(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と一体回転するように前記回転軸に取り付け可能な第１ホイールと、前記第１ホイールに対して共通の回転軸線を中心として相対回転可能な第２ホイールと、前記第１ホールと第２ホイールとの間に介在し、磁場の作用により粘性が高まる磁性流体と、前記磁性流体へ磁場を作用させて前記第１ホイールと前記第２ホイールとを一体回転可能に結合させる磁場発生手段と、を備え、
前記第１ホイールは、前記回転軸線の側から半径方向外側へ広がる本体部と、前記本体部の中央から前記回転軸線方向に延び、かつ前記回転軸に装着可能な筒状部と、を有し、
前記第２ホイールは、前記第１ホイールとの間に隙間が生じる状態で前記筒状部の外周側に配置され、
前記第１ホイールの本体部の半径方向外側に延設された第１の周縁部と、前記第２ホイールの半径方向外側に延設された第２の周縁部が、前記回転軸線方向に並置されるとともに一方が他方に組み込まれずにともに半径方向外側に露出され、
前記隙間には、前記磁性流体を収容する流体収容室が形成されている可変慣性質量フライホイール。
【請求項２】
前記流体収容室は、前記第１ホイールの前記筒状部と前記第２ホイールとの間に生じた前記隙間に形成されている請求項１に記載の可変慣性質量フライホイール。
【請求項３】
前記第１ホイールは、前記筒状部から半径方向外側に突出しかつ周方向延びるロータ部をさらに有し、
前記第２ホイールには、前記第２ホイールが前記筒状部の外周側に配置された際に前記ロータ部を取り囲むようにして収容する溝部が設けられ、
前記ロータ部と前記溝部とによって前記隙間の一部が形成され、
前記流体収容室は、前記第２ホイールの前記溝部と通じている請求項２に記載の可変慣性質量フライホイール。
【請求項４】
前記第１ホイールと前記第２ホイールとは、前記流体収容室に隣接する転がり軸受を介在させた状態で組み合わされている請求項１に記載の可変慣性質量フライホイール。
【請求項５】
前記流体収容室は、前記第１ホイールの前記本体部と前記第２ホイールとの間に生じた前記隙間に形成されている請求項１に記載の可変慣性質量フライホイール。
【請求項６】
前記磁場発生手段は、前記回転軸線方向に関して前記第２ホイールを挟んで前記流体収容室の反対側に、前記第１ホイール及び前記第２ホイールのそれぞれと非接触の状態で配置され、かつ回転不能な状態で固定されている請求項５に記載の可変慣性質量フライホイール。
【請求項７】
内燃機関の始動時に前記内燃機関を駆動する、電動機と、
請求項１から６のいずれか１項に記載の可変慣性質量フライホイールと、
前記可変慣性質量フライホイールの前記磁場発生手段の磁場の強さを制御する、制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電動機が前記内燃機関にクランキングトルクを加えた後に、前記磁場発生手段に磁場を生じさせることを特徴とする、内燃機関の始動装置。
【請求項８】
回転軸と一体回転するように前記回転軸に取り付け可能な第１ホイールと、前記第１ホイールに対して共通の回転軸線を中心として相対回転可能な第２ホイールと、前記第１ホールと第２ホイールとの間に介在し、磁場の作用により粘性が高まる磁性流体と、前記磁性流体へ磁場を作用させて前記第１ホイールと前記第２ホイールとを一体回転可能に結合させる磁場発生手段と、を備え、
前記第１ホイールは、前記回転軸線の側から半径方向外側へ広がる本体部と、前記本体部の中央から前記回転軸線方向に延び、かつ前記回転軸に装着可能な筒状部と、を有し、
前記第２ホイールは、前記第１ホイールとの間に隙間が生じる状態で前記筒状部の外周側に配置され、
前記隙間には、前記磁性流体を収容する流体収容室が形成され、
前記流体収容室は、前記第１ホイールの前記筒状部と前記第２ホイールとの間に生じた前記隙間に形成され、
前記第１ホイールは、前記筒状部から半径方向外側に突出しかつ周方向に延びるロータ部をさらに有し、
前記第２ホイールには、前記第２ホイールが前記筒状部の外周側に配置された際に前記ロータ部を取り囲むようにして収容する溝部が設けられ、
前記ロータ部と前記溝部とによって前記隙間の一部が形成され、
前記流体収容室は、前記第２ホイールの前記溝部と通じている可変慣性質量フライホイール。
【請求項９】
前記磁場発生手段は、前記流体収容室から半径方向外側に離れた位置に前記第１ホイール及び前記第２ホイールのそれぞれと非接触の状態で配置され、かつ回転不能な状態で固定されている請求項３または８に記載の可変慣性質量フライホイール。
【請求項１０】
前記磁場発生手段は、前記ロータ部の延長上に配置されている請求項９に記載の可変慣性質量フライホイール。
【請求項１１】
回転軸と一体回転するように前記回転軸に取り付け可能な第１ホイールと、前記第１ホイールに対して共通の回転軸線を中心として相対回転可能な第２ホイールと、前記第１ホールと第２ホイールとの間に介在し、磁場の作用により粘性が高まる磁性流体と、前記磁性流体へ磁場を作用させて前記第１ホイールと前記第２ホイールとを一体回転可能に結合させる磁場発生手段と、を備え、
前記第１ホイールは、前記回転軸線の側から半径方向外側へ広がる本体部と、前記本体部の中央から前記回転軸線方向に延び、かつ前記回転軸に装着可能な筒状部と、を有し、
前記第２ホイールは、前記第１ホイールとの間に隙間が生じる状態で前記筒状部の外周側に配置され、
前記隙間には、前記磁性流体を収容する流体収容室が形成され、
前記第１ホイールと前記第２ホイールとは、前記流体収容室に隣接する転がり軸受を介在させた状態で組み合わされている可変慣性質量フライホイール。
【請求項１２】
前記転がり軸受は前記磁性流体の漏洩を防止するシール機能を有し、
前記流体収容室の内部と外部とが前記転がり軸受にて仕切られている請求項４または１１に記載の可変慣性質量フライホイール。
【請求項１３】
回転軸と一体回転するように前記回転軸に取り付け可能な第１ホイールと、前記第１ホイールに対して共通の回転軸線を中心として相対回転可能な第２ホイールと、前記第１ホールと第２ホイールとの間に介在し、磁場の作用により粘性が高まる磁性流体と、前記磁性流体へ磁場を作用させて前記第１ホイールと前記第２ホイールとを一体回転可能に結合させる磁場発生手段と、を備え、
前記第１ホイールは、前記回転軸線の側から半径方向外側へ広がる本体部と、前記本体部の中央から前記回転軸線方向に延び、かつ前記回転軸に装着可能な筒状部と、を有し、
前記第２ホイールは、前記第１ホイールとの間に隙間が生じる状態で前記筒状部の外周側に配置され、
前記隙間には、前記磁性流体を収容する流体収容室が形成され、
前記流体収容室は、前記第１ホイールの前記本体部と前記第２ホイールとの間に生じた前記隙間に形成され、
前記磁場発生手段は、前記回転軸線方向に関して前記第２ホイールを挟んで前記流体収容室の反対側に、前記第１ホイール及び前記第２ホイールのそれぞれと非接触の状態で配置され、かつ回転不能な状態で固定されている可変慣性質量フライホイール。
【請求項１４】
回転軸と一体回転するように前記回転軸に取り付け可能な第１ホイールと、前記第１ホイールに対して共通の回転軸線を中心として相対回転可能な第２ホイールと、前記第１ホールと第２ホイールとの間に介在し、磁場の作用により粘性が高まる磁性流体と、前記磁性流体へ磁場を作用させて前記第１ホイールと前記第２ホイールとを一体回転可能に結合させる磁場発生手段と、を備え、
前記第１ホイールは、前記回転軸線の側から半径方向外側へ広がる本体部と、前記本体部の中央から前記回転軸線方向に延び、かつ前記回転軸に装着可能な筒状部と、を有し、
前記第２ホイールは、前記第１ホイールとの間に隙間が生じる状態で前記筒状部の外周側に配置され、
前記隙間には、前記磁性流体を収容する流体収容室が形成されている、
可変慣性質量フライホイールと、
内燃機関の始動時に前記内燃機関を駆動する、電動機と、
前記可変慣性質量フライホイールの前記磁場発生手段の磁場の強さを制御する、制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電動機が前記内燃機関にクランキングトルクを加えた後に、前記磁場発生手段に磁場を生じさせることを特徴とする、内燃機関の始動装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記内燃機関の回転数と、前記第２ホイールの回転数の差の値が回転数差閾値よりも小さくなったときに、前記第２ホイールを前記第１ホイールと一体的に回転させるような粘性を前記磁性流体に持たせるように、前記磁場発生手段に磁場を生じさせることを特徴とする、請求項７または１４に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記電動機が前記内燃機関にクランキングトルクを加えた後に、前記磁場発生手段による磁場の強さを、第１の増加率に応じて増加させ、
前記内燃機関の回転数の増加率が増加率閾値を超過したときに、前記制御部は、前記磁場の強さの増加率を、前記第１の増加率よりも高い第２の増加率に切り替えることを特徴とする、請求項１４または１５に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項１７】
前記制御部は、前記内燃機関の初爆後に、前記磁場発生手段に磁場を生じさせることを特徴とする、請求項１４から１６のいずれか１項に記載の内燃機関の始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、慣性質量を変化させることが可能な可変慣性フライホイール、及び、当該フライホイールを搭載した、内燃機関の始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一体回転する二つのホイールを組み合わせることによって円環状のサブホイールを収容する円環状空間を形成し、その円環状空間に電界の作用によって粘性が高まる電気レオロジカル流体をサブホイールとともに収容した可変慣性フライホイールが知られている（特許文献１）。このフライホイールは電気レオロジカル流体にスリップリングを介して電力を供給することにより各ホイールを相互に結合して慣性質量（動かし難さ）を増加させる。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２６６３３６号公報
【特許文献２】実開昭５８−３００５３号公報
【特許文献３】特開２０１０−２５１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、可変慣性質量フライホイールは、その機能ないし効果の強弱を明確にするため慣性質量の変化幅をできる限り大きくすることが望ましい。その一方で、慣性質量の増加時の総慣性質量は用途によってその限界が決まる。したがって、総慣性質量を無制限に大きくすることはできない。
【０００５】
互いに相対回転する二つの部材を含み、慣性質量を増加させる時にこれら二つの部材を結合させる可変慣性質量フライホイールにおいては、回転軸に装着される一方の部材をできる限り小さくするとともに、非結合時に一方の部材に対して相対回転する他方の部材をできる限り大きくすることによって慣性質量の変化幅を拡大できる。特許文献１のフライホイールは組み合わされた二つのホイールの内部に、非結合時にこれらのホイールに対して相対回転するサブホイールが収まっている。したがって、サブホイールの外径を二つのホイールの外経よりも大きくすることは構造上不可能である。また、この構造上、サブホイールを大きくするためには同時に他の二つのホイールを大きくしなければならないから、結合時の総慣性質量が大きくならざるを得ない。したがって、特許文献１のフライホイールのように一方の部材が他方の部材に組み込まれるものは慣性質量の変化幅を拡大することに対して構造上の制約があったといえる。
【０００６】
そこで、本発明は、慣性質量の変化幅を拡大することに対して自由度が高い可変慣性質量フライホイール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】
【０００７】
本発明の可変慣性質量フライホイールは、回転軸と一体回転するように前記回転軸に取り付け可能な第１ホイールと、前記第１ホイールに対して共通の回転軸線を中心として相対回転可能な第２ホイールと、前記第１ホールと第２ホイールとの間に介在し、磁場の作用により粘性が高まる磁性流体と、前記磁性流体へ磁場を作用させて前記第１ホイールと前記第２ホイールとを一体回転可能に結合させる磁場発生手段と、を備え、前記第１ホイールは、前記回転軸線の側から半径方向外側へ広がる本体部と、前記本体部の中央から前記回転軸線方向に延び、かつ前記回転軸に装着可能な筒状部と、を有し、前記第２ホイールは、前記第１ホイールとの間に隙間が生じる状態で前記筒状部の外周側に配置され、前記第１ホイールの本体部の半径方向外側に延設された第１の周縁部と、前記第２ホイールの半径方向外側に延設された第２の周縁部が、前記回転軸線方向に並置されるとともに一方が他方に組み込まれずにともに半径方向外側に露出され、前記隙間には、前記磁性流体を収容する流体収容室が形成されているものである。
【０００８】
この可変慣性質量フライホイールによれば、第１ホイールに対して非結合時に相対回転する第２ホイールが、第１ホイールの本体部から回転軸線方向に延びる筒状部の外周側に配置されている。そのため、第２ホイールの外径を拡大しても第１ホイールの本体部が構造上の障害とならない。言い換えれば、第２ホイールの大きさの変更に伴って第１ホイールの大きさを変更する必要はない。したがって、第２ホイール又は第１ホイールの大きさを調整して慣性質量の変更幅を拡大することに対して自由度が向上する。
【０００９】
本発明の可変慣性質量フライホイールの一態様において、前記流体収容室は、前記第１ホイールの前記筒状部と前記第２ホイールとの間に生じた前記隙間に形成されてもよい。この態様によれば、第１ホイールの筒状部の周囲に沿って流体収容室が形成される。そのため、筒状部の周囲から半径方向外側に離れた位置に流体収容室を形成する場合と比較して、流体収容室の容積が少なくて済む。したがって、流体収容室に収容すべき磁性流体の量を削減できる。また、第２ホイールのうち流体収容室から半径方向外側に離れた部位は慣性への影響が大きい。この態様によれば、当該部位の大きさ及び形状を調整又はデザインする際に流体収容室の存在を考慮する必要がない。つまり、当該部位の大きさ及び形状を流体収容室に制約を受けずに決めることができる。したがって、慣性質量の変化幅を拡大することに対する自由度がさらに向上する。
【００１０】
この態様において、前記第１ホイールは、前記筒状部から半径方向外側に突出しかつ周方向に延びるロータ部をさらに有し、前記第２ホイールには、前記第２ホイールが前記筒状部の外周側に配置された際に前記ロータ部を取り囲むようにして収容する溝部が設けられ、前記ロータ部と前記溝部とによって前記隙間の一部が形成され、前記流体収容室は、前記第２ホイールの前記溝部と通じてもよい。この場合には、流体収容室に磁性流体を収容した場合にその磁性流体が第２ホイールの溝部と第１ホイールのロータ部との間に回り込む。そのため、磁性流体に磁界を作用させた際に第１ホイールと第２ホイールとの間でこれらの結合力の原因となる摩擦力又はせん断力が発生する対向面の数が増える。換言すれば、第１ホイール及び第２ホイールのそれぞれが磁性流体と接触する接触面積が増加する。したがって、磁性流体に磁界を作用させて第１ホイールと第２ホイールとを結合する際に、対向面が一対の場合と比較して磁性流体の量を少なく又は磁界の強さを弱くすることができる。これにより、磁性流体の量の削減又は磁場発生手段の消費電力の削減に貢献できる。
【００１１】
上記の場合において、前記磁場発生手段は、前記流体収容室から半径方向外側に離れた位置に前記第１ホイール及び前記第２ホイールのそれぞれと非接触の状態で配置され、かつ回転不能な状態で固定されてもよい。磁場発生手段は第１ホイール及び第２ホイールのそれぞれと非接触で回転不能に固定されている。したがって、磁場発生手段を第１ホイール又は第２ホイールに組み込む場合に比べて構造が簡素化し、かつ第１ホイール及び第２ホイールの形状や大きさを決める際に磁場発生手段から極端な制約を受けることがない。さらに、前記磁場発生手段は、前記ロータ部の延長上に配置されてもよい。ロータ部の延長上に磁場発生手段が配置されることにより、磁場がロータ部を中心線として左右のバランスよく形成される。したがって、効率よく磁性流体に磁場を作用させることができる。
【００１２】
本発明の可変慣性質量フライホイールの一態様において、前記第１ホイールと前記第２ホイールとは、前記流体収容室に隣接する転がり軸受を介在させた状態で組み合わされてもよい。転がり軸受は内輪と外輪との間にボール又はころが介在し、内輪及び外輪とボール又はころとが周方向に関して間欠的に接触する。そのため、周方向に連続的に接触する滑り軸受を第１ホイールと第２ホイールとの間に介在させた場合に比べて磁束が流れにくい。つまり転がり軸受を使用する場合は滑り軸受を使用する場合よりも磁気抵抗が大きくなる。したがって、磁性流体に磁場を作用させる際に、磁束が転がり軸受を経由して流れることによって流体収容室から離れた箇所に磁場が広がることを防止できる。したがって、流体収容室内の磁性流体に磁場を集中させることができるから、磁場を効率よく磁性流体に作用させることができる。
【００１３】
この態様において、前記転がり軸受は前記磁性流体の漏洩を防止するシール機能を有し、前記流体収容室の内部と外部とが前記転がり軸受にて仕切られてもよい。この場合は、流体収容室の内部と外部とを仕切る仕切部材として転がり軸受を兼用できるから、これらを仕切るオイルシール等の仕切部材を省くことができる。したがって、部品点数を削減できる。
【００１４】
本発明の可変慣性質量フライホイールの一態様において、前記流体収容室は、前記第１ホイールの前記本体部と前記第２ホイールとの間に生じた前記隙間に形成されてもよい。この態様によれば、互いに向かい合う第１ホイールの本体部と第２ホイールとの間に磁性流体が介在し、その磁性流体に磁場が作用することで第１ホイールと第２ホイールとを結合できる。そして、これらの一対の対向面の間に磁性流体が介在するから、複数対の対向面の間に磁性流体が介在する場合に比べて、第１ホイールと第２ホイールとが相対回転する際の抵抗が低減する。
【００１５】
この態様において、前記磁場発生手段は、前記回転軸線方向に関して前記第２ホイールを挟んで前記流体収容室の反対側に、前記第１ホイール及び前記第２ホイールのそれぞれと非接触の状態で配置され、かつ回転不能な状態で固定されてもよい。この場合は、磁場発生手段が第１ホイール及び第２ホイールのそれぞれと非接触で回転不能に固定されている。したがって、磁場発生手段を第１ホイール又は第２ホイールに組み込む場合に比べて構造が簡素化し、かつ第１ホイール及び第２ホイールの形状や大きさを決める際に磁場発生手段から極端な制約を受けることがない。
【００１６】
また、本発明は、内燃機関の始動装置に関する。当該始動装置は、内燃機関の始動時に前記内燃機関を駆動する電動機と、上記の可変慣性質量フライホイールのいずれか一つと、前記可変慣性質量フライホイールの前記磁場発生手段の磁場の強さを制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記電動機が前記内燃機関にクランキングトルクを加えた後に、前記磁場発生手段に磁場を生じさせる。
【００１７】
また、上記態様において、前記制御部は、前記内燃機関の回転数と、前記第２ホイールの回転数の差が回転数差閾値よりも小さくなったときに、前記第２ホイールを前記第１ホイールと一体的に回転させるような粘性を前記磁性流体に持たせるように、前記磁場発生手段に磁場を生じさせることが好適である。
【００１８】
また、上記態様において、前記制御部は、前記電動機が前記内燃機関にクランキングトルクを加えた後に、前記磁場発生手段による磁場の強さを、第１の増加率に応じて増加させ、前記内燃機関の回転数の増加率が増加率閾値を超過したときに、前記制御部は、前記磁場の強さの増加率を、前記第１の増加率よりも高い第２の増加率に切り替えることが好適である。
【００１９】
また、上記態様において、前記制御部は、前記内燃機関の初爆後に、前記磁場発生手段に磁場を生じさせることが好適である。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明の可変慣性質量フライホイールによれば、第１ホイールに対して非結合時に相対回転する第２ホイールが、第１ホイールの本体部から回転軸線方向に延びる筒状部の外周側に配置されているため、第２ホイール又は第１ホイールの大きさを調整して慣性質量の変更幅を拡大することに対して自由度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の形態に係る可変慣性質量フライホイールが適用された内燃機関の一部を拡大して示した図である。
【図２】図１のフライホイールに磁場が発生した状態を模式的に示した図である。
【図３】本発明の第２の形態に係る可変慣性質量フライホイールが適用された内燃機関の一部を拡大して示した図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る可変慣性質量フライホイールの、粘性の変化特性を例示する図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る内燃機関の駆動装置を例示する図である。
【図６】内燃機関の始動制御のタイムチャートを例示する図である。
【図７】内燃機関の始動制御のタイムチャートを例示する図である。
【図８】内燃機関の始動制御の制御フローを例示する図である。
【図９】内燃機関の始動制御のタイムチャートを例示する図である。
【図１０】内燃機関の始動制御の制御フローを例示する図である。
【図１１】内燃機関の始動制御のタイムチャートを例示する図である。
【図１２】ステータコイルへの供給電流の変化を表す図である。
【図１３】ステータコイルへの供給電流の変化を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１の形態）
図１に示したように、可変慣性質量フライホイール（以下、フライホイールと略す。）１Ａは内燃機関２に適用されている。内燃機関２は複数の気筒（不図示）を備えたレシプロ式の内燃機関として構成されている。内燃機関２はシリンダブロック３と、シリンダブロック３の下部に回転自在に取り付けられた回転軸としてのクランクシャフト４とを備える。クランクシャフト４は回転軸線Ａｘを中心として回転できるようにクランクジャーナル４ａが不図示の滑り軸受を介してシリンダブロック３に取り付けられている。クランクシャフト４の下部はクランクケース５にて覆われている。内燃機関２の内部と外部とをシーリングするため、クランクシャフト４のフランジ部４ｂとシリンダブロック３及びクランクケース５との間にオイルシール６が介在している。クランクシャフト４のフランジ部４ｂにはフライホイール１Ａが取り付けられている。
【００２３】
フライホイール１Ａは互いに組み合わされた第１ホイール１１及び第２ホイール１２を含む。第１ホイール１１はクランクシャフト４と回転軸線Ａｘの回りを一体回転するようにクランクシャフト４に取り付けられている。図示を略したが、第１ホイール１１はクランクシャフト４のフランジ部４ｂにボルト等の締結手段にて固定されている。なお、第１ホイール１１をクランクシャフト４の外周に嵌め込む形態の場合には、スプライン結合や圧入等の回転阻止手段が施された状態で第１ホイール１１がクランクシャフト４に取り付けられてもよい。第２ホイール１２は第１ホイール１１に対して共通の回転軸線Ａｘを中心として相対回転できる。第１ホイール１１と第２ホイール１２とは転がり軸受としての玉軸受１３を介在させた状態で相対回転可能に組み合わされる。なお、玉軸受１３の代わりに、円筒ころや円錐ころを含むころ軸受を転がり軸受として設けることも可能である。
【００２４】
フライホイール１Ａは第１ホイール１１と第２ホイール１２との間に介在する磁性流体Ｍｆとその磁性流体Ｍｆに磁場を作用させるためのステータコイル１５とをさらに含んでいる。磁性流体Ｍｆは磁場の作用により粘性が高まる周知の流体である。磁性流体Ｍｆはマグネタイトやマンガン亜鉛フェライト等の強磁性微粒子、当該微粒子を覆う界面活性剤及びオイル等のベース液を含む磁性コロイド溶液として構成されている。ステータコイル１５は磁場発生手段として機能し、コイル１６とそのコイル１６を保持する保持部１７とを含む。保持部１７は円環状に構成されていて、コイル１６が露出する正面は半径方向内側（中心側）に向いている。保持部１７は回転軸線Ａｘの方向に延びている脚部１７ａを含む。脚部１７ａはシリンダブロック３に不図示のボルト等の締結手段にて固定されている。これにより、ステータコイル１５は回転不能な状態に固定される。ステータコイル１５と第２ホイール１２との間には所定のクリアランスＣが存在する。そのクリアランスＣが存在することによって、ステータコイル１５は第１ホイール１１のみならず第２ホイール１２に対しても非接触状態に配置される。そのため、ステータコイル１５を第１ホイール１１又は第２ホイール１２に組み込む場合に比べて構造が簡素化し、かつ第１ホイール１１及び第２ホイール１２の形状や大きさを決める際にステータコイル１５から極端な制約を受けることがない。
【００２５】
第１ホイール１１は、回転軸線Ａｘの側から半径方向外側に広がる本体部２０と、その本体部２０の中央２０ａから回転軸線Ａｘ方向（図１の左方向）に延びてクランクシャフト４に装着される筒状部２１とを有する。本体部２０は筒状部２１との境界付近から中間付近までが回転軸線Ａｘに対して傾斜しており、中間付近から周縁部２０ｂまでは回転軸線Ａｘに対して直交している。周縁部２０ｂは他の部位よりも肉厚が厚く形成されている。本体部２０及び筒状部２１は鉄等の磁性体で構成されている。ただし、本体部２０はアルミニウム等の非磁性体でも構わない。本体部２０と筒状部２１とを同じ材料で構成する場合はこれらが一体に構成されてもよい。本体部２０と筒状部２１とを異種材料で構成する場合、これらは互いに別部品として構成されてボルト等の締結手段や溶接等の接合手段によって互いに結合される。
【００２６】
第２ホイール１２は第１ホイール１１との間に隙間Ｇ１が生じる状態で第１ホイール１１の筒状部２１の外周側に配置されている。隙間Ｇ１は本発明に係る隙間に相当する。隙間Ｇ１は第１ホイール１１の本体部２０から図１の左側のシール装置２４（後述）までの範囲に亘って存在する。第１ホイール１１と第２ホイール１２との間に生じる隙間Ｇ１のうち、第１ホイール１１の筒状部２１と第２ホイール１２との間に設けられた隙間Ｇ１には磁性流体Ｍｆを収容する流体収容室２３が形成されている。流体収容室２３はその内部と外部とが回転軸線Ａｘ方向に並んだ一対のシール装置２４にて仕切られている。シール装置２４は一般的なオイルシールと同じ構成を持っている。二つのシール装置２４の間には筒状部２１の外周面から半径方向外側に突出しかつ周方向に延びるロータ部３０が配置されている。第２ホイール１２は全体として厚肉円筒状に形成された基部３１と、その基部３１と一体で半径方向外側に延びるフランジ部３２とを含む。フランジ部３２の周縁部３２ａは他の部位よりも肉厚が厚くなるように形成されている。基部３１及びフランジ部３２は鉄等の磁性体で構成されている。なお、基部３１には慣性質量を調節するため周方向に延びる複数の窪み３１ａが形成されている。第１ホイール１１及び第２ホイール１２のそれぞれの最外周に設けられた周縁部２０ｂ及び周縁部３２ａの両者は半径方向外側から見て露出している。換言すれば、第１ホイール１１及び第２ホイール１２の一方が他方に組み込まれる構造とならないように各周縁部２０ｂ、３２ａは回転軸線Ａｘ方向に並んでいる。上述した玉軸受１３は流体収容室２３に隣接し、かつ第１ホイール１１の筒状部２１と第２ホイール１２の基部３１との間に介在する。玉軸受１３はその内輪が筒状部２１の外周面に、その外輪が基部３１の内周面にそれぞれ装着されている。
【００２７】
ロータ部３０は第２ホイール１２の基部３１の内径よりも大きな外径を有し、基部３１の中間付近まで半径方向外側に突出している。基部３１とロータ部３０との間には所定のクリアランスＣ１が設定されている。第２ホイール１２は、第１ホイール１１のロータ部３０を取り囲む溝部３５が形成されるようにするため、基部３１に対してスペーサ３３及びカバープレート３４が不図示のボルトにて固定されている。スペーサ３３はロータ部３０の外周縁３０ａよりも少し大きな内径を持つ円環板状の部材で、かつアルミニウム等の非磁性体で構成されている。カバープレート３４は基部３１と同じ内径及び外径を持つ円環板状の部材で、かつ鉄等の磁性体で構成されている。スペーサ３３の板厚ｔはカバープレート３４がスペーサ３３に重ねられた場合にカバープレート３４とロータ部３０との間にクリアランスＣ１とほぼ同じクリアランスＣ２が形成されるように設定されている。溝部３５は基部３１、スペーサ３３及びカバープレート３４が上述した又は図示の通りに組み合わされることによって形成される。溝部３５は第１ホイール１１のロータ部３０を収容する。溝部３５と流体収容室２３とは互いに通じている。換言すれば、溝部３５が流体収容室２３に含まれていると理解することも可能である。したがって、流体収容室２３に収容される磁性流体Ｍｆはロータ部３０の周囲にも回り込む。
【００２８】
ステータコイル１５は、第１ホイール１１のロータ部３０の延長上に配置されている。より詳しく述べると、ステータコイル１５はロータ部３０よりも半径方向外側に位置し、ステータコイル１５とロータ部３０との間には、第２ホイール１２のスペーサ３３及びクリアランスＣが介在する。ステータコイル１５には、駆動回路４０を介してバッテリ４１に電気的に接続されている。駆動回路４０はステータコイル１５に供給する電力の供給と停止とを切り替えることができ、かつステータコイル１５へ電力を供給する際の電圧及び電流を調整できる電気回路である。
【００２９】
駆動回路４０によってステータコイル１５に電力が供給されると、流体収容室２３及び溝部３５に存在する磁性流体Ｍｆ及びその周囲に磁場が発生する。図２に示すように、ステータコイル１５が発生させる磁場の磁束ａは、主にステータコイル１５、カバープレート３４、ロータ部３０、及び基部３１を経由してステータコイル１５に戻るように流れる。この磁場は第１ホイール１１と第２ホイール１２との間に介在する磁性流体Ｍｆに作用する。磁場の作用により磁性流体Ｍｆの粘性が高まるので、ロータ部３０と基部３１との対向面及びロータ部３０とカバープレート３４との対向面のそれぞれでせん断力又は摩擦力が磁場のない場合と比べて増加する。これにより、第１ホイール１１と第２ホイール１２とが一体回転するように互いに結合して、これらが相対回転する場合に比べて慣性質量が増加する。
【００３０】
図４には、ステータコイル１５に供給される電流に対する、磁性流体Ｍｆの粘性の変化を表すグラフが示されている。図４の横軸は、ステータコイル１５に供給される電流を示している。また、図４の縦軸は磁性流体Ｍｆの粘性を示している。
【００３１】
図４のグラフに示されるように、ステータコイル１５への電流の増加に伴い、ステータコイル１５の磁場が強くなり、その結果、磁性流体Ｍｆの粘性は徐々に増加する。粘性の増加に伴い、第２ホイール１２が第１ホイール１１に連れ回るようになる。さらに磁性流体Ｍｆの粘性を増加させていくと、第１ホイール１１と第２ホイール１２とは、一体回転するように互いに結合する。第１ホイール１１と第２ホイール１２との結合力が増加する過程で、フライホイール１Ａの慣性質量や慣性モーメントが増加する。このように、ステータコイル１５に供給する電流を変更する、つまり、磁性流体Ｍｆに加える磁場の強さを変更することで、フライホイール１Ａの慣性質量を変更することができる。
【００３２】
図２に戻り、ステータコイル１５はロータ部３０の延長上に配置されているので、磁場がロータ部３０を中心線として左右のバランスよく形成される。したがって、効率よく磁性流体に磁場を作用させることができる。また、第１ホイール１１と第２ホイール１２との間に玉軸受１３が介在するので、これらの間に滑り軸受が介在する場合に比べて磁気抵抗が大きくなる。そのため、図２の破線の矢印Ｆのように、磁束ａが玉軸受１３を経由して流れることによって流体収容室２３から離れた箇所に磁場が広がることを防止できる。したがって、流体収容室内の磁性流体に磁場を集中させることができるから、磁場を効率よく磁性流体Ｍｆに作用させることができる。
【００３３】
駆動回路４０は内燃機関２の運転を制御するコンピュータとして構成された電子制御ユニット（ＥＣＵ）４２に電気的に接続されている。ＥＣＵ４２には内燃機関２の運転状態を反映した各種のパラメータを検出するために種々の検出装置からの信号が入力される。本発明に関連する検出装置としては、内燃機関２の回転速度に応じた信号を出力するクランク角センサ４３及び第２ホイール１２の回転速度に応じた信号を出力するエンコーダ４４が設けられている。ＥＣＵ４２はこれらの検出装置の出力信号から内燃機関２の運転状態を取得し、その運転状態に応じた各種制御を行う。例えば、ＥＣＵ４２がフライホイール１Ａを制御対象とする場合、ＥＣＵ４２は内燃機関２の回転速度をクランク角センサ４３の信号に基づいて取得するとともに、第２ホイール１２の回転速度をエンコーダ４４の信号に基づいて取得する。そして、それらの回転速度に応じて第１ホイール１１と第２ホイール１２とが一体回転する慣性質量が大の状態と、第１ホイール１１と第２ホイール１２とが相対回転する慣性質量が小の状態との間で状態を切り替える。この切り替えは、ＥＣＵ４２が駆動回路４０を操作してステータコイル１５への電力供給を制御することによって実現される。なお、慣性質量が小の状態には、ステータコイル１５への電力供給が停止された状態だけでなく、第１ホイール１１と第２ホイール１２との相対回転速度（回転速度差）を計算し、その速度差に応じてステータコイル１５へ供給する電圧及び電流が調整された状態も含まれる。したがって、フライホイール１Ａはステータコイル１５への電力供給を調整することで慣性質量を連続的に変化させることができる。
【００３４】
フライホイール１Ａによれば、第１ホイール１１に対して非結合時に相対回転する第２ホイール１２が、第１ホイール１１の本体部２０から回転軸線Ａｘ方向に延びる筒状部２１の外周側に配置されている。そのため、第２ホイール１２の外径を拡大しても第１ホイール１１の本体部２０が構造上の障害とならない。言い換えれば、第２ホイール１２の大きさの変更に伴って第１ホイール１１の大きさを変更する必要はない。したがって、第１ホイール１１又は第２ホイール１２の大きさを調整して慣性質量の変更幅を拡大することに対して自由度が向上する。
【００３５】
また、フライホイール１Ａは、流体収容室２３が筒状部２１の周囲に形成されているので、筒状部２１の周囲から半径方向外側に離れた位置に流体収容室２３を形成する場合と比較して、流体収容室２３の容積が少なくて済む。したがって、流体収容室２３に収容すべき磁性流体Ｍｆの量を削減できる。また、第２ホイール１２のうち流体収容室２３から半径方向外側に離れた部位は慣性への影響が大きい。フライホイール１Ａは、当該部位の大きさ及び形状を調整又はデザインする際に流体収容室２３の存在を考慮する必要がない。つまり、当該部位の大きさ及び形状を流体収容室２３に制約を受けずに決めることができる。したがって、慣性質量の変化幅を拡大することに対する自由度がさらに向上する。
【００３６】
さらに、フライホイール１Ａは流体収容室２３が溝部３５に通じることで磁性流体Ｍｆが溝部３５とロータ部３０との間に回り込む。そのため、磁性流体Ｍｆに磁界を作用させた際に第１ホイール１１と第２ホイール１２との間でこれらの結合力の原因となる摩擦力又はせん断力が発生する対向面の数が増える。換言すれば、第１ホイール１１及び第２ホイール１２のそれぞれが磁性流体Ｍｆと接触する接触面積が増加する。したがって、磁性流体Ｍｆに磁界を作用させて第１ホイール１１と第２ホイール１２とを結合する際に、対向面が一対の場合と比較して磁性流体Ｍｆの量を少なく又は磁界の強さを弱くすることができる。これにより、磁性流体Ｍｆの量の削減又はステータコイル１５の消費電力の削減に貢献できる。
【００３７】
（第２の形態）
次に、図３を参照しながら本発明の第２の形態を説明する。以下においては、第１の形態と共通の構成には図３に同一の参照符号を付して説明を省略ないし簡略化する。フライホイール１Ｂは第１の形態と同様に内燃機関２に適用され、クランクシャフト４のフランジ部４ｂに取り付けられている。フライホイール１Ｂは互いに組み合わされた第１ホイール５１及び第２ホイール５２を含む。第１ホイール５１はクランクシャフト４と回転軸線
Ａｘの回りを一体回転するようにクランクシャフト４に取り付けられている。第２ホイール５２は第１ホイール５１に対して共通の回転軸線Ａｘを中心として相対回転できる。第１ホイール５１と第２ホイール５２とは転がり軸受としての玉軸受５３を介在させた状態で相対回転可能に組み合わされる。玉軸受５３は流体の漏れを防止するシール機能を有している。なお、第１の形態と同じように、玉軸受５３の代わりに円筒ころや円錐ころを含むころ軸受を転がり軸受として設けることも可能である。
【００３８】
フライホイール１Ｂは第１ホイール５１と第２ホイール５２との間に磁性流体Ｍｆが介在する。またフライホイール１Ｂは磁性流体Ｍｆに磁場を作用させるためのステータコイル５５を含む。ステータコイル５５は磁場発生手段として機能し、コイル５６とそのコイル５６を保持する保持部５７とを含む。保持部５７は円環状に構成されていて、コイル５６が露出するその正面は回転軸線Ａｘ方向（図３の右方向）に向いている。保持部５７は回転軸線Ａｘの方向に延びている脚部５７ａを含む。脚部５７ａはシリンダブロック３に不図示のボルト等の締結手段にて固定されている。これにより、ステータコイル５５は回転不能な状態に固定される。ステータコイル５５と第２ホイール５２との間には所定のクリアランスＣが存在する。そのクリアランスＣが存在することによって、ステータコイル５５は第１ホイール５１のみならず第２ホイール５２に対しても非接触状態に配置される。そのため、第１の形態と同様に、ステータコイル５５を第１ホイール５１又は第２ホイール５２に組み込む場合に比べて構造が簡素化し、かつ第１ホイール５１及び第２ホイール５２の形状や大きさを決める際にステータコイル５５から極端な制約を受けることがない。
【００３９】
第１ホイール５１は、回転軸線Ａｘの側から半径方向外側に広がる本体部６０と、その本体部６０の中央６０ａから回転軸線Ａｘ方向（図３の左方向）に延びてクランクシャフト４に装着される筒状部６１とを有する。本体部６０はその中間部で直角に折れ曲がっている。そして、本体部６０にはその折れ曲がった位置から回転軸線Ａｘ方向に延びる円筒部６０ｂが設けられている。本体部６０は円筒部６０ｂの端部から再び直角に折れ曲がり周縁部６０ｃまで半径方向外側に延びている。周縁部６０ｃは他の部位よりも肉厚が厚く形成されている。本体部６０及び筒状部６１は鉄等の同一の磁性体で一体に構成されている。ただし、これら本体部６０及び筒状部６１が互いに別部品として構成され、ボルト等の締結手段や溶接等の接合手段によって互いに結合されてもよい。
【００４０】
第２ホイール５２は第１ホイール５１との間に隙間Ｇ２が生じる状態で第１ホイール５１の筒状部６１の外周側に配置されている。また、第２ホイール５２は半径方向外側に広がる本体部７０を有していて、その本体部７０の最外周には周縁部７０ａが設けられている。第１ホイール５１及び第２ホイール５２のそれぞれの最外周に設けられた周縁部６０ｃ及び周縁部７０ａの両者は半径方向外側から見て露出している。換言すれば、第１ホイール５１及び第２ホイール５２の一方が他方に組み込まれる構造とならないように各周縁部６０ｃ、７０ａは回転軸線Ａｘ方向に並んでいる。第１ホイール５１と第２ホイール５２との間に生じる隙間Ｇ２のうち、第１ホイール５１の本体部６０と第２ホイール５２との間に設けられた隙間Ｇ２には磁性流体Ｍｆを収容する流体収容室６３が形成されている。流体収容室６３は本体部６０の周方向に沿って円環状に形成されている。流体収容室６３の内部と外部とは、中心側に配置されたシール装置６４と半径方向外側に配置された玉軸受５３とによって仕切られている。シール装置６４は第１の形態と同様に一般的なオイルシールと同じ構成を持っている。玉軸受５３は上述したシール機能を持っている。そのため、流体収容室６３に隣接する玉軸受５３は流体収容室６３の内部と外部とを仕切る仕切部材として機能して磁性流体Ｍｆの漏洩を防止できる。このように、流体収容室６３の内部と外部とを仕切る仕切部材として玉軸受５３を兼用できるから、これらを仕切るオイルシール等の仕切部材を省くことができる。これにより、部品点数を削減できる。
【００４１】
第２ホイール５２には玉軸受５３の外輪を受け止める突出部７１が形成されている。突出部７１は第１ホイール５１の円筒部６０ｂから玉軸受５３の寸法だけ離れた位置に設けられ、回転軸線Ａｘ方向（図３の右方向）に突出しかつ周方向に延びている。玉軸受５３はその内輪が第１ホイール５１の円筒部６０ｂの外周面に、その外輪が第２ホイールの突出部７１の内周面にそれぞれ装着されている。ステータコイル５５は、回転軸線Ａｘ方向に関して第２ホイール５２を挟んで流体収容室６３の反対側に配置されている。玉軸受５３を採用した場合に有利な点は第１の形態と同じである。すなわち、フライホイール１Ｂに磁場が形成された際に、玉軸受５３を経由して磁束が流れて磁場が離れた箇所に形成されることを防止できる。これにより、磁場を磁性流体Ｍｆに集中させることができる。
【００４２】
ＥＣＵ４２が行う制御に関しては第１の形態と同じである。すなわち、ＥＣＵ４２が駆動回路４０を操作してステータコイル５５に電力を供給すると磁性流体Ｍｆに磁場が作用して磁性流体Ｍｆの粘性が高まる。それによって、第１ホイール５１と第２ホイール５２とが一体回転する慣性質量が大の状態へ、慣性質量が小の状態から切り替えることができる。また、慣性質量が小の状態においては、第１の形態と同様に、ステータコイル１５への電力供給の調整によって慣性質量を連続的に変化させることができる。
【００４３】
フライホイール１Ｂによれば、第１の形態と同様に、第１ホイール５１に対して非結合時に相対回転する第２ホイール５２が、第１ホイール５１の本体部６０から回転軸線Ａｘ方向に延びる筒状部６１の外周側に配置されている。そのため、第２ホイール５２の外径を拡大しても第１ホイール５１の本体部６０が構造上の障害とならない。言い換えれば、第２ホイール５２の大きさの変更に伴って第１ホイール５１の大きさを変更する必要はない。したがって、第１ホイール５１又は第２ホイール５２の大きさを調整して慣性質量の変更幅を拡大することに対して自由度が向上する。
【００４４】
また、フライホイール１Ｂによれば、互いに向かい合う第１ホイール５１の本体部６０と第２ホイール５２との間に磁性流体Ｍｆが介在し、その磁性流体Ｍｆに磁場が作用することで第１ホイールと第２ホイールとを結合することができる。そして、本体部６０と第２ホイール５２とが互いに対面する一対の対向面の間に磁性流体Ｍｆが介在するから、複数対の対向面の間に磁性流体Ｍｆが介在する場合に比べて、第１ホイール５１と第２ホイール５２とが相対回転する際の抵抗が低減する。
【００４５】
なお、第２の形態においては玉軸受５３の配置とシール装置６４の配置とを入れ替えることができる。すなわち、第１ホイール５１の筒状部６１の外周面と第２ホイール５２の内周面との間に、玉軸受５３よりも小径でかつ玉軸受５３と同じ構造及び機能を持つ玉軸受を介在させ、かつ第１ホイール５１の円筒部６０ｂの外周面と第２ホイール５２の突出部７１の内周面との間に、シール装置６４よりも大径でかつシール装置６４と同じ構造及び機能を持つシール装置を介在させて、第１ホイール５１と第２ホイール５２とを互いに組み合わせることも可能である。
【００４６】
本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記各形態ではフライホイールを内燃機関に適用しているが、本発明の適用対象は内燃機関に限らない。したがって、本発明は、フライホイールの機能を必要とし、かつそのフライホイールの慣性質量の変更が要請される場合がある各種装置に対して適用可能である。
【００４７】
第１ホイールの本体部は上記各形態のように斜めになっていたり、段差が生じるように折れ曲がっていたりする形態に限らず、凹凸のない平面な形状で本体部を実施することもできる。また、本体部として機能できる限り、肉抜き孔等の開口部が形成されてもよい。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態に係るフライホイールは、磁性流体Ｍｆの粘性を変更することで、その慣性質量を変化させることができる。この特性を利用して、内燃機関の始動時に、内燃機関を駆動させる電動機の負荷を軽減することが可能となる。
【００４９】
図５には、本実施の形態に係るフライホイールを搭載した、車両の駆動装置１００が例示されている。なお、図５以降に示すフライホイールとして、図１のフライホイール１Ａを例に挙げている。駆動装置１００は、内燃機関２、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２、シャフト１１４、フライホイール１Ａ、バッテリ４１、ＥＣＵ４２、ねじれダンパ１２４、動力分割機構１１５及びリダクション機構１１７を備える。駆動装置１００の一部は、内燃機関２を始動させる始動装置としての役割も有している。具体的には、本実施の形態に係る始動装置は、回転電機ＭＧ１、シャフト１１４、フライホイール１Ａ、ＥＣＵ４２を含む。
【００５０】
回転電機ＭＧ１は、内燃機関２の始動時（クランキング時）に、バッテリ４１からの電力を受けて、内燃機関２を駆動する（クランキングトルクを加える）電動機である。また、回転電機ＭＧ１は、始動後、自立回転する内燃機関２によって回転させられることで発電する、発電機の機能を有していてもよい。回転電機ＭＧ２は、内燃機関２と協働して駆動輪１１９を駆動させる電動機である。また、回転電機ＭＧ２は、車両の減速時等に駆動輪１１９により回転させられることで発電する、発電機の機能を有していてもよい。回転電機ＭＧ１及びＭＧ２は、例えば永久磁石モータから構成される。
【００５１】
シャフト１１４は、内燃機関２及び回転電機ＭＧ１の駆動力を伝達する駆動軸である。シャフト１１４は、内燃機関２のクランクシャフト４を含んでいてよい。ねじれダンパ１２４は、シャフト１１４のねじれ振動を吸収する。ねじれダンパ１２４は、シャフト１１４の内燃機関２側に連結される入力側部材と、シャフト１１４の駆動輪１１９側に連結される出力側部材と、入力側部材と出力側部材との間に設けられた弾性材料から構成されていてよい。
【００５２】
動力分割機構１１５は、内燃機関２の動力を、回転電機ＭＧ１を駆動する動力と、駆動輪１１９を駆動する動力に分割する。動力分割機構１１５は、サンギヤ１１５ａ、プラネタリーキャリア１１５ｂ、リングギヤ１１５ｃを含んで構成される。サンギヤ１１５ａは回転電機ＭＧ１に連結し、プラネタリーキャリア１１５ｂはシャフト１１４（及び内燃機関２）に連結し、リングギヤ１１５ｃは駆動輪１１９に連結される。また、リダクション機構１１７は、回転電機ＭＧ２の回転を減速するとともに駆動トルクを増幅させて、駆動輪１１９に動力を伝達する。リダクション機構１１７は、動力分割機構１１５と同様に、サンギヤ１１７ａ、プラネタリーキャリア１１７ｂ、リングギヤ１１７ｃを含んで構成される。サンギヤ１１７ａは回転電機ＭＧ２に連結し、プラネタリーキャリア１１７ｂは固定され、リングギヤ１１７ｃは駆動輪１１９に連結される。
【００５３】
ＥＣＵ４２は、磁場発生手段であるステータコイル１５の磁場を制御する制御部である。磁場を制御することで、磁性流体Ｍｆの粘性が調整される。ＥＣＵ４２は、複数の制御手段を備えていてもよい。例えば、ＥＣＵ４２は、内燃機関始動判定手段１８０、内燃機関制御手段１８２、フライホイール制御手段１８４、ＭＧ１制御手段１８６、ＭＧ２制御手段１８８を含んでいてよい。
【００５４】
内燃機関始動判定手段１８０は、内燃機関２の始動の可否を判定する。例えば、車両の運転者から加速要求が与えられたときや、バッテリ４１の蓄電量（ＳＯＣ）低下時等に、内燃機関２の始動判定を行う。
【００５５】
内燃機関始動判定手段１８０には、種々の機器からの信号が送信される。例えば、パワースイッチ、Ｐポジションスイッチ、シフトレバーポジションセンサ、アクセルポジションセンサ、速度センサ及びパワーマネジメントコントロールコンピュータ（ＰＭＣＣ）などから信号が送られる。パワースイッチは、車両の制御システムを起動するためのスイッチである。Ｐポジションスイッチは、車両の運転状態をパーキングポジションに設定するためのスイッチである。シフトレバーポジションセンサは、シフトレバーの位置（Ｒポジション、Ｄポジション、Ｎポジション、Ｂポジション等）を検知するセンサである。アクセルポジションセンサは、アクセルペダルの踏み込み量を検知するセンサである。速度センサは、車両速度（車速）を検知するセンサである。パワーマネジメントコントロールコンピュータは、バッテリ４１の蓄電量（ＳＯＣ）を演算するコンピュータである。
【００５６】
内燃機関制御手段１８２は、内燃機関始動判定手段１８０から始動要求が与えられたときに、内燃機関２の始動制御を行う。例えば、内燃機関２の回転数が所定の回転数に到達したときに、混合気を内燃機関２の燃焼室に導入するとともに当該混合気を燃焼させて、内燃機関２を自立回転させる。また、始動後も、内燃機関２の駆動を制御する。例えば、アクセルポジションセンサの信号からトルク要求を求めて、当該トルク要求に応じた出力となるように、混合気量や混合気の点火タイミング等を制御する。
【００５７】
なお、以下では、内燃機関２の回転数とは、単位時間当たりの内燃機関２の回転回数を指すものであり、周波数と等しい次元の単位であるとする。
【００５８】
ＭＧ２制御手段１８８は、回転電機ＭＧ２の動作状態を制御する。例えば、図示しない車両のアクセルペダルを踏み出したときには、回転電機ＭＧ２の出力を大きくさせる。ＭＧ１制御手段１８６は、回転電機ＭＧ１の動作状態を制御する。例えば、ＭＧ１制御手段１８６は、内燃機関始動判定手段１８０から内燃機関２の始動要求を受信すると、停止状態の内燃機関２を回転駆動させるクランキングを行うように、回転電機ＭＧ１を制御する。
【００５９】
フライホイール制御手段１８４は、磁性流体Ｍｆに加える磁界を制御することで、フライホイール１Ａの慣性質量を制御する。フライホイール制御手段１８４は、図示しないエンコーダから第２ホイール１２の回転数を受信したり、図１のクランク角センサ４３から内燃機関２の回転速度を受信してもよい。
【００６０】
内燃機関制御手段１８２、フライホイール制御手段１８４及びＭＧ１制御手段１８６は、内燃機関始動判定手段１８０の始動要求及びその始動方法を受信すると、互いに協働して内燃機関２の始動制御を行う。内燃機関始動判定手段１８０の始動方法を、以下に説明する。
【００６１】
図６には、内燃機関２の始動時の、フライホイール１Ａ、回転電機ＭＧ１、及びステータコイル１５の動作が例示されている。上段のグラフは、フライホイール１Ａの第１ホイール１１及び第２ホイール１２の回転数変化を示すものである。グラフの縦軸は、第１ホイール１１及び第２ホイール１２の回転数を示している。なお、上述したように、第１ホイール１１はシャフト１１４に固定されているので、常に、内燃機関２と回転数が等しい。また、横軸は時間を示している。中段のグラフは、回転電機ＭＧ１のクランキングトルク、つまり、クランキング時に内燃機関２に加えるトルクの変化を示すものである。グラフの縦軸はクランキングトルクを示し、横軸は時間を示している。下段のグラフは、ステータコイル１５に供給される電流の変化を示すものである。グラフの縦軸は電流を示し、横軸は時間を示している。
【００６２】
内燃機関始動判定手段１８０から内燃機関２の始動要求を受信すると、ＭＧ１制御手段１８６は、中段のグラフに示すように、回転電機ＭＧ１にクランキングトルクｔｑ２を生じさせる。その一方で、フライホイール制御手段１８４は、回転電機ＭＧ１がクランキングトルクを出力している期間はステータコイル１５への電流供給を停止する。こうすることで、クランキング時には、内燃機関２と共廻りするフライホイール１Ａの慣性質量や慣性モーメントが最小となり（フライホイール１Ａが最も軽くなり）、その分、回転電機ＭＧ１の負荷が軽減される。
【００６３】
ここで、中段のグラフの破線は、本実施の形態に係るフライホイール１Ａの代わりに、従来のフライホイールを設けた場合の、回転電機ＭＧ１のクランキングトルクを例示している。従来のフライホイールは、磁性流体を備えないものであって、その慣性質量は、常に、第１のホイール１１と第２のホイール１２とが一体となったときの慣性質量であるものとする。このグラフで明らかなように、従来のフライホイールと比較して、本実施形態に係るフライホイール１Ａを用いることにより、回転電機ＭＧ１の負荷が軽減される。
【００６４】
内燃機関２の回転数が所定の回転数ａ０まで上がり、内燃機関制御手段１８２によって内燃機関２の燃焼室への点火が開始される（初爆）と、回転電機ＭＧ１によるクランキングトルクの印加が終了する。クランキングトルクの印加の終了時点ｔ１を基点として、フライホイール制御手段１８４は、ステータコイル１５への電流供給を開始する。例えば、非ゼロの電流値Ｉoffsetを初期値とするとともに、そこから電流を漸増させる。これに応じて第２ホイール１２の回転数が徐々に第１ホイール１１の回転数に近づく。
【００６５】
一般的に、内燃機関２の初爆後は、初爆前よりも内燃機関２の振動が大きくなることが知られている。本実施形態によれば、この性質を利用して、振動が大きくなる初爆後になるまで、フライホイール１Ａの慣性質量の増加を抑えている。これにより、回転電機ＭＧ１の電力消費を抑えることが可能になる。また、内燃機関２の初爆までフライホイール１Ａへの磁束の印加を抑えているので、その分、フライホイール制御手段１８４の電力消費を抑えることができる。
【００６６】
なお、図６では、クランキングトルクの最大値ｔｑ２を、従来のフライホイールを備えたときのクランキングトルクｔｑ１の半分程度としたが、この形態に限らない。例えば図７に示すように、クランキングトルクの最大値をｔｑ１として、クランキングの期間を従来よりも短縮するようにしてもよい。こうすることで、従来よりも早急に内燃機関２を始動させることが可能となる。
【００６７】
上記図６及び図７で例示した始動制御における制御フローを、図８に例示する。まず、ステップＳ１０に示すように、内燃機関制御手段１８２は、内燃機関２が停止しているか否かを確認する。内燃機関２が停止している場合、ステップＳ１２に示すように、フライホイール制御手段１８４は、ステータコイル１５に供給する電流値Ｉcoilを０に設定する。設定後、図８の制御フローの起点に戻る。
【００６８】
内燃機関２が回転している場合、回転電機ＭＧ１によるクランキングが実行中であるか否かを確認する。フライホイール制御手段１８４は、ステップＳ１４に示すように、内燃機関制御手段１８２及びＭＧ１制御手段１８６を介して、内燃機関２のクランキングが実行中であるか否かを確認する。クランキングが実行中である場合、上述したステップＳ１２に進む。また、クランキングが終了している場合、ステップＳ１６に示すように、フライホイール制御手段１８４は、ステータコイル１５への電流値Ｉcoilを確認する。電流値Ｉcoilが０である場合、フライホイール制御手段１８４はステップＳ１８に示すように、電流値Ｉcoilとして、初期値Ｉoffset（≠０）を設定する。電流値Ｉcoilが０でない場合、フライホイール制御手段１８４は、ステップＳ１９に示すように、電流値Ｉcoil_oldを、現在の電流値Ｉcoilに設定する。さらに、ステップＳ２０に示すように、電流値Ｉcoil_oldに、電流値ΔＩcoilを加算して、新しい電流値Ｉcoilを設定する（更新する）。
【００６９】
次に、フライホイール制御手段１８４は、ステップＳ２２に示すように、電流値Ｉcoil（＝Ｉcoil_old＋ΔＩcoil）が、最大値Ｉc0を超過しているか否かを確認する。ここで、最大値Ｉc0とは、例えば、内燃機関２の最大回転数においても、第１のホイール１１と第２のホイール１２が一体回転するような高い粘性を磁性流体Ｍｆに持たせるための電流値である。電流値Ｉcoil（＝Ｉcoil_old＋ΔＩcoil）が、最大値Ｉc0を超過している場合、ステップＳ２４に示すように、現在値Ｉcoilを最大値Ｉc0に設定する。電流値Ｉcoil（＝Ｉcoil_old＋ΔＩcoil）が、最大値Ｉc0を超過していない場合は、ステップＳ２４をスキップする。
【００７０】
なお、図６から図８に示した実施形態では、電流値Ｉcoilを時間の経過にしたがって増加させていたが、この形態に限らない。例えば、図９に示すように、第１ホイール１１及び第２ホイール１２の回転数の差が所定の閾値Δω０よりも小さくなったときに、電流値Ｉcoilを最大値Ｉc0に設定するようにしてもよい。
【００７１】
図１０には、図９で例示した始動制御における制御フローが示されている。図１０の制御フローは、図８の制御フローのステップＳ２２を、ステップＳ２６に置き換えたものである。ステップＳ２６では、フライホイール制御手段１８４は、第１ホイール１１の回転数（＝内燃機関２の回転数）ωeと、第２ホイール１２の回転数ωfw2の差が、閾値Δω０以上であるか否かを確認する。回転数差が閾値Δω０未満であれば、ステップＳ２４に進み、回転数差が閾値Δω０以上であれば、ステップＳ２４は省略され、制御フローの起点に戻る。
【００７２】
また、図１１に示すように、内燃機関２の回転数変動に応じて、磁性流体Ｍｆの粘性を変化させるようにしてもよい。内燃機関２の回転数が急増すると、それによって振動が生じ、内燃機関２を搭載した車両の乗り心地が悪化するおそれがある。そこで、このような場合には、ステータコイル１５への電流値Ｉcoilを急増させて磁性流体Ｍｆの粘性を高めることで、フライホイール１Ａの慣性質量を増加させて、フライホイール１Ａの制振性を高める。例えば、内燃機関２の回転数の増加率が所定の閾値を超過したときに、フライホイール制御手段１８４は、電流値Ｉcoilの増加量ΔＩcoilに、１より大きい係数αを掛けて増加量を増やす。
【００７３】
なお、図６〜１１では、電流値Ｉcoilを一次関数的に増加させていたが、この形態に限られない。例えば、図１２の中段に示すように、内燃機関２の回転数に応じてカーブを描くように電流値Ｉcoilを増加させてもよいし、下段に示すように、ステップ状に電流値Ｉcoilを増加させてもよい。なお、図１２のアイドル回転数とは、内燃機関２が自立運転できる最小の回転数を指している。
【００７４】
また、第１ホイール１１と第２ホイール１２の回転数差を用いる場合には、図１３に示すように、回転数差が大きいときには電流値Ｉcoilを小さくし、回転数が小さくなるにつれて電流値Ｉcoilを大きくする制御を行う。この場合において、電流値Ｉcoilの変化特性は、図１３の中段に示すように、カーブ形状であってもよいし、下段に示すように、ステップ状であってもよい。
【００７５】
また、上述の実施形態では、回転電機ＭＧ１がクランキングトルクの出力を完了した後に、ステータコイル１５への電流供給を開始していたが、クランキングトルクの出力開始後かつ完了前の任意の時点で電流供給を開始してもよい。このような形態であっても、本実施形態のフライホイール１Ａのクランキング時の慣性質量を、従来のフライホイールの慣性質量よりも小さくすることが可能となる。
【符号の説明】
【００７６】
１Ａ，１Ｂ  可変慣性質量フライホイール、２  内燃機関、３  シリンダブロック、４  クランクシャフト、５  クランクケース、６  オイルシール、１１，５１  第１ホイール、１２，５２  第２ホイール、１３，５３  玉軸受、１５，５５  ステータコイル、１６，５６  コイル、１７，５７  ステータコイルの保持部、２０，６０  第１ホイールの本体部、２１，６１  第１ホイールの筒状部、２３，６３  流体収容室、２４，６４  シール装置、３０  第１ホイールのロータ部、３１  第２ホイールの基部、３２  第２ホイールのフランジ部、３３  スペーサ、３４  カバープレート、３５  溝部、４０  駆動回路、４１  バッテリ、４２  ＥＣＵ、４３  クランク角センサ、４４  エンコーダ、７０  第２ホイールの本体部、７１  第２ホイールの突出部、１００  駆動装置、１１４  シャフト、１１５  動力分割機構、１１７  リダクション機構、１１９  駆動輪、１２４  ねじれダンパ、１８０  内燃機関始動判定手段、１８２  内燃機関制御手段、１８４  フライホイール制御手段、１８６  ＭＧ１制御手段、１８８  ＭＧ２制御手段、Ａｘ  回転軸線、Ｍｆ  磁性流体、ＭＧ１，ＭＧ２  回転電機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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