JP6273610B2 - Flywheel - Google Patents
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Description
本発明は、モータ、内燃機関等の回転駆動源の動きを安定化させるためのフライホイールに関し、特に、速度に応じて慣性および回転モーメントを変化させうるようにしたフライホイールに関するものである。 The present invention relates to a flywheel for stabilizing the movement of a rotational drive source such as a motor or an internal combustion engine, and more particularly to a flywheel that can change inertia and rotational moment according to speed.
フライホイールは、回転時の慣性を利用して回転速度の平均化を図るもので、一般に自動車の内燃機関に取付けられている。自動車の内燃機関にフライホイールを取付けた場合において、高速時においては、フライホイールは重い方が走行の安定性は向上するが、停止状態から加速する場合や減速から停止に至る場合は、フライホイールは軽い方が追従性が向上し、燃費は低減する。このような高速時の走行安定性と、加減速時の追従性という、相反する機能をフライホイールに持たせるためには速度に応じて慣性および回転モーメントを可変させる必要がある。 The flywheel is intended to average the rotational speed by utilizing inertia at the time of rotation, and is generally attached to an internal combustion engine of an automobile. When a flywheel is mounted on an internal combustion engine of an automobile, the flywheel is heavier at high speeds, and the stability of the run improves.However, if the flywheel accelerates from a stopped state or decelerates to stops, the flywheel The lighter the lighter the better the follow-up and the lower the fuel consumption. In order for the flywheel to have such contradictory functions of running stability at high speed and follow-up performance at acceleration / deceleration, it is necessary to vary the inertia and rotational moment according to the speed.
このように慣性および回転モーメントを可変させるフライホイールとして、回転軸の外周方向に移動可能に複数の重錘を配置し、これらの重錘を回転軸の方向に弾性部材で付勢し、回転数に応じて重錘の位置を可変するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。 As a flywheel that varies the inertia and the rotational moment in this way, a plurality of weights are arranged so as to be movable in the outer peripheral direction of the rotating shaft, and these weights are urged by an elastic member in the direction of the rotating shaft, and the number of rotations There is one in which the position of the weight is changed in accordance with (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1は、重錘を弾性部材で車軸方向に付勢し、回転速度に応じて慣性を変化させるように意図したものであるが、以下のような問題がある。すなわち、一般に、重錘や弾性体は製造誤差があり、回転速度に比例して意図した通りに正確な位置に重錘を移動させることは困難である。そのため、加減速時の追従性あるいは高速走行性能の安定に寄与することが難しいという問題があった。 Patent Document 1 is intended to bias the weight in the axle direction with an elastic member and change the inertia according to the rotational speed, but has the following problems. That is, generally, there is a manufacturing error in the weight and the elastic body, and it is difficult to move the weight to an accurate position as intended in proportion to the rotation speed. For this reason, there is a problem that it is difficult to contribute to the stability of follow-up performance during acceleration / deceleration or high-speed running performance.
上記課題を解決するため、本発明のフライホイールは、回転駆動源の回転軸に取付けられた円盤状の本体と、前記本体に、前記回転軸から放射方向に複数形成されたアリ溝に往復移動可能に装着された重錘と、前記重錘を前記回転軸の方向に付勢する引張ばねと、前記本体の外周と前記重錘との間に連結され、前記重錘を、前記回転軸の回転速度に応じて慣性および回転モーメントが最適になる位置に移動させる流体圧シリンダと、 前記回転駆動源の加速の初期に前記重錘を移動不能に前記本体に固定するピストンロッドからなる低速固定手段と、前記回転駆動源の高速安定時に前記重錘を移動不能に前記本体に固定するピストンロッドからなる高速固定手段と、を備えたことを特徴とする。In order to solve the above problems, a flywheel of the present invention is reciprocally moved to a disk-shaped main body attached to a rotating shaft of a rotational drive source, and a plurality of dovetail grooves formed radially from the rotating shaft to the main body. A weight that can be mounted; a tension spring that biases the weight in the direction of the rotation axis; and an outer periphery of the main body and the weight, the weight being connected to the rotation axis. Low-speed fixing means comprising a fluid pressure cylinder that moves to a position where inertia and rotational moment are optimized according to the rotational speed, and a piston rod that immobilizes the weight to the main body in the initial stage of acceleration of the rotational drive source And a high-speed fixing means comprising a piston rod for fixing the weight to the main body so that the weight cannot be moved when the rotary drive source is stabilized at a high speed .
上記課題を解決するために、本発明のフライホイールFは、回転駆動源の回転軸に取付けられた円盤状の本体と、前記本体に、前記回転軸から放射方向に往復移動可能に装着された重錘と、前記重錘を前記回転軸の方向に付勢する付勢手段と、前記重錘を前記回転軸の回転速度に応じて慣性および回転モーメントが最適になる位置に移動させる重錘移動手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a flywheel F of the present invention is mounted on a disc-shaped main body attached to a rotary shaft of a rotary drive source, and mounted on the main body so as to be reciprocally movable in the radial direction from the rotary shaft. A weight, a biasing means for biasing the weight in the direction of the rotation shaft, and a weight movement for moving the weight to a position where the inertia and the rotation moment are optimized according to the rotation speed of the rotation shaft; Means.
請求項2記載の発明は、前記重錘移動手段は、流体圧シリンダであり、該流体圧シリンダは、自動車の車速メータ、制動装置、変速機、又はアクセルの開度変化量のいずれかを含む速度情報に基いて制御されるものである。 According to a second aspect of the present invention, the weight moving means is a fluid pressure cylinder, and the fluid pressure cylinder includes any one of a vehicle speed meter, a braking device, a transmission, and an accelerator opening change amount. It is controlled based on speed information.
請求項3記載の発明は、前記回転駆動源の加速の初期及び高速安定時に、前記速度情報に基いて前記重錘を移動不能に固定する低速固定手段及び高速固定手段を備えたものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a low speed fixing means and a high speed fixing means for fixing the weight so as not to move based on the speed information at the time of initial acceleration and high speed stabilization of the rotary drive source.
請求項4記載の発明は、前記本体に放射状に形成されたアリ溝に所望の複数個の前記重錘を摺動自在に嵌挿したものである。 According to a fourth aspect of the present invention, a plurality of desired weights are slidably inserted into dovetail grooves formed radially on the main body.
本発明によれば、速度の加減速に応じて最適の位置に重錘を移動させ、慣性および回転モーメントを最適に設定すると共に、回転駆動源の加速の初期、すなわち、重錘の慣性おい回転モーメントが最も小さい最内側にある時点では、低速固定手段により重錘は最内側位置で停止した状態にあり、加速しやすい状態を保っており、かつ、回転駆動源が高速安定の状態にある時点では、高速固定手段により重錘は外周側の高速位置で停止した状態にあり、高速状態が安定して保たれる。 According to the present invention, the weight is moved to the optimum position according to the acceleration / deceleration of the speed, the inertia and the rotational moment are set optimally, and the initial stage of the acceleration of the rotary drive source, that is, the inertia of the weight is rotated. At the moment when the moment is at the innermost point, the weight is stopped at the innermost position by the low-speed fixing means, the acceleration is easily maintained, and the rotational drive source is at a high-speed stable state. Then, the weight is stopped at the high speed position on the outer peripheral side by the high speed fixing means, and the high speed state is stably maintained.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態によるフライホイールの減速時の状態を示す正面図、図2は、高速時の状態を示す正面図、図3は、図1の一部切欠き側面図、図4は、図2の一部切欠き側面図である。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 is a front view showing a state of a flywheel during deceleration according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view showing a state at high speed, FIG. 3 is a partially cutaway side view of FIG. 4 is a partially cutaway side view of FIG.
各図において、フライホイールFは、モータ、内燃機関などの回転駆動源(図示せず)の回転軸1に固定された円盤状の本体2を有している。本体2の中央には、回転軸1に固定されたハブ3を有し、外周にはフランジ部4が形成されている。 In each figure, the flywheel F has a disk-shaped
本体2には放射状に4本のアリ溝5(図5参照)が形成され、それぞれのアリ溝5に扇型の重錘6が装着されている。図5に示すように、重錘6の裏面にアリ型6aが形成され、このアリ型6aがアリ溝5に摺動自在に嵌め込まれている。この重錘6とハブ3との間に引張ばね7が取付けられており、停止時又は減速時には、重錘6を図1に示すように最内端に引き寄せている。 The
回転軸1の回転時に重錘6を最適の位置に設定するための重錘移動手段として、流体圧シリンダ8(油圧又は空気圧シリンダ)をフランジ部4に固定し、そのピストンロッド8aを重錘6の裏面の取付部6bに固定している。この流体圧シリンダ8は制御バルブ(図示せず)に接続され、この制御バルブの制御によりピストンロッド8aを任意の位置に停止させ、重錘6をその任意の位置に固定することができるようになっている。制御バルブは、回転軸1の回転速度を検出する手段からの電気信号により制御されるようになっている。回転速度の検出手段は、例えば、自動車であれば、車速メータ、制動装置、変速機あるいはアクセルの開度変化量等の情報などを電気信号として取り出すものである。この電気信号により制御バルブを制御し、ピストンロッド8aの位置を任意の位置で停止させることにより、重錘の位置を速度に応じて最適位置に設定するようになっている。 A fluid pressure cylinder 8 (hydraulic or pneumatic cylinder) is fixed to the flange portion 4 as a weight moving means for setting the
停止状態から起動して最初に加速する際には、図1、図3に示すように、重錘6は慣性が最も小さい最内周位置で固定されていることが好ましい。そのため、重錘6を最内周の位置で固定する低速固定手段10を設けている。低速固定手段10は、本体2に固定された流体圧シリンダ11のピストンロッド11aを重錘6の外周に当接することにより、重錘6をそれ以上外周方向に動かないように固定するものである。 When starting from a stop state and accelerating for the first time, as shown in FIGS. 1 and 3, the
また、図2、図4に示すように、高速安定時に重錘6を一定位置で固定する高速固定手段13を設けている。高速固定手段13は、本体2に固定された流体圧シリンダ14のピストンロッド14aを重錘6の内周に当接することにより、重錘6をそれ以上内周方向に動かないように固定するものである。 Further, as shown in FIGS. 2 and 4, high-speed fixing means 13 for fixing the
一般に、回転体の慣性は質量と重心位置とにより計算される。
例えば、厚さ20mm、直径500mmの鉄のフライホイールでは、以下のように計算される。
慣性=0963(Kg・m2)
回転モーメント=385(Kgf・m2)In general, the inertia of the rotating body is calculated by the mass and the position of the center of gravity.
For example, in an iron flywheel having a thickness of 20 mm and a diameter of 500 mm, the calculation is performed as follows.
Inertia = 0963 (Kg · m 2 )
Rotational moment = 385 (Kgf · m 2 )
本発明の可変モーメント方式のフライホイールFは、重錘6を移動させることにより、慣性及び回転モーメントを変化させるものである。フライホイールFを自動車のエンジンに適用した場合について述べると、自動車を停止状態では図1のように、重錘6は引張ばね7により最も内側に移動した状態で停止している。この状態からアクセルで加速していくことにより、回転軸1が回転して重錘6に遠心力が働き、回転速度に応じて引張ばね7に抗して外周方向に移動する。 The variable moment flywheel F of the present invention changes the inertia and the rotational moment by moving the
本発明では、重錘6の位置を回転速度に正確に対応させるため、重錘移動手段として流体圧シリンダ8を用いている。上述のように、流体圧シリンダ8は、車速メータ、制動装置、変速機、あるいはアクセルの開度変化量の情報などを電気信号として取り出し、この電気信号により制御バルブ(図示せず)を制御し、ピストンロッド7bの位置を任意の位置で停止させるものである。 In the present invention, in order to accurately correspond the position of the
このような重錘移動手段を用いないで、引張ばね7のみ場合、重錘6や引張ばね7の製造誤差により、速度と重錘6の位置が正確に対応できず、そのため充分な加速性能の向上や燃費の向上をはかることができにくいという問題があった。 Without using such weight moving means, when only the
本発明では、車速メータ、制動装置、変速機、あるいはアクセルの開度変化量の情報などを電気信号として取り出し、この電気信号により制御バルブを制御し、ピストンロッ8aを介して重錘6を最適の位置に停止させるので、自動車に適用した場合、加減速時には回転モーメントを小さくしてアクセル追従性を良好にするとともに、高速走行時は回転モーメントを大きくしてフライホイールF自体が持つトルクを上げる。 In the present invention, information such as a vehicle speed meter, a braking device, a transmission, or an accelerator opening change amount is taken out as an electrical signal, and the control valve is controlled by this electrical signal, and the
慣性および回転モーメントは、フライホイールFの重心が回転軸1に近いほど小さくなり、重心が外周方向に移動するほど大きくなるという特性がある。このような物理的特性を用いて、加減速時及び減速時に慣性および回転モーメントを小さくすることにより、加減速性能(速度追従性)が向上するとともに、燃費性能が向上する。また、高速走行時には慣性および回転モーメントを大きくすることにより、上り坂や下り坂などにおけるエンジンの負荷変動を小さくし、燃費の向上を図ることができる。 Inertia and rotational moment have characteristics that the smaller the center of gravity of the flywheel F is, the smaller it is, and the larger the center of gravity moves in the outer circumferential direction. By reducing the inertia and rotational moment during acceleration / deceleration and deceleration using such physical characteristics, acceleration / deceleration performance (speed follow-up performance) is improved and fuel consumption performance is improved. Further, by increasing the inertia and the rotational moment during high-speed traveling, it is possible to reduce engine load fluctuation on an uphill or downhill and improve fuel efficiency.
さらに本発明では、停止状態から起動して最初に加速する際に重錘6を一定位置で固定する低速固定手段10を設けるとともに、高速安定時にも重錘6を一定位置で固定する高速固定手段11を設けている。低速固定手段10は、流体圧シリンダ11のピストンロッド11aを重錘6の外周に当接することにより重錘を外周方向に移動しないように固定する。また、高速固定手段13は、流体圧シリンダ14のピストンロッド14aを重錘6の内周に当接することにより、重錘6を内周方向に移動しないように固定する。 Further, in the present invention, there is provided low speed fixing means 10 for fixing the
図1に示すように、重錘6の慣性および回転モーメントが最も小さい最内側位置にある時点でエンジンを起動する場合、重錘6が停止したままのほうが加速しやすいため、加速が安定するまで低速固定手段10により重錘6を固定させておく。 As shown in FIG. 1, when the engine is started at the time when the
加速度が安定してきた時点でピストンロッド11aを引き込み、固定を解除すると、速度が上昇するにしたがって遠心力で重錘6は引張ばね7に抗して外周方向に移動していく。この際、遠心力のみで重錘6を外周方向に移動させるのではなく、自動車の速度情報、すなわち、車速メータ、制動装置、変速機等の情報あるいはアクセルの開度変化量の情報など、所望の情報を電気信号として取り出し、この電気信号により制御バルブを制御し、流体圧シリンダ8のピストンロッド8aにより重錘6を自動車の速度に応じた最適の位置に設定する。 When the
自動車が高速安定で走行している場合は、重錘6が停止したままのほうが高速安定走行しやすいため、高速状態を継続する場合は、高速固定手段13により重錘6を固定させておく。すなわち、高速固定手段13である流体圧シリンダ8のピストンロッド7bを突出させて重錘6の内周に当接させ、重錘6を固定する。高速走行を中止し、走行速度が変動する走行に移行する場合は、高速固定手段13のピストンロッド14aを引っ込め、重錘6を移動させる通常の走行状態とする。
低速固定手段10及び高速固定手段13は、上記した自動車の速度情報に基いて制御バルブを介して流体圧シリンダ11,14を制御し、ピストンロッド11a、14aを突出又は引っ込めるようにしている。When the automobile is traveling at high speed and stable, it is easier to travel stably at high speed while the
The low-speed fixing means 10 and the high-speed fixing means 13 control the
上記実施形態において、重錘6は扇型に限定されず、どのような形状であってもよい。また、重錘6の個数も4個に限定されず、任意の個数であってよく、それぞれの重錘に対して重錘移動手段を設けるものとする。また、重錘6を付勢する手段は引張ばね7に限定されず、所望の弾性部材を使用することができる。 In the said embodiment, the
また、重錘移動手段、低速固定手段10、高速固定手段13として流体圧シリンダを用いているが、これに限定されず、例えば、ソレノイドによりプランジャを移動させたり、あるはモータ駆動のリンク機構などを用いることも可能である。 Further, although the fluid pressure cylinder is used as the weight moving means, the low speed fixing means 10 and the high speed fixing means 13, it is not limited to this. For example, the plunger is moved by a solenoid or a motor-driven link mechanism or the like. It is also possible to use.
さらに、回転駆動源は自動車のエンジンの例を説明したが、自動車に限定されず、あらゆる内燃機関、モータに適用でき、また、自動車のほか、自転車その他あらゆる乗り物にも適用可能である。 Furthermore, although the example of the engine of the automobile has been described as the rotational drive source, it is not limited to the automobile, but can be applied to any internal combustion engine and motor, and can be applied to any other vehicle besides a car.
1 …回転軸
2 …本体
5 …アリ溝
6 …重錘
7 …引張ばね
8 …流体圧シリンダ(重錘移動手段)
10 …低速固定手段
13 …高速固定手段DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
10 ... Low speed fixing means 13 ... High speed fixing means
Claims (1)
前記本体に、前記回転軸から放射方向に複数形成されたアリ溝に往復移動可能に装着された重錘と、 A weight attached to the main body so as to be able to reciprocate in a plurality of dovetail grooves formed radially from the rotating shaft,
前記重錘を前記回転軸の方向に付勢する付勢手段と、 Biasing means for biasing the weight in the direction of the rotation axis;
前記本体の外周と前記重錘との間に連結され、前記重錘を、前記回転軸の回転速度に応じて慣性および回転モーメントが最適になる位置に移動させる流体圧シリンダと、A fluid pressure cylinder connected between the outer periphery of the main body and the weight, and moving the weight to a position where inertia and rotational moment are optimized according to the rotational speed of the rotating shaft;
前記回転駆動源の加速の初期に前記重錘を移動不能に前記本体に固定するピストンロッドからなる低速固定手段と、 Low-speed fixing means comprising a piston rod that immobilizes the weight to the main body in an initial stage of acceleration of the rotary drive source;
前記回転駆動源の高速安定時に前記重錘を移動不能に前記本体に固定するピストンロッドからなる高速固定手段と、を備えたことを特徴とするフライホイール。A flywheel comprising: a high-speed fixing means including a piston rod that fixes the weight to the main body so that the weight cannot be moved when the rotary drive source is stabilized at a high speed.
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