JP2004502908A - ハイドロダイナミック・ブレーキ - Google Patents

Abstract

本発明は、ステータ（１）とロータ（２）を備えるハイドロダイナミック・ブレーキに関する。ステータ（１）およびロータ（２）は、それぞれの環状凹部（５、１０）がトロイド形スペースを形成するように、互いに同軸に設けられる。第１の媒体が、ロータ（２）の回転中にブレーキ作用を提供するために、前記トロイド形スペースに供給されるように構成されている。ハイドロダイナミック・ブレーキは、有利には、少なくとも１つの噴射メンバ（１６、１７）を備え、この噴射メンバは、ブレーキ作用が望ましくない期間中、トロイド形スペース内の空気の循環を低減するために第２の媒体をトロイド形スペースに供給するように構成されている。第２の媒体は、少なくとも１つの位置で、少なくとも部分的に循環空気の主流方向（ａ）に向かって圧力をかけてトロイド形スペースに供給される。

Description

【０００１】
（発明の背景および従来の技術）
本発明は、請求項１のプレアンブルに記載のハイドロダイナミック・ブレーキに関する。
【０００２】
車両に搭載されたリターダなどのハイドロダイナミック・ブレーキの使用に関連して、ある程度のブレーキ作用が、車両のドライビングシャフトと共にロータが回転する結果として車両の推進中に常に発生する。このブレーキ作用は、トロイド形スペース内にある空気が強制的に循環させられることによって発生する。循環空気は、トロイド形スペース内を循環するときに、導入可能な媒体としてそれに対応する形でブレーキ作用をもたらす。通常、供給される媒体は好適な特性を有するオイルである。しかし、空気の密度は、オイルの密度の何分の一かにすぎないが、これにより発生するブレーキ作用は完全に無視できるものではない。したがってリターダを有する車両の燃料消費は、不必要に高くなる。
【０００３】
このようなステータとロータ間のトロイド形スペース内の空気の循環を低減するために、複数の異なる解決策が提案されている。例えば、いわゆる「ダズリング・スクリーン（ｄａｚｚｌｉｎｇ−ｓｃｒｅｅｎ）」は、前記の空気循環を防止するためにステータとロータ間のギャップに入れるためのものであり、ブレーキ作用を必要としないときに使用される。ダズリング・スクリーンの使用には、複数の運動する機械部品を必要とし、このために構造が複雑化する。
【０００４】
欧州特許ＥＰ２３３３３１号によって、空気の循環を低減するためにトロイド形スペースにブロック媒体を供給して、循環空気によるブレーキ作用を低減することは公知である。ブロック媒体は、半径方向に、トロイド形スペース内にだけに提供される。この意図は、供給したブロック媒体に、ステータとロータ間の領域でブロック媒体カーテンを形成させて、ステータとロータ間の空気の循環を低減することにある。媒体が十分に高い速度で挿入されない場合には、トロイド形スペース内で１００ｍ／ｓにも達することがある大量の空気循環によって、供給されたブロック媒体がトロイド形スペースの壁に向かって比較的急速に移動させられる。
【０００５】
（発明の概要）
本発明の目的は、ブレーキ作用を得ないことが望ましいときに、ハイドロダイナミック・ブレーキ内で発生するトロイド形スペース内の空気の循環を、簡単かつ効率的に低減する手段を含む、ハイドロダイナミック・ブレーキを提供することである。
【０００６】
この目的は、冒頭に述べた種類のハイドロダイナミック・ブレーキによって達成され、それは請求項１の特徴部分に記載した構成によって特徴づけられる。第２の媒体を、部分的に循環空気流に向う方向で、高圧で供給することによって、媒体が循環空気に当たるときに、循環空気流の速度の減速が得られる。好適な高圧力で媒体を供給することによって、媒体は、トロイド形スペースの最外郭に位置し最高の速度を有する空気層を貫通する。これは、実質的に媒体が供給された直後に、媒体が最外郭に位置する空気流によってトロイド形スペースの壁に向かって移動するのを防ぐために必要である。圧力をかけて供給される第２の媒体は、トロイド形スペース内で微細に分散して媒体のミストとなり、これが循環空気の速度を減速させる。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態によれば、第２の媒体が、少なくとも１つのジェットの形態で供給するように構成される。前記ジェットは、空気の運動方向および速度を能動的に低減する適切な形状と圧力を有することができる。このようなジェットは、トロイド形スペース内の最外郭の空気層を確実に減速かつ貫通できるようにするために、１０ｍ／ｓを超える速度で供給する必要がある。好ましくは、速度は少なくとも２０ｍ／ｓとする必要がある。別法として、第２の媒体は、トロイド形スペース内の循環空気に対してより広く影響を与えるために、ある数のジェットとして供給してもよい。第２の媒体は、第１の媒体と同一のものとするのが有利である。第１の媒体は通常、オイルである。このようなオイルは、ほとんどの場合にトロイド形スペース内の空気の循環を低減する媒体としても好適である。ブレーキ作用をもたらすことに関しては、前記の空気の循環を防止するために同一の媒体を使用することによって、第２の媒体の取り扱いが簡略化される。例えば、この媒体のために特別の収集容器を準備する必要がない。
【０００８】
別の好ましい実施形態によれば、前記手段は、第２の媒体をトロイド形スペースに噴射するように構成された少なくとも１つの噴射メンバを備える。このような噴射メンバは、第２の媒体を適切な圧力でトロイド形スペースに供給するように構成する。また噴射メンバには、空気の循環を低減するために、適切な形状を有する１つまたは数個のジェットを供給する適切なノズルを含めてもよい。この噴射メンバは、トロイド形スペースの半径方向外側に位置する部分から、第２の媒体を供給してもよい。それによって、第２の媒体を、空気がロータからステータに流れ、速度が最大になるときに、ある領域の循環空気に向かって噴射してもよい。この場合に噴射メンバは、ステータの凹部の底面にあるオリフィスを介して第２の媒体を供給するのが有利である。ステータは不動であるので、前記の領域に第２の媒体を供給するために、噴射メンバをステータに設けるのは比較的複雑ではない。循環空気の速度を効果的に低減するためには、第２の媒体を、噴射メンバのオリフィスからトロイド形スペースの中心を通過して延びる半径方向に対して１５°から４５°の角度の方向で供給する必要がある。循環空気は、ステータおよびロータの凹部の底面に沿ってトロイド形スペース内を回って循環するものと考えられる。この結果、空気の主流の方向は、このような半径方向に対して実質的に直角となる。媒体の供給方向が、前記半径方向からずれるにつれて、より逆方向から媒体が循環空気流に当たることになる。有利には、第２の媒体を、前記半径方向に対して１５°から４５°の角度の方向で、１つまたは数個のジェットにして供給する。循環空気流の速度を効果的に減速し、同時に第２の媒体のかなりの部分を、この空気流を貫通させて、トロイド形スペース内に媒体ミストを形成するためには、約３０°の角度が最も好ましいと思われる。
【０００９】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記噴射メンバは、トロイド形スペースの半径方向内側に位置する部分から第２の媒体を噴射するように構成してもよい。これによって、循環空気の速度は、ステータからロータへの通路において低減される。この場合に噴射メンバは、ロータのシャフト部に設けて、ロータの凹部の底面にオリフィスを備えるのが有利である。また有利には、第２の媒体は、噴射メンバのオリフィスからトロイド形スペースの中心へと延びる半径方向に対して１５°から４５°の角度の方向で供給する。ジェットを約３０°の角度範囲で高圧で供給するのが、最も効率的に循環空気流を減速させ、同時にトロイド形スペース内に媒体ミストを得る上で、最も好ましいと思われる。好適には、前記手段は、半径方向外側および内側の位置の両方の部分に、トロイド形スペースの円延長に沿って等間隔で配置する。それによって、効果的にトロイド形スペース全体において、空気の循環を抑制することができる。
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面を参照して例として説明する。
【００１１】
（発明の好ましい実施形態の詳細な説明）
図１は、自動車のリターダの形態をしたハイドロダイナミック・ブレーキの部分を断面図である。リターダは、ステータ１およびロータ２を備える。ステータ１は、図２に単独で示してあり、内側半径方向面３を有する本体を含み、この本体が円形開口を画定している。回転シャフト４は、ステータ１の円形開口を通過して延びるように構成されている。回転シャフト４は、変速装置を介して、車両の駆動シャフトに接続している。ステータ１は、適切な方法で車両に固定されている。ステータ１の本体は、リターダの装着状態では回転シャフト４の回りに延びる環状凹部５を含む。環状凹部５は、外縁６によって半径方向外側に抑制されており、かつ内縁７によって半径方向内側に拘束されている。ある数のベーン８が、環状凹部５の円周に沿って均等間隔で設けられている。ベーン８は、凹部５を介してその内縁７から外縁６に向かう方向で、実質的に放射状に延びている。ベーン８の横表面は、凹部５の底面に対して約４５°の角度がある。
【００１２】
ロータ２は、別に図３に示してあり、回転シャフト４に固定されたシャフト部９を有する本体を備える。それによって、ロータ２は回転シャフト４と同期して回転することになる。さらにロータ２は、ステータ１と実質的に対応する構造を有し、ロータ２の装着状態において、回転シャフト４の回りに延びる環状凹部１０を含む。環状凹部１０は、外縁１１によって半径方向外向きに拘束され、かつ内縁１２によって半径方向内向きに拘束されている。複数のベーン１３が、環状凹部１０の円周に沿って均等間隔で設けられている。ベーン１３は、凹部１２を通過してその外縁１１から内縁１２に向かう方向で、実質的に放射状に延びている。ベーン１２の横表面のそれぞれは、凹部１０の底面に対して約４５°の角度を有する。
【００１３】
ステータ１およびロータ２は、ステータ１とロータ２の環状凹部５、１０が共に、回転シャフト４の回りに延びるトロイド形スペースを形成するように、シャフト４の回りに互いに回転して、同軸に設けられている。ステータ１は、車両にブレーキをかけようとするときに、それを介してトロイド形スペースにオイルの形態の媒体を導入することのできる複数の開口１４を備える。供給されたオイルは、ロータ２の回転中に、ベーン１３によって回転方向、かつトロイド形スペースの半径方向外向きに、凹部１０の底面に沿って導かれて、ロータ２の凹部１０の外縁１１から、ステータ１の凹部５の外縁６へと高速で投入される。トロイド形スペース内のオイルの回転方向は、図１の矢印ａで示してある。オイルはステータ１のベーン８に当たり、ロータ２の回転方向のオイルの運動は減速されて、オイルはベーン８によって凹部５の底面に沿って内側に導かれ、凹部５の内縁７に達する。ここで、オイルは再びロータ２に投入されて、ロータ２に凹部１０の内縁面１２で当たる。オイルは、実質的に最適のブレーキ作用がロータ２によって得られるような角度で、ロータ２の回転ベーン１３に当たる。その後、オイルは回転ベーン１３に導かれるのと同時に、凹部１０の底面に沿って半径方向外向きに導かれる。ロータ２によって得られるブレーキ作用は、トロイド形スペースに供給されて循環するオイルの量に部分的に依存し、かつロータ２の回転速度にも部分的に依存する。ブレーキ作動中に、オイルの運動エネルギーは、熱エネルギーに変換される。ステータ１は、ある数の開口１５を備え、ブレーキ作用がもう望ましくないときに、この開口を介して、オイルがトロイド形スペースから除去されるように構成されている。
【００１４】
循環オイルがロータにブレーキ作用を供給するのと同様に、トロイド形スペースにおける既存空気の循環がブレーキ作用をもたらす。前記空気の循環は、ブレーキ作用が望ましくないときには、問題となる。空気はオイルよりもはるかに低い密度を有するために、循環空気がもたらすブレーキ作用は、オイルがもたらすものよりもかなり低いものとなる。しかしながら、供給されるブレーキ作用は、完全に無視できるものではなく、例えば自動車の推進において、不必要に多い燃料消費を生じる結果となる。
【００１５】
このような空気の循環を抑制するために、第１の噴射メンバ１６が、ステータ１の外側部分に設けられている。第１の噴射メンバ１６は、第２の媒体を供給するように構成されており、この媒体は、有利には、リターダにおいてブレーキ作用を得るために用いるオイルと同一である。第１の噴射メンバ１６は、第２の媒体を１つまたは数個のジェットで供給し、これらのジェットに、媒体の初期速度が約２０ｍ／ｓとなるように、高圧が供給される。ジェットは、噴射メンバ１６のオリフィスから、トロイド形スペース内の中心ｃを通って延びる半径方向ｒ_１に対して約３０°の角度ｖ_１だけずれた方向で噴射するように構成されている。空気の主流は、オイルに対応する流れ方向ａとなる。この結果として、空気流は、実質的にステータ１とロータ２内のトロイド形スペースの底面に追従する。したがって、空気の実質的な流れ方向ａは、噴射領域において、実質的にこのような半径方向ｒ_１に直角になる。第２の媒体がトロイド形スペースに供給される角度が前記半径方向に対して大きくなると、媒体が、より正反対から循環空気流と衝突する。しかしながら、噴射角ｖ_１は、１５°から４５°の範囲内で変更が可能である。噴射された第２の媒体は、トロイド形スペース内に媒体ミストを形成する前にロータ２からステータ１への空気の通路を抑制する。
【００１６】
第２の噴射メンバ１７は、ロータ２のシャフト部９に設けられ、ロータ２の凹部１０の底面にオリフィスを備えている。第２の噴射メンバ１７は、複数のジェットによって、第２の媒体が高圧で噴射されるように構成されている。ジェットは、噴射メンバ１７のオリフィスからトロイド形スペースの前記中心ｃを通って延びる半径方向ｒ_２に対して角度ｖ_２だけずれた方向で、噴射されるように構成されている。しかしながら、噴射角度ｖ_２は、１５°から４５°の範囲内で変更することが可能である。噴射された媒体は、トロイド形スペース内で媒体ミストを形成する前に、ステータ１からロータ２への空気の通過を抑制する。
【００１７】
第１の噴射メンバ１６および第２の噴射メンバ１７は、噴射された第２の媒体が、ステータとロータとの間をいずれか一方の方向で通過する間に、空気の速度をまず最初に低減させるように設けられる。ここで、空気の速度は、部分的に空気の流れ方向に向かって高速で媒体を供給することによって、実質的にかなり低減することが可能である。ジェットを高速で提供することによって、媒体は、少なくとも最外郭の空気層中を主として通過し、かつ展開することによって、少量の微細分散した媒体の液滴からなる媒体ミストが形成され、この液滴がさらにトロイド形スペース内のステータとロータの間の空気の循環を抑制する。しかしながら、形成されたオイル液滴は、徐々にロータ１またはロータ２の凹部５、１０の底面に向かって移動し、その後オイルは外に誘導される。第１の噴射メンバ１６および第２の噴射メンバ１７は、ステータ１とロータ２の間のトロイド形スペースの全延長に沿って空気の循環を抑制するために、トロイド形スペースの延長に沿って等間隔で設けるのが有利である。
【００１８】
本発明は、図面に記載した上記の実施形態に、いかなる方法においても制約されるものではなく、請求項に記載する範囲において、自由に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による静水圧ブレーキの一部の断面図である。
【図２】
図１に示すステータを分離して示す図である。
【図３】
図１に示すロータを分離して示す図である。

Claims (10)

1. それぞれが、環状凹部（５、１０）を有する本体と、ステータ（１）およびロータ（２）のそれぞれの凹部（５、１０）に設けられた複数のベーン（８、１３）とを含み、ステータ（１）およびロータ（２）の環状凹部（５、１０）がトロイド形スペースを形成するように相互に同軸に設けられているステータ（１）およびロータ（２）と、ロータ（２）の回転中にブレーキ作用を提供するために、前記トロイド形スペースに供給されるように構成された第１の媒体と、トロイド型スペース内の空気の循環を低減するために、ブレーキ作用が望ましくない期間中、トロイド形スペースに第２の媒体を供給するように構成された手段とを備えるハイドロダイナミック・ブレーキであって、前記手段が、少なくとも１つの場所で第２の媒体を、少なくとも部分的に循環空気（ａ）の主流方向に向う方向で、圧力をかけてトロイド形スペースに供給するように構成されていることを特徴とする、ハイドロダイナミック・ブレーキ。
2. 第２の媒体が、少なくとも１つのジェットの形態で提供されるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のハイドロダイナミック・ブレーキ。
3. 第２の媒体が、第１の媒体と同一であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のハイドロダイナミック・ブレーキ。
4. 前記手段が、第２の媒体をトロイド形スペース中に噴射するように構成された、少なくとも１つの噴射メンバ（１６、１７）を備えることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載のハイドロダイナミック・ブレーキ。
5. 前記噴射メンバ（１６）が、トロイド形スペースの半径方向外側に位置する部分から、第２の媒体を供給するように構成されていることを特徴とする、請求項４に記載のハイドロダイナミック・ブレーキ。
6. 前記噴射メンバ（１６）が、ステータ（１）の凹部（５）の底面にあるオリフィスを介して、第２の媒体を供給することを特徴とする、請求項５に記載のハイドロダイナミック・ブレーキ。
7. 第２の媒体が、噴射メンバ（１６）のオリフィスから、トロイド形スペースの中心（ｃ）を通過して延びる半径方向（ｒ_１）に対して、１５°から４５°までの角度（ｖ_１）を有する方向で供給されることを特徴とする、請求項６に記載のハイドロダイナミック・ブレーキ。
8. 前記噴射メンバ（１７）が、第２の媒体を、トロイド形スペースの半径方向内側に位置する部分から噴射するように構成されていることを特徴とする、請求項４に記載のハイドロダイナミック・ブレーキ。
9. 前記噴射メンバ（１７）が、ロータ（２）のシャフト部分（９）に設けられると共に、ロータ（２）の凹部（１０）の底面にオリフィスを備えることを特徴とする、請求項７に記載のハイドロダイナミック・ブレーキ。
10. 第２の媒体が、噴射メンバ（１７）から、トロイド形スペースの中心（ｃ）を通過して延びる半径（ｒ_２）に対して１５°から４５°までの角度（ｖ_２）だけずれた方向で供給されることを特徴とする、請求項９に記載のハイドロダイナミック・ブレーキ。