向に移動可能に係合する中間部材と、
   前記第２フライホイールに固定され、前記第２連結部を前記摩擦面側に付勢するとともに、前記付勢を解除可能なクラッチ作動機構と、を備えたフライホイール組立体。

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