JP2005180522A

JP2005180522A - 減速機用同期型磁気継手

Info

Publication number: JP2005180522A
Application number: JP2003420106A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Inoue; 洋井上; Masaru Shiozaki; 賢塩崎
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【課題】小型軽量で大きな伝達トルクが得られる、低コストの減速機用同期型磁気継手の提供。
【解決手段】永久磁石を対向配置し両磁石を磁気連結してトルクを伝達する方式の同期型磁気継手であって、小ギヤを有する被駆動軸に固着された永久磁石回転体と、同被駆動軸に軸受装置を介して回動可能に支承された駆動側永久磁石回転体を備え、前記被駆動側永久磁石回転体は円板状支持体に永久磁石が周方向に装着され、前記駆動側永久磁石回転体は外周に大ギヤを有する円板状支持体に永久磁石が周方向に装着された構成となしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ターボコンパウンドエンジン等のトルク変動の吸収に有効な減速機用同期型磁気継手に関する。

例えばターボコンパウンドエンジンは、周知の通りエンジンにおけるエネルギーの回収のために、エンジンの排ガスのエネルギーを受けて駆動する動力回収用の排気タービンを備えたエンジンであり、排気経路に設置されているターボチャージャの下流にパワータービンを配設し、このパワータービンとエンジンのクランク軸とをクラッチおよび遊星歯車機構等による変速伝達装置を介して結合されている。すなわち、このターボコンパウンドエンジンは、ターボチャージャを通過した後の排気ガスのエネルギーでパワータービンを回すことにより排気ガスのエネルギーの一部を回収する方式である。パワータービンで回収されたエネルギーは、減速ギヤを介してクランクシャフトに戻され、これにより燃料の消費量を増やすことなくエンジンの出力を数％程度向上させることができるという特徴を有している。

上記したターボコンパウンドエンジンの場合は、エンジンの回転変動によるクランクシャフトのねじり振動がパワータービンまで伝達すると変速伝達装置の遊星歯車機構およびパワータービンシャフトあるいはクラッチの信頼性に影響するため、クランクシャフトのねじり振動がパワータービンまで伝達しないようにすることが必要であり、その手段としてパワータービンの伝達装置内に流体クラッチ（流体継手）が配置されていることは周知である（特許文献１、特許文献２、特許文献３等参照）。
特開平８−４２３６４号公報特開平９−１１２２８８号公報特開平１０−２８８０４４号公報

しかしながら、ターボコンパウンドエンジンにおいて、クランクシャフトのねじり振動がパワータービンまで伝達しないようにするために使用されている流体クラッチ（流体継手）は、必然的にスリップが通常３〜５％程度発生するためパワータービンからの回収エネルギーであるトルクの伝達効率が低下し、燃費の悪化を招くことや、応答遅れを回避できないという欠点がある。また、流体継手の場合は、流体（オイル）が高温になると粘度が低下するため、信頼性を保持するためには流体継手の大型化と高価な高級オイルを使用する必要があること、洩れを防ぐためのシーリングが必要であること等により、コストが高くつくという欠点がある。さらに、パワータービンの伝達効率の増大をはかるためには大型化、大径化を余儀なくされ、広い設置スペースを必要とする等の難点があった。

本発明は、上記した流体クラッチ（流体継手）の欠点を解消するためになされたもので、小型軽量で大きな伝達トルクが得られる、低コストの減速機用同期型磁気継手を提供することを目的とするものである。

本発明に係る減速機用同期型磁気継手は、永久磁石を対向配置し両磁石を磁気連結してトルクを伝達する方式の同期型磁気継手であって、小ギヤを有する被駆動軸に固着された永久磁石回転体と、同被駆動軸に軸受装置を介して回動可能に支承された駆動側永久磁石回転体を備え、前記被駆動側永久磁石回転体は円板状支持体に永久磁石が周方向に複数装着され、前記駆動側永久磁石回転体は外周に大ギヤを有する円板状支持体に永久磁石が周方向に同数装着された構成となしたものである。
また、本発明に係る他の減速機用同期型磁気継手は、永久磁石を対向配置し両磁石を磁気連結してトルクを伝達する方式の同期型磁気継手であって、被駆動軸に固着された永久磁石回転体と、同被駆動軸に軸受装置を介して回動可能に支承された駆動側永久磁石回転体を備え、前記被駆動側永久磁石回転体は筒体の外周に軸方向に長い永久磁石が周方向に複数装着され、前記駆動側永久磁石回転体は外周に大ギヤを有するシリンダー型ハウジングの内周に前記駆動側永久磁石と相対向する軸方向に長い永久磁石が周方向に同数装着された構成となしたものである。
前記減速機用同期型磁気継手における被駆動側永久磁石回転体と駆動側永久磁石回転体の永久磁石間のギャップは、通常０．５〜３ｍｍ程度が好ましい。なお、前記大ギヤと小ギヤの減速比は、例えば１／１０〜１／５０程度とすることができる。

本発明に係る同期型磁気継手は、僅かなギャップを隔てて対向配置した永久磁石の磁力により回転トルクを伝達する方式であるから、通常運転時はスリップの発生がゼロで、前記した流体継手に比べ強力な伝達トルクが発生し、大きな伝達効率が得られる。また、規定トルク以上の過大トルクがかかると瞬間スリップし、伝達トルクはゼロとなって各ギヤの歯、タービン、タービン軸等を保護する。さらに、構造的にも流体継手に比べ小型軽量化できることにより、低コストである。また、両永久磁石間は非接触のため高信頼性に富む。

図１は本発明の請求項１に対応する減速機用同期型磁気継手の一実施例を示す縦断側面図、図２は同じく請求項２に対応する減速機用同期型磁気継手の一実施例を示す縦断側面図、図３は図２のＡ−Ａ線上の縦断面図であり、１、１１は被駆動軸、２、１２は被駆動側永久磁石回転体、３、１３は駆動側永久磁石回転体、４、１４は軸受装置、５、１５は固定用ベアリングである。

図１に示す減速機用同期型磁気継手は、一端に小ギヤ１−１を有する被駆動軸１に被駆動側永久磁石回転体２が固着され、該被駆動側永久磁石回転体２と対向して駆動側永久磁石回転体３が同被駆動軸１に回動可能に支承された構造となしたもので、前記被駆動側永久磁石回転体２は、被駆動軸１に外嵌固着された円板状支持体２−１に永久磁石２−２が周方向に装着され、他方、駆動側永久磁石回転体３は、被駆動軸１に軸受装置４を介して回動可能に取付けられた外周に大ギヤ３−２を有する円板状支持体３−１の前記被駆動側永久磁石回転体２との対向面に、前記被駆動側永久磁石２−２と僅かなギャップを隔てて駆動側永久磁石３−３が装着された構成となしている。
ここで、前記被駆動側永久磁石回転体２と駆動側永久磁石回転体３の永久磁石２−２、３−３は、それぞれ周方向に同一極数の多極構造となっている。すなわち、各永久磁石回転体２、３の円周上に分割構造の永久磁石２−２、３−３がそれぞれＮ極、Ｓ極と交互に配置されている。

上記構成の減速機用同期型磁気継手の場合、大ギヤ３−２を介して駆動側永久磁石回転体３が回転すると、該駆動側永久磁石回転体３の永久磁石３−３と被駆動側永久磁石回転体２の永久磁石２−２が磁気連結されて被駆動側永久磁石回転体２にトルクが伝達される。通常規定トルク内では被駆動側永久磁石回転体２と駆動側永久磁石回転体３は同期回転する。したがって、スリップの発生がゼロで、前記した流体継手に比べ強力な伝達トルクが発生し、１００％の伝達効率が得られる。

また、図２に示す減速機用同期型磁気継手は、いわゆるシリンダータイプのもので、一端に小ギヤ１１−１を有する被駆動軸１１に回動可能に支承された駆動側永久磁石回転体１３の内部に、被駆動側永久磁石回転体１２が収納された構造となしたもので、前記被駆動側永久磁石回転体１２は被駆動軸１１の外周に固着された筒体１２−１の外周に軸方向に長い永久磁石１２−２が周方向に複数装着され、他方、前記駆動側永久磁石回転体１３は被駆動軸１１の外周に軸受装置１４を介して回動可能に支承された大ギヤ１３−２付きシリンダー型ハウジング１３−１の内周に、前記被駆動側永久磁石１２−２と僅かなギャップを隔てて軸方向に長い永久磁石１３−３が同数装着された構成となしている。
この減速機用同期型磁気継手の場合も、前記被駆動側永久磁石回転体１２と駆動側永久磁石回転体１３の永久磁石１２−２、１３−３は、それぞれ周方向に同一極数の多極構造となっている。すなわち、各永久磁石回転体１２、１３の円周上に分割構造の永久磁石１２−２、１３−３がそれぞれＮ極、Ｓ極と交互に配置されている。

上記シリンダータイプの減速機用同期型磁気継手の場合は、大ギヤ１３−２を介して駆動側永久磁石回転体１３が回転すると、該駆動側永久磁石回転体１３側のシリンダー型ハウジング１３−１の内周に配設された永久磁石１３−３と被駆動側永久磁石回転体１２の永久磁石１２−２が磁気連結されて被駆動側永久磁石回転体１２にトルクが伝達される。したがって、このシリンダータイプの磁気継手の場合も、通常規定トルク内では被駆動側永久磁石回転体１２と駆動側永久磁石回転体１３は同期回転することにより、スリップの発生がゼロで、１００％の伝達効率が得られる。

なお、前記図１、図２に示す本発明の減速機用同期型磁気継手の被駆動側永久磁石回転体２、１２と駆動側永久磁石回転体３、１３の各永久磁石間のギャップを０．５〜３ｍｍ程度としたのは、０．５ｍｍ未満では永久磁石どうしが接触する危険性があるとともに、スリップの発生するトルクが大きくて万一の場合ギヤの歯やタービンの歯、タービン等を保護できない可能性があり、他方、３ｍｍを超えるとスリップの発生するトルクが小さくなってパワータービンの僅かな回転変動でもスリップを生じて排気エネルギーの回収効率が低下するためである。

本発明は、ターポコンパウンドエンジンのクランクシャフと出力タービン間のトルク変動やねじり振動を吸収するための継手等に適用できる。

本発明の請求項１に対応する減速機用同期型磁気継手の一実施例を示す縦断側面図である。同じく請求項２に対応する減速機用同期型磁気継手の一実施例を示す縦断側面図である。図２のＡ−Ａ線上の縦断面図である。

符号の説明

１、１１被駆動軸
１−１、１１−１小ギヤ
２、１２被駆動側永久磁石回転体
２−２、３−３、１２−２、１３−３永久磁石
３、１３駆動側永久磁石回転体
３−２、１３−２大ギヤ
４、１４軸受装置
５、１５固定用ベアリング
１３−１シリンダー型ハウジング

Claims

永久磁石を対向配置し両磁石を磁気連結してトルクを伝達する方式の同期型磁気継手であって、小ギヤを有する被駆動軸に固着された永久磁石回転体と、同被駆動軸に軸受装置を介して回動可能に支承された駆動側永久磁石回転体を備え、前記被駆動側永久磁石回転体は円板状支持体に永久磁石が周方向に複数装着され、前記駆動側永久磁石回転体は外周に大ギヤを有する円板状支持体に永久磁石が周方向に同数装着された構成となした減速機用同期型磁気継手。
永久磁石を対向配置し両磁石を磁気連結してトルクを伝達する方式の同期型磁気継手であって、小ギヤを有する被駆動軸に固着された永久磁石回転体と、同被駆動軸に軸受装置を介して回動可能に支承された駆動側永久磁石回転体を備え、前記被駆動側永久磁石回転体は筒体の外周に軸方向に長い永久磁石が周方向に複数装着され、前記駆動側永久磁石回転体は外周に大ギヤを有するシリンダー型ハウジングの内周に前記被駆動側永久磁石と相対向する軸方向に長い永久磁石が周方向に同数装着された構成となした減速機用同期型磁気継手。
前記被駆動側永久磁石回転体と駆動側永久磁石回転体の永久磁石間のギャップは、０．５〜３ｍｍである請求項１または２記載の減速機用同期型磁気継手。