JP2012127319A - フライホイール装置及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】上死点出しのためのクランキング作業時に作業者が目視するために必要なスペースを不要にし、さらに、一人の作業者による上死点出しを実現する。
【解決手段】フライホイール装置は、エンジンのクランクシャフトに結合し穴部（７）を有するフライホイール（１）と、前記フライホイール（１）を覆うように配置され貫通孔（９）を有するハウジング（３）と、前記エンジンのピストンの上死点に対応する前記フライホイール（１）の回転位置において、直線状に並んだ前記穴部（７）と前記貫通孔（９）の両方に挿入されるロックピン（５）と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロック機構を有するフライホイール装置、及び、そのフライホイール装置を有する車両に関する。特に、本発明は、クランキング作業によるピストンの上死点出しを、目視に頼らず容易に行うための構造に関する。

エンジンのバルブタイミング調整等のためにクランキング作業により、エンジンのピストンの上死点出しが行われることがある。上死点出しとは、ピストンを上死点（Top Dead Center：ＴＤＣ）に位置合わせすることをいう。従来、ピストンの上死点出しにおいて、作業者は、フライホイールの外周に付けられたマークを目視することによってピストンの上死点を確認していた（特許文献１参照）。

特許第３３６００２１号明細書

しかしながら、昨今、排ガス規制対応等によるエンジン補機部品やシャシ補機部品の増加、及び、架装物からの制約によって、作業者がフライホイール外周のマークを目視するために必要なスペース（隙間）の確保が困難となっている。又、クランキングの作業者と目視者との二人が作業することが必要となり、ピストンの上死点出しの作業が非効率になる。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、クランキング作業時の目視のために必要なスペースを不要にすること、及び、一人の作業者によるピストンの上死点出しを実現することを目的とする。

本発明に係るフライホイール装置は、エンジンのクランクシャフトに結合し穴部を有するフライホイールと、前記フライホイールを覆うように配置され貫通孔を有するハウジングと、を備える。さらに、フライホイール装置は、前記エンジンのピストンの上死点に対応する前記フライホイールの回転位置において、直線状に並んだ前記穴部と前記貫通孔の両方に挿入されるロックピンを備える。

作業者は、目視せずにピストンの上死点への位置合わせ（上視点出し）が可能となる。従って、作業者が目視するためのスペースの確保が不要となりまた、一人の作業者での上視点出しが可能となる。

第一実施形態に係るフライホイール装置を示す断面図である。 第一実施形態に係るフライホイール装置の一部を拡大した一部拡大断面図である。 （ａ）フライホイールをロックする手順の一部を示す図である。（ｂ）フライホイールをロックする手順の他の一部を示す図である。 （ａ）第二実施形態に係るフライホイール装置を示す断面図である。（ｂ）第二実施形態に係るフライホイールの穴部の一例を示す図である。（ｃ）第二実施形態に係るフライホイールの穴部の他の例を示す図である。 （ａ）第三実施形態に係るフライホイール装置を示す図である。（ｂ）第三実施形態に係るフライホイール装置を示す他の図である。（ｃ）第三実施形態に係るモータ電流遮断回路の回路図である。 （ａ）第四実施形態に係るフライホイール装置の一例を示す一部断面図である。（ｂ）第四実施形態に係るフライホイール装置の他の例を示す一部断面図である。

以下では図面を参照して本発明を実施するための形態について、さらに詳しく説明する。

［第一実施形態］
図１は、第一実施形態に係るフライホイール装置を示す図である。図２は、フライホイール装置の一部を拡大した一部拡大図である。

フライホイール装置は、フライホイール１と、ハウジング（フライホイールハウジング）３と、ロック機構４を備える。フライホイール１は、車両においてエンジンのクランクシャフトに取り付けられてこれに結合するものである。フライホイール１は、その回転軸方向の端面（正面）１ａにおいて、穴部（凹部）７を備える。フライホイール１を収容するハウジング３は、ハウジング３を貫通する貫通孔（ガイド孔）９を、フライホイール１の端面１ａに対向する略板状の板状部３ａにおいて有する。本実施形態では、穴部７と貫通孔９は、円柱状の形状を有するが、これに限定されない。フライホイール装置に設けられたロック機構４は、フライホイール１の端面１ａの穴部７と、フライホイール１を包囲するハウジング３の貫通孔９と、これら穴部７と貫通孔９に挿入されるロックピン５とを備える。

ロックピン５は、全体的に細長い段付き形状を有し、細い先端部５ａと太い根元部５ｂからなる。ロックピン５の先端部５ａは、貫通孔９に挿入されこれに適合する太さと形状を有し、貫通孔９により案内される。また、ロックピン５の先端部５ａは、フライホイール１の穴部７と適合する太さと形状を有する。フライホイール１の穴部７は、ロックピン５の先端部５ａの断面よりわずかに広い。本実施形態で、細い先端部５ａと根元部５ｂは、円柱状の形状であるが、これに限定されない。

図３（ａ）と図３（ｂ）は、作業者がロックピン５でフライホイール１をロックする手順を示す。まず、図３（ａ）のように、第一のステップにおいて、作業者は、ロックピン５の先端部５ａを貫通孔９に沿って挿入して、先端部５ａをフライホイール１の端面１ａに付き当てる。第二のステップにおいて、先端部５ａがフライホイール１の端面１ａに当接した状態で、作業者はフライホイール１を回転させてクランキングを開始する。その際、ロックピン５を回転軸方向に押し続ける。

図３（ｂ）のように、第三のステップにおいて、フライホイール１の所定の回転位置で、穴部７と貫通孔９は対峙して回転軸方向に直線状に並び、穴部７の軸中心とロックピン５の軸中心が一致する。これにより、ロックピン５の先端部５ａを、貫通孔３に貫通させて穴部７に嵌合できる。従って、ロックピン５は、フライホイール１をハウジング３に対してロック（固定）できる。

フライホイール１のこの所定の回転位置は、エンジンのピストンの上死点に対応するように設定されているため、フライホイール１がロックされた場合にピストンは上死点に位置する。

−作用効果−
ロックピン５は、エンジンのピストンの上死点に対応するフライホイール１の回転位置において、直線状に並んだフライホイール１の穴部７とハウジング３の貫通孔９の両方に挿入される。このように、作業者は、目視せずにピストンの上死点への位置合わせ（上視点出し）が可能となる。従って、作業者が目視するためのスペースの確保が不要となる。目視スペースの確保が不要となり、エンジン、シャシ、架装物のレイアウト自由度が拡大される。また、一人の作業者で、クランキングとピストンの上死点への位置合わせが可能となる。

フライホイール１の穴部７が、フライホイール回転軸方向の端面１ａにおいて設けられるため、フライホイール１が外周にリングギアを有する場合などでも、穴部７を形成できる。

［第二実施形態］
図４（ａ）は、第二実施形態に係るフライホイール装置を示す図である。第二実施形態において、フライホイール１は、その円周面１ｂ（即ち、半径方向の端面）において、穴部（凹部）１７を備える。フライホイール１のハウジング３は、ハウジング３を貫通する貫通孔（ガイド孔）１９を、フライホイール１の円周面１ｂに対向する環状部３ｂにおいて有する。なお、フライホイール１がリングギアを有する場合、穴部１７は、リングギアを避けて設けられる。フライホイール装置に設けられたロック機構４は、フライホイール１の円周面１ｂの穴部１７と、フライホイール１を包囲するハウジング３の貫通孔１９と、これら穴部１７と貫通孔１９に挿入されるロックピン５とを備える。

図４（ｂ）のように、フライホイール１の穴部１７は、ロックピン５の断面よりかなり広く、又、フライホイール円周方向の長さＬが回転軸方向の幅Ｗより大きい楕円状の形状を有する。代わりに、図４（ｃ）のように、フライホイール１の穴部１７は、フライホイール円周方向の長さＬが回転軸方向の幅Ｗより大きい扇状の形状を有してもよい。

作業者は、ロックピン５を貫通孔１９に沿って挿入して、ロックピン５の先端をフライホイール１の円周面１ｂに付き当てる。ロックピン５の先端がフライホイール１の円周面１ｂに当接した状態で、作業者はフライホイール１を回転させてクランキングを開始する。その際、ロックピン５をフライホイール１の半径方向に押し続ける。

フライホイール１がしばらく回転した後、ロックピン５の先端は、図４（ｂ）（ｃ）の点線で示すように、フライホイール１の穴部１７の一端１７ａに位置する。そして、穴部１７と貫通孔１９は対峙してフライホイール半径方向に直線状に並び、ロックピン５の先端は、穴部１７に挿入される。

フライホイール１がさらに回転すると、ロックピン５の先端は穴部１７に挿入されたままフライホイール１に対して移動する。そして、フライホイール１が所定の回転位置になると、ロックピン５の先端は、穴部１７の他端１７ｂに達する。フライホイール１のこの所定の回転位置は、エンジンのピストンの上死点に対応するように設定されている。このため、フライホイール１が所定の回転位置で止められて、回転方向への付勢により穴部１７の他端１７ｂにあるロックピン５によってロックされた場合に、ピストンは上死点に位置合わせされ、上死点出しが完了する。

クランキング（フライホイール１の回転）によるピストンの位置合わせは、歯車のバックラッシの影響などで一回転方向による位置だしが要求される場合がある。しかし、フライホイール１の穴部１７の上記形状によって、フライホイール１の一回転方向において確実にピストンは上死点へ位置合わせされる。このため、フライホイール１を過剰に回転させたことによる、やり直し作業（フライホイール１の逆回転の後、正回転での再位置合わせを行うこと）が不要になる。

第二実施形態によると、フライホイール１の穴部１７が、フライホイール１の円周面１ｂにおいて設けられ、フライホイール円周方向の長さＬがフライホイール回転軸方向の幅Ｗより大きい形状を有する。このため、フライホイール１を一回転方向に回転させるだけで、確実にピストンは上死点へ位置合わせされる。

［第三実施形態］
図５（ａ）（ｂ）は、第三実施形態に係るフライホイール装置を示す図である。第三実施形態において、フライホイール装置は、フライホイール１とハウジング３とロック機構４に加えて、ストロークスイッチ２１を備える。ストロークスイッチ２１以外の構成は、第一実施形態と同じである。

ストロークスイッチ２１は、図５（ａ）のように、ロックピン５がフライホイール１の穴部７に入っていない場合にオン（ＯＮ）状態になり、図５（ｂ）のように、ロックピン５がフライホイール１の穴部７に入った場合にオフ（ＯＦF）状態になる。ストロークスイッチ２１は、磁気的、電気的、光学的、又は音響的に、ロックピン５がフライホイール１の穴部７に入ったことを検出する。例えば、穴部７の表面に絶縁体を塗布しておき、ロックピン５が金属製のフライホイール１の穴部７に入った場合に、金属製のロックピン５と金属製のフライホイール１（車体（アース））との導通が遮断され、電気的にオフするストロークスイッチでよい。この場合、ロックピン５そのものがスイッチとして機能する。

ストロークスイッチ２１は、フライホイール１の穴部７の壁に埋め込まれた磁石の磁気を検出する磁気センサ２１ａや、周囲の物体を検出する赤外線センサで構成してよい。なお、ストロークスイッチ２１は、図５（ａ）（ｂ）のようにロックピン５に設けられるものでなく、フライホイール１の穴部７に設けられるものでもよい。

図５（ｃ）のようなモータ電流遮断回路は、ストロークスイッチ２１がオフ状態になる場合に、クランキング（フライホイール１の回転）を行う電気モータ２３への電流を遮断して、電気モータ２３を停止させる。なお、電気モータ２３は、フライホイール１の外周のリングギアなどを介してフライホイール１を回転する。ロックピン５が穴部７に入ってストロークスイッチ２１がオフ状態になる場合に、コイル２５の電流が遮断されて電源スイッチ２７がオフ状態になり、電源２９から電気モータ２３への電流が遮断されて電気モータ２３が停止する。コイル２５と電源スイッチ２７は、リレー（継電器）２４を構成する。

なお、ストロークスイッチ２１は、ロックピン５がフライホイール１の穴部７に入った場合にオン状態になり、電源スイッチ２７は、ストロークスイッチ２１のオン状態で、オフする構成としてもよい。

第三実施形態によると、ストロークスイッチ２１は、ロックピン５がフライホイール１の穴部７に入った場合にオン状態又はオフ状態に変化する。このため、電気モータ２３によってフライホイール１を回転させる場合でも、ストロークスイッチ２１の動作に応じて電気モータ２３への電流を遮断することにより、確実且つ安全にピストンの上死点への位置合わせができる。

［第四実施形態］
図６（ａ）（ｂ）は、第四実施形態に係るフライホイール装置を示す図である。第四実施形態において、ロックピン５は弾性力や流体圧などの付勢手段によりフライホイール１に押される。その他の構成は、第一実施形態と同じである。

一例では、図６（ａ）のように、弾性体としてのバネ３１がケース３３に収納され、ロックピン５の端部に弾性力を加えてフライホイール１側へ押してよい。ケース３３は、治具３５によりフライホイール１のハウジング３に取り付けられる。

別の例では、図６（ｂ）のように、空気圧や油圧などの流体圧が、ロックピン５の端部をフライホイール１側へ押してよい。流体供給装置３７が、流体をケース３３内に供給して、流体圧がケース３３内に発生する。ケース３３は、ロックピン５の端部を収容して、流体圧がロックピン５の端部に加えられる。

第四実施形態によると、ロックピンが、流体圧又は弾性力によりフライホイールに対して付勢される。このため、作業者がロックピン５を手に持って穴部７と貫通孔９に挿入する必要がなくなり、作業者は、クランキング（フライホイール１の回転）だけ行えばよい。従って、一人の作業者によるピストンの上死点への位置合わせ（上死点出し）が容易になる。

本発明は以上説明した第一から第四の実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。

１ フライホイール
１ａ 端面
１ｂ 円周面
３ ハウジング
３ａ 板状部
３ｂ 環状部
５ ロックピン
７、１７ 穴部
９、１９ 貫通孔
２１ ストロークスイッチ

Claims (6)

1. エンジンのクランクシャフトに結合し、穴部を有するフライホイールと、
   前記フライホイールを覆うように配置され、貫通孔を有するハウジングと、
   前記エンジンのピストンの上死点に対応する前記フライホイールの回転位置において、直線状に並んだ前記穴部と前記貫通孔の両方に挿入されるロックピンと、
   を備えることを特徴とするフライホイール装置。
2. 前記フライホイールの前記穴部が、前記フライホイールの回転軸方向の端面において設けられ、
   前記ハウジングの前記貫通孔が、前記フライホイールの端面に対向する板状部において設けられることを特徴とする請求項１に記載のフライホイール装置。
3. 前記フライホイールの前記穴部が、前記フライホイールの円周面において設けられ、フライホイール円周方向の長さがフライホイール回転軸方向の幅より大きい形状を有し、
   前記ハウジングの前記貫通孔が、前記フライホイールの前記円周面に対向する環状部において設けられることを特徴とする請求項１に記載のフライホイール装置。
4. ロックピンがフライホイールの穴部に入った場合にオン状態又はオフ状態に変化するストロークスイッチを備えることを特徴とする請求項１に記載のフライホイール装置。
5. 前記ロックピンが、流体圧又は弾性力によりフライホイールに対して付勢されることを特徴とする請求項１に記載のフライホイール装置。
6. 請求項１から５のいずれか一つに記載のフライホイール装置を備える車両。

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