JP6478681B2 - フレキシブルフライホイール装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のドライブプレートなどの弾性板と、質量体としてのフライホイールとの組合せに好適なフレキシブルフライホイール装置に関するもので、内燃機関としての自動車等のエンジンの高速回転に対応して、質量体の捩じり振動や、曲げ振動にともなう質量体の破損、飛散防止を図ったフレキシブルフライホイール装置に関するものである。

一般に、内燃機関は、エンジンからの駆動をクランクシャフトを介して伝達する。このクランク軸等の回転を安定させるためにフライホイールが設けられている。この内燃機関に用いられるフライホイール等の質量体をクランクシャフトに直結した場合には質量体の質量に基づく曲げ振動が生じる。この曲げ振動が騒音となる。このため、クランク軸とフライホイールとの間に弾性板を設け、曲げ振動の固有振動数をズラスことで騒音の発生を低減させている。

特許文献１には、内燃機関に用いられるフライホイールとして、質量体の曲げ振動に起因する騒音を低減させるために弾性板を介在させること、さらに質量体と弾性板との間にバネ部材を設けることで、騒音の低減に一層効果を発揮することが示されている。

特許文献２には、弾性板の例としてドライブプレートが、質量体の例としてフライホイールが示され、その間に皿バネを配置したフレキシブルフライホイール装置が示されている。

特許第３５０２５４９号公報 特開２００７−１６２７９２公報

内燃機関として自動車等のエンジンの高速回転に対して、フライホイール等の質量体はもともと頑丈な鋳鉄で出来ているので耐久性においては優れている。その質量体が高速運転により、回転数が高速領域となると、曲げ振動や捩じり振動の複雑な動きにともない、質量体に曲げや捩じりの力がかかる他、遠心力も働く。

そこで、質量体に亀裂等があると高速回転で、質量体の最外部の破断、破損し、飛散する可能性が大となる。

このようなフレキシブルフライホイール装置の従来の構成を、図５および図６にて説明する。図５は、フレキシブルフライホイール装置の従来の構成を側断面図に示したもので、後述する全体構成として示す図１の（ｂ）の側断面図に対応するものである。図５において、弾性体１の外周に沿って質量体２が要所を取付ねじ５にて固定されている。この弾性体１の上端部１ａと質量体２の外周部２ａとは図５に図示の如く並設されている。

また、別の従来例を図６に示す。図６に図示するように弾性板１１と質量体１２との間にばね部材１８を介在させ、図５の従来例よりも振動・騒音の面で改善したものである。弾性板１１と質量体１２がその要所に取付ねじ１５により固定されている。弾性板１１の軸心１６の近傍には、補強板１３と、クランクシャフト側補強版１４が設けられている。図５の従来例と同様に、図６の従来例においても、弾性体１１の上端部１１ａと質量体１２の外周部１２ａとは図６に図示の如く並設されて取付固定されている。

かかる従来の構成において、これらの質量体２および１２はもともと頑丈な鋳鉄で出来ているので耐久性においては優れている。基本的には回転速度に対応してバランスを保つ構造になっている。通常、回転速度が高速になればなるほど、質量体２あるいは１２には遠心力により外方への力がかかる。即ち、質量体２あるいは１２が高速運転により、回転数が高速領域となると、曲げ振動や捩じり振動などの複雑な動きにともない、質量体２あるいは１２に曲げや捩じりなどの力の他に、遠心力も働く。

そこで、質量体２あるいは１２に経年変化や亀裂等があると高速回転で、質量体の外周部２ａあるいは１２ａが破断、破損し飛散等する可能性が大となる。

かかる従来の問題点を解決するために、本発明は、質量体の外周を弾性体の外周壁で保護し、質量体が破断、破損し、飛散等することを防止し、飛散等してもそのエネルギーを緩和するフレキシブルフライホイール装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、内周側が内燃機関の出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体から成り、前記弾性板の外周端に、前記質量体の外周を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設けたことを特徴とするフレキシブルフライホイール装置を提供するものである。

本発明によれば、前記弾性板の外周端の折曲げ部により、前記質量体の最外周面を覆うことで、前記質量体が高速回転したとしても、また、前記質量体が劣化したり、亀裂が入ったとしても質量体の破損、破断、飛散を防ぐことができる。また、折曲げ部を設けることにより、弾性板を取り付けるボルト位置からその外周の縁巾がより広く確保でき、その結果引き裂きに対する強度も増すことができ、回転強度の向上が図られる。また、質量体が破損、飛散したとしても折曲げ部が緩衝吸収壁となり、その周辺のミッションハウジング外へと飛び出すことも防止できる。さらには、弾性板の外周に折曲げ部を設けることにより、弾性板の軸方向の撓み剛性が高くなり、弾性板の剛性調整にも利用できる。

また、本発明は、内周側が内燃機関の出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体から成り、前記弾性板の外周端に、前記質量体の外周の少なくとも一部を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、前記質量体は剛性度が強いので、前記質量体の外周の少なくとも一部を前記弾性板の外周端の折曲げ部により覆うことで、前記質量体が高速回転したとしても、また、前記質量体が劣化したり、亀裂が入ったとしても質量体の破損、破断、飛散等を防ぐことができる。また、弾性板の剛性調整にも利用できる。

また、本発明は、前記質量体の外周に、前記弾性板の前記折曲げ部の先端に対向する位置に段部を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、前記質量体の破損、飛散等を防止できるとともに前記質量体の外周に段部を設けることで、前記質量体の後段に取付られる取付部品（ダンパーなど）との外径確保等することができる。
また、本発明は、前記弾性板の折曲げ部の外側には取付部品がないことを特徴とする。
本発明によれば、弾性板の外側に構成部品等の取付部品がないので、回転力による遠心力が働いても弾性板が外側に引きずられることなく質量体の破損等を防止できる。

また、本発明は、内周側が内燃機関の出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体から成り、前記弾性板と前記質量体の間にばね部材を配置したものであって、前記弾性板の外周端に、前記質量体の外周を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、前記弾性板と前記質量体との間に配置されるばね部材により曲げ振動をより減衰させることができるとともに、前記弾性板の外周端の折曲げ部により、前記質量体の外周を覆うことで、前記質量体が高速回転したとしても、また、前記質量体が劣化したり、亀裂が入ったとしても質量体の破損、破断、飛散等を防ぐことができる。また、弾性板の剛性調整にも利用できる。

また、本発明は、内周側が内燃機関の出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体から成り、前記弾性板と前記質量体の間にばね部材を配置したものであって、前記弾性板の外周端に、前記質量体の最外周面の少なくとも一部を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、前記弾性板と前記質量体との間に配置されるばね部材により曲げ振動をより減衰させることができるとともに、前記質量体は剛性度が強いので、前記質量体の外周の少なくとも一部を前記弾性板の外周端の折曲げ部により覆うことで、前記質量体が高速回転したとしても、また、前記質量体が劣化したり、亀裂が入ったとしても質量体の破損、破断、飛散を防ぐことができる。また、折曲げ部を設けることにより、弾性板を取り付けるボルト位置からその外周の縁巾がより広く確保でき、その結果引き裂きに対する強度も増すことができ、回転強度の向上が図られる。また、質量体が破損、飛散したとしても折曲げ部が緩衝吸収壁となり、その周辺のミッションハウジング外へと飛び出すことも防止できる。さらには、弾性板の外周に折曲げ部を設けることにより、弾性板の軸方向の撓み剛性が高くなり、弾性板の剛性調整にも利用できる。

本発明によれば、前記弾性板の外周端の折曲げ部により、前記質量体の外周の全体を、あるいは、少なくとも一部を所定のクリアランスをもって覆うことで、前記質量体が高速回転したとしても、また、前記質量体が劣化したり、亀裂が入ったとしても質量体の破損、破断、飛散を防ぐことができる。また、折曲げ部を設けることにより、弾性板を取り付けるボルト位置からその外周の縁巾がより広く確保でき、その結果引き裂きに対する強度も増すことができ、回転強度の向上が図られる。また、質量体が破損、飛散したとしても折曲げ部が緩衝吸収壁となり、その周辺のミッションハウジング外へと飛び出すことも防止できる。さらには、弾性板の外周に折曲げ部を設けることにより、弾性板の軸方向の撓み剛性が高くなり、弾性板の剛性調整にも利用できる。また、本発明によれば、前記質量体の外周に、前記弾性板の前記折曲げ部の先端に対向する位置に段部を設けることで、前記質量体の破損、飛散等を防止できるとともに前記質量体の後段に取付られる取付部品（ダンパーなど）との外径確保等することができる。

本発明の一実施形態に係るフレキシブルフライホイール装置の全体構成を示す図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側断面図、図１（ｃ）は背面図をそれぞれ示している。 本発明の一実施形態に係るフレキシブルフライホイール装置の側断面図であり、図１（ｂ）と同じものであるが従来例との比較説明のために図面をあらためたものである。 本発明の他の実施形態に係るフレキシブルフライホイール装置の一部破断した側断面図である。 本発明の他の実施形態に係るフレキシブルフライホイール装置の一部破断した側断面図である。 従来のフレキシブルフライホイール装置の側断面図である。 従来の他のフレキシブルフライホイール装置の側断面図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

まず、本発明の対象となるフレキシブルフライホイール装置の全体構成を図１により説明する。

図１（ａ）は、フレキシブルフライホイール装置を内燃機関のエンジンに接続されるクランクシャフトのクランク軸に結合する側からみた正面図を示しており、図１（ｂ）は、その側面を断面図として示し、図１（ｃ）は、トランスミッション系に接続される側からみたものを、その背面図として示している。

図１において、１は弾性板であり、円盤状で強度は強く剛性は比較的低くして振動・騒音を低減するもので、一例としてはドライブプレートである。２は質量体であり、弾性板の外周囲に位置し、低速回転時、高速回転時などにおいて、自分の慣性力により、回転をスムーズにして振動を抑える役割ももっている。この質量体の一例としてフライトマスや、フライトホイールなどと呼ばれるものが使用される。弾性板１の外周に、この質量体２が、取付ねじ５により複数個所にて質量体２の取付孔５１により取付固定される。弾性板１の中央の軸心６の周囲にはリンフォースとも呼ばれる、補強板３と、シャフト側補強版４が取付けられている。弾性板１と質量体２とによりなるフレキシブルフライホイール装置が、締結孔７によりクランクシャフト等に取付けられる。

かかる構成において、図１（ｂ）の側断面図を新らためて示す図２の側断面図を用いて説明する。図２において、弾性板１の外周部１ａに折曲げ部１ｂを設けてある。この折曲げ部１ｂが質量体２の外周部２ａを包み込むように弾性板１と質量体２が取付け固定される。折曲げ部１ｂと質量体２の外周部２の外周面とは適度のクリアランス（隙間）をもって配置される。このクリアランスは破損した質量体２が過大な衝撃力を持たないよう、小さいレベルが望ましいが、適度の隙間であってよい。その隙間は、破損等の防止作用が働くのに有効な範囲でよく、折曲げ部の板厚と同等かそれより以下が好適である。また所謂接触あるいは一部接触している状態であってもよい。このことは以下の別の実施形態においても同様である。
この弾性体１の外周部１ａの折曲げ部１ｂにより、質量体２に異常な負荷がかかり、質量体１の外周部２ａが破損、破壊が始まるとしても、あるいは、取付ねじ５により固定される質量体２の取付け部分から亀裂乃至は破損が始まるとしても、その破損、飛散を防止することができる。この弾性板１の折曲げ部１ｂの外周、外側にリングギア等の構成部品が取り付けられる場合、この構成部品の飛散防止等に機能するものではない。即ち、この折曲げ部１ｂは質量体２の飛散防止等に機能するものであり、外側に取り付けられる構成部品等の取付部品の飛散防止等に直接寄与するものではない。また、弾性板１の折曲げ部１ｂの外周、外側に取付部品があるとその取付部品にも遠心力が働き、折曲げ部１ｂにより大きな力が加わり、本来の破損等の防止機能が弱まることが考えられる。従って、弾性板１の折曲げ部１ｂの外側には取付部品が取付けられていないほうが望ましいが、軽量で影響がなければよくこれに限定されるものではない。このことは、以下別の実施形態においても同様である。なお、この折曲げ部１ｂは、図示例では円環状のものとして示しているが、断続的な円環曲げ部であってもよい。また、この質量体２には、折曲げ部１ｂに対向した位置に段部２ｂが設けられている。この質量体２の外周の段部２ｂにより、質量体の後段に取付られる取付部品（ダンパーなど）との外径確保等することができる。また、この段部２ｂを取付の位置合わせ等に用いてもよい。なお、この折曲げ部１ｂは、フランジと呼ばれるものであってよい。

図３は、別の実施形態を示し、先に説明の図２の折曲げ部１ｂに代えて、質量体２の外周部２ｃの全体を覆うように、その質量体２の厚さに見合った折曲げ部１ｃを形成したものである。なお、この折曲げ部１ｃも先と同様、フランジと呼ばれるものであってよい。

かかる構成により、質量体２が遠心力により破損、破壊して飛びだそうとしても弾性体１の折曲げ部１ｃにより、質量体２の破損、破壊、飛散を防止できる。なお、図２、図３に示した折曲げ部１ｂ、１ｃ自体の厚さは均一に示してあるが、質量体２との関係や補強等の関係などから適宜厚さが変えられているものであってもよい。

図４は、さらに別の実施形態を示し、先に従来例として説明した図６に図示の弾性板１１と質量体１２との間にばね部材１８を介在させ、振動・騒音の面で改善したフレキシブルフライホイール装置において、質量体１１の破損・破壊し飛散するのを防止するものである。なお、このばね部材１８としては、図示例では、皿ばねを例に示しているが、これに限られものではなく、ゴム等の弾性体や、その他減衰部材、合成樹脂ばね等用いてもよい。

図４において、弾性板１１の外周部１１ａに折曲げ部１１ｂを設けてある。この折曲げ部１１ｂが質量体１２の最外周部１２ａを包み込むように弾性板１１と質量体１２が取付け固定される。この弾性体１１の外周部１１ａの折曲げ部１１ｂにより、質量体１２に異常な負荷がかかり、質量体１１の外周部１２ａが破壊・破損が始まるとしても、あるいは、取付ねじ１５により固定される質量体１２の取付け部分から亀裂乃至は破損が始まるとしても、その破壊、飛散を防止することができる。なお、この折曲げ部１１ｂも先と同様、フランジと呼ばれるものであってよい。また、この折曲げ部１１ｂは、図示例では円環状のものとして示しているが、断続的な円環曲げ部であってもよい。また、この質量体１２には、折曲げ部１１ｂに対向した位置に段部１２ｂが設けられている。この質量体２の外周の段部１２ｂにより、質量体の後段に取付られる取付部品（ダンパーなど）との外径確保等することができる。また、この段部１２ｂを取付の位置合わせ等に用いてもよい。

さらには、図４の構成において、先の図３にて説明したのと同様に、段部１２ｂを設けるのではなく、質量体１２の外周部１２ａから折曲げ部が質量体１２の最外周の全体を覆うようにしてもよい。折曲げ部１１ｂ自体の厚さは、質量体２との関係や補強等の関係などから適宜その厚さが変えられているものであってもよい。

また、図２、図４に示される質量体２あるいは１２の外周を覆う折曲げ部１ｂあるいは１１ｂのその配置の長さや厚さは、これら実施形態に限られるものではなく、種々の変形が考えられる。

また、本発明の実施形態として、補強板を設けたもの例に挙げているが、適宜設けられるものであり、補強板が省略されたものであってもかまわない。

なお、用語について、一般に、弾性板と質量体の一体をフライホイールと称す場合もあるが、本発明の実施形態としては、質量体としてフライホイール、弾性板の例としてドライブプレート等として説明したが、これらに限定されるものではない。

また、本発明では、弾性板と質量体を合わせて、捩じり振動、曲げ振動等に対する剛性とエンジン回転に対応する振動を抑えることから、フレキシブルフライホイール装置としている。従って、名称から限定的に解釈されるべきではない。

以上説明した各実施形態は、本発明の理解のために例示されたものであり、本発明は、これら実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって定義される。また、本発明の技術思想から離れるものでない限り、特許請求の範囲に記載の構成と均等であるものも本発明の保護の範囲に含まれるものである。

本発明によれば、内燃機関として自動車等のエンジンの高速回転に対して、フライホイール等の質量体の高速回転により、曲げ振動や捩じり振動の複雑な動きにともなう、質量体にかかる遠心力も大きくなる。この質量体に作用する力の増大にも、質量体の破断、破損し飛散するのを防止することができ、安全性を高めることができる。今後、エンジンの高機能、高速回転化にともない、安全性を高めるためにも、ますます利用可能性が大きい。

１…弾性板
１ａ…外周部
１ｂ…折曲げ部
１ｃ…折曲げ部
２…質量体
２ａ…外周部
２ｂ…段部
２ｃ…外周部
１１…弾性板
１１ａ…外周部
１１ｂ…折曲げ部
１２…質量体
１２ａ…外周部
１２ｂ…段部

Claims (6)

1. 内周側が内燃機関の出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体とを備え、前記弾性板の外周端に、前記質量体の外周の少なくとも一部を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設け、前記質量体の外周に、前記弾性板の前記折曲げ部の先端に対向する位置に段部を設けたことを特徴とするフレキシブルフライホイール装置。
2. 内周側が内燃機関の出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体とを備え、前記弾性板の外周端に、前記質量体の外周を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設け、前記弾性板の折曲げ部の外側には取付部品がないことを特徴とするフレキシブルフライホイール装置。
3. 内周側が内燃機関の出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体とを備え、前記弾性板の外周端に、前記質量体の外周の少なくとも一部を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設け、前記弾性板の折曲げ部の外側には取付部品がないことを特徴とするフレキシブルフライホイール装置。
4. 内周側が内燃機関の出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体とを備え、前記弾性板と前記質量体の間にばね部材を配置したものであって、
   前記弾性板の外周端に、前記質量体の外周の少なくとも一部を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設け、前記質量体の外周に、前記弾性板の前記折曲げ部の先端に対向する位置に段部を設けたことを特徴とするフレキシブルフライホイール装置。
5. 内周側が内燃機関の出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体とを備え、前記弾性板と前記質量体の間にばね部材を配置したものであって、
   前記弾性板の外周端に、前記質量体の外周を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設け、前記弾性板の折曲げ部の外側には取付部品がないことを特徴とするフレキシブルフライホイール装置。
6. 内周側が内燃機関の出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体とを備え、前記弾性板と前記質量体の間にばね部材を配置したものであって、
   前記弾性板の外周端に、前記質量体の外周の少なくとも一部を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設け、前記弾性板の折曲げ部の外側には取付部品がないことを特徴とするフレキシブルフライホイール装置。

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