JP2003314446A

JP2003314446A - 高速流体装置

Info

Publication number: JP2003314446A
Application number: JP2002121165A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Omutsuno; 智大六野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2002-04-23
Publication date: 2003-11-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ターボ機械、過給機、送風機等の高速流体機
械を組み込んだ高速流体装置。【解決手段】一端部に外輪を設けた低速側シャフト３
と、低速側シャフト及び外輪に対して偏心して、回転自
在に支持された高速側シャフトと、外輪３２と高速側シ
ャフト１７との間に回転自在に支持された、少なくとも
１個のガイドローラ３７ａ，３７ｂと少なくとも1個の
可動ローラ３８とから成るくさび作用を利用した摩擦ロ
ーラ式増速機と、駆動軸６１が、低速側シャフトに連結
された電動モータ６０と、高速側シャフトに連結され該
高速側シャフトより駆動を受ける高速流体機械５１とか
ら成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速回転で流体を
流す高速流体装置、例えば、ターボ機械、過給機、送風
機等の高速流体機械を組み込んだ高速流体装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、高速流体装置として、例えば、特
開平４−２０３４２１号公報及び特開平１１−２９４５
４８号公報に開示の車両用エンジンの過給機は、遠心式
であって、エンジンの駆動軸から動力を直接ベルト伝動
し、増速機により増速して、そのインペラーを回転駆動
するようになっている。

【０００３】上記特開平４−２０３４２１号公報に開示
のものは、増速機として、高い増速比を得るため、遊星
歯車機構を用いている。しかし、数万ｒｐｍから１０万
ｒｐｍ以上にも及ぶ回転数では、ギアの振動や騒音とと
もに寿命にも大きな問題がある。

【０００４】また、上記特開平１１−２９４５４８号公
報では、摩擦ローラ機構の遊星ローラを用いた方式であ
るが、可撓性外側リングで遊星ローラと太陽軸を締め付
けることにより、トラクションドライブで必要な押付力
を得る構造となっている。そのため、高回転高トルク状
態ですべりが発生し、駆動力をインペラに伝えることが
出来ない。また、これを防止するためには、さらに大き
な力をもって外側リングで遊星ローラを締め付ける必要
があるが、そうすると、低回転低トルク状態では、過大
な押付力で押し付けることになり、効率が低下してしま
う。同時に常に大きな押付力が働くので、寿命的にも問
題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】さらに、上述したよう
に、エンジンの駆動軸から動力を直接ベルト伝動により
得る方式にあっては、必然的に過給機の搭載位置がエン
ジンのクランクシャフトに取り付けられたプーリと同一
平面上に限定されてしまう。

【０００６】一方、エンジンルーム内は、近年のエンジ
ンの高機能化、自動車の電子化、車体の衝突安全性の確
保などから、非常に混み合っており、過給機の設置位置
に自由度がない。

【０００７】また、過給機側からすると、エンジン吸気
ポートまでの距離、インタークーラの搭載位置およびイ
ンタークーラまでの距離など、最適化が望まれる。

【０００８】しかし、前述の理由により過給機の設置位
置は限定され、最適化は難しい。

【０００９】また、エンジンクランク軸から動力を取り
出す方法であると、過給機のタービン回転数は、エンジ
ン回転と比例する。この結果、エンジンが低回転時に
も、十分な過給効果が得られるように過給機を設計する
と、エンジンの高回転時には、供給空気量やブースト圧
がどうしても過大になりすぎるという欠点がある。この
欠点を解消する方法として、増速機の入力プーリ部に無
段変速装置や電磁クラッチを設けるものも提案されてい
るが、このような方式では、システムが複雑化して、重
量増、体積増、コスト増になるという問題点がある。

【００１０】本発明の目的は、上述したような事情に鑑
みてなされたものであって、静かで克つ滑らかな動力伝
達が行われると共に高い伝達効率が得られ、かつ搭載性
と制御性が高く小型・軽量・安価な高速流体装置を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明による高速流体装置は、ハウジングに回転自
在に支持され、一端部に外輪を設けた低速側シャフト
と、前記低速側シャフト及び前記外輪に対して偏心し
て、ハウジングに回転自在に支持された高速側シャフト
と、前記外輪と前記高速側シャフトとの間に回転自在に
支持された、少なくとも１個のガイドローラと少なくと
も1個の可動ローラとから成るくさび作用を利用した摩
擦ローラ式増速機と、駆動軸が、前記低速側シャフトに
連結された電動モータと、前記高速側シャフトに連結さ
れ該高速側シャフトより駆動を受ける高速流体機械と、
から成ることを特徴とする。

【００１２】このように、本発明によれば、くさび作用
を利用した摩擦ローラ式増速機により、高速流体機械の
羽根車を駆動すべく構成しており、くさびローラ式増速
機は、トラクションドライブであり、高速回転でも静か
で滑らかな動力伝達が行えることから、振動や騒音の問
題は全くない。さらに、トラクションドライブに必要な
押付力は、くさび作用により得る機構であり、伝達トル
クに比例した適正な押付力が常に得られるため、すべり
が発生することはない。同時に、低回転低トルク領域か
ら高回転高トルク領域まで高い効率が得られる。また、
電動モータが組み込まれているため、エンジンルーム内
での搭載位置の限定がなくなり、最適な位置に搭載が可
能となる。

【００１３】本発明の高速流体装置において、前記高速
流体機械は送風機とすることができる。

【００１４】本発明の高速流体装置において、前記高速
流体機械としての前記送風機は遠心式高速流体機械、容
積式流体機械、又は軸流式流体機械のものとすることが
できる。

【００１５】本発明の高速流体装置において、前記遠心
式流体機械は好ましくは羽根車から成る。

【００１６】本発明の高速流体装置において、前記容積
式流体機械はルーツタイプの容積式流体機械とすること
ができる。

【００１７】本発明の高速流体装置において、前記軸流
式流体機械はリショルムタイプの軸流式流体機械とする
ことができる。

【００１８】本発明の高速流体装置において、高速流体
機械を遠心式流体機械として、本発明を遠心式過給機に
適用する場合は、効率が高くモータが小型化できるのに
加え、遠心式過給機自体も小型であるため、搭載性に優
れモータの駆動電力も小さくなると言うメリットがあ
る。

【００１９】本発明の高速流体装置を例えばエンジン過
給機に使用した場合、モータを制御することにより、常
に最適な回転数を得ることが出来るため、エンジン高回
転時に、過給機の供給空気量やブースト圧が過大となる
ことが避けられ、無段変速機など別の手段を設置するこ
となく、常に最適な過給を行なうことが出来る。

【００２０】なお、従来は、数万ｒｐｍから１０万ｒｐ
ｍ以上にも及ぶ回転数に増速できる増速機がなかったた
め、このように電動モータで駆動する方式は得られてい
なかった。

【００２１】また、本発明の高速流体装置は、エンジン
の過給機のみならず、例えば燃料電池車などにおいて、
燃料となる水素を送り込むための送風機、水素と酸素の
反応により生成された水分や水蒸気を吹き飛ばすための
ブロワーなどにも適用できる。

【００２２】なお、トラクションドライブ式変速機は、
静かで滑らかであることから産業上の各種用途に開発さ
れ、さらに近年は自動車や自転車といったパーソナルユ
ースに応用する試みがなされ、次世代の動力伝達方式と
して注目されている。

【００２３】トラクションドライブ式変速機とは、歯車
伝動とは異なり、滑らかな表面をもつ少なくとも２個の
回転体を強く押し付け、これらの間に潤滑油膜（例えば
ＥＨＬ油膜）を介在させて、動力を伝達する機構であ
り、その基礎式は、Ｆｔ＝μ・Ｆｃという簡単な摩擦の
式で表される（Ｆｔ：トラクション力）。ここで、Ｆｃ
は、押し付け力と呼び、この発生に様々な方法が開発さ
れている。

【００２４】このトラクションドライブ式変速機の一つ
として、くさび作用を利用した摩擦ローラ式変速機（以
後本明細書中では、くさびローラ式変速機と記す）があ
る。くさびローラ式変速機とは、高速側シャフトの先端
部の周囲に、該高速側シャフトに対し偏心した状態で、
回転自在に設けられた外輪と、該高速側シャフトの外周
面である被駆動側円筒面と前記外輪の内周面である駆動
側円筒面との間に存在して、径方向に関する幅が円周方
向に関して不同である環状空間内に配置される、それぞ
れの外周面を動力伝達用円筒面とした、少なくとも１個
のガイドローラおよび少なくとも１個の可動ローラとを
備えた変速機のことを言う。又、可動ローラとは、くさ
び作用により押付け力を発生するローラであり、半径方
向、円周方向に動くローラのことを言う。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
くさびローラ式変速機使用した高速流体装置を図面を参
照しつつ説明する。

【００２６】まず、各実施形態に共通であるくさびロー
ラ式変速機の内部構造について詳述し、次いで第１実施
の形態および第２実施の形態について説明する。

【００２７】図１は、本発明の実施の形態に係る高速流
体装置として、くさびローラ式変速機を組み込んだエン
ジン用過給機の断面図である。図２は図１のｂ−ｂ線に
沿ったワンウェイクラッチ機能を有するくさびローラ式
変速機の断面図であり、図３はくさびローラ式変速機の
作用を説明する図であり、図４は正逆両方向の回転時に
トルクを伝達可能なくさびローラ式変速機の断面図であ
る。

【００２８】くさびローラ式変速機Ａは、本実施の形態
では、低速側シャフト３（外輪側）を入力側とし、高速
側シャフト１７を出力側とした増速機として作用する。
但し、本装置は、低速側シャフト（外輪側）を出力側と
した減速機にも適用できる。

【００２９】また、図２に示すように、くさびローラ式
変速機Ａは、正転時には、トルクを伝達する一方、逆転
時には、空転してトルクを伝達しないワンウェイクラッ
チ機能を有しているものや、図４に示すように、正逆両
方の回転時にトルクを伝達するものであっても良い。

【００３０】本発明の実施の形態に係るくさびローラ式
変速機Ａは、図１、図２において、略円筒状のハウジン
グ１に、仕切板であるハウジング２が固定してある。ハ
ウジング１には、低速側シャフト３が回転自在に支持し
てあり、ハウジング１内の低速側シャフト３の端部に、
円盤状部材４が設けてあり、この円盤状部材４の外縁部
に、外輪３２が取付けてある。

【００３１】仕切板であるハウジング２には、高速側シ
ャフト１７が低速側シャフト３及び外輪３２に対して偏
心（オフセット）して回転自在に設けてある。

【００３２】図２に示すように、外輪３２と、高速側シ
ャフト１７との間には、大径のガイドローラ３７ａと、
小径のガイドローラ３７ｂと、トルク伝達時に移動する
可動ローラ３８とが介装してある。

【００３３】可動ローラ３８を回転自在に支持する支持
軸３９ｂは、図３に示すように、高速側シャフト１７と
外輪３２との間で「くさび」に食い込む方向に移動でき
るように構成してあり、また、この「くさび」に食い込
む方向にシリンダ孔４６に設置した圧縮ばね等の弾性材
４７（図２参照）により付勢してある。

【００３４】これにより、図３に示すように、正転時に
は、可動ローラ３８は、高速側シャフト１７と外輪３２
との間で「くさび」に食い込む方向に移動し、押し付け
力Ｆｃを発生する。このＦｃによりトラクション力が発
生し、トルクを伝達することができる。

【００３５】一方、逆転時には、可動ローラ３８は、
「くさび」から離れる方向に移動し、押し付け力Ｆｃ＝
０となり、外輪３２が空転し、高速側シャフト１７にト
ルクを伝達できなくなる。

【００３６】図２に示すように、外輪３２の内周面と高
速側シャフト１７の先端部外周面との間には、径方向に
関する幅が円周方向に関して不同である環状空間３６が
設けられる。

【００３７】この様な環状空間３６内には、２個のガイ
ドローラ３７ａ、３７ｂと１個の可動ローラ３８とを設
置して、上記くさびローラ式変速機Ａを構成している。
図において、可動ローラ３８は切欠いて部分的に示して
いる。これら各ローラ３７ａ、３７ｂ、３８を設置する
為に上記環状空間３６部分には、３本の支持軸３９ａ、
３９ａ、３９ｂを設けている。これら３本の支持軸３９
ａ、３９ａ、３９ｂのうち、２本の支持軸３９ａ，３９
ａは、それぞれの両端部をハウジング２及び連結板１４
に形成した嵌合孔４０、４０に圧入固定している。従っ
て、上記２本の支持軸３９ａ，３９ａが、上記環状空間
３６内で円周方向或は直径方向に変位する事はない。こ
れに対して、上記３本の支持軸３９ａ、３９ａ、３９ｂ
のうち、図２の上部左側に位置する残り１本の支持軸３
９ｂは、両端部を上記ハウジング２及び連結板１４に対
し、上記外輪３２の円周方向及び直径方向に関する若干
の変位可能に支持している。この為に、上記ハウジング
２及び連結板１４の一部で上記１本の支持軸３９ｂの両
端部に整合する部分に、この支持軸３９ｂの外径よりも
大きな内径を有する支持孔４１を形成し、これら各支持
孔４１に、上記支持軸３９ｂの両端部を緩く係合させて
いる。

【００３８】そして、上述の様に支持した各支持軸３９
ａ、３９ａ、３９ｂの中間部周囲に、それぞれ上記各ガ
イドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８を、それ
ぞれラジアルニードル軸受４２、４２等の軸受（可動ロ
ーラの軸受は図示省略）により、回転自在に支持してい
る。尚、上記連結板１４を上記ハウジング２に結合固定
する為、この連結板１４の片面に突設した、前記各突部
２７、２７は、この連結板１４の円周方向に関して、上
記各ガイドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８同
士の間に存在する。言い換えれば、上記環状空間３６内
に上記各突部２７、２７と上記各ガイドローラ３７ａ、
３７ｂ又は可動ローラ３８とが、上記環状空間３６の円
周方向に関して交互に存在する。又、これら各ガイドロ
ーラ３７ａ、３７ｂ又は可動ローラ３８の外周面と上記
各突部２７、２７の円周方向側面とが干渉する（擦れ合
う）事はない。

【００３９】この様にして、上記各支持軸３９ａ、３９
ａ、３９ｂにより上記ハウジング２と連結板１４との間
に回転自在に支持した、上記各ガイドローラ３７ａ、３
７ｂ及び可動ローラ３８の外周面である、動力伝達用円
筒面４３ａ、４３ａ、４３ｂは、それぞれ前記高速側シ
ャフト１７の先端部の外周面である被駆動側円筒面４４
と前記外輪３２の内周面である駆動側円筒面４５とに当
接させている。前述した通り、上記各ガイドローラ３７
ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８を設置した上記環状空間
３６の径方向に関する幅は、円周方向に関して不同であ
る。この様に、この環状空間３６の幅寸法を円周方向に
関して不同にした分、上記ガイドローラ３７ａ、３７ｂ
及び可動ローラ３８の外径を異ならせている。即ち、上
記ガイドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８のう
ち、それぞれ上記外輪３２に対し高速側シャフト１７の
先端部が偏心している側（図２の上側）に位置する可動
ローラ３８及びガイドローラ３７ｂの外径を、互いに同
じにすると共に比較的小径にしている。これに対し、上
記外輪３２に対し高速側シャフト１７の先端部が偏心し
ているのと反対側（図２の下側）に位置するガイドロー
ラ３７ａの外径を、上記可動ローラ３８及びガイドロー
ラ３７ｂの外径よりも大きくしている。そして、上記ガ
イドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８の外周面
である上記各動力伝達用円筒面４３ａ、４３ａ、４３ｂ
を、それぞれ上記被駆動側、駆動側円筒面４４、４５に
当接させている。

【００４０】尚、上記各ガイドローラ３７ａ、３７ｂ及
び可動ローラ３８のうち、各ガイドローラ３７ａ、３７
ｂを支持した支持軸３９ａ、３９ａの両端部は、前述の
様に、前記ハウジング２及び連結板１４に対し（環状空
間３６内に）固定している。これに対して、上記可動ロ
ーラ３８を支持した支持軸３９ｂは、やはり前述した様
に上記ハウジング２及び連結板１４に対し（環状空間３
６内に）、円周方向及び直径方向に関する若干の変位を
可能に支持している。従って、上記可動ローラ３８も、
上記環状空間３６内で円周方向及び直径方向に若干の変
位可能である。そして、前記ハウジング２及び連結板１
４のシリンダ孔４６内に設置した、圧縮ばね等の弾性材
４７により、上記可動ローラ３８を支持した支持軸３９
ｂを、これら支持軸３９ｂに回転自在に支持した可動ロ
ーラ３８を前記環状空間３６の幅の狭い部分に向け移動
させるべく、弾性的に軽く押圧している。

【００４１】上述の様に構成するくさびローラ式変速機
により回転軸を回転駆動する場合には、低速側シャフト
３に駆動力を入力することにより外輪３２を、図２の時
計方向に回転させる。この外輪３２の回転は、上記各ガ
イドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８を介して
前記高速側シャフト１７に伝わり、高速側シャフト１７
を図２の反時計方向に回転させる。上記外輪３２と上記
ガイドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８との間
の動力伝達、並びに、これらガイドローラ３７ａ、３７
ｂ及び可動ローラ３８と上記高速側シャフト１７との間
の動力伝達は、何れも摩擦伝達により行なわれる為、動
力伝達時に発生する騒音並びに振動は低い。

【００４２】又、上記可動ローラ３８は、上記外輪３２
から上記高速側シャフト１７に伝達するトルクの大きさ
に応じた力で、前記環状空間３６の幅が狭い部分（図２
の上部中央部分）に食い込む傾向となる。この為、上記
外輪３２の内周面である駆動側円筒面４５と上記ガイド
ローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８の外周面であ
る動力伝達用円筒面４３ａ、４３ａ、４３ｂとの当接
部、並びに、これら各動力伝達用円筒面４３ａ、４３
ａ、４３ｂと上記高速側シャフト１７の外周面である被
駆動側円筒面４４との当接部の面圧は、何れも、上記ト
ルクが大きくなる程高くなる。逆に言えば、このトルク
が小さい場合には、上記各当接部の面圧が低い状態とな
る。この為、これら各当接部の面圧を、伝達すべきトル
クに合わせた適正値にして、トルク伝達を効率良く行な
える。

【００４３】即ち、上記外輪３２が図２で時計方向に回
転し、上記高速側シャフト１７を同じく反時計方向に回
転させる際には、上記可動ローラ３８が、上記外輪３２
の内周面である駆動側円筒面４５及び上記高速側シャフ
ト１７の外周面である被駆動側円筒面４４から、前記弾
性材４７による押圧力と同方向の力を受けて、上記環状
空間３６の幅の狭い部分、即ち、図２の上部中央に向け
移動する傾向となる。

【００４４】この結果、上記可動ローラ３８の外周面で
ある動力伝達用円筒面４３ｂが、上記駆動側円筒面４５
と上記被駆動側円筒面４４とを強く押圧する。そして、
この動力伝達用円筒面４３ｂと上記被駆動側円筒面４４
との当接部である内径側当接部４８、及び、この動力伝
達用円筒面４３ｂと上記駆動側円筒面４５との当接部で
ある外径側当接部４９の当接圧が高くなる。この様に上
記可動ローラ３８に関する内径側、外径側両当接部４
８、４９の当接圧が高くなると、この可動ローラ３８の
外周面である動力伝達用円筒面４３ｂにより押圧され
る、上記高速側シャフト１７及び上記外輪３２が、弾性
変形や組み付け隙間により、直径方向に僅かに変位す
る。この結果、前記各ガイドローラ３７ａ、３７ｂに関
する内径側、外径側両当接部４８、４９の当接圧が高く
なる。そして、これら各内径側、外径側両当接部４８、
４９での摩擦係合に基き、上記外輪３２の回転力を、上
記ガイドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８を介
して上記高速側シャフト１７に伝達自在となる。

【００４５】上述の様にして、上記可動ローラ３８を上
記環状空間３６の幅の狭い部分に向け移動させようとす
る力は、上記外輪３２から上記高速側シャフト１７に伝
達する回転駆動力の大きさに応じて変化する。そして、
この力が大きくなる程、上記内径側、外径側両当接部４
８、４９の当接圧が高くなる。従って、この様な作用に
基づき、上記伝達する回転駆動力に応じた当接圧を自動
的に選定して、くさびローラ式変速機Ａの伝達効率を確
保できる。

【００４６】図２に示した例の場合には、くさびローラ
式変速機Ａは、ワンウェイクラッチ機能を備えており、
上記高速側シャフト１７の回転速度が上記外輪３２の回
転速度に見合う速度、即ち、この外輪３２の回転速度に
くさびローラ式変速機Ａの増速比を掛けた速度よりも速
くなった場合には、このくさびローラ式変速機Ａの接続
が断たれる。即ち、この場合には、上記可動ローラ３８
が、前記弾性材４７の弾力に抗して、上記環状空間３６
の幅の広い側（図２の左下側）に変位する。この結果、
上記内径側、外径側両当接部４８、４９の当接圧が低下
若しくは喪失して、上記外輪３２の回転が上記高速側シ
ャフト１７にまでは伝わらなくなる。

【００４７】次に、図４に示す、正逆両方向の回転時に
トルクを伝達可能なくさびローラ式変速機について説明
する。

【００４８】図４は、高速側シャフト１７（図１参照）
を時計、反時計の両方向に回転駆動自在な構造について
示している。従って、本例の構造は、回転方向の変換自
在な高速流体機械Ｘ（図１参照）と組み合わせて実施す
る。この様な本例の構造の揚合には、くさびローラ式変
速機Ａを構成する３個のローラとして、１個のガイドロ
ーラ３７と２個の可動ローラ３８ａ，３８ｂとを便用し
ている。このうち、環状空間３６のうちで最も幅が広く
なった部分に設置したローラを、比較的大径で設置位置
が変化しないガイドローラ３７としている。これに対し
て、上記環状空間３６の幅が最も狭くなった部分を挟ん
で設けた１対のローラを、それぞれ比較的小径で円周方
向及び直径方向に関する若干の変位を可能にした可動ロ
ーラ３８ａ，３８ｂとしている。そして、これら各可動
ローラ３８ａ，３８ｂを支持した各支持軸３９ｂ，３９
ｂを、上記環状空間３６の最も幅が狭くなった部分に向
けそれぞれ弾性的に押圧している。

【００４９】上述の様に構成する本例の構造の場合に
は、外輪３２が図４で時計方向に回転する場合には、同
図で左側の可動ローヲ３８ａが上記環状空間３６の幅が
狭くなった部分に食い込む。これに対して、上記外輪３
２が図４で反時計方向に回転する場合には、同図で右側
の可動ローラ３８ｂが上記環状空間３６の幅が狭くなっ
た部分に食い込む。又、本例の場合には、これら各可動
ローラ３８ａ，３８ｂを支持した支持軸３９ｂ，３９ｂ
の両端部を支持する為、ハウジング２及び連結板１４に
形成した支持孔４１ａ，４１ａの、上記環状空間３６の
円周方向に関する長さを規制している。具体的には、こ
れら各支持孔４１ａ，４１ａのうち、上記環状空間３６
の幅が広い側（図４の下側）の端部の位置を、前述した
図２で示した場合よりも、この環状空間３６の最も幅が
狭くなった位置に近づけている。そして、上記各可動ロ
ーラ３８ａ，３８ｂが、上記環状空間３６の幅の広い側
に過度に退避しない様にしている。

【００５０】上述の様に構成する本例の場合には、上記
外輪３２が時計、反時計の何れの方向に回転する場合で
も、何れかの可動ローラ３８ａ（３８ｂ）が上記環状空
間３６の幅の狭い部分に食い込み、当該可動ローラ３８
ａ（３８ｂ）に関する内径側、外径側各当接部４８，４
９の当接圧を高める。一方、上記環状空間３６の幅の狭
い部分から退避する方向に変位する可動ローラ３８ｂ
（３８ａ）に関しても、その退避量は限られる。この結
果、両可動ローラ３８ａ，３８ｂ及び前記ガイドローラ
３７に関して、内径側、外径側各当接部４８，４９の当
接圧が十分に上昇し、上記外輪３２から高速側シャフト
１７にまで、動カを効率良く伝達できる。この様に、回
転外輪３２から高速側シャフト１７への時計、反時計の
両方向の動力伝達を可能にした点以外は、図２に前述し
た場合と同様であるから、同等部分に関する図示並びに
説明は省略する。

【００５１】（第１実施の形態）次に、第１実施の形態
について説明する。図１は、本発明の第１実施の形態に
係る高速流体装置として、くさびローラ式変速機を組み
込んだエンジン過給機の断面図である。図２は図１のｂ
−ｂ線に沿ったワンウェイクラッチ機能を有するくさび
ローラ式変速機の断面図であり、図３はくさびローラ式
変速機の作用を説明する図であり、図４は正逆両方の回
転時にトルクを伝達可能なくさびローラ式変速機の断面
図である。図５は、アンギュラ玉軸受２個を正面組合せ
した例の拡大断面図である。

【００５２】仕切板（ハウジング）２の孔２３には、２
個を正面組合せした１組のアンギュラ玉軸受２４，２５
が介装してあり、予圧部材２６により、シール部材２９
と共に堅固に固定してある。この予圧部材２６は、軸受
２４，２５の外輪を軸方向に押し付けて軸受内部隙間を
なくすように予圧をかけている。

【００５３】また、高速流体機械Ｘ側では、軸受を設け
ていない。これは、高速側シャフト１７を離れた２点で
軸受支持すると、角度方向に微小に振れることができな
くなるからである。

【００５４】このように、本実施の形態では、高速側シ
ャフト１７の軸受支持を、正面組合せした１組の２個の
アンギュラ玉軸受２４，２５のみとしている。

【００５５】くさびローラ式変速機Ａ側では、図５に示
すように、アンギュラ玉軸受（２４，２５）２個を正面
組合せしていることから、高速側シャフト１７の角度剛
性を小さくでき、高速側シャフト１７を角度方向に微小
に振れることができ、加工誤差及び組立誤差、微小な移
動を吸収することができる。

【００５６】また、高速側シャフト１７は、これらアン
ギュラ玉軸受（２４，２５）２個により支持されるだけ
でなく、くさびローラ式変速機Ａ側のローラ３７ａ，３
７ｂ，３８によっても支持され、実質上２点で支持され
ている。そのため、高速側シャフト１７は、ミソスリ運
動等の不具合を生じることもなく、高速流体機械Ｘ側で
は、堅固に支持される。

【００５７】従って、本発明によれば、従来相容れなか
ったくさびローラ式変速機Ａ側の要求と、高速流体機械
Ｘ側の要求とを満足させることができる。

【００５８】さらに、本実施の形態では、図１に示すよ
うに、高速流体機械Ｘとして、過給機５０を用い、高速
側シャフト１７の一端部に、過給機５０のインペラー５
１が装着してある。くさびローラ式増速機Ａは、トラク
ションドライブであり、高速回転でも静かで滑らかな動
力伝達が行えることから、振動や騒音の問題は全くな
い。さらに、トラクションドライブに必要な押付力は、
くさび作用により得る機構であり、伝達トルクに比例し
た適正な押付力が常に得られるため、すべりが発生する
ことはない。同時に、低回転低トルク領域から高回転高
トルク領域まで高い効率が得られる。

【００５９】さらに、高速側シャフト１７の他端部に、
電動モータ６０の駆動軸６１が一体的に連結してある。
このように、くさびローラ式増速機Ａの駆動源として、
電動モータ６０を使用しているため、エンジンルーム内
での搭載位置の限定がなくなり、最適な位置に搭載が可
能となる。

【００６０】また、電動モータ６０を制御することによ
り、常に最適な回転数を得ることが出来るため、エンジ
ン高回転時に、過給機の供給空気量やブースト圧が過大
となることが避けられ、無段変速機など別の手段を設置
することなく、常に最適な過給を行なうことが出来る。

【００６１】なお、従来は、数万ｒｐｍから１０万ｒｐ
ｍ以上にも及ぶ回転数に増速できる増速機がなかったた
め、このように電動モータで駆動する方式は得られてい
なかった。

【００６２】また、本実施の形態は、エンジンの過給機
のみならず、例えば燃料電池車などにおいて、燃料とな
る水素を送り込むための送風機、水素と酸素の反応によ
り生成された水分や水蒸気を吹き飛ばすためのブロワー
などにも適用できる。

【００６３】本実施の形態では、高速流体機械を構成す
る送風機として羽根車から成る遠心式高速流体機械のも
のについて例示したが、高速流体機械はルーツタイプ如
き容積式のものやもしくはリショルムタイプ如き軸流式
の高速流体機械でも良い。

【００６４】本実施の形態の如く高速流体機械を遠心式
過給機５０とした場合は、効率が高く電動モータ６０が
小型化できるのに加え、遠心式過給機自体も小型である
ため、搭載性に優れモータの駆動電力も小さくなると言
うメリットがある。

【００６５】（第２実施の形態）図６は、本発明の第２
実施の形態のくさびローラ式変速機の断面図である。く
さびローラ式変速機のｂ−ｂ線に沿った断面図は図２、
図４と同等であるので省略する。また、第１実施の形態
と同等の構成は同じ符号を付し説明を省略する。

【００６６】本実施の形態では、仕切板（ハウジング）
２の孔２３には、軸受を設けず、正面組合せした１組の
２個のアンギュラ玉軸受２４，２５を高速側シャフト１
７の他端部に設けている。

【００６７】この場合にも、図５に示すように、アンギ
ュラ玉軸受（２４，２５）２個を正面組合せしているこ
とから、高速側シャフト１７の角度剛性を小さくでき、
高速側シャフト１７を角度方向に微小に振れることがで
き、加工誤差及び組立誤差、微小な移動を吸収すること
ができる。また、高速側シャフト１７は、これらアンギ
ュラ玉軸受（２４，２５）２個により支持されるだけで
なく、くさびローラ式変速機Ａ側のローラ３７ａ，３８
ｂ，３８（図２参照）によっても支持され、実質上２点
で支持されている。従って、高速側シャフト１７は、ミ
ソスリ運動等の不具合を生じることもなく、高速流体機
械Ｘ側では、堅固に支持される。

【００６８】さらに、本実施の形態では、高速流体機械
Ｘとして、過給機５０を用い、高速側シャフト１７の一
端部に、過給機５０のインペラー５１が装着され、さら
に、高速側シャフト１７の他端部に、電動モータ６０の
駆動軸６１が一体的に連結される。その際の構成、作用
及び効果は、上述した第１実施の形態と同様である。

【００６９】また、本実施の形態は、エンジンの過給機
のみならず、例えば燃料電池車などにおいて、燃料とな
る水素を送り込むための送風機、水素と酸素の反応によ
り生成された水分や水蒸気を吹き飛ばすためのブロワー
などにも適用できる。

【００７０】（第３実施の形態）図７は、本発明の第３
実施の形態に係るくさびローラ式変速機の断面図であ
る。くさびローラ式変速機のｂ−ｂ線に沿った断面図は
図２、図４と同等であるので省略する。また、第１実施
の形態と同等の構成は同じ符号を付し説明を省略する。

【００７１】本実施の形態では、正面組合せした１組の
２個のアンギュラ玉軸受２４，２５に代えて、正面組合
せした１個の複列アンギュラ玉軸受３０を用いている。

【００７２】この場合にも、正面組合せしていることか
ら、背面組合せの場合に比べて、作用点距離を小さくす
ることができる。従って、高速側シャフト１７の角度剛
性を小さくでき、高速側シャフト１７を角度方向に微小
に振れることができ、加工誤差及び組立誤差、微小な移
動を吸収することができる。また、高速側シャフト１７
は、この正面組合せした１個の複列アンギュラ玉軸受３
０により支持されるだけでなく、くさびローラ式変速機
Ａ側のローラ３７ａ、３７ｂ，３８（図２参照）によっ
ても支持され、実質上２点で支持されている。従って、
高速側シャフト６は、ミソスリ運動等の不具合を生じる
こともなく、高速流体機械Ｘ側では、堅固に支持され
る。

【００７３】さらに、本実施の形態では、高速流体機械
Ｘとして、過給機５０を用い、高速側シャフト１７の一
端部に、過給機５０のインペラー５１が装着され、さら
に、高速側シャフト１７の他端部に、電動モータ６０の
駆動軸６１が一体的に連結してある。その際の構成、作
用及び効果は、上述した第１実施の形態と同様である。

【００７４】また、本実施の形態は、エンジンの過給機
のみならず、例えば燃料電池車などにおいて、燃料とな
る水素を送り込むための送風機、水素と酸素の反応によ
り生成された水分や水蒸気を吹き飛ばすためのブロワー
などにも適用できる。

【００７５】（第４実施の形態）図８は、本発明の第４
実施の形態に係るくさびローラ式変速機の断面図であ
る。くさびローラ式変速機のｂ−ｂ線に沿った断面図は
図２、図４と同等であるので省略する。また、第１実施
の形態と同等の構成は同じ符号を付し説明を省略する。

【００７６】本実施の形態では、正面組合せした１組の
２個のアンギュラ玉軸受２４，２５に代えて、深溝玉軸
受３１を用いている。

【００７７】この場合には、角度剛性をもたせていない
ため、それほど高くない回転数条件なら、適用可能であ
る。

【００７８】さらに、本実施の形態では、高速流体機械
Ｘとして、過給機５０を用い、高速側シャフト１７の一
端部に、過給機５０のインペラー５１が装着され、さら
に、高速側シャフト１７の他端部に、電動モータ６０の
駆動軸６１が一体的に連結してある。その際の構成、作
用及び効果は、上述した第１実施の形態と同様である。

【００７９】また、本実施の形態は、エンジンの過給機
のみならず、例えば燃料電池車などにおいて、燃料とな
る水素を送り込むための送風機、水素と酸素の反応によ
り生成された水分や水蒸気を吹き飛ばすためのブロワー
などにも適用できる。

【００８０】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されず、種々変形可能である。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
くさび作用を利用した摩擦ローラ式増速機により、高速
流体機械を駆動すべく構成しており、くさびローラ式増
速機は、トラクションドライブであり、高速回転でも静
かで滑らかな動力伝達が行えることから、振動や騒音の
問題は全くない。さらに、トラクションドライブに必要
な押付力は、くさび作用により得る機構であり、伝達ト
ルクに比例した適正な押付力が常に得られるため、すべ
りが発生することはない。同時に、低回転低トルク領域
から高回転高トルク領域まで高い効率が得られる。

【００８２】また、くさびローラ式増速機の駆動源とし
て、電動モータを使用しているため、例えばエンジンル
ーム内等に使用する場合においても、エンジンルーム内
での搭載位置の限定がなくなり、最適な位置に搭載が可
能となる。

【００８３】さらに本発明によれば、高速回転でも静か
で滑らかな動力伝達が行えることから、振動や騒音の問
題は全くない。さらに、トラクションドライブに必要な
押付力は、くさび作用により得る機構であり、伝達トル
クに比例した適正な押付力が常に得られるため、すべり
が発生することはない。同時に、低回転低トルク領域か
ら高回転高トルク領域まで高い効率が得られる。

【００８４】また、本発明によれば、駆動源として、電
動モータを使用しているため、例えばエンジンルーム内
等に使用する場合においても、搭載位置の限定がなくな
り、最適な位置に搭載が可能となる。

【００８５】また、モータを制御することにより、常に
最適な回転数を得ることが出来るため、エンジン高回転
時に、過給機の供給空気量やブースト圧が過大となるこ
とが避けられ、無段変速機など別の手段を設置すること
なく、常に最適な過給を行なうことが出来る。

【００８６】なお、従来は、数万ｒｐｍから１０万ｒｐ
ｍ以上にも及ぶ回転数に増速できる増速機がなかったた
め、このように電動モータで駆動する方式は得られてい
なかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態に係るくさびローラ式
変速機を使用した高速流体装置の内部構造を示す断面
図。

【図２】図１のｂ−ｂ線に沿った断面図。

【図３】くさびローラ式変速機の作用を説明する図。

【図４】本発明に係る、正逆両方向の回転時にトルク伝
達可能なくさびローラ式変速機の断面図。

【図５】アンギュラ玉軸受２個を正面組合せした例の拡
大断面図。

【図６】本発明の第２実施形態の高速流体装置のくさび
ローラ式変速機部分の断面図である。

【図７】本発明の第３実施の形態に係る高速流体装置の
くさびローラ式変速機部分の断面図である。

【図８】本発明の第４実施の形態の高速流体装置のくさ
びローラ式変速機部分の断面図である。

【符号の説明】

１、１０１ハウジング２、１０２ハウジング（仕切板）３、１０３低速側シャフト４円盤状部材１４連結板１７、１１７高速側シャフト２２スラストニードル軸受２３、１２３孔２４、２５アンギュラ玉軸受２６予圧部材２７突部２８ボルト２９シール部材３０複列アンギュラ玉軸受３１、１３１ａ、１３１ｂ深溝玉軸受３２外輪（低速側シャフト）３３保持リング３４ボルト３６環状空間３７、３７ａ、３７ｂガイドローラ３８、３８ａ、３８ｂ可動ローラ３９ａ、３９ｂ支持軸４０嵌合孔４１，４１ａ支持孔４２ラジアルニードル軸受４３動力伝達用円筒面４４被駆動側円筒面４５駆動側円筒面４６シリンダ孔４７弾性材４８内径側当接部４９外径側当接部５０過給機５１インペラー（羽根車）６０電動モータ６１駆動軸Ａくさびローラ式変速機（増速機）Ｘ高速流体機械

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｆ０２Ｂ 39/04 Ｆ０４Ｂ 35/00 １０１ＺＦターム(参考） 3G005 EA04 EA05 EA06 EA19 EA20 GB45 GB73 GB78 3H022 AA02 AA03 BA03 BA07 CA06 DA11 DA20 3H076 AA16 BB21 BB40 BB41 BB43 CC07 CC15 3J051 AA01 BA03 BB08 BC03 BD02 BE04 ED04 FA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングに回転自在に支持され、一端
部に外輪を設けた低速側シャフトと、前記低速側シャフ
ト及び前記外輪に対して偏心して、ハウジングに回転自
在に支持された高速側シャフトと、前記外輪と前記高速
側シャフトとの間に回転自在に支持された、少なくとも
１個のガイドローラと少なくとも1個の可動ローラとか
ら成るくさび作用を利用した摩擦ローラ式増速機と、駆動軸が、前記低速側シャフトに連結された電動モータ
と、前記高速側シャフトに連結され該高速側シャフトより駆
動を受ける高速流体機械と、から成ることを特徴とする
高速流体装置。
【請求項２】前記高速流体機械は送風機であることを特
徴とする請求項１記載の高速流体装置。
【請求項３】前記送風機は遠心式高速流体機械であるこ
とを特徴とする請求項２記載の高速流体装置。
【請求項４】前記遠心式流体機械は羽根車から成ること
を特徴とする請求項３記載の高速流体装置。
【請求項５】前記送風機は容積式流体機械であることを
特徴とする請求項２記載の高速流体装置。
【請求項６】前記容積式流体機械はルーツタイプの容積
式流体機械であることを特徴とする請求項５記載の高速
流体装置。
【請求項７】前記送風機は軸流式流体機械であることを
特徴とする請求項２記載の高速流体装置。
【請求項８】前記軸流式流体機械はリショルムタイプの
軸流式流体機械であることを特徴とする請求項７記載の
高速流体装置。