JPH10205583A - フライホィール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン、ポンプ等のフライホィールを備え
た回転機械において、フライホィールに発生するアンブ
レラモードの振動を低減することにより、かかる振動に
よる騒音を抑制する。 【解決手段】 回転軸系のトルク変動等を緩和して回転
を円滑化にするフライホィールにおいて、上記フライホ
ィールの内部の少なくとも外周寄りの部位に粘弾性材料
からなるダンピング材を埋め込み設置し、フライホィー
ルの軸方向振動により生起されるダンピング材の歪エネ
ルギ消費作用により振動を減衰する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関のクランク
軸等に取付けられるフライホィールであって、特に振動
減衰手段が装着されたフライホィールに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】内燃機関においては、
トルク変動を緩和するためクランク軸の軸端に一定の慣
性質量を有するフライホィールが装着されている。

【０００３】図４にはかかるフライホィールを装備した
内燃機関の概念図が示されている。図４において、６は
エンジン（内燃機関）、１０は同エンジンのクランク軸
であり、同クランクの軸１０の一端に延設される出力軸
であるプーリ軸８１には負荷駆動用のプーリ７が取付け
られ、他端に延設されたフライホィール軸８２には上記
フライホィール１が取付けられている。

【０００４】上記のようなエンジンシステムにおいて、
エンジン６の回転力はプーリ軸８１及びプーリ７を介し
て駆動負荷に伝達されるとともに、フライホィール１も
回転駆動され、同フライホィール１においてエンジンの
トルク変動が緩和せしめられる。

【０００５】図５は、上記エンジンシステムにおけるフ
ライホィール１及びプーリ７の振動に係る、上記エンジ
ン６運転中における周波数７１７．３Ｈｚでのワイアー
線図であり、図において１１（１１ａ，１１ｂ）がフラ
イホィール、９がプーリを夫々示す。

【０００６】図５におけるフライホィール１のワイアー
線図１１において、破線（１１ａ）が静止時つまりエン
ジン６の停止時、実線（細線）（１１ｂ）が運転時であ
り、運転時にはクランク軸１０、フライホィール軸８２
等の回転軸の軸方向に動く、いわゆるアンブレラモード
を呈している。

【０００７】即ち図４に示されるようなエンジンシステ
ムにあっては、フライホィール１には図５に示されるよ
うなフライホィール１の外周端部が回転軸の軸方向に変
位する上記アンブレラモードの振動が励起され、かかる
振動が発生すると、高速回転するフライホィール１に異
常に大きな騒音の発生をみる。

【０００８】一方、上記エンジンシステムのような振動
を伴なう回転機械において、振動を効果的に減衰する手
段として、回転軸に連結されたディスクと慣性体内部に
形成された環状室との間に粘性流体を封入して、同粘性
流体の粘性摩擦により回転軸の振動（捩り振動）を減衰
せしめる手段が従来より提供されている。

【０００９】しかしながら、かかる手段は、クランク軸
等の捩り振動には有効であるが、上記のようなフライホ
ィールにおけるアンブレラモードの振動の抑制には装置
が大がかりとなり、適用が困難である。

【００１０】本発明の目的は、エンジン、ポンプ等のフ
ライホィールを備えた回転機械において、フライホィー
ルに発生するアンブレラモードの振動を低減することに
よりかかる振動による騒音を抑制することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するもので、その要旨とする第１の手段は、回転軸系
のトルク変動等を緩和して回転を円滑化にするフライホ
ィールにおいて、上記フライホィールの内部の少なくと
も外周寄りの部位に粘弾性材料からなるダンピング材を
埋め込み設置してなることを特徴とするフライホィール
にある。

【００１２】また第２の手段は、上記第１の手段におい
て、上記ダンピング材は、上記フライホィールに、その
円周方向に加工形成された円環状溝内に上当て材で固定
されてなる。

【００１３】上記第１，第２の手段によれば、フライホ
ィールの回転時、軸方向にアンブレラモードの振動が発
生した際には、弾性率が小さく内部損失の大きい材料か
らなるダンピング材がフライホィールの円環状溝内に上
当て材とフライホィールとの間に挟持されて設置されて
いるので、ダンピング材の内部に上記振動によって歪エ
ネルギが発生し、同ダンピング材がこの歪エネルギを消
費することにより振動が減衰される。これにより、公知
の無拘束形に較べダンピング材の厚さを小さく保持しつ
つ、充分な振動減衰機能が得られる。

【００１４】さらに第３の手段は、上記第１又は第２の
手段において、上記ダンピング材を埋め込み設置した状
態で、上記フライホィールの外観形状を埋め込み前の外
観形状と同一形状としてなる。かかる手段によれば、ダ
ンピング材及び上当て材がフライホィールの円環状溝内
にすっぽりと収まっているので、同ダンピング材装着後
もフライホィールは装着前と同一形状となり、突出部も
無いので、コンパクトで他部材との干渉も回避されたフ
ライホィールが得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図１〜図３及び図４を参照し
て本発明の実施形態につき詳細に説明する。図４は本発
明が適用されるフライホィールを備えたエンジンシステ
ムの概念図である。図４において、６はエンジン（内燃
機関）、１０は同エンジンのクランク軸であり、同クラ
ンク軸１０の一端に延設される出力軸であるプーリ軸８
１には負荷駆動用のプーリ７が取付けられ、他端に延設
されたフライホィール軸８２には上記フライホィール１
が取付けられている。

【００１６】上記のようなエンジンシステムにおいて、
エンジン６の回転力は、プーリ軸８１及びプーリ７を介
して駆動負荷に伝達されるとともに、フライホィール１
も回転駆動され、同フライホィールにおいてエンジンの
トルク変動が緩和せしめられる。以上の構成及び作用は
従来のものと同様である。

【００１７】本発明の実施形態においては、図４に示さ
れるフライホィール１に、図５に示されるようなアンブ
レラモードの軸方向振動を抑制するダンピング機構を装
着している。

【００１８】一般に、振幅の大きい振動を減衰する手段
として、内部損失（主として内部摩擦損失）の大きな固
体状の粘弾性体を利用した振動減衰装置として、無拘束
形と拘束層形とがある（他に、同調ダンパ形も提案され
ている。）。

【００１９】上記無拘束形は、上記フライホィール１の
ような制振対象の構造体の片面または両面に粘弾性体即
ちダンピング材を貼付したもので、同ダンピング材自体
の伸び変形により振動エネルギを吸収することにより振
動の減衰を行なう。

【００２０】また上記拘束層形は、上記フライホィール
のような振動する構造体と拘束層との間にダンピング材
をサンドイッチ状に挟んだもので、ダンピング材により
構成される中間層のせん断変形による振動エネルギ吸収
を利用して振動の減衰を行なう。かかる拘束層形におい
ては、上記のようにせん断変形を利用するためダンピン
グ材は弾性率が小さく内部損失係数が大きい材料を用い
る。

【００２１】本発明の実施形態に係るフライホィール
は、上記拘束層形の振動減衰機構を用いたもので、その
構成を図１〜図３に示す。図１〜図３において、１はフ
ライホィールであり、エンジン６（図４参照）のクラン
ク軸１０に連結されるフライホィール軸８２に、中心孔
１ａが固挿されている。

【００２２】２はダンピング材であり、上記フライホィ
ールの外周寄りの部位に凹設された環状の嵌合溝１ｂ内
に埋め込み、固定されている。３は上記ダンピング材２
を上面側から押さえて固定するための上当て材である。

【００２３】図３は、上記ダンピング材２のフライホィ
ール１への取付構造の詳細を示す。図３において４は円
周方向等間隔に複数本設けられた取付ボルトであり、上
記上当て材３、ダンピング材２を貫通してフライホィー
ル１のネジ穴にねじ込まれ、ダンピング材２及び上当て
材３をフライホィール１に装着する。これにより、ダン
ピング材２及び上当て材３を組み込んでも、フライホィ
ール１の外観形状は、組み込み前と変らず、滑らかとな
る。また、上記取付ボルト４とダンピング材２及び上当
て材３のボルト穴との間には所定のすきまＳが形成さ
れ、フライホィール１の回転による遠心力によって同フ
ライホィール１が半径方向に膨らむことにより、上記ボ
ルト４が折損するのを防止している。

【００２４】上記ダンピング材２は、エポキシアクリル
系粘弾性材（商品名ＤＹＡＤ−６０７等）等の、弾性率
が小さく内部損失の大きい固体材料からなり、その厚さ
Ｔ＝０．１〜０．５ｍｍ程度が好適である。また図３に
おいて、上記上当て材３の厚さＢはフライホィール１の
嵌合溝１６背部の厚さＡに対して１Ａ〜０．５Ａに形成
するのが好ましい。

【００２５】また、上記ダンピング材は、１個の環状体
でも円周方向に複数個に分割した分割型でもよい。

【００２６】上記のように構成されたフライホィールを
備えたエンジンの運転時において、フライホィール１は
エンジン６からフライホィール軸８２を介して回転駆動
されるが、その際にその外周部を主体として図５に示さ
れるようなアンブレラモードの軸方向振動が発生する。
しかしながら、上記フライホィール１の外周寄りの部位
にはダンピング材２が、上当て材３とフライホィール１
の嵌合溝１６との間に挟持されているので、その両端の
上記振動による相対変位によりダンピング材２の内部に
歪エネルギが発生し、この歪エネルギをダンピング材２
自体が消費することにより振動減衰せしめる。

【００２７】また、この実施形態では、ダンピング材２
をフライホィール１の嵌合溝１６内に埋め込み、適切な
厚さの上当て材３を用いて取付ボルト４によりフライホ
ィール１に固定しているので、ダンピング材２をフライ
ホィール１の外面に貼着する無拘束形に較べダンピング
材２の厚さを小さく保持しつつ充分な振動減衰機能を有
する。

【００２８】尚、本発明に係るフライホィールは、上記
のようなエンジンの他、ポンプ、往復動圧縮機等、あら
ゆる回転機械に適用できる。

【００２９】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
請求項１及び２の発明によれば、ダンピング材がフライ
ホィールの円環状溝内に上当て材とフライホィールとの
間に挟持されて設置されているので、フライホィールの
軸方向にアンブレラモードの振動が発生しても、この振
動によってダンピング材内に発生する歪エネルギによる
吸収作用により上記振動を確実に減衰せしめることがで
き、フライホィールの騒音を低減することができる。

【００３０】また、ダンピング材が上当て材を介してフ
ライホィールの円環状溝内に固定されているので、公知
の無拘束形減衰手段に較べ、ダンピング材の厚さを薄く
しても、同等以上の振動減衰効果が得られることとな
り、小形コンパクトな装置で充分な制振効果が得られ
る。

【００３１】さらに請求項３のように構成すれば、ダン
ピング材装着後もフライホィールの形状が変らず、突出
部も無いので、コンパクトで他部材との干渉の恐れのな
い装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るフライホィールの概略
構成を示す縦断面図。

【図２】図１のＢ−Ｂ矢視図。

【図３】上記実施形態におけるダンピング材の取付構造
を示す縦断面図。

【図４】本発明が適用されるエンジンシステムの概念
図。

【図５】上記エンジンシステムの振動モード線図。

【符号の説明】

１ フライホィール ２ ダンピング材 ３ 上当て材 ４ 取付ボルト ６ エンジン １０ クランク軸 ８２ フライホィール軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸系のトルク変動等を緩和して回転
   を円滑化するフライホィールにおいて、上記フライホィ
   ールの内部の少なくとも外周寄りの部位に粘弾性材料か
   らなるダンピング材を埋め込み設置してなることを特徴
   とするフライホィール。
2. 【請求項２】 上記ダンピング材は、上記フライホィー
   ルに、その円周方向に加工形成された円環状溝内に上当
   て材で固定されてなる請求項１に記載のフライホィー
   ル。
3. 【請求項３】 上記ダンピング材を埋め込み設置した状
   態で、上記フライホィールの外観形状を埋め込み前の外
   観形状と同一形状としてなる請求項１又は２に記載のフ
   ライホィール。