JP7208753B2 - プレート部材 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンとトランスミッションとの間に設けられるプレート部材に関する。

エンジンとトランスミッションとの間には、ドライブプレート等のプレート部材が設けられている。エンジンのクランク軸とトランスミッションのトルクコンバータ等とは、プレート部材を介して互いに連結されている（特許文献１および２参照）。

特開２０１２－２４７００４号公報 特開２０１５－２０９９３９号公報

ところで、クランク軸とトルクコンバータとを連結するプレート部材には、エンジントルクを伝達する観点から十分な強度が求められるだけでなく、振動や騒音を抑制する観点から適切な剛性バランスが求められている。

本発明の目的は、プレート部材の剛性バランスを適切に設定することにある。

本発明のプレート部材は、エンジンとトランスミッションとの間に設けられるプレート部材であって、前記エンジンのクランク軸に連結される中央円盤部と、前記中央円盤部の径方向外側に配置され、前記トランスミッションの回転体に連結される外側環状部と、前記中央円盤部の外周から径方向外側に伸びて形成され、周方向の幅寸法よりも径方向の長さ寸法の大きな複数の第１柱部と、前記外側環状部の内周から径方向内側に伸びて形成され、周方向の幅寸法よりも径方向の長さ寸法の大きな複数の第２柱部と、前記中央円盤部と前記外側環状部との間に配置され、前記第１柱部と前記第２柱部とに連なる環状梁部と、を有し、前記第１柱部の中心線である第１中心線と、前記第２柱部の中心線である第２中心線とは、互いに周方向にずれる。

本発明によれば、中央円盤部の外周から径方向外側に伸びる複数の第１柱部と、外側環状部の内周から径方向内側に伸びる複数の第２柱部と、中央円盤部と外側環状部との間に配置され、第１柱部と第２柱部とに連なる環状梁部と、を有し、第１柱部の中心線である第１中心線と、第２柱部の中心線である第２中心線とは、互いに周方向にずれる。これにより、プレート部材の剛性バランスを適切に設定することができる。

車両に搭載されるパワートレインの一部を示す概略図である。 クランク軸とトルクコンバータとの連結構造の一例を示す断面図である。 図２の矢印Ａ方向からドライブプレートを単体で示す正面図である。 ドライブプレートを部位毎に分離して示す分解斜視図である。 ドライブプレートの一部を拡大して示す部分拡大図である。 ドライブプレートに対する荷重の入力状況を簡単に示す図である。 ドライブプレートに入力される捩りトルクの伝達状況を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

［パワートレイン］
図１は車両に搭載されるパワートレイン１０の一部を示す概略図である。図１に示すように、パワートレイン１０は、エンジン１１とこれに接続されるトランスミッション１２とを有している。エンジン１１のシリンダブロック１３にはジャーナルボア１４が形成されており、ジャーナルボア１４には図示しない軸受メタルを介してクランク軸１５が支持されている。クランク軸１５は、回転中心に設けられるクランクジャーナル１６、回転中心から偏心するクランクピン１７、およびクランクジャーナル１６とクランクピン１７とを連結するクランクアーム１８、を有している。また、クランクピン１７には、コネクティングロッド１９を介してピストン２０が連結されている。

トランスミッション１２のミッションケース２１には、トルクコンバータ（回転体）２２が収容されている。このトルクコンバータ２２は、ポンプシェル２３に固定されるポンプインペラ２４と、ポンプインペラ２４に対向するタービンランナ２５と、ポンプインペラ２４とタービンランナ２５との間に配置されるステータ２６と、を備えている。タービンランナ２５にはタービンハブ２７が連結されており、タービンハブ２７にはタービン軸２８が連結されている。また、トルクコンバータ２２のタービン軸２８には、ミッションケース２１内の変速機構２９が連結されている。さらに、トルクコンバータ２２のポンプシェル２３は、軸受３０を介してミッションケース２１に支持されている。なお、トルクコンバータ２２には、ロックアップクラッチ３１が設けられている。

図２はクランク軸１５とトルクコンバータ２２との連結構造の一例を示す断面図である。図２に示すように、エンジン１１のクランク軸１５とトランスミッション１２のトルクコンバータ２２とを連結するため、エンジン１１とトランスミッション１２との間にはドライブプレート（プレート部材）４０が設けられている。クランク軸１５の端部に設けられる出力フランジ４１には、ドライブプレート４０の中央円盤部４２が締結ボルト４３を用いて取り付けられている。また、トルクコンバータ２２の外周面に設けられる取付部４４には、ドライブプレート４０の外側環状部４５が締結ボルト４６を用いて取り付けられている。

［ドライブプレートの構造］
続いて、ドライブプレート４０の構造について説明する。図３は図２の矢印Ａ方向からドライブプレート４０を単体で示す正面図である。図４はドライブプレート４０を部位毎に分離して示す分解斜視図であり、図５はドライブプレート４０の一部を拡大して示す部分拡大図である。なお、図３に示した矢印αは、ドライブプレート４０の径方向、つまり中央円盤部４２や外側環状部４５の径方向を示す矢印である。また、図３に示した矢印βは、ドライブプレート４０の周方向、つまり中央円盤部４２や外側環状部４５の周方向を示す矢印である。また、図４には、便宜的に平板状のドライブプレート４０を示しているが、図２に示すように、ドライブプレート４０はプレス加工によって立体的に成型されるプレート部材である。

図３および図４に示すように、ドライブプレート４０は、中央円盤部４２と、これの径方向外側に配置される外側環状部４５と、を有している。中央円盤部４２には締結ボルト４３を挿入するための貫通孔４７が形成されており、前述したように、中央円盤部４２には締結ボルト４３を用いてクランク軸１５が連結されている。また、外側環状部４５には締結ボルト４６を挿入するための貫通孔４８が形成されており、前述したように、外側環状部４５には締結ボルト４６を用いてトルクコンバータ２２が連結されている。

ドライブプレート４０は、中央円盤部４２の外周４２ａから径方向外側に伸びる複数の第１柱部５１と、外側環状部４５の内周４５ａから径方向内側に伸びる複数の第２柱部５２と、を有している。また、ドライブプレート４０は、中央円盤部４２と外側環状部４５との間に配置され、第１柱部５１と第２柱部５２との双方に連なる環状梁部５３、を有している。つまり、ドライブプレート４０の中央円盤部４２と外側環状部４５とは、第１柱部５１、環状梁部５３および第２柱部５２を介して互いに連結されている。また、中央円盤部４２から径方向外側に伸びる複数の第１柱部５１は、ドライブプレート４０の周方向に等間隔で配置されており、外側環状部４５から径方向内側に伸びる複数の第２柱部５２は、ドライブプレート４０の周方向に等間隔で配置されている。

図５に示すように、中央円盤部４２から径方向外側に伸びる第１柱部５１は、ドライブプレート４０の周方向よりも径方向に長く形成されている。つまり、第１柱部５１の幅寸法は「Ｗ１」であり、第１柱部５１の長さ寸法は「Ｗ１」よりも大きな「Ｌ１」である。同様に、外側環状部４５から径方向内側に伸びる第２柱部５２は、ドライブプレート４０の周方向よりも径方向に長く形成されている。つまり、図５に示すように、第２柱部５２の幅寸法は「Ｗ２」であり、第２柱部５２の長さ寸法は「Ｗ２」よりも大きな「Ｌ２」である。このように、第１柱部５１と第２柱部５２との長手方向は、ドライブプレート４０の径方向に対して一致する。

また、図５に示すように、第１柱部５１と第２柱部５２とは、その長手方向つまりドライブプレート４０の径方向に重ならないように、ドライブプレート４０の周方向にずれて配置されている。つまり、第１柱部５１の中心線である第１中心線Ｃ１と、第２柱部５２の中心線である第２中心線Ｃ２とは、ドライブプレート４０の周方向に互いにずれている。なお、図示する例では、第１中心線Ｃ１はドライブプレート４０の中心Ｃｄｐに交わっており、第２中心線Ｃ２はドライブプレート４０の中心Ｃｄｐに交わっている。

また、ドライブプレート４０には、中央円盤部４２の径方向外側に環状に配置される複数の長孔６１が形成されている。そして、周方向に等間隔で配置される長孔６１の間には、中央円盤部４２から伸びる第１柱部５１が形成されている。同様に、ドライブプレート４０には、外側環状部４５の径方向内側に環状に配置される複数の長孔６２が形成されている。そして、周方向に等間隔で配置される長孔６２の間には、外側環状部４５から伸びる第２柱部５２が形成されている。

［ドライブプレートの剛性］
続いて、ドライブプレート４０の剛性について説明する。図６はドライブプレート４０に対する荷重の入力状況を簡単に示す図である。まず、図１に示すように、クランク軸１５のクランクピン１７には、コネクティングロッド１９およびピストン２０が連結されている。これらピストン２０等からクランクピン１７に入力される荷重は、クランク軸１５の回転角に応じて変動するため、クランク軸１５は回転しながら弓形に微小変形する。つまり、クランク軸１５が回転する際には、図６に矢印Ｘで示すように、クランク軸１５の出力フランジ４１が微小に振動することになる。このようなクランク軸１５の振動は、ドライブプレート４０に対し、径方向（矢印Ａ方向）や軸方向（矢印Ｂ方向）の荷重として入力される。さらに、ドライブプレート４０には、作動油が充填されるトルクコンバータ２２からも、軸方向（矢印Ｂ方向）に荷重が入力される。

ここで、パワートレイン１０の振動や騒音を抑制するためには、ミッションケース２１に対するトルクコンバータ２２の変位を抑えることが必要である。つまり、クランク軸１５からドライブプレート４０に対して径方向（矢印Ａ方向）に荷重が入力される場合であっても、ドライブプレート４０に繋がるトルクコンバータ２２が径方向に振られないように、ドライブプレート４０の径方向剛性を下げて荷重を逃がすことが求められている。さらに、トルクコンバータ２２の移動や傾動を抑える観点から、トルクコンバータ２２を位置決めするドライブプレート４０には、軸方向剛性および曲げ剛性を上げることが求められている。なお、ドライブプレート４０の曲げ剛性とは、曲げ方向（矢印Ｃ方向）に対する剛性である。

そこで、本発明の一実施の形態であるドライブプレート４０においては、径方向に伸びる第１柱部５１および第２柱部５２が形成されるとともに、第１柱部５１と第２柱部５２とを互いに連結する環状梁部５３が形成されている。このように、ドライブプレート４０に第１柱部５１および第２柱部５２を形成することにより、ドライブプレート４０の径方向に柱部５１，５２を撓ませることができるため、ドライブプレート４０の径方向剛性を下げることができる。さらに、環状梁部５３によって第１柱部５１と第２柱部５２とを連結することにより、ドライブプレート４０の軸方向や曲げ方向に対する柱部５１，５２の撓みを抑えることができ、ドライブプレート４０の軸方向剛性および曲げ剛性を確保することができる。このように、ドライブプレート４０の剛性バランスを適切に設定することにより、ミッションケース２１に対するトルクコンバータ２２の変位を抑制することができ、パワートレイン１０の振動や騒音を抑制することができる。

また、ドライブプレート４０に第１柱部５１や第２柱部５２を形成することにより、ドライブプレート４０の軽量化を達成することが可能である。つまり、ドライブプレート４０に第１柱部５１や第２柱部５２を形成する際に、ドライブプレート４０には複数の長孔６１，６２が形成されるため、ドライブプレート４０の軽量化を達成することができる。さらに、中央円盤部４２の外周４２ａは円弧であり、外側環状部４５の内周４５ａは円弧であるため、ドライブプレート４０の質量バランスや剛性バランスを良好に保ちながら、長孔６１，６２の開口面積を最大限に確保することができる。このように、長孔６１，６２の開口面積を大きく確保することにより、ドライブプレート４０の質量を十分に下げることができる。

また、ドライブプレート４０には軽量化が求められるだけでなく、クランク軸１５やトルクコンバータ２２から入力される捩りトルクに対する強度確保も求められる。ここで、図７はドライブプレート４０に入力される捩りトルクの伝達状況を示す図である。図７に矢印で示すように、ドライブプレート４０においては、回転するクランク軸１５側の中央円盤部４２から外側環状部４５に向けてトルクが伝達されるだけでなく、回転するトルクコンバータ２２側の外側環状部４５から中央円盤部４２に向けてトルクが伝達される。例えば、車両が緩やかに減速するコースト走行においては、上下に微小変動するエンジントルクが上がるタイミングで、中央円盤部４２から外側環状部４５に対してトルクが伝達される一方、上下に微小変動するエンジントルクが下がるタイミングで、外側環状部４５から中央円盤部４２に対してトルクが伝達される。このように、ドライブプレート４０には、正転方向と反転方向との双方に捩りトルクが交互に入力される。このため、図７に矢印で示すように、ドライブプレート４０には、ドライブプレート４０の径方向や周方向に対して傾斜する方向に、圧縮応力や引張応力が作用することになる。

ここで、図５に示すように、ドライブプレート４０の第１柱部５１と第２柱部５２とは、ドライブプレート４０の周方向に互いにずれて配置されている。つまり、第１柱部５１の中心線である第１中心線Ｃ１と、第２柱部５２の中心線である第２中心線Ｃ２とは、ドライブプレート４０の周方向に互いにずれている。これにより、捩りトルクの伝達方向つまり圧縮応力や引張応力の作用方向に近づくように、第１柱部５１、環状梁部５３および第２柱部５２を配置することができる。このため、正転方向と反転方向との捩りトルクが交互に入力される場合であっても、ドライブプレート４０の周方向に柱部５１，５２を大きく変形させることなく捩りトルクを伝達することができる。このように、第１柱部５１と第２柱部５２とを配置することにより、ドライブプレート４０の剛性バランスを適切に設定することができ、捩りトルクに対するドライブプレート４０の強度を十分に確保することができる。

しかも、図５に示すように、第１柱部５１の中心線である第１中心線Ｃ１と、第２柱部５２の中心線である第２中心線Ｃ２とは、ドライブプレート４０の周方向に等間隔ｄで交互に位置している。すなわち、周方向に隣り合う一対の第１柱部５１の中央に第２柱部５２が配置されており、周方向に隣り合う一対の第２柱部５２の中央に第１柱部５１が配置されている。これにより、正転方向と反転方向との捩りトルクの双方に、ドライブプレート４０の剛性をバランス良く対応させることができる。

なお、前述したように、第１柱部５１の中心線である第１中心線Ｃ１と、第２柱部５２の中心線である第２中心線Ｃ２とは、ドライブプレート４０の周方向に等間隔ｄで交互に位置している。このことは、第１中心線Ｃ１の両側に配置される一対の第２柱部５２が、第１中心線Ｃ１を対称軸として線対称に配置されることを意味している。さらに、第２中心線Ｃ２の両側に配置される一対の第１柱部５１が、第２中心線Ｃ２を対称軸として線対称に配置されることを意味している。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、ドライブプレート４０を介してクランク軸１５とトルクコンバータ（回転体）２２とを連結しているが、これに限られることはない。例えば、ドライブプレート４０を介して、クランク軸１５とフライホイール（回転体）とを連結しても良い。また、図示する例では、ドライブプレート４０に柱部として第１柱部５１および第２柱部５２だけを設けているが、これに限られることはなく、ドライブプレート４０に対して径方向に伸びる第３柱部や第４柱部を追加しても良い。

また、図示するドライブプレート４０においては、１８本の第１柱部５１を有するとともに、１８本の第２柱部５２を有することから、第１中心線Ｃ１と第２中心線Ｃ２との間隔ｄは「１０°」であるが、これに限られることはない。例えば、第１柱部５１や第２柱部５２の本数を増やすことで間隔ｄを狭めても良く、第１柱部５１や第２柱部５２の本数を減らすことで間隔ｄを広げても良い。さらに、図示するドライブプレート４０においては、第１柱部５１の本数と第２柱部５２の本数とが互いに同じであるが、これに限られることはなく、第１柱部５１の本数を第２柱部５２の本数より減らしても良く、第１柱部５１の本数を第２柱部５２の本数より増やしても良い。

１１ エンジン
１２ トランスミッション
１５ クランク軸
２２ トルクコンバータ（回転体）
４０ ドライブプレート（プレート部材）
４２ 中央円盤部
４２ａ 外周
４５ 外側環状部
４５ａ 内周
５１ 第１柱部
５２ 第２柱部
５３ 環状梁部
Ｃ１ 第１中心線
Ｃ２ 第２中心線

Claims (5)

1. エンジンとトランスミッションとの間に設けられるプレート部材であって、
   前記エンジンのクランク軸に連結される中央円盤部と、
   前記中央円盤部の径方向外側に配置され、前記トランスミッションの回転体に連結される外側環状部と、
   前記中央円盤部の外周から径方向外側に伸びて形成され、周方向の幅寸法よりも径方向の長さ寸法の大きな複数の第１柱部と、
   前記外側環状部の内周から径方向内側に伸びて形成され、周方向の幅寸法よりも径方向の長さ寸法の大きな複数の第２柱部と、
   前記中央円盤部と前記外側環状部との間に配置され、前記第１柱部と前記第２柱部とに連なる環状梁部と、
   を有し、
   前記第１柱部の中心線である第１中心線と、前記第２柱部の中心線である第２中心線とは、互いに周方向にずれる、
   プレート部材。
2. 請求項１に記載のプレート部材において、
   前記第１柱部は、周方向に等間隔で配置され、
   前記第２柱部は、周方向に等間隔で配置される、
   プレート部材。
3. 請求項１または２に記載のプレート部材において、
   前記第１中心線と前記第２中心線とは、周方向に等間隔で交互に位置する、
   プレート部材。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載のプレート部材において、
   前記中央円盤部の外周は、円弧であり、
   前記外側環状部の内周は、円弧である、
   プレート部材。
5. 請求項１～４の何れか１項に記載のプレート部材において、
   前記回転体は、トルクコンバータである、
   プレート部材。

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