JP2006283955A

JP2006283955A - 可変イナーシャ装置

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Publication number: JP2006283955A
Application number: JP2005108747A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Ota; 義和太田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-04-05
Filing date: 2005-04-05
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】装置を大型化することなくイナーシャの変化範囲を増大させ、かつ、制御を簡素化することができる可変イナーシャ装置を提案する。
【解決手段】フライホイール２と結合するインプットシャフト３上には、フライホイール２の近傍に、ベアリング５を介してイナーシャリング６を回転自在に支持する。イナーシャリング６には、これらフライホイール２とイナーシャリング６との間に位置するようアーマチュア９を取り付ける。コイル１２が磁力を発生しない間は、アーマチュア９がフライホイール２の摩擦材１１から切り離され、イナーシャリング６のイナーシャがフライホイール２に加算されない。コイル１２の磁力がアーマチュア９をフライホイール２の摩擦材１１に係合させると、イナーシャリング６のイナーシャがフライホイール２に加算され、イナーシャリング６がフライホイール２と一体に回転する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の駆動系に用いられるフライホイールと同様の機能を具えたイナーシャ装置であって、そのイナーシャを広範囲で可変とする技術に関するものである。

可変イナーシャ装置としては従来、例えば特許文献１に記載のごときものが知られている。
特許文献１に記載の可変回転イナーシャ装置は、フライホイールなどの回転体に、シリンダを半径方向に延在するよう複数配設し、これらシリンダ内には重錘を摺動可能に嵌装し、回転体の中心軸と同軸に設けた回動軸とこれら重錘とをコネクチングロッドで接続して、中心軸から総て重錘までの距離を一致させる。また、シリンダ内の半径外方の端部に設けた作動油圧空間に作動油圧を供給することにより重錘を半径内方へ移動させ、これとは逆に作動油圧空間から作動油圧を排除することにより遠心力で重錘を半径外方へ移動させるようにしたものである。
特開昭６３−２３１０３４号公報

しかし、上記従来のような可変回転イナーシャ装置にあっては、以下に説明するような問題を生ずる。つまり重錘の半径方向位置はコネクチングロッドに規制されるため、重錘の移動量が小さく、イナーシャの変化量が小さい。したがって装置全体が大型化する割にはイナーシャの変化幅が小さく、広範囲でイナーシャを変化させて車両の運動性能の向上を図ることができなかった。
また、イナーシャを変化させる主要部品である重錘とコネクチングロッドと回動軸とが一体に連結させていることから、イナーシャの制御のためには、重錘のイナーシャのほか、コネクチングロッドや作動油圧空間内の作動液のイナーシャをも計算しなければならず、制御が複雑になるという問題があった。さらに、装置を構成する部品種類が多いことから、組み付けに工数を要し、全体重量が大きくなって装置自身のイナーシャが大きいという問題もあった。

本発明は、上述の実情に鑑み、部品種類を増加することなく、簡易な制御でイナーシャを広範囲に亘って変化させることができる可変イナーシャ装置を提案することを目的とする。

この目的のため本発明によるは、請求項１に記載のごとく、
回転体の近傍にイナーシャ部材を該回転体と一体回転可能に配置し、これら回転体およびイナーシャ部材を磁力で係合させて該回転体のイナーシャを変更可能に構成したことを特徴としたものである。

かかる本発明の構成によれば、必要なイナーシャが小さい場合には、イナーシャを増大させる質量体であるイナーシャ部材を、回転体であるフライホイールから切り離しておき、必要なイナーシャが大きい場合には、このイナーシャ部材を、フライホイールに係合させて両者を一体回転させることから、イナーシャの変化幅を広範囲にすることができる。
また、磁力を与えて係合状態としたり、磁力を与えないで切り離した状態としたりすることが可能となることから、作動液の移動量を考慮する必要がなく、制御の容易化および構造の簡略化を達成することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１および図２は本発明の第一実施例になる可変イナーシャ装置を示す横断面図である。この実施例の可変イナーシャ装置は、エンジンと変速機との間にある駆動伝達経路上に設けられる。図３は、この実施例の可変イナーシャ装置を軸Ｏ方向からみた正面図である。
円盤形状のドライブプレート１は、円盤形状のフライホイール２と回転軸Oで同軸に突き合わせて連結する。またドライブプレート１は、フライホイール２と反対側で図示しないエンジンのクランクシャフトと連結する。
フライホイール２の中心は、図示しない変速機側から延在するインプットシャフト３の一端と、ダンパー４を介して連結する。ダンパー４は回転方向の衝撃を吸収する。

インプットシャフト３上には、ベアリング５を介して円盤形状のイナーシャリング６を同軸に支持する。ベアリング５を介することによりイナーシャリング５はインプットシャフト３に対して、相対回転自在である。イナーシャリング６はフライホイール２の近傍に配置するものである。

イナーシャリング６には、アーマチュア９を取り付ける。すなわち、密度が大きい材料で円盤形状に形成した厚肉のイナーシャリング６の外縁には、中空円盤形状に形成した薄肉の外縁部６ｇを一体に嵌合する。この外縁部６ｇには、ガイド孔６ｈを軸Ｏ方向に複数穿設し、これらガイド孔６ｈにはロッド８を貫通させる。ロッド８の断面形状は、ガイド孔６ｈの断面形状と略同一であり、ガイド孔６ｈはロッド８を軸O方向に摺動自在に支持する。軸Ｏ方向に延在するロッド８におけるフライホイール２側の一端には、外縁部６ｇと同一形状の中空円盤であるアーマチュア９を一体に結合する。ロッド８の他端には、抜け止めを兼ねた板ばね１０を介して外縁部６ｇと連結する。
板ばね１０は、ロッド８を、フライホイール２から遠ざかるよう付勢する。このため、アーマチュア９もフライホイール２から遠ざかるよう付勢され、図１に示すようにアーマチュア９はフライホイール２と切り離されている。

アーマチュア９と対向するフライホイール２の外縁部２ｇには、摩擦材１１を一体に取り付ける。摩擦材１１は、外縁部６ｇやアーマチュア９と同一の中空円盤形状であり、これら外縁部６ｇ、アーマチュア９および摩擦材１１を相互に対向配置する。

アーマチュア９から見て、フライホイール２の外縁部２ｇの背面には、磁力を発生させるコイル１２を対向配置する。このため、車体側メンバ１３にはブラケット１４を、ドライブプレート１とフライホイール２との隙間に介在するよう設ける。ブラケット１３はコイル１２を、外縁部２ｇの背面に対向するよう支持する。

次にこの実施例の可変イナーシャ装置の作用について説明する。
アーマチュア９は強磁性体材料からなり、摩擦材１１および外縁部２ｇは磁束が自由に通過できる材料からなる。したがって、コイル１２に通電すると、コイル１２からの磁束が、摩擦材１１および外縁部２ｇを通過して、アーマチュア９に達し、アーマチュア９は
コイル１２に引き寄せられる。
この状態を図２に示すと、コイル１２の磁力が板ばね１０の付勢力を上回って、アーマチュア９はコイル１２に引き寄せられ、摩擦材１１と係合する。摩擦材１１の表面は肌理が粗く、アーマチュア９は摩擦材１１と滑りを生じることはない。フライホイール２は、駆動伝達経路上にあって、軸Ｏを中心に回転することから、アーマチュア９に回転を入力する。そして、アーマチュア６ｈおよびイナーシャリング６は、フライホイール２と一体に回転する。つまり、アーマチュア６ｈおよびイナーシャリング６の分、フライホイール２のイナーシャが増大する。

これに対し、コイル１２に通電しない間、コイル１２は磁力を発生しない。アーマチュア９は、摩擦材１１のある方向へ引き寄せられることなく、板ばね１０の付勢力によって外縁部６ｇに接したまま、外縁部２ｇから離間する。したがって、アーマチュア６ｈおよびイナーシャリング６は、フライホイール２に連れ回されることはない。つまり、駆動伝達経路のイナーシャに、イナーシャリング６のイナーシャが加算することはない。

次に、この実施例の作用について説明する。
図４は、この実施例の可変イナーシャ装置のイナーシャとコイル１２の磁力（電磁力）との関係を示す図である。コイル１２に流れる電流が０から電磁力F_inaに相当する値までは、アーマチュア９は外縁部２ｇから離間した状態にある。したがって、イナーシャリング１がフライホイール２に全く係合せず、この実施例の可変イナーシャ装置のイナーシャはOである。なお、イナーシャはOであるとは、イナーシャリング６のイナーシャが駆動伝達経路上に全く作用しないことを意味し、フライホイール２自身のイナーシャやインプットシャフト３等のイナーシャが駆動伝達経路上に作用すること勿論である。

コイル１２に流れる電流が電磁力F_inaに相当する値以上では、イナーシャリング６がアーマチュア９を介してフライホイール２に係合した状態にある。したがって、イナーシャリング６およびアーマチュア９のイナーシャI_inaが加算され、図４に示すように駆動伝達経路のイナーシャは増大する。

次に、本発明の第２実施例になる可変イナーシャ装置について説明する。なお、上記実施例と共通する部材については同じ符号と付して説明を省略し、異なる部材については新たに符号を付して説明する。
図５は、第２実施例になる可変イナーシャ装置を、軸Oを含む平面で切断して示す縦断面図である。この実施例では、１つのイナーシャリング６の代わりに、複数のイナーシャリング１６，１６，１６・・・・をインプットシャフト３上に設ける。
イナーシャリング１６の外縁部には、前述したアーマチュアを特に設けていないが、これらイナーシャリング１６を強磁性体材料で薄肉円盤形状に形成する。

イナーシャリング１６の中心には、イナーシャリング１６を回転可能とするためのベアリング機構15を設け、ベアリング機構15のハブに設けた孔１６ｈにインプットシャフト３を挿通する。インプットシャフト３の表面には軸O方向に延在するスプライン溝１７を刻設し、孔１６ｈの内周にも同様のスプライン溝１７を刻設し、両者をスプライン嵌合させる。
これにより、イナーシャリング１６は、インプットシャフト３に対して相対回転可能である。またイナーシャリング１６は、ベアリング機構１５とともに、インプットシャフト３上を軸O方向に摺動することが可能である。

インプットシャフト３におけるフライホイール外縁部２ｇと略同軸位置には、インプットシャフト３の全外周にわたり止めリング１８を一体に結合する。止めリング１８と、フライホイール２に最も近い位置に配設されたイナーシャリング１６との間には、板ばね１９を縮設する。板ばね１９はこのイナーシャリング１６を止めリング１８から遠ざかる方向に付勢する。このため図５に示すように、このイナーシャリング１６はフライホイール外縁部２ｇから離間するものである。
同様に、隣り合うイナーシャリング１６間にも板ばね１９をそれぞれ縮設する。このため図５に示すように、各イナーシャリング１６は相互に離間するものである。

次にこの実施例の可変イナーシャ装置の作用について説明する。
この実施例の可変イナーシャ装置のイナーシャとコイル１２の磁力（電磁力）との関係を図６に示すと、コイル１２に通電する電流が０から電磁力F1に相当する値までの間は、コイル１２が磁力を発生しないか、コイル１の磁力が微弱なため、各イナーシャリング１６は板ばね１９の付勢力によってフライホイール外縁部２ｇから離間したままである。したがって、イナーシャリング１６がフライホイール２に全く係合せず、この実施例になる可変イナーシャ装置のイナーシャは０である。なお、イナーシャは０であるとは、すべてのイナーシャリング１６のイナーシャが駆動伝達経路上に全く作用しないことを意味し、フライホイール２自身のイナーシャやインプットシャフト３等の自己のイナーシャは駆動伝達経路上に作用すること勿論である。

コイル１２に通電する電流が電磁力F1からF2に相当する値までの間は、フライホイール２に最も近い位置にある１個のイナーシャリング１６が、板ばね１９の付勢力に抗してフライホイール２に係合する程の磁力がコイル１２で発生する。したがって、当該１個
のイナーシャリング１６がフライホイール２方向に引き寄せられてフライホイール２に取り付けた摩擦部材１１に係合する。ゆえにこの実施例になる可変イナーシャ装置のイナーシャはI1となる（０＜I1）。

コイル１２に通電する電流が電磁力F2からF3に相当する値までの間は、フライホイール２に近い位置にある２個のイナーシャリング１６がフライホイール２に係合する程の磁力がコイル１２で発生する。したがって、当該２個のイナーシャリング１６が合わさってフライホイール２方向に引き寄せられてフライホイール２に取り付けた摩擦部材１１に係合する。ゆえにこの実施例の可変イナーシャ装置のイナーシャはI2となる（I1＜I2）。

コイル１２に通電する電流が電磁力F3からF4に相当する値までの間は、フライホイール２に近い位置にある3個のイナーシャリング１６がフライホイール２に係合する程の磁力がコイル１２で発生する。したがって、当該３個のイナーシャリング１６が合わさってフライホイール２方向に引き寄せられてフライホイール２に取り付けた摩擦部材１１に係合する。ゆえにこの実施例の可変イナーシャ装置のイナーシャはI3となる（I2＜I3）。

上記のように、コイル１２に通電する電流を大きくするにつれて、この実施例の可変イナーシャ装置のイナーシャはI4,I5・・・・Ih・It・・と図６に示すように連続的に変化させることができる。

次に、この可変イナーシャ装置を用いたイナーシャ制御について説明する。
車両発進時および加速時には、コイル１２に通電せず、イナーシャを０にする。これにより、エンジン回転を速く上昇させることができる。

車両減速時には、コイル１２に通電して、イナーシャを大きくする。
そして車両が停止する際には、電磁力Ftに相当する電流値をコイル１２に通電する。
これにより、イナーシャを０からItまで連続的に増大させて、エンストの防止と、騒音および振動の低減を図ることができる。

ところで、前述した第1実施例では、図４に示すようにイナーシャが不連続に変化するため、走行中にショックなどの違和感が生じる虞がある。
しかし、この第２実施例では、図６に示すようにイナーシャを連続的に変化させることができることから、イナーシャの不連続的な変化を回避して走行中の違和感を防止することができる。

次に、本発明の第３実施例になる可変イナーシャ装置について説明する。なお、上記実施例と共通する部材については同じ符号と付して説明を省略し、異なる部材については新たに符号を付して説明する。
図７は、第３実施例になる可変イナーシャ装置を、軸Oを含む平面で切断して示す縦断面図である。この実施例では、複数同一形状のイナーシャリング1６の代わりに、質量が異なる複数のイナーシャリング１６a，１６b，１６ｃをインプットシャフト３上に設ける。

強磁性体材料で薄肉円盤形状に形成したイナーシャリング１６a，１６b，１６ｃは、基本的には前述した第２実施例のイナーシャリング１６と同一である。ただしこの実施例では、イナーシャリング１６a，１６b，１６ｃの厚みのみをそれぞれ異ならせ、質量が軽くイナーシャの小さなイナーシャリング１６aと、質量が重くイナーシャの大きなイナーシャリング１６ｃと、これらの中間の質量でこれらの中間のイナーシャであるイナーシャリング１６bとを具えている。

フライホイール２の近くには、イナーシャの小さなイナーシャリング１６aを３つ直列に配置する。
フライホイール２からみてイナーシャリング１６aより遠い側には、中間のイナーシャであるイナーシャリング１６ｂを３つ直列に配置する。
フライホイール２からみてイナーシャリング１６ｂより遠い側には、イナーシャの大きなイナーシャリング１６ｃを３つ直列に配置する。

次にこの実施例の可変イナーシャ装置の作用について説明する。
この実施例の可変イナーシャ装置のイナーシャとコイル１２の磁力（電磁力）との関係を図８に示すと、コイル１２に通電する電流が０から電磁力Faに相当する値までの間は、コイル１２が磁力を発生しないか、コイル１の磁力が微弱なため、各イナーシャリング１６は板ばね１９の付勢力によってフライホイール外縁部２ｇから離間したままである。したがって、イナーシャリング１６aがフライホイール２に全く係合せず、イナーシャは０である。なお、イナーシャはOであるとは、すべてのイナーシャリング１６a、１６ｂ、１６ｃのイナーシャが駆動伝達経路上に全く作用しないことを意味し、フライホイール２自身のイナーシャやインプットシャフト３等のイナーシャが駆動伝達経路上に作用すること勿論である。

コイル１２に通電する電流が電磁力FaからFbに相当する値までの間は、フライホイール２に最も近い位置にある１個のイナーシャリング１６aが、板ばね１９の付勢力に抗してフライホイール２に係合する程の磁力がコイル１２で発生する。したがって、この実施例の可変イナーシャ装置のイナーシャはIaとなる（０＜Ia）。

コイル１２に通電する電流が電磁力FbからFcに相当する値までの間は、フライホイール２に近い位置にある２個のイナーシャリング１６aがフライホイール２に係合する程の磁力がコイル１２で発生する。したがって、この実施例の可変イナーシャ装置のイナーシャはIbとなる（Ia＜Ib）。

コイル１２に通電する電流が電磁力FｃからFdに相当する値までの間は、フライホイール２に近い位置にある3個のイナーシャリング１６aがフライホイール２に係合する程の磁力がコイル１２で発生する。したがって、この実施例の可変イナーシャ装置のイナーシャはIcとなる（Iｂ＜Iｃ）。

コイル１２に通電する電流が電磁力FdからFeに相当する値までの間は、フライホイール２に近い位置にある3個のイナーシャリング１６aおよびイナーシャリング１６ｂがフライホイール２に係合する程の磁力がコイル１２で発生する。したがって、この実施例の可変イナーシャ装置のイナーシャはIdとなる（Ic＜Id）。

上記のように、コイル１２に通電する電流を大きくするにつれて、この実施例の可変イナーシャ装置のイナーシャはIc,Id・・・・Ih・It・・と図８に示すように連続的に変化させることができる。さらに、イナーシャが小さな領域では、きめ細かな制御が、可変イナーシャ装置のイナーシャが大きな領域では、応答性の良い制御が可能となる。

ところで、前述した第２実施例では、図６に示すようにイナーシャを連続的に変化させることができるものの、薄いイナーシャリング１６および板ばね１９を多量に組み付けねばならず、部品点数が多くなって組立作業を効率よく行うことができない。
しかし、この第３実施例では、イナーシャが異なる３種類のイナーシャリング１６a、１６b、１６ｃを効果的に配置することから、イナーシャを連続的に変化させることは勿論のこと、フライホイール２を含む回転部材に係るイナーシャの絶対量が小さな領域ではイナーシャの微調整を可能にし、このイナーシャの絶対量が大きな領域ではイナーシャを大きく変化させることを可能にして、イナーシャ制御の応答性の向上を達成することができる。
さらに、前述した第２実施例よりも部品点数を低減して、組立作業を効率化を達成することができる。

このように、上記各実施例においては、回転体であるフライホイール２の近傍に、イナーシャリング６をこのフライホイール２と一体回転可能に配置する。そして、これらフライホイール２およびイナーシャリング６をコイル１２の磁力で係合可能としたことから、
イナーシャが不必要なときは０にすることが可能となり、イナーシャが必要なときは大きなイナーシャをフライホイール２に加算することが可能となり、フライホイール２を有する駆動伝達経路のイナーシャの変化幅を広範囲にすることができる。この結果、車両の走行性能の向上に益すること大である。

また、上記各実施例においては、ベアリング５（ベアリング機構１５）を用いて、イナーシャリング６，１６，１６a、１６ｂ、１６ｃを、インプットシャフト３上で回転体であるフライホイール２と同軸に相対回転自在に支持したことから、
イナーシャリング６の配置の都合上、およびレイアウト上有利なものとなる。

さらに、上記第１実施例においては、イナーシャリング６とフライホイール２との係合箇所である外縁部２ｇ,６ｇにあって、一方の外縁部６ｇには、外縁部２ｇと外縁部６ｇとの間で相対移動可能なアーマチュア９を取り付け、コイル１２の磁力でアーマチュア９を他方の外縁部２ｇに係合させることにより、フライホイール２とイナーシャリング６とを係合可能としたことから、
イナーシャリング６全体を軸O方向に摺動させて係合する構成よりも、少ない磁力で係合することが可能になる。したがってコイル１２への通電を省力化して節電に資することができる。

また、図５に示した第２実施例においては、イナーシャリング１６を複数具え、コイル１２の磁力が強いほど、多くのイナーシャ部材１６，１６・・・がフライホイール２に係合することから、
図６に示すように可変イナーシャ装置のイナーシャをI1,I2,I3,I4,I5・・・Ih・・・It・・・と連続的に変化させることができる。したがって、図４に示すようなイナーシャの不連続的な変化を回避して走行中の違和感を防止することができる。

そして、図７に示した第３実施例においては、複数のイナーシャリング１６a・・，１６ｂ・・，１６ｃ・・の各イナーシャが相互に異なるものであって、フライホイール２に近い方のイナーシャリングのイナーシャは小さく、フライホイール２から離れるに従ってイナーシャリングのイナーシャは段階的に大きくなるよう、配置したものである。
このため、連続的なイナーシャ制御を可能にして、磁力が強いほどイナーシャを増大させることができる他、図８に示すようにイナーシャの小さな領域（Ia,Ib,Ic・・・）では、イナーシャの微調整を可能にしつつ、イナーシャの大きな領域（Ih,It・・・）では、イナーシャを大きく変動させてイナーシャ制御の応答性を高めることができる。そして、イナーシャリングの部品点数を削減して、組み立て効率の向上を実現することができる。

本発明の第１実施例になる可変イナーシャ装置のアーマチュア切り離し状態を示す縦断面図である。同実施例の可変イナーシャ装置のアーマチュア係合状態を示す縦断面図である。同実施例の可変イナーシャ装置の正面図である。同実施例の可変イナーシャ装置の電磁力とイナーシャとの関係を示す図である。本発明の第２実施例になる可変イナーシャ装置を示す縦断面図である。同実施例の可変イナーシャ装置の電磁力とイナーシャとの関係を示す図である。本発明の第３実施例になる可変イナーシャ装置を示す縦断面図である。同実施例の可変イナーシャ装置の電磁力とイナーシャとの関係を示す図である。

符号の説明

１ドライブプレート
２フライホイール
３インプットシャフト
６イナーシャリング
９アーマチュア
11 摩擦材
12 コイル
16 イナーシャリング
16a, 16b, 16c イナーシャリング

Claims

回転体の近傍にイナーシャ部材を該回転体と一体回転可能に配置し、これら回転体およびイナーシャ部材を磁力で係合させて該回転体のイナーシャを変更可能に構成したことを特徴とする可変イナーシャ装置。
請求項１に記載の可変イナーシャ装置において、
前記イナーシャ部材を、前記回転体と同軸上に相対回転自在に支持したことを特徴とする可変イナーシャ装置。
請求項１または２に記載の可変イナーシャ装置において、
前記イナーシャ部材と回転体との係合箇所であって、該イナーシャ部材または回転体のいずれか一方の部材には、これらの間で相対移動可能なアーマチュアを取り付け、磁力で該アーマチュアを他方の部材に係合させることにより、これら回転体とイナーシャ部材とを係合させることを特徴とする可変イナーシャ装置。
請求項１または２に記載の可変イナーシャ装置において、
前記イナーシャ部材を複数具え、前記磁力が強いほど、多くのイナーシャ部材が前記回転体に係合するよう構成したことを特徴とする可変イナーシャ装置。
請求項４に記載の可変イナーシャ装置において、
前記複数のイナーシャ部材の各イナーシャを相互に異ならせ、前記磁力が強いほど、イナーシャのより大きなイナーシャ部材が前記回転体に係合するよう構成したことを特徴とする可変イナーシャ装置。