JP3545969B2 - フライホイール - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はフライホイールに関する。より詳細には本発明は、駆動軸に連結可能な第1のバランスリングと、従動軸に連結可能な第2のバランスリングとを有し、第1及び第2のバランスリングが互いに相対的に回転可能であり、かつ互いに同心に支持されており、回転振動を吸収するため、第1及び第2のバランスリングの間に回転ばねが設けられているフライホイールに関する。
【0002】
【従来の技術】
このようなフライホイールは、ドイツ連邦共和国特許公開第3621997号公報により公知である。
【0003】
2つの部分に分割されているこの種のフライホイールは二体フライホイールとも呼ばれ、たとえば自動車などの原動機付き車両の駆動系列において防振に用いられる。
【0004】
前記ドイツ連邦共和国特許公開第3621997号公報により公知のフライホイールの欠点は、主に2つのバランスリングに依存する重量が重いことである。二体フライホイールにより好適な防振が達成できるように、変速装置側に配置されている第2のバランスリングはエンジン側の第1のバランスリングよりもかなり重い。
【0005】
ドイツ連邦共和国特許第19631989号公報より、回転数適合式の防振装置が公知である。この防振装置はハブ部を有し、ハブ部上には、周方向に間隔を持って隣接して配置される複数の慣性体が、それぞれ周方向に間隔を持って隣接して配置される2つの保持部で支持されている。この保持部は、慣性体要素及びハブ部の互いに逆向きに湾曲する曲線軌道上を転動可能なピンを有している。このピンは、回転運動に重畳する回転振動が発生した際に、湾曲した運動軌道の作用で慣性体要素と回転軸線との間隔が変化するようにもしくは減少するように曲線軌道の溝を転動する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の根底にある課題は、二体フライホイールの重量を軽減し、特に駆動系の構成を簡潔にできるようにすることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、冒頭で述べた種類のフライホイールにおいて、第2のバランスリングに回転数適合式の吸収装置もしくは振動吸収装置が固定されており、この吸収装置が、回転軸線のまわりに回転可能な少なくとも1つのハブ部と、複数の吸収体とを有し、この吸収体の各々が、回転軸線から間隔を持って位置している、もしくは回転軸線と平行にかつ回転軸線から離間する回動軸線のまわりで回動可能であることを特徴とするフライホイールによって解決される。
【0008】
第2のバランスリングに設けられている回転数適合式の吸収装置により、周期的に作動する機械の軸、たとえば内燃機関に代表される原動機又は発動機のクランク軸の回転運動に重畳して発生する回転振動を低減させることができる。この回転振動は回転運動に起因して発生し、その振動数は回転軸の回転数と共に変化する。吸収装置は、比較的広範囲の回転数範囲にわたって、理想的には機械の全回転数範囲にわたって、回転振動を吸収する場合に、回転数適合式と呼ばれる。吸収装置の原理は、基本的には、回転運動が導入されると、吸収体が遠心力により回転軸線からできるだけ間隔を持ってこの回転軸線のまわりを回転しようとすることにある。回転運動に重畳する回転振動は、吸収体を半径方向において内側へ相対運動させるが、この現象によって回転振動が吸収される。すなわち防振される。このような吸収装置もしくは防振装置は、回転数に比例する固有振動数を有しているので、回転数に比例する振動数を持った回転振動を広い回転数範囲にわたって吸収することができる。
【0009】
ところで、回転数適合式の吸収装置を二体フライホイールの第2のバランスリングに配置することにより、フライホイールをかなり簡単に実施できることができる。これにより得られる重量の軽減は、主として第2のバランスリングがかなり簡潔に実施されているにもかかわらず、本発明による配置構成により振動特性の改善が得られることによって達成可能となっている。しかしながら、他の技術的な必要性から、たとえば熱吸収及び放熱上の理由から、第2のバランスリングの質量を任意に小さくすることはできない。本発明の他の利点は、第2のバランスリングに対して、従来使用されている材料とは別の材料を使用できることにある。第2のバランスリングがたとえば金属薄板から製造されることにより、フライホイールの製造コストを低減させることができる。
【0010】
吸収装置を原動機又は発動機の従動側に装着することが有利である。
【0011】
吸収装置をフライホイールの従動側に、すなわち第2のバランスリングの第1のバランスリングとは反対側に配置することにより、優れた防振特性が得られる。
【0012】
第2のバランスリングと吸収装置の間に、押圧板を備えたクラッチ従動板が配置されていることにより、特にコンパクトかつ空間を節約することができる構成が得られる。
【0013】
構成の簡潔化は、押圧板に作用する押圧ばねが設けられ、押圧ばねが吸収装置で支持されていることにより達成される。
【0014】
特に有利な構成によれば、各吸収体が、周方向に間隔を持って配置され回転軸線と平行に延びている2本のピンによってハブ部に支持され、これらのピンは曲線軌道上を転動可能であり、この曲線軌道は、ハブ部の領域において回転軸線の方向にU字形の形状を有し、吸収体の領域において逆方向に開いたU字形の横断面形状を有し、ピンは、それぞれの曲線軌道と対向する側において案内軌道によって案内されている。慣性体が、ハブ部及び慣性体の曲線軌道上を転動するピンで支持されていることにより、特に簡潔で安定した構成が得られる。
【0015】
騒音特性の改善すなわち防音特性の改善は、案内軌道がポリマー材から形成される緩衝層からなることにより達成される。
【0016】
緩衝層がエラストマー材から構成されれば、緩衝特性は特に優れる。
【0017】
緩衝層が、周方向両側において、ピンの周方向への移動を規制する止め面で終端していることが有利である。この止め面によって、ピンの周方向への移動は所定の範囲以内に画定され、ピンの移動は所定の固定値範囲内で起こる。
【0018】
曲線軌道が嵌め込み部材の構成要素を形成していることにより、製造が簡単になり、安価に製造できる。
【0019】
嵌めこみ部材と緩衝層が、ハブ部及び吸収体の穴から脱落しないように、もしくは紛失しないように、受容されている嵌め込み部の構成要素を形成していることは有利である。
【0020】
嵌め込み部材を穴に嵌め込んだ後、緩衝層を形成している材料を、直接成形固化することにより、穴及び嵌め込み部材と結合することによっても、製造が簡単になる。すなわち嵌め込み部材をハブ部及び吸収体の穴に嵌め込んだ後、例えばポリマー材を嵌め込み部材と穴の間に流し込み、これを固化することによって、穴と嵌め込み部材とを結合することもできる。
【0021】
吸収体又はハブ部と嵌め込み部材との間に自由空間が設けられ、この自由空間が緩衝層の材料で充填され、公差補償層を形成するならば、製造公差に対する要求が少なくて済む。
【0022】
公差補償層と緩衝層が互いに移行するように一体に形成されているならば、すなわち公差補償層と緩衝層が相互に侵入した形状で形成されているならば、これらの公差補償層と緩衝層は1回の作業行程で製造することが可能である。
【0023】
嵌め込み部材は、公知の押出し成形により低コストで生産することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態についてより詳細に説明を加える。
【0025】
図1には本発明によるフライホイールが図示されており、フライホイールは第1のバランスリング1と、第2のバランスリング2と、第2のバランスリング2の第1のバランスリングとは反対側に固定されている回転数適合式の吸収装置3とを有している。
【0026】
第1のバランスリング又はバランス体1は、図示していない駆動軸、たとえば原動機付き車両の内燃機関すなわちエンジンのクランク軸と連結可能である。第2のバランスリング又はバランス体2は、ボールベアリング4を介して第1のバランスリング1に支持されており、その結果第1及び第2のバランスリング1、2は互いに相対的に回動可能であり、かつ互いに同心に支持されている。回転振動を吸収するため、第1及び第2のバランスリング1、2の間には回転ばね5が設けられている。回転ばね5は、連結要素6とピン7とを介して第2のバランスリング2に連結されている。第2のバランスリング2は、たとえば変速機入力軸として形成することができる従動軸8と連結可能である。
【0027】
図1に図示した実施の形態の場合、第2のバランスリング2と従動軸8との間の連結は、クラッチ9を介して行なわれる。クラッチ9は、従動軸8の回転軸線方向において第2のバランスリング2と回転数適合式吸収装置3との間に配置されており、これにより特にコンパクトな構成が得られる。クラッチ9はクラッチ従動板10を有している。クラッチ従動板10は、押圧板11を介して押圧ばね12により第2のバランスリング2に対して押しつけられる。クラッチ9はクラッチ解除体に接続され、このクラッチ解除体(その支持部を破線13で示した)は、支持台14で支持されているレバー部15を変位させる。これにより、レバー部15と連結されている操作要素16を介して押圧板11が、押圧ばね12の力に抗して、クラッチ従動板10から離間する。吸収装置3は、押圧ばね12がこの吸収装置3で支持されるようにボルト17を介して第2のバランスリング2に配置されている。さらに支持台14はレバー部15とともに、吸収装置3の半径方向内側の端部に配置されている。
【0028】
回転数適合式吸収装置3は、回転振動吸収装置として形成されており、回転軸線18のまわりに回転可能な少なくとも1つのハブ部19と、複数の吸収体20とを有している。ハブ部19は各吸収体20のためにそれぞれ、周方向に隣接する2つの保持部21を有しており、保持部21で吸収体20はハブ部19に支持される。
【0029】
各保持部21は、ピン23を受容するハブ部19の穴22から構成される。この場合ピン23の支持軸線は、ハブ部19において回転軸線18に平行に延び、吸収体20に貫通穴として形成された穴24内に延在する。
【0030】
ハブ部19は、穴22を画定する曲線軌道25を有し、吸収体20は、穴24を画定する曲線軌道26を有する。曲線軌道25、26とピン23とは、吸収体20がハブ部19に対して振り子運動しながら変位可能なように形成され配置されている。この場合ピン23は、互いに逆向きに湾曲している曲線軌道25、26上を転動する。ハブ部19の曲線軌道25は概ね回転軸線18の方向に向き開口するU字形状であり、他方吸収体20の曲線軌道26は概ね回転軸線18から離間するように外側に向く、すなわち回転軸線18とは反対側に開口するU字形状である。
【0031】
軸の回転運動に重畳する回転振動が発生すると、吸収体又は慣性体20は、図2に図示した中央位置から、曲線軌道25、26とピン23により画定される湾曲した運動軌道に沿って、ハブ部19に対して相対的に移動する。すなわち各吸収体20は、回転軸線18と平行かつ回転軸線18と離間する回動軸線のまわりで回動する。このようにして吸収体20と回転軸線18との間隔が変化し、縮まり、もしくは吸収体20の重心位置が変位し、回転軸線18に近づく。これにより吸収原理に基づいて回転振動が反作用を受け、結果として回転振動が吸収される。
【0032】
さらに吸収体20は、穴24の曲線軌道26に対向する側に案内軌道27を有しており、その結果穴24は、回転軸線18から離れる方向に向く、つまり回転軸線18の反対側を向く、概略U字形の形状を備える。これに対応して曲線軌道25に対向する案内軌道は、ハブ部19の保持部21にも同様に形成されている(図2中に部分的に示す破線を参照)。
【0033】
曲線軌道25、26と、嵌め込み部材29、30の構成要素を形成する案内軌道27、28とは、ハブ部19又は吸収体20の穴の中に紛失しないように受容されている。嵌め込み部材29、30は、まず穴の中に緩く挿入されもしくは穴と嵌め込み部材29、30が隙間を持つように挿入され、案内軌道27、28を担持している層31、32が、例えばポリマー材により好ましくはエラストマー材により追加的に形成される。それによって嵌め込み部材29、30は、ハブ部19又は吸収体20と接着される。このとき層31、32は緩衝層として機能し、嵌め込み部材29、30のピン23に向く面はそれぞれ曲線軌道26、25を構成する。さらに吸収体又はハブ部と嵌め込み部材との間に自由空間が設けられ、この自由空間が緩衝層の材料で充填されるならば、吸収体又はハブ部と嵌め込み部材との間に公差補償層が形成される。この際公差補償層と緩衝層が互いに移行するように一体に形成されているならば、すなわち公差補償層と緩衝層が相互に侵入した形状で形成されているならば、これらの公差補償層と緩衝層は1回の作業行程で製造することが可能である。
【0034】
嵌め込み部材29、30は、その成形方法を制限されないが、公知の押出し成形により形成することが好ましい。
【0035】
ハブ部19は2つの部分から形成されており、その際ハブ部は吸収体を両側で取り囲んでいる。両ハブ部19はパッキンリング33、34により互いに向かい合って密封されている。
【0036】
【発明の効果】
駆動軸に連結可能な第1のバランスリング(1)と、従動軸(8)に連結可能な第2のバランスリング(2)とを備えるフライホイールである。第1及び第2のバランスリング(1、2)は互いに相対的に回転可能であり、かつ互いに同心に支持されている。回転振動を吸収するため、第1及び第2のバランスリング(1、2)の間に回転ばね(5)が設けられている。第2のバランスリング(2)に回転数適合式の吸収装置(3)が固定されている。回転数適合式の吸収装置(3)は、回転軸線(18)のまわりに回転可能な少なくとも1つのハブ部(19)と、複数の吸収体(20)とを有している。各吸収体(20)は、回転軸線(18)から間隔を持って位置している回動軸線のまわりで回動可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】回転数適合式吸収装置を備えた本発明によるフライホイールの断面図である。
【図2】本発明の他の実施の形態による回転数適合式吸収装置の正面図である。
【図3】本発明による吸収体の正面図である。
【符号の説明】
1 第1のバランスリング
2 第2のバランスリング
3 回転数適合式の吸収装置
5 回転ばね
8 従動軸
18 回転軸線
19 ハブ部
20 吸収体
Claims (14)
- 駆動軸に連結可能な第1のバランスリング(1)と、従動軸(8)に連結可能な第2のバランスリング(2)とを有し、該第1及び第2のバランスリング(1、2)が互いに相対的に回転可能であり、且つ互いに同心に支持されており、さらに回転振動を吸収するために、前記第1及び第2のバランスリング(1、2)の間に回転ばね(5)が設けられているフライホイールであって、
前記第2のバランスリング(2)に回転数適合式の吸収装置(3)が固定されており、該回転数適合式の吸収装置(3)が、回転軸線(18)のまわりに回転可能な少なくとも1つのハブ部(19)と、複数の吸収体(20)とを有し、該吸収体(20)の各々が、回転軸線(18)から間隔を持って位置している回動軸線のまわりで回動可能であり、
前記回転数適合式の吸収装置(3)が、前記第2のバランスリングの前記第1のバランスリングとは反対側に配置されていることを特徴とするフライホイール。 - 前記回転数適合式の吸収装置(3)が、原動機又は発動機の従動側に取り付けられている、請求項1記載のフライホイール。
- 前記第2のバランスリング(2)と前記回転数適合式の吸収装置(3)の間に、押圧板(11)を備えたクラッチ従動板(10)が配置されている、請求項1又は2記載のフライホイール。
- 前記押圧板(11)に作用する押圧ばね(12)が設けられ、該押圧ばね(12)が前記回転数適合式の吸収装置(3)に支持されている、請求項3記載のフライホイール。
- 前記各吸収体(20)が、周方向に間隔を持って配置されて、回転軸線(18)に平行に延びている2本のピン(23)によって前記ハブ部(19)に支持され、該ピン(23)が曲線軌道(25、26)上を転動可能であり、該曲線軌道(25、26)が、前記ハブ部(19)の領域において前記回転軸線(18)の方に向くU字形の形状を有し、前記吸収体(20)の領域において逆方向に開いたU字形の形状を有し、前記ピン(23)が、それぞれの曲線軌道(25、26)と対向する側で案内軌道(27、28)によって案内される、請求項1〜4のいずれか1項記載のフライホイール。
- 前記案内軌道(27、28)が、ポリマー材より形成される緩衝層からなる、請求項5記載のフライホイール。
- 前記緩衝層がエラストマー材からなる、請求項6記載のフライホイール。
- 前記緩衝層が、周方向両側において、前記ピン(23)の周方向の移動を規制する止め面で終端する、請求項6又は7記載のフライホイール。
- 前記曲線軌道(26)が、嵌め込み部材(29、30)の構成要素を形成している、請求項5〜8のいずれか1項記載のフライホイール。
- 前記嵌めこみ部材(29、30)と前記緩衝層が、ハブ部(19)及び吸収体(20)の穴(24)に受容される嵌め込み部の構成要素を形成している、請求項9記載のフライホイール。
- 前記緩衝層を形成する材料が、前記嵌め込み部材(29、30)を穴(24)に嵌め込んだ後、直接成形固化することにより、該穴(24)及び前記嵌め込み部材(29、30)と結合される、請求項10記載のフライホイール。
- 前記吸収体(20)又は前記ハブ部(19)と前記嵌め込み部材(29、30)との間に自由空間が設けられ、該自由空間が前記緩衝層の材料で充填されて公差補償層を形成している、請求項5〜11のいずれか1項記載のフライホイール。
- 前記公差補償層と前記緩衝層が、互いに移行するように一体に形成されている、請求項12記載のフライホイール。
- 前記嵌め込み部材が押出し成形により製造される、請求項9〜13のいずれか1項記載のフライホイール。
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