JPH06341491A - トルク変動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジン回転とは独立にフライホイールの回
転を変動させて能動的にトルク変動を吸収することで、
フライホイールの慣性モーメントを小さくしてエンジン
負荷を低減すると共に、アイドリング時の極低速運転を
可能とする。 【構成】 エンジン11のシャフト51に、ヨーク22，23及
びスパイダ21からなるフック形自在継手（不等速継手）
を介して、フライホイール31のシャフト61を連結する。
シャフト61の軸受け41は、ギアドモータ45にてピン44の
回りに回転可能とされている。そして、さらに、この軸
受け41をピン44にて支持する支持体42は、ギアドモータ
46及びレール43により、シャフト51の回りに回転可能と
されている。このギアドモータ45，46の回転角を制御す
ることで、エンジン側のシャフト51とフライホイール側
のシャフト61の継手角度φ，ψを自由に設定することが
でき、フライホイール31に対して回転変動を与え、上記
目的を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の原動機などに
おけるクランク軸のトルク変動を吸収したり、往復動ポ
ンプのクランク軸などに対して周期的な変動トルクを発
生させるための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、自動車等の原動機では主に化石燃
料を用い、その爆発力をピストン、クランクシャフト等
の機構により出力軸のトルクに変換している。このため
原動機の出力軸は、その回転数に比例した周期的なトル
ク変動を生じ、これが原動機の振動および騒音の一因と
なっている。そしてこのトルク変動は、原動機が低速で
回転する程顕著であることが知られている。

【０００３】そのため、従来は、図８に示すように、原
動機１の出力軸にフライホイール３を接続してトルク変
動を吸収するといった構成が採用されていた。ここで、
原動機１の出力軸の回転角度をθｅ、フライホイール３
の慣性モーメントをＩｆとおくと、フライホイール３に
より吸収されるトルク変動△Ｔｅは次式で表すことがで
きる。

【０００４】

【数１】

【０００５】式から、フライホイール３の慣性モーメ
ントＩｆに比例したトルク変動△Ｔｅが吸収されること
が分かる。このことは、トルク変動△Ｔｅを十分に吸収
するには、慣性モーメントＩｆを相当に大きくする必要
があることを意味する。ところが、フライホイール３の
慣性モーメントＩｆは、原動機１の回転数を増速／減速
する際の負荷となる。このため十分なトルク変動吸収能
力を付与するために慣性モーメントＩｆを大きくすると
いった対応をすると、原動機１のエネルギ効率（燃費）
や応答性（レスポンス）を悪化させるという問題を生じ
た。

【０００６】また逆にこの理由により、フライホイール
３の慣性モーメントＩｆを十分に大きくできないため、
原動機１の回転数をトルク変動が顕著となる様な極低速
にすることができないという問題があった。このため、
無負荷（アイドリング）時でも常に原動機１をある程度
の回転数に保つ必要が生じ、さらにエネルギ効率（燃
費）を悪化させていた。

【０００７】以上のような問題が生じる理由は、従来の
装置は、フライホイール３が原動機１の出力軸に直結さ
れているのみで、原動機１の回転数変動に比例してトル
ク変動の吸収を行うという受動的な構成になっているた
めである。一方、これを解決する手段としては、例えば
特開昭５７−１２１４２が提案された。これは図８の構
成において、フライホイールの慣性モーメントを可変に
したものである。そしてこれにより、トルク変動が顕著
である低速回転では慣性モーメントを大きくし、小さな
回転数変動しかなくてもトルク変動を十分に吸収するこ
とが可能になった。

【０００８】なお、この提案は、原動機の回転数を増速
／減速する際には、慣性モーメントを減少／増加させる
ことにより、フライホイールが原動機の負荷とならない
ようにすることも狙っていた。また、この提案は、回転
数を増速／減速するに際して、より積極的に慣性モーメ
ントを減少／増加させることにより、原動機の制動エネ
ルギの回生効果をも狙っていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら特開昭５
７−１２１４２号公報記載の技術に関しては、高速で回
転するフライホイールにおいて、その遠心力に打ち勝っ
て慣性モーメントを変化させる方法が具体的に確立され
ておらず、この公報で提案された方法は、未だ実用化さ
れていないのが現状である。

【００１０】そこで本発明では、従来のように原動機等
の回転数変動に比例してトルク変動の吸収を行う受動的
な構成ではなく、原動機等の回転数とは独立にフライホ
イール等の慣性モーメント部材側の回転数を変動させ、
能動的にトルク変動の吸収を行ったり、周期的な変動ト
ルクを発生させたりすることのできる全く新たな構成の
トルク変動制御装置を提供することを第１の目的とす
る。

【００１１】さらに、この第１の目的に加えて、慣性モ
ーメント部材側の回転数変動を操作する外部からの入力
部を追加し、原動機の運転状態等に応じたトルク変動の
吸収やトルク変動の発生を制御することのできるトルク
変動制御装置を提供することを第２の目的とする。

【００１２】これらにより、フライホイールの慣性モー
メントを小さくしても十分なトルク変動吸収能力や、ト
ルク変動発生能力を与え、原動機の負荷の低減や、無負
荷（アイドリング）時の極低速運転を可能とし、上記従
来の問題点を解決することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明のトルク変動制御装置は、回転軸に、
不等速継手を介してフライホイール等の慣性モーメント
部材を連結することにより、前記回転軸の回転とは独立
の回転変動を前記慣性モーメント部材側に与え、前記回
転軸のトルク変動状態を制御する。

【００１４】なお、このフライホイール等の慣性モーメ
ント部材に関しては、特に新規のものを用いる必要はな
く、既存の負荷装置を接続すれば足りる。また、第２の
目的を達成するためなされた本発明のトルク変動制御装
置は、請求項１記載のトルク変動制御装置において、前
記回転軸に生ずるトルク変動状態を検出又は推定し、若
しくは、慣性モーメント部材側に発生させるべきトルク
変動状態を推定し、該トルク変動状態に応じて、前記不
等速継手の継手条件を変更する継手条件変更手段をも備
えたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】以上の構成により本発明のトルク変動制御装置
では、不等速継手を介してフライホイール等の慣性モー
メント部材（以下、単にフライホイールとのみいう）を
連結することにより、フライホイール側に、回転軸の回
転角度とは全く独立の周期的な遅れまたは進み角度を発
生させることができる。従って、原動機などの回転軸の
トルク変動を吸収する装置として構成した場合、この独
立の回転変動により、回転軸側の回転数変動を伴うこと
なく、能動的にトルク変動を吸収することが可能であ
る。

【００１６】また、往復動ポンプ等を駆動する発生トル
ク一定の電動モータ等の回転軸に不等速継手を介してフ
ライホイールを接続してやれば、電動モータの回転とは
独立した回転変動によってフライホイールが周期的なト
ルク変動を発生し、これによって往復動ポンプの変動す
る負荷を相殺することも可能である。

【００１７】さらに、請求項２記載の装置では、フライ
ホイールにて能動的に吸収若しくは発生させるトルク変
動の振幅および位相は、継手条件変更手段により継手角
度や軸心のズレ量等の継手条件を変更することで自由に
設定できる。このため、前記回転軸を回転させる原動機
等のその時々の運転状態に応じたトルク変動吸収や変動
トルクの発生が可能となる。ただし能動的に吸収したり
発生したりすることのできるトルク変動のパターンは、
不等速継手が持つ回転数に比例した周期的なパターンに
限定されるため、吸収したいトルク変動のパターンに適
した不等速継手を選択または開発することが必要とな
る。

【００１８】

【実施例】具体的実施例の説明に入る前に、図１，図２
を用いて、本発明のトルク変動制御装置を、特にトルク
変動吸収装置として適用した場合の基本構成を詳細に説
明する。

【００１９】図１に、かかる基本構成の一例を示す。な
おここでは不等速継手の継手条件変更手段４を追加した
形（請求項２記載の装置に対応する）で示している。図
１について説明すると、ここではまず原動機１の出力軸
に、不等速継手２を取りつけ、その先に回転数変動が生
じる継手条件を持たせてフライホイールまたは負荷装置
３を接続している。さらに不等速継手２に対し、継手条
件変更手段４を設け、原動機１のトルク変動の振幅およ
び位相に応じて、適宜、継手角度や軸心のズレ量等の継
手条件を変更する構成となっている。なお図１におい
て、５は原動機１の出力軸と不等速継手２の一端を接続
するトルク伝達機構（シャフト、歯車ベルト、プーリ
等）、６はフライホイールまたは負荷装置３と不等速継
手２の他端を接続するトルク伝達機構を表している。

【００２０】図１の基本構成において、本発明の作用を
説明する。本発明の最も重要な要素である不等速継手２
には、継手角度や軸心のズレ量等の継手条件に応じて、
その両端の回転角度に周期的な遅れまたは進みを生じる
ものが存在する。

【００２１】今、図１の不等速継手２において、原動機
１側の回転角度をθｅ、フライホイール３側の回転角度
をθｆとおくと次式が成り立つ。

【００２２】

【数２】

【００２３】ここでα（θｅ，ｐ1 ，ｐ2 ，…）は、原
動機１側の回転角度θｅを基準とした場合の、フライホ
イール３側の回転角度θｆの周期的な遅れまたは進み角
度を示す。また、ｐ1 ，ｐ2 ，…は継手角度や軸心のズ
レ量等の継手条件を表すパラメータである。

【００２４】図２（ａ）に、不等速継手２の周期的な遅
れまたは進み角度α（θｅ，ｐ1 ，ｐ2 ，…）の代表例
を示す。これは自動車のユニバーサルジョイントにも用
いられているフック形自在継手を使用した場合のαで、
継手条件を表すパラメータｐ1 ，ｐ2 ，…は、継手角度
を表す立体角φ，ψである。そして図２（ａ）より、こ
の自在継手を用いれば、θｅの１回転（３６０°）に対
し周期的な遅れまたは進みが２周期分生じることにな
る。またαの位相はφ、振幅はψの大きさにそれぞれ比
例するのが分かる。

【００２５】さて、今ここで原動機１の出力軸の回転数
が一定で、不等速継手２の原動機１側の角速度がωであ
るとすると、θｅは時刻ｔを用いて次式で表される。

【００２６】

【数３】

【００２７】すると、，式により、フライホイール
３の慣性モーメントをＩｆとおくと、フライホイール３
により吸収されるトルク変動△Ｔｆは次式で表せる。

【００２８】

【数４】

【００２９】そしてこのトルク変動△Ｔｆは、トルク伝
達機構６，不等速継手２，トルク伝達機構５を経由し
て、原動機１の出力軸より吸収されていることは明らか
である。ただし、△Ｔｆが不等速継手２を経由する際
に、αに応じて周期的に変動するギア比β（θｅ，ｐ1
，ｐ2 ，…）の影響を受ける。よって実際に原動機１
の出力軸より吸収されるトルク変動△Ｔｅは次式で表さ
れる。

【００３０】

【数５】

【００３１】ただし，式では説明を簡単にするた
め、トルク伝達機構５，６のギア比は１として考えてい
るが、そうでない場合も同様な効果が得られる。式よ
り、図１の基本構成では、不等速継手２によって発生す
る周期的な遅れまたは進み角度αに応じたトルク変動△
Ｔｅが、原動機１からフライホイール３に吸収されるこ
とになる。なお、このフライホイール３に関しては、特
に新規のものを使用する必要はなく、既存の負荷装置で
代用してもその慣性モーメントと負荷の大きさにより同
様な効果を期待できる。

【００３２】さらにここで本発明の作用をより明確にす
るため、例えば不等速継手２として図２（ａ）に示した
特性を持つフック形自在継手を使用した場合について考
える。まず、周期的な遅れまたは進み角度α（θｅ，
φ，ψ）およびギア比β（θｅ，φ，ψ）は、次式のよ
うになる。

【００３３】

【数６】

【００３４】ここでαに対しφ，ψを極めて静的にしか
変化させないものとし、，式を式に代入すると吸
収されるトルク変動△Ｔｅは次式で表せる。

【００３５】

【数７】

【００３６】図２（ｂ）に、継手角度φ，ψに対する
式のトルク変動△Ｔｅを示す。図２（ｂ）より、吸収さ
れるトルク変動△Ｔｅは図２（ａ）のαと同様に、θｅ
の１回転（３６０°）に対し周期的な遅れまたは進みが
２周期分生じる。またその位相と振幅も、φ，ψの大き
さにそれぞれ比例している。

【００３７】したがって図２（ｂ）および式より、継
手条件変更手段４により継手角度φ，ψを変化させれ
ば、吸収するトルク変動△Ｔｅの位相および振幅を自在
に変化させられることが分かる。そしてこのことから、
原動機１で発生するトルク変動の位相および振幅に適し
たトルク変動の吸収が実現できるとともに、継手角度の
ψを大きくすることでフライホイール３の慣性モーメン
トを大幅に低減できることが確認できる。

【００３８】以上のことから本発明では、図１の基本構
成を実現することにより、不等速継手２によりフライホ
イール３の回転軸に、原動機１の回転角度とは全く独立
の周期的な遅れまたは進み角度αを発生させることがで
きる。そしてこれにより原動機１の回転数変動を伴うこ
となく、能動的にトルク変動の吸収が可能となる。

【００３９】さらに本発明では、能動的に吸収するトル
ク変動の振幅および位相は、継手条件変更手段４により
継手角度φ，ψ等を変更することで自由に設定できる。
このため、原動機１のその時々の運転状態に応じたトル
ク変動吸収が可能となる。ただし能動的に吸収できるト
ルク変動のパターンは、不等速継手２が持つ回転数に比
例した周期的なパターンに限定されるため、吸収したい
トルク変動のパターンに適した不等速継手を選択または
開発することが必要となる。

【００４０】以下、本発明によるトルク変動吸収装置を
実現するための、具体的な実施例について説明する。な
おここでは、代表的な不等速継手であるフック形自在継
手を用い、図１の基本構成と同様に、不等速継手の継手
条件変更手段を追加した実施例を示している。

【００４１】図３に、本発明の第１の実施例であるトル
ク変動吸収装置の図面を示す。まず図３の構成について
説明すると、１１は通常使用されている４気筒４サイク
ルのエンジンである。そしてエンジン１１の出力軸であ
るクランクシャフトは、シャフト５１を介してコ字形の
ヨーク２２と連結されている。

【００４２】ヨーク２２は、十字形をしたスパイダ２１
を介して、同じくコ字形のヨーク２３と接続されてい
る。このスパイダ２１とヨーク２２，２３の接合部はそ
れぞれ回転自在に取りつけられており、その回転軸は互
いに直交している。ヨーク２３はシャフト６１を介して
フライホイール３１の回転軸と連結されている。なおス
パイダ２１とヨーク２２，２３が回転自在に接続されて
いることから、シャフト６１の回転軸は、シャフト５１
の回転軸との継手角度φ，ψを立体的に変更可能であ
る。

【００４３】これにより第１の実施例では、代表的な不
等速継手であるフック形自在継手で、エンジン１１とフ
ライホイール３１を接続したことになる。また、フライ
ホイール３１側のシャフト６１は軸受け４１に支えら
れ、その回転軸の移動を支配されている。軸受け４１は
ピン４４を介して支持体４２に取りつけられている。な
お軸受け４１はその一端に歯切り部４１ａが形成され、
支持体４２に取りつけられたギアドモータ４５によりピ
ン４４の回りに回転可能である。

【００４４】支持体４２はエンジン１１の外壁と接して
おり、その一端にシャフト５１の軸受け部が形成されて
いる。レール４３には歯切り部４３ａが形成され、エン
ジン１１の外壁に固定されている。なお支持体４２は、
レール４３を介して、支持体４２に取りつけられたギア
ドモータ４６によりシャフト５１の回転軸の回りに回転
可能である。

【００４５】以上の構成により第１の実施例では、支持
体４２に取りつけられたギアドモータ４５，４６の回転
角を制御することで、エンジン側のシャフト５１とフラ
イホイール側のシャフト６１の継手角度φ，ψを自由に
設定できる。なお軸受け４１とレール４３の歯切り部４
１ａ，４３ａには、その両端にストッパが形成されてお
り、シャフト５１とシャフト６１の継手角度φ，ψをト
ルク変動吸収のための有効範囲に限定している。

【００４６】ここで図３の第１の実施例と図１の基本構
成との対応について説明すると、まず４気筒のエンジン
１１が「原動機１」である。つぎにスパイダ２１とヨー
ク２２，２３は、図２にその特性を示したフック形自在
継手を構成しており、「不等速継手２」の働きをする。
そしてフライホイール３１が「フライホイールまたは負
荷装置３」である。なおシャフト５１，６１はそれぞれ
「トルク伝達機構５，６」に相当する。

【００４７】さらに軸受け４１、支持体４２、レール４
３、ピン４４およびギアドモータ４５，４６が「継手条
件変更手段４」の働きをする。そしてギアドモータ４５
の回転角が「継手角度ψ」、ギアドモータ４６の回転角
が「継手角度φ」を決定する。

【００４８】図４に、本発明の第２の実施例であるトル
ク変動吸収装置の図面を示す。まず図４の構成について
説明すると、１２は通常使用されている４気筒４サイク
ルのエンジンである。そしてエンジン１２の出力軸であ
るクランクシャフトは、中間にロ字形のヨーク２５を介
して直結されたシャフト５２，５３を介し、クラッチや
トランスミッション等の負荷に連結されている。

【００４９】ロ字形のヨーク２５は、枠内に取り付けら
れた十字形のスパイダ２４を介して、フライホイール３
２から突設された突起２６，２７と接続されている。ス
パイダ２４と、ヨーク２５及び突起２６，２７との接合
部は、それぞれ回転自在に取り付けられており、その回
転軸は互いに直交している。

【００５０】突起２６，２７は、フライホイール３２の
中心付近に細長く設けられた開口部３３の横に対称に形
成された軸受け部である。そして、前述のヨーク２５及
びシャフト５３は、この開口部３３を貫通して伸ばされ
ている。なお、スパイダ２４と、ヨーク２５及び突起２
６，２７とが、回転自在に接続されていることから、フ
ライホイール３２の回転軸はシャフト５２，５３の回転
軸との継手角度φ，ψを立体的に変更可能である。ただ
し、本実施例では、継手角度ψのみを可変制御する構成
としている。

【００５１】これにより、第２の実施例でも第１の実施
例で使用したフック形自在継手と同様な効果をもたらす
不等速継手でエンジンとフライホイールを接続したこと
になる。フライホイール３２は、円錐台形のコロ８１
ａ，８１ｂに支えられ、その回転軸の移動を支配されて
いる。コロ８１ａ，８１ｂはそれぞれ、二股に分かれた
アーム８２ａ，８２ｂの股の間に回転可能に取り付けら
れ、フライホイール３２の回転に伴い回転するように構
成されている。また、コロ８１ａ，８１ｂとフライホイ
ール３２との当接位置は、シャフト５２，５３の中心を
通り、これと直交する軸線上になっている。

【００５２】アーム８２ａ，８２ｂは、ショルダ８３に
固定され、ショルダ８３の移動に伴い一体となって移動
する。ショルダ８３は、ピン８４を介して、支持体８５
に回動自在に取り付けられている。なおショルダ８３は
その一端に扇形の歯切り部８３ａが形成され、支持体８
５に取りつけられたギアドモータ８６によりピン８４の
回りに回転可能である。

【００５３】支持体８５はエンジン１２の外壁に固定さ
れており、ショルダ８３の回転軸を固定している。これ
により第２の実施例では、ショルダ８３を回動させるこ
とによって、不等速度継手の継手角度ψのみを変更する
ことが可能である。以上の構成により第２の実施例で
は、支持体８５に取りつけられたギアドモータ８６の回
転角を制御することで、シャフト５２，５３とフライホ
イール３２の回転軸の継手角度ψを自由に設定できる。
なおショルダ８３の歯切り部８３ａには両端にストッパ
が形成されており、継手角度ψをトルク変動吸収のため
の有効範囲に限定している。

【００５４】ここで図４の実施例と図１の基本構成との
対応について説明すると、まず４気筒のエンジン１２が
「原動機１」である。次にスパイダ２４とロ字型のヨー
ク２５、突起２６，２７は、図２にその特性を示したフ
ック形自在継手と同様な効果をもたらす不等速継手を構
成しており、「不等速継手２」の働きをする。そしてフ
ライホイール３２が「フライホイールまたは負荷装置
３」である。なおシャフト５２，５３は「トルク伝達機
構５」に相当する。また、突起２６，２７がフライホイ
ール３２の５円盤上に形成された軸受け部であることか
ら、「トルク伝達機構６」は省略されている。

【００５５】さらにコロ８１ａ，８１ｂ、アーム８２
ａ，８２ｂ、ショルダ８３、ピン８４、支持体８５およ
びギアドモータ８６が「継手条件変更手段４」の働きを
する。そしてギアドモータ８６の回転角が継手角度のψ
を決定する。次に、エンジンの運転状態に応じて、図３
および図４に示すトルク変動吸収機構を操作するシステ
ムの構成について説明する。

【００５６】図５にトルク変動吸収機構を操作するシス
テム構成図を示す。図５の構成について説明すると、７
１はエンジンの回転数検出手段、７２はスロットル開度
検出手段、７３は燃料噴射量検出手段である。これらは
それぞれが継手条件演算を行う上での主要データとなる
エンジン回転数Ｎｅ，スロットル開度δ，燃料噴射量ｆ
を検出する。

【００５７】また、７４は吸気温検出手段、７５は吸気
圧検出手段、７６は冷却水温検出手段、７７は点火時期
検出手段である。これらもそれぞれが継手条件演算を行
う上での補正データとなる吸気温Ｔｉ，吸気圧Ｐｉ，冷
却水温Ｔｗ，点火時期△ｔを検出する。

【００５８】最後にこれら７１〜７７で検出した主要デ
ータおよび補正データを用い、継手条件演算手段７８に
てエンジンの運転状態に応じた継手条件を算出し、トル
ク変動吸収機構７９へのアクチュエータ駆動信号を出力
する。なおここで、トルク変動吸収機構７９は図３およ
び図４に示す実施例に相当し、アクチュエータ駆動信号
はギアドモータ４５，４６および８６の駆動信号を表し
ている。

【００５９】さらに、図５のシステム構成の継手条件演
算手段にて実施する演算処理について説明する。図６に
図５の継手条件演算手段７８で実行される演算フローを
示す。図６の演算処理について説明すると、ステップ９
１で処理を開始し、ステップ９２にて主要データである
エンジン回転数Ｎｅ，スロットル開度δ，燃料噴射量ｆ
を取得する。そしてステップ９３にて主要データＮｅ，
δ，ｆを用い、マップ計算によりトルク変動吸収を行う
上での継手条件の基本値φ’，ψ’を算出する。ここ
で、計算に用いるマップは、エンジンの型式等に応じて
具体的に設定しておく。マップは、傾向として、エンジ
ンの出力が大きくてトルク変動も大きい様な条件下もし
くはトルク変動が顕著となる低回転の条件下では継手条
件として、トルク変動吸収能力を高くする様に設定する
とよい。こうした観点よりエンジン出力および回転数に
関係のあるパラメータδ，ｆ，Ｎｅが選ばれている。即
ち、ステップ９２，９３で用いるパラメータδ（スロッ
トル開度），ｆ（燃料噴射量）は、エンジンの出力の大
小、即ちトルク変動の発生原因の大小を判別するのに適
し、パラメータＮｅ（エンジン回転数）は、トルク変動
が顕著となる低回転数を判別するのに適する。

【００６０】こうして、Ｎｅ，δ，ｆに基づいて、継手
条件の基本値φ’，ψ’を算出したら、さらに次のステ
ップにてより精度よくトルク変動を吸収すべく補正を行
う。ステップ９４では、補正データを得るためのパラメ
ータとして、吸気温Ｔｉ，吸気圧Ｐｉ，冷却水温Ｔｗ，
点火時期△ｔを取得する。そしてステップ９５にて、補
正用パラメータＴｉ，Ｐｉ，Ｔｗ，△ｔを用い、先程ス
テップ９３で算出した継手条件の基本値φ’，ψ’を補
正し、エンジンの運転状態に応じた継手条件φ，ψを算
出する。

【００６１】即ち、ステップ９２，９３にて、運転者の
エンジン操作状態に対応するトルク変動状態を推定して
継手条件の基本値φ’，ψ’を算出し、さらに、ステッ
プ９４，９５にて、エンジンの現在の暖機状態等を反映
してさらに精度よくトルク変動状態を推定し、これによ
って基本値φ’，ψ’を補正して、より精度のよいトル
ク変動吸収を行うための継手条件φ，ψを算出するので
ある。

【００６２】こうして継手条件φ，ψを算出したら、最
後にステップ９６にて、これら継手条件φ，ψを実現す
るためのアクチュエータ駆動信号を決定し、ステップ９
７にて出力し、ステップ９８へ進んで本処理を終了す
る。以上ステップ９１〜９８の処理を周期的に実行し、
エンジンの運転状態の変動に対応する。

【００６３】最後に図３および図４に示した実施例の動
作について説明する。図７に、エンジン１１，１２で発
生するトルクＴｅ，フライホイール３１，３２の回転角
変動α、フライホイール３１，３２に能動的に吸収され
るトルク変動△Ｔｅ、結果としてエンジン１１，１２の
出力となるトルク（Ｔｅ−△Ｔｅ）を示す。なお図７で
は、横軸にエンジン１１，１２のクランクシャフトの回
転角度θｅをとり、１回転（３６０°）分のデータを表
している。

【００６４】まず発生するトルクＴｅについて説明する
と、エンジン１１，１２は通常の４気筒４サイクルエン
ジンであるため、クランクシャフト２回転（７２０°）
で４回爆発が起こる。この爆発は等間隔にずらされてい
るため、１回転（３６０°）で２回の爆発が起こり、発
生するトルクＴｅは２周期分の変動を生じる。

【００６５】次に回転角変動αについては、自在継手を
使用しクランクシャフト、フライホイール共に直結して
いるため、図２（ａ）および式より、クランクシャフ
トの１回転（３６０°）で２周期分の回転角変動を生じ
る。なおこの回転角変動の振幅および位相は、ギアドモ
ータ４５，４６および８６により継手角度φ，ψを操作
することで容易に調整できる。

【００６６】そしてこれにより能動的に吸収されるトル
ク変動△Ｔｅは、図２（ｂ）および式より、その振幅
がフライホイール３１の慣性モーメントＩｆに比例し、
回転角変動αをほぼ反転した形となる。最終的な出力ト
ルクは、（Ｔｅ−△Ｔｅ）で表され、ほぼ一定の値とな
る。ただし発生トルクＴｅの高調波成分や、能動的に吸
収されるトルク変動のパターンの不一致のため、出力ト
ルク（Ｔｅ−△Ｔｅ）に少々の変動分が残存する。しか
しこれは図８および式でも説明した従来からの原動機
１の回転数変動による受動的なトルク変動吸収により、
十分吸収される程度のものとであると考えられる。

【００６７】なお上記の説明は、エンジン１１，１２の
ある特定の運転状態に対応したもので、他のあらゆる運
転状態に対しても、ギアドモータ４５，４６および８６
により継手角度φ，ψを操作することで容易に対応可能
である。また、図４に示す第２の実施例の場合は、その
構造上の制約から継手角度ψすなわち回転角変動の振幅
のみ操作可能であるが、予め自在継手の取り付け角度を
調節しておけば、回転角変動の位相を調節する必要は特
に必要ない。

【００６８】以上のように図３および図４に示す実施例
は、図１に示す本発明の基本構成を実現することによ
り、原動機の回転数変動を伴わない能動的なトルク変動
吸収装置を、コンパクトな構成で実現している。なお、
図３に示す第１の実施例が原動機の出力軸の端に取り付
けなければならないのに対し、図４に示す第２の実施例
は原動機から負荷に到るシャフトの途中に挿入すること
が可能である。このため第１の実施例に比べて、第２の
実施例の方が、取り付け個所に関する設計上の制約が極
めて小さくなるという利点を有する。

【００６９】なお、実施例では４気筒エンジンについて
のトルク変動吸収装置を示したが、６気筒エンジン等に
あっては、トルク伝達機構５，６にギアをかませるなど
して、フライホイール３においてエンジンクランクシャ
フトの１回転に３回の回転数変動が生じる様にするなど
して対応することができることはもちろんである。

【００７０】また、トルク変動の吸収だけでなく、元々
はトルク変動のない回転軸に不等速継手を介してフライ
ホイールを連結することによりトルク変動を発生させ、
このトルク変動を往復動装置の入力軸に与える様にする
などしても構わない。

【００７１】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明では不等速継手
を介在させた基本構成により、フライホイール側に、内
燃機関や電動モータなどの回転軸の回転数とは全く独立
の周期的な回転数変動を発生させることができる。これ
により内燃機関の出力軸である回転軸側に回転数変動を
伴うことなく、トルク変動を能動的に吸収することが可
能となる。また、電動モータの定速度の回転から回転変
動を生じさせ、これにより周期的なトルク変動を発生さ
せることができる。

【００７２】そしてこの結果、トルク変動吸収装置とし
て実施した場合には、内燃機関などの原動機側のトルク
変動を吸収する機能を十分に発揮しつつ、フライホイー
ルの慣性モーメントを小さくし、原動機側の負荷を大幅
に低減できる。加えて、かかる作用・効果の結果とし
て、原動機側の無負荷（アイドリング）時の極低速の運
転を可能とし、飛躍的なエネルギ効率（燃費）の向上が
実現可能となる。さらに負荷が低減したことにより応答
性（レスポンス）も格段に向上するため、ガソリンエン
ジンやディーゼルエンジンなどに適用した場合には、そ
の元々の排気量を低減しても十分な性能が確保できるこ
とになる。

【００７３】さらに能動的に吸収するトルク変動の振幅
および位相は、継手条件変更手段により継手条件を変更
することで自在に設定できる。このため原動機側のその
時々の運転状態に応じたトルク変動の吸収が可能とな
り、トルク変動による振動や騒音を常に抑制できること
になる。ただし能動的に吸収できるトルク変動のパター
ンは、不等速継手が持つ回転数に比例した周期的なパタ
ーンに限定されるため、原動機側より発生するトルク変
動のパターンを考慮し、吸収したいトルク変動の状態に
合わせた不等速継手の選択または不等速継手の開発が必
要となる。

【００７４】また本発明は、フライホイール等のトルク
変動吸収部材に独立に回転数変動を発生させるに当り、
基本的に不等速継手を利用したメカ的な構成のみで実現
している。したがって継手条件変更手段で必要となるエ
ネルギは僅かなものであり、極めて省エネルギなシステ
ムを構成している。

【００７５】さらに本装置は、トルク変動を生じる原動
機以外の回転軸、例えば一定速度で回転する電動モータ
の回転軸に接続すれば、周期的な変動トルクの発生装置
としても応用でき、この場合も、小さな慣性モーメント
にて大きなトルク変動を発生させるなど、トルク変動を
吸収する装置として構成した場合と同様の効果を奏す
る。また、請求項２記載の構成により、定速度で回転す
る電動モータなどから、継手条件の変更によって任意の
位相・任意の大きさのトルク変動を発生させることもで
きる点で、トルク変動吸収装置に応用した場合と同様の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明をトルク変動吸収装置として実施した
場合の基本構成図である。

【図２】 上記基本構成における不等速継手としてフッ
ク形自在継手を使用した場合の説明図であって、（ａ）
は継手角度φ，ψに応じた周期的な遅れまたは進み角度
αを、（ｂ）は能動的に吸収されるトルク変動△Ｔｅを
表すグラフである。

【図３】 第１の具体的実施例としてのトルク変動吸収
装置の説明図であって、（ａ）はトルク変動吸収装置の
平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。

【図４】 第２の具体的実施例としてのトルク変動吸収
装置の説明図であって、（ａ）はトルク変動吸収装置の
平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。

【図５】 各実施例のトルク変動吸収装置の制御系に関
するシステム構成図である。

【図６】 前記制御系の継手条件演算手段にて実施する
演算処理のフローチャートである。

【図７】 実施例での、ある特定の運転状態において発
生するトルクＴｅ、回転角変動α、能動的に吸収される
トルク変動△Ｔｅ、結果として出力となるトルク（Ｔｅ
−△Ｔｅ）の関係を表すグラフである。

【図８】 従来の原動機のトルク変動吸収装置を示す構
成図である。

【符号の説明】

１・・・原動機、２・・・不等速継手、３・・・フライ
ホイールまたは負荷装置、４・・・継手条件変更手段、
５・・・トルク伝達機構、６・・・トルク伝達機構、１
１，１２・・・エンジン、２１，２４・・・スパイダ、
２２，２３，２５・・・ヨーク、２６，２７・・・突
起、３１，３２・・・フライホイール、３３・・・開口
部、４１・・・軸受け、４１ａ・・・歯切り部、４２・
・・支持体、４３・・・レール、４３ａ・・・歯切り
部、４４・・・ピン、４５，４６，８６・・・ギアドモ
ータ、５１，５２，５３，６１・・・シャフト、７１・
・・回転数検出手段、７２・・・スロットル開度検出手
段、７３・・・燃料噴射量検出手段、７４・・・吸気温
検出手段、７５・・・吸気圧検出手段、７６・・・冷却
水温検出手段、７７・・・点火時期検出手段、７８・・
・継手条件演算手段、７９・・・トルク変動吸収機構、
８１ａ，８１ｂ・・・コロ、８２ａ，８２ｂ・・・アー
ム、８３・・・ショルダ、８３ａ・・・歯切り部、８４
・・・ピン、８５・・・支持体、８６・・・ギアドモー
タ。

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【手続補正書】

【提出日】平成５年６月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】

【数６】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】

【数７】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に、不等速継手を介してフライホ
   イール等の慣性モーメント部材を連結することにより、
   前記回転軸の回転とは独立の回転変動を前記慣性モーメ
   ント部材側に与え、前記回転軸のトルク変動状態を制御
   するトルク変動制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のトルク変動制御装置にお
   いて、 前記回転軸に生ずるトルク変動状態を検出又は推定し、
   若しくは、慣性モーメント部材側に発生させるべきトル
   ク変動状態を推定し、該トルク変動状態に応じて、前記
   不等速継手の継手条件を変更する継手条件変更手段をも
   備えたことを特徴とするトルク変動制御装置。