JP6188699B2 - 改良型デュアルマスフライホイール - Google Patents

Description

本発明は、改良されたデュアルマスフライホイールに関する。

デュアルマスフライホイールは、内燃エンジンのクランクシャフトによって回転駆動される一次マスと、ギヤボックスの入力シャフトを回転駆動するための二次マスと、弾性ねじれ様式で二次マスに対して一次マスを連結するスプリングアセンブリとを備える。

スプリングアセンブリは、直列に配置され、かつ、例えばねじり剛性などの異なる機械的特性を有する少なくとも二つの弾性ユニットを含むことが知られている。二つの弾性ユニットは、大きな質量を有する構造体によって連結されるが、これは、望ましくない共振の原因となる。

特に、弾性ユニットは、フライホイールの一次マスを構造体に対して、ねじり結合する複数の周方向コイルスプリングを備えることができ、第２の弾性ユニットは、二次マスに対して当該構造体をねじり結合し、そして当該構造体は一次および二次マスに対して回転可能である。

本発明の目的は、例えば、共振中のあるいは急激かつ突然の制動に続く動的な条件下での特性が改良されたデュアルマスフライホイールを提供することである。

本発明の目的は、請求項１に記載のフライホイールによって達成される。

以下、本発明について図面を参照して説明する。

本発明に基づくデュアルマスフライホイールの概略構成図である。 図１のフライホイールに加えられる制動トルクのグラフである。 本発明（実線）に基づく、そして従来技術（破線）に基づくフライホイールに関して測定された、ねじれ振動のグラフである。 本発明のさらなる実施形態に基づくデュアルマスフライホイールの分解斜視図である。 図４の破断斜視図である（分かりやすくするために細部は省略されている）。 本発明のさらなる実施形態の分解斜視図である。

図１において、参照数字１はデュアルマスフライホイールを示しており、これは、好ましくは内燃エンジンのクランクシャフトに対して結合される一次マス２および好ましくは車両のギヤボックスＧの入力シャフトに対してクラッチを介して結合される二次マス３と、二次マスに対するねじり作用を実現するために周方向に配置された複数のコイルスプリング４と、一次マスとコイルスプリング４との間に直列に配置された、さらなるねじり弾性要素５とを備える。

特に、ねじり弾性要素５は、一次および二次マスのそれに対して無視できない質量のスプリングローダー６によってコイルスプリング４に対して結合される。スプリングローダー６は、弾性要素５からコイルスプリング４へとトルクを伝達するよう構成された要素あるいは構造体である。ねじり弾性要素５は、一次マス２が二次マス３を駆動するとき、スプリングローダー６を介してコイルスプリング４にトルクを伝達するように配置される。

本発明の好ましい実施形態によれば、弾性要素５は、フライホイールの一次マス２に対して堅固に連結された第１の端部７と、スプリングローダー６に対して堅固に連結された第２の端部８とを有する、金属バンドまたは非円形ワイヤからなるスパイラルスプリングを備える。

本発明の好ましい実施形態によれば、弾性要素はスパイラルスプリングであり、これは、２５０°ないし６００°あるいは２２５°ないし６００°、好ましくは２７５°ないし４２５°の角度によって規定される多数のターンと、０．４ないし０．８、好ましくは０．５ないし０．７の断面高さ対幅比とを有する。本明細書および請求項においては、スパイラルスプリングは、可変曲率を、したがって可変半径を有するターンあるいはターンの一部を備える。例えば、スパイラルスプリングの少なくとも一部は、アルキメデススパイラル状に形成することができる。さらに、ターンは、半径方向に重なりかつ直接接触を回避するための空の半径方向スペースを有するように、共通の中央面を共有することができる。これに代えて、ターンあるいはターンの一部はまた、互いに軸方向にオフセットしてもよい。例えば、少なくともあるあるいは全ての作動条件において、個々の側面が接触した状態で、あるいは側面が離間した状態で、軸方向に並列に多数のスパイラルスプリングが存在してもよい。

さらに好ましい実施形態によれば、弾性要素５の断面は、１０ｍｍないし３０ｍｍの幅および４ｍｍないし１２ｍｍの高さを有する。弾性要素５は、好ましくは、平坦な金属バンドのスプリングから形成される。

耐疲労性を向上させるためには、弾性要素５の平坦面を接続するためのフィレット半径が１ｍｍないし３ｍｍ、または０．５ないし３ｍｍ、好ましくは０．７５ないし１．７５ｍｍであるべきであることは明らかに重要であることが確かめられている。好ましくは、弾性要素５の断面は実質的に矩形である。上記特徴は、単独であるいはさらに好ましくはやはり組み合わされて、フライホイール２の一次マスからの振動を切り離すための所望の範囲の剛性あるいは一定弾性を、そして同時に所望の耐疲労性を得るために役立つ。

弾性要素５および複数のコイルスプリング４は、一次マス２と二次マス３との間に直列に配置され、スプリングローダー６は弾性要素５とコイルスプリング４との間に介在させられる。本発明によれば、スプリングローダー６と二次マス３との間で測定されたコイルスプリング４の全体的ねじり剛性は、弾性要素５のねじり剛性よりも高い。

空の周方向空間Ｇ１が提供されるように、コイルスプリング４は、好ましくは、スプリングローダー６と二次マス３との間に接続される。したがって、スプリングローダー６および二次マス３が角方向に相対的に移動するとき、空の周方向空間Ｇ１は、コイルスプリング４が周方向に装荷される前に閉じられる。

さらに、デュアルマスフライホイール１は、第１のユニットＴ１および第２のユニットＴ２を有する減衰デバイスを備える。

この減衰デバイスは、スプリングローダー６と二次マス３との間に設けられ、かつ、 減衰ユニットＴ１およびＴ２は、スプリングローダー６に対して並列に接続される。

好ましくは、減衰ユニットＴｌは、空の円周方向スペースＧ２が提供されるように構成される。したがって、スプリングローダー６と二次マス３が角方向に相対的に動くとき、空の円周方向スペースＧ２は、減衰ユニットＴ１がその角減衰作用を提供する前に閉鎖されることになる。

逆に、減衰ユニットＴ２は、Ｔ２の角減衰作用がスプリングローダー６および二次マス３のいかなる角変位に関しても提供されるよう構成される。好ましくは、減衰ユニットＴ２は、摩擦結合を実現するために、スプリングローダー６とフライホイールの二次マス３との間に固定された結合ブッシュを備える。

したがって、スプリングローダー６および二次マス３が角方向に相対的に移動するとき、ねじり減衰効果が生じる。好ましくは、Ｇ１は、減衰ユニットＴ２が、コイルスプリング４が装荷される前あるいはその瞬間に作動させられるようにＧ２以上である。したがって、スプリングローダー６と二次マス３との間の相対的な角運動がＧ１未満である場合に、減衰が有効でありかつコイルスプリング４が装荷されない作動条件を考えることが可能である。特に、減衰ユニットＴ１およびＴ２は、空の空間Ｇ２が閉鎖されたときスプリングローダー６とフライホイールの二次マス３との間の全体的な減衰トルクが、第１のレベルから、この第１のレベルよりも大きな第２のレベルまで増大するように、それぞれ一定レベルの減衰を実現する（図２参照）。

したがって、本実施形態によれば、少なくとも二つの値の間で不連続にスプリングローダー６と二次マス３との間の減衰を変化させる全体的な減衰効果が実現される。特に、不連続な減衰率は、空のスペースＧ２を設けることによって得られる。

図４において、参照数字１００は、全体として、デュアルマスフライホイールを示すが、これは、内燃エンジンのクランクシャフト（図示せず）に対して接続されるのに適した一次マスと、例えばギヤボックス（図示せず）の入力シャフトに対して接続されるのに適しかつ一次マス１０２に対して軸線Ａの周りに回転可能な二次マス１０３と、二次マス１０３に対して一次マス１０２をねじれ連結するためのスプリングアセンブリ１０４とを具備する。

スプリングアセンブリ１０４は、一次マス１０２に対して連結された第１の段１０５と、第１の段１０５に対して、そして二次マス１０３に対して直列に接続された第２の段１０６とを備える。第１の段１０５は弾性デバイス１０７を備え、かつ、第２の段１０６は弾性デバイス１０７のそれとは異なるねじり剛性を有する弾性デバイス１０８を備える。好ましくは、弾性デバイス１０７のねじり剛性は、弾性デバイス１０８のそれよりも低い。このようにして、クランクシャフトの角振動は、より効果的に、弾性デバイス１０７によって吸収されるかあるいは減衰される。さらに、スプリングアセンブリ１０４は、弾性デバイス１０７を弾性デバイス１０８と直列に機械的に結合するための構造体１０９を備える。

共振の場合にねじり振動を低減し、そしてトルクの急激な変化によって誘起される望ましくない動的な影響を低減するために、フライホイール１００は、構造体１０９に作用する、そして好ましくは構造体１０９と二次マス１０３との間に介在させられた摩擦減衰デバイス１１１を備える。摩擦減衰デバイス１１１は乾式摩擦デバイスであり、スプリング１１２と、このスプリング１１２（これは好ましくは皿スプリングである）によって実質的に軸方向に装荷された摩擦要素１１３とを備える。スプリング１１２は、回転に関して固定された様式で二次マス１０３に連結された壁１１４、および回転に関して固定された様式で構造体１０９に連結された壁１１５の作用によって装荷される。本発明の好ましい実施形態によれば、壁１１５は、摩擦デバイス１１１の二つの摩擦要素間に、特に、摩擦要素１１３と、壁１１５に関して摩擦要素１１３とは軸方向に反対側に配置され、したがって構造体１０９と二次マス１０３との間の摩擦要素１１３のそれと類似の摩擦作用を有する層１１６との間に介在させられる。有利なことには、摩擦要素１１３および層１１６はいずれも、スプリング１１２を介して加えられる同じ力によって装荷される。

さらに、スプリング１１２は、周方向の摩耗を回避するために、互いに回転方向に固定されたコンポーネント間に設けることができる。有利なことには、摩擦要素１１３は、回転に関して固定されかつ軸方向には自由に移動できる様式で二次マス１０３に対して拘束され、かつ、スプリング１１２は壁１１４と摩擦要素１１３との間に介在させられる。

特に、フライホイール１００は、二次マス１０３に接触する壁１１７と、壁１１７と共に環状コンパートメント１１９を形成するよう構成された成形要素１１８とを有する事前に組み立てられたユニットを備える。環状のコンパートメント１１９は、少なくとも軸方向に、摩擦デバイス１１１を、正確には、少なくともスプリング１１２、摩擦要素１１３、壁１１５および層１１６を収容する。特に、環状コンパートメント１１９を形成するために、成形要素１１８は、壁１１４と、壁１１４の周縁から延在する円筒壁１２０と、壁１１４の軸方向反対側で円筒壁１２０から半径方向に延在しかつ壁１１７に対して堅固に接続可能なフランジ１２１とを備える。成形要素１１８は、有利なことには、シートメタルから形成される。

さらに、壁１１４および１１７は、弾性デバイス１０８のためのサポートを形成する。特に、弾性デバイス１０８は、圧縮または円筒形コイルスプリング１２２を含むことができ、そして壁１１４および１１７は、各圧縮スプリング１２２の半径方向および円周方向位置を規定するために、それぞれのウィンドウ１２３，１２４を画定することができる。有利なことには、壁１１４および１１７は、やはり、ディスク１２５または構造体１０９に機能的に類似しかつ圧縮スプリング１２２を装荷するために壁１１４および１１７に対して角方向に回転するよう構成された壁を収容するために、軸方向に離れてセットされる。さらに、壁１１５は、構造体１０９と二次マス１０３との間の相対的な角度位置に関係なく摩擦デバイス１１１を作動させるために、回転に関して固定されかつ軸方向に自由に移動できる様式で、ディスク１２５に対して結合される。このようにして、層１１６の摩耗による軸方向の遊びを除去することが可能である。

有利なことには、壁１１５および摩擦デバイス１１３は、構造体１０９と二次マス１０３との間の相対的な角位置に基づいて摩擦減衰作用を変化させるための軸方向カム−カムフォロアーデバイスを形成する。特に、摩擦デバイス１１の作用は二つの寄与率の合計であり、その一方は一定であると共に５ないし５０Ｎｍの範囲の摩擦トルクの適用を想定し、他方は０ないし１５０Ｎｍの間で可変である。特に、構造体１０９と二次マス１０３との間に生じる摩擦は、二つの寄与率の全ての組み合わせにわたって変動し、特に、一定寄与率あるいは可変寄与率はゼロであってもよい。有利なことには、摩擦は、弾性デバイス１０７，１０８の装荷を生じる構造体１０９の周方向動作に続いて構造体１０９と二次マス１０３との間の相対的な角位置が増大するにつれて大きくなる。フライホイール１００によって伝達されるトルクが閾値に達したとき、摩擦負荷の増大は、構造体１０９および二次マス１０３を回転に関して固定するようなものとなることも可能である。

本発明の好ましい実施形態では、壁１１５は、カムを形成するために周方向に変化する軸方向厚みを有し、かつ、摩擦要素１１３は対応するカムフォロアを形成する。好ましくは、摩擦要素１１３は、周方向に変化する軸方向厚みの環状サポート１２６と、この環状サポート１２６によって支持された摩擦材の層１２７とを含む。環状サポート１２６は、回転に関して実質的に固定されかつ成形要素１８と共に軸方向に自由に移動できるカップリングを形成するために、円筒壁１２０によって形成された、それぞれの軸方向溝と係合する複数の半径方向リッジを有する。壁１１５および環状サポート１２６の軸方向プロファイルが、上記の一定および可変寄与率の組み合わせを実現する。有利なことには、軸方向プロファイルは、構造体１０９と二次マス１０３との間の相対的な角位置の所定の値まで一定の摩擦減衰を、そして最大減衰値に達するまで相対的な角位置がこの所定の値を超えて増大するとき漸進的減衰を実現するようなものとすることが可能である。相対的な角位置は、弾性デバイス１０７，１０８への負荷が増大する（やはり先に説明した）状況において増大していると考えられる。

構造的に、フライホイール１００は、コンポーネント数を削減するように設計することができるが、これは、組み立て作業を簡素化し、構造体１０９の慣性を低減し、結果として、高速回転中に構造体１０９によって蓄積できるエネルギーの改善された散逸を可能とする。

特に、第１の段１０５は、弾性要素５に関して説明したもののようなそれぞれの幾何学的寸法を有する第１および第２のスパイラルスプリング１２８，１２９を備え、それぞれの第１の端部１３０（一方のみを示す）は一次マス１０２の外周円筒壁１３０に対して固定され、かつ、第１の端部１３０と対向すると共に構造体１０９の本体１３３に対して堅固に接続された、それぞれの第２の端部１３１，１３２は、スパイラルスプリング１２８，１２９によって半径方向に取り囲まれている。本体１３３は、したがって、スパイラルスプリング１２８，１２９が占める空間に対して、より小さな半径方向サイズを有する。さらに、本体１３３は、二次マス１０３または一次マス１０２によって支持された筒状部のブッシュ１３４によって半径方向に支持され、この筒状部は、今度は、一次マス１０２または二次マス１０３の他方によって支持された筒状要素（図示せず）によって半径方向に支持される。

有利なことには、低い、すなわち摩擦デバイス１１１のそれよりも、少なくとも１オーダー、例えば２〜５Ｎｍ、あるいは１．５〜３．５Ｎｍ、そして好ましくは約２Ｎｍだけ低い摩擦作用が、二次マス１０３と構造体１０９との間、そして構造体１０９と一次マス１０２との間の両方に加えられる。この摩擦は、必要ならば、摩耗を除去するためのスプリングを備え、かつ、小さな半径方向サイズを有する、すなわち構造体１０９と第１および第２の段１０５，１０６の両方よりも半径方向に小さな摩擦デバイスによって加えられる。

スパイラルスプリング１２８，１２９は第２の段１０６の円筒形スプリング１２２と並列に配置され、かつ、ディスク１２５は、組み立てを助けるよう、例えばスプライン結合によって、回転に関して固定されかつ軸方向には自由に動くことができる様式で、本体１３３に対して結合される。

ディスク１２５は、構造体１０９に対して並列に弾性デバイス１０８の円筒形スプリング１２２を互いに接続するよう構成され、かつ、成形要素１１８と壁１１７との間で、円筒形スプリング１２２および摩擦デバイス１１１と共に予め組み立てられる。

この事前に組み立てられたユニットは、外周上に放射状に配置されると共に円筒形スプリング１２２および摩擦デバイス１１１の両方に対して半径方向外側ポジションにおいてフランジ１２１によって、そして壁１１７によって形成されたそれぞれのシート内に係合するピン１３５またはその他の留め具を介して、二次マス１０３に堅固に搭載される。

本発明に係るフライホイール１，１００によって、以下の利点を得ることが可能となる。

少なくとも一つのスパイラルスプリング１２８，１２９を含む弾性段は、スパイラルスプリングの結合解除特性を向上させるために、より剛性の高い第２の段に対して軸方向に並列に配置されるが、これは、剛性を設定することによってかつスパイラルスプリングのターン間に著しい摩擦が存在しないために実現される大きな値の角運動を可能とすることができる。ターンは実際には互いに接触しておらず、あるいは軸線Ａと同心の表面上を滑ることにより遠心加速度によって生じる負荷を加えない。低減された減衰を備えた各運動の大きな値は、例えば始動の最初の瞬間の間あるいは一定の高速度で道路に沿って走行した後の急制動または急加速の後のクランクシャフトの急な振動を除去するために特に有利である。性能はまた機能的細分化によって改善される。すなわち、スパイラルスプリングを有する段は、広範かつ軽く減衰された振動を可能し、したがって低い剛性を有する結合解除機構となるように最適化され、他方の段はオーバーロードのために設計され、かつ、より高い剛性を有する。性能は、より高いねじり剛性を有する段と並列になるよう構成された摩擦デバイスとの組み合わせによって高められる。

慣性を減少させるために、構造体１０９は、可能な限り軸線Ａの近くに集中させられたその質量を有することができる。これは、スパイラルスプリング１２８，１２９のターンを、少なくとも本体１３３を半径方向に取り囲むように配置することによって実現できる。すなわち、本体１３３の最大半径方向サイズは、一次マス２に搭載されたスパイラルスプリング１２８，１２９の最大半径方向サイズよりも小さい。

構造体１０９は、それぞれ弾性デバイス１０７および１０８に対して、かつ、フライホイール１００の組み立てを簡単にするためのスプライン結合によって互いに結合される二つのコンポーネント、すなわち本体１３３およびディスク１２５へと、さらに分割される。

使用時、ディスク１２５は実質的に固定された軸方向ポジションを有し、それゆえスプラインカップリングは、組み立ての間、主として有用である。

フライホイールが、図１〜３を参照して説明したものに、そしてその他の形態に基づく構造を有する場合に適用可能な摩擦デバイス１１１は、少なくとも一つの軸方向作用コンポーネントを有するスプリングによって装荷され、そして後者はフライホイール１，１００の回転速度には無関係である。構造体１０９への摩擦作用の信頼性は改善される。というのは、アセンブリの状態は、耐用年数の間、著しく劣化することがないからである。

さらに、ある用途では、正しい動作のための摩擦効果の実体は、摩擦デバイス１１１の半径方向サイズが相対的に大きく、かつ、コンパクトな軸方向サイズを可能とするために基準直径（それに基づいて加えられる摩擦トルクが算出される）は有利なことに１２０ｍｍよりも大きいというものである。さらに、摩擦デバイス１１１は、有利なことには、より高いねじり剛性を有する第２の段１０６に対して並列に接続され、これによって後者は所定の動作条件においてのみ作動させられるかあるいは主としてその機能を発揮することができる。

摩擦デバイス１１１が可変作用を有する場合、構造体１０９と二次マス１０３との間の相対的な角位置が増大するとき漸進的および連続的な様式で摩擦を変化させることが好ましい。特に、変化が漸進的かつ連続的、正確には遊びあるいはアイドル角による段が存在しない場合、フライホイール１００の設計段階において、動的性能をより正確に制御可能である。

摩擦デバイス１１１は、軸カムおよびカムフォロアによって、軸方向に特にコンパクトな様式で形成することができる。

摩擦デバイス１１１は、そして必要な場合には円筒形スプリング１２２も同様に、有利なことには、フライホイール１００の組み立てを容易にするために、事前組み立てされたユニットの一部であるように設計できる。同じ目的のために、構造体１０９は、それぞれ弾性デバイス１０７および１０８に対して、そしてスプライン結合によって互いに連結された二つのコンポーネント、すなわち本体１３３およびディスク１２５へと細分化される。使用時、ディスク１２５は、スプライン結合が組み立て中に非常に有利であることが分かるように、実質的に固定された軸方向ポジションを有する。

特に、弾性デバイス１０７が弾性デバイス１０８のそれよりも低い全体的ねじり剛性を有する場合、クランクシャフトのトルクの変動は、それが少ない応力しか受けないので弾性デバイス１０８をよりコンパクトなものとすることができるように、特に効率的な方法で除去される。したがって、摩擦デバイス１１１の寸法選択に関して、さらなる利益を提供することができる。

さらに、同じ形態において、摩擦デバイス１１１は、弾性デバイス１０７が一次マス１０２（これは、使用時、クランクシャフトによって直接ストレスを受ける）によって直接装荷されるように、構造体１０９と二次マス１０３との間で作用することが好ましい。

本発明に係る摩擦デバイス１１１はまた、グリースおよびその他の非固形潤滑剤のためのシールを排除するために、乾式摩擦デバイスであってもよい。

第２の段１０６に対して並列に摩擦デバイス１１１を配置することによって、構造体１０９の角運動を制御することが可能となり、かつ、構造体１０９における共振の望ましくない影響が制限される。

試験を実施した後、フライホイール１のスプリングローダー６への、そして類似の構造体１０９への共振によるピークねじり振動は、毎分１５００ないし２５００回転の範囲で最小であることが判明した（図３参照。ここで、実線は本発明に係るフライホイールのデータを示し、破線は従来技術に係るフライホイールのデータを示す）。これは、一次マス２（これはクランクシャフトの不規則な速度で回転する）と、スプリングローダー６との間で結合解除機構のように機能する弾性要素５の有益な作用によるものである。

弾性要素５がスパイラルスプリングである場合、幾何学的特性の範囲は、振動を減衰するための所望の低い剛性あるいは一定の弾性を、そして同時に改善された疲労寿命を得ることに焦点が合わせられる。

さらに、全体的な減衰は、ねじり共振が前者において生じるときスプリングローダー６とフライホイールの二次マス３との間に特定の減衰作用を得るために、二つの離散レベル間で可変であり、かつ、調節可能である。

最後に、特許請求の範囲において規定される保護の範囲を逸脱することなく、本明細書中で図示説明したフライホイールに対して変更および改良を施すことが可能であることは明らかである。

コイルスプリング４あるいは弾性デバイス１０８の全体的な剛性は、線形勾配を示すか、あるいは角運動対スプリングによって加えられるトルクに関する、より複雑な特性曲線（すなわち一つよりも多い線形勾配区間を備えた鎖線）を有することができる。好ましく、勾配は前進的であり、すなわち剛性は角変位の増大と共に増大する。より高い剛性は、ある負荷条件、特により大きな角変位および／またはより大きな負荷に対応するそれのために生じることが十分である。

代替例では、コイルスプリングは、同じ弾性定数および／または形状を有し、かつ、改良された回転バランスを得るために角度的に等間隔に配置される。

さらに、弾性要素５は、一次マス２とスプリングローダー６との間に並列に接続された一つよりも多いスパイラルスプリングを備えることができる。

加えて、減衰デバイス１１１を一次マス１０２に対して堅固に接続することも考えられる。この場合、第２の段１０６は第１の段１０５のそれよりも低いねじり剛性を有することもまた好ましい。減衰デバイス１１１は、したがって、より高いねじり剛性を有する段に対して並列に接続される。

減衰デバイス１１１はまた、円筒形スプリング１２２に対して半径方向内側に存在してもよい（図６）。

スパイラルスプリング１２８，１２９は、半径方向に構造体１０９によって囲まれるように配置されてもよい。

好ましくはねじり剛性の高い弾性段と並列に動作する減衰デバイス１１１またはフライホイール１の減衰デバイスがフライホイール１，１００の全ての動作条件において一定の摩擦トルクを加える場合、このトルクは、好ましくは、２０Ｎｍないし、好ましくはガソリンを燃料とする内燃エンジンを備えた後輪駆動ビークルにおけるフライホイール１，１００が関連付けられる内燃エンジンの最大トルクの７０％に含まれる。このようにして、フライホイール１，１００が内燃エンジンのそれに近いかあるいはそれよりも高いトルクレベルを伝達する場合、ねじり剛性の高い段は、そのスプリングを介して、この負荷を伝達する。さらに、減衰デバイス１１１が一定作用を加える場合、壁１１７と共に環状コンパートメント１１９を形成するよう構成された、壁１１７および成形要素１１８を備えた事前に組み立てられたユニットは、先に説明したものに対して、適切に再構築される。

さらに、摩擦トルクの大部分は、可変摩擦トルクを加えるデバイスによって供給することが可能である。

たとえば、スプリングアセンブリ１０４が二つの段を持たないが単一の段が少なくとも一つのスパイラルスプリング１２８，１２９および／または弾性要素５のためのスプリングを備える場合に、やはり一次マス１０２と二次マス１０３との間の可変摩擦トルクを得るための、カムおよびカムフォロアを備える形態に関して、特に図５に関するそれを参照して、先に説明したものに係る減衰デバイス１１１を想定することが可能である。このフライホイールは、例えば、前輪駆動エンジンに対して、または後輪駆動エンジン、特に低出力のものに対して適用することができる。

有利なことに、スパイラルスプリング１２８，１２９および／または弾性要素５のためのスプリングは、クランクシャフトの回転の方向に巻回され、すなわちクランクシャフトが一次マス２，１０２を駆動するとき、スパイラルスプリングは巻き上がる。このようにして、スパイラルスプリングに作用する遠心加速度の影響は、スプリング内のテンションの状態を低減させる傾向がある。

たいてい、一次マス２，１０２は、相対的に小さな直径を有する円周上に配置された、例えばスクリューあるいは関連するシートといった、クランクシャフトに対する接続手段１８０を有する（例えば図６参照）。二次マス３，１０３は、一次マス２，１０２のそれよりも大きな直径を有する円周に沿って配置された、さらなる接続手段１８１、例えばこの場合にも同様にスクリューあるいは関連するシートを用いてクラッチに対して接続される。

スパイラルスプリング１２８，１２９および弾性要素５のためのスプリングは、かさを減らすために制限された周方向サイズを持つ少なくとも一つのキャップ要素１８３によって、一次マス２，１０２に対してまたは二次マス３，１０３に対して接続することができる。各キャップ要素は中空であり、かつ、全ての側でそれを取り囲むことによってスパイラルスプリング１２８，１２９の端部３０を収容する。有利なことには、キャップ要素は焼結によって製造される。

さらに、スパイラルスプリング１２８，１２９および弾性要素５のためのスプリングの各端部は、回転軸線Ａと平行に配置された単一のピン１８４によって固定される。ピンは、スパイラルスプリング１２８，１２９の端部によって部分的に、そして、例えば端部１３０のためのキャップ要素１８３によってかつ端部１３１のための本体１３３によって部分的に形成された関連するシート内に収容される。スプリングの断面の短辺方向において、スパイラルスプリング１２８，１２９の端部１３０，１３１によって形成されるシートの部分は、端部の抵抗セクションに過度の影響を及ぼさないように、０．５ないし２ｍｍの深さ、好ましくは０．７ないし１ｍｍである。最小の歪みでゾーンを局所化するためのさらなる方法として、端部１３０の内輪と端部１３１の外輪が、それぞれのピンの座部にとって最適ゾーンであることが確認された。

フライホイール１の性能に対してポジティブな効果を有するスパイラルスプリング１２８，１２９のあるいは弾性要素５の剛性値は６ないし１２Ｎｍ／deg、特に７ないし１０Ｎｍ／degの範囲にあることが判明している。

１ デュアルマスフライホイール
２ 一次マス
３ 二次マス
４ コイルスプリング
５ 弾性要素
６ スプリングローダー
７ 第１の端部
８ 第２の端部
１１ 摩擦デバイス
１８ 成形要素
３０ 端部
１００ フライホイール
１０２ 一次マス
１０３ 二次マス
１０４ スプリングアセンブリ
１０５ 第１の段
１０６ 第２の段
１０７ 弾性デバイス
１０８ 弾性デバイス
１０９ 構造体
１１１ 摩擦減衰デバイス
１１２ スプリング
１１３ 摩擦要素
１１４ 壁
１１５ 壁
１１６ 層
１１７ 壁
１１８ 成形要素
１１９ 環状コンパートメント
１２０ 円筒壁
１２１ フランジ
１２２ 円筒形コイルスプリング
１２３ ウィンドウ
１２４ ウィンドウ
１２５ ディスク
１２６ 環状サポート
１２７ 層
１２８ 第１のスパイラルスプリング
１２９ 第２のスパイラルスプリング
１３０ 端部
１３１ 端部
１３２ 端部
１３３ 本体
１３４ ブッシュ
１３５ ピン
１８０ 接続手段
１８１ 接続手段
１８３ キャップ要素
１８４ ピン

Claims (42)

1. デュアルマスフライホイールであって、一次マス（１０２）と、この一次マス（１０２）Ａ）に対して角移動可能な二次マス（１０３）と、前記一次マス（１０２）を前記二次マス（１０３）に対して連結するためのスプリングアセンブリ（１０４）であって、少なくとも一つのスパイラルスプリング（１２８；１２９）を備えた第１の段（１０５）と、前記第１の段（１０５）のそれよりも高いねじり剛性を有する第２の段（１０６）と、前記第１の段（１０５）を前記第２の段（１０６）と直列に結合するよう構成された構造体（１０９）と、を有するスプリングアセンブリ（１０４）と、を具備し、前記少なくとも一つのスパイラルスプリング（１２８：１２９）は、前記一次マス（１０２）に対して、あるいは前記二次マス（１０３）に対して堅固に連結された第１の端部と、前記構造体（１０９）の本体（１３３）に対して連結された第２の端部（１３１；１３２）と、を具備し、前記少なくとも一つのスパイラルスプリング（１２８；１２９）は、前記第２の段（１０６）と軸方向に並んで配置されることを特徴とするデュアルマスフライホイール。
2. 前記本体（１３３）は、前記少なくとも一つのスパイラルスプリング（１２８；１２９）によって放射状に取り囲まれていることを特徴とする請求項１に記載のフライホイール。
3. 前記本体（１３３）は、前記一次および前記二次マス（１０２，１０３）の一つの筒状部分（１３４）によって支持され、かつ、前記筒状部分（１３４）を取り囲んでいることを特徴とする請求項２に記載のフライホイール。
4. 前記第２の段（１０６）は複数の円筒形スプリング（１２２）を備えることを特徴とする請求項３に記載のフライホイール。
5. 前記構造体（１０９）および前記第２の段（１０６）と並列に配置されると共に軸方向装荷スプリング（１１２）を備える摩擦デバイス（１１１）を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のフライホイール。
6. 前記構造体（１０９）は、前記第２の段（１０６）に装荷するためのディスク（１２５）を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のフライホイール。
7. 前記ディスク（１２５）は、回転に関して固定されかつ軸方向には自由に移動できる様式で、前記本体（１３３）に対して連結されることを特徴とする請求項６に記載のフライホイール。
8. 前記ディスク（１２５）は、前記摩擦デバイス（１１１）を作動させるよう構成され、かつ、前記構造体（１０９）を放射状に取り囲む摩擦要素（１１３）を具備することを特徴とする請求項６または請求項７に記載のフライホイール。
9. 前記摩擦デバイス（１１１）は乾式摩擦デバイスであることを特徴とする請求項５ないし請求項８のいずれか１項に記載のフライホイール。
10. 前記一次および二次マス（１０２，１０３）の一つと、前記少なくとも一つのスパイラルスプリング（１２８；１２９）との間に堅固に接続され、かつ、前記少なくとも一つのスパイラルスプリング（１２８；１２９）の端部（１３０）を収容するキャビティを有するキャップ要素（１８３）を具備することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のフライホイール。
11. 内燃エンジンと、請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のフライホイールと、を備えたアセンブリであって、前記一次マス（１０２）はクランクシャフトに連結されることを特徴とするアセンブリ。
12. デュアルマスフライホイールであって、一次マス（１０２）と、軸線（Ａ）を中心として、この一次マス（１０２）に対して角移動可能な二次マス（１０３）と、前記一次マス（１０２）を前記二次マス（１０３）に対して連結するためのスプリングアセンブリ（１０４）と、摩擦デバイス（１１１）と、を具備し、前記摩擦デバイス（１１１）は、実質的に前記フライホイール（１００）の回転速度と無関係な摩擦作用を発生させるために、前記フライホイール内のねじり振動を減衰するよう構成された少なくとも一つの摩擦要素（１１３）に対して少なくとも部分的に軸方向に作用するスプリング（１１２）を具備することを特徴とするデュアルマスフライホイール。
13. 前記スプリングアセンブリ（１０４）は、第１の段（１０５）と、この第１の段（１０５）のそれよりも高いねじり剛性を有する第２の段（１０６）と、前記第１の段（１０５）を前記第２の段（１０６）と直列に結合するよう構成された構造体（１０９）と、を具備し、前記摩擦デバイス（１１１）は、前記構造体（１０９）と、前記一次マス（１０２）および二次マス（１０３）の一方との間に配置され、かつ、前記第２の段（１０６）に対して並列に配置されることを特徴とする請求項１２に記載のフライホイール。
14. 前記摩擦デバイス（１１１）は、前記構造体（１０９）と前記一次マス（１０２）あるいは二次マス（１０３）との間の相対的な角位置に依存する様式で、可変減衰作用を加えるよう構成されることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のフライホイール。
15. 前記摩擦デバイス（１１１）は連続的に可変な減衰作用を加えるように構成されることを特徴とする請求項１４に記載のフライホイール。
16. 前記摩擦デバイス（１１１）は、軸カムおよびカムフォロアを備えることを特徴とする請求項１５に記載のフライホイール。
17. 前記摩擦デバイス（１１１）は、一定の摩擦トルクおよびこの一定の摩擦トルクに合計される可変摩擦トルクを加えるよう構成され、前記可変摩擦トルクは、０ないし１５０Ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１４ないし請求項１６のいずれか１項に記載のフライホイール。
18. 前記摩擦デバイス（１１１）は、２０Ｎｍないし、それが結合されるエンジンの最大トルクの７０％の範囲内の一定の摩擦トルクを加えるよう構成されることを特徴とする請求項１２ないし請求項１４のいずれか１項に記載のフライホイール。
19. 前記第１および第２の段（１０５，１０６）の一方は、互いに結合されると共に円筒壁（１２０）によって半径方向に画定される環状コンパートメント（１１９）を形成する第１および第２の要素（１１７，１１８）を具備し、前記環状コンパートメント（１１９）は前記摩擦デバイス（１１１）を収容し、かつ、前記第１および第２の要素（１１７， １１８）は前記一次マス（１０２）または二次マス（１０３）に対して結合されることを特徴とする請求項１ないし請求項１８のいずれか１項に記載のフライホイール。
20. 前記第１および第２の段（１０５，１０６）の少なくとも一方は複数の円筒形スプリング（１２２）を備え、かつ、前記第１および第２の要素（１１７，１１８）は、前記円筒形スプリング（１２２）の作用によって周方向に装荷されるよう構成されることを特徴とする請求項１９に記載のフライホイール。
21. 前記第１および第２の要素（１１７，１１８）は、前記円筒形スプリング（１２２）のためのそれぞれのシート（１２３，１２４）を形成することを特徴とする請求項２０に記載のフライホイール。
22. 前記構造体（１０９）は、前記第１および第２の段（１０５，１０６）の一方に装荷するためのディスク（１２５）を備えると共に、前記ディスク（１２５）は前記第１および第２の要素（１１７，１１８）間に軸方向に介在させられることを特徴とする請求項１９ないし請求項２１のいずれか１項に記載のフライホイール。
23. 前記ディスク（１２５）は前記摩擦デバイス（１１１）を作動させるよう構成されることを特徴とする請求項２２に記載のフライホイール。
24. 前記第１および第２の要素（１１７，１１８）は、前記二次マス（１０３）に対して堅固に連結されることを特徴とする請求項１９ないし請求項２３のいずれか１項に記載のフライホイール。
25. 前記摩擦デバイス（１１１）は乾式摩擦デバイスであることを特徴とする請求項１ないし請求項２４のいずれか１項に記載のフライホイール。
26. 前記第１の段（１０５）は、前記第２の段（１０６）のそれに対して低いねじり剛性を有する少なくとも一つのスパイラルスプリング（１２８；１２９）を具備することを特徴とする請求項１ないし請求項２５のいずれか１項に記載のフライホイール。
27. 前記少なくとも一つのスパイラルスプリング（１２８；１２９）は、前記一次マス（１０２）に対して堅固に結合された第１の端部と、前記構造体（１０９）の本体（１３３）に対して結合された第２の端部（１３１；１３２）と、を具備し、前記本体（１３３）は前記少なくとも一つのスパイラルスプリング（１２８；１２９）によって半径方向に取り囲まれることを特徴とする請求項２６に記載のフライホイール。
28. 前記本体（１３３）は、回転に関して固定されかつ軸方向には自由に移動できる様式で、前記ディスク（１２５）に対して連結されることを特徴とする請求項２２ないし請求項２７のいずれか１項に記載のフライホイール。
29. 前記少なくとも一つのスパイラルスプリング（１２８；１２９）は、前記第２の段（１０６）と前記軸方向に並んで配置されることを特徴とする請求項２７または請求項２８に記載のフライホイール。
30. 前記本体（１３３）は、前記一次および二次マス（１０２，１０３）の一つの筒状部分（１３４）によって半径方向に支持されかつ前記筒状部分（１３４）を取り囲んでいることを特徴とする請求項２７ないし請求項２９のいずれか１項に記載のフライホイール。
31. 内燃エンジンと、請求項１０ないし請求項３０のいずれか１項に記載のフライホイールと、を備えたアセンブリであって、前記一次マス（１０２）はクランクシャフトに結合され、かつ、前記第１の段（１０５）は前記一次マス（１０２）と前記構造体（１０９）との間に結合されることを特徴とするアセンブリ。
32. フライホイール（１）であって、内燃エンジンのクランクシャフトに対して接続されるよう構成された一次マス（２）と、二次マス（３）と、前記一次マス（２）に対して結合されるデカップリングスプリングユニット（５）と、前記デカップリングスプリングユニット（５）に対して結合されるスプリングローダー（６）と、前記スプリングローダー（６）および前記二次マス（３）が互いに角方向に変位したとき装荷されるように周方向に配置された複数のコイルスプリング（４）と、を具備し、前記コイルスプリング（４）の全体的なねじり剛性は前記デカップリングスプリングユニット（５）のそれよりも高いことを特徴とするフライホイール（１）。
33. 前記デカップリングスプリングユニット（５）は、前記コイルスプリング（４）と直列であり、かつ、前記一次マス（２）が前記第２のマス（３）を駆動するとき、前記コイルスプリング（４）を装荷するよう構成されることを特徴とする請求項３２に記載のフライホイール。
34. 前記デカップリングスプリングユニット（５）は、前記一次マス（２）と前記スプリングローダー（６）との間に並列に配置される一つよりも多いコイルスプリングを具備することを特徴とする請求項３２または請求項３３に記載のフライホイール。
35. 前記デカップリングスプリングユニット（５）は、２２５°ないし６００°の角度をなすターンを有するコイルスプリングを具備することを特徴とする請求項３３または請求項３４に記載のフライホイール。
36. 前記デカップリングスプリングユニット（５）は、０．４ないし０．８の断面高さ対幅比を有するスパイラルスプリングを具備することを特徴とする請求項３２ないし請求項３５のいずれか１項に記載のフライホイール。
37. 前記デカップリングスプリングユニット（５）は、平坦面および０．５ｍｍないし３ｍｍの前記平坦面間のフィレット半径を有するスパイラルスプリングを具備することを特徴とする請求項３２ないし請求項３６のいずれか１項に記載のフライホイール。
38. 前記コイルスプリング（４）、前記スプリングローダー（６）および前記二次マス（３）は、前記スプリングローダー（６）と前記二次マス（３）との間の相対回転が所定のレベル（Ｇ１）に達したとき前記コイルスプリング（４）が装荷されるように配置されることを特徴とする請求項３２ないし請求項３７のいずれか１項に記載のフライホイール。
39. 前記二次マス（３）と前記スプリングローダー（６）との間に設けられ、かつ、前記第２のマス（３）と前記スプリングローダー（６）との間の相対的な角位置に依存して、第１のレベルの減衰あるいはこの第１のレベルの減衰トルクとは異なる第２のレベルの減衰を選択的に加えるよう構成された減衰ユニット（Ｔ１，Ｔ２）を備えることを特徴とする請求項３２ないし請求項３８のいずれか１項に記載のフライホイール。
40. 前記減衰デバイス（Ｔ１，Ｔ２）は、前記スプリングローダー（６）と前記二次マス（３）との間に、第１のユニットと、第２のユニットに対して並列に接続された第２のユニットと、を具備し、前記第２のユニットは、前記第２のマス（３）と前記スプリングローダー（６）との間の相対的回転がさらなる所定のレベル（Ｇ２）に達した後、減衰トルクを加えるよう構成されることを特徴とする請求項３９に記載のフライホイール。
41. 前記二次マス（３）と前記スプリングローダー（６）との間の相対回転の前記所定のレベル（Ｇ１）は、前記二次マス（３）と前記スプリングローター（６）との間の相対回転の前記さらなる所定のレベル（Ｇ２）以下であることを特徴とする請求項３７ないし請求項４０のいずれか１項に記載のフライホイール。
42. エンジンユニットであって、内燃エンジン（Ｅ）と、請求項３２ないし請求項４１のいずれか１項に記載のフライホイールと、ギアボックス（Ｇ）と、を備え、前記一次マスは前記エンジン（Ｅ）に連結されかつ前記エンジン（Ｅ）によって回転駆動され、かつ、前記二次マス（３）は前記ギアボックス（Ｇ）に対して選択的に連結可能でありかつ前記ギアボックス（Ｇ）を駆動することを特徴とするエンジンユニット。

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