JP2001304374A - フライホイール機構及びこれを備えた内燃機関 - Google Patents
フライホイール機構及びこれを備えた内燃機関Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
- F16H7/02—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members with belts; with V-belts
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
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- F16H2035/003—Gearings comprising pulleys or toothed members of non-circular shape, e.g. elliptical gears
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Abstract
(57)【要約】
【課題】個々の装置によって異なる特性を持つトルク変
動に対応でき、これを確実に低減することができるフラ
イホイール機構及びこれを備えた内燃機関を提供する。 【解決手段】直線往復運動を回転運動に変換する装置、
または回転運動を直線往復運動に変換する装置における
回転主軸２と、フライホイール７を取着したフライホイ
ール軸３と、を角速度変速手段を介して係合させ、回転
主軸３に発生するトルクの変動を解消するフライホイー
ル機構であって、前記角速度変速手段は、回転主軸２の
角速度を一定として回転主軸２のトルクＴｅを求め、フ
ライホイール軸３側にトルクＴｅを打ち消すマイナスト
ルクを発生させる角速度の変速比を求め、前記角速度の
変速比に基づき回転主軸２に取着する第１の伝動車５と
フライホイール軸３に取着する第２の伝動車６を形成
し、回転主軸２の回転を第１の伝動車５および第２の伝
動車６を介してフライホイール軸３に伝達することを特
徴とする。
動に対応でき、これを確実に低減することができるフラ
イホイール機構及びこれを備えた内燃機関を提供する。 【解決手段】直線往復運動を回転運動に変換する装置、
または回転運動を直線往復運動に変換する装置における
回転主軸２と、フライホイール７を取着したフライホイ
ール軸３と、を角速度変速手段を介して係合させ、回転
主軸３に発生するトルクの変動を解消するフライホイー
ル機構であって、前記角速度変速手段は、回転主軸２の
角速度を一定として回転主軸２のトルクＴｅを求め、フ
ライホイール軸３側にトルクＴｅを打ち消すマイナスト
ルクを発生させる角速度の変速比を求め、前記角速度の
変速比に基づき回転主軸２に取着する第１の伝動車５と
フライホイール軸３に取着する第２の伝動車６を形成
し、回転主軸２の回転を第１の伝動車５および第２の伝
動車６を介してフライホイール軸３に伝達することを特
徴とする。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関やクラン
ク式プレス装置などのような直線往復運動を回転運動に
変換する装置、または回転運動を直線往復運動に変換す
る装置において、クランク転などのような回転主軸に発
生する変動トルクを低減するフライホイール機構及びこ
れを備えた内燃機関に関する。
ク式プレス装置などのような直線往復運動を回転運動に
変換する装置、または回転運動を直線往復運動に変換す
る装置において、クランク転などのような回転主軸に発
生する変動トルクを低減するフライホイール機構及びこ
れを備えた内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、レシプロ・ガソリンエンジンや
デイーゼルエンジン等の内燃機関やクランク式プレス装
置などは、ピストンとクラッチによって直線往復運動を
回転運動に変換し、または逆に回転運動を直線往復運動
に変換している。
デイーゼルエンジン等の内燃機関やクランク式プレス装
置などは、ピストンとクラッチによって直線往復運動を
回転運動に変換し、または逆に回転運動を直線往復運動
に変換している。
【０００３】例えば、内燃機関の場合、ピストンの往復
運動をコンロッドを介して回転主軸（クランク軸）に伝
えてこのクランク軸を回転運動させる構造となってい
る。このような伝動装置においては、ピストンのような
往復作動体が直線往復運動の上死点及び下死点に至る
と、クランク軸に加わるトルクが反転するので、クラン
ク軸の回転中に常にトルクが変動する。
運動をコンロッドを介して回転主軸（クランク軸）に伝
えてこのクランク軸を回転運動させる構造となってい
る。このような伝動装置においては、ピストンのような
往復作動体が直線往復運動の上死点及び下死点に至る
と、クランク軸に加わるトルクが反転するので、クラン
ク軸の回転中に常にトルクが変動する。
【０００４】かかるトルク変動は、被動側にそのまま伝
達されてトルク変動を及ぼすばかりではなく、クランク
軸またはこれにより駆動される回転主軸にねじり応力を
発生させ、ねじり振動による疲労破壊を招くおそれがあ
り、また回転主軸の軸受けにも過酷な負担を与える。さ
らに、上記のねじり振動は篭り音など騒音の原因にもな
る。
達されてトルク変動を及ぼすばかりではなく、クランク
軸またはこれにより駆動される回転主軸にねじり応力を
発生させ、ねじり振動による疲労破壊を招くおそれがあ
り、また回転主軸の軸受けにも過酷な負担を与える。さ
らに、上記のねじり振動は篭り音など騒音の原因にもな
る。
【０００５】そこで、このようなトルク変動を吸収する
ため、従来からクランク軸またはこれにより駆動される
主軸にバランスウエイトやフライホイルを設ける手段が
採用されている。なお、バランスウエイトはクランク軸
の偏心を補正するものであり、またフライホイルは大き
な慣性力によってトルク変動を吸収するもので、これら
はクランク軸または回転主軸の定速回転を得るのに有効
である。
ため、従来からクランク軸またはこれにより駆動される
主軸にバランスウエイトやフライホイルを設ける手段が
採用されている。なお、バランスウエイトはクランク軸
の偏心を補正するものであり、またフライホイルは大き
な慣性力によってトルク変動を吸収するもので、これら
はクランク軸または回転主軸の定速回転を得るのに有効
である。
【０００６】また、フライホイルの慣性力に加えて更に
より効果的にトルク変動の吸収を目的とした装置が特開
平５−１６４１９１号公報に開示されている。この変動
トルク低減装置は、トルク変動の位相をサインカーブに
近似したものとして捉えて、このサインカーブを打ち消
すマイナスサインカーブの位相を楕円ギアと補助楕円ギ
アとの動力伝達により発生させ、これと前記サインカー
ブとを相互に打ち消すことによりクランク軸に生じるト
ルク変動を低減するものである。
より効果的にトルク変動の吸収を目的とした装置が特開
平５−１６４１９１号公報に開示されている。この変動
トルク低減装置は、トルク変動の位相をサインカーブに
近似したものとして捉えて、このサインカーブを打ち消
すマイナスサインカーブの位相を楕円ギアと補助楕円ギ
アとの動力伝達により発生させ、これと前記サインカー
ブとを相互に打ち消すことによりクランク軸に生じるト
ルク変動を低減するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内燃機
関におけるピストンの往復運動は、吸入・圧縮・爆発・
排気の行程の結果として生じるものであり、吸入・圧縮
・排気の行程に比して爆発行程の動きは急激である。従
って、その結果生じるトルク変動の位相もサインカーブ
とはかなり異なる形状になるので、トルク変動の位相を
サインカーブに近似するものとして処理し、このサイン
カーブを基準として、マイナスサインカーブの位相を発
生させる上記の楕円ギアでは、十分にトルク変動を吸収
することはできない。
関におけるピストンの往復運動は、吸入・圧縮・爆発・
排気の行程の結果として生じるものであり、吸入・圧縮
・排気の行程に比して爆発行程の動きは急激である。従
って、その結果生じるトルク変動の位相もサインカーブ
とはかなり異なる形状になるので、トルク変動の位相を
サインカーブに近似するものとして処理し、このサイン
カーブを基準として、マイナスサインカーブの位相を発
生させる上記の楕円ギアでは、十分にトルク変動を吸収
することはできない。
【０００８】また、多気筒の内燃機関の場合、より多気
筒になるほどトルク変動が小さくなるが、この場合は、
トルク変動の位相が更に複雑となり、上記の楕円ギアに
よりトルク変動を打ち消すことは困難となる。
筒になるほどトルク変動が小さくなるが、この場合は、
トルク変動の位相が更に複雑となり、上記の楕円ギアに
よりトルク変動を打ち消すことは困難となる。
【０００９】本発明は、前記問題点に鑑みてなされたも
のであり、個々の装置によって異なる特性を持つトルク
変動に対応でき、これを確実に低減することができるフ
ライホイール機構及びこれを備えた内燃機関を提供する
ことを技術的課題とする。
のであり、個々の装置によって異なる特性を持つトルク
変動に対応でき、これを確実に低減することができるフ
ライホイール機構及びこれを備えた内燃機関を提供する
ことを技術的課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のフライホイール機構は、以下の手段を採用
した。
に、本発明のフライホイール機構は、以下の手段を採用
した。
【００１１】すなわち、本発明のフライホイール機構
は、直線往復運動を回転運動に変換する装置、または回
転運動を直線往復運動に変換する装置における回転主軸
と、フライホイールを取着したフライホイール軸と、を
角速度変速手段を介して係合させ、前記回転主軸に発生
するトルクの変動を解消するフライホイール機構であっ
て、前記角速度変速手段は、前記回転主軸の角速度を一
定として前記回転主軸のトルクＴｅを求め、前記フライ
ホイール軸側に前記トルクＴｅを打ち消すマイナストル
クを発生させる角速度の変速比を求め、前記角速度の変
速比に基づき前記回転主軸に取着する第１の伝動車と前
記フライホイール軸に取着する第２の伝動車を形成し、
前記回転主軸の回転を前記第１の伝動車および前記第２
の伝動車を介して前記フライホイール軸に伝達すること
を特徴とする。
は、直線往復運動を回転運動に変換する装置、または回
転運動を直線往復運動に変換する装置における回転主軸
と、フライホイールを取着したフライホイール軸と、を
角速度変速手段を介して係合させ、前記回転主軸に発生
するトルクの変動を解消するフライホイール機構であっ
て、前記角速度変速手段は、前記回転主軸の角速度を一
定として前記回転主軸のトルクＴｅを求め、前記フライ
ホイール軸側に前記トルクＴｅを打ち消すマイナストル
クを発生させる角速度の変速比を求め、前記角速度の変
速比に基づき前記回転主軸に取着する第１の伝動車と前
記フライホイール軸に取着する第２の伝動車を形成し、
前記回転主軸の回転を前記第１の伝動車および前記第２
の伝動車を介して前記フライホイール軸に伝達すること
を特徴とする。
【００１２】この構成により、回転主軸側トルクを打ち
消すマイナスの位相となる変速比Ｘに基づき第１の伝動
車および第２の伝動車を形成するように構成したので、
直線往復運動を回転運動に変換する際、あるいは回転運
動を直線往復運動に変換する際に生じるトルク変動の複
雑な位相等に対応して打ち消すことが可能な変速パター
ンが自在に形成でき、より確実に回転主軸側トルクの変
動を打ち消すことができる。
消すマイナスの位相となる変速比Ｘに基づき第１の伝動
車および第２の伝動車を形成するように構成したので、
直線往復運動を回転運動に変換する際、あるいは回転運
動を直線往復運動に変換する際に生じるトルク変動の複
雑な位相等に対応して打ち消すことが可能な変速パター
ンが自在に形成でき、より確実に回転主軸側トルクの変
動を打ち消すことができる。
【００１３】また、本発明のフライホイール機構におい
て、前記第１の伝動車および前記第２の伝動車が滑車あ
るいは鎖歯車である構成のもの、あるいは、前記第１の
伝動車の回転をベルトあるいはチェーンを介して前記第
２の伝動車に伝達する構成のもの、あるいは、前記第１
の伝動車および前記第２の伝動車が板カムである構成の
もの、これらの組み合わせが例示できる。なお、滑車あ
るいは鎖歯車の場合、第１および第２の伝動車のうち少
なくとも一方の輪郭曲線が非円形に形成され、角速度の
変速比によっては輪郭曲線が非対称形に形成される。ま
た、板カムの場合も、第１および第２の伝動車のうち少
なくとも一方の輪郭曲線が非円形に形成され、角速度の
変速比によっては輪郭曲線が非対称形に形成される。
て、前記第１の伝動車および前記第２の伝動車が滑車あ
るいは鎖歯車である構成のもの、あるいは、前記第１の
伝動車の回転をベルトあるいはチェーンを介して前記第
２の伝動車に伝達する構成のもの、あるいは、前記第１
の伝動車および前記第２の伝動車が板カムである構成の
もの、これらの組み合わせが例示できる。なお、滑車あ
るいは鎖歯車の場合、第１および第２の伝動車のうち少
なくとも一方の輪郭曲線が非円形に形成され、角速度の
変速比によっては輪郭曲線が非対称形に形成される。ま
た、板カムの場合も、第１および第２の伝動車のうち少
なくとも一方の輪郭曲線が非円形に形成され、角速度の
変速比によっては輪郭曲線が非対称形に形成される。
【００１４】更に、本発明のフライホイール機構におい
て、前記フライホイール軸の運動エネルギーを電気エネ
ルギーに変換し、変換した電気エネルギーを充電しある
いは放電して前記フライホイールの慣性力に換えて電気
的フライホイール装置を設けた構成にものも例示でき、
この例示によれば、フライホイールを電気的フライホイ
ール装置に置き換えることで、フライホイール機構の重
量を著しく軽減することができる。
て、前記フライホイール軸の運動エネルギーを電気エネ
ルギーに変換し、変換した電気エネルギーを充電しある
いは放電して前記フライホイールの慣性力に換えて電気
的フライホイール装置を設けた構成にものも例示でき、
この例示によれば、フライホイールを電気的フライホイ
ール装置に置き換えることで、フライホイール機構の重
量を著しく軽減することができる。
【００１５】更にまた、本発明のフライホイール機構を
備えた内燃機関は、ピストンの往復運動をコンロッドを
介してクランク軸に伝えて直線往復運動を回転運動に変
換する内燃機関において、前記クランク軸に連結する回
転主軸と、フライホイールを取着したフライホイール軸
と、前記回転主軸の角速度を変速して前記フライホイー
ル軸に伝える角速度変速手段とを備え、前記角速度変速
手段は、前記回転主軸の角速度を一定として前記回転主
軸のトルクＴｅを求め、前記フライホイール軸側に前記
トルクＴｅを打ち消すマイナストルクを発生させる角速
度の変速比を求め、前記角速度の変速比に基づき前記回
転主軸に取着する第１の伝動車と前記フライホイール軸
に取着する第２の伝動車を形成し、前記回転主軸の回転
を前記第１の伝動車および前記第２の伝動車を介して前
記フライホイール軸に伝達することを特徴とする。
備えた内燃機関は、ピストンの往復運動をコンロッドを
介してクランク軸に伝えて直線往復運動を回転運動に変
換する内燃機関において、前記クランク軸に連結する回
転主軸と、フライホイールを取着したフライホイール軸
と、前記回転主軸の角速度を変速して前記フライホイー
ル軸に伝える角速度変速手段とを備え、前記角速度変速
手段は、前記回転主軸の角速度を一定として前記回転主
軸のトルクＴｅを求め、前記フライホイール軸側に前記
トルクＴｅを打ち消すマイナストルクを発生させる角速
度の変速比を求め、前記角速度の変速比に基づき前記回
転主軸に取着する第１の伝動車と前記フライホイール軸
に取着する第２の伝動車を形成し、前記回転主軸の回転
を前記第１の伝動車および前記第２の伝動車を介して前
記フライホイール軸に伝達することを特徴とする。
【００１６】このフライホイール機構を内燃機関に適用
することにより、内燃機関の爆発行程によるトルク変動
の複雑な位相や、多気筒構成によるトルク変動の複雑な
位相等に対応して打ち消すことが可能な変速パターンが
自在に形成でき、より確実に回転主軸側トルクの変動を
打ち消すことができる。
することにより、内燃機関の爆発行程によるトルク変動
の複雑な位相や、多気筒構成によるトルク変動の複雑な
位相等に対応して打ち消すことが可能な変速パターンが
自在に形成でき、より確実に回転主軸側トルクの変動を
打ち消すことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態に係
るフライホイール機構を添付した図面に基づいて詳しく
説明する。
るフライホイール機構を添付した図面に基づいて詳しく
説明する。
【００１８】［実施の形態１の構造］まず、本発明の実
施の形態１にかかるフライホイール機構の構成を図１に
基づき説明する。なお、実施の形態１のフライホイール
機構は自動車用エンジンに適用したものとして説明す
る。
施の形態１にかかるフライホイール機構の構成を図１に
基づき説明する。なお、実施の形態１のフライホイール
機構は自動車用エンジンに適用したものとして説明す
る。
【００１９】シリンダブロック１はその内部に図示しな
いピストン、コンロッド、クランク軸を有している。こ
のピストンはコンロッドを介してクランク軸に連結され
ており、ピストンの直線往復運動がクランク軸の回転運
動に変換される。
いピストン、コンロッド、クランク軸を有している。こ
のピストンはコンロッドを介してクランク軸に連結され
ており、ピストンの直線往復運動がクランク軸の回転運
動に変換される。
【００２０】クランク軸は軸受けによりシリンダブロッ
ク１に回転自在に支持されており、このクランク軸には
回転主軸２が一体的に接続されている。また、シリンダ
ブロック１には、フライホイール軸３とテンション軸４
が軸受けにより回転自在に支持されている。これらフラ
イホイール軸３およびテンション軸４は回転主軸２に対
して平行に配置されている。
ク１に回転自在に支持されており、このクランク軸には
回転主軸２が一体的に接続されている。また、シリンダ
ブロック１には、フライホイール軸３とテンション軸４
が軸受けにより回転自在に支持されている。これらフラ
イホイール軸３およびテンション軸４は回転主軸２に対
して平行に配置されている。
【００２１】回転主軸２には輪郭曲面が非円形に形成さ
れた滑車（第１の伝動車）５が一体的に回転するように
取り付けられている。フライホイール軸３には滑車（第
２の伝動車）６とフライホイール７が一体的に回転する
ように取り付けられている。
れた滑車（第１の伝動車）５が一体的に回転するように
取り付けられている。フライホイール軸３には滑車（第
２の伝動車）６とフライホイール７が一体的に回転する
ように取り付けられている。
【００２２】テンション軸４にはテンション滑車８が一
体的に回転するように取り付けられている。そして、滑
車５と滑車６とテンション滑車８とは互いに無端状のベ
ルト９により連結している。従って、回転主軸２及び滑
車５が回転すると、ベルト９を介して滑車６及びフライ
ホイール軸３が回転し、よってフライホイール７が回転
する。なお、テンション軸４及びテンション滑車８は滑
車５の回転が滑車６に確実に伝達されるようにベルト９
に適切な張力を与えている。
体的に回転するように取り付けられている。そして、滑
車５と滑車６とテンション滑車８とは互いに無端状のベ
ルト９により連結している。従って、回転主軸２及び滑
車５が回転すると、ベルト９を介して滑車６及びフライ
ホイール軸３が回転し、よってフライホイール７が回転
する。なお、テンション軸４及びテンション滑車８は滑
車５の回転が滑車６に確実に伝達されるようにベルト９
に適切な張力を与えている。
【００２３】滑車５と滑車６との関係は、滑車５が１回
転すると、滑車６も１回転するようになっている。ま
た、滑車５の形状は所定の変速比Ｘの関係に基づき決定
されたものである。
転すると、滑車６も１回転するようになっている。ま
た、滑車５の形状は所定の変速比Ｘの関係に基づき決定
されたものである。
【００２４】この変速比Ｘは回転主軸２の角速度ωを一
定として回転主軸２のトルクＴｅをトルクを求める基本
式 Ｉ＊ｄω／ｄｔ＝Ｔｅ で求めたとき、フライホイール軸３のトルクＴｆがこの
トルクＴｅを打ち消す関係（Ｔｅ−Ｔｆ＝０）となる変
速比である。
定として回転主軸２のトルクＴｅをトルクを求める基本
式 Ｉ＊ｄω／ｄｔ＝Ｔｅ で求めたとき、フライホイール軸３のトルクＴｆがこの
トルクＴｅを打ち消す関係（Ｔｅ−Ｔｆ＝０）となる変
速比である。
【００２５】すなわち、滑車５が１回転して角速度と時
間の関係が図２（ａ）の位相Ｓ1 を示すとき、滑車６が
１回転したときの角速度と時間の関係は図２（ｂ）に示
す位相Ｓ2 となる。これは、図３（ａ）に示す回転主軸
２及び滑車５を１回転させたとき、角加速度と時間との
関係が図３（ｂ）に示す位相Ａ1 となるように滑車５の
形状を定めたことによる。
間の関係が図２（ａ）の位相Ｓ1 を示すとき、滑車６が
１回転したときの角速度と時間の関係は図２（ｂ）に示
す位相Ｓ2 となる。これは、図３（ａ）に示す回転主軸
２及び滑車５を１回転させたとき、角加速度と時間との
関係が図３（ｂ）に示す位相Ａ1 となるように滑車５の
形状を定めたことによる。
【００２６】このように本発明ではトルクＴｅを打ち消
すために所定の変速比Ｘに基づき滑車５の形状を決定す
るものであり、図４（ａ）に示すように左右、上下が非
対称な滑車も採用可能である。図４（ａ）に示す回転主
軸２及び非対称な滑車５ａを１回転させた場合、角加速
度と時間との関係は図４（ｂ）に示すように通常のサイ
ンカーブとは異なる位相Ａ2 を発生させることになる。
すために所定の変速比Ｘに基づき滑車５の形状を決定す
るものであり、図４（ａ）に示すように左右、上下が非
対称な滑車も採用可能である。図４（ａ）に示す回転主
軸２及び非対称な滑車５ａを１回転させた場合、角加速
度と時間との関係は図４（ｂ）に示すように通常のサイ
ンカーブとは異なる位相Ａ2 を発生させることになる。
【００２７】［実施の形態１の作用］次に、実施の形態
１の作用を説明する。シリンダブロック１内においてピ
ストンの直線往復運動がコンロッドを介して回転運動に
変換され、回転主軸２が１回転する。このとき、回転主
軸２には、図５に示すように、吸入・圧縮・爆発・排気
の行程の結果としてトルクＴｅの変動が生じる。このト
ルクＴｅの変動は吸入・圧縮・排気の行程に比して爆発
行程の動きが急激に変化した位相となる。
１の作用を説明する。シリンダブロック１内においてピ
ストンの直線往復運動がコンロッドを介して回転運動に
変換され、回転主軸２が１回転する。このとき、回転主
軸２には、図５に示すように、吸入・圧縮・爆発・排気
の行程の結果としてトルクＴｅの変動が生じる。このト
ルクＴｅの変動は吸入・圧縮・排気の行程に比して爆発
行程の動きが急激に変化した位相となる。
【００２８】これに伴い、上記の回転主軸２と一体化し
た滑車５が１回転すると、角加速度と時間との関係は図
３（ｂ）に示す位相Ａ1 となる。この回転主軸２及び滑
車５の回転がベルト９を介して滑車６に伝えられると、
滑車６における角速度と時間の関係は図２（ｂ）に示す
位相Ｓ2 となる。この位相Ｓ2 がフライホイール軸３に
伝えられると、フライホイール軸３のトルクＴｆの位相
は、図５に示すように、トルクＴｅを打ち消すマイナス
の位相となる。
た滑車５が１回転すると、角加速度と時間との関係は図
３（ｂ）に示す位相Ａ1 となる。この回転主軸２及び滑
車５の回転がベルト９を介して滑車６に伝えられると、
滑車６における角速度と時間の関係は図２（ｂ）に示す
位相Ｓ2 となる。この位相Ｓ2 がフライホイール軸３に
伝えられると、フライホイール軸３のトルクＴｆの位相
は、図５に示すように、トルクＴｅを打ち消すマイナス
の位相となる。
【００２９】また、フライホイール軸３にはフライホイ
ール７が取り付けられており、フライホイール７の慣性
力により回転主軸２のトルクＴｅを吸収する。従って、
滑車５が１回転したとき、角速度と時間の関係は図２
（ａ）の位相Ｓ1 として示される。
ール７が取り付けられており、フライホイール７の慣性
力により回転主軸２のトルクＴｅを吸収する。従って、
滑車５が１回転したとき、角速度と時間の関係は図２
（ａ）の位相Ｓ1 として示される。
【００３０】実施の形態１によれば、トルクＴｅを打ち
消すマイナスの位相となる変速比Ｘに基づき滑車５の形
状を定めるように構成したので、内燃機関の爆発行程に
よる急激なトルク変動の複雑な位相や、多気筒エンジン
によるトルク変動の複雑な位相等に対応してこれらを打
ち消すことが可能な変速パターンが自在に形成でき、よ
り確実に回転主軸２のトルクＴｅの変動を打ち消せる。
消すマイナスの位相となる変速比Ｘに基づき滑車５の形
状を定めるように構成したので、内燃機関の爆発行程に
よる急激なトルク変動の複雑な位相や、多気筒エンジン
によるトルク変動の複雑な位相等に対応してこれらを打
ち消すことが可能な変速パターンが自在に形成でき、よ
り確実に回転主軸２のトルクＴｅの変動を打ち消せる。
【００３１】なお、実施の形態１では回転主軸２側の滑
車のみを滑車としたが、図６に示すように、テンション
軸４側の滑車も滑車８ａとし、回転主軸２側の滑車５ｂ
とテンション軸４側の滑車８ａと合わせて変速比Ｘとな
るように構成してもよい。
車のみを滑車としたが、図６に示すように、テンション
軸４側の滑車も滑車８ａとし、回転主軸２側の滑車５ｂ
とテンション軸４側の滑車８ａと合わせて変速比Ｘとな
るように構成してもよい。
【００３２】また、実施の形態１では伝動車を滑車とし
たが、滑車に換えて鎖歯車を、ベルトに換えてチェーン
を用いる構成にしてもよい。次に、本発明の別の実施の
形態であるフライホイール機構を図７に基づき説明す
る。
たが、滑車に換えて鎖歯車を、ベルトに換えてチェーン
を用いる構成にしてもよい。次に、本発明の別の実施の
形態であるフライホイール機構を図７に基づき説明す
る。
【００３３】［実施の形態２の構造］実施の形態２のフ
ライホイール機構は、図７に示すように、シリンダブロ
ック１１には、回転主軸２１とフライホイール軸３１が
軸受けにより回転自在に支持されている。また回転主軸
２１とフライホイール軸３１は平行に配置されてる。
ライホイール機構は、図７に示すように、シリンダブロ
ック１１には、回転主軸２１とフライホイール軸３１が
軸受けにより回転自在に支持されている。また回転主軸
２１とフライホイール軸３１は平行に配置されてる。
【００３４】回転主軸２１には輪郭曲面が非円形に形成
された板カム（第１の伝動車）５１が一体的に回転する
ように取り付けられている。前記フライホイール軸３１
には板カム５１と直接接触する従節車（第２の伝動車）
６１とフライホイール７１が一体的に回転するように取
り付けられている。
された板カム（第１の伝動車）５１が一体的に回転する
ように取り付けられている。前記フライホイール軸３１
には板カム５１と直接接触する従節車（第２の伝動車）
６１とフライホイール７１が一体的に回転するように取
り付けられている。
【００３５】板カム５１と従節車６１との関係では、板
カム５１が１回転すると、従節車６１も１回転するよう
になっている。また、板カム５１の形状は所定の変速比
Ｘの関係に基づき決定されたものである。なお、変速比
Ｘは実施の形態１と同様なのでその説明を省略する。
カム５１が１回転すると、従節車６１も１回転するよう
になっている。また、板カム５１の形状は所定の変速比
Ｘの関係に基づき決定されたものである。なお、変速比
Ｘは実施の形態１と同様なのでその説明を省略する。
【００３６】すなわち、板カム５１が１回転すると、従
節車６１が１回転したときの角速度と時間の関係は図２
（ｂ）に示す位相Ｓ2 と同様になる。この位相Ｓ2 は回
転主軸２１側のトルクＴｅを打ち消すためのものであ
る。
節車６１が１回転したときの角速度と時間の関係は図２
（ｂ）に示す位相Ｓ2 と同様になる。この位相Ｓ2 は回
転主軸２１側のトルクＴｅを打ち消すためのものであ
る。
【００３７】［実施の形態２の作用］次に、実施の形態
２の作用を説明する。図７において、シリンダブロック
１１内で回転主軸２１が１回転すると、回転主軸２１と
一体化した板カム５１が１回転する。そして、板カム５
１と接触する従節車６１が図２（ｂ）と同様な位相Ｓ2
を示す。この位相Ｓ2 がフライホイール軸３１に伝えら
れると、フライホイール軸３１のトルクＴｆの位相は、
トルクＴｅを打ち消すマイナスの位相となる。また、フ
ライホイール軸３１にはフライホイール７１が取り付け
られており、フライホイール７１の慣性力により回転主
軸２１のトルクＴｅを吸収する。従って、板カム５１が
１回転したとき、角速度と時間の関係は図２（ａ）の位
相Ｓ1 と同様になる。
２の作用を説明する。図７において、シリンダブロック
１１内で回転主軸２１が１回転すると、回転主軸２１と
一体化した板カム５１が１回転する。そして、板カム５
１と接触する従節車６１が図２（ｂ）と同様な位相Ｓ2
を示す。この位相Ｓ2 がフライホイール軸３１に伝えら
れると、フライホイール軸３１のトルクＴｆの位相は、
トルクＴｅを打ち消すマイナスの位相となる。また、フ
ライホイール軸３１にはフライホイール７１が取り付け
られており、フライホイール７１の慣性力により回転主
軸２１のトルクＴｅを吸収する。従って、板カム５１が
１回転したとき、角速度と時間の関係は図２（ａ）の位
相Ｓ1 と同様になる。
【００３８】［実施の形態３の構造］次に、本発明の実
施の形態３の構造を図８に基づいて説明する。なお、実
施の形態３と実施の形態２との違いは、実施の形態２の
コンベンショナルなフライホイール７１（図７参照）の
慣性質量を、図８に示すように、コンデンサ８３の容量
Ｃに置き換えたことである。すなわち、フライホイール
の運動エネルギーを電気エネルギーに置き換える電気的
フライホイール装置（ＥＦＷ装置）８０をフライホイー
ルに換えて設けたものである。従って、図８において使
用される符号で図７と同じ符号のものは同じ機能を有す
るものとして、その説明を省略する。
施の形態３の構造を図８に基づいて説明する。なお、実
施の形態３と実施の形態２との違いは、実施の形態２の
コンベンショナルなフライホイール７１（図７参照）の
慣性質量を、図８に示すように、コンデンサ８３の容量
Ｃに置き換えたことである。すなわち、フライホイール
の運動エネルギーを電気エネルギーに置き換える電気的
フライホイール装置（ＥＦＷ装置）８０をフライホイー
ルに換えて設けたものである。従って、図８において使
用される符号で図７と同じ符号のものは同じ機能を有す
るものとして、その説明を省略する。
【００３９】ＥＦＷ装置８０は、フライホイール軸３１
と連結する電機子８１と、ＥＦＷ装置８０を閉じた系と
する回路８２と、この回路８２途上に設けられたコンデ
ンサ８３及びスイッチ８４とを備えている。
と連結する電機子８１と、ＥＦＷ装置８０を閉じた系と
する回路８２と、この回路８２途上に設けられたコンデ
ンサ８３及びスイッチ８４とを備えている。
【００４０】電機子８１は、フライホイール軸３１の回
転を電気エネルギーに変える発電機である。この電気エ
ネルギーは回路８２を介してコンデンサ８３に伝えられ
る。コンデンサ８３は比較的小容量のコンデンサであ
り、回転主軸２１のトルクが発生している期間にはコン
デンサ８３に充電する側に極性を切換え、トルクが発生
していない期間には逆に放電する側に極性を切り換える
ことで、回転主軸２１のトルク変動を吸収するものであ
る。
転を電気エネルギーに変える発電機である。この電気エ
ネルギーは回路８２を介してコンデンサ８３に伝えられ
る。コンデンサ８３は比較的小容量のコンデンサであ
り、回転主軸２１のトルクが発生している期間にはコン
デンサ８３に充電する側に極性を切換え、トルクが発生
していない期間には逆に放電する側に極性を切り換える
ことで、回転主軸２１のトルク変動を吸収するものであ
る。
【００４１】この実施の形態３によれば、フライホイー
ルをＥＦＷ装置８０に置き換えることで、フライホイー
ル機構の重量を著しく軽減することができる。従って内
燃機関にこれを応用するときには、始動性、応答性の向
上を図ることができる。
ルをＥＦＷ装置８０に置き換えることで、フライホイー
ル機構の重量を著しく軽減することができる。従って内
燃機関にこれを応用するときには、始動性、応答性の向
上を図ることができる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転主軸側トルクを打ち消すマイナスの位相となる変速
比Ｘに基づき第１の伝動車および第２の伝動車の形状を
定めるように構成したので、内燃機関の爆発行程による
急激なトルク変動の複雑な位相や、多気筒構成によるト
ルク変動の複雑な位相等に対応して打ち消すことが可能
な変速パターンが自在に形成でき、より確実にエンジン
側トルクの変動を打ち消すことができる。
回転主軸側トルクを打ち消すマイナスの位相となる変速
比Ｘに基づき第１の伝動車および第２の伝動車の形状を
定めるように構成したので、内燃機関の爆発行程による
急激なトルク変動の複雑な位相や、多気筒構成によるト
ルク変動の複雑な位相等に対応して打ち消すことが可能
な変速パターンが自在に形成でき、より確実にエンジン
側トルクの変動を打ち消すことができる。
【００４３】このように、本発明は、個々の装置によっ
て異なる特性を持つトルク変動に対応でき、これを確実
に低減することができ、回転主軸や軸受けの負担を軽く
して回転主軸の耐久性が向上するフライホイール機構及
びこれを備えた内燃機関を提供することができる。
て異なる特性を持つトルク変動に対応でき、これを確実
に低減することができ、回転主軸や軸受けの負担を軽く
して回転主軸の耐久性が向上するフライホイール機構及
びこれを備えた内燃機関を提供することができる。
【図１】本発明の実施の形態１にかかるフライホイール
機構の構成図である。
機構の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるクランクシャフ
トとＩＦＷの角速度の関係図であり、図２（ａ）はクラ
ンクシャフトの角速度の位相を示し、図２（ｂ）はＩＦ
Ｗの角速度の位相を示す。
トとＩＦＷの角速度の関係図であり、図２（ａ）はクラ
ンクシャフトの角速度の位相を示し、図２（ｂ）はＩＦ
Ｗの角速度の位相を示す。
【図３】特殊滑車の形状図とこの特殊滑車を用いた場合
の角加速度の位相図であり、図３（ａ）は形状図を示
し、図３（ｂ）は角加速度の位相図を示す。
の角加速度の位相図であり、図３（ａ）は形状図を示
し、図３（ｂ）は角加速度の位相図を示す。
【図４】特殊滑車の形状図とこの特殊滑車を用いた場合
の角加速度の位相図であり、図４（ａ）は形状図を示
し、図４（ｂ）は角加速度の位相図を示す。
の角加速度の位相図であり、図４（ａ）は形状図を示
し、図４（ｂ）は角加速度の位相図を示す。
【図５】本発明の実施の形態１における回転主軸側トル
クとフライホイール軸側トルクの関係図である。
クとフライホイール軸側トルクの関係図である。
【図６】本発明の実施の形態１にかかるフライホイール
機構のテンション軸に特殊滑車を装着した場合の構成図
である。
機構のテンション軸に特殊滑車を装着した場合の構成図
である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかるフライホイール
機構の構成図である。
機構の構成図である。
【図８】本発明の実施の形態３にかかるフライホイール
機構の構成図である。
機構の構成図である。
１，１１…シリンダブロック ２，２１…回転主軸 ３，３１…フライホイール軸 ４…テンション軸 ５…滑車（第１の伝動車） ６…滑車（第２の伝動車） ７，７１…フライホイール ８…テンション滑車 ９…ベルト ５１…板カム ６１…従節車 ８０…ＥＦＷ装置（電気的フライホイール装置） ８１…機電子 ８２…回路 ８３…コンデンサ ８４…スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｈ 35/02 Ｆ１６Ｈ 35/02 Ｂ
Claims (6)
- 【請求項１】 直線往復運動を回転運動に変換する装
置、または回転運動を直線往復運動に変換する装置にお
ける回転主軸と、フライホイールを取着したフライホイ
ール軸と、を角速度変速手段を介して係合させ、前記回
転主軸に発生するトルクの変動を解消するフライホイー
ル機構であって、 前記角速度変速手段は、 前記回転主軸の角速度を一定として前記回転主軸のトル
クＴｅを求め、前記フライホイール軸側に前記トルクＴ
ｅを打ち消すマイナストルクを発生させる角速度の変速
比を求め、 前記角速度の変速比に基づき前記回転主軸に取着する第
１の伝動車と前記フライホイール軸に取着する第２の伝
動車を形成し、 前記回転主軸の回転を前記第１の伝動車および前記第２
の伝動車を介して前記フライホイール軸に伝達すること
を特徴とするフライホイール機構。 - 【請求項２】 前記第１の伝動車および前記第２の伝動
車は滑車あるいは鎖歯車である請求項１記載のフライホ
イール機構。 - 【請求項３】 前記第１の伝動車の回転をベルトあるい
はチェーンを介して前記第２の伝動車に伝達する請求項
１または２に記載のフライホイール機構。 - 【請求項４】 前記第１の伝動車および前記第２の伝動
車は板カムである請求項１記載のフライホイール機構。 - 【請求項５】 前記フライホイール軸の運動エネルギー
を電気エネルギーに変換し、変換した電気エネルギーを
充電しあるいは放電して前記フライホイールの慣性力に
換えて電気的フライホイール装置を設けた請求項１から
４のいずれかに記載のフライホイール機構。 - 【請求項６】 ピストンの往復運動をコンロッドを介し
てクランク軸に伝えて直線往復運動を回転運動に変換す
る内燃機関において、 前記クランク軸に連結する回転主軸と、 フライホイールを取着したフライホイール軸と、 前記回転主軸の角速度を変速して前記フライホイール軸
に伝える角速度変速手段とを備え、 前記角速度変速手段は、 前記回転主軸の角速度を一定として前記回転主軸のトル
クＴｅを求め、前記フライホイール軸側に前記トルクＴ
ｅを打ち消すマイナストルクを発生させる角速度の変速
比を求め、 前記角速度の変速比に基づき前記回転主軸に取着する第
１の伝動車と前記フライホイール軸に取着する第２の伝
動車を形成し、 前記回転主軸の回転を前記第１の伝動車および前記第２
の伝動車を介して前記フライホイール軸に伝達すること
を特徴とするフライホイール機構を備えた内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000121567A JP2001304374A (ja) | 2000-04-21 | 2000-04-21 | フライホイール機構及びこれを備えた内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000121567A JP2001304374A (ja) | 2000-04-21 | 2000-04-21 | フライホイール機構及びこれを備えた内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001304374A true JP2001304374A (ja) | 2001-10-31 |
Family
ID=18632196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000121567A Pending JP2001304374A (ja) | 2000-04-21 | 2000-04-21 | フライホイール機構及びこれを備えた内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001304374A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7044875B2 (en) | 2001-11-27 | 2006-05-16 | Litens Automotive | Synchronous drive apparatus and methods |
| US7125356B2 (en) | 2001-11-06 | 2006-10-24 | Borgwarner Inc. | Tension-reducing random sprocket |
| WO2007003329A1 (de) * | 2005-07-06 | 2007-01-11 | Schaeffler Kg | Umschlingungstrieb |
| US8430775B2 (en) | 2007-09-28 | 2013-04-30 | Borgwarner Inc. | Multiple tension reducing sprockets in a chain and sprocket system |
| US10907721B2 (en) | 2015-12-09 | 2021-02-02 | Borgwarner Inc. | Non-prevalent order random sprocket |
-
2000
- 2000-04-21 JP JP2000121567A patent/JP2001304374A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7125356B2 (en) | 2001-11-06 | 2006-10-24 | Borgwarner Inc. | Tension-reducing random sprocket |
| US7654925B2 (en) | 2001-11-06 | 2010-02-02 | Borgwarner Inc. | Tension-reducing random sprocket |
| US7044875B2 (en) | 2001-11-27 | 2006-05-16 | Litens Automotive | Synchronous drive apparatus and methods |
| US7232391B2 (en) | 2001-11-27 | 2007-06-19 | Litens Automotive | Synchronous drive apparatus and methods |
| US7720650B2 (en) | 2001-11-27 | 2010-05-18 | Litens Automotive | Synchronous drive apparatus and methods |
| US8303444B2 (en) | 2001-11-27 | 2012-11-06 | Litens Automotive Partnership | Synchronous drive apparatus and methods |
| WO2007003329A1 (de) * | 2005-07-06 | 2007-01-11 | Schaeffler Kg | Umschlingungstrieb |
| US8430775B2 (en) | 2007-09-28 | 2013-04-30 | Borgwarner Inc. | Multiple tension reducing sprockets in a chain and sprocket system |
| US10907721B2 (en) | 2015-12-09 | 2021-02-02 | Borgwarner Inc. | Non-prevalent order random sprocket |
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