JP4928513B2 - 捩り振動低減装置 - Google Patents

Description

本発明は捩り振動低減装置に関し、ばねを保持する保持部材の強度を向上させたものである。

車両に搭載したエンジンのクランク軸とトルクコンバータのタービンとの間には、捩り振動低減装置が設けられている。該捩り振動低減装置は、エンジンのクランク軸に連結される入力側部材と、トルクコンバータのタービンに連結される出力側部材と、これらの入力側部材と出力側部材とを回転方向に弾性的に連結するとともに円周方向に沿って配置されたばねと、該ばねを半径方向および軸方向に規制する保持部材とにより構成されている。

従来の捩り振動低減装置として、特許文献１に記載のものがある。この捩り振動低減装置は、ピストン７１に結合されたドライブプレート７２と、該ドライブプレート７２と対向するドリブンプレート７３と、ドライブプレート７２とドリブンプレート７３との間であって円周方向に沿って配置されるトーションスプリング７４と、トーションスプリング７４がドリブンプレート７３やドライブプレート７２と擦れてヒステリシスが発生するのを防ぐためのスプリングホルダ７５とを備えている。
特開２００２−４８２１７号公報

ところが、スプリングホルダ７５がトーションスプリング７４の全重量を支える構成になっており、特にトーションスプリング７４が圧縮されてドリブンプレート７３とドライブプレート７２とが相対回転して回転方向に捩られた場合、スプリングホルダ７５のトルク伝達部７５ｄに大きな応力が発生し、捩り振動低減装置が高トルク対応のためにトーションスプリング７４の重量を大きくせざるを得ない場合等には、トルク伝達部７５ｄに生じる応力が大きくなり、部品の耐久性を確保するための障害になっている。更に、一対のトーションスプリング７４をバランスよく同時に圧縮させるためには、スプリングホルダ７５の回転方向の慣性重量をなるべく小さくしなければならず、そのためにスプリングホルダ７５をできるだけ軽量化したいが、軽量化するとスプリングホルダ７５の強度が低下するという問題がある。

そこで本発明は、スプリングホルダの強度を向上させた捩り振動低減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にピストンを介して連結される入力側部材と、該入力側部材に対向して設けられトランスミッションに連結される出力側部材と、前記入力側部材と前記出力側部材との間に円周方向に沿って配置され前記入力側部材と前記出力側部材との間で圧縮されると共に一対のばね部材からなる少なくとも１組のばねと、該ばねの外周側を囲繞する円環部と該円環部から内周側へ突出して前記一対のばね部材の間に介在する連結部とからなる保持部材とを有する捩り振動低減装置において、前記連結部の円周方向の長さをＷとし、前記連結部の基端部から中心側の先端部までの半径方向の長さをＳとすると、Ｗ＞Ｓに設定され、前記連結部の円周方向の中間位置の内周側に、軽量化切欠部が形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、連結部の円周方向の長さをＷとし、連結部の基端部から中心側の先端部までの半径方向の長さをＳとすると、Ｗ＞Ｓに設定されているので、該長い連結部により円環部が補強されることになり、設計によりばねの重量が大きくなるような場合でも、回転中に発生する応力を抑制できる。
また、保持部材における連結部の内周側に軽量化切欠部を形成したので、捩り振動低減装置のイナーシャが低減される。また、連結部は軸心位置から離れているので、軽量化切欠部の切り欠く量が少なくても自重遠心力の影響を大分抑制できる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の捩り振動低減装置において、前記連結部は、前記保持部材の軸心を通る断面で切ったときの断面形状が、板状部分を前記ばねの素線に沿って巻いた形状に形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、保持部材の連結部は、軸心を通る断面で切ったときの断面形状が、板状部分をばねの素線に沿って巻いた形状に形成されているので、ばねの端面を受ける面積が大きい。

請求項１に係る捩り振動低減装置によれば、連結部の円周方向の長さをＷとし、連結部の基端部から中心側の先端部までの半径方向の長さをＳとすると、Ｗ＞Ｓに設定されているので、該長い連結部により円環部が補強されることになり、設計によりばねの重量が大きくなるような場合でも、回転中に発生する応力を抑制できる。
また、保持部材における連結部の内周側に軽量化切欠部を形成したので、捩り振動低減装置のイナーシャが低減される。また、連結部は軸心位置から離れているので、軽量化切欠部の切り欠く量が少なくても自重遠心力の影響を大分抑制できる。

請求項２に係る捩り振動低減装置によれば、保持部材の連結部は、軸心を通る断面で切ったときの断面形状が、板状部分をばねの素線に沿って巻いた形状に形成されているので、ばねの端面を受ける面積が大きい。従って、ばねの端面を安定して支持することができ、リテーナを設けなくても済む。

以下、本発明による捩り振動低減装置の実施の形態を説明する。
（構成）
エンジンのクランク軸と、トランスミッションとの間にトルクコンバータが接続されており、該トルクコンバータには図１に示す捩り振動低減装置１が設けられている。

具体的に説明すると、図１（ａ）の左にはエンジンのクランク軸が位置し、該クランク軸の端部には、カバーとしての図示しないフロントカバーが結合されている。このフロントカバーには、ピストンとしてのロックアップピストン２が軸方向へ移動することにより連結・切り離し可能に設けられており、該ロックアップピストン２に捩り振動低減装置１が連結されている。

該捩り振動低減装置１は、該ロックアップピストン２に結合された入力側部材３と、該入力側部材３に対向して設けられると共に図１（ａ）の右に位置する図示しないトルクコンバータのタービンを介してトランスミッションに連結される出力側部材４とを備えている。なお、図１（ｂ）の右上の略１／４は出力側部材４が存在する状態の図であり、その他の部分は出力側部材４が省略されている図である。

前記ロックアップピストン２は、その中心部に孔２ａが形成されており、外周面近傍であって前記フロントカバーとの対向面には摩擦ライニング２ｂが結合されている。該摩擦ライニング２ｂの存在により、ロックアップピストン２は軸方向左へ移動してフロントカバーと摩擦結合し、該フロントカバーと一体に回転する。このロックアップピストン２の外周部には、筒状の円筒部２ｃが形成されている。

該ロックアップピストン２のトランスミッション側の面には、前記入力側部材３が結合されている。即ち、図２（ｂ）に示すように入力側部材３には中央部に大きな孔３ｅが形成されると共に該孔３ｅの外側には挿通孔３ｈが形成され、該挿通孔３ｈに挿通させたリベット７を介して入力側部材３がロックアップピストン２に結合されている。

リベット７を介して入力側部材３をロックアップピストン２に結合する際には、ロックアップピストン２に対して入力側部材３を円周方向に回転させてリベット７の挿通孔どうしを位置合わせする必要がある。この位置合わせをした状態で、ロックアップピストン２に形成されたオリフィス２ｄが入力側部材３によって塞がれないようにする必要がある。このオリフィス２ｄは、ロックアップによりロックアップピストン２がフロントカバーに連結された状態でも、ロックアップピストン２を押圧している図１（ａ）のロックアップピストン２の右側の圧力室からロックアップピストン２の左側へ作動油が流れるようするために設けられたものである。オリフィス２ｄが入力側部材３によって塞がれないようにするため、入力側部材３にはスリット３ｄの外側に円周方向に長い長孔３ｍが形成され、円周方向でのスリット３ｄとスリット３ｄとの間には前記孔３ｅの内周面に凹部３ｎが形成されている。このため、ロックアップピストン２の挿通孔と入力側部材３の挿通孔３ｈとの円周方向での位置を合わせると、ロックアップピストン２のオリフィス２ｄの位置が、入力側部材３の長孔３ｍまたは凹部３ｎの位置と対応し、オリフィス２ｄが入力側部材３によって塞がれない状態となる。

ロックアップピストン２と入力側部材３との結合は、リベットに限らず、例えばロックアップピストン２にエンボス加工して凸部を形成し、該凸部を入力側部材３に形成した挿通孔３ｈに挿入してかしめたり圧入したりしてもよい。この入力側部材３は、後述する第１ばね１１，第２ばね１２を圧縮したり、第１ばね１１，第２ばね１２や後述する保持部材６と摺動したりするので、高い強度や硬度が求められ、浸炭窒化処理等が施される。

出力側部材４には、図３に示すように中央部に大きな孔４ｅが形成されており、孔４ｅの近傍には出力側部材４をトルクコンバータのタービンに連結するための取付孔４ｆが形成されている。

このように対向して設けられた入力側部材３と出力側部材４との間には、円周方向に沿ってばねが設けられ、該ばねにより前記入力側部材３と前記出力側部材４とが回転方向に弾性的に連結されている。ばねとしては、外周側に設けられた第１ばね１１と、内周側に設けられた比較的短い第２ばね１２とがある。第１ばね１１，第２ばね１２を収容するばね収容空間を形成するため、入力側部材３，出力側部材４には、夫々対となるばね受け部が設けられている。以下、詳細に説明する。

まず、入力側部材３のばね受け部について説明する。図２（ｂ）に示すように入力側部材３の外周側には、第１ばね１１を収容するばね収容空間を形成するため、第１入力側ばね受け部３ａが夫々円周方向に沿って本実施の形態では４対設けられている。即ち、以下のように構成されている。図２（ｂ）に示すように、入力側部材３の外周側には半径方向外側へ突出する突起部３ｃが円周方向に沿って略等間隔に４つ形成されている。該突起部３ｃの断面形状は、図２（ａ）に示すように、第１ばね１１の端面を受ける面積を確保するため、第１ばね１１の巻回方向に沿って巻かれて断面略コ字形状に形成されている。そして、該突起部３ｃの半径方向内側には、補強の目的で円弧状の絞り部３ｊが形成されている。突起部３ｃの円周方向の両端部が背中合わせに第１入力側ばね受け部３ａとなり、円周方向の突起部３ｃどうしの間がばね収容空間となっている。該第１入力側ばね受け部３ａは、後述する保持部材６の円環部６ｅの半径方向内側に配置される。前記ばね収容空間に収容された第１ばね１１における内周側と軸方向トランスミッション側とを規制するため、図２（ａ）の下部に示すように入力側部材３の外周側にはばね規制部３ｇが円周方向に沿って円弧状に形成されている。

一方、入力側部材３の内周側には、前記第２ばね１２を収容するばね収容空間を形成するため、第２入力側ばね受け部３ｂが、夫々円周方向に沿って４対設けられている。即ち、以下のようになっている。入力側部材３の内周側には略四角形のスリット３ｄが４つ形成され、該スリット３ｄの円周方向での両側が、図２（ａ）の下部に示すように「く」の字形に屈曲形成され、対となる第２入力側ばね受け部３ｂが形成されている。そして、該第２入力側ばね受け部３ｂどうしの間にばね収容空間が構成されている。また、スリット３ｄの内周側および外周側には、図２（ａ）の下部に示すように右方へ屈曲させて第２ばね１２における内外周側と軸方向トランスミッション側とを規制するばね規制部３ｉが、円周方向に沿って形成されている。なお、第２ばね１２のエンジン側はロックアップピストン２により規制される。

前記第１入力側ばね受け部３ａと前記第２入力側ばね受け部３ｂとは円周方向に沿って最も離れる位置に配置されており、図２（ｂ）に示すように円周方向における前記第１入力側ばね受け部３ａと前記第２入力側ばね受け部３ｂとの中間部に前記リベット７を挿通するための挿通孔３ｈが配置されている。

次に、前記出力側部材４の外周側には前記第１ばね１１を収容するばね収容空間を形成する第１出力側ばね受け部４ａが、内周側には前記第２ばね１２を収容するばね収容空間を形成する第２出力側ばね受け部４ｂが、夫々円周方向に沿って４対設けられている。図３に示すように、出力側部材４の外周側には軸方向へ突出する突起部４ｃが円周方向に沿って４つ形成され、該突起部４ｃの円周方向の両端には背中合わせに第１出力側ばね受け部４ａが夫々設けられている。そして、突起部４ｃどうしの間に第１ばね１１のばね収容空間が形成されている。
また、出力側部材４の内周側には、切り起こしにより、前記第１出力側ばね受け部４ａと同じ方向へ突出する突起部４ｄが形成され、該突起部４ｄの円周方向の両端に対となる第２出力側ばね受け部４ｂが形成され、円周方向での該突起部４ｄどうしの間に第２ばね１２のばね収容空間が形成されている。図１（ｂ）に示すように、前記第２入力側ばね受け部３ｂと前記第２出力側ばね受け部４ｂとの間には円周方向に沿って角度θだけ隙間が形成されており、入力側部材３と出力側部材４とが角度θだけ相対的に回転したら、第２ばね１２の圧縮が開始されるようになっている。

突起部４ｃ，４ｄは図３（ａ）の上部に示すように軸方向エンジン側へ向かって突出しており、図１（ａ）に示すように出力側部材４は、トランスミッション側から入力側部材３へ向かって組み込まれている。このため、第１ばね１１，第２ばね１２が入力側部材３の外側と内側との２つのばね収容空間に保持された状態で、突起部４ｃ，４ｄを軸方向へ差し込んで組み立てることができる。

出力側部材４の円周方向における突起部４ｃどうしの間には、図３（ａ）の下部に示すように第１ばね１１の半径方向内側および軸方向トランスミッション側を規制するためのばね規制部４ｇが、前記入力側部材３のばね規制部３ｇと対応させて円周方向に沿って形成されている。

前記対となる第１入力側ばね受け部３ａどうしの間であってかつ前記対となる第１出力側ばね受け部４ａどうしの間には第１ばね１１が設けられる一方、前記対となる第２入力側ばね受け部３ｂどうしの間であってかつ前記第２出力側ばね受け部４ｂどうしの間には第２ばね１２が設けられている。第１ばね１１は、一対の分割ばね１１ａを連結して構成されており、該第１ばね１１の両端の押圧が安定して行われるように該第１ばね１１と第１入力側ばね受け部３ａとの間にはリテーナ８が設けられている。

前記第１ばね１１の半径方向外側および軸方向両側を規制する保持部材６が設けられている。該保持部材６は、第１ばね１１の外周側を囲繞する円環部６ｅと該円環部６ｅから内周側へ突出して一対の分割ばね１１ａの間に介在する４つの連結部６ｃとから構成され、該保持部材６は入力側部材３および出力側部材４に対して相対回転自在になっている。該保持部材６は単独で第１ばね１１を保持するものであり、保持されている第１ばね１１は通常の運転時は入力側部材３，出力側部材４のいずれとも殆ど擦れることがなく、余分なヒステリシスが発生しないことから、ダンパとしての機能がより良くなる。

前記円環部６ｅの両端には第１ばね１１が軸方向へ移動するのを規制する一対の内側突出部６ａ，６ｂが形成されている。前記円環部６ｅは、こもり音対策等のため、ダンパとして機能しなければならない回転数（１０００〜２５００ｒｐｍ）で他の部材と擦れることなく第１ばね１１を保持できる必要最小限の強度を持たせておく必要がある。本実施の形態の場合は、基本的には保持部材６の円環部６ｅにより第１ばね１１が支持されるように設定されるが、場合によっては軽量化を目的として円環部６ｅの強度を必要最低限にするため、ある程度のマージンを持った回転数以上の例えば３０００ｒｐｍを超える辺りで第１ばね１１に生じる遠心力により円環部６ｅが変形しても、該円環部６ｅはロックアップピストン２の前記円筒部２ｃによって間接的に支持されるようにしてもよい。

前記連結部６ｃは一対の分割ばね１１ａを円周方向に連結するためのものであり、軸心を通る断面で切ったときの断面形状が、板状部分を前記第１ばね１１の素線に沿って巻いた形状に形成されている。即ち、該連結部６ｃは、図４（ａ）の下部に示すように、第１ばね１１の巻き形状と対応させて内側へ巻かれ略「Ｃ」形状となっている。該連結部６ｃは、その円周方向の長さが所定の値Ｗに設定されている。この所定の幅Ｗは、図４（ｂ）に示すように、連結部６ｃの円環部６ｅとの境界部分である基端部から中心側の先端部までの半径方向の長さをＳとすると、Ｗ＞Ｓに長く設定されている。連結部６ｃを略「Ｃ」形状にして第１ばね１１の端面との接触面積を大きくしたので、分割ばね１１ａの端部であって保持部材６の連結部６ｃと当接する部分にはリテーナ８は設けられていない。連結部６ｃは分割ばね１１ａとの接触面積が十分に大きく、分割ばね１１ａの端部の支持が安定して行われるからである。そして、連結部６ｃの内周側には、軽量化切欠部として軸方向に沿ってスリット６ｄが形成されている。該スリット６ｄは、円周方向の長さＷの略中間部の位置に形成されている。このスリット６ｄは組立工程において位置決めに利用することができる。

このように構成された保持部材６は、平板をリング状に繰り抜いて絞り加工することによって製造される。保持部材６は、遠心力が作用する第１ばね１１に接触して摺動するため、大きな強度や耐久性が要求され、浸炭窒化処理等が施される。第１ばね１１と摺動する部分には潤滑被膜コーティングを施してもよい。

前記入力側部材３の前記ばね受け部３ａが両側に形成された前記突起部３ｃは、前記円環部６ｅの内周側を規制する内側ガイド部３ｋを構成しており、前記突起部３ｃの先端をトランスミッション側から半径方向外側へ延長して前記円環部６ｅがトランスミッション側へ移動するのを規制する外側突出部３ｆが形成されている。一方、この円環部６ｅの軸方向のエンジン側の規制は、ロックアップピストン２によって行われている。
（作用）
次に、捩り振動低減装置の作用について説明する。

エンジンが回転し、その回転数が所定の値になると、ロックアップピストン２が油圧によりエンジン側へ押圧され、摩擦ライニング２ｂの部分が図示しないトルクコンバータのフロントカバーに押圧されて連結されるため、エンジンの回転がロックアップピストン２を介して入力側部材３へ伝わる。そして、入力側部材３から第１ばね１１を介して出力側部材４に伝わり、図示しないタービンハブおよびトランスミッションへと伝達される。

最初は第１ばね１１のみが圧縮され、所定のトルクを超えて出力側部材４に対して入力側部材３が相対的にθだけ回転すると、第２ばね１２も圧縮が開始される。このとき、保持部材６には第１ばね１１の円周方向の弾性力と、第１ばね１１の重さによる半径方向の遠心力と、連結部６ｃの重さによる半径方向の遠心力とが作用する。

この発明によれば、連結部６ｃの円周方向の長さが所定の値Ｗに長く設定されているので、該長い連結部６ｃにより円環部６ｅが補強されることになり、設計により第１ばね１１の重量が大きくなるような場合でも、回転中に発生する応力を抑制できる。

この発明によれば、保持部材６における連結部６ｃの内周側にスリット６ｄを形成したので、捩り振動低減装置のイナーシャが低減される。また、連結部６ｃは軸心位置から離れているので、スリット６ｄの切り欠く量が少なくても自重遠心力の影響を大分抑制できる。

この発明によれば、保持部材６の連結部６ｃは、軸心を通る断面で切ったときの断面形状が、板状部分を第１ばね１１の素線に沿って巻いた形状に形成されているので、第１ばね１１の端面を受ける面積が大きい。従って、第１ばね１１の端面を安定して支持することができ、リテーナを設けなくても済む。

なお、連結部を保持部材の軸心を通る断面で切ったときの断面形状として板状部分をばねの素線に沿って巻いた形状以外の形状にしてもよい。また、第２ばねを内周側に設けることなく第１ばねの内部に収容して親子ばねにしてもよく、あるいは最大許容トルクを低下させて第２ばねを廃止しても良い。

捩り振動低減装置に係り、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ｏ−Ａ断面図、（ｂ）は一部破断して示す正面図（実施の形態）。 入力側部材に係り、（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｏ−Ｂ断面図、（ｂ）は正面図（実施の形態）。 出力側部材に係り、（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｏ−Ｃ断面図、（ｂ）は正面図（実施の形態）。 保持部材に係り、（ａ）は（ｂ）のＤ−Ｏ−Ｄ断面図、（ｂ）は正面図（実施の形態）。

符号の説明

２…ロックアップピストン（ピストン）
３…入力側部材
４…出力側部材
６…保持部材
６ｃ…連結部
６ｄ…スリット（軽量化切欠部）
６ｅ…円環部
１１…第１ばね（ばね）
１１ａ…分割ばね（ばね部材）
Ｗ…円周方向の長さ
Ｓ…半径方向の長さ

Claims (2)

1. エンジンのクランク軸にピストンを介して連結される入力側部材と、該入力側部材に対向して設けられトランスミッションに連結される出力側部材と、前記入力側部材と前記出力側部材との間に円周方向に沿って配置され前記入力側部材と前記出力側部材との間で圧縮されると共に一対のばね部材からなる少なくとも１組のばねと、該ばねの外周側を囲繞する円環部と該円環部から内周側へ突出して前記一対のばね部材の間に介在する連結部とからなる保持部材とを有する捩り振動低減装置において、
   前記連結部の円周方向の長さをＷとし、前記連結部の基端部から中心側の先端部までの半径方向の長さをＳとすると、Ｗ＞Ｓに設定され、
   前記連結部の円周方向の中間位置の内周側に、軽量化切欠部が形成されていることを特徴とする捩り振動低減装置。
2. 請求項１に記載の捩り振動低減装置において、
   前記連結部は、前記保持部材の軸心を通る断面で切ったときの断面形状が、板状部分を前記ばねの素線に沿って巻いた形状に形成されていることを特徴とする捩り振動低減装置。

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