JP2624662B2 - エンジン出力取出し装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、エンジン出力取出し装置に係わり、特にエ
ンジンのトルク変動を補償したエンジン出力取出し装置
に関する。

（従来の技術） 内燃機関等のエンジンには、出力軸の１回転中にトル
ク変動がある。負荷が定トルク吸収する場合、これはフ
ライホイール等の慣性力でなるべく取去られ、出力軸が
略一定の回転速度で回るようにされるが、ある程度速度
変動が生じることは避けられない。

この速度変動のため、負荷側入力軸の回転速度が変動
する他、軸カップリングのキーがへたったり、カップリ
ングと軸との接触面がフレッチングを起こしたりするこ
とがある。

速度変動を小さくするには、フライホイールを大きく
することが考えられるが、この場合エンジンの重量，寸
法が大きくなってしまうと言う欠点がある。逆に、モー
タ等でコンプレッサを駆動するような場合、コンプレッ
サの必要回転トルクが１回転中で変動するため、モータ
回転数も変動することがある。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来、エンジン出力軸には１回転中に速度
変動があり、負荷側入力軸の回転速度が変動する他、負
荷と軸とのカップリングに悪影響を及ぼす等の問題があ
る。さらに、速度変動を減らすためにはフライホイール
を大きくせざるを得ず、エンジンの重量及び寸法の増大
を招いている。逆に、エンジンが定トルク回転する場合
であっても、負荷吸収トルクが１回転で変動すると速度
変動を生じるため、フライホイール或いはエンジン出力
の容量の大きなものが必要となる。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、フライホイールを大型化することな
く、負荷入力軸の回転速度を一定に近付けることがで
き、エンジン重量及び寸法の小型化に寄与し得るエンジ
ン出力取出し装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の骨子は、エンジンのトルク変動或いは負荷の
吸収トルク変動を、エンジン出力軸の回転動力を負荷に
伝達する伝達機構により補償することにある。

即ち本発明は、トルク変動を有するエンジンの出力軸
と負荷との間に介在され、エンジンの回転動力を歯車に
よりその回転数を変換して負荷に伝達するエンジン出力
取出し装置において、前記歯車は、互いに異なる歯数を
有し１回転中のトルク変動によるピーク数が互いに異な
るエンジンと負荷との間に咬合され、非等速回転を等速
回転に変換し、また等速回転を非等速回転に変換する楕
円形歯車と偏心歯車を用い、かつエンジンのトルク変動
のピークとこれらの歯車の伝達特性のピークとを合わせ
ると共に、前記楕円形歯車の長径と短径との比率をトル
ク変動幅に合わせたことを特徴とする。

（作用） エンジンのトルク変動等は一定周期で生じるものであ
るから、このトルク変動に合せて歯車を選択することに
より、エンジン出力軸に速度変動があっても、負荷側入
力軸には等速回転が伝わることになる。従って、エンジ
ンのフライホイールを小さくすることが可能である。ま
た、負荷側にトルク変動があっても、エンジンを等速回
転させることが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は単動型スターリングエンジンにより発電機を
増速駆動した例である。スターリングエンジン１の出力
軸２の途中にはフライホイール３が取付けられており、
出力軸２の先端には楕円形歯車（非円形歯車）４が取付
けられている。この楕円形歯車４に噛合う楕円形歯車
（非円形歯車）５は、負荷７の入力軸６の先端に取付け
られている。

ここで、楕円形歯車4,5が本発明に係わるエンジン出
力取出し装置であり、楕円形歯車は等速回転を非等速回
転に変換するか、或いはその逆を行うことができる歯車
である。これらの歯車4,5は第２図に示す如く噛合って
おり、増速伝達のために、歯車４の方が歯車５よりも大
径となっている。

単動型スターリングエンジンは１回転中に大きなトル
ク変動を生じるエンジンであるため、大型のフライホイ
ールが通常使用される。この実施例では、フライホイー
ル３は小型にとどめているため、エンジン出力軸２の速
度変動は大きい。定格回転におけるこの速度変動パター
ンにより、これを等速回転に変換する楕円形歯車4,5を
設計することができる。

例えば、第３図のようなトルクをピストン力として発
生するスターリングエンジンは、フライホイールにより
第４図のようなトルクを出力軸２に生じ、その結果負荷
が定トルク吸収するものであれば、第５図のような軸回
転速度の変動を生じる。この場合、前記第２図に示す如
き楕円形歯車4,5を用いると、出力軸２の速度変動回転
が等速回転に変換され、発電機７は等速回転する。

ここで、スターリングエンジンのトルク変動は、第３
図及び第４図に示す如く１回転中に２つのピークを持
つ。同様に楕円形歯車は、その伝達特性に１回転中に２
つのピークを持つ。従って、エンジンのトルク変動のピ
ークと楕円形歯車の伝達特性のピークとを合せると共
に、楕円形歯車の長径と短径との比率をトルク変動幅に
合せて設定することにより、上記等速回転を実現するこ
とが可能となるのである。

このように本実施例によれば、伝達機構として楕円形
歯車4,5を用いることにより、出力軸２の速度変動を補
償し、負荷の入力軸６に等速回転動力を伝達することが
できる。このため、発電機７を等速回転することがで
き、負荷（発電機７）との軸カップリングに悪影響を及
ぼすことがない。さらに、フライホイール３を小型化で
きるので、スターリングエンジン１の重量及び寸法を小
さくし得る等の利点がある。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。実施例では、エンジンで発電機を駆動する場合に
ついて説明したが、第６図に示すようにモータ８でコン
プレッサ９を駆動する場合にも適用可能である。この場
合、コンプレッサ９の必要トルクが変動するのを楕円形
歯車4,5で定トルクに変換し、モータ８を定速で回転さ
せることが可能となる。さらに、エンジンのトルク変動
が１回転中に１つのピークを有する場合、楕円形歯車の
代わりに偏心歯車を用いればよい。その他、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することがで
きる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、フライホイール
の大型化を招くことなく、エンジン出力軸の速度変動を
等速運動に換えることができ、エンジン重量及び寸法の
小型化に有効である。また、楕円形歯車と偏心歯車の歯
数を互いに異ならせることにより、負荷側の回転の増減
速を可能にすることができる。しかも、エンジンのトル
ク変動のピーク数と負荷のトルク変動のピーク数とが異
なる場合に、楕円形歯車の長径と短径との比率をそれぞ
れのトルク変動によるピークに合わせたことにより、エ
ンジンのトルク変動に起因する速度変動を確実に抑制す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第２図は
同実施例に用いた歯車の一例を示す平面図、第３図は出
力軸の回転角度とトルクとの関係を示す特性図、第４図
はフライホイールを用いた場合の出力軸の回転角度とト
ルクとの関係を示す特性図、第５図は出力軸の回転角度
と回転速度との関係を示す特性図、第６図は変形例を示
す概略構成図である。 １……スターリングエンジン、２……出力軸、３……フ
ライホイール、4,5……楕円形歯車、６……入力軸、７
……発電機（負荷）、８……モータ、９……コンプレッ
サ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トルク変動を有するエンジンの出力軸と負
   荷との間に介在され、エンジンの回転動力を歯車により
   その回転数を変換して負荷に伝達するエンジン出力取出
   し装置において、 前記歯車は、互いに異なる歯数を有し１回転中のトルク
   変動によるピーク数が互いに異なるエンジンと負荷との
   間に咬合され、非等速回転を等速回転に変換し、また等
   速回転を非等速回転に変換する楕円形歯車と偏心歯車を
   用い、かつエンジンのトルク変動のピークとこれらの歯
   車の伝達特性のピークとを合わせると共に、前記楕円形
   歯車の長径と短径との比率をトルク変動幅に合わせたこ
   とを特徴とするエンジン出力取出し装置。