(57)【要約】【課題】エンジン出力軸に作用する衝撃力を抑制することができるフライホイール装置を提供する。【解決手段】フライホイール装置１は、円盤部２、ホイール部３、質量体４、及び質量体４をホイール部３に係脱させる係脱機構５を備える。ホイール部３は、ホイール本体３ａと環状空間８が形成された質量体収容部３ｂとを有する。質量体４は、環状空間８内に円盤径方向に配置される、切れ目２４を有する複数の回転リング１０，…からなる。係脱機構５は、回転リング１０，…を円盤径方向内側に押す押圧手段１２を有していて、押圧手段１２が回転リング１０，…を円盤径方向に押すことで、質量体４をホイール部３に係合させる一方、ホイール部３の回転に伴う遠心力により押圧手段１２が回転リング１０，…を円盤径方向に押す力が弱まることで、質量体４をホイール部３から脱離させる。【選択図】図１
2009024723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力軸が取り付けられる略円盤状の円盤部と、該円盤部の外周囲に一体に設けられた略環状のホイール本体を有するホイール部と、質量体と、上記エンジン出力軸の回転に伴う上記ホイール部の回転に応じて該質量体を上記ホイール部に係脱することにより慣性モーメントを可変とする係脱機構とを備えたフライホイール装置であって、
上記ホイール部は、上記ホイール本体に設けられ、上記ホイール本体と同心の環状空間が形成された質量体収容部をさらに有しており、
上記質量体は、互いに径が異なり且つ切れ目を有する複数の回転リングからなっていて、該各回転リングが、上記環状空間内に径の小さいものから順に円盤径方向内側から外側に配置され且つ上記係脱機構による上記ホイール部からの脱離時に上記ホイール部に対して円盤周方向に相対回転可能となっており、
上記係脱機構は、
上記回転リングのうち最も円盤径方向外側のものの円盤径方向外側に配置されていて、上記各回転リングを円盤径方向内側に押すことが可能な押圧手段を有しているとともに、
上記ホイール部の回転数減少時には、上記押圧手段が上記各回転リングを円盤径方向内側に押すことにより上記各回転リングを順次縮径させて上記質量体を上記ホイール部に係合させる一方、上記ホイール部の回転数上昇時には、上記ホイール部の回転に伴う遠心力によって上記押圧手段が上記回転リングを円盤径方向内側に押す押圧力が弱まることにより上記各回転リングを順次元の径に戻して上記質量体を上記ホイール部から脱離させるように構成されていることを特徴とするフライホイール装置。
【請求項２】
請求項１記載のフライホイール装置において、
上記押圧手段は、上記環状空間内にて上記回転リングのうち最も円盤径方向外側のものの円盤径方向外側に配置され、切れ目を有する押圧リングであり、
上記押圧リングは、上記ホイール部の回転数減少時には、それ自体の有する弾性力によって元の径に戻ることにより上記各回転リングを円盤径方向内側に押す一方、上記ホイール部の回転数上昇時には、上記ホイール部の回転に伴う遠心力によってそれ自体の有する弾性力に抗して拡径することにより上記押圧力が弱まるように構成されていることを特徴とするフライホイール装置。
【請求項３】
請求項２記載のフライホイール装置において、
上記係脱機構は、上記押圧リングに加えて、上記押圧リングを円盤径方向内側に付勢する付勢手段をさらに有していて、
上記ホイール部の回転数減少時には、上記押圧リングがこれ自体の有する弾性力と上記付勢手段の付勢力とによって上記各回転リングを円盤径方向内側に押す一方、上記ホイール部の回転数上昇時には、上記押圧リングが上記ホイール部の回転に伴う遠心力によってそれ自体の有する弾性力と上記付勢手段の付勢力とに抗して拡径することにより上記押圧力が弱まるように構成されていることを特徴とするフライホイール装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のフライホイール装置において、
上記各回転リングには、その周方向両端部にそれぞれ係止爪と係止凹部とが設けられ、該係止爪が該回転リングの拡径を制限するように該係止凹部に係止していることを特徴とするフライホイール装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のフライホイール装置において、
上記回転リングは、円盤径方向外側のものほど上記切れ目の周方向長さが長いことを特徴とするフライホイール装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載のフライホイール装置において、
上記回転リングは、円盤径方向外側のものほど大きな弾性力を有していることを特徴とする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、エンジンの出力軸に取り付けられるフライホイール装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンの出力軸に連結され、該エンジン出力軸に大きな慣性モーメントを付与して回転変動を緩和するフライホイールが知られている。このフライホイールは、エンジン出力軸の回転変動が大きいアイドル状態などのエンジンの低回転領域では回転変動を効果的に抑制する一方、エンジン出力軸の回転変動が小さいエンジンの高回転領域では負荷を増大させてエンジンの燃費性能を悪化させる一因となる。
【０００３】
このため、エンジンの回転数に応じて質量体をフライホイールに係脱させて、フライホイールの慣性モーメントを可変とするフライホイール装置が種々提案されている。例えば、特許文献１には、フライホイール本体の回転に伴う遠心力の作用により、可変フライホイール（質量体）をフライホイール本体に係脱させる駆動棒をフライホイール本体に設けた可変フライホイール機構が提案されている。
【特許文献１】実開昭５６−１７３２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１のものでは、質量体は一塊なので、質量体をフライホイール本体に係脱させると、その係脱の前後で急激に慣性モーメントが変化するためエンジン出力軸に衝撃力が作用する。特にエンジンの回転数が低下していくときにフライホイール本体に質量体が係合されると、慣性モーメントが一層急激に増大するので、エンジン出力軸に大きな衝撃力が作用する。このように衝撃力が作用すると、運転中の乗員に違和感を与えるおそれがある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジン出力軸に取り付けられるフライホイール装置において、エンジン出力軸に作用する衝撃力を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、エンジンの出力軸が取り付けられる略円盤状の円盤部と、該円盤部の外周囲に一体に設けられた略環状のホイール本体を有するホイール部と、質量体と、上記エンジン出力軸の回転に伴う上記ホイール部の回転に応じて該質量体を上記ホイール部に係脱することにより慣性モーメントを可変とする係脱機構とを備えたフライホイール装置であって、上記ホイール部は、上記ホイール本体に設けられ、上記ホイール本体と同心の環状空間が形成された質量体収容部をさらに有しており、上記質量体は、互いに径が異なり且つ切れ目を有する複数の回転リングからなっていて、該各回転リングが、上記環状空間内に径の小さいものから順に円盤径方向内側から外側に配置され且つ上記係脱機構による上記ホイール部からの脱離時に上記ホイール部に対して円盤周方向に相対回転可能となっており、上記係脱機構は、上記回転リングのうち最も円盤径方向外側のものの円盤径方向外側に配置されていて、上記各回転リングを円盤径方向内側に押すことが可能な押圧手段を有しているとともに、上記ホイール部の回転数減少時には、上記押圧手段が上記各回転リングを円盤径方向内側に押すことにより上記各回転リングを順次縮径させて上記質量体を上記ホイール部に係合させる一方、上記ホイール部の回転数上昇時には、上記ホイール部の回転に伴う遠心力によって上記押圧手段が上記回転リングを円盤径方向内側に押す押圧力が弱まることにより上記各回転リングを順次元の径に戻して上記質量体を上記ホイール部から脱離させるように構成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
この構成により、ホイール部の回転数が減少して押圧手段に作用する遠心力が小さくなると、押圧手段が回転リングを円盤径方向内側に押すことにより各回転リングを順次縮径させて質量体をホイール部に係合させるので、フライホイール装置の慣性モーメントが大きくなる。一方、ホイール部の回転数が上昇して押圧手段に作用する遠心力が大きくなると、遠心力によって押圧手段が回転リングを円盤径方向内側に押す押圧力が弱まることにより各回転リングを順次元の径に戻して質量体をホイール部から脱離させるので、フライホイール装置の慣性モーメントが小さくなる。
【０００８】
このように、質量体とホイール部とを段階的に係合又は脱離させるので、質量体の係脱の前後でフライホイール装置の慣性モーメントが急激に変化するのを抑えることができる。したがって、エンジン出力軸にかかる衝撃力を抑制することができる。
【０００９】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記押圧手段は、上記環状空間内にて上記回転リングのうち最も円盤径方向外側のものの円盤径方向外側に配置され、切れ目を有する押圧リングであり、上記押圧リングは、上記ホイール部の回転数減少時には、それ自体の有する弾性力によって元の径に戻ることにより上記各回転リングを円盤径方向内側に押す一方、上記ホイール部の回転数上昇時には、上記ホイール部の回転に伴う遠心力によってそれ自体の有する弾性力に抗して拡径することにより上記押圧力が弱まるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
これにより、ホイール部の回転数減少時には回転リングが押圧リングにより全周に亘って押されるので、回転リングを確実に縮径させてホイール部に円滑に係合させることができる。一方、ホイール部の回転数上昇時には遠心力により押圧リングが拡径して押圧力が回転リングの全周に亘って弱まるので、回転リングを確実に元の径に戻してホイール部から円滑に脱離させることができる。これらにより、ホイール部と各回転リングとの係脱を円滑且つ確実に行うことができる。
【００１１】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記係脱機構は、上記押圧リングに加えて、上記押圧リングを円盤径方向内側に付勢する付勢手段をさらに有していて、上記ホイール部の回転数減少時には、上記押圧リングがこれ自体の有する弾性力と上記付勢手段の付勢力とによって上記各回転リングを円盤径方向内側に押す一方、上記ホイール部の回転数上昇時には、上記押圧リングが上記ホイール部の回転に伴う遠心力によってそれ自体の有する弾性力と上記付勢手段の付勢力とに抗して拡径することにより上記押圧力が弱まるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
これにより、ホイール部の回転数減少時に押圧リングが回転リングを円盤径方向内側に押す力が高められるので、回転リングをホイール部により一層円滑且つ確実に係合させることができる。
【００１３】
第４の発明は、上記第１〜３のいずれか１つの発明において、上記各回転リングには、その周方向両端部にそれぞれ係止爪と係止凹部とが設けられ、該係止爪が該回転リングの拡径を制限するように該係止凹部に係止していることを特徴とするものである。
【００１４】
このように、第４の発明では、係止爪が回転リングの拡径を制限するように係止凹部に係止しているので、各回転リングにホイール部の回転に伴う遠心力が作用した場合にも、各回転リングの径を所定値以下に保つことができる。したがって、回転リングが拡径することによりホイール部に係合するのを抑制できる。これにより、ホイール部の回転数上昇時に、フライホイール装置の慣性モーメントを確実に小さくできる。
【００１５】
第５の発明は、上記第１〜４のいずれか１つの発明において、上記回転リングは、円盤径方向外側のものほど上記切れ目の周方向長さが長いことを特徴とするものである。
【００１６】
これにより、各回転リングの径の大きさに見合った縮径量が確保されるので、質量体とホイール部とをより確実に係合させることができる。
【００１７】
第６の発明は、上記第１〜５のいずれか１つの発明において、上記回転リングは、円盤径方向外側のものほど大きな弾性力を有していることを特徴とするものである。
【００１８】
このように、円盤径方向外側の回転リングほど大きな弾性力を有しているので、ホイール部の回転数上昇時には、円盤径方向外側に配置される回転リングほど早期に元の径に戻ってホイール部から脱離する一方、ホイール部の回転数減少時には、円盤径方向内側に配置される回転リングほど早期に縮径してホイール部に係合する。これらにより、ホイール部と質量体との係脱をより一層円滑且つ段階的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ホイール部の回転数減少には、押圧手段が回転リングを円盤径方向内側に押すことにより各回転リングを順次縮径させて質量体をホイール部に係合させるので、フライホイール装置の慣性モーメントが大きくなる一方、ホイール部の回転数上昇には、遠心力によって押圧手段が回転リングを円盤径方向内側に押す押圧力が弱まることにより各回転リングを順次元の径に戻して質量体をホイール部から脱離させるので、フライホイール装置の慣性モーメントが小さくなる。このように、質量体とホイール部とを段階的に係合又は脱離させるので、フライホイール装置の慣性モーメントが急激に変化するのを抑えてエンジン出力軸にかかる衝撃力を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１及び図２は、本実施形態に係るフライホイール装置１を示し、このフライホイール装置１は、円盤部２とホイール部３と質量体４と係脱機構５とを備えている。
【００２２】
円盤部２はフライホイール装置１の中央に位置していて、その中心には嵌合孔７が形成されている。また、この嵌合孔７の周りには６つのボルト孔６が形成されている。円盤部２には、エンジンの出力軸２２の突端を嵌合孔７に嵌合するとともに、各ボルト孔６に挿入されたボルト（図示せず）をエンジン出力軸２２に対してボルト締めすることにより、エンジン出力軸２２が取り付けられている。
【００２３】
上記ホイール部３は、ホイール本体３ａと質量体収容部３ｂとを有している。ホイール本体３ａは円盤部２の外周囲に一体に設けられていて、略環状に形成されている。質量体収容部３ｂは、ホイール本体３ａの円盤径方向中央よりも少し内側にホイール本体３ａからエンジン側に突出するように形成されている。この質量体収容部３ｂは略環状に形成されていて、矩形断面を有するとともにそのエンジン側が開放されている。質量体収容部３には、ホイール部３と同心の環状空間８がホイール本体３ａに跨って形成されている。環状空間８は矩形断面を有しており、この環状空間８を区画する内周面８ｂ及び外周面８ａは、それらの中心軸とエンジン出力軸２２とが一致するように形成されている。さらに、ホイール部３の外周面部にはスタータリングギア９が取付けられていて、エンジン始動時にこのスタータリングギア９を介してスタータモータ（図示せず）からの起動力がエンジン出力軸２２に伝達される。この構成により、ホイール部３、スタータリングギア９、及び円盤部２（以下、「フライホイール本体」という）がエンジン出力軸２２とともに回転して、エンジン出力軸２２の慣性モーメントにフライホイール本体の慣性モーメントが付加されてエンジン出力軸２２の回転変動が緩和される。
【００２４】
上記質量体４は、厚さの等しい金属プレートをそれぞれ異なる半径でリング状（指輪状）に形成した、切れ目２４を有する縮径可能な７つの回転リング１０，…からなっており（図３、図４及び図５参照）、各回転リング１０は径の大きいものの内径が径の小さいものの外径よりも僅かに大きくなるように形成されている。７つの回転リング１０，…は環状空間８内に径が小さいものから順に円盤径方向内側から外側に配置され、積層状態となっている。このように、質量体４を７つの回転リング１０，…に分割するとともに環状空間８内に並べるのは、上記係脱機構５によりエンジン出力軸２２の回転に伴うホイール部３の回転に応じて各回転リング１０を１つずつ順にホイール部３に係合又はホイール部３から脱離させて、質量体４とホイール部３とを段階的に係合又は脱離させることにより、フライホイール装置１の慣性モーメントを段階的に変化させるためである。以下、７つの回転リング１０，…を円盤径方向外側から内側への並び順に従って、第１回転リング１０ａ、第２回転リング１０ｂ、…、第７回転リング１０ｇと称する。
【００２５】
回転リング１０，…に外力が作用していない自然状態における第１回転リング１０ａの外径は、環状空間８を形成する外周面８ａよりも小さく設定されており、第１回転リング１０ａは外周面８ａに接触することなくホイール部３に対して円盤周方向に相対回転可能になっている。また、自然状態における第７回転リング１０ｇの内径は、環状空間８を形成する内周面８ｂよりも僅かに大きく設定されており、第７回転リング１０ｇは内周面８ｂに接触しながらホイール部３に対して円盤周方向に相対回転可能になっている。質量体４は、切れ目２４を有する回転リング１０，…が縮径することによりホイール部３に係合する一方、回転リング１０，…の径が自然状態の径に戻ることによりホイール部３から脱離する。したがって、質量体４とホイール部３との非係合状態においてホイール部３が回転すると、第７回転リング１０ｇは内周面８ｂと接触して滑るように環状空間８内を回転するが、その回転速度はホイール部３の回転速度よりも極端に低くなる。
【００２６】
また、各回転リング１０は、自然状態では、互いに相対回転可能な僅かな隙間を開けて配置されている。第２〜第６回転リング１０ｂ，…，１０ｆもホイール部３に対して円盤周方向に相対回転可能になっていて、非係合状態でホイール部３が回転すると、隣り合う回転リング１０と接触して互いに滑るように環状空間８内を回転するが、その回転速度はホイール部３の回転速度よりも極端に低くなる。したがって、質量体４とホイール部３との非係合状態においては、回転リング１０，…すなわち質量体４の回転により発生する慣性モーメントは、フライホイール本体の慣性モーメントに比べて極めて小さくなる。
【００２７】
なお、回転リング１０，…が配置された環状空間８は環状のリングプレート１７により閉塞されていて、閉塞された環状空間８には油やグリースなどの潤滑液が封入されている。環状空間８を閉塞するのは、例えば、隣り合う回転リング１０，１０の間で生じる摩擦音が外部に漏れるのを抑制するためである。また、環状空間８内に潤滑液を封入するのは、例えば、環状空間８を形成する内周面８ｂと第７回転リング１０ｇとの間で生じる摩擦力を低減するためである。
【００２８】
各回転リング１０は軸方向の切れ目２４を有しているので、円盤径方向内側に押されると、各回転リング１０自体の有する弾性力に抗して切れ目２４を閉じることにより自然状態よりも縮径する。したがって、切れ目２４における周方向両端部の開き量が大きい回転リング１０，…ほどその縮径量が大きくなっている。第７回転リング１０ｇの周方向両端部の開き量は、質量体４がホイール部３に係合しているときに、その内周面が環状空間８を形成する内周面８ｂに接触係合するような値に設定されている。また、第１〜第６回転リング１０ａ，…，１０ｆの周方向両端部の開き量は、質量体４がホイール部３に係合しているときに、それぞれの回転リング１０の内周面が１つ内側の回転リング１０の外周面に接触係合するような値に設定されている。なお、回転リング１０，…の切れ目２４の円盤周方向における位置関係は、各回転リング１０の相対回転によって変化する。
【００２９】
図５に示すように、各回転リング１０には、その周方向両端部にそれぞれ係止爪２５と係止凹部２６とが設けられている。係止爪２５は菱形と長方形を組み合わせた矢印形状に形成されており、各回転リング１０の一端部からその周方向に突出している。係止凹部２６は各回転リング１０の他端部を菱形と長方形を組み合わせた矢印形状に切り欠くことにより形成されている。係止凹部２６の菱形に切り欠かれた部分は、係止爪２５の菱形部分と相似形であり、且つ係止爪２５の菱形部分よりも大きく形成されている。各回転リング１０の切れ目２４が閉じた状態では係止爪２５の菱形部分の先端側傾斜面２５ａが係止凹部２６の菱形に切り欠かれた部分の後端側内周面２６ａに当接し（図６参照）、各回転リング１０の切れ目２４が開いた状態では係止爪２５の菱形部分の後端側傾斜面２５ｂが係止凹部２６の菱形に切り欠かれた部分の先端側内周面２６ｂに引っ掛かるようになっている（図７参照）。このように係止爪２５を係止凹部２６に係止させるのは、各回転リング１０の周方向両端部の開き量を制限することにより、各回転リング１０にホイール部３の回転に伴う遠心力が作用した場合でも、各回転リング１０が自然状態よりも拡径するのを抑えるためである。なお、回転リング１０，…の切れ目２４の周方向長さは、円盤径方向外側に配置されるものほどが長く設定されている。すなわち、回転リング１０，…のうち第１回転リング１０ａの切れ目２４の周方向長さが最も長く設定されていて、第７回転リング１０ｇの切れ目２４の周方向長さが最も短く設定されている。このように各回転リング１０の切れ目２４の周方向長さを設定するのは、質量体４がホイール部３に係合するときには径の大きい回転リング１０，…ほど大きな縮径量を必要とするので、各回転リング１０の径の大きさに見合った縮径量を確保するためである。
【００３０】
さらに、回転リング１０，…は、円盤径方向外側に配置されるものほど大きな弾性力を有している。したがって、質量体４がホイール部３に係合するときには、円盤径方向内側に配置されるものほど早期に縮径する一方、質量体４がホイール部３から脱離するときには、円盤径方向外側に配置される回転リング１０，…ほど早期に元の径に戻ることになる。
【００３１】
上記係脱機構５は、環状空間８内において、第１回転リング１０ａと環状空間８を形成する外周面８ａとの間に配置されている。図３及び図４に示すように、各係脱機構５は押圧リング（押圧手段）１２と波板バネ（付勢手段）１３と廻止めピン１４とを有している。
【００３２】
押圧リング１２は軸方向の切れ目２７を有する拡径可能なリングであり（図９参照）、第１回転リング１０ａの円盤径方向外側に配置されている。外力が作用していない自然状態における押圧リング１２の内径は、環状空間８を形成する内周面８ｂの径に７つの回転リング１０，…の厚さの合計を加えた値と同じ値に設定されている。このため、押圧リング１２を回転リング１０，…の円盤径方向外側に配置する際には、押圧リング１２を自然状態よりも拡径させた状態で配置することになる。したがって、環状空間８内に並べられた７つの回転リング１０，…の円盤径方向外側に押圧リング１２を配置すると、押圧リング１２が自然状態の径に戻ることにより、７つの回転リング１０，…が円盤径方向内側に押されて自然状態よりも縮径することになる。なお、押圧リング１２の切れ目２７は、拡径させるために単に切断されているだけなので、回転リング１０，…の切れ目２４とは異なり自然状態では周方向両端部が開いていない。
【００３３】
押圧リング１２には、厚さ方向に貫通する貫通孔１５が形成されており、この貫通孔１５には、環状空間８を形成する外周面８ａに取り付けられて円盤径方向内側に延びる廻止めピン１４が挿通されている。廻止めピン１４は押圧リング１２が回転リング１０，・・・を締め付けている状態でも貫通孔１５から抜けないだけの長さを有している。したがって、ホイール部３の回転に伴って廻止めピン１４が円盤周方向に回転すると、廻止めピン１４が貫通孔１５の内周面に当接しているので、押圧リング１２は常にホイール部３とともに円盤周方向に回転することになる。
【００３４】
上記波板バネ１３は、押圧リング１２と環状空間８を形成する外周面８ａとの間に全周に亘って配置されており、廻止めピン１４により外周面８ａに取り付けられていてホイール部３とともに円盤周方向に回転するようになっている。波板バネ１３は、その突部１３ａが押圧リング１２の外周面に接触して押圧リング１２を円盤径方向内側に付勢する一方、押圧リング１２の切れ目２７における周方向両端部が開いて押圧リング１２が自然状態よりも拡径すると、その突部１３ａが円盤周方向に押し広げられるようになっている。
【００３５】
以上の構成により、ホイール部３の回転数減少時には、押圧リング１２がそれ自体の有する弾性力に波板バネ１３の付勢力を加えた押圧力により、回転リング１０，…を円盤径方向内側に押すようになっている。そして、各回転リング１０がそれ自体の有する弾性力に抗して自然状態よりも縮径し、第７回転リング１０ｇが環状空間８を区画する内周面８ｂに接触係合するとともに、第１〜第６回転リング１０ａ，…，１０ｆが内側の回転リング１０，…の外周面に順次接触係合することにより、質量体（回転リング１０，…）４がホイール部３に係合してホイール部３と同じ回転速度で回転する（図８参照）。また、押圧リング１２の有する弾性力と波板バネ１３の付勢力とは、エンジンの高回転領域で押圧リング１２に作用する遠心力が所定値以上になると、該遠心力により押圧リング１２が自然状態よりも拡径するような値に設定されている。したがって、ホイール部３の回転数上昇時には、押圧リング１２がホイール部３の回転に伴う遠心力により拡径して回転リング１０，…を円盤径方向内側に押す押圧力が弱まるようになっている。そして、押圧リング１２の押圧力が弱まると、各回転リング１０が順次元の径（自然状態の径）に戻って質量体４がホイール部３から脱離してホイール部３よりも低い回転速度で回転する（図９参照）。なお、図８及び図９では、質量体４の係脱状態を分かり易くするため、廻止めピン１４や係止爪２５などの図示を省略するとともに、環状空間８や回転リング１０，…の大きさや厚さなどを誇張している。
【００３６】
−フライホイール装置の動作−
エンジンが停止している状態では、押圧リング１２はそれ自体の有する弾性力と波板バネ１３の付勢力とにより、回転リング１０，…を円盤径方向内側に締め付けている。このため、各回転リング１０はそれ自体の有する弾性力に抗して自然状態よりも縮径しており、第７回転リング１０ｇが環状空間８を形成する内周面８ｂに接触係合するとともに、第１〜第６回転リング１０ａ，…，１０ｆはそれぞれの内側に配置された回転リング１０，・・・に接触係合している。
【００３７】
エンジンが始動すると、スタータモータからの起動力がスタータリングギア９を介してをエンジン出力軸２２に伝達されてエンジン出力軸２２が回転する。それに伴って、ホイール部３が回転すると、ホイール部３に配置された係脱機構５の廻止めピン１４も円盤周方向に回転する。廻止めピン１４は押圧リング１２の貫通孔１５の内周面に当接しているので、押圧リング１２が廻止めピン１４に押されて円盤周方向に回転する。また、質量体４はホイール部３に係合しているので、ホイール部３とともに回転する。このように、エンジンの低回転領域では、ホイール部３と質量体４とが同じ回転速度で回転するので、フライホイール装置１に大きな慣性モーメントが生じてエンジン出力軸２２の回転変動が緩和される。
【００３８】
ホイール部３の回転数が上昇して押圧リング１２に作用する遠心力が増大すると、押圧リング１２がそれ自体の有する弾性力と波板バネ１３の付勢力とに抗して自然状態よりも拡径する。押圧リング１２が第１回転リング１０ａから離れることにより、縮径されていた回転リング１０，…が元の径（自然状態の径）に戻る。回転リング１０，…のうち最も大きな弾性力を有する第１回転リング１０ａが先ず元の径に戻って、第２回転リング１０ｂから脱離しホイール部３との係合が解除される。このとき、第１回転リング１０ａ自体に作用する遠心力により、第１回転リング１０ａは自然状態の径よりも拡径しようとするが、係止爪２５が係止凹部２６に係止されているので第１回転リング１０ａの拡径が制限される。したがって、第１回転リング１０ａが拡径することにより押圧リング１２の内周面に係合することが抑制される。これにより、ホイール部３との係合が解除された第１回転リング１０ａの回転速度が低下して、フライホイール装置１の慣性モーメントが減少する。同様に、円盤径方向外側に配置された回転リング１０，…から順次元の径に戻って質量体４がホイール部３から順次脱離することにより、フライホイール装置１の慣性モーメントが段階的に減少する。そして、第７回転リング１０ｇの係合が解除されると、フライホイール本体と押圧リング１２だけが回転し続ける。係合が解除された各回転リング１０は、フライホイール本体の回転速度に比べて極端に低速度で環状空間８内を滑るように回転する。
【００３９】
一方、ホイール部３の回転数が減少すると、押圧リング１２に作用する遠心力が減少して、押圧リング１２がそれ自体の有する弾性力と波板バネ１３の付勢力により元の径（自然状態の径）に戻って回転リング１０，…を円盤径方向内側に締め付ける。そうすると、回転リング１０，…のうち弾性力が最も小さい第７回転リング１０ｇが先ず縮径して環状空間８を形成する内周面８ｂに接触係合する。その結果、第７回転リング１０ｇがホイール部３と同じ回転速度で回転するので、フライホイール装置１の慣性モーメントが上昇する。同様に、回転リング１０，…の縮径が順次繰り返されて各回転リング１０がホイール部３に順次係合することにより、フライホイール装置１の慣性モーメントが段階的に増大する。
【００４０】
−効果−
本実施形態では、質量体４は切れ目２４を有する７つの回転リング１０，…からなっていて、各回転リング１０がホイール部３の環状空間８内に径が小さいものから順に円盤径方向内側から外側に配置され且つ質量体４がホイール部３から脱離しているときにホイール部３に対して円盤周方向に相対回転可能となっている。そして、質量体４をホイール部３に係脱する係脱機構５は、回転リング１０，…を円盤径方向内側に押す押圧リング１２を有しており、押圧リング１２が回転リング１０，…を円盤径方向内側に押すことにより、質量体４をホイール部３に係合させる一方、ホイール部３の回転に伴う遠心力により押圧リング１２が拡径して回転リング１０，…を円盤径方向内側に押す押圧力が弱まることにより、質量体４をホイール部３から脱離させるようになっている。
【００４１】
この構成により、ホイール部３の回転数が減少して押圧リング１２に作用する遠心力が小さくなると、押圧リング１２が回転リング１０，…を円盤径方向内側に押すことにより各回転リング１０を順次縮径させて質量体４をホイール部３に係合させるので、フライホイール装置１の慣性モーメントが大きくなる。一方、ホイール部３の回転数が上昇して押圧リング１２に作用する遠心力が大きくなると、遠心力によって押圧リング１２が回転リング１０，…を円盤径方向内側に押す押圧力が弱まることにより各回転リング１０を順次元の径に戻して質量体４をホイール部３から脱離させるので、フライホイール装置１の慣性モーメントが小さくなる。
【００４２】
このように、質量体４とホイール部３とを段階的に係合又は脱離させるので、質量体４の係脱の前後でフライホイール装置１の慣性モーメントが急激に変化するのを抑えることができる。したがって、エンジン出力軸２２にかかる衝撃力を抑制することができる。
【００４３】
また、押圧手段として切れ目２７を有する押圧リング１２を用いていることから、ホイール部３の回転数減少時には回転リング１０，・・・が押圧リング１２により全周に亘って押されるので、回転リング１０，・・・を確実に縮径させてホイール部３に円滑に係合させることができる。一方、ホイール部３の回転数上昇時には遠心力により押圧リング１２が拡径して押圧力が回転リング１０，・・・の全周に亘って弱まるので、回転リング１０，…を確実に元の径に戻してホイール部３から円滑に脱離させることができる。これらにより、ホイール部３と各回転リング１０との係脱を円滑且つ確実に行うことができる。
【００４４】
本実施形態では、係脱機構５は、押圧リング１２に加えて、押圧リング１２を円盤径方向内側に付勢する波板バネ１３をさらに有していて、ホイール部３の回転数減少時には、押圧リング１２がこれ自体の有する弾性力と波板バネ１３の付勢力とによって各回転リング１０を円盤径方向内側に押す一方、ホイール部３の回転数上昇時には、押圧リング１２がホイール部３の回転に伴う遠心力によってそれ自体の有する弾性力と波板バネ１３の付勢力とに抗して拡径することにより押圧力が弱まるように構成されている。
【００４５】
これにより、ホイール部３の回転数減少時に押圧リング１２が回転リング１０，…を円盤径方向内側に押す力が高められるので、回転リング１０，…をホイール部３により一層円滑且つ確実に係合させることができる。
【００４６】
本実施形態では、各回転リング１０の周方向両端部にはそれぞれ係止爪２５と係止凹部２６とが設けられ、係止爪２５が各回転リング１０の拡径を制限するように係止凹部２６に係止している。このように、係止爪２５が各回転リング１０の拡径を制限するように係止凹部２６に係止しているので、各回転リング１０にホイール部３の回転に伴う遠心力が作用した場合にも、各回転リング１０の径を所定値以下に保つことができる。したがって、回転リング１０，…が拡径することによりホイール部３に係合するのを抑制できる。これにより、ホイール部３の回転数上昇時に、フライホイール装置１の慣性モーメントを確実に小さくできる。
【００４７】
本実施形態では、円盤径方向外側の回転リング１０，…ほど切れ目２４の周方向長さが長く設定されているので、各回転リング１０の径の大きさに見合った縮径量が確保され、質量体４とホイール部３とをより確実に係合させることができる。
【００４８】
本実施形態では、円盤径方向外側の回転リング１０，…ほど大きな弾性力を有しているので、ホイール部３の回転数上昇時には、円盤径方向外側に配置される回転リング１０，…ほど早期に元の径に戻ってホイール部３から脱離する一方、ホイール部３の回転数減少時には、円盤径方向内側に配置される回転リング１０，…ほど早期に縮径してホイール部３に係合する。これらにより、ホイール部３と質量体４との係脱をより一層円滑且つ段階的に行うことができる。
【００４９】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、質量体４を７つの回転リング１０，…としているが、これに限らず、７以外の複数の回転リング１０，…としてもよい。
【００５０】
上記実施形態では、環状空間８を質量体収容部３ｂとホイール本体３ａとに跨るように形成しているが、これに限らず、例えば、環状空間８を質量体収容部３ｂにのみ形成して、質量体収容部３ｂをホイール本体３ａから突出するように設けてもよい。
【００５１】
上記実施形態では、付勢手段として波板バネ１３を用いたが、例えば、複数のつるまきバネを押圧リング１２と環状空間８を区画する外周面８ａとの間に配置することにより、同様の効果を得ることができる。
【００５２】
上記実施形態では、押圧リング１２と波板バネ１３を併用したが、押圧リング１２だけで回転リング１０，…を縮径させることができるのであれば、波板バネ１３を用いる必要はない。
【００５３】
上記実施形態では、各回転リング１０の周方向両端部にそれぞれ係止爪２５と係止凹部２６とを設けたが、ホイール部３の回転数上昇時に遠心力が作用しても自然状態よりも拡径しない剛性を有する回転リング１０，…を用いるのであれば、各回転リング１０に係止爪２５などを設ける必要はない（図１０参照）。また、各回転リング１０の切れ目２４は軸方向の切れ目２４である必要はなく、その円周方向と交差する斜めの切れ目２４であってもよい。
【００５４】
上記実施形態では、自然状態における押圧リング１２の内径を、環状空間８を形成する内周面８ｂの径に７つの回転リング１０，…の厚さの合計を加えた値と同じ値に設定したが、これよりも小さな径に設定してもよい。このように、自然状態における押圧リング１２の内径を内周面８ｂの径に回転リング１０，…の厚さの合計を加えた値よりも小さく設定すれば、回転リング１０，…を円盤径方向内側に押す押圧力を高めることができる。
【００５５】
上記各実施形態では、環状空間８に油やグリースなどの潤滑液を封入したが、各回転リング１０の表面に耐摩耗材（例えば、工業用クロムめっき）をコーティングする耐摩耗処理を施せば、潤滑液の封入を省くことができる。
【００５６】
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
【００５７】
このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上説明したように、本発明は、慣性モーメントを可変とするフライホイール装置等について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施形態に係るフライホイール装置の断面正面図である。
【図２】図１のII−II線の矢視断面図である。
【図３】係脱機構の断面正面図である。
【図４】図３のIV−IV線の矢視断面図である。
【図５】両端部に係止爪と係止凹部を有する回転リングを示す斜視図である。
【図６】回転リングの縮径時における係止爪と係止凹部との関係を示す正面図である。
【図７】回転リングが元の径に戻ったときの係止爪と係止凹部との関係を示す正面図である。
【図８】係合状態における環状空間内を模式的に示す断面正面図である。
【図９】非係合状態における環状空間内を模式的に示す断面正面図である。
【図１０】切れ目を有する回転リングを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６０】
１    フライホイール装置
２    円盤部
３    ホイール部
３ａ  ホイール本体
３ｂ  質量体収容部
４    質量体
５    係脱機構
８    環状空間
１０  回転リング
１２  押圧リング（押圧手段）
１３  波板バネ（付勢手段）
２２  エンジン出力軸
２４  切れ目
２５  係止爪
２６  係止凹部
２７  切れ目
【図１】
2009024723.tif 000003
【図２】
2009024723.tif 000004
【図３】
2009024723.tif 000005
【図４】
2009024723.tif 000006
【図５】
2009024723.tif 000007
【図６】
2009024723.tif 000008
【図７】
2009024723.tif 000009
【図８】
2009024723.tif 000010
【図９】
2009024723.tif 000011
【図１０】
2009024723.tif 000012