JP2000018329A - フライホイール - Google Patents

フライホイール

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JP2000018329A
JP2000018329A JP18355398A JP18355398A JP2000018329A JP 2000018329 A JP2000018329 A JP 2000018329A JP 18355398 A JP18355398 A JP 18355398A JP 18355398 A JP18355398 A JP 18355398A JP 2000018329 A JP2000018329 A JP 2000018329A
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damper mass
guide surface
rolling guide
flywheel
center
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Kunihiro Irie
国博 入江
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダンパマスの振れ角の大きさに拘わらずダン
パマスを所定回転次数の振動に確実に共振転動させる。
安定した吸振性能を得る。 【解決手段】 フライホイール本体2に、径方向外側に
膨らむ曲面形状の転動ガイド面12を設ける。転動ガイ
ド面12に沿って振り子状に共振転動するダンパマス9
を設ける。ダンパマス重心O1の移動軌跡Pが、ダンパ
マス9の最膨出位置での重心とその最膨出位置での転動
ガイド面12の曲率中心O2とを結ぶ線分を短軸半径b
とする楕円形状となるように転動ガイド面12を形成す
る。ダンパマス9に作用する復元力がダンパマス9の振
れ角θに略比例し、ダンパマス9の振れ角θの変化に拘
わらずダンパマス9が所定次数の捩り振動に共振するよ
うになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のエンジン
等に用いられるフライホイール、とりわけ、回転速度に
関係なく所定次数の捩り振動を確実に低減することので
きるフライホイールに関する。
【0002】
【従来の技術】自動車用エンジンは間欠的に発生する爆
発のエネルギーをクランクシャフトを介して駆動トルク
として外部に伝達する。このため、この種のエンジン
は、動力伝達系に伝達される駆動トルクに爆発に起因し
た変動トルクが含まれ、この変動トルクが動力伝達系の
捩り振動を誘起し易いという問題をかかえている。
【0003】そこで、この問題に対処すべくフライホイ
ールとして、例えば、特開平6−58373号公報等に
示されるようなものが従来より案出されている。
【0004】このフライホイールは、クランクシャフト
に取り付けられるフライホイール本体に転動室が形成さ
れ、この転動室内に所定質量のコロ状のダンパマスが転
動可能に収容されている。そして、転動室の内周面は一
定半径の円形状に形成され、この円形状の内周面のうち
の少なくとも径方向外側に膨出する部分がダンパマスの
転動をガイドする転動ガイド面となっている。したがっ
て、このフライホイールは、フライホイール本体がクラ
ンクシャフトと一体に回転すると、ダンパマスに作用す
る遠心力を復元力としてダンパマスが所定回転次数の振
動に共振転動し、その共振によってクランクシャフトの
所定回転次数の振動成分を確実に吸収する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のフ
ライホイールにおいては、ダンパマスの転動する転動ガ
イド面が一定半径の円形状に形成されているため、ダン
パマスの振れ角が増大すると、その振れ角の増大によっ
てダンパマスに作用する復元力(遠心力)が非線形状
(サイン曲線状)に変化する。このため、ダンパマスの
固有振動数(共振振動次数)がダンパマスの振れ角に依
存して変化し、本来狙いとする回転次数の振動にダンパ
マスが共振しにくくなり、振動吸収効果が低下するとい
う不具合を生じる。
【0006】そこで本発明は、ダンパマスの振れ角の大
きさに拘わらずダンパマスを所定回転次数の振動に確実
に共振転動させられるようにして、常時安定した吸振性
能を得ることのできるフライホイールを提供しようとす
るものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ための手段として、請求項1に記載の発明は、フライホ
イール本体に、径方向外側に膨らむ曲面形状の転動ガイ
ド面が設けられると共に、この転動ガイド面に沿って振
り子状に共振転動するダンパマスが設けられたフライホ
イールにおいて、ダンパマスが最も径方向外側に位置さ
れる最膨出位置における転動ガイド面の曲率中心から、
ダンパマス重心の移動軌跡上の点までの距離が、前記最
膨出位置からのダンパマスの振れ角が増大するにしたが
って次第に増大するように転動ガイド面を形成するよう
にした。この発明の場合、ダンパマスに作用する復元力
がダンパマスの振れ角に略比例するようになる。
【0008】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、ダンパマス重心の移動軌跡が、ダンパ
マスの最膨出位置での重心とその最膨出位置での転動ガ
イド面の曲率中心とを結ぶ線分を短軸半径として、長軸
半径に対する短軸半径の比率が0.77となる楕円形状
になるように転動ガイド面を形成するようにした。この
場合、ダンパマスに作用する復元力とダンパマスの振れ
角とがより比例関係に近くなる。
【0009】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、フライホイール本体の半径と直角方向
の座標軸をx軸、最膨出位置からのダンパマスの振れ角
がθとなる点でのダンパマス重心の移動軌跡の成す曲線
Pの接線をKとし、接線Kとx軸のなす角をζとしたと
きに、 ζ=Arcsin(2θ/π) となるように転動ガイド面を形成するようにした。
【0010】この発明の場合、ダンパマスに作用する復
元力とダンパマスの振れ角が完全に比例関係になる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例ついて説明
する。
【0012】まず、請求項1及び2に記載した発明の実
施例を図1〜図5に基づいて説明する。
【0013】図1〜図3において、1は、本発明にかか
るフライホイールであり、2は、内周縁部がエンジンの
クランクシャフト(図示せず。)に結合されるフライホ
イール本体である。このフライホイール本体2は、図3
に示すように、一方側の端面にクラッチディスク(図示
せず。)が圧接されるフライホイールマス3と、このフ
ライホイールマス3の他方側の端面に重合状態で結合さ
れる3枚のハウジングプレート4,5,6と、ハウジン
グプレート6の端面に重合固定されるカバープレート7
とによって構成されており、これらによって構成された
フライホイール本体2の外周縁部にはまゆ形状の転動室
8が周方向等間隔に複数個形成され、各転動室8に所定
質量のコロ状のダンパマス9が転動可能に収容されてい
る。
【0014】各転動室8は、内周壁が3枚のハウジング
プレート4,5,6によって形成されると共に、両側の
側壁がフライホイールマス3とカバープレート7によっ
て形成されている。各転動室8の内周壁の軸方向中央に
は環状の溝10が形成されており、この溝10にダンパ
マス9の外周面に形成された環状突起11が係合される
ようになっている。この環状突起11と溝10は両者が
係合することによってダンパマス9の軸方向の変位を規
制し、ダンパマス9の転動時にダンパマス9を常時定姿
勢に維持できるようになっている。そして、各転動室8
の内周壁のうちの径方向外側に膨らむ部分はダンパマス
9の転動をガイドする転動ガイド面12となるが、この
転動ガイド面12は真円状の円弧形状ではなく以下に述
べるような曲面形状に形成されている。
【0015】即ち、転動ガイド面12は、図1に示すよ
うに、ダンパマス9が最も径方向外側に位置される最膨
出位置における転動ガイド面12の曲率中心O2から、
ダンパマス重心O1の移動軌跡P上の点までの距離が、
前記最膨出位置からのダンパマス9の振れ角θが増大す
るにしたがって次第に増大するような曲面形状に形成さ
れている。具体的には、転動ガイド面12は、ダンパマ
ス重心O1の移動軌跡Pが、ダンパマス9の最膨出位置
での重心とその最膨出位置での転動ガイド面12の曲率
中心O2とを結ぶ線分を短軸半径bとする楕円形状にな
るように形成されており、長軸半径aに対する短軸半径
bの比率b/aは、0.75〜0.9の範囲の値、望ま
しくは0.82になるように設定されている。
【0016】このフライホイール1は以上のような構成
であるため、エンジンのトルク変動は基本的にフライホ
イール本体2の慣性質量によって低減し、エンジンの爆
発に起因した所定次数の捩り振動はダンパマス9の転動
による動的吸振作用によって吸収する。
【0017】つまり、ダンパマス9は、フライホイール
本体2に捩り振動が伝達されなければ、遠心力で転動室
8内の最膨出位置に押し付けられて振れ角θ=0で静止
しているが、フライホイール本体2に所定回転次数の捩
り振動が伝達されると、その振動と逆位相で転動ガイド
面12に沿って転動して、捩り振動を打ち消すようなあ
る振れ角θの振り子運動をつづけるようになる。
【0018】このとき、転動ガイド面12は真円状の円
弧形状ではなく、ダンパマス重心O1の移動軌跡Pがフ
ライホイール本体2の径方向に短軸を持った楕円状にな
り、しかも、長軸半径aに対する短軸半径bの比率b/
aが0.75〜0.9の範囲の値となるように形成され
ているため、ダンパマス9の振れ角θの増大に対してダ
ンパマス9に作用する復元力がほぼ線形状に増大し、ダ
ンパマス9の振れ角θの変化に拘わらずダンパマス9が
一定振動次数の捩り振動に確実に共振し、その振動次数
の捩り振動を吸収するようになる。
【0019】図4は、ダンパマス重心O1の移動軌跡P
の成す楕円の曲率(b/a)が、0.82、1.0(真
円)、0.5の各場合のダンパマス9の振れ角θとダン
パマス9に作用する復元力の割合の関係を調べた結果を
示すもので、同図に示すように、楕円の曲率(b/a)
が0.82の場合には、ダンパマス9の振れ角θの増大
に対して復元力がほぼ線形的に増大するようになる。
【0020】また、図5は、楕円の曲率(b/a)が、
1.0、0.89、0.79、0.68、0.58、
0.74、0.77の各場合のダンパマス9の振れ角θ
とダンパマス9の固有振動数(共振周波数)の関係を調
べた結果を示すもので、同図に示すように、楕円の曲率
(b/a)が0.77の場合には、ダンパマス9の振れ
角θの増大に関係なくダンパマス9の固有振動数(共振
周波数)が常にほぼ一定に保たれるようになる。
【0021】したがって、本発明にかかるこのフライホ
イール1によれば、ダンパマス9の振れ角θに拘わらず
ダンパマス9が設定振動次数の捩り振動に確実に共振す
るようになり、その結果、狙いとする振動次数の捩り振
動を常時確実に吸収することが可能になる。
【0022】つづいて、請求項1及び3に記載した発明
の実施例を図6に基づいて説明する。尚、図1〜図3に
示した実施例と同一部分には同一符号を付し、重複する
部分についての説明は省略するものとする。
【0023】この実施例のフライホイール21は、基本
的な構成は上述した実施例のものとほぼ同様であるが、
転動ガイド面32の曲面形状の設定のし方が若干異なっ
ている。
【0024】即ち、このフライホイール21の場合、転
動ガイド面32の曲面形状は、フライホイール本体2の
回転中心からダンパマス9の振り子中心までの距離と、
ダンパマス9の振り子中心からダンパマス重心O1まで
の距離とが、吸収しようとする捩り振動の振動次数に応
じた一定比率になるように形成されている。
【0025】具体的には、フライホイール本体2の半径
と直角方向の座標軸をx軸、フライホイール本体2の半
径方向の座標軸をy軸、ダンパマス9の振れ角がθとな
る点でのダンパマス重心O1の移動軌跡の成す曲線Pの
接線をKとし、接線Kとx軸のなす角をζとしたとき
に、以下の(1)式を満たすように転動ガイド面32の
曲面形状が設定されている。
【0026】 ζ=Arcsin(2θ/π) …(1) ただし、θの単位はrad この(1)式について簡単に説明すると、今、遠心力を
Fとし、振れ角θのときの復元力をFsinζとすると、
θ=π/2[rad]の時に、sinζ=1となり、復元力は
最大値Fとなる。ここで、0≦θ≦π/2でFsinζが
θに比例するならば、sinζ=θ/(π/2)=2θ/
πとなり、このことから(1)式が成り立つ。
【0027】したがって、この実施例のフライホイール
21においては、ダンパマス9に作用する復元力とダン
パマス9の振れ角θとが完全に一次相関の関係となり、
ダンパマス9の振れ角θに拘わりなく常時狙いとする次
数の捩り振動を確実に吸収することができる。
【0028】
【発明の効果】以上のように請求項1に記載の発明は、
ダンパマスが最も径方向外側に位置される最膨出位置に
おける転動ガイド面の曲率中心から、ダンパマス重心の
移動軌跡上の点までの距離が、前記最膨出位置からのダ
ンパマスの振れ角が増大するにしたがって次第に増大す
るように転動ガイド面を形成するようにしたため、ダン
パマスに作用する復元力がダンパマスの振れ角に略比例
して変化するようになり、その結果、ダンパマスの振れ
角の変化に拘わらずダンパマスが所定回転次数の振動に
確実に共振するようになる。したがって、この発明によ
れば、常時安定した吸振性能を得ることができる。
【0029】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、ダンパマス重心の移動軌跡が、ダンパ
マスの最膨出位置での重心とその最膨出位置での転動ガ
イド面の曲率中心とを結ぶ線分を短軸半径として、長軸
半径に対する短軸半径の比率が0.82となる楕円形状
になるように転動ガイド面を形成するようにしたため、
ダンパマスに作用する復元力とダンパマスの振れ角の関
係がより比例関係に近づき、より安定した吸振性能を得
ることが可能になる。
【0030】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、フライホイール本体の半径と直角方向
の座標軸をx軸、最膨出位置からのダンパマスの振れ角
がθとなる点でのダンパマス重心の移動軌跡の成す曲線
Pの接線をKとし、接線Kとx軸のなす角をζとしたと
きに、 ζ=Arcsin(2θ/π) となるように転動ガイド面を形成するようにしたため、
ダンパマスに作用する復元力とダンパマスの振れ角の関
係が完全に比例関係となり、ダンパマスの振れ角に関係
なく常時安定した吸振性能を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図2の要部の拡大図。
【図2】同実施例を示す部分断面側面図。
【図3】同実施例を示す図2のA−A線に沿う断面図。
【図4】楕円の曲率毎の復元力と振れ角の関係を示すグ
ラフ。
【図5】楕円の曲率毎の固有振動数と振れ角の関係を示
すグラフ。
【図6】本発明の他の実施例を示す要部の断面模式図。
【符号の説明】
1,21…フライホイール 2…フライホイール本体 9…ダンパマス 12,32…転動ガイド面

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フライホイール本体に、径方向外側に膨
    らむ曲面形状の転動ガイド面が設けられると共に、この
    転動ガイド面に沿って振り子状に共振転動するダンパマ
    スが設けられたフライホイールにおいて、 ダンパマスが最も径方向外側に位置される最膨出位置に
    おける転動ガイド面の曲率中心から、ダンパマス重心の
    移動軌跡上の点までの距離が、前記最膨出位置からのダ
    ンパマスの振れ角が増大するにしたがって次第に増大す
    るように転動ガイド面を形成したことを特徴とするフラ
    イホイール。
  2. 【請求項2】 ダンパマス重心の移動軌跡が、ダンパマ
    スの最膨出位置での重心とその最膨出位置での転動ガイ
    ド面の曲率中心とを結ぶ線分を短軸半径として、長軸半
    径に対する短軸半径の比率が0.82となる楕円形状に
    なるように転動ガイド面を形成したことを特徴とする請
    求項1に記載のフライホイール。
  3. 【請求項3】 フライホイール本体の半径と直角方向の
    座標軸をx軸、最膨出位置からのダンパマスの振れ角が
    θとなる点でのダンパマス重心の移動軌跡の成す曲線P
    の接線をKとし、接線Kとx軸のなす角をζとしたとき
    に、 ζ=Arcsin(2θ/π) となるように転動ガイド面を形成したことを特徴とする
    請求項1に記載のフライホイール。
JP18355398A 1998-06-30 1998-06-30 フライホイール Withdrawn JP2000018329A (ja)

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