JP2007016859A - Flywheel structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関出力軸などの回転体に設けられて回転変動やトルク変動を低減するフライホイールの構造に関し、特に、内部に液体を封入した液室を有するフライホイール構造に関する。 The present invention relates to a flywheel structure that is provided in a rotating body such as an output shaft of an internal combustion engine to reduce rotational fluctuations and torque fluctuations, and particularly relates to a flywheel structure having a liquid chamber in which liquid is sealed.
従来、周方向に複数の液室を有し、液室の内部に液体を封入し、フライホイールの面振れ方向の液体共振周波数を、エンジン回転次数周波数に対応させ、これにより、フライホイールの面振れ振動に対して、液体がダイナミックダンパとして機能を果たし、この面振れ振動を低減させるようにしたフライホイールが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述の従来技術では、フライホイール周方向に液室を形成するものの、フライホイールの回転面と直交する方向にダイナミックダンパ機能を効かせる構成になっていたため、液室内の液体が、出力軸のトルク変動に対して効果を得るためのダイナミックダンパとして機能していなかった。 However, in the above-described prior art, although the liquid chamber is formed in the flywheel circumferential direction, the dynamic damper function is effective in the direction orthogonal to the rotation surface of the flywheel. It did not function as a dynamic damper to obtain an effect against torque fluctuations.
そこで、本発明は、フライホイールの回転方向のトルク変動を低減できるフライホイール構造を提供することを目的とするものである。 Then, an object of this invention is to provide the flywheel structure which can reduce the torque fluctuation | variation of the rotation direction of a flywheel.
本発明は、上述事情に鑑みなされたもので、フライホイールの内部に形成した液室を、液室外周面と液室側面と液室周方向端面とで囲んだ形状とし、かつ、液室に、フライホイールの回転方向に作用するスロッシングダンパ機能を持たせたことを最も主要な特徴とするフライホイール構造である。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the liquid chamber formed in the flywheel is surrounded by a liquid chamber outer peripheral surface, a liquid chamber side surface, and a liquid chamber circumferential end surface, and the liquid chamber includes The flywheel structure is characterized in that it has a sloshing damper function that acts in the rotational direction of the flywheel.
フライホイールの回転変動に対して、液室内の液体が回転方向に振動することで、回転変動に対するスロッシングダンパとして機能する。 The liquid in the liquid chamber vibrates in the rotation direction with respect to the rotational fluctuation of the flywheel, thereby functioning as a sloshing damper against the rotational fluctuation.
したがって、フライホイールの回転方向のトルク変動を低減させることができる。 Therefore, torque fluctuations in the rotational direction of the flywheel can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
この実施の形態のフライホイール構造は、フライホイールAの内部に、規定量封入した液体4と空間5とを有した液室3を備えたフライホイール構造であって、液室3を、フライホイールAの回転中心軸Pに略一致する円弧の曲面で形成したフライホイール外周側の液室外周面32と、この液室外周面32と繋がってフライホイール回転方向に沿って形成され、かつ、回転中心軸Pに対して略垂直を成す面で形成した液室側面35,36と、液室外周面32のフライホイール回転周方向端に繋がり、回転中心軸Pに対し略垂直を成す面で形成した液室周方向端面33,34と、で囲んだ形状とし、かつ、液室3に、フライホイールAの回転方向に作用するスロッシングダンパ機能を持たせたことを特徴とする。
The flywheel structure of this embodiment is a flywheel structure including a
図1〜図4に基づいて本発明の最良の実施の形態の実施例1のフライホイール構造について説明する。 The flywheel structure of Example 1 of the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、その構成について説明する。 First, the configuration will be described.
実施例1のフライホイール構造を有したフライホイールAは、エンジンなどの回転体に取り付けて使用するもので、図1において矢印Rが回転方向を示している。 The flywheel A having the flywheel structure according to the first embodiment is used by being attached to a rotating body such as an engine. In FIG. 1, an arrow R indicates a rotation direction.
このフライホイールAは、図1および図2に示すように、円盤状のフライホイール本体1と、このフライホイール本体1の一側面にボルトなどにより取り付けた蓋部材6と、を備えている。そして、フライホイール本体1と蓋部材6との間に4個の液室3,3,3,3が形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the flywheel A includes a disk-like flywheel
すなわち、液室3,3,3,3は、フライホイール本体1に形成した凹部11と、この凹部11を塞ぐ蓋部材6と、により形成され、内部には、規定量の液体4を封入し、かつ、空間5を有している。なお、液体4としては、例えば、ZnI2,ZnBrなどの無機塩の濃厚水溶液や水銀など比重の大きいもの用いるのが好ましい。
That is, the
また、これら液室3,3,3,3は、フライホイールAの回転中心軸Pを中心とする同一円周上に等間隔に形成されており、液室内周面31、液室外周面32、液室周方向端面33,34、液室側面35,36に囲まれている。
The
すなわち、凹部11は、液室内周面31、液室外周面32、液室周方向端面33,34、液室側面35を有し、かつ、フライホイール本体1と一体に形成したフランジ12の端面12aにより液室側面36の一部を形成している。また、液室側面36の他の部分は、蓋部材6の端面6aの一部6bにより形成している。
That is, the
液室内周面31は、回転中心軸Pを中心とする円弧の曲面で形成している。液室外周面32は、液室内周面31に対し回転中心軸Pから離れる外径方向に離れて対向して配置され、回転中心軸Pを中心とする円弧の曲面で形成している。液室周方向端面33,34は、液室内周面31と液室外周面32の周方向端部と繋がり、かつ、両周面31,32と略垂直に、すなわち、半径方向を示す一点鎖線と略一致させて形成している。液室側面35,36は、液室内周面31および液室外周面32と繋がりフライホイールAの回転方向に沿って延在している。
The liquid chamber
液室側面36を形成するフランジ12は、規定量の液体4が、図2に示すように、遠心力により液室外周面32の側に張り付いたときに、液体4の高さhよりも高くなる寸法に形成されている。
As shown in FIG. 2, the
液室3の液体4は、エンジンの回転変動、すなわち、フライホイールAの回転変動に対して、液室3内の液体4が、回転周方向に振動することで、回転変動に対するダイナミックダンパであるスロッシングダンパとして機能する。すなわち、図3は、スロッシングダンパの作動説明図であるが、液体4の高さをH、液体4のストローク長をW、としたときに、図示の矩形容器Sのn次モードスロッシング固有振動数(ダンパ効果が得られる周波数)fは、下記の式(1)が設計値として適用できる。
f=(1/2π)((πg/W)tanH(πH/W))1/2 ・・・(1)
上記式(1)の特徴として、重力加速度gの1/2乗に比例することが上げられる。本実施例1では、重力加速度gに相当するものが、フライホイールAの回転によって液室3に発生する遠心加速度Gである。そして、エンジン回転数をNとすると、下記(2)式の関係に示されるように、上記固有振動数fは、回転数の2乗×1/2乗=1となる。
G∝N2 ・・・(2)
つまり、液室3のダンパ効果が得られるスロッシング固有振動数fは、エンジン回転数に比例したものとなるため、回転変動成分として、極値をとるエンジン回転次数成分に対し、エンジンの全回転域で、特定の次数成分に対し、ダイナミックダンパ効果が得られるように設定することができる。すなわち、液室3の円周方向の寸法(すなわち、液室外周面32の円周方向寸法)、および液体4の液量(高さh)・液種などにより特定の次数成分に対しダイナミックダンパ効果が得られるように設定することができる。
The
f = (1 / 2π) ((πg / W) tanH (πH / W)) 1/2 (1)
A characteristic of the above formula (1) is that it is proportional to the 1/2 power of the gravitational acceleration g. In the first embodiment, what corresponds to the gravitational acceleration g is the centrifugal acceleration G generated in the
G∝N 2 (2)
In other words, since the sloshing natural frequency f at which the damper effect of the
本実施例1では、液室3の円周方向寸法および液体4の液量・液種に基づいて、スロッシングダンパとしての効果発生次数を、図外の4気筒エンジンのエンジン回転2次成分に設定した。すなわち、エンジンの回転変動の主成分となるエンジン回転次数成分は、一般に4気筒エンジンの場合、2次成分が最も大きいため、これに合わせて設定している。
In the first embodiment, the effect generation order as the sloshing damper is set as the secondary engine rotation component of the four-cylinder engine (not shown) based on the circumferential dimension of the
次に、実施例1の作用を説明する。 Next, the operation of the first embodiment will be described.
実施例1のフライホイール構造を有したフライホイールAでは、回転時に、(1)式で決まる液室3,3,3,3の固有振動数fをエンジン回転2次数成分に一致させており、この2次成分の回転変動レベルを低減させることができる。
In the flywheel A having the flywheel structure of the first embodiment, the natural frequency f of the
ここで、エンジン回転数が低いときには、液室3,3,3,3内の液体4に働く遠心加速度が小さいためダンパ周波数は低い。しかし、エンジンの回転変動の主成分となるエンジン回転次数成分(一般に、4気筒エンジンの場合、2次成分が最も大きい)も低いため、有効なダンパ効果を得ることができる。
When the engine speed is low, the damper acceleration is low because the centrifugal acceleration acting on the
一方、エンジン回転数が高いときには、液室3内の液体4に働く遠心加速度が大きいため、ダンパ周波数も高くなる。この周波数は、エンジン回転数の2乗に比例して大きくなる遠心加速度の1/2乗に比例するため、結果として、エンジン回転数に比例した周波数、すなわち、エンジン回転次数成分(本実施例1では2次成分)に対しダンパ効果を得ることができる。
On the other hand, when the engine speed is high, the centrifugal frequency acting on the
このように、全てのエンジン回転数域で、常に、特定のエンジン回転次数成分(本実施例1では、2次成分)においてダンパ効果を得ることができる。 In this way, a damper effect can always be obtained in a specific engine rotational order component (secondary component in the first embodiment) in all engine rotational speed ranges.
図4は本実施例1のフライホイール構造を有したフライホイールAを4気筒エンジンの回転体に取り付けて回転させたときのトルク変動の測定結果を示しており、点線が液室3を有しないフライホイールの振動測定結果を、実線がフライホイールAの振動測定結果を示している。この図に示すように、本実施例1のフライホイール構造を有するフライホイールAでは、エンジン回転数の略全域において、フライホイールトルク変動が低下していることが分かる。
FIG. 4 shows a measurement result of torque fluctuation when the flywheel A having the flywheel structure of the first embodiment is attached to a rotating body of a four-cylinder engine and rotated, and the dotted line does not have the
以上説明したように、本実施例1のフライホイール構造では、フライホイールAの回転方向のトルク変動を効果的に減衰させることができる。これにより、エンジンの駆動が伝達されるパワートレイン系の振動やこれを原因とする車室内騒音を低減させることが可能となる。 As described above, in the flywheel structure of the first embodiment, the torque fluctuation in the rotation direction of the flywheel A can be effectively attenuated. As a result, it is possible to reduce the vibration of the power train system to which the drive of the engine is transmitted and the vehicle interior noise caused by the vibration.
また、液室3を形成するにあたり、フライホイール本体1の凹部11の一側にフライホイール本体1と一体のフランジ12を設け、液室外周面32と、これに繋がる各面33,34,35,36と、の間にシール面が存在しないため、フライホイールAが高回転したときでも、すなわち、液体4に大きな遠心力が作用したときでも、確実に液漏れを防止することができる。
In forming the
次に、本発明実施の形態の実施例2のフライホイール構造について説明する。 Next, the flywheel structure of Example 2 of the embodiment of the present invention will be described.
なお、前記実施例1と同一ないし均等な部分については、同一符号を付して、相違する部分を中心として説明する。 Parts that are the same as or equivalent to those of the first embodiment are given the same reference numerals, and different parts will be mainly described.
図5は、この発明の実施の形態の実施例2のフライホイール構造を適用したフライホイールBの要部を示すものである。 FIG. 5 shows a main part of a flywheel B to which the flywheel structure of Example 2 of the embodiment of the present invention is applied.
実施例2のフライホイール構造は、液室203を形成するにあたり、円盤状のフライホイール本体201の外周端面に凹部201aを形成し、この凹部201aの外側からアッセンブリ部材206を嵌め込みボルト(図示省略)により固定するようにした例である。
In the flywheel structure of the second embodiment, when the
すなわち、凹部201aは、外周端面から回転中心軸方向に凹ませたアッセンブリ部材支持用凹部201bと、このアッセンブリ部材支持用凹部201b内においてさらに回転中心軸方向に凹ませて後述の液室部206bを嵌め込む液室用凹部201cと、を有している。なお、液室用凹部201cの底部(回転中心軸P方向の面)が液室内周面31となる。
That is, the
一方、アッセンブリ部材206は、蓋部206aと液室部206bとを備えている。蓋部206aは、アッセンブリ部材支持用凹部201bに嵌る形状であって、フライホイール本体201の外周面に連続するように取付状態で回転中心軸Pを中心とする円弧の曲面の外液室側面206cを有した形状に形成されている。液室部206bは、蓋部206aから回転中心軸P方向に突出され、液室外周面32、液室周方向端面33,34、液室側面35,36を有し、図示は省略するが、図5における矢印Sa−Sa、矢印Sb−Sbで切った断面形状が実施例1と同様にいずれも凹形状となるように形成されている。
On the other hand, the
したがって、この実施例2にあっても、液室外周面32と、これに繋がる各面33,34,35,36と、の間にシール面が存在しないため、フライホイールAが高回転して液体4に大きな遠心力が作用したときでも、確実に液漏れを防止することができる。
Accordingly, even in the second embodiment, there is no sealing surface between the liquid chamber outer
次に、本発明実施の形態の実施例3のフライホイール構造について説明する。 Next, the flywheel structure of Example 3 of the embodiment of the present invention will be described.
図6は、実施例3のフライホイール構造を有したフライホイールCを示す構造説明図である。 FIG. 6 is a structural explanatory view showing a flywheel C having the flywheel structure of the third embodiment.
フライホイール本体301には、それぞれ、回転中心軸Pを中心とする円弧の液室内周面31a,31bおよび液室外周面32a,32b、半径方向を示す一点鎖線と略一致する液室周方向端面33a,33b,34a,34bに囲まれた、4個の液室303a,303a,303b,303bが形成されている。なお、各液室303a,303a,303b,303bは、図示は省略するが、実施例1あるいは実施例2と同様の液室側面35,36を有している。
The flywheel
この実施例3では、4個の液室303a,303a,303b,303bのうち、回転中心軸Pを挟んで対向する一対の液室303a,303aと液室303b,303bとで、仕様を変え、それぞれ、固有振動数fを異なる次数に設定している。さらに、一対の液室303a,303aは、それぞれそのダンパ効果代を同じに設定しており、同様に、一対の液室303b,303bも、そのダンパ効果代を同じに設定している。
In the third embodiment, among the four
すなわち、回転中心軸Pを挟んで設けた一対の液室303a,303aは、それぞれ、その円周方向寸法および液体4の液量・液種を同一に設定することで固有振動数fおよびそのダンパ効果代を同一に設定している。
That is, the pair of
一方、他方の一対の液室303b,303bは、それぞれ、その円周方向寸法および液体の液量・液種を液室303a,303aとは異なる設定とすることで、固有周波数fを異ならせ、一方、この一対の液室303b,303bどうしは、その円周方向寸法および液体4の液量・液種をそれぞれ、同一に設定することでそのダンパ効果代を同一に設定している。
On the other hand, the other pair of
したがって、実施例3のフライホイール構造では、液室303a,303aと液室303b,303bとでダンパの効果発生次数を2種類設定したため、エンジン駆動時に、2種類のフライホイール回転変動次数成分に対してダンパ効果を得ることができる。
Accordingly, in the flywheel structure of the third embodiment, two kinds of damper effect generation orders are set in the
さらに、回転中心軸Pを挟んで配置した一対の液室303a,303aと液室303b,303bとは、それぞれ円周方向寸法および液体の液量・液種を同一に設定することでその効果代を同一に設定しているため、スロッシングダンパとして発生する力が、回転中心軸Pを挟んで反対向きのベクトルとなる。このため、フライホイールCの回転中心軸Pに対して並進方向の力を発生させないようにでき、これにより、フライホイールCの回転状態の安定化を図ることができる。
In addition, the pair of
次に、本発明実施の形態の実施例4のフライホイール構造について説明する。 Next, a flywheel structure according to Example 4 of the embodiment of the present invention will be described.
図7は実施例4のフライホイール構造を適用したフライホイールDを示す構造説明図である。この実施例4では、液室を、同一回転円周上にのみ配置するのではなく、異なる円周上にも配置した例である。 FIG. 7 is a structural explanatory view showing a flywheel D to which the flywheel structure of the fourth embodiment is applied. In the fourth embodiment, the liquid chambers are arranged not only on the same rotation circumference but also on different circumferences.
すなわち、フライホイール本体401において、同一円周上に4個の液室403a,403a,403a,403aを形成し、また、これらの液室403a,403a,403a,403aの内径方向側の異なる円周上において、各液室403a,403a,403a,403aと中心を重ならせて液室403b,403b,403b,403bを配置している。
That is, in the flywheel
なお、各液室403aは、それぞれ、回転中心軸Pを中心とする円弧の液室内周面431aおよび液室外周面432a、半径方向を示す一点鎖線と略一致する液室周方向端面433a,434aを備え、また、図示は省略するが、液室側面35,36を備えている。
Each of the
また、各液室403bは、それぞれ、回転中心軸Pを中心とする円弧の液室内周面431bおよび液室外周面432b、半径方向を示す一点鎖線と略一致する液室周方向端面433b,434bを備え、また、図示は省略するが、液室側面35,36を備えている。
In addition, each
さらに、液室403a,403a,403a,403aと、液室403b,403b,403b,403bとは、仕様を変え、それぞれ、固有振動数fを異なる次数に設定している。
Further, the
そして、回転中心軸Pを挟んで対称に配置した二対の液室403a,403aと、二対の液室403b,403bとは、それぞれダンパ効果が得られる固有振動数fを同一に設定し、さらに、その効果代も同一に設定している。
The two pairs of
したがって、実施例4のフライホイール構造では、実施例3と同様に、複数のフライホイール回転変動次数成分に対してダンパ効果を得ることができ、かつ、スロッシングダンパとして発生する力が、フライホイールDの回転中心軸Pに対して並進方向の力を発生させないようにして回転安定性能を得ることができる。 Therefore, in the flywheel structure of the fourth embodiment, as in the third embodiment, a damper effect can be obtained for a plurality of flywheel rotational fluctuation order components, and the force generated as the sloshing damper is the flywheel D. Rotational stability performance can be obtained without generating a force in the translational direction with respect to the rotation center axis P.
それに加え、実施例4のフライホイール構造では、液室の設置自由度が高まるため、実施例3と比較して、固有振動周波数fを同一に設定した液室403a,403bの数を増やすことができ、これにより、特定のフライホイール回転変動次数成分のトルク変動低減効果代の増大を図ることができる。
In addition, in the flywheel structure of the fourth embodiment, since the degree of freedom of installation of the liquid chamber is increased, the number of
一方、実施例4で示した、液室403a,403a,403a,403aの固有振動数fを異なる特定のフライホイール回転変動次数成分に設定し、さらに、液室403b,403b,403b,403bの固有振動数fを異なる特定のフライホイール回転変動次数成分に設定すれば、実施例3よりも多くのフライホイール回転変動次数成分へのトルク変動低減効果を得ることが可能となる。
On the other hand, the natural frequencies f of the
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態および各実施例1ないし4を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態および各実施例1ないし4に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。 As described above, the embodiment of the present invention and each of Examples 1 to 4 have been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment and each of Examples 1 to 4, and Design changes that do not depart from the gist of the invention are included in the present invention.
すなわち、実施例1,2では、液室3を形成するにあたり、フランジ12を設けるなどして、液室外周面32に連続する各面33,34,35,36との間にシール面を有しない構成としたが、実施例1において、フランジ12を省略して凹部11を蓋部材6のみで塞いだ構造のように、液室外周面32に連続する各面33,34,35,36との間にシール面を有する構造としてもよい。
That is, in the first and second embodiments, when the
また、実施例4において、径方向の内外に配置した液室403aと液室403bとを、その中心が径方向で重なるように配置した例を示したが、この中心位置を周方向でずらして配置させてもよい。
In the fourth embodiment, the example in which the
3 液室
4 液体
5 空間
31 液室内周面
31a 液室内周面
31b 液室内周面
32 液室外周面
32a 液室外周面
32b 液室外周面
33 液室周方向端面
33a 液室周方向端面
33b 液室周方向端面
34 液室周方向端面
34a 液室周方向端面
34b 液室周方向端面
35 液室側面
36 液室側面
203 液室
303a 液室
303b 液室
403a 液室
403b 液室
431a 液室内周面
431b 液室内周面
432a 液室外周面
432b 液室外周面
433a 液室周方向端面
434a 液室周方向端面
433b 液室周方向端面
434b 液室周方向端面
3
Claims (4)
前記液室を、前記フライホイールの回転中心に中心を略一致させた円弧の曲面で形成したフライホイール外周側の液室外周面と、この液室外周面と繋がってフライホイール回転方向に沿って形成され、かつ、前記フライホイールの回転中心軸に対して略垂直を成す面で形成した液室側面と、前記液室外周面のフライホイール回転周方向端に繋がり、前記回転中心軸に対し略垂直を成す面で形成した液室周方向端面と、で囲んだ形状とし、かつ、前記液室に、フライホイールの回転方向に作用するスロッシングダンパ機能を持たせたことを特徴とするフライホイール構造。 A flywheel structure including a liquid chamber having a liquid and a space enclosed in a predetermined amount inside the flywheel,
The liquid chamber is connected to the outer peripheral surface of the liquid chamber on the outer peripheral side of the flywheel formed by an arcuate curved surface whose center substantially coincides with the rotation center of the flywheel, and is connected to the outer peripheral surface of the liquid chamber along the flywheel rotation direction. A liquid chamber side surface formed by a surface that is formed and substantially perpendicular to the rotation center axis of the flywheel, and is connected to an end of the liquid chamber outer circumferential surface in the flywheel rotation circumferential direction, and is approximately the rotation center axis. A flywheel structure characterized in that it has a shape surrounded by an end surface in the circumferential direction of the liquid chamber formed by a vertical surface, and the liquid chamber has a sloshing damper function that acts in the rotational direction of the flywheel. .
前記回転中心軸を挟んで対向する液室ごとに、前記液室によるスロッシングダンパの効果発生次数を異ならせたことを特徴とする請求項1に記載のフライホイール構造。 A plurality of the liquid chambers are arranged on the same circumference of the flywheel,
2. The flywheel structure according to claim 1, wherein the order of occurrence of the effect of the sloshing damper by the liquid chamber is made different for each liquid chamber opposed across the rotation center axis.
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