JPH02190642A - エンジンのフライホイール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、フライホイールの外周縫部内方に環状のダン
パマスが設けられたエンジンのフライホイール装置に関
するものである。

［従来の技術］ 一般にエンジンのクランク軸後端部には、クランク軸の
回転変動を低減するとともに、極低速回転時の回転停止
を防止するために、大きな回転イナーシャを有するフラ
イホイールが設けられる。

このフライホイールには、各気筒の爆発荷重によってク
ランク軸に惹起される振動が伝達されるので、クランク
軸とフライホイールとは１つの振動系を構成するが、こ
のような振動系に惹起される振動によってフライホイー
ルがいわゆる面振れを起こし、さらにこれに伴ってフラ
イホイール近傍のクランク軸にはこれを折り曲げるよう
な振動（以下、折れ曲がり振動きいう）が惹起される。

そして、上記面振れは、フライホイール近傍におけるク
ランク軸の固有振動数が最も高い（剛性が最も高い）方
向の直径線を振動の中心軸として、クランクの固有振動
数が最も低い（剛性が最も低い）方向の直径線の両端部
の振幅が最大となるような振動特性となる。このような
振動系においてフライホイールが共振状態になると面振
れないし折れ曲がり振動の振動レベルが非常に大きくな
り（第５図中の曲線Ｇ１参照）、これによって騒音が発
生するが、このような面振れないし折れ曲がり振動は、
フライホイールに最も近い気筒の爆発荷重を受けたとき
には、他の気筒の爆発荷重を受けたときよりも振幅が大
きくなるので、面振れないし折れ曲がり振動によって車
内に発生する騒音は、周期的に音圧レベルが変動する不
快な音質の騒音（いわゆるかみなり音）となる。

そこで、フライホイールの外周縁部内方に、共振時にフ
ライホイールと逆方向に振動するような振動特性をもつ
環状のダンパマスを設け、フライホイールの面振れを抑
制するようにしたフライホイール装置が提案されている
（例えば、実開昭６０−１５２８５５号公報参照）。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、フライホイールに環状のダンパマスを設
けた上記従来のフライホイール装置では、フライホイー
ルの共振に対応するエンジン回転数における面振れ（第
５図中の曲線Ｇ１参照）は抑制されるものの、上記回転
数より低回転域または高回転域において、ダンパマス自
体に共振が発生するので（第５図中の曲線Ｇ、参照）、
このようなダンパマスの共振に起因してフライホイール
が面振れを起こし、このため、車内の不快なかみなり音
を有効に防止することができないといった問題があった
。

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、フライホイールの面振れを抑制して、かかる面振れ
に起因する車内の不快なかみなり音を有効に防止するこ
とができる、簡素な構造のエンジンのフライホイール装
置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達するため、フライホイールの外
周縁部内方に環状のダンパマスが設けられたエンジンの
フライホイール装置において、フライホイールとダンパ
マスとが、フライホイールに最も近い気筒部位のクラン
ク軸における固有振動数が最も高くなる第１方向と、該
第１方向と直角な第２方向とに、クランク軸と垂直な広
がり面を形成する連結板部材によって連結される一方、
上記第２方向にフライホイールとダンパマスとを連結す
る連結板部材が、複数の薄板を重ね合わせて形成される
とともに、該連結板部材全体の曲げ剛性が、上記第１方
向にフライホイールとダンパマスとを連結する連結板部
材の曲げ剛性よりも低く設定されたことを特徴とするエ
ンジンのフライホイール装置を提供する。

［発明の作用・効果］ 一般に、エンジンのクランク軸においては、クランクウ
ェブの伸長方向の固有振動数が最も低くなる（すなわち
剛性が低くなる）一方、クランクウェブの伸長方向と垂
直な方向（クランク軸の軸線方向に対しても垂直）の固
有振動数が最も高くなる（すなわち剛性が高くなる）。

このため、フライホイールの面振れは、フライホイール
に最も近い気筒部位において、クランクウェブの伸長方
向と垂直な方向でありクランク軸の固有振動数が最も高
くなるような方向（第１方向）のフライホイールの直径
線を振動の中心軸とし、該第１方向と垂直でありクラン
ク軸の固有振動数が最も低くなるような方向（第２方向
）のフライホイールの両端部の振幅が最大となるような
振動特性となる。

そして、本発明によれば、上記第１方向にフライホイー
ルとダンパマスとを連結する連結板部材の剛性を高く設
定する一方、上記第２方向にフライホイールとダンパマ
スとを連結する連結板部材の剛性を低く設定している。

したがって、ダンパマスはフライホイールと同様に、第
１方向の直径線を軸とし、第２方向の両端部が最も大き
く振れるような、しかも振動方向はフライホイールと逆
となるような振動のみを起こし、実質的にフライホイー
ルの面振れ方向と異なる方向の面振動は生じない。した
がって、ダンパマスの慣性をほぼ全面的にフライホイー
ルの面振れの抑制に向けることができ、フライホイール
の共振に起因する面振れを有効に抑制することができる
。

そして、上記第２方向にフライホイールとダンパマスと
を連結している連結板部材（剛性が低い方であり、以下
これを低剛性連結板部材という）が複数の薄板を重ね合
わせて形成されているので、フライホイールの共振が起
こる回転数より低回転域または高回転域において、ダン
パマス自体が共振したときには、ダンパマスの振動が低
剛性連結板部材に伝達され、該低剛性連結板部材に曲げ
方向の力が加えられるが、低剛性連結板部材が曲げられ
るたびにこれを構成する複数の薄板がすれ合い、力学的
な曲げのエネルギが然エネルギに変換される。つまり、
ダンパマスの振動エネルギが熱エネルギに変換されるの
で、ダンパマス自体の共振が抑制され、ダンパマスの共
振に起因するフライホイールの面振れが有効に抑制され
る。

したがって、簡素な構造でフライホイールの面振れに起
因するかみなり音を有効に低減することができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

第４図に示すように、４気筒エンジンの各気筒＃１〜＃
４と対応する位置において、クランク軸１には夫々クラ
ンクウェブ２間に形成されたクランクピン（図示せず）
とコネクチングロッド３とを介してピストン４が連結さ
れている。そして、クランク軸ｌのリヤ側端部（第４図
では右側）には、クランク軸１の回転変動を低減するた
めに、比較的大きな回転イナーシャを有する略円盤状の
フライホイール５がクランク軸１と軸線を共有するよう
にして取付られている。なお、フライホイール５の外周
部にはこれと一体的にリングギヤ６が設けられている。

このような構成において、フライホイール５近傍では、
第４気筒＃４のクランクウェブ２の伸長方向と垂直でか
つクランク軸ｌの軸線とも垂直な方向（以下、この方向
を第１方向という）のクランク軸ｌの固有振動数が最も
高くなる（すなわち剛性が高くなる）一方、クランクウ
ェブ２の伸長方向（以下、この方向を第２方向という）
のクランク１１Ｉｌｌの固有振動数が最も低くなる（す
なわち剛性が低くなる）。このため、クランク軸ｌの折
れ曲がり振動の振動方向は上記第２方向となり、したが
って、フライホイール５の面振れは、両矢印Ｐ。

Ｐｏで示すように、フライホイール５の第１方向の直径
線ＡＡ（第２図参照）を振動の中心軸として、フライホ
イール５の第２方向（第４図では上下方向）の両端部で
振幅が最大となるような振動特性となる。

第１図〜第３図に示すように、フライホイール５の外周
縁部７のやや内方において、フロント側（第１図、第３
図では左側）の広がり面には環状の溝部８が外周縁部７
に沿って形成され、この溝部８内には、比較的大きな慣
性を有する環状のダンパマス９が配置されている。この
ダンパマス９は、フライホイール５の第１方向の直径線
ＡＡ上において、第１．第２連結板部材ｔ　１．１２に
よってフライホイール５に連結される一方、フライホイ
ール５の第２方向の直径線ＢＢ上において、第３゜第４
連結板部材１３．１４によってフライホイール５に連結
されている。

第！、第２連結板部材１１．１２は、夫々、フライホイ
ール５の半径方向にみて、外側端部近傍で２本の連結ボ
ルト１０によってフライホイール５に締結されるととも
に、内側端部近傍で２本の連結ボルト１０によってダン
パマス９に締結されている。そして、フライホイール５
の半径方向の連結ボルト１０のピッチＬ、は比較的短く
設定されており、これによって、第１．第２連結板部材
１１．１２の曲げ剛性が高くなっている。また、詳しく
図示していないが、第１．第２連結板部材１１．１２は
、夫々、後で説明するように、剛性を高めるとともにダ
ンパマス９のねじれ方向の振動を抑制するために・、比
較的厚みが太き（剛性が高い１枚の厚板と複数の薄板と
を重ね合わせて形成されている。

一方、第３．第４連結板部材１３．１４も、夫々、フラ
ーイホイール５０半径方向にみて、外側端部近傍で２本
の連結ボルト１０によってフライホイール５に締結され
るとともに、内側端部近傍で２本の連結ボルトＩＯによ
ってダンパマス９に締結されているが、連結ボルト１０
のフライホイール５の半径方向のピッチＬ、は比較的長
く設定され、これによって、第３．第４連結板部材１３
．１４の曲げ剛性が低くなっている。また、第３．第４
連結板部材１３．１４は、夫々、後で説明するようにダ
ンパマス９の共振エネルギを効果的に熱エネルギに変換
するために、複数の薄板のみを重ね合わせて形成されて
いる。

以下、ダンパマス９及び第１〜第４連結板部材１１〜１
４によるフライホイール５の面振れ抑制作用について説
明する。

前記したとおり、フライホイール５の面振れは、第１方
向の直径線ＡＡを振動の中心軸として広がり面がこれと
と垂直な方向に面振動し、第２方向の直径線ＢＢ上の両
端部の振幅が最大となるような振動特性をもつ。そして
、エンジン回転数Ｎがフライホイール５の固有振動数に
対応する回転数Ｎ、となったときには、フライホイール
５は共振を起こし、このような共振を何ら抑制しない場
合には、第５図中の曲線ＧＩで示すように、面振れの振
動レベルは非常に大きくなる。

そこで、ダンパマス９か設けられ、このダンパマス９が
、第１方向の直径線ＡＡ上では、半径方向のボルトピッ
チが短く剛性の高い第■、第２連結板部材１１．１２に
よってフライホイール５に連結され、かつ第２方向の直
径線ＢＢ上では、半径方向のボルトピッチが大きくかつ
すべて薄板で形成された剛性の低い第３．第４連結板部
材１３゜１４によってフライホイール５に連結されてい
るので、ダンパマス９は直径線ＡＡを振動の中心軸とし
て環状の広がり面がこれと垂直な方向に振動し、第２方
向の直径線ＢＢ上の両端部の振幅が最大となるような振
動を起こす。そして、ダンパマス９とフライホイール５
とは比較的弾性の大きい第３．第４連結板部材１３．１
４によって連結されているので、固体振動に関する一般
原理により、ダンパマス９の振動方向がフライホイール
５の振動方向と逆方向となる。このため、フライホイー
ル５の面振れがダンパマス９の振動によって抑制される
。

ところで、フライホイール５の共振が起こるエンジン回
転数Ｎ！より低回転側または高回転側のＮｌまたはＮ、
では、ダンパマス９自体が共振を起こし、これを何ら抑
制しない場合には、第５図中の曲線Ｇ、で示すように、
ダンパマス９の共振に起因して、回転数Ｎ、、Ｎｓでフ
ライホイール５の面振れの振動レベルがかなり高くなる
。しかしながら、振幅が最大となる位置に配置された第
３゜第４連結板部材１３．１４か、夫々複数の薄板のみ
を重ね合わせた構成となっているので、ダンパマス９が
共振しようとした場合には、これに伴って第３．第４連
結板部材１３．１４に曲げ振動が生じ、このとき複数の
薄板が互いにすれ合うので、曲げ振動のエネルギは熱エ
ネルギに変換されて急速に減衰する。このためダンパマ
ス９の共振エネルギも急速に減衰され、ダンパマス９の
共振は抑制され、したがって、第５図中の曲線Ｇ、で示
すように、これに起因するフライホイール５の面振れの
振動レベルが大幅に低下する。

また、フライホイール５とダンパマス９とは直径線ＡＡ
力方向振動の中心軸として面振動するので、直径線ＡＡ
線上の第１．第２連結板部材１１゜１２には広がり面に
垂直な方向の面振動は実質的に起こらないが、直径線Ａ
Ａを回転軸とするねじれ方向の振動が起こる。しかしな
がら、本実施例では第１．第２連結板部材ｔ　ｔ、ｉ　
２を剛性の高い厚板に複数の薄板を重ね合わせた構成と
しているので、この薄板部分のすり合いによって、ねじ
れ方向の振動エネルギが熱エネルギに変換され、ねじれ
方向の振動が有効に抑制される。なお、前記したとおり
第１．第２連結板部材１１．１２は厚板を含んでおり、
かつその連結ボルト１０のフライホイールＩの半径方向
のピッチＬ、が比較的短く設定されているので、一部を
薄板構造としても、その剛性は十分に高くなる。

以下、本発明の有効性を検証するために行った実験結果
について説明する。

普通の材料を用いて、第１．第２連結板部材１１．１２
（高剛性側）を、夫々厚さ１．２ｍｍの厚板１枚と厚さ
０　、１　ｍｍの薄板１２枚とを重ね合わせて形成する
一方、第３．第４連結板部材１３．１４（低剛性側）を
、夫々厚さ０　、１　ｍｍの薄板８枚で形成した、本発
明にかかるフライホイール装置のモーダルダンピング値
の実測値は１１％であった。

一方、その他の条件は全て同一とし、第１．第２連結板
部材１１．１２（高剛性側）を、夫々厚さ１．２ｍｍの
厚板２枚を重ね合わせて形成する一方、第３．第４連結
板部材１３．１４（低剛性側）を、夫々厚さ０　、８　
ｍｍの厚板１枚で形成した、普通のフライホイール装置
のモーダルダンピング値の実測値は０．８％であった。

したがって、本発明にかかるフライホイール装置では、
而振れの抑制効果が普通のフライホイール装置に比較し
て約１３倍となっており、面振れ抑制効果が飛躍的に向
上している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示すフライホイール装置の
第３連結板部材まわりの断面説明図であ第２図は、本発
明の実施例示すフライホイール装置の正面説明図である
。 第３図は、第２図に示すフライホイール装置の側面断面
説明図である。 第４図は、第２図に示すフライホイール装置を取り付け
た４気筒エンジンのピストンとクランク軸との連結機構
の正面説明図である。 第５図は、フライホイールの振動レベルのエンジン回転
数に対する特性を示す図である。 ＃ｌ〜＃４・・・第１〜第４気筒、ｌ・・・クランク軸
、２・・・クランクウェブ、５・・・フライホイール、
７・・・外周縁部、８・・・溝部、９・・・ダンパマス
、１０・・・連結ボルト、１１−１４・・・第１〜第４
連結板部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）フライホィールの外周縁部内方に環状のダンパマ
   スが設けられたエンジンのフライホィール装置において
   、 フライホィールとダンパマスとが、フライホィールに最
   も近い気筒部位のクランク軸における固有振動数が最も
   高くなる第１方向と、該第１方向と直角な第２方向とに
   、クランク軸と垂直な広がり面を形成する連結板部材に
   よって連結される一方、上記第２方向にフライホィール
   とダンパマスとを連結する連結板部材が、複数の薄板を
   重ね合わせて形成されるとともに、該連結板部材全体の
   曲げ剛性が、上記第１方向にフライホィールとダンパマ
   スとを連結する連結板部材の曲げ剛性よりも低く設定さ
   れたことを特徴とするエンジンのフライホィール装置。