CN113490801A - 挠性飞轮 - Google Patents

Abstract

挠性飞轮(10)具备：轴紧固部(11)，其固定于发动机的曲轴的端部；呈圆环状的惯性环(12)，其设置于轴紧固部(11)的周围；多个弹性辐条部(13)，它们在轴紧固部(11)与惯性环(12)之间沿着径向延伸并将两者连结，通过自身的挠曲来吸收作用于曲轴的振动；以及配重部(14)，其设置于弹性辐条部(13)彼此之间。轴紧固部(11)、惯性环(12)、弹性辐条部(13)以及配重部(14)通过铸造或锻造而被一体成型。

Description

挠性飞轮

相关申请的交叉引用

本申请主张于2019年3月25日申请的日本专利申请2019-56923号的优先权，并在此引用其记载内容。

技术领域

本公开涉及挠性飞轮。

背景技术

通常，在车辆的内燃机等旋转机械中，在曲轴的一端安装有飞轮。飞轮具备圆环状的惯性环(Inertia ring)，由此具有比较大的惯性力矩。通过该惯性力矩来保存伴随着曲轴的旋转动作的旋转能量。通过安装飞轮，能够得到曲轴的稳定的旋转动作。

作为飞轮的一种，公知有挠性飞轮。挠性飞轮除了利用惯性力矩保存旋转能量的上述功能以外，还具备吸收作用于曲轴的振动的功能。为了获得该功能，挠性飞轮具备弹性圆板。弹性圆板固定于曲轴，通过弹性变形来吸收振动使其降低。惯性环设置于该弹性圆板的周缘部分。弹性圆板与惯性环被螺栓等紧固，由此被一体化(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开平11-182631号公报

以往的挠性飞轮的弹性圆板与惯性环形成分体部件。因此，部件件数增加。另外，需要将两者紧固的作业，因此存在制造成本变高的问题。

发明内容

本公开鉴于上述情况，目的在于，维持吸收作用于轴的振动使其降低的功能，并且降低制造成本。

为了解决上述课题，在第一公开的挠性飞轮中，具备：

轴紧固部，其固定于旋转机械的轴的端部；

圆环状的惯性环，其设置于上述轴紧固部的周围；

多个弹性辐条部，它们在上述轴紧固部与上述惯性环之间沿径向延伸并将两者连结，所述多个弹性辐条部通过自身的挠曲来吸收作用于上述轴的振动；以及

配重部，其设置于上述弹性辐条部彼此之间，并且设置为与上述轴紧固部以及上述惯性环中的一方连结且从另一方分离，

上述轴紧固部、上述惯性环、上述弹性辐条部以及上述配重部通过铸造或锻造而被一体成型。

对于第二公开的挠性飞轮而言，

假定通过上述弹性辐条的宽度方向中央的假想线，

在上述假想线的延长线上设置上述配重部，

上述轴紧固部夹在上述弹性辐条部与上述配重部之间。

对于第三公开的挠性飞轮而言，

在隔着上述弹性辐条部的周向的两侧设置上述配重部，该两侧的配重部相对于通过上述弹性辐条部的宽度方向中央的假想线为线对称，并且具有相同形状。

对于第四公开的挠性飞轮而言，

上述弹性辐条部的与上述轴紧固部连结的连结部中的侧缘和上述弹性辐条部的与上述惯性环连结的连结部中的侧缘中的至少一方形成为呈圆弧形状。

对于第五公开的挠性飞轮而言，

上述配重部的与上述轴紧固部或上述惯性环连结的连结部中的侧缘形成为呈凹状的圆弧形状。

对于第六公开的挠性飞轮而言，

在上述弹性辐条部设置有贯通该弹性辐条部的贯通孔。

对于第七公开的挠性飞轮而言，

上述贯通孔是沿着上述弹性辐条部延伸的方向延伸的长孔，

在上述长孔中，上述方向的一端部配置于上述轴紧固部的附近，另一端部配置于上述惯性环的附近，

上述一端部以及上述另一端部中的至少一方的内缘形成为呈圆弧形状。

根据第一公开，若在旋转机械的轴产生振动，则该振动通过弹性辐条部的挠曲而被吸收。另外，若轴振动，则该振动使配重部振摆，因此通过该配重部的振摆也能够吸收轴的振动。由此，能够通过弹性辐条部与配重部两者使轴的振动衰减。

与以往的挠性飞轮不同，进行振动吸收的弹性辐条部以及配重部与轴紧固部以及惯性环一起通过铸造或者锻造被一体成型。因此，部件件数为1件，不需要用于将多个部件一体化的紧固作业。由此，能够降低制造成本，并且提高振动衰减效果。

根据第二公开及第三公开，在隔着轴的两侧，通过弹性辐条部与配重部进行作用于轴的振动的吸收。由此，能够提高使轴的振动衰减的效果。

根据第四公开，在弹性辐条部由于吸收振动而挠曲时，作用于与轴紧固部、惯性环连结的连结部的应力通过该部位呈圆弧形状而被缓和。由此，能够减少应力集中于该部分而产生龟裂的担忧。

根据第五公开，配重部的连结部形成为呈凹状的圆弧形状而缩颈，因此配重部容易振动。另外，在配重部由于吸收振动而挠曲时，作用于连结部的应力通过侧缘形成为圆弧形状而被缓和。由此，能够减少应力集中于该部分而产生龟裂的担忧。

根据第六公开，在弹性辐条部设置有贯通孔，由此与没有贯通孔的结构相比，弹性辐条部被轻型化，表面刚性也进一步下降。由此，弹性辐条部更容易挠曲，从而能够提高使轴的振动衰减的效果。

根据第七公开，在弹性辐条部形成有长孔，由此轻型化、表面刚性降低的程度被提高，而更容易挠曲，从而能够提高振动吸收的能力。此外，能够通过形成为呈圆弧形状的长孔的端部内缘缓和在弹性辐条部挠曲时作用于轴紧固部以及惯性环的附近的应力。

附图说明

本公开的上述目的及其他目的、特征、优点通过参照附图及下述详细的记述而变得更加清楚。

图1是挠性飞轮的主视图。

图2是图1的局部放大图。

图3是表示在曲轴安装有挠性飞轮的状态的立体图。

图4是表示挠性飞轮的其他例的主视图。

图5是表示挠性飞轮的其他例的主视图。

图6是表示挠性飞轮的其他例的主视图。

图7是表示挠性飞轮的其他例的主视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对将本公开具体化的一个实施方式进行说明。本实施方式假定车辆的内燃机(发动机)为旋转机械，对安装于发动机具有的曲轴的挠性飞轮进行说明。

如图1所示，挠性飞轮10整体呈圆形。挠性飞轮10具有：轴紧固部11、惯性环12、弹性辐条部13以及配重部14。轴紧固部11、惯性环12、弹性辐条部13以及配重部14是由铸铁等构成的铸件，通过铸造被一体形成。

如图3所示，轴紧固部11紧固于曲轴21的前端部。如图1所示，轴紧固部11形成为圆板状，设置于挠性飞轮10的中央部。如图3所示，轴紧固部11在向曲轴21安装时，与设置于曲轴21的端部的被紧固部22的端面23抵接。

如图1所示，在轴紧固部11的中央部设置有定位孔31。若轴紧固部11与曲轴21的被紧固部22的端面23抵接，则如图3所示，设置于该端面23的前端突部24被插入定位孔31。由此，以曲轴21的旋转中心轴线与挠性飞轮10的旋转中心轴线成为相同的方式被定位。

如图1所示，在定位孔31的周围以呈环状的方式设置有多个螺栓插通孔32。如图3所示，与螺栓插通孔32对应的螺栓孔25设置于曲轴21的被紧固部22。在将曲轴21的前端突部24插入定位孔31的状态下，使螺栓插通孔32与螺栓孔25的位置对齐。向螺栓孔25拧入螺栓26，由此轴紧固部11紧固于被紧固部22。由此，挠性飞轮10被固定于曲轴21。

如图1所示，惯性环12形成为圆环状。若挠性飞轮10旋转，则惯性环12成为惯性质量，通过其重量能够得到比较大的惯性力矩。在惯性环12形成有螺孔33。利用螺孔33安装有减振器(省略图示)。此外，减振器的有无是任意的。

弹性辐条部13在轴紧固部11与惯性环12之间沿着挠性飞轮10的径向延伸，并将两者连结。如图2所示，弹性辐条部13形成为宽幅。在弹性辐条部13中，与惯性环12连结的外侧连结部34中的侧缘34a形成为呈向内侧凹陷的圆弧形状。

如图3所示，弹性辐条部13形成为比轴紧固部11薄壁。通过弹性辐条部13的挠曲能够得到振动衰减效果，从而将飞轮挠性化。弹性辐条部13的厚度是任意的，例如设定为2mm～5mm的尺寸。因此，与不以得到振动衰减效果为目的飞轮的板部相比，弹性辐条部13的表面刚性下降，容易挠曲。

如图1所示，弹性辐条部13设置有3根，均具有相同结构。3根弹性辐条部13沿挠性飞轮10的周向均等地配置。在俯视观察时，假定将各弹性辐条部13的宽度方向的中央与挠性飞轮10的中心连结的各假想线L1～L3。在该情况下，假想线L1～L3彼此之间的角度设定为120度。在弹性辐条部13彼此之间形成有3个空间部15。

在弹性辐条部13形成有2个长孔35。各长孔35为贯通孔，均以相同形状且相同尺寸形成。长孔35沿着弹性辐条部13延伸的方向延伸。长孔35的长边方向两端部中的轴紧固部11侧的一端部配置于轴紧固部11的附近，惯性环12侧的另一端部配置于惯性环12的附近。如图2所示，上述两端部中的内缘36均形成为呈圆弧形状。

如图2所示，在弹性辐条部13形成有2个长孔35，因此弹性辐条部13被分为3根细辐条部13a～13c。各细辐条部13a～13c中的中央的细辐条部13b设置在通过弹性辐条部13的左右中央的上述的各假想线L1～L3的线上，并沿着与弹性辐条部13延伸的方向相同的方向延伸。两侧的细辐条部13a、13c以与中央的细辐条部13b平行地排列的方式设置。

如图1所示，配重部14设置于在各弹性辐条部13之间设置的3个空间部15的全部。在各空间部15分别各设置1个配重部14，各配重部14均具有相同的结构。配重部14与轴紧固部11连结。另一方面，配重部14与惯性环12非连结，设置为从该惯性环12分离。在配重部14的隔着轴紧固部11的相反侧设置有弹性辐条部13。配重部14设置在中央的细辐条部13b的延长线上。

如图1及图3所示，配重部14形成为呈平板状，具有与弹性辐条部13相同的板厚。另外，如图1所示，在俯视观察时，配重部14沿着惯性环12的周向形成为宽幅。配重部14以将通过弹性辐条部13的中央的上述的各假想线L1～L3延长而得的延长线为基准形成线对称。配重部14在周向的较宽的范围内与轴紧固部11连结。

如图2所示，配重部14的外缘37形成为呈与惯性环12相同的曲率的圆弧状。配重部14中的周向两侧的侧缘部38形成为呈S字形状。配重部14的与轴紧固部11连结的连结部亦即配重连结部41和弹性辐条部13的与轴紧固部11连结的连结部亦即内侧连结部42通过连接部43相连。连接部43形成为呈朝向轴紧固部11的中心凹陷的圆弧形状。连接部43的外缘部分是配重连结部41的周向两侧的侧缘，也是内侧连结部42的周向两侧的侧缘。

如图3所示，具有以上的结构的挠性飞轮10连结于曲轴21的端部。图3示出了连结状态的一个例子。位于最接近挠性飞轮10的位置的曲柄销21a由曲柄臂21b支承。在曲柄臂21b配置于从曲柄轴21c向12点的方向突出的位置的状态下，以曲柄臂21b延伸的方向与弹性辐条部13延伸的方向一致的方式将挠性飞轮10安装于曲轴21。假定曲柄臂21b从12点的位置开始旋转的时刻的爆炸振动(Explosion vibration)最大，挠性飞轮10受到其影响。因此，采用了上述的连结状态。轴紧固部11的螺栓插通孔32、被紧固部22的螺栓孔25配置为能够进行这样的安装。

此外，也可以变更曲轴21与挠性飞轮10的连结状态。在发动机中，也存在在曲柄臂21b从与12点的位置不同的位置开始旋转的时刻产生最大的爆炸振动的情况。也可以构成为使弹性辐条部13延伸的方向与该角度的偏移对齐，例如以成为10点、2点的位置的方式将挠性飞轮10安装于曲轴21。

接下来，对使用了上述的挠性飞轮10的情况下的作用进行说明。

若曲轴21旋转，则通过惯性环12产生惯性力矩，由此得到曲轴21的稳定的旋转动作。若曲轴21因发动机的驱动而振动，则该振动传递至挠性飞轮10的轴紧固部11。若该振动进一步传递至弹性辐条部13，则弹性辐条部13弹性变形，从而吸收该振动使其降低。由此，曲轴21能够以抑制振动的方式稳定地进行旋转动作。

挠性飞轮10在曲柄臂21b配置于12点的位置的情况下以弹性辐条部13沿着与其相同的方向延伸的方式安装于曲轴21。在本实施方式的假定中，该曲柄臂21b在从该位置开始旋转的时刻，对挠性飞轮10施加最大的振动。来自曲柄臂21b的爆炸振动不由空间部15而由具备刚性的弹性辐条部13承受，通过该弹性辐条部13来吸收振动。由此，针对从曲轴21作用的振动中也较大的振动亦即爆炸振动，振动衰减的效果提高。

除此之外，在各弹性辐条部13延伸的方向上，在各个弹性辐条部13的隔着轴紧固部11的相反侧设置有配重部14。若曲轴21振动，则配重部14因该振动而振摆，因此通过配重部14的振摆也能够吸收曲轴21的振动。由此，在隔着曲轴21的两侧，通过弹性辐条部13与配重部14来吸收曲轴21的振动。

对以上内容进行总结，根据本实施方式的挠性飞轮10，能够起到以下的作用效果。

(1)挠性飞轮10具有的弹性辐条部13形成为薄壁，表面刚性下降而形成为容易挠曲。若在曲轴21产生振动，则该振动通过弹性辐条部13的挠曲而被吸收。由此，能够使曲轴21的振动衰减。在以往的挠性飞轮中，弹性圆板与惯性环为分体部件，两者被紧固。与其不同，弹性辐条部13与轴紧固部11及惯性环12一起通过铸造而被一体成型。因此，部件件数为1件，不需要用于将多个部件一体化的紧固作业。由此，能够维持振动衰减功能，并且降低制造成本。

(2)弹性辐条部13设置有3根，在各弹性辐条部13之间的空间部15设置有与轴紧固部11连接的配重部14。若曲轴21振动，则配重部14因该振动而振摆。通过该配重部14的振摆能够吸收曲轴21的振动。通过弹性辐条部13与配重部14这两者来吸收曲轴21的振动，因此能够使振动进一步衰减。

配重部14也与轴紧固部11等一起通过铸造而被一体成型。因此，不会因配重部14的存在而使部件件数增加，或者产生新的紧固作业。由此，能够不使部件件数、作业工序增加，而降低制造成本，并且提高振动衰减效果。

而且，在本实施方式中，在各弹性辐条部13的宽度方向中央的假想线L1～L3的延长线上分别设置有配重部14。因此，在假想线L1～L3的线上，在各弹性辐条部13与各配重部14之间设置有轴紧固部11。因此，在隔着曲轴21的两侧吸收、抑制振动，从而能够提高使曲轴21的振动衰减的效果。

(3)配重部14的与轴紧固部11连结的连结部亦即配重连结部41和弹性辐条部13的与轴紧固部11连结的连结部亦即内侧连结部42通过连接部43相连。连接部43具有圆弧形状。在弹性辐条部13的与惯性环12连结的连结部亦即外侧连结部34中，其周向两侧的侧缘34a也呈圆弧形状。

连接部43具有圆弧形状，由此配重连结部41的侧缘缩颈。通过该缩颈，配重部14容易振动。另外，若弹性辐条部13、配重部14由于吸收振动而挠曲，则应力集中于连接部43、外侧连结部34。因此，产生因挠性飞轮10的长年使用而在该部分产生龟裂的担忧。关于这一方面，通过连接部43、外侧连结部34的周向两侧的侧缘部34a形成为圆弧形状，能够缓和其应力集中，从而能够降低在该部分产生龟裂的担忧。

(4)在弹性辐条部13形成有沿着其延伸的方向延伸的两个长孔35，从而弹性辐条部13被分为3根细辐条部13a～13c。因此，弹性辐条部13与形成有圆形的贯通孔或者原本不形成有长孔35的结构相比被轻型化，表面刚性也进一步下降。由此，弹性辐条部13更容易挠曲，从而能够提高使曲轴21的振动衰减的效果。

此外，在2个长孔35中，弹性辐条部13延伸的方向的两端部分别配置于轴紧固部11及惯性环12的附近。两端部中的内缘36形成为呈圆弧形状。因此，在弹性辐条部13的内侧连结部42及外侧连结部34各自的内侧设置有多个具有圆弧形状的部位。由此，与不设置具有该圆弧形状的部位的结构相比，能够缓和在弹性辐条部13挠曲时作用于这些连结部34、42的应力。

此外，本发明并不限于上述实施方式的挠性飞轮10，例如也可以采用以下那样的结构。

(a)在上述实施方式中，弹性辐条部13设置有3根。取而代之，也可以如图4所示的挠性飞轮52那样，将弹性辐条部53的数量设为4根。设置弹性辐条部13、53的根数是任意的。

(b)在上述实施方式中，在各弹性辐条部13的宽度方向中央的延长线上(假想线L1～L3的延长线上)设置有配重部14。取而代之，也可以如图4所示的挠性飞轮52那样，采用在从弹性辐条部53的宽度方向中央的延长线上偏离的位置设置有配重部14的结构。

在配重部14配置于从宽度方向中央的延长线上偏离的位置的情况下，如图4所示，优选在弹性辐条部53的周向两侧设置有配重部14，该两侧的配重部14相对于通过弹性辐条部53的宽度方向中央的假想线L4为线对称，并且具有相同形状。由此，能够与上述实施方式相同地，左右均等地吸收在曲轴21产生的振动并使振动均衡地衰减。

(c)在上述实施方式中，在弹性辐条部13彼此之间的各空间部15分别设置有1个配重部14。取而代之，也可以在各空间部15设置有多个配重部14，或者在每个空间部15设置有不同数量的配重部14。假设在1个空间部15设置多个配重部14的情况下，优选以相对于弹性辐条部13延伸的假想线L1～L3的延长线形成线对称的方式配置多个配重部14。即使是该结构，也能够得到与上述实施方式相同的效果。

(d)在上述实施方式中，配重部14的厚度与弹性辐条部13的厚度相同。取而代之，也可以将配重部14的厚度形成为比弹性辐条部13的厚度厚。另外，也可以不将3个配重部14设为形状、大小、重量等相同，而如图5所示的挠性飞轮54那样，设置形状、大小、重量等不同的配重部55a～55c。通过像这样调整配重部55的重量等，能够调整挠性飞轮54的固有频率(共振频率)，以便得到与成为安装对象的曲轴21的振动特性配合的最佳的振动衰减效果。

(e)在上述实施方式中，在弹性辐条部13形成有长孔35。取而代之，也可以如图4所示的弹性辐条部53那样，形成不设置长孔35的结构。另外，也可以不是长孔35，而形成圆形、椭圆形等的一个或多个贯通孔，或者如图6所示形成泪滴形状的贯通孔57，或者将长孔35与其他形状的贯通孔进行组合。即使形成长孔35，也可以不是如上述实施方式那样沿着弹性辐条部13延伸的方向延伸，而形成为沿与该方向交叉的方向延伸。

此外，形成于弹性辐条部13的长孔35的个数是任意的，例如，也可以形成1个长孔35，或者形成3个以上的长孔35。长孔35的长轴或者短轴方向的尺寸也是任意的，例如，与本实施方式中的图1的长孔35相比，也可以使短轴方向的尺寸更长，或者使长轴方向的尺寸更短。

(f)在上述实施方式中，在弹性辐条部13形成2个长孔35，从而被分为3根细辐条部13a～13c。这些各细辐条部13a～13c均沿着弹性辐条部13延伸的径向延伸。取而代之，也可以如图6所示的挠性飞轮56那样，将弹性辐条部58的细辐条部58a～58c形成为呈放射状。此外，在图6中，呈放射状延伸的细辐条部58a～58c设置有3根，但其根数是任意的。

(g)在上述实施方式中，配重部14与轴紧固部11连结，与惯性环12为非连结，且设置为从该惯性环12分离。与此相反，也可以如图7所示的挠性飞轮61那样，配重部62与惯性环12连结，与轴紧固部11为非连结，且设置为从该轴紧固部11分离。即使在该情况下，配重部62的轴紧固部11侧的缘部也形成为呈圆弧状，周向两端的侧缘部形成为呈S字形状。即使是该结构，也与上述实施方式同样地，能够在曲轴21振动时通过配重部62的振摆来吸收该振动。

(h)在上述实施方式中，轴紧固部11、惯性环12、弹性辐条部13以及配重部14通过铸造而被一体成型。取而代之，也可以形成这些全部要素通过锻造而被一体成型的挠性飞轮。即使是该结构，也能够得到与上述实施方式相同的效果。

(i)在上述实施方式中，作为旋转机械假定了车辆的内燃机(发动机)。本公开的适用对象并不限于此。如果以实现利用了惯性力矩的旋转的稳定化、旋转能量的保存等为目的来使用，则例如也可以适用于冲压机械中使用的飞轮等。

本公开基于实施方式进行了描述，但应理解为本公开并不限于该实施方式、构造。本公开也包含各种变形例、均等范围内的变形。此外，各种组合、方式，甚至在它们中包含仅一个要素、一个要素以上或一个要素以下的其他组合、方式也在本公开的范畴、思想范围内。

附图标记说明

10…挠性飞轮；11…轴紧固部；12…惯性环；13…弹性辐条部；14…配重部；34…外侧连结部；34a…侧缘；35…长孔(贯通孔)；41…配重连结部；42…内侧连结部；43…连接部。

Claims (7)

1.一种挠性飞轮，其特征在于，具备：

轴紧固部，其固定于旋转机械的轴的端部；

圆环状的惯性环，其设置于所述轴紧固部的周围；

多个弹性辐条部，它们在所述轴紧固部与所述惯性环之间沿径向延伸并将两者连结，所述多个弹性辐条部通过自身的挠曲来吸收作用于所述轴的振动；以及

配重部，其设置于所述弹性辐条部彼此之间，并且设置为与所述轴紧固部以及所述惯性环中的一方连结且从另一方分离，

所述轴紧固部、所述惯性环、所述弹性辐条部以及所述配重部通过铸造或锻造而被一体成型。

2.根据权利要求1所述的挠性飞轮，其特征在于，

假定通过所述弹性辐条部的宽度方向中央的假想线，

在所述假想线的延长线上设置有所述配重部，

所述轴紧固部夹在所述弹性辐条部与所述配重部之间。

3.根据权利要求1所述的挠性飞轮，其特征在于，

在隔着所述弹性辐条部的周向的两侧设置所述配重部，该两侧的配重部相对于通过所述弹性辐条部的宽度方向中央的假想线为线对称，并且具有相同形状。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的挠性飞轮，其特征在于，

所述弹性辐条部的与所述轴紧固部连结的连结部中的侧缘和所述弹性辐条部的与所述惯性环连结的连结部中的侧缘中的至少一方形成为呈圆弧形状。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的挠性飞轮，其特征在于，

所述配重部的与所述轴紧固部或所述惯性环连结的连结部中的侧缘形成为呈凹状的圆弧形状。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的挠性飞轮，其特征在于，

在所述弹性辐条部设置有贯通该弹性辐条部的贯通孔。

7.根据权利要求6所述的挠性飞轮，其特征在于，

所述贯通孔是沿着所述弹性辐条部延伸的方向延伸的长孔，

在所述长孔中，所述方向的一端部配置于所述轴紧固部的附近，另一端部配置于所述惯性环的附近，

所述一端部以及所述另一端部中的至少一方的内缘形成为呈圆弧形状。

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