JPH06193683A - 可変フレキシブルフライホイール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、エンジンのクランクシャフト等の
回転軸に装着される可変フレキシブルフライホイールに
関し、回転軸の曲げ振動の吸収性を確保しつつフライホ
イールの面揺れを確実に抑制できるようにすることを目
的とする。 【構成】 第１及び第２のフレキシブルプレート６，７
と、フライホイールマス３とをそなえ、該第２のフレキ
シブルプレート７と該フライホイールマス３との間に、
回転軸２の低速回転域で接合し高速回転域で離隔するク
ラッチ機構８が介装され、第１のフレキシブルプレート
６により支持されたフライホイールマス３の面揺れ固有
振動数が回転軸２の該低速回転域内に存在し、第２のフ
レキシブルプレート７により支持されたフライホイール
マス３の面揺れ固有振動数が回転軸２の該高速回転域内
に存在するように、第１及び第２の各フレキシブルプレ
ート６，７の振動特性が設定されるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのクランクシ
ャフト等の回転軸に装着されるフライホイールに関し、
特に、回転軸とフライホイールマスとの間にフレキシブ
ルプレートをそなえた、可変フレキシブルフライホイー
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの回転軸（即ち、クランクシャ
フト）等には、回転を安定化させるために、フライホイ
ールマス（以下、単にフライホイールと略す）が装着さ
れるが、特に、クランクシャフトとフライホイールとの
間に、フレキシブルプレートを介装したものがある。こ
のフレキシブルプレートは、捩じり方向には剛である
が、曲げ方向には柔軟であって、クランクシャフトの曲
げ振動を吸収できるようなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のフレ
キシブルプレートは、本来、クランクシャフトの曲げ振
動を吸収するためのものだが、フライホイールの面揺れ
を誘発することがある。つまり、マスとしてのフライホ
イールは、ばねとしてのフレキシブルプレートでその面
揺れ方向に弾性支持されていることになり、エンジン
（クランクシャフト）の回転数がこのフライホイールの
面揺れ方向への固有振動数に近づくと、フライホイール
の面揺れが誘発される。このフライホイールの面揺れ
は、エンジンの高速回転時にドラッグを発生させたり、
クラッチの接合に影響する等の不具合を招くことも考え
られる。

【０００４】したがって、フライホイールの面揺れ方向
の固有振動数がエンジン（クランクシャフト）の回転数
領域から外れるように、フレキシブルプレートの面揺れ
方向へのばね定数を設定しておけばよい。しかし、フレ
キシブルプレート本来の目的であるクランクシャフトの
曲げ振動を吸収するためには、このような設定は困難で
ある。

【０００５】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、回転軸の曲げ振動を吸収できるようにしながらフ
ライホイールの面揺れを確実に抑制できるようにした、
可変フレキシブルフライホイールを提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の可変フレキシブルフライホイールは、回転軸
に該回転軸と一体回転するように結合された第１のフレ
キシブルプレートと、該第１のフレキシブルプレートを
介して該回転軸と結合されたフライホイールマスと、該
回転軸に該回転軸と一体回転するように該第１のフレキ
シブルプレートと並列的に結合されて該第１のフレキシ
ブルプレートよりも面揺れ方向に高剛性の第２のフレキ
シブルプレートとをそなえ、該第２のフレキシブルプレ
ートと該フライホイールマスとの間に、該回転軸の低速
回転域で接合し高速回転域で離隔するクラッチ機構が介
装され、該第１のフレキシブルプレートにより支持され
た該フライホイールマスの面揺れ固有振動数が該回転軸
の該低速回転域内に存在し、該第２のフレキシブルプレ
ートにより支持された該フライホイールマスの面揺れ固
有振動数が該回転軸の該高速回転域内に存在するよう
に、該第１のフレキシブルプレート及び該第２のフレキ
シブルプレートの振動特性が設定されていることを特徴
としている。

【０００７】また、該クラッチ機構は、請求項２記載の
ように、該回転軸の回転速度に応じて離接する自動遠心
クラッチであってもよく、請求項３記載のように、電磁
力により離接する電磁クラッチであってもよい。

【０００８】

【作用】上述の請求項１記載の本発明の可変フレキシブ
ルフライホイールでは、回転軸の低速回転時には、第２
のフレキシブルプレートとフライホイールマスとの間に
介装されたクラッチ機構が接合している。この時には、
フライホイールマスは、第１のフレキシブルプレートと
この第２のフレキシブルプレートとにより支持されてい
て、特に、第２のフレキシブルプレートは、第１のフレ
キシブルプレートよりも高い面揺れ方向の固有振動数を
有するので、フライホイールマスは主としてこの第２の
フレキシブルプレートによって支持される。第２のフレ
キシブルプレートによって支持されたフライホイールマ
スの面揺れ固有振動数は回転軸の高速回転域内に存在す
るので、この低速回転時には、フライホイールマスの面
揺れ固有振動は回避される。

【０００９】回転軸の高速回転時には、第２のフレキシ
ブルプレートとフライホイールマスとの間に介装された
クラッチ機構が離隔している。この時には、フライホイ
ールマスは、第１のフレキシブルプレートのみにより支
持されている。このように第１のフレキシブルプレート
によって支持されたフライホイールマスの面揺れ固有振
動数は回転軸の低速回転域内に存在するので、この高速
回転時には、フライホイールマスの面揺れ固有振動は回
避される。

【００１０】なお、該クラッチ機構が、請求項２記載の
ように、該回転軸の回転速度に応じて離接する自動遠心
クラッチであれば、回転軸の回転速度が速度が上昇して
いくと、自動遠心クラッチ内の要部が遠心力を受けて移
動して、クラッチを離隔させる。また、該クラッチ機構
が、請求項３記載のように、電磁力により離接する電磁
クラッチであれば、例えば、回転軸の低速回転域では電
磁力が加えられずにクラッチ接合ばね等によってクラッ
チが接合され、高速回転域ではクラッチ接合ばね等に抗
して電磁力が加えられてクラッチが離隔される。

【００１１】

【実施例】以下、図面により、本発明の実施例について
説明すると、図１〜４は本発明の第１実施例としての可
変フレキシブルフライホイールを示すもので、図１はそ
の要部断面図（回転軸の片側についてのみ示す）、図２
はその第１のフレキシブルプレートの支持によるフライ
ホイールマスの面揺れ振動特性を示すグラフ、図３はそ
の第２のフレキシブルプレートの支持によるフライホイ
ールマスの面揺れ振動特性を示すグラフ、図４は本可変
フレキシブルフライホイールのフライホイールマスの面
揺れ振動特性を示すグラフであり、図５は本発明の第２
実施例としての可変フレキシブルフライホイールを示す
要部断面図（回転軸の片側についてのみ示す）である。

【００１２】まず、第１実施例について説明すると、こ
の実施例の回転軸は、エンジンのクランクシャフトであ
る。図１に示すように、エンジンのシリンダブロック１
の端面から、クランクシャフト２の端部が突出してお
り、このクランクシャフト２の端部に、第１のフレキシ
ブルプレート６及び第２のフレキシブルプレート７を介
して、フライホイールマス（フライホイール）３が装着
されている。

【００１３】これらの第１及び第２のフレキシブルプレ
ート６，７は、クランクシャフト２の曲げ振動を吸収で
きるように、捩じり方向には剛であるが、曲げ方向には
柔軟なものである。特に、曲げ方向への弾性特性につい
ては、第１のフレキシブルプレート６に対して第２のフ
レキシブルプレート７の方がやや剛性が高く（つまり、
ばね定数が大きく）設定されている。

【００１４】なお、第１のフレキシブルプレート６で支
持された場合のフライホイール３の面揺れ振動特性は、
エンジン回転数（即ち、クランクシャフト２の回転速
度）に対して図２に曲線ａで示すようになっており、ま
た、高速回転時にもクランクシャフト２の曲げ振動を吸
収できるものになっている。一方、第２のフレキシブル
プレート７で支持された場合のフライホイール３の面揺
れ振動特性は、エンジン回転数に対して図３に曲線ｂで
示すようになっており、また、低速回転時にもクランク
シャフト２の曲げ振動を吸収できるものになっている。

【００１５】このような第１及び第２のフレキシブルプ
レート６，７は、いずれもその軸心側をボルト１２によ
ってクランクシャフト２と一体回転するように結合され
ている。そして、第１のフレキシブルプレート６は、そ
の外周付近で、ボルト１２によってフライホイール３に
常時一体回転するように結合されている。なお、第１の
フレキシブルプレート６の外周には、エンジンのスター
タモータ等から始動時に駆動力を受けるリングギヤ４が
装着されている。

【００１６】これに対して、第２のフレキシブルプレー
ト７は、自動遠心クラッチ８を介して、フライホイール
３に対して離接可能に取り付けられている。つまり、第
２のフレキシブルプレート７は、その外周付近で、環状
のクラッチベース部材５に結合されている。このクラッ
チベース部材５及びフライホイール３の互いに対抗する
面には、それぞれ環状のクラッチプレート（摩擦板）
９，１０が装着されている。そして、外力のはたらかな
い状態ては、両クラッチプレート９，１０が適当な弾性
力で圧接するように、第２のフレキシブルプレート７の
フライホイール３に対する装着位置関係等が設定されて
いる。

【００１７】さらに、このクラッチプレート（摩擦板）
９，１０よりも内側のクラッチベース部材５及びフライ
ホイール３の対抗面には、環状曲面溝３Ａが形成されて
いる。なお、この例では、フライホイール３の対抗面に
環状曲面溝３Ａが形成されているが、この環状曲面溝３
Ａは、クラッチベース部材５側又はクラッチベース部材
５及びフライホイール３の両方に設けるようにしてもよ
い。

【００１８】この環状曲面溝３Ａは、対抗面（この例で
は、クラッチベース部材５のフライホイール３との対抗
面）５Ａとの間に、所定の距離関係を有するように設定
されている。つまり、環状曲面溝３Ａと対抗面５Ａとの
距離ｄは、外周側（図１中、上側）へ行くにしたがって
次第に小さくなっている。ところが、第２のフレキシブ
ルプレート７の弾性変形によって、対抗面５Ａが環状曲
面溝３Ａと接近したり離隔したりできるので、環状曲面
溝３Ａと対抗面５Ａとの距離ｄは、同一箇所において
も、変化しうるものである。なお、これらの環状曲面溝
３Ａや対抗面５Ａ又はフライホイール３やクラッチベー
ス部材５に外力が加わらないときには、上述のようにク
ラッチプレート９，１０が適当な弾性力で圧接している
が、この時には、対抗面５Ａが環状曲面溝３Ａと最も接
近している。

【００１９】そして、このような環状曲面溝３Ａと対抗
面５Ａとの間には、複数の綱球１１が環状に並べられて
挟持されている。この綱球１１に外力（遠心力）がはた
らかない時には、第２のフレキシブルプレート７の弾性
力によって、クラッチプレート９，１０が適当な弾性力
で圧接され、対抗面５Ａが環状曲面溝３Ａと最も接近し
ようとするので、綱球１１は、対抗面５Ａと環状曲面溝
３Ａとの間の最も間隔の大きい内周側の部分に挟持され
る。

【００２０】また、綱球１１は、対抗面５Ａと環状曲面
溝３Ａとの間を放射方向（外周方向及び内周方向）へ滑
らかに移動しうるようになっている。ただし、綱球１１
が対抗面５Ａと環状曲面溝３Ａとの間から外れないよう
に、環状曲面溝３Ａの内周側端部及び外周側端部は対抗
面５Ａに十分に接近するように形成されている。本発明
の第１実施例としての可変フレキシブルフライホイール
は、上述のように構成されているので、エンジンの低速
回転時（即ち、クランクシャフト２の低速回転時）に
は、綱球１１に働く遠心力が小さいので、第２のフレキ
シブルプレート７の弾性力によって、綱球１１は、対抗
面５Ａと環状曲面溝３Ａとの間の最も間隔の大きい内周
側の部分に挟持される。

【００２１】そして、対抗面５Ａが環状曲面溝３Ａと最
も接近した状態で、クラッチプレート９，１０が適当な
弾性力で圧接される。したがって、フライホイール３
は、第１のフレキシブルプレート６と共に第２のフレキ
シブルプレート７にも結合した状態になって、両フレキ
シブルプレート６，７から回転力を伝達される。そし
て、この時のフライホイール３の面揺れ振動特性は、第
１のフレキシブルプレート６よりも剛である第２のフレ
キシブルプレート７の特性に応じたものになる（図４の
曲線ｃ左半部参照）。つまり、フライホイール３の面揺
れの固有振動が回避される。

【００２２】これにより、クランクシャフト２の曲げ振
動の吸収性を確保しながら、フライホイール３の面揺れ
を防止できるようになるのである。エンジンの回転数が
速くなると、環状曲面溝３Ａ及び対抗面５Ａとともに回
転する綱球１１に働く遠心力が増大する。このため、綱
球１１が、第２のフレキシブルプレート７の弾性力に抗
して、環状曲面溝３Ａ及び対抗面５Ａとの間隔を広げな
がら、外周方向へ移動する。そして、この綱球１１が外
周方向へ適当量移動すると、クラッチベース部材５がフ
ライホイール３から離隔されて、クラッチプレート９，
１０が離れる。

【００２３】したがって、フライホイール３は、第２の
フレキシブルプレート７との結合を絶たれて、第１のフ
レキシブルプレート６のみに結合した状態になって、第
１のフレキシブルプレート６から回転力を伝達される。
そして、この時のフライホイール３の面揺れ振動特性
は、第１のフレキシブルプレート６の特性に応じたもの
になる（図４の曲線ｃ右半部参照）。つまり、フライホ
イール３の面揺れの固有振動が回避される。

【００２４】これにより、クランクシャフト２の曲げ振
動の吸収性を確保しながら、フライホイール３の面揺れ
を防止できるようになるのである。なお、クラッチの離
隔タイミングは、図４の曲線ｃに示すように、第１のフ
レキシブルプレート６による特性曲線ａと第２のフレキ
シブルプレート７による特性曲線ｂとが交差する回転速
度が望ましい。

【００２５】次に、第２実施例について説明すると、図
５に示すように、この実施例では、第１実施例の自動遠
心クラッチ８に代えて、電磁クラッチ１３が設けられて
いる。この電磁クラッチ１３のソレノイド１６は、エン
ジンのシリンダブロック１の端面に固定されるので、配
置の関係上、この可変フレキシブルフライホイールの各
部の形状は、第１実施例のものとやや異なっている。

【００２６】つまり、クランクシャフト２の端部に、第
１のフレキシブルプレート６′及び第２のフレキシブル
プレート７′を介して、フライホイール３′が装着され
ている。これらの第１及び第２のフレキシブルプレート
６′，７′は、クランクシャフト２の曲げ振動を吸収で
きるように、捩じり方向には剛であるが、曲げ方向には
柔軟なものである。

【００２７】特に、曲げ方向への弾性特性については、
第１のフレキシブルプレート６′に対して第２のフレキ
シブルプレート７′の方がやや剛に（つまり、ばね定数
が大きく）設定されており、各フレキシブルプレート
６′，７′で支持された場合のフライホイール３′の面
揺れ振動特性は、図２の曲線ａ及び図３の曲線ｂで示す
ようになっている。また、第１のフレキシブルプレート
６′は、高速回転時にもクランクシャフト２の曲げ振動
を吸収できるものであり、第２のフレキシブルプレート
７′は、低速回転時にもクランクシャフト２の曲げ振動
を吸収できるものである。

【００２８】このような第１及び第２のフレキシブルプ
レート６′，７′は、いずれもその軸心側をボルト１２
によってクランクシャフト２と一体回転するように結合
されているが、第１のフレキシブルプレート６′は、そ
の外周付近で、ボルト等によってフライホイール３′に
常時一体回転するように結合されている。なお、フライ
ホイール３′の外周には、エンジンのスタータモータ等
から始動時に駆動力を受けるリングギヤ４′が設けられ
ている。

【００２９】これに対して、第２のフレキシブルプレー
ト７′は、電磁クラッチ１３を介して、フライホイール
３′に対して離接可能に取り付けられている。つまり、
第２のフレキシブルプレート７′は、その外周付近で、
環状のクラッチベース部材５′に結合されている。この
クラッチベース部材１７及びフライホイール３′の互い
に対抗する面には、それぞれ環状のクラッチプレート
（摩擦板）９，１０が装着されている。そして、外力の
はたらかない状態ては、両クラッチプレート１４，１５
が適当な弾性力で圧接するように、第２のフレキシブル
プレート７′のフライホイール３′に対する装着位置関
係等が設定されている。

【００３０】そして、クラッチベース部材１７の裏面に
は、電磁クラッチ１３を構成するソレノイド１６が、エ
ンジンのシリンダブロック１の端面に固定されて、そな
えられている。このソレノイド１６には、図示しない電
流制御手段（またはスイッチ）によって、図示しない電
源からの電流を適宜供給されるようになっており、ここ
では、エンジンの回転（即ち、クランクシャフトの回
転）が所定の回転速度の範囲内の低速回転のときには、
電流供給されないオフ状態になって、エンジンの回転が
所定の回転速度を越えた高速回転のときには、電流供給
されるオン状態になるように制御される。

【００３１】本発明の第２実施例としての可変フレキシ
ブルフライホイールは、上述のように構成されているの
で、エンジンの低速回転時（即ち、クランクシャフト２
の低速回転時）には、ソレノイド１６がオフになって、
クラッチプレート１４，１５が適当な弾性力で圧接され
る。したがって、フライホイール３′は、第１のフレキ
シブルプレート６′と共に第２のフレキシブルプレート
７′にも結合した状態になって、両フレキシブルプレー
ト６′，７′から回転力を伝達される。

【００３２】そして、この時のフライホイール３の面揺
れ振動特性は、より剛である第２のフレキシブルプレー
ト７′の特性に応じたものになり（図４の曲線ｃ左半部
参照）、クランクシャフト２の曲げ振動の吸収性を確保
しながら、フライホイール３の面揺れを防止できるよう
になる。エンジンの高速回転時（即ち、クランクシャフ
ト２の高速回転時）には、ソレノイド１６がオンになっ
て、電磁力でクラッチプレート１４，１５が離される。
したがって、フライホイール３′は、第２のフレキシブ
ルプレート７′との結合を絶たれて、第１のフレキシブ
ルプレート６′のみに結合した状態になって、第１のフ
レキシブルプレート６′から回転力を伝達される。

【００３３】そして、この時のフライホイール３′の面
揺れ振動特性は、第１のフレキシブルプレート６′の特
性に応じたものになり（図４の曲線ｃ右半部参照）、ク
ランクシャフト２の曲げ振動の吸収性を確保しながら、
フライホイール３の面揺れを防止できるようになるので
ある。なお、ここでも、クラッチの離隔タイミングは、
図４の曲線ｃに示すように、第１のフレキシブルプレー
ト６′による特性曲線ａと第２のフレキシブルプレート
７′による特性曲線ｂとが交差する回転速度が望まし
い。

【００３４】また、本可変フレキシブルフライホイール
のクラッチ機構は、上述の自動遠心クラッチや電磁クラ
ッチに限定されるものでなく、例えば図４の曲線ｃに示
すように、２種のフレキシブルプレートのうち面揺れの
少ない方を選んでフライホイールを支持するよう構成で
きれば、例えば油圧クラッチ等の他のクラッチ機構でも
よい。

【００３５】さらに、本可変フレキシブルフライホイー
ルは、クランクシャフト以外の回転軸に装備してもよ
い。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の可変フレキシブルフライホイールによれば、回転
軸に該回転軸と一体回転するように結合された第１のフ
レキシブルプレートと、該第１のフレキシブルプレート
を介して該回転軸と結合されたフライホイールマスと、
該回転軸に該回転軸と一体回転するように該第１のフレ
キシブルプレートと並列的に結合されて該第１のフレキ
シブルプレートよりも面揺れ方向に高剛性の第２のフレ
キシブルプレートとをそなえ、該第２のフレキシブルプ
レートと該フライホイールマスとの間に、該回転軸の低
速回転域で接合し高速回転域で離隔するクラッチ機構が
介装され、該第１のフレキシブルプレートにより支持さ
れた該フライホイールマスの面揺れ固有振動数が該回転
軸の該低速回転域内に存在し、該第２のフレキシブルプ
レートにより支持された該フライホイールマスの面揺れ
固有振動数が該回転軸の該高速回転域内に存在するよう
に、該第１のフレキシブルプレート及び該第２のフレキ
シブルプレートの振動特性が設定されるという構成によ
り、回転軸の曲げ振動を吸収できるようにしながらフラ
イホイールの面揺れを確実に抑制できるようになり、エ
ンジンの高速回転時のドラッグの発生や、クラッチの接
合への影響を回避できるようになり、エンジンの性能向
上に寄与しうるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての可変フレキシブル
フライホイールの要部断面図（回転軸の片側についての
み示す）である。

【図２】本発明の第１実施例及び第２実施例としての可
変フレキシブルフライホイールの第１のフレキシブルプ
レートの支持によるフライホイールマスの面揺れ振動特
性を示すグラフである。

【図３】本発明の第１実施例及び第２実施例としての可
変フレキシブルフライホイールの第２のフレキシブルプ
レートの支持によるフライホイールマスの面揺れ振動特
性を示すグラフである。

【図４】本発明の第１実施例及び第２実施例としての可
変フレキシブルフライホイールのフライホイールマスの
面揺れ振動特性を示すグラフである。

【図５】本発明の第２実施例としての可変フレキシブル
フライホイールの要部断面図（回転軸の片側についての
み示す）である。

【符号の説明】

１ エンジンのシリンダブロック ２ クランクシャフト ３，３′ フライホイールマス（フライホイール） ３Ａ 環状曲面溝 ４，４′ リングギヤ ５，５′ クラッチベース部材 ５Ａ 対抗面 ６，６′ 第１のフレキシブルプレート ７，７′ 第２のフレキシブルプレート ８ 自動遠心クラッチ ９，１０ クラッチプレート（摩擦板） １１ 綱球 １２ ボルト １３ 電磁クラッチ １４，１５ クラッチプレート（摩擦板） １６ ソレノイド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に該回転軸と一体回転するように
   結合された第１のフレキシブルプレートと、該第１のフ
   レキシブルプレートを介して該回転軸と結合されたフラ
   イホイールマスと、該回転軸に該回転軸と一体回転する
   ように該第１のフレキシブルプレートと並列的に結合さ
   れて該第１のフレキシブルプレートよりも面揺れ方向に
   高剛性の第２のフレキシブルプレートとをそなえ、 該第２のフレキシブルプレートと該フライホイールマス
   との間に、該回転軸の低速回転域で接合し高速回転域で
   離隔するクラッチ機構が介装され、 該第１のフレキシブルプレートにより支持された該フラ
   イホイールマスの面揺れ固有振動数が該回転軸の該低速
   回転域内に存在し、該第２のフレキシブルプレートによ
   り支持された該フライホイールマスの面揺れ固有振動数
   が該回転軸の該高速回転域内に存在するように、該第１
   のフレキシブルプレート及び該第２のフレキシブルプレ
   ートの振動特性が設定されていることを特徴とする、可
   変フレキシブルフライホイール。
2. 【請求項２】 該クラッチ機構が、該回転軸の回転速度
   に応じて離接する自動遠心クラッチであることを特徴と
   する、請求項１記載の可変フレキシブルフライホイー
   ル。
3. 【請求項３】 該クラッチ機構が、電磁力により離接す
   る電磁クラッチであることを特徴とする、請求項２記載
   の可変フレキシブルフライホイール。