JP2568188B2 - エンジンの機械式過給装置 - Google Patents

エンジンの機械式過給装置

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JP2568188B2 JP62033913A JP3391387A JP2568188B2 JP 2568188 B2 JP2568188 B2 JP 2568188B2 JP 62033913 A JP62033913 A JP 62033913A JP 3391387 A JP3391387 A JP 3391387A JP 2568188 B2 JP2568188 B2 JP 2568188B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの機械式過給装置に関し、特にエン
ジンにより有段変速機構を介して２つのロータを有する
過給機を駆動するようにしたものに関する。
（従来の技術） 従来、エンジンの過給装置として、例えば実開昭61−
32525号公報に開示されるように、エンジンの出力軸に
無段変速機構を介して過給機を連結し、該過給機の回転
数がエンジンの運転状態に応じた最適な回転数になるよ
うに上記無段変速機構の変速比を制御するようにしたも
のが知られている。
（発明が解決しようとする課題） しかし、上記従来の過給装置では、無段変速機構とし
て例えば可変プーリ機構等を使用するので、過給装置が
大型化するとともに構造および制御機構が複雑なものに
なる。
ところで、上位無段変速機に代えて有段変速機構を用
いれば、無段変速機構付過給装置ほどの過給機回転数の
細かな制御は得られないものの、エンジン運転状態に応
じた過給機回転数の制御は十分可能であり、しかも過給
装置をコンパクトで且つ簡単な構造のものにできる。
しかし、この場合、有段変速機構において高速段から
低速段への変速時に例えば電磁クラッチ等により高速段
とエンジン出力軸との駆動関係を断つとともに低速段と
エンジン出力軸とを結合するようにすると、変速時に過
給機の回転数が急激に減少変化して過給機がトルクショ
ックを受けるという問題が生ずる。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、有段変速機構を用いるとともに２
つのロータを有する過給機の構造を生かして該有段変速
機構を過給機側に設置できるようにすることで、過給装
置をコンパクトで且つ簡単な構造のものにするとともに
エンジンからの駆動伝達系を簡素化しながら、ワンウェ
イクラッチを用いて変速時のショックを減少させること
にある。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、エン
ジン出力軸に有段変速機構を介して連結された過給機を
備えたエンジンの機械式過給装置を前提とし、上記過給
機は、互いに同期して回転することで過給を行う第１及
び第２の２つのロータを有する一方、上記有段変速機構
は、上記第１ロータをエンジン出力軸に連結して上記過
給機を高速回転させる高速段と上記第２ロータをエンジ
ン出力軸に連結して上記過給機を低速回転させる低速段
とに切換可能であり、かつエンジン出力軸と第１ロータ
とが連結される高速段からエンジン出力軸と第２ロータ
とが連結される低速段への変速時に該低速段とエンジン
出力軸との連結を断つワンウェイクラッチを有するもの
とする。ここで、上記エンジン出力軸に対する第１ロー
タ又は第２ロータの連結を電磁クラッチによって行うも
のとする。
（作用） 上記の構成により、本発明では、エンジンの運転状態
に応じて最適な過給を行うにあたって、有段変速機構を
用いたので、過給装置がコンパクトになるとともに、そ
の構造が簡単なものになる。
さらに、第１及び第２の２つのロータを有する過給機
の構造を活用して、エンジン出力軸に対して第１ロータ
及び第２ロータを上記有段変速機構を介して切換可能に
連結したので、上記有段変速機構を過給機側に設置する
ことができ、より一層コンパクトにできるとともに、エ
ンジンからの駆動伝達系を簡素化できる。
また、高速段から低速段への変速時、高速段とエンジ
ン出力軸との駆動関係を断つと、ワンウェイクラッチに
より、低速段とエンジン出力軸との駆動関係が断たれ、
その後過給機が減速してからワンウェイクラッチが結合
する。その場合、高速段とエンジン出力軸との駆動関係
を断ってからワンウェイクラッチが結合するまでの間、
過給機が、その回転慣性により徐々に減速するので、変
速時のショックが少ないものになる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の第１実施例に係る機械式過給装置を
備えたエンジンを示し、１はエンジン、２は該エンジン
１のシリンダ３内に摺動自在に嵌挿したピストン４によ
り容積可変に形成される燃焼室、５は一端がエアクリー
ナ６を介して大気に連通し、他端が上記燃焼室２に開口
して吸気をエンジン１に供給するための吸気通路、７は
一端が上記燃焼室２に開口し、他端が大気に開放されて
排気を排出するための排気通路であって、上記吸気通路
５の途中には、吸入空気量を制御するスロットル弁８が
配設されている。また、該スロットル弁８下流の吸気通
路５には、ルーツタイプの過給機９が配設されており、
該過給機９は、例えば２段変速タイプの有段変速機構10
を介してエンジン１の出力軸1aに連結されている。さら
に、上記過給機９下流の吸気通路５には、吸気を冷却す
るためのインタークーラ11が配設され、その下流にはエ
ンジン１に燃料を噴射供給する燃料噴射弁12が配設され
ている。また、上記吸気通路５には、過給機９およびイ
ンタークーラ11をバイパスするリリーフ通路13が設けら
れ、該リリーフ通路13にはリリーフ弁14が介設されてい
る。尚、15は吸気弁、16は排気弁である。
また、21はスロットル弁８上流の吸気通路５に設けら
れ、吸入空気量を検出するエアフローセンサ、22はエン
ジン回転数を検出する回転数センサ、23はスロットル弁
８の開度により負荷を検出するスロットルセンサであ
る。そして、上記センサ21〜23の各検出信号はコントロ
ーラ30に入力されていて、該コントローラ30により、上
記有段変速機構10、リリーフ弁14、燃料噴射弁12および
点火プラグ17が各々制御され、第２図に示す変速特性に
基づいて、エンジン１が高速側領域にあるときには、有
段変速機構10を、入力回転数と出力回転数とが同一にな
る高速段に切換えてエンジン１の充填効率を高める一
方、低速側領域にあるときには、有段変速機構10を、入
力回転数に対して出力回転数が２分の１になる低速段に
切換えて過給機９の機械効率の低下を防止するように制
御する。
次に、上記過給機９および有段変速機構10について詳
述する。第３図において、31は過給機９のケーシングで
あって、該ケーシング31内は、第１図に示すように吸入
ポート32を介して上流側吸気通路５に連通されていると
ともに、吐出ポート33を介して下流側吸気通路５に連通
されている。また、該ケーシング31内には第１及び第２
の一対の繭形のロータ34,34が配設され、該ロータ34,34
が互いに逆方向に回転することによって、ケーシング31
とロータ34,34との間に形成された作動室35により吸気
を吸入ポート32側から吐出ポート33側に移動せしめるこ
とにより吸気を吐出側において高圧空気の逆流により圧
縮して過給するようにしている。
上記各ロータ34はそれぞれ支軸36を介して上記ケーシ
ング31に回転自在に支持されており、該支軸36,36は互
いに平行に配されている。該支軸36,36の一側（図では
右側）には、同一歯数のカウンターギヤ37,37が互いに
噛合するように取付けられており、ロータ34,34を互い
に逆方向に回転させるようにしている。
また、上記過給機９の他側（図では左側）には有段変
速機構10が配設されている。該有段変速機構10は、高速
側の第１ロータとしての下側のロータ34の支軸36に対向
して上記ケーシング31に回転自在に支持された中空の第
１入力軸41と、低速側の第２ロータとしての上側のロー
タ34の回転数が第１入力軸41の回転数の２分の１になる
ように第１入力軸41と上側ロータ34の支軸36との間に設
けられた一対の減速用ギヤ42,43と、該減速用ギヤ43の
回転数が上側ロータ支軸36の回転数よりも高いときに結
合し且つ減速用ギヤ43の回転数が上側ロータ支軸36の回
転数よりも低いときに離脱するよう上側ロータ支軸36と
減速用ギヤ43との間に配設されたワンウェイクラッチ44
と、上記第１入力軸41内に、該第１入力軸41に対して回
転自在に配設され且つ下側ロータ支軸36に連結された第
２入力軸45とからなる。上記第１入力軸41にはプーリ46
が取付けられ、該プーリ46はベルト47を介してエンジン
出力軸1aに連結されている。一方、該プーリ46の一側に
は上記コントローラ30に接続された電磁コイル48がケー
シング31に対して固定されているとともに、プーリ46を
挾んで上記電磁コイル48と対向する位置にはクラッチ板
49が配設され、該クラッチ板49は第２入力軸45に対して
固定されている。よって、有段変速機構10を高速段に切
換えるべく上記電磁コイル48に通電すると、電磁コイル
48の磁束によって上記プーリ46に誘起される電磁力によ
りクラッチ板49がプーリ46に結合し、プーリ46の回転力
が第２入力軸45を介して下側ロータ支軸36に伝達され、
ロータ34,34がプーリ46の回転数と同一の回転数でもっ
て互いに逆方向に高速回転し、またこの上側ロータ34の
高速回転によってワンウェイクラッチ44が離脱し、低速
段とエンジン出力軸1aとの駆動関係が断たれ、減速ギヤ
42,43は空転する一方、有段変速機構10を低速段に切換
えるべく、上記電磁コイル48への通電を停止すると、ク
ラッチ板49がプーリ46から離脱して高速段とエンジン出
力軸1aとの駆動関係が断たれ、プーリ46の回転力が第１
入力軸41から減速用ギヤ42,43に伝達される。さらに上
側ロータ34自体が回転しないことによってワンウェイク
ラッチ44が結合し、このワンウェイクラッチ44を介して
上記回転力が上側ロータ支軸36に伝達され、ロータ34,3
4がプーリ46の回転数の２分の１の回転数でもって互い
に逆方向に低速回転する。
したがって、上記第１実施例においては、エンジン１
の出力軸1aに有段変速機構10を介してルーツタイプの過
給機９を連結して過給装置を構成したので、過給装置と
して高・低２段の回転特性を持ち、エンジン低回転時の
充填効率の向上とエンジン高回転時の機構効率の向上と
の両立を図ることができる。また、ルーツタイプの２本
の駆動軸（ロータ軸）と、高低２段の有段変速機構出力
軸とが一対一の対応となるので装置がコンパクトになる
とともに、その構造が簡単なものになる。
さらに、第１及び第２の２つのロータ34,34を有する
ルーツタイプの過給機９の構造を活用して、エンジン出
力軸1aに対して第１ロータ34及び第２ロータ34を上記有
段変速機構10を介して切換可能に連結したので、上記有
段変速機構10を過給機９側に設置することができ、より
一層コンパクトにできるとともに、エンジン１からの駆
動伝達系を簡素化できる。
また、第４図に示すように、有段変速機構10による高
速段から低速段への切換時（変速時）、高速段とエンジ
ン出力軸1aとの駆動関係を断ってからワンウェイクラッ
チ44が結合するまでの間、過給機９のロータ34,34、カ
ウンターギヤ37,37および第２入力軸45が、その回転慣
性により徐々に減速するので、切換時（変速時）のショ
ックが少ないものになる。
また、第５図〜第７図は第２実施例に係る機械式過給
装置の作動を示すものである。該第２実施例は、第１実
施例とは第１コントローラ30の作動のみが異なるもので
あり、このコントローラ30には、第６図に示すように、
破線で示す低速段から高速段への切換特性に比べて、実
線で示す高速段から低速段への切換特性を低速、低負荷
側へずらして設定した変速特性が記憶されている。
このコントローラ30の作動について第５図により説明
するに、まず、ステップS1で吸入空気量Ｑ、エンジン回
転数等、各種センサ21〜23の信号を読込み、ステップS2
で、エンジン１が第６図に示すマップのＡ領域にあるか
否かを判定し、Ａ領域にあると判定したYESのときには
ステップS3で、前回は第６図のマップのＢ領域にあった
か否かを判定し、Ｂ領域にあったと判定したYESのとき
には、低速段から高速段への切換時であると判断してス
テップS4で電磁コイル48への通電を開始し、有段変速機
構10を高速段に切換える。一方、ステップS3で前回はＢ
領域になかったと判定したNOのときには直ちにリターン
する。
一方、ステップS2で、Ａ領域にないと判定したNOのと
きは、ステップS5で、エンジン１が第６図のマップＣ領
域にあるか否かを判定し、Ｃ領域にあると判定したYES
のときにはステップS6で、前回はＢ領域にあったか否か
を判定し、Ｂ領域にあったと判定したYESのときには、
高速段から低速段への切換時であると判断してステップ
S7で電磁コイル48への通電を停止し、有段変速機構10を
低速段に切換える。一方、ステップS5でＣ領域にないと
判定したNOのとき、およびステップS6で前回はＢ領域に
なかったと判定したNOのときには直ちにリターンする。
したがって、この第２実施例によれば、低速側から高
速側への切換特性に比べて、高速側から低速側への切換
特性を低速、低負荷側へずらしたので、第７図に示すよ
うに、エンジン１の減速時、高速側での過給機９の回転
数特性と低速側での過給機９の回転数特性との回転数差
が十分小さくなってから有段変速機構10が高速段から低
速段へ切換えられるので、ワンウェイクラッチ44結合時
のショックを一層低減することができる。
また、第８図は第３実施例に係る機械式過給装置を示
す。該第３実施例は、有段変速機構10′を複数のプーリ
を介して駆動するようにしたものである。該有段変速機
構10′は、同図に示すように、上記ケーシング31に回転
自在に支持された第１入力軸51と、上側ロータ34の回転
数が第１入力軸51の回転数の２分の１になるように第１
入力軸51と上側ロータ支軸36のカウンターギヤ37との間
に設けられた減速用ギヤ52と、第１入力軸51の回転数が
減速用ギヤ52の回転数よりも高いときに結合し且つ第１
入力軸51の回転数が減速用ギヤ52の回転数よりも低いと
きに離脱するよう第１入力軸51と減速用ギヤ52との間に
配設されたワンウェイクラッチ54と、ケーシング31に対
して回転自在に支持され且つ下側ロータ支軸36に連結さ
れた第２入力軸55とからなる。上記第１入力軸51には低
速側プーリ56が取付けられ、第２入力軸55には高速側プ
ーリ57が回転自在に取付けられており、該各プーリ56,5
7はベルト47を介してエンジン出力軸1aに連結されてい
る。また、上記第１実施例と同様に、上記高速側プーリ
57の一側には電磁コイル48が固定され、第２入力軸55に
はクラッチ板49が固定されている。よって、有段変速機
構10′を高速段に切換えるべく上記電磁コイル48に通電
すると、クラッチ板49が高速側プーリ57に結合し、該高
速側プーリ57の回転力が第２入力軸55を介して下側ロー
タ支軸36に伝達され、ローラ34,3が高速側プーリ57の回
転数と同一の回転数でもって互いに逆方向に高速回転
し、またこの回転力がカウンターギヤ37,37を介して減
速用ギヤ52に伝達されて減速用ギヤ52が増速され、この
減速用ギヤ52の増速回転によって離脱したワンウェイク
ラッチ54により、第１入力軸51は低速側プーリ56の回転
力により空転する。一方、有段変速機構10′と低速段に
切換えるべく上記電磁コイル48への通電を停止すると、
クラッチ板49が高速側プーリ57から離脱して高速段とエ
ンジン出力軸1aとの駆動関係が断たれる。この場合、上
側ロータ支軸36自体が回転しないことによって、ワンウ
ェイクラッチ54が結合し、このワンウェイクラッチ54を
介して低速側プーリ56の回転力が第１入力軸51から減速
用ギヤ52およびカウンターギヤ37を介して上側ロータ支
軸36に伝達され、ロータ34,34が低速側プーリ56の回転
数の２分の１の回転数であって互いに逆方向に低速回転
する。
この第３実施例によっても、上記第１実施例と同様
に、エンジン低回転時の充填効率の向上とエンジン高回
転時の機械効率の向上との両立を図りながら、装置のコ
ンパクト化およびその構造の簡単化を図ることができる
とともに、ワンウェイクラッチ54の作用により有段変速
機構10′の変速時におけるショックの低減を図ることが
できる。
しかも、上側ロータ支軸36のカウンターギヤ37が減速
用ギヤとしても機能するので、一層の装置のコンパクト
化およびその構造の簡単化を図ることができる。
尚、上記各実施例では、有段変速機構10,10′として
２段変速タイプのものを用いたが、これに限定されるも
のではなく、３段以上の変速段をもつものに対しても適
用できるものである。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明のエンジンの機械式過給
装置によれば、第１ロータと第２ロータとの回転により
過給を行うとともにエンジン出力軸に対して第１ロータ
及び第２ロータを有段変速機構を介して切換可能に連結
し、かつ高速段から低速段への変速時に、上記有段変速
機構に設けたワンウェイクラッチにより低速段とエンジ
ン出力軸との駆動関係を断つようにしたので、過給装置
をコンパクトに且つその構造を簡単にし、エンジンから
の駆動伝達系を簡素化することができるとともに、高速
段から低速段への変速時のショックを減少させることが
できるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第４図は本発明の第１実施例を示し、第１図は
全体概略構成図、第２図は変速特性を示す説明図、第３
図は過給機および有段変速機構の断面図、第４図は高速
側から低速側への切換時における過給機の減速状態を示
す説明図である。また、第５図〜第７図は第２実施例を
示し、第５図はコントローラの作動を説明するフローチ
ャート図、第６図は変速特性のマップを示す図、第７図
は第４図相当図である。さらに、第８図は第３実施例を
示す第３図相当図である。 １……エンジン、1a……出力軸、９……過給機、10,1
0′……有段変速機構、44,54……ワンウェイクラッチ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジン出力軸に有段変速機構を介して連
    結された過給機を備えたエンジンの機械式過給装置であ
    って、 上記過給機は、互いに同期して回転することで過給を行
    う第１及び第２の２つのロータを有する一方、 上記有段変速機構は、上記第１ロータをエンジン出力軸
    に連結して上記過給機を高速回転させる高速段と上記第
    ２ロータをエンジン出力軸に連結して上記過給機を低速
    回転させる低速段とに切換可能であり、かつエンジン出
    力軸と第１ロータとが連結される高速段からエンジン出
    力軸と第２ロータとが連結される低速段への変速時に該
    低速段とエンジン出力軸との連結を断つワンウェイクラ
    ッチを有することを特徴とするエンジンの機械式過給装
    置。
  2. 【請求項２】エンジン出力軸に対する第１ロータ又は第
    ２ロータの連結は電磁クラッチによって行われるもので
    ある特許請求の範囲第１項記載のエンジンの機械的過給
    装置。
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