JP3961754B2 - 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、特に、非制動時に両羽根車間に空気の流れを乱すための板を挿入する機構を有するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラック、観光バス、クレーン車等の大型車輌の補助ブレーキとして、従来から流体式リターダが用いられている。
【０００３】
流体式リターダは、たとえばトランスミッションの出力軸に取り付けられ、流体動力学的に回転を制動する。このようなリターダは、主に、作動室内に収容されて互いに対向する１対の羽根車から構成されている。各羽根車は、たとえばフルード・カップリングに用いられるようなものであり、放射状に延びる複数の羽根部材が円環状に配置されている。各羽根車は、一方が出力軸に固定される回転羽根車（ロータ）であり、他方がハウジングに回転不能に固定された固定羽根車（ステータ）であり、両者によってトーラス形状のリターダ室を構成している。また、作動室の下方には、オイルを溜めたオイルサンプが配置されている。このオイルサンプに外部から圧縮空気が送られてくると、オイルサンプ内の作動油はリターダ室に送られる。回転羽根車から流れる作動油は、遠心力により径方向外方に移動するとともに、回転方向に流れる。すると、作動油は固定羽根車の羽根部材に衝突し、回転羽根車の回転方向と逆方向に流れて回転羽根車に戻る。この固定羽根車から流れる作動油が、回転羽根車の回転を妨げて、出力軸を制動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
非制動時にはリターダ室に作動油は供給されていないため、作動油による制動は行われない。しかし、そのときでもリターダ室内には空気が存在するため、空気の流れによって、作動油が充填された場合に比較すれば小さいものの一定の制動力が発生し、出力軸の回転にロスが生じてしまう。この問題を解決するために、非制動時に両羽根車間に遮断板を挿入して空気の流れを乱すことで制動力の発生を抑える構造が知られている。この構造では、遮断板はばねによって両羽根車の一部の間に位置するように付勢されており、制動時にはリターダ室内に供給された作動油に押されてリターダ室から外に出される。このようにして、遮断板は非制動時のみリターダ室内に挿入されている。
【０００５】
上記構造において、非制動状態から制動状態に切り替わるときに、遮断板はリターダ室内に作動油が充填されるまでは駆動されない。つまり、作動油室内にすでに作動油が供給されて制動が開始された制動開始直後段階において、遮断板が両羽根車間に残っている事態が生じ、その場合は作動油の流れが乱され、制動性能が低下する。
【０００６】
本発明の目的は、空気の流れを乱すための遮断板を非制動時に両羽根車間に挿入する機構を有する流体式リターダにおいて、非制動状態から制動状態に切り換える際に遮断板による作動油の流れの乱れを抑制することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の流体式リターダは、作動油によって回転体を制動するものであり、回転羽根車と固定羽根車と作動油供給装置と空気遮断装置と空気圧供給装置とを備えている。回転羽根車は回転体に固定される。固定羽根車は回転羽根車に対向して配置されている。作動油供給装置は、作動油を蓄えるサンプを有する。空気遮断装置は、両羽根車間に出し入れ可能な遮断板を有し、遮断板を両羽根車の外部から操作することが可能である。空気圧供給装置は、空気圧をサンプに供給して作動油を両羽根車間に供給する。また、遮断板は空気圧供給装置の空気圧によって操作され、非制動状態では、作動油供給装置から両羽根車間に作動油が供給されておらずかつ遮断板は両羽根車間に入れられており、制動状態では、作動油供給装置から両羽根車間に作動油が供給されかつ遮断板は両羽根車間から出されており、非制動状態から制動状態に切り換える際に、空気圧供給装置は、空気圧をサンプに供給して作動油を両羽根車間に供給を開始させ、かつ、空気圧によって遮断板を両羽根車間から出す。
【０００８】
この流体式リターダでは、遮断板は両羽根車の外部から操作されるため、非制動状態から制動状態に切り換える際に、作動油が両羽根車間に供給される前に遮断板を両羽根車間から取り除くことができる。したがって、非制動状態から制動状態に切り換える際に遮断板による作動油の流れの乱れが抑制される。また、この流体式リターダでは、空気圧供給装置からの空気圧によって遮断板が操作されるため、他の特別な駆動部が不要である。さらに、この流体式リターダでは、空気圧供給装置から空気圧が供給されると、両羽根車間への作動油供給が開始されると同時に遮断板が両羽根車間から出される。このようにして遮断板が両羽根車間から出されるタイミングが従来より早くなる。
【０００９】
請求項２に記載の流体式リターダでは、請求項１において、遮断板は作動油が両羽根車間に供給される前に羽根車間から抜け出す。
【００１０】
請求項３に記載の流体式リターダでは、請求項１又は２において、空気遮断装置は、サンプ内に配置されるとともに遮断板に連結されたピストンと、ピストンを両羽根車間側に付勢する弾性部材とをさらに有している。ピストンはサンプ内の圧が高まると弾性部材の付勢力に打ち勝って両羽根車間側と反対側に移動するようになっている。
【００１１】
請求項４に記載の流体式リターダでは、請求項１から３において、空気遮断装置は、空気圧供給装置によってサンプに空気圧を供給してピストンを両羽根車間側と反対側に移動させることで、遮断板を両羽根車の間から完全に待避させる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明が採用されたリターダシステム１の全体模式図である。リターダシステム１は、２つの羽根車からなるリターダ２と、リターダ２の動作を制御する制御システム３とから主に構成されている。
【００１３】
リターダ２は、図２及び図３に示すように、作動室２１と、作動室２１の下部に設けられたオイルサンプ２２とから構成されている。
【００１４】
作動室２１は、出力フランジ２９と、出力フランジ２９の外周側に設けられ作動室２１の空間を確保するハウジング２３と、作動室２１内に配置されたロータ２４及びステータ２５とを有している。
【００１５】
出力フランジ２９はトランスミッションの出力軸（図示せず）に相対回転不能に係合する部材である。出力フランジ２９は筒状の部材であり、出力フランジ２９の内周面には出力軸の外周面に形成されたスプラインに係合する第１スプライン２９ａが形成されている。また、出力フランジ２９の外周面には後述するロータ２４の内周面に形成されたスプラインに係合する第２スプライン２９ｂが形成されている。
【００１６】
ハウジング２３は、出力フランジ２９の外周面に設けられ、出力フランジ２９の外周面とともに環状の作動室２１を構成している。具体的には、ハウジング２３は内周部側のみが開放された中空環状形状であり、内周縁両端はばねありオイルシール３０を介して出力フランジ２９の外周面に当接している。
【００１７】
作動室２１のハウジング２３内には、ロータ２４とステータ２５とが対向して配置されている。ロータ２４（回転羽根車）及びステータ２５（固定羽根車）は、放射状に伸びる複数のブレードが円環状に配置された羽根車である。ステータ２５はハウジング２３に回転不能に固定されている。ロータ２４は、ステータ２５に軸方向に対向して配置され、ステータ２５とともにトーラス形状のリターダ室２６を構成している。ロータ２４は出力フランジ２９の外周面に相対回転不能となるように固定されている。具体的には、ロータ２４のハブ２４ａの内周面には、出力フランジ２９の外周面に形成された第２スプライン２９ｂに係合するスプライン２４ｂが形成されている。ハブ２４ａは、出力フランジ２９の外周面に固定されたスナップリング５４と出力フランジ２９の軸方向片側（図３の左側）を向く軸方向面５２との間に挟まれて軸方向に移動不能となっている。
【００１８】
オイルサンプ２２内には、所定量の作動油が貯溜されている。第１オイル供給配管５３は、一端がオイルサンプ２２の底部付近で開口しており、他端がリターダ室２６に開口している。また、オイルサンプ２２の上部には、後述する制御システム３から送られてくる圧縮空気が流入する開口（図示せず）が形成されている。
【００１９】
オイルサンプ２２の側部には、オイルクーラー（図示せず）が設けられている。オイルクーラーは、ロータ２４とステータ２５との間で高温になったオイルを回収し、冷却した後に再びロータ２４及びステータ２５に戻すものである。作動室２１とオイルクーラーとの間には、オイル戻し配管と第２オイル供給配管（図示せず）とが設けられている。オイルクーラーは車輌の冷却水を内部に循環させており、オイルから冷却水に伝達された熱は車輌のラジエータで大気に放散させられる。
【００２０】
次に、制御システム３（空気圧供給装置）について説明する。制御システム３は、内部に圧縮空気が充填されたエアタンク４と、エアタンク４とオイルサンプ２２との間に設けられた比例電磁弁５を有している。エアタンク４と比例電磁弁５との間には第１配管１０が設けられており、比例電磁弁５とオイルサンプ２２との間には第２配管１１が設けられている。第２配管１１はオイルサンプ２２の開口に連結されている。比例電磁弁５は、エアタンク４からの圧縮空気をオイルサンプ２２内に供給するか遮断するかを選択でき、また、空気供給時には供給圧を５段階に調整可能である。
【００２１】
制御システム３は、例えばＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等を有するマイコンからなるコントロールユニット８をさらに有している。コントロールユニット８には、比例電磁弁５が接続されている。さらに、コントロールユニット８には、車輌の運転席に設けられたハンドレバースイッチ９が接続されている。ハンドレバースイッチ９は、運転者がリターダ２の制動力を決定するための装置であり、５段階に制動力をシフトできる。さらに、コントロールユニット８には、オイルクーラーの冷却水出口側に設けられた温度センサ１２が接続されている。また、図示されてはいないが、コントロールユニット８には、運転席に設けられたオーバーヒート警告灯が接続されている。
【００２２】
空気遮断装置３１は、両羽根車２４，２５間に出し入れ可能な遮断板３２と、遮断板３２に設けられたピストン構造３３とから構成されている。遮断板３２は、図２及び３から明らかなように、平面が軸方向両側を向く板部材であり、弧状に細長く延びる形状を有している。遮断板３２は、両羽根車２４，２５間の下部に設けられ、ピストン構造３３によって上下に移動して両羽根車２４，２５間に入ったり又はそこから出たりできる。遮断板３２は、最も上方に移動した状態で両羽根車２４，２５間に入って約下側半分の各ブレードの外周部分に対応しており、最も下方に移動した状態で約下側半分の各ブレードの外周部分から外れてさらに外周側に（すなわち下方に）移動している。
【００２３】
ピストン構造３３は、主に、シリンダ３５と、ピストン３６と、コイルバネ３７とから主に構成されている。
【００２４】
シリンダ３５は、オイルサンプ２２内に配置され、その回りには作動油が充填されている。シリンダ３５は上下方向に延びる筒状部材であり、その内部には上下の室に分ける隔壁３８が形成されている。隔壁３８には上下に貫通する中心孔３８ａが形成されている。また、シリンダ３５の筒状部分において隔壁３８より下方の部分には半径方向に貫通する複数の孔３９が形成されている。なお、図４に示す非制動状態では油面Ａは孔３９より上方に位置しているが、図５に示す制動状態では油面Ａは孔３９より下方に位置している。
【００２５】
ピストン３６はシリンダ３５内で軸方向に移動可能となっている。ピストン３６は、主に、第１部分４１と、第２部分４２と、第１部分４１と第２部分４２とを連結する連結部分４３とから構成されている。第１部分４１は、シリンダ３５の隔壁３８よりさらに下方に配置されており、筒状壁の内周面に軸方向に移動可能に当接している。また、図２〜４の非制動状態において第１部分４１は孔３９よりさらに下方に位置している。第１部分４１の下方にはコイルバネ３７が配置されている。第１部分４１はコイルバネ３７から上方への荷重を受けている。第２部分４２はシリンダ３５の隔壁３８より上方に配置されている。第２部分４２はボルト４５及びカラー４６によって第１部分４１に固定されている。ボルト４５はねじ部が第２部材４２に螺合し、頭部が第１部材４１の下面に当接している。カラー４６はボルト４５の外周に配置され、軸方向両端が第１部材４１と第２部材４２に当接している。ボルト４５及びカラー４６は隔壁３８の中心孔３８ａ内を延びており、カラー４６の外周面は中心孔３８ａに対して上下方向に摺動可能となっている。第２部分４２は固定板４８を介して遮断板３２に固定されている。具体的には、第２部分４２は軸方向に延びるピン４９によって固定板４８に係止されており、固定板４８はボルト５０及びナット５１によって遮断板３２に固定されている。
【００２６】
次にリターダシステム１の動作について説明する。
【００２７】
図２〜４に示す非制動状態では、オイルサンプ２２内に空気圧は供給されておらず、したがってリターダ室２６内に作動油は供給されていない。また、遮断板３２はコイルバネ３７からの荷重を受けて最も上方に位置している。遮断板３２が両羽根車２４，２５間に位置していることによって、両羽根車２４，２５間の空気の流れが乱される。この結果、ロータ２４の制動が抑制される。
【００２８】
コントロールユニット８は、ハンドレバースイッチ９がオンされたことを検出すると、比例電磁弁５に信号を送り、エアタンク４内の圧縮空気をオイルサンプ２２内に供給する。このときの比例電磁弁５による供給圧は、ハンドレバースイッチ９によって決定されている。
【００２９】
オイルサンプ２２に空気圧が供給されると、油面Ａが押し下げられて、作動油が作動室２１に供給されだす。それと同時に、ピストン３６の第１部分４１に下方へ押し下げようとする圧が作用する。そのためピストン３６はコイルバネ３７の付勢力に打ち勝って下方に移動する。図４の状態から図５の状態に移行すると、遮断板３２は両羽根車２４，２５の各ブレードから完全に外れる。なお、空気圧が供給開始された初期の段階ではピストン３６は作動油を介して空気圧によって駆動されるが、油面Ａが孔３９より下方に下がると直接空気圧によって駆動される。
【００３０】
続いて、リターダ室２６内に作動油が供給され、ロータ２４の制動が開始される。このときに遮断板３２はリターダ室２６からあらかじめ逃げており、作動油の流れを乱さない。すなわち制動性能が低下するなどの悪影響は生じない。
【００３１】
コントロールユニット８は、温度センサ１２からの信号に基づき、冷却水が所定温度を超えていないかどうかを判断する。水温が所定温度を超えていれば運転席の警告灯（図示せず）を点灯させ、制動力を制限する。
【００３２】
以上のように、作動室２１内に供給される作動油に依存しない空気遮断装置を採用することによって遮断板３２の引っ込みを従来より早く行うことができる。具体的には作動油が作動室２１が到達する前に遮断板３２をリターダ室２６から逃がすことができる。このことによって、遮断板３２が作動油による制動に悪影響を与えにくい。
【００３３】
特に、遮断板３２をリターダ室２６から外に出すのに作動油を供給するための空気圧を利用しているため、特別な構造を設ける必要がない。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係る流体式リターダでは、遮断板は両羽根車の外部から操作されるため、非制動状態から制動状態に切り換える際に、作動油が両羽根車間に供給される前に遮断板を両羽根車間から取り除くことができる。したがって、非制動状態から制動状態に切り換える際に遮断板による作動油の流れの乱れが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例によるリターダの制御構成を示す概略模式図。
【図２】 リターダの概略平面図。
【図３】 リターダの部分断面図。
【図４】 図２の部分拡大図であり、非制動状態の空気遮断装置を示すための断面図。
【図５】 図４に対応する図であり、制動状態の空気遮断装置を示すための断面図。
【符号の説明】
１ リターダシステム
２ リターダ
２４ ロータ
２５ ステータ
３１ 空気遮断装置
３２ 遮断板
３３ ピストン構造

Claims (4)

1. 作動油によって回転体を制動する流体式リターダであって、
   前記回転体に固定される回転羽根車と、
   前記回転羽根車に対向して配置された固定羽根車と、
   前記作動油を蓄えるサンプを有する作動油供給装置と、
   前記両羽根車間に出し入れ可能な遮断板を有し、前記遮断板を前記両羽根車の外部から操作することが可能な空気遮断装置と、
   空気圧を前記サンプに供給して前記作動油を前記両羽根車間に供給する空気圧供給装置とを備え、
   前記遮断板は前記空気圧供給装置の前記空気圧によって操作され、
   非制動状態では、前記作動油供給装置から前記両羽根車間に作動油が供給されておらずかつ前記遮断板は前記両羽根車間に入れられており、
   制動状態では、前記作動油供給装置から前記両羽根車間に作動油が供給されかつ前記遮断板は前記両羽根車間から出されており、
   非制動状態から制動状態に切り換える際に、空気圧供給装置は、空気圧を前記サンプに供給して前記作動油を前記両羽根車間に供給を開始させ、かつ、前記空気圧によって前記遮断板を前記両羽根車間から出す、
   流体式リターダ
2. 前記遮断板は前記作動油が前記両羽根車間に供給される前に前記羽根車間から抜け出す、請求項１に記載の流体式リターダ。
3. 前記空気遮断装置は、前記サンプ内に配置されるとともに前記遮断板に連結されたピストンと、前記ピストンを前記両羽根車間側に付勢する弾性部材とをさらに有し、
   前記ピストンは前記サンプ内の圧が高まると前記弾性部材の付勢力に打ち勝って前記両羽根車間側と反対側に移動するようになっている、請求項１または２に記載の流体式リターダ。
4. 前記空気遮断装置は、前記空気圧供給装置によって前記サンプに空気圧を供給して前記ピストンを前記両羽根車間側と反対側に移動させることで、前記遮断板を前記両羽根車の間から完全に待避させる、請求項１から３のいずれかに記載の流体式リターダ。

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