JP2016098994A - フライホイール - Google Patents

Abstract

【課題】弾性円板が有する弾性力を維持しながら、固有値の調整幅を広げることができるフライホールを得ること。【解決手段】フレキシブルフライホイール１０は、クランクシャフトＳの端部に固定されて当該シャフトＳに作用する振動を吸収するフレキシブルプレート１１と、その外周部に設けられたマス部４１とを備えている。フレキシブルプレート１１は、第１プレート１３と第２プレート１４とが重ね合わされ、回転中心側ではクランクシャフトＳの端部に、外周側ではマス部４１にそれぞれボルト締めされている。第１プレート１３と第２プレート１４との間には、マス部４１との固定部位よりも回転中心側に、フレキシブルプレート１１の固有値を調整するための環状空間部１５が設けられている。【選択図】 図１

Description

本発明は、フライホールに関する。

一般に、車両の内燃機関等の回転機では、クランクシャフトの一端にフライホールが取り付けられている。フライホイールは、比較的大きな慣性モーメントを有しており、それによりクランクシャフトの回転動作に伴う回転エネルギが保存されるため、クランクシャフトの安定した回転動作が得られる。

従来、このようなフライホールの一種として、クランクシャフトに作用する曲げ振動等を弾性変形により吸収して減衰させる金属の弾性円板（フレキシブルプレート）を備えたフライホールが知られている。このようなフライホールは、一般にフレキシブルフライホイールと呼ばれ、クランクシャフトに弾性円板がボルト等によって固定され、その弾性円板の周縁部分にマス部が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、車両等に発生する振動を低減することは、これまで様々な試みがなされているところであり、フレキシブルフライホールに関しても車両の振動低減に寄与できる構成が求められている。そこで、フレキシブルフライホイールでは、弾性円板の固有値（固有振動数）が回転機の動力発生部分の固有値と共振して振動が増幅されることを抑制すべく、弾性円板の固有値と動力発生部分の固有値とを分散させることが提案されている。

このような固有値の分散を図る上では、動力発生部分の固有値に合わせて弾性円板の固有値を任意に調整することが好適となるため、弾性円板が有する固有値の調整幅を広く確保することが求められている。

実開昭５８−１５１７３４号公報

弾性円板が有する固有値を調整する手段としては、例えば、弾性円板の板厚を変更することが考えられる。これは、弾性円板の固有値が断面係数の値によって左右されることに基づいている。例えば、弾性円板の板厚を厚くすることにより、断面係数の数値が高くなり、それによって弾性円板の固有値を高周波数側へシフトさせることが可能となる。

しかしながら、弾性円板の板厚を厚く形成した場合、弾性円板に求められている振動吸収という本来の機能がかえって損なわれてしまい、クランクシャフトに作用する曲げ振動等を吸収することが困難となってしまう。このため、板厚を変更することによって固有値を調整するという手法では、固有値の調整範囲を広げることには限界があり、十分な調整幅を得ることができない。

他方、弾性円板に固有値調整用の孔を開けることによって固有値を調整する手法も考えられる。これは、孔の大きさや形状、個数を任意に変更することにより、弾性円板の固有値が変化することを利用した手法である。確かにこの手法でも固有値を調整することができ、また、板厚を変更しないことから弾性力の低下を伴うこともないが、この孔を開けるという手法では、固有値を調整できる範囲が狭いことがわかっており、やはり十分な調整幅を得ることができない。

そこで、本発明は、弾性円板が有する弾性力を維持しながら、固有値の調整幅を広げることができるフライホールを得ることを主たる目的とする。

上記課題を解決すべく、以下の手段を採用した。

請求項１に記載の発明では、回転機のシャフトの端部に固定されて当該シャフトに作用する振動を吸収する弾性円板と、前記弾性円板の外周部に設けられたマス部と、を備えたフライホイールであって、前記弾性円板は、第１弾性円板とその第１弾性円板よりも前記シャフト側に設けられた第２弾性円板とが重ね合わされ、その両者が重ね合された状態で、前記弾性円板の回転中心側では前記シャフトの端部に、外周側では前記マス部にそれぞれ固定され、前記第１弾性円板と前記第２弾性円板との間には、前記マス部との固定部位よりも回転中心側に、前記弾性円板の固有値を調整するための固有値調整空間が設けられていることを特徴とする。

この請求項１に記載の発明によれば、第１弾性円板と第２弾性円板との間に固有値調整空間が設けられているため、両弾性円板が組み合わされてなる一つの弾性円板としての断面係数は、固有値調整空間を含む板厚を有するものとして決まる。なお、第１弾性円板と第２弾性円板とが組み合わされた状態のものを、統合弾性円板という。

これにより、固有値調整空間の形状や大きさ（回転中心軸方向の長さや径方向の長さ）を変更して統合弾性円板としての厚さを任意に変更すれば、断面係数の数値を任意に設定して所望の固有値に設定することが可能となる。そして、固有値調整空間を拡張するほどに固有値（固有振動数）を高周波数側にシフトさせることができるため、１枚の弾性円板の板厚を厚くしたり、２枚の弾性円板を重ね合わせて板厚を厚くしたりしただけの構成よりも、固有値の調整幅を広げることができる。

そして、本発明では、単純に板厚を厚くした場合と同等の断面係数を得るには、固有値調整空間の大きさを調整すれば足り、第１弾性円板及び第２弾性円板の板厚を不必要に厚くする必要がない。つまり、それら第１弾性円板及び第２弾性円板の板厚は、シャフトに作用する振動等を吸収するのに支障のない弾性力が得られる厚さに設定される。したがって、本発明によれば、統合弾性円板が有する弾性力を維持しながら、固有値調整空間の大きさを変更することによって固有値をシフトさせ、固有値の調整幅を広げることができる。その上、第１弾性円板と第２弾性円板とが組み合わされることにより、統合弾性円板としての剛性も高まることからその耐久性を向上させることもできる。

請求項２に記載の発明では、請求項１において、前記固有値調整空間は、前記第１弾性円板及び前記第２弾性円板が前記マス部に固定された部位と前記シャフトに固定された部位との間のうち、前記シャフト寄りの部位を除いた領域に環状をなすように設けられていることを特徴とする。

この請求項２に記載の発明によれば、固有値調整空間が前記シャフト寄り（回転中心寄り）の部位を除いた領域に環状をなすように設けられているため、第１弾性円板と第２弾性円板とが重なり合う領域部分が少なくなる。第１弾性円板と第２弾性円板とが重なり合う部分は、重なりによって板厚が厚くなり、その部分では弾性力の低下が懸念されるが、そのような領域部分は少なくなる。これにより、両弾性円板の重なりによって剛性を向上させる場合でも、適度な剛性向上にとどめ、統合弾性円板の弾性力が必要以上に低下することを抑制できる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２において、前記第２弾性円板は、前記マス部に固定される外周寄りの部分に、前記シャフトの軸方向に膨らむ外周側膨出部を有しており、前記外周側膨出部を用いて前記固有値調整空間が形成され、前記外周側膨出部よりも回転中心側には、前記シャフトの回転数を検知するための被検知体を設置する被検知体設置空間が形成されていることを特徴とする。

この請求項３に記載の発明によれば、前記第２弾性円板の外周側膨出部を用いて固有値調整空間が形成されることにより、固有値の調整幅を広げることができるだけでなく、それよりも内周側に、被検知体を設置する被検知体設置空間が設けられている。これにより、固有値の調整幅を広げつつ被検知体設置空間が形成されるため、空間を有効活用することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記第１弾性円板は、平坦な円板状に形成され、前記シャフトに取り付けられる取付円板部と、その取付円板部の外周部から延び、前記シャフトとは反対側に向けて傾斜又は湾曲する中間環状部と、その中間環状部の外周部から前記マス部まで延びる外側環状部とを有し、前記固有値調整空間は、前記中間環状部の傾斜又は湾曲による膨らみを用いて形成されており、前記第１弾性円板を挟んで前記第２弾性円板とは反対側には、前記第１弾性円板及び前記第２弾性円板とともに前記シャフトの端部に固定される円板部材が設けられ、前記円板部材は、前記取付円板部に当接する当接円板部と、その当接円板部の周囲に設けられ、前記中間環状部に沿うように形成された外周部とを有していることを特徴とする。

この請求項４に記載の発明によれば、第１弾性円板は、第２弾性円板とは反対側に円板部材が重ね合わされ、その状態でシャフトに固定される。回転するシャフトに振動が作用して統合弾性円板が弾性変形すると、第１弾性円板の取付円板部や中間環状部を含む回転中心寄りの部分には、その弾性変形による応力が集中しやすい。特に、回転中心側にかかる応力は外周側に比べて大きいため、中間環状部には相当な応力が作用する。その点で、円板部材の存在により、中間環状部を含めた範囲の弾性変形が円板部材によって受け止められるため、応力負荷の大きい中間環状部における剛性を高め、第１弾性円板の耐久性を高めることができる。

請求項５に記載の発明では、請求項４において、前記外側環状部は、前記中間環状部から延びる第１外側環状部と、その第１外側環状部から延び、前記シャフト側に向けて傾斜又は湾曲する第２外側環状部と、その第２外側環状部から延び、外周縁部分に前記マス部が設けられる第３外側環状部とを有し、前記固有値調整空間は、前記中間環状部及び前記第２外側環状部の傾斜又は湾曲による膨らみを用いて形成されていることを特徴とする。

この請求項５に記載の発明の構成では、第１弾性円板において傾斜又は湾曲する部分は、中間環状部だけでなく、それよりもさらに外周寄りの部分に第２外側環状部がある。その場合でも、中間環状部については円板部材が設けられているものの、第２外側環状部には円板部材が設けられていない。これは、第２外側環状部は中間環状部よりも外周側にあるため、そこにかかる応力の大きさは中間環状部ほどではなく、逆にその第２外側環状部まで円板部材を設けた構成を採用すると、かえって統合弾性円板の弾性力を低下させてしまうことになる。そこで、傾斜又は湾曲する部分が複数あっても、応力負荷の大きい回転中心寄りの部分にだけ円板部材が設けられていることにより、剛性を高めつつ弾性力を維持することができる。

請求項６に記載の発明では、請求項４又は５において、前記円板部材の外周部は、前記第１弾性円板の前記外側環状部に至るまで延設されていることを特徴とする。

この請求項６に記載の発明によれば、前記円板部材の外周部は、前記第１弾性円板の前記外側環状部に至るまで延設されているため、中間環状部と外側環状部との境界部分も円板部材による受け止め領域となる。このような境界部分でも応力負荷が比較的大きいことから、その部分が円板部材によって受け止められることにより、統合弾性円板の剛性を高め、耐久性をより向上させることができる。

その上、統合弾性円板の回転中心寄りの部分では、円板部材と重なり合うことで板厚が厚くなり、その分だけ断面係数の値が高くなっており、それだけ固有値を高い周波数側へシフトさせることができる。これにより、円板部材が設けられることにより、固有値の調整幅をより広げることができる。

フレキシブルフライホイールの断面図。 フレキシブルプレートを構成する部材の断面図であり、（ａ）は第２プレート、（ｂ）は第１プレート、（ｃ）はセンタープレートの各断面を示している。 フレキシブルフライホイールの分解斜視図。 別の実施形態のフライホイールを示す一部断面図。

以下、本発明について、回転機として車両の内燃機関（エンジン）を想定し、そのクランクシャフトに連結されるフレキシブルフライホイールに適用した実施の形態について、図１乃至図３を参照しつつ説明する。なお、図１は、フレキシブルフライホイールの断面図である。図２は、フレキシブルプレートを構成する部材の断面図であり、（ａ）は第２プレート、（ｂ）は第１プレート、（ｃ）はセンタープレートの各断面を示している。図３はそのフレキシブルフライホイールの分解斜視図である。

図１に示すように、フレキシブルフライホイール１０は、弾性円板としてのフレキシブルプレート１１と、イナーシャリング１２とを有して構成されている。フレキシブルフライホイール１０は、そのフレキシブルプレート１１の中央部において、クランクシャフトＳの先端部に締結ボルトＢ１でボルト締めされることにより、クランクシャフトＳに固定される。フレキシブルプレート１１の中央部には、円形状をなす位置決め孔１１ａが形成されている。その位置決め孔１１ａにクランクシャフトＳの先端突部Ｓａを挿入することにより、クランクシャフトＳの回転中心とフレキシブルプレート１１の中心とが同一となるように位置決めがなされる。

フレキシブルプレート１１は、第１弾性円板としての第１プレート１３と、第２弾性円板としての第２プレート１４とを有し、それら２枚のプレート１３，１４が重ね合されることによって構成されている。続いて、その第１プレート１３及び第２プレート１４について詳しく説明する。

図２及び図３に示すように、第１プレート１３及び第２プレート１４は、いずれも鉄等の金属製であり、全体として円板形状をなしている。この両プレート１３，１４は同一径を有するとともに、同一の板厚を有している。

図２（ｂ）及び図３に示すように、第１プレート１３は、取付円板部２１、環状隆起部２２及び外縁環状部２３を有している。取付円板部２１は、平坦な円板状に形成され、クランクシャフトＳの先端取付面よりも大きい径を有している。取付円板部２１の中央部には、円形状をなす中央孔２１ａが形成されている。その中央孔２１ａと後述する第２プレート１４の中央孔３１ａとで、フレキシブルプレート１１の位置決め孔１１ａが形成される。

環状隆起部２２は、クランクシャフトＳの軸方向における当該クランクシャフトＳが存在する（エンジンが存在する）側とは反対側（以後「表側」という。）からみて、隆起した状態に形成されている。環状隆起部２２は、取付円板部２１の周囲に環状をなすように設けられ、内側テーパ部２４、環状平面部２５及び外側テーパ部２６を有している。

内側テーパ部２４は、取付円板部２１の外周部から延び、クランクシャフトＳとは反対側へ向けて傾斜している。環状平面部２５は、その内側テーパ部２４の外周部から延び、前記取付円板部２１と平行をなしている。外側テーパ部２６は、環状平面部２５の外周部から延び、クランクシャフトＳの軸方向における当該クランクシャフトＳが存在する（エンジンが存在する）側（以後「裏側」という。）へ向けて傾斜している。

外縁環状部２３は、外側テーパ部２６の外周側から延びるように形成された第１プレート１３の外縁部分であり、取付円板部２１と平行をなしている。なお、本実施の形態では、内側テーパ部２４が中間環状部に相当し、環状隆起部２２及び外縁環状部２３により外側環状部が構成されている。また、環状平面部２５が第１外側環状部に、外側テーパ部２６が第２外側環状部に、外縁環状部２３が第３外側環状部にそれぞれ相当する。

環状平面部２５には、板厚方向に貫通する貫通孔である応力緩和孔２７ａが、周方向全域にわたって多数設けられている。また、外縁環状部２３にも同様に多数の応力緩和孔２７ｂが設けられている。これら応力緩和孔２７ａ，２７ｂの形状、大きさ、数等を工夫することにより、第１プレート１３の撓みやすさが任意に調整され、第１プレート１３に作用する応力が緩和される。

取付円板部２１には内側ボルト挿通孔２８が、外縁環状部２３には外側ボルト挿通孔２９がそれぞれ設けられている。これらボルト挿通孔２８，２９はいずれも複数（図３では８個）設けられており、それらが等間隔で環状に配置されている。

図２（ａ）及び図３に示すように、第２プレート１４は、取付円板部３１、環状膨出部３２及び外縁環状部３３を有している。取付円板部３１は、平坦な円板状に形成され、クランクシャフトＳの先端取付面よりも大きい径であり、かつ第１プレート１３の取付円板部２１と同じ径を有している。取付円板部３１の中央部には、前記第１プレート１３の中央孔２１ａとともにフレキシブルプレート１１の位置決め孔１１ａを構成する、円形状の中央孔３１ａが形成されている。

環状膨出部３２は、裏側からみて膨らんだ状態（図３の図示では逆に窪んだ状態）となっている。環状膨出部３２は、取付円板部３１の周囲に環状をなすように設けられ、湾曲部３４、環状平面部３５及び外周側膨出部３６を有している。

湾曲部３４は、取付円板部３１の外周部から、取付円板部３１よりも表側に盛り上がった後、取付円板部３１の裏側に至るまで湾曲しつつ延びている。環状平面部３５は、その湾曲部３４の外周部から延び、前記取付円板部３１と平行をなしている。外周側膨出部３６は、環状平面部３５の外周部から延び、裏側へ向けて膨出した状態が環状に形成されている。この外周側膨出部３６は、第２プレート１４の外周側に設けられている。

外縁環状部３３は、外周側膨出部３６の外周側から延びるように形成された第２プレート１４の外縁部分であり、取付円板部３１と平行をなしている。外縁環状部３３は、第１プレート１３の外縁環状部２３と同程度の幅を有しており、両プレート１３，１４の取付円板部２１，３１同士を重ね合わせると、図１に示すようにそれぞれの外縁環状部２３，３３同士も重ね合うように形成されている。

図２（ａ）及び図３に戻り、湾曲部３４から環状平面部３５にかけての部分には、板厚方向に貫通する貫通孔である応力緩和孔３７ａが、周方向全域にわたって多数設けられている。また、外縁環状部３３や外周側膨出部３６にも同様に多数の応力緩和孔３７ｂ，３７ｃが設けられている。これら応力緩和孔３７ａ，３７ｂ，３７ｃの形状、大きさ、数等を工夫することにより、第２プレート１４の撓みやすさが任意に調整され、第２プレート１４に作用する応力が緩和される。

取付円板部３１には内側ボルト挿通孔３８が、外縁環状部３３には外側ボルト挿通孔３９がそれぞれ設けられている。これらボルト挿通孔３８，３９はいずれも複数又は多数（図３では８個）設けられており、それらが等間隔で環状に配置されている。

次に、イナーシャリング１２は鋳鉄製であり、図３に示すように、円環状に形成されてなる。イナーシャリング１２の環状部分はマス部４１となっており、フレキシブルフライホイール１０が回転した場合には、そのマス部４１の重量によって比較的大きな慣性力モーメントが得られるようになっている。

図１に示すように、マス部４１のフレキシブルプレート１１側には取付け溝４２が形成されている。取付け溝４２は、第１プレート１３及び第２プレート１４がその取付け溝４２内に収まるように、各プレート１３，１４の大きさに合わせて形成されている。また、取付け溝４２の底面部分には、雌ねじが形成されたボルト孔４３が設けられている。このボルト孔４３は、各プレート１３，１４における外縁環状部２３，３３の外側ボルト挿通孔２９，３９と同じ数が設けられ、それらが等間隔で配置されている。

そして、イナーシャリング１２の取付け溝４２には、はじめに第１プレート１３がはめ込まれ、その後に第２プレート１４が順にはめ込まれている。両プレート１３，１４がはめ込まれた状態では、第１プレート１３の外縁環状部２３と第２プレート１４の外縁環状部３３とが面接触した状態となっている。その上で、各外側ボルト挿通孔２９，３９とボルト孔４３との位置を合わせ、締結ボルトＢ２により、第１プレート１３及び第２プレート１４とイナーシャリング１２とが連結される。これにより、両プレート１３，１４とイナーシャリング１２とが一体化されてなるフレキシブルフライホイール１０が得られる。

かかるフレキシブルフライホイール１０では、第１プレート１３の取付円板部２１と第２プレート１４の取付円板部３１とは、中心位置が同じ状態で面接触し、両プレート１３，１４が一体化することで一つのフレキシブルプレート１１が形成されている。各取付円板部２１，３１に設けられた内側ボルト挿通孔２８，３８の位置も合わさった状態となっている。そのフレキシブルプレート１１の裏面、つまり第２プレート１４の裏面（図１の左側の面）がクランクシャフトＳへの取付面となる。

また、両プレート１３，１４が重ね合わされてイナーシャリング１２と一体化された状態では、第１プレート１３の環状隆起部２２と第２プレート１４の環状膨出部３２との両者で囲まれ、環状をなす環状空間部１５が形成されている。この環状空間部１５は固有値調整空間に相当する。環状隆起部２２及び環状膨出部３２は、それぞれ取付円板部２１，３１と外縁環状部２３，３３との間の環状領域に設けられ、環状空間部１５は、フレキシブルプレート１１の回転中心寄りの位置から、マス部４１との固定部位に至るまでの間にわたって設けられている。

このように構成されたフレキシブルフライホイール１０は、次のようにしてクランクシャフトＳに固定される。

すなわち、図１に示すように、フレキシブルプレート１１の位置決め孔１１ａに、クランクシャフトＳの先端突部Ｓａを挿入させつつ、第２プレート１４の取付円板部３１の裏面をクランクシャフトＳの端面に当接させる。その後、締結ボルトＢ１を各取付円板部２１，３１の内側ボルト挿通孔２８，３８に挿通して、フレキシブルプレート１１をボルト締めする。これにより、フレキシブルフライホイール１０がクランクシャフトＳに固定される。このクランクシャフトＳへの固定では、締結ボルトＢ１により、フレキシブルプレート１１の表側からボルト締めされる。このボルト締め方向は、第１プレート１３及び第２プレート１４をそれらの外周側で、イナーシャリング１２と連結する場合のボルト締め方向と逆方向となっている。

フレキシブルフライホイール１０がクランクシャフトＳに固定された状態では、図１に示すように、第２プレート１４の裏側に空間領域Ａが形成されている。これは、第２プレート１４の環状膨出部３２において、環状平面部３５からさらにシャフト側に膨らんでなる外周側膨出部３６が設けられていることによる。フレキシブルフライホイール１０の外周側において、外周側膨出部３６が存在することにより、それよりも回転中心側にはクランクシャフトＳとの間に空間が形成され、それが前記空間領域Ａとなっている。

かかる空間領域Ａを利用すれば、クランクシャフトＳの回転数を検出するためのセンサ用プレート（図示略）を設置することが可能である。このセンサ用プレートは回転数検出用の被検知体に相当し、空間領域Ａは被検知体設置空間に相当する。

ところで、このようなクランクシャフトＳへの固定に際し、図１に示すように、フレキシブルプレート１１の表側、つまり第１プレート１３の表側には、センタープレート５１が設けられる。つまり、フレキシブルプレート１１には、第１プレート１３の取付円板部２１及びその周辺部分にセンタープレート５１が重ね合わされ、その状態で締結ボルトＢ１によってクランクシャフトＳの端部に固定されている。

図２（ｃ）及び図３に示すように、センタープレート５１は鉄等の金属材料により、全体として円板形状をなしている。センタープレート５１は円板部材に相当する。センタープレート５１の径は、第１プレート１３の取付円板部２１及び内側テーパ部２４を合わせた径よりも大きくなっている。また、センタープレート５１は、取付円板部２１及び内側テーパ部２４に沿うような形状を有しており、それにより中央円板部５２、第１外周部５３及び第２外周部５４に区分される。なお、この実施の形態では、中央円板部５２が当接円板部に相当し、第１外周部５３及び第２外周部５４により外周部が構成されている。

中央円板部５２は、第１プレート１３の取付円板部２１と同一径を有し、平坦な円板形状をなしている。中央円板部５２の中央部には、各プレート１３，１４の中央孔２１ａ，３１ａと同一径となる中央円形孔５２ａが形成されている。中央円形孔５２ａは、センタープレート５１の位置決め用の孔として、クランクシャフトＳの先端突部Ｓａが挿入される。また、中央円板部５２には、取付円板部２１の内側ボルト挿通孔２８と同じ数（図３では８個）のボルト挿通孔５５が設けられている。

第１外周部５３は、その中央円板部５２の外周部から延び、内側テーパ部２４と同じ幅かつ同じ傾斜角度をなして、環状に形成されている。

第２外周部５４はセンタープレート５１の外周縁部分であり、第１外周部５３の外周側に環状に設けられている。この第２外周部５４は、中央円板部５２と平行な状態に形成されている。このため、センタープレート５１が第１プレート１３に重ね合わされると、第２外周部５４は、図１に示すように、第１プレート１３の環状平面部２５に当接する。したがって、その重なり合った状態では、センタープレート５１の外周縁は、第２外周部５４の存在により、第１プレート１３の内側テーパ部２４から環状平面部２５の内周寄りの部分に至るまで、延設された状態となっている。

フレキシブルフライホイール１０をクランクシャフトＳに固定する上では、センタープレート５１の裏面を第１プレート１３の表面に当接させて重ね合わせる。これにより、第１プレート１３の取付円板部２１、内側テーパ部２４及び環状平面部２５の内周寄りの部分には、それぞれセンタープレート５１が重なり、その部分では相互に面接触した状態となる。その状態で、センタープレート５１のボルト挿通孔５５及び各プレート１３，１４の内側ボルト挿通孔２８，３８に、締結ボルトＢ１を挿通し、その締結ボルトＢ１によってフレキシブルプレート１１がボルト締めされる。

次に、以上のような構成を有するフレキシブルフライホイール１０の作用を説明する。

クランクシャフトＳの端部にフレキシブルフライホイール１０が設けられているため、イナーシャリング１２のマス部４１によって慣性モーメントが生じ、それによりクランクシャフトＳの安定した回転動作が得られる。そして、エンジンの駆動に起因してクランクシャフトＳに曲げ振動等が作用すると、２つのプレート１３，１４よりなるフレキシブルプレート１１が弾性変形し、その曲げ振動等を吸収して減衰する。これにより、クランクシャフトＳの安定した回転動作を得つつ、振動等が抑制される。

ここで、このフレキシブルフライホイール１０では、第１プレート１３と第２プレート１４との間に環状空間部１５が設けられている。この場合、両プレート１３，１４からなるフレキシブルプレート１１の固有値（固有振動数）に関して、フレキシブルプレート１１の断面係数は、環状空間部１５を含む板厚を有するものとして決まる。固有値は断面係数の値によって定まるところ、この実施形態のフレキシブルフライホイール１０では、１枚のプレートを用いた場合や、平坦な円板状のプレートを２枚重ね合わせただけのフレキシブルプレートを用いた場合よりも、その固有値が高周波数側にシフトした状態となる。

また、フレキシブルプレート１１の内周寄りの部位において、第１プレート１３にセンタープレート５１が重ね合わされた状態で、フレキシブルプレート１１がクランクシャフトＳに固定されている。このため、クランクシャフトＳの曲げ振動等により、フレキシブルプレート１１の内周寄りの部位に応力が作用し、フレキシブルプレート１１が軸方向の表側へ向けて変形しようとすれば、その変形がセンタープレート５１によって受け止められる。そのため、フレキシブルプレート１１の内周寄りの部位における剛性が高められている。

以上詳述した本実施の形態のフレキシブルフライホイール１０によれば、以下の優れた効果が得られる。

前述したように、第１プレート１３と第２プレート１４との間に設けられた環状空間部１５により、フレキシブルプレート１１としての断面係数の値が高められ、固有値は高周波側にシフトした状態となっている。これにより、エンジンの動力発生部分の固有値との分散を図り、共振による振動増幅を抑制することができる。

このように環状空間部１５を有する構成では、環状空間部１５の形状や大きさ（回転中心軸方向の長さや径方向の長さ）によって、フレキシブルプレート１１としての断面係数の数値が変更される。そのため、環状空間部１５の形状や大きさを任意に変更すれば、フレキシブルプレート１１の断面係数の数値を任意に設定して所望の固有値に設定することが可能となる。したがって、１枚のプレートの板厚を厚くしたり、２枚のプレートを重ね合わせて板厚を厚くしたりしただけの構成よりも、固有値の調整幅を広げることが可能となる。

その上、環状空間部１５の大きさを変更すれば固有値を変更できるため、固有値を高い周波数域に上昇させるために、第１プレート１３及び第２プレート１４の板厚を不必要に厚くする必要がない。つまり、それら第１プレート１３及び第２プレート１４の板厚は、クランクシャフトＳに作用する振動等を吸収するのに支障のない弾性力が得られる厚さに設定すれば足りる。

したがって、フレキシブルプレート１１を第１プレート１３及び第２プレート１４で構成し、かつその間に環状空間部１５を形成した構成により、フレキシブルプレート１１の弾性力を維持しながら、固有値の調整幅を広げることができる。また、第１プレート１３と第２プレート１４とが組み合わされることにより、フレキシブルプレート１１としての剛性も高まることからその耐久性を向上させることもできる。

環状空間部１５は、クランクシャフトＳ寄り（回転中心寄り）の部位を除いた領域に環状をなすように設けられている。このため、第１プレート１３と第２プレート１４とが重なり合う領域部分は、中央部分の取付円板部２１，３１程度となり、そのような重なり領域は少なくなる。これにより、第１プレート１３と第２プレート１４との重なりによって剛性を向上させる場合でも、適度な剛性向上にとどめ、フレキシブルプレート１１の弾性力が必要以上に低下することを抑制できる。

第２プレート１４の外周側膨出部３６は、環状平面部３５よりもさらに外に膨らんで形成されている。これにより、フレキシブルフライホイール１０がクランクシャフトＳに固定されると、外周側膨出部３６よりも内周側には、センサ用プレート（図示略）を設置することが可能な空間領域Ａが形成される。これにより、空間を有効活用することができる。

第１プレート１３の内周寄りの部位にセンタープレート５１が重ね合わされた状態で、フレキシブルプレート１１がクランクシャフトＳに固定されている。これにより、クランクシャフトＳの曲げ振動等により、クランクシャフトＳの内周寄りの部位が軸方向の表側に変形しようとすれば、その変形がセンタープレート５１によって受け止められる。これにより、応力負荷の大きい内周寄りの部位における剛性を高め、フレキシブルプレート１１としての耐久性を高めることができる。

第１プレート１３は、内側テーパ部２４と外側テーパ部２６という２つの傾斜部分を有しているが、外側テーパ部２６の部分にはセンタープレート５１が設けられていない。外側テーパ部２６は内側テーパ部２４よりも外周側にあり、そこにかかる応力の大きさは内側テーパ部２４ほどではない。逆に、その外側テーパ部２６に至るまでセンタープレート５１を拡張すると、かえって第１プレート１３の弾性力を低下させしまう。その点、応力負荷の大きい回転中心寄りの内側テーパ部２４にだけ、センタープレート５１が設けられているため、剛性を高めつつ弾性力を維持することができる。

センタープレート５１は第２外周部５４を有するため、第１プレート１３の内側テーパ部２４と環状平面部２５との境界部分も、センタープレート５１による受け止め領域となる。このような境界部分では応力負荷が比較的大きいことから、その部分の変形がセンタープレート５１によって受け止められることにより、フレキシブルプレート１１の剛性を高め、耐久性をより向上させることができる。

また、フレキシブルプレート１１の回転中心寄りの部分では、センタープレート５１が重なり合うことで板厚が厚くなり、その分だけ断面係数の値が高くなり、それだけ固有値を高い周波数側へシフトする。これにより、センタープレート５１を設けることにより、固有値の調整幅をより広げることができる。

［他の実施形態］
（１）上記実施の形態では、環状空間部１５がクランクシャフトＳ寄り（回転中心寄り）の部位を除いた領域のほぼ全域にわたり設けられているが、環状空間部１５の大きさや設置箇所はそれに限定されず、任意である。図４に別形態の環状空間部を有するフレキシブルフライホイール１０の一例を示す。

図４に示すように、このフレキシブルフライホイール１０のフレキシブルプレート６１では、第１プレート６３の環状隆起部７２は、上記実施形態の環状隆起部２２よりも隆起の程度が小さくなっている。また、第２プレート６４については、取付円板部８１の外周部から表側に向かって傾斜し、第１プレート６３の内側テーパ部７４に沿った形状をなす内側テーパ部８４を有する。また、第２プレート６４の環状平面部８５は、第１プレート６３の環状平面部７５と当接し、その外周部から延びる外周側膨張部８６が設けられている。なお、この別形態では、センタープレート５１が設けられていない。

かかる構成における環状空間部６５は、上記実施形態の環状空間部１５と異なり、外周寄り部分にのみ設けられ、その断面形状も断面積についても、上記実施形態のものよりも小さくなっている。この別形態の環状空間部６５を有する構成であっても、フレキシブルプレート６１の固有値を高い周波数域へ上昇させることができる。そして、上記実施形態のフレキシブルプレート１１とこの別形態のフレキシブルプレート６１とでは、環状空間部１５，６５の大きさや設置箇所が異なるため、断面係数の値の違いによって異なる固有値を有することになる。このように環状空間部１５，６５の大きさや設置箇所を変更すれば、固有値を異ならせて調整できる。

また、この別形態のフレキシブルプレート６１では、両プレート６３，６４の環状平面部７５，８５が互いに当接した状態となっているため、空間領域Ａは、上記実施の形態のものよりも広い領域を確保することができ、空間の有効活用ができる。なお、空間領域Ａは環状をなしているものの、図４では、図面下部の空間領域Ａについてのみ示し、図面上部の空間領域Ａについては省略されている。

さらに、この別形態のフレキシブルプレート６１では、両プレート６３，６４の環状平面部７５，８５が重なり合った部分に、各応力調整孔７７ａ，８７ａが同じ位置に対応させて形成されている。つまり、各応力調整孔７７ａ，８７ａにより、フレキシブルプレート６１が板厚方向に貫通した状態となっている。これにより、個別のプレート６３，６４としての撓みやすさではなく、両者が重なり合った一つのフレキシブルプレート６１としての撓みやすさを付与することができる。

（２）上記実施の形態では、フレキシブルプレート１１に１個の環状空間部１５が形成された構成を採用したが、環状をなす複数の環状空間部１５が形成された構成を採用してもよい。例えば、環状隆起部２２と環状膨出部３２との形状を変更し、取付円板部２１，３１と外縁環状部２３，３３との間において、その中間部分と外周寄りの部分との２つの環状空間部１５を形成してもよい。

（３）上記実施の形態では、センタープレート５１が設けられた構成を採用したが、センタープレート５１を省略した構成を採用してもよい。センタープレート５１の存在により、回転中心寄りの部位での剛性が付与されるが、両プレート１３，１４の取付円板部２１，３１同士の重なりにより、１枚の場合よりも剛性は高められている。

（４）上記実施の形態では、センタープレート５１について、第１外周部５３の外周側に第２外周部５４を有する構成としたが、この第２外周部５４を省略した構成を採用してもよい。かかる構成によっても、応力が集中しやすい内側テーパ部２４での変形をセンタープレート５１で受け止めることができるため、フレキシブルプレート１１の剛性を高めることができる。もっとも、剛性向上という点では、本実施の形態のように第２外周部５４を有する構成が好適である。

（５）上記実施の形態では、フレキシブルプレート１１とセンタープレート５１とは直接当接して重ね合される構成としたが、それぞれの間に防振ゴム等の緩衝部材を介在させてもよい。これにより、間に介在する緩衝部材により、フレキシブルプレート１１とセンタープレート５１との擦れが抑制され、フレキシブルプレート１１への傷付きをより一層抑制することができる。

（６）上記実施の形態では、センタープレート５１において、その第２外周部５４の端縁部の構成について特に説明していないが、第１プレート１３と当接する側（裏側）を第１プレート１３から徐々に遠ざかって離れるように形成してもよい。これにより、それら端縁部分は周方向全域にアールとなって、第１プレート１３との衝突によってその第１プレート１３に傷が付くことを抑制できる。

（７）上記実施の形態では、フレキシブルプレート１１が第１プレート１３及び第２プレート１４により構成されているが、プレートの数を３枚以上に増やした構成を採用してもよい。この場合、増やしたプレートを用いて別の環状空間部を形成してもよい。

（８）上記実施の形態では、第１プレート１３は、中間環状部としての内側テーパ部２４及び第２外側環状部としての外側テーパ部２６を有しているが、中間環状部や第２外側環状部としては、直線状に傾斜するのではなく、クランクシャフトＳの軸方向に湾曲した形状をなすようにしてもよい。

（９）上記実施の形態では、第２プレート１４の裏側に形成された空間領域Ａを、クランクシャフトＳの回転数を検出（検知）するためのセンサ用プレート（図示略）を設置する空間として利用した。これに代えて、空間領域Ａを、フレキシブルプレート１１の近傍に配置される部材（例えば、エンジンを構成する部材であるシリンダブロック等）との干渉を回避するための凹状空間として利用してもよい。すなわち、第２プレート１４の外周側膨出部３６よりも回転中心側には、第２プレート１４の裏側に設けられる部材との干渉を回避するための凹状空間が形成されている構成としてもよい。空間領域Ａをこのような空間として利用しても、スペースを有効利用できる。

（１０）上記実施の形態では、回転機として車両の内燃機関（エンジン）を想定したが、本発明の適用についてはそれに限定されるものではなく、慣性モーメントを利用した回転の安定化や回転エネルギの保存等を図る目的で用いられるのであれば、例えばプレス機械などその適用対象は任意である。

１０…フレキシブルフライホイール、１１…フレキシブルプレート（弾性円板）、１３…第１プレート（第１弾性円板）、１４…第２プレート（第２弾性円板）、１５…環状空間部（固有値調整空間）、２１…取付円板部、２２…環状隆起部（外側環状部）、２３…外縁環状部（外側環状部、第３外側環状部）、２４…内側テーパ部（中間環状部）、２５…環状平面部（第２外側環状部）、２６…外側テーパ部（外側環状部、第２外側環状部）、３６…外周側膨出部、４１…マス部、５１…センタープレート（円板部材）、５２…中央円板部（当接円板部）。５３…第１外周部（外周部）、５４…第２外周部（外周部）、Ａ…空間領域（被検知体設置空間）、Ｓ…クランクシャフト（シャフト）。

Claims (6)

1. 回転機のシャフトの端部に固定されて当該シャフトに作用する振動を吸収する弾性円板と、
   前記弾性円板の外周部に設けられたマス部と、
   を備えたフライホイールであって、
   前記弾性円板は、第１弾性円板とその第１弾性円板よりも前記シャフト側に設けられた第２弾性円板とが重ね合わされ、その両者が重ね合わされた状態で、前記弾性円板の回転中心側では前記シャフトの端部に、外周側では前記マス部にそれぞれ固定され、
   前記第１弾性円板と前記第２弾性円板との間には、前記マス部との固定部位よりも回転中心側に、前記弾性円板の固有値を調整するための固有値調整空間が設けられていることを特徴とするフライホイール。
2. 前記固有値調整空間は、前記第１弾性円板及び前記第２弾性円板が前記マス部に固定された部位と前記シャフトに固定された部位との間のうち、前記シャフト寄りの部位を除いた領域に環状をなすように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のフライホイール。
3. 前記第２弾性円板は、前記マス部に固定される外周寄りの部分に、前記シャフトの軸方向に膨らむ外周側膨出部を有しており、前記外周側膨出部を用いて前記固有値調整空間が形成され、
   前記外周側膨出部よりも回転中心側には、前記シャフトの回転数を検知するための被検知体を設置する被検知体設置空間が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフライホイール。
4. 前記第１弾性円板は、平坦な円板状に形成され、前記シャフトに取り付けられる取付円板部と、その取付円板部の外周部から延び、前記シャフトとは反対側に向けて傾斜又は湾曲する中間環状部と、その中間環状部の外周部から前記マス部まで延びる外側環状部とを有し、
   前記固有値調整空間は、前記中間環状部の傾斜又は湾曲による膨らみを用いて形成されており、
   前記第１弾性円板を挟んで前記第２弾性円板とは反対側には、前記第１弾性円板及び前記第２弾性円板とともに前記シャフトの端部に固定される円板部材が設けられ、
   前記円板部材は、前記取付円板部に当接する当接円板部と、その当接円板部の周囲に設けられ、前記中間環状部に沿うように形成された外周部とを有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフライホイール。
5. 前記外側環状部は、前記中間環状部から延びる第１外側環状部と、その第１外側環状部から延び、前記シャフト側に向けて傾斜又は湾曲する第２外側環状部と、その第２外側環状部から延び、外周縁部分に前記マス部が設けられる第３外側環状部とを有し、
   前記固有値調整空間は、前記中間環状部及び前記第２外側環状部の傾斜又は湾曲による膨らみを用いて形成されていることを特徴とする請求項４に記載のフライホイール。
6. 前記円板部材の外周部は、前記第１弾性円板の前記外側環状部に至るまで延設されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のフライホイール。

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