(57)【要約】【課題】磁性流体を利用しつつ従来とは異なる手法で慣性質量を変化させることができる可変容量フライホイール装置を提供する。【解決手段】ウエイト室５を有するフライホイール本体４と、ウエイト室５内に蓄えられた磁性流体７と、ウエイト室５内にて半径方向に移動可能に設けられたウエイト６と、ウエイト室５内を横切るような磁界Ｍを生じさせる磁界生成装置８と、磁界Ｍの強度を変化させる磁界調整装置１２とを備える。磁界生成装置８は電磁コイル９を有しており、電磁コイル９は、ウエイト室５の外周側にてウエイト室５をフライホイール本体４の周方向に挟むようにして配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエイト室を有するフライホイール本体と、前記ウエイト室内に蓄えられた磁性流体と、前記ウエイト室内にて半径方向に移動可能に設けられたウエイトと、前記ウエイト室内を横切るような磁界を生じさせる磁界生成手段と、前記磁界の強度を変化させる磁界調整手段とを備える可変容量フライホイール装置。
【請求項２】
前記ウエイトが非磁性材料にて形成されている請求項１に記載の可変容量フライホイール装置。
【請求項３】
前記磁界生成手段は、前記ウエイト室内における前記ウエイトよりも半径方向外側の領域を横切るような磁界を生じさせる請求項１又は２に記載の可変容量フライホイール装置。
【請求項４】
前記磁界生成手段は電磁コイルを有しており、
前記電磁コイルは、前記ウエイト室の外周側にて該ウエイト室を前記フライホイール本体の周方向に挟むようにして配置されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の可変容量フライホイール装置。
【請求項５】
前記フライホイール本体が内燃機関の出力軸と接続されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の可変容量フライホイール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変容量フライホイール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可変容量フライホイール装置として、フライホイール本体のウエイト室に磁性流体を収容し、その磁性流体中に含まれる鉄粉成分をウエイトとして半径方向に移動させて慣性質量を変化させたものが知られている（例えば特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜４が存在する。
【０００３】
【特許文献１】実開昭６１−５４２号公報
【特許文献２】特開平５−２９７３１２号公報
【特許文献３】特開平９−１７７８９４号公報
【特許文献４】特開平１１−５０８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１のような装置では、磁性流体中に含まれる鉄粉成分を移動させているので、磁性流体の質量に見合った慣性質量の変化しか生じさせることができない。
【０００５】
そこで、本発明は、磁性流体を利用しつつ従来とは異なる手法で慣性質量を変化させることができる可変容量フライホイール装置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】
【０００６】
本発明の可変容量フライホイール装置は、ウエイト室を有するフライホイール本体と、前記ウエイト室内に蓄えられた磁性流体と、前記ウエイト室内にて半径方向に移動可能に設けられたウエイトと、前記ウエイト室内を横切るような磁界を生じさせる磁界生成手段と、前記磁界の強度を変化させる磁界調整手段とを備えることにより上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
本発明の可変容量フライホイール装置によれば、磁界生成手段にてウエイト室内を横切るような磁界を生じさせることにより、磁界を受けた磁性流体の粘度が上昇し、ウエイトの移動を停止させることが可能となる。加えて、磁界調整手段にて磁界の強度を変化させることにより、磁性流体の粘度が変化し、ウエイトの位置を調整することができる。よって、磁性流体をウエイトの停止手段として利用することで、慣性質量を変化させることができる。
【０００８】
本発明の可変容量フライホイール装置の一形態においては、前記ウエイトが非磁性材料にて形成されてもよい（請求項２）。この形態によれば、ウエイトが直接的に磁界の影響を受けることを防止することができる。
【０００９】
本発明の可変容量フライホイール装置の一形態において、前記磁界生成手段は、前記ウエイト室内における前記ウエイトよりも半径方向外側の領域を横切るような磁界を生じさせてもよい（請求項３）。この形態によれば、ウエイトよりも半径方向外側の領域にある磁性流体の粘度が上昇するので、ウエイトを半径方向内側に位置させることができる。これにより、慣性質量を減少させることができる。
【００１０】
本発明の可変容量フライホイール装置において、前記磁界生成手段は電磁コイルを有しており、前記電磁コイルは、前記ウエイト室の外周側にて該ウエイト室を前記フライホイール本体の周方向に挟むようにして配置されてもよい（請求項４）。この形態によれば、電磁コイルをウエイト室の外周側でフライホイール本体の周方向にウエイト室を挟むように配置することにより、ウエイト室を横切るような磁界を生じさせることができる。
【００１１】
本発明の可変容量フライホイール装置の一形態においては、前記フライホイール本体が内燃機関の出力軸と接続されてもよい（請求項５）。この形態によれば、本発明の可変容量フライホイール装置を内燃機関に適用することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明の可変容量フライホイール装置によれば、磁界生成手段にてウエイト室内を横切るような磁界を生じさせることにより、磁界を受けた磁性流体の粘度が上昇し、ウエイトの移動を停止させることが可能となる。加えて、磁界調整手段にて磁界の強度を変化させることにより、磁性流体の粘度が変化し、ウエイトの位置を調整することができる。よって、磁性流体をウエイトの停止手段として利用することで、慣性質量を変化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の一形態に係る可変容量フライホイール装置が適用された車両用の内燃機関（以下、エンジンと呼ぶことがある。）のクランク軸周辺の部分拡大断面図を示している。図２は、図１のII-II線に沿った断面図のうち特徴部のみを示している。図１に示すようにエンジン１は、ピストン（不図示）の上下運動によって軸線ＣＬの周りに回転駆動される内燃機関１の出力軸としてのクランク軸２と、そのクランク軸２の回りに慣性質量を付加するための可変容量フライホイール装置３とを備えている。
【００１４】
可変容量フライホイール装置３には、フライホール本体４が設けられている。フライホイール本体４は、クランク軸２の軸端部にクランク軸２と同軸的に取付けられた円盤部４ａと、その円盤部４ａに取付けられた蓋部４ｂとを有している。フライホイール本体４には、円盤部４ａに形成された凹部と蓋部４ｂとによりウエイト室５が形成される。ウエイト室５は、フライホイール本体４の周方向に複数形成されている（図２参照）。各ウエイト室５内には、フライホイール本体４の半径方向に移動可能な状態でウエイト６が設けられている。さらにウエイト室５内には、ウエイト室５内の隙間を埋めるようにして磁性流体７が蓄えられている。ウエイト６は非磁性材料にて形成されており、例えばオーステナイト系ステンレス鋼等を用いることができる。
【００１５】
図２に示すように、フライホイール本体４には、磁界生成手段としての磁界生成装置８が設けられている。磁界生成装置８は、電磁コイル９と、電流を導くための電源１０と、電磁コイル９と電源１０とを結ぶ導線１１とを備えている。電磁コイル９は、各ウエイト室５の外周側にてウエイト室５をフライホイール本体４の周方向に挟むようにしてそれぞれ配置されている。但し、電磁コイル９は、ウエイト室５内におけるウエイト６よりも半径方向外側の領域に沿って延びている。なお、電磁コイル９は周知のものでよくその詳細な説明は省略する。電源１０は直流電源であって、例えばバッテリによって形成される。
【００１６】
磁界生成装置８には、磁界調整手段としての磁界調整装置１２が設けられている。磁界調整装置１２は、電源１０から電磁コイル９に導かれる電流を変化させるドライバ１３と、ドライバ１３の動作を制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１４とを備えている。ＥＣＵ１４はマイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を備えたコンピュータとして構成される。ＥＣＵ１４は、例えばフライホイール本体４の回転数に応じてドライバ１３を制御することができる。なお、フライホイール本体４の回転数は、回転数センサ（不図示）にて取得すればよい。
【００１７】
次に、本形態の可変容量フライホイール装置３の作用を説明する。エンジン１の始動によってクランク軸２が駆動されると、そのクランク軸２の回転に伴ってフライホイール本体４が回転してウエイト６に遠心力が作用する。電源１０から電磁コイル９に電流が導かれると、ウエイト室５内を横切るような磁界Ｍが生じる。これにより、磁界Ｍを受けた磁性流体７の粘度が上昇し、ウエイト６の移動を停止させることが可能となる。さらに、ＥＣＵ１４が電磁コイル９に導かれる電流を変化させるようにドライバ１３の動作を制御すると、その電流の変化に伴って磁性流体７の粘度が変化する。これにより、ウエイト６の位置を調整することができる。よって、磁性流体７をウエイト６の停止手段として利用することで、慣性質量を変化させることができる。
【００１８】
本形態において、電磁コイル９をウエイト室５内におけるウエイト６よりも半径方向外側の領域に沿って延びるように配置しているので、その領域の磁性流体７の粘度を上昇させてウエイト６を半径方向内側に位置させることができる。これによって、慣性質量を減少させることができる。
【００１９】
本形態において、ウエイト６が非磁性材料にて形成されているのでウエイト６が直接的に磁界Ｍの影響を受けることを防止することができる。
【００２０】
図３は、フライホイール本体４の回転数と磁界Ｍの強度との対応関係の一例を示している。この図において、フライホイール本体４の始動時から回転数Ｎ１未満の領域はアイドリング等のエンジン１の低回転時に、回転数Ｎ１以上の領域はエンジン１の加速時に相当する。エンジン１の低回転時に磁界Ｍを消失させると、ウエイト６が遠心力にて半径方向外側に移動する。これによって、フライホイール本体４の慣性質量が増大されるので、エンジン１の低回転時に生じる回転変動を緩和することができる。続いて、エンジン１が加速されると、それに伴ってフライホイール本体４の回転も加速されてウエイト６に対して半径方向内側の慣性力が作用する。これにより、ウエイト６が半径方向内側に移動する。また、回転数Ｎ１以上の領域で磁界Ｍの強度を増加させているので、ウエイト６よりも半径方向外側の領域の磁性流体７の粘度が上昇する。なお、磁界Ｍの強度は、フライホイール本体４の回転数に対して二次関数的に増加し、最大強度Ｂ１に達するとその強度が保持される。つまり、最大強度Ｂ１に達するまでは遠心力に比例するように磁界Ｍの強度が増加する。これによって、ウエイト６を半径方向内側に位置させることができる。よって、フライホイール本体４の慣性質量が低減されるので、エンジン１の加速応答性を向上させることができる。
【００２１】
本発明は上述した形態に限ることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、ウエイト６は必ずしも非磁性材料で形成されていることを要しない。例えば、磁性材料で形成してもよい。電磁コイル９の配置は、ウエイト室５内を横切るような磁界Ｍを生じることができる限り、適宜に変更が可能である。例えば、ウエイト室５内におけるウエイト６よりも半径方向内側の領域を横切る磁界が生じるように電磁コイル９を配置してもよい。この場合、慣性質量を増加させることができる。本発明の可変容量フライホイール装置３は内燃機関１に適用された例に限らず、例えばモータなどの回転機械に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一形態に係る可変容量フライホイール装置が適用された車両用の内燃機関のクランク軸周辺の部分拡大断面図。
【図２】図１のII-II線に沿った部分拡大図のうち特徴部のみを示した図。
【図３】フライホイール本体の回転数と磁界の強度との対応関係の一例を示した図。
【符号の説明】
【００２３】
１  内燃機関
３  可変容量フライホイール装置
４  フライホイール本体
５  ウエイト室
６  ウエイト
７  磁性流体
９  電磁コイル（磁界生成手段）
１３  ドライバ（磁界調整手段）
１４  エンジンコントロールユニット（磁界調整手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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