JPH01116259A - タービン式ブレーキ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、タービン式ブレーキに係り、特に空気圧縮機
を減速ブレーキのために設けたタービン式ブレーキに関
する。

［従来の技術］ −ａに、大型バスやトラック等のように、京擦制動によ
る熱変換量が大きい車両においては、主プルーキの補助
となる装置（減速ブレーキ）が必要である。従来この種
の減速ブレーキは、入力側、即ち車輪の方から内燃機関
または回転抵抗体を駆動して、抵抗損失を生じさせ、制
動力を得るようになっていた。

回転抵抗体を利用する減速ブレーキのうちでは、流木式
および電気式リターダが広く知られ、実用化されている
。

第４図に示すように、流体式リターダａは、内燃機関す
と車輪Ｃとを連結する動力伝達軸ｄの途中に設けられ、
出力側に固定されたロータｅと入力側に固定されたステ
ータ「との間に流体（水、オイル等）のうず流を起こさ
せて、吸収するエネルギを熱に変換するものである。こ
の流体は、流体タンクａ内に備えられた熱交換器りによ
って冷却されながら循環される。またｉｆｆ動力の調整
は、流体の流量を弁ｉにより加減することにより行なわ
れる。

また、電気式リターダは、電磁石の間で上記と同様のロ
ータを回転させ、磁場内を金属が動くときに生ずるうず
電流（ツーコミ流）をオーム熱の形で発散させるように
なっている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで上記リターダにおいては、出力側のトルクを最
終的には熱エネルギへ変換させ、その分が制動エネルギ
となるようにしているなめ、ブレーキ効率を上げるため
には、作動媒体（流体または回転抵抗体）の冷却のため
の装置が不可欠であり、スペース上およびコスト上の大
きな問題点となっていた。

一方、本発明者らは、排気を回収してこれを有効利用す
る「ターボコンパウンドエンジン」を開発中であった。

第５図に示すように、このシステムは、内燃ａ　Ｉ！Ｑ
　ｊに備えちれた過給機にのタービンｌに、高温な排気
を供給してその効率を高めると共に、その下流側にクラ
ンクシャフトＩに連結されたパワータービンｎを設け、
この駆動に要する力を制動力として、エンジンブレーキ
力を高めようとするものであった。

この提案によると、冷却装置（ａ、　ｈ）は不要である
ので、上記問題点は一応解決されることになる。ただし
あくまでも排気を利用するタービンであるので、その制
動力にはおのずと制限がある。

そこで本発明は、上記事情に濫み、冷却用装置が不要で
しかも所望の制動力が得られる減速ブレーキを提供すべ
く、タービン式ブレーキとして創案されたものである。

［簡題点を解決するための手段］ 本発明は、内燃機関のクランク軸に空気圧縮機のタービ
ンを連結し、その吸入口に絞り部を設けたものである。

［作用］ クランク軸が回転して、空気圧縮機のタービンが駆動さ
れると、その特性に応じたエネルギが消費されることで
、内燃機関の運転を１１動する力が発生し、減速ブレー
キとして作用する。

絞り部は、空気の吸入量を吸入口側で絞ることで実質的
に空気圧縮機の吐出量を調節し、所望の制動力を発生さ
せる。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

第１図は、本発明に係るタービン式ブレーキの一実施例
を示したものであり、内燃機関１のクランク軸２に、主
ブレーキ（図示せず）を補助するための空気圧縮機３の
タービン４が連結されて構成されている。

クランク軸２の出力軸５は、車輪（図示せず）を＠動す
るための動力伝達軸６に連結していると共に、所定のギ
ア比に形成されたタービン式ブレーキ用増速ギア７を有
している。そして、タービン４の入力軸８は、この増速
ギア１の出力軸９と一体的に形成されており、ギア７を
介してクランク軸２と連結されていることになる。

第２図に示すように、空気圧縮機３は、羽根車１０と、
これを収容するためのゲージング１１とから成る。ケー
シング１１には実施例にあっては、入力軸８の軸方向外
方に吸入口１２が、また羽根車１０の径方向外方に吐出
口１３が形成されている。

そして吸入口１２には、所定の空気流量を得るための絞
り部１４が設けられている０本実施例にあっては、吸入
口１２が所定の開口面積Ａを有するように、絞り部１４
に備えられた回動軸の軸廻りに回動自在に形成された弁
体１５が設けられている。弁体１５は、吸入方向Ｂに平
行（開放）になったときに最大、またこれを略横断（閉
成）するように回動されたときに最小の面積を形成する
ように、即ち面積の拡大・縮小ができるようになってい
る。ここで吸入口１２に弁体１５を設けることは、弁体
１５が絞ったことによる熱的影響などを受けにくくなり
信頼性、耐久性上において好ましい、この弁体１５には
、前出第１図に示したように、＠動手段１６が備えられ
ている。駆動手段１６は、弁体１５が最小面積にすべく
回動するように付勢カ分有するエアシリンダ１７と、シ
リンダ１７にその付勢力を上回る圧力を有する圧縮空気
を収容するためのエアタンク１８と゛、エアタンク１８
とエアシリンダ１１とを連絡する供給路１９の途中に設
けられた電磁弁２０と、電磁弁２Ｇを開閉するためのス
イッチ２１とにより形成されている。

スイッチ２１は、ニュートラルスイッチ２２とクラッチ
スイッチ２３と、タービン式ブレーキスイッチ２４とか
ら成り、全てがｒＯＮＪとなったときに電磁弁２０が開
となるように、直列に接続されている。ニュートラルス
イッチ２２は変速機（図示せず）がニュートラル位置以
外となっているとき、またクラッチスイッチ２３は車輪
駆動を入断するクラッチ（図示せず）が入続されている
時にそれぞれ「○Ｎ」となるように形成されている。

次に本実施例の作用を説明する。

通常運転時にあって、内燃機関１のクランク軸２が回転
されると、増速ギア７により適宜回転数が増加されて、
タービン４が駆動される。

このとき、弁体１５はエアシリンダ１１によって閉成側
に回動されており、吸入口１２の面積Ａが最小となるよ
うに形成する。すると、空気圧縮機３を駆動するための
力、即ちタービン式ブレーキの制動力も最小となり、内
燃機関１の運転に影響を及ぼさないようになる。

停止前あるいは長い下りの坂道等で、主ブレーキを補う
制動力が必要となった時は、電磁弁２０のスイッチ２１
を「○Ｎ」にする、このとき、エンジンブレーキは働い
ている状懇になっている。電磁弁２０が開になると、エ
アシリンダ１７は圧縮空気によって、付勢力に抗して弁
体１５を開放側に回動させるように押動し、吸入口１２
を所定の面積Ａに開口する。これでクランク軸２に働く
力が最大となり、内燃機関１への制動力が発生し、減速
される。

このように、作動媒作としての空気に運動エネルギを与
えることで、これに消費されるエネルギである■１動力
を得るようにしたので、絞り部１４の弁体１５を操作す
るだけで減速ブレーキが自在に得られる。

本発明者らは、この絞り部１４の面積Ａと制動力との関
係についての実験を、本実施例の構成に則り、行ってい
る。タービン式ブレーキの制動力Ｆは次式によって表さ
れる。

ここに、Ｃ・空気の定圧比例熱　Ｇ：空気流量■　二大
気温度　　Ｐ　二人気圧 Ｐ：空気圧縮機による圧縮圧 に：比熱比　ａ：定数 Ｙ　：空気圧縮機の効率 即ち、他の条件が同じならば絞り部１４の面積Ａ（空気
流量Ｇ）を適宜変えることによって、制動力Ｆを制御す
ることが可能である。この関係の一例を第３図に示す０
図中、破線Ｃで示した関係をもとに、所望の制動力Ｆを
得るように吸入口１２（絞り部１４）の面積Ａを形成し
ておけばよい、また同図には、吐出口１３側に絞り弁を
設けて、その面積を変えた場合（実線Ｄ）も併せて示し
であるが、このように構成すると同じ絞り面積Ａで、吸
入口１２に設けた場合よりも得られる制動力が大きくな
ること且つ絞り°°０゛でも一定の制動力Ｆを得ること
ができる特長がある。しかし、制動力Ｆを°“０”がら
立ち上げて、リニアに制動力を得ようとする場合、即ち
通常のブレーキとして利用する観点にあっては、吸入口
１２に絞り部１４を設けた方が望ましい。

さらに、上記弁体１５の開度をエンジン回転数に基づい
てＭ制御すると、第５図に示すような絞り面積−制動力
関係図を得ることができる。！ＩＩち絞り量を可変させ
ると、クランクの軸が低回転、つまり車速が遅い場合に
あっても、大きな制動力を作り出す性能を選択できるよ
うになり、第５図に示す性能Ｆ１〜Ｆ６・・・を予めマ
ツプに記憶させてコントローラ（図示せず）に組み込み
、そのコントローラでステンビングモータを駆動し弁体
１５の開度を自動的に制御するように構成すると、最適
な制動力を得ることができる。

尚、簡易に車速を目安としてドライバがボジジョンスイ
ッチを切り換え任意の性能（Ｆ　ｔ〜Ｆ６・・・〉を選
択するようにしても良い。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を
発揮する。

従来、減速ブレーキとして使用されていたリターダに変
えて、空気圧縮機のタービンをクランク軸に連結したの
で、作動媒体を冷却するための装置が不要となり、減速
ブレーキの省スペース、且つコスト低減が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るタービン式ブレーキの一実施例を
示した構成図、第２図はその空気圧縮機を示した側断面
図、第３図はその作用を説明する７なめの絞り面積−制
動力関係図、第４図はエンジン回転数−制動力関係図、
第５図は従来の減速ブレーキである流体式リターダを示
した構成図、第６図はターボコンパウンドエンジンのシ
ステム図である。 図中、１は内燃機関、２はクランク軸、３は空気圧縮機
、４はそのタービン、１２は吸入口、１３は吐出口、１
４は絞り部である。 特許出願人　　いすゾ自動車株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関のクランク軸に、空気圧縮機のタービン
   を連結し、該空気圧縮機の吸入口に絞り部を設けたこと
   を特徴とするタービン式ブレーキ。
2. （２）上記絞り部が、上記吸入口の開口面積を拡大・縮
   小するための弁体を有した上記特許請求の範囲第１項に
   記載のタービン式ブレーキ。
3. （３）上記空気圧縮機のタービンが、上記クランク軸と
   連結するための連結軸を有し、該連結軸に変速ギアを介
   設した上記特許請求の範囲第１項又は第２項に記載のタ
   ービン式ブレーキ。