JPH062054Y2

JPH062054Y2 - ト−ショナルダンパ付フライホイ−ル

Info

Publication number: JPH062054Y2
Application number: JP13004187U
Authority: JP
Inventors: 光広梅山; 正樹乾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-08-28
Filing date: 1987-08-28
Publication date: 1994-01-19
Anticipated expiration: 2002-08-28
Also published as: JPS6435236U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、２分割型のトーショナルダンパ付フライホイ
ールに関し、とくに弾性結合されたクーロンダンパを利
用して回転数の全域にわたって共振を生じさせないよう
にした新規なトーショナルダンパ付フライホイールに関
する。

［従来の技術］フライホイールを２つのマスに分割し、それらをばねで
連結してトルク変動を吸収するようにした分割型フライ
ホイールは知られている。従来技術では２つのマスは通
常全回転域で同じばね定数のばね機構で結合されてお
り、したがってあるエンジン回転で１つの共振点をも
つ。共振点がエンジン回転の通常回転域よりも低回転側
となるようにばね定数を決定するが、エンジン始動、停
止時には共振点を通過することになるため、分割された
フライホイール間に摩擦力を与え、低回転域のトルクの
小さいときに駆動側フライホイールと従動側フライホイ
ールとを一体化し、共振現象を抑えている。これは共振
現象が生じると、共振から抜け出ることが難しく（いわ
ゆる引き込み現象）、走行不能となるので、それを避け
るためである。

このような２分割フライホイールは、実開昭６１−２３
５４２号公報、特開昭６１−５９０４０号公報、実開昭
５９−１１３５４８号公報、実開昭５９−１０８８４８
号公報、実公昭５６−６６７６号公報、特開昭６０−１
０９６３５号公報によって知られている。

［考案が解決しようとする問題点］従来技術では、共振現象を抑えるために、比較的大き
な、一定値以上の摩擦力を与える必要がある。このた
め、ヒステリシス機構によって駆動側フライホイールと
従動側フライホイール間に常時一定値以上の摩擦力がか
かり、常用回転域においても、駆動側フライホイールと
従動側フライホイール間に摩擦力によってスティック
（一体化）が発生しやすくなり、スティック時には駆動
側フライホイールの回転変動（エンジン回転変動）が従
動側フライホイールに伝達されて、常用回転域における
トルク変動吸収効果が小さくなる。すなわち、トーショ
ナルダンパとしての回転変動低減効率が小さくなるとい
う問題もあった。

また、駆動側フライホイールと従動側フライホイールと
の間に摩擦力を与えて共振振幅を抑えても、なお、系の
共振点通過時の回転変動の振幅増加は、かなり大きなも
のであるという問題もあった。

本考案の解決すべき問題は、２つのマスが全回転域で同
じばね定数のばねで連結さた２分割フライホイールにお
ける、共振点通過時の回転変動の相当大きな振幅増加
と、摩擦力付与による常用回転域におけるトルク変動吸
収効果の減少である。

このような問題は、本出願人によって出願された実願昭
６１−１３５６０８号（昭和６１年９月５日出願）の弾
性結合されたクーロンダンパを利用したトーショナルダ
ンパ付フライホイールによっても達成されるが、本考案
は、実願昭６１−１３５６０８号と同じ目的を、異なる
構成によって達成するものである。ただし、本考案も弾
性結合されたクーロンダンパの原理を利用しており、弾
性結合されたクーロンダンパを利用したトーショルダン
パ付フライホイールは、公知の従来技術には存在しない
筈である。

［問題点を解決するための手段］上記問題点は、本考案によれば、次のトーショナルダン
パ付フライホイールによって達成される。

すなわち（１）２分割フライホイール構造において、２つのフラ
イホイール間に複数のスプリングを直列に配置し、各ス
プリングの連結を前記２つのフライホイールに対して相
対回転可能なコントロールプレートによって行ない、コ
ントロールプレートは前記複数のスプリングのうちの一
部のスプリングと並列に配置された摩擦機構を介して一
方のフライホイールに連結されていることを特徴とする
トーショナルダンパ付フライホイール。

更に、具体的には、（２）駆動側フライホイールと；駆動側フライホイールと同軸心状に配置され、駆動側フ
ライホイールに対して捩り方向回転が可能な従来側フラ
イホイールと；駆動側フライホイールおよび従動側フライホイールと同
軸心状に配置され、駆動側フライホイールおよび従来側
フライホイールに対して捩り方向回転が可能なコントロ
ールプレートと；一方のフライホイールとコントロールプレート間に配置
されたＫ_１スプリングと；コントロールプレートと他方のフライホイール間に配置
され、駆動側フライホイールと従動側フライホイール間
にＫ_１スプリングと直列に配置されたＫ_２スプリング
と；コントロールプレートと前記他方のフライホイール間に
配置され、コントロールプレートと前記他方のフライホ
イール間にＫ_２スプリングと並列に配置された摩擦機構
と；から成る（１）記載のトーショナルダンパ付フライホイ
ール。

［作用］上記本考案のトーショナルダンパ付フライホイールにお
いては、通常運転時は、コントロールプレートにかかる
力が設定摩擦力を越えないために、コントロールプレー
トと一方のフライホイールは固着状態にあり、２本直列
のスプリングのうち１本（摩擦機構と並列に配置された
Ｋ_２スプリングでない方のＫ_１スプリング）のみが作動
し、回転変動を低減する。

また、エンジン始動時等のように、極低回転から通常回
転になるときに低回転側からＫ_１共振点に近づくと、ま
たはエンジン停止時等のように、通常回転が極低回転に
なるときに通常回転側からＫ_１共振点に近づくと、２つ
のフライホイールの相対ねじれ角が徐々に増加し、Ｋ_１
スプリングのたわみによる力が摩擦機構の設定摩擦力Ｆ
ｒを越えて、摩擦機構がすべり、Ｋ_１、Ｋ_２スプリグが
直列ばねとして働くため、ばね定数が減少し、系の共振
点がＫ_１、Ｋ_２の合成であるＫ_３共振点（１／Ｋ_３＝１
／Ｋ_１＋１／Ｋ_２）にシフトし、共振しない。回転数が
Ｋ_１共振点を通過すると徐々にねじれ角は減少し、再び
摩擦機構のりべりが止まって、Ｋ_１スプリングのみが作
動する。

したがって、Ｋ_１共振点通過時に、異なるばね定数（Ｋ
_３）の系に系が一時的にシフトするため、Ｋ_１共振点通
過時の回転変動振幅は小さく抑えられる。また、摩擦機
構のすべりは、Ｋ_１共振点通過時のみであって、常用回
転域は摩擦機構のすべりはないから、常時回転域におけ
るトルク変動吸収効果も大であり、回転変動は効果的に
低減される。

［実施例］以下、本考案に係るトーショナルダンパ付フライホイー
ルの望ましい実施例を、図面を参照して説明する。

第３図は、本考案のトーショナルダンパ付フライホイー
ルの原理をモデル的に示している。第３図において、フ
ライホイールは、駆動側フライホイールＩ_１と従動側フ
ライホイールＩ_２とに２分割され、Ｉ_１とＩ_２は同軸心
上にあって、互いにねじり方向相対回転が可能である。
駆動側フライホイールＩ_１と従動側フライホイールＩ_２
の間には、複数個（第３図示例では２個）のスプリング
Ｋ_１、Ｋ_２が直列に配置されており、Ｋ_１スプリングＫ
_２スプリングの連結は、２つのフライホイールＩ_１，I
_２に対して相対回転可能なコントロールプレート４によ
って行なっている。コントロールプレート４は、複数個
のスプリングのうち、一部のスプリング（第３図の図示
例ではＫ_２スプリング）と並列に配置された摩擦機構Ｆ
ｒを介して一方のフライホイール（第３図示例では従動
側フライホイールＩ_２）に連結されている。ただし、ス
プリングの数は３以上であってもよく、また、摩擦機構
Ｆｒは、コントロールプレート４と駆動側フライホイー
ルＩ_１間に介装されてもよい。

第３図の系の作動を第４図、第５図を参照して説明す
る。第４図はねじり角θ（駆動側フライホイールＩ_１と
従動側フライホイールＩ_２との相対ねじり角）と伝達ト
ルクＴとの関係を示し、第５図は回転数Ｎと加速度伝達
率Ｊとの関係を示す。通常の作動時（第５図のＥ領域）
および通常の極低回転域（第５図のＡ領域）には、コン
トロールプレート４にかかる力が摩擦機構Ｆｒの設定摩
擦力Ｆｒを越えないために、コントロールプレート４と
一方のフライホイール（第３図示例では従動側フライホ
イールＩ_２）は固着状態にあり、２本直列のスプリング
Ｋ_１、Ｋ_２のうち、１本（第３図示例ではＫ_１スプリン
グ）のみが作動して系の回転変動を低減する。このと
き、２つのフライホイールＩ_１、I_２間に直接常時働く
摩擦力を持たないために、従来品よりも回転変動低減効
果は大きい。エンジン始動時またはエンジン停止時に
は、Ｋ_１スプリングと２つのフライホイールＩ_１、I_２
で成る系の共振点（Ｋ_１共振点）を通過することになる
が、回転数がＫ_１共振点に近づくと、２つのフライホイ
ールＩ_１、I_２の相対ねじり角は徐々に増加し、ついに
はＫ_１スプリングのたわみによる力が設定摩擦力Ｆｒを
越え摩擦機構部がすべってコントロールプレート４が今
迄固着されていた方のフライホイール（第３図示例では
フライホイールＩ_２）に対しても相対回転し、Ｋ_１スプ
リング、Ｋ_２スプリングが直列ばねとして働く。このた
め、系のばね定数が変化（減少）し、系の共振点が
Ｋ_１、Ｋ_２の合成であるＫ_３共振点（１／Ｋ_３＝１／Ｋ
_１＋１／Ｋ_２）にシフトし、系は共振しない。第５図に
おいいは領域Ｂを通ってシフトし、このときクーロンダ
ンパが働く。第４図においては、始めＫ_１で立上った特
性がトルクＦｒのときに、Ｋ_３の特性に変化する。回転
数がＫ_１共振点を通過すると、回転変動振幅は、徐々に
小さくなってねじり角は徐々に減少し、再び摩擦機構部
が固着し、Ｋ_１スプリングのみが作動する。これによっ
て、共振を起すことなく回転数はＫ_１共振点を通過で
き、系は全回転域にわたって、共振を越すことはない。
また、摩擦機構Ｆｒは、通常はＫ_１共振点を通過すると
きにのみ、共振特性を一時シフトさせるためにすべるの
みであり、実使用域では通常はすべらないから、従来品
のように常時ヒステリシス機構の摩擦力が働くダンパと
異なり、実使用域における加速度伝達率が従来品に比べ
て低減される。

もっとも、実使用域でも高トルクを伝達する場合は、摩
擦機構Ｆｒが一時的にすべるが（第４図トルクがＦｒ以
上となったときに対応）、トルクが減少すると再びＦｒ
が固着し、Ｋ_１スプリングのみが作動する。（たとえ
ば、第４図で入力トルクがＦｒ以上となり点Ａまで達す
る時、Ｆｒ以上点Ａまでの間は摩擦機構Ｆｒはすべり、
トルクが減少するときはＦｒは固着して点Ａ→点Ｂに向
かう。点Ａ→点ＢではＫ_１スプリングのみ作動する。）
第４図において高トルク側のＫ_２特性よりさらに大トル
ク部のヒイテリシス特性Ｄは、スプリング両端のスプリ
ングシートのそれぞれ対向する弾性部が互いにあたると
きの特性を示し、ゴム変形によりヒステリシスがあらわ
れる。

つぎに、第１図、第２図、第６図ないし第10図を参照し
て、本考案の一実施例の具体的構成を説明する。

第１図、第２図において、トーショナルダンパ付フライ
ホイールは、駆動側フライホイールＩ_１と；駆動側フラ
イホイールＩ_１と同軸心状に配置され、駆動側フライホ
イールＩ_１に対して捩り方向回転が可能な従動側フライ
ホイールＩ_２と；駆動側フライホイールＩ_１および従動
側フライホイールＩ_２と同軸心状に配置され、駆動側フ
ライホイールＩ_１および従動側フライホイールＩ_２に対
して捩り方向回転が可能なコントロールプレート４と；
一方のフライホイール（たとえばI_１）とコントロール
プレート４間に配置され、駆動側フライホイールＩ_１と
従動側フライホイール（たとえばI_２）間にＫ_１スプリ
ングと直列に配置されたＫ_２スプリングと；コントロー
ルプレート４と前記他方のフライホイール間に配置さ
れ、コントロールプレート４と前記他方のフライホイー
ル間にＫ_２スプリングと並列に配置された摩擦機構Ｆｒ
と；から成る。

駆動側フライホイールＩ_１は、エンジンクランクシャフ
トに連結され、アウタリングとしてのリングギヤ２と、
その内周のインナリング14と、それらの両側に位置する
一対のドライブプレート１（第２図中左側を１Ａ、右側
を１Ｂとする）とを有する。リングギヤ２はリベット16
によってドライブプレート１Ａ、１Ｂに挾持固定され、
インナリング14は一方のドライブプレート１Ａと一体的
にセットボルト13によってクランクシャフトに固定され
る。ドライブプレート１Ａは、第６図に示すような形状
をとりスプリング５のスプリングシート６を係合させる
窓を有し、ドライブプレート１Ｂは、第７図に示すよう
にスプリングシート６を係合させるための切欠を有す
る。

従動側フライホイールＩ_２はクラッチ側に連結されるも
のであり、フライホイール３とドリブンプレート９とを
ボルトで連結した構造をとり、駆動側フライホイールＩ
_１に同心状に配され、ベアリング12を介して駆動側フラ
イホイールＩ_１に相対回転（捩り回転）が可能とされて
いる。

駆動側フライホイールＩ_１のドライブプレート１Ａと従
動側フライホイールＩ_２のフライホイール３との軸方向
中間に、コントロールプレート４が駆動側フライホイー
ルＩ_１と従動側フライホイールＩ_２に対して相対回転可
能に配される。コントロールプレート４は一対のコント
ロールプレート４Ａ、４Ｂのリベット７及び15による結
合体から成り、第９図のような形状を有する。ドリブン
プレート９は第８図に示すような形状をとり、複数個の
リベット７の間を半径方向外方に延びる複数個のアーム
９ａを有している。このアーム９ａがスプリング５の両
端のスプリングシート６と対向し、スプリングシート６
に当接する。

Ｋ_１スプリング５Ｋ_１は、駆動側フライホイールＩ_１、
ドライブプレート１Ａ、１Ｂと、コントロールプレート
４Ａ、４Ｂとの間に位置され、駆動側フライホイールＩ
_１とコントロールプレート４とを捩り回転方向に連結す
る。Ｋ_１スプリング５Ｋ_１の両端には、スプリングシー
ト６があり、一方のスプリングシート６は、ドライブプ
レート１Ａ、１Ｂに常時係合し、他方のスプリングシー
ト６はコントロールプレート４に常時係合する。スプリ
ングシート６は、硬質樹脂から成り、弾性体クッション
１７（たとえはゴム）を有する。両端の一対のスプリン
グシート６、６の弾性体クッション17、17は互いに対向
させてある。スプリング５が撓みきると対向する弾性体
クッション17があたる。

Ｋ_２スプリング５Ｋ_２はコントロールプレート４Ａ、４
Ｂと従動側フライホイールＩ_２との間に配置され、コン
トロールプレート４と従動側フライホイールＩ_２とを捩
り回転方向に連結する。Ｋ_２スプリング５Ｋ_２とＫ_Ｉ１
_２スプリング５Ｋ_１は、両フライホイールＩ_１、I_２間
に直列配置される。Ｋ_２スプリング５Ｋ_２の両端には、
スプリングシート６があり、一方のスプリングシート６
はコントロールプレート４に常時係合し、他方のスプリ
ングシート６は、従動側フライホイールＩ_２のドリブン
プレート９の外方に延びるアーム９ａに常時係合する。
スプリングシート６は弾性体クッション17を有する。

摩擦機構Ｆｒはコントロールプレート４と従動側フライ
ホイールＩ_２間に配置され、かつＫ_２スプリング５Ｋ_２
と並列に配置される。摩擦機構Ｆｒはコントロールプレ
ート４と従動側フライホイールＩ_２とを設定摩擦力Ｆｒ
をもって摩擦相対回転可能に連結する。この摩擦機構Ｆ
ｒは第10図に示すように、一対のコントロールプレート
４Ａ、４Ｂとその間で半径方向外方に延びているドリブ
ンプレート９のアーム９ａとの軸方向中間にそれぞれ配
置された、スラストライニング10、スラストプレート1
1、コーンスプリング８とから成る。スラストライニン
グ10はドリブンプレート９に固着されており（固着させ
なくてもよい）コーンスプリング８がスラストプレート
11をスラストライニング10に軸方向に押しつけ、捩り回
転時の摩擦力Ｆｒを出す。スラストプレート11はコント
ロールプレート４に対し回転方向にまわり止めされ、軸
方向にのみ移動可能である。

上記のように構成されたトーショナルダンパ付フライホ
イールのねじり角θ−トルクＴねじり特性は、第４図に
示す通りとなる。捩り角θが小さいときでかつトルクＴ
が設定摩擦力Ｆｒより小さいときには、摩擦機構Ｆｒが
すべらないから、Ｋ_２スプリング５Ｋ_２は働かず、Ｋ_１
スプリング５Ｋ_１のみが働く。これは第５図の特性で、
Ａ、Ｅ領域に対応する。このときには、摩擦機構Ｆｒは
すべっていないので常時作用の摩擦はなく、第５図に示
すように、Ｅ領域で加速度伝達率Ｊが小となる。第５図
には、常時摩擦の働く従来特性も合せ示してあり、第５
図中斜線を引いた部分が改良された部分である。

系の回転数ＮがＫ_１スプリング５Ｋ_１の系の共振点に近
づいてくると徐々に振幅が大きくなり、第５図において
Ｐ（Ｑ）点に達して相対捩れ角の変動振幅が第４図でＱ
_Ｐとなると、摩擦機構Ｆｒに働く摩擦力Ｆが設定摩擦力
Ｆｒに達して摩擦機構Ｆｒがすべり、系はＫ_１スプリン
グ５Ｋ_１のばね定数Ｋ_１とＫ_２スプリング５Ｋ_２のばね
定数Ｋ_２との合成ばね定数Ｋ_３（１／Ｋ_３＝１／Ｋ_１＋
１／Ｋ_２）のばね定数をもつ。第４図のＫ_３曲線がこれ
に相当する。また、第５図では領域Ｂがこれに相当し、
弾性結合されたクーロンダンパ特性となる。系の振動特
性はこの弾性結合されたクーロンダンパ特性Ｂ上を移行
して、Ｋ_１共振特性からＫ_３振動特性に一時シフトす
る。この状態では既にＫ_１共振点を通過しているから、
その回転変動の振幅は小となり、ＦがＦｒより小さくな
って、摩擦機構Ｆｒのすべりが止まって、再びＫ_１スプ
リング５Ｋ_１の特性へと戻る。かくして、共振の発生は
防止される。

なお、実施例では、スプリング５をダブルコイルスプリ
ングとして高トルクに対応可能としているが、スプリン
グ５のばね定数の選定次第ではダブルコイルとしなくて
もよい。

実使用域でも高トルクを伝達する場合は、摩擦機構Ｆｒ
が一時的にすべるが、トルクが減少するとＦｒが固着す
る。ねじり角が増大してＫ_１スプリング５Ｋ_１のたわみ
切りが生じると、第４図のＣ領域のような特性になり、
さらに撓んでスプリングシートの互に対向する弾性体ク
ッション17が当接すると第４図のＤ領域のような特性に
なる。

本考案を、本出願人が先に提出した実願昭６１−１３５
６０８号のトーショナルダンパ付フライホイールと比較
すると、本考案の構成の方が部品点数が少なくなってい
る。すなわち実願昭６１−１３５６０８号の第２のコン
トロールプレートが不要となる。また、本考案でＫ_１＝
Ｋ_２とすると、コイルスプリングの種類も少なくでき
る。摩擦機構Ｆｒには、スラストライニング10を使用し
ているため、静摩擦力Ｆrs、動摩擦力Ｆrdの差によりス
テックスリップが発生するが、実願昭６１−１３５６０
８号の場合、スティックスリップの振幅が（Ｆrs−Ｆr
d）／Ｋ_１で表わせるものであったのに対し、本考案で
は（Ｆrs−Ｆrd）／（Ｋ_１＋Ｋ_２）となり、Ｋ_１＝Ｋ_２
なら振幅は半分に減少する。これによりスティックスリ
ップによる共振点付近の振動悪化を改善することもでき
る。

［考案の効果］本考案によれば次の効果を得る。

イ．系の共振の発生を、全回転域にわたって、防止でき
る。

ロ．常用使用回転域において加速度伝達率を減少でき
る。

ハ．実願昭６１−１３５６０８号に比べ、部品点数の減
少、コイルスプリングの種類の減少、スティックスリッ
プによる共振点付近の振動悪化の改善をはかることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係るトーショナルダンパ付フ
ライホイールの正面図、第２図は第１図のトーショナルダンパ付フライホイール
の断面図であって、第１図のII−II線に沿う断面図、第３図は本考案のトーショナルダンパ付フライホイール
の振動モデル図、第４図は本考案のトーショナルダンパ付フライホイール
のねじり角−トルク図、第５図は本考案のトーショナルダンパ付フライホイール
の回転数−加速度伝達率特性図、第６図は第１図のうちドライブプレート１Ａの正面図、第７図は第１図のうちドライブプレート１Ｂの正面図、第８図は第１図のうちドリブンプレートの正面図、第９図は第１図のうちコントロールプレートの正面図、第10図は第１図のうち摩擦機構の断面図、である。 I_１………駆動側フライホイール I_２………従動側フライホイール１Ａ、１Ｂ…ドライブプレート２…………リングギヤ３…………フライホィール４…………コントロールプレート５…………スプリング５Ｋ_１……Ｋ_１スプリング５Ｋ_２……Ｋ_２スプリング６…………スプリングシート７…………リベット８…………コーンスプリング９…………ドリブンプレート 10…………スラストライニング 11…………スラストプレート 12…………ベアリング 13…………セットボルト 14…………インナリング 15…………リベット 16…………リベット

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】２分割フライホイール構造において、２つ
のフライホイール間に複数のスプリングを直列に配置
し、各スプリングの連結を前記２つのフライホイールに
対して相対回転可能なコントロールプレートによって行
ない、コントロールプレートは前記複数のスプリングの
うちの一部のスプリングと並列に配置された摩擦機構を
介して一方のフライホイールに連結されていることを特
徴とするトーショナルダンパ付フライホイール。
【請求項２】駆動側フライホイールと；駆動側フライホイールと同軸心状に配置され、駆動側フ
ライホイールに対して捩り方向回転が可能な従動側フラ
イホイールと；駆動側フライホイールおよび従動側フライホイールと同
軸心状に配置され、駆動側フライホイールおよび従動側
フライホイールに対して捩り方向回転が可能なコントロ
ールプレートと；一方のフライホイールとコントロールプレート間に配置
されたＫ_１スプリングと；コントロールプレートと他方のフライホイール間に配置
され、駆動側フライホイールと従動側フライホイール間
にＫ_１スプリングと直列に配置されたＫ_２スプリング
と；コントロールプレートと前記他方のフライホイール間に
配置され、コントロールプレートと前記他方のフライホ
イール間にＫ_２スプリングと並列に配置された摩擦機構
と；から成る実用新案登録請求の範囲第１項記載のトーショ
ナルダンパ付フライホイール。