JPS5836220B2

JPS5836220B2 - 自動車用動力伝達機構

Info

Publication number: JPS5836220B2
Application number: JP51107494A
Authority: JP
Inventors: 尚司沼田; 栄三田保
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1976-09-07
Filing date: 1976-09-07
Publication date: 1983-08-08
Also published as: JPS5332526A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は内燃機関のクランクシャフトよりフライホイー
ル、クラッチを介して変速機に動力が伝達される自動車
用動力伝達機構の改良に関するものである。

一般に自動車用内燃機関のクランク軸にはねじり振動、
曲げ振動および縦振動の３形態が考えられこのうち特に
ねじり振動を低減し、スムーズな回転を得るために剛体
のフライホイールがクランク軸に固着されているが、従
来においてはこのフライホイールを含むクランク軸回転
系の力学特性、すなわち質量、慣性モーメント及びねじ
り剛性に起因するねじり振動、速度変動率及び始動性等
の特性の総てが好適なものとなるようにフライホイール
の形状を設定するような設計的努力がなされているが、
ねじり振動低減率を充分に下げることができず、変速機
あるいはデイファレンシャルギャ等より振動が発生して
エンジンルーム内のこもり音やねじのゆるみ等の原因と
なり、またワインドアップを生じる等の不具合が発生す
る。

さらに、上記のごとく設定されたフライホイール装着の
自動車の多くにおいては、運転頻度の高いエンジン回転
数４０００ｒｐｍ付近すなわち、車速にして１
００ｋｍ／ｈ付近でクランク軸系の曲げ振動に起因
するエンジンルーム内のこもり音を発生し易く、極端な
場合には部品破壊等の不具合が発生している。

上記クランク軸系の曲げ振動に起因する不具合の発生は
、上記従来のクランク軸系の固有曲げ振動数が約２１
０ｃ／ｓ付近にあるためで、上記クランク軸系
の固有曲げ振動数をクランク軸回転系の力学特性を変え
ることなく不具合発生速度域から外せば、クランク軸系
のねじり振動等を悪化させることなく、曲げ振動による
不快な騒音等を低減することができる。

次に、ねじり振動について考察する。

一般に、クランク軸、フライホイール、クラッチ変速機
の順に配列された動力伝達系においては、クラッチのク
ラッチディスクとクラッチハブとの間にトーションスプ
リングが介在されており、このトーションスプリングが
接続時のねじれ振動を減衰しているが、このトーション
スプリングによる減衰だけでは上述した通り効果が不十
分で、振動、騒音、ワインドアップ等の不具合が生じる
。

また、一般に直列４気筒自動車用エンジンを対象とした
場合、通常の燃焼状態では第１図に示すごとくエンジン
の起振トルクはエンジン回転２次成分が最大で以下エン
ジン回転４次、エンジン回転６次の順となり、本発明に
おいては、アイドル回転数をｎｒｐｍとした場合特に
エンジン回転２次或分以上を対象として２ｎ／６
０ｃｐｓ以上の周波数（以下実用周波数域と称す）
に対する伝達率低減をねらっている。

なお、第１図において、Ｌｌ１．５，Ｌ２ｊＬ２
，５・・・・・・等のＬｓはエンジン回転Ｓ次成分を示
す。

上記第１図に示すごとき起振トルク変動特性が与えられ
る従来一般の駆動系ねじり振動に対する相当系は第２図
に示すモデルに置換えることができる。

なお、第２図において、Ｉ。

十工，，■２，■３，■４は各部の相当円板を示し、■
ｏはクランク軸の慣性能率■１はフライホイールの慣性
能率、■３はデイファレンシャルギャの慣性能率、Ｉ４
はタイヤホイールの慣性能率、Ｘは地面、Ｋ１，Ｋ２，
Ｋ３およびＫ４は各相当円板間および■４と地面との間
を連結するばねのねじりこわさ（ｃｒｎｋｇ／ｒａ
ｄ）を示し、Ｋ１はクラッチのねじりこわさ、Ｋ２は
メーンシャフトのねじりこわさ、Ｋ３はリャアクスルの
ねじりこわさ、Ｋ４はタイヤのねじりこわさを示し、ま
た、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３およびＣ４は上記各ばねの減衰係
数（ｋｇｃｍｓｅｅ）を示す。

そこで、上記第２図に示すモデルにおいて、各慣性能率
■、ねじりこわさＫおよび減衰係数Ｃを一例として次の
表■に示す通り設定した場合、周波数Ｈ７，に対するフ
ライホイールから変速機へのトルク変動伝達率特性は第
３図において実線により示すごとくなる。

上記第３図において、アイドル回転数を７０Ｏｒｐｍと
すると、実用周波数域は２３ｃｐｓ以上のＺ領域と
なる。

ところで、第２図に示すモデルにおいて、ねじりこわさ
Ｋ５＝３０００ｋｇｃｍ．／ｒａｄのばね
をクランクシャフトとフライホイールとの間に介装する
と第３図において一点鎖線により示すトルク変動伝達率
特性が得られる。

上記第３図より明らかなどと《、Ｚ領域として示す実用
周波数域の略全域において、クランクシャフトとフライ
ホイールとの間にばねを介装して共振点の低い振動系を
作れば、エンジンから変速機へのトルク変動伝達率は低
減される。

本発明の主目的は特に自動車用エンジンの常用回転範囲
においてエンジンから変速機へのトルク変動伝達率が低
減される自動車用動力伝達機構を提供することにある。

また、本発明の目的は特に自動車用エンジンのクランク
軸系の曲げ共振点を曲げ振動による騒音等の不具合発生
速度域から外した自動車用動力伝達機構を提供すること
にある。

また、本発明の他の目的はエンジンのクランク軸系のね
じり振動および曲げ振動により生じるエンジンルーム内
のこもり音、エンジンルーム外への騒音、ワインドアッ
プ、ねじのゆるみ、動力伝達系の部品破壊等を効果的に
低減する自動車用動力伝達機構を提供することにある。

本発明は上記した従来の種々の不具合を解消するために
提案されたものであって、内燃機関のクランクシャフト
とクラッチを介して変速機のメインドライブシャフトに
連結されるフライホイールとを回転方向の捩り剛性が所
望値に設定された弾性部材を介して接続したことを特徴
とする自動車用動力伝達機構、さらには上記機構におい
て、フライホイールはベアリングを介してドライブシャ
フトに枢支し、しかもクランクシャフトとフライホイー
ルとの接続は軸方向の曲げ剛性が低い構造とした自動車
用動力伝達機構により上記諸目的が達成されるものであ
る。

次に本発明を図面に示す実施例により詳細に説明する。

なお、各図中実質的に同一部分には同一符号を付した。

第４図〜第６図に示す本発明の第１実施例において、自
動車用エンジンのクランクシャフト１の端面にはボルト
２によりドライブプレート３が固着されている。

同ドライブプレート３には円周方向に等間隔に４個の長
方形溝４および４個の楕円孔５が交互に配設されている
。

クラッチハウジング８内にベアリング９を介して枢支さ
れたメインドライブシャフト１０の軸端はクランクシャ
フト１の求心部に装着したパイロットベアリングに枢支
されている。

また、メインドライブシャフト１０上にはベアリング１
２を介してフライホイール１３が枢支されるとともに同
シャフト１０のスプライン軸部１４上にはクラッチディ
スク１５のスプラインハプ１６が軸線方向に摺動可能に
嵌合されている。

上記クラッチディスク１５は自体公知の形状を有してお
り、その外周の表裏両面にライニング１７が張られたド
ライブプレート１８はスプラインハブ１６と一体のハブ
フランジ１９を介して対置されたもう一方のドライブプ
レート２０と共に上記ハブフランジ１９を挾持し、ピン
２１により両ドライブプレーＮ８，２０が連結され、上
記ピン２１はハブフランジ１９に穿設された孔２２に遊
嵌されており、ドライフプレート１８，２０とハ
ブフランジ１９とは設定角度だけ円周方向に相対回転可
能に構成されている。

また、ハブフランジ１９とドライブプレート１８，２０
には数個の四角い窓孔２３が穿設され、同窓孔２３には
トーションスプリング２４が嵌合され、同スプリング２
４０両端はそれぞれハブフランジ１９とドライブプレー
ト１８，２０との両方に当接している。

フライホイール１３の外周部にはボルト２５によりクラ
ッチ力バー２６が固定され、同クラッチカバー２６には
従来公知のダイヤフラムスプリング２７が取付けられ、
同スプリング２７の外周端はプレツシャプレート２８の
突出縁を押圧し、プレツシャプレート２８がクラッチデ
ィスク１５を押してクラッチ接合を達成する。

なお、２９はスプリングセットボルト、３０はワイヤリ
ング、３１はフロントカバー、３２はボルト、３３はフ
ロントカバースリーフ、３４はレリーズベアリングであ
る。

また、上記フライホイール１３のクランクシャフト１側
の側面にはボルト３５によりドライブプレート３６が固
着され、同プレート３６は円周方向に間隔をおいて複数
の半径方向の凸部３７がプレス加工により形成されてい
る。

一方上記ドライブプレート３６と同様に円周方向に間隔
をおいて複数の半径方向の凸部３８がプレス成形された
ドライブプレート３９は上記両凸部３７，３８の各々が
第６図に良く示されているように他方のドライブプレー
ト３６または３９に当接した状態で対向配置され、上記
両ドライブプレート３６，３９および両凸部３７，３８
の側面により、形成された複数の室４０内にはシリコン
ゴム、フッ素ゴム等の耐熱性ゴム材４１が充填されてい
る。

上記ドライブプレート３９の内周部にはピン４２を介し
て他のドライブプレート４３が連結され、上記ピンは前
記ドライブプレート３に穿設された楕円孔５に遊嵌され
ており、ドライブプレート３９とドライブプレート３と
は設定角度だけ円周方向に相対回転可能に構成されてい
る。

また、上記ドライブプレート３に設けられた長方形溝４
にはトーションスプリング４４が嵌合サれ同スプリング
４４．の両端はトルク無伝達状態においてそれぞれドラ
イブプレート３の長方形溝４端面ドライブプレート３９
の切欠き４５端面およびドライブプレート４３の湾曲部
の図示していなイ端面に当接している。

エンジンが駆動されクランクシャフト１が第５図におい
て矢印Ａ方向に回動されると、ドライフプレート３も一
体的に同方向に回動され、クランクシャフト１よりフラ
イホイール１３に動力が伝達されるドライブ状態におい
ては、ドライブプレート３がトーションスプリング４４
を矢印Ａ方向に押圧し、同スプリング４４は圧縮されて
スプリングカを増大し、通常のトルク伝達時にはこのス
プリングカとドライブプレート３の押圧力とがバランス
した位置でスプリング４４の圧縮変形が停止され、クラ
ンクシャフト１のトルク変動は上記トーションスプリン
グ４４の圧縮変形により吸収される。

トーションスプリング４４を介してドライブプレー｝３
９，４３に伝達された駆動力はゴム材４１を介してフラ
イホイール１３に伝達される。

すなわち、ドライブプレート３９の凸部３８が第６図に
おいて矢印Ｂ方向にゴム材４１を押圧し、このゴム材４
１は伝達トルクの大きさに応じて圧縮変形されながらド
ライブプレート３６の凸部３７に駆動力を伝達し、この
駆動力はドライブプレート３６、ボルト３５を介してフ
ライホイール１３に伝達される。

従って、上記ゴム材によってもトルク変動は吸収される
。

上記フライホイール１３に伝達された駆動力は上記従来
公知のクラッチを介してメインドライブシャフト１０よ
り図示していない変速機、プロペラシャフト、テイファ
レンシャルギャ、リャアクスルを介してタイヤに伝達さ
れる。

ところで、急加速時において異常高トルクがクランクシ
ャフト１よりフライホイール１３に伝達される場合には
、トーションスプリング４４の圧縮が進み、ピン４２が
楕円孔５内を摺動して同孔端部に当接した状態で両ドラ
イブプレート３，３９０相対回転は停止し、駆動力はト
ーションスプリング４４およびピン４２を介してドライ
ブプレート３９に伝達される。

エンジンブレーキ時、すなわちフライホイール１３より
クランクシャフト１に動力が伝達される？合には、上記
ドライブ状態とは逆の径路を辿って伝達される。

すなわち、ドライブプレート３６の凸部が第６図におけ
る矢印Ｂとは逆方向にゴム材４１を圧縮しこの圧縮変形
されたゴム材４１を介してドライブプレート３９の凸部
３８に動力が伝達され、ドライブプレート４０からドラ
イブプレート３へはトーションスプリング４４または同
スプリング４４とピン４２とを介して行なわれる。

上記構或においてフライホイール１３の慣性能率■，さ
らには４個のトーションスプリング４４およびゴム材４
１の各々のねじりこわさＫ，１，Ｋ５を適当に調整すれ
ば、速度変動率及び始動性等の特性を悪化させることな
く、実用周波数域のトルク変動率を可成低減することが
可能となる。

また、本実施例においては、クランクシャフト１とフラ
イホイール１３との連結がトーションスプリング４４お
よびピン４２を介して行なわれているため、同連結部は
メインドライブシャフト１０の軸方向の曲げ剛性が小さ
く、従ってクランク軸系の曲げ固有振動数が低下して、
車体等を共振させてエンジンルーム内のこもり音等の不
具合を発生する速度域における振動数すりずれるため、
クランク軸系の曲げによる不快な騒音等も低減される。

上記実施例においては、変動トルク・を吸収する弾性部
材としてトーションスプリング４４およびゴム材４１を
伝達トルクの流れ方向に関し直列に介装しているが、第
７図に示すごとくトーションスプリング４４のみを介装
した構成であっても変動トルクを充分に吸収することが
可能である。

なお、上記第７図に示す第１実施例の変形例においては
、ドライブプレート３９の外周部がボルト３５により直
接フライホイール１３に固着されており、同図において
４６はスペーサである。

また、上記変形例におけるドライブプレート３，３９，
４３、トーションスプリング４４およびピン４２はクラ
ッチのクラッチディスク１５と同一構造のものまたは略
同一構造のものを使用することが可能である。

次に、第８図に示す本発明の第２実施例について説明す
ると、本実施例は上記第１実施例に示すごとくメインド
ライブシャフト１０をクランクシャフト１の求心部に装
着したパイロツドベアリング１１に枢支させることなく
、ボルト３２によりクラッチハウジング８に固着したフ
ロントカバー３１の先端部に嵌合したベアリング４７に
枢支した構成において、クランクシャフト１の端面にボ
ルト２により固着されたドライブプレート３′とフライ
ホイール１３との対向面間に円環状のゴム材４８を介装
し、フライホイール１３の外周部にはボルト４９により
中央部が開口された皿状のスプリングホルダ５０を固着
し、同スプリングホルダ５０はドライブプレート３′の
ゴム材挾持面とは反対側面に対向して配置し、同スプリ
ングホルダ５０とドライブプレート３′間にはゴム材４
８を上記ドライブプレート３′とフライホイール１３と
により所定の押圧力を有して挾持させるプレツシャスプ
リング５１を設けた構成である。

また、本実施例においては、ドライブプレート３′はク
ランクシャフト１の軸方向の曲げ剛性が低い弾性板によ
り形成されている。

上記構成においては、クランクシャフト１よりドライブ
プレート３′に伝達された駆動力はゴム材４８およびプ
レツシャスプリング５１を介してフライホイール１３に
伝達されるが、この時変動トルクの多くは上記ゴム材４
８およびプレッシャスプリング５１０弾性部材により吸
収される。

また、ドライブプレート３′をクランクシャフト１の軸
方向の曲げ剛性が低い弾性板により形成したことにより
、クランク軸系の曲げ固有振動数が低下する。

従って、本実施例においても上記第１実施例と同様にク
ランク軸系のねじり振動および曲げ振動により生じる種
々の不具合が解消される。

なお、上記第２実施例においては、伝達トルクの流れ方
向に関し並列に介装されたゴム材４８とプレツシャスプ
リング５１のねじりこわさばプレツシャスプリング５１
のスプリング荷重を変えることにより容易に調整するこ
とが可能であり、トルク伝達容量及びトルク変動低減率
を任意に設定することができるものである。

また、上記第２実施例においては、ゴム材４８の経年劣
化による塑性変形がプレッシャスプリング５１により補
なわれ、耐久性が増大する。

次に第９図に示す第３実施例について説明すると本実施
例は上記第２実施例において、メインドライブシャフト
１０は上記第１実施例に示すごとくクランクシャフト１
の求心部に装着したパイロットベアリング１１に枢支し
、しかもクランクシャフト１の端面にはボルト２により
ドライブプレート３′以外にストツパプレート５２を固
着した構成である。

なお、上記ストツパプレート５２はドライブプレート３
′に対して半径方向外方に向かうに従って両者の隙間が
増大するように皿状に湾曲形成され、ドライブプレート
３′の大きな傾動を規制するとともに、ストツパプレー
ト５２とドライブプレート３′との急激な衝突を防止し
ている。

上記第３実施例においては、ゴム材４８はシリコンゴム
、フッ素ゴム等の耐熱性ゴムにより形威され、焼付けあ
るいは接着剤による接着等によりドライブプレート３′
およびフライホイール１３の平面に固着されているが、
第１０図に示すごとく、フライホイール１３の扶持面を
回転方向に波状に形威し、同波状面にゴム材４８を接着
すればより大きなトルク伝達が可能となり耐久性も向上
する。

なお、上記波状面はドライブプレート３′の挾持面に形
威してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直列４気筒自動車用エンジンの一般的な
起振トルク変動特性を示す図、第２図は従来一般の駆動
系ねじり振動に対する相当系モデル図、第３図はトルク
変動伝達率特性の一例を示す図、第４図は本発明の第１
実施例を示す断面図、第５図は上記第１実施例の破断図
、第６図は第５図のＩ−Ｉ矢視断面図、第７図は上記第
１実施例の変形例を示す要部断面図、第８図は本発明の
第２実施例を示す断面図、第９図は本発明の第３実施例
を示す要部断面図、第１０図は上記第３実施例の変形例
を示す要部拡大断面図である。１：クランクシャフト、３．３’：ドライブプレート
、４：長方形溝、５：楕円孔、８：クラッチハウジング
、１０：メインドライブシャフト、９，１１，１２：
ベアリング、１３：フライホイール、１５：クラッチデ
ィスク、２６：クラッチカバー２７：ダイヤフラムスプ
リング、２８：プレツシャフレート、３５：ボルト、３
６，３９，４３：ドライブプレート、３７，３８：凸部
、４１：ゴム材、４２：ピン、４４：トーションスプリ
ング、４５：切欠き、４７：ベアリング、４８：ゴム材
、４９：ボルト、５０：スプリングホルダ、５１：プレ
ッシャスプリング、５２：ストッパプレート

Claims

【特許請求の範囲】１内燃機関のクランクシャフトとクラッチを介して変
速機のメインドライブシャフトに連結されるフライホイ
ールとを回転方向の捩り剛性が所望値に設定された弾性
部材を介して接続したことを特徴とする自動車用動力伝
達機構。２特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、フライ
ホイールはベアリングを介してメインドライフシャフト
に支持し、しかもクランクシャフトとフライホイールと
の接続は軸方向の曲げ剛性が低い構造とした自動車用動
力伝達機構。３特許請求の範囲第１項又は第２項記載のものにおい
て、弾性部材を回転方向に伸縮する複数のコイルスプリ
ングとし、さらにクランクシャフトとフライホイールと
の相対回転変位量を規制するストツパ機構を設けた自動
車用動力伝達機構。４特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、クラン
クシャフトに固着されたドライブプレートをフライホイ
ールの一側面に対向配置し、同ドライブプレートとフラ
イホイールとの間に弾性部材としてゴム材をトルクを伝
達し得るように介装した自動車用動力伝達機構。５％許請求の範囲第４項記載のものにおいて、ドライ
ブプレートを軸方向の曲げ剛性が低いプレートにより形
成した自動車用動力伝達機構。