(57)【要約】【課題】簡易な構成によりエンジンのクランク軸回りの慣性質量を増減させるフライホイール装置を提供することを課題とする。【解決手段】フライホイール装置１は、エンジンのクランク軸２と一体となって回転するメインフライホイール４と、このメインフライホイール４に対してクランク軸２の軸方向に積層して配置され、クランク軸２の軸方向に移動可能に装着されたサブフライホイール５と、メインフライホイール４とサブフライホイール５とを結合する永久磁石１１と、オイルポンプ１４により圧送されるオイルをメインフライホイール４とサブフライホイール５との間へ供給することにより、永久磁石１１によって結合したメインフライホイール４とサブフライホイール５とを分離させるメインフライホイールオイル通路９と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2009024754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランク軸と一体となって回転するメインフライホイールと、
当該メインフライホイールに対して前記クランク軸の軸方向に積層して配置され、前記クランク軸の軸方向に移動可能に装着されたサブフライホイールと、
前記メインフライホイールと前記サブフライホイールとを結合する永久磁石と、
当該永久磁石により結合した前記メインフライホイールと前記サブフライホイールとを分離する分離手段と、
を備えた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、
前記分離手段は、前記メインフライホイールと前記サブフライホイールとの間にオイルを供給することにより、前記メインフライホイールと前記サブフライホイールとを分離することを特徴としたフライホイール装置。
【請求項３】
請求項１記載のフライホイール装置において、
前記分離手段は、前記クランク軸内に形成されたクランク軸オイル通路と、
前記メインフライホイール内に形成され、前記クランク軸オイル通路と連通させたメインフライホイールオイル通路と、を備え、
当該メインフライホイールオイル通路は、オイルポンプにより圧送されるオイルを、前記メインフライホイールオイル通路に形成された吐出口から前記メインフライホイールと前記サブフライホイールとの間へ供給することにより、前記メインフライホイールと前記サブフライホイールとを分離させ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記載のフライホイール装置において、
前記分離手段は、前記クランク軸内に形成されたクランク軸オイル通路と、
前記サブフライホイール内に形成され、前記クランク軸オイル通路と連通されるサブフライホイールオイル通路と、を備え、
当該サブフライホイールオイル通路は、オイルポンプにより圧送されるオイルを、前記サブフライホイールオイル通路に形成された吐出口から前記メインフライホイールと前記サブフライホイールとの間へ供給することにより、前記メインフライホイールと前記サブフライホイールとを分離させ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記載のフライホイール装置において、
前記サブフライホイールは、前記メインフライホイールに対して前記クランク軸の軸方向に積層して配置され、前記メインフライホイールに近い側から順に１、２、・・・Ｎ、Ｎ＋１、・・・番目のディスクとし、
前記Ｎ番目のディスクと前記Ｎ＋１番目のディスクとを結合する結合手段と、を備え、
前記分離手段は、前記結合手段により結合したディスク同士を分離することを特徴とするフライホイール装置。
【請求項６】
請求項５記載のフライホイール装置において、
前記結合手段は、永久磁石であることを特徴としたフライホイール装置。
【請求項７】
請求項５記載のフライホイール装置において、
前記分離手段は、前記Ｎ番目のサブフライホイールと前記Ｎ＋１番目のサブフライホイールとの間へオイルを供給することにより、前記サブフライホイール同士を分離することを特徴としたフライホイール装置。
【請求項８】
請求項１記載のフライホイール装置において、
前記サブフライホイールは、前記メインフライホイールに対して前記クランク軸の軸方向に積層して配置され、前記メインフライホイールに近い側から順に１、２、・・・Ｎ、Ｎ＋１、・・・番目のディスクとし、
前記Ｎ番目のディスクと前記Ｎ＋１番目のディスクとを結合する結合手段と、を備え、
前記分離手段は、前記クランク軸内に形成されたクランク軸オイル通路と、
前記メインフライホイール内に形成され、前記クランク軸オイル通路と連通させたメインフライホイールオイル通路と、
前記Ｎ番目のディスク内に形成され、前記クランク軸オイル通路と連通されるサブフライホイールオイル通路と、を備え、
前記サブフライホイールオイル通路に形成された吐出口は、前記メインフライホイールオイル通路に形成された吐出口よりも前記クランク軸から当該クランク軸の半径方向に離れた位置に形成されるとともに、
前記Ｎ＋１番目のサブフライホイールのサブフライホイールオイル通路に形成された吐出口は、前記Ｎ番目のサブフライホイールのサブフライホイールオイル通路に形成された吐出口よりも前記クランク軸から当該クランク軸の半径方向に離れた位置に形成され、
前記メインフライホイールオイル通路は、オイルポンプにより圧送されるオイルを、前記メインフライホイールオイル通路に形成された吐出口から前記メインフライホイールと前記１番目のサブフライホイールとの間へ供給することにより、前記メインフライホイールと前記１番目のサブフライホイールとを分離させるとともに、
前記サブフライホイールオイル通路は、オイルポンプにより圧送されるオイルを、前記サブフライホイールオイル通路に形成された吐出口から前記Ｎ番目のサブフライホイールと前記Ｎ＋１番目のサブフライホイールとの間へ供給することにより、前記Ｎ番目のサブフライホイールと前記Ｎ＋１番目のサブフライホイールとを分離させ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、エンジンのフライホイール装置に関し、特にクランク軸回りの慣性質量を変化させるフライホイール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのフライホイール装置は、エンジンのクランク軸回りの慣性質量を増加することにより、エンジンのアイドル運転時のような低回転時において、回転変動を低減させ、クランク軸の回転を円滑にする。一方、このようにクランク軸回りの慣性質量を増加することにより、クランク軸の回転の上昇時において、応答性が低下するとともに、慣性質量の大きなクランク軸を回転させるためにエネルギーが損失し、エンジンの燃費性能が低下してしまう。
【０００３】
そこで、このような低回転時におけるエンジンの回転を円滑にしつつ、回転上昇時における良好な応答性を取得し、エンジンのエネルギー損失を低減するべく、クランク軸回りの慣性質量を変化させるフライホイール装置が提案されている。このようなフライホイール装置を改良したものが、特許文献１に開示されている。特許文献１のフライホイール装置は、フライホイールを主フライホイールと副フライホイールとに二分割し、空気圧を利用して、主フライホイールと副フライホイールとの密着と離間をさせる構成となっている。
【０００４】
また、特許文献１とは異なる解決手段により、クランク軸回りの慣性質量を変化させるフライホイール装置が特許文献２に開示されている。特許文献２に開示されたフライホイール装置は、電磁力及びスプリングを用いて主フライホイールと副フライホイールとを連結する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９３７２６号公報
【特許文献２】特開２００３−７４６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような特許文献１や特許文献２に開示されたフライホイール装置によると、エンジン回転速度が上昇する加速時、高速走行時は、主フライホイールと副フライホイールとを分断して、クランク軸に主フライホイールのみを結合する。これにより、エンジンのクランク軸回りの慣性質量が減少し、良好な加速走行が得られ、エンジンのエネルギー損失が低減される。一方、このようなフライホイール装置は、エンジン回転速度が低下しアイドリング回転速度に近づくと、クランク軸に主フライホイールと副フライホイールとを結合させる。これにより、エンジンのクランク軸回りの慣性質量が増大し、回転速度変動が抑制される。
【０００７】
しかしながら、特許文献１のフライホイール装置は、空気の密閉性を保つための複雑な構成が必要であり、空気を供給するためにエンジンに搭載する部品点数が増加する。また、特許文献２のフライホイール装置では、電磁石を構成するための部品点数が増加し、主フライホイールの重量が増加してしまう。このような主フライホイールを軽量化することにより、回転の応答性を向上させる余地がある。また、電磁石を備えるフライホイール装置では、高回転時に電磁石に加わる力に対して電磁石を固定することが必要である。また、回転するフライホイールに装着された電磁石への電流供給が必要となるため、配線が複雑となる。さらに、このような配線の断線により電磁石への電流の供給が止まると、フライホイール装置が作動しなくなることが考えられる。
【０００８】
そこで、本発明は、簡易な構成によりエンジンのクランク軸回りの慣性質量を増減させるフライホイール装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決する本発明のフライホイール装置は、エンジンのクランク軸と一体となって回転するメインフライホイールと、当該メインフライホイールに対して前記クランク軸の軸方向に積層して配置され、前記クランク軸の軸方向に移動可能に装着されたサブフライホイールと、前記メインフライホイールと前記サブフライホイールとを結合する永久磁石と、当該永久磁石により結合した前記メインフライホイールと前記サブフライホイールとを分離する分離手段と、を備えたことを特徴とする（請求項１）。これにより、簡易な構造のフライホイール装置を構成し、エンジンのクランク軸回りの慣性質量を増減させることができる。このようなフライホイール装置は、メインフライホイールとサブフライホイールとを永久磁石で結合するので、部品点数を減らし、フライホイールを軽量にすることができ、簡易な構成とすることができる。なお、メインフライホイール及びサブフライホイールは、互いの対向する面の双方に永久磁石を備えた構成とすることができる。また、メインフライホイール及びサブフライホイールは、どちらか一方の対向する面に永久磁石を備え、他方の対向する面に、鉄、コバルト、ニッケルのような強磁性を示す材料からなる部材を備えた構成とすることができる。
【００１０】
このようなフライホイール装置は、エンジンの低回転時に、永久磁石の引力により、サブフライホイールをメインフライホイールと結合させる。これにより、クランク軸回りの慣性質量を増加させ、回転変動を抑制する。一方、フライホイール装置は、エンジンの回転数が上昇すると、分離手段により、サブフライホイールをメインフライホイールから分離させ、クランク軸回りの慣性質量を減少させ、回転の応答性を良好にする。このような前記分離手段は、前記メインフライホイールと前記サブフライホイールとの間にオイルを供給することにより、前記メインフライホイールと前記サブフライホイールとを分離する構成とすることができる（請求項２）。
【００１１】
このようなフライホイール装置において、前記分離手段は、前記クランク軸内に形成されたクランク軸オイル通路と、前記メインフライホイール内に形成され、前記クランク軸オイル通路と連通させたメインフライホイールオイル通路と、を備え、当該メインフライホイールオイル通路は、オイルポンプにより圧送されるオイルを、前記メインフライホイールオイル通路に形成された吐出口から前記メインフライホイールと前記サブフライホイールとの間へ供給することにより、前記メインフライホイールと前記サブフライホイールとを分離させることができる（請求項３）。このように、フライホイール装置は、潤滑油として利用できるオイルをクランク軸内及びフライホイール内を通じて、メインフライホイールとサブフライホイールとの間へ供給することができる。これにより、メインフライホイールとサブフライホイールとを分離し、クランク軸回りの慣性質量を減少させることができる。本発明のフライホイール装置のオイルポンプは、エンジンの回転数が上昇するとオイルの供給圧力を上昇させる。さらに、クランク軸が回転することにより、遠心力によりクランク軸内及びメインフライホイール内部のオイルの吐出圧力が上昇して吐出口から吐出される。このように吐出口から吐出されるオイルは、メインフライホイールからサブフライホイールを分離させる方向に力を発生させる。このような力がメインフライホイールとサブフライホイールとを引きつける永久磁石の引力を上回ることにより、メインフライホイールとサブフライホイールとを分離させることができる。このように、エンジンの回転数が上昇すると、サブフライホイールがメインフライホイールから分離するので、クランク軸回りの慣性質量を減少させることができる。
【００１２】
このようなフライホイール装置における前記分離手段は、前記クランク軸内に形成されたクランク軸オイル通路と、前記サブフライホイール内に形成され、前記クランク軸オイル通路と連通されるサブフライホイールオイル通路と、を備え、当該サブフライホイールオイル通路は、オイルポンプにより圧送されるオイルを、前記サブフライホイールオイル通路に形成された吐出口から前記メインフライホイールと前記サブフライホイールとの間へ供給することにより、前記メインフライホイールと前記サブフライホイールとを分離させることができる（請求項４）。このような構成とすることにより、サブフライホイール側から、メインフライホイールとサブフライホイールとの間にオイルを供給することができる。
【００１３】
また、このようなフライホイール装置における前記サブフライホイールは、前記メインフライホイールに対して前記クランク軸の軸方向に積層して配置され、前記メインフライホイールに近い側から順に１、２、・・・Ｎ、Ｎ＋１、・・・番目のディスクとし、前記Ｎ番目のディスクと前記Ｎ＋１番目のディスクとを結合する結合手段と、を備え、前記分離手段は、前記結合手段により結合したディスク同士を分離する構成とすることができる（請求項５）。このような構成とすることにより、多段階にクランク軸回りの慣性質量を増減することができるので、エンジンの回転状態に応じた慣性質量とすることができ、さらにエンジンの回転を安定させることができる。
【００１４】
さらに、このようなフライホイール装置において、前記結合手段は、永久磁石とすることができる（請求項６）。また、前記分離手段は、前記Ｎ番目のサブフライホイールと前記Ｎ＋１番目のサブフライホイールとの間へオイルを供給することにより、前記サブフライホイール同士を分離する構成とすることができる（請求項７）。
【００１５】
また、このようなフライホイール装置における前記サブフライホイールは、前記メインフライホイールに対して前記クランク軸の軸方向に積層して配置され、前記メインフライホイールに近い側から順に１、２、・・・Ｎ、Ｎ＋１、・・・番目のディスクとし、前記Ｎ番目のディスクと前記Ｎ＋１番目のディスクとを結合する結合手段と、を備え、前記分離手段は、前記クランク軸内に形成されたクランク軸オイル通路と、前記メインフライホイール内に形成され、前記クランク軸オイル通路と連通させたメインフライホイールオイル通路と、前記Ｎ番目のディスク内に形成され、前記クランク軸オイル通路と連通されるサブフライホイールオイル通路と、を備え、前記サブフライホイールオイル通路に形成された吐出口は、前記メインフライホイールオイル通路に形成された吐出口よりも前記クランク軸から当該クランク軸の半径方向に離れた位置に形成されるとともに、前記Ｎ＋１番目のサブフライホイールのサブフライホイールオイル通路に形成された吐出口は、前記Ｎ番目のサブフライホイールのサブフライホイールオイル通路に形成された吐出口よりも前記クランク軸から当該クランク軸の半径方向に離れた位置に形成され、前記メインフライホイールオイル通路は、オイルポンプにより圧送されるオイルを、前記メインフライホイールオイル通路に形成された吐出口から前記メインフライホイールと前記１番目のサブフライホイールとの間へ供給することにより、前記メインフライホイールと前記１番目のサブフライホイールとを分離させるとともに、前記サブフライホイールオイル通路は、オイルポンプにより圧送されるオイルを、前記サブフライホイールオイル通路に形成された吐出口から前記Ｎ番目のサブフライホイールと前記Ｎ＋１番目のサブフライホイールとの間へ供給することにより、前記Ｎ番目のサブフライホイールと前記Ｎ＋１番目のサブフライホイールとを分離させることができる（請求項８）。
【００１６】
このような構成とすることにより、エンジンの回転数の上昇に伴い、段階的にクランク軸回りの慣性質量を減少することができる。本発明のフライホイール装置において、サブフライホイール吐出口がクランク軸から半径方向に離れたサブフライホイールほど、吐出されるオイルに加わる遠心力が大きい。このため、このサブフライホイール吐出口から吐出されるオイルの吐出圧力が高まる。すなわち、サブフライホイール吐出口がクランク軸から離れたサブフライホイールほど、高い供給圧力でオイルが吐出されるので、隣接するサブフライホイールを分離させることができる。また、メインフライホイールから離れたサブフライホイールほど、サブフライホイール吐出口がクランク軸の半径方向にクランク軸から離れているため、メインフライホイールから離れたサブフライホイールから順番に分離することになる。これにより、フライホイール装置は、クランク軸回りの慣性質量の急激な変化を抑制し、クランク軸を安定して回転させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のフライホイール装置は、簡易な構成でエンジンのクランク軸回りの慣性質量を変化させ、エンジンの低回転時に速度変動を低減し、エンジン回転の上昇時に良好な応答を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施例のフライホイール装置１の概略構成を示した説明図である。フライホイール装置１は、クランクピン１５、バランスウェイト１６などから構成されるクランク軸２の端部に備えられている。フライホイール装置１は、クランク軸端部３と円板状に形成されたメインフライホイール４と円環板状に形成されたサブフライホイール５とを備えている。このメインフライホイール４及びサブフライホイール５は、鋼製である。なお、メインフライホイール４は、鉄、コバルト、ニッケルのような強磁性を示す種々の材料の中から適宜選択した材料を用いて形成することができる。
【００２０】
クランク軸端部３は、クランク軸２の端部であり、内部にオイルが流通するクランク軸オイル通路６が形成されている。クランク軸端部３は、ベアリングキャップ７により軸支されている。また、クランク軸端部３とベアリングキャップ７との間に軸受８が組み込まれている。さらに、ベアリングキャップ７と軸受８とはオイルの流通する通路が設けられ、これらの通路はクランク軸オイル通路６と接続している。
【００２１】
メインフライホイール４は、クランク軸端部３の末端に固定されており、クランク軸２と一体となって回転する。メインフライホイール４の内部には、メインフライホイールオイル通路９が形成されている。メインフライホイールオイル通路９は接続口９ａにおいてクランク軸オイル通路６と接続している。このメインフライホイールオイル通路９は、中心部から半径方向に向かって延びている。また、サブフライホイール５に対抗する対向面４ａにおいて、フライホイールオイル通路９の他端に相当するメインフライホイール吐出口１０が形成されている。図２は対向面４ａ側から見たフライホイール４を示した斜視図である。メインフライホイール吐出口１０は、メインフライホイール４の回転軸を中心とする円周上の四箇所に形成されている。
【００２２】
サブフライホイール５は、メインフライホイール４の対向面４ａ側に、メインフライホイール４に対してクランク軸２の軸方向に積層して配置されている。このサブフライホイール５は、メインフライホイール４を介してクランク軸端部３と接続することがあるが、クランク軸端部３とは直接固定されていない。サブフライホイール５は、クランク軸２の軸方向に移動することができる。また、サブフライホイール５は、メインフライホイール４の対向面４ａに対向するサブフライホイール５の対向面５ａに、永久磁石１１及びパッド１２を備えている。図３は、対向面５ａ側から見たサブフライホイール５を示した斜視図である。永久磁石１１は、サブフライホイール５の回転軸を中心として円環状に形成され、クランク軸端部３に近い側に配置されている。また、パッド１２は、レジンモールド摩擦材を材料として円環状に形成されている。パッド１２は、対向面４ａと対向面５ａとを対向させた時に、四箇所のメインフライホイール吐出口１０とパッド１２が対向するように形成されている。なお、パッド１２は、ブレーキパッドやクラッチディスクに用いられる種々の摩擦材の中から適宜選択した材料から形成することができる。
【００２３】
また、フライホイール装置１は、ストッパ１３を備えている。ストッパ１３は、クランク軸端部３の側面に配置されている。ストッパ１３は、クランク軸２の軸方向におけるサブフライホイール５の移動を制限し、サブフライホイール５とベアリングキャップ７との接触を防止する。
【００２４】
このような構成のフライホイール装置１は、このフライホイール装置１が組み込まれたエンジンに備えられたオイルポンプ１４からオイルが供給される。このオイルポンプ１４は、クランク軸２の回転数の上昇に応じて、供給するオイルの油圧を上昇させる。このようなオイルポンプ１４により供給されるオイルは、ベアリングキャップ７及び軸受８の内部を通過して、クランク軸オイル通路６へ流入する。このようにクランク軸オイル通路６へ流入したオイルは、フライホイール通路９へ流入し、メインフライホイール吐出口１０へ供給される。メインフライホイール吐出口１０に供給されたオイルは、メインフライホイール吐出口１０からパッド１２へ向かって吐出される。
【００２５】
次に、このようなフライホイール装置１の動作について、クランク軸２の回転状態に応じて説明する。まず、クランク軸２が低速で回転する場合について説明する。クランク軸２が低速で回転する場合には、フライホイール装置１は、図１に示すように、サブフライホイール５がメインフライホイール４に連結している。すなわち、サブフライホイール５に備えられた永久磁石１１は、磁力により、鋼製のメインフライホイール４と引き合う。特に、クランク軸２の回転が停止した状態では、メインフライホイール４とサブフライホイール５との間に分離させるような力が働かないため、サブフライホイール５は、メインフライホイール４側に引きつけられるので連結している。このような停止している状態からクランク軸２が回転を開始すると、オイルポンプ１４からオイルが供給されるとともに、メインフライホイールオイル通路９の内部のオイルは、回転により発生する遠心力により、半径方向外側に力を受ける。これにより、メインフライホイール吐出口１０付近におけるメインフライホイールオイル通路９内のオイルの圧力が上昇する。このように圧力の上昇したオイルは、パッド１２へ向けて圧力を加え、メインフライホイール４からサブフライホイール５を分離する方向に力を発生させる。但し、クランク軸２が低速で回転する場合には、このようなオイルによる力は、永久磁石１１によりメインフライホイール４とサブフライホイール５とを引きつける力よりも小さいので、サブフライホイール５はメインフライホイール４に連結した状態で維持される。このような状態におけるクランク軸２回りの慣性質量は、メインフライホイール４とサブフライホイール５とを含むため大きい状態である。このため、クランク軸２が回転を開始した際、回転により生じる回転変動を効率的に平均化し低減させる。これにより、クランク軸２は、安定して回転することができる。
【００２６】
次に、このような状態からクランク軸２の回転を上昇させる場合について説明する。図４は、高速回転時のフライホイール装置１の状態を示した説明図である。クランク軸２の回転速度が上昇すると、これに応じて、オイルポンプ１４により圧送されるオイルの圧力が上昇する。さらに、回転速度が上昇することにより、メインフライホイールオイル通路９内のオイルに加えられる遠心力が増大し、メインフライホイール吐出口１０からパッド１２へ吐出されるオイルの圧力が上昇する。さらに、クランク軸２の回転速度が上昇し、オイルによってメインフライホイール４からサブフライホイール５を分離する方向に加わる力が、永久磁石１１により引きつける力を上回ると、図４に示すように、サブフライホイール５がメインフライホイール４から分離される。このように、サブフライホイール５が分離すると、クランク軸２回りの慣性質量が減少し、回転の応答性が良好になり、エネルギーの損失を減少することができる。なお、分離直後のサブフライホイール５は、クランク軸端部３と固定されていないため、クランク軸２の回転が伝達されない。これにより、サブフライホイール５は徐々に回転速度を低下させ停止する。
【００２７】
以上のように、本実施例のフライホイール装置１は、永久磁石１１によりメインフライホイール４とサブフライホイール５とを連結する。さらに、フライホイール装置１は、クランク軸２の回転速度の上昇に応じて、メインフライホイール４とサブフライホイール５との間のパッド１２へ供給するオイルの圧力が上昇することにより、サブフライホイール５をメインフライホイール４から分離する。フライホイール装置１は、このような簡易な構成により、クランク軸２回りの慣性質量を変化させ、低速時の回転変動を抑制するとともに、回転の上昇時の応答性を良好にすることができる。
【実施例２】
【００２８】
次に、本発明の実施例２について説明する。図５は本実施例のフライホイール装置２１の概略構成を示した説明図である。本実施例のフライホイール装置２１は、フライホイール間へ供給するオイルの供給通路が異なっている点で実施例１のフライホイール装置１と相違している。すなわち、実施例１のフライホイール装置１は、メインフライホイール４の内部にメインフライホイールオイル通路９が形成されているのに対し、本実施例のフライホイール装置２１は、サブフライホイール２５の内部にサブフライホイールオイル通路２７が形成されている点で、実施例１のフライホイール装置１と相違している。
【００２９】
フライホイール装置２１はクランク軸端部２３、メインフライホイール２４、サブフライホイール２５とを備えている。クランク軸端部２３は、クランク軸２の端部であり、内部にオイルが流通するクランク軸オイル通路２６が形成されている。
【００３０】
メインフライホイール２４は、クランク軸端部２３の末端に連結されており、クランク軸２と一体となって回転する。
【００３１】
サブフライホイール２５は、メインフライホイール２４の対向面２４ａ側に、メインフライホイール２４に対してクランク軸２の軸方向に積層して配置されている。このサブフライホイール２５は、クランク軸２の軸方向に移動することができるように形成されている。
【００３２】
また、サブフライホイール２５の内部には、サブフライホイールオイル通路２７が形成されている。また、サブフライホイール２５の内側の周に沿って、クランク軸２の周囲全周に亘ってオイル溝２７ａが形成されている。オイル溝２７ａは、サブフライホイールオイル通路２７に開口している。さらに、サブフライホイール２５が、メインフライホイール２４と連結する場合に、サブフライホイールオイル通路２７とクランク軸オイル通路２６とが連通し、オイル溝２７ａに向けて、クランク軸オイル通路２６からオイルが供給される。このように構成されることにより、クランク軸２が回転している場合でも、オイルポンプ１４から圧送されるオイルは、オイル溝２７ａを経由してフライホイール側へ供給される。
【００３３】
また、メインフライホイール２４に対向するサブフライホイールの対向面２５ａにおいて、サブフライホイールオイル通路２７の末端に相当するサブフライホイール吐出口２８が形成されている。サブフライホイール吐出口２８は、中心部から半径方向に向かって形成されており、サブフライホイール２５の回転軸を中心とする円周上の四箇所に形成されている。さらに、サブフライホイール２５は、対向面２５ａに永久磁石１１を備えている。永久磁石１１は、サブフライホイール２５の回転軸を中心として円環状に形成され、クランク軸端部２３に近い側に配置されている。
【００３４】
また、メインフライホイール２４は、クランク軸端部２３との対向面２４ａに、パッド１２を備えている。パッド１２は、レジンモールド摩擦材を材料として円環状に形成されている。パッド１２は、対向面２４ａと対向面２５ａとを対向させた時に、四箇所のサブフライホイール吐出口２８とパッド１２が対向するように形成されている。
【００３５】
なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
次に、フライホイール装置２１の動作について説明する。まず、クランク軸２が低速で回転する場合には、フライホイール装置２１は、図５に示すように、永久磁石１１の引力によりサブフライホイール２５がメインフライホイール２４に連結している。次に、このような状態から、クランク軸２の回転を加速すると、オイルポンプ１４により圧送されるオイルの圧力が増加するとともに、サブフライホイールオイル通路２７の内部のオイルは、回転により発生する遠心力により、半径方向外側に力を受ける。これにより、サブフライホイール吐出口２８付近におけるサブフライホイールオイル通路２７内のオイルの圧力が上昇する。このように圧力の上昇したオイルは、パッド１２へ向けて圧力を及ぼし、メインフライホイール２４からサブフライホイール２５を分離する方向に力を発生させる。このようなメインフライホイール２４からサブフライホイール２５を分離する方向に加わる力が、永久磁石１１により引きつける力を上回ると、サブフライホイール２５がメインフライホイール２４から分離される。図６はこのようなサブフライホイール２５が分離したフライホイール装置２１を示した説明図である。
【００３７】
以上のように、本実施例のフライホイール装置２１は、永久磁石１１によりメインフライホイール２４とサブフライホイール２５とを連結する。さらに、フライホイール装置１は、クランク軸２の回転速度の上昇に応じて、メインフライホイール２４とサブフライホイール２５との間のパッド１２へ吐出するオイルの圧力を増加することにより、サブフライホイール２５をメインフライホイール２４から分離する。フライホイール装置１は、このような簡易な構成により、クランク軸２回りの慣性質量を変化させ、低速時の回転変動を抑制するとともに、回転の上昇時の応答性を良好にすることができる。
【実施例３】
【００３８】
次に、本発明の実施例３について説明する。図７は本実施例のフライホイール装置３１の概略構成を示した説明図である。本実施例のフライホイール装置３１は、実施例１のフライホイール装置１がメインフライホイール４から分離するサブフライホイール５を一枚備えていたのに対して、メインフライホイール４から分離する二枚のディスクを備えている点で相違している。
【００３９】
フライホイール装置３１はメインフライホイール４、クランク軸端部３３、円環板状に形成された第一ディスク３５、円環板状に形成された第二ディスク４５を備えている。この第一ディスク３５は、実施例１のサブフライホイール５に相当するものである。メインフライホイール４は、実施例１のメインフライホイール４と同一のものであり、ここでは、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
クランク軸端部３３は、クランク軸２の端部であり、内部にオイルが流通するクランク軸オイル通路３６が形成されている。
【００４１】
第一ディスク３５と第二ディスク４５は、メインフライホイール４の対向面４ａ側に、メインフライホイール４に対してクランク軸２の軸方向に積層して配置されている。また、第一ディスク３５は、第二ディスク４５よりもメインフライホイール４側に配置されている。この第一ディスク３５及び第二ディスク４５は鋼製である。なお、第一ディスク３５は、鉄、コバルト、ニッケルのような強磁性を示す種々の材料の中から適宜選択した材料を用いて形成することができる。
【００４２】
第二ディスク４５は、クランク軸２の軸方向に移動することができるように形成されている。第二ディスク４５は、中心軸に平行な断面の形状がＬ字型となっており、その半径方向の中央部４５ａは、半径方向外側の部分よりも厚く形成されている。この中央部４５ａには、第二サブフライホイールオイル通路４６及びオイル溝４６ａが形成されている。第二サブフライホイールオイル通路４６は、中心部から半径方向外側へ向かって形成されている。オイル溝４６ａは、第二ディスク４５の内側の周に沿って、クランク軸端部３３の周囲全周に亘って形成されており、オイル溝４６ａに第二サブフライホイールオイル通路４６が開口している。
【００４３】
第一ディスク３５と第二ディスク４５とは、テレスコープ状の構造をなしている。また、第一ディスク３５は、第二ディスク４５の中央部４５ａに重なるように遊嵌されている。
【００４４】
第一ディスク３５の内部には、第一サブフライホイールオイル通路３７が形成されている。また、第一ディスク３５の内側の周に沿って、第二ディスク４５の中央部４５の周囲全周に亘って、オイル溝３７ａが形成されている。さらに、オイル溝３７ａに第一サブフライホイールオイル通路３７が開口している。また、第一サブフライホイールオイル通路３７の他端にサブフライホイール吐出口３８が形成されている。このサブフライホイール吐出口３８は、第二ディスク４５に対向する対向面３５ｂに形成されている。サブフライホイール吐出口３８は、第一ディスク３５の回転軸を中心とする円周上の四箇所に形成されている。また、サブフライホイール吐出口３８は、メインフライホイール吐出口１０よりもクランク軸２の回転軸から半径方向に離れた位置に形成されている。
【００４５】
また、第一ディスク３５は、メインフライホイール４と対向する対向面３５ａに永久磁石１１を備えている。永久磁石１１は、円環状に形成され、対向面３５ａのクランク軸端部３３に近い側に配置されている。また、第一ディスク３５は、対向面３５ａにパッド１２を備えている。パッド１２は、レジンモールド摩擦材を材料として円環状に形成されている。パッド１２は、対向面４ａと対向面３５ａとを対向させた時に、四箇所のメインフライホイール吐出口１０と対向するように形成されている。
【００４６】
さらに、第二ディスク４５は、第一ディスク３５に対向する対向面４５ｃに永久磁石４１を備えている。この永久磁石４１は永久磁石１１とほぼ同一の磁力を有している。永久磁石４１は、円環状に形成され、対向面４５ｃのクランク軸端部３３に近い側に配置されている。また、第二ディスク４５は、対向面４５ｃに、パッド３９を備えている。パッド３９は、レジンモールド摩擦材を材料として円環状に形成されている。パッド３９は、対向面３５ｂと対向面４５ｃとを対向させた時に、四箇所のサブフライホイール吐出口３８と対向するように形成されている。なお、パッド３９は、ブレーキパッドやクラッチディスクに用いられる種々の摩擦材の中から適宜選択した材料から形成することができる。
【００４７】
また、第一ディスク３５がメインフライホイール４に連結し、第二ディスク４５が第一ディスク３５に連結する場合、第一サブフライホイールオイル通路３７とオイル通路４６とが連通し、クランク軸オイル通路３６とオイル通路４６とが連通する。これにより、クランク軸オイル通路３６と第一サブフライホイールオイル通路３７が連通し、オイルポンプ１４から圧送されるオイルがサブフライホイール吐出口３８へ供給される。
【００４８】
なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
次に、フライホイール装置３１の動作について説明する。まず、クランク軸２が低速で回転する場合には、フライホイール装置３１は、図７に示すように、永久磁石１１の引力により第一ディスク３５がメインフライホイール４に連結している。また、永久磁石４１の引力により第二ディスク４５が第一ディスク３５に連結している。このような状態から、クランク軸２の回転が上昇すると、クランク軸２の回転により発生する遠心力により、メインフライホイール吐出口１０付近におけるメインフライホイールオイル通路９内のオイルの圧力が上昇する。また、同様に、サブフライホイール吐出口３８付近における第一サブフライホイールオイル通路３７内のオイルの圧力が上昇する。このように圧力の上昇したオイルは、パッド１２及びパッド３９へ向けて圧力を及ぼし、メインフライホイール４からサブフライホイール５を分離する方向に力を発生させる。このとき、サブフライホイール吐出口３８は、メインフライホイール吐出口１０よりも、クランク軸２の回転軸から半径方向に離れているため、サブフライホイール吐出口３８付近は、メインフライホイール吐出口１０付近と比較して、遠心力が大きくなる。このため、サブフライホイール吐出口３８付近は、メインフライホイール吐出口１０付近と比較して圧力が上昇する。永久磁石１１と永久磁石４１との磁力はほぼ同一なので、サブフライホイール吐出口３８からパッド３９へ向けて吐出されるオイルは、メインフライホイール吐出口１０からパッド１２へ向けて吐出されるオイルがメインフライホイール４から第一ディスク３５を分離するよりも早期に第一ディスク３５から第二ディスク４５を分離する。
【００５０】
クランク軸２の回転速度が上昇し、遠心力が増加すると、サブフライホイール吐出口３８からパッド３９へ向けて吐出されるオイルにより、第二ディスク４５を第一ディスク３５から分離させる方向に加えられる力が永久磁石４１により引きつける力を上回る。これにより、第二ディスク４５が第一ディスク３５から分離される。このとき、第二ディスク４５と第一ディスク３５との分離のみが行われるため、フライホイール装置３１は、速度に応じたクランク軸２回りの慣性質量を得ることができる。
【００５１】
図８は、このように第二ディスク４５が分離した状態のフライホイール装置３１を示した説明図である。このような状態において、フライホイール装置３１は、第二ディスク４５が移動したことにより、クランク軸オイル通路３６とオイル通路４６との接続及び第一サブフライホイールオイル通路３７とオイル通路４６との接続が遮断されるため、第一サブフライホイールオイル通路３７へのオイルの供給が停止される。これにより、メインフライホイールオイル通路９へ供給されるオイルの量が増加し、次のディスクの分離を容易にする。
【００５２】
このようなフライホイール装置３１の状態から、さらに、クランク軸２の回転が上昇すると、発生する遠心力が増加し、メインフライホイール吐出口１０からパッド１２へ吐出されるオイルの圧力が増加する。このように、メインフライホイール吐出口１０から吐出されるオイルにより第一ディスク３５をメインフライホイール４から分離させる方向に加えられる力が、永久磁石１１の引力を上回ると、第一ディスク３５がメインフライホイール４から分離される。このようなフライホイール装置３１の状態が図９の説明図に示されている。このようにして、さらに、クランク軸２回りの慣性質量が減少し、回転の応答性が向上する。
【００５３】
以上のように、本実施例のフライホイール装置３１は、クランク軸２の回転速度に応じて段階的にクランク軸２回りの慣性質量を減少させる。このように、クランク軸２の回転速度に応じた慣性質量とすることにより、クランク軸２の回転を安定させるとともに、良好な応答性を満たし、エネルギーの損失を減少することができる。
【００５４】
さらに、このようなフライホイール装置は、サブフライホイールを複数重ねることができる。すなわち、フライホイール装置３１は、さらに、サブフライホイールを備える構成とすることができる。これにより、より詳細にクランク軸２回りの慣性質量を増減することができるため、クランク軸２の良好な回転上昇が得られ、エネルギーの損失を減少することができる。
【００５５】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【００５６】
例えば、実施例３のフライホイール装置３１のオイル通路は、第二ディスク４５側から第一ディスク３５へ向けて吐出し、第一ディスク３５側からメインフライホイール４へ向けて吐出する構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施例１のフライホイール装置の概略構成を示した説明図である。
【図２】対向面側から見たメインフライホイールを示した斜視図である。
【図３】対向面側から見たサブフライホイールを示した斜視図である。
【図４】高速回転時のフライホイール装置の状態を示した説明図である。
【図５】実施例２のフライホイール装置の概略構成を示した説明図である。
【図６】サブフライホイールが分離した実施例２のフライホイール装置を示した説明図である。
【図７】実施例３のフライホイール装置の概略構成を示した説明図である。
【図８】第二サブフライホイールが分離した実施例３のフライホイール装置を示した説明図である。
【図９】第一サブフライホイールが分離した実施例３のフライホイール装置を示した説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１、２１、３１  フライホイール装置
２  クランク軸
３、２３、３３  クランク軸端部
４、２４  メインフライホイール
５、２５  サブフライホイール
６、２６、３６  クランク軸オイル通路
９  メインフライホイールオイル通路
１０  メインフライホイール吐出口
１１  永久磁石
１２、３９  パッド
１４  オイルポンプ
２７  サブフライホイールオイル通路
２８、３８  サブフライホイール吐出口
３５  第一ディスク
３７  第一サブフライホイールオイル通路
３８  サブフライホイール吐出口
４５  第二ディスク
４６  第二サブフライホイールオイル通路
【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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