JPH0542645U - 機械式過給機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の低速回転時には過給圧を高め、高
速回転時には過給圧を低減し、安定した理想の過給圧を
発生する機械式過給機。 【構成】 プーリからロータに伝達される回転速度を変
化させる差動装置と、該差動装置を制御する駆動用アク
チュエータからなる可変速装置が入力軸に接続されてい
る。 【効果】 内燃機関の回転数に関係なく、安定して一定
の理想の過給圧を発生することができるので、高速回転
時にも過剰な過給圧が生じることがなく、低速回転時に
も十分な過給圧を発生し、常に、過不足のない過給圧を
生ずることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関に取り付けられて、この内燃機関に吸気を圧縮して送り込 むようにした機械式過給機に関するもので、特に自動車用の内燃機関に用いられ るものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、自動車等の車両に搭載される内燃機関、即ちエンジンにおいては、高 出力化、燃費改善、排ガス対策などの為に、吸気を圧縮して吸気密度を高めるよ うにした過給機を取り付けることが行なわれている。 そして、その過給機の１つに、内燃機関のクランク軸の回転を利用して吸気の 圧縮を行なう機械式過給機がある。 この機械式過給機の一例を図２に示す。 図２において、符号１３が雄ロータ、１４が雌ロータ（１４が雄ロータ、１３ が雌ロータであっても良い）であり、これらのロータ１３，１４が回転すること で吸入口１５から取り入れられた吸気が圧縮された状態で吐出口１６から吸気管 １９を経てエンジンのシリンダへと送られる。また符号２は雄ロータ１３と入力 軸３で直結されたプーリであり、エンジンからの駆動力がベルト１を介して伝え られる。また符号１２はタイミングギヤで、入力軸３からの回転駆動力を雄ロー タ１３と共に雌ロータ１４に伝達する。即ち、エンジンからの駆動力はベルト１ 、プーリ２、入力軸３を経てロータ１３，１４に伝達される。 尚、符号１８はバイパス管であり、バルブ１７を有している。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、内燃機関にとっては一定の過給圧の吸気が供給されることが要求さ れるが、上記した容積型過給機であっては、必然的にその生じる過給圧は内燃機 関及び過給機のロータの回転数に比例して上昇する。 従って、理想の過給圧に対して、内燃機関の回転数が低い時には過給圧が不足 し、また内燃機関の回転数が高まるにつれ、最適過給圧を超えて過剰過給圧とな ってしまう。過剰過給圧が生じると、内燃機関の最大爆発力を超えたり、ノッキ ングが起きたりして滑らかな回転が損なわれるばかりか故障、破損を引き起こす 原因となる。 また、過給機のロータの回転数が低くては、過給圧が不足し、満足な性能を発 揮することができない。さらにまた、内燃機関の負荷が小さい状態にあっては、 過給機のロータを回転せしめ不必要な過給を生じさせ、無駄な駆動損失のため燃 費を悪化させてしまう。

【０００４】 過剰過給圧を防ぎ、内燃機関が高速回転時に最適な過給圧を生じるように設計 したものであっては、低速回転時の過給圧不足と低負荷時の燃費の悪化が著しく 、低速回転時に最適な過給圧を生じるように設計したものであっては、中高速回 転時の過剰過給圧がひどく、実用的でないものになってしまい、その両立は非常 に困難であった。

【０００５】 そこで、吸入口１５と吐出口１６を結ぶバイパス管１８を設けることで過給圧 を調整する手段が考えられるが、この方法であっては低速回転時における過給不 足を全く補えないばかりか、バイパス時には吸気温度が上昇し、高温になってし まう。また、低負荷時の燃費を改善することができない。

【０００６】 また、入力軸３と雄ロータ１３（またはプーリ２）の間にクラッチを設け、低 負荷時や高回転時では入力軸３と雄ロータ１３（またはプーリ２）を切り離し、 過給圧が過大にならないようにする方法がある。しかしながら、この方法であっ ても、低速回転時における過給不足を全く補えない。さらに、その制御、信頼性 、耐久性等に問題があるものである。

【０００７】 また、プーリ２に可変速機構を設ける方法が考えられる。 図３に示す例では、過給機本体４と、これを駆動する入力軸８で連結された２ 次プーリ５と内燃機関からの駆動力を伝える１次プーリ６がベルト７で掛け渡た されている。そして、２次プーリ５を図４に示すように、周面をＶ溝形状とし、 ２次固定プーリ５ａと２次移動プーリ５ｂから構成する。２次プーリ５において 、２次移動プーリ５ｂがその軸方向に移動することで２次プーリ５の幅が変動し 、それに伴ってベルト７の２次プーリ５に掛かる位置が移動する。即ち、２次プ ーリ５の幅が広がったならばベルト７は２次プーリ５の軸に近づき、２次プーリ ５の幅が狭まったならば、ベルト７は２次プーリ５の軸から遠ざかる。つまり、 実質的な２次プーリ５の径長が変化し、１次プーリ６と２次プーリ５のプーリ比 が変化する。従って、２次移動プーリ５ｂの軸方向への移動を制御すれば、２次 プーリ５の径長を変えることができ、もってプーリ比を変えることで過給機本体 ４に伝達される回転速度を調整することができる。 しかしながらこの方法であっては、ベルト７と２次固定プーリ５ａ及び２次移 動プーリ５ｂの間に滑りが生じ、伝達ロスが発生してしまう。さらに、１次プー リ６の２次プーリ５を駆動する機構に内燃機関の回転数変動に対して応答性が悪 く、操作性に難点があるものであった。さらにまた、１次プーリ６と２次プーリ ５のプーリ比はその機構上限界があり、上限は１：２程度である。この程度のプ ーリ比であっては低負荷時での燃費を改善することはできない。さらにベルトの 耐久性、信頼性などに問題があった。

【０００８】 本考案は前記課題を解決するためになされたもので、機械式過給機において、 内燃機関の低速回転時には過給圧を高め、高速回転時には過給圧を低減し、安定 した一定の過給圧を発生する機械式過給機を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

請求項１記載の機械式過給機は、内燃機関からの駆動力を利用して回転するプ ーリに入力軸で連結されたロータで該内燃機関に送給される吸気を圧縮する機械 式過給機において、前記プーリから前記ロータに伝達される回転速度を変化させ る差動装置と、該差動装置を制御する駆動用アクチュエータからなる可変速装置 が前記入力軸に接続されていることを特徴とするものである。

【００１０】 請求項２記載の機械式過給機は、請求項１記載の機械式過給機において、差動 装置が、入力軸と連結された１次サイドギヤと、該サイドギヤとかみ合うピニオ ンと、該ピニオンとかみ合う２次サイドギヤと、該ピニオンのピニオン軸を軸支 するブラケットと、該ブラケットが固定されたリングギヤと、リングギヤを回転 させる駆動ギヤとからなることを特徴とするものである。

【００１１】 請求項３記載の機械式過給機は、請求項１または２に記載の機械式過給機にお いて、駆動用アクチュエータが、内燃機関の回転数を検知し、任意の回転数より も高ければ差動装置を逆転制御し、任意の回転数よりも低ければ差動装置を正転 制御してロータの回転速度を一定に保つ機能を有することを特徴とするものであ る。

【００１２】

【作用】

本考案の機械式過給機では、過給圧を一定の最適過給圧に保つよう、内燃機関 の回転数を検知し、 過給機のロータの回転数が最適過給圧を発生させる回転数よりも低い時には、 駆動用アクチュエータで差動装置を正回転させ、ロータに伝達される回転速度を 増加し、過給圧を高める。 回転数が最適過給圧を発生させる回転数であれば、駆動用アクチュエータを停 止し、ロータに伝達される回転速度を変速せず、一定の過給圧を保つ。 回転数が最適過給圧を発生させる回転数よりも高い時には、駆動用アクチュエ ータで差動装置を逆回転させ、ロータに伝達される回転速度を減少し、過給圧を 低減する。 以上の制御によって発生する過給圧を一定に保つ。

【００１３】

【実施例】

本考案の一実施例を図１を参照して説明する。 本実施例の機械式過給機においても吸入口１５から取り入れられた吸気を回転 する雄ロータ１３，雌ロータ１４で圧縮して吐出口１６から内燃機関に送給する 。 内燃機関からの駆動力はベルト１を介してプーリ２に伝わり、プーリ２に接続 している１次入力軸３０から可変速装置を経て２次入力軸３２に回転駆動力が伝 わり、さらにタイミングギヤ１２を経て雄ロータ１３と雌ロータ１４に回転駆動 力が伝達される。 可変速装置は駆動用アクチュエータ１１と差動装置９から構成される。 差動装置９は、駆動ギヤ１０と、駆動ギヤ１０の回転方向を変換するリングギ ヤ（遊星ギヤ）２４と、リングギヤ２４に垂直に固定されているブラケット２２ ，２３と、ブラケット２２，２３が軸支するピニオン軸１９，２１で接続されて いるピニオン１８，２０と、ピニオン１８，２０とかみ合う１次サイドギヤ２６ 、２次サイドギヤ２８から構成され、１次サイドギヤ２６は１次入力軸３０と連 結され、２次サイドギヤ２８は２次入力軸３２と連結されている。

【００１４】 この差動装置が１次入力軸３０と２次入力軸３２の間に介在する構成であって 、いま駆動用アクチュエータ１１が作動せず駆動ギヤ１０が固定されていたとす る。内燃機関からの駆動力でプーリ２が回転し、さらに１次入力軸３０が回転す ると、同時に１次サイドギヤ２６が同回転数で回転する。１次サイドギヤ２６が 回転するとこれとかみ合っているピニオン１８，２０が回転し、さらに２次サイ ドギヤ２８が回転し、２次サイドギヤ２８と連結している２次入力軸３２も回転 する。このとき、１次入力軸３０の回転数と２次入力軸３２の回転数は等しくな る。

【００１５】 ここで、駆動用アクチュエータ１１が作動し、駆動ギヤ１０が駆動すると１次 入力軸３０の回転数と２次入力軸３２の回転数が異なるようになる。 ２次入力軸３２の回転数が１次入力軸３０の回転数よりも増加する時の駆動ギ ヤ１０の回転方向を正回転とし、２次入力軸３２の回転数が１次入力軸３０の回 転数よりも減少する時の駆動ギヤ１０の回転方向を逆回転とする。 仮に、駆動用アクチュエータ１１によって駆動ギヤ１０が正回転したとする。 まず駆動ギヤ１０に連動してリングギヤ２４が回転する。リングギヤ２４が回転 するとリングギヤ２４に固定されているブラケット２２，２３が回転し、ブラケ ット２２，２３に回転自在に支持されているピニオン軸１９，２１がリングギヤ ２４と同回転方向に回転する。ピニオン１８，２０は１次入力軸３０の回転力を 受けて自転しているが、ピニオン軸１９，２１が２次サイドギヤ２８の周方向に 回転するのを受けて２次入力軸３２を中心軸として公転し始め、２次サイドギヤ ２８を回転させる。従って、ピニオン１８，２０の自転による２次サイドギヤ２ ８の回転方向と、ピニオン１８，２０の公転による２次サイドギヤ２８の回転方 向が同方向であれば２次サイドギヤ２８及び２次入力軸３２の回転数は１次入力 軸３０の回転数よりも増加する。 逆に駆動ギヤ１０の回転方向が逆回転であって、ピニオン１８，２０の自転に よる２次サイドギヤ２８の回転方向と、ピニオン１８，２０の公転による２次サ イドギヤ２８の回転方向が逆方向であれば２次サイドギヤ２８及び２次入力軸３ ２の回転数は１次入力軸３０の回転数よりも減少する。 従って、駆動用アクチュエータ１１で駆動ギヤ１０の回転方向および回転速度 を制御すれば、１次入力軸３０の回転を変速して２次入力軸３２に伝達すること ができる。

【００１６】 従って、内燃機関の回転数が低く、１次入力軸３０の回転数が小さい時には、 駆動アクチュエータ１１で駆動ギヤ１０を正回転させて２次入力軸３２の回転数 を増加させ、過給圧を高めることができる。 また、内燃機関の回転数が高く、１次入力軸３０の回転数が大きい時には、駆 動アクチュエータ１１で駆動ギヤ１０を逆回転させて２次入力軸３２の回転数を 減少させ、過給圧を低減することができる。 過給圧を大きく高めたい時には駆動用アクチュエータ１１で駆動ギヤ１０を正 回転に高回転させ、過給圧を僅かに高めたい時には駆動用アクチュエータ１１で 駆動ギヤ１０を低速正回転させ、過給圧を僅かに低減する時には駆動用アクチュ エータ１１で駆動ギヤ１０低速逆回転させ、過給圧を大きく低減する時には駆動 用アクチュエータ１１で駆動ギヤ１０を逆回転に高回転させればよい。 従って、内燃機関の回転数を検知し、その情報に基づいて駆動用アクチュエー タ１１を制御すれば過給圧を常に最適過給圧とすることができる。尚、内燃機関 の回転数が過給圧を発生させるのに最適である時には、駆動ギヤ１０を停止すれ ばよい。

【００１７】 駆動用アクチュエータ１１の制御情報としては、内燃機関の回転数もしくはベ ルト１、プーリ２または１次入力軸３０の回転数を検知したものの他、過給圧を 検知したものに基づいたものであってもよい。即ち、最適過給圧よりも検知した 過給圧が高ければ２次入力軸３２の回転速度を減少し、ロータの回転速度を低減 し、過給圧が低ければ２次入力軸３２の回転速度を増加し、ロータの回転速度を 高めればよい。 駆動用アクチュエータ１１としてはサーボモータが適用でき、動力源としては バッテリー電源を使用できる。

【００１８】 本実施例の可変速装置を具備した機械式過給機においては、内燃機関の回転数 に関係なく、安定して一定の最適な過給圧を発生することができるので、高速回 転時にも過剰な過給圧が生じることがなく、低速回転時にも十分な過給圧を発生 し、常に、過不足のない過給圧を生ずる。 従って、高回転時であっても、過剰過給圧が生じることがなく、内燃機関の最 大爆発力を超えたり、ノッキングを起こしたりして、故障、破損を引き起こして しまうことがない。 また、低回転時であっても、過給圧が十分であり満足な性能を発揮することが できる。さらに低回転時における排ガス対策にも寄与することができる。 さらにまた、内燃機関の負荷が小さい状態時に、不必要な過給を生じることが なく、駆動損失のために燃費を悪化してしまうことはない。 特に、本実施例の方法であっては、ベルトとプーリ間の作用で回転速度を変化 させるものではないので、伝達ロスが発生しない。さらに、制御が容易で、信頼 性や耐久性も十分に高いものである。

【００１９】

【考案の効果】 本考案の差動装置と駆動用アクチュエータからなる可変速装置を具備した機械 式過給機においては、内燃機関の回転数に関係なく、安定して一定の最適な過給 圧を発生することができるので、高速回転時にも過剰な過給圧が生じることがな く、低速回転時にも十分な過給圧を発生し、常に、過不足のない過給圧を生ずる ことができる。 従って、高速回転時であっても、過剰過給圧が生じることがなく、故障、破損 を引き起こしてしまうことがない。 また、低速回転時であっても、過給圧が十分であり満足な性能を発揮すること ができる。さらに低速回転時における排ガス対策にも寄与することができる。 さらにまた、内燃機関の負荷が小さい状態時に、不必要な過給を生じることが なく、駆動損失のために燃費を悪化してしまうことはない。 しかもロータの回転速度の制御が容易であり、かつ耐久性が十分で信頼性の高 いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の機械式過給機の断面図である。

【図２】従来例の機械式過給機の断面図である。

【図３】従来例の機械式過給機の可変速機構の平面図で
ある。

【図４】図３の要部拡大図である。

【符号の説明】

２ プーリ ３ 入力軸 ５ ２次プーリ ８ 入力軸 ９ 差動装置 １０ 駆動ギヤ １１ 駆動用アクチュエータ １２ タイミングギヤ １３ 雄ロータ １４ 雌ロータ １５ 吸入口 １６ 吐出口 １８ ピニオン １９ ピニオン軸 ２０ ピニオン ２１ ピニオン軸 ２２ ブラケット ２３ ブラケット ２４ リングギヤ ２６ １次サイドギヤ ２８ ２次サイドギヤ ３０ １次入力軸 ３２ ２次入力軸

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関からの駆動力を利用して回転す
   るプーリに入力軸で連結されたロータで該内燃機関に送
   給される吸気を圧縮する機械式過給機において、前記プ
   ーリから前記ロータに伝達される回転速度を変化させる
   差動装置と、該差動装置を制御する駆動用アクチュエー
   タからなる可変速装置が前記入力軸に接続されているこ
   とを特徴とする機械式過給機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の機械式過給機において、
   差動装置が、入力軸と連結された１次サイドギヤと、該
   １次サイドギヤとかみ合うピニオンと、該ピニオンとか
   み合う２次サイドギヤと、該ピニオンのピニオン軸を軸
   支するブラケットと、該ブラケットが固定されたリング
   ギヤと、リングギヤを回転させる駆動ギヤとからなるこ
   とを特徴とする機械式過給機。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の機械式過給機
   において、駆動用アクチュエータが、内燃機関の回転数
   を検知し、任意の回転数よりも高ければ差動装置を逆転
   制御し、任意の回転数よりも低ければ差動装置を正転制
   御してロータの回転速度を一定に保つ機能を有すること
   を特徴とする機械式過給機。