JPH02123249A - ターボリターダ - 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、ターボリターダに係り、特に車両の駆動系に
制動力を発生されるためのターボリターダにおいて、そ
の制動力を任意に可変制御することのできるターボリタ
ーダに関する。

［従来の技術］ 一般に、大型バスやトラック等のように、摩擦制動によ
る熱変換量が大きい車両においては、主ブレーキの補助
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、すなわち車輪のほうから内
燃機関又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内では、流体式及
び電気式リターダが広く知られ、実用化されている。

第８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Ｃと入力側に固定されたステ
ータでとの間に流体（水。

オイル等）の渦流を起こさせて、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ｇ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。また制動力の調整は、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渦電
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課題］ 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ため、ブレーキ効率を上げるた
めには、作動流体く流体又は回転抵抗体）の冷却のため
の装置が不可欠であり、スペース上及びコスト上の大き
な問題となっていた。

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９図に示すように、このシステムは、内燃機関ｊに備
えられた過給機にのタービン１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ｍに連結された正逆転自在のパワータービンｎを
設け、この逆転時に要する駆動力を制動力として、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ｇ、ｈは不要であるので、上記課
題は一応解決されることになる。ただしあくまでも正転
時に排気を利用して燃費を向上させようとするタービン
であるので、その制動力には自ずと制限がある。

本発明は上記事情を考慮してなされたものである。

本発明は、冷却用装置が不要であり、しがも内燃機関に
対する所望の制動力を得ることのできるターボリターダ
を堤供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、車両の駆動系にタービンを連結し、そのター
ビンの空気通路に開閉自在に絞り弁を設けると共にその
絞り弁に上記空気通路の空気流星に応じて絞り量を調節
する絞り量調節手段を連結したものである。

［作　用］ 車両の駆動系から出力される動力でタービンが回転駆動
され、そのタービンが回転駆動する際の消費エネルギに
より車両の駆動系には制動力が発生ずる。

一方、タービンが回転駆動する際にはそのタービンに空
気が供給され、その空気流量は絞り弁とその絞り弁の開
度を調節する絞り量調節手段とから制御調節され、特に
この絞りｊｌ調節手段は上記空気流量に応じて絞り弁の
開度を調節するため、車両の駆動系の制動力を任意に調
節することが可能となる。すなわち、車両の駆動系の制
動力はターボリターダのセルフコントロールで調節され
ることになる。

［実施例］ 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ボリターダの一実施例を示し
たものである。

図示するように、車両の駆動系から出力軸１が延出され
る。

この出力軸１にはこれより出力される動力をタービン２
に伝達するための動力伝達系３が連結される。この動力
伝達系３の動力伝達経路はゲージング４内に出力軸１と
平行に設けられたクラッチ軸１】と、このクラッチ軸１
１の出力端にクラブチ１２を介して同軸上に連結される
カップリング１３と、このカップリング１３に連結され
る中間軸１４と、この中間軸１４に平行に連結されるタ
ービン軸１５とから主に構成される。

具体的には出力軸１にはその中間部に出力歯車１６が設
けられ、この出力歯車１６にはアイドル歯車１７を介し
て増速歯車１８が噛合され、この増速歯車１８はクラッ
チ軸１１の中間部に設けられる。このクラッチ軸１１の
出力端にはこれを覆うようにクラッチ１２が設けられる
。

このクラッチ１２にはクラッチ軸１１の出力端を覆うよ
うにクラッチホイール１つが設けられると共にカップリ
ング１３を覆うようにクラッチハウジング２０が設けら
れる。これらクラッチホイール１９およびクラッチハウ
ジング２０にはそれぞれ互いに重なるように交互に複数
枚の第１クラブヂプレート２１と第２クラツチプレート
２２とが設けられる。これらクラッチプレート２１．２
２は油圧源からクラッチ軸１１の軸心に沿って形成され
る油圧通路２３を通って供給される作動油で互いに重ね
合わされることにより、クラッチ軸１１とカップリング
１３とを連結するように構成される。

また、カップリング１３の出力端には中間軸１４が噛合
される。この中間軸１４には出力歯車２４が設けられ、
この出力歯車２４にはカップリング１３と同軸上にター
ビン軸１５が噛合される。

また、ケーシング４にはタービン２の翼車３１を覆うよ
うにタービンハウジング３２が連結される。このタービ
ンハウジング３２には翼車３１の軸方向に吸込口３３が
形成されると共に翼車３１の径方向に吐出口３１１が形
成される。これら吸込口３３および吐出口３４にはそれ
ぞれ通路壁３５が連結される。すなわち、タービンハウ
ジング３２には翼車３１の軸方向に吸込み通路３６と翼
車３１の径方向に吐出通路３７とから構成される空気通
路３８が接続されることになる。

特に、本発明においてはこの空気通路３８に開閉自在に
絞り弁４１が設けられる。

この絞り弁４１は吸込み通路３６に回動自在に軸部４２
に支持される。

また、この絞り弁４１にはその開度を調節するための絞
り量調節手段４３が連結される。

この絞り量調節手段４３は空気通路３８を通過する空気
流量に応じて絞り弁４１の開度を調節するように構成さ
れる。具体的には負圧アクチュエータ４４により絞り量
調節手段４３が構成される。

この負圧アクチュエータ４４は第１図および第２図に示
すように、圧力容器４５を有すると共にこの圧力容器内
４５にはこれを横断するようにダイヤフラム４６が設け
られる。

このダイヤフラム４６の一側面部にはこれに一体的にロ
ッド４７が連結され、そのロッド４６の先端部は圧力容
器４５の外部に露出されると共に絞り弁４１の軸部４２
から径方向に延出されるアーム４８に連結される。これ
らロッド４７およびアーム４８は絞り弁４１を９０度回
動させるリンク機構を構成する。

また、ダイアフラム４６の他側面部には第２図に示すよ
うに、負圧室４９が区画形成され、この負圧室４９には
リターンスプリング５０が収容されると共にダイヤフラ
ム４６を揺動させるための負圧力を導入する圧力管５１
が接続される。この圧力管５１の先端部は吐出道路３７
にその下流側に臨んで斜めに挿通される。

すなわち、本実施例においては吐出通路３７に圧縮空気
が吐出されるとダイヤフッラム４６の他側面部に働く負
圧力を利用し、その負圧力の大きさに応じてリンク機［
４７，４８を介して絞り弁４１の開度量が機械的に調整
されるように構成される。

次に上記実施例の作用について説明する。

第１図に示すように、まず、車両の駆動系が駆動され、
クラッチ軸１１とその同軸、Ｌのカップリング１３とが
クラッチ１２を介して連結されると、車両の駆動系から
出力される動力はタービン軸１５に伝達され、翼車３１
が回転駆動される０例えば、停止前あるいは長い下り坂
になったときにクラッチ１２が油圧力により連結動作す
る。

このように翼車３１が回転駆動されると、吸込み通＆＋
８３６から吸い込まれた空気は圧縮されて吐出通路３７
から吐出されることになる。このように翼車３１が回転
駆動された際には翼車３１には空気を圧縮するためにエ
ネルギを消費し、その消費エネルギは車両の駆動系を制
動させるための制動力を発生させる。

この場合に翼車３１に無制限に空気が供給されると、車
両の駆動系に対する制動力が大きくなり、車両の駆動系
の破損および車両姿勢を不安定にする傾向がある。すな
わち、第３図に示すように、横軸にプロペラ回転数（エ
ンジン回転数）をとり、縦軸に吸収トルク（制動力）を
とると、高速域では実線で示す要求トルクを越えて鎖線
で示す如く過大吸収トルクになる。

そこで、本発明においては高速域において吸収トルクを
一定に制限することになる。

すなわち、最初は負圧アクチュエータ４４に負圧が作用
していないため、絞り弁４１は水平に保持され、全開姿
勢に動作制御される。吐出通路３７に圧縮空気が吐出さ
れこれが次第に増大すると、吐出通路３７の断面積が一
定であるので、圧縮空気の流速が増大し、負圧アクチュ
エータ４４には次第に大きな負圧力が働く、このため、
負圧アクチュエータ４４は絞り弁４１を次第に閉弁方向
に回動動作させることになり、翼車３１に供給される空
気量を抑制することになる。このため、翼車３１の負荷
が小さくなり、吸収トルクすなわち車両の駆動系の制動
力を一定に制限することが可能となる。

また、第４図および第５図はターボリターダの性能曲線
を示したものであり、横軸に空気流量を示すと共に縦軸
に圧力比を示したものである。圧力比は吐出口の絶対圧
力／吸込み口の絶対圧力である。

第４図に示すように、圧力比は空気流量の増大に伴って
減少する。これに対して、第５図の鎖線で示すように、
６００００〜１１０００００ｒｐの高速域では絞り弁４
１の絞り量が大きくなり、空気流量が減少することにな
る。

第６図は横軸にプロペラ回転数（エンジン回転数）をと
り、縦軸に空気流量およびペンチエリ−負圧をとったも
のである。空気流量を実線で示し、ペンチエリ−負圧を
鎖線で示す。

同図に示すように、プロペラ回転数に対して、空気流量
は直線的に増大し、ペンチエリ−負圧は実線に交差して
曲線的に増大する。これら空気流量とペンチエリ−負圧
とは略同様な増大傾向を示すことは明らかである。した
がって、ペンチエリ−負圧は空気流量に略等しい値でプ
ロペラ回転数と比例関係にあるとみなすことができる。

そこで、第７図は横軸にプロペラ回転数すなわちこれに
比例するペンチエリ−負圧をとり、縦軸に空気流量と絞
り弁開度とをとったものであり、空気流量を鎖線で示し
、絞り弁開度を実線で示す。

すなわち、プロペラ回転数が低・中回転域のときには絞
り弁／１１は全開状態にあり、その回転数に応じた空気
量となる。したがって、この回転域では翼車３１に無制
限に空気が供給され、その空気量に応じた制動力を車両
の駆動系に発生させることになる。

これに対して、高回転域にあっては空気流量が一定にな
るようにその回転数に応じて絞り弁４１の開度が絞り調
節される。このため、車両の駆動系には一定の制動力が
発生する。このなめ、車両の駆動系が破損したり車両姿
勢が不安定になることはない。

なお、リターンスプリング５０により、負圧アクチュエ
ータ４４の作動力を調節することになる。

このように本発明は空気通路３８を通過する空気量に応
じて絞り弁４１の開度を調節するため、変速機構を要す
ることなく、制動力を任意に制御することができ、駆動
系の破損を防止でき、車両の姿勢が不安定になることは
ない。

また、ターボリターダのセルフコントロールで車両の駆
動系の制動力を可変制御するため、構成が簡単であり、
特別な装置を要することはない。

なお、本実施例においては吸込み通路３６に絞り弁４１
を設けたが、絞り弁４１は吐出通路３７に設けるように
構成してもよい、この場合、その絞り弁４１の開度は吸
込み通路３６の空気流量に応じて可変制御することにな
る。

［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。

（１）制動効率を上げるための冷却器が不要である。

（２）空気通路を通過する空気量に応じて絞り弁の開度
を調節するため、変速機構を要することなく、制動力を
任意に制御することができ、車両の駆動系の破損を防止
でき、車両の姿勢が不安定になることはない。

（３）制動力をセルフコントロールするため、構成が簡
単であり、制動力調整のための特別な装置を要すること
はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明像るターボリターダの一実施例を示した
構成図、第２図は第１図の要部を示す概略図、第３図は
プロペラ回転数と吸収トルクとの関係を示す図、第４図
および第５図は空気流量と圧力比との関係を示す図、第
６図はプロベラ回転数と空気流量、ペンチエリ−負圧と
の関係を示す図、第７図はプロペラ回転数と空気流量、
絞り弁開度との関係を示す図、第８図は従来の減速ブレ
ーキを示した構成図、第９図はターボコンパウンドエン
ジンを示した構成図である。 図中、２はタービン、３８は空気通路、４１は絞り弁、
４３は絞り量調節手段である。 特許出願人　いすゾ自動車株式会社 代理人弁理士　絹　　谷　　信　　離 調 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、車両の駆動系にタービンを連結し、そのタービンの
   空気通路に開閉自在に絞り弁を設けると共に該絞り弁に
   上記空気通路の空気流量に応じて絞り量を調節する絞り
   量調節手段を連結したことを特徴とするターボリターダ
   。