JP2009024722A - フライホイール装置 - Google Patents

Abstract

【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を備えている。ホイール部３は、ホイール本体３ａとホイール本体３ａと同心の環状空間８が形成された質量体収容部３ｂとを有している。質量体４は、環状空間８内に円盤径方向に配置される、ホイール部３に対して円盤周方向に相対回転可能な複数の回転リング１０からなる。各回転リング１０には、円盤径方向に貫通する被係合孔１１が形成されている。係脱機構５は、可動係合ピン１２と可動係合ピン１２を円盤径方向回転リング側に付勢する付勢手段１４とを有していて、ホイール部３の回転に伴う遠心力に応じて可動係合ピン１２を被係合孔１１から係脱する。
【選択図】図１

Description

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。

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。

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。
実開昭５６−１７３２３８号公報

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し、その衝撃により運転中の乗員に違和感を与えるおそれがある。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し、その衝撃により運転中の乗員に違和感を与えるおそれがある。

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。

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ているとともに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、上記各回転リングには、厚み方向に貫通する貫通孔、又は切欠きからなる被係合孔が他の回転リングの被係合孔と対応するように形成されており、上記係脱機構は、上記環状空間よりも円盤径方向外側又は内側に位置するように上記質量体収容部に取り付けられていて、円盤径方向に移動可能な可動係合ピンと、該可動係合ピンを円盤径方向の回転リング側に付勢する付勢手段とを有しており、上記ホイール部の回転数減少時には、上記可動係合ピンが上記付勢手段の付勢力により上記各回転リングの上記被係合孔に順次係合することにより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、上記可動係合ピンが上記ホイール部の回転に伴う遠心力により上記付勢手段の付勢力に抗して上記各回転リングの上記被係合孔から順次脱離することにより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。

この構成により、ホイール部の回転数が上昇して可動係合ピンに作用する遠心力が大きくなると、可動係合ピンが遠心力により付勢手段の付勢力に抗して各回転リングの被係合孔から順次脱離する。それに伴って、各回転リングがホイール部から順次脱離することにより、フライホイール装置の慣性モーメントが小さくなる。一方、ホイール部の回転数が減少して可動係合ピンに作用する遠心力が小さくなると、可動係合ピンが付勢手段の付勢力により各回転リングの被係合孔に順次挿通される。それに伴って、各回転リングがホイール部に順次係合することにより、フライホイール装置の慣性モーメントが大きくなる。

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、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。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記質量体収容部は、上記ホイール本体の外周面に円盤径方向外側に突出するように設けられていることを特徴とするものである。

これにより、質量体収容部の環状空間内に配置された各回転リングの位置と回転中心（エンジン出力軸の中心）との間隔が大きくなるので、係合状態におけるフライホイール装置の慣性モーメントが大きくなり、エンジン出力軸の回転変動をより一層緩和させることができる。

第３の発明は、上記第１又は２の発明において、上記係脱機構は、上記可動係合ピンを円盤径方向に案内するガイド手段をさらに有していることを特徴とするものである。

これにより、可動係合ピンが確実に円盤径方向に移動するので、可動係合ピンの先端が各回転リングの外周面又は内周面に対して略垂直な方向から当接する。したがって、可動係合ピンが被係合孔に挿通され易くなるので、ホイール部と各回転リングとの係合を円滑に行うことができる。

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、上記被係合孔は貫通孔であり、少なくとも上記係脱機構に最も近い回転リングの貫通孔の円盤周方向長さが、上記可動係合ピンの径よりも長いことを特徴とするものである。

これにより、可動係合ピンが貫通孔に挿通される易くなるので、ホイール部と回転リングとの係合を円滑に行うことができる。

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、上記可動係合ピンのうち上記各回転リングの上記被係合孔に係合する部分が、その先端に向かうに従って径が小さくなるテーパー状に形成されていることを特徴とするものである。

このように、第５の発明では、可動係合ピンがテーパー状に形成されることにより被係合孔に挿通され易くなるので、ホイール部と回転リングとの係合を一層円滑に行うことができる。

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、上記可動係合ピンの先端部には、該可動係合ピンと上記各回転リングの被係合孔との係合時に該先端部が変形するようにピン軸方向に延びる切込み溝が形成されていることを特徴とするものである。

このように、第６の発明では、可動係合ピンと被係合孔の内周面とが当接した際には、可動係合ピンの先端部が変形（開閉）して衝撃力が緩和されるので、防音効果を向上させることができる。

第７の発明は、上記第１〜６のいずれか１つの発明において、上記環状空間は閉塞されており、該環状空間内に潤滑液が封入されていることを特徴とするものである。

このように、第７の発明では、環状空間が閉塞されているので、環状空間を形成する内周面及び外周面と回転リングとの間で生じる摩擦音や隣り合う回転リングの間で生じる摩擦音、可動係合ピンと回転リングとの衝突音などに対する防音効果を高めることができる。また、環状空間には潤滑液が封入されているので、環状空間を形成する内周面及び外周面並びに可動係合ピンと回転リングとの間で生じる摩擦力を低減できる。したがって、回転リングが摩耗するのを抑制できる。

本発明によれば、エンジン回転数の上昇に伴い可動係合ピンに作用する遠心力が大きくなると、可動係合ピンが遠心力により付勢手段の付勢力に抗して各回転リングの被係合孔から順次脱離して、各回転リングがホイール部から順次脱離するので、フライホイール装置の慣性モーメントを段階的に減少させることができる。一方、エンジン回転数の減少に伴い可動係合ピンに作用する遠心力が小さくなると、可動係合ピンが付勢手段の付勢力により各回転リングの被係合孔に順次挿通して、各回転リングがホイール部に順次係合するので、フライホイール装置の慣性モーメントを段階的に増大させることができる。これらにより、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。

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。

（実施形態１）
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。

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。

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３ｂには、ホイール部３と同心の環状空間８が形成されている。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。

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７つの回転リング１０，…からなっており、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。

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に密着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、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よりも大きく設定されており、第７回転リング１０ｇは内周面８ｂに密着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。すなわち、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が回転すると、第１及び第７回転リング１０ａ，１０ｇはそれぞれ外周面８ａ及び内周面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。

また、各回転リング１０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、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。

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、環状空間８を形成する外周面８ａ及び内周面８ｂと回転リング１０，…と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を形成する外周面８ａ及び内周面８ｂと回転リング１０，…との間で生じる摩擦力を低減するためである。

各回転リング１０には、回転リング１０を円盤周方向に３等分する位置において円盤径方向（厚み方向）に貫通する、円盤周方向に延びる長円形状の貫通孔（被係合孔）１１が形成されている。これにより、係合状態では、円盤径方向に配置された７つの回転リング１０，…には、第１回転リング１０ａから第７回転リング１０ｇに亘って連通する空間部が３箇所形成されることになる。なお、非係合状態では、貫通孔１１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。また、図３に示すように、貫通孔１１の円盤周方向長さは、円盤径方向外側の回転リング１０ほど、すなわち、係脱機構５に近い回転リング１０ほど長くなるように形成されている。したがって、回転リング１０，…のうち第１回転リング１０ａの貫通孔１１が円盤周方向に最も長く形成され、第７回転リング１０ｇの貫通孔１１が円盤周方向に最も短く形成されている。

上記係脱機構５は、ホイール部３のエンジン側の面において、環状空間８の円盤径方向外側で且つホイール部３を円盤周方向に３等分する位置で質量体収容部３ｂの外周面に取り付けられている。すなわち、係脱機構５，５，５は、回転リング１０，…の３つの貫通孔１１に対応する位置に配置されている。そして、質量体収容部３ｂの外周部には係脱機構５，５，５が取り付けられている位置にそれぞれ円盤径方向に貫通する孔が形成されている。図４に示すように、各係脱機構５は、質量体収容部３ｂの外周面に一体に設けられた円盤径方向外側に突出するケース２１内に収められていて、可動ピン１２とピンカバー１３とスプリング１４とガイド壁１５とを有している。

可動ピン（可動係合ピン）１２は略棒状のピンであり、その長さの略半分がピンカバー１３の内部に収められていて、ピンカバー１３とともに円盤径方向に移動可能となっている。可動ピン１２のうちピンカバー１３から突出した部分は、質量体収容部３ｂの外周部に形成された孔を通って環状空間８に進入するようになっており、その長さは配置された７つの回転リング１０，…の貫通孔１１全てに挿通されるように、環状空間８の円盤径方向長さ（幅）と略同じ長さになっている。可動ピン１２の径は各回転リング１０の貫通孔１１に引っ掛かることなく挿入できる大きさに設定されている。また、ピンカバー１３から突出した可動ピン１２の先端部には、可動ピン１２と各回転リング１０の貫通孔１１との係合時に該先端部が変形（開閉）可能となるように、可動ピン１２の軸方向に延びる切込み溝１２ａが形成されている（図６参照）。この切込み溝１２ａは、言い換えれば、可動ピン１２と各回転リング１０の貫通孔１１との相対移動方向と略直交する方向にピン周面を開放した溝といえる。このように可動ピン１２の先端部に切込み溝１２ａを形成するのは、可動ピン１２と貫通孔１１の内周面とが当接した際に可動ピン１２を変形させることで、その衝撃力を緩和させて防音効果の向上を図るためである。

上記ピンカバー１３は円筒カップ状であり、開口部の周縁に環状のフランジが形成されている。図５に示すように、ピンカバー１３の底面中央には可動ピン１２の後端が固定されていて、可動ピン１２の外周面とピンカバー１３の内周面との間には隙間が空いている。

上記スプリング（付勢手段）１４は、その一端がピンカバー１３のフランジに取り付けられていて、他端が反力壁１６を介してホイール本体３ａに固定されている。このようにスプリング１４を配置することにより、エンジンの低回転領域（停止状態を含む）では、可動ピン１２がピンカバー１３を介してスプリング１４により円盤径方向内側（回転リング１０，…側）に付勢されている。付勢された可動ピン１２は、第１回転リング１０ａから第７回転リング１０ｇに亘って貫通孔１１を貫通していて、その先端が環状空間８を形成する内周面８ｂに当接している（図４参照）。すなわち、エンジンの低回転領域では、可動ピン１２がスプリング１４の付勢力により各回転リング１０の貫通孔１１に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。スプリング１４の付勢力は、エンジンの高回転領域で可動ピン１２に作用する遠心力が所定値以上になると、可動ピン１２が該付勢力に抗して円盤径方向外側に動くような値に設定されている。したがって、可動ピン１２に作用する遠心力が所定値以上になると、可動ピン１２が円盤径方向外側に移動して各回転リング１０の貫通孔１１から脱離する。すなわち、エンジンの高回転領域では、可動ピン１２がホイール部３の回転に伴う遠心力によりスプリング１４の付勢力に抗して各回転リング１０の貫通孔１１から脱離することにより、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。

上記ガイド壁（ガイド手段）１５は、可動ピン１２の外径とほぼ同じ内径を有する管状部材であり、その中心軸の方向がホイール部３の円盤径方向と一致するように質量体収容部３ｂの円盤径方向外側面部に固定されている。可動ピン１２はガイド壁１５内部を摺動し、スプリング１４が最も収縮した状態ではその先端がガイド壁１５内部に収まるようになっている（図５参照）。一方、ガイド壁１５は、スプリング１４が最も伸長した状態では可動ピン１２とピンカバー１３との隙間に収まるようになっている（図４参照）。

−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、可動ピン１２はスプリング１４により円盤径方向内側に付勢されている。このため、可動ピン１２は各回転リング１０の貫通孔１１に挿通されるとともに、その先端が環状空間８を形成する内周面８ｂに当接している。

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の可動ピン１２も円盤周方向に回転する。可動ピン１２が貫通孔１１の内周面に当接すると、環状空間８に配置された７つの回転リング１０，…が可動ピン１２に押されるように円盤周方向に回転する（図１３参照）。このように、エンジンの低回転領域では、ホイール部３と回転リング１０，…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。

ホイール部３の回転数が上昇して可動ピン１２に作用する遠心力が増大すると、可動ピン１２がスプリング１４の付勢力に抗して円盤径方向外側に移動する。可動ピン１２は先ず第７回転リング１０ｇの貫通孔１１から脱離する。これにより、ホイール部３との係合が解除された第７回転リング１０ｇ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。そして、ホイール部３の回転数の上昇に伴って、可動ピン１２はさらに円盤径方向外側へと移動する。この可動ピン１２の移動により、各回転リング１０とホイール部３との係合が順次解除されて、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１回転リング１０ａの係合が解除されると、フライホイール本体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。

一方、ホイール部３の回転数が減少すると、可動ピン１２に作用する遠心力が減少して、可動ピン１２が円盤径方向内側に移動する。そうすると、可動ピン１２の先端は、ホイール部３に対し相対回転している第１回転リング１０ａの外周面上を滑り出す。そして、可動ピン１２の先端が第１回転リング１０ａの貫通孔１１上にくると、スプリング１４の付勢力により可動ピン１２の先端がこの貫通孔１１に挿通される。可動ピン１２が第１回転リング１０ａの貫通孔１１に挿通されると、可動ピン１２の先端部が貫通孔１１の内周面に当接して、第１回転リング１０ａが可動ピン１２に押されるように円盤周方向に回転する。その結果、第１回転リング１０ａ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。第１回転リング１０ａの貫通孔１１を貫通した可動ピン１２の先端は、第２回転リング１０ｂの外周面上を滑り、第２回転リング１０ｂの貫通孔１１に挿通される。このような可動ピン１２の動作が順次繰り返されることにより、各回転リング１０とホイール部３とが順次係合されて（図１４参照）、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。

−効果−
本実施形態では、質量体４は複数の回転リング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るとともに質量体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。また、各回転リング１０には、厚み方向に貫通する貫通孔１１が互いに他の回転リング１０，…の貫通孔１１と対応するように形成されている。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、スプリング１４の付勢力により可動ピン１２を貫通孔１１に挿通させるとともに、ホイール部３の回転に伴う遠心力によりスプリング１４の付勢力に抗して可動ピン１２を貫通孔１１から脱離するように構成されている。

この構成により、ホイール部３の回転数が上昇して可動ピン１２に作用する遠心力が大きくなると、可動ピン１２が遠心力によりスプリング１４の付勢力に抗して係脱機構５に遠い側の回転リング１０，…の貫通孔１１から順次脱離する。それに伴って、各回転リング１０がホイール部３から順次脱離してホイール部３よりも低い回転速度で回転することにより、フライホイール装置１の慣性モーメントが小さくなる。一方、ホイール部３の回転数が減少して可動ピン１２に作用する遠心力が小さくなると、可動ピン１２がスプリング１４の付勢力により係脱機構５に近い側の回転リング１０の被係合孔から順次挿通される。それに伴って、各回転リング１０がホイール部３に順次係合してホイール部３と同じ回転速度で回転することにより、フライホイール装置１の慣性モーメントが大きくなる。

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。

また、係脱機構５は、可動ピン１２を円盤径方向に案内するガイド壁１５を有している。これにより、可動ピン１２が確実に円盤径方向に移動するので、可動ピン１２の先端が各回転リング１０の外周面に対して略垂直な方向から当接する。したがって、可動ピン１２が貫通孔１１に挿通され易くなるので、ホイール部３と各回転リング１０との係合を円滑に行うことができる。

さらに、本実施形態では、係脱機構５に近い回転リング１０ほど、すなわち、円盤径方向外側の回転リング１０ほど、その貫通孔１１の円盤周方向長さが可動ピン１２の径よりも長く形成されている。このように、少なくとも係脱機構５に最も近い回転リング１０の貫通孔１１の円盤周方向長さが可動ピン１２の径よりも長く形成されているので、可動ピン１２が貫通孔１１に挿通される易くなり、ホイール部３と回転リング１０，…との係合を円滑に行うことができる。

加えて、可動ピン１２の先端部には、可動ピン１２と各回転リング１０の貫通孔１１との係合時に該先端部が変形するようにピン軸方向に延びる切込み溝１２ａが形成されているので、可動ピン１２と貫通孔１１の内周面とが当接した際には、可動ピン１２の先端部が変形する。これにより、衝撃力が緩和されるので、防音効果を向上させることができる。

また、本実施形態では、環状空間８が閉塞されているので、環状空間８を形成する内周面８ｂ及び外周面８ａと回転リング１０，…との間で生じる摩擦音や隣り合う回転リング１０，１０の間で生じる摩擦音、可動ピン１２と回転リング１０，…との衝突音などに対する防音効果を高めることができる。また、環状空間８には潤滑液が封入されているので、環状空間８を形成する内周面８ｂ及び外周面８ａ並びに可動ピン１２と回転リング１０，…との間で生じる摩擦力を低減できる。したがって、回転リング１０，…が摩耗するのを抑制できる。

（実施形態２）
本実施形態は、環状空間８及び係脱機構５の配置が実施形態１と異なるものである。以下、実施形態１と異なる点について説明する。

図７及び図８は、本実施形態に係るフライホイール装置１を示す。質量体収容部３ｂはホイール本体３ａの外周面から突出していて、略環状に形成されている。この質量体収容部３ｂはホイール本体３ａからクラッチ側に突出していて、矩形断面を有するとともにそのクラッチ側が開放されている。

係脱機構５は、ホイール部３を円盤周方向に３等分する位置において質量体収容部３ｂの外周面に取り付けられている。なお、係脱機構５のエンジン出力軸２２を中心とする回転半径は実施形態１よりも大きくなるので、可動ピン１２に作用する遠心力は同じ回転速度でも実施形態１と比べて大きくなる。このため、スプリング１４の付勢力は、実施形態１のスプリング１４よりも大きな値に設定されている。

−効果−
本実施形態では、質量体収容部３ｂはホイール本体３ａの外周面から円盤径方向外側に突出しているので、質量体収容部３ｂの環状空間８内に配置された各回転リング１０の位置と回転中心（エンジン出力軸２２の中心）との間隔が大きくなる。したがって、係合状態におけるフライホイール装置１の慣性モーメントが大きくなるので、エンジン出力軸２２の回転変動をより一層緩和させることができる。

（実施形態３）
本実施形態は、係脱機構５の付勢手段１４が実施形態１と異なるものである。以下、実施形態１と異なる点について説明する。

図９及び図１０は、本実施形態に係るフライホイール装置１を示す。係脱機構５は、ホイール部３のエンジン側の面から突出しており、環状空間８の円盤径方向外側で且つホイール部３を円盤周方向に３等分する位置においてホイール本体に取り付けられている。図１１及び図１２に示すように、係脱機構５は、可動ピン１２とレバーアーム１９と回動軸部材２０とトーションスプリング１８とガイド壁１５とからなる。

レバーアーム１９は、その先端部１９ａが可動ピン１２の後端に当接する短片部と、その先端部に回動孔（図示せず）が形成される長片部とを有する略Ｌ字形状の板状部材である。このようにレバーアーム１９を板状部材とするのは、レバーアーム１９自体を軽量化することにより、レバーアーム１９に作用する遠心力を小さくするためである。長片部の回動孔には、ホイール本体のエンジン側の面に固定されている円柱状の回動軸部材２０が挿通されている。これにより、レバーアーム１９は回動軸部材２０周りに回動可能になっている。また、長片部の円盤径方向内側には突出壁２３が形成されている。短片部の先端部１９ａは、レバーアーム１９の角度及び可動ピン１２の円盤径方向位置に拘わらず、可動ピン１２の後端と確実に当接するように円弧状に形成されている。

上記トーションスプリング（付勢手段）１８は、そのコイル部１８ｂを回動軸部材２０に固定するとともに、その端部１８ａをレバーアーム１９の突出壁２３に係着することにより、レバーアーム１９の先端部１９ａを円盤径方向内側に付勢している。これにより、実施形態１と同様に、可動ピン１２は、レバーアーム１９を介してトーションスプリング１８により円盤径方向内側に付勢されて回転リング１０，…の貫通孔１１に挿通される一方、可動ピン１２に作用する遠心力が所定値以上になると、円盤径方向外側に移動して各回転リング１０の貫通孔１１から脱離する。

−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、可動ピン１２はレバーアーム１９を介してトーションスプリング１８により円盤径方向内側に付勢されている。このため、可動ピン１２は各回転リング１０の貫通孔１１に挿通されるとともに、その先端が環状空間８を形成する内周面８ｂに当接している。

ホイール部３の回転数が上昇して可動ピン１２に作用する遠心力が増大すると、可動ピン１２がトーションスプリング１８の付勢力に抗してレバーアーム１９の先端部１９ａを円盤径方向外側に押すように動く。これにより、レバーアーム１９が回動軸部材２０を中心として図１１に示す時計回りに回転する。その結果、可動ピン１２が円盤径方向外側へと移動して、各回転リング１０とホイール部３との係合が順次解除される。

一方、ホイール部３の回転数が減少して可動ピン１２に作用する遠心力が減少すると、レバーアーム１９がトーションスプリング１８の付勢力により、回動軸部材２０を中心として図１２に示す反時計回りに回転する。その結果、可動ピン１２の後端がレバーアーム１９の先端部１９ａに押されて円盤径方向内側に移動する。これにより、可動ピン１２が各回転リング１０の貫通孔１１に順次挿通されて、各回転リング１０とホイール部３とが順次係合する。

−効果−
本実施形態では、係脱機構５の付勢手段１４をトーションスプリング１８を用いたもので構成しているが、実施形態１と同様に、ホイール部の回転数減少時には可動ピン１２を貫通孔１１に順次挿通させてフライホイール装置１の慣性モーメントを大きくできる。また、ホイール部の回転数上昇時にはホイール部３の回転に伴う遠心力により可動ピン１２を付勢力に抗して貫通孔１１から順次脱離させてフライホイール装置１の慣性モーメントを小さくできる。

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分離させことができるので、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。

（その他の実施形態）
上記各実施形態では、質量体を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。

上記各実施形態では、質量体収容部３ｂはホイール本体３ａから突出するように形成されているが、これに限らず、質量体収容部３ｂの一部又は全部をホイール本体３ａに埋め込むように形成してもよい。

上記各実施形態では、係脱機構５を質量体収容部３ｂの円盤径方向外側に配置しているが、これに限らず、質量体収容部３ｂの円盤径方向内側に配置してもよい。係脱機構５を質量体収容部３ｂの内側に配置するときは、例えば、スプリング１４の付勢力により可動ピン１２が円盤径方向外向きに付勢されるようにし、可動ピン１２の後端部と可動ピン１２よりも質量の大きいウェイトとをアームを介して連結させた構成とする。この構成により、遠心力の作用によりウェイトが円盤径方向外側に移動するのを利用して可動ピン１２を円盤径方向内側に移動させることができる。

上記各実施形態では、被係合孔を貫通孔１１としているが、切欠きとしてもよい。但し、この場合にも、可動ピン１２を付勢手段の付勢力により切欠きに係合させて質量体４をホイール部３に係合させるために、切欠きは第１回転リング１０ａから第７回転リング１０ｇに亘って連続していることが必要である。

上記各実施形態では、可動ピン１２を略棒状のピンとしたが、可動ピン１２の貫通孔１１に係合される部分が、その先端に向かうに従って径が小さくなるテーパー状に形成されていてもよい（図１６参照）。可動ピン１２がテーパー状に形成されることにより貫通孔１１に挿通され易くなるので、ホイール部３と回転リング１０，…との係合を一層円滑に行うことができる。

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。

なお、可動ピン１２を貫通孔１１により一層円滑に挿通するには、可動ピン１２の先端及び貫通孔１１の可動ピン挿通側の周縁部を滑らかな形状にするのが望ましい。貫通孔１１の可動ピン挿通側の周縁部を滑らかにするには、例えば、プレートのプレスパンチング時に不可避的にパンチ孔の周縁が面取りされる現象（いわゆるダレ）を利用することができる（図１５参照）。この場合、各回転リング１０の素材となる金属プレートに対して、貫通孔１１に可動ピン１２が挿通する向きと同じ向きからプレスパンチングを行うことにより、特殊な加工を要することなく貫通孔１１の可動ピン挿通側の周縁部を滑らかに仕上げることができる。

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。

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。

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。

実施形態１に係るフライホイール装置の断面正面図である。 図１のII−II線の矢視断面図である。 被係合孔の断面正面図である。 係合状態における係脱機構の断面正面図である。 非係合状態における係脱機構の断面正面図である。 可動ピンの先端形状を示す斜視図である。 実施形態２に係るフライホイール装置の断面正面図である。 図７のVIII−VIII線の矢視断面図である。 実施形態３に係るフライホイール装置の断面正面図である。 図９のX−X線の矢視断面図である。 非係合状態における係脱機構の断面正面図である。 係合状態における係脱機構の断面正面図である。 エンジンの低回転領域における可動係合ピンの断面正面図である。 エンジンの低回転領域における可動係合ピンの断面正面図である。 プレス加工時の金属プレートの状態を示す断面図である。 エンジンの低回転領域における可動係合ピンの断面正面図である。

符号の説明

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
１１ 貫通孔（被係合孔）
１２ 可動ピン（可動係合ピン）
１２ａ切込み溝
１４ スプリング（付勢手段）
１５ ガイド壁（ガイド手段）
１８ トーションスプリング（付勢手段）
２２ エンジン出力軸

Claims (7)

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ているとともに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、
   上記各回転リングには、厚み方向に貫通する貫通孔、又は切欠きからなる被係合孔が他の回転リングの被係合孔と対応するように形成されており、
   上記係脱機構は、
   上記環状空間よりも円盤径方向外側又は内側に位置するように上記質量体収容部に取り付けられていて、円盤径方向に移動可能な可動係合ピンと、該可動係合ピンを円盤径方向の回転リング側に付勢する付勢手段とを有しており、
   上記ホイール部の回転数減少時には、上記可動係合ピンが上記付勢手段の付勢力により上記各回転リングの上記被係合孔に順次係合することにより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、上記可動係合ピンが上記ホイール部の回転に伴う遠心力により上記付勢手段の付勢力に抗して上記各回転リングの上記被係合孔から順次脱離することにより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。
2. 請求項１記載のフライホイール装置において、
   上記質量体収容部は、上記ホイール本体の外周面に円盤径方向外側に突出するように設けられていることを特徴とするフライホイール装置。
3. 請求項１又は２記載のフライホイール装置において、
   上記係脱機構は、上記可動係合ピンを円盤径方向に案内するガイド手段をさらに有していることを特徴とするフライホイール装置。
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、
   上記被係合孔は貫通孔であり、少なくとも上記係脱機構に最も近い回転リングの貫通孔の円盤周方向長さが、上記可動係合ピンの径よりも長いことを特徴とするフライホイール装置。
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、
   上記可動係合ピンのうち上記各回転リングの上記被係合孔に係合する部分が、その先端に向かうに従って径が小さくなるテーパー状に形成されていることを特徴とするフライホイール装置。
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、
   上記可動係合ピンの先端部には、該可動係合ピンと上記各回転リングの被係合孔との係合時に該先端部が変形するようにピン軸方向に延びる切込み溝が形成されていることを特徴とするフライホイール装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載のフライホイール装置において、
   上記環状空間は閉塞されており、該環状空間内に潤滑液が封入されていることを特徴とするフライホイール装置。

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