JP2550277Y2 - 機械式過給機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、内燃機関に取り付けら
れて、この内燃機関に吸気を圧縮して送り込むようにし
た機械式過給機に関するもので、特に自動車用の内燃機
関に用いられるものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車等の車両に搭載される内
燃機関、即ちエンジンにおいては、高出力化、燃費改
善、排ガス対策などの為に、吸気を圧縮して吸気密度を
高めるようにした過給機を取り付けることが行なわれて
いる。そして、その過給機の１つに、内燃機関のクラン
ク軸の回転を利用して吸気の圧縮を行なう機械式過給機
がある。この機械式過給機の一例を図２に示す。図２に
おいて、符号１３が雄ロータ、１４が雌ロータ（１４が
雄ロータ、１３が雌ロータであっても良い）であり、こ
れらのロータ１３，１４が回転することで吸入口１５か
ら取り入れられた吸気が圧縮された状態で吐出口１６か
ら吸気管１９を経てエンジンのシリンダへと送られる。
また符号２は雄ロータ１３と入力軸３で直結されたプー
リであり、エンジンからの駆動力がベルト１を介して伝
えられる。また符号１２はタイミングギヤで、入力軸３
からの回転駆動力を雄ロータ１３と共に雌ロータ１４に
伝達する。即ち、エンジンからの駆動力はベルト１、プ
ーリ２、入力軸３を経てロータ１３，１４に伝達され
る。尚、符号１８はバイパス管であり、バルブ１７を有
している。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】ところで、内燃機関に
とっては一定の過給圧の吸気が供給されることが要求さ
れるが、上記した容積型過給機であっては、必然的にそ
の生じる過給圧は内燃機関及び過給機のロータの回転数
に比例して上昇する。従って、理想の過給圧に対して、
内燃機関の回転数が低い時には過給圧が不足し、また内
燃機関の回転数が高まるにつれ、最適過給圧を超えて過
剰過給圧となってしまう。過剰過給圧が生じると、内燃
機関の最大爆発力を超えたり、ノッキングが起きたりし
て滑らかな回転が損なわれるばかりか故障、破損を引き
起こす原因となる。また、過給機のロータの回転数が低
くては、過給圧が不足し、満足な性能を発揮することが
できない。さらにまた、内燃機関の負荷が小さい状態に
あっては、過給機のロータを回転せしめ不必要な過給を
生じさせ、無駄な駆動損失のため燃費を悪化させてしま
う。

【０００４】過剰過給圧を防ぎ、内燃機関が高速回転時
に最適な過給圧を生じるように設計したものであって
は、低速回転時の過給圧不足と低負荷時の燃費の悪化が
著しく、低速回転時に最適な過給圧を生じるように設計
したものであっては、中高速回転時の過剰過給圧がひど
く、実用的でないものになってしまい、その両立は非常
に困難であった。

【０００５】そこで、吸入口１５と吐出口１６を結ぶバ
イパス管１８を設けることで過給圧を調整する手段が考
えられるが、この方法であっては低速回転時における過
給不足を全く補えないばかりか、バイパス時には吸気温
度が上昇し、高温になってしまう。また、低負荷時の燃
費を改善することができない。

【０００６】また、入力軸３と雄ロータ１３（またはプ
ーリ２）の間にクラッチを設け、低負荷時や高回転時で
は入力軸３と雄ロータ１３（またはプーリ２）を切り離
し、過給圧が過大にならないようにする方法がある。し
かしながら、この方法であっても、低速回転時における
過給不足を全く補えない。さらに、その制御、信頼性、
耐久性等に問題があるものである。

【０００７】また、プーリ２に可変速機構を設ける方法
が考えられる。図３に示す例では、過給機本体４と、こ
れを駆動する入力軸８で連結された２次プーリ５と内燃
機関からの駆動力を伝える１次プーリ６がベルト７で掛
け渡たされている。そして、２次プーリ５を図４に示す
ように、周面をＶ溝形状とし、２次固定プーリ５ａと２
次移動プーリ５ｂから構成する。２次プーリ５におい
て、２次移動プーリ５ｂがその軸方向に移動することで
２次プーリ５の幅が変動し、それに伴ってベルト７の２
次プーリ５に掛かる位置が移動する。即ち、２次プーリ
５の幅が広がったならばベルト７は２次プーリ５の軸に
近づき、２次プーリ５の幅が狭まったならば、ベルト７
は２次プーリ５の軸から遠ざかる。つまり、実質的な２
次プーリ５の径長が変化し、１次プーリ６と２次プーリ
５のプーリ比が変化する。従って、２次移動プーリ５ｂ
の軸方向への移動を制御すれば、２次プーリ５の径長を
変えることができ、もってプーリ比を変えることで過給
機本体４に伝達される回転速度を調整することができ
る。しかしながらこの方法であっては、ベルト７と２次
固定プーリ５ａ及び２次移動プーリ５ｂの間に滑りが生
じ、伝達ロスが発生してしまう。さらに、１次プーリ６
の２次プーリ５を駆動する機構に内燃機関の回転数変動
に対して応答性が悪く、操作性に難点があるものであっ
た。さらにまた、１次プーリ６と２次プーリ５のプーリ
比はその機構上限界があり、上限は１：２程度である。
この程度のプーリ比であっては低負荷時での燃費を改善
することはできない。さらにベルトの耐久性、信頼性な
どに問題があった。

【０００８】本考案は前記課題を解決するためになされ
たもので、機械式過給機において、内燃機関の低速回転
時には過給圧を高め、高速回転時には過給圧を低減し、
安定した一定の過給圧を発生する機械式過給機を提供す
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の機械式過
給機は、内燃機関からの駆動力を利用して回転するプー
リに入力軸で連結されたロータで該内燃機関に送給され
る吸気を圧縮する機械式過給機において、前記プーリか
ら前記ロータに伝達される回転速度を変化させる差動装
置と、該差動装置を制御する駆動用アクチュエータから
なる可変速装置が前記入力軸に接続されていることを特
徴とするものである。

【００１０】そして、その差動装置が、入力軸のプーリ
側に連結された１次サイドギヤと、該１次サイドギヤと
かみ合うピニオンと、該ピニオンとかみ合い入力軸のロ
ータ側に連結された２次サイドギヤと、該ピニオンのピ
ニオン軸を軸支するブラケットと、該ブラケットが固定
されたリングギヤと、駆動用アクチュエータと接続しリ
ングギヤを回転させる駆動ギヤとからなることを特徴と
するものである。

【００１１】請求項２記載の機械式過給機は、請求項１
記載の機械式過給機において、駆動用アクチュエータ
が、内燃機関の回転数を検知し、任意の回転数よりも高
ければ差動装置を逆転制御し、任意の回転数よりも低け
れば差動装置を正転制御してロータの回転速度を一定に
保つ機能を有することを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】本考案の機械式過給機では、過給圧を一定の最
適過給圧に保つよう、内燃機関の回転数を検知し、 過給機のロータの回転数が最適過給圧を発生させる回
転数よりも低い時には、駆動用アクチュエータで差動装
置を正回転させ、ロータに伝達される回転速度を増加
し、過給圧を高める。 回転数が最適過給圧を発生させる回転数であれば、駆
動用アクチュエータを停止し、ロータに伝達される回転
速度を変速せず、一定の過給圧を保つ。 回転数が最適過給圧を発生させる回転数よりも高い時
には、駆動用アクチュエータで差動装置を逆回転させ、
ロータに伝達される回転速度を減少し、過給圧を低減す
る。以上の制御によって発生する過給圧を一定に保つ。

【００１３】

【実施例】本考案の一実施例を図１を参照して説明す
る。本実施例の機械式過給機においても吸入口１５から
取り入れられた吸気を回転する雄ロータ１３，雌ロータ
１４で圧縮して吐出口１６から内燃機関に送給する。内
燃機関からの駆動力はベルト１を介してプーリ２に伝わ
り、プーリ２に接続している１次入力軸３０から可変速
装置を経て２次入力軸３２に回転駆動力が伝わり、さら
にタイミングギヤ１２を経て雄ロータ１３と雌ロータ１
４に回転駆動力が伝達される。可変速装置は駆動用アク
チュエータ１１と差動装置９から構成される。差動装置
９は、駆動用アクチュエータ１１と接続した駆動ギヤ１
０と、駆動ギヤ１０の回転方向を変換するリングギヤ
（遊星ギヤ）２４と、リングギヤ２４に垂直に固定され
ているブラケット２２，２３と、ブラケット２２，２３
が軸支するピニオン軸１９，２１で接続されているピニ
オン１８，２０と、ピニオン１８，２０とかみ合う１次
サイドギヤ２６、２次サイドギヤ２８から構成され、そ
の１次サイドギヤ２６はプーリ２側の入力軸、即ち、１
次入力軸３０と連結され、２次サイドギヤ２８はロータ
側の入力軸、即ち、２次入力軸３２と連結されている。

【００１４】この差動装置が１次入力軸３０と２次入力
軸３２の間に介在する構成であって、いま駆動用アクチ
ュエータ１１が作動せず駆動ギヤ１０が固定されていた
とする。内燃機関からの駆動力でプーリ２が回転し、さ
らに１次入力軸３０が回転すると、同時に１次サイドギ
ヤ２６が同回転数で回転する。１次サイドギヤ２６が回
転するとこれとかみ合っているピニオン１８，２０が回
転し、さらに２次サイドギヤ２８が回転し、２次サイド
ギヤ２８と連結している２次入力軸３２も回転する。こ
のとき、１次入力軸３０の回転数と２次入力軸３２の回
転数は等しくなる。

【００１５】ここで、駆動用アクチュエータ１１が作動
し、駆動ギヤ１０が駆動すると１次入力軸３０の回転数
と２次入力軸３２の回転数が異なるようになる。２次入
力軸３２の回転数が１次入力軸３０の回転数よりも増加
する時の駆動ギヤ１０の回転方向を正回転とし、２次入
力軸３２の回転数が１次入力軸３０の回転数よりも減少
する時の駆動ギヤ１０の回転方向を逆回転とする。仮
に、駆動用アクチュエータ１１によって駆動ギヤ１０が
正回転したとする。まず駆動ギヤ１０に連動してリング
ギヤ２４が回転する。リングギヤ２４が回転するとリン
グギヤ２４に固定されているブラケット２２，２３が回
転し、ブラケット２２，２３に回転自在に支持されてい
るピニオン軸１９，２１がリングギヤ２４と同回転方向
に回転する。ピニオン１８，２０は１次入力軸３０の回
転力を受けて自転しているが、ピニオン軸１９，２１が
２次サイドギヤ２８の周方向に回転するのを受けて２次
入力軸３２を中心軸として公転し始め、２次サイドギヤ
２８を回転させる。従って、ピニオン１８，２０の自転
による２次サイドギヤ２８の回転方向と、ピニオン１
８，２０の公転による２次サイドギヤ２８の回転方向が
同方向であれば２次サイドギヤ２８及び２次入力軸３２
の回転数は１次入力軸３０の回転数よりも増加する。逆
に駆動ギヤ１０の回転方向が逆回転であって、ピニオン
１８，２０の自転による２次サイドギヤ２８の回転方向
と、ピニオン１８，２０の公転による２次サイドギヤ２
８の回転方向が逆方向であれば２次サイドギヤ２８及び
２次入力軸３２の回転数は１次入力軸３０の回転数より
も減少する。従って、駆動用アクチュエータ１１で駆動
ギヤ１０の回転方向および回転速度を制御すれば、１次
入力軸３０の回転を変速して２次入力軸３２に伝達する
ことができる。

【００１６】従って、内燃機関の回転数が低く、１次入
力軸３０の回転数が小さい時には、駆動アクチュエータ
１１で駆動ギヤ１０を正回転させて２次入力軸３２の回
転数を増加させ、過給圧を高めることができる。また、
内燃機関の回転数が高く、１次入力軸３０の回転数が大
きい時には、駆動アクチュエータ１１で駆動ギヤ１０を
逆回転させて２次入力軸３２の回転数を減少させ、過給
圧を低減することができる。過給圧を大きく高めたい時
には駆動用アクチュエータ１１で駆動ギヤ１０を正回転
に高回転させ、過給圧を僅かに高めたい時には駆動用ア
クチュエータ１１で駆動ギヤ１０を低速正回転させ、過
給圧を僅かに低減する時には駆動用アクチュエータ１１
で駆動ギヤ１０低速逆回転させ、過給圧を大きく低減す
る時には駆動用アクチュエータ１１で駆動ギヤ１０を逆
回転に高回転させればよい。従って、内燃機関の回転数
を検知し、その情報に基づいて駆動用アクチュエータ１
１を制御すれば過給圧を常に最適過給圧とすることがで
きる。尚、内燃機関の回転数が過給圧を発生させるのに
最適である時には、駆動ギヤ１０を停止すればよい。

【００１７】駆動用アクチュエータ１１の制御情報とし
ては、内燃機関の回転数もしくはベルト１、プーリ２ま
たは１次入力軸３０の回転数を検知したものの他、過給
圧を検知したものに基づいたものであってもよい。即
ち、最適過給圧よりも検知した過給圧が高ければ２次入
力軸３２の回転速度を減少し、ロータの回転速度を低減
し、過給圧が低ければ２次入力軸３２の回転速度を増加
し、ロータの回転速度を高めればよい。駆動用アクチュ
エータ１１としてはサーボモータが適用でき、動力源と
してはバッテリー電源を使用できる。

【００１８】本実施例の可変速装置を具備した機械式過
給機においては、内燃機関の回転数に関係なく、安定し
て一定の最適な過給圧を発生することができるので、高
速回転時にも過剰な過給圧が生じることがなく、低速回
転時にも十分な過給圧を発生し、常に、過不足のない過
給圧を生ずる。従って、高回転時であっても、過剰過給
圧が生じることがなく、内燃機関の最大爆発力を超えた
り、ノッキングを起こしたりして、故障、破損を引き起
こしてしまうことがない。また、低回転時であっても、
過給圧が十分であり満足な性能を発揮することができ
る。さらに低回転時における排ガス対策にも寄与するこ
とができる。さらにまた、内燃機関の負荷が小さい状態
時に、不必要な過給を生じることがなく、駆動損失のた
めに燃費を悪化してしまうことはない。特に、本実施例
の方法であっては、ベルトとプーリ間の作用で回転速度
を変化させるものではないので、伝達ロスが発生しな
い。さらに、制御が容易で、信頼性や耐久性も十分に高
いものである。

【００１９】

【考案の効果】本考案の差動装置と駆動用アクチュエー
タからなる可変速装置を具備した機械式過給機において
は、内燃機関の回転数に関係なく、安定して一定の最適
な過給圧を発生することができるので、高速回転時にも
過剰な過給圧が生じることがなく、低速回転時にも十分
な過給圧を発生し、常に、過不足のない過給圧を生ずる
ことができる。従って、高速回転時であっても、過剰過
給圧が生じることがなく、故障、破損を引き起こしてし
まうことがない。また、低速回転時であっても、過給圧
が十分であり満足な性能を発揮することができる。さら
に低速回転時における排ガス対策にも寄与することがで
きる。さらにまた、内燃機関の負荷が小さい状態時に、
不必要な過給を生じることがなく、駆動損失のために燃
費を悪化してしまうことはない。しかもロータの回転速
度の制御が容易であり、かつ耐久性が十分で信頼性の高
いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の機械式過給機の断面図である。

【図２】従来例の機械式過給機の断面図である。

【図３】従来例の機械式過給機の可変速機構の平面図で
ある。

【図４】図３の要部拡大図である。

【符号の説明】

２ プーリ ３ 入力軸 ５ ２次プーリ ８ 入力軸 ９ 差動装置 １０ 駆動ギヤ １１ 駆動用アクチュエータ １２ タイミングギヤ １３ 雄ロータ １４ 雌ロータ １５ 吸入口 １６ 吐出口 １８ ピニオン １９ ピニオン軸 ２０ ピニオン ２１ ピニオン軸 ２２ ブラケット ２３ ブラケット ２４ リングギヤ ２６ １次サイドギヤ ２８ ２次サイドギヤ ３０ １次入力軸 ３２ ２次入力軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−8427（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−286828（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−170523（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−222643（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−140940（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−223216（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−60844（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−85749（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−127147（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−102440（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭24−2665（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関からの駆動力を利用して回転す
   るプーリに入力軸で連結されたロータで該内燃機関に送
   給される吸気を圧縮する機械式過給機において、前記プ
   ーリから前記ロータに伝達される回転速度を変化させる
   差動装置と、該差動装置を制御する駆動用アクチュエー
   タからなる可変速装置が前記入力軸に接続され、 前記差動装置が、入力軸のプーリ側に連結された１次サ
   イドギヤと、該１次サイドギヤとかみ合うピニオンと、
   該ピニオンとかみ合い入力軸のロータ側に連結された２
   次サイドギヤと、該ピニオンのピニオン軸を軸支するブ
   ラケットと、該ブラケットが固定されたリングギヤと、
   駆動用アクチュエータと接続しリングギヤを回転させる
   駆動ギヤとからなる ことを特徴とする機械式過給機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の機械式過給機において、
   駆動用アクチュエータが、内燃機関の回転数を検知し、
   任意の回転数よりも高ければ差動装置を逆転制御し、任
   意の回転数よりも低ければ差動装置を正転制御してロー
   タの回転速度を一定に保つ機能を有することを特徴とす
   る機械式過給機。