JP2014062637A - フライホイールのダンピング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】質量体の回転バランスと重心に有利であると共に、回転子に設けられるホールの個数を減らして回転子の慣性を大きくし、同時に耐久性を向上させることができるフライホイールのダンピング装置を提供することにある。
【解決手段】フライホイールに設けられて一緒に回転し、フライホイールを介してエンジンからねじり振動の伝達を受け、互いに移動しないように固定されて向い合うように設けられた一対の回転子と、一対の回転子の間に取付けられ、回転子に伝達されたねじり振動を相殺する方向に相対移動するように構成された質量体とを含んで構成される。ここで、質量体と回転子には、質量体と回転子が相対移動する方向に延びた形状の振子ホールが形成され、振子ホールに振子ローラーが嵌め込まれて、振子ローラが振子ホール内で移動することにより質量体が回転子に対して相対移動可能に構成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、フライホイールのダンピング装置に係り、より詳しくは、回転子の慣性を大きくすると共に、耐久性を向上させたフライホイールのダンピング装置に関する。

一般に、内燃機関では、ピストンガス圧力の変動により駆動力の不均衡は常に発生しており、これによりエンジンではねじり加振力が発生する。このため、エンジンが回転する間に出来る限り一定にエンジンの動力を伝達することが好ましい。

車両の快適性を表す駆動系ＮＶＨ〔騒音（Ｎｏｉｓｅ）、エンジンやタイヤから伝わってくる振動（Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）、路面の段差などによってステアリングやシート、フロアに感じる振動（Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）〕の観点から、フライホイールは、慣性モーメントを用いて回転速度を一定にし、エンジンから伝達されるねじり振動の周波数変動値を低くすることにより、駆動系におけるＮＶＨ問題（走行ラトルやアイドルラトル（ｉｄｌｅ ｒａｔｔｌｅ）など）を減らす役割を果たす。

最近では、高性能エンジン（ＧＤＩ、ターボチャージャー、スーパーチャージャー、ツインターボなどを適用）搭載の自動車が競争的に開発されて市場に出ている実情にあり、特に高級車両の弱点である発振感（ダイレクト感）の不足を解決するために低速領域で高トルクエンジンの適用を進めている。

このようなエンジンの場合、図１のようにエンジンの回転数（ＲＰＭ）の増加によりねじり加振力が増してラトルやブーミング（ｂｏｏｍｉｎｇ）などのＮＶＨの面で悪化し、変速機内の変速段のギア対においてねじり振動量の増大に応じてラトルによる衝撃及び騒音がさらに加重されるという問題点がある。

そこで、質量体をもったフライホイール〔例えば、特許文献１、特許文献２〕、フレキシブルプレートをもったフライホイール〔例えば、特許文献３〕のダンピング作用で振動、騒音を低減する提案がなされている。

質量体をもったフライホイールでは、図２に示すように、デュアルマスフライホイールに質量体が相対回転可能に設置される。具体的に、図２及び図３のように回転フランジ１の両側部に、一対の質量体２が複数箇所に設置され、質量体２は回転フランジ１に対して相対回転可能に設置される。そして、回転フランジ１には固定ピン３が貫設され、固定ピン３の両側に質量体２がそれぞれ固定されて、両側の質量体２が回転フランジ１に対して同時に相対回転するように構成される。

また、両側の質量体２と回転フランジ１の少なくとも一つには回転フランジ１の回転方向に振子ホールＨが長く設けられ、振子ホールＨには回転フランジ１に結合した振子ローラー４が嵌め込まれるので、質量体２が振子ホールＨの区間内で相対回転することにより、エンジンから伝達されるねじり振動を低減する。

ところが、上述した従来のダンピング装置の構造は、質量体が回転フランジの両側に設けられることにより、両側の質量体の回転バランスと重心を合わせることが難しいという問題がある。すなわち、前述したダンピング装置においてダンピング性能の主要因子の一つが質量体の重心位置であるので、質量体の重心が正しく合わせられていないと、ダンピング装置の性能が低下するという欠点がある。

しかも、回転フランジには固定ピンが貫通するためのホール（Ｈ’）が設けられることにより、ホールは質量体が移動する経路に沿ってさらに長く延設されなければならないため、ホール加工による回転フランジの重量減少となるばかりでなく、回転フランジの耐久性が悪くなる問題がある。さらに、複数のホールを設けることで回転バランスを合わせるのが益々難しくなるという問題もある。

上述の背景技術として説明された事項は、本発明の背景に対する理解を深めるためのものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者に既に知られている従来の技術に該当することを認めるものと受け入れてはならない。

特開２００４−０２８３２７号公報 特開２００３−０１４０５１号公報 特開２０００−２６６１２５号公報

本発明は、前述した従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、両回転子の間に質量体を設けるが、質量体の回転バランスと重心に有利であると共に、回転子に設けられるホールの個数を減らして回転子の慣性を大きくし、同時に耐久性を向上させることができるフライホイールのダンピング装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のフライホイールのダンピング装置は、フライホイールに設けられて一緒に回転し、フライホイールを介してエンジンからねじり振動の伝達を受け、互いに移動しないように固定されて向い合うように設けられた一対の回転子と、一対の回転子の間に取付けられ、回転子に伝達されたねじり振動を相殺する方向に相対移動するように構成された質量体と、を含んで構成される。

ここで、質量体と回転子には、質量体と回転子が相対移動する方向に延びた形状の振子ホールが形成され、
振子ホールに振子ローラーが嵌め込まれて、振子ローラが振子ホール内で移動することにより質量体が回転子に対して相対移動可能に構成できる。

フライホイールが、回転子の両端部にそれぞれ連結された第１フライホイールと第２フライホイールから構成され、回転子の一端部が第１フライホイールと第２フライホイールのいずれか一方に固定され、回転子の他端部が、ダンピングバネを媒介として第１フライホイールと第２フライホイールの他方の一つに結合できる。

回転子の縁部の一部を覆う形状に固定部材が設けられ、固定部材と一対の回転子がピン部材によって固定され、固定部材の外側に連結片が延設され、連結片にダンピングバネの一端が連結できる。

一対の回転子がピン部材によって固定され、一対の回転子のうちいずれか一方の回転子の外側に連結片が延設され、連結片にダンピングバネの一端が連結できる。

本発明は、両回転子の間に質量体が取付けられることにより、質量体の重量及び慣性が均一であって質量体の設置のための作業性が向上し、且つ質量体の回転バランスが向上することから、ダンピング装置の振動低減性能を向上させることができる。しかも、両回転子を固定させる役割のピン部材が質量体と干渉しないように設置されることにより、ピン部材の設置のために回転子にホールを加工する必要がなく、回転子の耐久性を向上させるのはもとより、ホール加工による回転子の重量減少を抑えることができる。

エンジンの回転数に応じて変動するねじり加振力を示す図である。 従来の技術によるダンピング装置の構成を示す図である。 従来の技術に係るダンピング装置における回転子の形状と質量体の設置構造を説明するための図である。 本発明に係るダンピング装置の第１実施形態の構造を示す図である。 図４に示したダンピング装置の斜視図である。 図４に示したダンピング装置における質量体の設置例示を示す図である。 本発明に係るダンピング装置の第２実施形態の構造を示す図である。 図７に示したダンピング装置の斜視図である。 本発明に係るダンピング装置における質量体によるねじり振動低減原理を説明する図である。

以下、本発明のフライホイールのダンピング装置について、好適な実施形態を挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図４〜図９には、本発明に係るダンピング装置を示している。本発明のフライホイールのダンピング装置は、フライホイール１０に設けられて一緒に回転し、フライホイール１０を介してエンジンからねじり振動の伝達を受け、互いに移動しないように固定されて向い合うように設けられた一対の回転子２０と、これら一対の回転子２０の間に取付けられ、回転子２０に伝達されたねじり振動を相殺する方向に相対移動するように構成された質量体３０とを含んで構成される。

具体的に、回転子２０の外周縁近くに沿って、一定重量の質量体３０が複数個設置され、特に、質量体３０は一対の回転子２０の間に取付けられる。したがって、回転子２０に設置された質量体３０の重心と慣性が、質量体３０の設置位置で合わせられるので、従来のように両側の質量体３０の重心を合わせるための作業を簡略化することができ、しかも装着が簡単であるので作業性が向上する。

また、前述したように質量体３０が一対の回転子２０の間に取付けられることにより、従来のように両側の質量体３０を互いに固定させるための別途の固定ピンが不要である。したがって、部品数を減らすことによってダンピング装置製造の作業工数を減らし、装置の製造コストの低減となる。

一方、本発明では、質量体３０と回転子２０に振子ホールＨが形成されるが、この振子ホールＨは、質量体３０と回転子２０が互いに相対移動できる方向に延びた形状にしている。従って、振子ローラー４０が、振子ホールＨに嵌め込まれて振子ホールＨ内で移動することにより、質量体３０が回転子２０に対して相対移動できるようになる。

振子ホールＨは、回転子２０と質量体３０の全てに形成してもよいが、実施状況を考慮して回転子２０と質量体３０のいずれか一方に形成してもよい。ここで、両回転子２０と質量体３０に振子ホールＨを形成した場合には、振子ローラー４０は、その振子ホールＨを貫通して、中央部は質量体３０の振子ホールＨ内で移動し、両端部は両回転子２０に設けられた振子ホールＨ内で移動できるようになる。

この際、振子ホールＨは、略ハート形状とし、特に、質量体３０の振子ホールＨと両回転子２０の振子ホールＨとはそのハート形状が互いに逆様にするのが好ましい。

フライホイール１０は、回転子２０の両端部に第１フライホイール１２と第２フライホイール１４が連結されて構成され、回転子２０の一端部が第１フライホイール１２と第２フライホイール１４のいずれか一つに固定され、回転子２０の他端部がダンピングバネ５０を媒介として第１フライホイール１２と第２フライホイール１４の残りの一つに結合される。

具体的に、例えば第１フライホイール１２にダンピングバネ５０の一端部が連結され、ダンピングバネ５０の他端部が回転子２０の一端部と連結され、回転子２０の他端部が第２フライホイール１４に固定される。

すなわち、本発明のダンピング装置は、エンジンのクランク軸に直結して回転するフライホイール１０に適用されるもので、好ましくはデュアルマスフライホイール１０の構造に適用する。この場合、第１フライホイール１２はエンジンと直結し、第２フライホイール１４はクラッチハウジングと結合してクラッチの連結及び遮断動作によって変速機にエンジンの回転動力を伝達する。

したがって、第１フライホイール１２を介して伝達されたエンジンの動力が、ダンピングバネ５０を介して剛性を提供してねじり振動を低減しつつ、さらに回転子２０と第２フライホイール１４を介して変速機に伝達される。

特に、回転子２０に相対移動可能に設置された質量体３０を介して回転子２０に伝達されたエンジンのねじり振動が再び低減するので、駆動系ＮＶＨ性能をさらに向上させることができる。

フライホイール１０に回転子２０と質量体３０が設置される例として、図４〜図６に基づいて第１実施形態の構造を考察する。回転子２０の縁部の一部を覆う形状に固定部材２２が設けられ、固定部材２２と一対の回転子２０がピン部材２６によって固定され、固定部材２２の外側に連結片２４が延設され、連結片２４にダンピングバネ５０の一端が連結される。

すなわち、略「コ」字状の固定部材２２を設けるが、固定部材２２の両端部が一対の回転子２０それぞれの縁部に外嵌されることにより、回転子２０と固定部材２２とが重なり合う部分に固定ピンを貫通させて２つの回転子２０が固定部材２２によって互いに移動しないように固定される。この際、固定部材２２の外側には連結片２４が突設され、連結片２４にダンピングバネ５０の一端が固定されるので、ダンピングバネ５０に剛性を与えながら第１フライホイール１２に対する回転子２０の相対移動が可能となる。

フライホイール１０に回転子２０と質量体３０を設置する第２実施形態の構造を図７及び図８に基づいて説明する。一対の回転子２０がピン部材２６によって固定され、一方の回転子２０の外側に連結片２４が延設され、連結片２４にダンピングバネ５０の一端が連結される。

すなわち、２つの回転子２０の間で、質量体３０と干渉しない位置に固定ピンが設置されることにより、これら２つの回転子２０が互いに移動しないように固定される。この際、第１フライホイール１２側に設置された回転子２０の縁部に連結片２４が連設され、連結片２４にダンピングバネ５０の一端が固定されるので、ダンピングバネ５０に剛性を与えつつ第１フライホイール１２に対する回転子２０の相対移動が可能となる。

次に、本発明の作用及び効果を詳細に説明する。
エンジンからの回転駆動力が特定の波動をもって第１フライホイール１２に伝達されると、第１フライホイール１２にはねじり回転振動が伝達され、このねじり回転振動はダンピングバネ５０を媒介として回転子２０に伝達されてねじり振動が一定量低減した状態で回転子２０に伝達される。

回転子２０にねじり振動が伝達されると、図９に示すように、質量体３０は、回転子２０の瞬間的なねじり振動が発生する回転方向とは反対の方向に相対移動するように動く。この際、振子ローラー４０は、質量体３０が相対移動するにつれて振子ホールＨの区間内で質量体３０の相対移動を案内する役割を果たしながら、質量体３０が回転する方向に振子ローラー４０を瞬間的に引っ張るような力を加えることにより、回転子２０の回転方向とは反対の方向に回転子２０に瞬間的な回転力を加えるのである。

したがって、回転子２０に伝達されたエンジンの特定の波動が、質量体３０の相対移動によって減衰されることにより、ねじり回転振動が低減される。また、回転子２０に伝達されたねじり振動が、第２フライホイール１４を介して変速機に伝達されるので、変速機の内部に伝達された振動量は低減し、駆動系ＮＶＨ性能を向上させて静かな車両走行性能を発揮する。

このように、本発明は、回転子２０に瞬間的なねじり振動が発生する回転方向とは反対の方向に質量体３０が相対移動することにより、エンジンのねじり振動を吸収及び低減して変速機に伝達する。

特に、本発明は、質量体３０を回転子２０の両側に設置せず、２つの回転子２０の間に単独で質量体３０が取付けることにより、該当回転子２０の位置で質量体３０の重量と慣性が同じであって、質量体３０を設置するのが容易となり、作業工数を減らせるばかりでなく、質量体３０の回転バランスが向上するから、ダンピング装置の振動低減性能を向上させることができる。

しかも、２つの回転子２０の間の側面部分が開放された構造を取っているので、回転子２０の円周範囲を外れてその外方へややずれるように質量体３０を設置することも可能であり、これにより質量体３０を回転子２０の中心から最大限遠く配置して質量体３０の振動低減性能をさらに一層向上させることができる。

また、一対の回転子２０を固定させる役割のピン部材２６を、質量体３０と干渉しないように設置することにより、ピン部材２６の設置のために回転子２０にホールを加工する必要がないから、回転子２０の耐久性を向上させるのはもとより、ホール加工による回転子２０の重量減少を少なくすることができる。

以上、本発明を具体的な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、本発明の技術思想の範囲内で多様な変形及び修正を加え得るのは当業者には明白であり、それらの変形及び修正も特許請求の範囲に属している。

１；回転フランジ
２；質量体
３；固定ピン
４；振子ローラー
１０；フライホイール
１２；第１フライホイール
１４；第２フライホイール
２０；回転子
２２；固定部材
２４；連結片
２６；ピン部材
３０；質量体
４０；振子ローラー
５０；ダンピングバネ
Ｈ、Ｈ’；振子ホール

Claims (5)

1. フライホイールに設けられて一緒に回転し、前記フライホイールを介してエンジンからねじり振動の伝達を受け、互いに移動しないように固定されて向い合うように設けられた一対の回転子と、
   一対の前記回転子の間に取付けられ、前記回転子に伝達されたねじり振動を相殺する方向に相対移動するように構成された質量体と、
   を含んでなることを特徴とするフライホイールのダンピング装置。
2. 前記質量体と前記回転子には、前記質量体と前記回転子が相対移動する方向に延びた形状の振子ホールが形成され、
   前記振子ホールに振子ローラーが嵌め込まれて、前記振子ローラが前記振子ホール内で移動することにより前記質量体が前記回転子に対して相対移動可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載のフライホイールのダンピング装置。
3. 前記フライホイールが、前記回転子の両端部にそれぞれ連結された第１フライホイールと第２フライホイールから構成され、
   前記回転子の一端部が、前記第１フライホイールと前記第２フライホイールのいずれか一方に固定され、
   前記回転子の他端部が、ダンピングバネを媒介として前記第１フライホイールと前記第２フライホイールの他方の一つに結合されたことを特徴とする請求項１に記載のフライホイールのダンピング装置。
4. 前記回転子の縁部の一部を覆う形状に固定部材が設けられ、
   前記固定部材と一対の前記回転子がピン部材によって固定され、
   前記固定部材の外側に連結片が延設され、
   前記連結片にダンピングバネの一端が連結されたことを特徴とする請求項３に記載のフライホイールのダンピング装置。
5. 一対の前記回転子がピン部材によって固定され、
   一対の前記回転子のうちいずれか一方の回転子の外側に連結片が延設され、
   前記連結片にダンピングバネの一端が連結されたことを特徴とする請求項３に記載のフライホイールのダンピング装置。

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