JPH0640350Y2

JPH0640350Y2 - フライホィール

Info

Publication number: JPH0640350Y2
Application number: JP5708688U
Authority: JP
Inventors: 覚大沼
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1988-04-27
Filing date: 1988-04-27
Publication date: 1994-10-19
Anticipated expiration: 2003-04-27
Also published as: JPH01166155U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、エンジンのクランク軸などの駆動軸側にねじ
り振動で生ずるトルク変動を吸収するためのフライホィ
ールに関する。

（従来の技術）エンジンのクランク軸などの回転体では、回転中にねじ
り振動が生ずる。このねじり振動は、慣性力と復元力の
作用による平衝状態（釣り合い位置）のまわりで振動す
る自由振動で、この振動がそのまま続くと増々振幅が大
きくなり、遂には破損する危険性がある。このため、回
転体となる駆動軸に吸振器を取り付け、振動の減衰を行
わせている。

この吸振器には、定速度形ダイナミックダンパーや可変
速度形ダイナミックダンパーなどが使用される。

定速度形ダイナミックダンパーは、固有円振動数ω₁を
持つ駆動軸側の主振動系に、吸振器として固有円振動数
ω₂を生成する副振動系を取り付け、この副振動系の固
有円振動数ω₂を主振動系の固有円振動数ω₁に等しく、
すなわち ω₁＝ω₂ にして、主振動系における振動を静止させるものであ
る。

したがって、この定速度形ダイナミックダンパーは、主
振動系の角変位λが副振動系の角変位νに等しいとき、
すなわち ω₁／ω₂＝１のときは、振幅比が０になるので、定速回転する駆動軸
の吸振器としては有効である。しかし、エンジンのクラ
ンク軸などのように、回転数が絶えず変化して固有円振
動数ω₁が定まらず、主振動系の変位λが広い範囲にわ
たって変化する場合には吸振器として役立たない。

そこで、付加する副振動系の固有円振動数ω₂が主振動
系の固有円振動数ω₁に比例するようにし、主振動系に
おける固有円振動数ω₁の全範囲にわたって振幅比Ａを
０にさせるようにした可変速度形ダイナミックダンパー
が、エンジンのクランク軸などの駆動軸の吸振器として
従来から用いられている。

この可変速度形ダイナミックダンパーは、主振動系の回
転体に主振動系の共振を避けるための単振子を取り付け
て一体に回転させ、主振動系における回転角速度のｎ倍
の円振動数ω₂を副振動系側で生成して主振動系に付加
し、主振動系の振幅比Ａを０にするものである。これに
より、主振動系における回転角速度ωのｎ倍の円振動数
を持った周期的なねじり振動をなくして一様な回転を行
わせるものである。

さらに、この可変速度形ダイナミックダンパーの原理を
第３図乃至第４図を用いて説明する。

まず、第３図に示すように、回転ばね定数k₀を持った回
転軸１と慣性モーメントＩの円板２とで構成される主振
動系３が、一定の回転角速度ωで回転をしている場合を
考える。そして、時刻ｔにおいて、この円板２に回転角
速度ωのｎ倍（ただしｎは整数）の円振動数を持った周
期的ねじりモーメントＭ₀ sin nωｔが作用すると、主
振動系３には一様回転しながらねじり振動が生ずる。ま
た、ｎωが主振動系３の固有円振動数ω₀（この固有円
振動数ω₀はで与えられる。）に一致するとき、ねじり振動が共振す
る。そこで、この共振を避けるため第４図に示すよう
に、長さl,質量ｍの単振子４を円板２に付加させ、主振
動系３と一体に回転させる。すると、単振子４の取付点
までの距離がｒである場合には、単振子４から主振動系
３にの振動が付加される。そして、のとき、主振動系３の振幅比Ａが０になり、円板２に一
様な回転が得られるものである。

したがって、の調整を行うと、円板２の回転角速度ωのｎ倍の円振動
数を持った周期的ねじりモーメントに対してねじり振動
が生ずることなく、円板２の一様な回転が行える。

また、エンジンのクランク軸などでは、慣性を得るため
にフライホィールを設けているが、この吸振器とフライ
ホィールとは別々に構成されて、また別々の位置に設け
られている。

（考案が解決しようとする課題）したがって、エンジンのクランク軸などの駆動軸には、
吸振器とフライホィールとを別々の位置に設けるための
スペースが必要になる。このため、駆動軸などの長さ寸
法が大きくなり、装置そのものが大形化する問題があっ
た。また、組立工数も多くコスト高になっている問題も
あった。

本考案は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は駆動軸などのねじり振動を常になくすことので
きる可変速度形ダイナミックダンパー機能を内蔵させて
小形化を図るとともに、この可変速度形ダイナミックダ
ンパーから発生する騒音をなくすことのできる構造にし
たフライホィールを提供することにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本考案に係るフライホィール
は、重心が回転中心よりずらされた偶数個の単振子を、
フライホィール本体の回転中心に中心を一致させて描か
れる円周上に支軸を介して回転可能に等間隔で配してな
る可変速度形ダイナミックダンパーが設けられていると
ともに、隣接し合う一対の前記単振子間が前記単振子の
各回転中心間距離よりも短い長さで形成された連結部材
で回動自在に連結された構成にしたものである。

（作用）この構成によれば、フライホィール本体に支軸を介して
回転可能に配設された偶数個の単振子によって、フライ
ホィール自体が可変速度形ダイナミックダンパーの一部
として構成される。

したがって、フライホィール本体の回転中心から支軸の
中心までの距離をr,また支軸の中心から単振子の重心ま
での距離をｌとすると、内蔵された可変速度形ダイナミ
ックダンパーによって、周期的に駆動軸に生ずるトルク
変動、すなわち整数ｎがで与えられる、駆動軸の回転角速度ωのｎ倍の振動数を
持つトルク変動を、このフライホィールで吸収すること
ができる。これにより、駆動軸にはフライホィール以外
に吸振器を設ける必要がなくなる。さらに、主振動系側
における駆動軸の回転数が絶えず変化されて固有振動数
が定まらなくても、この駆動軸の全範囲の回転にわたっ
てねじり振動をなくすことができる。

また、隣接し合う一対の各単振子が、連結部材で互いに
連結されているので、この一対の各単振子がバラバラに
回転してぶつかり合うのを防ぐことができる。加えて、
連結部材が各回転中心間距離よりも短い長さに形成され
ているので、各一対の単振子が完全に一回転せずに単な
る振子状に往復回動される。そして、連結部材の長さ調
整で各一対の単振子間がぶつかり合うのを防ぐ状態にす
ることもできる。これにより、フライホィールの起動・
停止時、並びに動作中に、各単振子間がぶつかり合って
生じる衝突音をなくすことができる。

また、偶数個の単振子を、フライホィールの回転中心に
中心を一致させて描かれる円周上に、支軸を介してそれ
ぞれ等間隔で配しているので、フライホィール全体のバ
ランスがとれ、慣性体としての機能を損なうこともな
い。

（実施例）以下、本考案の実施例について図面を用いて説明する。

第１図乃至第２図は、本考案の一実施例に係るフライホ
ィールの構成を概略的に示したものである。

図において、フライホィール５は、エンジンのクランク
軸などの駆動軸６（第２図参照）に、慣性体と吸振器を
兼ねて取り付けられるもので、フライホィール本体７と
側板８および複数の単振子９などで構成されている。

フライホィール本体７は、慣性体として機能させるのに
必要な大きさの質量が持たされて略円板状に鋼材で形成
され、外周には圧入，焼ばめなどによってスタータ用の
リングギヤ16が装着されている。さらに、フライホィー
ル本体７の中央部分には駆動軸６が挿入される貫通穴10
が設けられ、この貫通穴10の周囲にボルト挿入用の４つ
の穴11が等間隔で形成されている。また、フライホィー
ル本体７の一側面13には、フライホィール本体７の回転
中心と中心が一致する環状の凹溝14が形成され、この凹
溝14内に６つのねじ穴15（第２図参照）が設けられてい
る。なお、この６つのねじ穴15は、回転中心から半径r₁
で描かれた円周上に等間隔で形成されている。

側板８は、中央部分に貫通穴17が設けられてリング状に
鋼板で形成されている。また、この側板８には、フライ
ホィール本体７のねじ穴15にそれぞれ対応した６つの貫
通穴18（第２図参照）が設けられている。

単振子９は鋼材で形成され、回転中心となる部分に筒状
のベアリング19が圧入などによって装着されている。な
お、このベアリング19はボールベアリング、含油メタル
などで形成されている。さらに詳述すると、この単振子
９は、回転中心を挟んで片側の半分だけに扇状の大径部
9aが一体に設けられており、この大径部9aの形成で重心
G₁の位置が単振子９の回転中心よりも距離l₁だけ偏心さ
れた状態になっている。また、この単振子９は、凹溝14
内の各ねじ穴15に回転中心を対応させてそれぞれ一つず
つ配置され、フライホィール本体７全体で６つの単振子
９が配される。なお、この単振子９の数は、互いに対応
して形成されるねじ穴15と貫通穴18との数によって決ま
り、これは４つ以上の偶数個で任意に設定されるもので
ある。

また、６つの単振子９は、互いに隣接し合う単振子９が
一つおきに連結部材20で連結されて対をなした状態で配
され、この実施例ではフライホィール本体７に３対の単
振子9,9が等間隔で配置された状態になっている。そし
て、各連結部材20は、各単振子９の各回転中心間距離よ
りも短い長さのコイルスプリングで形成されており、各
単振子9,9間に張力を与えず単に配置された状態で、一
端が一方の単振子９の係合穴9bに、他端が他方の単振子
９の係合穴9bにそれぞれ自在係合される。

次に、このフライホィール５の組み立ては、まず連結部
材20で連結されて対をなした各単振子９を各凹溝14内の
各ねじ穴15にそれぞれ配置し、次いでねじ穴15と貫通穴
18とを対応させてフライホィール本体７の一側面13に側
板８を当接配置する。その後、各単振子９の支軸となる
ボルト21を、各貫通穴18とベアリング19を通してねじ穴
15にねじ止めする。すると、このボルト21で側板８がフ
ライホィール本体７の一側面に取り付けられ、この側板
８で各凹溝14の開口が閉じられる。同時に、各単振子９
が凹溝14内に各ボルト21で回転可能に支持され、フライ
ホィール本体７上には、一対の単振子9,9と連結部材20
とで各々形成された長さl₁の３つの振子が設けられた状
態になって、フライホィール５が完成する。

このように構成されたフライホィール５は、各穴11に通
されるボルト12で駆動軸６に同心的に固定されて、この
駆動軸６と一体に回転する。そして、各単振子９は凹溝
14内にボルト21を支軸として回転自在に支持された状態
におかれているので、駆動軸６が停止しているときは、
重心G₁が各単振子９の回転中心の下側に位置した状態に
回動されて停止しようとする。しかし、各単振子９は、
連結部材20で一対の単振子9,9ごとに連結されているの
で、回動がこの連結部材20で互いに規制される。これに
より、上方で停止された単振子９は、下側まで回転せず
に途中まで回動された状態で停止し、凹溝14の中心側内
面14aとぶつからない状態になっている。一方、回転し
たときは、連結部材20の連結で規制されて、一対の単振
子9,9が隣り合う一対の単振子9,9と互いにぶつかり合っ
て干渉しない範囲で、各回転中心を支点に三対の単振子
9,9が左右方向へ自由に振れる。

したがって、フライホィール５が駆動軸６と一体に回転
すると、各一対の単振子9,9の回動量が、連結部材20に
よって規制され、各ボルト21を支軸にして絶えず往復回
動を繰り返しながらフライホィール本体７とともに一体
に回転する。そして、各一対の単振子9,9が、駆動軸６
側の回転角速度ωに比例した整数ｎ倍の振動を各々生成
し、この振動が駆動軸６側に付加されて駆動軸６側の振
幅比が０になる。なお、この整数ｎは、ボルト21から各
単振子９の重心G₁までの距離をl₁，フライホィール本体
７の回転中心からボルト21までの距離をr₁とすると、で与えられる。

したがって、このフライホィール５は、可変速度形ダイ
ナミックダンパーがフライホィール本体７と単振子９と
で一体に構成された吸振手段付のフライホィール５とし
て形成されているので、このフライホィール５を駆動軸
６に取り付けた場合には吸振器を別途設ける必要がなく
なる。

また、フライホィール５内に一体に設けられた吸振手段
が可変速度形ダイナミックダンパーとして構成されてい
るので、駆動軸６の回転速度に比例する円振動数ω₁が
変わっても、この振動数ω₁に比例した円振動数ω₂を駆
動軸６側に付加することができる。これにより、駆動軸
６の回転角速度で変わる円振動数ω₁の全ての範囲にわ
たったねじり振動を吸収することができる。

さらに、フライホィール本体７に設けられた偶数個の各
単振子９、すなわち６つの各単振子９は、各凹溝14内で
ボルト21によって常に支持され、また一対の単振子9,9
がバラバラに回動しないで、連結部材20により互いに連
結されて一体的に同方向に回転するので、各単振子９が
ぶつかり合って干渉するのを防ぐことができる。加え
て、連結部材20が各回転中心間距離よりも短い長さに形
成して各一対の単振子9,9間で互いにぶつかり合って干
渉しない状態なっているとともに、上部で停止された単
振子９が凹溝14の中心側内面14aとぶつからない状態に
なっているので、フライホィールの起動・停止時、並び
に動作中に、各単振子9,9間または凹溝14の内面とぶつ
かって衝突音が発生することもなく、低騒音形のフライ
ホィール５が得られる。

また、回転中心から半径r₁で描かれた円周上にそれぞれ
中心を持つ支軸となるボルト21を等間隔で配し、このボ
ルト21にそれぞれ単振子９を設けてフライホィール５全
体をバランスさせているので、慣性体としての機能を損
なうこともない。

なお、上記実施例では、連結部材20をコイルスプリング
で構成した構造を開示したが、必ずしもコイルスプリン
グである必要はなく、リンク板などで各単振子9,9間を
連結しても良いものである。しかし、コイルスプリング
で構成した場合には、コイルスプリング自体の弾性力を
得て各単振子9,9の往復回動がスムースに得られ易くな
る。

（考案の効果）以上説明したとおり、本考案に係るフライホィールによ
れば、可変速度形ダイナミックダンパーが形成された吸
振器付のフライホィールを得ることができる。したがっ
て、駆動軸に、このフライホィールを取り付けた場合
は、別途吸振器を設けなくてもねじり振動を吸収させる
ことができるので、装置の小形化が図れる。しかも、駆
動軸の回転数が絶えず変化されて円振動数が定まらなく
ても、内蔵された可変速度形ダイナミックダンパーによ
って駆動軸側の回転に比例する回転角速度ωのｎ倍の円
振動数を吸収し、駆動側の振幅比を０にしてトルク変動
をなくし、駆動軸を一様に回転させることができる。

また、隣接し合う一対の各単振子が、連結部材で互いに
連結されているので、この一対の各単振子がバラバラに
回転して、この一対の各単振子間でぶつかり合うのを防
ぐことができる。加えて、連結部材が各回転中心間の距
離よりも短い長さに形成されているので、各一対の単振
子間でぶつかり合うのを防ぐことなどもできる。これに
より、フライホィールの起動・停止時、並びに動作中
に、各単振子間やフライホイル本体と単振子とがぶつか
り合って衝突音が発生することもなく、低騒音形のフラ
イホィールを得ることができる。

さらに、複数の単振子をフライホィールの回転中心に中
心を一致させて描かれる円周上に、支軸を介してそれぞ
れ等間隔で配しているので、フライホィール全体のバラ
ンスがとれ、慣性体としての機能を損なうこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係るフライホィールを一部
破断して示した正面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿
う断面図、第３図は回転体が回転されるときに発生する
ねじり振動の原理を説明するための模式図、第４図は可
変速度形ダイナミックダンパーの原理を説明するための
模式図である。 1,6……駆動軸（回転軸）、3,5……フライホィール、4,
9……単振子、７……フライホィール本体、20……連結
部材、21……ボルト（支軸）。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】回転軸にフライホィール本体を同心的に取
り付けてなるフライホィールであって、重心が回転中心
よりずらされた偶数個の単振子を、前記フライホィール
本体の回転中心に中心を一致させて描かれる円周上に支
軸を介して回転可能に等間隔で配してなる可変速度形ダ
イナミックダンパーが設けられているとともに、隣接し
合う一対の前記単振子間が前記単振子の各回転中心間距
離よりも短い長さで形成された連結部材で回動自在に連
結されていることを特徴とするフライホィール。