JP2004211735A - ダイナミックダンパー付きフライホイール - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンの爆発力によるフライホイールの振動を抑制して、振動に起因する騒音を低減することを目的とする。
【解決手段】エンジンのクランクシャフト１１に係止されたフライホイール４であって、ダンパーマス１とバネ要素２から構成されるダイナミックダンパー８を有するフライホイール４において、ダイナミックダンパー８取付部分と、ダイナミックダンパー８取付不可部分とを設け、フライホイール４上の、前記クランクシャフト１１のピストンとの連結部のうちフライホイールに最も近い連結部とクランクシャフトの軸心を含む線近傍に前記ダイナミックダンパー８取付不可部分を設ける。
【選択図】 図１
【解決手段】エンジンのクランクシャフト１１に係止されたフライホイール４であって、ダンパーマス１とバネ要素２から構成されるダイナミックダンパー８を有するフライホイール４において、ダイナミックダンパー８取付部分と、ダイナミックダンパー８取付不可部分とを設け、フライホイール４上の、前記クランクシャフト１１のピストンとの連結部のうちフライホイールに最も近い連結部とクランクシャフトの軸心を含む線近傍に前記ダイナミックダンパー８取付不可部分を設ける。
【選択図】 図１
Description
【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るフライホイールに関し、特に、加速時等の面振れ振動を低減するためのフライホイールの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フライホイールは、低速域でのエンジンの回転むらを防止するためにクランクシャフトシャフト端部に装着される。エンジンは各気筒での爆発力をクランクシャフトによって回転力に変換して駆動力としている。このとき、爆発力およびクランクの回転による慣性力等によってクランクシャフトには曲げ応力が発生し、これによりフライホイールは曲げ方向に振動、すなわち面振れ振動する。
【０００３】
この曲げ方向の振動の反力はエンジンブロックに伝わり、さらにエンジンマウントを介して車両のボディを加振する。これが加速時騒音の発生原因となっている。
【０００４】
そこで、この加速時騒音を抑制するために、フライホイールの曲げ方向の振動を低減するためのダイナミックダンパーを、フライホイールの一方の側面であるエンジン側側面に、周方向全域に渡って装着する構成が特許文献１に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３０２９２号公報
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】
前記曲げ方向振動において、フライホイールはクランクシャフトの軸方向を略中心として、クランクシャフトのフライホイールに最も近い気筒のピストンのコンロッドとの連結部、すなわち凸部分の凸方向と略直交する方向に、軸心を中心として振れる。
【０００７】
したがって、このフライホイールの振れ面に略直交する面、すなわちクランクシャフトの前記凸部分と軸心とを通る方向については、曲げ方向振動が発生しない。そのため、フライホイール面上の、クランクシャフトのフライホイールに最も近い気筒のピストンのコンロッドとの連結部と軸心を通る方向にダイナミックダンパーを配置しても、曲げ方向振動を抑制することはできない。
【０００８】
しかしながら前記従来技術ではダイナミックダンパーを周方向全域に渡って設けている。したがって前記曲げ方向振動を抑制することができない位置に設けられたダイナミックダンパーは、単にフライホイールの質量を増大させているだけであり、エンジンレスポンスを悪化させていることになる。
【０００９】
そこで、本発明はダイナミックダンパーを設ける位置の適正化を図り、フライホイールの重量増加を極力抑えながら、曲げ方向振動を抑制して騒音を低下させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のダイナミックダンパー付きフライホイールは、ダイナミックダンパーの取付部と非取付部とを有し、フライホイール面上の、クランクシャフトとピストンとの連結部のうちフライホイールに最も近い気筒のピストンとの連結部とクランクシャフトの軸心とを結ぶ線近傍は、ダイナミックダンパーの非取付部とする。
【００１１】
【作用・効果】
本発明によれば、曲げ振動による振れ量が小さくダイナミックダンパーの振動抑制効果がほとんどない領域である前記クランクシャフトのピストンとの連結部のうちフライホイールに最も近い気筒のピストンとの連結部とクランクシャフトの軸心とを結ぶ線近傍をダイナミックダンパーの非取付部とするので、フライホイールの振動による騒音を低下させつつ、ダイナミックダンパー取り付けによる重量増加、およびこれに伴うエンジンレスポンスの悪化を抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は第１実施形態に用いるフライホイール４のエンジン側側面の概要図、図２はフライホイール４のダイナミックダンパー８取付部分の断面図である。
【００１４】
ダイナミックダンパー８は、ダンパーマス１、ダンパーマス１の径方向の変位を抑制するための位置決め部材６、中心をボルト５が貫通しているバネ要素２、断面形状が略Ｌ字の受け板３で構成される。本実施形態ではバネ要素２としてコイルスプリング２ａを用いる。
【００１５】
受け板３を、フランジ面３ａとフライホイール４のエンジン側側面４ａとの間に隙間７ができるようにフライホイール４に結合し、隙間７にダンパーマス１と位置決め部材６を配置して、ボルト５をフランジ面３ａからフライホイール４のフランジ側側面４ａまで貫通させることによってこれらを固定する。
【００１６】
このとき、ダンパーマス１と位置決め部材６はコイルスプリング２ａによってのみ支えており、ボルト５には荷重がかかっていない。
【００１７】
ダイナミックダンパー８の取付位置は後述する範囲とし、受け板３は少なくともボルト５を貫通させる部分にあればよい。
【００１８】
また、図１において位置決め部材６は円弧状であるが、ダンパーマス１の径方向変位を抑制できるものであれば、どのような形状でもかまわない。例えば、図３に示したように棒状のものでもよい。また、位置決め部材６の質量はダンパーマス１の質量に比べて極めて小さい。
【００１９】
図４は４気筒エンジンの横断面の略図、図５は図４のＢ−Ｂ断面図、図６は図４のＡ−Ａ断面図である。
【００２０】
図４において、１０はエンジンケース、１１はクランクシャフト、１２はクランクシャフト１１を支持する軸受である。
【００２１】
エンジン運転時に、クランクシャフト１１には各気筒の爆発力等によって曲げ応力が発生し、これによりフライホイール４は、フライホイール４に最も近い気筒のピストンとクランクシャフト１１の連結部（クランクアーム１３ａとクランクピン１３ｂ）１３の凸方向に略直角な面内で軸受１２を支点として曲げ振動を起こす。上記フライホイール４の振動は、軸受１２からフライホイール４までの長さが短いため、図５のようにフライホイール４の上下軸Ｙ回りの振動とみなすことができる。
【００２２】
上記振動を抑制するために、一対のダイナミックダンパー８をフライホイール４の中心に対して対称の領域１４、１５に取り付ける。取付領域１４はフライホイール４の左右軸Ｘを基準として、一方のダイナミックダンパー８の取付領域１４の周方向角度θで表す。なお、実際には左右軸Ｘに対して対称な領域も含めた部分が取付領域となるので、取付領域角度はθ×２となる。また、図１〜図３との関係では、取付領域１４、１５はダンパーマス１を配置する位置に相当する。
【００２３】
図７は２５０ Ｈｚ １／１ オクターブバンドにおける、フライホイール４の横倒れ固有値とクランクシャフト１１の横曲げ固有値との比に対するエンジンマウント先端部の変位レベルを測定した結果である。ここで、フライホイール４の横倒れ固有値とは、フライホイール４の上下軸Ｙ周りの固有振動数で、フライホイール４の重量等によって定まる。クランクシャフト１１の横曲げ固有値とは、クランクシャフト１１に発生する横曲げ応力による曲げ振動の固有振動数であり、適用するエンジンによって決まる値である。
【００２４】
固有値比が０．５〜１．０では振動変位レベルは従来のフライホイールの振動変位レベルより減少し、固有値比が１．０で最小値をとり、固有値比が１．０を超えると固有値比の増大とともに振動変位レベルも増大して従来のフライホイールの値に近づいている。
【００２５】
したがって、ダイナミックダンパー８の質量およびコイルスプリング２ａのバネ定数は、フライホイール４の横倒れ固有値とクランクシャフト１１の横曲げ固有値とが等しくなるように決定する。
【００２６】
図８は、ダイナミックダンパー８の取付領域をＸ軸を中心として周方向に変化させた場合の、フライホイール４の振れ量の変化を表すグラフである。
【００２７】
横軸はダイナミックダンパー１３の取付領域の周方向角度θ、縦軸はフライホイール４の振れ量αである。なお、このとき周方向角度θ＋πの位置にはダイナミックダンパー１４を取り付ける。
【００２８】
振れ量αは周方向角θ＝π／２、３π／２（＝−π／２）の時に最大で、θ＝０、πの時に最小となり、θ＝−π／４、π／４、３π／４、５π／４が変曲点となっている。
【００２９】
図８より、取付領域の周方向角度θが０、π、つまりＸ軸上の点にのみ取り付けた場合に振れ量が最小になり、振れ量抑制に最も効果的であることがわかる。
【００３０】
また、θ＝π／２、３π／２（＝−π／２）の場合には振れ量αが大きく、振れ量抑制の効果がほとんどないことがわかる。
【００３１】
以上のことから、本実施形態ではフライホイール４の振れ量αの抑制に効果のある領域、つまりθ＝０を中心としてその前後の変曲点までの範囲である−π／４≦θ≦π／４の範囲内（取付範囲Ａ）および、フライホイール４の中心に対して範囲Ａと対称な３π／４≦θ≦５π／４の範囲内（取付範囲Ｂ）に、フライホイール４の中心に対して対称にダイナミックダンパー８を取り付ける。
【００３２】
図９はフライホイール４の正面図で、フライホイール４の半径をＲ、ダイナミックダンパー８の取付位置を、取付位置の半径ｒで表している。
【００３３】
図１０〜１２は取付位置の半径ｒを変化させた場合の各特性の変化を表したグラフである。図１０はフライホイール４の左右軸周りの振動によるフライホイール４端部の変位（以下、左右倒れ変位という）の振動レベルの変化、図１１は同じく左右倒れ加速度の振動レベルの変化、図１２はダイナミックダンパー装着時と非装着時の、上下軸Ｙ周りの慣性モーメントの比（慣性モーメント比）の変化を表している。各図において、横軸は取付位置ｒとフライホイール４の半径Ｒの比（ｒ／Ｒ）である。よって、ｒ／Ｒ＝０はダイナミックダンパー非装着時である。
【００３４】
図１０はｒ／Ｒが０から０．３５付近まではレベルが急激に減少し、０．３５以上になると、ほぼ一定値となっている。
【００３５】
図１１はｒ／Ｒが０から０．３５付近までは図９同様に急激にレベルが減少し、０．３５以上になると、緩やかに減少している。
【００３６】
図１２は、ｒ／Ｒが大きくなるにつれて二次曲線的に慣性モーメント比が大きくなっている。
【００３７】
本実施形態では、ｒ／Ｒが０．３５から１の範囲内にダイナミックダンパー８を設けることによって、フライホイール左右倒れの変位・加速度の振動レベルをそれぞれ約３ｄＢ低下させている。なお、上下軸Ｙ周りの慣性モーメント比は、１．０５〜１．４７程度となっている。
【００３８】
図１３はフライホイール４の正面図であり、前述したダイナミックダンパー８の取付範囲Ａ、Ｂ内におけるダンパーマス１の取り付け領域角度をθ２で表している。なお、実際には左右軸Ｘに対して対称な領域も含めた部分が取付領域となるので、取付領域角度はθ２×２となる。また、ダンパーマス１の取付領域は２箇所で、フライホイール４の中心に対して対称である。
【００３９】
図１４は取付領域角度θ２を変化させた場合の上下軸Ｙ周りの慣性モーメント比の変化を表している。
【００４０】
０≦θ２≦π／４の領域で大きな慣性モーメント比が得られることがわかる。
【００４１】
なお、ダンパーマス１はフライホイール４の外周に沿って取り付け、ダンパーマス１の質量および幅は一定とし、取付領域角度θ２の変化に応じてダンパーマス１の厚さを変化させている。
【００４２】
図１４では、取付領域角度が広くなるにしたがって慣性モーメント比が小さくなっているが、０〜９０度では前述した１．０５〜１．４７程度の範囲にはいっていることがわかる。よってダンパーマス１の取付領域が０〜９０度の範囲であれば、フライホイール左右倒れの変位・加速度の抑制に効果があることがわかる。
【００４３】
以上により、本実施形態では、フライホイール４の振れ量の抑制に効果のある範囲にのみダイナミックダンパー８を取り付けるので、フライホイール４の振動による騒音を確実に低下させることが可能であり、また、抑制に効果のない範囲に余分な重量を付加することによるエンジンレスポンスの悪化を防止できる。
【００４４】
なお、コイルスプリング２ａの代わりに、図１のバネ要素２として皿バネ２ｂを使用することもできる。ダンパーマス１の両側に皿バネ２ｂを数枚ずつ重ね、重ねた皿バネ２ｂの中央にボルト５を通して、受け板３をフライホイール４に固定し、ダンパーマス１は皿バネ２ｂによってのみ支えられている状態とする。
【００４５】
皿バネ２ｂを重ねることによって、皿バネ２ｂに荷重がかかった際に隣り合う皿バネ２ｂ間には摩擦が生じる。したがって、重ねた皿バネ２ｂはバネ要素２としての機能の他に、減衰機能も備えることとなり、ダイナミックダンパー８はより有効に機能する。
【００４６】
バネ要素２として皿バネ２ｂを重ね合わせて用いることで、上記した効果に加えて、皿バネ２ｂ間に生じる摩擦による減衰効果を利用することが可能である。
【００４７】
なお、本実施形態では４気筒エンジンを例に挙げたが、６気筒、８気筒など、他の多気筒エンジンに関しても同様の効果が得られる。
【００４８】
次に第２実施形態について説明する。
【００４９】
図１５（Ａ）は本実施形態のダイナミックダンパー８を取り付けたフライホイール４の正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００５０】
本実施形態では、第１実施形態と異なり、フライホイール４のトランスミッション側の側面にダイナミックダンパー８を取り付ける。
【００５１】
フライホイール４のトランスミッション側の側面４ｂにはクラッチカバー３０を図示しないクラッチディスクを挟み込むようにボルト３１によって固定する。
【００５２】
ダイナミックダンパー８は第１実施形態と同様に、ダンパーマス１、バネ要素２、受け板３によって構成する。バネ要素２は本実施形態では流体バネ２ｃを使用し、受け板３はボルト３１によってクラッチカバー３０と共締めする。
【００５３】
したがって、共締めする部分のボルト３１には長い物を使用する必要があるが、フライホイール４は従来型をほぼそのまま利用することが可能である。
【００５４】
ダンパーマス１は流体バネ２ｃによってのみ支持される。流体バネ２ｃを用いることにより、第１実施形態の皿バネ２ｂと同様に減衰効果を得ることができる。
【００５５】
ダイナミックダンパー８の取り付け位置、範囲、ダンパーマス１重量等は第１実施形態と同様である。
【００５６】
以上により、本実施形態では第１実施形態と同様の効果に加え、従来のフライホイールをほぼそのまま使用できるという効果がある。
【００５７】
第３実施形態について図１６を用いて説明する。
【００５８】
図１６（Ａ）は本実施形態のダイナミックダンパー取り付け部の概観図、（Ｂ）はその断面図である。
【００５９】
フライホイール４のエンジン側の側面４ａの外周端部付近に、バネ取付部４０をボルト４２によって固定する。バネ取付部４０のエンジン側端面４０ａに、フライホイール４の中心に向けて重ね板バネ２ｄを取り付ける。本実施形態では、ダンパーマス４３によるモーメントを可能な限り最大にするために、重ね板バネ２ｄの取付位置はバネ取付部４０の外周側端部４０ｂ付近とする。
【００６０】
本実施形態では曲げ荷重が加わるのでバネ要素２として板バネが望ましく、特に摩擦減衰効果を得られる重ね板バネ２ｄが望ましい。ただし、ゴム、流体バネ等を使用しても問題はない。
【００６１】
板バネ２ｄのフライホイール中心側端部にはダンパーマス４３をボルト４１等で取り付ける。ダンパーマス４３とフライホイール４の間には、ダンパーマス４３がフライホイール４の回転軸方向に振動してもフライホイール４に接触しないように充分な隙間を設ける。
【００６２】
ダンパーマス４３の質量、形状、取付範囲、重ね板バネ２ｄのバネ係数等は第１実施形態と同様の方法で設定する。
【００６３】
したがって、ダンパーマス４３がフライホイール４の軸方向に振動することによって、フライホイール４の曲げ方向振動を抑制することができる。また、バネ要素２として用いる重ね板バネ２ｄは、重なり合う板の間で摩擦が生じるため、摩擦による減衰効果を利用して、振動の抑制をより効果的に行うことが可能である。
【００６４】
以上により、本実施形態は第１実施形態と同様に、フライホイール４の振れ量の抑制に効果のある範囲にのみダイナミックダンパー８を取り付けるので、フライホイール４の振動による騒音を確実に低下させることが可能であり、また、抑制に効果のない範囲に余分な重量を付加することによるエンジンレスポンスの悪化を防止できる。
バネ要素２として重ね板バネ２ｄを用いるので、重なり合う板の間で生じる摩擦による減衰効果を利用して、振動の抑制をより効果的に行うことが可能である。
【００６５】
また、本発明においてバネ要素２とマスダンパー１の取り付け方法の組み合わせは、それぞれ自由に行うことができる。
【００６６】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のダイナミックダンパー取付部の概要図である。
【図２】ダイナミックダンパー取り付け部の断面図である。
【図３】第１実施形態において異なった位置決め部材を用いた場合のダイナミックダンパー取付部の概要図である。
【図４】フライホイールおよびエンジンの横断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図７】固有値比と振動変位レベルの関係を表すグラフである。
【図８】ダイナミックダンパー取付位置とフライホイール振れ量の関係を表すグラフである。
【図９】（Ａ）はダイナミックダンパー取り付け位置を表す図、（Ｂ）は（Ａ）の断面図である。
【図１０】ダイナミックダンパー取り付け位置と振動変位レベルの関係を表すグラフである。
【図１１】ダイナミックダンパー取り付け位置と加速度レベルの関係を表すグラフである。
【図１２】ダイナミックダンパー取り付け位置と慣性モーメント比の関係を表すグラフである。
【図１３】フライホイールのエンジン側側面のダイナミックダンパー取付領域を表す図である。
【図１４】取り付け領域角度と慣性モーメント比の関係を表す図である。
【図１５】（Ａ）は第２実施形態のダイナミックダンパーを取り付けたフライホイールをミッション側、（Ｂ）は（Ａ）の断面図である。
【図１６】（Ａ）は第３実施形態のダイナミックダンパー取付部の概要図、（Ｂ）はダイナミックダンパー取付部の断面図である。
【符号の説明】
１ ダンパーマス
２ コイルスプリング（バネ要素）
２ｂ 皿バネ（バネ要素）
２ｃ 流体バネ（バネ要素）
２ｄ 重ね板バネ（バネ要素）
３ 受け板
４ フライホイール
５ ボルト
６ 位置決め部材
１０ エンジンケース
１１ クランクシャフト
１２ 軸受
１３ フライホイールに最も近い気筒のピストンとの連結部
１３ａ クランクアーム
１３ｂ クランクピン
１４ ダイナミックダンパー取り付け位置
３０ クラッチカバー
３１ ボルト
４０ バネ取付部
４１ ボルト
４２ ボルト
４３ ダンパーマス
【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るフライホイールに関し、特に、加速時等の面振れ振動を低減するためのフライホイールの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フライホイールは、低速域でのエンジンの回転むらを防止するためにクランクシャフトシャフト端部に装着される。エンジンは各気筒での爆発力をクランクシャフトによって回転力に変換して駆動力としている。このとき、爆発力およびクランクの回転による慣性力等によってクランクシャフトには曲げ応力が発生し、これによりフライホイールは曲げ方向に振動、すなわち面振れ振動する。
【０００３】
この曲げ方向の振動の反力はエンジンブロックに伝わり、さらにエンジンマウントを介して車両のボディを加振する。これが加速時騒音の発生原因となっている。
【０００４】
そこで、この加速時騒音を抑制するために、フライホイールの曲げ方向の振動を低減するためのダイナミックダンパーを、フライホイールの一方の側面であるエンジン側側面に、周方向全域に渡って装着する構成が特許文献１に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３０２９２号公報
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】
前記曲げ方向振動において、フライホイールはクランクシャフトの軸方向を略中心として、クランクシャフトのフライホイールに最も近い気筒のピストンのコンロッドとの連結部、すなわち凸部分の凸方向と略直交する方向に、軸心を中心として振れる。
【０００７】
したがって、このフライホイールの振れ面に略直交する面、すなわちクランクシャフトの前記凸部分と軸心とを通る方向については、曲げ方向振動が発生しない。そのため、フライホイール面上の、クランクシャフトのフライホイールに最も近い気筒のピストンのコンロッドとの連結部と軸心を通る方向にダイナミックダンパーを配置しても、曲げ方向振動を抑制することはできない。
【０００８】
しかしながら前記従来技術ではダイナミックダンパーを周方向全域に渡って設けている。したがって前記曲げ方向振動を抑制することができない位置に設けられたダイナミックダンパーは、単にフライホイールの質量を増大させているだけであり、エンジンレスポンスを悪化させていることになる。
【０００９】
そこで、本発明はダイナミックダンパーを設ける位置の適正化を図り、フライホイールの重量増加を極力抑えながら、曲げ方向振動を抑制して騒音を低下させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のダイナミックダンパー付きフライホイールは、ダイナミックダンパーの取付部と非取付部とを有し、フライホイール面上の、クランクシャフトとピストンとの連結部のうちフライホイールに最も近い気筒のピストンとの連結部とクランクシャフトの軸心とを結ぶ線近傍は、ダイナミックダンパーの非取付部とする。
【００１１】
【作用・効果】
本発明によれば、曲げ振動による振れ量が小さくダイナミックダンパーの振動抑制効果がほとんどない領域である前記クランクシャフトのピストンとの連結部のうちフライホイールに最も近い気筒のピストンとの連結部とクランクシャフトの軸心とを結ぶ線近傍をダイナミックダンパーの非取付部とするので、フライホイールの振動による騒音を低下させつつ、ダイナミックダンパー取り付けによる重量増加、およびこれに伴うエンジンレスポンスの悪化を抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は第１実施形態に用いるフライホイール４のエンジン側側面の概要図、図２はフライホイール４のダイナミックダンパー８取付部分の断面図である。
【００１４】
ダイナミックダンパー８は、ダンパーマス１、ダンパーマス１の径方向の変位を抑制するための位置決め部材６、中心をボルト５が貫通しているバネ要素２、断面形状が略Ｌ字の受け板３で構成される。本実施形態ではバネ要素２としてコイルスプリング２ａを用いる。
【００１５】
受け板３を、フランジ面３ａとフライホイール４のエンジン側側面４ａとの間に隙間７ができるようにフライホイール４に結合し、隙間７にダンパーマス１と位置決め部材６を配置して、ボルト５をフランジ面３ａからフライホイール４のフランジ側側面４ａまで貫通させることによってこれらを固定する。
【００１６】
このとき、ダンパーマス１と位置決め部材６はコイルスプリング２ａによってのみ支えており、ボルト５には荷重がかかっていない。
【００１７】
ダイナミックダンパー８の取付位置は後述する範囲とし、受け板３は少なくともボルト５を貫通させる部分にあればよい。
【００１８】
また、図１において位置決め部材６は円弧状であるが、ダンパーマス１の径方向変位を抑制できるものであれば、どのような形状でもかまわない。例えば、図３に示したように棒状のものでもよい。また、位置決め部材６の質量はダンパーマス１の質量に比べて極めて小さい。
【００１９】
図４は４気筒エンジンの横断面の略図、図５は図４のＢ−Ｂ断面図、図６は図４のＡ−Ａ断面図である。
【００２０】
図４において、１０はエンジンケース、１１はクランクシャフト、１２はクランクシャフト１１を支持する軸受である。
【００２１】
エンジン運転時に、クランクシャフト１１には各気筒の爆発力等によって曲げ応力が発生し、これによりフライホイール４は、フライホイール４に最も近い気筒のピストンとクランクシャフト１１の連結部（クランクアーム１３ａとクランクピン１３ｂ）１３の凸方向に略直角な面内で軸受１２を支点として曲げ振動を起こす。上記フライホイール４の振動は、軸受１２からフライホイール４までの長さが短いため、図５のようにフライホイール４の上下軸Ｙ回りの振動とみなすことができる。
【００２２】
上記振動を抑制するために、一対のダイナミックダンパー８をフライホイール４の中心に対して対称の領域１４、１５に取り付ける。取付領域１４はフライホイール４の左右軸Ｘを基準として、一方のダイナミックダンパー８の取付領域１４の周方向角度θで表す。なお、実際には左右軸Ｘに対して対称な領域も含めた部分が取付領域となるので、取付領域角度はθ×２となる。また、図１〜図３との関係では、取付領域１４、１５はダンパーマス１を配置する位置に相当する。
【００２３】
図７は２５０ Ｈｚ １／１ オクターブバンドにおける、フライホイール４の横倒れ固有値とクランクシャフト１１の横曲げ固有値との比に対するエンジンマウント先端部の変位レベルを測定した結果である。ここで、フライホイール４の横倒れ固有値とは、フライホイール４の上下軸Ｙ周りの固有振動数で、フライホイール４の重量等によって定まる。クランクシャフト１１の横曲げ固有値とは、クランクシャフト１１に発生する横曲げ応力による曲げ振動の固有振動数であり、適用するエンジンによって決まる値である。
【００２４】
固有値比が０．５〜１．０では振動変位レベルは従来のフライホイールの振動変位レベルより減少し、固有値比が１．０で最小値をとり、固有値比が１．０を超えると固有値比の増大とともに振動変位レベルも増大して従来のフライホイールの値に近づいている。
【００２５】
したがって、ダイナミックダンパー８の質量およびコイルスプリング２ａのバネ定数は、フライホイール４の横倒れ固有値とクランクシャフト１１の横曲げ固有値とが等しくなるように決定する。
【００２６】
図８は、ダイナミックダンパー８の取付領域をＸ軸を中心として周方向に変化させた場合の、フライホイール４の振れ量の変化を表すグラフである。
【００２７】
横軸はダイナミックダンパー１３の取付領域の周方向角度θ、縦軸はフライホイール４の振れ量αである。なお、このとき周方向角度θ＋πの位置にはダイナミックダンパー１４を取り付ける。
【００２８】
振れ量αは周方向角θ＝π／２、３π／２（＝−π／２）の時に最大で、θ＝０、πの時に最小となり、θ＝−π／４、π／４、３π／４、５π／４が変曲点となっている。
【００２９】
図８より、取付領域の周方向角度θが０、π、つまりＸ軸上の点にのみ取り付けた場合に振れ量が最小になり、振れ量抑制に最も効果的であることがわかる。
【００３０】
また、θ＝π／２、３π／２（＝−π／２）の場合には振れ量αが大きく、振れ量抑制の効果がほとんどないことがわかる。
【００３１】
以上のことから、本実施形態ではフライホイール４の振れ量αの抑制に効果のある領域、つまりθ＝０を中心としてその前後の変曲点までの範囲である−π／４≦θ≦π／４の範囲内（取付範囲Ａ）および、フライホイール４の中心に対して範囲Ａと対称な３π／４≦θ≦５π／４の範囲内（取付範囲Ｂ）に、フライホイール４の中心に対して対称にダイナミックダンパー８を取り付ける。
【００３２】
図９はフライホイール４の正面図で、フライホイール４の半径をＲ、ダイナミックダンパー８の取付位置を、取付位置の半径ｒで表している。
【００３３】
図１０〜１２は取付位置の半径ｒを変化させた場合の各特性の変化を表したグラフである。図１０はフライホイール４の左右軸周りの振動によるフライホイール４端部の変位（以下、左右倒れ変位という）の振動レベルの変化、図１１は同じく左右倒れ加速度の振動レベルの変化、図１２はダイナミックダンパー装着時と非装着時の、上下軸Ｙ周りの慣性モーメントの比（慣性モーメント比）の変化を表している。各図において、横軸は取付位置ｒとフライホイール４の半径Ｒの比（ｒ／Ｒ）である。よって、ｒ／Ｒ＝０はダイナミックダンパー非装着時である。
【００３４】
図１０はｒ／Ｒが０から０．３５付近まではレベルが急激に減少し、０．３５以上になると、ほぼ一定値となっている。
【００３５】
図１１はｒ／Ｒが０から０．３５付近までは図９同様に急激にレベルが減少し、０．３５以上になると、緩やかに減少している。
【００３６】
図１２は、ｒ／Ｒが大きくなるにつれて二次曲線的に慣性モーメント比が大きくなっている。
【００３７】
本実施形態では、ｒ／Ｒが０．３５から１の範囲内にダイナミックダンパー８を設けることによって、フライホイール左右倒れの変位・加速度の振動レベルをそれぞれ約３ｄＢ低下させている。なお、上下軸Ｙ周りの慣性モーメント比は、１．０５〜１．４７程度となっている。
【００３８】
図１３はフライホイール４の正面図であり、前述したダイナミックダンパー８の取付範囲Ａ、Ｂ内におけるダンパーマス１の取り付け領域角度をθ２で表している。なお、実際には左右軸Ｘに対して対称な領域も含めた部分が取付領域となるので、取付領域角度はθ２×２となる。また、ダンパーマス１の取付領域は２箇所で、フライホイール４の中心に対して対称である。
【００３９】
図１４は取付領域角度θ２を変化させた場合の上下軸Ｙ周りの慣性モーメント比の変化を表している。
【００４０】
０≦θ２≦π／４の領域で大きな慣性モーメント比が得られることがわかる。
【００４１】
なお、ダンパーマス１はフライホイール４の外周に沿って取り付け、ダンパーマス１の質量および幅は一定とし、取付領域角度θ２の変化に応じてダンパーマス１の厚さを変化させている。
【００４２】
図１４では、取付領域角度が広くなるにしたがって慣性モーメント比が小さくなっているが、０〜９０度では前述した１．０５〜１．４７程度の範囲にはいっていることがわかる。よってダンパーマス１の取付領域が０〜９０度の範囲であれば、フライホイール左右倒れの変位・加速度の抑制に効果があることがわかる。
【００４３】
以上により、本実施形態では、フライホイール４の振れ量の抑制に効果のある範囲にのみダイナミックダンパー８を取り付けるので、フライホイール４の振動による騒音を確実に低下させることが可能であり、また、抑制に効果のない範囲に余分な重量を付加することによるエンジンレスポンスの悪化を防止できる。
【００４４】
なお、コイルスプリング２ａの代わりに、図１のバネ要素２として皿バネ２ｂを使用することもできる。ダンパーマス１の両側に皿バネ２ｂを数枚ずつ重ね、重ねた皿バネ２ｂの中央にボルト５を通して、受け板３をフライホイール４に固定し、ダンパーマス１は皿バネ２ｂによってのみ支えられている状態とする。
【００４５】
皿バネ２ｂを重ねることによって、皿バネ２ｂに荷重がかかった際に隣り合う皿バネ２ｂ間には摩擦が生じる。したがって、重ねた皿バネ２ｂはバネ要素２としての機能の他に、減衰機能も備えることとなり、ダイナミックダンパー８はより有効に機能する。
【００４６】
バネ要素２として皿バネ２ｂを重ね合わせて用いることで、上記した効果に加えて、皿バネ２ｂ間に生じる摩擦による減衰効果を利用することが可能である。
【００４７】
なお、本実施形態では４気筒エンジンを例に挙げたが、６気筒、８気筒など、他の多気筒エンジンに関しても同様の効果が得られる。
【００４８】
次に第２実施形態について説明する。
【００４９】
図１５（Ａ）は本実施形態のダイナミックダンパー８を取り付けたフライホイール４の正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００５０】
本実施形態では、第１実施形態と異なり、フライホイール４のトランスミッション側の側面にダイナミックダンパー８を取り付ける。
【００５１】
フライホイール４のトランスミッション側の側面４ｂにはクラッチカバー３０を図示しないクラッチディスクを挟み込むようにボルト３１によって固定する。
【００５２】
ダイナミックダンパー８は第１実施形態と同様に、ダンパーマス１、バネ要素２、受け板３によって構成する。バネ要素２は本実施形態では流体バネ２ｃを使用し、受け板３はボルト３１によってクラッチカバー３０と共締めする。
【００５３】
したがって、共締めする部分のボルト３１には長い物を使用する必要があるが、フライホイール４は従来型をほぼそのまま利用することが可能である。
【００５４】
ダンパーマス１は流体バネ２ｃによってのみ支持される。流体バネ２ｃを用いることにより、第１実施形態の皿バネ２ｂと同様に減衰効果を得ることができる。
【００５５】
ダイナミックダンパー８の取り付け位置、範囲、ダンパーマス１重量等は第１実施形態と同様である。
【００５６】
以上により、本実施形態では第１実施形態と同様の効果に加え、従来のフライホイールをほぼそのまま使用できるという効果がある。
【００５７】
第３実施形態について図１６を用いて説明する。
【００５８】
図１６（Ａ）は本実施形態のダイナミックダンパー取り付け部の概観図、（Ｂ）はその断面図である。
【００５９】
フライホイール４のエンジン側の側面４ａの外周端部付近に、バネ取付部４０をボルト４２によって固定する。バネ取付部４０のエンジン側端面４０ａに、フライホイール４の中心に向けて重ね板バネ２ｄを取り付ける。本実施形態では、ダンパーマス４３によるモーメントを可能な限り最大にするために、重ね板バネ２ｄの取付位置はバネ取付部４０の外周側端部４０ｂ付近とする。
【００６０】
本実施形態では曲げ荷重が加わるのでバネ要素２として板バネが望ましく、特に摩擦減衰効果を得られる重ね板バネ２ｄが望ましい。ただし、ゴム、流体バネ等を使用しても問題はない。
【００６１】
板バネ２ｄのフライホイール中心側端部にはダンパーマス４３をボルト４１等で取り付ける。ダンパーマス４３とフライホイール４の間には、ダンパーマス４３がフライホイール４の回転軸方向に振動してもフライホイール４に接触しないように充分な隙間を設ける。
【００６２】
ダンパーマス４３の質量、形状、取付範囲、重ね板バネ２ｄのバネ係数等は第１実施形態と同様の方法で設定する。
【００６３】
したがって、ダンパーマス４３がフライホイール４の軸方向に振動することによって、フライホイール４の曲げ方向振動を抑制することができる。また、バネ要素２として用いる重ね板バネ２ｄは、重なり合う板の間で摩擦が生じるため、摩擦による減衰効果を利用して、振動の抑制をより効果的に行うことが可能である。
【００６４】
以上により、本実施形態は第１実施形態と同様に、フライホイール４の振れ量の抑制に効果のある範囲にのみダイナミックダンパー８を取り付けるので、フライホイール４の振動による騒音を確実に低下させることが可能であり、また、抑制に効果のない範囲に余分な重量を付加することによるエンジンレスポンスの悪化を防止できる。
バネ要素２として重ね板バネ２ｄを用いるので、重なり合う板の間で生じる摩擦による減衰効果を利用して、振動の抑制をより効果的に行うことが可能である。
【００６５】
また、本発明においてバネ要素２とマスダンパー１の取り付け方法の組み合わせは、それぞれ自由に行うことができる。
【００６６】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のダイナミックダンパー取付部の概要図である。
【図２】ダイナミックダンパー取り付け部の断面図である。
【図３】第１実施形態において異なった位置決め部材を用いた場合のダイナミックダンパー取付部の概要図である。
【図４】フライホイールおよびエンジンの横断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図７】固有値比と振動変位レベルの関係を表すグラフである。
【図８】ダイナミックダンパー取付位置とフライホイール振れ量の関係を表すグラフである。
【図９】（Ａ）はダイナミックダンパー取り付け位置を表す図、（Ｂ）は（Ａ）の断面図である。
【図１０】ダイナミックダンパー取り付け位置と振動変位レベルの関係を表すグラフである。
【図１１】ダイナミックダンパー取り付け位置と加速度レベルの関係を表すグラフである。
【図１２】ダイナミックダンパー取り付け位置と慣性モーメント比の関係を表すグラフである。
【図１３】フライホイールのエンジン側側面のダイナミックダンパー取付領域を表す図である。
【図１４】取り付け領域角度と慣性モーメント比の関係を表す図である。
【図１５】（Ａ）は第２実施形態のダイナミックダンパーを取り付けたフライホイールをミッション側、（Ｂ）は（Ａ）の断面図である。
【図１６】（Ａ）は第３実施形態のダイナミックダンパー取付部の概要図、（Ｂ）はダイナミックダンパー取付部の断面図である。
【符号の説明】
１ ダンパーマス
２ コイルスプリング（バネ要素）
２ｂ 皿バネ（バネ要素）
２ｃ 流体バネ（バネ要素）
２ｄ 重ね板バネ（バネ要素）
３ 受け板
４ フライホイール
５ ボルト
６ 位置決め部材
１０ エンジンケース
１１ クランクシャフト
１２ 軸受
１３ フライホイールに最も近い気筒のピストンとの連結部
１３ａ クランクアーム
１３ｂ クランクピン
１４ ダイナミックダンパー取り付け位置
３０ クラッチカバー
３１ ボルト
４０ バネ取付部
４１ ボルト
４２ ボルト
４３ ダンパーマス
Claims (10)
- エンジンのクランクシャフトに係止されたフライホイールであって、
ダンパーマスとバネ要素から構成されるダイナミックダンパーを有するフライホイールにおいて、
フライホイールの側面の円周方向にダイナミックダンパーの取付部と、ダイナミックダンパーの非取付部とを設け、
前記ダイナミックダンパーの取付部を、前記クランクシャフトのピストンとの連結部のうちフライホイールに最も近い気筒のピストンとの連結部とクランクシャフトの軸心とを結ぶ線に略直交する線の近傍に設けたことを特徴とするダイナミックダンパー付きフライホイール。 - 前記クランクシャフトのピストンとの連結部のうちフライホイールに最も近い気筒のピストンとの連結部とクランクシャフトの軸心とを結ぶ線に対して略直交する前記フライホイールの半径のうち一方を基準線、フライホイールの回転方向を正、前記基準線とフライホイールの半径のなす角をθとした場合に、−π/４≦θ≦π/４において半径およびフライホイール外周によって囲まれる取付範囲Ａおよび３π/４≦θ≦５π/４において半径およびフライホイール外周によって囲まれる取付範囲Ｂに前記ダイナミックダンパーの取付部を設ける請求項１に記載のダイナミックダンパー付きフライホイール。
- 前記ダイナミックダンパーは、前記取付範囲Ａおよび取付範囲Ｂに少なくともそれぞれ一つずつ取り付け、かつ取付範囲Ａと取付範囲Ｂに取り付けたダイナミックダンパーの質量とバネ要素のバネ定数との比が等しい請求項２に記載のダイナミックダンパー付きフライホイール。
- 前記取付範囲Ａのダイナミックダンパーの重心と取付範囲Ｂのダイナミックダンパーの重心とが、クランクシャフトの軸に対して対称な位置にある請求項２、３に記載のダイナミックダンパー付きフライホイール。
- 取付範囲Ａおよび取付範囲Ｂに取り付けるダイナミックダンパーの重心は、前記基準線を含む面内にある請求項２から４に記載のダイナミックダンパー付きフライホイール。
- 取付範囲Ａと取付範囲Ｂに取り付けたダイナミックダンパー同士が一体で動くように、両方のダイナミックダンパーを連結する位置決め部材を設ける請求項２から５に記載のダイナミックダンパー付きフライホイール。
- ダイナミックダンパーを、フライホイールのクランクシャフトと反対側の側面に係合する部材を介してフライホイールに取り付ける請求項１から６に記載のダイナミックダンパー付きフライホイール。
- ダイナミックダンパーの半径方向の取り付け位置は、フライホイール中心から取り付け位置までの長さをｒ、フライホイールの半径をＲとしたときに、ｒ／Ｒの値が０．３５から１．０の範囲とする請求項1から７に記載のダイナミックダンパーつきフライホイール。
- フライホイールのエンジン側側面に、略Ｌ字断面を有する受け板をフライホイール中心側が開口するように配置し、前記受け板とフライホイールのエンジン側側面との間に、前記ダンパーマスとダンパーマスに結合させた前記位置決め部材とをバネ要素によって支持し、前記受け板を固定する為のボルト等を、前記バネ要素の中心を貫通させて前記受け板、ダンパーマス、位置決め部材をフライホイールのエンジン側側面に固定することによって構成するダイナミックダンパーを前記取付範囲Ａおよび取付範囲Ｂに取り付ける請求項２から８に記載のダイナミックダンパーつきフライホイール。
- フライホイールのエンジン側側面の外周部近傍にバネ取付部を取り付け、前記バネ取付部のエンジン側端部に、フライホイールの半径方向を向いたバネ要素の外周側端部付近を取り付け、中心側端部付近にはダンパーマスを取り付けることによって構成するダイナミックダンパーを前記取付範囲Ａおよび取付範囲Ｂに取り付ける請求項２から８に記載のダイナミックダンパー付きフライホイール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002379385A JP2004211735A (ja) | 2002-12-27 | 2002-12-27 | ダイナミックダンパー付きフライホイール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002379385A JP2004211735A (ja) | 2002-12-27 | 2002-12-27 | ダイナミックダンパー付きフライホイール |
Publications (1)
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|---|---|
| JP2004211735A true JP2004211735A (ja) | 2004-07-29 |
Family
ID=32815901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2002379385A Pending JP2004211735A (ja) | 2002-12-27 | 2002-12-27 | ダイナミックダンパー付きフライホイール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004211735A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110058528A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-07-26 | 南京工业大学 | 飞轮储能用磁轴承传感器端扰动自适应迭代学习控制方法 |
-
2002
- 2002-12-27 JP JP2002379385A patent/JP2004211735A/ja active Pending
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