以下、本発明の実施の形態のトルク変動吸収装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する場合の一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。
図1(a)は、本発明の実施の形態に係るトルク変動吸収装置の平面図であり、図1(b)は、図1(a)のA−A’断面図である。以下の説明では、図1(a)の垂直方向(図1(b)の左右方向)を「軸方向」という。また、「周方向」「径方向」というときは、図1(a)のトルク変動吸収装置1の中心Oを中心とした、図1(a)の紙面に平行な面内での周方向及び径方向をいうものとする。
トルク変動吸収装置1は、例えば、ハイブリッド車両に搭載され、エンジンの回転軸と、モータジェネレータの回転軸との間の動力伝達経路に設けられる。このほか、トルク変動吸収装置1は、例えば、エンジンの回転軸とオートマチックトランスミッションのクラッチドラムの回転軸との間や、エンジンの回転軸とCVTのプーリの回転軸との間に設けられてもよい。
トルク変動吸収装置1は、回転軸間の捩れによる変動トルクを吸収する。トルク変動吸収装置1は、捩れ緩衝機能を有し、弾性力(ばね力)によって変動トルクを吸収ないし抑制するダンパ部2と、摩擦等によるヒステリシストルクによって変動トルクを吸収ないし抑制するヒステリシス部3と、ダンパ部2及びヒステリシス部3で変動トルクを吸収ないし抑制できなくなったときに滑りを生じるリミッタ部4を有する。
ダンパ部2は、エンジン側の回転軸の回転動力が入力され、入力された回転動力をモータジェネレータの回転軸に向けて出力する。ダンパ部2は、回転軸の回転方向(周方向)に伸縮する向きで配設されて弾性力で変動トルクを吸収ないし抑制する4つのコイルスプリング17を備えている。4つのコイルスプリング17は、隣り合うものどうしが互いに略90度の角度をなすように配置される。
ヒステリシス部3は、動力伝達経路において、ダンパ部2と並列に配設されている。ヒステリシス部3は、ダンパ部2よりも径方向内側の円周上に環状に配設されている。
トルク変動吸収装置1は、サポートプレート10、カバープレート11、皿ばね12、プレッシャプレート13、ライニングプレート14と、サイドプレート15,16、コイルスプリング17、中間シート部材18、端部シート部材19、ハブ部材20、スラスト部材21、プレッシャプレート22,23、摩擦部材24、皿ばね25、スラスト部材26、皿ばね27、第1中間プレート28、及び第2中間プレート29を備えている。
サポートプレート10は、カバープレート11と図示しないフライホイールとの間に配設された環状のプレート部材であり、リミッタ部4の構成部品である。サポートプレート10は、外周部分にてカバープレート11と合わさって図示しないボルトによってフライホイールに取付固定されている。サポートプレート10は、内周部分にてカバープレート11と離間している。また、サポートプレート10は、皿ばね12と圧接している。
カバープレート11は、サポートプレート10のフライホイール側の反対側(図1(b)の右側)に配設された環状の部材であり、リミッタ部4の構成部品である。カバープレート11は、外周部分にてサポートプレート10と合わさって図示しないボルトによってフライホイールに取付固定されている。カバープレート11は、内周部分にてサポートプレート10と離間している。
皿ばね12は、サポートプレート10とプレッシャプレート13との間に配された皿状のばねであり、リミッタ部4の構成部品である。皿ばね12は、プレッシャプレート13をライニングプレート14側に付勢する。
プレッシャプレート13は、皿ばね12とライニングプレート14との間に配された環状の部材であり、リミッタ部4の構成部品である。プレッシャプレート13は、カバープレート11に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能に支持される。プレッシャプレート13は、皿ばね12によってライニングプレート14側に付勢されている。
ライニングプレート14は、カバープレート11とプレッシャプレート13との間に配された環状の部材であり、リミッタ部4の構成部品である。ライニングプレート14は、内周部分にて、サイドプレート15とサイドプレート16との間に挟み込まれている。サイドプレート15及びサイドプレート16とともにリベットによって固定され、サイドプレート15,16と一体となって回転する。
サイドプレート15は、ハブ部材20のフランジ部20bのエンジン側(図1(b)の左側)に配設された環状の部材であり、ダンパ部2及びヒステリシス部3の構成部品である。サイドプレート15は、外周端部近傍の部分にて、リベットによってライニングプレート14及びサイドプレート16と一体固定されている。サイドプレート15は、中間部分のダンパ部2にて、コイルスプリング17、中間シート部材18、及び端部シート部材19を収容するための窓部15aを有し、当該窓部15aの周方向端面が端部シート部材19と当接している。窓部15aは、周方向に沿って、2つ形成される。サイドプレート15は、ライニングプレート14からの回転動力をダンパ部2及びヒステリシス部3に伝達する。サイドプレート15は、ダンパ部2より内周側のヒステリシス部3にて、スラスト部材21を軸方向移動可能かつ回転不能に係合する。サイドプレート15は、内周端部にて、スラスト部材21を介してハブ部材20に回転可能に軸受されている。
サイドプレート16は、ハブ部材20のフランジ部20bのモータジェネレータ側(図1(b)の右側)に配された環状の部材であり、ダンパ部2及びヒステリシス部3の構成部品である。サイドプレート16は、中間部分のダンパ部2にて、コイルスプリング17、中間シート部材18、及び端部シート部材19を収容するための窓部16aを有し、当該窓部16aの周方向端面が端部シート部材19と当接しており、サイドプレート15と一体固定されている。窓部16aは、周方向に沿って、2つ形成される。サイドプレート16は、ライニングプレート14からの回転動力をダンパ部2及びヒステリシス部3に伝達する。サイドプレート16は、ダンパ部2より内周側のヒステリシス部3にて、スラスト部材26と軸方向移動可能かつ回転不能に係合している。サイドプレート16は、内周端部にてスラスト部材26を介してハブ部材20に回転可能に軸受されている。
コイルスプリング17は、ダンパ部2の構成部品であり、サイドプレート15,16及びハブ部材20のフランジ部20bに形成された2組の窓部15a,16a,20cに収容される。各窓部15a,16a,20cの組によってコイルスプリング収容部30が構成される。コイルスプリング17は、2つのコイルスプリング収容部30にそれぞれ2つずつ直列に並べて設けられ、合計4つ設けられる。各コイルスプリング17の一端は、中間シート部材18に当接し、他端は端部シート部材19に当接する。コイルスプリング17は、サイドプレート15,16とハブ部材20とが相対回転したときに収縮し、サイドプレート15,16とハブ部材20との回転差によるショックを吸収する。
中間シート部材18は、ダンパ部2の構成部品であり、コイルスプリング収容部30に収容され、そこに収容される2つのコイルスプリング17の間に配置される。中間シート部材18は、一方側で1つのコイルスプリング17の端部と当接し、他方側でもう1つのコイルスプリング17の端部と当接する。中間シート部材18には、コイルスプリング17の摩耗を低減するために、樹脂を用いることができる。中間シート部材18の構成については、さらに後述する。
端部シート部材19は、ダンパ部2の構成部品であり、コイルスプリング収容部30に収容され、コイルスプリング収容部30の周方向の端面とコイルスプリング17の端部との間に配されている。端部シート部材19は、コイルスプリング収容部30の両端にそれぞれ設けられ、合計4つ設けられる。端部シート部材19にも、コイルスプリング17との摩耗を低減するために、樹脂を用いることができる。
ハブ部材20は、ダンパ部2及びヒステリシス部3からの回転動力を変速機に向けて出力する部材であり、ダンパ部2及びヒステリシス部3の構成部品である。ハブ部材20は、筒状のハブ部20aと、ハブ部20aの外周の所定の部位から外周側に向けて延在するフランジ部20bを有する。ハブ部20aは、内周面にてモータジェネレータ側回転軸とスプライン係合する。ハブ部20aは、外周にて、スラスト部材21を介してサイドプレート15及び第1中間プレート28を相対回転可能に支持(軸受け)しており、スラスト部材26を介してサイドプレート16及び第2中間プレート29を相対回転可能に支持(軸受け)している。ハブ部材20は、ダンパ部2及びヒステリシス部3からの回転動力を出力する。ハブ部20aの内周面には、モータジェネレータの回転軸(祖とスプライン)と連結(係合)するための内スプラインが形成されている。
フランジ部20bは、ダンパ部2より内周側のヒステリシス部3の軸方向の面にて、スラスト部材21及びスラスト部材26によってスライド可能に挟持されている。フランジ部20bは、外周のダンパ部2にて、コイルスプリング17、中間シート部材18、及び端部シート部材19を収容するための窓部20cを有し、窓部20cの周方向端面が端部シート部材19と切離可能に接している。窓部20cは、周方向に沿って、2つ形成される。
スラスト部材21は、軸方向において、サイドプレート15と第1中間プレート28との間に配された環状の部材であり、ヒステリシス部3の構成部品である。スラスト部材21は、樹脂よりなる。スラスト部材21は、サイドプレート15及び第1中間プレート28とスライド可能に圧接している。スラスト部材21は、径方向において、サイドプレート15とハブ部材20のハブ部20aとの間にも介在している。スラスト部材21は、サイドプレート15及び第1中間プレート28をハブ部20aに相対回転可能に支持するためのすべり軸受け(ブッシュ)となる。
プレッシャプレート22は、ヒステリシス部3の構成部品であり、サイドプレート16と皿ばね25との間に配された環状の部材である。プレッシャプレート22は、サイドプレート16に押さえられて、皿ばね25を介してプレッシャプレート23をエンジン側に押圧する。プレッシャプレート22は、サイドプレート16と相対回転不能に係合する回り止め部22aを有している。プレッシャプレート23は、ヒステリシス部3の構成部品であり、摩擦部材24を介して第2中間プレート29をエンジン側に付勢する環状の部材である。
摩擦部材24は、ヒステリシス部3の構成部品であり、第2中間プレート29とプレッシャプレート23との間に配された環状の部材である。皿ばね25は、ヒステリシス部3の構成部品であり、プレッシャプレート22とプレッシャプレート23との間に配された環状の部材である。皿ばね25は、サイドプレート16によってエンジン側に押さえつけられたプレッシャプレート22によってエンジン側に押さえつけられて、プレッシャプレート23をエンジン側に付勢する。
スラスト部材26は、ヒステリシス部3の構成部品であり、サイドプレート16とハブ部材20のフランジ部20bとの間に配された環状の部材である。スラスト部材26は、樹脂よりなる。スラスト部材26は、サイドプレート16との間に配された皿ばね27によって、フランジ部20bに付勢されている。スラスト部材26は、サイドプレート16の内周とスプライン係合する複数の突起状の回り止め部を有している。スラスト部材26は、ハブ部材20のハブ部20aに嵌入されて、ハブ部20aに対して回転可能である。
皿ばね27は、ヒステリシス部3の構成部品であり、サイドプレート16とスラスト部材26との間に配される環状の部材である。皿ばね27は、内周にスラスト部材26の回り止め部と係合するスプライン形状を有している。皿ばね27は、サイドプレート16に押さえられることで、スラスト部材26をエンジン側に付勢する。
上記の構成におけるヒステリシス部3の作用は以下のとおりである。サイドプレート16、プレッシャプレート22、スラスト部材26、及び皿ばね27は、互いに相対回転不能であり、これらが一体となってハブ部材20に対して回転する。この回転体は、プレッシャプレート23、摩擦部材24、及び皿ばね25を介して、第2中間プレート29をエンジン側に押圧しており、摩擦部材24にすべりが生じない限り、これらとも一体となって回転する。サイドプレート16とハブ部材20との間に捩れが生じて、摩擦部材24にすべりが生じた場合には、サイドプレート16を含む上記の回転体が、摩擦部材24の摩擦力に抗して第2中間プレート29に対して相対回転する。
第1中間プレート28は、ダンパ部2の構成部品であり、環状部28aと2つのアーム部28bを備えている。第1中間プレート28は、本発明の中間シート保持部材に相当する。環状部28aは、ハブ部材20のフランジ部20bとスラスト部材21との間に配される。第1中間プレート28は、環状部28aがスラスト部材21を介してハブ部材20に嵌め込まれることで、径方向の移動が制限される。図1(b)に示すように、環状部28aは、ハブ部材20のフランジ部20bには接しておらず、フランジ部20bとの間には隙間が確保されている。
図2(a)は、第1中間プレート28の平面図であり、図2(b)は、図2(a)のB−B’断面図である。図2(a)に示すように、各アーム部28bは、互いに180度の間隔をあけて環状部28aの外縁から外側に延びている。第1中間プレート28は、アーム部28bが中間シート部材18に向けて延びる角度で組み付けられる。
アーム部28bの先端部は、中間シート部材18を軸方向に支持する軸方向押さえ部28b1、軸方向押さえ部28b1から90度屈曲して中間シート部材18を径方向に支持する径方向押さえ部28b2、及び径方向押さえ部28b2から90度屈曲して中間シート部材18の第1中間プレート28に対する周方向の移動を規制するフック部28b3が、環状部28a側からこの順に連続して形成されている。また、アーム部28bの円環部28aに近い側(先端部より径方向内側)には、2カ所の屈曲部が設けられ、これによって先端部が円環部28aに対して軸方向にオフセットしている。このオフセットにより中間シート部材18を所望の軸方向位置に保持している。
第2中間プレート29は、ダンパ部2の構成部品であり、環状部29aと2つのアーム部29bを備えている。第2中間プレート29は、本発明の中間シート保持部材に相当する。環状部29aは、ハブ部材20のフランジ部20bと摩擦部材24との間に配される。図1(b)に示すように、環状部29aは、ハブ部材20のフランジ部20bには接しておらず、フランジ部20bとの間には隙間が確保されている。
図3(a)は、第2中間プレート29の平面図であり、図3(b)は、図3(a)のC−C’断面図である。第2中間プレート29の構成は、環状部29aの内縁に軸方向に向いたフランジ部29a1を有する。このフランジ部29a1によって、第2中間プレート29は、軸方向に対して傾くことなく、スラスト部材26の外周に沿って回転可能である。
第2中間プレート29の構成は、上記のフランジ部29a1が形成されている点を除いて、第1中間プレート28と同じである。すなわち、各アーム部29bは、互いに180度の間隔をあけて環状部29aの外縁から外側に延びており、第2中間プレート29は、アーム部29bが中間シート部材18に向けて延びる角度で組み付けられる。
また、アーム部29bの先端部は、中間シート部材18を軸方向に支持する軸方向押さえ部29b1、軸方向押さえ部29b1から90度屈曲して中間シート部材18を径方向に支持する径方向押さえ部29b2、及び径方向押さえ部29b2から90度屈曲して中間シート部材18の第2中間プレート29に対する周方向の移動を規制するフック部29b3が、環状部29a側からこの順に連続して形成されている。また、アーム部29bの円環部29aに近い側(先端部より径方向内側)には、2カ所の屈曲部が設けられ、これによって先端部が円環部29aに対して軸方向にオフセットしている。このオフセットにより中間シート部材18を所望の軸方向位置に保持している。
図4(a)及び(b)は、中間シート部材18の平面図及び正面図である。中間シート部材18は、径方向の内側に、2つのコイルスプリング17の端部がそれぞれ当接する2つの支持面18aを有する。支持面18aは、各コイルスプリング17の延在方向(伸縮方向)と略垂直な方向に形成されている。各支持面18aには、コイルスプリング17の延在方向(伸縮方向)に向けて突出し、コイルスプリング17の内部に挿入される支持突起18bがそれぞれ形成されている。
中間シート部材18は、径方向の外側に、コイルスプリング17に遠心力が作用したときに、コイルスプリング17の径方向外側への移動を制限する押さえ部18cを有する。押さえ部18cの径方向外側の表面は、コイルスプリング収容部30の外側の内周面に沿うように円弧上に形成されている。但し、押さえ部18cの径方向外側の表面は、コイルスプリング収容部30の外側の内周面から離間している。
押さえ部18cには、第1中間プレート28の径方向押さえ部28b2及び第2中間プレート29の径方向押さえ部29b2を嵌め込む第1凹部18c1が軸方向の全長に亘って形成されている。第1凹部18c1の軸方向中間にはさらに、第1中間プレート28のフック部28b3及び第2中間プレート29のフック部29b3を挿入するための細長の第2凹部18c2が、径方向に形成されている。
図5は、組み付けられた中間シート部材18、第1中間プレート28、及び第2中間プレート29を示す図であり、図5(a)は、径方向外側から見た平面図であり、図5(b)は、軸方向から見た正面図であり、図5(c)は、図5(a)のD−D’断面図である。中間シート部材18、第1中間プレート28、及び第2中間プレート29が組み付けられる際には、第1中間プレート28の径方向押さえ部28b2及び第2中間プレート29の径方向押さえ部29b2が第1凹部18c1に嵌め込まれ、第1中間プレート28のフック部28b3及び第2中間プレート29のフック部29b3が第2凹部28c2に嵌め込まれる。
径方向押さえ部28b2及び29b2の側面が第1凹部28c1の側壁に規制され、かつ、フック部28b3及び29b3が第2凹部18c2の端部に規制されることで、中間シート部材18の第1中間プレート28及び第2中間プレート29に対する周方向の相対移動が制限される。図5(c)に示すように、第1中間プレート28の径方向押さえ部28b2及び第2中間プレート29の径方向押さえ部29b2の厚さと、中間シート部材18の第1凹部18c1の深さとは略同一であり、中間シート部材18、第1中間プレート28、及び第2中間プレート29が組み付けられると、第1中間プレート28の径方向押さえ部28b2及び第2中間プレート29の径方向押さえ部29b2の表面と、中間シート部材18の押さえ部18cの表面とは実質的に面一になる。
上記の構成におけるダンパ部2の作用は以下のとおりである。サイドプレート15,16とハブ部材20との間に変動トルクが生じて、サイドプレート15,16とハブ部材20との間に捩れが生じると、同一のコイルスプリング収容部30に収容される2つの端部シート部材19のうちのいずれか一方が、サイドプレート15,16及びハブ部材20のいずれか一方によってコイルスプリング17側に付勢される。このコイルスプリング17は、中間シート部材18を介して、同一のコイルスプリング収容部30に収容される他方のコイルスプリング17を付勢し、この他方のコイルスプリング17が2つの端部シート部材19のうちの他方を付勢する。このようにして、コイルスプリング17が、サイドプレート15,16とハブ部材20との間に生じた変動トルクを吸収ないし抑制する。
このとき、中間シート部材18は、上述のように、第1中間プレート28及び第2中間プレート29によって径方向及び軸方向に支持されるとともに、サイドプレート15,16とハブ部材20との間の変動トルクにより摩擦部材24にすべりが生じて第2中間プレートがハブ部材20に対して回転すると、中間シート部材18も周方向に移動する。即ち、第1中間プレート28及び第2中間プレート29は、変動トルクを吸収する直列に並んだ2つのコイルスプリング17の間に配置されて、両側のコイルスプリング17の伸縮に伴って周方向にその位置を移動可能である。
そして、本実施の形態の第1中間プレート28及び第2中間プレート29は、径方向内側から延びるアーム部28b,29bによって、中間シート部材18を両側面から抱え込むように保持するとともに、円環部28a,29aによって径方向の移動が制限される。従って、中間シート部材18を径方向に移動しないように制限するための部材が、中間シート部材18よりも径方向外側にない。よって、中間シート部材18を径方向外側から支持する場合と比較して、トルク変動吸収装置1の径方向のサイズを小さくすることができる。
このように小型化が可能であるので、ダンパ部3より外周側のリミッタ等の別部材のためのスペースを確保できる。また、小型化が可能であるので、コイルスプリング17をより外周側に配置して、そのサイズを大きくすることができる。これにより、コイルスプリング17を低剛性化して共振点をより低回転数側にすることができる。
また、本実施の形態では、上記のとおり、中間シート部材18を第1中間プレート28及び第2中間プレート29の径方向内側から延びるアーム部28b,29bによって抱え込むようにして保持しており、特に、アーム部28b,29bの先端部の径方向押さえ部28b2、29b2の表面が中間シート部材18の押さえ部18cの表面と面一になっているので、第1中間プレート28及び第2中間プレート29がサイドプレート15,16等に接触することがなく、そのような接触により生じるヒステリシスを回避できる。
なお、上記の実施の形態は一例にすぎず、上記の実施の形態に対して本発明の原理に従って種々の変形が可能である。例えば、上記の実施の形態では、第1中間プレート28及び第2中間プレート29という2つの中間シート保持部材を用いて、軸方向の両側から中間シート部材18を抱え込んだが、第1中間プレート28及び第2中間プレート29のいずれか一方で中間シート部材を保持してもよい。
図6は、この変形例を示す断面図であり、図5(c)に対応している。図6の例では、単一の中間プレート29’のアーム部29b’の径方向押さえ部29b2’は、軸方向の全長に亘って中間シート部材18’の径方向外側の表面を支持し、かつ、径方向押さえ部29b2’からさらに90度屈曲させて、軸方向押さえ部29b1’の反対側でも中間シート部材18’を保持する。なお、この場合にも、中間シート部材18’には、第1凹部18c1’が形成され、そこに径方向押さえ部29b2’が嵌め込まれる。但し、中間シート部材18’には、第2凹部18c2’は形成されない。径方向押さえ部29b2’が第1凹部18c1’に嵌め込まれることで、中間シート部材18’の中間プレート29’に対する周方向の移動が規制される。
また、上記の実施の形態では、2つのコイルスプリング収容部30が設けられ、各コイルスプリング収容部30に2つのコイルスプリング17及びそれらの間に配置された1つの中間シート部材が設けられたが、これに限られない。各コイルスプリング収容部30に3つのコイルスプリング17が収容されてもよい。この場合には、それらのコイルスプリング17の間にそれぞれ中間シート部材18が設けられることになり、よって、各コイルスプリング収容部30に2つの中間シート部材18が設置される。この場合には、第1中間プレート28及び第2中間プレート29のアーム部28b,29bもこれに合わせて形成され、よって、第1中間プレート28及び第2中間プレート29に都合4本のアーム部28b,29bが形成される。各コイルスプリング収容部30に4つ以上のコイルスプリング17が設けられる場合も同様である。
また、上記の実施の形態では、2つのコイルスプリング収容部30が形成されたが、コイルスプリング収容部30は3つ以上であってもよい。
また、上記の実施の形態では、第1中間プレート28及び第2中間プレート29に2つのアーム部28b,29bが形成され、2つの中間シート部材18を保持したが、これに代えて、1つの中間シート部材18を保持する中間プレートと、もう1つの中間シート部材を保持する中間プレートとが別部材として構成されてもよい。
また、上記の実施の形態では、中間シート保持部材としての第1中間プレート28及び第2中間プレート29が円環部28a,29aを備え、この円環部28a,29aがスラスト部材21,26に嵌合することで、第1中間プレート28及び第2中間プレート29のアーム部28b,29bの回転を許容しつつ径方向の移動を制限し、それによって中間シート部材18の周方向の移動を許容しつつ径方向の移動が制限されたが、第1中間プレート28及び第2中間プレート29は必ずしも円環部28a,29aを備えていなくてもよい。例えば、2つの中間シート部材18の各々について、アーム部のみからなる中間シート保持部材を設け、このアーム部の径方向内側端をフック等の構成によって、例えばスラスト部材21,26に、周方向に移動可能かつ径方向に移動不能に係合してもよい。
また、上記の実施の形態では、第1中間プレート28及び第2中間プレート29の円環部28a,29aがヒステリシス部3の構成部品も兼ねていたが、その機能を向上させるために、円環部28a,29aの表面を周方向にウェーブ状に形成してもよい。