JP3541716B2

JP3541716B2 - 内燃機関のフライホイール装置

Info

Publication number: JP3541716B2
Application number: JP06465799A
Authority: JP
Inventors: 敏郎島本; 徳司安藤
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2019-03-11
Also published as: JP2000266125A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルク伝達を行なうとともに曲げ方向の振動を減衰するためのフレキシブルプレートをそなえた、内燃機関のフライホイール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の内燃機関（エンジン）では、クランクシャフトの後端にフライホイールを取り付け、その慣性力を利用して軸トルクを平均化し回転の円滑化を図っている。ところが、高回転域において、クランク軸からフライホイールまでのマス−バネ系により、クランク軸後部からフライホイール部にかけて曲げ共振現象が生じる。この曲げ振動の共振振動数がエンジンの中・高回転域に存在すると不快な振動や騒音が発生することになり、ドライバに不快感を与えたり、クラッチ切れを悪化させたり、クランクシャフトのフライホイール取付部に大きな応力を生じさせることになる。
【０００３】
そこで、近年では、図７に示すように、クランクシャフト９５の後端にフレキシブルプレート９１を装着し、フレキシブルプレート９１を介してフライホイール９４を装着したフライホイール装置が実用化されている。フレキシブルプレート９１は、円周方向に剛性が高く半径方向には剛性が低い円盤状の部材であり、内周部をクランクシャフト９５の後端に固定され外周部をフライホイール９４に固定されている。このフレキシブルプレート９１を装着することにより、フライホイール装置全体の曲げ剛性を低下させ、曲げ振動の共振現象を低回転域で発生させて中・高回転域でのエンジン振動・騒音，フライホイール振れ及びクランクシャフトの応力を抑制するようになっているのである。なお、９２，９３はアダプタプレートである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したフレキシブルプレート９１をそなえたフライホイール装置の場合、フレキシブルプレート９１の装着により中・高回転域での全体の振動・騒音，フライホイール振れ及びクランクシャフトの応力は抑制される反面、常用回転域で共振現象が生じてしまう。これによりフレキシブルプレート９１に生じる応力は、特に、フレキシブルプレート９１においてクランクシャフト９５との取り付け部の境界部分に集中しやすく、疲労クラックが発生したり、また、取り付け面において磨耗（フレッチング）が生じたりする虞がある。
【０００５】
これに対し、フレキシブルプレートの板厚を厚くして強度を向上させることも可能であるが、フライホイール装置全体の剛性も向上してしまい、振動・騒音の低減効果が小さくなってしまう。
また、特開平０９−１４４８１３号公報に開示されているように、フレキシブルプレートとクランクシャフトとの間に材質の異なる２つの円盤状プレートを挟み、内周部をボルトでフレキシブルプレートとともにクランクシャフトに締結し、外周部はリベットでフレキシブルプレートと締結するようにした技術が提案されている。この技術は、フレキシブルプレートにたわみが生じたときに各プレート間に発生する摩擦により、フレキシブルプレートの振動を抑えるようにしたものである。
【０００６】
しかしながら、この技術のようにプレートの両端を締結した場合には、各プレートは接触面ですべることなく一体にたわむことになり、振動エネルギを吸収できるほどの摩擦を期待することはできない。さらに、円盤状プレートの材質によっては、例えば、ゴム等の柔らかい材質の場合には、フレキシブルプレートをクランクシャフトに強く締結することができず、振動により緩みが生じたりする虞もある。また、金属のように硬い材質の場合には、フライホイール装置全体の剛性が向上してしまい、フレキシブルプレート付きフライホイール装置の装着効果が低減してしまう。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、フレキシブルプレート付きフライホイール装置による振動・騒音の低減効果を損なうことなく、フレキシブルプレートの耐久性を確保できるようにした、内燃機関のフライホイール装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の内燃機関のフライホイール装置では、湾曲した断面形状を有する弾性変形可能な一対のダンピングプレートによって円周方向に剛性が高く径方向に剛性が低い円盤状のフレキシブルプレートを挟み、フレキシブルプレートの内周側部分をダンピングプレートとともにクランクシャフトの軸端に共締めするとともに、フレキシブルプレートの内周側部分よりも径方向外側の所定部分を一対のダンピングプレートの湾曲部により表裏から押圧しながら挟み込む。
【０００９】
これにより、フレキシブルプレートの曲げ振動はダンピングプレートの湾曲部との間の摩擦抵抗によって抑制される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図４は本発明の一実施形態としての内燃機関のフライホイール装置を示すもので、図１はその構成を示す要部断面図である。また、図２は、本フライホイール装置にかかるダンピングプレートの構成について示す図である。
【００１１】
図１に示すように、本フライホイール装置は、外周部にフライホイール７がボルト６によって固設されたフレキシブルプレート１を１対のダンピングプレート２，３で挟み込んだ構成になっている。ダンピングプレート２，３の内周側にはフレキシブルプレート１に設けられたボルト４用の挿通孔１ａに対応するように挿通孔２ａ，３ａが設けられている。これらの挿通孔１ａ，２ａ，３ａの位置をクランクシャフト５の雌ねじ孔５ａに合わせた上で、ボルト４を雌ねじ孔５ａに螺入することにより、フレキシブルプレート１とダンピングプレート２，３とが一体にクランクシャフト５に共締めされるようになっている。
【００１２】
ダンピングプレート２，３は、フレキシブルプレート１と同様の弾性変形可能な材質（例えば、ＳＫ５Ｍ等）で形成され、図１及び図２に示すように、取付け部２１，３１と複数の板バネ２２，３２とから構成されている。取付け部２１，３１は、上記の挿通孔２ａ，３ａが設けられる部分であり、少なくともクランクシャフト５の径よりも大きく、かつ平面状に形成されており、ダンピングプレート２，３の締結時には、フレキシブルプレート１及びクランクシャフト５に密着するようになっている。
【００１３】
一方、板バネ２２，３２は、取付け部２１，３１から均等な間隔で放射状に延びたプレートであり、その放射方向に延びる面はＳ字状に湾曲して形成され、それぞれ逆方向に凸となる２つの湾曲部２３と２４，３３と３４を有している。ダンピングプレート２，３とフレキシブルプレート１とを共締めする場合には、外周側の湾曲部２４，３４がフレキシブルプレート１を挟み込むように、内周側の湾曲部２３，３３を外側（フレキシブルプレート１とは逆側）に向け、外周側の湾曲部２４，３４を内側（フレキシブルプレート１側）に向けて配設するようになっている。
【００１４】
したがって、ダンピングプレート２，３をフレキシブルプレート１を挟んでクランクシャフト５に締結したときには、外周側湾曲部２４，３４はフレキシブルプレート１に接触して外側方向の力を受けて変位し、板バネ２２，３２に撓みが生じることになる。この板バネ２２，３２に生じた撓みは、外周側湾曲部２４，３４をフレキシブルプレート１に押し付けるように作用し、フレキシブルプレート１と外周側湾曲部２４，３４の接触面２５，３５との間には、常に接触圧が発生した状態となっている。
なお、ダンピングプレート２，３にはリン酸塩皮膜処理等の表面処理が施されており、耐摩擦性の向上が図られている。
【００１５】
本発明の一実施形態としての内燃機関のフライホイール装置は上述のごとく構成されているので、フレキシブルフライホイールＡｓｓｙに曲げ振動が発生すると、フレキシブルプレート１を挟持するように接触するダンピングプレート２，３にもフレキシブルプレート１の撓みに応じて撓みが生じる。
【００１６】
例えば、図３の断面図に示すように、フライホイール７の曲げ振動により、フレキシブルプレート１が鉛直面内で図３中時計回り方向に変形した場合（図３は変形を極端に示している）には、ダンピングプレート３の上部の板バネ３２Ａとダンピングプレート２の下部の板バネ２２Ｂとは、フレキシブルプレート１に押されるようにして変形する。これにより、ダンピングプレート２，３の各板バネ２２Ｂ，３２Ａのフレキシブルプレート１との接触面２５Ｂ，３５Ａは、フレキシブルプレート１上を滑りながら外側へ移動する。このとき、接触面２５Ｂ，３５Ａとフレキシブルプレート１との間には摩擦抵抗があるため、接触面２５Ｂ，３５Ａのフレキシブルプレート１上での移動に伴う摩擦抵抗により摩擦熱が発生する。
【００１７】
一方、ダンピングプレート３の下部の板バネ３２Ｂとダンピングプレート２の上部の板バネ２２Ａとは、フレキシブルプレート１の時計方向への回転によりフレキシブルプレート１から受けていた押圧力が弱まることにより共締め前の初期位置に戻ろうと変形し、フレキシブルプレート１の変形に追随して時計回り方向に変形する。したがって、ダンピングプレート２，３の各板バネ２２Ａ，３２Ｂのフレキシブルプレート１との接触面２５Ａ，３５Ｂは、フレキシブルプレート１上を滑りながら内側へ移動することになり、この接触面２５Ａ，３５Ｂとフレキシブルプレート１との間にも摩擦抵抗による摩擦熱が発生する。
【００１８】
これは、フレキシブルプレート１が他の方向に曲げ変形した場合も同様であり、フレキシブルプレート１の曲げ変形にともないダンピングプレート２，３の接触面２５，３５とフレキシブルプレート１との間では摩擦抵抗に基づく摩擦熱が発生する。この摩擦熱は、フレキシブルプレート１の曲げ振動のエネルギが熱に変換されたものであり、このように曲げ振動のエネルギが摩擦熱に変換されていくことで、フレキシブルプレート１の振動レベルは抑制される。したがって、エンジンの回転数がフレキシブルプレート１の共振域に入った場合でも、図４に示すように、フレキシブルプレート１の振動の振幅は、ダンピングプレート２，３が装着された場合（図４中の実線参照）には、ダンピングプレート２，３が装着されない場合（図４中の一点鎖線参照）に比べて抑制される。
【００１９】
このように、本内燃機関のフライホイール装置によれば、フレキシブルプレート１とダンピングプレート２，３との間の摩擦抵抗によりフレキシブルプレート１の振動を減衰させるようになっているので、フレキシブルプレート１の板厚を増加させることなく曲げ振動振幅を抑制することができ、その耐久性，信頼性の確保と振動，騒音の低減とがともに可能になるという利点がある。
【００２０】
また、フレキシブルプレート１とクランクシャフト５との取付け部は、ダンピングプレート２，３の取付け部２１，３１が共締めされることにより当該取付け部の強度が向上されるという利点もある。さらに、フレキシブルプレート１は、クランクシャフト５との取付け部のみならず接触面２５，３５においてもダンピングプレート２，３と接触するようになっているので、曲げ変形にともなう応力のクランクシャフト５との取付け部への集中を緩和することができ、より耐久性を向上させることができるという利点もある。
【００２１】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、ダンピングプレート２，３はフレキシブルプレート１に対して対称に取り付けられるようになっているが、接触面２５，３５の周方向の位置は完全に一致している必要はなく、交互にずらして取り付けるようにしてもよい。また、径方向の接触位置についても同様であり、例えば、接触面２５の方が接触面３５よりも外周側に接触するようにしてもよく、その逆であってもよい。
以上のいずれの場合でも、フレキシブルプレートとダンピングプレートとの間での摩擦によりフレキシブルプレートの曲げ振動が減衰し、振動，騒音が低減されるとともに、耐久信頼性も確保される。
【００２２】
また、ダンピングプレートの形状に関しても、上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施すること可能であり、フレキシブルプレートの内周側部分をダンピングプレートとともにクランクシャフトの軸端に共締めするとともに、フレキシブルプレートの内周側部分よりも径方向外側の所定部分をダンピングプレートの湾曲部により表裏から挟み込めるような形状であればよい。
【００２３】
例えば、図５に示すダンピングプレート７０，７５のように、取付け部７１，７６から放射状に延びる板バネ７２，７７に複数の湾曲を設けて、複数の接触面７３，７８，７４，７９によりフレキシブルプレート１を挟持するようにしてもよい。
さらに、図６に示すように、取付け部８１と円環上の接触部８２とをバネ部８３により連結することによりダンピングプレート８を構成してもよい。つまり、バネ部８３により接触部８２をフレキシブルプレートに付勢して、接触部８２がフレキシブルプレートに所定の面圧で接触するようにするのである。このような構成によれば、ダンピングプレートとフレキシブルプレートとの接触面が増大し、これにより摩擦抵抗も増大するので、フレキシブルプレートの振動の減衰をより大きくすることができるという利点がある。
【００２４】
また、上述のように一対のダンピングプレートによりフレキシブルプレートを挟み込むのではなく、何れか一方の側にのみダンピングプレートを取り付けて共締めし、この一つのダンピングプレートによりフレキシブルプレートの共締めされた内周側部分よりも径方向外側の所定部分を押圧するようにしてもよい。このような構成でも、ダンピングプレートを装着しないフライホイール装置に比べて、曲げ振動の抑制が期待できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の内燃機関のフライホイール装置によれば、フレキシブルプレートとダンピングプレートとの間の摩擦抵抗によりフレキシブルプレートの振動を減衰させるようになっているので、フレキシブルプレートの板厚を増加させることなく曲げ振動を抑制することができ、振動，騒音低減が図られるとともにその耐久性や信頼性も確保されるという利点がある。
【００２６】
加えて、フレキシブルプレートにダンピングプレートが共締めされることにより、フレキシブルプレートのクランクシャフトへの取付け部分の曲げ変形によりフレキシブルプレートに発生する応力を低減することができ、さらにその耐久性や信頼性が確保されるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての内燃機関のフライホイール装置の構成を示す要部側断面図である。
【図２】本発明の一実施形態としての内燃機関のフライホイール装置にかかるダンピングプレートの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態としての内燃機関のフライホイール装置の作用効果を説明するための模式図である。
【図４】本発明の一実施形態としての内燃機関のフライホイール装置の作用効果を説明するための周波数と振幅の関係を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態としての内燃機関のフライホイール装置にかかるダンピングプレートの変形例を示す要部側断面図である。
【図６】本発明の一実施形態としての内燃機関のフライホイール装置にかかるダンピングプレートの他の変形例を示す斜視図である。
【図７】従来の内燃機関のフライホイール装置の構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
１フレキシブルプレート
２，３ダンピングプレート
２１，３１取付け部
２２，３２板バネ
２３，３３湾曲部
２４，３４湾曲部
２５，３５接触面
４ボルト
５クランクシャフト
７フライホイール

Claims

所定の慣性モーメントを有するフライホイールと、円周方向に剛性が高く径方向に剛性が低い円盤状のフレキシブルプレートとをそなえ、該フライホイールを該フレキシブルプレートを介して該機関のクランクシャフトに固設する内燃機関のフライホイール装置において、
湾曲した断面形状を有する弾性変形可能な一対のダンピングプレートをそなえ、
該一対のダンピングプレートにより該フレキシブルプレートを挟み、該フレキシブルプレートの内周側部分を該ダンピングプレートとともに該クランクシャフトの軸端に共締めするとともに、
該フレキシブルプレートの該内周側部分よりも径方向外側の所定部分を該一対のダンピングプレートの湾曲部により表裏から押圧しながら挟み込む
ことを特徴とする、内燃機関のフライホイール装置。