JPS58134245A - 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＝１ｗｍ で示され、これは回転体の慣性二次モーメントエと平均
回転角速度ｉｍ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トエのフライホイールを
必要とするもの一１高回転数域では比較的小さな慣性二
次モーメン）Ｉの７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
ントエが小さい方が好ましく、このような要求に適合す
る可変容量フライホイールが従来がら開発されてきた。

まずクランク軸に前納されたフライホイールに遠心クラ
ラ手を介して副フライホイールを接続したものでは、所
定の回転数を境にしたクララ羊の係脱に際して、両７ラ
ーイホイール間に大きな滑りを生じ、動力損失が大きが
った。

また主フライホイールと副７ライホイニルとの係合を電
磁クラツキへの給電によって行なうようにした方式の可
変容量フライホイールにおいては、低回転数域において
前記電磁クララ斗を動作させべるための大容量の電池あ
るいは発電機が必要とな寵 ′る場合があり、小排気量型、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量フライホイ
ールの改良に係り、その目的とする処は、クララ手係合
時の出力損失の低下を計り、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。

□え□□。。−え、ｔゎえ□７つ４オ。

−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ｌ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−レ、同ステータコア
８に交流発電クララ千コイル１０お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ラ千コイル１０はパーマネ
ントマグネットコア１２中のクララキライールドコイル
１３に接続されると＼もに前記交流発電充電コイル１１
は整流回路冴を介して車載バッテリー５に接続されてい
る。

しかして前記主フライホイール４の外周を密閉しうるよ
うに前記クランクケース２に７ライポイールカハー１４
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１の中心線に沿いスプラブンによ
り摺動自在にスライド式軸受ホルダー１５９装され、同
軸受ボルダ−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、同副フライホイール
１７の表面にクララ４フエーシング１８が一体に貼着さ
れている。

なお軸受ホルダー１５とベアリング１６とはサーク事ツ
ブ１９で、またベアリング１６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いる。しかも同軸受ホルダー１５
の内壁の一端と７ライホイールカバー１４の中心に突出
した軸２１の一端に付設されたサークリップ加との間に
はリターンスプリングｎが介装されており、同リターン
スプリングの賦勢力により副フライホイール１７は主フ
ライホイール４から離脱されるようになっている０ さらに前記副フライホイール１７の外側に相対してベッ
ト乙により前記バーマオントマグネットコア１２が装着
され、同パーマネントマグオツドコア１２にクララ千フ
ィールドコイル１３が一体に設けられている。

前記副フライホイール１７には前記パーマオントマグオ
ットコア１２に相対する位置に非磁性リングｎが圧入さ
れ、同パーマネントマグオツドコア１２の磁路は同非磁
性リングｎ及び同側７う、イホイール１７に設けられた
円周上溝列によって、同側７ライホイール１７では形成
されず、主フライホイール４を介して形成さ′れるので
、同パーマネントマグネットコア１２の吸引力によって
前記副７ライホイ：−ル１７が前記主フライホイール４
に一体に係合されるようになっている。

一方、前記交流発電クララ手コイルＩＯに６起された電
流が前記クララ４フイールドコイル１３に供給されると
前記パーマネントマグネットコア１２の吸引力が相殺さ
れるので、前記リターンスプリングｎの賦勢力によって
前記ｍ７ライホイール１７が前記主フライホイール４か
ら離脱す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タラツキコイ
ル１０の一端は接地され、他端はダイオード器を介して
クララキライールドコイル１３に接続され、同りラツ４
フィールドコイル１３より定電流回路あを介してＮＰＮ
型トランジスタ（９）のコレクタ側に接続され、同ト、
ランジスタＩのエミッタは接地されている。

また、前記交流発電クララ手フィル１０はダイオ−ド四
を介して抵抗調に接続され、同抵抗調よりＮＰＮ型トラ
ンジスタ３２のコレクタに接続され、同トランジスタ３
２のエミッタは接地されている。

さらに、副フライホイールＷＪ偶外周部に１個又は複数
個の導磁性突起あが設けられ、マグネット及びコイルか
らなる磁気センサ３７がフライホイールカバー１４に同
情され、同磁気センサ３７は波形整形回路間を介してｒ
−ｖ変換器３９に接続されて、さらに同ｆ−Ｖ変換器３
９は演算増巾器４０の反転入力端子に接続されている。

前記演算増巾器４０の非反転入力端子は抵抗４１を介し
て基準電圧ＶＦ　設定端子に接続され、同演算増巾器４
０の非反転入力端子と出力端子間には抵抗４２が介装さ
れ、同演算増巾器４０の出力端子は前記トランジスタ３
２のベースに接続されると−もに、インバータ羽を介し
て前記トランジスタＩのベースに接続されている。　　
　、１．１ しかして、導磁性突起Ｉと磁気センサ３７よ−り得られ
たパルス信号が波形整形されて、ｆ−Ｖ変換器３９によ
り電圧に変換されて演算、増巾器４０に入り基準電圧Ｖ
Ｆ　　と比較されて、入力端子が基準電圧ＶＦ　以下で
あればハイレベル信号Ｈを出力し、基準電圧ｖＦ　を越
すと、ローレベル信号りを出力する。そして抵抗４１．
４２の存在によってヒステリシス特性が付与され、入力
電圧が基準電圧Ｖ「近傍を変動しても出力電圧がハイレ
ベル信号Ｈとローレベル信号りを繰り返えす牛ヤタリン
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、前記パーマネントマグネットコアの磁力によって
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。

エンジンが始動）して、エンジンの回転数がクラツキ離
脱回転数Ｎ、、ｉ、ｆ　、に達する−までの低速回転数
域においては、導□磁性突起あと磁気センサ３７による
パルス信号が電圧１［＋、Ｆに変換された電圧値が基準
電圧ＶＦ　　より小さい値なので、演算増巾器４０とイ
ンバータおによりローレベル信号りを出力しており、前
記トランジスタ（ト）からなる駆動スイツ手Ｔｒ□は０
ＩＦＦ状態を継続し、一方同演算増巾器４０の出力は直
接前記トランジスタ３２のベースに供給されるため、同
トランジスタ３２からなる駆動スイツ手Ｔｒ２の動作は
前記駆動スイン−ＦＴｒ１　とは全く逆となる。

したがって、主フライホイール４０回転によって交流発
電クラツキコイル１０に誘゛起された電流番ま前記駆動
スイツ千Ｔ　ｒ　２を経て抵抗３４しこ消費されて同交
流発電りラツ手コイル１０に高電圧力（誘起されるのを
防止している。

エンジンが増速して、主フライホイール４と一体となっ
て回転している副フライホイール１７の回転１＆Ｎｆが
パーマネントマグネットコア１２の磁束を完全に相殺す
る回転数Ｉｆ３より高し）回転数であるクラツキ離脱回
転数Ｎｆ１に達し、前記導磁性突起Ｉと前記磁気センサ
関によるノ々ルス信号力（電圧ＩＣｐに変換されて、基
準電圧ＶＦより大きし１電圧になると、演算増巾器４０
とインノ（−タおとによりハイレベル信号Ｈを出力して
駆動スイン４Ｔｒ、がＯＮすると＼もに、同演算増巾器
４０の出力が直接入る駆動スイン４　Ｔ　ｒ　、はＯＦ
Ｆとなる。

したがって、前記交流発電クララ羊コイルＩＯに誘起さ
れた電流は前記クララ千フィールドコイル１３に供給さ
れ、その供給される電流は前記パーマネントマグネット
コア１２の磁界と逆向きの磁界が発生する向きに流され
、かつその電流値は定′ｔｕ流回路により、常に前記パ
ーマネントマグネットコア１２の磁束を相殺するに足る
大きさを有するので、前記リターンスプリングの賦勢力
によってクララ手は完全に朧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エは副フライホイール１
′Ｉの分だけ減少し、エンジンの加減速性が向上する。

クララ手が離脱後、岬フライホイール１７は慣性で回転
を続け、パーマネントマグネットコア１２の磁束を完全
に相殺する回転数Ｎｆ、よりは高いが、前記クラツキ離
脱回転数Ｎｆ、よりは低い回転数であるクララ手係合回
転数Ｎｔ２になると、再び　　　□クララ千が係合して
、主フライホイールと再締結する。

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、主フライホイール４の回転数が高速回転域に−ると
きも副フライホイール１７は所定回転数に維持され、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
。

また、主フライホイール４と副フライホイール１７との
係合をパーマネントマグネットによっテ行ったので、強
力な与圧バネによって主フライホイール４と副フライホ
イール１７を係合させる方式に比べて、リターンスプリ
ングｎは単に副フライホイール１７を離脱方向に保持す
る程度の荷重でよく、バネ形状を小さく出来るため１軸
回りの軽量化が可能となる。さらにエンジンの出力の高
い高回転域では、交流発電クララ手コイル１０の発電出
力によりクララ４フイールドコイ゛″″ル１３を励磁し
、前記パーマネントマグネットコア１２の磁束を相殺シ
て、副フライホイール１７を主フライホイール４より離
脱させるので、クララ手係脱動作のための畜電池を必要
とせず、大巾な重量軽減が可能となる。

さらにクララ手係脱のための制御回路は複雑でなく、シ
かも容易にヒステリシス特性をもたせられるためクララ
手係脱近傍の手ヤタリングが容易にできる。

しかも、第３図に図示されるように、ｔ−Ｖ変換器３１
により変換される電圧ＥＦと副フライホイール回転数Ｎ
ｆとの間には、はぼ比例関係が成立するため、クララ牛
離脱回転数Ｉｆ、、クララ千係合回転数Ｎｆ、を任意の
回転数に選択できる。

本発明は機関の回転軸に係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、
該両者を電磁クララ羊にて選択的に係脱を行なわｉる可
変容量フライホイール装置に於いて、該機関の低回転数
域では該両者を永久磁石よりなるコナ部材によって生ず
る磁束に係合□−・・。

させ、その高回転数域では該コア部材によって生ずる磁
束を消磁するように励磁制御して該両者の離脱を行なわ
せるように構成したくめ、機関の運転状況に最も適合し
た慣性二次モーメントでｉ関の回転部分を回転させるこ
とができ、低回転数域機関を運転させることができる。

また本発明では主フライホイールと副フライホイールの
保合をパーマネントマグネットにより行った＼め、スプ
リング等を小型化出来、副フライホイールの軸回りの軽
量化が可能となる。

さらに機関の高回転数域においては機関の動力を利用し
て前記パーマネントマグネットを消磁させ、主フライホ
イールと副フライホイールを離脱することができるので
、大容量の畜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。

【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
は同実施例番こおける回転数上電圧との関係を図示した
特性図である。 １・・・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、６・・會ット、７・・・永久磁石、８・・・ステー
タコア、９・・ボルト、１０・・・交流発電クララ千コ
イル、１１・・・交流拳電充電フィル、１２・・・パー
マネントマグネットコア、１３・・・クラツキフィール
ドコイル、１４・・・フライホイールカバー、１５・・
・スライド式軸受ホルダー、１６・・・ベアリング、１
７・・・副フライホイール、１８・・・クララ４フエー
シンゲ、１９．２０・・・サークリップ、２１・・・軸
、匹・・・リターンスプリング、η・・・リベット、冴
・・・整流回路、５・・・車載バッテリー、カ・・・サ
ークリップ、ｎ・・・非磁性リング、あ・・・−”！−
與、２９・・・ダイオード、（９）・・・ＮＰＮ型トラ
ンジスタ（駆動スイッチＴｒＩ）、３１・・・検出比較
回路、３２・・・ＮＰＮ型トランジスタ（駆動スイン４
　Ｔ　ｒ　２　）　、３３・・・インバータ、讃・・・
抵抗、あ・・・定電流回路、あ・・・導磁性突起、３７
・・・磁気センサ、ム・・・波形整形回路、３９・・・
ｆ−■変換器、４０・・・演算増巾器、４１．４２・・
・抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の回転軸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
   電磁クララ千にて選択的に係脱を行なわせる可変容量フ
   ライホイール装置に於いて、該機関の低回転数域では該
   両者を永久磁石よりなるコア部材によって生ずる磁束に
   て係合させ、その高回転数域では該コア部材によって生
   ずる磁束を消磁するように一磁制御して該両者の離脱を
   行なわせることを特徴とする可変容量フライホイール。