JP4777939B2 - フライホィール装置 - Google Patents

Description

本発明はフライホィール装置に関し、エンジンのクランク軸とフライホィールマスとを弾性板を介して連結する部分の構造を改良したものである。

自動車のエンジンのクランク軸には、クランク軸の回転を円滑にするフライホィールマスが弾性板を介して設けられ、フライホィール装置を構成している。

エンジンのクランク軸には弾性板としてのフレキシブルプレートを介してフライホィールが設けられ、該フライホィールにはクラッチを介してトランスミッションが連結されている。そして、クラッチを切り離す際に、クラッチからフライホィールへ向かって軸力が作用することから、クラッチを切り離す際にドライブプレートが撓んでフライホィールが軸方向へ移動することがないように抵抗する軸方向抵抗機能が要求される。また、シリンダ内の爆発によりピストンが押し下げられることから、クランク軸における最もフライホィール側のクランクピンの軸心とクランク軸の軸心とを含む面内でクランク軸に曲げ力が作用することになり、この曲げ力を吸収する曲げ力吸収機能が要求される。つまり、ドライブプレートには、軸方向抵抗機能と曲げ力吸収機能とが要求される。

従来のフライホィール装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１では、軸方向抵抗機能と曲げ力吸収機能を持たせるため、図１のようにクランクシャフト１にフレキシブルプレート２を介してフライホィール４を結合し、該フライホィール４が軸方向へ移動するのを規制しかつ揺動を可能にするため、クランクシャフト１にスペーサ２０を結合し、該スペーサ２０およびＣリング２１との間に半径方向および軸方向の隙間を設けてフライホィール４を配置している。
実開昭６３−１９０６３９号公報

ところが、クラッチを切り離す際にストロークの損失として許容できるフライホィール４とＣリング２１との間の隙間の寸法は、例えば０．５ｍｍ〜０．７ｍｍ程度であり、そのような小さい隙間を安定して確保することは困難である。しかも隙間の存在はそのままストロークの損失となってしまうという問題がある。

そこで本発明は、前記の課題を解決したフライホィール装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、エンジンのクランク軸の端面に弾性板の半径方向軸心側を結合し、該弾性板の半径方向外周側であって軸方向反エンジン側にフライホィールマスを結合し、該フライホィールマスの軸方向反エンジン側にクラッチを介してトランスミッションを連結したフライホィール装置において、前記クランク軸の端面に弾性板を介して補強板を結合し、該補強板の外周部には、前記クラッチから前記フライホィールマスへ加わる軸力を支持し、かつ前記クランク軸がエンジンから曲げ力を受けて前記補強板が前記フライホィールマスの内周部に摺動接触して揺動するのを許容する摺動支持部を設けたことを特徴とする。

この発明によれば、クラッチを切り離す際にクラッチからフライホィールマスへ軸力が加わるが、補強板の外周部である摺動支持部がフライホィールマスの内周部に当接してエンジン側からフライホィールマスを支持するので、フライホィールマスが軸方向エンジン側へ移動することはない。また、クランク軸がエンジンから曲げ力を受けた場合には、補強板の摺動支持部がフライホィールマスの内周部に摺動接触していて該補強板はクランク軸と共にフライホィールマスに対して相対的に揺動するので、クランク軸へ加わる曲げ力が弾性板により吸収される。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のフライホィール装置において、前記クランク軸にエンジンから曲げ荷重が加わったときに前記クランク軸が揺動する際の揺動中心を中心とする円弧外周面を、前記補強板の外周部に形成したことを特徴とする。

この発明によれば、クランク軸がエンジンから曲げ力を受けた場合には、補強板の円弧外周面がフライホィールマスの内周部に当接した状態で、補強板の円弧外周面が円周方向に沿って移動し、補強板が揺動する。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載のフライホィール装置において、前記クランク軸にエンジンから曲げ荷重が加わったときに前記クランク軸が揺動する際の揺動中心を中心とする円弧内周面を、前記フライホィールマスの内周部に形成したことを特徴とする。

この発明によれば、クランク軸がエンジンから曲げ力を受けた場合には、補強板の外周部がフライホィールマスの円弧内周面に当接した状態で、補強板の外周部がフライホィールマスの円弧内周面の円周方向に沿って移動し、補強板が揺動する。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のフライホィール装置において、前記弾性板を弾性変形させることにより、前記フライホィールマスを前記摺動支持部へ向かって押圧して予圧を付与したことを特徴とする。

この発明によれば、フライホィールマスから摺動支持部へ予圧が付与されているので、クランク軸が揺動する際に、該クランク軸と共に揺動する補強板の摺動支持部にフライホィールマスの内周部が押圧されており、これによりクランク軸へ加わる曲げ力がフライホィールマスと補強板との摩擦抵抗によって吸収され、フライホィールマスに対するクランク軸の揺動が減衰する。

請求項１に係るフライホィール装置によれば、クラッチを切り離す際にクラッチからフライホィールマスへ軸力が加わるが、補強板の外周部である摺動支持部がフライホィールマスの内周部に当接してエンジン側からフライホィールマスを支持するので、フライホィールマスが軸方向エンジン側へ移動することはない。また、クランク軸がエンジンから曲げ力を受けた場合には、補強板の摺動支持部がフライホィールマスの内周部に摺動接触していて該補強板はクランク軸と共にフライホィールマスに対して相対的に揺動するので、クランク軸へ加わる曲げ力が弾性板により吸収される。従って、従来のようにフライホィールとの間に小さい隙間を確保するために管理する必要がなく、またクラッチのストロークが損失するということもない。

請求項２に係るフライホィール装置によれば、クランク軸がエンジンから曲げ力を受けた場合には、補強板の円弧外周面がフライホィールマスの内周部に当接した状態で、補強板の円弧外周面が円周方向に沿って移動し、補強板が揺動する。

請求項３に係るフライホィール装置によれば、クランク軸がエンジンから曲げ力を受けた場合には、補強板の外周部がフライホィールマスの円弧内周面に当接した状態で、補強板の外周部がフライホィールマスの円弧内周面の円周方向に沿って移動し、補強板が揺動する。

請求項４に係るフライホィール装置によれば、フライホィールマスから摺動支持部へ予圧が付与されているので、クランク軸が揺動する際に、該クランク軸と共に揺動する補強板の摺動支持部にフライホィールマスの内周部が押圧されており、これによりクランク軸へ加わる曲げ力がフライホィールマスと補強板との摩擦抵抗によって吸収され、フライホィールマスに対するクランク軸の揺動が減衰する。

以下、本発明によるフライホィール装置の実施の形態を説明する。
（ａ）実施の形態１
まず、実施の形態１を図１に基づいて説明する。

図中の右側にはエンジンが配置され、該エンジンのクランク軸１の端面に弾性板としてのドライブプレート２の半径方向軸心側がボルト３を介して結合され、該ドライブプレート２の半径方向外周側であって軸方向反エンジン側にフライホィールマス４がボルト５を介して結合され、該フライホィールマス４の軸方向反エンジン側にクラッチ６を介して図示しないトランスミッションが連結されている。より詳細に述べると、クラッチ６と図示しないトランスミッションとの間には、クラッチ６の半径方向軸心側に配置されてダンパ８が設けられ、該ダンパ８が出力軸９を介して図示しないトランスミッションに連結されている。フライホィールマス４の外周部には、リングギヤ２７が設けられている。

クランク軸１の端面には、前記ドライブプレート２を挟んで補強板としてのレインフォースプレート７が前記ボルト３により共締めされている。該レインフォースプレート７は、図３に示すように中央部に孔７ａが形成され、前記ボルト３を挿通させるための挿通孔７ｂが円周方向に沿って複数形成されている。そして、該レインフォースプレート７の外周部には、前記クラッチ６から前記フライホィールマス４へ加わる軸力を支持し、かつ前記クランク軸１がエンジンから曲げ力を受けて前記レインフォースプレート７が前記フライホィールマス４の内周部に摺動接触して揺動するのを許容する摺動支持部７ｃが設けられている。該摺動支持部７ｃは、前記クランク軸１にエンジンから曲げ荷重が加わったときにクランク軸１が揺動する際の揺動中心を中心とする円弧外周面を、レインフォースプレート７の外周部に形成したものである。該摺動支持部７ｃは、フライホィールマス４の内周面とエンジン側の面との縁部に当接している。

ここで、エンジンからクランク軸１に加わる曲げ力を、図２に基づいて説明する。エンジン２３のクランク軸１には、該クランク軸１の軸心とオフセットした位置に、ピストン２４に連結されたロッド２５の基端部を回転自在に支持するためのクランクピン１ａが設けられており、該クランクピン１ａはシリンダの数だけ存在する。そして、クランク軸１の軸心を中心とする円周方向においてクランクピン１ａの配列は、例えば４気筒エンジンであれば直立配置４気筒，Ｖ字配置４気筒，水平配置４気筒ごとに異なることになる。クランクピン１ａの配置がどのような配置であっても、一般的にはクランク軸１の端面には、最もフライホィールマス４側のピストンに加わる爆発力による曲げ荷重を多く受けることがわかっている。つまり、クランク軸１の端面には所定方向の曲げ力が加わり、該所定方向の曲げ力は、クランク軸１における最もフライホィールマス４側のクランクピン１ａの軸心とクランク軸１の軸心とを含む面と略直角な軸回りの曲げ力となる。この発明では、図３に示すように、レインフォースプレート７の摺動支持部７ｃには、前記クランク軸１にエンジンから曲げ荷重が加わったときにクランク軸１が揺動する揺動中心を中心とする円弧外周面７ｃが形成されているので、レインフォースプレート７はいずれの方向へも揺動可能である。従って、円周方向での最もフライホィールマス４側のクランクピン１ａの位置を考慮する必要がない。

このような構成を採用することにより、クラッチ６からフライホィールマス４へ加わる軸力が摺動支持部７ｃにより支持され、かつレインフォースプレート７と共にクランク軸１が揺動可能に保持されているのでクランク軸１がエンジンから受ける曲げ力がドライブプレート２により吸収される。

次に、前記クラッチ６の構成を説明する。図１に示されるように、フライホィールマス４のトランスミッション側にはボルト１０を介してクラッチカバー１１が結合されている。該クラッチカバー１１の内部には、薄いリング状の出力部材１２が軸方向に沿って移動自在に設けられ、該出力部材１２の内周部は前記ダンパ８の入力部材２０に連結されている。該出力部材１２をフライホィールマス４の端面へ押圧するためのプレッシャプレート１３が設けられている。つまり、該プレッシャプレート１３と前記フライホィールマス４との間に挟むようにして出力部材１２が設けられ、該出力部材１２の両面には、リング状の摩擦材１２ａ，１２ｂが貼り付けられている。

プレッシャプレート１３を出力部材１２を介して前記フライホィールマス４へ押圧してクラッチ６を接続するために後述する皿ばね１８が設けられる一方、プレッシャプレート１３を左方へ移動させるための機構が設けられている。即ち、以下のように構成されている。プレッシャプレート１３のトランスミッション側にはリベット１４を介して保持金具１５が結合されると共に、該保持金具１５と対応する位置のプレッシャプレート１３には円周に沿って保持突起１３ａが形成されている。

一方、クラッチカバー１１の内面には円周方向に沿って複数のリベット１６が装着されており、これらの複数のリベット１６を介して皿ばね１８が支持されている。即ち、皿ばね１８には円周方向に沿って複数の孔１８ａが形成され、皿ばね１８の両側に円環リング１７を１本ずつ配置した状態で、該円環リング１７の内側において前記孔１８ａの夫々にリベット１６が挿入され、該リベット１６がクラッチカバー１１の内側に結合されている。これにより、皿ばね１８が２本の円環リング１７を支点として揺動可能にクラッチカバー１１の内部に支持され、その外周部が前記保持金具１５と前記保持突起１３ａとの間に挿入されている。そして、皿ばね１８を有するクラッチカバー１１をフライホィールマス４に結合することにより、皿ばね１８の有する付勢力でプレッシャプレート１３がフライホィールマス４へ付勢された状態になっている。この皿ばね１８の左側には、該皿ばね１８の内周部を軸方向エンジン側へ向かって押圧するクラッチレリーズベアリング１９が、出力軸９を囲繞するようにして設けられている。

前記ダンパ８は、入力側回転部材２０と、出力側回転部材２１と、ばね２２とによって構成されている。前記入力側回転部材２０は、前記クラッチ６の出力部材１２の内周部がリベット２６を介して連結された回転部材２０ａと、該回転部材２０ａにリベット２０ｃを介して連結された回転部材２０ｂとにより構成されている。前記出力側回転部材２１は、一対の回転部材２０ａ，２０ｂの間に挟持された円盤部２１ａと、出力軸９とスプライン結合された筒部２１ｂとにより構成されている。前記ばね２２は、円周方向に沿って配置され前記入力側回転部材２０と前記出力側回転部材２１とを円周方向に連結している。

次に、フライホィール装置の作用を説明する。

通常の運転状態では、皿ばね１８の付勢力によりプレッシャプレート１３が図１中の右方へ付勢されているので、クラッチ６の出力部材１２とフライホィールマス４とが一体に回転する。このため、クランク軸１の回転運動がクラッチ６を介してダンパ８へ伝わり、ダンパ８から出力軸９を介して図示しないトランスミッションへ伝わる。次に、クラッチを切り離すためクラッチレリーズベアリング１９が図１中の右方へ移動すると、皿ばね１８の半径方向軸心側が右方へ押圧されるので、一対の円環リング１７の部分を揺動中心として皿ばね１８が揺動し、皿ばね１８の半径方向外周部側が左方へ移動する。このため、プレッシャプレート１３が図１中の左方へ移動され、摩擦材１２ａ，１２ｂがプレッシャプレート１３，フライホィールマス４から分離する。このため、フライホィールマス４と出力部材１２とが切り離される。

クラッチを切り離すためクラッチレリーズベアリング１９を図１中の右方へ移動させる際に、クラッチレリーズベアリング１９から皿ばね１８に図１中の右方へ向かう力が加わり、その力がクラッチカバー１１を介してフライホィールマス４へ伝わるが、レインフォースプレート７の外周部である摺動支持部７ｃがフライホィールマス４の内周部に当接してエンジン側からフライホィールマス４を支持する。このため、フライホィールマス４が軸方向エンジン側へ移動することはなく、フライホィールマス４が軸方向エンジン側へ移動することによるクラッチの切り離し不良が防止される。

次に、クランク軸１がエンジン１から受ける曲げ力に対する対応について説明する。シリンダ内の爆発によりピストン２４に加わる荷重がクランク軸１のクランクピン１ａに作用し、クランク軸１に曲げ力が加わる。この曲げ力は、最もフライホィールマス４側のピストン２４からクランクピン１ａを介してクランク軸１へ加わる曲げ力が最も大きくなり、この曲げ力が加わるとレインフォースプレート７の摺動支持部７ｃがフライホィールマス４の内周部に摺動接触してレインフォースプレート７がクランク軸１と共に揺動可能なので、クランク軸１へ加わる曲げ力がドライブプレート２により吸収される。
（ａ）実施の形態２，３，４
次に、実施の形態２，３，４を図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に基づいて説明する。なお、実施の形態２，３，４は実施の形態１の一部を変更したものなので、同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。

実施の形態２は、図４（ａ）に示すようにレインフォースプレート７の外周部にクランク軸１の揺動中心を中心とする円弧外周面を形成して摺動支持部７ｃとする一方、フライホィールマス４の内周面とエンジン側端面との間にテーパ面４ｃを形成したものである。

クランク軸１がエンジンから曲げ力を受けた場合には、レインフォースプレート７の摺動支持部７ｃである円弧外周面がフライホィールマス４のテーパ面４ｃに当接した状態で、レインフォースプレート７の円弧外周面が円周方向に沿って移動し揺動する。この場合は、フライホィールマス４はテーパ面４ｃを形成するだけなので、加工が容易である。

実施の形態３は、図４（ｂ）に示すようにレインフォースプレート７の外周縁部を略直角にする一方、フライホィールマス４の内周面とエンジン側端面との間にクランク軸１の揺動中心を中心とする円弧内周面４ｄを形成したものである。

クランク軸１がエンジンから曲げ力を受けた場合には、レインフォースプレート７の摺動支持部７ｃである外周縁部がフライホィールマス４の円弧内周面４ｄに当接した状態で、レインフォースプレート７の外周縁部がフライホィールマス４の円弧内周面の円周方向に沿って移動し、レインフォースプレート７が揺動する。この場合は、板材からレインフォースプレート７を切り出すだけで製作できるので、低コストとなる。

実施の形態４は、図４（ｃ）に示すようにレインフォースプレート７の外周縁部を略直角にする一方、フライホィールマス４の内周面とエンジン側端面との間にテーパ面４ｃを形成したものである。

クランク軸１がエンジンから曲げ力を受けた場合には、レインフォースプレート７の摺動支持部７ｃである外周縁部がフライホィールマス４のテーパ面４ｃに当接した状態で、レインフォースプレート７の外周縁部がテーパ面４ｃに沿って移動し、レインフォースプレート７が揺動する。この場合は、フライホィールマス４によっては、レインフォースプレート７の揺動角度が小さく、特にフライホィールマス４の内周部を曲線にしなくても、フレキシブルフライホィールとして十分な揺動をさせることができる場合に採用する。曲線部がないので、設計や製作が容易である。

実施の形態２，３，４のその他の構成，作用は実施の形態１と同じなので説明を省略する。

実施の形態２〜４において、フライホィールマス４をレインフォースプレート７の摺動支持部７ｃに確実に接触させるため、ドライブプレート２を弾性変形させることによって若干の与圧を与え、フライホィールマス４を摺動支持部７ｃに摺動させてクランク軸に加わる曲げ力が減衰するように設定することもできる。

このように構成すると、フライホィールマス４から摺動支持部７ｃへ予圧が付与されているので、クランク軸１が揺動する際に、該クランク軸１と共に揺動するレインフォースプレート７の摺動支持部７ｃにフライホィールマス４の内周部が押圧されているため、クランク軸１へ加わる曲げ力がフライホィールマス４とレインフォースプレート７との摩擦抵抗によって吸収され、クランク軸１の揺動が減衰する。

なお、クランク軸がエンジンから受ける曲げ力は、クランク軸における最もフライホィールマス側のクランクピンの軸心とクランク軸の軸心とを含む面と略直角な軸回りの曲げ力であるとして示したが、曲げ力の方向はこれに限らずいろいろな場合が想定される。

フライホィール装置を示す構成図（実施の形態１）。 フライホィール装置とエンジンとの関係を示す構成図（実施の形態１）。 レインフォースプレートに係り、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面断面図（実施の形態１）。 その他の実施の形態に係り、（ａ）は実施の形態２の断面図、（ｂ）は実施の形態３の断面図、（ｃ）は実施の形態４の断面図。

符号の説明

１…クランク軸
２…ドライブプレート（弾性板）
４…フライホィールマス
４ｄ…円弧内周面
６…クラッチ
７…レインフォースプレート（補強板）
７ｃ…摺動支持部
２３…エンジン

Claims (4)

1. エンジンのクランク軸の端面に弾性板の半径方向軸心側を結合し、該弾性板の半径方向外周側であって軸方向反エンジン側にフライホィールマスを結合し、該フライホィールマスの軸方向反エンジン側にクラッチを介してトランスミッションを連結したフライホィール装置において、
   前記クランク軸の端面に弾性板を介して補強板を結合し、該補強板の外周部には、前記クラッチから前記フライホィールマスへ加わる軸力を支持し、かつ前記クランク軸がエンジンから曲げ力を受けて前記補強板が前記フライホィールマスの内周部に摺動接触して揺動するのを許容する摺動支持部を設けたことを特徴とするフライホィール装置。
2. 請求項１に記載のフライホィール装置において、
   前記クランク軸にエンジンから曲げ荷重が加わったときに前記クランク軸が揺動する際の揺動中心を中心とする円弧外周面を、前記補強板の外周部に形成したことを特徴とするフライホィール装置。
3. 請求項１に記載のフライホィール装置において、
   前記クランク軸にエンジンから曲げ荷重が加わったときに前記クランク軸が揺動する際の揺動中心を中心とする円弧内周面を、前記フライホィールマスの内周部に形成したことを特徴とするフライホィール装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のフライホィール装置において、
   前記弾性板を弾性変形させることにより、前記フライホィールマスを前記摺動支持部へ向かって押圧して予圧を付与したことを特徴とするフライホィール装置。

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