JPH01117948A - タービンブレーキ - 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、タービンブレーキに係り、特に車速を減ずる
ために圧縮機を設けたタービンブレーキに関する。

［従来の技術】 一般に、大型バスやトラック等のように、摩！ＩＩＩＩ
Ｊ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ＩＩ（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、ＩＩＩａ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、流体
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７図に示すように、流体式リターダａは、内燃ＩＩＩ
閏すと車輪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ｆ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ｑ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、流体の流口を弁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ため、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８図に示すように、このシステムは、内燃機１１ｊに
備えられた過給機にのタービンＡ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Ｑ、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。

ただしあくまでも正転時に排気を利用して燃費を向上し
ようと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、上記事情に鑑み、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
く創案されたものである。

［問題点を解決するための手段１ 本発明は、自動車の内燃機関のクランク軸に、圧縮機の
羽根車を連結し、この圧縮機の作動流体通路を開閉して
制動力を可変に作動される弁手段を設け、この弁手段に
車速および走行路の勾配から求められる制動力に制御す
る弁制御手段を設けたものである。

［作　用］ 上記構成によって、クランク軸が回転して圧縮機の羽根
車が回転されると、その特性に応じたエネルギが消費さ
れることで、自ＷｈＲ１を制動する力が発生する。弁手
段は、弁制御手段によって、この制動力を車速および走
行路の勾配から設定された制動力にする。

［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、本発明に係るタービンブレーキの一実施例を
示したものであり、自動車の内燃機関１のクランク軸２
に、主ブレーキ（図示せず）を補助するための圧縮機た
る空気圧縮１１１３の羽根車４が連結されて構成されて
いる。ここで、羽根車４は、前記［ターボコンパウンド
エンジン」で言えば、パワータービンに対比される。

クランク軸２の出力軸５は、車輪（図示せず）を駆動す
るための動力伝達軸６に連結していると共に、所定のギ
ヤ比に形成されたタービンブレーキ用増速ギヤ７を有し
ている。そして、羽根車４の入力軸８は、この増速ギヤ
７の出力軸９と一体的に形成されており、ギヤ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４と、こ
れを収容すると共に作動流体通路たる空気通路１０を区
画するケーシング１１とから成る。

ケーシング１１には、入力軸８の径方向外方に吐出口１
２が、また軸方向外方には吸込口１３が形成されている
。そして吐出口１２には、空気通路１０をＷｔ４ｒｆｌ
するための弁手段１４が設けられている。本実施例にあ
っては、弁手段１４は、吐出口１２が所定の開口面積に
絞られるように、流出方向りを横断して設けられた回動
軸１５と、その軸廻りに回動自在に支持された弁板１６
として形成されている。弁板１６は、流出方向りに平行
（開放）になったときに最大、またこれを横断（閉成）
したときに最小の面積とするようになっている。

弁手段１４には、第１図に示したように、駆動手段１７
が備えられている。駆動手段１７は、弁板１６を通路開
成側に回転させるような付勢力を有するエアシリンダ１
８と、エアシリンダ１８にその付勢力を上層る圧力を有
した圧縮空気を収容するためのエアタンク１９と、エア
シリンダ１８とエアタンク１９とを連絡する空気供給路
２０の途中に設けられた電磁弁２１とにより形成されて
いる。

そして特に本発明にあっては、この電磁弁２１を介して
弁板１６を適宜操作するための弁制御手段２２が設けら
れている。

弁制御手段２２は、自動車の速度とそのときの走行路の
勾配とを、それぞれ検出するための検出器２３．２４と
、入力されたデータに基づいて所望の制動力を発生する
ように電磁弁２１に信号を出力するためのコントローラ
２５とを有している。

コントローラ２５には、あらかじめ車速と、そのときの
エンジンの回転力により発生する制動力との関係が入力
されている。

第３図および第４図に示すように、この関係における車
速は、各変速化工〜■ごとに求められるものであり、弁
手段１４が全開である場合（第３図中実線にて示す）か
ら全開である場合（同破線）まで弁板１６の回動角（位
置）により変化することになる。そして検出される走行
速度と比較する設定速度値として、各変速化工〜■のエ
ンジン定格回転より若干（５０〜１ＧＯｒ、　ｐ、　ｎ
＋）下廻った回転の時の車速Ａ−Ｇにしている。さらに
走行中の勾配と比較する設定値として、第４図に示した
ように、その車速（同図中Ｃ）時の制動力の下限ＦＯと
上限１”ｓとの問を弁手段１４０作動に対応させて分割
して、段階的に適宜勾配置０＜Ｐ＜Ｑ＜Ｒ＜Ｓを決め、
それぞれに当てはめる形にしである。

このほか、弁制御手段２２には、走行時のクラッチおよ
びアクセル（図示せず）の状態（ＯＮ−ＯＦＦ）の情報
が入力されるようになっている。

次に本実施例の作用を説明する。

通常運転時には、内燃ｍｒｍｉのクランク軸２が回転さ
れると、増速ギヤ７により適宜回転数が増加されて、羽
根車４が回転される。このとき、弁手段１４はエアシリ
ンダ１８によって通路閉成側に作動されており、吐出口
１２の面積は最小に形成される。従って、空気圧縮機３
を駆動するための力、即ちタービンブレーキが発生する
制動力も最小となり、自動車の走行に影響を与えないよ
うにする。

自動車が、下り勾配の道路を走行し、かつアクセルがＯ
ＦＦである状態（エンジンブレーキあるいは排気ブレー
キ作動時）においては、弁制御手段２２は、弁手段１４
を適宜駆動させて、所定の制動力を発生させる。

第５図および第６図に示すように、このときの手順とし
ては、まずその時の車速αを検知すると同時に、勾配量
βを検出して、それぞれの設定値（Ａ−Ｇおよび０〜Ｓ
）と比較していく。そして例えば車速αがＡ１勾配量β
がＱａであったならば、コントローラ２２は、所定の信
号を電磁弁２１に入力させて、適宜圧縮空気をエアシリ
ンダ１８に供給する。エアシリンダ１８は、弁板１６を
所定の位置ｐまで回転させて吐出口１２の面積を絞り、
所定の制動力Ｆｐを発生させる。

このように、作動媒体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制動力を
得るようにしたので、所望の減速ブレーキとなる。

そして特に本実施例では、その時の走行状態に応じて自
動的に制動力が発生するようにしたので、下り勾配での
走行に安全が計れる他、誤操作による危険を回避できる
。即ち、もしタービンブレーキの０Ｎ−ＯＦＦあるいは
弁手段の操作が運転者により丘われるようにしであると
、その選択をあやまった時にオーバースピードになった
り、圧縮機がオ−バーランにより破損してしまうおそれ
があり、これを未然に防止できる。

なお、勾配と制動力（弁板の回動位置）との配分、速度
設定等は本実施例に限るものではなく、内燃ｉ関の性能
等により選択されるものである。

また、検出器は具体的に図示していないが、供用されて
いる各種センサの組合せにより適宜形成し得るものと判
断される。

［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）　　内燃機関のクランク軸に、圧縮機の羽根車を
連結し、この圧縮機の作動流体通路を開閉する弁手段を
設けたので、作動媒体を冷却するための装置が不要Σな
り、減速ブレーキの省スペース、コスト低減が達成され
る。

（２）　　その弁手段に、車速および走行路の勾配から
求められる制動力に制御する弁ｉ制御手段を設けたので
、自動車の走行状態に応じた適切な制動力が得られ、安
全性の向上に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るタービンブレーキの一実施例を示
した構成図、第２図はその要部所面図、第３図は車速と
制動力との関係を示した図、第４図はその部分拡大図、
第５図は第１図の作用を説明した図、第６図は第１図中
の要部の作用を示した図、第７図は従来の減速ブレーキ
の構成図、第８図はターボコンパウンドエンジンの構成
図である。 図中、１は内燃機関、３は空気圧縮機、４は羽根車、１
４は弁手段、２２は弁制御手段である。 特許出願人　　いすず自動車株式会社 代理人弁理士　　絹　　谷　　信　　雄１内燃機関 第　１　図　　　　　　３空気圧縮機 ４羽根車 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）自動車の内燃機関のクランク軸に、圧縮機の羽根
   車を連結し、該圧縮機の作動流体通路を開閉して制動力
   を可変に作動される弁手段を設け、該弁手段に車速およ
   び走行路の勾配から求められる制動力に制御する弁制御
   手段を設けたことを特徴とするタービンブレーキ。
2. （２）上記圧縮機が、空気圧縮機である上記特許請求の
   範囲第１項に記載のタービンブレーキ。
3. （３）上記弁手段が、空気圧縮機の吐出口に備えられた
   上記特許請求の範囲第２項に記載のタービンブレーキ。
4. （４）上記弁手段が、空気圧縮機の吸込口に備えられた
   上記特許請求の範囲第２項に記載のタービンブレーキ。
5. （５）上記弁制御手段が、車速およびそのときの走行路
   の勾配を検出する検出器と、該検出器により検出された
   速度及び勾配とあらかじめ設定された車速および走行路
   勾配とを比較演算して、所定の制動力が生ずるように上
   記弁手段へ開閉作動信号を出力するコントローラとを有
   した上記特許請求の範囲第１項乃至第４項のうちいずれ
   かに記載のタービンブレーキ。