JP5598367B2

JP5598367B2 - 捩り振動低減装置

Info

Publication number: JP5598367B2
Application number: JP2011031202A
Authority: JP
Inventors: 弘紹吉野; 岡田　　卓也; 俊哉山下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2031-02-16
Also published as: JP2012167788A

Description

この発明は、入力側の部材と出力側の部材とを相対回転可能に連結するとともに、これらの部材が相互に相対回転した場合すなわち捩りが生じた場合に弾性変形する弾性体をそれらの部材の間に配置した捩り振動低減装置に関するものである。

動力の発生自体が間欠的であるために出力トルクが周期的に変化したり、あるいは重心位置のずれなどが要因となって回転に伴って不可避的な振動が生じる場合には、捩り振動を低減するためのダンパなどの装置が用いられている。また、これと同様の機能を奏する装置としてトルクコンバータなどの流体継手もしくは流体伝動装置が知られている。例えば特許文献１には、内面にロックアップクラッチが摩擦接触させられるフロントカバーのエンジン側の外面に、クランクシャフトに取り付けられたドライブプレート（駆動プレート）を対向させて配置し、そのドライブプレートとフロントカバーとをダンパ機構を介して連結した駆動装置が記載されている。

特開２０１０−１３８９７９号公報

回転体の捩り振動を抑制するために設けられたダンパ機構は、そのダンパ機構を構成する弾性体の剛性を低くすることによって減衰効果を向上させることができる。また、弾性体の剛性を低くした場合には、入力されるトルクに対する弾性体の変位量が大きくなるので、その弾性体の変位を許容する領域が必要となる。そのため、ダンパ機構は不可避的に駆動プレートの外周側に設けることとなる。一方、ダンパ機構と駆動プレートとを締結する強度を得るために、駆動プレートの外周側でダンパ機構を締結することが好ましい。したがって、ダンパ機構の減衰効果と締結強度との双方を向上させるように構成すると、ダンパ機構と駆動プレートとを締結する締結部は、駆動プレートの円周方向において弾性体が配置される箇所同士の間となってしまう。

これにより、駆動プレートの締結部位は、弾性体同士の間に延び出てダンパ機構に締結される舌片状の突出片部となり、その突出片部はその幅方向長さがその外径側よりも内径側が短く形成されている。そのため、クランクシャフトとの締結部およびダンパ機構との締結部を支点に駆動プレートの変形が発生する場合、幅方向長さが短い突出片部の内径側に応力が集中してしまい、締結部の締結強度が低下してしまうおそれがある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、ダンパ機構の減衰効果を維持しつつ、ダンパ機構と駆動プレートとの締結強度を向上させる捩り振動低減装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、入力側部材と出力側部材とが同一軸線上で互いに相対回転可能に配置され、これらの入力側部材と出力側部材とが相対回転することによりこれら入力側部材と出力側部材とによって弾性変形させられる複数の弾性体が前記入力側部材および出力側部材の回転方向に所定の間隔をあけて配置され、その入力側部材に対してトルクを伝達する駆動プレートがその半径方向で外周側の部分で前記入力側部材に連結された捩り振動低減装置において、前記駆動プレートは、前記弾性体同士の間に半径方向で外側に向けて延び出るとともに外周部にリングギヤが設けられた複数の舌片状の突出片部を備え、その突出片部がその厚さ方向に貫通する複数本のボルトによって前記入力側部材に面接触して締結されていることを特徴とする捩り振動低減装置である。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記複数のボルトは、前記駆動プレートの円周方向に配列された少なくとも２本のボルトと、これら２本のボルトに対して前記駆動プレートの半径方向にずれた位置に配置された他のボルトとを含むことを特徴とする捩り振動低減装置である。

この発明によれば、入力側部材と出力側部材とが弾性体を介して相対回転自在に連結され、その入力側部材に対してトルクを伝達する駆動プレートがその半径方向で外周側の部分で連結されている。また、駆動プレートは、弾性体同士の間に延び出て入力側部材に締結される舌片状の突出片部を備え、その突出片部がその厚さ方向に貫通する複数本のボルトによって入力側部材に締結されている。そのため、駆動プレートから入力側部材に伝達するトルクが生じることによって、入力側部材と締結される突出片部にモーメントが発生する場合、突出片部に設けられた複数のボルトに応力が加わる。入力側部材と突出片部とは各ボルト座面ならびにボルト間に囲まれた面で密着し接触摩擦するため、各ボルト座面とボルト間に囲まれた面とに応力を分散させることができ、その結果、締結強度を向上させることができる。さらに、駆動プレートの突出片部を複数のボルトで固定することにより、駆動プレートの固定位置の精度が向上し、駆動プレートの軸ずれを防止することができる。

この発明に係るドライブプレートの一例を示す模式図である。この発明に係る捩り振動低減装置の一例を示す断面図である。この発明に係るダンパハウジングの一例を示す模式図である。この発明に係る捩り振動低減装置の一例を示す部分断面図である。この発明に係るドライブプレートの他の例を示す模式図である。

この発明を具体例に基づいて説明する。まず構成について説明する。図２は、流体継手であるトルクコンバータ１と、入力軸に相当するエンジン（図示せず）のクランクシャフト２との間にこの発明を適用した例を模式的に示している。このトルクコンバータ１は従来知られている構造のものであって、内周面にポンプブレード３を取り付けたポンプシェル４のフロント側（図２での右側）にフロントカバー５が一体化するように接合され、これらポンプシェル４とフロントカバー５とによって液密状態のケース（もしくはハウジング）６が構成されている。そのケース６の中心軸線に沿って円筒状の固定軸７が挿入されており、またその固定軸７の中心軸線に沿って変速機入力軸８が挿入され、その先端部はフロントカバー５の内面近くにまで延びており、さらにその変速機入力軸８は固定軸７によって回転自在に支持されている。そして、上記のポンプシェル４の内周端は、固定軸７の外周面に液密状態を維持して回転するように嵌合している。

ケース６の内部には、タービン９がポンプシェル４もしくはポンプブレード３に軸線方向で対向した状態に配置されている。このタービン９は、ポンプシェル４とほぼ対称形状のタービンシェルの内周面に、ポンプブレード３とほぼ同形状の多数のタービンブレードを取り付けた公知の構造のものである。このタービン９は、前記固定軸７から突出している変速機入力軸８にスプライン嵌合していて変速機入力軸８と回転方向で一体化されている。

また、ポンプシェル４の内周側の部分とタービン９の内周側の部分との間、すなわちポンプにおいては吸入部となる部分とタービン９においては吐出部となる部分との間には、ステータ１０が配置されている。このステータ１０は、タービン９から吐出されたオイルの流れ方向を変化させるためのものであって、一方向クラッチ１１を介して前記固定軸７によって支持されている。さらに、タービン９とフロントカバー５の内面との間には、直結クラッチ（ロックアップクラッチ）１２が配置されている。この直結クラッチ１２は、フロントカバー５の内側面に摩擦接触することによりフロントカバー５からタービン９あるいは変速機入力軸８に直接トルクを伝達するためのものであって、円板状に形成され、タービン９を変速機入力軸８に連結しているいわゆるハブの部分に形成されている円筒部の外周面にスプライン嵌合している。すなわち、タービン９と一体となって回転するとともに、フロントカバー５の内側面に対して接近し、また離隔するように構成されている。そして、その直結クラッチ１２のフロントカバー５に対向する面のうち外周側の部分には、摩擦材１３が取り付けられている。なお、フロントカバー５のうち直結クラッチ１２が摩擦接触する部分は平坦面に形成されている。また、この直結クラッチ１２を油圧によって係合・解放させられるように構成されており、そのための油路の構成や油圧制御の手段は、従来知られているものでよい。

上記のトルクコンバータ１とクランクシャフト２とは同一軸線上に配置されており、そのクランクシャフト２の先端部（トルクコンバータ１側の端部）にドライブプレート１４（駆動プレート）が取り付けられており、その外周部にはリングギヤ１５が取り付けられている。そして、そのドライブプレート１４とトルクコンバータ１におけるフロントカバー５との間に、捩り振動を減衰するためにダンパ機構１６が設けられている。このダンパ機構１６は、共に円板状をなす入力側部材１７（ダンパハウジング）と出力側部材１８とを同一軸線上に相対回転可能に配置して対向させ、かつこれらの部材１７，１８を回転方向（円周方向）に対して弾性体であるコイルスプリング１９を介して連結したものである。

図２に示す構成では、外周側を半円状に形成された二つの板材１７ａ，１７ｂを合わせて構成された入力側部材１７に、コイルスプリング１９が収納されている。つまり、半円状に形成された板材１７ａ，１７ｂを合わせることによって円形の隙間２０が形成され、その隙間２０にコイルスプリング１９が収納されている。また、出力側部材１８は各板材１７ａ，１７ｂの間に配置され、コイルスプリング１９が配置されている部分に窓孔が形成されている。したがって、入力側部材１７と出力側部材１８とに相対的な回転が生じると、隙間２０と窓孔とが相対的に円周方向にずれることによりコイルスプリング１９が圧縮されるように構成されている。そして、出力側部材１８の端部が図に示す例では溶接２１によってフロントカバー５と一体に形成されている。なお、上述したように構成された隙間２０や窓孔が入力側部材１７および出力側部材１８の円周方向に所定の間隔を空けて複数形成され、その隙間２０にコイルスプリング１９がそれぞれ収納されている。なお、この発明に係るダンパ機構１６の弾性体は、コイルスプリング１９に限定されず、従来知られている各種の弾性部材を採用することができる。

つぎに、図１に示すように、この発明に係るドライブプレート１４の構成について説明する。ドライブプレート１４には、入力側部材１７の半円状に形成された箇所の長さ（言い換えると、コイルスプリング１９の長さ）とほぼ等しい長さの貫通孔２２が、その円周方向に一定の間隔を空けて複数形成されている。この貫通孔同士（言い換えると、コイルスプリング同士）の間に延び出て入力側部材１７ａに締結される舌片状の突出片部２３がドライブプレート１４に備えられており、その外周側にはリングギヤ１５が設けられている。ドライブプレート１４の突出片部２３は、図１に示す例では、その厚さ方向に貫通する３本のボルト２４によって入力側部材に締結されている。また、図３に示すように、ドライブプレート１４と締結される入力側部材にはボルト穴２４が設けられている。なお、ドライブプレート１４の突出片部２３と入力側部材１７ａとを締結するボルト２４は複数本であってもよい。

つぎに、図４に示すように、この発明に係る入力側部材１７とドライブプレート１４との締結構造について説明する。出力側部材１８は、入力側部材１７の外周側の内壁面に挿入されている。入力側部材１７の板材１７ａとドライブプレート１４との間にはセットブロック２５が設けられており、このセットブロック２５はドライブプレート１４と一体に形成されている。ドライブプレート１４は、入力側部材１７とセットブロック２５とに３本のボルト２４によって固定されており、そのボルト２４はドライブプレート１４の半径方向において内径側に２本とその外径側に１本とが配置されている。

なお、この発明に係るドライブプレートは、上述した具体例に限定されない。例えば、図５に示すように、ドライブプレート１４は入力側部材１７ａに締結される舌片状の突出片部２３が設けられており、その突出片部２３とリングギヤ１５とは分離していてもよい。また、ボルト２４はドライブプレート１４の半径方向において内径側または外径側に複数配置されていてもよい。さらに、セットブロック２５はドライブプレート１４を入力側部材１７に十分に締結する締結力を得るために配置されたものであって、そのセットブロック２５の厚みおよび入力側部材１７ａに形成された雌ネジの深さは、ドライブプレート１４に作用するトルクに基づいて定まればよい。また、セットブロック２５はなくともよい。

つぎに、作用について説明する。入力軸に相当するエンジンのクランクシャフト２が回転することにより、クランクシャフト２の同軸上に取り付けられたドライブプレート１４にトルクが伝達される。そのドライブプレート１４には突出片部２３が設けられており、その突出片部２３からボルト２４によってその突出片部２３に連結された入力側部材１７ａにトルクが伝達される。クランクシャフト２からドライブプレート１４を介して入力側部材１７ａにトルクが伝達されることによって、クランクシャフト２とドライブプレート１４との連結部と、ドライブプレート１４の突出片部２３と入力側部材１７ａとの連結部とを支点にさせるモーメントが発生する。この場合、入力側部材１７ａと突出片部２３とに設けられた複数のボルト２４に応力が加わる。この突出片部２３の半径方向における内径側は外径側よりも応力がかかりやすい。そのため、突出片部２３の半径方向における内径側には応力を分散させる２本のボルト２４が設けられており、さらに、入力側部材１７ａと突出片部２３とは各ボルト座面ならびにボルト間に囲まれた面Ｄで密着し接触摩擦するため、各ボルト座面およびボルト間に囲まれた面Ｄに応力を分散させることができ、その結果、突出片部２３の内径側に加わる応力を低減させることができ、入力側部材１７ａとドライブプレート１４との締結強度を向上させることができる。

また、各ボルト座面およびボルト間に囲まれた面Ｄに応力を分散させることができるため、各ボルト２４の軸力を小さく設定することができ、その結果、入力側部材１７ａとドライブプレート１４との締結強度を保ちつつ、締結に必要なボルト２４の噛み合い長さを短くすることができ、さらにセットブロック２５の厚さを薄くすることができる。また、各ボルト２４の軸力を小さく設定することができるため、ボルト２４とボルト頭部の大きさとを小さくすることができる。

さらに、ドライブプレート１４の突出片部２３を複数のボルト２４で固定することにより、ドライブプレート１４の固定位置の精度が向上し、ドライブプレート１４の軸ずれを防止することができる。

なお、この発明は上述した具体例に限定されず、入力側部材と出力側部材とが回転方向に複数配列された弾性体を介して相対回転自在に連結され、その入力側部材に対してトルクを伝達する駆動プレートがその半径方向で外周側の部分で締結部材で連結された捩り振動低減装置であればよい。この発明における捩り振動低減装置は、要は、車両や航空機、船舶、産業用機械など、回転することにより動力を伝達する機械・装置類に用いることができる。

１４…ドライブプレート、１７…入力側部材、１８…出力側部材、１９…コイルスプリング、２３…（ドライブプレートの）突出片部、２４…ボルト。

Claims

入力側部材と出力側部材とが同一軸線上で互いに相対回転可能に配置され、これらの入力側部材と出力側部材とが相対回転することによりこれら入力側部材と出力側部材とによって弾性変形させられる複数の弾性体が前記入力側部材および出力側部材の回転方向に所定の間隔をあけて配置され、その入力側部材に対してトルクを伝達する駆動プレートがその半径方向で外周側の部分で前記入力側部材に連結された捩り振動低減装置において、
前記駆動プレートは、前記弾性体同士の間に半径方向で外側に向けて延び出るとともに外周部にリングギヤが設けられた複数の舌片状の突出片部を備え、
その突出片部がその厚さ方向に貫通する複数本のボルトによって前記入力側部材に面接触して締結されている
ことを特徴とする捩り振動低減装置。
前記複数のボルトは、前記駆動プレートの円周方向に配列された少なくとも２本のボルトと、これら２本のボルトに対して前記駆動プレートの半径方向にずれた位置に配置された他のボルトとを含むことを特徴とする請求項１に記載の捩り振動低減装置。