JPH0637921B2 - フライホイ−ル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は回転機械の軸系、例えば船用エンジンの推進
軸、往復動形圧縮機の駆動軸などに設けるフライホイー
ル装置、特に慣性モーメントが可変であるフライホイー
ル装置に関する。

［従来技術］ 回転機械には、該回転機械軸系捩れ振動の固有振動数を
使用回転数よりずらす為、或は回転エネルギを蓄積する
為、フライホイールを設ける。

然し、従来のフライホイールではその慣性モーメントが
一定である為、回転機械の使用回転数領域が制限された
り、或は計算の誤差により使用回転数に捩れ振動が発生
した場合にも対処し得ない。更に、蓄積された回転エネ
ルギＥは慣性モーメントＩと回転角速度の２乗を乗じ
たもの（Ｅ＝1/2Ｉ^２）で表現され、フライホイール
が回転エネルギを放出することにより、回転速度が変化
してしまうという不具合もあった。

［発明の目的］ 本発明はフライホイールの慣性モーメントを自在に変化
させ得る様にし、上記した従来技術の問題点を解消する
ものである。

［発明の構成］ 本発明はアクチュエータにより回転体の軸心方向へ移動
し得るよう配設され且つ外周にラック歯が設けられた移
動体と、先端に重錘が設けられると共に基端に前記ラッ
ク歯と噛合するピニオン歯が設けられ、しかも前記移動
体の移動によりラック歯及びピニオン歯を介し回転して
重錘が回転体の回転中心に対し近接、離反し得るように
した重錘レバーと、回転体の回転数を検出する回転数ピ
ックアップと、該回転数ピックアップの検出信号から回
転体の平均回転数を検出すると共に慣性モーメントを演
算する演算器と、該演算器からの信号をアクチュエータ
駆動用の制御信号に処理して前記アクチュエータへ与え
る制御器を備える様にしたものである。

［実施例］ 以下図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

第１図、第２図は本発明の１実施例を示しており、回転
軸の端部に実施した例である。

図中１は回転軸２の軸端に設けたフランジであり、該フ
ランジ１にフライホイール装置３を取付ける。

該フランジ１に回転軸２と軸心を合致させて取付けられ
るスパイダ４は、その中心部が空洞となっており、空洞
の先端部には壁面を平滑に仕上げた油室穴５を形成して
ある。又、スパイダ４の外周には４対のブラケット６を
十字状に突設し、該ブラケット６にそれぞれピン７を嵌
着し、更に該ピン７にブッシュ８を介して重錘レバー９
を回転自在に枢支せしめる。

該重錘レバー９の先端部に重錘10を形成せしめ、基部に
はピン７と同心のピニオン歯11を刻設し、該ピニオン歯
11は後述するラック歯12と噛合せしめる。

前記スパイダ４の基端面にシリンダカバー13を固着す
る。シリンダカバー13のスパイダ側には前記油室穴５と
同様な油室穴14を刳貫き、その中心部にはシリンダカバ
ー13を貫通し反スパイダ側を所要長さに亘って太径とし
た通孔15を穿設する。又、該通孔15と平行な油路16を穿
設し、油路16の１端を前記油室穴14に、他端を反スパイ
ダ側端の外周面に開口させてある。

前記油室穴５および14にピストン17を油密且摺動自在に
嵌合する。ピストン17の中央部の４面にラック歯12を刻
設し、前記ピニオン歯11と噛合させ、ピストン17の反ス
パイダ側に変位棒18を延出せしめ、前記通孔15に油密に
貫通させる。又、ピストン17の中心部には連通路19を穿
設し、１端を前記油室穴５に連通し、他端を前記通孔15
の太径部に開口させている。

上記スパイダ４、重錘レバー９、シリンダカバー13はケ
ーーシング20に収納され、シリンダカバー13の先端部が
突出する様になっている。シリンダカバー13及び変位棒
18の先端部が挿入される様に給油筒21をケーシング20に
取付ける。該給油筒21の内部には仕切壁２２が形成さ
れ、シリンダカバー13の先端は該仕切壁22の手前で終
り、変位棒18は仕切壁22を貫通している。給油筒21の仕
切壁22で仕切られた位置よりスパイダ側にオイルポート
23,24を穿設し、オイルポート23の両側及び仕切壁22に
油止リング25,25,26を設けて、オイルポート23,24が連
通する内部を油密にする。

前記変位棒18の先端に駒27を取付け、又給油筒21の端面
にはその軸心が変位棒18の軸心と平行となる様に変位検
出器28を取付ける。変位検出器28のスライドロッド29を
給油筒21の内部に突出させ、その先端を前記駒27に係合
させ変位棒18の動きが駒27を介してスライドロッド29に
伝達される様にする。

尚、図中30は回転数ピックアップ用歯車、31は回転数ピ
ックアップである。

次に上記装置の作動を説明する。

先ず回転体の慣性モーメントＩは、回転体の質量Ｍ、回
転中心から回転体の重心迄の距離Ｒ（回転半径）とする
と、 Ｉ＝ＭＲ^２ であり、同一の質量であれば回転半径の大きさによって
慣性モーメントが決定される。

従って、上記装置の重錘レバー９を傾動させれば、回転
中心から重錘10迄の距離が変化、即ち回転半径が変化し
て慣性モーメントが変化する。

先ず、第１図中イで示す状態が重錘レバー９の標準位置
とし、この状態から慣性モーメントを減少させる場合オ
イルポート23より油路16を通して油室穴14へ圧油を供給
し、ピストン17を第１図中右方へ移動させる。ラック歯
12の移動により、重錘レバー９が反時計方向に回動して
重錘10が軸心に近付き、フライホイール装置３の回転半
径が減少、即ち慣性モーメントが減少する。尚、図中ロ
で示す重錘レバー９の位置は慣性モーメント最小の状態
を示す。

次に、慣性モーメントを増大させる場合は、オイルポー
ト24より連通路19を通して油室穴５へ圧油を供給し、ピ
ストン17を左方へ移動させる。ラック歯12の移動によ
り、重錘レバー９が時計方向に回動して重錘10が軸心か
ら離れ、フライホイール装置３の回転半径が増大、即ち
慣性モーメントが増大する。尚、図中ハで示す重錘レバ
ー９の位置は慣性モーメント最大の状態を示す。

又、前記ピストン17の動き、その位置は駒27を介してス
ライドロッド29に伝達されて変位検出器28によって検知
される。該変位検出器28の検出信号を監視しながら圧油
を供給することにより、回転半径を任意の値とすること
ができる。

更に回転数ピックアップ31は回転体の回転数を検出し
得、回転数或は回転数の変化に応じて、最適な慣性モー
メントの大きさとすることも可能である。

本装置を用いれば、回転体の回転変動に対応させ迅速且
つ正確に慣性モーメントを増減させることにより回転変
動を少なくすること、低周波の捩れ振動による回転変動
を解消することが可能となる。

斯かる回転制御を行う為の制御装置の第３図に示す。

尚、第３図中第１図と同一のものに同符号を付してあ
る。

前記オイルポート23,24にサーボ弁33が接続され、該サ
ーボ弁33にはモータ34によって駆動される油圧ポンプ35
が接続されている。36は油タンクを示す。

又、図中32は制御装置であり、該制御装置32には変位検
出器28、回転数ピックアップ31からの検出信号が入力さ
れ、両検出器からの信号を変換器37,38、演算器39、制
御器40に於いて適宜処理し、制御信号をサーボ弁33へ出
力する様になっている。

上記制御装置に於いて、回転変動を小さくする為の制御
について説明する。

回転数ピックアップ31からの信号は変換器37において、
演算器399で処理するに適した信号、例えばアナログ信
号をデジタル信号に変換して演算器39に送出する。

演算器39では変換器37からの信号に基づき、回転体の平
均回転数を計算すると共に変動回転数を計算する。更
に、この計算結果より変化させるべきフライホイール装
置３の慣性モーメント量（ピストンの位置）を演算し、
該演算結果を制御器40へ出力する。

制御器40では演算器39からの信号をサーボ弁駆動用の制
御信号に処理して、サーボ弁33に入力してサーボ弁33を
駆動する。

サーボ弁33が作動すると所要のオイルポート23,24より
圧油が送給されピストン17を移動する。ピストン17の移
動は変位検出器28で検出され、検出結果は制御装置32へ
入力される。制御装置32では、先ず変換器38により前記
した変換器37と同様な信号処理が行われ、更に演算器39
で変換器37からの信号に基づき演算した結果とを比較
し、偏差が零となる様サーボ弁33を作動させる。

而して、フライホイール装置３の回転エネルギの放出、
蓄積に応じて迅速且つ正確に慣性モーメントを変化させ
るので回転数を一定に保持することができる。

低周波の捩れ振動による回転変動についても、上記した
と同様な手順を行えば、該捩れ振動に起因する回転変動
を解消することができる。

又、従来は使用回転数領域内に捩れ振動の共振点があ
り、やむなく領域をせばめていることが多かったが、こ
のような場合には、演算器39に各使用回転毎に捩れ振動
の共振点をさけるような慣性モーメントを得るよう記憶
させておけば、捩れ振動をさけることができ、使用回転
数領域を従来より広くとることができる。

又、第４図は本発明の他の実施例を示しており、フライ
ホイール装置３を軸端ではなく軸途中に設けた場合であ
る。

本実施例は前記実施例と略同様な構成である。

該実施例ではピストン17、変位棒18を太径とし、中心部
に回転軸２を貫通させており、油室穴５への給油はピス
トン17、変位棒18と回転軸２との間を通して行ってい
る。

尚、実施例はいずれも油圧によってピストンを移動させ
る様にしたが、スクリューによってピストン等を移動さ
せる様にしてもよい。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば下記の優れた効果を発揮
し得る。

(i) 回転機械の使用回転数領域が広くなる。

(ii) 設計上の計算誤差があっても、修正が可能であ
る。

(iii) 回転数を一定に保持し得る制御が可能となる。

(iv) 低次の捩れ振動による回転変動を防止し得る。

(v) 回転数の制御を回転数の変化に応じてアクチュエ
ータを介して制御装置により直接的に行っているので、
迅速且つ正確にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の一実施例を示し、第１図は一
部を断面した側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢視図、
第３図は同前実施例を作動させる為の制御装置のブロッ
ク図、第４図は他の実施例を示し一部を断面した側面図
である。 ２は回転軸、３はフライホイール装置、９は重錘レバ
ー、10は重錘、11はピニオン歯、12はラック歯を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクチュエータにより回転体の軸心方向へ
   移動し得るよう配設され且つ外周にラック歯が設けられ
   た移動体と、先端に重錘が設けられると共に基端に前記
   ラック歯と噛合するるピニオン歯が設けられ、しかも前
   記移動体の移動によりラック歯及びピニオン歯を介し回
   転して重錘が回転体の回転中心に対し近接、離反し得る
   ようにした重錘レバーと、回転体の回転数を検出する回
   転数ピックアップと、該回転数ピックアップの検出信号
   から回転体の平均回転数を検出すると共に慣性モーメン
   トを演算する演算器と、該演算器からの信号をアクチュ
   エータ駆動用の制御信号に処理して前記アクチュエータ
   へ与える制御器を備えたことを特徴とするフライホイー
   ル装置。