JPH03260421A - 流体継手の変速装置 - 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、流体継手の変速機構に関し、特に、充排油形
変速機構の変速時間を短縮するようにした変速装置に関
する。

従来、流体継手は１回路内に常に流体（作動油）を満し
て運転する一定充填式のものと、回路内の流体（作動油
）の量を加減して伝達トルクの容量を変えることのでき
る可変充填式のものとがあり、該可変充填式のものには
、可変速形と充排油形がある。

第９図（ａ）は、上記可変連形流体継手の概略図であっ
て、駆動軸１０１に連結されたインペラ（ポンプ羽根車
）１０２と、被動軸１０４に連結されたランナ（タービ
ン羽根車）１０３とが対向して取付けられて流体回路を
形成しており、該回路内の作動油は油タンク１０５、油
ポンプ１０６、オイルクーラ１０７を経て、操作機１０
８で操作されるスクープチューブ１０９を介して一部入
れ換え（増減）できるようになっている。

このものは、被動例の回転数制御と駆動側電動機の無負
荷起動を目的として機能し、ランニングコストの低減と
駆動機コストの低減効果を有している。

第９図（ｂ）は、上記充排油形流体継手の概略図であっ
て、回路内の作動油は、オイルクーラー１０７の出口に
接続された充排油切換弁１１１を経て、回路内への補充
配管１１２又は油タンク１０５への戻し配管１１３を経
て充排油され、回路内の油はノズル１１４を経て常時、
定量ずつ油タンク１０５へ戻すようになっている。

このものは、動力遮断（クラッチ作用）、ねじり振動の
吸収、原動機の無負荷起動及び起動抵抗の軽減を目的と
して機能し、エンジンの単独運転、被動機のオン・オフ
運転及び原動機の容易な起動と加速等の効果を有してい
る。

第９図（ｃ）は、上記一定速形（一定充填式）流体継手
の概略図であって、回路内には常に流体を満たして運転
されるようになっている。このものは、起動抵抗の緩和
、振動と衝撃の緩和と吸収、ねじり振動の吸収及びトル
クリミッタを目的として機能し、電動機の保護と接続機
の保護という効果を有している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記した従来の可変連形流体継手（第９図（ａ））は、
スクープチューブ１０９の位置を変化させることにより
任意の回転数に設定でき、回転数制御範囲が広く多要項
の運転に適しているが、最高回転数と最低回転数間の変
速応答速度は速いものでｌＯ秒程度必要とした。

また、充排油形流体継手（同図（ｂ））は、充排油切換
弁１１１の開閉により最高回転数と最低回転数の２点の
みの切換えを行ない、駆動機の単独運転、被動機のオン
・オフ運転に適しているが、被動機の運転時に常にノズ
ル１１４から作動油を排出しており、小型のものでは効
率低下を来たし、また、該ノズル１１４からの作動油排
出量に制限があるため、変速応答速度は遅いという問題
点があった。

また、一定速形流体継手（同図（Ｃ））は、主として衝
撃力の吸収、緩和に適しているが、速度制御はできない
。

従って、これら従来構造のものを、製鉄工場で製造中の
鋼材表面のスケールを取り除くために用いられるデスケ
ーリングポンプ等の断続運転を行なう装置に適用すると
、変速応答速度が遅いため実用化が非常に困難であると
いう問題点があった。

そのため無負荷運転時には被動軸を最高回転数で連続運
転し、バルブ等で絞って運転していた。

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決し、流体継
手の変速機構の最高回転数から最低回転数まで、及び最
低回転数から最高回転数までの変速応答速度を著しく改
善することを目的とし、また、回転数制御範囲を最高回
転数及び最低回転数の２点とし、最低回転数を用途によ
り設定できるようにすることを目的としている。

〔課題を解決するための手段］ 上記の問題を達成するために、本発明は、駆動軸に連結
される流体継手のインペラ又はインペラケーシングの外
周部に、作動油の差圧で排油孔を開閉する弁を設け、短
時間で充排油を行なうようにしたことを特徴とし、また
、インペラケーシング内の排油穴の近傍、通常内側にダ
ム（堰堤）を設け、該ダムの形状により最低回転数を設
定できるようにしたことを特徴としている。

〔作　用〕

本発明は上記のように構成されているので、スタート前
の停止状態又は駆動軸のみ回転している状態では、作動
油とバルブ作動油は共に供給されない。

次いで、インペラとランナとによって形成される回路内
に作動油が供給され、且つインペラ又はインペラケーシ
ングの外周部に設けられ作動油の差圧によって開閉する
弁にバルブ作動油が供給された状態で駆動軸が回転する
と、上記弁に作用する上記バルブ作動油による閉方向に
働く力と、回路内の作動油による開方向に働く力の差に
よって、該弁は回路内の作動油の排油穴を全閉し、被動
輪を最高回転数で回転させる。

次いで、バルブ作動油の供給を停止すると、上記弁を閉
じる方向に働く力が零になり、一方、該弁を開く方向に
働く回路内の作動油の圧力によって、該弁を瞬間に全開
する。従って、回路内の作動油は排油穴より極めて短時
間に排出する。

そしてこの際、インペラケーシング内の排油穴の近傍、
通常前方に設けられた最低速度設定ダムによって、回路
内の作動油は該ダムのレベルに保持され、被動輪は最低
回転数で運転される。

このように、上記弁（制御弁）を開閉することにより、
被動輪は最高回転数及び最低回転数の二つの運転を著し
く短時間に移行することができる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面と共に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す　変速機構を備えた
流体継手の上半分を示す縦断面図である。

図において、駆動軸１にインペラ２が取付けられ、該イ
ンペラ２に対向して流体回路を構成するランナ３が被動
軸４に取付けられている。該ランナ３の外周を取り巻く
インペラケーシング５は、インペラ２に取付けられ、該
インペラケーシング５には更に、側方に内部ケーシング
６、排油穴Ｂの半径方向外側に弁座（バルブシート）７
と弁体（バルブディスク）８及び弁カバー９がそれぞれ
取付けられている。

上記弁体８の反弁座側には、弁カバー９の内面によって
弁作動圧力室９ａが形成されており、該圧力室９ａの半
径方向外側は小穴Ｃを経て外部に開放され、また半径方
向内側は、軸受ケーシング１１に取付けられた作動油供
給用給油ノズル１０に連通されている。なお、上記給油
ノズル１０は省略し、軸受ケーシング１１に形成された
作動油供給室Ｅからバイパスしたバルブ作動油供給穴Ｆ
から、弁体８の作動油を供給するようにしてもよい。

一方、ランナ３には、半径方向内側に、作動油給油室Ｅ
に連通された作動油給油穴Ａが設けられており、またイ
ンペラケーシング５には、前記排油穴Ｂと、該排油穴Ｂ
の軸方向内側に、最低回転数設定ダムＤが半径方向内方
に突出するようにして設けられている。なお、図中１２
は軸受である。

次に、作用について説明する。

（１）スタート前停止状態又は駆動軸１のみが回転して
いる状態では、第２図に示すように、インペラ２とラン
ナ３とによって形成される回路内の作動油と、給油ノズ
ル１０からのバルブ作動油が共に供給されておらず、弁
体８は排油穴Ｂを開放している。

（ｉｉ）次いで、駆動軸１が駆動中、作動油が給油室Ｅ
より給油穴Ａを経て回路内に充填され、且つバルブ作動
油が給油ノズル１０より弁体８の背面（図で右側〉の圧
力室９ａに供給されると、第３図及び弁体８部分の拡大
図である第３ａ図に示すように、弁座７は速やかに閉鎖
され、作動油が回路内に斜線に示すように充満され、被
動軸４は１００％の速度で回転する。

この際、第３ａ図において弁体８を閉じる方向に働く力
Ｆ、は、 Ｆ＋　＝ＰｌｘＡ、　　−−−−−−■ここで、Ｐ、は
弁体８を閉じる方向に働く圧力で、Ｐ、＝γ／２ｇ×ω
”　ｘＲ”　ｘｉ／１０Ａ１　二弁体８の背面（図で右
側）の受圧面積Ｔ　：作動油の比重 ω　：インペラ２の回転角速度 Ｒ：弁体８の半径 一方、弁体８を開ける方向に働く力Ｆ２は、Ｆ、＝Ｐ、
ＸＡ２　　・・・・・・　■ここで、Ｆ２は弁体８を開
ける方向に働く圧力で、Ｆ２　＝ｒ／２ｇｘω２×Ｒ２
×１／１０Ａ２　：弁体８の前面（図で左側）の受圧面
積■、■両式より、 Ｆ＋　　　Ｆｚ　＝Ｐ　＋　　ＸＡＩ　　　Ｐ　ｚ　Ｘ
Ａｚここで、Ｐ、ＸＡＩ　−Ｆ２　ＸＡ２　＞Ｏとなる
ように小穴Ｃと受圧面積Ａ、及びＡ２を決定すると、Ｆ
＋　　Ｆｚ＞Ｏ即ちＦ　＋　＞　Ｆ　！となって弁体８
は全閉する。

この状態で小穴Ｃより小量のバルブ作動油ｑ１が常時漏
洩（リーク）しているがＱ＋＞ｑ＋なるバルブ作動油Ｑ
１が供給されているので、Ｐ、の圧力降下は微少である
。

（ｉｉｉ）次いで、第４図に示すように、給油ノズル１
０からのバルブ作動油の供給が停止されると、第４ａ図
の拡大図に示すように、弁体８を閉じる方向に働く力Ｆ
、は零となり、該弁体８を開ける方向に働く力Ｆ２は、
Ｆ　ｚ＝Ｐ　ｚ　ＸＡ＞　Ｏｒ：、従って、Ｆ２＞Ｆ、
であるから、弁体８は、次の瞬間には、第５図に示すよ
うに開となる。

（ｉｖ）上記第５図及び第５ａ図の状態では、弁体８は
開であり、作動油（図で斜線で示されている。）は最低
速度設定ダムＤのレベルに保持され、残余は矢印のよう
に排出されて被動軸４は最低回転数で運転される。

上記した作動油及びバルブ作動油の系統を、第６図ない
し第８図について説明すると、第６図は、基本的な系統
図を示し、油タンクａからストレーナｂを介し油ポンプ
Ｃより作動油及びバルブ作動油が供給され、必要により
油圧調整用レリーフ弁ｄと油冷却器ｅが設置される。

制御弁ｆが全開の場合、作動油とバルブ作動油が共に供
給され、第１図の弁体８は閉、被動軸４は最高回転数で
運転される（第３図、第３ａ図）。

この状態から制御弁ｆを全開にすると、バルブ作動油（
図で破線で示す。）は供給されず、第１図の小穴Ｃより
バルブ作動油は排出され、弁体８は開となり、インペラ
２とランナ３の回路中の作動油は極めて短時間に排出さ
れ、被動軸４は最低回転数で運転される。即ち、第４図
、第４ａ図の状態を経て第５図、第５ａ図の状態になる
。

この状態から再び制御弁ｆを全開にすると、作動油とバ
ルブ作動油が共に供給され、第１図の弁体８は開、被動
軸４は最高回転数で運転される。

このように、制御弁ｆを開閉することにより、被動軸４
は最高回転数と最低回転数の二つの運転を著しく短時間
で移行し、第１図１第２図→第５図→第３図・・・・・
・の動作を繰り返えす。

上記制御弁ｆが全開の時に作動油の熱交換を行なうため
に、バイパスラインの油！調整オリフィスｈを経由し、
適量の作動油を供給する。最低回転数での運転時間が短
い場合、或いは最低回転数での作動油発熱量が少ない場
合は、該バイパスラインは省略することができる。

第７図は、応答性の改善、調整を目的とし、第６図にお
ける制御弁ｆを、作動油制御弁ｆと、バルブ作動油制御
弁ｇとに分割した系統の例である。

第８図は、動力の小さい場合に適用される最も簡単な系
統である。この場合は、第１図の給油ノズルＩＯは不要
であり、作動油供給室Ｅから分岐するバルブ作動油供給
穴Ｆよりバルブ作動油が供給される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、駆動軸に連結さ
れる流体継手のインペラ又はインペラケーシングの外周
部に、作動油の差圧で排油孔を開閉する弁を設け、短時
間で充排油を行なうようにしたことにより、最高回転数
から最低回転数まで、及び最低回転数から最高回転数ま
で著しく変速時間を短縮することができる。

また、インペラケーシング内の排油穴の内側にダムを設
け、該ダムの形状により最低回転数を用途により設定で
きるようにしたことにより、頻繁に負荷運転と無負荷運
転を繰り返えす被動機、例えばデスケーリング装置用ポ
ンプ等に対しても、無負荷運転時には最低回転数で運転
することができ、簡単な制御で多大な省エネルギ効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図１第２図は本発明の一実施例を示す変速機構を備
えた流体変速機の異なった作動状態を示す縦断面図、第
３図、第４図及び第５図は作用説明図、第３ａ図、第４
ａ図及び第５ａ図は要部を拡大して示した作用説明図、
第６図、第７図及び第８図は作動油及びバルブ作動油の
異なった系統図、第９図（ａ）（ロ）及び（Ｃ）は従来
の流体継手の説明図である。 １・・・駆動軸、２・・・インペラ、３・・・ランナ、
４・・・被動軸、５・・・インペラケーシング、６・・
・内部ケーシング、７・・・弁座、８・・・弁体、９・
・・弁カバー、１゜・・・給油ノズル、１１・・・軸受
ケーシング、Ａ・・・作動油給油穴、Ｂ・・・排油穴、
Ｃ・・・小穴、Ｄ・・・最低速度設定ダム、Ｅ・・・作
動油給油室、Ｆ・・・バルブ作動油給油穴。 第１図 第３ａ図 引 １ 第ｒ５ａ図 第６図 □　イ乍壷力〉由 バルブ作Ｕ泊 第８図 □イ乍蔓力；出 バルブ作Ｉ７１柚 ゞｂ □作ｅ泊 −−−−−−−−バルブ作Ｉ７Ｉ坤

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体継手の変速機構において、駆動軸に連結される
   流体継手のインペラ又はインペラケーシングの外周部に
   、作動油の差圧で排油穴を開閉する弁を設けて短時間で
   充排油を行なうようにし、最高回転数から最低回転数ま
   で及び最低回転数から最高回転数まで著しく変速時間を
   短縮するようにしたことを特徴とする流体継手の変速装
   置。 ２、インペラケーシング内の排油穴の内側にダムを設け
   、該ダムの形状により最低回転数を設定できるようにし
   たことを特徴とする請求項１記載の流体継手の変速装置
   。