JP4106153B2

JP4106153B2 - トルク変動吸収装置

Info

Publication number: JP4106153B2
Application number: JP13352499A
Authority: JP
Inventors: 昌和神谷; 秀治貞苅; 勝江端; 剛也天野; 直史草野; 真希細野
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2019-05-14
Also published as: EP0994271B1; JP2000186744A; EP0994271A2; EP0994271A3; DE69934188D1; DE69934188T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、自動車等の駆動系内に介装されるトルク変動吸収装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジンの出力軸と変速機の入力軸との間に介装しトルク変動を吸収させるトルク変動吸収装置として、様々な構成のものが知られているが、例えば特開平１０−１３２０２８号公報の図７に示された装置は、低トルク域から高トルク域に亘り良好なトルク変動吸収性能を発揮させるために捩り特性（駆動側回転部材と被駆動側回転部材との相対回動角度とトルクとの関係を表す）を折れ線状に設定可能とし、駆動側回転部材と被駆動側回転部材との間でトルク伝達をするコイルスプリングが遠心力により他部材と接触し摩耗して損傷する可能性を低くすることとしている。
【０００３】
このトルク変動吸収装置においては、エンジンと一体に回転する駆動側回転部材に半径方向内方に向いたガイド面を設け、このガイド面の内径側に駆動側回転部材と同軸的に且つ回転自在に配置した被駆動側回転部材の外周とガイド面との間に周方向の空間を形成し、駆動側回転部材および被駆動側回転部材には空間内に突入するトルク受渡し部をそれぞれ設け、これら両トルク受渡し部の間の周方向空間には、ガイド面により摺動可能にガイドさせたスプリングシートによってそれぞれの両端を支持させた２個の低ばね荷重のコイルスプリング、及びこのコイルスプリングよりばね荷重の大きいコイルスプリング５個を周方向に直列に且つ周方向空間の周方向両端部に低ばね荷重のコイルスプリングが位置するように設置している。そして、駆動側回転部材と被駆動側回転部材との間の所定の最大捩り角を超える捩りは、駆動側回転部材のトルク受渡し部と被駆動側回転部材のトルク受渡し部との間にスプリングシートを介する当接関係が生じることで規制され、併せて各コイルスプリングの密着が防止されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、低ばね荷重のコイルスプリングを両トルク受渡し部間の周方向空間の両端部に配置した従来装置においては、高速駆動時、トルク変動吸収機能が発揮されなくなることがあった。その原因は、次のようであると考えられる。
【０００５】
高速駆動時においては、スプリングシートがそれ自体およびコイルスプリングに働く遠心力によって駆動側回転部材のガイド面に押圧され、ガイド面とスプリングシートとの間の摩擦力が大きなものとなる。この摩擦力は、スプリングシートの摺動に抵抗する。低ばね荷重のコイルスプリングは、駆動トルクの増大で撓んだ後に駆動トルクが減少しても、そのばね荷重が小さいため、スプリングシートと駆動側回転部材のガイド面との間の摩擦力に抗してスプリングシートを摺動させて復元することができず、また、高ばね荷重のコイルスプリングは、駆動トルクの増加で撓んだ後に駆動トルクが減少しても、そのばね荷重が大きいものの、復元するためにガイド面を摺動させなければならないスプリングシートの数が多いため、やはりスプリングシートを摺動させて復元することが出来ず、その結果、高速駆動の継続により高ばね荷重のコイルスプリングの撓みが徐々に増加し、遂には駆動側回転部材のトルク受渡し部と被駆動側回転部材のトルク受渡し部との間で全てのスプリングシートが挟み付けられた状態となり、トルク変動が吸収できなくなる。
【０００６】
而して、高速駆動時でもトルク変動吸収機能を確保するためには、駆動側回転部材のガイド面とスプリングシートとの間の摩擦力をより小さくする等、ガイド面によるコイルスプリングのガイド部の摩擦力を小さくすればよいことが判るが、そのためには多大な開発費用が必要となる。
【０００７】
前述のように、高速駆動の継続によりコイルスプリングの撓みが徐々に増加してトルク変動が吸収できなくなる現象は、駆動側回転部材のトルク受渡し部と被駆動側回転部材のトルク受渡し部の間の周方向空間に、ガイド面により摺動可能にガイドさせた円弧状のコイルスプリングを配置し、周方向におけるコイルスプリングの各部のばね荷重を上記トルク変動吸収装置と同様に変化させ、或いは周方向におけるコイルスプリングの各部のばね荷重を同じにした構成を有する公知の別のトルク変動吸収装置でも発生する。
【０００８】
例えば、独国特許公開公報ＤＥ４２１５５９３Ａ１及びＤＥ４３４１３７４Ａ１には、両端のピッチが小さい円弧状コイルスプリング、あるいは両端が低ばね荷重のコイルスプリングと高ばね荷重のコイルスプリングを組合せたものが使用されている。何れの場合も、低トルク時には両端の低ばね荷重部分によって良好なＮＶ性能（耐騒音、振動）が期待できるものの、高トルク時には両端のコイルが密着し、この密着した部分の重量がヒステリシスとして上乗せされてしまいＮＶ性能を悪化させることになる。更に高トルク状態を継続させた場合には、コイルスプリングの端部が自重の遠心力のヒステリシスによって復元できなくなり、トルク変動により徐々に押し込まれ、遂にはトーション部全体がストッパまで捩れ、トルク変動を吸収しきれず衝撃となるおそれがある。
【０００９】
そこで、この出願の発明は、高速駆動時でもトルク変動吸収機能を確保することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この出願の請求項１の発明は、エンジンと一体に回転する駆動側回転部材に半径方向内方に向いたガイド面を設け、このガイド面の内径側に前記駆動側回転部材と同軸的に且つ回転自在に配置した被駆動側回転部材の外周と前記ガイド面との間に周方向の空間を形成し、前記駆動側回転部材および前記被駆動側回転部材には前記空間内に突入するトルク受渡し部をそれぞれ設け、これら両トルク受渡し部の間の周方向空間には、前記ガイド面により摺動可能にガイドさせたスプリングシートによってそれぞれの両端を支持させたコイルスプリングを複数個、周方向に直列に設置したトルク変動吸収装置において、前記複数個のコイルスプリングのうち少なくとも二つのコイルスプリングのばね荷重が相互に異なり、前記周方向空間の周方向両端部に配置され正回転方向側の端部に位置するコイルスプリングのばね荷重と負回転方向側の端部に位置するコイルスプリングのばね荷重は、前記正回転方向側の端部及び前記負回転方向側の端部に配置されたコイルスプリングの間に位置するコイルスプリングのばね荷重より大きい値とし、前記周方向空間の周方向両端部のうちの正回転方向側の端部に配置されたコイルスプリングのばね荷重の最大値を、前記エンジンの最大駆動トルクの伝達に必要な値よりも大きい値に設定し、前記周方向空間の周方向両端部のうちの負回転方向側の端部に配置されたコイルスプリングのばね荷重の最大値を、前記エンジンの最大ブレーキトルクの伝達に必要な値よりも大きい値に設定したことを特徴とするトルク変動吸収装置である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、この出願の発明に係るトルク変動吸収装置の第１実施形態を示すものであり、図１は縦断面図、図２は図１の右方から見た一部切除側面図である。図１及び図２において、断面を示すハッチングは、図が見難くなるため省略してある。図１及び図２において、トルク変動吸収装置１０は、駆動側回転部材２０と被駆動側回転部材３０とを有する。駆動側回転部材２０は、第１ドライブプレート２１、第２ドライブプレート２２、リングギヤ２３、イナーシャリング２４、インナープレート２５、スペーサ２６、２７を主たる構成要素としている。第１ドライブプレート２１の外周部の円筒状部はその内周によりガイド面２１ａを構成している。第１ドライブプレート２１、第２ドライブプレート２２、イナーシャリング２４は外周部にて溶接され、リングギヤ２３は第１ドライブプレート２１に溶接されている。第１ドライブプレート２１、インナープレート２５、スペーサ２６、２７はリベットにより結合されており、これらに形成された軸方向孔にボルト（図示省略）を挿通してエンジン出力軸（図示省略）に螺合することによりエンジンと結合される。
【００１９】
被駆動側回転部材３０は、軸方向において第１ドライブプレート２１と第２ドライブプレート２２との間に位置するドリブンディスク３１と、このドリブンディスク３１がボルト３２により結合されたフライホイール３３とを有する。このフライホイール３３は、インナープレート２５によりボールベアリング４０を介して回転自在に支承されている。フライホイール３３には、エンジンと変速機（図示省略）との間のトルク伝達を断続する摩擦クラッチ（図示省略）のための摩擦面３３ａが形成されている。
【００２０】
第１ドライブプレート２１のガイド面２１ａとドリブンディスク３１の外周との間には周方向の空間５０が形成されている。この空間５０には、周方向に１８０度ずれた２個所のそれぞれにおいて、ドライブプレート２１、２２にリベットで結合された一対のトルク受渡し部材２８、２９と、ドリブンディスク３１の外周に形成されてトルク受渡し部材２８、２９間に位置するトルク受渡し部３１ａが設置される。
【００２１】
周方向に１８０度ずれて位置するトルク受渡し部材２８、２９とトルク受渡し部３１ａとの間の２つの周方向空間のそれぞれには、コイルスプリングが複数個配設され、好適には、低ばね荷重のコイルスプリングと高ばね荷重のコイルスプリングが配設される。この実施形態においては、第１ドライブプレート２１のガイド面２１ａにより摺動可能にガイドさせた９個のスプリングシート６０乃至６８によってそれぞれの両端を支持させた３個の低ばね荷重のコイルスプリング７０、７１、７２、２個の中ばね荷重のコイルスプリング７３、７４、並びに３個の高ばね荷重のコイルスプリング７５、７６、７７が周方向に直列に設置されている。
【００２２】
上記のように、ガイド面２１ａにガイドされたスプリングシート６０乃至６８によりコイルスプリング７０乃至７７のそれぞれの両端を支持させた構成により、コイルスプリング７０乃至７７のそれぞれが遠心力で第１ドライブプレート２１の円筒状部に当接し摩耗して損傷することが防止される。コイルスプリング７０乃至７７のそれぞれの両端を支持する２つのスプリングシートのそれぞれからコイルスプリングの内周側へ突出する突出部分は、コイルスプリングの撓み量の増加に応じて互いに接近し、互いに当接することによってコイルスプリングの撓み量を限定してコイルスプリングの密着を防止する。これから判るように、コイルスプリング７０乃至７７のそれぞれのばね荷重は、その撓み量に応じて変化するものである。そして、駆動側回転部材２０と被駆動側回転部材３０との最大捩り角は、トルク受渡し部材２８、２９とトルク受渡し部３１ａとがスプリングシート６０乃至６８を介して当接関係になることで規定される。
【００２３】
エンジンの回転方向は図２に矢印で示す正回転方向Ｆであり、駆動側回転部材２０と被駆動側回転部材３０との間に働くエンジン駆動トルクの方向は正回転方向Ｆに一致する。また、駆動側回転部材２０と被駆動側回転部材３０との間に働くエンジンブレーキトルクの方向は、図２に矢印で示した負回転方向Ｒに一致する。
【００２４】
コイルスプリング７０乃至７７の配列は、この出願の発明に従って、周方向空間の正回転方向Ｆ側の端部から負回転方向Ｒ側の端部へ、高ばね荷重のコイルスプリング７５、７６、中ばね荷重のコイルスプリング７３、低ばね荷重のコイルスプリング７０、７１、７２、中ばね荷重のコイルスプリング７４、高ばね荷重のコイルスプリング７７の順に配置されている。そして、高ばね荷重のコイルスプリング７５、７６、７７のそれぞれのばね荷重の最大値は、エンジンの最大駆動トルクの伝達に必要な値よりも大きい値に設定されている。尚、当然乍ら、コイルスプリング７５、７６、７７の最小ばね荷重（セット時のばね荷重）はエンジンの最大駆動トルクの伝達に必要な値よりも小さく設定されている。
【００２５】
また、コイルスプリング７７のばね荷重の最大値はエンジンの最大ブレーキトルクの伝達に必要な値よりも大きい値に設定されている。当然乍ら、コイルスプリング７７の最小ばね荷重（セット時のばね荷重）はエンジンの最大ブレーキトルクの伝達に必要な値よりも小さく設定されている。更に、駆動側回転部材２０と被駆動側回転部材３０との間には、その両者の相対回転に対して所定の摩擦抵抗トルクを発生させるヒステリシス装置８０、８１が介装されている。
【００２６】
図３は、図１及び図２に示すトルク変動吸収装置の捩り特性を示す線図である。図２は捩り角がゼロの状態を示しており、各トルク受渡し部３１ａとこれに隣接するスプリングシートとの間には、それぞれ空隙がある。この空隙は捩り角が図３の捩り角θ１または−θ１に達したときに消滅する。捩り角が図３の捩り角θ１〜θ２及び−θ１〜−θ２の範囲では、コイルスプリング７０乃至７７が伸縮する。捩り角が図３の捩り角θ２、−θ２に達すると低ばね荷重のコイルスプリング７０、７１、７２が縮み切り、捩り角が図３の捩り角θ２〜θ３及び−θ２〜−θ３の範囲では、コイルスプリング７３乃至７７が伸縮する。捩り角が図３の捩り角θ３、−θ３に達するとコイルスプリング７３、７４も縮み切り、図３の捩り角θ３〜θ４及び−θ３〜−θ４の範囲では、高ばね荷重のコイルスプリング７５、７６、７７が伸縮する。尚、図３に示すヒステリシストルクＨ１はヒステリシス装置８１によって与えられ、またヒステリシストルクＨ２はヒステリシス装置８０によって与えられる。
【００２７】
ところで、図１及び図２に示すトルク変動吸収装置１０においては、１８０度ずれた位置にあるトルク受渡し部材２８、２９とトルク受渡し部３１ａとの間の周方向空間の正回転方向側の端部に高ばね荷重のコイルスプリング７５が配置されている。高速駆動時においてはスプリングシート６０乃至６８やコイルスプリング７０乃至７７に働く遠心力によって、スプリングシート６０乃至６８とガイド面２１ａとの間の摩擦力が増大し、スプリングシート６０乃至６８のそれぞれが摺動し難くなるが、コイルスプリング７５はその端部と被駆動側回転部材のトルク受渡し部との間に位置する１個のスプリングシート６０を摺動させることにより復元することができる。そして、このスプリング７５のばね荷重はエンジンの最大駆動トルクの伝達に必要な値よりも大きい値に設定されているので、高速駆動が継続した時においても、コイルスプリング７５の伸縮によりトルク変動吸収性能が確保される。
【００２８】
また、エンジンブレーキ時、被駆動側回転部材３０から駆動側回転部材２０に負回転方向Ｒの向きのトルクが直列のコイルスプリング７０乃至７７を介して伝達されるが、このときのトルク変動吸収性能はコイルスプリング７７の伸縮によって確保される。コイルスプリング７７は１個のスプリングシート６８を摺動させることにより復元することができる。そして、このスプリング７７のばね荷重の最大値はエンジンの最大ブレーキトルクの伝達に必要な値よりも大きい値に設定されているので、エンジンブレーキが継続した時においても、コイルスプリング７７の伸縮によりトルク変動吸収性能が確保される。
【００２９】
図４及び図５は、この出願の発明のトルク変動吸収装置の第２実施形態を示す。このトルク変動吸収装置１１０の、図１及び図２に示すトルク変動吸収装置１０に対する主たる相違点は、コイルスプリング７０乃至７７の配列にある。即ち、図４及び図５において、図１及び図２に示す構成部材に対応する構成部材には図１及び図２で用いた符号と同じ符号が付してあり、図５と図２の比較から明らかなように、トルク変動吸収装置１１０においては、トルク受渡し部材２８、２９とトルク受渡し部３１ａとの間の周方向空間に、正回転方向Ｆ側の端部から負回転方向Ｒ側の端部へ、高ばね荷重のコイルスプリング７５、７６、７７、低ばね荷重のコイルスプリング７０、７１、７２、中ばね荷重のコイルスプリング７３、７４の順に配置されている。
【００３０】
図４及び図５における高ばね荷重のコイルスプリング７５、７６、７７のそれぞれのばね荷重の最大値は、エンジンの最大駆動トルクの伝達に必要な値よりも大きい値に設定されている。そして、中ばね荷重のコイルスプリング７４のばね荷重の最大値は、エンジンの最大ブレーキトルクの伝達に必要な値よりも大きい値に設定されている。当然乍ら、コイルスプリング７４の最小ばね荷重（セット時のばね荷重）はエンジンの最大ブレーキトルクの伝達に必要な値よりも小さく設定されている。第２実施形態の第１実施形態に対するその他の相違点としては、図１のイナーシャリング２４が省略されている点が挙げられる。尚、図４及び図５においても、断面を示すハッチングが省略されている。
【００３１】
而して、図４及び図５に示すトルク変動吸収装置１１０においては、エンジンブレーキ時、被駆動側回転部材３０から駆動側回転部材２０に負回転方向Ｒの向きのトルクが直列のコイルスプリング７０乃至７７を介して伝達されるのであるが、コイルスプリング７４は１個のスプリングシート６８を摺動させることにより復元することができる。そして、このスプリング７４のばね荷重の最大値はエンジンの最大ブレーキトルクの伝達に必要な値よりも大きい値に設定されているので、エンジンブレーキが継続した時においても、コイルスプリング７４の伸縮によりトルク変動吸収性能が確保される。
【００３６】
【発明の効果】
以上に説明したように、この出願の発明に係るトルク変動吸収装置は、両トルク受渡し部の間の周方向空間の周方向両端部のうちで正回転方向側の端部に高ばね荷重のコイルスプリングを配置し、このコイルスプリングのばね荷重をエンジンの最大駆動トルクの伝達に必要な値よりも大きい値に設定したことにより、高速駆動が継続した時においても、トルク受渡し部の間の周方向空間の周方向両端部のうちで正回転方向側の端部に配置した高ばね荷重のコイルスプリングの伸縮によりトルク変動吸収性能を確保することができる。特に、両トルク受渡し部の間の周方向空間の周方向両端部のうちで正回転方向側の端部に高ばね荷重のコイルスプリングを配置したことにより、このコイルスプリングはその端部と被駆動側回転部材のトルク受渡し部との間に位置する１個のスプリングシートを摺動させることにより復元することができる。従って、このスプリングのばね荷重をエンジンの最大駆動トルクの伝達に必要な値よりも大きい値に設定することにより、高速駆動が継続した時においても、トルク受渡し部の間の周方向空間の周方向両端部のうちで正回転方向側の端部に配置した高ばね荷重のコイルスプリングの伸縮によりトルク変動吸収性能を確保することができる。更に、エンジンブレーキ状態にある場合、エンジンの最大ブレーキトルクが最大駆動トルクより小さいことから、エンジンブレーキ時の良好なトルク変動吸収性能を確保するため、両トルク受渡し部の間の周方向空間の周方向両端部のうちの負回転方向側の端部に配置するコイルスプリングのばね荷重の最大値を、前記エンジンの最大ブレーキトルクの伝達に必要な値よりも大きい値に設定されている。これにより、高速駆動が継続した時と同様に、高速エンジンブレーキが継続したとしても、両トルク受渡し部の間の周方向空間の周方向両端部のうちの負回転方向側の端部に配置するコイルスプリングの伸縮によりトルク変動吸収性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明のトルク変動吸収装置の第１実施形態の縦断面図である。
【図２】図１の右方から見た一部切除側面図である。
【図３】図１及び図２のトルク変動吸収装置の捩り特性を示す線図である。
【図４】この出願の発明のトルク変動吸収装置の第２実施形態の縦断面図である。
【図５】図４の右方から見た一部切除側面図である。
【符号の説明】
１０、１１０トルク変動吸収装置
２０駆動側回転部材
２１ａ駆動側回転部材のガイド面
２８、２９駆動側回転部材のトルク受渡し部材
３０被駆動側回転部材
３１ａ被駆動側回転部材のトルク受渡し部
５０空間
６０〜６８スプリングシート
７０〜７７コイルスプリング

Claims

エンジンと一体に回転する駆動側回転部材に半径方向内方に向いたガイド面を設け、このガイド面の内径側に前記駆動側回転部材と同軸的に且つ回転自在に配置した被駆動側回転部材の外周と前記ガイド面との間に周方向の空間を形成し、前記駆動側回転部材および前記被駆動側回転部材には前記空間内に突入するトルク受渡し部をそれぞれ設け、これら両トルク受渡し部の間の周方向空間には、前記ガイド面により摺動可能にガイドさせたスプリングシートによってそれぞれの両端を支持させたコイルスプリングを複数個、周方向に直列に設置したトルク変動吸収装置において、前記複数個のコイルスプリングのうち少なくとも二つのコイルスプリングのばね荷重が相互に異なり、前記周方向空間の周方向両端部に配置され正回転方向側の端部に位置するコイルスプリングのばね荷重と負回転方向側の端部に位置するコイルスプリングのばね荷重は、前記正回転方向側の端部及び前記負回転方向側の端部に配置されたコイルスプリングの間に位置するコイルスプリングのばね荷重より大きい値とし、前記周方向空間の周方向両端部のうちの正回転方向側の端部に配置されたコイルスプリングのばね荷重の最大値を、前記エンジンの最大駆動トルクの伝達に必要な値よりも大きい値に設定し、前記周方向空間の周方向両端部のうちの負回転方向側の端部に配置されたコイルスプリングのばね荷重の最大値を、前記エンジンの最大ブレーキトルクの伝達に必要な値よりも大きい値に設定したことを特徴とするトルク変動吸収装置。