JP6679359B2 - スプリング組立体、及びスプリング組立体を備えるダンパ装置。 - Google Patents

Description

本発明は、スプリング組立体、特に捩り振動を吸収・減衰するためのスプリング組立体及びダンパ装置に関する。

車両のクラッチディスク組立体、フライホイール組立体、トルクコンバータのロックアップクラッチ等のダンパ機構には、捩り振動を吸収・減衰するためにスプリング組立体が、設置されている。

スプリング組立体は、入力回転部材及び出力回転部材を回転方向に弾性的に連結している。スプリング組立体は、入力回転部材及び出力回転部材の相対回転によって、回転方向に圧縮される。これにより、入力回転部材に入力された捩り振動が、吸収・減衰される。

このスプリング組立体の一例として、コイルスプリングが二重に配置されたものが、開示されている（特許文献１を参照）。このタイプのスプリング組立体は、外側コイルスプリング（第１コイルスプリング）と、外側コイルスプリングの軸方向長さより短い内側コイルスプリング（第２コイルスプリング）とを、有している。

特開２００４−１８３８７１号公報

従来のスプリング組立体では、外側コイルスプリングが作動し且つ内側コイルスプリングが未作動である場合、内側コイルスプリングは、外側コイルスプリングの内周部で回転方向に移動可能になっている。このため、内側コイルスプリングに遠心力が作用すると、内側コイルスプリングは、外側コイルスプリングの内周面を回転方向に摺動する。

この場合、内側コイルスプリングの摺動中には、内側コイルスプリングの端部が、外側コイルスプリングのコイル線に衝突したり、外側コイルスプリングの線間に噛み込んだりするおそれがある。

この問題に対処するために、樽型の内側コイルスプリングを用いる試みがなされた。これにより、上記の問題を緩和することができたものの、内側コイルスプリングを樽型に形成したことによって、新たな問題が発生した。

その問題は、例えば、内側コイルスプリングの端部が外側コイルスプリングに衝突したり噛み込んだりした場合に、内側コイルスプリングの最端部における１巻き目が、隣の２巻き目の内周部に入り込んでしまうというものである。この状態になってしまうと、内側コイルスプリングの端部には、想定外の曲げ応力が発生するため、内側コイルスプリングが、設計者が期待する圧縮耐力を、発揮できないおそれがある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、第１コイルスプリングの内周部に配置された第２コイルスプリングの耐久性を、向上することにある。

（１）本発明の一側面に係るスプリング組立体は、捩り振動を吸収・減衰するためのものである。スプリング組立体は、第１コイルスプリングと、第２コイルスプリングとを、備えている。第２コイルスプリングは、第１コイルスプリングの内周部に配置される。第２コイルスプリングは、第１コイルスプリングより軸方向長さが短い。

第２コイルスプリングは、第１巻き部と、第２巻き部とを、有する。第１巻き部は、両端部それぞれの１巻き目から少なくとも２巻き目までを、含む。第２巻き部は、第１巻き部を除いた部分である。第１巻き部の各巻き目の外径は、第２巻き部の各巻き目の外径より小さい。第１巻き部の各巻き目の外径は、実質的に同じである。

本スプリング組立体では、第１巻き部の各巻き目の外径が実質的に同じに形成されている。このため、第１巻き部が第１コイルスプリングに干渉したとしても、第１巻き部において各巻き目が内周部に入り込むことを、防ぐことができる。これにより、第２コイルスプリングの耐久性を、向上することができる。

（２）本発明の別の側面に係るスプリング組立体では、第１巻き部の各巻き目の外径が、第１巻き部に隣接する第２巻き部の巻き目の内径より、大きいことが好ましい。この場合、第１巻き部の各巻き目が、隣接する第２巻き部の巻き目の内周部に入り込むことを、防ぐことができる。これにより、第２コイルスプリングの耐久性を、向上することができる。

（３）本発明の別の側面に係るスプリング組立体では、第１巻き部の各巻き目の外径が、第２巻き部の各巻き目の内径より、大きいことが好ましい。この場合、第１巻き部の各巻き目が、第２巻き部の巻き目の内周部に入り込むことを、防ぐことができる。これにより、第２コイルスプリングの耐久性を、向上することができる。

（４）本発明の別の側面に係るスプリング組立体では、次のように構成されることが好ましい。第１巻き部は、小径部である。第２巻き部は、大径部と、１対の中間部とを、有する。大径部は、１対の小径部の間に設けられ、小径部より大径である。中間部は、１対の小径部それぞれと大径部との間に、各別に設けられる。

このように構成しても、第１巻き部において各巻き目が内周部に入り込むことを、防ぐことができる。これにより、第２コイルスプリングの耐久性を、向上することができる。

（５）本発明の別の側面に係るスプリング組立体では、中間部の各巻き目の外径が、大径部から小径部に向かうにつれて、小さくなっていることが好ましい。これにより、第２コイルスプリングをスムーズに作動させることができる。

（６）本発明の別の側面に係るスプリング組立体では、大径部の各巻き目の外径は、実質的に一定であることが好ましい。これにより、第２コイルスプリングの剛性を安定的に確保することができる。

（７）本発明の一側面に係るダンパ装置は、捩り振動を吸収・減衰するためのものである。ダンパ装置は、入力回転部材と、出力回転部材と、上記のスプリング組立体とを、備える。出力回転部材は、入力回転部材と相対回転可能に構成される。スプリング組立体は、入力回転部材と出力回転部材とを回転方向に弾性的に連結する。

本ダンパ装置では、上記のスプリング組立体を備えているので、入力回転部材及び出力回転部材の相対回転によってスプリング組立体が作動した場合に、上述した効果と同様の効果を得ることができる。

本発明では、第１コイルスプリングの内周部に配置された第２コイルスプリングの耐久性を、向上することができる。

本発明の一実施形態によるダンパ装置の正面図。 スプリング組立体の第２コイルスプリングの断面図。 スプリング組立体の第２コイルスプリングの拡大断面図。 第２コイルスプリングの巻き目及び外径の関係を示す図。

＜ダンパ装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態としてのスプリング組立体を有するダンパ装置１の正面図である。図１のダンパ装置１は、図示しないエンジン及びトランスミッションの間に、配置される。

なお、図１に示すＯがダンパ装置１における回転軸線である。以下では、回転軸Ｏから離れる方向を、径方向と記し、回転軸Ｏまわりの方向を、周方向及び／又は回転方向と記す。また、回転軸Ｏに沿った方向を、軸方向と記す。さらに、スプリング組立体のコイルスプリングのコイル軸線Ｃ（図２を参照）に沿った方向を、コイル軸方向と記す。

ダンパ装置１は、エンジンから入力されるトルク変動を、吸収・減衰するためのものである。図１に示すように、ダンパ装置１は、入力回転部材２と、出力回転部材３と、複数（例えば４個）のスプリング組立体４とを、有している。

入力回転部材２には、エンジンからの動力（トルク変動を含む）が、伝達される。入力回転部材２は、第１入力プレート５と、１対の第２入力プレート６とを、有する。

第１入力プレート５は、実質的に円環状に形成されている。第１入力プレート５は、１対の第２入力プレート６の軸方向間に配置されている。第１入力プレート５は、図示しないフライホイールに、固定用の孔部例えばボルト孔５ａを介して、図示しない固定手段例えばボルトによって、固定される。

１対の第２入力プレート６は、第１入力プレート５の軸方向両側に配置される。この状態において、各第２入力プレート６の外周部が、固定用の孔部例えばボルト孔６ａを介して、固定手段例えばボルトによって、第１入力プレート５の内周部に固定される。このように、１対の第２入力プレート６は、第１入力プレート５と一体回転可能に構成されている。

各第２入力プレート６は、複数（例えば４個）の第１スプリング収納窓７を、有している。各第１スプリング収納窓７には、スプリング組立体４が配置される。各第１スプリング収納窓７は、周方向に所定の間隔を隔てて、配置されている。ここでは、各第１スプリング収納窓７は、回転軸Ｏを中心として９０度の間隔で４箇所に設けられている。

出力回転部材３は、エンジンの動力をトランスミッションへと出力する。出力回転部材３は、入力回転部材２と相対回転可能に構成される。詳細には、出力回転部材３は、スプリング組立体４を介して、入力回転部材２と相対回転可能に構成される。

出力回転部材３は、出力ハブ８と、出力プレート９とを、有している。出力ハブ８は、トランスミッションに連結される出力軸（図示しない）に、固定される。具体的には、出力ハブ８の内周部には、歯部８ａが形成されており、この歯部８ａが出力軸にスプライン係合される。

出力プレート９は、出力ハブ８の外周部に一体に形成されている。ここでは、出力プレート９が出力ハブ８と一体に形成される場合の例を示すが、出力プレート９を、出力ハブ８と別体で形成し、出力プレート９及び出力ハブ８をスプライン係合によって連結してもよい。

出力プレート９は、図１の破線で示すように、実質的に円環板状に形成されている。出力プレート９は、１対の第２入力プレート６の軸方向間に配置される。出力プレート９は、複数（例えば４個）の第２スプリング収納窓１０を、有している。

各第２スプリング収納窓１０には、スプリング組立体４が配置される。各第２スプリング収納窓１０は、周方向に所定の間隔を隔てて、配置されている。ここでは、各第２スプリング収納窓１０は、回転軸Ｏを中心として９０度の間隔で４箇所に設けられている。各第２スプリング収納窓１０は、軸方向において、各第１スプリング収納窓７に対向して配置される。

複数のスプリング組立体４は、入力回転部材２と出力回転部材３とを回転方向に弾性的に連結する。各スプリング組立体４は、入力回転部材２（第１及び第２入力プレート５，６）の第１スプリング収納窓７と、出力回転部材３（出力プレート９）の第２スプリング収納窓１０とに、配置される。

各スプリング組立体４は、第１コイルスプリング１１と、第２コイルスプリング１２とを、有している。第１コイルスプリング１１は、第１及び第２スプリング収納窓７，１０に配置される。第１コイルスプリング１１は、周方向に互いに対向する第１及び第２スプリング収納窓７，１０の壁部に、当接している。この状態で、入力回転部材２及び出力回転部材３が相対回転すると、第１コイルスプリング１１の一端部が１対の第１スプリング収納窓７の壁部に押圧され、第１コイルスプリング１１の他端部が第２スプリング収納窓１０の壁部に押圧される。これにより、第１コイルスプリング１１が作動する。

第２コイルスプリング１２は、第１コイルスプリング１１の内周部に配置される。第２コイルスプリング１２のコイル軸方向の長さ（例えば自然長）は、第１コイルスプリング１１のコイル軸方向の長さ（例えば自然長）より短い。すなわち、第２コイルスプリング１２が未作動である場合に、第２コイルスプリング１２は、第１コイルスプリング１１の内周部において、回転軸Ｏを中心とした周方向（第１コイルスプリング１１の軸方向）に、移動可能である。

なお、入力回転部材２及び出力回転部材３の捩り角度が所定の捩り角度に到達すると、第２コイルスプリング１２が、周方向に互いに対向する第１及び第２スプリング収納窓１０の壁部に、当接する。すると、第２コイルスプリング１２の一端部が１対の第１スプリング収納窓７の壁部に押圧され、第２コイルスプリング１２の他端部が第２スプリング収納窓１０の壁部に押圧される。これにより、第２コイルスプリング１２が作動する。

図２、図３、及び図４に示すように、第２コイルスプリング１２は、小径部１３（第１巻き部の一例）と、大径部１４（第２巻き部の一例）と、中間部１５（第２巻き部の一例）とを、有する。小径部１３は、両端部それぞれの１巻き目Ｍ１から少なくとも２巻き目Ｍ２までを、含む。大径部１４及び中間部１５は、小径部１３を除いた部分である。

なお、図２では、図の上部に、第２コイルスプリングのコイル軸方向における右端部を、１巻き目Ｍ１とした場合の巻き目を、示す。また、図の下部には、第２コイルスプリングのコイル軸方向における左端部を１巻き目Ｍ１とした場合の巻き目を、示している。

具体的には、小径部１３は、１巻き目Ｍ１及び２巻き目Ｍ２を含んでいる。小径部１３の各巻き目の外径Ｌ１、すなわち１巻き目Ｍ１及び２巻き目Ｍ２の外径Ｌ１は、実質的に同じである。小径部１３の各巻き目の外径Ｌ１は、大径部１４及び中間部１５の各巻き目の外径Ｌ３，Ｌ２より小さい。

小径部１３の各巻き目の外径Ｌ１は、小径部１３に隣接する巻き目の内径Ｄ１より、大きい。例えば、１巻き目Ｍ１及び２巻き目Ｍ２の外径Ｌ１は、中間部１５の３巻き目Ｍ３の内径Ｄ１より、大きい。また、１巻き目Ｍ１及び２巻き目Ｍ２の外径Ｌ１は、大径部１４の内径Ｄ２より、大きい。

図２、図３、及び図４に示すように、大径部１４は、１対の小径部１３の間に設けられ、小径部１３より大径である。すなわち、大径部１４の各巻き目Ｍ４〜Ｍ７の外径Ｌ３は、小径部１３の各巻き目の外径Ｌ１より大きい。大径部１４の各巻き目Ｍ４〜Ｍ７の外径Ｌ３は、実質的に一定である。

図２、図３、及び図４に示すように、中間部１５は、１対の小径部１３それぞれと大径部１４との間に、各別に設けられる。中間部１５は、大径部１４より小径であり、且つ小径部１３より大径である。

具体的には、中間部１５の各巻き目例えば３巻き目Ｍ３は、小径部１３の２巻き目Ｍ２及び大径部１４の４巻き目Ｍ４を、連結する。中間部１５の巻き目の外径Ｌ２、例えば３巻き目Ｍ３の外径Ｌ２は、大径部１４の各巻き目Ｍ４〜Ｍ７の外径Ｌ３より小さく、且つ小径部１３の各巻き目Ｍ１，Ｍ２の外径Ｌ１より大きい。すなわち、中間部１５の外径Ｌ２は、大径部１４から小径部１３に向かうにつれて、小さくなっている（図４を参照）。

＜スプリング組立体の動作及び効果＞
ここでは、スプリング組立体４の動作について説明する。

まず、入力回転部材２及び出力回転部材３が相対回転し、入力回転部材２にトルク変動が入力されると、このトルク変動によって、スプリング組立体４の第１コイルスプリング１１が伸縮する。一方で、第２コイルスプリング１２は、遠心力によって径方向外側に移動し、第１コイルスプリング１１の内周面に接触し、第１コイルスプリング１１の内周面を摺動する。

このように第２コイルスプリング１２が摺動している際には、第２コイルスプリング１２の小径部１３が、第１コイルスプリング１１に干渉し、小径部１３において、１巻き目Ｍ１が２巻き目Ｍ２の内周部に入り込むおそれがある。しかし、本スプリング組立体４では、小径部１３の各巻き目Ｍ１，Ｍ２の外径Ｌ１（１巻き目Ｍ１及び２巻き目Ｍ２の外径Ｌ１）が、実質的に同じに形成されているので、上記の問題を解決することができる。

また、小径部１３の各巻き目Ｍ１，Ｍ２の外径Ｌ１（１巻き目Ｍ１及び２巻き目Ｍ２の外径Ｌ１）は、小径部１３に隣接する巻き目Ｍ３の内径（中間部１５の３巻き目Ｍ３の内径Ｄ１）より、大きい。さらに、小径部１３の各巻き目Ｍ１，Ｍ２の外径Ｌ１（１巻き目Ｍ１及び２巻き目Ｍ２の外径Ｌ１）は、大径部１４の各巻き目Ｍ４〜Ｍ７の内径Ｄ２より、大きい。これにより、小径部１３が、中間部１５及び／又は大径部１４の内周部に入り込むことを、防ぐことができる。

次に、入力回転部材２及び出力回転部材３の相対回転がさらに大きくなると、第２コイルスプリング１２は、第１コイルスプリング１１の内周部において、第１コイルスプリング１１とともに、伸縮する。

この場合、例えば、トルク変動の入力時に衝撃力が第２コイルスプリング１２の両端部（小径部１３）に加わるおそれがある。この場合においても、小径部１３において１巻き目Ｍ１が２巻き目Ｍ２の内周部に入り込んだり、小径部１３が中間部１５及び／又は大径部１４の内周部に入り込んだりするおそれがある。しかしながら、スプリング組立体４を上記のように構成することによって、この問題も同時に解決することができる。

すなわち、以上のようにスプリング組立体４を構成することによって、第２コイルスプリング１２の耐久性を、向上することができる。

［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

（ａ）前記実施形態では、小径部１３が、両端部それぞれの１巻き目Ｍ１及び２巻き目Ｍ２を含む場合の例を示したが、小径部１３に含まれる巻き数は、３巻き以上であってもよい。

（ｂ）前記実施形態では、中間部１５が、１巻き（３巻き目Ｍ３）だけから構成される場合の例を示したが、中間部１５は、複数の巻き目から構成されるように構成してもよい。この場合、中間部１５の各巻き目の外径Ｌ２は、大径部１４から小径部１３に向かうにつれて小さくなるように、構成される。

（ｃ）前記実施形態では、スプリング組立体４がダンパ装置１に用いられる場合の例を示したが、スプリング組立体４は、他の装置例えばロックアップ装置等に、用いてもよい。

（ｄ）前記実施形態では、中間部１５が小径部１３及び大径部１４の間に設けられる場合の例を示したが、スプリング組立体４を小径部１３及び大径部１４によって構成してもよい。

１ ダンパ装置
２ 入力回転部材
３ 出力回転部材
４ スプリング組立体
１１ 第１コイルスプリング
１２ 第２コイルスプリング
１３ 小径部
１４ 大径部
１５ 中間部
Ｌ１ 小径部の外径
Ｌ２ 中間部の外径
Ｌ３ 大径部の外径
Ｄ１ 中間部の内径
Ｄ２ 大径部の内径

Claims (5)

1. 捩り振動を吸収・減衰するためのスプリング組立体であって、
   第１コイルスプリングと、
   前記第１コイルスプリングの内周部に配置され、前記第１コイルスプリングより軸方向長さが短い第２コイルスプリングと、
   を備え、
   前記第２コイルスプリングは、両端部それぞれの１巻き目から少なくとも２巻き目までを含む第１巻き部と、前記第１巻き部を除く第２巻き部とを、有し、
   前記第１巻き部の各巻き目の外径は、前記第２巻き部の各巻き目の外径より小さく、
   前記第１巻き部は、小径部であり、
   前記第２巻き部は、１対の前記小径部の間に設けられ前記小径部より大径の大径部と、１対の前記小径部それぞれと前記大径部との間に各別に設けられる１対の中間部とを、有し、
   前記小径部の各巻き目の外径は、前記中間部の巻き目の内径より大きく、
   前記中間部の各巻き目の外径は、前記大径部の各巻き目の内径より大きい、
   スプリング組立体。
2. 前記小径部の各巻き目の外径は、前記前記大径部の各巻き目の内径より大きい、
   請求項１に記載のスプリング組立体。
3. 前記中間部の各巻き目の外径は、前記大径部から前記小径部に向かうにつれて、小さくなっている、
   請求項１又は２に記載のスプリング組立体。
4. 前記大径部の各巻き目の外径は、実質的に一定である、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のスプリング組立体。
5. 捩り振動を吸収・減衰するためのダンパ装置であって、
   入力回転部材と、
   前記入力回転部材と相対回転可能に構成される出力回転部材と、
   前記入力回転部材と前記出力回転部材とを回転方向に弾性的に連結する請求項１から４のいずれか１項に記載のスプリング組立体と、
   を備えるダンパ装置。
   

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