JP3541717B2

JP3541717B2 - 内燃機関のフライホイール装置

Info

Publication number: JP3541717B2
Application number: JP06465899A
Authority: JP
Inventors: 敏郎島本
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: JP2000266126A

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９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、請求項１記載の本発明の内燃機関のフライホイール装置では、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アダプタプレートとの間に弾性部材を挟装するとともに、フレキシブルプレートの内周側部分をアダプタプレートとともにクランクシャフトの軸端に共締めして、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弾性部材により押圧する。
【０００９】
これにより、フレキシブルプレートの曲げ振動は弾性部材の弾性変形によって抑制される。
【００１０】
また、請求項２記載の本発明の内燃機関のフライホイール装置では、請求項１記載の内燃機関のフライホイール装置において、一対のアダプタプレートによりフレキシブルプレートを挟持するとともに、フレキシブルプレートと一対のアダプタプレートとの間にそれぞれ弾性部材を挟装して、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表裏両面から押圧する。
これにより、フレキシブルプレートの表裏両面に配された弾性部材の弾性変形によって曲げ振動はより効果的に抑制される。
【００１１】
さらに、請求項３記載の本発明の内燃機関のフライホイール装置では、請求項１又は２記載の内燃機関のフライホイール装置において、アダプタプレートを弾性変形可能として、フレキシブルプレートとフライホイールとの間に弾性部材とともに挟装する。
これにより、弾性部材の弾性変形とフライホイールとアダプタプレートとの間の摩擦抵抗とによって曲げ振動はより効果的に抑制される。
【００１２】
【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は本発明の第１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アダプタプレートの構成について示す図である。
【００１３】
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が固設されたフレキシブルプレート１を、アダプタプレート２とともにクランクシャフト５の端部に共締めされた構成になっている。
アダプタプレート２は、図２に示すように円盤状のプレートであり、フレキシブルプレート１と同様の弾性変形可能な金属（例えば、ＳＫ５Ｍ等）で形成されている。その内周側はフレキシブルプレート１への取付け部２１となっており、フレキシブルプレート１に密着するように平面状に形成されている。そして、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が設けられており、挿通孔１ａ，２ａ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ととも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。
【００１４】
アダプタプレート２の取付け部２１の外周側には段差２２が設けられており、段差２２を介して取付け部２１を取り巻くように外周部２３が設けられている。そして、外周部２３に近接する平面部に弾性部材としてのゴム６が環状に接着されている。ゴム６の厚さはアダプタプレート２をフレキシブルプレート１とともにクランクシャフト５に共締めしたときに、フレキシブルプレート１とアダプタプレート２の表面２４との間で圧縮されるよう設定されている。
【００１５】
また、アダプタプレート２をフレキシブルプレート１とともにクランクシャフト５に共締めし、フレキシブルプレート１にフライホイール７を取り付けたときには、外周部２３は裏面２５をフライホイール７により押されて弾性変形し、ゴム６は更に圧縮されるようになっている。そして、この弾性変形による弾性力により、裏面２５とフライホイール７との間では、常に接触圧が発生した状態となっている。
【００１６】
なお、アダプタプレート２の少なくとも裏面２５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。また、フライホイール７は、図示しないクラッチ機構の作動時にはクラッチフェーシングと摺動するようになっており、フライホイール７はその摩擦熱により相当高温になるため、ゴム６は耐熱性を有する材料を使用する。
【００１７】
本発明の第１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、フレキシブルプレート１に曲げ振動が発生すると、曲げ振動にともなう撓みに応じてアダプタプレート２にそなえられたゴム６も変形する。
例えば、図３に示すように、フレキシブルプレート１が鉛直面内で時計回り方向に変形した場合には、アダプタプレート２にそなえられたゴム６は、鉛直面内の上部ではフレキシブルプレート１がアダプタプレート２に接近することにより圧縮され、下部ではフレキシブルプレート１が遠ざかることにより膨張する。これは反時計回り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アダプタプレート２にそなえられたゴム６は、圧縮，膨張を繰り返す。このとき、ゴム６内部の内部摩擦によってフレキシブルプレート１の振動エネルギは消費されていき曲げ振動振幅は抑制される。
【００１８】
また、フレキシブルプレート１が曲げ変形すると、それに伴いフライホイール７も変位する。例えば、図３に示すように、フレキシブルプレート１が鉛直面内で時計回り方向に変形した場合には、フライホイール７も時計回り方向に回転し、アダプタプレート２に対しては相対的に下方に変位する。このとき、アダプタプレート２の外周部２３の裏面２５とフライホイール７との間には摩擦抵抗があるため、フライホイール７と裏面２５との間の滑りに伴う摩擦抵抗により摩擦熱が発生する。この摩擦熱は、フレキシブルプレート１の曲げ振動の振動エネルギが熱に変換されたものであり、このように振動エネルギが摩擦熱に変換されることでフレキシブルプレート１の振動は抑制される。
したがって、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）に比べて大幅に抑制される。
【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、アダプタプレート２にそなえらえたゴム６によりフレキシブルプレート１の曲げ変形を受け、ゴム６の圧縮，膨張にともなう振動エネルギの消費によりフレキシブルプレート１の曲げ振動振幅を抑制することができ、フレキシブルプレート１の耐久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、フライホイール７とアダプタプレート２との間の摩擦抵抗によりフレキシブルプレート１の振動を抑制させるようにもなっているので、より効果的に振動，騒音の低減をはかることができるという利点もある。
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、アダプタプレート２の取付け部２１が共締めされることにより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、アダプタプレート２にそなえられたゴム６にも接触し、さらに、フライホイール７はアダプタプレート２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がフレキシブルプレート１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】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図５〜図８は本発明の第２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５はその構成を示す断面図である。また、図６は、本フライホイール装置にかかるアダプタプレートの構成について示す図であり、図７は本フライホイール装置の要部構成を示す側断面図である。
【００２２】
図５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５７が固設されたフレキシブルプレート５１を、１対のアダプタプレート６０，７０により挟持してクランクシャフト５５の端部に共締めした構成になっている。
アダプタプレート６０，７０は、図６に示すように円盤状のプレートであり、フレキシブルプレート５１と同様の金属（例えば、ＳＫ５Ｍ等）で形成されている。その内周側はフレキシブルプレート５１への取付け部６１，７１となっており、フレキシブルプレート５１に密着するように平面状に形成されている。そして、フレキシブルプレート５１に設けられたボルト５４用の挿通孔５１ａに対応するように挿通孔６０ａ，７０ａが設けられており、挿通孔５１ａ，６０ａ，７０ａの位置をクランクシャフト５５の雌ねじ孔５５ａに合わせた上で、ボルト５４を雌ねじ孔５５ａに螺入することにより、フレキシブルプレート５１とともにクランクシャフト５５に共締めされている。
【００２３】
アダプタプレート６０，７０の取付け部６１，７１の外周側には段差６２，７２が設けられており、段差６２，７２を介して取付け部６１，７１を取り巻くように外周部６３，７３が設けられている。この外周部６３，７３には円周方向に所定の間隔でリベット孔６３ａ，７３ａが設けられている。また、アダプタプレート６０，７０のリベット孔６３ａ，７３ａに対応して、フレキシブルプレート５１にもリベット孔５１ｂが設けられている。
【００２４】
アダプタプレート６０，７０の外周部６３，７３とフレキシブルプレート５１との間には、リベット孔５１ｂ，６３ａ，７３ａの孔数に応じて複数の弾性体（防振ゴム）５６が挟装されるようになっている。防振ゴム５６の形状はドーナツ形（図７参照）になっており、その中央部にはリベット孔５６ａが設けられている。組立時には、図７に示すように、各リベット孔５１ｂ，６３ａ，７３ａ，５６ａの位置を一致させた上で、まずカラー５８を嵌入し、次にリベット５９を打ち込んで防振ゴム５６を固定するようになっている。
また、アダプタプレート６０，７０の外周部６３，７３とフレキシブルプレート５１との隙間幅は、防振ゴム５６の高さ（力が加えられていない状態での高さ）よりも狭く設定されている。このため、挟装時には防振ゴム５６は隙間幅まで圧縮された状態となっている。
【００２５】
本発明の第２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、クランクシャフト５５の回転にともないフレキシブルプレート５１に曲げ振動が発生すると、フレキシブルプレート５１の曲げ振動にともなう撓みに応じて、アダプタプレート６０，７０とフレキシブルプレート５１との隙間に挟装された防振ゴム５６も変形する。
【００２６】
例えば、図８に示すように、フレキシブルプレート５１が鉛直面内で時計回り方向に変形した場合には、アダプタプレート７０とフレキシブルプレート５１との隙間にそなえられた上部の防振ゴム５６Ａは、フレキシブルプレート５１がアダプタプレート７０に接近することにより圧縮され、下部の防振ゴム５６Ｂは、フレキシブルプレート５１がアダプタプレート７０から遠ざかることにより膨張する。
【００２７】
一方、アダプタプレート６０とフレキシブルプレート５１との隙間にそなえられた防振ゴム５６Ｃ，５６Ｄのうち、上部の防振ゴム５６Ｃは、フレキシブルプレート５１がアダプタプレート６０から遠ざかることにより膨張し、下部の防振ゴム５６Ｄは、フレキシブルプレート５１がアダプタプレート６０に接近することにより圧縮される。
【００２８】
これは、フレキシブルプレート５１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５１の曲げ変形にともないアダプタプレート６０，７０とフレキシブルプレート５１との隙間に挟装された防振ゴム５６は、圧縮，膨張を繰り返す。このとき、防振ゴム５６内部の内部摩擦によってフレキシブルプレート５１の振動エネルギは消費され、フレキシブルプレート５１の曲げ振動の振幅は抑制される。
したがって、エンジンの回転数がフレキシブルプレート５１の共振域に入った場合でも、例えば、第１実施形態において図４に示したのと同様に、フレキシブルプレート５１の振動の振幅は、アダプタプレート６０，７０が装着されない場合に比べて大幅に低減される。
【００２９】
このように、本内燃機関のフライホイール装置によれば、アダプタプレート６０，７０とフレキシブルプレート５１との隙間に挟装された防振ゴム５６によりフレキシブルプレート１の曲げ変形を受け、防振ゴム５６の圧縮，膨張にともなう振動エネルギの消費によりフレキシブルプレート５１の振動を抑制させるようになっているので、フレキシブルプレート５１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、フレキシブルプレート５１の耐久性や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。
【００３０】
また、フレキシブルプレート５１とクランクシャフト５５との取付け部は、アダプタプレート６０，７０の取付け部６１，７１が共締めされることにより強度が向上されるという利点もある。
【００３１】
なお、本発明は上述した各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、上述の第１実施形態では、ゴム６をそなえたアダプタプレート２をフレキシブルプレート１のフライホイール７側にのみ配設しているが、さらに、クランクシャフト５側にもゴムをそなえたアダプタプレートを配設し、フレキシブルプレート１をゴムにより挟み込むような構成にしてもよい。
また、アダプタプレート２にゴム６をそなえず、アダプタプレート２の外周部２３の裏面２５とフライホイール７との間の摩擦抵抗のみによって、フレキシブルプレート１の曲げ振動を抑制するようにすることも可能である。逆に、アダプタプレート２をフライホイール７に接触させず、ゴム６の弾性変形のみによってフレキシブルプレート１の曲げ振動を抑制するようにすることも可能である。
【００３２】
また、上述の第２実施形態では、防振ゴム５６をリベット５９により固定するようになっているが、リベット５９の代わりにボルトとナットにより固定してもよく、第１実施形態のごとくアダプタプレート６０，７０に加硫して固定するようにしてもよい。
さらに、上述の各実施形態では、弾性部材としてゴムを用いた場合について例示しているが、これに限定されず、つる巻バネや板バネ等のバネ材を用いることも可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の内燃機関のフライホイール装置によれば、アダプタプレートとフレキシブルプレートとの間に挟装された弾性部材の弾性変形により、フレキシブルプレートの振動を抑制す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、その耐久性や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。
【００３４】
加えて、フレキシブルプレートにアダプタ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の耐久性や信頼性が確保されるという利点もある。
また、請求項２記載の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一対のアダプタプレートとの間にそれぞれ弾性部材が挟装されているので、フレキシブルプレートの振動をより抑制することができ、効果的に振動，騒音低減をはかることができるという利点がある。
【００３５】
また、請求項３記載の本発明の内燃機関のフライホイール装置によれば、フライホイールとアダプタ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抑制するようになっているので、より効果的に振動，騒音低減をはかることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１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側断面図である。
【図２】本発明の第１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アダプタプレートの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１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】本発明の第１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】本発明の第２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側断面図である。
【図６】本発明の第２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アダプタプレートの構成を示す平面図である。
【図７】本発明の第２実施形態としての内燃機関のフライホイール装置の要部構成を示す側断面図である。
【図８】本発明の第２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９】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アダプタプレート
４ボルト
５クランクシャフト
６バネ
７フライホイール
５１フレキシブルプレート
５４ボルト
５５クランクシャフト
５６防振バネ
５８カラー
５９リベット
６０，７０アダプタプレート

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の外周側部分に固設するとともに該フレキシブルプレートの内周側部分を機関のクランクシャフトに締結した内燃機関のフライホイール装置において、
該フレキシブルプレートとともに該クランクシャフトの軸端に締結されるアダプタプレートと、
該フレキシブルプレートと該アダプタプレートとの間に挟装される弾性部材とをそなえ、
該フレキシブルプレートの内周側部分を該アダプタ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弾性部材により押圧する
ことを特徴とする、内燃機関のフライホイール装置。
該アダプタプレートを一対そなえ、
該一対のアダプタプレートにより該フレキシブルプレートを挟持するとともに、該フレキシブルプレートと該一対のアダプタプレートとの間にそれぞれ挟装される該弾性部材により、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表裏両面から押圧する
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関のフライホイール装置。
該アダプタプレートが弾性変形可能であって該フレキシブルプレートと該フライホイールとの間に該弾性部材とともに挟装した
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の内燃機関のフライホイール装置。