(57)【要約】【課題】  フライホイールの回転方向のトルク変動を低減できるフライホイール構造を提供すること。【解決手段】  フライホイールＡの内部に、規定量封入した液体４と空間５を有した液室３を備えたフライホイール構造であって、フライホイール外周側の液室外周面３２と、回転中心軸Ｐに対して略垂直を成す面で形成した液室側面３５，３６と、回転中心軸Ｐに対し略垂直を成す面で形成した液室周方向端面３３，３４と、で囲んだ液室３に、フライホイールＡの回転方向に作用するスロッシングダンパ機能を持たせた。【選択図】            図１
2007016859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライホイールの内部に、規定量封入した液体と空間とを有した液室を備えたフライホイール構造であって、
前記液室を、前記フライホイールの回転中心に中心を略一致させた円弧の曲面で形成したフライホイール外周側の液室外周面と、この液室外周面と繋がってフライホイール回転方向に沿って形成され、かつ、前記フライホイールの回転中心軸に対して略垂直を成す面で形成した液室側面と、前記液室外周面のフライホイール回転周方向端に繋がり、前記回転中心軸に対し略垂直を成す面で形成した液室周方向端面と、で囲んだ形状とし、かつ、前記液室に、フライホイールの回転方向に作用するスロッシングダンパ機能を持たせたことを特徴とするフライホイール構造。
【請求項２】
前記液室をフライホイールの同一円周上に複数配置し、
前記回転中心軸を挟んで対向する液室ごとに、前記液室によるスロッシングダンパの効果発生次数を異ならせたことを特徴とする請求項１に記載のフライホイール構造。
【請求項３】
前記液室を、同一回転円周上に加え、異なる円周上にも配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフライホイール構造。
【請求項４】
前記液室を配置するにあたり、前記回転中心軸を挟んで対角上にスロッシングダンパの効果発生次数および効果代を同じに設定した液室を配置したことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のフライホイール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関出力軸などの回転体に設けられて回転変動やトルク変動を低減するフライホイールの構造に関し、特に、内部に液体を封入した液室を有するフライホイール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、周方向に複数の液室を有し、液室の内部に液体を封入し、フライホイールの面振れ方向の液体共振周波数を、エンジン回転次数周波数に対応させ、これにより、フライホイールの面振れ振動に対して、液体がダイナミックダンパとして機能を果たし、この面振れ振動を低減させるようにしたフライホイールが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実開昭６３−２２４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の従来技術では、フライホイール周方向に液室を形成するものの、フライホイールの回転面と直交する方向にダイナミックダンパ機能を効かせる構成になっていたため、液室内の液体が、出力軸のトルク変動に対して効果を得るためのダイナミックダンパとして機能していなかった。
【０００４】
そこで、本発明は、フライホイールの回転方向のトルク変動を低減できるフライホイール構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述事情に鑑みなされたもので、フライホイールの内部に形成した液室を、液室外周面と液室側面と液室周方向端面とで囲んだ形状とし、かつ、液室に、フライホイールの回転方向に作用するスロッシングダンパ機能を持たせたことを最も主要な特徴とするフライホイール構造である。
【発明の効果】
【０００６】
フライホイールの回転変動に対して、液室内の液体が回転方向に振動することで、回転変動に対するスロッシングダンパとして機能する。
【０００７】
したがって、フライホイールの回転方向のトルク変動を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
この実施の形態のフライホイール構造は、フライホイールＡの内部に、規定量封入した液体４と空間５とを有した液室３を備えたフライホイール構造であって、液室３を、フライホイールＡの回転中心軸Ｐに略一致する円弧の曲面で形成したフライホイール外周側の液室外周面３２と、この液室外周面３２と繋がってフライホイール回転方向に沿って形成され、かつ、回転中心軸Ｐに対して略垂直を成す面で形成した液室側面３５，３６と、液室外周面３２のフライホイール回転周方向端に繋がり、回転中心軸Ｐに対し略垂直を成す面で形成した液室周方向端面３３，３４と、で囲んだ形状とし、かつ、液室３に、フライホイールＡの回転方向に作用するスロッシングダンパ機能を持たせたことを特徴とする。
【実施例１】
【００１０】
図１〜図４に基づいて本発明の最良の実施の形態の実施例１のフライホイール構造について説明する。
【００１１】
まず、その構成について説明する。
【００１２】
実施例１のフライホイール構造を有したフライホイールＡは、エンジンなどの回転体に取り付けて使用するもので、図１において矢印Ｒが回転方向を示している。
【００１３】
このフライホイールＡは、図１および図２に示すように、円盤状のフライホイール本体１と、このフライホイール本体１の一側面にボルトなどにより取り付けた蓋部材６と、を備えている。そして、フライホイール本体１と蓋部材６との間に４個の液室３，３，３，３が形成されている。
【００１４】
すなわち、液室３，３，３，３は、フライホイール本体１に形成した凹部１１と、この凹部１１を塞ぐ蓋部材６と、により形成され、内部には、規定量の液体４を封入し、かつ、空間５を有している。なお、液体４としては、例えば、ＺｎＩ２，ＺｎＢｒなどの無機塩の濃厚水溶液や水銀など比重の大きいもの用いるのが好ましい。
【００１５】
また、これら液室３，３，３，３は、フライホイールＡの回転中心軸Ｐを中心とする同一円周上に等間隔に形成されており、液室内周面３１、液室外周面３２、液室周方向端面３３，３４、液室側面３５，３６に囲まれている。
【００１６】
すなわち、凹部１１は、液室内周面３１、液室外周面３２、液室周方向端面３３，３４、液室側面３５を有し、かつ、フライホイール本体１と一体に形成したフランジ１２の端面１２ａにより液室側面３６の一部を形成している。また、液室側面３６の他の部分は、蓋部材６の端面６ａの一部６ｂにより形成している。
【００１７】
液室内周面３１は、回転中心軸Ｐを中心とする円弧の曲面で形成している。液室外周面３２は、液室内周面３１に対し回転中心軸Ｐから離れる外径方向に離れて対向して配置され、回転中心軸Ｐを中心とする円弧の曲面で形成している。液室周方向端面３３，３４は、液室内周面３１と液室外周面３２の周方向端部と繋がり、かつ、両周面３１，３２と略垂直に、すなわち、半径方向を示す一点鎖線と略一致させて形成している。液室側面３５，３６は、液室内周面３１および液室外周面３２と繋がりフライホイールＡの回転方向に沿って延在している。
【００１８】
液室側面３６を形成するフランジ１２は、規定量の液体４が、図２に示すように、遠心力により液室外周面３２の側に張り付いたときに、液体４の高さｈよりも高くなる寸法に形成されている。
【００１９】
液室３の液体４は、エンジンの回転変動、すなわち、フライホイールＡの回転変動に対して、液室３内の液体４が、回転周方向に振動することで、回転変動に対するダイナミックダンパであるスロッシングダンパとして機能する。すなわち、図３は、スロッシングダンパの作動説明図であるが、液体４の高さをＨ、液体４のストローク長をＷ、としたときに、図示の矩形容器Ｓのｎ次モードスロッシング固有振動数（ダンパ効果が得られる周波数）ｆは、下記の式（１）が設計値として適用できる。
ｆ＝（１／２π）（（πｇ／Ｗ）ｔａｎＨ（πＨ／Ｗ））１／２  ・・・（１）
上記式（１）の特徴として、重力加速度ｇの１／２乗に比例することが上げられる。本実施例１では、重力加速度ｇに相当するものが、フライホイールＡの回転によって液室３に発生する遠心加速度Ｇである。そして、エンジン回転数をＮとすると、下記（２）式の関係に示されるように、上記固有振動数ｆは、回転数の２乗×１／２乗＝１となる。
Ｇ∝Ｎ２  ・・・（２）
つまり、液室３のダンパ効果が得られるスロッシング固有振動数ｆは、エンジン回転数に比例したものとなるため、回転変動成分として、極値をとるエンジン回転次数成分に対し、エンジンの全回転域で、特定の次数成分に対し、ダイナミックダンパ効果が得られるように設定することができる。すなわち、液室３の円周方向の寸法（すなわち、液室外周面３２の円周方向寸法）、および液体４の液量（高さｈ）・液種などにより特定の次数成分に対しダイナミックダンパ効果が得られるように設定することができる。
【００２０】
本実施例１では、液室３の円周方向寸法および液体４の液量・液種に基づいて、スロッシングダンパとしての効果発生次数を、図外の４気筒エンジンのエンジン回転２次成分に設定した。すなわち、エンジンの回転変動の主成分となるエンジン回転次数成分は、一般に４気筒エンジンの場合、２次成分が最も大きいため、これに合わせて設定している。
【００２１】
次に、実施例１の作用を説明する。
【００２２】
実施例１のフライホイール構造を有したフライホイールＡでは、回転時に、（１）式で決まる液室３，３，３，３の固有振動数ｆをエンジン回転２次数成分に一致させており、この２次成分の回転変動レベルを低減させることができる。
【００２３】
ここで、エンジン回転数が低いときには、液室３，３，３，３内の液体４に働く遠心加速度が小さいためダンパ周波数は低い。しかし、エンジンの回転変動の主成分となるエンジン回転次数成分（一般に、４気筒エンジンの場合、２次成分が最も大きい）も低いため、有効なダンパ効果を得ることができる。
【００２４】
一方、エンジン回転数が高いときには、液室３内の液体４に働く遠心加速度が大きいため、ダンパ周波数も高くなる。この周波数は、エンジン回転数の２乗に比例して大きくなる遠心加速度の１／２乗に比例するため、結果として、エンジン回転数に比例した周波数、すなわち、エンジン回転次数成分（本実施例１では２次成分）に対しダンパ効果を得ることができる。
【００２５】
このように、全てのエンジン回転数域で、常に、特定のエンジン回転次数成分（本実施例１では、２次成分）においてダンパ効果を得ることができる。
【００２６】
図４は本実施例１のフライホイール構造を有したフライホイールＡを４気筒エンジンの回転体に取り付けて回転させたときのトルク変動の測定結果を示しており、点線が液室３を有しないフライホイールの振動測定結果を、実線がフライホイールＡの振動測定結果を示している。この図に示すように、本実施例１のフライホイール構造を有するフライホイールＡでは、エンジン回転数の略全域において、フライホイールトルク変動が低下していることが分かる。
【００２７】
以上説明したように、本実施例１のフライホイール構造では、フライホイールＡの回転方向のトルク変動を効果的に減衰させることができる。これにより、エンジンの駆動が伝達されるパワートレイン系の振動やこれを原因とする車室内騒音を低減させることが可能となる。
【００２８】
また、液室３を形成するにあたり、フライホイール本体１の凹部１１の一側にフライホイール本体１と一体のフランジ１２を設け、液室外周面３２と、これに繋がる各面３３，３４，３５，３６と、の間にシール面が存在しないため、フライホイールＡが高回転したときでも、すなわち、液体４に大きな遠心力が作用したときでも、確実に液漏れを防止することができる。
【実施例２】
【００２９】
次に、本発明実施の形態の実施例２のフライホイール構造について説明する。
【００３０】
なお、前記実施例１と同一ないし均等な部分については、同一符号を付して、相違する部分を中心として説明する。
【００３１】
図５は、この発明の実施の形態の実施例２のフライホイール構造を適用したフライホイールＢの要部を示すものである。
【００３２】
実施例２のフライホイール構造は、液室２０３を形成するにあたり、円盤状のフライホイール本体２０１の外周端面に凹部２０１ａを形成し、この凹部２０１ａの外側からアッセンブリ部材２０６を嵌め込みボルト（図示省略）により固定するようにした例である。
【００３３】
すなわち、凹部２０１ａは、外周端面から回転中心軸方向に凹ませたアッセンブリ部材支持用凹部２０１ｂと、このアッセンブリ部材支持用凹部２０１ｂ内においてさらに回転中心軸方向に凹ませて後述の液室部２０６ｂを嵌め込む液室用凹部２０１ｃと、を有している。なお、液室用凹部２０１ｃの底部（回転中心軸Ｐ方向の面）が液室内周面３１となる。
【００３４】
一方、アッセンブリ部材２０６は、蓋部２０６ａと液室部２０６ｂとを備えている。蓋部２０６ａは、アッセンブリ部材支持用凹部２０１ｂに嵌る形状であって、フライホイール本体２０１の外周面に連続するように取付状態で回転中心軸Ｐを中心とする円弧の曲面の外液室側面２０６ｃを有した形状に形成されている。液室部２０６ｂは、蓋部２０６ａから回転中心軸Ｐ方向に突出され、液室外周面３２、液室周方向端面３３，３４、液室側面３５，３６を有し、図示は省略するが、図５における矢印Ｓａ−Ｓａ、矢印Ｓｂ−Ｓｂで切った断面形状が実施例１と同様にいずれも凹形状となるように形成されている。
【００３５】
したがって、この実施例２にあっても、液室外周面３２と、これに繋がる各面３３，３４，３５，３６と、の間にシール面が存在しないため、フライホイールＡが高回転して液体４に大きな遠心力が作用したときでも、確実に液漏れを防止することができる。
【実施例３】
【００３６】
次に、本発明実施の形態の実施例３のフライホイール構造について説明する。
【００３７】
図６は、実施例３のフライホイール構造を有したフライホイールＣを示す構造説明図である。
【００３８】
フライホイール本体３０１には、それぞれ、回転中心軸Ｐを中心とする円弧の液室内周面３１ａ，３１ｂおよび液室外周面３２ａ，３２ｂ、半径方向を示す一点鎖線と略一致する液室周方向端面３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂに囲まれた、４個の液室３０３ａ，３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｂが形成されている。なお、各液室３０３ａ，３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｂは、図示は省略するが、実施例１あるいは実施例２と同様の液室側面３５，３６を有している。
【００３９】
この実施例３では、４個の液室３０３ａ，３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｂのうち、回転中心軸Ｐを挟んで対向する一対の液室３０３ａ，３０３ａと液室３０３ｂ，３０３ｂとで、仕様を変え、それぞれ、固有振動数ｆを異なる次数に設定している。さらに、一対の液室３０３ａ，３０３ａは、それぞれそのダンパ効果代を同じに設定しており、同様に、一対の液室３０３ｂ，３０３ｂも、そのダンパ効果代を同じに設定している。
【００４０】
すなわち、回転中心軸Ｐを挟んで設けた一対の液室３０３ａ，３０３ａは、それぞれ、その円周方向寸法および液体４の液量・液種を同一に設定することで固有振動数ｆおよびそのダンパ効果代を同一に設定している。
【００４１】
一方、他方の一対の液室３０３ｂ，３０３ｂは、それぞれ、その円周方向寸法および液体の液量・液種を液室３０３ａ，３０３ａとは異なる設定とすることで、固有周波数ｆを異ならせ、一方、この一対の液室３０３ｂ，３０３ｂどうしは、その円周方向寸法および液体４の液量・液種をそれぞれ、同一に設定することでそのダンパ効果代を同一に設定している。
【００４２】
したがって、実施例３のフライホイール構造では、液室３０３ａ，３０３ａと液室３０３ｂ，３０３ｂとでダンパの効果発生次数を２種類設定したため、エンジン駆動時に、２種類のフライホイール回転変動次数成分に対してダンパ効果を得ることができる。
【００４３】
さらに、回転中心軸Ｐを挟んで配置した一対の液室３０３ａ，３０３ａと液室３０３ｂ，３０３ｂとは、それぞれ円周方向寸法および液体の液量・液種を同一に設定することでその効果代を同一に設定しているため、スロッシングダンパとして発生する力が、回転中心軸Ｐを挟んで反対向きのベクトルとなる。このため、フライホイールＣの回転中心軸Ｐに対して並進方向の力を発生させないようにでき、これにより、フライホイールＣの回転状態の安定化を図ることができる。
【実施例４】
【００４４】
次に、本発明実施の形態の実施例４のフライホイール構造について説明する。
【００４５】
図７は実施例４のフライホイール構造を適用したフライホイールＤを示す構造説明図である。この実施例４では、液室を、同一回転円周上にのみ配置するのではなく、異なる円周上にも配置した例である。
【００４６】
すなわち、フライホイール本体４０１において、同一円周上に４個の液室４０３ａ，４０３ａ，４０３ａ，４０３ａを形成し、また、これらの液室４０３ａ，４０３ａ，４０３ａ，４０３ａの内径方向側の異なる円周上において、各液室４０３ａ，４０３ａ，４０３ａ，４０３ａと中心を重ならせて液室４０３ｂ，４０３ｂ，４０３ｂ，４０３ｂを配置している。
【００４７】
なお、各液室４０３ａは、それぞれ、回転中心軸Ｐを中心とする円弧の液室内周面４３１ａおよび液室外周面４３２ａ、半径方向を示す一点鎖線と略一致する液室周方向端面４３３ａ，４３４ａを備え、また、図示は省略するが、液室側面３５，３６を備えている。
【００４８】
また、各液室４０３ｂは、それぞれ、回転中心軸Ｐを中心とする円弧の液室内周面４３１ｂおよび液室外周面４３２ｂ、半径方向を示す一点鎖線と略一致する液室周方向端面４３３ｂ，４３４ｂを備え、また、図示は省略するが、液室側面３５，３６を備えている。
【００４９】
さらに、液室４０３ａ，４０３ａ，４０３ａ，４０３ａと、液室４０３ｂ，４０３ｂ，４０３ｂ，４０３ｂとは、仕様を変え、それぞれ、固有振動数ｆを異なる次数に設定している。
【００５０】
そして、回転中心軸Ｐを挟んで対称に配置した二対の液室４０３ａ，４０３ａと、二対の液室４０３ｂ，４０３ｂとは、それぞれダンパ効果が得られる固有振動数ｆを同一に設定し、さらに、その効果代も同一に設定している。
【００５１】
したがって、実施例４のフライホイール構造では、実施例３と同様に、複数のフライホイール回転変動次数成分に対してダンパ効果を得ることができ、かつ、スロッシングダンパとして発生する力が、フライホイールＤの回転中心軸Ｐに対して並進方向の力を発生させないようにして回転安定性能を得ることができる。
【００５２】
それに加え、実施例４のフライホイール構造では、液室の設置自由度が高まるため、実施例３と比較して、固有振動周波数ｆを同一に設定した液室４０３ａ，４０３ｂの数を増やすことができ、これにより、特定のフライホイール回転変動次数成分のトルク変動低減効果代の増大を図ることができる。
【００５３】
一方、実施例４で示した、液室４０３ａ，４０３ａ，４０３ａ，４０３ａの固有振動数ｆを異なる特定のフライホイール回転変動次数成分に設定し、さらに、液室４０３ｂ，４０３ｂ，４０３ｂ，４０３ｂの固有振動数ｆを異なる特定のフライホイール回転変動次数成分に設定すれば、実施例３よりも多くのフライホイール回転変動次数成分へのトルク変動低減効果を得ることが可能となる。
【００５４】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態および各実施例１ないし４を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態および各実施例１ないし４に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００５５】
すなわち、実施例１，２では、液室３を形成するにあたり、フランジ１２を設けるなどして、液室外周面３２に連続する各面３３，３４，３５，３６との間にシール面を有しない構成としたが、実施例１において、フランジ１２を省略して凹部１１を蓋部材６のみで塞いだ構造のように、液室外周面３２に連続する各面３３，３４，３５，３６との間にシール面を有する構造としてもよい。
【００５６】
また、実施例４において、径方向の内外に配置した液室４０３ａと液室４０３ｂとを、その中心が径方向で重なるように配置した例を示したが、この中心位置を周方向でずらして配置させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態の実施例１のフライホイール構造を適用したフライホイールＡを示すフランジ１２を省略した側面図である。
【図２】本発明の実施の形態の実施例１のフライホイール構造の要部を示す断面図であり、図１のＳ２−Ｓ２線で切った状態の断面図である。
【図３】スロッシングダンパの作動説明図である
【図４】本発明の実施の形態の実施例１のフライホイール構造を適用したフライホイールＡを４気筒エンジンの回転体に取り付けて回転させたときのトルク変動の測定結果を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の実施例２のフライホイール構造の要部を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態の実施例３のフライホイール構造の要部を示す液室側面図である。
【図７】本発明の実施の形態の実施例４のフライホイール構造の要部を示す液室側面図である。
【符号の説明】
【００５８】
３     液室
４     液体
５     空間
３１   液室内周面
３１ａ 液室内周面
３１ｂ 液室内周面
３２   液室外周面
３２ａ 液室外周面
３２ｂ 液室外周面
３３   液室周方向端面
３３ａ 液室周方向端面
３３ｂ 液室周方向端面
３４   液室周方向端面
３４ａ 液室周方向端面
３４ｂ 液室周方向端面
３５   液室側面
３６   液室側面
２０３ 液室
３０３ａ      液室
３０３ｂ      液室
４０３ａ      液室
４０３ｂ      液室
４３１ａ      液室内周面
４３１ｂ      液室内周面
４３２ａ      液室外周面
４３２ｂ      液室外周面
４３３ａ      液室周方向端面
４３４ａ      液室周方向端面
４３３ｂ      液室周方向端面
４３４ｂ      液室周方向端面
【図１】
2007016859.tif 000003
【図２】
2007016859.tif 000004
【図３】
2007016859.tif 000005
【図４】
2007016859.tif 000006
【図５】
2007016859.tif 000007
【図６】
2007016859.tif 000008
【図７】
2007016859.tif 000009