JP5179813B2 - ハイブリッド車用のリミッタ付きダンパの取付け構造 - Google Patents

Description

本発明はハイブリッド車に取付ける湿式のリミッタ付きダンパの取付け構造に関するものである。

ハイブリッド車にはリミッタ付きダンパが取付けられ、衝撃トルクを緩和すると共に所定のトルクを超えるとスリップするように設定されている。従って、過大トルクが原因でダンパ及びその他のユニット(変速部)が破損しないような構造と成っている。図４はハイブリッド車に装着している動力伝達機構及び変速機構を表している概略図である。

同図の（イ）はリミッタ付きダンパ、（ロ）はモータ、（ハ）は別のモータ、（ニ）はエンジン、（ホ）はプラネタリーギヤ、（ヘ）はオイルポンプ、（ト）はスプロケット、（チ）はチェーンを表している。そこで、上記２個のモータ（ロ）、（ハ）を用い、走行や発電、回生、更にエンジンの始動を行っている。

そして一般的なハイブリッド車の場合、通常運転時にはエンジン（ニ）が作動するが、これらのトルクは出力軸（リ）へ伝達され、該出力軸（リ）からスプロケット（ト）及びチェーン（チ）を介して車軸を回転駆動している。そして、エンジン（ニ）から延びるクランクシャフト（ヌ）と上記出力軸（リ）との間にはリミッタ付きダンパ（イ）を介している。

上記リミッタ付きダンパ（イ）はダンパスプリング（ル）、（ル）・・を備え、そして外周部にはリミッタ（オ）を設けている。リミッタ付きダンパ（イ）とクランクシャフト（ヌ）との間にはフライホイール（ワ）が介在し、リミッタ付きダンパ（イ）の外周はフライホイール（ワ）にネジ止めされ、フライホイール（ワ）の内周はクランクシャフト（ヌ）にネジ止めされている。

ところで、ハイブリッド車では、エンジン（ニ）による走行時やモータ（ロ）によるエンジン始動時に走行負荷やエンジン負荷の変動により過大なトルクが発生することがある。そこで、過大なトルクが発生した際にはリミッタ（オ）が働いて滑りを発生する構造と成っている。

しかし、従来のリミッタトルクはそのバラツキが大きく、所定のトルクに達しても該リミッタが働かない場合が多い。すなわち、リミッタに設けている摩擦材の摩擦係数（μ）のバラツキが大きいことに起因する。特に、従来のような乾式摩擦材の係合面にはサビが発生することで摩擦係数（μ）が増大し、それに伴いリミッタトルクが極端に大きくなる。その結果、過大なトルクでダンパ及びその他のユニット(変速部)が破損する。

従って、従来ではリミッタトルクのバラツキを考慮して、動力伝達機構及び変速機構を設計しなくてはならず、出力軸（リ）の外径、及びダンパスプリング（ル）、（ル）・・等の寸法は必然的に大きくなる。しかし、下限のリミッタトルクを幾ら小さくしても、スリップしないようにエンジントルク及びエンジン始動トルク以上は必要である。

ところで、上記リミッタ付きダンパ（イ）を装着する場合、エンジン側に取付け、その後でダンパの中心に取着しているハブ（カ）を出力軸（リ）に嵌合して組み付けされる。リミッタ付きダンパ（イ）のエンジン側への取付けは、まずフライホイール（ワ）をクランクシャフト（ヌ）にネジ止めし、その後、該フライホイール（ワ）にリミッタ付きダンパ（イ）を取付けている。

エンジン側に取付けたリミッタ付きダンパ（イ）を動力伝達機構側に取付ける時、部品のバラツキの影響で出力軸（リ）とダンパの中心に設けているハブ（カ）に芯ズレが発生する。芯ズレしてもハブ（カ）と出力軸（リ）をスプライン嵌合させる為には多少のガタ(クリアランス)が必要である。スプラインにガタ(クリアランス)を付けると振動で歯打ち音が発生する虞がある。又、ハブ（カ）と出力軸（リ）をスプライン嵌合とする為に、組み立て性を向上する上で出力軸（リ）の先端及びハブ（カ）には案内用の面取りも必要となり、これらを加工するための加工工数は必然的に高くなる。

このように、ハイブリッド車に装着される従来のリミッタ付きダンパには上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、摩擦材の摩擦係数（μ）のバラツキを抑え、安定したリミッタトルクを具現することが出来るリミッタ付きダンパの取付け構造を提供する。

本発明が対象とするリミッタ付きダンパはクランクシャフトのトルクを出力軸へ伝達するに際して、間にダンパとリミッタ部を介在しており、この基本構造は従来と同じである。ダンパのディスク外周部又はディスク外周に取着した外周プレートの表面には摩擦材が設けられ、このディスク外周部又は外周プレートを皿バネなどにてバネ力を付勢して挟み込み、摩擦材との間に摩擦力を発生している。

そして、上記リミッタ付きダンパは湿式構造とし、その為に外ケースを備えて収容され、内部には潤滑油が満たされる。ここで、上記外ケースの構造は特に限定しないが、例えば概略円盤状のフロントカバーと概略カップ状のリアカバーとを溶接にて構成することが出来る。そして、ディスク外周部又はディスク外周に取着した外周プレート表面の摩擦材を押圧するバネの形態も自由であるが、一般にはリング状の皿バネが使用される。皿バネはハブの軸穴中心とほぼ同軸を成して配置される。

そして、ダンパの中心部にはハブが取着され、このハブに設けた軸穴には上記出力軸が嵌っている。一方、外ケースの中心には前方へセンターピースが延び、後方にはスリーブが延び、該スリーブは動力伝達機構側の軸受けに嵌って支持され、センターピースはクランクシャフト先端に形成したセンター穴に嵌合する。又、ハブを中心に位置決めする為に、該ハブはスリーブ又はセンターピースの穴に嵌められる。

ところで、エンジンのクランクシャフト先端にはドライブプレートが取着され、リミッタ付きダンパの外ケースのフロント側はドライブプレートとネジ止めにて連結する為のネジ穴を設けている。そこで組み付けに際しては、リミッタ付きダンパは出力軸にハブが嵌合し、リアカバーの後方へ延びるスリーブは動力伝達機構側の軸受けに嵌合して取付けられる。そして、最後に外ケースのフロント側とドライブプレートがネジ止めにて連結される。ただし、本発明では上記スリーブを支える為の軸受けを用いないこともある。

上記ドライブプレートはフロント側にネジ止めされるが、該フロント側の外周部に別部品となる締結部材を溶接し、該締結部材を介してドライブプレートを連結することもある。すなわち、フロント側に別部品である上記締結部材を使用することで、仕様変更に対する自由度が高くなる。

本発明に係るリミッタ付きダンパは外ケースに収容されると共に、外ケース内には潤滑油が満たされた湿式構造であり、その為に該リミッタの摩擦材は常に一定の摩擦係数となる。すなわち、摩擦材係合面にサビ付きはなく、リミッタトルクのバラツキを抑えることが出来、リミッタ上限トルクが小さくなることで、比較的小さいリミッタトルクの設定が可能と成る。このことで、動力伝達機構及び変速機構を構成するシャフト径が小さくなり、全体寸法をコンパクト化することが可能と成る。

そして、本発明ではダンパの中心に設けているハブはスリーブ又はセンターピースの穴に嵌っている為に中心に位置決めされる。従って、摩擦力のバラツキによって発生する軸力により芯ズレが防止され、ハブに嵌る出力軸の芯ブレはなくなり、該出力軸を支持する軸受けの磨耗が防止される。

一方、本発明ではドライブプレートを用いることでリミッタ付きダンパの組み付けが簡単となる。すなわち、ドライブプレートはエンジンのクランクシャフト先端に取着され、リミッタ付きダンパは出力軸にハブが嵌合し、外ケースの後方へはスリーブが延び、該スリーブは必要に応じて動力伝達機構側の軸受けに嵌合して支持されることもある。そして、最後に外ケースのフロント側とドライブプレートがネジ止めにて連結される。従来のように、最後にハブと出力軸をスプライン嵌合する必要がない。

図１は本発明に係るリミッタ付きダンパを示す実施例であり、断面図を表している。同図の１はダンパ、２はリミッタプレート、３は皿バネ、４は外ケースを夫々示している。上記ダンパ１はトルクコンバータに使用されるものと基本構造は同じであり、複数のダンパスプリング５，５・・を備え、各ダンパスプリング５，５・・はＡプレート６とＢプレート７によって挟まれると共に、Ａプレート６とＢプレート７に形成したバネ収容空間に収容されている。

そして、Ａプレート６とＢプレート７の間にはディスク８と中間部材９が介在している。ここで、中間部材９は円盤状ディスク８の内径側に配置されて、対を成して配列した２本のダンパスプリング５，５を直列状態で連結している。ダンパに衝撃トルクが作用するならば、中間部材９を介して直列に連結しているダンパスプリング５，５・・は圧縮変形する。同じくエンジンのトルク変動に対してもダンパスプリング５，５・・は圧縮変形することが出来、この場合、中間部材９はダンパスプリング５，５・・の変形と共に回転する。勿論、各ダンパスプリング５，５・・は、Ａプレート６及びＢプレート７に形成されたバネ収容空間内で圧縮に伴って移動する。

又、ディスク８の外周にはリング状の外周プレート１０がリベットにて固定され、外周プレート１０の両面には摩擦材１１，１１が設けられている。そして、該外周プレート１０の片側にはリング状のリミッタプレート２が設けられ、リミッタプレート２は外ケース４との間に介在する皿バネ３にてバネ力が付勢されている。

中心には軸穴１２を有すハブ１３が設けられているが、Ａプレート６の内周部に該ハブ１３が固定されている。外ケース４はフライホイールとしても機能するフロントカバー１４とリアカバー１５が溶接されて構成され、リアカバー１５の中心には後方へ延びるスリーブ１６を形成している。

フロントカバー１４にはドライブプレート１７がネジ止めにて取付けられ、該ドライブプレート１７はクランクシャフト（図示なし）と連結される。ここで、フロントカバー１４の中心にはクランクシャフトのセンター穴に嵌るセンターピース２１が設けられている。従って、クランクシャフトのトルクは上記ドライブプレート１７を介して外ケース４へ伝達され、ダンパ１を回転することが出来る。リミッタプレート２の外周にはスプライン歯が形成され、このスプライン歯は外ケース内周面に形成したスプライン溝と噛み合っている。

そこで、リミッタプレート２は外ケース４と共に回転し、上記皿バネ３にて押圧され、フロントカバー１４との間で挟まれた外周プレート１０が回転する。すなわち、外周プレート１０はその両面に摩擦材１１，１１が設けられている為に、スリップすることなくリミッタプレート２と共に回転し、同時にディスク８が回転する。そしてディスク８の回転トルクはダンパスプリング５，５・・を介してＡプレート６へ伝達され、ハブ１３の軸穴１２に嵌る出力軸を回転することになる。

ところで、リアカバー１５の中心にはスリーブ１６が後方へ延び、このスリーブ１６は動力伝達機構側に設けた軸受けに嵌って支持される。又は、フロントカバー１４がドライブプレート１７を介してクランクシャフトに取着されることで、上記スリーブ１６を支える軸受けを使用しないこともある。そして、このスリーブ１６の穴から出力軸１９が挿通してハブ１３の軸穴１２に嵌ることが出来る。ここでハブ１３の軸穴内周面にはスプライン溝が形成されていて、上記出力軸１９の外周に形成したスプライン歯が噛み合うことが出来る。

上記ダンパ１は潤滑油が満たされている外ケース４の内部に収容され、ディスク外周に取付けた外周プレート１０はリミッタプレート２とフロントカバー１４との間で挟まれている。そして、ダンパ１の中心にはハブ１３が取付けられ、このハブ１３の外周はスリーブ１６の穴２１に嵌ってガイドされている。すなわち、スリーブ１６の穴２２にハブ１３が嵌ることで、該ハブ１３は中心に位置決めされると共にディスク８及び外周プレート１０も位置決めされる。

ここで、大きなトルクが働いた時には摩擦材１１はスリップし、又ダンパスプリング５，５・・が圧縮変形してＡプレート６及びＢプレート７は回転する為に、ハブ１３はスリーブ１６との間で相対回転が可能なように嵌っている。このようにハブ１３がスリーブ１６に嵌って中心に位置決めされることで、摩擦材１１の摩擦力にバラツキが発生してもハブ１３が芯ズレすることはない。

その結果、該ハブ１３の軸穴１２に嵌合する出力軸の位置決めが正しく行われ、該出力軸を支持する動力伝達機構側の軸受けの磨耗を抑制できる。又、同図に示すようなフロントカバー１４とリアカバー１５を溶接して構成している外ケース４にダンパ１を収容して組立てる場合、スリーブ１６の穴２１にハブ１３が嵌ることで位置決めされる。

ハブ１３の位置決めはスリーブ１６の穴２２に嵌める場合に限らず、前方へ延びるセンターピース２１の穴又は溝に嵌めることも可能である。図１に示すハブ１３は後方側へ延びてスリーブ１６の穴２２に嵌っているが、該ハブ１３を前方へ延ばすと共にセンターピース２１の穴に嵌めることが出来る。
図２はハブ１３の前方側に設けたガイド２５がセンターピース２１の穴に嵌って位置決めされている場合の実施例である。

図３は本発明のリミッタ付きダンパを動力伝達機構及び変速機構に装着した場合であり、上記ドライブプレート１７はクランクシャフト１８に位置決めされて連結している。従って、該クランクシャフト１８によってドライブプレート１７、及び外ケース４が回転し、この回転トルクはディスク８へ伝達し、Ａプレート６からハブ１３の軸穴１２に嵌っている出力軸１９へ伝わって回転駆動する。

特に、外ケース４が回転することで、内部に満たされている潤滑油は外周側へ片寄ることによって、外周プレート１０の摩擦材１１，１１は油中に浸される。そして、摩擦材１１，１１に油溝を形成するならば、この油溝に侵入する潤滑油は外周プレート１０の貼り付きを防止する。又、ダンパ１にも潤滑油がかかり、ダンパスプリング５，５・・の伸縮変形及び中間部材９の回転動を助長し、衝撃トルクの緩和、並びにトルク変動の吸収をスムーズに行わせしめる。

ところで、大きなトルクがダンパ１のディスク８に作用する場合、該ディスク８はスリップして空転する。本発明が対象とするリミッタ付きダンパでは外ケース４内に潤滑油が満たされており、ディスク８が空転するリミットトルクはほぼ一定となる。すなわち、潤滑油にて摩擦材係合面がサビ付くことはなく、常に一定の摩擦係数（μ）が保たれる。

潤滑油は出力軸１９がハブ１３の軸穴１２に嵌ることでスリーブ１６との間に形成される隙間を利用して流れることが出来る。例えば、出力軸１９の中心軸に穴２３を設けて潤滑油を外ケース４へ供給し、外ケース４内を一巡した潤滑油はスリーブ１６と出力軸１９との隙間から流出するように構成できる。例えば、ハブ１３の外周面に溝２４，２４・・を形成し、この溝２４，２４・・から流出することが可能である。そして、スリーブ１６の軸受け部には潤滑油が外に漏れないようにシール部材２０を取付けている。特に、ハイブリット車の場合、エンジン始動時にはモータが起動して大きなトルクが発生する。このトルクが大きすぎる場合には、リミッタが作動してディスク８は空転する。従って、出力軸１９及びその他のユニットに過大なトルク負荷が発生することはなく、コンパクトな設計が可能と成る。

ところで、上記リミッタ付きダンパを取付ける場合、エンジン側に取付けたドライブプレート１７と動力伝達機構側に取付けたリミッタ付きダンパとが最後に連結される構造としている。すなわち、クランクシャフト１８の先端にはドライブプレート１７が位置決めされた状態でネジ止めにて固定されている。そして、リミッタ付きダンパはリアカバー１５の中心から後方へスリーブ１６が延び、このスリーブ１６の外周にシール部材２０が取付けられ、出力軸１９はハブ１３の軸穴１２に嵌合する。

リミッタ付きダンパはフリーな状態にある為に出力軸１９はハブ１３の軸穴１２に簡単に嵌ることが出来、スプライン嵌合される。ハブ１３の軸穴１２に大きなクリアランスを設ける必要はなく、ましてガタを与えることもない。そして、出力軸先端及びハブには案内用の面取り加工も不要となる。スリーブ１６が軸受けに嵌り、ハブ１３の軸穴１２に出力軸１９が嵌合させた状態で、ドライブプレート１７とフロントカバー１４とがネジ止めにて連結される。

前記実施例では、ドライブプレート１７とフロントカバー１４とが直接ネジ止めされた構造である。本発明ではフロントカバー１４の外周部に別部品となる締結部材を溶接することもある。ここで、締結部材の形状は特に限定するものではなく、例えばネジ穴を形成したブロック、ボルト、又は板材を曲げ成形した台座でネジ穴を形成したものが使用される。

そこで、この締結部材を介してドライブプレート１７と連結することが出来るが、リミッタ付きダンパの仕様が変更された場合には、フロントカバーに別部品となる締結部材を適当な位置に溶接することで同じドライブプレートと連結でき、逆にドライブプレートが変更された場合でも締結部材の位置を変えることで対処することが可能となる。一方、車両のチューニング上、イナーシャを調整する場合に上記締結部材を適当な位置に固定することで調整が可能となる。
図１、図２はトルクがディスク→プレート側へと伝達する構造としているが、逆にプレート→ディスクへとトルクを伝達する構造とすることも可能である。

本発明に係るリミッタ付きダンパを示す実施例。 本発明に係るリミッタ付きダンパを示す他の実施例。 リミッタ付きダンパを装着した動力伝達機構の具体例。 従来の乾式リミッタ付きダンパを備えた動力伝達機構。

符号の説明

１ ダンパ
２ リミッタプレート
３ 皿バネ
４ 外ケース
５ ダンパスプリング
６ Ａプレート
７ Ｂプレート
８ ディスク
９ 中間部材
10 外周プレート
11 摩擦材
12 軸穴
13 ハブ
14 フロントカバー
15 リアカバー
16 スリーブ
17 ドライブプレート
18 クランクシャフト
19 出力軸
20 シール部材
21 センターピース
22 穴
23 穴
24 溝
25 ガイド

Claims (5)

1. ハイブリッド車の動力伝達機構を構成するリミッタ付きダンパの取付け構造において、外ケース内には潤滑油を満たして複数本のダンパスプリングを備えたダンパを設け、該ダンパのディスク外周部に摩擦材を設けると共にバネ力を付勢し、外ケースの中心には前方へセンターピースを延ばし、後方へはスリーブを延ばし、そしてダンパの中心に軸穴を形成して取着したハブを上記スリーブ穴に嵌めて位置決めすると共に上記ハブとディスクを位置決めし、上記ハブの軸穴には出力軸を嵌め、そしてエンジンのクランクシャフトのセンター穴に上記センターピースを嵌合すると共に、クランクシャフト先端に取付けたドライブプレートに外ケースのフロント側をネジ止めしたことを特徴とするハイブリッド車用のリミッタ付きダンパの取付け構造。
2. 上記外ケースを概略円盤状のフロントカバーと概略カップ状のリアカバーの外周を溶接して構成し、ダンパを構成する為に摩擦材を設けたディスク外周部をリミッタプレートとフロントカバーにて挟み込み、リアカバー側に取付けたバネにてリミッタプレートにバネ力を付勢した請求項１記載のハイブリッド車用のリミッタ付きダンパの取付け構造。
3. 上記スリーブを動力伝達機構側の軸受けに嵌めて支持した請求項１、又は請求項２記載のハイブリッド車用のリミッタ付きダンパの取付け構造。
4. 上記ディスク外周に摩擦材を設けた外周プレートを取着し、該外周プレートにバネ力を付勢した請求項１、請求項２、又は請求項３記載のハイブリット車用のリミッタ付きダンパの取付け構造。
5. 上記バネとして皿バネを使用した請求項１、請求項２、請求項３、又は請求項４記載のハイブリッド車用のリミッタ付きダンパの取付け構造。
   
   

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