JP2000249042A - フライホイール型エネルギ蓄積装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フライホイールをそれのスピン軸線が変化し得
るようにｘ軸およびｙ軸まわりに回転可能に支持台に対
して支持するフライホイール型エネルギ蓄積装置におい
て、フライホイールのジャイロ効果を、そのフライホイ
ールと支持台との相対角の増加防止と、フライホイール
を回転可能に支持する軸受の荷重の増加防止という背反
する２つの要求が同時にできる限り満たされるように抑
制する。 【解決手段】４個のプーリ体90,92,94,96 が４本のワイ
ヤ98により連結されて構成された４組のプーリ装置100,
102,104,106 を含むコントローラ要素40により、ｘ軸に
関する物理量とｙ軸に関する物理量との力学的関係を、
ｘ軸に関する物理量を入力、ｙ軸に関する物理量を出力
とする正方向力伝達系と、ｙ軸に関する物理量を入力、
ｘ軸に関する物理量を出力とする逆方向力伝達系とが位
相に関して実質的に 180度ずれるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体においてフ
ライホイールに運動エネルギを蓄積させるとともに、そ
の蓄積された運動エネルギを必要に応じて発電機により
電気エネルギに変換して出力するフライホイール型エネ
ルギ蓄積装置に関するものであり、特に、フライホイー
ルのジャイロ効果を低減する技術の改良に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】上記フライホイール型エネルギ蓄積装置
は一般に、車両等、移動体に取り付けられる支持台と、
フライホイールと、フライホイール支持体とを含むよう
に構成される。フライホイールは、自身の慣性によりス
ピンし続けることによって運動エネルギを蓄積する。フ
ライホイール支持体は、軸受を介してフライホイールを
それのスピン軸線まわりに回転可能に支持する。

【０００３】フライホイール型エネルギ蓄積装置は、さ
らに、スピン軸線が絶対空間内において変化し得るよう
にフライホイール支持体を支持台に対して支持するジン
バルを含むように構成される。ジンバルは、フライホイ
ール支持体には第１軸線まわりに、支持台には第１軸線
と直角な第２軸線まわりにそれぞれ相対回転可能に連携
させられるジンバル枠を有する。

【０００４】フライホイール型エネルギ蓄積装置は、さ
らに、フライホイールとフライホイール支持体との間に
設けられ、フライホイールの回転により電気エネルギを
発生させる発電機を含むように構成される。それによ
り、フライホイール型エネルギ蓄積装置は、フライホイ
ールに蓄積された運動エネルギを必要に応じて電気エネ
ルギに変換して出力する。

【０００５】この種のフライホイール型エネルギ蓄積装
置を使用する際、移動体が絶対空間に対して傾斜させら
れると、フライホイールのスピン軸線が絶対空間に対し
て傾斜させられ、その結果、フライホイールにジャイロ
効果が発生する。ジャイロ効果が発生するとフライホイ
ールにジャイロモーメントが発生し、その結果、スピン
軸線が傾斜させられる。

【０００６】これに対して、移動体が絶対空間に対して
傾斜させられても、フライホイールのスピン軸線が絶対
空間に対して傾斜させられないようにすれば、フライホ
イールにジャイロ効果が発生しない。しかし、このよう
にするためには、フライホイール型エネルギ蓄積装置が
フライホイールをそれのスピン軸線が任意の方向を取り
得るように支持することが必要である。一方、このよう
にフライホイールを支持すると、フライホイールと支持
台との相対角が極めて大きくなる。そのため、フライホ
イールに干渉することなくフライホイール型エネルギ蓄
積装置を移動体に設置するために大きなスペースが必要
となる。

【０００７】また、フライホイールにジャイロモーメン
トが発生しても、そのジャイロモーメントによってフラ
イホイールが傾斜しないようにフライホイールを支持台
に対して相対変位不能に、すなわち、フライホイールと
支持台との相対角が変化しないように支持することも考
えられる。しかし、このようにフライホイールを支持す
ると、フライホイールのジャイロモーメントにより、フ
ライホイールを支持する軸受に作用する軸受荷重が増加
する。

【０００８】このように、この種のフライホイール型エ
ネルギ蓄積装置を使用する際には、フライホイールのジ
ャイロ効果を抑制するために、相対角の増加防止と軸受
荷重の増加防止という背反する２つの要求を満たさなけ
ればならない。

【０００９】これに対して、特開平１０−２８１０５０
号公報には、慣性モーメントが同じフライホイールを２
個、互いに同軸に連結するとともに、それら２個のフラ
イホイールを互いに逆向きに回転させる技術が開示され
ている。この従来技術を実施すれば、移動体が絶対空間
に対して傾斜させられても、フライホイールと移動体と
の間にジャイロモーメントによる相対角の増加が発生せ
ずに済む。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および発
明の効果】しかしながら、この従来技術を実施する場合
には、回転方向が互いに異なるフライホイールを２個設
けることが不可欠である。そのため、この従来技術に
は、フライホイールの重量が増加してしまうという問題
や、その重量増加という理由や、回転方向が互いに異な
るフライホイール間の相対角を抑制するために、向きが
互いに異なるジャイロモーメントを軸受で支持すること
が必要になるという理由により、フライホイールを回転
可能に支持する軸受の負担が増し、その結果、フライホ
イールの回転抵抗が増加してしまうという問題があっ
た。

【００１１】このような事情を背景として、本発明は、
フライホイールの重量増加やそれに伴うフライホイール
の回転抵抗の増加を回避しつつフライホイールのジャイ
ロ効果を相対角の増加防止と軸受荷重の増加防止という
背反する２つの要求が同時にできる限り満たされるよう
に抑制することを課題としてなされたものであり、本発
明によって下記各態様が得られる。各態様は、請求項と
同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて
他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本明
細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合せのいくつ
かの理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技
術的特徴やそれらの組合せが以下の態様に限定されると
解釈されるべきではない。

【００１２】(1) 移動体に取り付けられる支持台と、自
身の慣性によりスピンし続けることによって運動エネル
ギを蓄積するフライホイールと、軸受を介してそのフラ
イホイールをそれのスピン軸線まわりに回転可能に支持
するフライホイール支持体と、前記スピン軸線が絶対空
間内において変化し得るように前記フライホイール支持
体を前記支持台に対して支持するジンバルであって、フ
ライホイール支持体には第１軸線まわりに、支持台には
前記第１軸線と直角な第２軸線まわりにそれぞれ相対回
転可能に連携させられるジンバル枠を有するものと、前
記フライホイールと前記フライホイール支持体との間に
設けられ、フライホイールの回転により電気エネルギを
発生させる発電機とを含み、フライホイールに蓄積され
た運動エネルギを必要に応じて電気エネルギに変換して
出力するフライホイール型エネルギ蓄積装置において、
前記スピン軸線が前記支持台に対して、前記第１および
第２軸線の各々のまわりに相対的に回転する角度とそれ
の角速度との少なくとも一方である第１物理量と、前記
フライホイール支持体に第１および第２軸線の各々のま
わりに作用するモーメントである第２物理量との間にお
ける力学的関係を制御する制御装置であって、第１軸線
に関する第１物理量を入力、第２軸線に関する第２物理
量を出力とする力伝達系を正方向力伝達系、第２軸線に
関する第１物理量を入力、第１軸線に関する第２物理量
を出力とする力伝達系を逆方向力伝達系とした場合に、
正方向力伝達系を規定する伝達関数と逆方向力伝達系を
規定する伝達関数とが位相に関して互いに実質的に１８
０度ずれるように前記力学的関係を制御するものを設け
たことを特徴とするフライホイール型エネルギ蓄積装置
〔請求項１〕。本発明者らは、フライホイール型エネル
ギ蓄積装置に関し、フライホイールのジャイロ効果を相
対角の増加防止と軸受荷重の増加防止という背反する２
つの要求が同時にできる限り満たされるように抑制する
ことを目的として研究を行い、その結果、次のような知
見を得た。それは、その目的を達成するためには、フラ
イホイールが支持台に対して第１軸線まわりに相対的に
回転する角度とそれの角速度との少なくとも一方である
物理量を入力、フライホイール支持体に第２軸線まわり
に作用するモーメントである物理量を出力とする力伝達
系を正方向伝達系とし、かつ、フライホイールが支持台
に対して第２軸線まわりに相対的に回転する角度とそれ
の角速度との少なくとも一方である物理量を入力、フラ
イホイール支持体に第１軸線まわりに作用するモーメン
トである物理量を出力とする力伝達系を逆方向力伝達系
とした場合に、正方向力伝達系を規定する伝達関数と逆
方向力伝達系を規定する伝達関数とが位相に関して互い
に実質的に１８０度ずれるように、それら物理量相互の
関係である力学的関係を制御することが望ましいという
知見である。この知見に基づいて本項に記載の装置がな
されたのであり、よって、この装置によれば、フライホ
イールのジャイロ効果を相対角の増加防止と軸受荷重の
増加防止という背反する２つの要求が同時にできる限り
満たされるように抑制することが可能となる。 (2) 移動体に取り付けられる支持台と、自身の慣性によ
りスピンし続けることによって運動エネルギを蓄積する
フライホイールと、軸受を介してそのフライホイールを
それのスピン軸線まわりに回転可能に支持するフライホ
イール支持体と、前記スピン軸線が絶対空間内において
変化し得るように前記フライホイール支持体を前記支持
台に対して支持するジンバルであって、フライホイール
支持体には第１軸線まわりに、支持台には前記第１軸線
と直角な第２軸線まわりにそれぞれ相対回転可能に連携
させられるジンバル枠を有するものと、前記フライホイ
ールと前記フライホイール支持体との間に設けられ、フ
ライホイールの回転により電気エネルギを発生させる発
電機とを含み、フライホイールに蓄積された運動エネル
ギを必要に応じて電気エネルギに変換して出力するフラ
イホイール型エネルギ蓄積装置において、前記スピン軸
線が前記支持台に対して前記第１軸線まわりに相対的に
回転する角度である第１相対角の変化に基づき、その変
化に起因した前記フライホイールのジャイロ効果によ
る、スピン軸線が支持台に対して前記２軸線まわりに相
対的に回転する角度である第２相対角の増加を抑制する
第１ジャイロ効果抑制機構と、前記第２相対角の変化に
基づき、その変化に起因した前記フライホイールのジャ
イロ効果による前記第１相対角の増加を抑制する第２ジ
ャイロ効果抑制機構とを設けたことを特徴とするフライ
ホイール型エネルギ蓄積装置〔請求項２〕。前記(1) 項
に記載の説明から明らかように、フライホイールのジャ
イロ効果が発生する状況においては、スピン軸線が支持
台に対して第１軸線まわりに相対的に回転する角度であ
る第１相対角の変化と、スピン軸線が支持台に対して第
２軸線まわりに相対的に回転する角度である第２相対角
の変化との間に一定の関係がある。そこで、本項に記載
の装置においては、第１ジャイロ効果抑制機構により、
第１相対角の変化に基づき、その変化に起因したフライ
ホイールのジャイロ効果による第２相対角の増加が抑制
され、また、第２ジャイロ効果抑制機構により、第２相
対角の変化に基づき、その変化に起因したフライホイー
ルのジャイロ効果による第１相対角の増加が抑制され
る。 (3) 前記第１ジャイロ効果抑制機構が、前記第１相対角
の変化に起因して前記フライホイール支持体に前記第１
軸線まわりに生ずる第１外乱モーメントにより機械的
に、前記ジャイロ効果による前記第２相対角の増加を抑
制するパッシブ型であり、前記第２ジャイロ効果抑制機
構が、前記第２相対角の変化に起因して前記フライホイ
ール支持体に前記第２軸線まわりに生ずる第２外乱モー
メントにより機械的に、前記ジャイロ効果による前記第
１相対角の増加を抑制するパッシブ型である(2) 項に記
載のフライホイール型エネルギ蓄積装置〔請求項３〕。
この装置によれば、フライホイールにジャイロ効果を発
生させる原因となる物理現象、すなわち、相対角の変化
を利用してそのジャイロ効果が抑制されるため、ジャイ
ロ効果を抑制するための力を積極的に発生させる専用の
機構が不要になる。 (4) 前記ジンバルが、さらに、前記第１軸線に沿って延
びるとともにその第１軸線まわりに前記フライホイール
支持体と一体的に回転させられる第１支持軸と、前記第
２軸線に沿って延びるとともにその第２軸線まわりに前
記ジンバル枠と一体的に回転させられる第２支持軸とを
含み、前記パッシブ型の第１ジャイロ効果抑制機構が、
前記第１支持軸にそれと同軸に設けられた第１回転体
と、前記第２支持軸にそれと同軸に設けられた第２回転
体であって前記第１回転体とは直径が異なるものと、そ
れら第１および第２回転体を互いに連結することによ
り、両回転体間において力の伝達を行う第１力伝達媒体
と、前記フライホイールのジャイロ効果による前記フラ
イホイール支持体の前記第２軸線まわりの運動を抑制す
ることとなるモーメントが前記第１支持軸に前記第１軸
線まわりに生じた場合にはその第１支持軸に生じたモー
メントが第２支持軸に伝達されることを許容し、それ以
外の場合には阻止する第１ワンウェイクラッチとを含
み、かつ、前記第１および第２回転体の一方は、前記第
１および第２支持軸の一方と相対回転可能、他方の回転
体は他方の支持軸と相対回転不能とされ、かつ、その相
対回転可能な回転体と支持軸との間に前記第１ワンウェ
イクラッチが設けられ、かつ、その第１ワンウェイクラ
ッチが、相対回転可能な回転体と支持軸との相対回転
を、第１支持軸に生じたモーメントを第２支持軸に伝達
することが必要である場合には阻止し、そうでない場合
には許容するものであり、前記パッシブ型の第２ジャイ
ロ効果抑制機構が、前記第２支持軸にそれと同軸に設け
られた第３回転体と、前記第１支持軸にそれと同軸に設
けられた第４回転体であって前記第３回転体とは直径が
異なるものと、それら第３および第４回転体を互いに連
結することにより、両回転体間において力の伝達を行う
第２力伝達媒体と、前記フライホイールのジャイロ効果
による前記フライホイール支持体の前記第１軸線まわり
の運動を抑制することとなるモーメントが前記第２支持
軸に前記第２軸線まわりに生じた場合にはその第２支持
軸に生じたモーメントが第１支持軸に伝達されることを
許容し、それ以外の場合には阻止する第２ワンウェイク
ラッチとを含み、かつ、前記第３および第４回転体の一
方は、前記第２および第１支持軸の一方と相対回転可
能、他方の回転体は他方の支持軸と相対回転不能とさ
れ、かつ、その相対回転可能な回転体と支持軸との間に
前記第２ワンウェイクラッチが設けられ、かつ、その第
２ワンウェイクラッチが、相対回転可能な回転体と支持
軸との相対回転を、第２支持軸に生じたモーメントを第
１支持軸に伝達することが必要である場合には阻止し、
そうでない場合には許容するものである(3) 項に記載の
フライホイール型エネルギ蓄積装置〔請求項４〕。この
装置によれば、前記(3) 項に記載の装置を実施する一具
体的態様が提供される。この装置において「回転体」は
例えば、歯なしまたは歯付きのプーリとしたり、ギヤと
することができる。また、「力伝達媒体」は例えば、可
撓性を有する金属性のワイヤまたはベルトとしたり、弾
性材料を含む材料で構成されたワイヤまたはベルトとす
ることができる。 (5) 前記パッシブ型の第１ジャイロ効果抑制機構が、さ
らに、前記第１および第２支持軸と前記第１および第２
回転体とのうち相対回転可能に連結された支持軸と回転
体との間に設けられ、その相対回転可能な支持軸と回転
体との相対回転である第１相対回転により、前記フライ
ホイールのジャイロ効果による前記ジンバル枠と前記支
持台との前記第２軸線まわりの相対回転である第２相対
回転を抑制する第１力を発生させる第１力発生部を含
み、前記パッシブ型の第２ジャイロ効果抑制機構が、さ
らに、前記第２および第１支持軸と前記第３および第４
回転体とのうち相対回転可能に連結された支持軸と回転
体との間に設けられ、その相対回転可能な支持軸と回転
体との相対回転である第３相対回転により、前記フライ
ホイールのジャイロ効果による前記フライホイール支持
体と前記支持台との前記第１軸線まわりの相対回転であ
る第４相対回転を抑制する第２力を発生させる第２力発
生部を含む(4) 項に記載のフライホイール型エネルギ蓄
積装置〔請求項５〕。この装置においては、第１相対回
転が、フライホイール支持体とジンバル枠との第１軸線
まわりの相対回転と、フライホイール支持体と支持台と
の第２軸線まわりの相対回転との差である相対回転差を
意味している。また、第３相対回転も同様に、フライホ
イール支持体と支持台との第２軸線まわりの相対回転
と、フライホイール支持体とジンバル枠との第１軸線ま
わりの相対回転との差である相対回転差を意味してい
る。そして、第１および第２力発生部はそれぞれ、第１
および第３相対回転を原因として、第２および第４相対
回転を抑制する力を発生させる。このように、各力発生
部は、互いに直交する２本の軸線間に配置されている。
ところで、第１力発生部を、フライホイール支持体とジ
ンバル枠との間に配置する一方、第２力発生部を、フラ
イホイール支持体と支持台との間に配置した場合には、
移動体に振動が生じると、その振動がそれら力発生部を
媒介としてフライホイール支持体に伝達される可能性が
ある。これに対して、本項に記載の装置においては、上
述のように、第１および第２力発生部が、互いに直交す
る２本の軸線間に配置されている。したがって、この装
置によれば、それら力発生部が、移動体の振動をフライ
ホイール支持体に伝達してしまうことはなく、移動体の
振動に起因してフライホイール支持体に振動が励起され
ることが回避される。この装置において「第１および第
２力発生部」の各々は、ばね要素とダンパ要素とのうち
少なくともダンパ要素を含むように構成することが望ま
しい。ダンパ要素には、ばね要素とは異なり、相対運動
させられる２部材の運動エネルギを熱エネルギに変換し
てその運動を減衰させる特性があり、この特性を利用す
れば、フライホイール支持体の振動が抑制されるからで
ある。 (6) 前記第１力発生部における第１相対回転と第１力と
の関係が、前記ジャイロ効果による前記フライホイール
支持体の歳差運動の実際の周波数が、その歳差運動の共
振周波数を含むように設定された設定周波数帯域に存在
する場合には、前記第２相対角の増加が抑制されず、存
在しない場合には、抑制されるように設定され、前記第
２力発生部における第２相対回転と第２力との関係が、
前記ジャイロ効果による前記フライホイール支持体の歳
差運動の実際の周波数が、その歳差運動の共振周波数を
含むように設定された設定周波数帯域に存在する場合に
は、前記第１相対角の増加が抑制されず、存在しない場
合には、抑制されるように設定された(5) 項に記載のフ
ライホイール型エネルギ蓄積装置〔請求項６〕。本発明
者らは、ジャイロ効果によるフライホイールの歳差運動
のうち最も問題となるのは、その歳差運動の周波数がそ
れの共振周波数近傍であるときであり、このときには、
ジャイロ効果の原因となる相対角の変化を許容する一
方、それ以外のときには、相対角の変化を抑制すれば、
相対角の増加防止と軸受荷重の増加防止とを両立させ得
るという知見を得た。本項に記載の装置は、その知見に
基づいてなされたものである。 (7) 前記第１ジャイロ効果抑制機構が、(a) 電気信号に
基づき、前記第２相対角が前記ジャイロ効果により増加
することを抑制可能な第１アクチュエータと、(b) 前記
第１相対角とそれの変化速度との少なくとも一方に基づ
き、前記第１アクチュエータに供給すべき電気信号を、
前記第２相対角が前記ジャイロ効果により増加すること
が抑制されるように決定し、決定した電気信号を第１ア
クチュエータに供給する第１コントローラとを含むアク
ティブ型であり、前記第２ジャイロ効果抑制機構が、
(a) 電気信号に基づき、前記第１相対角が前記ジャイロ
効果により増加することを抑制可能な第２アクチュエー
タと、(b) 前記第２相対角とそれの変化速度との少なく
とも一方に基づき、前記第２アクチュエータに供給すべ
き電気信号を、前記第１相対角が前記ジャイロ効果によ
り増加することが抑制されるように決定し、決定した電
気信号を第２アクチュエータに供給する第２コントロー
ラとを含むアクティブ型である(2) 項に記載のフライホ
イール型エネルギ蓄積装置。この装置によれば、フライ
ホイールのジャイロ効果を抑制するための力が積極的に
発生させられるため、ジャイロ効果を精度よく抑制する
ことが容易となる。 (8) 前記第１コントローラが、前記第２相対角の増加
を、前記フライホイール支持体とジンバル枠との前記第
１軸線まわりの第１相対回転に起因した前記フライホイ
ールのジャイロ効果によるフライホイール支持体の歳差
運動の実際の周波数が、その歳差運動の共振周波数を含
むように設定された設定周波数帯域に存在する場合には
抑制されず、存在しない場合には抑制されるように制御
するものであり、前記第２コントローラが、前記第１相
対角の増加を、前記ジンバル枠と支持台との前記第２軸
線まわりの第２相対回転に起因した前記フライホイール
のジャイロ効果によるフライホイール支持体の歳差運動
の実際の周波数が、その歳差運動の共振周波数を含むよ
うに設定された設定周波数帯域に存在する場合には抑制
されず、存在しない場合には抑制されるように制御する
ものである(7) 項に記載のフライホイール型エネルギ蓄
積装置。この装置によれば、前記(6) 項に記載の知見に
基づき、相対角の増加防止と軸受荷重の増加防止とを容
易に両立させ得る。 (9) 移動体に取り付けられる支持台と、自身の慣性によ
りスピンし続けることによって運動エネルギを蓄積する
フライホイールと、軸受を介してそのフライホイールを
それのスピン軸線まわりに回転可能に支持するフライホ
イール支持体と、前記スピン軸線が絶対空間内において
変化し得るように前記フライホイール支持体を前記支持
台に対して支持するジンバルであって、フライホイール
支持体には第１軸線まわりに、支持台には前記第１軸線
と直角な第２軸線まわりにそれぞれ相対回転可能に連携
させられるジンバル枠を有するものと、前記フライホイ
ールと前記フライホイール支持体との間に設けられ、フ
ライホイールの回転により電気エネルギを発生させる発
電機とを含み、フライホイールに蓄積された運動エネル
ギを必要に応じて電気エネルギに変換して出力するフラ
イホイール型エネルギ蓄積装置において、前記フライホ
イール支持体と前記支持台との相対角を制御する相対角
制御装置であって、前記フライホイールのジャイロ効果
によるフライホイール支持体の歳差運動の実際の周波数
が、その歳差運動の共振周波数を含むように設定された
設定周波数帯域に存在する場合には、前記相対角の増加
を抑制せず、存在しない場合には、抑制するものを設け
たことを特徴とするフライホイール型エネルギ蓄積装
置。この装置によれば、前記(6) 項に記載の知見に基づ
き、相対角の増加防止と軸受荷重の増加防止とを容易に
両立させ得る。 (10)前記相対角制御装置が、(a) 前記フライホイール支
持体と前記ジンバル枠との前記第１軸線まわりの第１相
対回転と、ジンバル枠と前記支持台との前記第２軸線ま
わりの第２相対回転との差である第１相対回転差により
第１力を発生させる第１力発生部と、(b) その発生させ
られた第１力を前記ジンバル枠に、前記第１相対回転に
起因した前記フライホイールのジャイロ効果による前記
第２相対回転が抑制されるように伝達する第１力伝達部
とを有し、かつ、前記第１力発生部における第１相対回
転差と第１力との関係が、前記歳差運動の実際の周波数
が前記設定周波数帯域に存在する場合には、前記第２相
対角の増加が抑制されず、存在しない場合には、抑制さ
れるように設定された第１ジャイロ効果抑制機構と、
(c) 前記ジンバル枠と前記支持台との前記第２軸線まわ
りの第３相対回転と、フライホイール支持体と前記ジン
バル枠との前記第１軸線まわりの第４相対回転との差で
ある第２相対回転差により第２力を発生させる第２力発
生部と、(b) その発生させられた第２力を前記フライホ
イール支持体に、前記第３相対回転に起因した前記フラ
イホイールのジャイロ効果による前記第４相対回転が抑
制されるように伝達する第２力伝達部とを有し、かつ、
前記第２力発生部における第２相対回転差と第２力との
関係が、前記歳差運動の実際の周波数が前記設定周波数
帯域に存在する場合には、前記第１相対角の増加が抑制
されず、存在しない場合には、抑制されるように設定さ
れた第２ジャイロ効果抑制機構とを含む(9) 項に記載の
フライホイール型エネルギ蓄積装置。この装置によれ
ば、前記(6) 項に記載の原理と同じ原理により、力発生
部が、移動体の振動をフライホイール支持体に伝達して
しまうことはなく、移動体の振動に起因してフライホイ
ール支持体に振動が励起されることが回避される。この
装置において「第１および第２力発生部」の各々は、ば
ね要素とダンパ要素とのうち少なくともダンパ要素を含
むように構成することが望ましい。この理由も前記(6)
項に記載の理由と同じである。 (11)移動体に取り付けられる支持台と、自身の慣性によ
りスピンし続けることによって運動エネルギを蓄積する
フライホイールと、軸受を介してそのフライホイールを
それのスピン軸線まわりに回転可能に支持するフライホ
イール支持体と、前記スピン軸線が絶対空間内において
変化し得るように前記フライホイール支持体を前記支持
台に対して支持するジンバルであって、フライホイール
支持体には第１軸線まわりに、支持台には前記第１軸線
と直角な第２軸線まわりにそれぞれ相対回転可能に連携
させられるジンバル枠を有するものと、前記フライホイ
ールと前記フライホイール支持体との間に設けられ、フ
ライホイールの回転により電気エネルギを発生させる発
電機とを含み、フライホイールに蓄積された運動エネル
ギを必要に応じて電気エネルギに変換して出力するフラ
イホイール型エネルギ蓄積装置において、(a) 前記フラ
イホイール支持体と前記ジンバル枠との前記第１軸線ま
わりの第１相対回転と、ジンバル枠と前記支持台との前
記第２軸線まわりの第２相対回転との差である第１相対
回転差により第１力を発生させる第１力発生部と、(b)
その発生させられた第１力を前記ジンバル枠に、前記第
１相対回転に起因した前記フライホイールのジャイロ効
果による前記第２相対回転が抑制されるように伝達する
第１力伝達部とを有し、かつ、前記第１力発生部におけ
る第１相対回転差と第１力との関係が、前記歳差運動の
実際の周波数が前記設定周波数帯域に存在する場合に
は、前記第２相対角の増加が抑制されず、存在しない場
合には、抑制されるように設定された第１ジャイロ効果
抑制機構と、(c) 前記ジンバル枠と前記支持台との前記
第２軸線まわりの第３相対回転と、フライホイール支持
体と前記ジンバル枠との前記第１軸線まわりの第４相対
回転との差である第２相対回転差により第２力を発生さ
せる第２力発生部と、(b) その発生させられた第２力を
前記フライホイール支持体に、前記第３相対回転に起因
した前記フライホイールのジャイロ効果による前記第４
相対回転が抑制されるように伝達する第２力伝達部とを
有し、かつ、前記第２力発生部における第２相対回転差
と第２力との関係が、前記歳差運動の実際の周波数が前
記設定周波数帯域に存在する場合には、前記第１相対角
の増加が抑制されず、存在しない場合には、抑制される
ように設定された第２ジャイロ効果抑制機構とを設けた
ことを特徴とするフライホイール型エネルギ蓄積装置。
この装置によれば、前記(6) 項に記載の原理と同じ原理
により、力発生部が、移動体の振動をフライホイール支
持体に伝達してしまうことはなく、移動体の振動に起因
してフライホイール支持体に振動が励起されることが回
避される。この装置において「第１および第２力発生
部」の各々は、ばね要素とダンパ要素とのうち少なくと
もダンパ要素を含むように構成することが望ましい。こ
の理由も前記(6) 項に記載の理由と同じである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明のさらに具体的な実
施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。

【００１４】図１には、本発明の第１実施形態であるフ
ライホイール型エネルギ蓄積装置（以下、「システム」
という）が示されている。以下、このシステムをいくつ
かの項に分けて順に説明する。

【００１５】１．システムの基本的構成

【００１６】システムは、同図に示すように、図示しな
い車体に固定された支持台１０と、フライホイール１２
（図２参照）とを備えている。フライホイール１２は、
自身の慣性によりスピンし続けることによって運動エネ
ルギを蓄積する。システムは、さらに、そのフライホイ
ール１２をそれのスピン軸線まわりに回転可能に支持す
るフライホイール支持体１４を備えている。フライホイ
ール支持体１４は、具体的には、図２に示すように、ハ
ウジング２０とステータ２２とフライホイール１２と軸
受２６とを含むように構成されている。ステータ２２は
ハウジング２０内に位置固定に設けられている。フライ
ホイール１２はハウジング２０内にスピン軸線Ｌまわり
に回転可能に設けられていて、ステータ２２にとってロ
ータとして機能する。本実施形態においては、ステータ
２２とフライホイール１２とにより、モータとしての機
能と発電機としての機能とを選択的に実現するモータ／
発電機２８が構成されている。フライホイール１２は軸
受２６により回転可能かつ軸方向移動不能に支持されて
いる。軸受２６は、フライホイール１２からラジアル荷
重とスラスト荷重との双方を受ける。

【００１７】システムは、さらに、図１に示すように、
スピン軸線が絶対空間内において変化し得るようにフラ
イホイール支持体１４を支持台１０に対して相対回転可
能に支持するジンバル３０を備えている。フライホイー
ル支持体１４はフライホイール１２と一緒に揺動させら
れる。

【００１８】ジンバル３０は、フライホイール支持体１
４にはｘ軸まわりに、支持台１０にはｙ軸まわりにそれ
ぞれ相対回転可能に連携させられるジンバル枠３２を有
する。ジンバル３０は、フライホイール支持体１４を回
転可能に支持する２軸であるｘ軸とｙ軸とが互いに直交
するため、それら２軸間で振動が連成しないという特徴
を有する。

【００１９】ジンバル３０は、さらに、ｘ軸に沿って延
びるとともにそのｘ軸まわりにフライホイール支持体１
４と一体的に回転させられる第１支持軸３４と、ｙ軸に
沿って延びるとともにそのｙ軸まわりにジンバル枠３２
と一体的に回転させられる第２支持軸３６とを備えてい
る。第１支持軸３４は、フライホイール支持体１４に、
ｘ軸上における正領域と負領域とにおいてそれぞれ設け
られている。また、同様に、第２支持軸３６は、ジンバ
ル枠３２に、ｙ軸上における正領域と負領域とにおいて
それぞれ設けられている。

【００２０】システムは、さらに、(a) フライホイール
支持体１４とジンバル枠３２とに連携させられ、それら
のｘ軸まわりの相対位置をニュートラル位置に向かって
付勢する第１ばね要素Ｓ１および第１ダンパ要素Ｄ１
（共に図示しない。以下、それらを「第１ばね・ダンパ
系」と総称する）と、(b) フライホイール支持体１４と
支持台１０とに連携させられ、それらのｙ軸まわりの相
対位置をニュートラル位置に向かって付勢する第２ばね
要素Ｓ２および第２ダンパ要素Ｄ２（共に図示しない。
以下、それらを「第２ばね・ダンパ系」と総称する）と
を備えている。

【００２１】第１ばね要素Ｓ１は、フライホイール支持
体１４とジンバル枠３２とのｘ軸まわりの相対角である
第１相対角に応じた弾性力をフライホイール支持体１４
にｘ軸まわりに発生させる。第１ダンパ要素Ｄ１は、第
１相対角の変化速度である第１相対角速度に応じた減衰
力をフライホイール支持体１４にｘ軸まわりに発生させ
る。第２ばね要素Ｓ２は、フライホイール支持体１４と
支持台１０とのｙ軸まわりの相対角である第２相対角に
応じた弾性力をジンバル枠３２を介してフライホイール
支持体１４にｙ軸まわりに発生させる。第２ダンパ要素
Ｄ２は、第２相対角の変化速度である第２相対角速度に
応じた減衰力をジンバル枠３２を介してフライホイール
支持体１４にｙ軸まわりに発生させる。

【００２２】システムは、さらに、後述の最適な力伝達
特性を実現するために、コントローラ要素４０を備えて
いる。

【００２３】コントローラ要素４０は、(a) 各軸まわり
の相対角および相対角速度の少なくとも一方と、それと
同じ軸まわりのモーメントとの間における力学的関係を
制御することと、(b) ｘ軸とｙ軸との一方のまわりの相
対角および相対角速度との少なくとも一方と、ｘ軸とｙ
軸との他方のまわりのモーメントとの間における力学的
関係を制御することとの双方が可能である。したがっ
て、同じ軸間における力学的関係は、前述の第１または
第２ばね・ダンパ系Ｓ１，Ｄ１，Ｓ２，Ｄ２とコントロ
ーラ要素４０との共同により制御可能であるのに対し
て、異なる軸間における力学的関係は、コントローラ要
素４０のみにより制御可能である。

【００２４】２．座標系および各種変数の定義

【００２５】(1) 座標系の定義 支持台１０には、ｘ軸とｙ軸とｚ軸とが互いに直交する
座標系が固定されている。この座標系は、絶対空間に固
定の絶対座標系との相対位置関係が変化するものである
ことから、相対座標系と称することができる。

【００２６】(2) 各種変数の定義 Θ_x ：支持台１０のｘ軸まわりの絶対回転角 Θ_y ：支持台１０のｙ軸まわりの絶対回転角 θ_x ：フライホイール支持体１４のｘ軸まわりの絶対回
転角 θ_y ：フライホイール支持体１４のｙ軸まわりの絶対回
転角 θ_x −Θ_x ：支持台１０とフライホイール支持体１４と
のｘ軸まわりの相対回転角である第１相対角 θ_y −Θ_y ：支持台１０とフライホイール支持体１４と
のｙ軸まわりの相対回転角である第２相対角 Ω_x ：支持台１０のｘ軸まわりの角速度 Ω_y ：支持台１０のｙ軸まわりの角速度 ω_x ：フライホイール支持体１４のｘ軸まわりの角速度 ω_y ：フライホイール支持体１４のｙ軸まわりの角速度 ω_z ：フライホイール支持体１４のｚ軸まわりの角速度 ω_x −Ω_x ：第１相対角の変化速度である第１相対角速
度 ω_y −Ω_y ：第２相対角の変化速度である第２相対角速
度 ｋ_x ：第１ばね要素Ｓ１の弾性係数 ｋ_y ：第２ばね要素Ｓ２の弾性係数 ｃ_x ：第１ダンパ要素Ｄ１の減衰係数 ｃ_y ：第２ダンパ要素Ｄ２の減衰係数 Ｍ_x ：フライホイール支持体１４に作用するｘ軸まわり
のモーメント Ｍ_y ：フライホイール支持体１４に作用するｙ軸まわり
のモーメント

【００２７】３．システムが実現すべき最適な力伝達特
性

【００２８】(1) 相対角の低減と軸受荷重の低減との両
立

【００２９】システムにおいては、フライホイール支持
体１４と支持台１０との相対角（θ _x −Θ_x ），（θ_y
−Θ_y ）の絶対値とモーメントＭ_x ，Ｍ_y の絶対値との
和ができる限り小さくなることが最適である。モーメン
トＭ_x が小さくなることは、フライホイール１２の軸受
２６に、ｘ軸と交差する方向に作用する軸受荷重が小さ
くなることを意味し、また、同様に、モーメントＭ_y が
小さくなることは、フライホイール１２の軸受２６に、
ｙ軸と交差する方向に作用する軸受荷重が小さくなるこ
とを意味する。具体的には、システムを評価する評価関
数Ｊ Ｊ＝ａ₁ （θ_x −Θ_x ）² ＋ａ₂ （θ_y −Θ_y ）² ＋ｂ
₁ Ｍ_x ² ＋ｂ₂ Ｍ_y ² が最小になることが最適である。ここに、係数ａ₁ ，ａ
₂ ，ｂ₁ およびｂ₂ は、実験，シミュレーション等によ
り設定される。

【００３０】(2) ジャイロ効果の低減と相対角の低減と
の両立

【００３１】フライホイール支持体１４と支持台１０と
の相対角（以下、単に「相対角」という）の変化を自由
に許容すれば、フライホイール１２のジャイロ効果が低
減される。しかし、相対角の変化を自由に許容すると、
支持台１０の姿勢変化により相対角が著しく増加する。
ここに、相対角の増加は一般に、フライホイール支持体
１４に干渉することなくシステムを収容するスペースの
大形化を招く。また、システムにおいては、モータ／発
電機２８がフライホイール支持体１４に共に揺動するよ
うに取り付けられ、また、モータ／発電機２８から電線
が外部に延びるのが普通であるため、相対角の増加によ
り、モータ／発電機２８の電線の取り回しの設計が困難
になる。

【００３２】本発明者らは、ジャイロ効果が軸受荷重お
よび車体姿勢に及ぼす悪影響の強さと、ジャイロ効果に
起因したフライホイール支持体１４の歳差運動の周波数
との関係について研究を行い、その結果、ジャイロ効果
の悪影響の強さは、周波数領域全域において強いわけで
はなく、歳差運動の共振周波数近傍の周波数帯域に限ら
れるという事実に気がついた。

【００３３】したがって、このような知見に基づいて検
討すれば、周波数領域全域のうち、問題の周波数帯域よ
り周波数が低い領域においては、ジャイロ効果の悪影響
がそれほど問題にならないから、相対角の変化を抑制す
る一方、問題の周波数帯域およびそれより周波数が高い
領域においては、相対角の変化を抑制しないように、相
対角の変化の抑制度合いと歳差運動の周波数との関係を
制御することとすれば、ジャイロ効果の低減と相対角の
低減とが両立することとなる。

【００３４】４．理想的な伝達関数の特性

【００３５】(1) ｘ−ｘ軸間における理想的な伝達関数
の特性 第１相対角（θ_x −Θ_x ）を入力、モーメントＭ_x を出
力とする第１力伝達系を想定する。運動方程式は、モー
メントＭ_x を軸受荷重として扱うことを条件に、 Ｍ_x ＝ｋ_x （θ_x −Θ_x ）−ｃ_x d/dt（θ_x −Θ_x ） となる。

【００３６】図３には、第１力伝達系の伝達関数がボー
ド線図で示されている。同図には、第１力伝達系全体の
特性が破線グラフで、コントローラ要素４０のみによっ
て実現される特性が実線グラフでそれぞれ示されてい
る。

【００３７】破線グラフは、第１力伝達系を記述する伝
達関数の位相が−１８０度であることを示している。位
相が−１８０度であるということは、例えば、第１ばね
要素Ｓ１および第１ダンパ要素Ｄ１の各々につき、ある
向きの変位に対して、それとは逆向きにモーメントＭ_x
が作用することを意味し、これは、普通のばね要素およ
びダンパ要素と同じ特性である。よって、第１ばね要素
Ｓ１および第１ダンパ要素Ｄ１の特性を変更しさえすれ
ば、最適な力伝達特性を容易に実現できる。

【００３８】図４には、図３の破線グラフ（第１力伝達
系全体の伝達関数）と同じものは破線グラフ、特性が最
適化された第１ばね要素Ｓ１および第１ダンパ要素Ｄ１
によって実現される第１力伝達系の伝達関数は実線グラ
フでそれぞれ示されている。

【００３９】(2) ｙ−ｙ軸間における理想的な伝達関数
の特性 第２相対角（θ_y −Θ_y ）を入力、モーメントＭ_y を出
力とする第２力伝達系を想定する。運動方程式は、モー
メントＭ_y を軸受荷重として扱うことを条件に、 Ｍ_y ＝ｋ_y （θ_y −Θ_y ）−ｃ_y d/dt（θ_y −Θ_y ） となる。

【００４０】図５には、第２力伝達系の伝達関数がボー
ド線図で示されている。同図には、第２力伝達系全体の
特性が破線グラフで、コントローラ要素４０のみによっ
て実現される特性が実線グラフでそれぞれ示されてい
る。

【００４１】破線グラフは、第２力伝達系を記述する伝
達関数の位相が、低周波数領域（約１（Ｈｚ）以下の領
域）において０度であることを示している。位相が０度
であるということは、例えば、第２ばねＳ２および第２
ダンパ要素Ｄ２の各々につき、ある向きの変位に対し
て、それと同じ向きにモーメントＭ_y が作用することを
意味し、これは、普通のばね要素およびダンパ要素とは
全く逆の特性である。よって、第２ばね要素Ｓ２および
第２ダンパ要素Ｄ２の特性を変更しても、最適な力伝達
特性を実現できない。

【００４２】そこで、低周波領域の位相特性を無視し、
ゲイン特性のみを実現すべく、第２ばね要素Ｓ２および
第２ダンパ要素Ｄ２の特性を変更することとする。

【００４３】図６には、図５の破線グラフ（第２力伝達
系全体の伝達関数）と同じものは破線グラフ、特性が最
適化された第２ばね要素Ｓ２および第２ダンパ要素Ｄ２
によって実現される第２力伝達系の伝達関数は実線グラ
フでそれぞれ示されている。

【００４４】(3) ｘ−ｙ軸間における理想的な伝達関数
の特性

【００４５】 第１相対角（θ_x −Θ_x ）を入力、モ
ーメントＭ_y を出力とする第３力伝達系について 図７には、第３力伝達系の伝達関数がボード線図で示さ
れている。同図には、第３力伝達系全体の特性（コント
ローラ要素４０のみによって実現される）が実線グラフ
で示されている。第３力伝達系の伝達関数の位相は、歳
差運動の共振周波数近傍で約０度である。

【００４６】 第２相対角（θ_y −Θ_y ）を入力、モ
ーメントＭ_x を出力とする第４力伝達系について 図８には、第４力伝達系の伝達関数がボード線図で示さ
れている。同図には、第４力伝達系全体の特性（コント
ローラ要素４０のみよって実現される）が実線グラフで
示されている。第４力伝達系の伝達関数の位相は、歳差
運動の共振周波数近傍で約−１８０度である。

【００４７】 第３および第４力伝達系相互の関係に
ついて このように、ｘ−ｙ間において、伝達特性の位相が、力
の伝達方向によって互いに逆向きとなる。ｘ軸からｙ軸
を見た場合に成立する力学的関係が、逆にｙ軸からｘ軸
を見た場合に成立しないのである。

【００４８】また、ｘ軸からｙ軸までの力伝達は、普通
のばね要素およびダンパ要素の少なくとも一方で構成さ
れる対抗力発生要素では実現できないのに対して、ｙ軸
からｘ軸までの力伝達は、実現できる。したがって、ｘ
軸とｙ軸との間に、対抗力発生要素を介在させ、かつ、
その対抗力発生要素を、ｘ軸からｙ軸までの力伝達は許
容されるが、ｙ軸からｘ軸までの力伝達は阻止されるよ
うに方向性を持たせることが必要となる。

【００４９】５．理想的な伝達関数の特性を実現するコ
ントローラ要素４０

【００５０】(1) 原理

【００５１】 パッシブ型 コントローラ要素４０は、一方の軸まわりの相対角の変
化により、他方の軸まわりにフライホイール支持体１４
がジャイロ効果により運動することを抑制するように設
計する。具体的には、異なる軸間における力の伝達を、
一対のプーリがワイヤにより互いに連結されたプーリ装
置により行うように設計する。コントローラ要素４０
は、フライホイール支持体１４のジャイロ効果を抑制す
るためのエネルギを、システムが外乱として受けたエネ
ルギによって生成するのであり、そのエネルギを積極的
に生成しない点で、パッシブ型であると称することがで
きる。

【００５２】 少なくともダンパ要素を含む力発生部 コントローラ要素４０は、一方の軸まわりの相対角の変
化に応じた力を、ばね要素とダンパ要素とのうち少なく
ともダンパ要素を含む力発生部を含み、その力発生部に
より発生させられた力により、他方の軸まわりにフライ
ホイール支持体１４がジャイロ効果により運動すること
を抑制する。

【００５３】 力発生部の力学的特性 上記力発生部の力学的特性を、フライホイール支持体１
４の歳差運動の周波数の変化領域全域のうち、その歳差
運動の共振周波数より周波数が低い領域においては、相
対角の変化を抑制する一方、その共振周波数およびそれ
より周波数が高い領域においては、相対角の変化を抑制
しないように設定する。

【００５４】 ワンウェイクラッチ 前述のように、ｘ軸からｙ軸までの伝達特性と、ｙ軸か
らｘ軸までの伝達特性とでは、位相が互いに逆になって
いる。このようなシステムは、単純なプーリ装置および
単純なダンパ要素のみでは、実現が困難である。そこ
で、そのような力伝達における方向性をワンウェイクラ
ッチにより実現する。以下、ワンウェイクラッチを設け
た理由をさらに詳しく説明する。

【００５５】図９には、コントローラ要素４０を４組の
プーリ装置５０，５２，５４，５６を含むように構成し
た一例が示されている。それら４組のプーリ装置５０〜
５６は、第１ないし第４プーリ装置とそれぞれ呼称され
る。

【００５６】第１プーリ装置５０は、第１支持軸３４に
ｘ軸の正領域において一体的に回転可能に固定されたプ
ーリ６０と、第２支持軸３６にｙ軸の正領域において一
体的に回転可能に固定されたプーリ６２とがワイヤ６４
により互いに連結されて構成されている。第２プーリ装
置５２は、第２支持軸３６にｙ軸の正領域において一体
的に回転可能に固定されたプーリ６６と、第１支持軸３
４にｘ軸の負領域において一体的に回転可能に固定され
たプーリ６８とがワイヤ７０により互いに連結されて構
成されている。第３プーリ装置５４は、第１支持軸３４
にｘ軸の負領域において一体的に回転可能に固定された
プーリ７２と、第２支持軸３６にｙ軸の負領域において
一体的に回転可能に固定されたプーリ７４とがワイヤ７
６により互いに連結されて構成されている。第４プーリ
装置５６は、第２支持軸３６にｙ軸の負領域において一
体的に回転可能に固定されたプーリ７８と、第１支持軸
３４にｘ軸の正領域において一体的に回転可能に固定さ
れたプーリ８０とがワイヤ８２により互いに連結されて
構成されている。それら４組のプーリ装置５０，５２，
５４，５６はいずれも、前述のワンウェイクラッチを備
えていない。

【００５７】この例においては、フライホイール支持体
１４がｘ軸まわりに正回転させられると、同図の(a) に
示すように、第１プーリ装置５０についてのみ代表的に
説明すれば、プーリ６０がｘ軸まわりにフライホイール
支持体１４と一体的に正回転させられ、その結果、プー
リ６２がｙ軸まわりにジンバル枠３２およびフライホイ
ール支持体１４と一体的に正回転させられる。これに対
して、フライホイール支持体１４がｙ軸まわりに正回転
させられると、同図の(b) に示すように、プーリ６２が
ｙ軸まわりにジンバル枠３２およびフライホイール支持
体１４と一体的に正回転させられ、その結果、プーリ６
０がｘ軸まわりにフライホイール支持体１４と一体的に
正回転させられる。このように、ワンウェイクラッチが
ないため、ｘ軸からｙ軸までの力伝達と、ｙ軸からｘ軸
までの力伝達とで、位相が同じになってしまう。

【００５８】これに対して、図１０に示すように、第１
プーリ装置５０を、フライホイール支持体１４にｘ軸ま
わりの正回転が生じたときには、プーリ６０からプーリ
６２への力の伝達を行い、その結果、ジンバル枠３２お
よびフライホイール支持体１４がｙ軸まわりに正回転さ
せられるが、ジンバル枠３２およびフライホイール支持
体１４にｙ軸まわりの正回転が生じたときには、プーリ
６２からプーリ６０への力の伝達を行わず、その結果、
フライホイール支持体１４がｘ軸まわりに正回転させら
れなように設計するとともに、第２プーリ装置５２を、
ジンバル枠３２およびフライホイール支持体１４のｙ軸
まわりの正回転が生じたときは、プーリ６６からプーリ
６８への力伝達を行い、その結果、フライホイール支持
体１４がｘ軸まわりに逆回転させられるが、フライホイ
ール支持体１４にｘ軸まわりの逆回転が生じたときに
は、プーリ６８からプーリ６６への力の伝達を行わず、
その結果、ジンバル枠３２およびフライホイール支持体
１４がｙ軸まわりに正回転させられないように設計する
ことが考えられる。このようにすれば、ｘ軸からｙ軸ま
での力伝達と、ｙ軸からｘ軸までの力伝達とで、位相が
逆になる。

【００５９】このような力伝達技術は、１組のプーリ装
置に着目して検討すれば、図１１に示すように、一方の
プーリＩに回転が与えられてそれがトリガ側となった場
合には、その回転がプーリＪに伝達されず、一方、他方
のプーリＪに回転が与えられてトリガ側となった場合に
は、そのプーリＪが駆動プーリとして機能して、それの
回転をプーリＩに伝達することとして表現される。

【００６０】そして、本実施形態においては、図１２に
示すように、プーリＪがそれと同軸の支持軸（第１およ
び第２支持軸３４，３６のうち対応するもの）に対して
相対回転可能とされるとともに、それらの間にワンウェ
イクラッチ８６が装着されている。これに対して、プー
リＩは、それと同軸の支持軸（第１および第２支持軸３
４，３６のうち対応するもの）に一体的に回転可能に固
定されている。

【００６１】 異径プーリ 本実施形態においては、各プーリ装置が、一対のプーリ
Ｉ，Ｊがエンドレスのワイヤにより互いに連結されて構
成されている。さらに、それら一対のプーリＩ，Ｊのう
ち選択的に駆動プーリとして機能することが可能なプー
リＪに回転を与える支持軸の回転をトリガとしてプーリ
Ｊが駆動プーリとして選択的に機能することとなるよう
にするために、次のような対策が講じられている。すな
わち、プーリＪの直径がプーリＩの直径より大きくされ
ているのである。その結果、大プーリＪにおいて小プー
リＩにおけるより、各支持軸の同じ角速度に対応する各
プーリＩ，Ｊの周速度が大きくなる。したがって、プー
リＪに回転を与える支持軸の正方向回転に対してより敏
感にワンウェイクラッチ８６が応答してその正方向回転
をプーリＩに伝達する。

【００６２】なお付言すれば、各プーリＩ，Ｊについて
「正回転」とは、一対のプーリＩ，ＪにおけるプーリＩ
を左側、プーリＪを右側に見た場合に各プーリＩ，Ｊを
反時計方向に回転させることをいう。したがって、プー
リＪは、ｘ軸の正領域と負領域とにそれぞれ配置される
が、正領域に配置されたプーリＪは、それの正回転方向
と、そのプーリＪのｘ軸まわりの正の回転方向とが互い
に一致する一方、負領域に配置されたプーリＪは、それ
の正回転方向と、そのプーリＪのｘ軸まわりの負の回転
方向とが互いに一致することになる。

【００６３】 擬似スカイフックダンパ 本実施形態においては、各軸ごとに支持台１０とジンバ
ル枠３２との間に前記第１ばね・ダンパ系Ｓ１，Ｄ１が
装着されるとともに、各軸ごとにジンバル枠３２とフラ
イホイール支持体１４との間に前記第２ばね・ダンパ系
Ｓ２，Ｄ２が装着されている。そのため、フライホイー
ル支持体１４の振動がそれらばね・ダンパ系Ｓ１，Ｄ
１，Ｓ２，Ｄ２により抑制される反面、車体が振動する
と、その振動がそれらばね・ダンパ系Ｓ１，Ｄ１，Ｓ
２，Ｄ２によりフライホイール支持体１４に伝達され、
フライホイール支持体１４が加振されてしまう。

【００６４】したがって、本実施形態においては、車体
振動をフライホイール支持体１４に伝達することなく、
そのフライホイール支持体１４のジャイロ効果を抑制す
る擬似スカイフックダンパの存在が要望される。

【００６５】(2) 具体的構成 図１に示すように、コントローラ要素４０は、４個のプ
ーリ体９０，９２，９４，９６を備え、それらプーリ体
９０〜９６と４組のエンドレスのワイヤ９８とによって
４組のプーリ装置１００，１０２，１０４，１０６を構
成している。

【００６６】各プーリ体９０〜９６は、直径が大きい大
プーリ１１０と小プーリ１１２とが互いに同軸に連結さ
れて構成されている。各プーリ体９０〜９６は、第１お
よび第２支持軸３４，３６のうち対応するもの（以下、
「対応支持軸」という）に同軸に連結されている。ただ
し、大プーリ１１０は、対応支持軸にワンウェイクラッ
チ８６を介して連結され、一方、小プーリ１１２は、対
応支持軸に常に一体的に回転可能に連結されている。４
個のプーリ体９０〜９６は、第１ないし第４プーリ体と
それぞれ呼称される。第１プーリ体９０は、フライホイ
ール支持体１４の前部（ｘ軸の正領域）において第１支
持軸３４に連結されている。第２プーリ体９２は、ジン
バル枠３２の前部（ｙ軸の正領域）において第２支持軸
３６に連結されている。第３プーリ体９４は、フライホ
イール支持体１４の後部（ｘ軸の負領域）において第１
支持軸３４に連結されている。第４プーリ体９６は、ジ
ンバル枠３２の後部（ｙ軸の負領域）において第２支持
軸３６に連結されている。

【００６７】４組のプーリ装置１００〜１０６は、第１
ないし第４プーリ装置とそれぞれ呼称される。第１プー
リ装置１００は、第１プーリ体９０の大プーリ１１０と
第２プーリ体９２の小プーリ１１２とがワイヤ９８によ
り互いに連結された構成を有するとともに、大プーリ１
１０と第１支持軸３４との間に設けられたワンウェイク
ラッチ８６を備えている。第２プーリ装置１０２は、第
２プーリ体９２の大プーリ１１０と第３プーリ体９４の
小プーリ１１２とがワイヤ９８により互いに連結された
構成を有するとともに、大プーリ１１０と第２支持軸３
６との間に設けられたワンウェイクラッチ８６を備えて
いる。第３プーリ装置１０４は、第３プーリ体９４の大
プーリ１１０と第４プーリ体９６の小プーリ１１２とが
ワイヤ９８により互いに連結された構成を有するととも
に、大プーリ１１０と第１支持軸３４との間に設けられ
たワンウェイクラッチ８６を備えている。第４プーリ装
置１０６は、第４プーリ体９６の大プーリ１１０と第１
プーリ体９０の小プーリ１１２とがワイヤ９８により互
いに連結された構成を有するとともに、大プーリ１１０
と第２支持軸３６との間に設けられたワンウェイクラッ
チ８６を備えている。

【００６８】各プーリ装置１００〜１０６においては、
大プーリ１１０と小プーリ１１２とがワイヤ９８により
互いに連結されている。ワイヤ９８は、ジンバル枠３２
の４個のコーナ部のうち各プーリ装置１００〜１０６に
対応するコーナ部に沿って屈曲して配置されている。ジ
ンバル枠３２には、ワイヤ９８にテンションを与えるた
めのテンションプーリ１１６がブラケット１１８を介し
て取り付けられている。

【００６９】図１２には、１組のプーリ装置が代表的
に、かつ、それの小プーリＩと大プーリＪとが同一平面
上に展開された状態で示されている。その代表的なプー
リ装置が第１プーリ装置１００である場合には、小プー
リＩは、ｙ軸の正領域に設けられたプーリに相当し、大
プーリＪは、ｘ軸の正領域に設けられたプーリに相当す
ることになる。

【００７０】大プーリＪにおいては、プーリ外枠要素１
２０とプーリ内軸要素１２２とが互いに同軸に、かつ、
相対回転可能に配置されている。プーリ内軸要素１２２
は、その大プーリＪが第１プーリ体９０または第３プー
リ体９４に属する場合には、第１支持軸３４にそれと一
体的に回転可能に連結され、これに対して、第２プーリ
体９２または第４プーリ体９６に属する場合には、第２
支持軸３６にそれと一体的に回転可能に連結されてい
る。

【００７１】それらプーリ外枠要素１２０とプーリ内軸
要素１２２との間にワンウェイクラッチ８６が同軸に設
けられている。ワンウェイクラッチ８６は、プーリ内軸
要素１２２の外周に沿ってほぼ等間隔で配置された複数
個のカム要素１２４と、それらカム要素１２４の外側に
配置されたクラッチ外枠要素１２６とを備えている。各
カム要素１２４は、プーリ内軸要素１２２に対して回動
中心点Ｏまわりに回動可能に連結されている。各カム要
素１２４は、プーリ内軸要素１２２の中心から遠ざかる
向きに回動させられるとクラッチ外枠要素１２６の内周
面である摩擦面に係合させられ、プーリ内軸要素１２２
の回転力がクラッチ外枠要素１２６に伝達され、それに
より、プーリ内軸要素１２２とクラッチ外枠要素１２６
とが一体的に回転させられる。また、各カム要素１２４
は、図示しない復元ばねにより、クラッチ外枠要素１２
６から最も離れた初期位置に復元するように常時付勢さ
れている。

【００７２】クラッチ外枠要素１２６とプーリ外枠要素
１２０との間にダンパ要素１３０が装着されている。ダ
ンパ要素１３０は、それらクラッチ外枠要素１２６とプ
ーリ外枠要素１２０との周速度差に応じた減衰力をそれ
らクラッチ外枠要素１２６とプーリ外枠要素１２０とに
互いに逆向きに作用させる。

【００７３】ここで、ワンウェイクラッチ８６の作動を
説明する。

【００７４】 記号の定義について まず、作動の説明に用いる記号を以下のように定義す
る。 ωi ：プーリＩの角速度 Ｒi ：プーリＩの半径 ωj ：プーリＪの角速度 ωjo：プーリ外枠要素１２０の角速度 ωjc：クラッチ外枠要素１２６の角速度 Ｒjo：プーリ外枠要素１２０の半径 Ｒjc：クラッチ外枠要素１２６の内周面の直径

【００７５】ただし、説明を簡単にするために、プーリ
外枠要素１２０の厚さと、ダンパ要素１３０の厚さとは
共に、それぞれの半径に対して十分に小さいことに着目
することにより、０であるとみなす。よって、プーリ外
枠要素１２０の半径Ｒjoと、クラッチ外枠要素１２６の
外周面の半径とが互いに一致することになる。

【００７６】 カム要素１２４がクラッチ外枠要素１
２６の内周面に接触する条件について プーリＪが回転する場合、カム要素１２４には、それの
重心に、プーリＪの回転による遠心力と、プーリＪの回
転変動による周方向慣性力と、重力と、上記復元ばねに
よるカム要素１２４の復元力とが作用する。カム要素１
２４の回動中心点Ｏとそれの重心とを結んだ線Ｌ１と、
回動中心点とプーリ内軸要素１２２の中心点とを結んだ
線Ｌ２とが成す角度と、上記復元力の大きさと、カム要
素１２４の慣性と、その形状などを相互に適当に調整す
れば、プーリＪの回転状態が基準状態以上になると、カ
ム要素１２４がクラッチ外枠要素１２６の内周面に接触
する。

【００７７】本実施形態においては、プーリＪの回転角
がせいぜい６０度というように小さく、同じ方向に回転
し続けることはない。したがって、カム要素１２４の回
動中心点まわりの動きは、プーリＪの回転変動による周
方向慣性力と、上記復元ばねによるカム要素１２４の復
元力とによって決まる。すなわち、正回転時には、その
回転の変動による慣性力（カム要素１２４をクラッチ外
枠要素１２６に接近させる向きに作用する）が復元ばね
による復元力より大きくなると、カム要素１２４がクラ
ッチ外枠要素１２６の内周面に接近させられ、一方、逆
回転時には、その回転の変動による慣性力（カム要素１
２４をクラッチ外枠要素１２６から離間させる向きに作
用する）と復元ばねの復元力との共同により、カム要素
１２４がクラッチ外枠要素１２６の内周面から離間させ
られる。カム要素１２４は、クラッチ外枠要素１２６の
内周面に接触しない状態では、カム要素１２４の慣性や
復元力などを考慮すると、正回転時に、慣性力が復元力
より大きくなった後多少遅れて、クラッチ外枠要素１２
６の内周面に接触する。また、カム要素１２４は、クラ
ッチ外枠要素１２６の内周面に接触している状態では、
その接触面の摩擦や慣性を考慮すると、正回転から逆回
転に転じた後多少遅れて、クラッチ外枠要素１２６の内
周面から離間させられる。慣性力，復元力などを調整す
ることによって正回転時における上記遅れを調整すれ
ば、正回転時におけるプーリ内軸要素１２２の角速度
（回転数）が一定値以上である場合においてのみ、カム
要素１２４がクラッチ外枠要素１２６の内周面に接触す
るようにすることが可能となる。

【００７８】 プーリ径が異なる理由について プーリ径は、図１２に示すように、プーリＪにおいてプ
ーリＩにおけるより大きくされている。この技術は前述
したが、ここでは、その技術をさらに詳しく説明する。
ただし、その説明を簡単にするために、プーリ外枠要素
１２０の角速度ωjoとクラッチ外枠要素１２６の角速度
ωjcとが、相対回転の原因となるダンパ要素１３０の介
在にもかかわらず、互いに等しいと仮定する。

【００７９】プーリＩとＪとが、実質的に伸縮しないワ
イヤ９８により互いに連結されているため、プーリＩの
周速度Ｒi ωi とプーリＪの周速度Ｒjoωjoとが互いに
一致し、よって、 Ｒi ωi ＝Ｒjoωjo なる式で表される関係が成立する。一方、前記仮定か
ら、プーリ外枠要素１２０の角速度ωjoとクラッチ外枠
要素１２６の角速度ωjcとの間に、 ωjo＝ωjc なる式で表される関係が成立する。したがって、クラッ
チ外枠要素１２６の角速度ωjcは、 ωjc＝（Ｒi ／Ｒjo）ωi なる式で表される。また、クラッチ外枠要素１２６のう
ちカム要素１２４と接触すべき部位の周速度（以下、
「クラッチ側周速度」という）は、 Ｒjcωjc で表され、これに対して、その部位におけるカム要素１
２４の周速度（以下、「カム側周速度」という）は、 Ｒjcωj で表される。

【００８０】ここで、カム側周速度Ｒjcωj がクラッチ
側周速度Ｒjcωjcより大きく、 Ｒjcωj −Ｒjcωjc＞０ なる式で表される関係が成立する場合には、よく知られ
たドーボ摩擦継手におけると同様に、カム要素１２４と
クラッチ外枠要素１２６との間において力のやりとりが
行われ、その力が相互にとっての回転力となる。この場
合、結局、力がプーリＪからプーリＩに伝達されること
になる。

【００８１】これに対して、カム側周速度Ｒjcωj がク
ラッチ側周速度Ｒjcωjcより小さく、 Ｒjcωj −Ｒjcωjc＜０ なる式で表される関係が成立する場合には、ドーボ摩擦
継手におけると同様に、カム要素１２４とクラッチ外枠
要素１２６との間において力のやりとりが瞬間的には行
われるが、その力によりカム要素１２４が回動中心点Ｏ
を中心にプーリ内軸要素１２２に接近する向きに回動さ
せられ、両者間における力のやりとりが不可能な状態と
なる。この場合、力がプーリＪからプーリＩに伝達され
ることはない。

【００８２】本実施形態においては、プーリ内軸要素１
２２が正方向に回転した場合のみ、力をプーリＪからプ
ーリＩに伝達し、逆方向に回転した場合には、伝達しな
いように設計される。

【００８３】力がプーリＪからプーリＩに伝達される状
態にあるか伝達されない状態にあるか、すなわち、カム
側周速度Ｒjcωj からクラッチ側周速度Ｒjcωjcを引き
算した値である周速度差（Ｒjcωj −Ｒjcωjc）の符号
の正負は、プーリ内軸要素１２２の角速度ωj の影響の
みならず、クラッチ外枠要素１２６の角速度ωjcの符号
の正負およびそれの絶対値の影響も受ける。ここで、改
めて、クラッチ外枠要素１２６の角速度ωjcに着目する
と、上記のように、 ωjc＝（Ｒi ／Ｒjo）ωi なる式で表されるから、（Ｒi ／Ｒjo）の値を十分小さ
い値に設定すれば、クラッチ外枠要素１２６の角速度ω
jcも十分に小さい値に設定される。したがって、（Ｒi
／Ｒjo）の値を十分小さい値に設定すれば、周速度差
（Ｒjcωj −Ｒjcωjc）の符号の正負が、ほぼクラッチ
外枠要素１２６の角速度ωjcの正負だけで決まることに
なる。

【００８４】したがって、本実施形態においては、プー
リＩの半径Ｒi がプーリ外枠要素１２０の半径Ｒjoすな
わちプーリＪの半径より小さく設定されている。

【００８５】 フライホイール１２のスピン方向とプ
ーリの接続態様との関係について本実施形態において
は、図１に示すように、各プーリ体９０〜９６の大プー
リ１１０が、ｘ軸とｙ軸との交点を中心として時計方向
において隣接するプーリ体の小プーリ１１２に、ワイヤ
９８により連結されているが、このように時計方向にお
いて隣接するプーリ体９０〜９６の小プーリ１１２に連
結されるのか、これとは異なり、反時計方向において隣
接するプーリ体９０〜９６の小プーリ１１２に連結され
るのかは、フライホイール１２がそれのスピン軸線まわ
りに回転する方向に依存する。以下、このことをさらに
詳しく説明する。

【００８６】フライホイール１２の運動方程式は次のよ
うになる。 Ｉ_x d(ω_x )/dt＝−ｋ_x （θ_x −Θ_x ）−ｃ_x （ω_x −
Ω_x ）＋Ｉ_z ω_z ω_y Ｉ_y d(ω_y )/dt＝−ｋ_y （θ_y −Θ_y ）−ｃ_y （ω_y −
Ω_y ）−Ｉ_z ω_z ω_x ただし、 Ｉ_x ：フライホイール１２のｘ軸まわりの慣性モーメン
ト Ｉ_y ：フライホイール１２のｙ軸まわりの慣性モーメン
ト Ｉ_z ：フライホイール１２のｙ軸まわりの慣性モーメン
ト

【００８７】それら２式においては、Ｉ_z ω_z ω_y とい
う項と、Ｉ_z ω_z ω_x という項とが共に、フライホイー
ル１２の、回転による慣性項を表していて、フライホイ
ール１２のジャイロ効果に関係している。ジャイロ効果
は、角速度ω_y またはω_x が変化することに応答してフ
ライホイール１２にモーメント（以下、「ジャイロモー
メント」という）が、角速度ω_y またはω_x が変化する
向きとフライホイール１２の角速度ω_z の向きとに応じ
た向きに作用する現象をいう。ジャイロモーメントが作
用する向きは、いわゆる右手の法則により、右手の親指
を、フライホイール１２の角速度ω_z の向き（ただし、
フライホイール１２と同じ方向に右ねじを回転させた場
合にその右ねじが進行する向きと等しい）に対応させる
とともに、中指に、角速度ω_y またはω_x が変化する向
き（ただし、角速度ω_y またはω _x が変化する向きと同
じ向きに右ねじを回転させた場合にその右ねじが進行す
る向きと等しい）を対応させた場合に、その右手の人指
し指の向き（ただし、その人指し指の向きに右ねじが進
行するように場合にその右ねじを回転させる向きと等し
い）により表される。

【００８８】一方、一対のプーリＩ，Ｊは、ジャイロモ
ーメントを打ち消すように、一方の軸に生じた外乱モー
メントを他方の軸に伝達する。したがって、一対のプー
リＩ，Ｊにおいては、フライホイール１２の角速度ω_z
の向きが右方向であるか左方向であるかによって、一方
の軸に生じた外乱モーメントを他の軸に、それと同じ向
きに伝達するのか、逆向きに伝達するのかが決まる。

【００８９】本実施形態においては、図１３に示すよう
に、フライホイール１２を真上から見た場合に右方向に
回転させられるようになっているため、ｘ軸に生じた外
乱モーメントがｙ軸に、それと同じ向きに伝達されるよ
うに、ｘ軸上において正領域に位置する第１プーリ体９
０の大プーリＪが、ｙ軸上において正領域に位置する第
２プーリ体９２の小プーリＩに連結され、さらに、その
第２プーリ体９２の小プーリ１１２が、ｘ軸上において
負領域に位置する第３プーリ体９４の大プーリＪに連結
され、さらに、その第３プーリ体９４の小プーリＩが、
ｙ軸上において負領域に位置する第４プーリ体９６の大
プーリＪに連結され、さらに、その第４プーリ体９６の
大プーリＪが、第１プーリ体９０の小プーリＩに連結さ
れている。

【００９０】そして、フライホイール１２が上記の場合
とは逆向きに回転させられる場合には、プーリ間の接続
方向が上記の場合とは逆向きに変更されることになる。

【００９１】 ｘ−ｙ軸間における力の伝達について まず、図１３を参照しつつ概略的に説明する。フライホ
イール支持体１４がｘ軸まわりに正回転させられると、
左側の第１プーリ体９０から上側の第２プーリ体９２に
力が伝達され、ジンバル枠３２およびフライホイール支
持体１４がｙ軸まわりに正回転させられる。一方、フラ
イホイール支持体１４がｘ軸まわりに逆回転させられる
と、右側の第３プーリ体９４から下側の第４プーリ体９
６に力が伝達され、ジンバル枠３２およびフライホイー
ル支持体１４がｙ軸まわりに逆回転させられる。したが
って、正回転時であると逆回転時であるとを問わず、ｘ
軸からｙ軸を見た場合の正方向力伝達系の位相が０度と
なる。

【００９２】これに対して、フライホイール支持体１４
およびジンバル枠３２がｙ軸まわりに正回転させられる
と、上側の第２プーリ体９２から右側の第３プーリ体９
４に力が伝達され、フライホイール支持体１４がｙ軸ま
わりに逆回転させられる。一方、フライホイール支持体
１４およびジンバル枠３２がｙ軸まわりに逆回転させら
れると、下側の第４プーリ体９６から左側の第１プーリ
体９０に力が伝達され、フライホイール支持体１４がｘ
軸まわりに正回転させられる。したがって、正回転時で
あると逆回転時であるとを問わず、ｙ軸からｘ軸を見た
場合の正方向力伝達系の位相が−１８０度となる。

【００９３】したがって、本実施形態においては、ｘ軸
からｙ軸を見た場合の正方向力伝達系と、ｙ軸からｘ軸
を見た場合の正方向力伝達系とが、位相に関して１８０
度異なっている。

【００９４】次に、具体的に説明する。なお、各プーリ
装置１００〜１０６において大プーリＪが駆動プーリと
なるためにその大プーリＪが超えることが必要である角
速度をω₀ とする。

【００９５】１）｜ω_x ｜＜ω₀ かつ｜ω_y ｜＜ω₀ で
ある場合 この場合、４個の大プーリＪの中に、駆動プーリとして
機能し得るものは存在しない。よって、ｘ軸からｙ軸に
伝達されるモーメントも、ｙ軸からｘ軸に伝達されるモ
ーメントも０である。

【００９６】２）ω_x ＞ω₀ かつ｜ω_y ｜＜ω₀ である
場合 この場合、４個の大プーリＪのうち駆動プーリとして機
能し得るものは、第１プーリ体９０の大プーリＪのみで
ある。また、角速度ω_y は、小さいから、０であるとみ
なすことができる。したがって、この場合にｘ軸からｙ
軸に伝達されるモーメントＭ_y は、 Ｍ_y ＝−ｃ_y （−Ｒi ω_x ）Ｒjo なる式で表され、また、ｘ軸に生じるモーメントＭ
_x は、 Ｍ_x ＝ ｃ_x （−Ｒjoω_x ）Ｒjo なる式で表される。このように、ｘ軸からｙ軸に伝達さ
れるモーメントＭ_y の符号は、角速度ω_x の符号と同じ
である。

【００９７】３）｜ω_x ｜＜ω₀ かつω_y ＞ω₀ である
場合 この場合、４個の大プーリＪのうち駆動プーリとして機
能し得るものは、第２プーリ体９２の大プーリＪのみで
ある。また、角速度ω_x は、小さいから、０であるとみ
なすことができる。したがって、この場合にｙ軸からｘ
軸に伝達されるモーメントＭ_x は、 Ｍ_x ＝ ｃ（−Ｒi ω_y ）Ｒjo なる式で表され、また、ｙ軸に生じるモーメントＭ
_y は、 Ｍ_y ＝ ｃ（−Ｒjoω_y ）Ｒjo なる式で表される。このように、ｙ軸からｘ軸に伝達さ
れるモーメントＭ_x の符号は、角速度ω_y の符号と逆で
ある。

【００９８】４）ω_x ＜ω₀ かつ｜ω_y ｜＜ω₀ である
場合 この場合、４個の大プーリＪのうち駆動プーリとして機
能し得るものは、第３プーリ体９４の大プーリＪのみで
ある。よって、上記２）の場合と同様に、ｘ軸からｙ軸
に伝達されるモーメントＭ_y は、 Ｍ_y ＝−ｃ（−Ｒi ω_x ）Ｒjo なる式で表される。このように、ｘ軸からｙ軸に伝達さ
れるモーメントＭ_y の符号は、角速度ω_x の符号と同じ
である。

【００９９】５）ω_y ＜ω₀ かつ｜ω_x ｜＜ω₀ である
場合 この場合、４個の大プーリＪのうち駆動プーリとして機
能し得るものは、第４プーリ体９６の大プーリＪのみで
ある。よって、上記３）の場合と同様に、ｙ軸からｘ軸
に伝達されるモーメントＭ_x は、 Ｍ_x ＝ ｃ（−Ｒi ω_y ）Ｒjo なる式で表される。このように、ｙ軸からｘ軸に伝達さ
れるモーメントＭ_x の符号は、角速度ω_y の符号と逆で
ある。

【０１００】６）ω_x ＞ω₀ かつω_y ＞ω₀ である場合 この場合、４個の大プーリＪのうち駆動プーリとして機
能し得るものは、第１プーリ体９０の大プーリＪと第２
プーリ体９２の大プーリＪとである。よって、第１プー
リ体９０と第２プーリ体９２との間においては、ｙ軸に
生じるモーメントＭ_y1が、 Ｍ_y1＝−ｃ（（Ｒi Ｒi ／Ｒjo）ω_y −Ｒi ω_x ）Ｒjo なる式で表され、また、ｘ軸に生じるモーメントＭ
_x1が、 Ｍ_x1＝ ｃ（Ｒi ω_y −Ｒjoω_x ）Ｒjo なる式で表される。また、第２プーリ体９２と第３プー
リ体９４との間においては、ｘ軸に生じるモーメントＭ
_x2が、 Ｍ_x2＝ ｃ（−（Ｒi Ｒi ／Ｒjo）ω_x −Ｒi ω_y ）Ｒ
jo なる式で表され、また、ｙ軸に生じるモーメントＭ
_y2が、 Ｍ_y2＝ ｃ（−Ｒi ω_x −Ｒjoω_y ）Ｒjo なる式で表される。そして、システム全体として見る
と、ｘ軸に生じるモーメントＭ_x は、 Ｍ_x ＝−ｃ（Ｒi Ｒi ＋ＲjoＲjo）ω_x なる式で表され、また、ｙ軸に生じるモーメントＭ
_y は、 Ｍ_y ＝−ｃ（Ｒi Ｒi ＋ＲjoＲjo）ω_y なる式で表される。

【０１０１】そして、それら２式から明らかなように、
モーメントＭ_x は角速度ω_y に依存せず、また、モーメ
ントＭ_y は角速度ω_x に依存しておらず、よって、シス
テム全体として見れば、ｘ軸からｙ軸に伝達されるモー
メントも、ｙ軸からｘ軸に伝達されるモーメントも０で
ある。

【０１０２】７）ω_x ＞ω₀ かつ ω_y ＜ω₀ である場
合 この場合、６）の場合と同様に、システム全体として見
ると、ｘ軸からｙ軸に伝達されるモーメントも、ｙ軸か
らｘ軸に伝達されるモーメントも０である。

【０１０３】８）ω_x ＜ω₀ かつ ω_y ＞ω₀ である場
合 この場合、６）の場合と同様に、システム全体として見
ると、ｘ軸からｙ軸に伝達されるモーメントも、ｙ軸か
らｘ軸に伝達されるモーメントも０である。

【０１０４】９）ω_x ＜ω₀ かつ ω_y ＜ω₀ である場
合 この場合、６）の場合と同様に、システム全体として見
ると、ｘ軸からｙ軸に伝達されるモーメントも、ｙ軸か
らｘ軸に伝達されるモーメントも０である。

【０１０５】 システムの検証

【０１０６】(i) 逆位相の検証 図１４には、各軸まわりの角速度ω_x ，ω_y と各軸まわ
りのモーメントＭ_x ，Ｍ_y との関係が４つのグラフで示
されている。(a) のグラフは、フライホイール支持体１
４に角速度ω_x を与えるとそれに応答してフライホイー
ル支持体１４にモーメントＭ_x が生じる様子を表すグラ
フである。(b) のグラフは、フライホイール支持体１４
に角速度ω_y を与えるとそれに応答してフライホイール
支持体１４にモーメントＭ_x が生じる様子を表すグラフ
である。(c) のグラフは、フライホイール支持体１４に
角速度ω_x を与えるとそれに応答してフライホイール支
持体１４にモーメントＭ_y が生じる様子を表すグラフで
ある。(d) のグラフは、フライホイール支持体１４に角
速度ω_y を与えるとそれに応答してフライホイール支持
体１４にモーメントＭ_y が生じる様子を表すグラフであ
る。

【０１０７】それらグラフから明らかなように、角速度
ω_x を入力、モーメントＭ_y を出力とする正方向力伝達
系（(c) のグラフ）と、角速度ω_y を入力、モーメント
Ｍを出力とする逆方向力伝達系（(b) のグラフ）とは、
それらを記述する伝達関数の位相に関して１８０度異な
っていることが分かり、理想とする力伝達特性が実現さ
れていることが分かる。

【０１０８】(ii) 擬似スカイフックダンパの検証 本実施形態においては、各軸ごとに装着された前記ばね
・ダンパ系Ｓ１，Ｄ１，Ｓ２，Ｄ２に加えて、前記ダン
パ要素１３０が配置されている。このダンパ要素１３０
は、それらばね・ダンパ系Ｓ１，Ｄ１，Ｓ２，Ｄ２のよ
うに同じ軸ごとに配置されているのではなく、異なる軸
間に配置されている。そして、そのダンパ要素１３０
は、フライホイール１２のジャイロ効果によってフライ
ホイール支持体１４が歳差運動をする際、それを抑制す
るように機能する。さらに、そのダンパ要素１３０は、
ばね・ダンパ系Ｓ１，Ｄ１，Ｓ２，Ｄ２とは異なり、車
体振動をフライホイール支持体１４に伝達するようには
機能せず、車体振動がばね・ダンパ系Ｓ１，Ｄ１，Ｓ
２，Ｄ２によりフライホイール支持体１４に伝達されて
それが加振されようとすると、それを抑制するように作
用する。ダンパ要素１３０がそのように作用すること
は、図１４の(a) および(d) に示すように、モーメント
Ｍ_x およびＭ_y が、 Ｍ_x ＝−ｃ_x ω_x Ｍ_y ＝−ｃ_y ω_y なる式で表され、このことは、仮にダンパ要素１３０を
同じ軸に配置した場合とは逆位相であることを表す。よ
って、車体振動がばね・ダンパ系Ｓ１，Ｄ１，Ｓ２，Ｄ
２によりフライホイール支持体１４に伝達されてそれが
加振されようとすると、それを抑制するようにダンパ要
素１３０が作用することが分かる。

【０１０９】(iii) 参考システムとの比較

【０１１０】(a) ステップ状外乱に対する整定性 図１５には、本実施形態においてフライホイール１２の
ｘ軸またはｙ軸まわりにステップ状外乱が入力された場
合に、各種パラメータが時間と共に変化する様子が６つ
の実線グラフで示されている。さらに、同図には、本実
施形態の構成要素から、異なる２軸間において力の伝達
を行うプーリ装置１００〜１０６およびダンパ要素１３
０を取り除いた参考システムにおいて同様な実験を行っ
た場合の結果が６つの破線グラフで示されている。参考
システムは、ｘ軸に関してはジンバル枠３２とフライホ
イール支持体１４との間に第１ばね・ダンパ系Ｓ１，Ｄ
１を有し、ｙ軸に関して支持台１０とジンバル枠３２と
の間に第２ばね・ダンパ系Ｓ２，Ｄ２を有する。それら
の実験は、ステップ状外乱に対するフライホイール１２
の姿勢の整定性を評価するために行った。

【０１１１】具体的には、同図の(a) の実線および破線
グラフは、ステップ状外乱に応答して回転角θ_x が時間
ｔと共に変化する様子を示しており、(b) の実線および
破線グラフは、ステップ状外乱に応答して回転角θ_y が
時間ｔと共に変化する様子を示している。また、(c) の
実線および破線グラフは、ステップ状外乱に応答して第
１相対角（θ_x −Θ_x ）が時間ｔと共に変化する様子を
示しており、(d) の実線および破線グラフは、ステップ
状外乱に応答して第２相対角（θ_y −Θ_y ）が時間ｔと
共に変化する様子を示している。それらグラフから明ら
かなように、本実施形態によれば、上記参考システムに
比較して、ステップ状外乱に対してフライホイール支持
体１４が短時間で整定する。

【０１１２】同図の(e) の実線および破線グラフは、ス
テップ状外乱に応答してモーメントＭ_x が時間ｔと共に
変化する様子を示しており、(f) の実線および破線グラ
フは、ステップ状外乱に応答してモーメントＭ_y が時間
ｔと共に変化する様子を示している。それらグラフから
明らかなように、本実施形態によれば、上記参考システ
ムに比較して、フライホイール支持体１４内においてフ
ライホイール１２を支持する軸受２６にステップ状外乱
に応答して作用する荷重が小さくて済む。

【０１１３】(b) パルス状外乱に対する減衰性 図１６には、本実施形態においてフライホイール１２の
ｘ軸またはｙ軸まわりにインパルス状外乱が入力された
場合に、各種パラメータが時間と共に変化する様子が６
つの実線グラフで示されている。さらに、同図には、上
記参考システムにおいて同様な実験を行った場合の結果
が６つの破線グラフで示されている。それらの実験は、
インパルス状外乱に対するフライホイール支持体１４の
歳差運動の減衰性を評価するために行った。

【０１１４】具体的には、同図の(a) の実線および破線
グラフは、インパルス状外乱に応答して回転角θ_x が時
間ｔと共に変化する様子を示しており、(b) の実線およ
び破線グラフは、インパルス状外乱に応答して回転角θ
_y が時間ｔと共に変化する様子を示している。また、
(c) の実線および破線グラフは、インパルス状外乱に応
答して第１相対角（θ_x −Θ_x ）が時間ｔと共に変化す
る様子を示しており、(d) の実線および破線グラフは、
インパルス状外乱に応答して第２相対角（θ_y −Θ_y ）
が時間ｔと共に変化する様子を示している。それらグラ
フから明らかなように、本実施形態によれば、上記参考
システムとは異なり、インパルス状外乱に対してそれの
初期においてのみフライホイール支持体１４に歳差運動
が生じるだけで、以後は減衰してニュートラル位置に保
持される。

【０１１５】同図の(e) の実線および破線グラフは、イ
ンパルス状外乱に応答してモーメントＭ_x が時間ｔと共
に変化する様子を示しており、(f) の実線および破線グ
ラフは、インパルス状外乱に応答してモーメントＭ_y が
時間ｔと共に変化する様子を示している。それらグラフ
から明らかなように、本実施形態によれば、上記参考シ
ステムに比較して、フライホイール支持体１４内におい
てフライホイール１２を支持する軸受２６にインパルス
状外乱に応答して作用する荷重が小さくて済む。

【０１１６】(c) ジャイロ効果の抑制と相対角の増加の
抑制との両立図１５の(c) および(d) のグラフを見る
と、上記参考システムを実施する場合には、ステップ状
外乱が入力されると、フライホイール支持体１４の歳差
運動の共振周波数と同じ周波数で振動し、約１０秒経過
すると、歳差運動が０に、すなわち、相対角が０に減衰
している。これに対して、本実施形態によれば、ステッ
プ状外乱が入力されると、歳差運動の共振周波数と同じ
周波数で振動することなくなめらかに歳差運動が０に向
かって減衰している。また、本実施形態によれば、歳差
運動が減衰する間、同図の(e) および(f) のグラフに示
すように、モーメントＭ_x ，Ｍ_y に、上記参考システム
におけるより遙に小さな変化しか現れていない。したが
って、本実施形態によれば、ジャイロ効果の低減と相対
角の低減とが高次元で両立している。

【０１１７】以上の説明から明らかなように、本実施形
態においては、コントローラ要素４０が「制御装置」を
構成し、コントローラ要素４０のうち第１および第３プ
ーリ装置１００，１０４が互いに共同して「第１ジャイ
ロ効果抑制機構」を構成し、コントローラ要素４０のう
ち第２および第４プーリ装置１０２，１０６が互いに共
同して「第２ジャイロ効果抑制機構」を構成しているの
である。また、第１および第３プーリ装置１００，１０
４における各小プーリＩが「第２プーリ」を構成し、各
大プーリＪが「第１プーリ」を構成し、各ワイヤ９８が
「第１力伝達媒体」を構成し、各ワンウェイクラッチ８
６が「第１ワンウェイクラッチ」を構成しているのであ
る。また、第２および第４プーリ装置１０２，１０６に
おける各小プーリＩが「第３プーリ」を構成し、各大プ
ーリＪが「第４プーリ」を構成し、各ワイヤ９８が「第
２力伝達媒体」を構成し、各ワンウェイクラッチ８６が
「第２ワンウェイクラッチ」を構成しているのである。
また、第１および第３プーリ装置１００，１０４におけ
る各ダンパ要素１３０が「第１力発生部」を構成し、ま
た、第２および第４プーリ装置１０２，１０６における
各ダンパ要素１３０が「第２力発生部」を構成している
のである。

【０１１８】なお付言すれば、本実施形態においては、
ダンパ要素１３０の作動特性が、そのダンパ要素１３０
とは理想的な特性が同じではないばね・ダンパ系Ｓ１，
Ｄ１，Ｓ２，Ｄ２の作動特性とは独立して設計すること
ができるため、ダンパ要素１３０の作動特性をより理想
的なものに近づけることが容易となる。

【０１１９】さらに付言すれば、本実施形態において
は、異なる軸間における力伝達がダンパ要素１３０を媒
介として行われるようになっており、しかも、プーリＩ
とＪとの相対速度が実質的に０である微小相対速度領域
と、負である相対速度領域では、力の伝達を行わないよ
うになっている。一方、微小相対速度領域では、フライ
ホイール支持体１４と支持台１０との相対角の変化を許
容しても、その変化がゆるやかであるため、フライホイ
ール１２に現れるジャイロ効果が小さい。そのため、微
小相対速度領域では、相対角の変化を許容しても問題は
なく、また、許容した方がかえってジャイロ効果が良好
に抑制される。

【０１２０】さらに付言すれば、本実施形態において
は、プーリＪの軸線まわりに外乱モーメントが生じ、か
つ、そのプーリＪが正方向に回転したときに、その外乱
モーメントがプーリＪからプーリＩに伝達されるように
なっているが、ワンウェイクラッチ８６として例えば遠
心クラッチを用いることにより、プーリＪの軸線まわり
に外乱モーメントが生じたときに、その外乱モーメント
がプーリＪからプーリＩに伝達されるようにしてもよ
い。

【０１２１】次に、本発明の第２実施形態を図面に基づ
いて説明する。ただし、本実施形態は、第１実施形態と
プーリの接続方向が異なるのみで、他の構成については
共通であるため、プーリの接続方向のみを詳細に説明
し、他の構成については同一の符号を使用することによ
って詳細な説明を省略する。

【０１２２】本実施形態においては、フライホイール１
２が第１実施形態とは逆向きに回転させられる。図１７
に示すように、フライホイール１２を真上から見た場合
に左方向に回転させられるようになっているのである。
そのため、本実施形態においては、プーリ間の接続方向
が第１実施形態とは逆向きになっている。

【０１２３】具体的には、同図に示すように、ｘ軸上に
おいて正領域に位置する第１プーリ体９０の大プーリ１
１０が、ｙ軸上において負領域に位置する第４プーリ体
９６の小プーリ１１２に連結されている。さらに、その
第４プーリ体９６の小プーリ１１２が、ｘ軸上において
負領域に位置する第３プーリ体９４の大プーリ１１０に
連結されている。さらに、その第３プーリ体９４の小プ
ーリ１１２が、ｙ軸上において正領域に位置する第２プ
ーリ体９２の大プーリ１１０に連結されている。さら
に、その第２プーリ体９２の大プーリ１１０が、ｘ軸上
において正領域に位置する第１プーリ体９０の小プーリ
１１２に連結されている。

【０１２４】そして、本実施形態においては、同図に示
すように、角速度ω_x を入力、モーメントＭ_y を出力と
する正方向力伝達系の位相が−１８０度となり、一方、
角速度ω_y を入力、モーメントＭ_x を出力とする逆方向
力伝達系の位相が０度となる。このように、力伝達系の
向きと位相との関係は、第１実施形態とは逆の関係であ
るが、正方向力伝達系と逆方向力伝達系とが、それらを
記述する伝達関数の位相に関して１８０度異なることが
実現されている。

【０１２５】次に、本発明の第３実施形態を説明する。
ただし、本実施形態は、ジャイロ効果を抑制する基本的
な理論は第１実施形態と共通で、それを実現するコント
ローラ要素の形式がアクティブ型である点で、パッシブ
型である第１実施形態と異なっているため、理論につい
ては説明を省略し、コントローラ要素のみを詳細に説明
する。

【０１２６】第１実施形態においては、車体姿勢の変化
によってシステムに生じた外乱モーメントを駆動源とし
て、機械的な構成により、その外乱モーメントが、ジャ
イロモーメントを打ち消すようにシステムに作用させら
れる。これに対して、本実施形態においては、ジャイロ
モーメントを打ち消すモーメントが電気的に発生させら
れる。

【０１２７】図１８には、コントローラ要素２００のハ
ードウェア構成が示されている。コントローラ要素２０
０は、フライホイール支持体１４のジンバル枠３２に対
するｘ軸まわりの相対回転を制御する駆動装置としての
ｘ軸アクチュエータ２０２を備えている。ｘ軸アクチュ
エータ２０２は例えば、サーボモータとして構成するこ
とができる。ｘ軸アクチュエータ２０２は、それのハウ
ジングにおいてジンバル枠３２に固定される一方、それ
の回転軸がフライホイール支持体１４に一体的に回転可
能に連結されている。ｘ軸アクチュエータ２０２は、ｘ
軸上において正領域に配置されている。ジンバル枠３２
には、ｘ軸上における負領域において、ｘ軸アクチュエ
ータ２０２の自重により生ずるモーメントに対抗するモ
ーメントを発生させるバランスウェイト２０４が固定さ
れている。ジンバル枠３２とフライホイール支持体１４
との間には、それらのｘ軸まわりの相対角および相対角
速度に応じた弾性力および減衰力をそれぞれ発生させる
第１ばね要素Ｓ１および第１ダンパ要素Ｄ１（共に図示
しない）が装着されている。

【０１２８】コントローラ要素２００は、さらに、ジン
バル枠３２の支持台１０に対するｙ軸まわりの相対回転
を制御する駆動装置としてのｙ軸アクチュエータ２０８
を備えている。ｙ軸アクチュエータ２０８は例えば、サ
ーボモータとして構成することができる。ｙ軸アクチュ
エータ２０８は、それのハウジングにおいて支持台１０
に固定される一方、それの回転軸がジンバル枠３２に一
体的に回転可能に連結されている。ｙ軸アクチュエータ
２０８は、ｙ軸上において負領域に配置されている。支
持台１０とジンバル枠３２との間には、それらのｙ軸ま
わりの相対角および相対角速度に応じた弾性力および減
衰力をそれぞれ発生させる第２ばね要素Ｓ２および第２
ダンパ要素Ｄ２（共に図示しない）が装着されている。

【０１２９】図１９には、コントローラ要素２００のソ
フトウェア構成が示されている。コントローラ要素２０
０は、フライホイール支持体１４のジンバル枠３２に対
するｘ軸まわりの角速度ω_x を検出するｘ軸角速度セン
サ２１０と、ジンバル枠３２の支持台１０に対するｙ軸
まわりの角速度ω_y を検出するｙ軸角速度センサ２１２
とを備えている。なお、各角速度センサ２１０，２１２
は、各相対角を検出する相対角センサと、それの検出値
を実質的に時間に関して微分することにより各相対角速
度を演算する演算器とを含むように構成することが可能
である。

【０１３０】コントローラ要素２００は、さらに、ＣＰ
Ｕ，ＲＯＭおよびＲＡＭを含むコンピュータ２１４を備
えている。そのコンピュータ２１４の入力側にｘ軸角速
度センサ２１０およびｙ軸角速度センサ２１２が接続さ
れ、それの出力側に上記ｘ軸アクチュエータ２０２およ
びｙ軸アクチュエータ２０８が接続されている。ＲＯＭ
にジャイロ効果抑制ルーチンが記憶されており、そのル
ーチンがＣＰＵによりＲＡＭを使用しつつ実行されるこ
とにより、フライホイール１２のジャイロ効果が２個の
アクチュエータ２１０，２１２によりアクティブ型で抑
制される。

【０１３１】図２０には、そのジャイロ効果抑制ルーチ
ンがフローチャートで表されている。本ルーチンは繰返
し実行される。各回の実行時には、まず、ステップＳ１
において、ｘ軸角速度センサ２１０およびｙ軸角速度セ
ンサ２１２により角速度ω_x，ω_y が検出される。次
に、ステップＳ２において、検出された第１および第２
角速度ω_x ，ω_y に基づいてモーメントＭ_x およびＭ_y
の目標値が、図１４に示す関係に近似する関係であっ
て、角速度ω_x とモーメントＭ_y との関係と角速度ω_y
とモーメントＭ_x との関係（ＲＯＭに記憶されている）
に従って決定される。その後、ステップＳ３において、
決定された目標値が実現されるようにｘ軸アクチュエー
タ２０２およびｙ軸アクチュエータ２０８が制御され
る。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。

【０１３２】以上、本発明のいくつかの実施形態を図面
に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、本
発明は、前記〔発明が解決しようとする課題，課題解決
手段および発明の効果〕の項に記載された態様を始めと
して、当業者の知識に基づいて種々の改良，変形を加え
た形態で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態であるフライホイール型
エネルギ蓄積装置を示す斜視図である。

【図２】図１におけるフライホイール支持体を示す断面
図である。

【図３】上記蓄積装置が実現すべき最適な力伝達特性を
示すボード線図である。

【図４】図３の最適な力伝達特性を実現すべく提案され
た機構による力伝達特性を示すボード線図である。

【図５】上記蓄積装置が実現すべき最適な力伝達特性を
示すボード線図である。

【図６】図５の最適な力伝達特性を実現すべく提案され
た機構による力伝達特性を示すボード線図である。

【図７】上記蓄積装置が実現すべき最適な力伝達特性を
示すボード線図である。

【図８】上記蓄積装置が実現すべき最適な力伝達特性を
示すボード線図である。

【図９】上記蓄積装置においてワンウェイクラッチが設
けられている理由を説明するための平面図である。

【図１０】上記理由を説明するための別の平面図であ
る。

【図１１】上記ワンウェイクラッチに求められている特
性を説明するための図である。

【図１２】そのワンウェイクラッチを含むプーリ装置を
示す正面断面図である。

【図１３】上記蓄積装置の作動の概略を説明するための
平面図である。

【図１４】上記蓄積装置において最適な力伝達特性が実
現されていることを示すグラフである。

【図１５】上記蓄積装置のステップ状外乱に対する時間
的応答を示すグラフである。

【図１６】上記蓄積装置のインパルス状外乱に対する時
間的応答を示すグラフである。

【図１７】本発明の第２実施形態であるフライホイール
型エネルギ蓄積装置の作動を説明するための平面図であ
る。

【図１８】本発明の第３実施形態であるフライホイール
型エネルギ蓄積装置を示す斜視図である。

【図１９】上記蓄積装置のコントローラ要素のソフトウ
ェア構成を示すブロック図である。

【図２０】図１９のコンピュータのＲＯＭに記憶されて
いるジャイロ効果抑制ルーチンを示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１０ 支持台 １２ フライホイール １４ フライホイール支持体 ３０ ジンバル ３２ ジンバル枠 ４０，２００ コントローラ要素 ８６ ワンウェイクラッチ １００ 第１プーリ装置 １０２ 第２プーリ装置 １０４ 第３プーリ装置 １０６ 第４プーリ装置 １３０ ダンパ要素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 明教 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 稲熊 幸雄 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体に取り付けられる支持台と、 自身の慣性によりスピンし続けることによって運動エネ
   ルギを蓄積するフライホイールと、 軸受を介してそのフライホイールをそれのスピン軸線ま
   わりに回転可能に支持するフライホイール支持体と、 前記スピン軸線が絶対空間内において変化し得るように
   前記フライホイール支持体を前記支持台に対して支持す
   るジンバルであって、フライホイール支持体には第１軸
   線まわりに、支持台には前記第１軸線と直角な第２軸線
   まわりにそれぞれ相対回転可能に連携させられるジンバ
   ル枠を有するものと、 前記フライホイールと前記フライホイール支持体との間
   に設けられ、フライホイールの回転により電気エネルギ
   を発生させる発電機とを含み、フライホイールに蓄積さ
   れた運動エネルギを必要に応じて電気エネルギに変換し
   て出力するフライホイール型エネルギ蓄積装置におい
   て、 前記スピン軸線が前記支持台に対して、前記第１および
   第２軸線の各々のまわりに相対的に回転する角度とそれ
   の角速度との少なくとも一方である第１物理量と、前記
   フライホイール支持体に第１および第２軸線の各々のま
   わりに作用するモーメントである第２物理量との間にお
   ける力学的関係を制御する制御装置であって、第１軸線
   に関する第１物理量を入力、第２軸線に関する第２物理
   量を出力とする力伝達系を正方向力伝達系、第２軸線に
   関する第１物理量を入力、第１軸線に関する第２物理量
   を出力とする力伝達系を逆方向力伝達系とした場合に、
   正方向力伝達系を規定する伝達関数と逆方向力伝達系を
   規定する伝達関数とが位相に関して互いに実質的に１８
   ０度ずれるように前記力学的関係を制御するものを設け
   たことを特徴とするフライホイール型エネルギ蓄積装
   置。
2. 【請求項２】移動体に取り付けられる支持台と、 自身の慣性によりスピンし続けることによって運動エネ
   ルギを蓄積するフライホイールと、 軸受を介してそのフライホイールをそれのスピン軸線ま
   わりに回転可能に支持するフライホイール支持体と、 前記スピン軸線が絶対空間内において変化し得るように
   前記フライホイール支持体を前記支持台に対して支持す
   るジンバルであって、フライホイール支持体には第１軸
   線まわりに、支持台には前記第１軸線と直角な第２軸線
   まわりにそれぞれ相対回転可能に連携させられるジンバ
   ル枠を有するものと、 前記フライホイールと前記フライホイール支持体との間
   に設けられ、フライホイールの回転により電気エネルギ
   を発生させる発電機とを含み、フライホイールに蓄積さ
   れた運動エネルギを必要に応じて電気エネルギに変換し
   て出力するフライホイール型エネルギ蓄積装置におい
   て、 前記スピン軸線が前記支持台に対して前記第１軸線まわ
   りに相対的に回転する角度である第１相対角の変化に基
   づき、その変化に起因した前記フライホイールのジャイ
   ロ効果による、スピン軸線が支持台に対して前記２軸線
   まわりに相対的に回転する角度である第２相対角の増加
   を抑制する第１ジャイロ効果抑制機構と、 前記第２相対角の変化に基づき、その変化に起因した前
   記フライホイールのジャイロ効果による前記第１相対角
   の増加を抑制する第２ジャイロ効果抑制機構とを設けた
   ことを特徴とするフライホイール型エネルギ蓄積装置。
3. 【請求項３】前記第１ジャイロ効果抑制機構が、前記第
   １相対角の変化に起因して前記フライホイール支持体に
   前記第１軸線まわりに生ずる第１外乱モーメントにより
   機械的に、前記ジャイロ効果による前記第２相対角の増
   加を抑制するパッシブ型であり、前記第２ジャイロ効果
   抑制機構が、前記第２相対角の変化に起因して前記フラ
   イホイール支持体に前記第２軸線まわりに生ずる第２外
   乱モーメントにより機械的に、前記ジャイロ効果による
   前記第１相対角の増加を抑制するパッシブ型である請求
   項２に記載のフライホイール型エネルギ蓄積装置。
4. 【請求項４】前記ジンバルが、さらに、 前記第１軸線に沿って延びるとともにその第１軸線まわ
   りに前記フライホイール支持体と一体的に回転させられ
   る第１支持軸と、 前記第２軸線に沿って延びるとともにその第２軸線まわ
   りに前記ジンバル枠と一体的に回転させられる第２支持
   軸とを含み、 前記パッシブ型の第１ジャイロ効果抑制機構が、 前記第１支持軸にそれと同軸に設けられた第１回転体
   と、 前記第２支持軸にそれと同軸に設けられた第２回転体で
   あって前記第１回転体とは直径が異なるものと、 それら第１および第２回転体を互いに連結することによ
   り、両回転体間において力の伝達を行う第１力伝達媒体
   と、 前記フライホイールのジャイロ効果による前記フライホ
   イール支持体の前記第２軸線まわりの運動を抑制するこ
   ととなるモーメントが前記第１支持軸に前記第１軸線ま
   わりに生じた場合にはその第１支持軸に生じたモーメン
   トが第２支持軸に伝達されることを許容し、それ以外の
   場合には阻止する第１ワンウェイクラッチとを含み、か
   つ、前記第１および第２回転体の一方は、前記第１およ
   び第２支持軸の一方と相対回転可能、他方の回転体は他
   方の支持軸と相対回転不能とされ、かつ、その相対回転
   可能な回転体と支持軸との間に前記第１ワンウェイクラ
   ッチが設けられ、かつ、その第１ワンウェイクラッチ
   が、相対回転可能な回転体と支持軸との相対回転を、第
   １支持軸に生じたモーメントを第２支持軸に伝達するこ
   とが必要である場合には阻止し、そうでない場合には許
   容するものであり、 前記パッシブ型の第２ジャイロ効果抑制機構が、 前記第２支持軸にそれと同軸に設けられた第３回転体
   と、 前記第１支持軸にそれと同軸に設けられた第４回転体で
   あって前記第３回転体とは直径が異なるものと、 それら第３および第４回転体を互いに連結することによ
   り、両回転体間において力の伝達を行う第２力伝達媒体
   と、 前記フライホイールのジャイロ効果による前記フライホ
   イール支持体の前記第１軸線まわりの運動を抑制するこ
   ととなるモーメントが前記第２支持軸に前記第２軸線ま
   わりに生じた場合にはその第２支持軸に生じたモーメン
   トが第１支持軸に伝達されることを許容し、それ以外の
   場合には阻止する第２ワンウェイクラッチとを含み、か
   つ、前記第３および第４回転体の一方は、前記第２およ
   び第１支持軸の一方と相対回転可能、他方の回転体は他
   方の支持軸と相対回転不能とされ、かつ、その相対回転
   可能な回転体と支持軸との間に前記第２ワンウェイクラ
   ッチが設けられ、かつ、その第２ワンウェイクラッチ
   が、相対回転可能な回転体と支持軸との相対回転を、第
   ２支持軸に生じたモーメントを第１支持軸に伝達するこ
   とが必要である場合には阻止し、そうでない場合には許
   容するものである請求項３に記載のフライホイール型エ
   ネルギ蓄積装置。
5. 【請求項５】前記パッシブ型の第１ジャイロ効果抑制機
   構が、さらに、前記第１および第２支持軸と前記第１お
   よび第２回転体とのうち相対回転可能に連結された支持
   軸と回転体との間に設けられ、その相対回転可能な支持
   軸と回転体との相対回転である第１相対回転により、前
   記フライホイールのジャイロ効果による前記ジンバル枠
   と前記支持台との前記第２軸線まわりの相対回転である
   第２相対回転を抑制する第１力を発生させる第１力発生
   部を含み、前記パッシブ型の第２ジャイロ効果抑制機構
   が、さらに、前記第２および第１支持軸と前記第３およ
   び第４回転体とのうち相対回転可能に連結された支持軸
   と回転体との間に設けられ、その相対回転可能な支持軸
   と回転体との相対回転である第３相対回転により、前記
   フライホイールのジャイロ効果による前記フライホイー
   ル支持体と前記支持台との前記第１軸線まわりの相対回
   転である第４相対回転を抑制する第２力を発生させる第
   ２力発生部を含む請求項４に記載のフライホイール型エ
   ネルギ蓄積装置。
6. 【請求項６】前記第１力発生部における第１相対回転と
   第１力との関係が、前記ジャイロ効果による前記フライ
   ホイール支持体の歳差運動の実際の周波数が、その歳差
   運動の共振周波数を含むように設定された設定周波数帯
   域に存在する場合には、前記第２相対角の増加が抑制さ
   れず、存在しない場合には、抑制されるように設定さ
   れ、前記第２力発生部における第２相対回転と第２力と
   の関係が、前記ジャイロ効果による前記フライホイール
   支持体の歳差運動の実際の周波数が、その歳差運動の共
   振周波数を含むように設定された設定周波数帯域に存在
   する場合には、前記第１相対角の増加が抑制されず、存
   在しない場合には、抑制されるように設定された請求項
   ５に記載のフライホイール型エネルギ蓄積装置。