(57)【要約】【課題】２つの質量体の間に弾性体が設けられたフライホイールにおいて、共振発生時のインパクトトルクを吸収・減衰する。【解決手段】クランクシャフトに連結されるプライマリフライホイール２と、セカンダリフライホイール３と、これらプライマリフライホイール２とセカンダリフライホイール３との間に設けられ、クランクシャフトの捩り振動を減衰させるトーションスプリング４と、を備えるフライホイール１である。トーションスプリング４に対し直列に配置されるショックアブソーバ５をさらに備えている。【選択図】図１
2018076937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力軸に連結される第１質量体と、第２質量体と、これら第１質量体と第２質量体との間に設けられ、出力軸の捩り振動を減衰させる弾性体と、を備えるフライホイールであって、
上記弾性体に対し直列に配置され、または、少なくとも一部が上記弾性体の内部に同心的に配置されるショックアブソーバをさらに備えていることを特徴とするフライホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フライホイールに関し、特に、２つの質量体の間に振動を減衰させる弾性体が設けられたフライホイールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンの出力軸に連結される第１質量体と、第２質量体との間に、出力軸の捩り振動を減衰させる弾性体（例えばトーションスプリング）が設けられた、所謂デュアルマスフライホイールが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このようなデュアルマスフライホイールでは、第１質量体と第２質量体との間に設けられた弾性体によって、出力軸のトルク変動を吸収・減衰し、トルク変動に伴う捩り振動を抑制することが可能となる。
【０００４】
また、例えば特許文献２には、第１質量体と第２質量体との間に設けられた弾性体が２段の荷重特性を有するように、コイルばねや皿ばねやゴム等から構成される第２のばねを、予荷重を与えて圧縮した状態で保持するとともに、コイルばねから構成される第１のばねに対して直列に配置したダンパスプリング装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１１５２６２号公報
【特許文献２】特許５１６４７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、単一の質量体で構成されるフライホイールとは異なり、２つの質量体の間に弾性体が設けられたフライホイールは共振点を有する。このため、例えば、エンジンの始動時や、何等かの原因でエンジン回転速度が低回転領域（アイドル回転速度よりも低い２００〜５００ｒｐｍの領域）まで低下したとき等に、エンジン回転速度の周波数とフライホイールの共振周波数とが一致すると、フライホイールが共振することによって大きなインパクトトルク（衝撃トルク）が入力する場合がある。
【０００７】
このような共振発生時のインパクトトルクは、通常、トーションスプリング等の弾性体の減衰領域（振動を減衰可能な領域）を超えているため、上記特許文献１のものでは、かかるインパクトトルクに伴う捩り振動を抑制することが困難であるという問題がある。
【０００８】
また、上記特許文献２のものでは、弾性体の設置スペースは限られており、それ故、第２のばねの設置スペースが制限を受けるため、コイルばねや皿バネから構成される第２のばねでは、大きなインパクトトルクの入力時に生じる急激な回転変動に対応することが困難であるという問題がある。一方、ゴムから構成される第２のばねを用いれば、共振発生時のインパクトトルクを減衰することが可能とも思われるが、ゴムは高温劣化するため、そもそもデュアルマスフライホイールには不向きであるという問題がある。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、２つの質量体の間に振動を減衰させる弾性体が設けられたフライホイールにおいて、共振発生時のインパクトトルクを吸収・減衰する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明に係るフライホイールでは、弾性体の減衰領域を超えるようなインパクトトルクを、弾性体の減衰領域よりも高い減衰領域を有するショックアブソーバによって吸収させるようにしている。
【００１１】
具体的には、本発明は、エンジンの出力軸に連結される第１質量体と、第２質量体と、これら第１質量体と第２質量体との間に設けられ、出力軸の捩り振動を減衰させる弾性体と、を備えるフライホイールを対象としている。
【００１２】
そして、上記フライホイールは、上記弾性体に対し直列に配置され、または、少なくとも一部が上記弾性体の内部に同心的に配置されるショックアブソーバをさらに備えていることを特徴とするものである。
【００１３】
この構成によれば、通常のトルクに対しては弾性体が作用する一方、弾性体の減衰領域を超えるような大きなインパクトトルクに対しては、弾性体および弾性体の減衰領域よりも高い減衰領域を有するショックアブソーバが作用することによって、共振発生時のインパクトトルクを吸収・減衰することができる。これにより、ショックアブソーバを、弾性体に対し直列に、または、弾性体の内部に同心的に配置するという、高温劣化のおそれがない簡単な構造で、共振に伴う捩り振動を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明に係るフライホイールによれば、共振発生時のインパクトトルクを吸収・減衰することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るフライホイールの正面図である。
【図２】図１のII−II線の矢視断面図である。
【図３】ショックアブソーバを模式的に示す断面図である。
【図４】フライホイールにおける捩れ角と捩りトルクとの関係を示す捩り特性図であり、実線は実施形態のフライホイールを示し、破線は従来のフライホイールを示す。
【図５】縦軸に捩りトルクを、横軸に時間をとって、フライホイールによる減衰作用を模式的に説明する図である。
【図６】フライホイールの変形例の要部を模式的に示す図である。
【図７】フライホイールの変形例の要部を模式的に示す図である。
【図８】フライホイールの変形例の要部を模式的に示す図である。
【図９】ショックアブソーバの変形例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係るフライホイール１の正面図であり、図２は、図１のII−II線の矢視断面図である。このフライホイール１は、２つの質量体の間に振動を減衰させる弾性体が設けられた所謂デュアルマスフライホイールであり、クランクシャフト（エンジンの出力軸）２０に連結されるプライマリフライホイール２、セカンダリフライホイール３、トーションスプリング４、ショックアブソーバ５、ハブ６、および、フランジ７などを主体として構成されている。
【００１８】
プライマリフライホイール（第１質量体）２は、ハブ６および押えプレート８と共に、ボルト６ａによってクランクシャフト２０に固定されている。これにより、プライマリフライホイール２およびハブ６は、エンジン駆動時にクランクシャフト２０と一体となって回転する。
【００１９】
プライマリフライホイール２の外周部にはリングギヤ９が設けられている。リングギヤ９には、エンジン始動に際してスタータモータ（図示せず）等が噛み合わされ、そのスタータモータ等の動力でクランクシャフト２０が回転されるようになっている。また、プライマリフライホイール２には、トーションスプリング４およびショックアブソーバ５を覆うカバー１０が溶接等によって固定されている。
【００２０】
セカンダリフライホイール（第２質量体）３は、ボールベアリング１１を介してハブ６に回転自在に支持されている。セカンダリフライホイール３には、リベット６ｂによってフランジ７が固定されている。これにより、セカンダリフライホイール３とフランジ７とが一体となって回転する。
【００２１】
フランジ７は、プライマリフライホイール２とセカンダリフライホイール３との間に配置された円板状の部材である。フランジ７には、周方向に延びる２つの窓孔７ａが開口されている。フランジ７の各窓孔７ａ内には、クランクシャフト２０の捩り振動を減衰させるトーションスプリング（弾性体）４が配置されている。このように、フランジ７の窓孔７ａ内に配置されたトーションスプリング４には、プライマリフライホイール２に形成された係合部（図示せず）が係合しており、これにより、プライマリフライホイール２とセカンダリフライホイール３とが、トーションスプリング４およびフランジ７を介して回転方向に互いに連結されている。
【００２２】
セカンダリフライホイール３の変速機側（プライマリフライホイール２と反対側）には、クラッチ摩擦面３ａが形成されており、このクラッチ摩擦面３ａに対向してクラッチディスク（図示せず）が配置されている。また、セカンダリフライホイール３の変速機側には、ダイヤフラムスプリング（図示せず）などを備えたクラッチカバーアセンブリ（図示せず）やレリーズベアリング（図示せず）などが配置されており、これらセカンダリフライホイール３、クラッチディスク、および、クラッチカバーアセンブリなどによってクラッチが構成されている。
【００２３】
このように構成されたクラッチでは、ダイヤフラムスプリングの弾性力によってクラッチディスクがセカンダリフライホイール３のクラッチ摩擦面３ａに圧接されてクラッチ係合状態となる。一方、油圧アクチュエータ（図示せず）などによってレリーズベアリングを移動させると、クラッチディスクがセカンダリフライホイール３のクラッチ摩擦面３ａから離れてクラッチ解放状態となる。
【００２４】
図３は、ショックアブソーバ５を模式的に示す断面図である。なお、図３では便宜上ショックアブソーバ５を真っ直ぐに示しているが、ショックアブソーバ５は図１に示すように湾曲している。このショックアブソーバ５は、オイルＯの粘性によって抵抗を発生させ、運動エネルギーを熱に変換して減衰するものである。ショックアブソーバ５は、オイルＯで満たされたシリンダ１２と、シリンダ１２内部を２つの流体室１２ａ，１２ｂに区画するピストンバルブ１３と、ピストンバルブ１３と一体形成されるとともにシリンダ１２の外部へ突出するピストンロッド１４と、ピストンロッド１４の外端に接続され、シリンダ１２を収容可能な有底筒状のカバー１５と、を有している。ピストンバルブ１３には、同径のオリフィス１３ａが複数形成されているとともに、流体室１２ａ側でオリフィス１３ａを塞ぐ減衰力発生バルブ１３ｂと、流体室１２ｂ側でオリフィス１３ａを塞ぐワンウェイバルブ１３ｃとが設けられている。
【００２５】
減衰力発生バルブ１３ｂは、流体室１２ｂのオイルＯが所定の圧力以上にならないと開かないように構成されている。これに対し、ワンウェイバルブ１３ｃは、極めて低い圧力でも開いて、流体室１２ａから流体室１２ｂへオイルＯを流す一方、流体室１２ｂから流体室１２ａへはオイルＯを流さないように構成されている。これにより、圧縮行程（ピストンロッド１４がシリンダ１２内へ押し込まれる行程）においては、オリフィス１３ａによる減衰力が発生する一方、伸び工程（ピストンロッド１４がシリンダ１２外へ飛び出す行程）においては、ワンウェイバルブ１３ｃによりオイルＯが抵抗なくオリフィス１３ａを通過するため、減衰力が発生しないようになっている。
【００２６】
このように構成されたショックアブソーバ５は、図１に示すように、フランジ７の各窓孔７ａ内において、トーションスプリング４に対し直列に配置されているとともに、フランジ７の直径に関して線対称になるように配置されている。具体的には、ショックアブソーバ５は、カバー１５の外側に固定されたピストンロッド１４の円柱状の突起部１４ａが、トーションスプリング４の内部に挿し込まれるような態様で、トーションスプリング４に対し直列配置されている。このように、本実施形態のフライホイール１では、フランジ７の窓孔７ａ内に、トーションスプリング４およびこれに直列配置されるショックアブソーバ５を設けることで、プライマリフライホイール２とセカンダリフライホイール３とが、トーションスプリング４、ショックアブソーバ５およびフランジ７を介して回転方向に互いに連結されている。
【００２７】
次に、本実施形態のフライホイール１の作用を述べる。
【００２８】
先ず、エンジンで発生したトルクは、クランクシャフト２０を介してフライホイール１に入力される。フライホイール１に入力されたトルクは、プライマリフライホイール２、トーションスプリング４、ショックアブソーバ５およびフランジ７を介してセカンダリフライホイール３に伝達される。
【００２９】
こうしたトルク伝達に際して、クランクシャフト２０からプライマリフライホイール２に捩り振動成分が入力されると、プライマリフライホイール２とセカンダリフライホイール３（フランジ７）とが相対回転し、この相対回転に応じて、プライマリフライホイール２とフランジ７との間でトーションスプリング４が伸縮する。このトーションスプリング４の弾性作用によって捩り振動が減衰される。
【００３０】
ところで、単一の質量体で構成されるフライホイールとは異なり、２つの質量体の間にトーションスプリング等の弾性体が設けられたフライホイールは共振点を有することから、例えば、エンジンの始動時やエンジン回転速度が低回転領域まで低下したとき等に、エンジン回転速度の周波数とフライホイールの共振周波数とが一致し、フライホイールが共振することによって大きなインパクトトルクが生じる場合がある。このような共振発生時のインパクトトルクは、通常、トーションスプリングの減衰領域を超えているため、単に２つの質量体の間にトーションスプリングが設けられた従来のフライホイールでは、かかるインパクトトルクに伴う捩り振動を抑制することが困難であるという問題がある。
【００３１】
そこで、本実施形態のフライホイール１では、上述の如く、トーションスプリング４の減衰領域よりも高い減衰領域を有するショックアブソーバ５を、トーションスプリング４に対し直列に配置することによって、トーションスプリング４の減衰領域を超えるようなインパクトトルクを減衰させるようにしている。
【００３２】
図４は、フライホイール１における捩れ角度と捩りトルクとの関係を示す捩れ特性図であり、実線は本実施形態のフライホイール１の捩れ特性を示し、破線はトーションスプリングのみを備える従来のフライホイールの捩れ特性を示す。図４に示すように、本実施形態のフライホイール１では、捩れ角度が所定値未満の領域Ａでは、トーションスプリング４が作用することから、捩りトルクに対する捩れ角度は従来のフライホイールにおける捩れ角度と同様であるが、捩れ角度が所定値以上の領域Ｂでは、ショックアブソーバ５が作用することから、捩りトルクに対する捩れ角度を従来のフライホイールにおける捩れ角度よりも小さくすることができる。このことは、厳しい強度条件が要求されるフライホイール１の部品に関し、有利に働くことになる。
【００３３】
また、図５は、縦軸に捩りトルクを、横軸に時間をとって、フライホイール１による減衰作用を模式的に説明する図である。図５に示すように、本実施形態のフライホイール１では、共振発生時にトーションスプリング４の減衰領域を超えるような捩りトルク（インパクトトルク）が入力しても、かかる捩りトルクをショックアブソーバ５で吸収することができるとともに、ショックアブソーバ５で吸収されて小さくなった捩りトルクをトーションスプリング４で減衰させることができる。
【００３４】
加えて、本実施形態のフライホイール１では、オイルＯの粘性抵抗によってインパクトトルクを吸収することから、例えば摩擦によってインパクトトルクを吸収するタイプのフライホイールとは異なり、摩擦がほとんど生じないという利点がある。さらに、本実施形態のフライホイール１では、トーションスプリング４による低剛性状態から、ショックアブソーバ５による高剛性状態に変化することによって、フライホイール１の共振点が高回転領域に遷移するので、共振回避にも資することになる。
【００３５】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【００３６】
−変形例１−
図６は、フライホイールの変形例（フライホイール２１）の要部を模式的に示す図である。このフライホイール２１のフランジ２７には、４つの窓孔２７ａが開口されている。フランジ２７の４つの窓孔２７ａ内には、トーションスプリング２４がそれぞれ配置されている。このフライホイール２１では、ショックアブソーバ２５は、フランジ２７の各窓孔２７ａ内において、トーションスプリング２４の内部に同心的に配置されているとともに、フランジ２７の直径（図６の二点鎖線）に関して線対称になるように配置されている。このフライホイール２１では、圧縮行程において、共振発生時のインパクトトルクをショックアブソーバ２５で吸収することができるとともに、伸び工程において、トーションスプリング２４によりトルクを減衰させることができる。
【００３７】
−変形例２−
図７は、フライホイールの変形例（フライホイール３１）の要部を模式的に示す図である。フライホイール３１のフランジ３７には、周方向に延びる２つの窓孔３７ａが開口されている。フランジ３７の各窓孔３７ａ内には、トーションスプリング３４がそれぞれ配置されている。このフライホイール３１において、ショックアブソーバ３５は、フランジ３７の各窓孔３７ａの全周に亘って、トーションスプリング３４の内部に同心的に配置されている。なお、符号３３は、シリンダ３２に対して出入りするピストンロッドを示し、符号３６は、シリンダ３２に対して固定された支持ロッドを示している。このフライホイール３１では、ショックアブソーバ３５を、トーションスプリング３４に対し直列に配置するのではなく、トーションスプリング３４の内部に同心的に配置することで、ショックアブソーバ３５のストローク長を長くすることができる。
【００３８】
−変形例３−
図８は、フライホイールの変形例（フライホイール４１）の要部を模式的に示す図である。図１に示すフライホイール１において、ショックアブソーバ５のストローク長を長くするために、単に長いショックアブソーバ５を配置すると、その分だけトーションスプリング４が短くなり、フライホイール１の捩れ特性が大きく変わる場合がある。この点、図８に示すフライホイール４１では、ピストンロッド４３の外端に設けられたプレート４３ａとシリンダ４２との間に、トーションスプリング４４とは別にスプリング４６を付加することにより、ショックアブソーバ４５のストローク長を長くしても、スプリング４４，４６の全長が大幅に短くならないようにしている。これにより、フライホイール４１の捩れ特性を大きく変えることなく、ショックアブソーバ４５のストローク長を長くすることができる。
【００３９】
−変形例４−
図９は、ショックアブソーバの変形例を模式的に示す図である。なお、図９では便宜上ショックアブソーバ５０，６０，７０，８０を真っ直ぐに示しているが、ショックアブソーバ５０，６０，７０，８０は図１等に示すように湾曲している。
【００４０】
上記実施形態では、同径のオリフィス１３ａをピストンバルブ１３に複数形成したが、例えば、図９（ａ）に示すショックアブソーバ５０のように、減衰力発生バルブ５３ｃによって塞がれるオリフィス５３ａの径よりも、ワンウェイバルブ５３ｄによって塞がれるオリフィス５３ｂの径が小さくなるように、ピストンバルブ５３にオリフィス５３ａ，５３ｂを形成してもよい。このように、減衰力発生バルブ５３ｃによって塞がれるオリフィス５３ａの径と、ワンウェイバルブ５３ｄによって塞がれるオリフィス５３ｂの径とを異ならせることで、例えば、捩れ状態（ピストンロッド５４がシリンダ５２内へ押し込まれた状態）から回復する際（伸び工程）の捩れ特性をもチューニングすることが可能となる。
【００４１】
また、図９（ｂ）に示すショックアブソーバ６０のように、ピストンバルブ６３が連結されたピストンロッド６４の外端に接続され、シリンダ６２を収容可能な有底筒状のカバー６５と、シリンダ６２との間にスプリング６１を設けてもよい。
【００４２】
さらに、図９（ｃ）に示すショックアブソーバ７０のように、オイルＯで満たされたシリンダ７２内部を２つの流体室７２ａ，７２ｂに区画するピストンバルブ７３に加えて、シリンダ７２内部を摺動するフリーピストン７１を設けることで、２つの流体室７２ａ，７２ｂの他に圧縮性気体Ｇ（例えば高圧窒素ガス）が封入されるガス室７２ｃを形成してもよい。このショックアブソーバ７０では、高圧のガス室７２ｃが形成されることで、オイルＯが加圧されるためキャビテーションが起き難くなるという利点がある。
【００４３】
また、図９（ｄ）に示すショックアブソーバ８０のように、ピストンバルブ８３によって内部が２つの流体室８２ａ，８２ｂに区画される内側シリンダ８２の外側に外側シリンダ８１を設けるとともに、内側シリンダ８２の流体室８２ａ，８２ｂと、内側シリンダ８２と外側シリンダ８１との間の流体室８１ａとを、内側シリンダ８２の周壁に形成された複数の穴８２ｃによって連通するようにしてもよい。このようにすれば、内側シリンダ８２の周壁に形成される穴８２ｃの数や径を調整することで、ショックアブソーバ８０の減衰力を容易にチューニングすることができる。
【００４４】
（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神または主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
【００４５】
上記実施形態では、ピストンロッド１４の突起部１４ａの外径をトーションスプリング４の内径よりも小さくしたが、これに限らず、例えば、突起部１４ａの外径をトーションスプリング４の内径よりも僅かに大きく形成して、突起部１４ａをトーションスプリング４の内側に嵌合させるようにしてもよい。このように、トーションスプリング４の一端を突起部１４ａで固定するようにすれば、トーションスプリング４に作用する遠心力による影響を低減することができる。
【００４６】
このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によれば、共振発生時のインパクトトルクを吸収・減衰することができるので、２つの質量体の間に振動を減衰させる弾性体が設けられたフライホイールに適用して極めて有益である。
【符号の説明】
【００４８】
１        フライホイール
２        プライマリフライホイール（第１質量体）
３        セカンダリフライホイール（第２質量体）
４        トーションスプリング（弾性体）
５        ショックアブソーバ
２０      クランクシャフト（エンジンの出力軸）
【図１】
2018076937.tif 000003
【図２】
2018076937.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018076937.tif 000008
【図７】
2018076937.tif 000009
【図８】
2018076937.tif 000010
【図９】
2018076937.tif 000011