(57)【要約】【課題】エンジンの回転速度に合わせて、慣性モーメントを変化させる事ができる構造を実現する。【解決手段】クランクシャフトと共に回転する主ホイール２と、この主ホイール２と同軸な状態、且つ、この主ホイール２に対する相対回転を可能に設けられている副ホイール３と、前記主ホイール２とこの副ホイール３との間で回転力を伝達可能な状態と、伝達不能な状態とを切り換えられる一方向クラッチ４と、前記主ホイール２と前記副ホイール３との間で回転力を伝達可能な状態で、この副ホイール２に対して、この主ホイール２と同方向の回転力を付与する事が可能な電動モータとを設ける。そして、この電動モータが前記副ホイール３に付与する回転力の大きさを、前記クランクシャフトの回転速度との関係で調節する事により、前記一方向クラッチ４の状態を切り替えて、可変慣性フライホイール１全体の慣性モーメントを調節する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸と共に回転する主ホイールと、
該主ホイールと同軸に、且つ、該主ホイールに対する相対回転を可能に設けられている副ホイールと、
前記主ホイールと該副ホイールとの間で回転力を伝達可能な状態と、伝達不能な状態とを切り換えられる回転伝達手段と、
前記主ホイールと前記副ホイールとの間で回転力を伝達可能な状態で、該副ホイールに対して、該主ホイールにより該副ホイールが回転させられる方向と同方向の回転力を付与する事が可能な補助駆動源と、
該補助駆動源が前記副ホイールに付与する回転力の大きさを、前記駆動軸の回転速度との関係で調節できる補助回転制御手段とを備えている、
可変慣性フライホイール。
【請求項２】
前記回転伝達手段が、１方向クラッチである、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のエンジンでは、始動時やアイドリング時等の、特に低速回転時に於ける回転変動を抑制する為に、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、フライホイールを介してエンジンの出力を変速機やクラッチに伝達する様にしている。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、慣性モーメントを変化させる事が可能な可変慣性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る主ホイールに対して副ホイールを磁気吸着させて、この主ホイールとこの副ホイールとを一体に回転させる状態（フライホイールの慣性モーメントが大きい状態）と、この主ホイールとこの副ホイールとを磁気吸着させずに相対回転させる状態（フライホイールの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事で、フライホイールの慣性モーメントを変化させる事を可能とした構造が記載されている。
【０００４】
この様な従来構造の場合、エンジンの回転速度によらず、慣性モーメントを変化させる事ができる為、エンジンの低速回転時に、前記主ホイールに対して前記副ホイールを磁気吸着させて、この主ホイールとこの副ホイールとを一体に回転させる状態を実現すれば、フライホイールの慣性モーメントを大きくして、エンジンの回転変動の影響を抑制できる。
但し、この様な従来構造の場合には、慣性モーメントの変化が、前記主ホイールと前記副ホイールとが一体に回転する状態と、同じく相対回転する状態との２段階のみであり、運転状態（エンジンの回転速度）に応じて、慣性モーメントを細かく変化させる事はできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２４７３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、運転状態（エンジンの回転速度）に合わせて、慣性モーメントを変化させる事ができる可変慣性フライホイールの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】
【０００７】
本発明の可変慣性フライホイールは、主ホイールと、副ホイールと、回転伝達手段と、補助駆動源と、補助回転制御手段とを備えている。
このうちの主ホイールは、駆動軸と共に回転する。
前記副ホイールは、前記主ホイールと同軸に、且つ、該主ホイールに対する相対回転を可能に設けられている。
前記回転伝達手段は、前記主ホイールと前記副ホイールとの間で回転力を伝達可能な状態と、伝達不能な状態とを切り換えられる。
前記補助駆動源は、前記主ホイールと前記副ホイールとの間で回転力を伝達可能な状態で、該副ホイールに対して、前記主ホイールにより該副ホイールが回転させられる方向と同方向の回転力を付与する為のものである。
前記補助回転制御手段は、前記補助駆動源が前記副ホイールに付与する回転力の大きさを、前記駆動軸の回転速度との関係で調節する為のものである。
【０００８】
本発明を実施する場合には、例えば、請求項２に記載した発明の様に、前記回転伝達手段を、一方向クラッチとする。
【発明の効果】
【０００９】
上述の様な構成を有する本発明の可変慣性フライホイールの場合、主ホイールと副ホイールとの間で回転力（トルク）を伝達可能な状態で、この副ホイールに回転力を付与できる補助駆動源と、この補助駆動源がこの副ホイールに付与する回転力を、駆動軸の回転速度との関係で調節できる補助回転制御手段とを備えている。この様な補助回転制御手段により、主ホイールと副ホイールとの間で回転力（トルク）を伝達可能な状態で、前記補助駆動源が前記副ホイールに付与する回転力の大きさを調節すれば、可変慣性フライホイール全体の慣性モーメントを運転状態に応じて変化させられる。具体的には、前記補助駆動源が、前記副ホイールに付与する回転力を大きくした場合には、この副ホイールを回転させる為に、前記主ホイールから伝達すべき回転力が小さくなる。この結果、前記主ホイールから前記駆動軸に作用するトルクが小さくなり、前記可変慣性フライホイール全体の慣性モーメントも小さくなる。一方、前記補助駆動源が、前記副ホイールに付与する回転力を小さくした場合には、この副ホイールを回転させる為に、前記主ホイールから伝達すべき回転力が大きくなる。この結果、前記主ホイールから前記駆動軸に作用するトルクが大きくなり、前記可変慣性フライホイール全体の慣性モーメントも大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態の１例に関する、補助駆動源を省略して示す、可変慣性フライホイールの斜視図。
【図２】同じく、図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】同じく、可変慣性フライホイールの概念模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［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１〜３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、この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３と、一方向クラッチ４と、転がり軸受５と、電動モータ６と、補助回転制御手段（図示省略）とを備えている。尚、本例の場合、前記クランクシャフトが、特許請求の範囲に記載した駆動軸に相当する。
【００１２】
前記主ホイール２は、内側筒部７と、外側筒部８と、連続円輪部９とを有している。
このうちの内側筒部７は、全体が短筒状に形成されており、内側薄肉部１０と、内側厚肉部１１とから成る。
このうちの内側薄肉部１０は、前記内側筒部７の軸方向片半部（図２の右半部）に設けられている。尚、本明細書及び特許請求の範囲で軸方向、径方向、及び周方向とは、特に断らない限り主ホイールの各方向を言う。
【００１３】
前記内側厚肉部１１は、前記内側筒部７の軸方向他半部（図２の右半部）に設けられている。この様な内側厚肉部１１は、径方向の厚さが、前記内側薄肉部１０の径方向の厚さよりも厚い。又、この内側厚肉部１１の内径は、この内側薄肉部１０の内径よりも小さい。又、この内側厚肉部１１の外周面は、軸方向片半部に形成された大径円筒面部１２と、軸方向他半部に形成された小径円筒面部１３と、この大径円筒面部１２とこの小径円筒面部１３とを連続する段部１４とから成る。この小径円筒面部１３の軸方向他端寄り部分には、全周に亙り連続した状態で周方向凹溝１５が形成されている。尚、前記大径円筒面部１２と前記内側薄肉部１０の外周面とは同一円筒面上に位置している。
又、前記内側厚肉部１１の径方向中間部の円周方向等間隔複数箇所（本例の場合、８箇所）には、軸方向両端が、この内側厚肉部１１の軸方向両側面に開口した通孔１６が形成されている。
【００１４】
前記外側筒部８は、全体が短筒状に形成されており、外側厚肉部１７と、外側薄肉部１８と、外向鍔部２０とを有している。
このうちの外側厚肉部１７は、前記外側筒部８の軸方向片半部に設けられている。この様な外側厚肉部１７の軸方向片側面の円周方向複数箇所には、軸方向片端が、この外側厚肉部１７の軸方向片側面に開口したねじ孔１９が形成されている。
前記外側薄肉部１８は、前記外側筒部８の軸方向他半部に設けられており、径方向の厚さが、前記外側厚肉部１７の径方向の厚さよりも薄い。この様な外側薄肉部１８の内径は、この外側厚肉部１７の内径よりも大きい。
前記外向鍔部２０は、この外側薄肉部１８の外周面の軸方向他端部に、全周に亙り径方向外方に突出した状態で形成されている。この様な外向鍔部２０の外周面には、全周に亙り円周方向に交互に形成された凹凸部から成る主ホイール側歯部２１が形成されている。この主ホイール側歯部２１は、前記主ホイール２（前記クランクシャフト）の回転を検出する為の検出装置のエンコーダを構成するものである。
【００１５】
前記連続円輪部９は、径方向内端縁が、前記内側筒部７（前記内側薄肉部１０）の外周面の軸方向片端部に連続している。又、前記連続円輪部９の径方向外端縁は、前記外側筒部８（外側厚肉部１７）の内周面の軸方向片端部に連続している。
この様な主ホイール２は、前記各通孔１６を挿通したボルトにより、前記クランクシャフトに結合固定される。従って、前記主ホイール２は、このクランクシャフトと同期して回転する事ができる。
尚、前記主ホイール２の軸方向外側には、クラッチ装置（図示省略）を構成するクラッチ板が設けられている。この様なクラッチ板は、このクラッチ板に形成された通孔を挿通したボルトの雄ねじ部を、前記各ねじ孔１９に螺合する事により、前記主ホイール２に結合固定されている。
【００１６】
前記副ホイール３は、筒部２２と、円輪部２３と、外向鍔部２４とを有している。
このうちの筒部２２は、内周面の軸方向中間部に全周に亙り径方向内方に突出した周方向凸部２５が形成されている。又、前記筒部２２の内周面の軸方向他端寄り部分には、全周に亙り周方向凹溝２６が形成されている。
前記円輪部２３は、前記筒部２２の外周面の軸方向片端部から径方向外方に突出した状態で形成されている。
前記外向鍔部２４は、前記筒部２２の外周面の軸方向他端部から径方向外方に突出した状態で形成されている。前記外向鍔部２４の外径は、前記円輪部２３の外径よりも小さく、この外向鍔部２４の外周面には、全周に亙り円周方向に交互に形成された凹凸部から成る副ホイール側歯部２７が形成されている。
この様な副ホイール３は、前記主ホイール２を構成する内側筒部７の外周面と、同じく外側筒部８の内周面との間に、この主ホイール２と同軸に配置されている。この状態で、前記副ホイール３の円輪部２３の軸方向片側面は、前記主ホイール２の連続円輪部９の軸方向他側面と軸方向に隙間を介した状態で対向している。
【００１７】
前記一方向クラッチ４は、前記主ホイール２の大径円筒面部１２から前記内側薄肉部１０の外周面の軸方向他半部にかけての部分と、前記副ホイール３の筒部２２の内周面のうち、前記周方向凸部２５よりも軸方向片側となる部分との間に設けられている。この一方向クラッチ４は、特許請求の範囲に記載した回転伝達手段に相当するものであり、前記主ホイール２が前記副ホイール３に対して所定方向（前記クランクシャフトの回転方向）に相対回転する傾向となる場合にのみ、この主ホイール２からこの副ホイール３への回転力（トルク）の伝達を可能とするロック状態を実現し、又、前記主ホイール２が前記副ホイール３に対して前記所定方向と反対方向に相対回転する傾向となる場合には、この主ホイール２からこの副ホイール３への回転力（トルク）が伝達されない（この副ホイール３が主ホイール２に対して空転する）オーバーラン状態を実現する。
この様な一方向クラッチ４は、例えば、前記主ホイール２と共に回転する筒状のクラッチ用内輪面と、前記副ホイール３と共に回転する筒状のクラッチ用外輪面と、これらクラッチ用内輪面とクラッチ用外輪面との間に配置された複数個の係合子（ローラ、スプラグ）と、この各係合子を前記クラッチ用内輪面と前記クラッチ用外輪面との双方に強く摩擦係合させる方向（ロック状態を実現する方向）に付勢するばねとにより構成されている。尚、前記一方向クラッチ４の構造は、従来から知られている各種構造とほぼ同様である為、詳しい説明は省略する。
【００１８】
前記転がり軸受５は、前記副ホイール３を、前記主ホイール２と同軸に、且つ、前記前記主ホイール２に対して相対回転可能な状態に支持する為のものであり、内輪２８と、外輪２９と、複数個の玉３０と、保持器３１とから成る。
このうちの内輪２８は、円筒状部材であり、外周面に内輪軌道が形成されている。
前記外輪２９は、円筒状部材であり、内周面に外輪軌道が形成されている。
前記各玉３０は、前記保持器３１に転動自在に保持された状態で、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に、転動自在に配置されている。
この様な転がり軸受５は、前記内輪２８を、前記主ホイール２を構成する内側筒部７の小径円筒面部１３に締り嵌めにより外嵌すると共に、前記外輪２９を、前記副ホイール３の内周面のうち、前記周方向凸部２５よりも軸方向他側となる部分に締り嵌めにより内嵌固定した状態で設けられている。この様に組み付けられた状態で、前記内輪２８の軸方向片側面は、前記段部１４に当接している。又、前記外輪２９の軸方向片側面は、前記周方向凸部２５の軸方向他側面に当接している。この様にして、前記内輪２８及び外輪２９の軸方向片側への位置決めを図っている。
【００１９】
又、前記主ホイール２の周方向凹溝１５には、第一の止め輪３２が係止されている。この状態で、この第一の止め輪３２の軸方向片側面は、前記内輪２８の軸方向他側面と当接している。一方、前記副ホイール３の周方向凹溝２６には、第二の止め輪３３が係止されている。この状態で、この第二の止め輪３３の軸方向片側面は、前記外輪２９の軸方向他側面と当接している。この様にして前記内輪２８及びこの外輪２９の軸方向他側への位置決めを図っている。
【００２０】
前記電動モータ６は、特許請求の範囲に記載した補助駆動源に相当するものであり、例えば、サーボモータにより構成されている。この様な電動モータ６は、前記主ホイール２（前記クランクシャフト）の回転速度に応じて、自身の出力軸の回転速度を調節する機能、及び、回転力（出力トルク）を調節する機能から成る前記補助回転制御手段を有している。
この様な電動モータ６は、車体に固定された部分に支持固定されると共に、出力軸の先端部に設けられた歯部（又は、この先端部に結合固定された歯車）を、前記副ホイール３の副ホイール側歯部２７に噛合した状態で配置されている。この様にして、前記電動モータ６から、前記副ホイール３へ回転力（トルク）を伝達し、この副ホイール３を前記主ホイール２（前記クランクシャフト）の回転方向と同方向に回転駆動可能としている。尚、本例の場合、前記電動モータ６の出力軸と、前記副ホイール側歯部２７との間には、歯車等により構成された減速機を設ける事もできる。又、前記電動モータ６の出力軸と、前記副ホイール側歯部２７との間に、前記電動モータ６から前記副ホイール３への回転力の伝達のみを可能とする第二の一方向クラッチを設ける事もできる。
【００２１】
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）に合わせて、慣性モーメントを変化させる事ができる。以下、この理由に就いて説明する。
先ず、例えば、エンジン（前記主ホイール２）の回転速度が低い時の様に、このエンジンの回転変動を抑制したい場合には、前記可変慣性フライホイール１全体の慣性モーメントを大きくする。具体的には、前記副ホイール３の回転速度が、前記主ホイール２の回転速度以下となる様に、前記電動モータ６の回転速度を調節する（遅くする）。この様にして、前記副ホイール３の回転速度が、前記主ホイール２の回転速度以下になると、前記一方向クラッチ４がロック状態となり、この主ホイール２と前記副ホイール３との間で回転力（トルク）が伝達される。この状態は、前記主ホイール２と前記副ホイール３との間で回転力（トルク）が伝達されていない状態（前記一方向クラッチ４がオーバーラン状態）と比べて、前記主ホイール２から前記クランクシャフトに作用するトルクが大きくなる。言い換えれば、前記可変慣性フライホイール１全体の慣性モーメントが大きくなる。
【００２２】
又、上述の様に、前記主ホイール２と前記副ホイール３との間で回転力（トルク）が伝達されている状態で、前記電動モータ６の出力軸の回転速度を調節して、前記主ホイール２と前記副ホイール３との回転速度を同期させつつ、前記電動モータ６から前記副ホイール３に伝達する回転力（トルク）を調節すれば、この主ホイール２から前記クランクシャフトに作用する回転力（トルク）を変化させる事ができる。即ち、前記電動モータ６から前記副ホイール３に伝達する回転力（トルク）を大きくすれば、この主ホイール２から前記クランクシャフトに作用する回転力（トルク）を小さくできる。一方、前記電動モータ６から前記副ホイール３に伝達する回転力（トルク）を小さくすれば、この主ホイール２から前記クランクシャフトに作用する回転力（トルク）を大きくできる。この様にすれば、前記可変慣性フライホイール１全体の慣性モーメントを細かく調節できる。
【００２３】
尚、前記主ホイール２と前記副ホイール３との間で回転力（トルク）が伝達されている状態で、前記エンジンの回転変動に基づいてクランクシャフトが減速側に変動すると、前記主ホイール２の回転速度が、前記副ホイール３の回転速度よりも小さくなって（前記副ホイール３の回転速度が、前記主ホイール２の回転速度より大きくなって）、前記一方向クラッチ４がオーバーラン状態となり（この一方向クラッチ４の接続が断たれて）、前記主ホイール２と前記副ホイール３との間で回転力（トルク）が伝達されない状態となる場合がある。この為、本例の場合、この様な状態になる事を防止する為の機能を有している。具体的には、前記電動モータ６の回転数（この電動モータ６から、前記副ホイール３に伝達する回転数）を前記クランクシャフトの変動に追従させる様に制御する事により、前記主ホイール２と前記副ホイール３との間で回転力（トルク）が伝達されている状態で、前記主ホイール２の回転速度が、前記副ホイール３の回転速度よりも小さくならない様に制御する機能を有している。或いは、前記主ホイール２と前記副ホイール３との間で回転力（トルク）が伝達されている状態で、前記クランクシャフトが減速側に変動した場合でも、前記一方向クラッチ４がオーバーラン状態とならない（この一方向クラッチ４が切断状態とならない）様に、この一方向クラッチ４をオーバーラン状態にする為に必要なトルクを、前記クランクシャフトが減速側に変動した場合に前記副ホイール３から前記主ホイール２に作用する慣性モーメントに基づくトルクよりも大きくしておく。
【００２４】
一方、エンジンの始動性や加速応答性を良好にしたい状況では、前記可変慣性フライホイール１全体の慣性モーメントを小さくする。具体的には、前記主ホイール２と前記副ホイール３との間で回転力（トルク）が伝達されている状態で、前記副ホイール３の回転速度が、前記主ホイール２の回転速度より大きくなる様に、前記電動モータ６の回転速度を調節する。そして、前記副ホイール３の回転速度が、前記主ホイール２の回転速度より大きくなると、前記一方向クラッチ４がオーバーラン状態となり、この主ホイール２と前記副ホイール３との間で回転力（トルク）が伝達されない状態となる。この様にすれば、前記可変慣性フライホイール１全体の慣性モーメントを小さくできる。
【００２５】
又、本例の場合、前記主ホイール２と前記副ホイール３との間で回転力（トルク）が伝達されている状態で、前記主ホイール２と前記副ホイール３との回転速度を同期させつつ、前記電動モータ６から前記副ホイール３に伝達する回転力（トルク）を大きくすれば、前記可変慣性フライホイール１全体の慣性モーメントが徐々に小さくなる。そして、この可変慣性フライホイール１全体の慣性モーメントがゼロになると同時に、前記副ホイール３の回転速度が、前記主ホイール２の回転速度より大きくなる様に、前記電動モータ６の回転速度を調節すれば、可変慣性フライホイール１の慣性モーメントを連続的に変化させる事ができる。この為、前記一方向クラッチ４が、ロック状態からオーバーラン状態に切り換わる瞬間に、前記可変慣性フライホイール１の慣性モーメントが大きく変化する事がなく、この変化に基づいて大きな衝撃が発生する事もない。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明を実施する場合に、主ホイール及び副ホイールの構造は、前述した実施の形態の１例の構造に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２７】
１  可変慣性フライホイール
２  主ホイール
３  副ホイール
４  １方向クラッチ
５  転がり軸受
６  電動モータ
７  内側筒部
８  外側筒部
９  連続円輪部
１０  内側薄肉部
１１  内側厚肉部
１２  大径円筒面部
１３  小径円筒面部
１４  段部
１５  周方向凹溝
１６  通孔
１７  外側厚肉部
１８  外側薄肉部
１９  ねじ孔
２０  外向鍔部
２１  主ホイール側歯部
２２  筒部
２３  円輪部
２４  外向鍔部
２５  周方向凸部
２６  周方向凹溝
２７  副ホイール側歯部
２８  内輪
２９  外輪
３０  玉
３１  保持器
３２  第一の止め輪
３３  第二の止め輪
【図１】
2017145888.tif 000003
【図２】
2017145888.tif 000004
【図３】
2017145888.tif 000005