JPS5922095B2 - フライホイ−ル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、質性モーメントを可変できるフライホイー
ルに関するものであり、すなわち、フライホイールの少
なくとも外周部に環状に連通ずる中空部を形成し、この
中空部に液体を充填し、さらに、この液体を流動状態あ
るいは非流動状態に切換えて慣性モーメントを町変する
ため液体の流れの開閉部材を、磁性体で形成するととも
に上記中空部の外から作用される電磁石によって吸引さ
れて開閉操作されるよう上記中空部内の少なくとま１個
所に設けたフライホイールを提供することによって、た
とえば、オーディオテープレコーダあるいはビデオテー
プレコーダなどにおいて、長時間テープを一定速度で走
行させる必要のあるときには、上記液体の流れの開閉部
材を閉じて、液体が非流動状態となるようにして、テー
プを駆動するキャプスタンなどに取付けられたフライホ
イールの慣性モーメントを太き（し、また、テープの走
行、停止を頻繁に操り返す必要のあるときには、上記液
体の流れの開閉部材を開いて、液体が流動状態となるよ
うにしてフライホイールの質性モーメントを小さくし、
キャプスタンなどの回転の始動、停止および回転方向を
迅速に変えることができるようにすることを目的とする
ものである。

一般に、ビデオテープレコーダなどにおけるキャプスタ
ンなどの回転体は、その一端を円盤状のフライホイール
の軸上に取１寸げ、フライホイールと一体に回転させる
ことによって、フライホイールの動的質性を利用して、
ワウ・フラッタの吸収あるいはジッタなどの弊害を除去
するよう一定速度の回転が得られるようにしている。

しかしながら、従来より用いられている単一１貫性モー
メントのみを有するフライホイールでは、たとえばその
慣性モーメントを比較的太となるように構成すれば、す
なわち、フライホイールの質量を太き（すれば、一定速
度の回転を維持するときには良好な効果を得ることがで
きるが、間欠回転時などにおいては慣性モーメントが大
きいために却って良好な間欠回転を得ることができない
。

また、上記と逆にフライホイールの質性モーメントを比
較的小となるように構成すれば、すなわち、フライホイ
ールの質量を小さくすれば、フライホイールの、間欠回
転時などにおいては良好な間欠回転が得られるが、ブ定
速度の回転を維持するだめにはきわめて不利となる。

また、このような弊害を除去するために、たとえば質量
の異なる複数のフライホイールをそれぞれ必要に応じて
切換えて使用するものが提案されているが、構成が複雑
になること、コスト的に不利になること、故障が生じ易
いこと、機器が大型化してしまうことなどの欠点があっ
た。

この発明は、上記従来のような欠点をな（したフライホ
イールを提供するものであり、以下図面に基づいてその
実施例を詳細に説明する。

第１図はこの発明のフライホイールの縦断側面図を、第
２図はその横断平面図をそれぞれ示すものであり、１は
フライホイールの構成部材であるたとえばプラスチック
などの非磁性体製の円板で、その中心軸上にキャプスタ
ン軸２が固定されている。

このキャプスタン軸２の図における上端部２ａはキャプ
スタンとして、また、下端部２ｂは、図示しないがたと
えば回転プーリ軸に連結され、あるいはダイレクトモー
タの回転軸と一体に形成されて回転が伝達されるように
構成されている。

３は上記円板１の外周部の下面に設けた環状に連通ずる
中空部材で、図示の実施例では横断面四角形の中空を有
するパイプ状に形成されている。

この中空部材３の内壁面３ａには後述する液体との摩擦
をできるだけ小さくするための減摩剤としてのロウ材な
どが塗布されるとともに、その中空部材３の中に、たと
えば水銀などの比較的に比重が大きく、かつ、粘性が小
さい液体４が充填されている。

５は上記中空部材３の中空部内の少なくとも１個所に設
けた、上記液体４を流動状態あるいは非流動状態に切換
えて慣性モーメントを可変するための液体４の流れの開
閉部材で、図示の実施例では、中空部材３の中空部の横
断面形状と同様に四角形状の磁性体板（実施例ではマグ
ネット板）で作られており、その上下端の中間に設けた
ピン６゜６′が中空内壁の天面と底面に回動自在に枢支
されるとともに、上端に設けたピン６のまわりには、常
時この開閉部材５が、第５図および第６図に示すように
、中空部材３の横断面部を開（ような回動力を付与する
ためのスプリング７（第３図にのみ示す）が設けられて
いる。

なお、図示しないが、開閉部材５が第５図および第６図
に示すように回動すると、その回動位置を規制するため
のストッパーピンが中空部材３の中空内壁の天面あるい
は底面に突設されている。

８．８は、上記開閉部材５が第２図および第４図に示す
ように中空部材３の横断面部を閉じるように回動したと
きに当接してその回動を係止するよう中空部材３の内壁
面に突設された凸部で、この凸部は開閉部材５のほぼ全
周辺部に係止されるように形成されて、開閉部材５の閉
塞時の密閉性を良好にしている。

また、この実施例においてマグネット板で作られた開閉
部材５は、第１図および第３図に示すようにその左右端
部がそれぞれＳ。

Ｎ極となるように着磁されている。

９は上記中空部材３の中空内に設けた開閉部材５の近傍
外面に固着したコ字状の磁性体のコアで、その中央部す
なわち図面における底部には励磁コイル１０が巻装され
て電磁石が構成されている。

この１勅磁コイル１０の両端は、前記キャプスタン軸２
に装着されたスリップリング１１．１１に接続されると
ともに、このスリップリングＩＬ１１’にはそれぞれブ
ラシノ１２．１２か当接され、このブラシノ１２．１２
にはスイッチ１３を介して直流電源１４が接続されてい
る。

１５は上記中空部材３の外面の上記コア９と軸対象の位
置に設けたバランス用のコ字状のカウンタウェイトであ
る。

次にこの発明のフライホイールの動作を説明する。

まず、第５図に示すようにスイッチ１３を開路させると
励磁コイル１０に電流が流れないので、コア９は励磁さ
れず電磁石の作用をしないので、前記開閉部材５は前記
スプリング７によって、第５図および第６図に示すよう
に、フライホイールの回転方向に沿う方向に回動して、
液体４を流動状態に切換える。

したがって、フライホイールが第６図に示す矢印方向に
回転しても、フライホイールを構成する中空部材３に充
填された液体４は、静的重性によりこのフライホイール
の回転には追従しない。

したがって、このような状態におけるこのフライホイー
ルは、その質量が小さく、質性モーメントが小さくなっ
たと同じことであり、間欠回転あるいは正逆回転の切換
を迅速に良好に行なうことができる。

実際に、フライホイールがこのような状態で使用される
場合は、ビデオテープレコーダなどにおげるスローモー
ション時、すなわち、テープ走行が間欠走行を行なう場
合であり、このときには走行、停止を順次繰り返し、そ
の走行時の平均速度は２０ｍ／Ｓ、平均走行時間は１０
０ｍ５であり、上記液体４の慣性モーメントはほとんど
無視することができる。

次に、第１図および第３図に示すように、スイッチ１３
を閉路させると、直流電源１４より励磁コイル１０に電
流が流れ、コア９が１肋磁されて電磁石の作用を行ない
、すなわち、コア片９ａがＮ極となってマグネット板で
作られた前記開閉部材５のＳ極を吸引するとともに、コ
ア片９ｂがＳ極となって開閉部材５ＯＮ極を吸引するの
で、開閉部材５は、第２図および第４図に示すように、
フライホイールの回転方向に対してほぼ垂直方向に回動
され、凸部８，８に係止されてその回動位置に規制され
る。

このように開閉部材５が回動されると、中空部材３の中
空部は、液体４が非流動状態になるよう閉塞されること
になる。

したがって、この状態でフライホイールが第２図および
第４図に示すように矢印方向に回転すれば、中空部材３
の中空内に充填された液体４は、上記のように非流動状
態となっているのでフライホイールを構成する中空部材
３と一体に回転することになり、そして、この液体４は
次式に示す慣性モーメント■を有することになる。

ただし、１：重力加速度 ρ：液体４の密度 ｒｌ：リング状の中空部材３の中心より 液体内周面までの距離 ｒ２：中空部材３の中心より液体外周面 までの距離 ｈ：液体の高さ したがって、このような状態におけるフライホイールは
、その質量が大きくなって、慣性モーメントが太き（な
ったと同じことであり、フライホイールを所定の一定速
度で良好に回転させることができる。

実際に、フライホイールがこのような状態で使用される
場合は、ビデオテープレコーダなどにおいて長時間録画
再生あるいは通常スピードでの画像を再生するときにテ
ープを所定の一定速度で走行させる場合である。

なお、以上説明した実施例においては、フライホイール
を構成する中空部材３として、その横断面が四角形の中
空となる環状に連通ずるパイプを用いて構成したが、こ
れに限ることなく、たとえばその横断面が円形となるパ
イプを用いて構成してもよい。

また、この実施例においては、フライホイールを構成す
る円板１と中空部材３とを別体にしたが、これらを一体
に形成することもできる。

また、この実施例においては、開閉部材５およびその開
閉装置を中空部材３０１個所に設けたが、これと同様の
ものを中空部材の軸対称となる位置に複数個設けてもよ
（、そのようにした方がコスト高を無視すればより高精
度のフライホイールを構成することができる。

また、このようにすれば、この実施例のようなバランス
用のカウンタウェイト１５は不要となる。

さらに、開閉部材５は、この実施例のようにマグネット
板に限らず磁性板であればよい。

その場合には、マグネット板に比べてコア９により強力
な励磁を与える必要がある。

また、開閉部材５の取付構造もこの実施例のような構造
に限らず、要するに、中空部材３の中に充填された液体
４を流動状態あるいは非流動状態に切換え得るように中
空部内を連通あるいは非連通に開閉し得るような構造で
あればどのような実施態様であってもよい。

また、この実施例においては、液体４として水銀を用い
たが、水などを用いることもでき、そうすれば低コスト
となる。

その他、なるべく密度が高く、粘性の小さい、かつ、安
価な液体を選択することが望ましい。

この発明は、以上説明したように、フライホイールの少
なくとも外周部に環状に連通ずる中空部を形成し、この
中空部に液体を充填し、さらにこの液体を流動状態ある
いは非流動状態に切換えて負性モーメントを可変するた
め液体の流れの開閉部材を、磁性体で形成するとともに
上記中空部の外から作用させる電磁石によって吸引され
て開閉操作されるよう上記中空部内の少なくとも１個所
に設げたフライホイールを提供したので、このフライホ
イールが取付けられた回転軸を一定回転方向に長時間回
転させる場合には、上記環状に連通ずる中空部内に設げ
た開閉部材を、この中空部が環状に連通しないように閉
塞し得るよう回動させて、その中空部内に充填された液
体が非流動状態となるよう、すなわち、フライホイール
の回転に追従して上記液体も回転するようにして、フラ
イホイール全体の慣性モーメントを大きくし、このフラ
イホイールが取付けられた回転軸の回転速度を一定に保
つことができるようにし、また、このフライホイールが
取付けられた回転軸を間欠回転させたり、正逆回転を繰
り返すような場合には、上記中空部内に設けた開閉部材
を、中空部内が環状に連通ずるように開（ことによって
、中空部内に充填された液体を流動状態にして、フライ
ホイールが回転してもその回転に追従して液体が回転し
ないようにすることによって、フライホイール全体の質
性モーメントを小さくし、フライホイールが取付ゆられ
た回転軸が間欠回転あるいは正逆回転の切換が迅速に良
好に行なわれるようにすることができるようにし、かつ
、上記環状に連通ずる中空部内に設けた開閉部材を磁性
体板で作り、その開閉操作を中空部外に設けた電磁石で
吸引して行なうように構成することによって、たとえば
、その開閉部材によって中空部を環状に連通しないよう
に閉塞するときには、電磁石の励磁コイルに通電するこ
とによって、その閉塞操作を迅速かつ確実に行なうこと
ができ、また、上記励磁コイルの通電を切ることによっ
て、中空部が環状に連通ずるよう開閉部材を開くことが
でき、すなわち、フライホイールの負性モーメントを速
やかに９変することができ、１個のフライホイールで２
種類のフライホイールの効果を得ることができ、さらに
、開閉操作を上述のように外部より電気的に切換えるこ
とができるためノイズやショックなどの発生が少な（、
また、装置全体が１個のフライホイールの大きさとは均
司等の大きさに構成できるため、小型化できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明のフライホイールの縦断側面図、第２
図は同横断平面図、第３図はフライホイールを構成する
環状に連通ずる中空部の開閉部材が中空部を閉じた状態
の縦断側面図、第４図は同平面図、第５図は開閉部材が
中空部を開いた状態の縦断側面図、第６図は同平面図で
ある。 １・・・・・・円板、２・・・・・・フライホイールが
取付ゆられた実施例におけるキャプスタン軸、３・・・
・・・フライホイールの外周部に環状に連通ずる中空部
を形成する中空部材、４・・・・・・中空部材の中に充
填された液体、５・・・・・・開閉部材、６，６・・・
・・・開閉部材を回動自在に枢支するピン、７・・・・
・・開閉部材を開くように回動付勢したスプリング、８
，８・・・・・・凸部、９・・・・・・電磁石を構成す
るコア、１０・・・・・・同じ（励磁コイル、ＩＬ
１１・・・・・・スリップリング、１２゜１２’・・・
・・・ブラシノ、１３・・・・・・スイッチ、１４・・
・・・・直流電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フライホイールの少なくとも外周部に環状に連通ず
   る中空部を形成し、この中空部に液体を充填し、さらに
   この液体を流動状態あるいは非流動状態に切換えて展性
   モーメントを町変するため液体の流れの開閉部材を、磁
   性体で形成するとともに上記中空部の外から作用させる
   電磁石によって吸引されて開閉操作されるよう上記中空
   部内の少なくとも１箇所に設けたことを特徴とするフラ
   イホイール。 ２ 液体が充填されるフライホイールの中空部は、その
   内壁面に、液体との摩擦をできるかぎり小さくするため
   の減摩剤を塗布してなる特許請求の範囲第１項に記載の
   フライホイール。