JP3595948B2 - 流体式リターダ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体式リターダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなリターダは、特に自動車内、又は運転が激しく変化する装置内で使用される場合、充填と排出とによって入切される。最適なリターダ動作様式を実現するために、充填機構を備えた各種の態様のリターダが公知である。
これは、次のようなものがある。
１．充填用カムを備えるリターダ。
２．充填用溝孔を備えるリターダ。
【０００３】
充填用カムは、例えば羽根の中心に、又は羽根の無圧側面に配置しておくことができる。更に、ロータに、例えば溝孔からなる充填口を設けたものも公知である。
充填用カムを羽根に付加すると、２つの相隣接する羽根の間の空間は、充填用羽根の半径方向において局部的に狭まることになる。２つの羽根の一方に、このような充填用カムが設けられている。
【０００４】
充填用カムは、羽根の基端から、羽根の先端にまでにわたって設けられている。このような態様における欠点は、特に、充填用カムを配置したために、羽根の基端に障害箇所が生じ、従って、ロータ羽根車とステータ羽根車との間で、子午面流れの支障のない勾配を形成することができない点にある。その際に発生する衝突損失により、能力係数λは下がる。
【０００５】
羽根の中心に充填用カムを配置した実施態様では、ほぼ４５％の能力係数λの低下が認められた。無圧側面に充填用カムを、またロータに充填用溝孔を有する実施態様では、約２０％のλ値の低下が確認された。
【０００６】
子午面流れ障害の別の否定的効果は、可制御性の劣化、即ち回路の完全保持、従って基本特性曲線からの折れ曲がりである。特に高回転数のとき、トルク低下が大となるが、その一部は、若干の損失によって、補償することができる。
【０００７】
羽根と充填用溝孔との一体化は、充填用溝孔を備える羽根を、充填用溝孔を備えていない羽根よりもかなり肉厚とすることによって可能となった。肉厚化は、羽根の全体にわたって行われる。しかして、羽根の基端から羽根の先端に至るまで、充填用溝孔が設けられている。溝孔の断面は円形、卵形もしくは、多角形とすることもできる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、充填用溝孔を備える羽根を肉厚とすると、羽根の領域内での流体容量が減少することになる。このことは、再びλ値の低下となって表れる。更に、このような実施態様では、材料及び製造工程が増加し、従って費用が増すこととなる。
【０００９】
本発明の課題は、前記欠点を除去した流体式リターダの充填手段を提供することである。これは、可能な限り大きな開口断面を有する製造し易い羽根を介して、羽根空間及び充填口内の流れの抵抗を小さくして、充填を行うことができるようにしたことにより、達成される。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による課題の解決は、ロータ羽根車と、ステータ羽根車 とを有し、ロータ羽根車とステータ羽根車が互いに少なくとも１つの円環状動作空間を形成しており、かつ充填路が羽根と一体化されているものにおいて、充填路を備える羽根が、羽根の基端から羽根の先端に至るまで先細となっており、かつ羽根の先端部において、羽根の裏面に充填路用の局部的膨らみ部を設けることにより達成される。
【００１１】
有利な実施態様を、請求項２以下に明示してある。
充填路を備える羽根の表面と裏面との非平行性により、充填口が子午面流れにとって障害となることがきわめて小さくなるようにして、充填口を設けることが可能となる。
【００１２】
回転数比ν＝０（ステータ固定）のリターダでは、羽根通路内の流速は、中立点付近で渦流を生じるので、羽根通路内で流速が最も高い範囲に障害がなく、従って剥離が生じないことが特に重要である。
【００１３】
充填用羽根をくさび形とすること、子午面速度の高い箇所で、流路が影響を受けないようにすることができる。一般に、ロータ羽根車とステータ羽根車との間にある渦中心に向かって、再び障害が現れる。しかし障害作用自体は、子午面速度がかなり小さいので、それ相応に小さく、従って技術的又は経済的に甘受可能である。平均的速度における移行、即ち渦中心と羽根基端との間の範囲内での移行は、流れを好適なものとする。
【００１４】
ステータ羽根車の充填路を備える羽根の流入側の側面は、本発明によれば、羽根の表面に向かって傾けられている。この傾きは、羽根の基端から羽根の先端にかけて設けられている。
【００１５】
充填用溝孔を備える羽根の基端の厚さは、充填用溝孔を羽根の面内に収めることを可能とする厚さである。羽根の基端から羽根の先端にかけて、羽根の厚さは減少している。
【００１６】
おおむね羽根の基端から羽根の先端にかけて延びている充填路の範囲内でのみ、充填路の輪郭又は寸法に応じて、羽根は、局部的に膨らむか、又は湾曲している。しかし、膨らみ部は、羽根の先端部に設けられている。局部的膨らみ部は、羽根の裏面に移行している。
【００１７】
充填口の数、寸法及び形状は、希望するリターダ回路充填時間と、発生する制動熱を排出するために必要な流体処理量とに合わせて調整される。
【００１８】
充填口の数と寸法は、互いに直接的な関係にある。例えば、多数の充填用羽根を使用する場合、各羽根に充填口を備えることができる。この充填口は、開口断面が小さく、従って薄くすることができる。その肉厚部は、羽根の基端内及び充填口の範囲内にのみ延びており、羽根の深さ全体にわたって延びているのではない。羽根の基端から先端に至る羽根の長さを、羽根の深さと呼ぶ。
【００１９】
充填口又は充填路は、機械加工によって、又は鋳造品として設けることができる。要求条件に応じて、口又は通路の開口及び断面は、様々とすることができる。口の断面は、例えば円形、楕円又は多角形とすることができる。通路からの出口は、羽根の先端に対しておおむね平行とするか、又は羽根の先端に対して傾けられる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の発明の実施の形態を説明する。
図１は、ステータ羽根車を展開した部分断面図である。ステータ羽根車１は、多数の羽根２、この場合２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを備えている。これらの羽根は、ステータ羽根車１の基端３から、ロータ羽根車の方を向く先端４にまで延びている。充填用羽根の表面５と充填用羽根２ｄの裏面６は、互いに平行ではない。
【００２１】
充填用羽根２ｄに充填路７が設けられている。充填路７は、羽根の基端３の羽根厚ｄにわたる幅を有している。その裏面６は、表面５に対して傾いている。充填路７を形成するべく、図１の羽根２ｄの裏面６には膨らみ部８が設けられている。
【００２２】
充填用羽根２ｄの表面５は、羽根２ａ〜２ｃの表面とは異なる傾きとすることができる。
【００２３】
充填路７は、羽根の基端３から、ロータの方を向く先端４にかけて延設されている。充填路７は流出口９を有する。この流出口９は、図示の実施例の場合、縁４によって描くことのできる平面に対して傾けて、ステータ羽根車に設けられている。
【００２４】
図２は、ステータ羽根車内に発生する速度分布を具体的に示している。この場合、リターダ１１は、ロータ羽根車１０とステータ羽根車１とを含んでいる。ロータ羽根車１０とステータ羽根車１は、円環状動作空間１２を形成している。
【００２５】
油又は水のような作動流体を充填すると、ロータ羽根車１０とステータ羽根車１との間に、流れが生じる。羽根通路内の流れは、リターダの場合、中立点１３付近で渦流となる。２つの相隣接した羽根の間の空隙が流路となる。
【００２６】
図２で明らかなように、流速は、通路の基端、即ち羽根の基端で最高であり、中立点１３に向かうにつれて減少する。流速の大きさの割合は、単に略示してあるにすぎない。Ｉは羽根基端内の流速、ＩＩは平均流速の範囲、ＩＩＩ は低い流速の範囲を示す。
【００２７】
図３ａ−１は、充填用カムを有する従来の例におけるステータ羽根車の円筒断面を展開図で略示している。ステータ羽根車１４は、多数の羽根、ここでは代表的に、羽根１５と羽根１６を有する。羽根１６に充填用カム１７が設けられている。この充填用カム１７は、羽根１６に取付けられている。従って羽根１６は、羽根の厚さにわたって、羽根の基端からステータ羽根の先端に至るまで、局部的な膨らみ部を有する。
【００２８】
充填用カム１７は、作動流体を充填するための充填路１８を形成している。
【００２９】
図３ａ−２は、図３ａ−１におけるＩ−Ｉ線断面を示す。この図は、充填用カムを有する従来の羽根車における羽根基端内の流れの分布を示している。図３ａ−２で明らかなように、充填用カム１７は、隣接する羽根１６、１５の間の空隙内に突出している。これにより、流れは強く転向されて、剥離が起こるのがわかる。
【００３０】
図３ｂ−１は、図１に対応する充填路を有するステータ羽根の本発明による実施態様を示す。図１と同じ部分には、同じ符号を付けてある。図３ｂ−２は、図３ｂ−１におけるＩＩ−ＩＩ線断面を示す。
この場合、矢印線で示す流れ勾配は、羽根の基端３の充填路の影響を受けない。充填路は、この範囲で完全に羽根２ｄと一体化されている。羽根２ｄの羽根の基端の部分における羽根厚ｄは、隣接する羽根２ａのそれよりもかなり大きい。ここに示す流れ勾配は、図２の位置Ｉとほぼ相当する。この範囲で流速は最大であり、突起のないほぼ平らな羽根通路により、最適な流れが得られる。
【００３１】
図４ａ、図４ｂは、それぞれ図２の範囲ＩＩ、ＩＩＩ における流れの勾配を略示する。図１と同じ部分には同じ符号を付けてある。
【００３２】
図４ａは、羽根空間内の平均的流速の範囲内の流れ勾配を示す。羽根の表面の方に傾いている羽根裏面６に、膨らみ部８が設けられている。この膨らみ部８は、羽根裏面６とでユニットを形成し、急激な移行部なしに、羽根の裏面に移行している。この場合、矢印Ｗで示す流速は、羽根基端内の流速より小さい。
膨らみ部８によって生じる不規則性は、この範囲ではまだきわめて小さく、それ故、観察することのできる流れ勾配の障害はきわめて小さい。
【００３３】
図４ｂは、図２における範囲ＩＩＩ内の、すなわち図３ｂ−１に対応した箇所ＩＩＩの流れ勾配を示す。図１と同じ要素には、同じ符号を付けてある。この図で明らかなように、膨らみ部８は、この範囲で最大の障害要素となる。しかし、図４ａの矢印よりも、短かい矢印で示すように、渦中心での子午面速度Ｗはきわめて小さく、障害作用は殆ど現れない。
【００３４】
図示の例では、充填路の断面は円形としてある。しかし、例えば図５ａ〜図５ｄに示すように、卵形その他の断面形状としてもよい。これらの図は、ステータ羽根車を示している。
【００３５】
図５ａ、図５ｃに示す例では、流出口は、ステータ羽根車の先端が描く平面に対して傾けられている。
【００３６】
図５ｂ、図５ｄでは、流出口は、ステータ羽根車の先端が描く平面上にあるか、又はこれに対してほぼ平行である。
本発明による充填用羽根は、ステータ羽根車内でもロータ羽根車内でも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステータ羽根車の充填用羽根の本発明による実施態様の一部の展開断面図である。
【図２】ステータ羽根車内の流速を略示する図である。
【図３】ａ−１、２は、従来の充填用カム付きの羽根の場合における羽根基端内の流れ勾配を略示する図である。ｂ−１、２は、本発明による傾斜羽根後壁付きの羽根の場合における羽根基端内の流れ勾配を略示する図である。
【図４】ａは、図２のＩＩで示す箇所の流れ勾配を略示する図であり、ｂは図２のＩＩＩで示す個所の流れ勾配を略示する図である。
【図５】ａ〜ｄいずれも充填路の断面形状の別の実施例を示す図である。
１ ステータ羽根車
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 羽根
３ 基端
４ 先端
５ 表面
６ 裏面
７ 充填路
８ 膨らみ部
９ 流出口
１０ ロータ羽根車
１１ リターダ
１２ 円環状動作空間
１３ 中立点
１４ ステータ羽根車
１５，１６ 羽根
１７ 充填用カム

Claims (8)

1. （ａ）ロータ羽根車（１０）と、
   （ｂ）ステータ羽根車（１）と、
   （ｃ）ロータ羽根車とステータ羽根車が互いに少なくとも１つの円環状動作空間（１２）を形成しており、かつ
   （ｄ）充填路が羽根と一体化されているものにおいて、
   （ｅ）充填路を備える羽根が、羽根の基端から羽根の先端に向け先細となっており、
   （ｆ）羽根の先端部において、羽根の裏面に充填路用の局部的膨らみ部が設けられていること、
   を特徴とする流体式リターダ。
2. 充填路が、ステータ羽根車に設けられている事を特徴とする、請求項１に記載の流体式リターダ。
3. 充填路が、ロータ羽根車に設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の流体式リターダ。
4. 充填路の断面が、円形であることを特徴とする、請求項１〜３いずれかに記載の流体式リターダ。
5. 充填路の断面が、卵形であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の流体式リターダ。
6. 充填路の流出口が、羽根の先端によって描かれる面に対して斜めに配置されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の流体式リターダ。
7. ステータ羽根車が、鋳物よりなることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の流体式リターダ。
8. ステータ羽根車が、溶接構造体又ははんだ付構造体であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の流体式リターダ。

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