JPH0674301A

JPH0674301A - フライホイール

Info

Publication number: JPH0674301A
Application number: JP23012192A
Authority: JP
Inventors: Moriharu Hiraishi; 守治平石; Sakae Ueda; 栄植田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1994-03-15
Also published as: DE4328927C2; DE4328927A1

Abstract

(57)【要約】【目的】振り子運動をするダンパマスをダイナミック・
ダンパとして機能させて回転系のトルク変動を低減させ
るフライホイールの高温下における耐久性の向上を図
る。【構成】クランク軸１に生じる回転変動に同期して振り
子運動をするダンパマス１２を収容した副回転体１０
を、クラッチディスク４との間で駆動力の伝達を行う主
回転体３とは別個に設ける。そして、副回転体１０の中
央部１０Ａの軸方向の剛性を、その中央部１０Ａの厚み
を薄くすることにより小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、フライホイールの改
良に関し、特に、フライホイールが設けられる回転駆動
系の定次数のトルク変動が低減されるようにしたもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】車両のエンジン等の内燃機関の駆動力
は、燃焼力をクランク機構により回転力（トルク）に変
換することにより得られるため、クランク軸等には必然
的に回転変動（トルク変動）が発生し、これが振動，騒
音の原因となる。具体的には、４サイクル４気筒エンジ
ンの場合はエンジン回転の２次成分、６気筒の場合は３
次成分の回転変動が問題となる。

【０００３】このような問題点の解決を図る従来の技術
として、実開平１−１１５３０９号公報（第１従来例）
や、本出願人が先に提案した特願平３−２７４１０８号
明細書（第２従来例）等に記載されたものがある。即
ち、これら従来のフライホイールは、そのフライホイー
ル本体内に振り子運動可能なダンパマスを収容したもの
であって、ダンパマスの振り子運動によって内燃機関の
トルク変動を低減するようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術にあっては、トルク変動を低減するための遠心
振り子構造をフライホイール本体内に一体に設けていた
ため、トルク変動の低減とともに駆動力の伝達をも担う
フライホイール（例えば、車両のクラッチを構成するフ
ライホイール等）のように高温下にさらされる回転体に
適用した場合に、その耐久性が問題となる。

【０００５】即ち、一般に高温下では材料のヤング率が
低下するため、高回転高温下においてダンパマスに作用
する遠心力を支え適正な振り子運動を行わせるために
は、ダンパマスを収容する空間を形成する壁面の肉厚等
を増して、或いは高温下における剛性の高い材料を用い
る等してフライホイールの剛性を上げる必要があるが、
壁面の肉厚等を増せばそれだけ高重量となるから慣性能
率が大きくなって応答性の低下を招くことになるし、剛
性の高い材料を用いればコストアップを招くことにもな
る。また、上記第１従来例のようにダンパマスを軸受で
支持して振り子運動をさせる構造にあっては、軸受の焼
付き防止対策も必要となる。

【０００６】さらに、遠心振り子構造を一体に備えたフ
ライホイールは、フライホイールの面振れによる遠心振
り子の性能低下を防ぐために、剛性の高い材料を用いる
か、或いはフライホイールの肉厚を増すなどしてフライ
ホイールの剛性を上げクランク軸の曲げ共振を常用回転
数以上に外す必要があるが、上記問題点と同様に、コス
ト及び応答性の点で問題となる。そして、クランク軸の
曲げ共振を常用回転数以上に外す方法では一つの回転次
数に対しては解決できるが、他の回転次数に対してはク
ランク軸の曲げ共振が発生するためフライホイールの面
振れによる遠心振り子の性能低下を充分に解決していな
いという未解決の課題がある。

【０００７】本発明は、このような従来の技術が有する
未解決の課題に着目してなされたものであって、特に、
遠心振り子構造によりトルク変動を低減するフライホイ
ールの高温下における耐久性の向上を図ることを目的と
している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、振り子運動をするダンパマ
スを収容したトルク変動低減用の副回転体を、駆動力伝
達用の主回転体とは別個に設けた。また、請求項２記載
の発明は、上記請求項１記載の発明において、副回転体
のダンパマス収容位置の径方向内側の部分の軸方向の剛
性を小さくした。

【０００９】そして、請求項３記載の発明は、上記請求
項１又は請求項２記載の発明において、副回転体を、そ
の径方向内側の縁部分を介して主回転体に結合した。さ
らに、請求項４記載の発明は、上記請求項１乃至請求項
３記載の発明において、ダンパマスを、主回転体の外径
より径方向外側に位置させた。

【００１０】

【作用】請求項１記載の発明にあっては、クラッチにお
ける摩擦熱等により高温下にさらされる駆動力伝達用の
主回転体と、トルク変動低減用の副回転体とが別体であ
るため、主回転体の熱が直接ダンパマスやこれを収容す
る空間を形成する壁面等に作用することがなく、従っ
て、熱対策のために副回転体のダンパマス収容空間を形
成する壁面の肉厚等を増す必要がない。

【００１１】そして、回転駆動系のトルク変動は、主に
副回転体に収容されたダンパマスの振り子運動によって
低減されるため、主回転体は主に駆動力の伝達を担えば
よくなるから、かかる主回転体の質量をトルク変動低減
のために大きくする必要もほとんどない。このようなこ
とから、駆動力伝達用の主回転体内にダンパマスを収容
する構造に比べて、フライホイール全体としての軽量化
が図られるため、応答性も向上する。

【００１２】また、請求項２記載の発明のように、副回
転体の径方向内側の部分の軸方向剛性が小さい構造であ
ると、かかる副回転体はいわゆるフレキシブルフライホ
イールとして機能するため、この副回転体が取り付けら
れる回転軸の曲げ共振を容易に常用回転数以下に外すこ
とができ、ダンパマスのスムーズな振り子運動が確保さ
れる。

【００１３】そして、請求項３記載の発明であれば、副
回転体を主回転体に結合しているため、副回転体自身は
主回転体とは別個のものであっても、取付け時の作業性
等を特に悪くすることがなく、しかも副回転体は径方向
内側の縁部分を介して主回転体に結合されるので、それ
ら回転体間の接触面積が小さく熱の伝達率は低い。さら
に、請求項４記載の発明であれば、副回転体に収容され
ているダンパマスが、主回転体からの輻射熱を受け難い
位置にあるため、主回転体に発生した熱のダンパマスへ
の影響がより小さくなる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１及び図２は本発明の第１実施例を示す図で
あり、この実施例は、本発明に係るフライホイールを車
両の駆動力伝達部に適用したものである。先ず、構成を
説明すると、図１に示すように、車両用エンジンのクラ
ンク軸１及びマニュアル・トランスミッションの入力軸
２は同軸上に配設されていて、それらクランク軸１と入
力軸２との間では、クランク軸１の端部に同軸に固定さ
れた主回転体３と、入力軸２の端部に同軸に固定された
クラッチディスク４との間の摩擦力を介して断続的に駆
動力伝達可能となっている。なお、主回転体３及びクラ
ッチディスク４間の断続機構は従来の車両用クラッチと
同様である。

【００１５】主回転体３は、中央部３Ａ及び周縁部３Ｂ
間を中央部３Ａ側が小径となるテーパ部３Ｃとすること
により、中央部３Ａが周縁部３Ｂよりも車両用エンジン
側に凹んだ円板状に形成されている。なお、主回転体３
の周縁部３Ｂのクラッチディスク４側を向く面には、ク
ラッチディスク４を覆うようにクラッチカバー５が固定
されている。

【００１６】また、クランク軸１の主回転体３固定位置
の図１左方（エンジン側）には、トルク変動低減用の副
回転体１０がクランク軸１と同軸に固定されていて、こ
れら主回転体３及び副回転体１０によってフライホイー
ル２０が構成される。そして、副回転体１０は、比較的
薄く形成することにより軸方向の剛性が小さくなってい
る中央部１０Ａと、複数の転動室１１を形成する周縁部
１０Ｂと、この転動室１１の開口側を封止するカバー１
０Ｃとから構成されていて、カバー１０Ｃを取り外した
状態の副回転体１０の平面図である図２に示すように、
周縁部１０Ｂには、周方向に等間隔に同形状の複数（本
実施例では１２個）の転動室１１，…，１１が形成され
ている。

【００１７】各転動室１１は副回転体１０に対して略並
行に凹んだ円弧状の凹部からなり、各転動室１１内に
は、かかる副回転体１０が回転する際の遠心力によりそ
の転動室１１の径方向外側の内側面を転動しつつ振り子
運動をする厚めの円板からなるダンパマス１２が収容さ
れている。なお、転動室１１の径方向及び厚さ方向の寸
法は、ダンパマス１２の転動が可能な範囲で最も小さく
することが望ましい。

【００１８】そして、各転動室１１の内側面は、ダンパ
マス１２の振り子運動の軌跡が遠心振り子の理論を満足
するように形成する。具体的には、ダンパマス１２の質
量をｍ_d、ダンパマス１２の慣性能率をＩ_d、ダンパマ
ス１２の半径をｒ_d、クランク軸１のトルク変動次数を
ｎとした場合に、副回転体１０の回転中心からダンパマ
ス１２の振り子運動の支点までの距離Ｒと、ダンパマス
１２の振り子運動の支点からそのダンパマス１２の重心
までの距離Ｌとの比率Ｒ／Ｌを、Ｒ／Ｌ＝ｎ²｛１＋Ｉ_d／（ｍ_d・ｒ_d ²）｝という関係に設定する。なお、本実施例では、複数のダ
ンパマス１２を有しているため、質量ｍ_d及び慣性能率
Ｉ_dはいずれもそれら複数のダンパマス１２のトータル
の値である。

【００１９】そして、主回転体３及び副回転体１０は、
それらの中心部分に開けられた孔部３ａ，１０ａをクラ
ンク軸１の端面に形成された凸部１Ａに嵌め込むととも
に、中央部３Ａのクラッチディスク４側を向く面からボ
ルト孔３ｂ，１０ｂを通じてクランク軸１の大径部１Ｂ
にボルト６を締結することにより、回転方向及び軸方向
に一体となるようにクランク軸１に固定されている。な
お、中央部３Ａ，１０Ａのボルト孔３ｂ，１０ｂの径方
向外側の位置には、主回転体３及び副回転体１０間の相
対的な位置決めをするロケートピン７が嵌め込まれてい
る。

【００２０】また、副回転体１０の周縁部１０Ｂは、そ
の中央部１０Ａの径方向寸法と、主回転体３のテーパ部
３Ｃの傾斜角等を適宜選定することにより、副回転体１
０が軸方向にたわんだ際であっても主回転体３に接触し
ない程度の位置に配置してある。次に、本実施例の作用
効果を説明する。

【００２１】エンジンで発生した駆動力は、クランク軸
１，主回転体３，クラッチディスク４及び入力軸２を介
してマニュアル・トランスミッションに入力される。そ
して、クランク軸１には、４気筒エンジンであれば主と
して２次のトルク変動が生じ、６気筒エンジンであれば
主として３次のトルク変動が生じることになるが、かか
るトルク変動は、ダンパマス１２の振り子運動により吸
収し低減することができる。

【００２２】即ち、クランク軸１にトルク変動が伝達さ
れ、副回転体１０にもそのトルク変動が伝達されると、
距離Ｒ及びＬの比率を上述したように遠心振り子の理論
を満足するように選定している結果、転動室１１内に収
容されたダンパマス１２がトルク変動に同期した振り子
運動をし、これがダイナミックダンパとして作用するよ
うになるから、副回転体１０に伝達されたトルク変動が
ダンパマス１２の重心位置の変動によって確実に低減さ
れるようになり、これが取り付けられたクランク軸１の
トルク変動が大幅に低減し、車室内の騒音低減が図られ
るのである。

【００２３】また、副回転体１０の中央部１０Ａを比較
的薄く形成している結果、この部分の軸方向の剛性が小
さくなっているので、クランク軸１及び副回転体１０で
形成される系の曲げ共振を容易に常用回転数以下に外す
ことができ、曲げ共振によるこもり音の低減が図られる
とともに、クランク軸１自身も従来の曲げ剛性を確保す
る必要がなくなり、クランク軸１自身の軽量化が図られ
る。しかも、副回転体１０はいわゆるフレキシブルフラ
イホイールとして機能する結果、副回転体１０の周縁部
１０Ｂの面振れが防止され、ダンパマス１２のスムーズ
な転動が確保されるという利点もある。なお、クランク
軸１及び主回転体３で形成される系の曲げ共振は、駆動
力の伝達を担う主回転体３の剛性を下げることはできな
いので、逆に剛性を高めることにより常用回転数以上に
外す必要がある。

【００２４】そして、クランク軸１及び入力軸２間の駆
動力の伝達は、従来の車両と同様に主回転体３及びクラ
ッチディスク４間の摩擦力を介して行われるのである
が、クランク軸１のトルク変動は上述したように副回転
体１０において低減されるため、主回転体３は主として
駆動力の伝達を担えばよいことになり、従って、主回転
体３の質量をトルク変動を吸収するために大きくする必
要がなく、クラッチディスク４との摩擦によって温度が
上昇した際の熱容量の点からその厚み等を選定すればよ
い。

【００２５】さらに、転動室１１が形成された副回転体
１０の周縁部１０Ｂは、クラッチディスク４との摩擦に
より高温になる主回転体３とは非接触であるため、転動
室１１の壁面の厚みを特に厚くする等の熱対策が不要と
なり、しかも副回転体１０の中央部１０Ａは薄く形成さ
れているため、この副回転体１０を別個に設けたことに
よる重量の増加分はそれほど多くはない。

【００２６】むしろ、遠心振り子構造を有する副回転体
１０を別個に設けている分、上述したようにクランク軸
１や主回転体３等の軽量化が図られるから、遠心振り子
構造を主回転体３内に一体に設ける従来のフライホイー
ルの構造と比較して回転系全体としては軽量になり、応
答性の向上を図ることができる。また、転動室１１の径
方向及び厚さ方向の寸法を、ダンパマス１２の転動が可
能な範囲で最も小さくすると、始動時において発生する
異音をも低減できるという利点がある。

【００２７】図３及び図４は本発明の第２実施例を示す
図であり、本実施例も上記第１実施例と同様に、本発明
に係るフライホイールを車両の駆動力伝達部に適用した
ものである。なお、上記第１実施例の構成と同等の部材
及び部位には、同じ符号を付し、その重複する説明は省
略する。即ち、本実施例では、副回転体１０を主回転体
３とは別個に設けるという点は上記第１実施例と同様で
あるが、その副回転体１０を直接クランク軸１に固定す
るのではなく、副回転体１０を径方向縁側の縁部分を介
して主回転体３に固定するとともに、副回転体１０とク
ランク軸１との間を非接触としたものである。

【００２８】具体的には、フライホイール２０を図３左
方から見た平面図である図４にも示すように、副回転体
１０の孔部１０ａの内径をクランク軸１の大径部１Ｂの
外径よりも大きくするとともに、その孔部１０ａの周方
向４箇所に凸部１０ｃを設けここにボルト孔１０ｄを形
成し、そしてボルト孔１０ｄを通じてボルト１３を主回
転体３の中央部３Ａに締結することにより、副回転体１
０が主回転体３に結合されている。

【００２９】このような構成であると、副回転体１０は
主回転体３にのみ接触し、且つ、それら主回転体３及び
副回転体１０間の接触面積も上記第１実施例に比べて極
めて小さくなる（図４の破線で示す領域だけになる）の
で、主回転体３で発生した摩擦熱のほとんどがクランク
軸１側に流れるようになり、副回転体１０の温度上昇を
さらに低減することができる。

【００３０】そして、副回転体１０が主回転体３に結合
されていれば、組立時の作業性も向上するという利点が
あり、さらには、主回転体３の中央部３Ａの厚みを増す
ことが容易となるから、主回転体３の剛性を上げる上で
も有利である。その他の作用効果は上記第１実施例と同
様である。図５は本発明の第３実施例を示す図である。

【００３１】即ち、本実施例では、基本的な構成は上記
第２実施例と同様であるが、副回転体１０のダンパマス
を収容する周縁部１０Ｂを、主回転体３の外径より径方
向外側に位置するようにしている。このような構成であ
ると、主回転体３からの輻射熱を受け難い位置にダンパ
マスが位置することになるから、熱対策の点でさらに有
利になるし、ダンパマスが副回転体１０の回転中心から
より遠い位置にある分、発生する遠心力が大きくなりト
ルク変動の低減効果が大きくなるという利点もある。

【００３２】さらには、副回転体１０の中央部１０Ａの
径方向寸法も大きくなるため、この部分の板厚をそれほ
ど薄く加工しなくても実質的な曲げ剛性が下がる結果、
フレキシブルフライホイールとしての機能を発揮し易く
なるという利点もある。つまり、中央部１０Ａは周縁部
１０Ｂよりも主回転体３からの熱伝導の影響を受け易い
ため、高温下における剛性を上げるために板厚は厚いほ
うが望ましい反面、ここを厚くするとフレキシブルフラ
イホイールとして機能し難くなるという不具合があるの
であるが、本実施例の構成であれば、高温下における剛
性を上げるという要求と、フレキシブルフライホイール
として機能させるという要求との両方を満足させること
ができるのである。

【００３３】その他の作用効果は上記第１実施例と同様
である。なお、上記各実施例では、本発明に係るフライ
ホイールをマニュアル・トランスミッションを有する車
両の駆動力伝達系に適用した場合について説明したが、
本発明の適用対象はこれに限定されるものではない。例
えば、オートマチック・トランスミッションを有する車
両であっても、そのオートマチック・トランスミッショ
ンに含まれるトルク・コンバータを構成する駆動力伝達
用のポンプとは別個に上記各実施例で説明した副回転体
１０を設ければ、上記実施例と同等の作用効果を得るこ
とができる。さらには、車両の駆動力伝達系以外の回転
系であっても本発明は適用可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
振り子運動をするダンパマスを収容したトルク変動低減
用の副回転体を、駆動力伝達用の主回転体とは別個に設
ける構成としたため、高温下における耐久性が向上する
という効果がある。特に、請求項２記載の発明であれ
ば、副回転体はフレキシブルフライホイールとして機能
するため、曲げ共振を容易に常用回転数以下に外すこと
ができるから、こもり音の低減等も図れるし、副回転体
の面振れが防止される結果、ダンパマスのスムーズな振
り子運動が確保されるという効果がある。

【００３５】また、請求項３記載の発明であれば、組立
時の作業性の向上が図られるとともに、副回転体の熱対
策がより有利になる。さらに、請求項４記載の発明であ
れば、主回転体からの輻射熱を受け難い位置にダンパマ
スが位置することになるから、熱対策の点でさらに有利
になるし、ダンパマスが副回転体の回転中心からより遠
い位置にある分、発生する遠心力が多くなり、トルク変
動の低減効果が大きくなり、しかも、フレキシブルフラ
イホイールとしての機能を発揮し易くなるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の構成を示す側断面図である。

【図２】副回転体の平面図である。

【図３】第２実施例の構成を示す側断面図である。

【図４】フライホイールの平面図である。

【図５】第３実施例の構成を示す概略図である。

【符号の説明】

１クランク軸２入力軸３主回転体３Ａ中央部３Ｂ周縁部３Ｃテーパ部４クラッチディスク１０副回転体１０Ａ中央部１０Ｂ周縁部１０Ｃカバー１１転動室１２ダンパマス２０フライホイール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振り子運動をするダンパマスを収容した
トルク変動低減用の副回転体を、駆動力伝達用の主回転
体とは別個に設けたことを特徴とするフライホイール。
【請求項２】副回転体のダンパマス収容位置の径方向
内側の部分の軸方向の剛性を小さくした請求項１記載の
フライホイール。
【請求項３】副回転体を、その径方向内側の縁部分を
介して主回転体に結合した請求項１又は請求項２記載の
フライホイール。
【請求項４】ダンパマスを、主回転体の外径より径方
向外側に位置させた請求項１乃至請求項３のいずれかに
記載のフライホイール。