JPS63302151A - タ−ビン式ブレ−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、タービン式ブレーキに係り、特に空気圧縮機
を減速ブレーキのために設けたタービン式ブレーキに関
する。

［従来の技術］ 一般に、大型バスやトラック等のように、摩擦ル１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
踵の減速ブレーキは、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、
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４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　。

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）のうす流を起こさせて、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なめ、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５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ｔ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に連結されたパワータービンｎを設け、この駆動
に要する力を制動力として、エンジンブレーキカを高め
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、上記問題点は一応解決されることになる。ただしあ
くまでも排気を利用するタービンであるので、その制動
力にはおのずと一１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、タービン式ブレーキとして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、内燃機関のクランク軸に空気圧縮機のタービ
ンを連結し、その吐出口に絞り部を設けたものである。

［作用］ クランク軸が回転して、空気圧縮機のタービンが駆動さ
れると、その特性に応じたエネルギが消費され、内燃機
関の運転を制動する力が発生し、減速ブレーキとして作
用する。絞り部は、空気圧縮機の吐出量を調節し、所望
の制動力を発生させる。

［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式ブレーキの一実施例
を示し、たちのであり、内燃機関１のクランク軸２に、
主ブレーキ（図示せず）を補助するための空気圧縮機３
のタービン４が連結されて構成されている。

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
ア比に形成されたタービン式ブレーキ用増速ギア７を有
している。そして、タービン４の入力軸８は、この増速
ギア７の出力軸９と一体的に形成されており、ギア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１０と、
これを収容するためのケーシング１１とから成る。ケー
シング１１には、入力軸８の軸方向外方に吸入口１２が
、また羽根車１０の径方向外方に吐出口１３が形成され
ている。そして吐出口１３には、所定の空気流量を得る
ための絞り部１４が設けられている９本実施例にあって
は、吐出口１３が所定の開口面積Ａを有するように、絞
り部１４に備えられた回動軸の軸廻りに回動自在に形成
された弁体１５が設けられている。弁体１５は、吐出方
向Ｂに平行（開放）になったときに最大、またこれを略
横断（閉成）するように回動されたときに最小の面積を
形成するように、即ち面積の拡大・縮小ができるように
なっている。

この弁体１５には、前出第１図に示したように、＠動手
段１６が備えられている。駆動手段１６は、弁体１５が
最小面積にすべく回動するように付勢力を有するエアシ
リンダ１７と、シリンダ１７にその付勢力を上回る圧力
を有する圧縮空気を収容するためのエアタンク１８と、
エアタンク１８とエアシリンダ１７とを連絡する供給路
１９の途中に設けられた電磁弁２０と、電磁弁２０を開
閉するためのスイッチ２１とにより形成されている。

スイッチ２１は、ニュートラルスイッチ２２とクラッチ
スイッチ２３と、タービン式ブレーキスイッチ２４とか
ら成り、全てがｒＯＮＪとなったときに電磁弁２０が開
となるように、直列に接続されてｂ＼る。ニュートラル
スイッチ２２は変速機（図示せず）がニュートラル位置
以外となっているとき、またクラッチスイッチ２３は車
輪駆動を入断するクラッチ（図示せず）が入続されてい
る時にそれぞれ「ｏＮ」となるように形成されている。

次に本実施例の作用を説明する。

通常運転時にあって、内燃機関１のクランク軸２が回転
されると、増速ギア７により適宜回転数が増加されて、
タービン４が駆動される。

このとき、弁体１５はエアシリンダ１７によって閉成側
に回動されており、吐出口１３の面積Ａが最小となるよ
うに形成する。すると、空気圧縮機３を駆動するための
力、即ちタービン式ブレーキの制動力も最小となり、内
燃機関１の運転に影響を及ぼさないようになる。

停止前あるいは長い下りの坂道等で、主ブレーキを補う
制動力が必要となった時は、電磁弁２０のスイッチ２１
を「ｏＮ」にする、このとき、エンジンブレーキは出い
ている状態になっている。電磁弁２０が開になると、エ
アシリンダ１７は圧縮空気によって、付勢力に抗して弁
体１５を開放側に回動させるように押動し、吐出口１３
を所定の面積Ａに開口する。これでクランク軸２に働く
力が最大となり、内燃機関１への制動力が発生し、減速
される。

このように、作動媒作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、絞り部１４の弁体１５を掻作する
だけで減速ブレーキが自在に得られる。

本発明者らは、この絞り部１４の面積ＡとＩＩＩ動力と
の関係についての実験を、本実施例の構成に則り、行っ
ている。タービン式ブレーキのここに、Ｃ：空気の定圧
比例熱　Ｇ：空気流量■ｏ二大気温度　　Ｐ。量大気圧 Ｐ：空気圧縮機による圧縮圧 に：比熱比　ａ：定数 Ｙ　：空気圧縮機の効率 即ち、他の条件が同じならば絞り部１４の面積Ａ（空気
流ｆＬ　Ｇ　）を適宜変えることによって、制動力Ｆを
制御することが可能である。この関係の一例を第３図に
示す０図中、実線Ｃで示した関係をもとに、所望の制動
力Ｆを得るように吐出口１３（絞り部１４）の面積Ａを
形成しておけばよい、また同図には、吸入口１２側に絞
り弁を設けて、その面積を変えた場合（破線Ｄ）も併せ
て示しであるが、この場合は、同じ絞り面積Ａで比較す
ると、吐出口１３に設けた場合よりも得られる制動力が
小さいことから、絞り部１４は、本実施例で示した如く
、吐出口１３に設けた方が有利であるとの結果を得てい
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。

従来、減速ブレーキとして使用されていたリターダに変
えて、空気圧縮機のタービンをクランク軸に連結したの
で、作動媒体を冷却するための装置が不要となり、減速
ブレーキの省スペース、且つコスト低減が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るタービン式ブレーキの一実施例を
示したｔｉ或図、第２図はその空気圧縮機を示した側断
面図、第３図はその作用を説明するための絞り面積−制
動力関係図、第４図は従来の減速ブレーキである流体式
リターダを示した構成図、第５図はターボコンパウンド
エンジンのシステム図である。 図中、■は内燃機関、２はクランク軸、３は空気圧縮機
、４はそのタービンである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関のクランク軸に、空気圧縮機のタービン
   を連結し、該空気圧縮機の吐出口に絞り部を設けたこと
   を特徴とするタービン式ブレーキ。
2. （２）上記絞り部が、上記吐出口の開口面積を拡大・縮
   小するための弁体を有した上記特許請求の範囲第１項に
   記載のタービン式ブレーキ。
3. （３）上記空気圧縮機のタービンが、上記クランク軸と
   連結するための連結軸を有し、該連結軸に変速ギアを介
   設した上記特許請求の範囲第１項又は第２項に記載のタ
   ービン式ブレーキ。