JPH0642118Y2 - ダンパー付フライホイール - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （技術分野） 本考案は、内燃機関の出力軸における振動を低減する動
的吸振器を備えたフライホイールに係り、特にかかる動
的吸振器を充分なる耐久性をもって構成することのでき
るダンパー付フライホイールの構造に関するものであ
る。

（従来技術） 自動車等における内燃機関のクランクシャフト（出力
軸）にあっては、その一端側に取り付けられるフライホ
イールに対して、動的吸振器を設けて、かかる出力軸に
惹起される振動を低減することが、従来から考えられて
おり、各種の構造のものが提案されている。

すなわち、クランクシャフトに取り付けられるフライホ
イールにあっては、第６図に示されているように、クラ
ンクシャフト２の曲げ振動によって、その回転中心を略
中心とした揺動的な軸方向の振動が惹起されることとな
るところから、該フライホイール４に対して、所定の副
振動系を付設して、該副振動系におけるフライホイール
４の軸方向の固有振動数を、クランクシャフト２におけ
る、防振すべき曲げ方向の共振周波数にチューニングす
ることによって、かかる副振動系が動的吸振器として機
能せしめられ、それによってクランクシャフト２におけ
る曲げ振動を低減するようにしている。

具体的には、このようなダンパー付フライホイールは、
一般に、フライホイール本体の一部にて、或いは該フラ
イホイール本体とは別体にて構成された円環形状のマス
部材を、ゴム弾性体（例えば、実開昭52-70203号公報や
実開昭55-15190号公報、実開昭60-152855号公報等参
照）或いは金属ばね（例えば、実公昭58-14257号公報等
参照）からなる所定のばね部材を介して、フライホイー
ル本体に弾性的に連結支持せしめることにより、それら
マス部材とばね部材とによって動的吸収器が構成されて
なる構造とされているのである。

（解決課題） ところが、このようなフライホイールにあっては、その
クランクシャフトが位置する側とは反対側の軸方向側面
にクラッチ機構が対向して配置されて、かかる軸方向側
面が、クラッチディスクが押し付けられるフェーシング
面として機能せしめられることとなるために、かかるク
ラッチディスクの断接操作に伴う摩擦熱によって、かな
りの高熱が生ぜしめられることとなる。そして、そのた
めに、前述の如き、動的吸振器を構成するばね部材がゴ
ム弾性体にて形成されてなるダンパー付フライホイール
にあっては、そのような摩擦熱によって、かかるゴム弾
性体の弾性特性や接着強度が劣化し易く、またその弾性
率や減衰係数が雰囲気温度や熱履歴によって変化するた
めに、充分な耐久性が得られ難く、また初期の防振特性
が安定して発揮され難いといった大きな問題を内在して
いたのである。

また一方、動的吸振器を構成するばね部材が、実公昭58
-14257号公報に示される如く、金属ばねによって形成さ
れてなる従来のダンパー付フライホイールにあっては、
金属ばねであるが故に、かかる副振動系に対して充分な
減衰特性を設定することが難しく、そのためにかかる副
振動系の付加によって、その吸振効果が発揮される固有
振動数の前後の周波数域において、２つの新たな共振点
が惹起されることとなるという問題を有していたのであ
る。

そして、それ故、前述の如き、動的吸振器を備えたダン
パー付フライホイールは、その実用化が強く望まれてい
るにも拘わらず、未だ実用に供されてはいなかったので
ある。

（解決手段） ここにおいて、本考案は、上述の如き事情を背景として
為されたものであって、その解決課題とするところは、
充分なる耐久性と優れた防振効果が、ともに有利に発揮
され得る動的吸振器を備え、実用に良好に供され得るダ
ンパー付フライホイールを実現することにある。

そして、かかる課題を解決すべく、本考案は、内燃機関
の出力軸に取り付けられて、該出力軸と一体的に回転さ
せられるフライホイールであって、所定の金属ばね材料
にて形成された円環板状のダンパー部材を、フライホイ
ール本体の軸方向一方の側に所定距離を隔てて同心的に
対向配置せしめて、その内周側及び外周側の何れか一方
の周縁部において、かかるフライホイール本体に固定す
ると共に、該ダンパー部材の内周側及び外周側の何れか
他方の周縁部に対して、円環状のマス部材を同心的に且
つ一体的に取り付ける一方、かかるダンパー部材の少な
くとも一方の面に、所定のゴム弾性体を、径方向に所定
幅で且つ周方向に連続的に若しくは非連続的に固着せし
め、更に、該ゴム弾性体における前記ダンパー部材に固
着された面とは反対側の面に、該ゴム弾性体の変形を規
制する規制部材を固着せしめてなるダンパー付フライホ
イールを、その特徴とするものである。

（作用・効果） すなわち、このような本考案に従う構造とされたダンパ
ー付フライホイールにあっては、動的吸振器を構成する
振動系のばね部材が、金属ばね材料にて形成されたダン
パー部材にて構成されており、且つ該ダンパー部材に固
着されたゴム弾性体及び該ゴム弾性体に固着された規制
部材によって、かかる振動系に対して所定の振動減衰能
が効果的に及ぼされ得ることとなるのである。

従って、かかる本考案に従う構造とされたダンパー付フ
ライホイールにあっては、動的吸振器を構成する振動系
のばね特性が、クラッチ機構による摩擦熱の影響を殆ど
受けることがなく、また規制部材を備えたゴム弾性体に
よる減衰効果によって、該振動系の固有振動数前後にお
ける新たな共振点の発生が、有利に抑えられ得るのであ
り、以て良好なる製作性と相俟って、充分に実用に供さ
れ得るダンパー付フライホイールが実現され得るのであ
る。

（実施例） 以下、本考案を更に具体的に明らかにするために、本考
案の実施例について、図面を参照しつつ、詳細に説明す
ることとする。

先ず、第１図及び第２図には、本考案に従う構造とされ
たダンパー付フライホイールの一具体例が示されてい
る。かかる図において、10は、鋳鉄製のフライホイール
本体であって、全体として略円環板形状を呈している。
そして、かかるフライホイール本体10は、その中央孔12
に対して、図示されていない自動車用内燃機関のクラン
クシャフトの端部が挿通され、且つその中央ボス部14に
穿設された複数の取付孔16において、クランクシャフト
に対してボルト付けされて取り付けられることにより、
該クランクシャフトと一体的に回転せしめられるように
なっている。また、かかるフライホイール本体10におけ
る、クランクシャフトが位置する側とは反対側の軸方向
側には、クラッチ機構が配されることとなり、その軸方
向一方の側の面における径方向中間部分が、クラッチデ
ィスク18が押し付けられるフェーシング面20とされてい
る。更にまた、かかるフライホイール本体10の外周面上
には、スタータのギヤと噛み合うリングギヤ22が、一体
的に取り付けられている。

また、かかるフライホイール本体10には、フェーシング
面20とは反対側に位置する、軸方向一方の側の面におい
て、略一定の断面形状にて周方向全周に亘って延びる環
状の凹所24が、同心的に形成されている。

そして、かかる凹所24内において、ダンパー部材として
の金属プレート26が、収容状態下に配設されているので
ある。この金属プレート26は、所定の金属ばね材料にて
形成されており、フライホイール本体10の凹所24の内周
部径よりも所定寸法小さな内径と、該凹所24の外周部径
よりも僅かに小さな外径とを有する、略薄肉円環板形状
にて形成されている。かかる金属プレート26は、また、
フライホイール本体10に対して同心的に配置され、その
内周側部分において、周方向に等間隔で設けられた取付
孔28内に挿通される取付ボルト30によって、該フライホ
イール本体10に固定せしめられており、それによって前
記凹所24内において、その径方向内側からフライホイー
ル本体10の径方向に所定長さで延び出し、且つその延び
出した部分が、フライホイール本体10の軸方向一端面
（凹所24の底面）に対して、所定距離を隔てて対向する
状態で位置せしめられている。

なお、かかる金属プレート26にあっては、それ程大きな
弾性変形能が要求されるものではないことから、それを
形成する金属材料としては、或る程度の剛性を有するも
の、例えば従来からばね用金属材料として知られている
鉄系や非鉄系のものが、特に限定されることなく有利に
用いられ得、一般には炭素鋼等の熱間成形ばね材料が採
用されることとなる。

また、第３図にも示されているように、かかる金属プレ
ート26には、前記フライホイール本体10に対向する側と
は反対側に位置する外側面36の外周縁部において、厚肉
円環形状を呈する鋼鉄製のダンパーマス32が、同心的に
配置せしめられて、かかる外側面36上に溶接等によって
一体的に取付られている。なお、フライホイール本体10
において、凹所24の外周壁部を構成する周壁部34にあっ
ては、金属プレート26に固着されたダンパーマス32の径
方向外側をも覆い得るだけの軸方向高さをもって突出形
成されており、それによって金属プレート26が配された
凹所24内への熱の伝達を低減すると共に、かかる凹所24
の外周部分にリングギヤ22の嵌着部を有利に確保し得、
以て目的とするフライホイールのコンパクト化が有利に
図られ得るようになっている。

すなわち、それによってフライホイール本体10に対し
て、ダンパーマス32が、金属プレート26にて、弾性的に
支持されているのであり、それによってそれらダンパー
マス32及び金属プレート26の質量をマス成分とし、金属
プレート26の弾性をばね成分とする一振動系が、構成さ
れているのである。

また一方、かかる振動系を構成する金属プレート26に
は、ダンパーマス32が取り付けられた側とは反対側の
面、換言すればフライホイール本体10に対して対向する
内側面38上に、ゴム弾性体40が、一体的に加硫接着せし
められている。このゴム弾性体40は、金属プレート26の
凹所24内に露呈される内側面38を、略全面に亘って覆い
得るだけの径方向幅を有する薄肉円環板形状にて形成さ
れており、その一方の面の全面において、金属プレート
26の内側面38に対して加硫接着せしめられている。

なお、かかるゴム弾性体40の形成材料としては、前述の
如き、クラッチ機構による発生熱に対処すべく、耐熱性
に優れたゴム材料を用いることが望ましいが、該ゴム弾
性体40は、フライホイール本体10には直接固着されてお
らず、熱伝達がそれ程大きくないことから、耐熱性を余
り考慮することなく材質選定を行なうことが可能であ
る。

そしてまた、本実施例におけるフライホイールにあって
は、上記ゴム弾性体40における、金属プレート26に固着
された側とは反対側の面、換言すればフライホイール本
体10に対向する側の面上に対して、該ゴム弾性体40と略
同一の内外径を有する薄肉円環板状の規制プレート42
が、一体的に固着せしめられている。この規制プレート
42は、金属等の硬質材料にて形成されており、ゴム弾性
体40に対して固着されることによって、その弾性変形を
規制し得るようになっている。

なお、特に本実施例においては、前記ゴム弾性体40が、
金属プレート26と規制プレート42とを、所定距離を隔て
て同心的に対向配置せしめた状態下で、それらの対向面
間に所定のゴム材料を注入、充填せしめることにより、
その形成と同時に、金属プレート26及び規制プレート42
に対して、それぞれ加硫接着せしめられてなる構造とさ
れている。

すなわち、上述の如き構造とされたダンパー付フライホ
イールにあっては、前記金属プレート26とダンパーマス
32とによって構成された振動系が、金属プレート26の内
周部分を支持点として、該金属プレート26の弾性に基づ
いて、その軸方向に振動せしめられるように構成されて
おり、そこにおいて、かかる金属プレート26に対して撓
み（振動）が生ぜしめられた際に、ゴム弾性体40に対し
て弾性変形が生ぜしめられることとなるのであり、そし
て、かかるゴム弾性体40の弾性変形に基づいて、金属プ
レート26及びダンパーマス32からなる振動系に対する減
衰能が発揮され得るようになっているのである。

また、そこにおいて、かかるゴム弾性体40には、規制プ
レート42が一体的に固着されていることにより、該ゴム
弾性体40の拘束成分が増加されていることから、優れた
減衰能がより有効に発揮され得ることとなるのである。

因みに、上述の如き構造とされた金属プレート26及びダ
ンパーマス32からなる振動系において、規制プレート42
を備えたゴム弾性体40を付加せしめることによって奏さ
れ得る減衰効果を確認すべく、行なった実験データが、
第４図に示されている。かかる図からも、規制プレート
42を備えたゴム弾性体40を付加することによって、振動
系に対して減衰能が及ぼされ、かかる振動系の共振が抑
えられ得ることが明らかである。

従って、このようなダンパー付フライホイールにあって
は、ダンパーマス32、金属プレート26の質量および金属
プレート20のばね特性（材質や厚さ等）を調節せしめ
て、かかる振動系における軸方向の固有振動数を、クラ
ンクシャフトにおける曲げ方向の共振周波数にチューニ
ングせしめることによって、かかるクランクシャフトの
共振周波数域における曲げ振動が、効果的に低減され得
ることとなるのである。

そして、そこにおいて、かかる動的吸振器として機能す
る振動系においては、そのばね成分が、金属プレート26
による金属ばねにて構成されていることから、クラッチ
ディスク18のフェーシング面20に対する摺接等に起因し
て発生する熱の範囲では、その耐久性の低下が問題とな
るようにことがなく、また雰囲気温度や熱履歴によるば
ね定数の変化も無視できる程度しか生じないのである。

さらに、かかる動的吸振器たる振動系においては、ゴム
弾性体40の内部摩擦に基づく減衰が及ぼされ得るのであ
り、特に、該ゴム弾性体40の変形が、規制プレート42に
よって規制されて、その減衰係数が充分に大きく設定さ
れ得ることとなる。そして、ゴム弾性体40の弾性率や大
きさ、或いは規制プレート42の大きさや材質等を選定し
て、その減衰係数を調節することにより、かかる振動系
の付加によって、その固有振動数の前後において、フラ
イホイール本体10（クランクシャフト）に新たに現出さ
れることとなる二つの共振点における振動が、効果的に
低減され得るのであり、それによって、第５図に示され
ているように、広い周波数域に亘って優れた防振効果が
有利に発揮され得ることとなるのである。

なお、第５図においては、本実施例構造のものの他、動
的吸振器を何も備えないフライホイールと、ゴム弾性体
40を有しない金属プレート26とダンパーマス32のみから
成る動的吸振器を備えたフライホイールについても、そ
の振動レベルの周波数特性を測定し、比較例として、そ
れぞれ、併せ示すこととする。

また、ここにおいて、ゴム弾性体40及び規制プレート42
の質量も、前記動的吸振器たる振動系のマス成分として
機能することとなるが、一方ゴム弾性体40の剛性は、金
属プレート26の剛性に比して充分に小さいので、かかる
振動系のばね成分としては殆ど影響することがなく、該
振動系におけるばね定数は、専ら金属プレート26の材質
や形状によって設定することが可能である。

更にまた、かかる振動系にあっては、ボルト付け等によ
って、フライホイール本体10に対する取り付けが為され
得ることから、加硫工程を要することがなく、その製造
及び組付けが、良好なる作業性をもって為され得るので
ある。

それ故に、上述の如き構造に従えば、充分なる耐久性と
優れた防振効果とが、ともに良好に発揮され得る動的吸
振器を備えたダンパー付フライホイールが、簡単な構造
及び製作性をもって有利に実現され得ることとなるので
ある。

また、本実施例におけるダンパー付フライホイールにあ
っては、金属プレート26の外周縁部に対して取り付けら
れるダンパーマス32の質量を、適宜調節することによっ
て、前記動的吸振器たる振動系の固有振動数のチューニ
ングが、良好に且つ容易に為され得るといった利点をも
有しているのである。

さらに、本実施例構造のフライホイールにおいては、ゴ
ム弾性体40が、フライホイール本体10におけるクラッチ
ディスク18の接触面部位に対向位置されるために、該フ
ライホイール本体10からの放射熱による影響が懸念され
ることとなるが、該ゴム弾性体40の表面上に固着された
規制プレート26によって、遮熱板の機能が奏せしめられ
得ることとなり、それによってかかるゴム弾性体40の減
衰特性を安定化することができ、振動低減効果の温度依
存性が抑えられて、上述の如き防振性能が安定して発揮
され得ることとなるのである。

以上、本考案の一実施例について詳述してきたが、これ
は文字通りの例示であって、本考案が、かかる具体例に
のみ限定して解釈されるものではないことは、言うまで
もないところである。

例えば、金属プレート26を、その外周縁部において、フ
ライホイール本体10に対して固定することも可能であ
る。

また、金属プレート26に対するダンパーマス32やゴム弾
性体40の取付面は、限定されるものではなく、外側面36
及び内側面38の何れの面にも、或いはそれらの両側の面
に対しても、配設することが可能である。

また、特にゴム弾性体40及び規制プレート42は、周方向
に連続して設ける必要はなく、例えば複数個を、周方向
に独立して等間隔に配することも可能である。

さらに、ダンパーマス32を別体にて形成することなく、
金属プレート26によって、かかるダンパーマス32を構成
せしめることも可能である。なお、そのような場合に
は、かかる金属プレート26の自由端側周縁部を厚肉化す
ることによって、かかる振動系における固有振動数を調
節することが可能である。

また、上述の如き動的吸振器としての振動系は、フライ
ホイール本体10の凹所24内に収容する必要はなく、外部
に露出して設けるようにしても、何等差支えない。

その他、一々列挙はしないが、本考案は当業者の知識に
基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様に
おいて実施され得るものであり、またそのような実施態
様が、本考案の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも
本考案の範囲内に含まれるものであることは、言うまで
もないところである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に従う構造とされたダンパー付フライ
ホイールの一実施例を示す縦断面図であり、第２図は、
かかるダンパー付フライホイールの正面図である。ま
た、第３図は、第１図に示されているダンパー付フライ
ホイールにおける動的吸振器として機能する振動系のみ
を取り出して示す要部拡大断面図であり、第４図は、か
かる振動系におけるゴム弾性体による減衰効果を説明す
るための、実験データを示すグラフであり、更に第５図
は、かかる動的吸振器を備えたダンパー付フライホイー
ルにおける振動レベルの周波数特性の測定結果を、比較
例と共に示すグラフである。更に、第６図は、本考案が
適用されるフライホイールにおける、クランクシャフト
の曲げ振動に起因する振動形態を説明するための説明図
である。 10:フライホイール本体 26:金属プレート（ダンパー部材） 32:ダンパーマス（マス部材） 40:ゴム弾性体、42:規制プレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 滝沢 正明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)考案者 井出 明良 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600 東海 ゴム工業株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の出力軸に取り付けられて、該出
   力軸と一体的に回転させられるフライホイールであっ
   て、所定の金属ばね材料にて形成された円環板状のダン
   パー部材を、フライホイール本体の軸方向一方の側に所
   定距離を隔てて同心的に対向配置せしめて、その内周側
   及び外周側の何れか一方の周縁部において、かかるフラ
   イホイール本体に固定すると共に、該ダンパー部材の内
   周側及び外周側の何れか他方の周縁部に対して、円環状
   のマス部材を同心的に且つ一体的に取り付ける一方、か
   かるダンパー部材の少なくとも一方の面に、所定のゴム
   弾性体を、径方向に所定幅で且つ周方向に連続的に若し
   くは非連続的に固着せしめ、更に、該ゴム弾性体におけ
   る前記ダンパー部材に固着された面とは反対側の面に、
   該ゴム弾性体の変形を規制する規制部材を固着せしめた
   ことを特徴とするダンパー付フライホイール。