JPS58131445A - 可変容量フライホイ−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動二輪車あるいは自動車等に適用された内
燃機関の回転系に付設される可変容量フライホイールに
関するものである。

内燃機関においては、運転中のトルク変動により回転角
速度に変化を生ずるが、その速度変動率を一定の値以下
に抑制する必要上、フライホイールを付設していた。

しかして、回転体の運動量は ｐ−■ωｍ で示され、これは回転体の慣性二次モーメントエと゛ト
均同転角速度■ｍの積に相当し、回転数の増加に伴ない
回転体の運動量が増大するため、低回転数域では、内燃
機関は、大きな慣性二次モーメン）Ｉの７ライホイール
を必要とするもの＼、高回転数域では比較的小さな慣性
二次モーメン）Ｉのフライホイールで足りる。しかも機
関高速時の加減速性の観点からはむしろ慣性二次モーメ
ントＩか小さい方が好ましく、このような要求に適合す
る１１ｒ変容ｉ１７ライホイールが従来から開発されて
きた。

まずクランク軸に直結されたフライホイールに遠心クラ
ッチを介して副フライホイールを接続したものでは、所
定回転数を境にしたクラッチの係脱に際して、両フライ
ホイール間に大きな滑りを生じ、動力損失が大きかった
。

また？５−ｙライホイールと副フライホイールとの係合
を電磁クラッチの給電によって行なうようにした１１式
の可変容量フライホイールにおいては、低回転数域にお
いて前記電磁クラッチを動作させるための大容駄の電池
が必要となる場合があり、小排気量車、あるいは、車輌
の軽快性を必要とする車輌等には不向きであった。

本発明はこのような難点を克服した可変容置７ライホイ
ールの改良に係り、その目的とする処は、軽量で安価な
機関運転安定化装置を供する点にある。

以下第１図ないし第３図に図示された本発明の一実施例
について説明する。

１は図示されない自動二輪車用ガソリンエンジンのクラ
ンク軸で、同クランク軸１はクランクケース２にベアリ
ング３を介して回転自在に枢支されている。

また交流発電機のロータを兼ねた主フライホイール４が
キー５およびナツト６により前記クランク軸１に一体に
嵌着され、同主フライホイール４の内周面に永久磁石７
が一体に取り付けられている。

さらに前記永久磁石７よりクランク軸１の中心寄りに位
置した個所で交流発電ステータコア８がボルト９により
クランクケース２に一体に装着され、同ステータファ８
に交流発電クラッチコイル１（目５よび交流発電充電コ
イル１１が付設されている。

さらにまた前記交流発電クラッチコイル１０はクラッチ
フィールドコア！２中のクラッチフィールドコイル１３
に接続されると−もに、前記交流発電充゛市ｒ（ル１１
は整流回路２４を介してｄｔ載バッテリ５る。−）ｌ紛
されている。

しかして前に！主フライホイール４の外周を密閉しつる
ように、前記クランクケース２に７ライホイールカパー
１＝１が着脱自在に装着され、同フライホイールカバー
１４の中心部に、クランク軸ｌの中心−の延長線に沿い
スプラインにより摺動自在にスライド式軸少ホルダー１
５が嵌装され、同軸受ホルダー１５にベアリング１６を
介して副フライホイール１７が回転自在に嵌合され、ｌ
＋ｉｌ副フライポイール１７のＮ曲にクラッチ７エーシ
ング１８が一体に貼着さねでいる。

なお、１１１０受ホルダー１５とベアリング１６とはサ
ークリップ１５１で、またベアリング１ｂと副フライホ
イール１７とはサークリップ加でそれぞれ相対的な軸方
向移動が阻止されるようになっており、同軸受ホルダー
１５はサークリップあにより軸方向移動が規制されてい
る。

し、同軸受ホルダー１５と７ライホイールカパー１４ト
ニ圧縮コイルスプリングｎが介装されており、通常の状
態では、同圧縮コイルスプリング乙のばね力により副フ
ライホイール１７はクラッチ７エーシング１８を介して
主フライホイール４に圧接されるようになっている。

さらに前記副フライホイール１７の外側に相対してリベ
ットるにより前記クラッチフィールドコア１２が装着さ
れ、同クラッチフィールドコア１２にクラッチフィール
ドコイル１３が一体に設けられており、同フィールドコ
イル１３が稼動すると、副フライホイール１７は圧縮コ
イルスプリング乙のばね力に打勝ってクラッチフィール
ドコイル１３に吸引すれ、主フライホイール４より離脱
されるようになっている。

しかして第２図に図示す−るように交流発電クラ、子コ
イル１０の一端は接地され、他端はダイオード２７を介
してクラッチフィールドコイル１３に接続され、同クラ
、チフィールドコイル１３よりＮＰＮ型トランジスタ２
８のフレフタ側に接続され、同トランジスタ２８のエミ
ッタは接地されている。

また、前記交流発電クラッチコイル１０はダイオド２７
を介して比較回路２９を構成する演算増巾器；３旧り）
反転入力端子に接続され、同演算増巾器３０の非反転入
力端子は抵抗３１を介して基準電圧Ｖｃ設定端子に接続
され、同演算増巾器３０の非反転入力端ｆと出力端子間
には抵抗３２が介装され、同演算増巾器３０の出力端子
は、前記トランジスタ３５０ベースにＦＨＨされるとと
もに、インバータ３３を介してＮＰＮ型トランジスタ四
のベースに接続されており、さらに前記ダイオード２７
は抵抗３４を介してエミッタが接地されたＮＰＮ型トラ
ンジスタ３５のフレフタに接続されている。

演算増巾器３０蕊に３ζ抵抗３２からなる比較回路２９
は、入力電圧が基準電圧Ｖｃ以下であればハイレベル信
号Ｈを出力し、基準電圧Ｖｃを越すとローレベル信号り
を出力する。そして抵抗３１、抵抗３２の存在によって
ヒステＩＪ　ｆス特性が付与され入力電圧が基準電圧Ｖ
ｃ近傍を変動しても出力電圧が／Ｎイレベル信号Ｈとロ
ーレベル信号りを繰り返えすチャタリングが防止される
ように構成されている。

第１図ないし第３図に図示される実施例は前記したよう
に構成されているので、エンジンが停止した時には、交
流発電機のロータを兼ねた主フライホイール４も停止し
ており、従って、圧縮コイルスプリング２２のばね力に
より副フライホイール１７は主フライホイール４と結合
状態にある。

またエンジンが始動し、クランク軸１の回転数Ｎｅがク
ラッチ吸引最低回転数Ｎ　ｅ、より高い回転数であるク
ラッチ離脱回転数Ｎｅ１になったときに、交流発電クラ
ッチコイル１０の出力Ｅｃは基準１１．［ＥＶｃより大
きくｆｃす、比較回路２９はローレベル信号りを出力し
て、インバータ３３により反転して）１イレベル信号Ｈ
を）ランジスタ２８のベースに供給スルため、同トラン
ジスタ２８によ仝駆動スイッチ“１゛１１がＯＮするこ
とになし前記主フライホイール４とｖｌ：フライホイー
ル１７とが離脱状態となる。

一方前記比較回路２９の出力電圧は直接トランジスタ３
５のベースに供給されて（・るため、同トランジスタ３
５からなる駆動スイッチＴｒｔの動作＆家前記トランジ
スタ２８とは全く逆となる。

前記交流発電クラッチコイル１０の出力Ｅｃが前記基準
電圧Ｖｃ近傍を変動しても、前述のようにヒステリシス
特性を有する比較回路のために駆動スイッチＴｒ、　、
Ｔｒ２がチャタリングをおこすことはなく、しかも前記
クランク軸１の回転数Ｎｅがクラ、チ離脱回転数Ｎｅ、
より低速のクラッチ係合回転数Ｎｅ２以下となる迄は、
クラッチは離脱されたま−となるＣ しかして、クランク軸１０回転数ＮｅがＮｅ、以ドの状
態である場合には、駆動スイッチＴｒＩ　が０１・”Ｆ
であるためクラッチコイルフィールド１３へは交流発電
クラッチコイルＩＯＫよる発電電力が供給されないので
、クラッチは係合されたま〜となり、副フライホイール
１７はＰフライホイール４と一体となって回転され、エ
ンジンの慣性二次モーメント■は副フライホイール１７
の分だけ増大され、低回転数域にもかかわらず、エンジ
ンは回転むらなく円滑に運転されうる。

一方、前記交流発電クラッチコイル１０による発電電力
は駆動スイッチＴｒｔｉｋ経て、抵抗３４により消費さ
れて、同交流発電クラッチコイル１０に高電圧が誘起さ
れるのを防止している。

さらにまたクランク軸１の回転数Ｎｅがクラッチ離脱回
転数Ｎｅ１を越えると交流発電クラッチコイル出力Ｅｃ
が前記基準電圧Ｖｃより太き（なり、駆動スイッチＴｒ
ｌがＯＮ　、Ｔ　ｒ　ｔがＯＦＦとなるため、クラッチ
フィールドコイル１３に前記交流発電クラッチコイル出
力が供給され、クラッチは完全に離脱状態となり、副フ
ライホイール１７は主フライホイール４からの回転力を
受けず、エンジンの慣性二次モーメント■は副フライホ
イール１７の分だケ減少し、エンジンの加減速性が向上
する。

このように第１図ないし第３図に図示の実施例において
は、大きな慣性二次モーメント１を必要とする低回転数
域時に、副フライホイール１７ヲ主フライホイール４に
１体に結合し、左程大きな慣１／１−次モーメン）Ｉ’
ｔ−必要としない高回転数域時に、副フライホイール１
７ヲ主フライホイール４より離脱した＼め、低回転数域
における回転むらのない運転と、高回転数域における加
減速性の向上とを共に達成−［ることかできる。

また交流発電クラッチコイ々１０とクラッチフィールド
コイル１３との間に設けた制御回路により、エンジンの
出力の低い低速回転域ではクラッチフィールドコイル１
３　ＶＣｉｌ電力全供給せず、圧縮コイルスフリング２
２のばね力により副フライホイール１７金主フライホイ
ール４に一体に結合し、エンジンの出力の高い高回転域
でに交流発電クラッチコイル１０の電力にてクラッチフ
ィールドコイル１３をｔｊ＋・磁し、副フライホイール
１７金主フライホイール４、［り離脱させた＼め、クラ
ッチ係脱動作のための蓄電池を必要とせず、大巾な重量
軽減、が可能となる。

さらにクラッチ係脱のための制御回路に複雑でれるため
クラッチ係脱近傍のチャタリングが容易に防止できる。

第１図ないし第３図に図示の実施例では、主フライホイ
ール４の回転速度を検出して、駆動スイッチＴｒ、％Ｔ
ｒ２ｙＯＮ、ＯＦＦするコトにヨリ、クラッチを係脱さ
せていたが、第４図ないし第６図に図示さｎるように、
副フライホイール１３の外周部に１個又は複数個の導磁
性突起３６金設け、マグネット及びコイルからなる磁気
センサ３７ヲフライホイールカバー１４に固着せしめ、
同磁気センサ３７は波形整形回路３８ヲ介してｆ−Ｖ変
換器３９に接続さｎ、さらに同ｆ−Ｖ変換器３９は演算
増巾器４００反転入力端子に接続さｎている。

前記演算増巾器４０の非反転入力端子は抵抗４１ヲ介し
て基準電圧ＶＦ設定端子に接続さｎ、同演算増巾器４０
の非反転入力端子と出力端子間ＩＣは抵抗４２が介装さ
ｎ、同演算増巾器４０の出力端子は、第１図ないし第３
図の実施例と同様に前記トランジスタ３２のペースに接
続さ扛るとともに、インバータ：４：３を介して前記ト
ランジスタ２８のペースに接続す（ている。

第４図ないし第６図に図示さｎる実施例は前記したよう
に構成さｎているので、導磁性突起３６と磁気センサ３
７　、Ｊ：　ｔ）　４％ら九九パルス信号が波形整形さ
れて、ｆ−Ｖ変換器３１ＶＣよＶ電圧に変換さｎて演算
増巾器、１０に入９基準電圧Ｖｐと比較さ九るが。

第６図に図示されるように、ｆ−Ｖ変換器３１により変
換さｎる電圧ＥＦと副フライホイール１７の回転数Ｎｆ
との間には、はぼ比例関係が成立するため、クラッチ離
脱回転数Ｎｆｔ−クラッチ係合回転数’Ｊｆｔ　を任意
の回転数に選択できる。

しかして、　ｉｉ＋＋フライホイール１７のＮ転数Ｎｆ
がクラッチ離脱回転数Ｎｆ１となり、前記導磁性突起用
と磁気センサ３７によるパルス信号が’ＦＪＬ　圧Ｅ　
ｒにふ換されて、基準電圧ＶＦより太きい電圧になると
演算増巾器４０はローレベル信号りを出力して駆虻Ｘ　
イッ−ｙ−Ｔｒ、がＯＮ、Ｔｒ２がＯＦＦ’となるため
、クラッチフィールドコイル１３に前記交流発電クラッ
チコイル出力が供給さｎ％クラッチは完全に離脱状態と
なり、副フライホイール１７は主フライホで回転を続け
、クラッチ吸引最低回転数Ｎｆｓよりは高いが、前記ク
ラッチ離脱回転数Ｎｆ１よりｕ低い回転数であるクラッ
チ係合回転数Ｎｆ２になると再びクラッチが係合して、
主フライホイール４と再締結する。

このように第４図ないし第６図に図示の実施例において
は、主フライホイール４の回転数が高速回転域にあると
きも副フライホイール１７ハ所定回転数に維持さｎ、再
締結時の主フライホイール４と副フライホイール１７と
の回転数差によって生ずる衝撃等の不具合を回避できる
。

第４図ないし第６図に図示の実施例では、主フライホイ
ール４に、電磁クラッチ駆動用の発電機が付設さｎたが
、第７図に図示されるように副フライホイール１７の外
周に永久磁石４３ヲ一体に取り付け、さらに同永久磁石
４３よジ外方に位置した個所で交流発電ステータコア４
４がフライホイールカバーＩｆ　ＶＣ一体にう４着さｎ
、同ステータコア４４に交流発電クラッチコイル４５が
付設さ几、同交流発電タラノチコイル・１５ハクラツチ
フイールドコイル１３ＶＣｋｔ９　ｆｈ％さｎても第４
図ないし第６図と同様の作用７１果が得らｎ、しかも主
フライホイール４に付設さｉｔ　ｅ発電機ケ車載バッテ
リーの充電のみに使用できるので、同発電機の小型軽量
化が１扛る。

本発明は機関の回転軸に結合した主フライホイールと、
同転自在な少なくとも一つの副フライホイールとを備え
、該両者を電磁クラッチにて選択的に係脱を行なわせる
と＼もに、該機関の低回転数域では、該両者’ｆｒＷ勢
部材を用いて係合させ。

その６ｈ回転数域では、該電磁クラッチの励磁制御ｂｃ
　、１す、該両者を離脱させる可変容量フライホイルに
おいて１機関により回転する発電機と該電磁クラッチと
を接続する回路に制御回路を介装し。

！１１ｊ記画フライホイールのいずｎか一万の所定回転
義りに、【ジ制御回路を動作させるように構成したた忙
１機関の運転状況に最も適合した慣性二次モーメントで
機関の回転部分を回転させることができ。

低回転数域では円滑にかつ高回転数域では優ｎた加減速
性で機関を運転させることができる。

また本発明では、高回転数域における機関の動力を利用
して前記電磁クラッチを動作させることができるので、
大容量の蓄電池または大容量の発電機を必要とせず、可
変容量フライホイール付設による機関重量の増大を極力
阻止することができる。

以上本発明を図面に図示さｎた実施例および図面に図示
されない実施例について詳細に説明したが１本発明はこ
のような実施例に限定さ扛ることなく、本発明の精神を
逸脱しない範囲内で必要に応じて適宜自由に設計の改変
を施しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る可変容量フライホイールの一実施
例を図示した縦断側面図、第２図はその回路図、第３図
は同実施例における回転部と電圧との関係全図示した特
性図、第４図は他の実施例や縦断側ｍ１図、第５図はそ
の回路図、第６図ｄ同芦施例における回転数と電圧との
関係を図示した特性図、第７図はさらに他の実施例の縦
断側面図である。 ｌ・・・クランク軸、２・・・クランクケース、３・・
・ベアリン゛グ、４・・・主フライホイール、５・・・
キーＩ６・・ナツト、７・永久磁石、８・・・ステータ
コア、９・−゛ボルト、１０・・・交流発電フランチコ
イル、１１・・・交流発電充電コイルＳ１２・・・クラ
ッチフィールドコア。 ■・・・クラッチフィールドコイル、１４・・・フライ
ホイー　ル力パー、１５・・スライド式軸受ホルダー、
１６・・・ベアリング、１７・・・副フライホイール％
１８・・・クラッチフェーシング、１９・・・サークリ
ップ、２０・・・サークリップ、２１・・・はね押えナ
ンド、２２・・・圧縮コイルスプリング、２３・・・リ
ベット、２４・・・整流回路、２５川車献バツテリー、
２６・・・サークリップ、２７・・・クイオード、２８
・・・ＮＰＮ型トランジスタ（駆動スイッチＴ２？ ’＋　））Ｔ’を較回路、３０・・・演算増巾器、３１
・・・抵抗、３２・・・抵抗、；つ３・・・インバータ
、３４・・・抵抗、３５・・・ＮＰＮ型トランジスタ（
駆動スイッチＴｒ、）３６・・・導磁性突起。 ３７・・・磁気センサ、３８・・・波形整形回路、３９
・・・ｆ−Ｖ変換器、４０・・・演算増巾器、４１・・
・抵抗、４２・・・抵抗。 ４３・・・永久磁石、４４・・・交流発電ステータコア
、４５・・・交流発電クラッチコイル、４６・・・検出
比較回路、４７・・・ダイオード。 代理人　弁理士　江　原　　　望 外１名 第２図 、　　　　　第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １機関の同弘備に結合した主フライホイールと、回転自
   在な少なくとも一つの副フライホイールとを備え、該両
   者を電磁クラッチにて選択的に係脱を？ｆなわせると−
   もに、該機関の低回転数域では１、（Ｊ２　ＩＮ　＆を
   賦勢部材を用いて係合させ、その高回転数域では、該電
   磁クラッチの励磁制御により、原画ＫをｌＩ！！脱させ
   るｍ変容１７ライホイールにおいて、機関により回転す
   る発電機と該電磁クラッチ１−を、接続する回路に制御
   回路を介装し、前記両フライホイールのいずれが一方の
   所定回転数によりｉ１＋＋１　ｍ回路を動作させること
   を特徴とする町変容蝋−７ライホイール。 ２、４）Ｊ記Ｌ７ライホイールの所定同転数により前本
   ！制御回路を１１作させることを特徴とする特許Ｊｌ請
   求の範囲第一項記載の可変容喰７ライホイール。 ５、　＋ｊｔｌ記１１Ｉフライホイールの所定回転数に
   より前記制御回路を動作させることを特徴とする前記特
   許請求の範囲第一項記載の可変容ｌｌ７ライホイール０ ４前記主フライホイールにより前記発電機を回転駆動さ
   せることを特徴とする前記特許請求の範囲第一項記載の
   可変容量フライホイール。 ５前記副フライホイールにより前記発電機を回転駆動さ
   せることを特徴とする前記特許請求の範囲第一項記載の
   可変容量フライホイール。