JP2002061565A - フライホイールロータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、リムの内径の大きな半径方向変位を
許容する低弾性率、低コストの繊維の使用を可能にする
コンポジットフライホイールリムをもつフライホイール
ロータを提供する。 【解決手段】本願明の目的は、内径から外径に向かって
フライホイールハブ及び環状コンポジットフライホイー
ルリムが同心的に配置されたフライホイールロータにお
いて、外側は前記リムと接し、内側は高速回転時に前記
リムの内径が拡大した際にもトルク伝達が可能なよう
に、半径方向にスライド可能に前記ハブと係合する環状
リムライナーを設けたことを特徴とするフライホイール
ロータによって達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速コンポジット
フライホイールロータのためのハブ−リム結合システム
に関する。特に、本発明はハブから結合解除することな
く作動中のフライホイールリムの半径方向の拡大に対処
するフライホイールハブ−リム結合に関する。

【０００２】フライホイールシステムは、そのシステム
内でエネルギーを貯蔵し次に、この貯蔵エネルギーを他
のシステムに戻すように放出するために使用されてき
た。このフライホイールシステムは、内燃機関及び数多
くのタイプの動力機器にエネルギーの一時的貯蔵効果を
提供する。より近年では、近代的なフライホイールシス
テムが、連続電力供給、ユーティリティ負荷平準化、電
気自動車及びバッテリー代替といったような電気的応用
分野におけるきわめて魅力的なエネルギー貯蔵システム
として、認知されている。

【０００３】電気エネルギーから変換された力学的回転
慣性力の形で電気エネルギーを貯蔵するために使用され
る近代的フライホイールシステムには、フライホイール
ハブ及びリム（総称してフライホイールロータ）並びに
電気エネルギーの貯蔵中は電動モーターとして又貯蔵さ
れたエネルギーをシステム内に再度印加しなければなら
ない場合の電気エネルギーの再生中は発電機として機能
するハブシャフト上のステータが内含される。フライホ
イールシステムは通常、気体雰囲気内での作動中に発生
することになる風損からフライホイールシステムを保護
しかつ高速回転するフライホイールロータの破裂に対す
る緩衝保護を提供する真空エンクロージャの中に収納さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】フライホイールリムは
通常、フープ方向に巻き付けられた樹脂含浸フィラメン
トで作られているコンポジットリングからなる。リム
は、同心リング配置内で１つ又は多数のタイプの繊維で
作られていてよい。多数の繊維を用いたフライホイール
設計では、弾性係数が最も低い繊維を内側に、そして弾
性係数のより高い繊維を外側に用いる。一つの例は、炭
素／エポキシ環帯の内側にガラス繊維／エポキシ環帯を
使用することである。弾性係数がより低い繊維を内側に
置くことで、コンポジットリム内により有利な応力分布
が作り出される。弾性率がより低い環帯は、外部環帯よ
りも遠心荷重の下で半径方向に、より一層拡大する。従
って、内部環帯が外部環帯内へと拡大するにつれて半径
方向圧縮応力の一成分が生成される。この圧縮は、遠心
荷重の下で隔離された環帯内に生成される半径方向引張
り応力と相殺される傾向がある。

【０００５】ロータ完成品のコストを最小限におさえる
ためには、コンポジットリムを作るためにコストが最も
低い繊維を用いることが望ましいと思われる。

【０００６】Ｅ−ガラス繊維１ポンドあたりの現行価格
は、おおざっぱに言って標準弾性率の炭素繊維の１ポン
ドあたり価格の１０分の１である。大部分Ｅ−ガラス繊
維を用いているリムが最も経済的であると思われるが、
かかるリムは、低い弾性係数及び約２.５％という高い
破断伸度のため、回転している時にその内径の大きなひ
ずみをこうむることになる。この大きなひずみのため
に、ひずみ整合ハブの開発が非常に困難になっている。

【０００７】コンポジットリムの内径の半径方向への大
きな拡大及び高速回転から生成される高い遠心荷重の両
方に対応できるハブを設計するための先行技術の方法
は、ひずみ整合及びすべり継手ハブという２つのカテゴ
リに分類できる。コンポジットリムフライホイールを伴
うひずみ整合ハブを利用するためには、複数のスキーム
を用いることができる。１つの方法は、ハブ用として単
純な金属シリンダを使用することである。このタイプの
ハブは、高速回転による遠心力に対処することができる
が、外径の拡大はきわめて小さい。従ってコンポジット
リムは、高弾性率炭素繊維で作られるか又は圧入によっ
て合わされた多数の中弾性率炭素繊維リングで作られて
いなくてはならない。

【０００８】圧入により、リムとハブの間の界面直径を
はるかに小さくできしかもコンポジットリムの内径に対
する結果としてもたらされたフープひずみもはるかに小
さくなるような形で、半径方向にはるかに厚いリムの使
用が可能となる。これらのひずみ整合方法は共に、ひじ
ょうに高価な弾性係数の高い炭素繊維を使用すること又
は中弾性率炭素繊維の使用が効率の悪いことのいずれか
の理由から、高くつく。

【０００９】ハブとリムのひずみを整合するためのもう
１つの方法は、湾曲したスポークを伴うハブを使用する
ことにある。これらのスポークは、曲げを通して大きな
たわみを可能にし、ガラス及び炭素の両方の繊維の組合
せで作られたコンポジットリムの内径上でひずみを整合
させることができる。このような設計の多くがこれまで
に考案され特許の対象となってきた。これらのタイプの
ハブに付随する問題点は、ハブの外径のひずみが中実シ
リンダよりも大きいものの、それでもまだ十分でないこ
とから、リムのひずみを抑制するためにリム内に余剰の
炭素繊維も必要となる、という点にある。これらのハブ
は同様に、複雑な機械加工を必要とし、曲げが発生して
いる部位での高い応力に起因する疲労の問題にもわずら
わされている。

【００１０】フライホイールハブの第２のカテゴリ、つ
まりすべり継手を使用するフライホイールハブは、半径
方向に方向づけされているロールピンを用いることによ
ってか又はスプライン連結を用いることによって、高速
回転機器の中で使用されてきた。しかしながら、半径方
向ロールピン及びまっすぐな側面をもつスプラインは、
継手における半径方向応力を無くし回転に起因する拡大
差を補償する一方で、フライホイールリムへ及びフライ
ホイールリムからのトルクの伝達をシャフト又はハブが
行なえるようにする。ピン又はスプライン歯は半径方向
に方向づけされていることから、フライホイールリム
は、変形量が異なる時でもシャフト／ハブの中心場所に
保たれる。この方法は、シャフト／ハブ及びフライホイ
ールリムの両方が金属で作られている場合、うまく作動
する。しかしながら、低コストのフィラメントが巻きつ
けられたコンポジットリムのためにこのタイプのハブメ
カニズムを使用する場合に、問題が発生する。すなわ
ち、ピンを設置するためにコンポジットの中に半径方向
の穴をあけることは、受容できないほどにリムを弱くす
ることから、不可能である。同様に、スプライン歯も、
同じ理由からコンポジットリムの中にカットできない。

【００１１】

【課題を解決するための手段】従って、本発明は、リム
の内径の大きな半径方向変位を許容する低弾性率、低コ
ストの繊維の使用を可能にするコンポジットフライホイ
ールリムをもつフライホイールロータを提供する。すな
わち、本発明は、内径から外径に向かってフライホイー
ルハブ、及び環状コンポジットフライホイールリムが同
心的に配置されたフライホイールロータにおいて、外側
は前記リムと接し、内側は高速回転時に前記リムの内径
が拡大した際にもトルク伝達が可能なように、半径方向
にスライド可能に前記ハブと係合する環状リムライナー
を設けたことを特徴とするフライホイールロータに係
る。好ましくは、このライナーは、ハブの周囲上のピン
穴と整合する半径方向ピン用の穴又はハブ周囲上の歯と
かみ合うスプライン歯のいずれかを含んでいる。

【００１２】本発明及びそれに付随する数多くの利点
は、添付図面と合わせて好ましい実施形態の以下の記述
を読むことによってさらに明白になることだろう。

【００１３】

【発明の実施の形態】ここで同一の参照番号が同一の又
は対応する部品を表わしている図面特に図１を参照する
と、図２及び図３に示されているハブ３５及び図４に示
されているリムライナー４５を介してハブ上に取りつけ
られたリム４０を有するフライホイールロータ３０が示
されている。このハブ３５は、真空チャンバ及び衝撃コ
ンテナ（図示せず）の内部で磁気軸受内での高速回転向
けにハブをジャーナル連結するため回転軸５５に沿って
軸方向に突出する一対のスタブシャフト５０を有する。
当該技術分野において既知の通り、フライホイールシス
テム内のその他の要素に結合させるため、たわみ軸（図
示せず）用に軸方向中ボア５６を具備することができ
る。フライホイール業界で周知のとおりに高速回転のた
め真空チャンバ内でハブ３５を支持するためのその他の
構造も、使用可能である。速度に応じてフライホイール
ロータを最初に駆動するためそして回転慣性としてフラ
イホイールロータ内に貯蔵されたエネルギーをオルタネ
ータ内で電気エネルギーに変換し戻すことによって回収
するため、電動モーター／オルタネータがハブ３５に結
合されている。当該技術分野において既知の通り、個別
のモータ及びオルタネータも同様に使用可能である。

【００１４】ハブ３５は、通常高強度４３４０規格鋼で
作られるが、当該技術分野では既知のとおりアルミニウ
ムといったその他の材料も使用可能である。鋼製ハブ
は、特定のハブ直径にとって適切な回転速度安全余裕内
でハブ自体の中に多大な量のエネルギー貯蔵を提供し、
かくしてハブ内に生成される遠心力はハブ材料の強度範
囲内にとどまる、という高密度アルミニウムに比べての
利点を有している。外向きに突出する唇状部５７が、リ
ム４０を支持するため、ハブ３５の下縁部に具備されて
おり、リム４０は、ロックリング５８でハブ３５に固定
されている。図５及び６に示されているように、ハブ３
５には、以下でさらに詳述するように、組立てを容易に
するため、段付き唇状部５７が具備されていてよい。ハ
ブは中実でも、中空部を有していてもよい。

【００１５】フライホイールリム４０は、低コストのＥ
−ガラス繊維の内部環帯６０及び炭素繊維の外部環帯６
５をもつ双環状フープ巻付け式又はらせん巻付け式構造
である。このような２環リムは、先行技術において既知
だが、標準的には、かかる先行技術のフライホイールリ
ムには、それがハブの外径から離れるように拡大し、そ
こから離脱しないようにフライホイールリムの半径方向
ひずみを抑制するため比較的厚い炭素繊維層が必要とな
る。しかしながら、炭素繊維の厚い環状層又は環帯を伴
うこのような先行技術のリムは、大量の炭素繊維が必要
とされるため高価である。同様に、図７に表わされてい
るように、これらは、環帯の内径よりも外径において作
用する遠心力が大きいことによってひき起こされる半径
方向ひずみ差のため、環帯内で半径方向引張り応力が生
じることから、潜在的に中央半径方向傾域内で円周方向
平面上に半径方向の層はく離が発生しやすい。当然のこ
とながら、フープ強度のためよりもむしろハブから離れ
る拡大を防止するための半径方向弾性率を理由として炭
素繊維環帯の厚みが選択されることから、フープ応力は
図８に示されているように、材料の限界内に充分入
る。かくして、厚い炭素繊維環帯は、炭素繊維環帯６５
のフープ応力容量がはなはだ不充分にしか用いられてい
ないことから、材料の効率の悪い使い方となる。

【００１６】本発明は、低コストのＥ−ガラス繊維を比
較的高いパーセンテージでかつ高コストの炭素繊維をそ
れに比例した低いパーセンテージで、又さらにはより低
速のエコノミーバージョンではＥ−ガラス繊維を１００
％使用することを可能にする。高い回転速度では、図９
に示すように、低弾性係数のＥ−ガラス繊維は、２.５
％もの伸度をもち、Ｅ−ガラス繊維環帯６０の遠心荷重
は、炭素繊維環帯６５に対する圧縮荷重を生み出して、
Ｅ−ガラス繊維環帯６０内の半径方向引張り応力を全て
消失させ、炭素繊維環帯６５に圧縮荷重を加える。こう
して炭素繊維材料の高い弾性係数だけでなく、その高強
度も最適に使用されることになる。有意なことに、炭素
繊維環帯６５のさらに小さい半径厚みは同様に、図７に
例示されているように、より厚い炭素繊維環帯の中に存
在する半径方向引張り応力を消失させ、その結果、図９
に例示されているように、炭素繊維環帯６５は完全に圧
縮荷重下で作動することになる。好ましくは、前記外部
環帯と前記内部環帯の厚みの比が１：１〜１：４であ
る。この開発によって、完全に圧縮荷重について作動し
かくして層間の層はく離の危険性を無くするようにリム
全体４０を設計することが可能となる。

【００１７】図１１及び図１２に示されている、大部分
がＥ−ガラス繊維を有するフライホイールリムのための
応力プロットは、エポキシの引張り強度限度の範囲内に
入るＥ−ガラス繊維環帯内の半径方向張力の領域を例示
している。図１１及び図１２のプロットによって表わさ
れているフライホイール内の炭素繊維のパーセンテージ
は、これまで許容された先行技術よりもはるかに小さ
い。炭素繊維内のフープ応力は、許容限界にさらに近
く、コストの高い炭素材料の強度ならびに弾性率をはる
かにうまく利用する。図１３は、この点を例示し、界面
直径が変化するにつれてガラス及び炭素繊維材料のフー
プ方向安全係数がいかに変化するかを示している。両方
の材料の安全係数は、界面直径が増加するにつれて減少
するが、両方の材料がなおも圧縮された状態で、１６イ
ンチの界面直径で２より高いものにとどまっている。

【００１８】リム４０の半径方向ひずみは、結果として
ハブから離れる半径方向の拡大をもたらす。従って、ハ
ブ３５とリム４０の間のトルク結合及び同心性を維持し
ながら半径方向寸法の拡大の差を許容するリム４０とハ
ブ３５の間の結合が提供されなくてはならない。

【００１９】本発明は、リムライナー４５を用いてリム
４０とハブ３５の間のこのような結合を提供する。ハブ
３５の外部円周方向表面は、溝又はスロット７５によっ
て円周方向に等間隔で置かれたピン又はスプライン７０
といったような半径方向に突出し軸方向に延びる突出部
分を有する。図４に詳しく示されているリムライナー４
５は、ハブ３５内の溝７５とかみ合う一体式スプライン
８０，及びリムライナー４５とハブ３５の間で相対的な
半径方向並進運動を可能にしながらその間のねじり結合
を提供し同心性を維持するためハブ３５上にスプライン
７０を収容する内部スロット又は溝８２を有する。リム
ライナー内のスプライン８０は、円筒形リムライナーの
中にセットされたピン又はその他のこのような突出部分
と置換され得る。この明細書では、「スプライン」とい
う語は、例示されているスプラインならびに、同じ又は
同等の機能を果たす図１に示されたピンといったような
その他の形態の突出部分を包含するものとして意図され
ている。リムライナー４５内のスプライン８０及びハブ
内の溝７５は、円周方向界面のまわりでリムライナーと
ハブの間に角度的により隣接したねじれ界面を提供する
べく、らせんパターンで配置することもできる。

【００２０】リムライナー４５は、リム材料のための対
応する比Ｒｒ＝Ｅｒ／ρｒよりも小さいフープ弾性係数
対密度比Ｒ１，Ｅ１／ρ１＝Ｒ１を提供するように選択
された（以下「フープ弾性係数」と呼ぶ）フープ方向の
弾性係数、Ｅ１を有するナイロン又はＰＶＣといったよ
うな材料で作られている。ガラス及び炭素繊維といった
複数の材料を有するリムについては、本書の目的で使用
されるべき比Ｒｒ＝Ｅｒ／ρｒは、リム内の材料の平均
値よりも大きい。好ましくはリム内の材料のいずれの材
料の値よりも大きい。弾性率の測定はＡＳＴＭ Ｄ３０
３９に準拠することができる。平均値は各層の厚みをも
とに概算することによってほぼその目的を達成すること
ができる。この関係により、高い回転速度でリム４０の
内径がハブから離れるように半径方向に拡大するとき、
リムライナーも確実にそれと共に拡大することになる。

【００２１】リムライナーは、フライホイールロータの
スピンアップ中及びエネルギー回収中、ハブとリムライ
ナーの間でトルクを伝達するのに充分な強度を有し、か
つ高速で回転させられたときリムライナーがコンポジッ
トリムと共に拡大できるようにするようなフープ方向の
伸び容量及び弾性係数を有する材料で作られている。う
まく機能すると思われる材料は、リムの材料のための対
応する比よりも小さい比Ｒ１を有し、リムライナーが高
速運転中にリムと共に拡大しリムと接触した状態にとど
まることを確実にする。例としては、さまざまなプラス
チックと同様真ちゅうも含まれる。以下の表では、いく
つかのリムライナー材料候補及び必要条件Ｅｒを満たさ
ないと思われるいくつかの材料についての比較データが
リストアップされている。

【００２２】

【表１】

【００２３】ライナーが鋼又はアルミニウムといった従
来の構成材料で作られたとすると、スプラインは非常に
うまく作動するものの、ライナー自体は、高速で回転さ
せられたときのコンポジットリムほどには拡大しない。
従って、リムライナーは、リムから離脱する可能性があ
る。ライナーは、そのフープ方向の弾性係数対密度の比
が過度に高いためにリムほど拡大しない。たとえライナ
ーがリムの内径内に収縮ばめされたとしても、それは、
望ましい運転速度に達する前にリムから結合解除される
であろう。

【００２４】表から、真ちゅう及びＰＶＣが共に、高速
で回転させられた時点で、従来の鋼及びアルミニウム以
上に拡大しうるということは明らかである。真ちゅう
は、低コストのコンポジットリムとほぼ同じ位に拡大
し、ＰＶＣといったプラスチックはコンポジットリム以
上に拡大しうる。しかしながら、プラスチックリムライ
ナー４５は、リム４０の内径にとりつけられるか又はこ
れと一体になっていることから、それは高速で回転させ
られたときリム４０により束縛されこのリムと同量だけ
拡大する。このことは、このとき繊維で補強されたリム
４０がはるかに弱いプラスチックリムライナー４５を補
強することになり、それ自体の遠心荷重の大部分を支持
することから、実際に有利である。２つの材料のうち、
真ちゅうよりもＰＶＣの方が好ましいが、これは、この
利用分野では真ちゅうがもつ破断伸度特性が限度一杯だ
からである。当然のことながら、リムライナーについて
上述した必要条件を満たすようなその他の材料も存在
し、本発明はこれらのその他の材料（ポリアミドなど）
も同様に包含している。

【００２５】ロータ３０が高速で回転させられるにつれ
て、リムライナー４５の歯又はスプライン８０はそれ自
体の遠心荷重の下で圧縮された状態となり、ポアソン比
に起因してさらに幅広になる。こうして、スプライン８
０とハブスロット７５の間の連結はきつくなり、ロータ
を安定させる一助となる。

【００２６】このタイプのハブシステムの製造は非常に
容易である。それは、ハブのための金属又は同等のもの
の中空部品を丸削りしスロットを入れることから成る。
リムライナーは、ピンが挿入される半径方向の穴を伴う
プラスチック又は真ちゅうパイプの部品又は機械加工、
鋳造又は成形されたスプラインを伴う単一の部品であり
うる。リムとリムライナーの一体型構成は、リム４０を
リムライナー４５上にを巻きつけそれをリムライナー４
５上の所定の位置で硬化させることによってか又はリム
ライナー４５をリム４０内で成形することによって製造
可能である。あるいは、リムライナー４５を、収縮ば
め、プレス又は接着によりリム４０の内径取付けること
が可能である。取りつけられたリム４０及びリムライナ
ー４５は次に、ハブ上の溝とリムライナー上のスプライ
ンを配列しリムとリムライナーを軸方向にハブ３５上に
滑らせることによって、ハブ３５上に組立てられる。組
立を容易にするため、リムライナー及びハブのスプライ
ンの稜線部は面取りするのが好ましい。

【００２７】明らかに、上述の好ましい実施形態の数多
くの修正及び変形形態が可能であり、当業者にとっては
この明細書に照らし合わせて明らかになることであろ
う。例えば、好ましい実施形態は、内部Ｅ−ガラス繊維
リング及び外部炭素繊維リングを使用するが、より低速
で運転するより経済的なフライホイールを達成するた
め、全てＥ−ガラス繊維で本発明を使用することも可能
である。当然のことながら、その他のリム材料は現在も
存在しており、将来開発されるとも思われ、本発明の範
囲内にとどまりながらこれらの材料を使用することも可
能であり、本発明の範囲は、それを特定的に請求してい
るクレーム内以外、何らかの特定の材料に制限されるよ
うに意図されているわけではない。好ましい実施形態に
ついて、数多くの機能及び利点が記述されてきたが、本
発明の数多くの用途において、これらの機能及び利点の
全てが必要となるわけではない。従って、我々は、指摘
された特長、恩恵、機能及び利点の完全なセットより少
ないものを用いる本発明の用途を考慮している。その
上、ここでは本発明のいくつかの概念及び実施形態が開
示されているが、全てが包括的クレームによって網羅さ
れることが意図されているものの、全てが特定的に請求
されているわけではない。従って、我々が意図するの
は、これらの概念及び実施形態の各々及び全て及びその
等価物が、以下のクレームの範囲内で包含され保護され
ることであり、いずれかの個々の概念に特定的なクレー
ムの欠如によって発明が公開されることは全く意図され
ていない。従って、これらの実施形態、概念、修正及び
変更及びその等価物が全て、以下のクレーム内で規定さ
れているとおりの本発明の精神及び範囲内に入るとみな
されるべきであることが明示的に意図されている。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、リムの内径の大きな半径方向
変位を許容する低弾性率、低コストの繊維の使用を可能
にするコンポジットフライホイールリムをもつフライホ
イールロータを提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って作られたフライホイールロータ
の概略的断面立面図である。

【図２】図１に示されたフライホイールハブの立面図で
ある。

【図３】図２に示されたフライホイールハブの平面図で
ある。

【図４】図１−３に示されたフライホイールハブと共に
用いるためのフライホイールリムライナーの拡大平面図
である。

【図５】リム及びリムライナーを支持するための段付き
唇状部をもつ、本発明に従ったハブの変形形態の断面立
面図である。

【図６】ハブ上に組立てられたリム及びリムライナーを
伴う図５に示されたハブの断面立面図である。

【図７】大部分が炭素繊維／エポキシ材料であるリムを
用いたフライホイールライナー及びリムについての半径
方向応力プロットである。

【図８】大部分が炭素繊維／エポキシ材料であるリムを
用いたフライホイールライナー及びリムについてのフー
プ応力プロットである。

【図９】ほぼ同じ厚さＥ−ガラス繊維及び炭素／エポキ
シ材料を伴うリムを用いたフライホイールライナー及び
リムについての半径方向応力プロットである。

【図１０】ほぼ同じ厚さＥ−ガラス繊維及び炭素／エポ
キシ材料を伴うリムを用いたフライホイールライナー及
びリムについてのフープ応力プロットである。

【図１１】大部分がＥ−ガラス繊維材料であるリムを用
いたフライホイールライナー及びリムについての半径方
向応力プロットである。

【図１２】大部分がＥ−ガラス繊維材料であるリムを用
いたフライホイールライナー及びリムについてのフープ
応力プロットである。

【図１３】本発明のフライホイールロータ内で使用され
るようなそれらの特殊な材料についての安全設計領域を
示す、Ｅ−ガラス繊維と炭素繊維についてのフープ安全
係数とフライホイールリム内でのＥ−ガラス繊維環帯と
炭素繊維環帯の間の界面直径の関係を表わすプロットで
ある。

【符号の説明】

３０ フライホイールロータ ３５ ハブ ４０ リム ４５ リムライナー ５０ スタブシャフト ５５ 回転軸 ５６ 軸方向中ボア ５７ ハブ唇状部 ５８ ロックリング ６０ 内部環帯（Ｅガラス繊維環帯） ６５ 外部環帯（炭素繊維環帯） ７０ スプライン（ハブ） ７５ 溝（ハブスロット） ８０ スプライン（リムライナー） ８２ 溝（リムライナースロット）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デニス ジー シモンズ アメリカ合衆国 98375 ワシントン州 ピュアラップ コート・イースト 189ス トリート 7007

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内径から外径に向かってフライホイール
   ハブ、及び環状コンポジットフライホイールリムが同心
   的に配置されたフライホイールロータにおいて、外側は
   前記リムと接し、内側は高速回転時に前記リムの内径が
   拡大した際にもトルク伝達が可能なように、半径方向に
   スライド可能に前記ハブと係合する機構を有する環状リ
   ムライナーを設けたことを特徴とするフライホイールロ
   ータ。
2. 【請求項２】 前記スライド可能な係合が、外周面にス
   ロットが付いたフライホイールハブと内部表面が前記ハ
   ブスロットとかみ合ってトルク伝達可能な環状リムライ
   ナーによって達成される請求項１記載のフライホイール
   ロータ。
3. 【請求項３】 前記リムが円周フープ方向補強繊維を含
   む請求項１または２に記載のフライホイールロータ。
4. 【請求項４】 前記リムには、ガラス繊維／エポキシの
   内部環帯及び炭素繊維／エポキシの外部環帯が含まれて
   いる、請求項３に記載のフライホイールロータ。
5. 【請求項５】 前記外部環帯の厚みが前記内部環帯の厚
   みと同じか、それよりも小さい、請求項４に記載のフラ
   イホイールロータ。
6. 【請求項６】 前記外部環帯と前記内部環帯の厚みの比
   が１：１〜１：４である、請求項４に記載のフライホイ
   ールロータ。
7. 【請求項７】 前記リムが、フープ方向に平均弾性係数
   Ｅｒを有し、前記リムライナーが、フープ方向の弾性係
   数Ｅ１を有し、Ｅ１がＥｒ以下である請求項１〜６に記
   載のフライホイールロータ。
8. 【請求項８】 前記Ｅ１が、前記リムのいずれの層のフ
   ープ方向弾性係数よりも小さい請求項７に記載のフライ
   ホイールロータ。
9. 【請求項９】 前記リムライナーが、フープ弾性係数Ｅ
   １及び密度ρ１及びＥ１／ρ１に等しいライナー比Ｒ１
   を有し、前記フライホイールリムが前記フープ方向の平
   均弾性係数Ｅｒ及び密度ρｒ及びＥｒ／ρｒに等しいリ
   ム比Ｒｒを有し、Ｒ１がＲｒ以下である請求項１〜８に
   記載のフライホイールロータ。
10. 【請求項１０】 前記Ｒ１が、前記リムのいずれの層の
    フープ方向弾性係数／密度に等しいリム比より小さい請
    求項９に記載のフライホイールロータ。
11. 【請求項１１】 前記リムライナーがプラスチック製ま
    たは真鍮製である、請求項１〜１０に記載のフライホイ
    ールロータ。
12. 【請求項１２】 前記プラスチックがポリアミドまたは
    ポリ塩化ビニルである、請求項１１に記載のフライホイ
    ールロータ。
13. 【請求項１３】 前記リムライナーの中にピンがセット
    され、それが前記リムライナー内に突出部分を形成して
    いる、請求項１〜1２に記載のフライホイールロータ。
14. 【請求項１４】 前記リムライナーと一体化されたスプ
    ラインが前記ハブ内の対応するスプライン溝の中に突出
    するスプライン歯を構成する、請求項１〜１２に記載の
    フライホイールロータ。
15. 【請求項１５】 前記ハブスプラインが前記ハブの外部
    表面に沿って軸方向に延びている、請求項１４に記載の
    フライホイールロータ。
16. 【請求項１６】 前記ハブスプラインが前記ハブの外部
    表面に沿ってらせん状に延びている、請求項１４に記載
    のフライホイールロータ。
17. 【請求項１７】 前記リムライナーが４％より大きい破
    断伸度を有する請求項１〜１６に記載のフライホイール
    ロータ。
18. 【請求項１８】 前記ライナーの前記スプライン歯は、
    前記ロータが高速で回転させられるにつれてそれ自体の
    遠心荷重下で圧縮させられ、さらに幅広になってライナ
    ーの歯とハブの間の連結を強化しロータを安定した状態
    に保つ助けとなるポアソン比を有している、請求項１４
    に記載のフライホイールロータ。
19. 【請求項１９】 前記ハブが、前記リムとリムライナー
    に対して垂直方向の支持を提供するべく、比較的下方の
    半径方向に突出する唇状部を有する、請求項１〜１８に
    記載のフライホイールロータ。