JPS5848787B2 - 自動車用動力伝達機構 - Google Patents

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
にねしり振動を低減し、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に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。

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極
度に低減された自動車用動力伝達機構を提供することに
ある。

また、本発明の目的は動力伝達系の振動低減により、エ
ンジンルーム内のこもり音その他の騒音発生、およびワ
インドアップの発生を低減する自動車用動力伝達機構を
提供することにある。

本発明の上記目的は、クランクシャフトに固着されて一
体回転するフライホイールと変速機のメインドライブシ
ャフトに対して相対回転可能に取付けられるとともにク
ラッチを介して上記メインドライブシャフトに連絡され
るトランスファプレ−トとを対向配置し、上記フライホ
イールおよびトランスファプレートの対向面のうち一方
の面には他方の面に向けて突出する複数のプツシャを回
転方向に等間隔に配置し、上記複数のプツシャの各々に
は回転方向の前方および後方に突出する１対の円錐状突
起を形威し、相隣り合った各プツシャの各々対向する円
錐状突起間にコイルスプリングを配置し、同コイルスプ
リングの両端には各々同スプリング内への嵌合部を有す
るリテーナを当接し、同リテーナの上記円錐状突起に対
向する部分には円錐状溝を形威して上記円錐状突起を嵌
合し、上記対向面のうちの他方の面には上記各リテーナ
のストツパを形或し、トルク非伝達状態においては上記
各リテーナが上記各々のストツパに当接するとともに上
記ブツシャの円錐状突起にも当接し、加速または減速時
には上記プツシャの円錐状突起が上記リテーナを押圧し
て上記コイルスプリングを圧縮し、上記フライホイール
と上記トランスファプレートとを相対回転させ、上記フ
ライホイールおよびトランスファプレートには上記相対
回転の変位置を規制するストツパ機構を設けたことを特
徴とする自動車用動力伝達機構により達成される。

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
が接続時のねじり振動を減衰しているが、なおトーショ
ンスプリングによる減衰た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を発生す
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ｎ ｒｐｍ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／６０ｃｐｓ
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目途としている。

なお、第１図において、Ｌ，，５，Ｌ２，Ｌ２，５・・
・・・・等のＬｓはエンジン回転Ｓ次或分を示す。

上記第１図に示すごときに起振トルク変動等性が与えら
れる従来一般の駆動ねじり振動に対する相当系は第２図
に示すモデルにおきかえることができる。

なお、第２図において、Ｉｃ＋Ｉ，，Ｉ２，Ｉ３，■４
は各部の相当円板を示し、■ｃ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、■２はトランスミ
ッションの慣性能率、■３はディファレンシャルギャの
慣性能率、■４はタイヤホイールの慣性能率、Ｘは地面
、Ｋ，，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（ＣＩｒ
Ｌ−ｋｇ／ｒａｄ）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、Ｃ，，Ｃ２，Ｃ３およびＣ４は上記各
ばねの減衰係数（ｋｇｃｍｓｅｃ）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■
、ねしりこわさＫ１および減衰係数Ｃを一例として次の
表１に示す通り設定した場合、周波数Ｈｚ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Ｋ
５＝ ３ ０ ０ ０ ｋｇｃｍ／ ｒａｄのばねをク
ラッチと直列にフライホイールとクラッチとの間に介在
させると第３図において破線により示すトルク変動伝達
特性が得られる。

また、第２図に示すモデルにおいて上記と同じねじりこ
わさＫ５を有するばねをクランクシャフトとフライホイ
ールとの間に介在させると第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。

さらにまた、第２図に示すモデルにおいて、フライホイ
ールを２分割してクランクシャフトに固着される一方の
フライホイールとクランクシャフトの合計の慣性能率■
５を０． ９ ｋｇｃｍ ｓ ｅ Ｃ２とし、クラッチ
を介して変速機主軸に連結される他方のフライホイール
の慣性能率■６を０．６ ２ｋｇｃｒｒＬｓ ｅ ｃ２
とし、分割された両フライホイールをねじりこわさＫ，
＝３０００ｋｇｃｍ／’ｒａｄのばねを介して連結した
モデルに変更すると第３図において２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図より明らかなごとく、Ｚ領域として示す実用
周波数域においては、クランクシャフとクラッチとの間
に直列にばねを介在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ζ工低減され、
特にクランクシャフトとクラッチとの間に直列にばねを
介在する場合、フライホイールを分割して間にばねを入
れる方式が最もトルク変動伝達率低減効果大となる。

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
道車用エンジンのクランクンヤフト１の端面にはボルト
２によりドライブプレート３、ストツパプレート４、お
よび軸受部材５が固着されている。

上記ドライブプレート３はその回転方向の捩り剛性が犬
で軸方向の曲げ剛性が小さく、例えばばね定数で０．
０ ３ ６ Ｘ １ ０’ｋｇｃｖｔ／ ｄ ｅ ｇに
設定され、またその外周縁部にはボルト６によりフライ
ホイール７が固着されている。

上記ストツパプレート４はドライブプレート３に対して
比較的大きな隙間を有して対置され、同ストツパプレー
ト４の外周部にはドライブプレート３表面と約０． ５
ｍｍの微小隙間を形戊する湾曲部８が設けられ、ドラ
イブプレート３はこの湾曲部８に当接するまでの傾動が
許されている。

クラッチハウジング９内にベアリング１０を介して枢支
されたメインドライブシャフト１１の軸端は軸受部材５
の内周面に装着したパイロットベアリング１２に支持さ
れている。

また、軸受部材５の外周面上にはベアリング１３を介し
てトランスファプレート１４が支持されている。

一方、メインドライブシャフト１１のスプライン軸部１
５上にはクラッチディスク１６のスプラインハブ１７が
摺動可能に嵌合されている。

上記パイロットベアリング１２およびベアリング１３は
アンギュラベアリングで上記ベアリング１３はその半径
が大きく設定されて大型化され、支持剛性が犬であり、
またトランスファプレート１４に第４図において左方向
の押圧力が作用した時、同押圧力をベアリング１３、軸
受部材５を介してクランクシャフト１により受けるよう
に構或されている。

上記クラッチディスク１６は従来から広く採用されてい
る構造を有しており、その外周の表裏両面にライニング
１８が張られたドライブプレート１９はスプラインハブ
１７と一体のハブフランジ２０を介して対置されたもう
一方のドライブプレート２１と共に上記ハブフランジ２
０を扶持し、ピン２２により両ドライブプレート１９．
２１は連結されている。

上記ピン２２はハブフランジ２０に穿設された孔又は切
欠構２３内に遊嵌されており、ドライブプレート１９．
２１とノｈブフランジ２０とは設定角度たけ相対回転可
能に構或されている。

また、ハブフランジ２０とドライブプレート１９，２１
には数個の四角い窓孔２４，２５．２６が穿設され、同
窓孔にはトーションスプリング２７が嵌合され、同スプ
リング２７の両端はそれぞれハブフランジ２０とドライ
ブプレート１９，２１との両方に当接している。

トランスファプレート１４外同部にはボルト２８により
クラッチカバー２９が固定され、同クラッチ力バー２９
には従来公知のダイヤフラムスプリング３０が取付けら
れ、同スプリング３０の外周端はプレツシャプレート３
１の突出縁を押圧し、プレツシャプレート３１がクラッ
チディスク１６を押してクラッチ接合を達戊する。

なお、３２はスプリングセットボルト、３３はワイヤリ
ング、３４はフロントカバー、３５はボルト、３６はフ
ロントカバースリーブ、３７はレリーズベアリング、３
８はスタータ用リングギャである。

また、上記フライホイール７およびトランスファプレー
ト１４は近接して対向配置され、下記構成にて連結され
ている。

すなわち、フライホイール７のトランスファプレート１
４に対向する面には回転方向に等間隔に６個の略長方形
の溝３９が配設され、同溝３９の長手方向両端部には隣
接する溝３９を連通ずる細溝４０が形成されている。

上記溝３９にはトーションスプリング４１が嵌合され、
同スプリング４１の両端は各々リテーナ４２を介して上
記溝３９の長手方向両端面に設定押圧力を有して当接し
ている。

本実施例においてはトーションスプリング４１のばね定
数が３０ｋｇ／ＣｒｒＬに設定されている。

なお、上記各リテーナ４２にはトーションスプリング４
１内に内嵌されて同リテーナ４２の脱落を防止する嵌合
部４３が形威されるとともに中心線がトーションスプリ
ング４１の中心線に一致する円錐状溝４４が形或されて
いる。

一方、トランスファプレート１４のフライホイール７に
対向する面には上記細溝４０の各々に嵌合される複数の
プツシャ４５が各々２本のピン４６により回転方向に等
間隔に突設され、同プツシャ４５の各々には回転方向の
前方および後方に突出する１対の円錐状突起４７．４８
が形威され、各突起４７．４８は各々対向するリテーナ
４２の円錐状溝４４に嵌合される。

また、上記トランスファプレート１４の外周面には等間
隔に４個のストツパ４９が突設され、フライホイール７
の外周部には各上記ヌトツパ４９間のトランスファプレ
ート１４外周面に徴小間隔を有して対向する４個のスト
ツパ５０が等間隔に形威され、同ストツパ５０のトラン
スファプレー１４外局面に対向する内周面には円周方向
の両端部の一部を残して溝５１が設けられ、同溝５１に
はウエイブスプリング５２およびフリクションプレート
５３が嵌合され、フリクションプレート５３はウエイブ
スプリング５２の付勢力によりトランスファプレート１
４外局面に押圧力を有して当接している。

なお、ウエイブスプリング５２およびフリクションプレ
ート５３の各両端は上記溝５１の円周方向両端面に当接
されており、フライホイール７の回動に対してウエイブ
スプリング５２およびフリクションプレート５３は一体
的に連動される。

従って、フライホイール７とトランスファプレート１４
とが相対回転するとフリクションプレート５３とトラン
スファプレート１４外局面との当接面間で摩擦が発生し
、トランスファプレート１４の共振が抑制され、上記相
対回転はストツバ５０がストツパ４９に当接することに
より停止される。

フライホイール７およびトランスファプレート１４間で
トルグ伝達が行われていない状態においては、リテーナ
４３がそれぞれ上記溝３９の長手方向両端面に当接する
とともにプツシャ４５の円錐状突起４８にも当接してい
る。

クランクシャフト１により駆動力が伝達されるとフライ
ホイー／！／７は第５図において矢印Ａにより示す方向
に回転し、フライホイール７よりトランスファプレート
１４に動力が伝達されるドライブ状態においては、フラ
イホイール７の溝３９の端面がリテーナ４２を介してス
プリング４１を矢印Ａ方向に押圧し、逆にブツシャ４５
がリテーナ４２を介してスプリング４１を押し返してス
プリング４１が圧縮される。

そして通常のトルク伝達時には圧縮により増大したスプ
リング４１のスプリングカとリテーナ４２がブツシャ４
５により押圧されて生じる押圧力とがバランスした位置
でスプリング４１の圧縮変形が停止され、フライホイー
ルγ側のトルク変動はトーシ１ンスブリンク４１により
吸収される。

リテーナ４２よりプツシャ４５に伝達された駆動力はト
ランスファプレート１４に伝達され、同トランスファプ
レート１４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１１に伝達され、同
シャフト１１より図示していない変速機、プロペラシャ
フト、デ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。

ところで急加速時等において異常高トルクがフライホイ
ール７よりトランスファプレート１４に伝達される場合
には、トーションスプリング４１の圧縮が進みヌトツパ
５０がストツパ４９に当接した状態でフライホイール７
およびトランスファプレート１４の相対回転は停止し、
駆動力はプツシャ４５およびストツパ５０を介してトラ
ンスファプレート１４に伝達される。

なお、この場合、ブツシャ４５およびヌブリング４１は
フライホイール７の溝３９内において、第１図および第
８図に示すごとき位置にあり、スプリング４１またはプ
ツシャ４５とフライホイールγとの干渉を避けるため溝
３９の外側の側面は円弧状に形或されている。

一方、エンジンブレーキ時、すなわち、トランスファプ
レート１４よりフライホイールγに第５図における矢印
Ａ方尚の駆動力が伝達される状態においては、ブツシャ
４５がリテーナ４２を矢印Ａ方向に押圧し、第９図に示
すごとくトーションスプリング４１が圧縮され、この場
合もヌトツパ５０がストツパ４９に描接した状態でフラ
イホイール７およびトランスファプレート１４の相対回
転変位は停止し、駆動力はブツシャ４５およびストツパ
４９を介してフライホイール７に伝達されるＱ 上記構或において、クランクシャフト１とフライホイー
ル７との台形の慣性能率■５およびトランスファプレー
ト１４の慣性能率■６、さらには６個のトーションスプ
リング４１の合計のねじりこわさ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伝達率を極度に低減する
ことが可能となる。

ところで、直列４気筒エンジンにおいては、主として第
４気筒の影響によりフライホイール７の振れ回り振動が
発生する。

特に起振力の周波数がクランクシャフト１−フライホイ
ール７系の曲げ共振点近くになるとフライホイールＩの
振れ回りによってクランクシャフト１のジャーナルに加
わる力が大きくなり、エンジンのピッチング、ヨーイン
グ振動を引き起す。

本実施例においては、フライホイール１が軸方向の曲げ
剛性小のドライブプレート３を介してクランクシャフト
１に連結されているため．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よ
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。

なお、本実施例においては上記曲げ固有振動数が約２１
０Ｈｚから約１５Ｈｚに低減されている。

また、フライホイール７およびトランスファプレート１
４にかかるジャイロモーメントによってクランクシャフ
ト１に対して曲げ方向にフライホイール７およびトラン
スファプレート１４が変位するが、この傾動はドライブ
プレート３がストツパプレート４の湾曲部８に当接する
ことにより制限されており、このストツパプレート４を
設けたことによりドラ・ｆブプレート３の曲げ方向のバ
ネ定数を充分下げることが可能となり、それによって、
クランクシャフト系の曲げ固有振動数を車体側共振領域
から充分低減することができることとなる。

また、フライホイール１とトランスファプレート１４と
は隙間を有して配置され、クランクシャフト１に直角方
向に働くジャイロモーメントによつてフライホイール７
とトランスファプレート１４とがクランクシャフト１の
曲げ方向に相対変位することを許容している。

上記実施例においては、トルク変動低減機構に曲げ振動
低減機構を付加しているが、特に曲げ振動の低減を必要
としない場合には、第１０図に示すごとく、クランクシ
ャフト１の端部にボルト２によりフライホイール５４を
直接剛体的に固着すればよい。

【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図は第４図のＸ−Ｘ矢視断
面図、第６図は第５図のＹ−Ｙ矢視断面図、第７図、第
８図および第９図は上記実施例の作動説明図、第１０図
は本発明の第２実施例を示す断面図である。 １：クランクシャフト、３：ドライブプレート４：スト
ツパプレート、５：軸受部材、７：フライホイール、８
：湾曲部、９：クラッチハウジング、１１：メインドラ
イブシャフト、１２，１３：アンギュラベアリング、１
４：トランスファプレート、１６：クラッチディスク、
２８：ボルト、２９：クラッチカバー、３０：ダイヤフ
ラムスプリング、３１：プレツシャプレート、３９：溝
、４０：細溝、４１：トーションスプリング、４２：リ
テーナ、４３：嵌合部、４４：円錐状溝、４５：プツシ
ャ、４６：ピン、４７．４８：円錐状突起、４９，５０
：ストツパ、５１：溝、５２：ウエイブスプリング、５
３：フリクションプレート、５４：フライホイール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クランクシャフトに固着されて一体回転するフライ
   ホイールと変速機のメインドライブシャフトに対して相
   対回転可能に取付けられるとともにクラッチを介して上
   記メインドライブシャフトに連結されるトランスファプ
   レートとを対向配置し、上記フライハイールおよびトラ
   ンスファプレートの対向面のうち一方の面には他方の面
   ６こ向けて突出する複数のブツシャを回転方向に等間隔
   に配置し、上記複数のプツシャの各々には回転方向の前
   方および後方に突出する１対の円錐状突起を形或し、相
   隣り合った各プツシャの各々対向する円錐状突起間にコ
   イルスプリングを配置し、同コイルスプリングの両端に
   は各々同スプリング内への嵌合部を有するリテーナを当
   接し、同リテーナの上記円錐状突起に対向する部分には
   円錐状溝を形成して上記円錐状突起を嵌合し、上記対向
   面のうちの他方の面には上記各リテーナのストツパを形
   或し、トルク非伝達状態においては上記各リテーナが上
   記各々のストツパに当接するとともに上記ブツシャの円
   錐状突起にも当接し、加速または減速時には上記プツシ
   ャの円錐状突起が上記リテーナを押圧して上記コイルス
   プリングを圧縮し、上記フライホイールと上記トランス
   ファプレートを相対回転させ、上記フライホイールおよ
   びトランスファプレートには上記相対回転の変位置を規
   制するストツパ機構を設け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項記載の機構において、上記対
   向面のうちの他方の面には上記コイルスプリングおよび
   ブツシャの嵌合溝を突設し、上記コイルスプリング嵌合
   溝の回転方向前端面および後端面に上記コイルスプリン
   グの両端に当接配置された１対のリテーナの各々が当接
   する構戊の自動車用動力伝達機構。 ３ ％許請求の範囲第１項記載の機構において、上記フ
   ライホールを回転方向の捩り剛性が犬で軸方向の曲げ剛
   性が小さいドライブプレートを介してクランクシャフト
   に取付けた自動車用動力伝達機構。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の機構において、上記ク
   ランクシャフトに上記ドライブプレートに対して比較的
   大きな隙間を有して軸方向に対置したストツパプレート
   を取付け、同ストツパプレートの外周部にはドライブプ
   レートと徴小隙間を形或する湾曲部を設けた自動車用動
   力伝達機構。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の機構において、上記ト
   ランスファプレートの共振を抑制するため、上記フライ
   ホイールと上記トランスファプレートとの間にフリクシ
   ョンプレートを介在させた自動車用動力伝達機構。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の機構において、上記複
   数のコイルスプリングの各々の両端に当接する１対のリ
   テーナの各々を押圧する上記円錐状突起の先端部が上記
   コイルスプリングの中心線上に位置するとともに回転中
   心から等距離に配置されている自動車用動力伝達機構。 １ 特許請求の範囲第１項記載の機構において、上記ク
   ランクシャフトに軸受部材を固着し、同軸受部材にアン
   ギュラベアリングを介して回動可能に上記トランスファ
   プレートを外嵌した自動車用動力伝達機構。