(57)【要約】【課題】慣性モーメントの大きさを段階的に調節できると共に、慣性モーメントを大きくする際に生じるショックトルクを低減できる可変慣性フライホイールを実現する。【解決手段】外周面にクラッチ側係合部４３が設けられた筒状クラッチ３１を、連結軸の周囲に、この連結軸に対し軸方向に関する相対変位を可能に設け、この筒状クラッチ３１の軸方向位置を位置調節機構により調節可能とする。筒状クラッチ３１を構成する外径側クラッチ素子３９と内径側クラッチ素子４０との間に、副ホイールから外径側クラッチ素子３９にトルクが加わった場合に、外径側クラッチ素子３９と内径側クラッチ素子４０とが相対回転する事を許容するトルクリミッタ機構４２を設ける。【選択図】図６
2018119643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主ホイールと、
この主ホイールと同軸上に配置されこの主ホイールと同期して回転する連結軸と、
この連結軸の周囲でこの主ホイールと同軸上に直列に配置され、この主ホイールに対し同期して回転する状態と相対回転する状態とが切り換えられる、内周面にホイール側係合部を有する複数の副ホイールと、
前記連結軸の周囲にこの連結軸に対し軸方向に関する相対変位を可能に配置され、外周面に前記各ホイール側係合部と係合可能なクラッチ側係合部を有する筒状クラッチと、
この筒状クラッチを前記連結軸に対し軸方向に相対変位させる事で、前記クラッチ側係合部と前記各ホイール側係合部との係合状態を切り換え、前記主ホイールと同期して回転する前記各副ホイールの数を段階的に変更する位置調節機構と、を備え、
前記筒状クラッチは、外周面に前記クラッチ側係合部が設けられた外径側クラッチ素子と、この外径側クラッチ素子の径方向内側で且つ前記連結軸の周囲に、この連結軸に対する相対回転を不能に且つ軸方向に関する相対変位を可能に配置された内径側クラッチ素子と、前記外径側クラッチ素子とこの内径側クラッチ素子との間部分に配置され、これら外径側クラッチ素子と内径側クラッチ素子との相対回転を可能とするラジアル軸受と、前記副ホイールからこの外径側クラッチ素子にトルクが加わった場合に、この外径側クラッチ素子と前記内径側クラッチ素子とが相対回転する事を許容するトルクリミッタ機構と、を有している、可変慣性フライホイール。
【請求項２】
前記トルクリミッタ機構が、カム装置と、弾性部材とを備えており、
前記カム装置は、軸方向片側面に円周方向に関する凹凸面である第一カム面が設けられ、前記内径側クラッチ素子の外周面に対し相対回転不能に且つ軸方向他側への相対変位を不能に設けられた第一カムと、軸方向他側面に円周方向に関する凹凸面である第二カム面が設けられ、前記外径側クラッチ素子の内周面に対し相対回転不能に且つ軸方向に関する相対変位を可能に設けられた第二カムと、前記第一、第二両カム面同士の間に挟持された複数の転動体とを有しており、
前記弾性部材は、前記第二カムに対し軸方向他側に向いた弾力を付与している、
請求項１に記載した可変慣性フライホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両用のエンジンのクランクシャフトと共に回転する状態で使用され、且つ、慣性モーメントを変化させる事が可能な構成を有する、可変慣性フライホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車等の車両用エンジンでは、アイドリング時などの低速回転時に於ける回転変動を抑制する為に、回転軸であるクランクシャフトの端部に慣性体であるフライホイールを取り付け、エンジンの出力をフライホイールを介して変速機やクラッチ装置に伝達する事が行われている。この様なフライホイールは、エンジンの回転変動を抑制する観点からは、なるべく大きい慣性モーメントを有している事が望ましいが、エンジンの始動性や加速応答性を良好にする観点からは、なるべく小さい慣性モーメントを有している事が望ましい。
【０００３】
この様な事情に鑑みて、近年、慣性モーメントの大きさを調節可能なフライホイールの開発が進んでいる。
例えば特許文献１には、クランクシャフトの端部に固定された主ホイールに対し副ホイールを磁気吸着させて、主ホイールと副ホイールとを一体に回転させる状態（慣性モーメントが大きい状態）と、主ホイールと副ホイールとを磁気吸着させずに相対回転させる状態（慣性モーメントが小さい状態）とを、電磁石への通電に基づいて切り換える構造が記載されている。
【０００４】
又、特許文献２には、主ホイールと副ホイールとを一体に回転させる状態と、主ホイールと副ホイールとを相対回転させる状態とを、ドグクラッチを利用して切り替える構造が記載されている。又、前記特許文献２に記載された構造の場合、副ホイールを主ホイールに連結した際にショックトルクが発生するのを防止する為、副ホイールを電動モータにより回転駆動し、副ホイールの回転速度が主ホイールの回転速度に一致した状態で、副ホイールを主ホイールに連結する構造を有している。
【０００５】
上述した特許文献１、２に記載された何れの構造の場合にも、大きな慣性モーメントが必要になる場合には、主ホイールと副ホイールとを一体に回転させ、大きな慣性モーメントが不要である場合には、主ホイールと副ホイールとを相対回転させる事ができる。この為、エンジンの回転変動の吸収と車両の加速性能とを両立する上で有利になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２４７３７７号公報
【特許文献２】特開２００３−７４６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
但し、前記特許文献１、２の何れの構造の場合にも、慣性モーメントの大きさを、主ホイールと副ホイールとが一体に回転する状態と、主ホイールと副ホイールとが相対回転する状態との、２段階のみ調節可能であり、運転状態（エンジンの回転速度）に応じて、慣性モーメントの大きさを細かく調節する事はできない。
【０００８】
更に、前記特許文献１に記載された構造の場合、慣性モーメントを大きくするには、電力の供給が常に必要になる為、車両の燃費が悪化し易くなるだけでなく、電力容量を大きくする為にコストが嵩み易くなる。又、前記特許文献２に記載された構造の場合には、副ホイールを回転駆動する為の電動モータに電力を供給する必要がある為、やはり燃費が悪化し易くなる。又、電動モータ等の電装部品が必要になる分、コストが嵩み易くなる。
【０００９】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、慣性モーメントの大きさを段階的に調節できると共に、慣性モーメントを大きくする際に生じるショックトルクを低減できる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の可変慣性フライホイールは、主ホイールと、連結軸と、複数の副ホイールと、筒状クラッチと、位置調節機構とを備えている。
このうちの主ホイールは、エンジンのクランクシャフト等の回転軸に固定され、この回転軸と共に回転する。
前記連結軸は、前記主ホイールと同軸上に配置され、この主ホイールと同期して回転する。
前記各副ホイールは、それぞれの内周面にホイール側係合部が設けられており、前記連結軸の周囲で、前記主ホイールと同軸上に直列に配置され、この主ホイールに対し同期して回転する状態と相対回転する状態とが切り換えられる。
前記筒状クラッチは、外周面に前記各ホイール側係合部と係合可能なクラッチ側係合部が設けられており、前記連結軸の周囲に、この連結軸に対し軸方向に関する相対変位を可能に配置されている。
前記位置調節機構は、前記筒状クラッチを前記連結軸に対し軸方向に相対変位させる事で、前記クラッチ側係合部と前記各ホイール側係合部との係合状態を切り換え、前記主ホイールと同期して回転する前記各副ホイールの数を段階的に変更するものである。
【００１１】
特に本発明の場合には、前記筒状クラッチは、外径側クラッチ素子と、内径側クラッチ素子と、ラジアル軸受と、トルクリミッタ機構とを有している。
前記外径側クラッチ素子は、外周面に前記クラッチ側係合部が設けられている。
前記内径側クラッチ素子は、前記外径側クラッチ素子の径方向内側で且つ前記連結軸の周囲に、この連結軸に対する相対回転を不能に且つ軸方向に関する相対変位を可能に配置されている。
前記ラジアル軸受は、前記外径側クラッチ素子と前記内径側クラッチ素子との間部分に配置され、これら外径側クラッチ素子と内径側クラッチ素子との相対回転を可能とするものである。
前記トルクリミッタ機構は、前記副ホイールから前記外径側クラッチ素子にトルクが加わった場合に、この外径側クラッチ素子と前記内径側クラッチ素子とが相対回転する事を許容するものである。
外径側クラッチ素子と内径側クラッチ素子とが相対回転する際に、作用するトルクの大きさが所定値よりも小さい場合は、外径側クラッチ素子から内径側クラッチ素子にトルクを低減して伝達し、作用するトルクが所定値以上である場合は、外径側クラッチ素子から内径側クラッチ素子にトルクを伝達させない（両クラッチ素子をスリップさせて伝えない）様にする事もできる。
【００１２】
本発明を実施する場合には、例えば、前記トルクリミッタ機構を、カム装置と、弾性部材とを備えたものとする事ができる。
前記カム装置は、前記外径側クラッチ素子と前記内径側クラッチ素子との間部分に配置されており、軸方向片側面に円周方向に関する凹凸面である第一カム面が設けられ、前記内径側クラッチ素子の外周面に対し相対回転不能に且つ軸方向他側への相対変位を不能に設けられた第一カムと、軸方向他側面に円周方向に関する凹凸面である第二カム面が設けられ、前記外径側クラッチ素子の内周面に対し相対回転不能に且つ軸方向に関する相対変位を可能に設けられた第二カムと、前記第一、第二両カム面同士の間に挟持された複数の転動体とを有している。
前記弾性部材は、前記第二カムに対し軸方向他側に向いた弾力を付与するものである。
尚、前記第一カムは、前記内径側クラッチ素子と一体に設ける事もできるし、別体に構成する事もできる。
【発明の効果】
【００１３】
以上の様な構成を有する本発明によれば、慣性モーメントの大きさを段階的に調節できると共に、慣性モーメントを大きくする際に生じるショックトルクを低減できる可変慣性フライホイールを実現できる。
即ち、本発明の場合には、位置調節機構により筒状クラッチを連結軸に対して軸方向に所定量変位させる事で、主ホイールと同期して回転する副ホイールの数量を適宜調節する事ができる。この為、運転状態に応じて、慣性モーメントを段階的に調節する事ができる。更に、本発明の場合には、前記筒状クラッチにトルクリミッタ機構を備えている。このトルクリミッタ機構は、副ホイールとの係合に伴い外径側クラッチ素子にトルク（ショックトルク）が加わった場合に、この外径側クラッチ素子と内径側クラッチ素子とが相対回転する事を許容できる。この為、外径側クラッチ素子から内径側クラッチ素子に加わるショックトルクを低減（緩和）乃至その伝達を遮断できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態の１例の可変慣性フライホイールを示す、部分断面図。
【図２】同じく可変慣性フライホイールの部分断面斜視図。
【図３】同じく副ホイール連結機構と１個の副ホイールを取り出して示す斜視図。
【図４】同じく筒状クラッチを取り出して示す斜視図。
【図５】同じく筒状クラッチの端面図。
【図６】同じく図５のＡ−Ａ断面図。
【図７】同じく入力されるトルクの大きさに応じて１対のカム板が相対回転する状態を説明する為に示す模式図。
【図８】同じくカム装置を構成するカム板を取り出して示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施の形態の１例］
本発明の実施の形態の１例に就いて、図１〜８を参照しつつ説明する。本例の可変慣性フライホイール１は、自動車等の車両用のエンジン（図示省略）のクランクシャフトの端部に取り付けられた状態で、クランクシャフトと共に回転する。この様な本例の可変慣性フライホイール１は、主ホイール２と、副ホイール収納筒３と、複数の副ホイール４、４と、副ホイール連結機構５とを備えている。
尚、図１〜３は、副ホイール連結機構５を構成する筒状クラッチ３１に関する具体的な構造を省略して描いている。この為、筒状クラッチ３１に関しては、具体的な構造を示した図４〜８を参照しつつ説明する。
【００１６】
主ホイール２は、それぞれが略円輪板状に構成された第一主ホイール素子２ａと第二主ホイール素子２ｂとを、円周方向に配置されたコイルばね６により連結する事で構成されている。第一主ホイール素子２ａは、複数本のボルト７、７を利用して、図示しないクランクシャフトの端部に固定される。これに対し、第二主ホイール素子２ｂは、図示しないクラッチ装置を構成するクラッチカバーに固定される。
【００１７】
第一主ホイール素子２ａは、内径側円輪部８と、内径側円筒部９と、外径側円筒部１０と、外径側円輪部１１とを有している。
【００１８】
このうちの内径側円輪部８は、厚肉円輪部１２と薄肉円輪部１３とから構成されている。厚肉円輪部１２は、内径側円輪部８の径方向内端寄り部分に設けられており、軸方向に関する厚さ寸法が、薄肉円輪部１３の厚さ寸法よりも大きい。又、厚肉円輪部１２の径方向中間部の円周方向に離隔した複数箇所には、複数の段付取付孔１４が形成されている。又、厚肉円輪部１２の内周面は、軸方向片側半部（図１、２の右側半部）に設けられた小径円筒面部１５と、軸方向他側半部（図１、２の左側半部）に設けられた大径円筒面部１６と、これら小径円筒面部１５と大径円筒面部１６とを連続する連続段部１７とから構成されている。これに対し、薄肉円輪部１３は、内径側円輪部８の径方向中間部乃至外端部に設けられており、径方向内端縁が、厚肉円輪部１２の軸方向他端部の径方向外端縁に連続している。尚、薄肉円輪部１３の円周方向複数箇所（図示の例では３箇所）には、肉抜き部（スリット）１８が設けられている。
【００１９】
内径側円筒部９は、円筒状に構成されており、軸方向他端部の径方向内端縁が、薄肉円輪部１３の径方向外端縁に連続している。
【００２０】
外径側円筒部１０も、円筒状に構成されており、内径側円筒部９の径方向外側に配置されている。又、外径側円筒部１０は、薄肉円筒部１９と、厚肉円筒部２０とから構成されている。このうちの薄肉円筒部１９は、外径側円筒部１０の軸方向片側半部に設けられているのに対し、厚肉円筒部２０は、外径側円筒部１０の軸方向他側半部に設けられている。又、厚肉円筒部２０の外周面には、凹凸状の歯車部２１が全周に亙り設けられている。この歯車部２１は、スタータモータ（図示省略）の出力軸に固定された歯車と噛合するものである。又、厚肉円筒部２０と薄肉円筒部１９とは、外径寸法は互いに等しいが、内径寸法は、厚肉円筒部２０の内径寸法の方が薄肉円筒部１９の内径寸法よりも小さい。又、薄肉円筒部１９の内周面と内径側円筒部９の外周面との間部分には、第一主ホイール素子２ａと第二主ホイール素子２ｂとを連結するコイルばね６が配置されている。
【００２１】
外径側円輪部１１は、円輪状に構成されている。又、外径側円輪部１１のうち、径方向内端縁は内径側円筒部９の外周面の軸方向中間部に連続しており、径方向外端縁は厚肉円筒部２０の内周面の軸方向片端部に連続している。
【００２２】
上述の様な構成を有する第一主ホイール素子２ａは、段付取付孔１４を軸方向片側から他側に向けて挿通したボルト７、７により、クランクシャフトの軸方向端部に固定される。この結果、第一主ホイール素子２ａは、クランクシャフトと同期して回転する。
【００２３】
副ホイール収納筒３は、断面略Ｃ字形状に構成されており、その径方向内側に複数の副ホイール４、４を軸方向に直列に配置した状態で収納するもので、大径円筒部２２と、円輪部２３と、小径円筒部２４とを有している。
【００２４】
このうちの大径円筒部２２は、円筒状に構成されており、内周面の軸方向複数箇所に、径方向内方に突出した複数の支持片２５、２５が、軸方向に所定間隔で離隔した状態で形成されている。
円輪部２３は、円輪板状に構成されており、径方向外端縁が大径円筒部２２の軸方向他端縁に連続している。
小径円筒部２４は、円筒状に構成されており、円輪部２３の径方向内端部から軸方向片側へ折れ曲がる状態で設けられている。小径円筒部２４は、軸方向に関する長さが、大径円筒部２２の軸方向に関する長さよりも短くなっている。この為、小径円筒部２４の軸方向片端縁は、大径円筒部２２の軸方向片端縁よりも軸方向他側に位置している。
【００２５】
上述の様な構成を有する副ホイール収納筒３は、第一主ホイール素子２ａの径方向内側に配置される。具体的には、副ホイール収納筒３を構成する小径円筒部２４が、第一主ホイール素子２ａの厚肉円輪部１２の径方向外側に配置され、大径円筒部２２が、第一主ホイール素子２ａの内径側円筒部９の径方向内側に隙間を介して配置される。又、この状態で、小径円筒部２４の内周面と厚肉円輪部１２の外周面との間には、ラジアル軸受２６（例えばラジアル玉軸受、ラジアルニードル軸受、ラジアル滑り軸受等）が設けられる。この様にして、副ホイール収納筒３を、第一主ホイール素子２ａに対して、この第一主ホイール素子２ａに対する相対回転を可能に支持している。
【００２６】
複数の副ホイール４、４は、図２、３に示す様な円輪板状（円盤状）に構成されており、中央部に挿通孔（中心孔）２７が形成されている。この様な挿通孔２７の内周面には、円周方向に交互に配置された凹部と凸部とからなるホイール側係合部２８が形成されている。又、副ホイール４、４の径方向内端寄り部分には、複数の貫通孔（円孔）２９、２９が円周方向等間隔に形成されている。
【００２７】
上述の様な構成を有する副ホイール４、４はそれぞれ、副ホイール収納筒３を構成する大径円筒部２２の径方向内側に、軸方向に直列に配置された状態で、副ホイール収納筒３に対する相対回転を可能に支持されている。具体的には、副ホイール４、４は、それぞれの径方向外端部を、軸方向に隣接する状態で設けられた１対の支持片２５、２５同士の間に配置する事で、軸方向に関して支持片２５の幅寸法以上の寸法だけ互いに離隔した状態で、大径円筒部２２の径方向内側に配列されている。又、この状態で、副ホイール４、４は、主ホイール２と同軸上に配置される。
尚、互いに相対回転する副ホイール４、４の径方向外端部と支持片２５、２５との間には、スラスト軸受を設ける事もできるし、支持片２５、２５を合成樹脂等の滑り摩擦性に優れた材料製とする事もできる。
【００２８】
副ホイール連結機構５は、主ホイール２（第一主ホイール素子２ａ）と同期して回転する副ホイール４、４の数を段階的に変更する為のもので、連結軸３０と、筒状クラッチ３１と、位置調節機構３２とを有している。
【００２９】
このうちの連結軸３０は、段付の円筒状部材で、第一主ホイール素子２ａに対し同軸上に固定されており、小径軸部３３と、大径軸部３４と、フランジ部３５とを有している。
小径軸部３３は、連結軸３０の軸方向片端部に設けられており、その内側には、有底円筒状の蓋部材３６が軸方向片側から内嵌固定されている。
大径軸部３４は、連結軸３０のうち、小径軸部３３の軸方向他側に隣接した位置から、軸方向他端部に亙る範囲に設けられている。この様な大径軸部３４の内径寸法及び外径寸法は、小径軸部３３の内径寸法及び外径寸法よりも何れも大きくなっている。又、大径軸部３４の外周面のうち、軸方向片端部から軸方向他端寄り部分に亙る範囲に、雄スプライン部３７が全周に亙り形成されている。又、大径軸部３４の軸方向片端寄り部分から軸方向中間部に亙る範囲に、大径軸部３４を径方向に貫通した軸方向に長いスリット３８が形成されている。尚、大径軸部３４の軸方向他端開口は、図示しない蓋部材又はクランクシャフトの端面により塞がれる。
フランジ部３５は、大径軸部３４の外周面の軸方向他端部から径方向外方に突出する状態で、大径軸部３４の全周に亙り設けられている。
【００３０】
上述の様な構成を有する連結軸３０は、主ホイール２の径方向内側に軸方向他側から軸方向片側に向けて挿入する事で、この主ホイール２と同軸上に配置される。この状態で、連結軸３０のうち、フランジ部３５の外周面及び大径軸部３４の外周面のうちの軸方向他端部を、第一主ホイール素子２ａの厚肉円輪部１２の内周面に内嵌固定する。又、フランジ部３５の軸方向片側面を、厚肉円輪部１２の内周面に形成された連続段部１７に全周に亙り突き当てる。
【００３１】
上述の様にして連結軸３０を主ホイール２に対して支持固定した状態で、連結軸３０の軸方向中間部（雄スプライン部３７が設けられた部分の軸方向中間部乃至他端部に亙る範囲）の周囲には、複数の副ホイール４、４が配置される。言い方を変えれば、副ホイール４、４の挿通孔２７に連結軸３０を緩く挿通する。具体的には、連結軸３０の外周面に形成された雄スプライン部３７と、副ホイール４、４の内周面に形成されたホイール側係合部２８との間には、筒状クラッチ３１が進入可能な大きさの径方向隙間が設けられる。又、雄スプライン部３７の軸方向他端部は、最も軸方向他側に配置された副ホイール４よりも軸方向他側に位置している。
【００３２】
筒状クラッチ３１は、全体が略円筒状に構成されており、連結軸３０の周囲にこの連結軸３０に対する軸方向の相対変位を可能に配置されている。本例の場合、筒状クラッチ３１を、外径側クラッチ素子３９と、内径側クラッチ素子４０と、ラジアル軸受４１と、トルクリミッタ機構４２とを備えたものとしている。
【００３３】
外径側クラッチ素子３９は、円筒状に構成されており、外周面には、副ホイール４、４の内周面に設けられたホイール側係合部２８と係合可能な、雄スプライン状のクラッチ側係合部４３が軸方向全長に亙り設けられている。又、本例の場合には、ホイール側係合部２８に対するスムーズな係合を可能とする為、クラッチ側係合部４３を構成する各歯の軸方向他端面を、クランクシャフトの回転方向に関して後方に向かう程軸方向片側に向かう方向に傾斜させている。又、外径側クラッチ素子３９の内周面は、軸方向片端側から軸方向他端側の順に、円筒面状の大径孔部４４と、雌スプライン状の内周係合部４５と、円筒面状の小径孔部４６とが設けられている。このうちの内周係合部４５は、軸方向両側に存在する大径孔部４４及び小径孔部４６よりも径方向内方に突出している。
【００３４】
内径側クラッチ素子４０は、円筒状に構成され、外径側クラッチ素子３９の径方向内側で連結軸３０の周囲に配置されている。又、内径側クラッチ素子４０は、連結軸３０に対する相対回転が不能で且つ軸方向に関する相対変位が可能である。この為に、内径側クラッチ素子４０の内周面の軸方向片端部乃至中間部には、雌スプライン部４７を設けている。そして、この雌スプライン部４７を、連結軸３０の外周面に設けられた雄スプライン部３７にスプライン係合させている。又、内径側クラッチ素子４０の外周面のうち、軸方向他端部には雄スプライン状の外周係合部４８が全周に亙り設けられており、軸方向片端寄り部分には径方向外方に向けて突出した外向鍔部４９が全周に亙り設けられている。又、外周係合部４８の軸方向他端寄り部分には、この外周係合部４８を円周方向に横切る様にして、径方向内方に凹んだ係止凹部５０が全周に亙り設けられている。又、内径側クラッチ素子４０のうち、外径側クラッチ素子３９よりも軸方向片側に突出した部分には、径方向に貫通した貫通孔５１が設けられている。
【００３５】
ラジアル軸受４１は、外径側クラッチ素子３９と内径側クラッチ素子４０との間部分のうちの軸方向片端部に設けられており、これら外径側クラッチ素子３９と内径側クラッチ素子４０とが相対回転する事を可能にする。この様なラジアル軸受４１は、それぞれが円環状の外輪５２と内輪５３と、これら外輪５２の内周面と内輪５３の外周面との間に転動自在に設けられた複数個の玉５４と、これら各玉５４を保持する保持器５５と、これら各玉５４が設置された空間を軸方向両側から塞ぐ１対のシールリング５６ａ、５６ｂとを備えている。そして、外輪５２を外径側クラッチ素子３９の大径孔部４４の軸方向片端部に内嵌固定すると共に、内輪５３を内径側クラッチ素子４０の軸方向片端寄り部分に、内輪５３の軸方向他側面を外向鍔部４９の軸方向片側面に突き当てた状態で内嵌固定している。
【００３６】
トルクリミッタ機構４２は、副ホイール４から外径側クラッチ素子３９にトルク（ショックトルク）が加わった場合に、外径側クラッチ素子３９と内径側クラッチ素子４０とが相対回転する事を許容するもので、カム装置５７と、弾性部材５８とを備えている。
【００３７】
このうちのカム装置５７は、第一カム板５９と、第二カム板６０と、複数のローラ６１とを備えている。第一カム板５９は、断面略Ｌ字形で全体が円環状に構成されており、軸方向片側面に円周方向に関する凹凸面である第一カム面６２が設けられている。又、第一カム板５９は、内径側クラッチ素子４０に対し相対回転不能に且つ軸方向他側への相対変位を不能に配置されている。この為に、第一カム板５９の内周面に設けられた雌スプライン状の第一カム係合部６３を、内径側クラッチ素子４０の外周面に設けられた雄スプライン状の外周係合部４８に対しスプライン係合させている。又、第一カム板５９と外径側クラッチ素子３９の小径孔部４６との間に、ラジアル滑り軸受６４を設けている。これにより、第一カム板５９を、内径側クラッチ素子４０に対し相対回転不能に支持すると共に、外径側クラッチ素子３９に対する相対回転を可能としている。又、第一カム板５９が内径側クラッチ素子４０に対し軸方向他側に変位する事を阻止する為に、略Ｃ字形の止め輪６５を係止凹部５０に係止している。
【００３８】
第一カム面６２には、円周方向等間隔複数個所に、軸方向に関する深さが、円周方向中間部で最も深く、円周方向両側に向かうに従って浅くなる第一カム凹部６６が設けられていると共に、円周方向に隣り合う第一カム凹部６６同士の間に、平坦面が設けられている。又、第一カム凹部６６のうち、クランクシャフトの回転方向に関して後方側には第一案内斜面６７が設けられており、クランクシャフトの回転方向に関して前方側には第一補助斜面６８が設けられている。これら第一案内斜面６７と第一補助斜面６８とは、円周方向に関する傾斜方向が反対である。
【００３９】
これに対し、第二カム板６０は、断面略矩形で全体が円環状に構成されており、軸方向他側面に円周方向に関する凹凸面である第二カム面６９が設けられている。又、第二カム板６０は、外径側クラッチ素子３９の内周面に対し相対回転不能に且つ軸方向に関する相対変位を可能に配置されている。この為に、第二カム板６０の外周面に設けられた雄スプライン状の第二カム係合部７０を、外径側クラッチ素子３９の内周面に設けられた雌スプライン状の内周係合部４５に対しスプライン係合させている。又、第二カム板６０の内径寸法を、内径側クラッチ素子４０の外周面に設けられた外周係合部４８の外接円の直径よりも僅かに大きくしている。
【００４０】
第二カム面６９には、円周方向等間隔複数個所に、軸方向に関する深さが、円周方向中間部で最も深く、円周方向両側に向かうに従って浅くなる第二カム凹部７１、７１が設けられていると共に、円周方向に隣り合う第二カム凹部７１、７１同士の間に、平坦面が設けられている。又、第二カム凹部７１、７１のうち、クランクシャフトの回転方向に関して前方側には第二案内斜面７２が設けられており、クランクシャフトの回転方向に関して後側には第二補助斜面７３が設けられている。これら第二案内斜面７２と第二補助斜面７３とは、円周方向に関する傾斜方向が反対である。
【００４１】
ローラ６１、６１は、それぞれ略円柱状に構成されており、第一カム面６２と第二カム面６９との間に軸方向に挟持されている。具体的には、ローラ６１、６１は、第一カム凹部６６と第二カム凹部７１との間に、保持器７４により回転自在に保持された状態で挟持されている。尚、本例の場合には、第一カム面と第二カム面との間にローラを挟持する場合を示したが、ローラに限らず、玉などを使用する事もできる。
【００４２】
トルクリミッタ機構４２を構成する弾性部材５８は、複数の皿ばね７５、７５を軸方向に直列に組み合わせる事により構成されており、第二カム板６０の軸方向片側に配置されている。又、弾性部材５８の軸方向片端部は、内径側クラッチ素子４０に設けられた外向鍔部４９の軸方向他側面に弾性的に当接しており、弾性部材５８の軸方向他端部は、第二カム板６０の軸方向片側に隣接して配置されたスラストニードル軸受７６の軸方向片側面に弾性的に当接している。スラストニードル軸受７６は、円輪状に構成された軌道輪７７の軸方向他側面と、第二カム板６０の軸方向片側面との間に、複数のニードル７８、７８を挟持する事により構成されており、弾性部材５８と第二カム板６０との相対回転を許容する。そして、弾性部材５８は、この様なスラストニードル軸受７６を介して、第二カム板６０を軸方向他側に向けて弾性的に押圧している。又、弾性部材５８の軸方向に関する弾性変形量は、最大限収縮した状態で、カム装置５７を構成するローラ６１が、第一カム面６２を構成する平坦面と第二カム面６９を構成する平坦面との間に乗り上がる事を許容できる大きさに規制されている。
本例の場合、弾性部材を複数の皿ばねから構成した場合を例に説明したが、皿ばね以外に、コイルばねやゴムなどを利用する事もできる。
【００４３】
上述の様な構成を有するトルクリミッタ機構４２は、副ホイール４から外径側クラッチ素子３９にトルクが作用していない状態では、図７の（Ａ）に示した様に、ローラ６１が、第一カム凹部６６及び第二カム凹部７１の最も深くなった部分に位置している。そして、副ホイール４から外径側クラッチ素子３９にトルクが作用すると、作用するトルクの大きさが所定値よりも小さい場合は、図７の（Ｂ）に示した様に、第一カム凹部６６を構成する第一案内斜面６７及び第二カム凹部７１を構成する第二案内斜面７２をそれぞれ登る様にローラ６１が転動する。そして、作用するトルクの大きさに応じた分だけ、第二カム板６０を軸方向片側に変位させて、弾性部材５８を弾性的に収縮させる。これにより、外径側クラッチ素子３９と内径側クラッチ素子４０とが相対回転する事を許容する。これに対し、副ホイール４から外径側クラッチ素子３９に作用するトルクが所定値以上である場合は、図示は省略するが、ローラ６１が、第一カム面６２を構成する平坦面と第二カム面６９を構成する平坦面との間に乗り上がる事で、外径側クラッチ素子３９と内径側クラッチ素子４０とが相対回転する事を許容する。
【００４４】
位置調節機構３２は、筒状クラッチ３１を軸方向に所定量変位させる為の機構であって、ピストン７９と、コイルばね８０と、係合ピン８１とを備えている。
このうちのピストン７９は、有底円筒状に構成されており、円筒部８２と、この円筒部８２の軸方向他端部を塞いだ底部８３とを備えている。又、円筒部８２の外周面の軸方向他端寄り部分には、係止溝８４が全周に亙り形成されており、この係止溝８４にはＯリング８５が係止されている。又、円筒部８２の軸方向片端寄り部分の円周方向一箇所には、径方向に貫通したピストン側貫通孔８６が形成されている。
【００４５】
上述の様な構成を有するピストン７９は、連結軸３０を構成する大径軸部３４の径方向内側に、軸方向に関する変位を可能に配置されている。そして、この様に配置された状態で、大径軸部３４の内部空間のうち、ピストン７９の底部８３よりも軸方向他側に存在する空間を、油圧室８７としている。そして、本例の場合、図示しない給油手段により、油圧室８７へ作動油（圧油）を供給すると共に、この油圧室８７から作動油を排出できる様にしている。
【００４６】
コイルばね８０は、ピストン７９の径方向内側に、その軸方向両端部を蓋部材３６の内面と底部８３の内面とに弾性的に当接させた状態で設けられている。この様なコイルばね８０は、図１、２に示す様に、ピストン７９を軸方向片側に移動させる事で、筒状クラッチ３１の軸方向片端部の軸方向位置を、連結軸３０の雄スプライン部３７の軸方向片端部に整合させた状態で、最も圧縮された状態となる。但し、ピストン７９を軸方向他側に移動させる事で、筒状クラッチ３１を、連結軸３０の外周面に設けられた雄スプライン部３７に沿って最も軸方向他側に移動させた状態に於いても、ピストン７９が未だ圧縮された状態となる様に、その軸方向寸法が規制されている。
【００４７】
係合ピン８１は、円柱状部材であって、ピストン７９と筒状クラッチ３１を構成する内径側クラッチ素子４０とを、同期した軸方向変位を可能な状態に連結する為のものである。この様な係合ピン８１は、その軸方向中間部を連結軸３０のスリット３８に挿通した状態で、内径側端部（図１の上端部）をピストン側貫通孔８６に内嵌すると共に、外径側端部（図１の下端部）を、内径側クラッチ素子４０に設けられた貫通孔５１に内嵌している。この為、ピストン７９が軸方向に変位すると、このピストン７９の軸方向変位と同期して、筒状クラッチ３１が軸方向に変位する。
【００４８】
上述の様な構成を有する位置調節機構３２は、前記給油手段を利用して、油圧室８７に作動油を供給し、ピストン７９をコイルばね８０の弾力に抗して軸方向片側に移動させた状態で、筒状クラッチ３１が軸方向片端側に位置した状態となる。そして、この筒状クラッチ３１を軸方向他側に移動させるには、油圧室８７から作動油を徐々に排出し、コイルばね８０を弾性復元させる。これにより、ピストン７９がコイルばね８０に押圧されて軸方向他側に移動する為、筒状クラッチ３１もピストン７９と同期して軸方向他側に移動する。そして、筒状クラッチ３１の雌スプライン部４７の軸方向他端部が、連結軸３０の雄スプライン部３７の軸方向他端部（段差部）に突き当たった状態で、筒状クラッチ３１の軸方向他側へのそれ以上の移動が規制される。筒状クラッチ３１は、油圧室８７に供給する作動油に基づく押圧力とコイルばね８０の弾力とが釣り合った状態で、軸方向に関する移動が停止する為、作動油の供給量を調節する事により、筒状クラッチ３１を軸方向に関して所定位置に移動（停止）させる事が可能になる。
【００４９】
以上の様な構成を有する本例の可変慣性フライホイール１によれば、運転状態（エンジンの回転速度）に応じて、慣性モーメントを段階的に調節できると共に、慣性モーメントを大きくする際に生じるショックトルクを低減できる。
先ず、運転状態に応じて、慣性モーメントの大きさを段階的に調節する方法に就いて説明する。
本例の可変慣性フライホイール１は、主ホイール２と同期して回転する副ホイール４、４の数量がゼロの場合に、慣性モーメントの大きさが最小となり、全ての副ホイール４、４が同期して回転する場合に、慣性モーメントの大きさが最大となる。そして、この様に主ホイール２と同期して回転する副ホイール４、４の数量は、副ホイール連結機構５を利用して適宜変更する。
【００５０】
例えば、慣性モーメントの大きさを最小の状態から徐々に大きくするには、図１、２に示す状態（油圧室８７に作動油が最大限供給されている状態）から、前記給排手段により、油圧室８７から作動油を排出する。すると、ピストン７９及び筒状クラッチ３１が、コイルばね８０の弾力により軸方向他側へ移動する。この為、筒状クラッチ３１（外径側クラッチ素子３９）の外周面に設けられたクラッチ側係合部４３が、軸方向片端側に配置された副ホイール４から順にホイール側係合部２８に係合していく。ホイール側係合部２８によりクラッチ側係合部４３に係合した副ホイール４は、連結軸３０を介して、主ホイール２及び前記クランクシャフトと同期して回転する。この為、可変慣性フライホイール１の慣性モーメントの大きさは、筒状クラッチ３１に係合した副ホイール４、４の数量に応じて増大する。そして、最終的に、クラッチ側係合部４３が全ての副ホイール４、４のホイール側係合部２８、２８と係合すると、可変慣性フライホイール１の慣性モーメントの大きさが最大となる。又、本例の場合には、可変慣性フライホイール１の慣性モーメントが最大となる状態で、油圧室８７に作動油を供給しなくて済む。
【００５１】
一方、慣性モーメントの大きさを最大の状態から徐々に小さくするには、前記給排手段により油圧室８７に作動油を供給し、ピストン７９及び筒状クラッチ３１を、軸方向片側に移動させる。すると、最も軸方向他端側に配置された副ホイール４から順に、筒状クラッチ３１との係合が解除されていく。係合が解除された副ホイール４は、主ホイール２及び前記クランクシャフトに対して空転する為、可変慣性フライホイール１の慣性モーメントの大きさは、筒状クラッチ３１との係合が解除された副ホイール４、４の数量に応じて減少する。そして、筒状クラッチ３１に対して全ての副ホイール４、４との係合が解除された状態で、可変慣性フライホイール１全体の慣性モーメントは最小になる。
【００５２】
上述した様に、本例の場合には、位置調節機構３２により筒状クラッチ３１の軸方向位置を調節する事で、主ホイール２と同期して回転する副ホイール４、４の数量を適宜調節する事ができる。この為、運転状態に応じて、慣性モーメントの大きさを段階的に調節できる。従って、エンジンの低回転時には、主ホイール２と同期して回転する副ホイール４、４の数量を多くし、慣性モーメントを大きくする事により、エンジンの回転変動を効果的に吸収する事ができる。又、エンジン始動時や車両の加速応答性が要求される場面では、主ホイール２と同期して回転する副ホイール４、４の数量を減らし、慣性モーメントを小さくする事により、エンジンの回転数上昇を妨げない様にして、車両の加速性能を確保する事も可能になる。この結果、本例の場合には、エンジンの回転変動の吸収と車両の加速性能とを高次元で両立させる事が可能になる。
【００５３】
又、本例の場合には、可変慣性フライホイール１の慣性モーメントが最大となる状態で、油圧室８７に作動油を供給しなくて済む。この為、例えば、常用回転数領域では、前記給排手段を作動させず（外部エネルギを投入せず）に慣性モーメントが大きい状態を実現し、加速性能を高めたい場合にのみ、前記給排手段を作動させて慣性モーメントを小さくする、といった使用方法を採用する事が可能になる。そして、この様な使用方法を採用すれば、最小限のエネルギ投入量で慣性モーメント大きさを変更する事が可能になる。
【００５４】
次に、本例の可変慣性フライホイール１によれば、慣性モーメントを大きくする際に生じるショックトルクを低減できる理由に就いて説明する。
外径側クラッチ素子３９に設けられたクラッチ側係合部４３が、副ホイール４の内周面に設けられたホイール側係合部２８に係合する際（瞬間）、それまで主ホイール２と同期して回転していなかった副ホイール４から外径側クラッチ素子３９に、この外径側クラッチ素子３９の回転方向（＝クランクシャフトの回転方向）と反対方向の回転モーメント（ショックトルク）が作用する。この様なトルクが、筒状クラッチ３１を介してクランクシャフトにそのまま伝わると、クランクシャフトの回転数が減少して運転者に違和感を与える可能性がある。
【００５５】
そこで本例の場合、外径側クラッチ素子３９と内径側クラッチ素子４０との間にトルクリミッタ機構４２を設け、副ホイール４から外径側クラッチ素子３９にショックトルクが加わった場合に、外径側クラッチ素子３９と内径側クラッチ素子４０とが相対回転する事を許容する。これにより、外径側クラッチ素子３９から内径側クラッチ素子４０に加わるショックトルクを緩和するか、又は、外径側クラッチ素子３９から内径側クラッチ素子４０にショックトルクが伝わらない（ショックトルクの伝達を遮断する）様にしている。
【００５６】
具体的には、クラッチ側係合部４３とホイール側係合部２８とが係合した瞬間、副ホイール４から外径側クラッチ素子３９に対し、外径側クラッチ素子３９の回転方向とは反対向きのショックトルクが作用する。そして、この様に外径側クラッチ素子３９にショックトルクが作用すると、ショックトルクの大きさが所定値よりも小さい場合は、図７の（Ｂ）に示した様に、第一カム凹部６６を構成する第一案内斜面６７及び第二カム凹部７１を構成する第二案内斜面７２をそれぞれ登る様にローラ６１が転動する。そして、作用するトルクの大きさに応じた分だけ、第二カム板６０を軸方向片側に変位させて、弾性部材５８を弾性的に収縮させる。これにより、外径側クラッチ素子３９を内径側クラッチ素子４０に対して相対回転させる事ができる為、外径側クラッチ素子３９から内径側クラッチ素子４０に加わるショックトルクを緩和できる。従って、副ホイール４を連結した瞬間に生じるショックトルクが、前記クランクシャフトにそのまま伝達されるのを防止し、トルクを低減した状態で伝達する事ができる。これに対し、ショックトルクの大きさが所定値以上の場合は、前記ローラ６１が、第一カム面６２を構成する平坦面と第二カム面６９を構成する平坦面との間に乗り上がり、外径側クラッチ素子３９と内径側クラッチ素子４０とを相対回転（スリップ）させる。この為、外径側クラッチ素子３９から内径側クラッチ素子４０にショックトルクが伝達されない（ショックトルクを遮断する）様にする事ができる。従って、副ホイール４を連結した瞬間に生じるショックトルクが、前記クランクシャフトに伝達されるのを防止できる。この結果、クランクシャフトの回転数の減少により運転者に違和感を与える事を防止できる。しかも、本例の場合には、この様にショックトルクを低減乃至はその伝達を遮断できる構造を、前記特許文献２に記載された発明の様に電力を利用せずに、機械的に実現できる為、コストの低減を図る事ができる。
【００５７】
又、本例の場合には、ローラ６１が、第一案内斜面６７及び第二案内斜面７２の上部にまで乗り上げる間に、副ホイール４及び外径側クラッチ素子３９の回転速度が、内径側クラッチ素子４０の回転速度まで上昇する。そして、この様に、外径側クラッチ素子３９の回転速度が上昇した後は、弾性部材５８の弾力に基づいて第二カム板６０が軸方向他側に移動すると共に、ローラ６１が第一カム凹部６６及び第二カム凹部７１の最も深くなった部分に移動し、図７の（Ａ）に示した状態に復帰する。尚、ローラ６１が、第一カム凹部６６及び第二カム凹部７３の最も深くなった部分に移動する際に、第一補助斜面６８及び第二補助斜面７３に乗り上げる可能性があるが、本例の場合には、これら第一補助斜面６８及び第二補助斜面７３をそれぞれなだらかな傾斜面としている為、乗り上げ時のショックを生じさせる事なく、ローラ６１を前記最も深くなった部分に滑らかに移動させる事ができる。
【００５８】
又、本例の場合には、上述の様に弾性部材５８が軸方向に圧縮された場合にも、この弾性部材５８の軸方向両端部は、内径側クラッチ素子４０に設けられた外向鍔部４９の軸方向他側面と、第二カム板６０の軸方向片側に隣接して配置されたスラストニードル軸受７６の軸方向片側面とにそれぞれ弾性的に当接しており、ラジアル軸受４１に、弾性部材５８による弾力（軸力）が作用する事はない。この為、外径側クラッチ素子３９と内径側クラッチ素子４０との相対回転が、弾性部材５８の弾力により阻害される事はない。又、本例の場合には、外径側クラッチ素子３９と内径側クラッチ素子４０との間部分のうち、軸方向片端部にラジアル軸受４１を配置し、軸方向他端部にラジアル滑り軸受６４を配置している為、外径側クラッチ素子３９が内径側クラッチ素子４０に対し傾斜する事を有効に防止できる。
【００５９】
又、本例を実施する場合に、ローラ６１が、第一カム面６２を構成する平坦面と第二カム面６９を構成する平坦面との間に乗り上げている時間を短くする面からは、第一カム面６２を構成する第一案内斜面６７の周方向長さ及び第二カム面６９を構成する第二案内斜面７２の周方向長さを長く確保する事が好ましい。即ち、第一案内斜面６７及び第二案内斜面７２の周方向長さを長く確保すれば（相対角度を大きく取れば）、第一カム面６２に設ける第一案内斜面６７の数及び第二カム面６９に設ける第二案内斜面７２の数が少ない場合にも、第一カム面６２を構成する平坦面及び第二カム面６９を構成する平坦面の周方向長さを短くできる為、これら両平坦面に対するローラ６１の乗り上げ時間を短くできる。
【符号の説明】
【００６０】
１    可変慣性フライホイール
２    主ホイール
２ａ  第一主ホイール素子
２ｂ  第二主ホイール素子
３    副ホイール収納筒
４    副ホイール
５    副ホイール連結機構
６    コイルばね
７    ボルト
８    内径側円輪部
９    内径側円筒部
１０  外径側円筒部
１１  外径側円輪部
１２  厚肉円輪部
１３  薄肉円輪部
１４  段付取付孔
１５  小径円筒面部
１６  大径円筒面部
１７  連続段部
１８  肉抜き部
１９  薄肉円筒部
２０  厚肉円筒部
２１  歯車部
２２  大径円筒部
２３  円輪部
２４  小径円筒部
２５  支持片
２６  ラジアル軸受
２７  挿通孔
２８  ホイール側係合部
２９  貫通孔
３０  連結軸
３１  筒状クラッチ
３２  位置調節機構
３３  小径軸部
３４  大径軸部
３５  フランジ部
３６  蓋部材
３７  雄スプライン部
３８  スリット
３９  外径側クラッチ素子
４０  内径側クラッチ素子
４１  ラジアル軸受
４２  トルクリミッタ機構
４３  クラッチ側係合部
４４  大径孔部
４５  内周係合部
４６  小径孔部
４７  雌スプライン部
４８  外周係合部
４９  外向鍔部
５０  係止凹部
５１  貫通孔
５２  外輪
５３  内輪
５４  玉
５５  保持器
５６ａ、５６ｂ  シールリング
５７  カム装置
５８  弾性部材
５９  第一カム板
６０  第二カム板
６１  ローラ
６２  第一カム面
６３  第一カム係合部
６４  ラジアル滑り軸受
６５  止め輪
６６  第一カム凹部
６７  第一案内斜面
６８  第一補助斜面
６９  第二カム面
７０  第二カム係合部
７１  第二カム凹部
７２  第二案内斜面
７３  第二補助斜面
７４  保持器
７５  皿ばね
７６  スラストニードル軸受
７７  軌道輪
７８  ニードル
７９  ピストン
８０  コイルばね
８１  係合ピン
８２  円筒部
８３  底部
８４  係止溝
８５  Ｏリング
８６  ピストン側貫通孔
８７  油圧室
【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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