JPH0645635Y2 - ２軸ガスタービン・エンジン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、自動車用エンジンとして好適な２軸ガスタ
ービン・エンジンに関する。

（従来の技術） 自動車用ガスタービン・エンジンとして実用化が期待さ
れているのは、２軸タイプと３軸タイプである。３軸ガ
スタービンは、コンプレッサと１次タービンとを連結し
た回転軸から取り出した回転部と、出力タービンから取
り出した回転部とを第３の軸で連結したものである。そ
して、この第３の軸にクラッチを設けて、エンジンの運
転状況に応じて相互にトルクの伝達を行なわせることに
よって、部分負荷時の低燃費と高トルク比が得られると
いう特徴を有している。かかる３軸タイプの持つ特徴
は、２軸ガスタービンでは到低得られないものである。

（考案が解決しようとする課題） しかし、３軸ガスタービンは、減速して回転させている
とはいえ第３軸及びこれの軸受部の摩耗の問題がある。
また、回転軸と出力タービンとの間をクラッチ付きの第
３の軸で連結するので、自動車用エンジンとして用いる
場合、エンジンルームのレイアウトで制約を与える、と
いう大きな問題がある。

本考案は、３軸ガスタービン・エンジンの有する特徴を
備えながら、上記した摩耗とレイアウトの問題を解消し
た２軸ガスタービン・エンジンの提供を目的とする。

（課題を解決するための手段） 本考案の２軸ガスタービン・エンジンは、２軸ガスター
ビン本体のコンプレッサと１次タービンとを結合する回
転軸の回転に連れて回転する第１可変油圧ポンプモータ
と、出力タービンの回転を減速して取り出して回転させ
られる出力軸で回転する第２可変油圧ポンプモータを設
け、上記第１可変油圧ポンプモータと上記第２可変油圧
ポンプモータとを油路で互いに連結したことを特徴とす
る。

（作用） 部分負荷時には第１可変油圧ポンプモータがポンプとし
て作動し、これが圧送するオイルが油路を通って第２可
変油圧ポンプモータへ伝達されてこれを回転させる。

出力軸に制動が掛ったときには、第２可変油圧ポンプモ
ータがポンプとして作動し、第１可変油圧ポンプモータ
にオイルを圧送してこれを駆動する。このときの第１可
変油圧ポンプモータの回転はエンジン・ブレーキとして
作用する。

（実施例） 以下、図示の実施例に基づいて本考案を詳細に説明す
る。

第１図において、符号１はコンプレッサを、同２は１次
タービンを、同３は出力タービンをそれぞれ示してい
る。コンプレッサ１と１次タービン２は回転軸４で互い
に結合されている。コンプレッサ1,1次タービン2,出力
タービン３で２軸タービン本体を構成していて、周知の
ガスタービン・エンジンの作動原理に基づいて回転させ
られる。回転軸４には、該回転軸の回転を減速して伝達
する第１減速歯車列５の初段の歯車5aが固着されてい
る。この歯車列の最終段の歯車5bは、第１可変油圧ポン
プモータ６のロータ軸6aに連結されている。この第１油
圧可変ポンプモータ６内部の油路は、油路７を介してオ
イルタンク８に接続されていて、ポンプとして作用する
ときにはオイル９を汲上げ、モータとして作用するとき
にはオイルを吐出するようになっている。

出力タービン３の軸3aには、第２減速歯車列10の初段を
なす歯車10aが一体的に設けられている。第２減速歯車
列10の最終段の歯車10bは、出力軸11に固着されてい
て、出力タービン３の回転を減速して出力軸11に伝達す
るようになっている。出力軸11の一端には出力歯車12が
固着されていて、トランスミッション13の入力軸13aの
歯車13bに噛み合っている。出力軸11の他端は、第２可
変油圧ポンプモータ14のロータに連結されている。第２
可変油圧ポンプモータ14の内部の油路は、油路15を介し
てオイルタンク８に接続されていて、ポンプとして作用
するときにはオイル９を汲上げ、モータとして作用する
ときにはオイルを吐出するようになっている。第１油圧
可変ポンプモータ６と第２可変油圧ポンプモータ14と
は、互いの油路を連結油路16で連通されている。この連
結油路16は、圧力油の搬送路であるから高い油圧に充分
耐えられる構造である。そして、この連結油路17は、エ
ンジンルームのレイアウトに合わせて屈曲して配設され
て良いこと勿論である。

第１油圧可変ポンプモータ６と第２可変油圧ポンプモー
タ14は、それぞれその流量を可変にできる周知の構造を
有していて、マイクロコンピュータからなる制御手段17
から出力される流量制御信号によってその流量を制御さ
れるようになっている。制御手段17には、トランスミッ
ション13の回転数信号N₁と、ドライブシャフト18の回転
から得られる車速信号N₂が入力されている。

以上のように構成された実施例の作用を説明する。２軸
ガスタービン本体が運転されると、出力タービン３の回
転は、第２減速歯車列10を介して出力軸11に減速して伝
達され、トランスミッション13に入力される。そして、
部分負荷の状態において、第１油圧可変ポンプモータ６
は、コンプレッサ１や１次タービンを含むガスゼネレー
タ側の余剰動力を吸収し制御するようにその流量を制御
され汲み上げたオイルを、連結油路16を介して第２可変
油圧ポンプモータ14に圧送する。この第２可変油圧ポン
プモータ14は、出力軸11の回転数に同期するようにその
流量を制御されながら圧送されたオイルをオイルタンク
８へ吐出する。部分負荷の程度によっては、第１油圧可
変ポンプモータ６から圧送されるオイルにより第２可変
油圧ポンプモータ14を駆動し、軸出力として取り出すこ
ともできる。第１可変油圧ポンプモータ６と第２可変油
圧ポンプモータ14は、コンプレッサ1,1次タービン２及
び出力タービン３の回転数変化に応じて効率の良い領域
で使用するようにその流量を制御されること勿論であ
る。第１可変油圧ポンプモータ６が駆動吸収の機能を果
たすことにより、ガスゼネレータは、部分負荷時にも高
い熱効率を保って運転を継続することができ、出力軸11
がわの動力要求に対して即座に応答することができるこ
とになる。

次に、エンジンブレーキを作動させる場合の作用を説明
する。エンジンブレーキ時には燃料を低減させて車両の
持っている運動エネルギすなわち出力軸11の回転を利用
して第２可変油圧ポンプモータ14を駆動する。この場
合、第２可変油圧ポンプモータ14はポンプとして作動
し、油路15を介してオイル９を汲み上げてこのオイルを
連結油路16から第１可変油圧ポンプモータ６に送り込
む。この場合の第１可変油圧ポンプモータ６は、モータ
として作動し、第１減速歯車列５を介して回転軸４を回
転させ、車両の運転エネルギをコンプレッサ１の圧縮仕
事として吸収する。

ところで、エンジンブレーキ時の第１可変油圧ポンプモ
ータ６の回転が増速して伝達されても、回転軸４の回転
数の方が高い場合があり得る。かかる状態は、エンジン
ブレーキ効果としては高くなるが、ガスゼネレータの高
回転維持に対しては望ましくない。これに対応するため
には、第１可変油圧ポンプモータ６と回転軸４望ましく
は減速歯車列５との間にクラッチ機構を設ければ良い。
そして、各ポンプモータの流量を絞ることによりポンプ
及びモータの流動抵抗をエンジンブレーキとして利用す
る。また、第２可変油圧ポンプモータ14と第２減圧歯車
列10との間にもクラッチ機構を設けて良い。

次に、第２図において本考案の別の実施例を説明する。
この実施例の特徴は、余剰のエネルギを油圧としてアキ
ュムレータに蓄えておいて、必要に応じてこの油圧を利
用しようとするものである。構成としては、第１図に示
す実施例における連結油路16の途中に油路切換弁20を配
設し、この弁の切換方向に応じて油圧を蓄積されるアキ
ュムレータ21を設けたことに特徴がある。従って、第１
図に示す構成と同じ機能を果たす部材については同一符
号を付してその説明は割愛する。

第２図において、アキュミレータ21は、圧縮性を有する
ガスや伸張性のスプリングをシリンダの一方の部屋に設
け、ピストンを境とした他方の部屋にオイル９を圧送し
て送り込まれることにより圧油を貯溜される。アキュム
レータ21としては、弾力性のある容器に封入した圧縮性
のガスをオイル貯溜用のタンクに収納した方式であって
も良い。

切換弁20は、制御手段17が出力する、第１可変油圧ポン
プモータ６から送られるオイル９をアキュムレータ21に
導くか、第２可変油圧ポンプモータ14から送られるオイ
ルをアキュムレータに導くか、或いはアキュムレータ21
に蓄圧されているオイルを第２可変油圧ポンプモータ14
又は第１可変油圧ポンプモータ６に向けて送り出すかの
弁位置切換信号により、その切換位置に選択的に位置さ
せられる。アキュムレータ21には、蓄積されているオイ
ルの圧力を検知する油圧センサ（図示せず）が設けられ
ていて、制御手段17に対して油圧検知信号を出力してい
る。

２軸ガスタービン本体が運転されている状態で、部分負
荷時にアキュムレータ21の圧力が設定値以下であると、
切換弁20を第１可変油圧ポンプモータ６と連通するよう
にその位置を切り換える。部分負荷時にはコンプレッサ
側のエネルギが余剰であるから、これを利用して第１可
変油圧ポンプモータ６をポンプとして作用させ、オイル
９をアキュムレータ21に圧送し蓄圧する。この場合、第
２可変油圧ポンプモータ14で汲み上げられたオイル９
は、図示されないリターン油路を介してオイルタンク８
へ還流させるか図示しないッチ機構を断にされる。アキ
ュムレータ21に圧送しこれに蓄積する。アキュムレータ
21の圧力が設定値になると、切換弁20が連結油路16を連
通して、汲み上げたオイルをタンク８へ戻す。

部分負荷時にアキュムレータ21に設定圧のオイルがある
場合、切換弁20は、第１可変油圧ポンプモータ６と第２
可変油圧ポンプモータ14とを連通する位置に置かれ、汲
み上げられたオイルは単に循環させられる。

エンジンブレーキ時にアキュムレータ21の油圧が設定値
より低いと、切換弁20がアキュムレータ21と第２可変油
圧ポンプモータ14とを連通するように位置させられる。
そして、出力軸11で回転駆動される第２可変油圧ポンプ
モータ14がポンプとして作動し、オイルタンク８から汲
み上げたオイル９をアキュムレータ21に圧送しこれに蓄
積する。アキュムレータ21の圧力が設定値になると、切
換弁20が連結油路16を連通して、汲み上げたオイルを第
１可変油圧ポンプモータ６へ向けて送りこれをタンク８
へ戻す。このとき、第１可変油圧ポンプモータ６の回転
が回転軸４のそれより大きい場合には、エンジンブレー
キ時のエネルギをガスゼネレータへ還元しても良い。

エンジンブレーキ時にアキュムレータ21の圧力が設定値
より高い場合には、第２可変油圧ポンプモータ14がポン
プとして作用し、連結油路16を介して第１可変油圧ポン
プモータ６をモータ（負荷）として駆動することによ
り、エンジンブレーキを作用させる。勿論、このときの
出力軸11の回転エネルギをガスゼネレータに還元しても
良い。

次に、車両の発進や走行中の加速の場合の作用を説明す
る。出力軸11に大きなトルクが要求されることを、車速
センサ18,トランスミッション13の回転数信号やギヤ位
置検知信号等から算出した制御手段17は、アキュムレー
タ21と第２可変油圧ポンプモータ14とを連通させる位置
に切換弁20を切り換える。すると、アキュムレータ21に
蓄積されていた圧油が第２可変油圧ポンプモータ14に供
給され、第１可変油圧ポンプモータ６から送られる圧油
に加えられて第２可変油圧ポンプモータ14をモータとし
て加速して駆動することになり、出力軸11のトルクを大
きくする。この場合、連結油路16のほかに、両ポンプモ
ータ6,14を連結する油路や弁を設ける必要があること勿
論である。

（効果） 以上のように、本考案によれば、２軸ガスタービンに
「１軸」に相当する、連結油路で互いに連結した一対の
可変油圧ポンプモータを設けたので、エンジンルームの
レイアウトの自由度が増すと共に無用な摩耗部分がなく
なる。また、各ポンプモータの流量を変えると、余剰の
エンジンを利用できトルクアップや燃費に大きく寄与す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案のそれぞれ異なる実施例を示
す２軸ガスタービン・エンジンの構成図である。 １…コンプレッサ、２…１次タービン、３…出力タービ
ン、４…回転軸、５…第１減速歯車列、６…第１可変油
圧ポンプモータ、８…オイルタンク、９…オイル、10…
第２減速歯車列、11…出力軸、13…トランスミッショ
ン、14…第２可変油圧ポンプモータ、16…連結油路、17
…制御手段、20…切換弁、21…アキュムレータ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−60320（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−34214（ＪＰ，Ａ) 特公 昭51−24042（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】２軸ガスタービン本体のコンプレッサと１
   次タービンとを結合する回転軸の回転を減速して取り出
   す第１減速歯車列と、 この第１減速歯車列により回転駆動される第１可変油圧
   ポンプモータと、 ２軸ガスタービン本体の出力タービンの回転を減速して
   取り出す第２減速歯車列と、 この第２減速歯車列により回転駆動される出力軸と、 上記第２減速歯車列により回転駆動される第２可変油圧
   ポンプモータと、 上記各可変油圧ポンプモータとの間でオイルの需給を行
   なうオイルタンクと、 上記第１可変油圧ポンプモータの油路と上記第２可変油
   圧ポンプモータの油路とを互いに連通する連結油路と、 上記各可変油圧ポンプモータによるオイルの流量を加減
   する流量制御信号を出力する制御手段とを備えた２軸ガ
   スタービン・エンジン。