JP2002534648A - 圧力インパルス発生手段を有する流体式リターダ - Google Patents
圧力インパルス発生手段を有する流体式リターダInfo
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- F16D57/00—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders
- F16D57/04—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders with blades causing a directed flow, e.g. Föttinger type
Abstract
Description
ある。
ハンドブック・ドイツ技術者連盟ガイドラインVDI 2153」における流体式動力伝
達の概念・構成形態・作動方法−第7章「制動装置」、またはDubbel編「機械設
計のためのポケットブック」第18版のR49からR53ページなどから周知である。
これらの文献に記載された内容は包括的に本願に取り込まれる。このようなリタ
ーダは特に自動車や駆動の変化の激しい装置に用いられる場合、ブレードを備え
た作動循環装置に作動液を充填したり、装置を空にしたりすることによって作動
状態または非作動状態とされる。リターダには、例えば残留オイルの循環及び/
または空気の循環などの理由により、非作動状態でも残留モーメントが残ってい
る。このような残留モーメントによって生じる制動モーメントは非常にわずかで
はあるが、回転数が増大すると非常に不利な作動を及ぼすこともあり、リターダ
が許容できないほど加熱される結果にもなりかねない。循環装置の消耗を防ぐ目
的で、すでに色々な解決法が知られている。中でもステータピンの使用及び循環
装置の完全な排出などの方法が挙げられる。
基部に設けるために、制動運転時にも作動循環装置に入り込んで、循環装置の作
動の障害となることである。
イールに対してステータのバケットホイールを回動させる方式がある。
させる方法はすでに以下の文献から公知となっている。 1 ドイツ国特許第3113408号公報 2 ドイツ国特許第4010970号公開公報 3 ドイツ国特許第4420204号公開公報 4 ドイツ国特許第1525396号公開公報 5 ドイツ国特許公開公報第1600148号公開公報 6 国際特許出願第98/35170号公開公報 7 国際特許出願第98/35171号公開公報
するための風力装置などの固定された装置に用いるためにリターダのステータの
バケットホイールを調整する点が開示されている。この調整は手動または相応の
補助手段によって行われる。ステータのバケットホイールを回動位置に固定する
のはネジなどの機械的な補助手段によって行われる。
同様に、移動可能なステータバケットホイールを有しているが、この文献では移
動は制動モーメントに伴う反作用力によって行われ、この反作用力は制動モーメ
ントに比例する。
備えたリターダが周知となっている。この装置は偏心軸受けされているため、非
制動時にロータバケットホイールとステータバケットホイールとの間で空気の質
量が動かないか、動いてもわずかな部分であるような位置に自動的な位置決めが
行われる。
号公開公報によれば、非制動時の損失を減少させるさらなる方法は、連結機構を
用いて非制動時にロータを制動軸から解除し、制動運転時には制動軸に連結する
ことにより、非制動時の出力をできるだけ小さく保つというものである。
ダの作動空間が非制動運転時の低い回転数においては、完全に排出できないか、
またはあらかじめ設定された程度まで排出できないことである。
ーダを設定された充填度まで常に排出できるような装置を提供することである。
る。すなわち、請求項1のおいて書き部分に記載の流体式リターダにおいて、排
出口と排出弁との間の空間を適切に排出させるための排出手段を設け、非制動運
転時の低い回転数においてリターダの作動空間が充填されるのを防止する。排出
弁はリターダの作動空間を遮断する逆止弁でもよい。作動空間を遮断することが
必要な理由は例えば以下の通りである。排出管の測地学的に上方にあたる場所に
油泥があって、作動液の逆流を防止しなければならなかったり、もしくは非制動
時に発生する空気圧から熱交換器を保護しなければならないことなどが挙げられ
る。熱交換器にこのような空気圧があると、熱交換機が空になり、その後に行う
制動時に接続時間が遅くなる結果を招くことがある。
ような最適な充填度を実現するための調整手段をリターダに設けることによって
解決される。
態のポンプ、または制動時に縮小し制動後に拡大する空間などである。
けられているものである。
状の可逆的な大量の排出を誘導することができる。例えば排出管に望むより多く
の作動液がある場合、この作動液の慣性質量によって圧力インパルスが排出弁に
生じ、この圧力インパルスによって排出弁が短時間開放され、余分な作動液が排
出される。作動液が排出管にないか少なすぎる場合、排出管にある空気の一部が
妨げとなる影響を及ぼさずに作動空間内に上昇する。
気の供給を受けるピストンを有し、外部に設けられた圧縮空気貯蔵器に接続可能
な圧力インパルスシリンダを有している。本発明の特に好適な形態では、非制動
運転時の空転損失を最小化するために、リターダが、最適な充填度を実現する調
整手段を有している。
位置に、及び/または半径方向において内側の位置に設けられ、従って遠心力に
対抗的に作動空間内に設けられるので、排出しながら制動が行われる際に設定さ
れた最適な充填度に達した以降は、リターダの作動空間、排出空間及び選択的に
ロータの背部空間を含む拡大された作動空間からそれ以上の作動液が排出されな
くなる。
高さhの位置に水平に設けられるので、リターダの排出は完全には行われず、非
制動運転時にも常にある程度の量のリターダ作動液がリターダに残る結果となる
。
っておらず、リターダの作動空間、排出空間及び選択的にロータの背部空間を含
む拡大された作動空間の全充填度をqとした場合、最適な充填度が0.01qから0.
1qの範囲にあるのが特に好適である。
に高さhまで垂直に到達する管となっている。
出空間を有している。
に設けられた排出空間に出口を有すると、特に好適である。
れ、それらの間に一定の作動距離が設けられている。
またはステータが軸方向に移動可能に形成されると有利である。これは例えば国
際特許出願第98/35171号公開公報に記載されおり、この文献に開示され
た内容は包括的に本願に取り込まれる。
連盟(VDI)発行の「機械設計技術2ハンドブック・ドイツ技術者連盟ガイドラ
インVDI2153」における流体動力伝達の概念・構成形態・作用−第7章に定義さ
れ、包括的に本願について参照されるものであり、非制動空転損失に対する基準
となる。図1ではリターダの充填度qに対するこのラムダ値の変化が表されてい
る。
ダの「拡大された作動空間」の全充填度をqとした場合、全充填度の0.01qから
0.1qの範囲において明確な最小値を取る。最小値の位置及び曲線の形態は、非
制動時の回転数と作動空間及び周囲の形状に依存する。本実施形態においては非
制動時の回転数を毎分5000回転と想定している。充填度がゼロではないわず
かな値であるとき、ラムダ値が最小値を取る理由は以下のように説明される。す
なわち、非制動運転時にほとんど完全に排出されたリターダに少量供給された作
動液によって、螺旋状の動きが発生し、それによって空気の流れが妨げられ、そ
の結果、非制動時の損失が最小化されるのである。このような効果は空気の流れ
に供給される作動液が、主として排出されたリターダ内に存在する空気とは別の
特殊な質量を有する場合には常に現れるものである。
グ3を備えたリターダ1はステータ5とロータ7とを有している。ステータハウ
ジング9の背面壁には排出口11が設けられ、排出口はステータの背後に設けら
れた排出空間13に連通している。
じ構成部材には同一の符号を付している。図から明らかな通り、リターダ作動空
間17は、ロータ空間17.3と、ステータ空間17.2と、ロータ7とステータ5との
間の中間空間17.1と、を有している。少なくとも非制動時には、排出口11を介
してリターダ作動空間17と排出空間13との間で作動液と空気の交換が行われ
るので、排出空間13はリターダの作動空間と見なすことができる。同様に作動
空間17とロータ背部空間14との間でも交換が行われる。このような場合にリ
ターダ作動空間17、ロータ背部空間14、及び排出空間13は、いわゆる「拡
大された作動空間」を形成する。図2aには、ロータハウジング8及びリターダ
ハウジング3と軸2との間のシール部材100.1,100.2及びステータハウジング9
と軸2との間のシール部材100.3も明らかに示されている。
排出口は本実施形態では水平に設けられている。水平に設けられた排出口15は
高さhに設けられている。従来のリターダにおいては排出口が排出空間の底部に
設けられていたが、これらに対して本実施形態のような方法によれば、リターダ
が非制動運転時にも完全に排出されず、ロータとステータとの間の空間であるリ
ターダ作動空間17に常にある程度の残留オイル量が循環することが確実に行わ
れる。高さhを相応に選択することにより、非制動運転時にリターダ作動空間に
ガス状の媒体と共に残留している作動液の量を正確に調整することができる。こ
のようにして非制動運転時にあらかじめ設定された充填度を実現し、空気の流れ
の妨げを調整することが可能となる。このような空気の流れの妨げはあらかじめ
設定された回転数において最小のラムダ値を得、従って、非制動空転損失に関し
ての最適条件を得ることによって変化させることができる。図2及び図2aに示
す実施形態では、ステータとロータは、互いにあらかじめ設定された距離aを有
している。非制動時の損失をさらに減少させるには、ステータかロータ、あるい
は両方の構成部材を軸方向に移動可能であるように構成し、ステータとリターダ
との間隙をリターダの運転状態(制動運転か非制動運転)に応じて調整すればよ
い。制動運転時にはステータとロータとはほとんど互いに接するように、すなわ
ちわずかな距離を有して配置され、それに対して非制動運転時には互いに離間し
て配置される。この点に関しては、例えば国際特許出願第98/35171号公
開公報が指摘される。この文献の開示内容は包括的に本願に取り込まれる。
同じ構成部材には同一の符号を付している。図2及び図2aとは異なり、図3及
び図3aに示す実施形態では、排出口15が排出空間13から水平ではなく、垂
直に設けられている。リターダが排出された状態においてもそれ自体にあらかじ
め設定された量の作動液を保持させるために、垂直に排出空間に連通する排出管
15は排出空間の底部19の上方の高さhに設けられた流入口を有して設けられ
ている。このような方法によって非制動運転時にも常に一定の残量の作動液がリ
ターダに残留し、それによって非制動時の損失が最小となるあらかじめ設定され
た充填度を確実に実現することができる。
0.1,100.2,100.3、リターダ作動空間17、排出空間15,ロータ背部空間14
が示され、「拡大された全作動空間」を形成している。リターダ作動空間17は
空間17.1, 17.2, 17.3から構成されている。
出空間13に高さhで連通する排出管15によって、非制動時にリターダ作動液
が一定量を下回らないように工夫されている。図4に示されるリターダはさらに
本願による装置を有し、リターダの回転数が低い時に作動液が作動空間に逆流す
るのを防止している。本発明による装置は排出口15とその下流にチョーク20
及び逆止弁22を有している。
圧に曝されることも防止する。このような空気圧がかかると熱交換器が空になり
、後続の制動に際しての接続時間が長くなるという結果を招く恐れがある。逆止
弁22の他に本発明による装置は圧力インパルスを生成する手段として圧力イン
パルスシリンダ24を有している。圧力インパルスシリンダは、圧縮空気の供給
を受けるピストン26を有している。圧力インパルスシリンダを好適な位置に好
適な形状(直径に対する長さの比)で設けるとピストンを省略することも可能で
ある。圧力インパルスシリンダの目的は、逆止弁22とチョーク20との間の空
間に質量インパルスをもたらすことである。この空間がチョーク20に作動液が
滞留している程度に作動液で満たされていれば、チョークを貫流する際に作動液
に逆圧が作用し、この逆圧によって逆止弁22が短時間開放されて作動液が漏れ
る。チョーク20に作動液が残っていないほどこの空間に充填される作動液が少
なくなると、滞留している空気がチョークを貫流する際にわずかな逆圧を受ける
が、この逆圧は逆止弁22を開放しないので作動液がそれ以上漏れることはない
。
よって常に排出される。圧力インパルス弁は制御装置を用いるか、排出口にオイ
ル水準器を設けるか、もしくは回転数に依存して作動される。その際、圧力イン
パルスは特にリターダの回転数が低い時に用いられる。その理由はリターダの回
転数が低い時はリターダの作動空間が逆流するオイルによって望ましくない状態
に充填される恐れがあるからである。
、本発明では導管28によってのみ示している。
制動運転時に常に最適な充填度が達成され、それによって出力損失を少なくする
という点に関して最適な条件が実現されるものである。
ラムダ値または残留モーメントを示すグラフである。
す概略図である。
ーダを示す概略図である。
リターダを示す概略図である。
平に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の流体式リターダ。
有して前記作動空間に垂直に導入された管であることを特徴とする請求項1に記
載の流体式リターダ。
を有し、該排出空間は前記作動空間を拡大することを特徴とする請求項1から3 のいずれか1項に記載の流体式リターダ。
る前記管は、前記ステータの背後に設けられた排出空間に出口を有していること
を特徴とする請求項4に記載の流体式リターダ。
間には、あらかじめ設定された作動距離が設けられることを特徴とする請求項1
から5のいずれか1項に記載の流体式リターダ。
動可能であるように構成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか
1項に記載の流体式リターダ。
動可能であるように構成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか
1項に記載の流体式リターダ。
あるように構成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記
載の流体式リターダ。
ンを備えていることを特徴とする請求項10に記載のリターダ。
Claims (17)
- 【請求項1】 1.1 ハウジング(1)と、 1.2 ステータハウジング(9)に設けられたステータ(5)と、 1.3 ロータハウジング(8)に設けられたロータ(7)と、を有する流体式
リターダであって、 1.4 少なくともステータハウジングとロータハウジングとが流体式リターダ
作動空間(17)を形成し、 1.5 さらに、リターダの排出を行うための少なくとも1つの排出口(11)
と、 1.6 排出弁と、を備えた流体式リターダにおいて、 前記排出口と前記排出弁との間の空間の排出を適切に行うための排出手段が設
けられていることを特徴とする流体式リターダ。 - 【請求項2】 2.1 ハウジング(1)と、 2.2 ステータハウジング(9)に設けられたステータ(5)と、 2.3ロータハウジング(8)に設けられたロータ(7)と、を有する流体式リ
ターダであって、 2.4 少なくともステータハウジングとロータハウジングとが流体式リターダ
作動空間(17)を形成し、 2.5 さらに、リターダの排出を行うための少なくとも1つの排出口(11)
を備えた流体式リターダにおいて、 2.6 前記リターダは、非制動運転時の損失出力を最小化するために最適な充
填度を実現するさらなる調整手段を有していることを特徴とする流体式リターダ
。 - 【請求項3】 前記調整手段は排出口(15)を有し、該排出口は、測地学
的により高い位置及び/または半径方向内側に設けられ、従って、拡大された全
作動空間内に遠心力に対抗的に設けられているため、排出しながら制動が行われ
る際にあらかじめ設定された最適な充填度に達した以降は、それ以上作動液が滞
留しないことを特徴とする請求項2に記載の流体式リターダ。 - 【請求項4】 前記排出手段は、ポンプを備えていることを特徴とする請求
項1に記載のリターダ。 - 【請求項5】 前記排出手段は、制動時に縮小し制動後は拡大する空間を備
えていることを特徴とする請求項1に記載のリターダ。 - 【請求項6】 前記排出手段は、圧力インパルスを発生させる手段を備えて
いることを特徴とする請求項1に記載のリターダ。 - 【請求項7】 前記圧力インパルスを発生させる手段は、圧力インパルスシ
リンダを含むことを特徴とする請求項6に記載のリターダ。 - 【請求項8】 前記圧力インパルス弁は、圧縮空気の供給を受けるピストン
を備えていることを特徴とする請求項7に記載のリターダ。 - 【請求項9】 前記排出弁は逆止弁であることを特徴とする請求項6から8
のいずれか1項に記載の流体式リターダ。 - 【請求項10】 前記排出口(15)は排出管であり、該排出管は高さhに
水平に設けられているをことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載
の流体式リターダ。 - 【請求項11】 前記排出口(15)は排出管であり、該排出管は、高さh
を有して前記作動空間に垂直に導入された管であることを特徴とする請求項1か
ら9のいずれか1項に記載の流体式リターダ。 - 【請求項12】 前記リターダは、前記ステータの背後に設けられた排出空
間を有し、該排出空間は前記作動空間を拡大することを特徴とする請求項1から
11のいずれか1項に記載の流体式リターダ。 - 【請求項13】 水平に設けられた前記排出管または作動空間に垂直に突出
する前記管は、前記ステータの背後に設けられた排出空間に出口を有しているこ
とを特徴とする請求項12に記載の流体式リターダ。 - 【請求項14】 前記ステータと前記ロータとは軸方向に固定され、それら
の間には、あらかじめ設定された作動距離が設けられることを特徴とする請求項
1から13のいずれか1項に記載の流体式リターダ。 - 【請求項15】 前記ステータは軸方向に固定され、前記ロータは軸方向に
移動可能であるように構成されていることを特徴とする請求項1から14のいず
れか1項に記載の流体式リターダ。 - 【請求項16】 前記ロータは軸方向に固定され、前記ステータは軸方向に
移動可能であるように構成されていることを特徴とする請求項1から14のいず
れか1項に記載の流体式リターダ。 - 【請求項17】 前記ステータ及び前記ロータの双方が、軸方向に移動可能
であるように構成されていることを特徴とする請求項1から14のいずれか1項
に記載の流体式リターダ。
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