JP2010059988A - ドライブプレートの連結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン始動時に発生するドライブプレートの膜振動を効果的に低減する。
【解決手段】ドライブプレートの外周側の領域であって、クランク軸回転角度がリングギヤ回転速度最大位置を所定角度回転した角度（トルク負荷開始角度）から圧縮上死点（トルク負荷終了角度）までのトルク負荷角度範囲βに対応するトルク負荷角度範囲領域に、トルクコンバータ取付孔３を穿設し、対応するトルクコンバータ２０の部位にセットブロック２１を設け、ボルト２２をトルクコンバータ取付孔３を貫通させてセットブロック２１に取り付けて、エンジンのクランク軸１０とトルクコンバータ２０とを連結する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ドライブプレートの連結構造にかかり、特に、クランキング時に発生するドライブプレートの膜振動を低減するドライブプレートの連結構造に関する。

従来、エンジンの駆動力を自動変速機のトルクコンバータに伝達するため、ドライブプレートが用いられている。すなわち、ドライブプレートの内径部はエンジンのクランク軸にボルトで締結され、外径部はトルクコンバータのケースにボルトで締結されている。そして、ドライブプレートの外周部にはスタータモータギヤと噛み合うリングギヤが設けられている。

エンジン始動（クランキング）時には、スタータモータによってリングギヤを駆動し、ドライブプレートを回転させるが、クランキング時にドライブプレートに加わるトルクによって膜振動が発生し、この膜振動のためにクランキング音が残響するという問題がある。

そこで、リングギヤがドライブプレートのウェブ部外周に若干のクリアランスをもって複数箇所で溶接されたドライブプレートにおいて、その溶接箇所を、少なくともリングギヤに最大負荷が加わるエンジンの各シリンダの圧縮上死点付近でスタータピニオンギヤに対応する位置となる複数箇所に設定するスタータリングギヤ固定構造が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開平４−１５３５２号公報

しかしながら、従来の構造では、リングギヤ支持部の負荷変形に起因する噛み合いの悪化で増大する起振力による騒音を低減させることを目的としており、起振力のわずかな増減よりもクランキング音の発生に大きな影響を与えるドライブプレートの膜振動の発生について考慮されていない、という問題がある。

本発明は、上記問題を解決するために成されたもので、エンジン始動時に発生するドライブプレートの膜振動を効果的に低減することができるドライブプレートの連結構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明のドライブプレートの連結構造は、外周部にスタータモータギヤと噛み合うリングギヤが設けられたドライブプレートを、トルクコンバータに設けられた複数の取付部の各々に、該ドライブプレートを貫通する貫通部材によって取付けて、エンジンのクランク軸とトルクコンバータとを連結するドライブプレートの連結構造であって、前記ドライブプレートの外周側の領域であって、前記スタータモータギヤから前記リングギヤへトルクの伝達が開始されるクランク軸回転角度から前記トルクの伝達が終了されるクランク軸回転角度までの角度範囲に対応する角度範囲領域内に孔を穿設すると共に、該孔に対応する前記トルクコンバータの部位に前記取付部を設け、前記貫通部材を前記孔を貫通させて前記取付部に取り付けて、エンジンのクランク軸とトルクコンバータとを連結することを特徴とする。

第１の発明のドライブプレートの連結構造によれば、ドライブプレートの外周側の領域であって、外周部に設けられたスタータモータギヤからリングギヤへトルクの伝達が開始されるクランク軸回転角度からトルクの伝達が終了されるクランク軸回転角度までの角度範囲に対応する角度範囲領域内に孔を穿設すると共に、該孔に対応するトルクコンバータの部位に取付部を設け、ドライブプレートを貫通する貫通部材を角度範囲領域内に穿設した孔を貫通させて取付部に取り付けて、エンジンのクランク軸とトルクコンバータとを連結する。従来技術では、エンジン始動時には、トルクコンバータ取付部及びクランク軸取付部を固定端としてドライブプレートに膜振動が生じるが、このように、スタータモータギヤからリングギヤへトルクが伝達される領域をトルクコンバータ取付部とすることにより、膜振動が励起されにくい固定端にトルクが伝達されることになり、ドライブプレートの膜振動を低減することができる。

また、前記角度範囲領域を、前記スタータモータギヤから前記リングギヤへトルクの伝達が開始されるクランク軸回転角度より所定角度大きい角度から前記トルクの伝達が終了されるクランク軸回転角度までの角度範囲に対応する領域とすることができる。

また、前記孔を、前記角度範囲領域内の前記ドライブプレートの周方向中央部に穿設したり、前記角度範囲領域内の前記ドライブプレートの周方向中央部より前記トルクの伝達が終了されるクランク軸回転角度に対応する側に穿設したりすることができる。ドライブプレートの振動の減衰が大きい場合には、周方向中央部に孔を穿設するのが好ましく、減衰が小さい場合には、トルクの伝達が終了されるクランク軸回転角度に対応する側に孔を穿設するのが好ましい。

また、第２の発明のドライブプレートの連結構造は、外周部にスタータモータギヤと噛み合うリングギヤが設けられたドライブプレートを、トルクコンバータに設けられた複数の取付部の各々に、該ドライブプレートを貫通する貫通部材によって取付けて、エンジンのクランク軸とトルクコンバータとを連結するドライブプレートの連結構造であって、前記ドライブプレートの外周側の領域であって、前記スタータモータギヤから前記リングギヤへトルクの伝達が開始されるクランク軸の回転角度から前記トルクの伝達が終了されるクランク軸回転角度までの角度範囲に対応する角度範囲領域に対応する前記トルクコンバータの部位に前記取付部を設けると共に、前記角度範囲領域に複数の孔を穿設し、前記貫通部材を前記孔の各々を貫通させて前記取付部に取り付けて、エンジンのクランク軸とトルクコンバータとを連結することを特徴とする。

第２の発明のドライブプレートの連結構造によれば、ドライブプレートの外周側の領域であって、外周部に設けられたスタータモータギヤからリングギヤへトルクの伝達が開始されるクランク軸回転角度からトルクの伝達が終了されるクランク軸回転角度までの角度範囲領域に対応するトルクコンバータの部位に取付部を設けると共に、角度範囲領域に複数の孔を穿設し、ドライブプレートを貫通する貫通部材を孔の各々を貫通させて取付部に取り付けて、エンジンのクランク軸とトルクコンバータとを連結する。従来技術では、エンジン始動時には、トルクコンバータ取付部及びクランク軸取付部を固定端としてドライブプレートに膜振動が生じるが、このように、スタータモータギヤからリングギヤへトルクが伝達される領域をトルクコンバータ取付部とすることにより、膜振動が励起されにくい固定端にトルクが伝達されることになり、ドライブプレートの膜振動を低減することができる。

また、前記取付部を、前記ドライブプレートの周方向に沿って、前記スタータモータギヤから前記リングギヤへトルクの伝達が開始されるクランク軸回転角度から前記トルクの伝達が終了されるクランク軸回転角度までの角度範囲にわたって設けることができる。スタータモータギヤからリングギヤへトルクが伝達される角度範囲にわたって取付部を設けることにより、スタータモータギヤとリングギヤとの噛み合いによる起振力が全て膜振動の固定端となる取付部へ入力されるため、効果的にドライブプレートの膜振動を低減させることができる。

以上説明したように、本発明のドライブプレートの連結構造によれば、エンジン始動時に発生するドライブプレートの膜振動を効果的に低減することができる、という効果が得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１に本発明のドライブプレートの連結構造の第１の実施の形態を示す。ドライブプレート１は１ピース型ドライブプレートであり、ウェブ部１ａとウェブ部１ａの外周部に一体形成されたリングギヤ部１ｂとで構成されている。ウェブ部１ａの内径部近傍にはエンジンのクランク軸１０にボルト１１で締結するためのクランク軸取付孔２が周方向に沿って複数個（この実施形態では合計６個）穿設されており、外周部近傍にはトルクコンバータ２０のセットブロック２１にボルト２２で締結するためのトルクコンバータ取付孔３が周方向に沿って、後述するトルク負荷角度範囲に対応した領域に複数個（この実施形態では合計３個）穿設されている。

セットブロック２１は、トルクコンバータ２０に溶接されており、トルクコンバータ取付孔３及びボルト２２に対応した大きさで形成されている。

また、ドライブプレート１のリングギヤ部１ｂに噛み合うようにスタータモータのピニオンギヤ３０が配置される。ピニオンギヤ３０には、ワンウェイクラッチが設けられており、エンジン始動時には、スタータモータを駆動してピニオンギヤ３０を回転させることによりドライブプレート１を回転させる。

ここで、トルクコンバータ取付孔３が穿設される位置について説明する。なお、トルクコンバータ取付孔３の位置とトルクコンバータ２０のセットブロック２１の位置とは対応するものであるので、ここでは、トルクコンバータ取付孔３の位置について説明し、セットブロック２１の位置については、同様であるので省略する。

図２に、クランク軸回転角度とリングギヤ部１ｂ及びスタータモータの回転速度との関係を示す。図２に示すように、リングギヤ部１ｂの回転速度は、シリンダの圧縮上死点で最も遅く、隣合う圧縮上死点の略中央で最も速くなる。

一方、スタータモータの回転速度は、リングギヤ回転速度最大位置を所定回転角度経過した点から圧縮上死点にかけて、リングギヤ部１ｂの回転角度と略一致しているが、圧縮上死点を過ぎるとリングギヤ部１ｂの回転角度が速くなり、ワンウェイクラッチの作用によりスタータモータの回転にすべりが生じ、リングギヤ部１ｂの回転角度とは一致しない。そして、再びリングギヤ回転速度最大位置を所定回転角度経過した点で、リングギヤ部１ｂの回転角度と略一致する。すなわち、ピニオンギヤ３０からリングギヤ部１ｂへの負荷が、リングギヤ回転速度最大位置から所定角度回転した角度（トルク負荷開始角度）から圧縮上死点（トルク負荷終了角度）までの特定角度範囲において作用していることがわかる。以下、この角度範囲を「トルク負荷角度範囲β」という。なお、このトルク負荷角度範囲βは、スタータ仕様（トルク特性）やエンジン諸元、歯車諸元等によって異なる。

また、シリンダの圧縮上死点に対応して、リングギヤ部１ｂ及びスタータモータの回転速度が変化するため、エンジンの１サイクルに相当するクランク軸２回転の期間に、気筒数と同数のトルク負荷角度範囲が生じることになる。図２では、３気筒エンジンの場合を示している。

図３に、ドライブプレート１における図２で示したトルク負荷角度範囲βに対応するトルク負荷角度範囲領域を太線で示す。なお、ドライブプレート１は矢印Ａの方向に回転する。この太線で示した外周部とドライブプレート１の中心とで囲まれた扇形領域内の外周側の領域にトルクコンバータ取付孔３を穿設する。ｎ気筒エンジンに本実施の形態を適用した場合のトルクコンバータ取付孔３の孔位置の一般式は、（１）式で示される。

α＝７２０／ｎ−β／ｍ＋γ ・・・（１）

ここで、α：孔位置（圧縮上死点のときのドライブプレート１の最上点からのドライブプレート回転方向の反回転方向の角度）、ｎ：エンジンの気筒数、β：ドライブプレート１のトルク負荷角度範囲、ｍ：孔位置調整パラメータ（ｍ＝１：トルク負荷開始角度、ｍ＝∞：トルク負荷終了角度）、γ：ピニオンギヤ３０取付位置（ドライブプレート１の最上点からのドライブプレート回転方向の反回転方向の角度）である。

孔位置調整パラメータｍは、トルク負荷角度範囲領域内のどの位置にトルクコンバータ取付孔３を穿設するかを調整可能なパラメータである。例えば、ドライブプレート１の膜振動の減衰が大きい場合には、孔位置はトルク負荷角度範囲βの中央が好ましいと考えら、βの１／２の位置とするため、ｍ＝２とする。また、ドライブプレート１の膜振動の減衰が小さい場合には、孔位置はトルク負荷角度範囲βの後半が好ましいと考えられ、βの１／２〜１／∞の位置とするため、ｍを２〜∞で設定する。

第１の実施の形態では、３気筒エンジン（ｎ＝３）、トルク負荷角度範囲β＝８５°、孔位置をトルク負荷角度範囲βの中央（ｍ＝２）、及びピニオンギヤ３０取付位置γ＝０°とすると、上記（１）式より、
α_１＝７２０／３−８５／２＋０＝１９７．５°
となる。３気筒エンジンの場合、クランク軸２回転の期間に３回のトルク負荷角度範囲が生じるため、α_２＝α_１×２、α_３＝α_１×３で、残りの孔位置も求める。ｎ気筒エンジンの場合は、α_ｎ＝α_１×ｎまで求める。求めた孔位置を図３に示す。圧縮上死点のときのドライブプレート最上点からドライブプレート回転方向の反回転方向に角度７７．５°の位置に１つのトルクコンバータ取付孔３が穿設され、残り２つの取付孔は、周方向に沿って等間隔となる位置に穿設される。

従来技術では、エンジン始動時には、ピニオンギヤ３０からリングギヤ部１ｂにトルクが伝達されると、ドライブプレート１にトルクが加わることによって、クランク軸取付部とトルクコンバータ取付部を節（固定端）、ウェブ部１ａを腹とする膜振動が発生し、この膜振動のためにクランキング音が発生する。

ところが、トルク負荷角度範囲領域にトルクコンバータ取付孔３を穿設し、これに対応したトルクコンバータ２０の部位にセットブロック２１を設けてドライブプレート１とトルクコンバータ２０とを連結したことにより、ピニオンギヤ３０とリングギヤ部１ｂとの噛み合いで発生する起振力は、振動が励起されにくい膜振動の固定端に入力されるため、ドライブプレート１に発生する膜振動を効果的に低減することができる。

次に、本発明のドライブプレート連結構造の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態のドライブプレート連結構造では、トルク負荷角度範囲領域内に穿設するトルクコンバータ取付孔の位置を規定する場合について説明したが、第２の実施の形態では、トルク負荷角度範囲に対応した位置にセットブロック２１を設ける場合について説明する。なお、第１の実施の形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図４に、第２の実施の形態のドライブプレート連結構造を示す。トルクコンバータ２０のセットブロック２２１は、ドライブプレート１の外周側の領域であって、トルク負荷角度範囲領域に対応したトルクコンバータ２０の部位に溶接され、中心角度がトルク負荷角度範囲βと同一の扇形形状に形成されている。

また、セットブロック２２１に対応したドライブプレート１の部位、すなわちトルク負荷角度範囲領域にわたる部位には、複数（この実施の形態では１つのセットブロック２２１に対応する部位に２個、セットブロック２２１が３箇所なので合計６個）のトルクコンバータ取付孔２０３が、ドライブプレート１の周方向に沿って所定間隔隔てて穿設されている。

エンジン始動時には、ピニオンギヤ３０からリングギヤ部１ｂにトルクが伝達されるが、セットブロック２２１がトルク負荷角度範囲領域にわたって設けられているため、ピニオンギヤ３０とリングギヤ部１ｂとの噛み合いで発生する起振力のすべてが、振動が励起されにくい膜振動の固定端に入力されるため、ドライブプレート１に発生する膜振動をより効果的に低減することができる。

なお、第１の実施の形態では、トルク負荷角度範囲領域の一部に対応するトルクコンバータの部位に設けられたセットブロック１つに対して１つのトルクコンバータ取付孔を対応させて設けた場合、第２の実施の形態では、トルク負荷角度範囲領域にわたって設けられたセットブロック１つに対して複数のトルクコンバータ取付孔を対応させて設けた場合について説明したが、トルク負荷角度範囲領域の一部に対応して設けられたセットブロックの１つに対して複数のトルクコンバータ取付孔を対応させて設けてもよいし、トルク負荷角度範囲領域にわたって設けられたセットブロック１つに対して１つのトルクコンバータ取付孔を対応させて設けもよい。

また、上記実施の形態では、１ピース型ドライブプレートに本発明を適用した例について説明したが、本発明は１ピース型ドライブプレートおよび２ピース型ドライブプレートのいずれにも適用可能である。

第１の実施の形態の（Ａ）ドライブプレート部分の平面図、（Ｂ）断面図である。 クランク軸回転角度とリングギヤ部１ｂ及びスタータモータの回転速度との関係を示す線図である。 第１の実施の形態のトルクコンバータ取付孔３の位置を説明するためのドライブプレート部分の平面図である。 第２の実施の形態のドライブプレート部分の平面図である。

符号の説明

１ ドライブプレート
１ａ ウェブ部
１ｂ リングギヤ部
２ クランク軸取付孔
３、２０３ トルクコンバータ取付孔
１０ クランク軸
２０ トルクコンバータ
２１、２２１ セットブロック
２２ ボルト
３０ ピニオンギヤ

Claims (6)

1. 外周部にスタータモータギヤと噛み合うリングギヤが設けられたドライブプレートを、トルクコンバータに設けられた複数の取付部の各々に、該ドライブプレートを貫通する貫通部材によって取付けて、エンジンのクランク軸とトルクコンバータとを連結するドライブプレートの連結構造であって、
   前記ドライブプレートの外周側の領域であって、前記スタータモータギヤから前記リングギヤへトルクの伝達が開始されるクランク軸回転角度から前記トルクの伝達が終了されるクランク軸回転角度までの角度範囲に対応する角度範囲領域内に孔を穿設すると共に、該孔に対応する前記トルクコンバータの部位に前記取付部を設け、前記貫通部材を前記孔を貫通させて前記取付部に取り付けて、エンジンのクランク軸とトルクコンバータとを連結するドライブプレートの連結構造。
2. 前記角度範囲領域を、前記スタータモータギヤから前記リングギヤへトルクの伝達が開始されるクランク軸回転角度より所定角度大きい角度から前記トルクの伝達が終了されるクランク軸回転角度までの角度範囲に対応する領域とした請求項１記載のドライブプレートの連結構造。
3. 前記孔を、前記角度範囲領域内の前記ドライブプレートの周方向中央部に穿設した請求項１または請求項２記載のドライブプレートの連結構造。
4. 前記孔を、前記角度範囲領域内の前記ドライブプレートの周方向中央部より前記トルクの伝達が終了されるクランク軸回転角度に対応する側に穿設した請求項１または請求項２記載のドライブプレートの連結構造。
5. 外周部にスタータモータギヤと噛み合うリングギヤが設けられたドライブプレートを、トルクコンバータに設けられた複数の取付部の各々に、該ドライブプレートを貫通する貫通部材によって取付けて、エンジンのクランク軸とトルクコンバータとを連結するドライブプレートの連結構造であって、
   前記ドライブプレートの外周側の領域であって、前記スタータモータギヤから前記リングギヤへトルクの伝達が開始されるクランク軸の回転角度から前記トルクの伝達が終了されるクランク軸回転角度までの角度範囲に対応する角度範囲領域に対応する前記トルクコンバータの部位に前記取付部を設けると共に、前記角度範囲領域に複数の孔を穿設し、前記貫通部材を前記孔の各々を貫通させて前記取付部に取り付けて、エンジンのクランク軸とトルクコンバータとを連結するドライブプレートの連結構造。
6. 前記取付部を、前記ドライブプレートの周方向に沿って、前記スタータモータギヤから前記リングギヤへトルクの伝達が開始されるクランク軸回転角度から前記トルクの伝達が終了されるクランク軸回転角度までの角度範囲にわたって設けた請求項５記載のドライブプレートの連結構造。

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