JPS63302153A - Turbine type brake - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To cause the turbine of an air compressor to consume crankshaft energy and obtain an auxiliary brake without necessity of cooling and troublesome adjustment by connecting the turbine to the crankshaft of an internal combustion engine, and fitting a clutch to a connecting shaft. CONSTITUTION:The turbine 4 of an air compressor 3 as an auxiliary for a main brake is connected to the crankshaft 2 of an internal combustion engine 1 via a connecting shaft fitted with a clutch 6. Also, the output shaft 11 of an increasing gear 9 at the output shaft 7 of the crankshaft 2 is molded monolithically with the input shaft 10 of the turbine 4. On the other hand, the air compressor 3 is so constituted as to have an outlet 15 formed in the radial outward direction of an impeller 12 in a casing 11, and a throttle part 16 at the outlet 15. And whenever necessary, a switch 18 is turned ON, thereby operating the clutch 6 and causing the turbine 4 to drive the air compressor 3. According to the aforesaid system, braking power for the crankshaft 2 is generated and the internal combustion engine 1 is thereby decelerated.

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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a turbine type brake, and more particularly to a turbine type brake provided with an air compressor for deceleration braking.

［従来の技術］ −ｉに、大型バスやトラック等のように、摩擦ｆ、Ｉｆ
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ａ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。[Prior art] −i has friction f, If, as in large buses and trucks.
Vehicles that undergo a large amount of heat conversion due to motion require a device (deceleration brake) to assist the main brake. Conventionally, this heel deceleration brake has been designed to obtain braking force by driving an internal combustion engine or a rotating resistor from the input side, that is, from the wheel side, to generate resistance loss.

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
。Among deceleration brakes that utilize rotational resistors, fluid-type and electric-type retarders are widely known and have been put into practical use.

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、
出力側に同量されたロータ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
。As shown in FIG. 4, the fluid retarder a is provided in the middle of a power transmission shaft d that connects the internal combustion engine and the wheels C.
A thin flow of fluid (water, oil, etc.) is caused between the rotor e, which is placed in the same amount on the output side, and the stator f, which is fixed on the input side, and the absorbed energy is converted into heat. This fluid is circulated while being cooled by a heat exchanger provided in the fluid tank g. In addition, braking force adjustment is
This is done by adjusting the flow rate of the fluid with a valve i.

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）をオーム熟の形で発散させるように
なっている。In addition, an electric retarder rotates a rotor similar to the one described above between electromagnets, and dissipates the eddy current (tsukomi current) that occurs when metal moves in a magnetic field in the form of an ohm.

［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。[Problems to be solved by the invention] By the way, in the above-mentioned retarder, the torque on the output side is ultimately converted into thermal energy, and that amount becomes braking energy, so in order to increase the braking efficiency, In this case, a device for cooling the working medium (fluid or rotating resistor) is essential, which poses a major problem in terms of space and cost.

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。Meanwhile, the present inventors were developing a "turbo compound engine" that recovers exhaust gas and makes effective use of it.

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、エンジンブレーキ力を高め
ようとするものであった。As shown in Fig. 5, this system supplies high-temperature exhaust gas to a turbine t of a supercharger installed in an internal combustion engine j to increase its efficiency, and also connects a crankshaft m downstream of the turbine t. This was intended to increase the engine braking force by using the power required for this drive as a braking force.

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
力にはおのずと制限がある。According to this proposal, since the cooling devices (g, h) are not required, the above-mentioned problem is solved to some extent. However, since it is a turbine that uses exhaust gas, its braking power is naturally limited.

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。In view of the above circumstances, the present invention was devised as a turbine brake in order to provide a deceleration brake that does not require a cooling device and can provide a desired braking force.

［問題点を解決するための手段］ 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、この連結軸にクラッチを設けたものであ
る。[Means for Solving the Problems] According to the present invention, a turbine of an air compressor is connected to a crankshaft of an internal combustion engine, and a clutch is provided on this connection shaft.

［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。クラッチは、このタービンへの入力を入断する
。[Operation] When the crankshaft rotates and the turbine of the air compressor is driven, energy corresponding to its characteristics is consumed, and a force that brakes the operation of the internal combustion engine is generated, acting as a deceleration brake. The clutch turns on and off the input to the turbine.

［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。[Example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第１図は、本発明に係るタービン式ブレーキの第一の実
施例を示したものであり、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が連結されその連結のための連結軸５に
は、電磁クラッチ６が介設されている。FIG. 1 shows a first embodiment of a turbine brake according to the present invention, in which an air compressor 3 is attached to a crankshaft 2 of an internal combustion engine 1 to assist a main brake (not shown). An electromagnetic clutch 6 is interposed on a connecting shaft 5 to which the turbine 4 is connected.

クランク軸２の出力軸７は、車輪（図示せず）を駆動す
るための動力伝達軸８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９を有
している。そして、タービン４の入力軸１０は、この増
速ギア９の出力軸１１に、電磁クラッチ６を介して連結
されていることになる。The output shaft 7 of the crankshaft 2 is connected to a power transmission shaft 8 for driving wheels (not shown), and has a speed increasing gear 9 for a turbine type brake formed at a predetermined gear ratio. ing. The input shaft 10 of the turbine 4 is connected to the output shaft 11 of the speed increasing gear 9 via the electromagnetic clutch 6.

第２図に示すように、空気圧縮機３は、羽根車１２と、
これを収容するためのケーシング１３とから成る。ケー
シング１３には、入力軸１０の軸方向外方に吸入口１４
が、また羽根車１２の径方向外方に吐出口１５が形成さ
れている。そして吐出口１５には、所定の空気流量を得
るための絞り部１６が設けられている。As shown in FIG. 2, the air compressor 3 includes an impeller 12,
It consists of a casing 13 for accommodating this. The casing 13 has an inlet 14 axially outward of the input shaft 10.
However, a discharge port 15 is also formed radially outward of the impeller 12. The discharge port 15 is provided with a constriction portion 16 for obtaining a predetermined air flow rate.

電磁クラッチ６には、前出第１図に示したように、電磁
クラッチ６を駆動させるための電源１７と、電源１７か
ら電磁クラッチ６への結線途中に設けられたスイッチ１
８とが備えられている。As shown in FIG. 1 above, the electromagnetic clutch 6 includes a power source 17 for driving the electromagnetic clutch 6, and a switch 1 provided in the middle of the connection from the power source 17 to the electromagnetic clutch 6.
8 is provided.

スイッチ１８は、ニュートラルスイッチ１９と、クラッ
チスイッチ２０と、タービン式ブレーキスイッチ２１と
から成り、全てが「ＯＮ」となったときに、電磁クラッ
チ６が入続するように、直列に接続されている。ニュー
トラルスイッチ１９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時に、またクラッチスイッチ
２０は、車輪駆動を入断するためのクラッチ（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。The switch 18 consists of a neutral switch 19, a clutch switch 20, and a turbine brake switch 21, which are connected in series so that the electromagnetic clutch 6 is engaged when all of them are turned on. . The neutral switch 19 is activated when the transmission (not shown) is in a position other than the neutral position, and the clutch switch 20 is activated when the clutch (not shown) for turning on/off wheel drive is engaged. It is formed to be "ON".

次に第一の実施例の作用を説明する。Next, the operation of the first embodiment will be explained.

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、タービン４との連結軸５である増速ギア９の
出力軸１１は、適宜回転数を増加されて回転駆動される
。このとき、スイッチ１８をｒＯＦＦ、にしておくと、
電磁クラッチ６は連結を遮断して、タービン４を駆動さ
せない。During normal operation, when the crankshaft 2 of the internal combustion engine 1 is rotated, the output shaft 11 of the speed increasing gear 9, which is the connecting shaft 5 to the turbine 4, is rotated at an appropriate rotational speed. At this time, if the switch 18 is set to rOFF,
The electromagnetic clutch 6 is disconnected and does not drive the turbine 4.

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、スイッチ１８を「ＯＮ」に
して、電磁クラッチ６を入続させる。このとき、エンジ
ンブレーキはΩいている状態になっている。これでター
ビン４は回転を開始し、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が発生し、内燃機
関１の運転を抑えて減速させる。When braking force to supplement the main brake is required before stopping or on a long downhill slope, the switch 18 is turned "ON" to engage the electromagnetic clutch 6. At this time, the engine brake is in the Ω state. As a result, the turbine 4 starts rotating, and a force for driving the air compressor 3, that is, a braking force of the turbine type brake is generated, and the operation of the internal combustion engine 1 is suppressed and decelerated.

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、電磁クラッチ６を操作するだけ
で減速ブレーキが得られる。In this way, the braking force, which is the energy consumed by the kinetic energy, is obtained by imparting kinetic energy to the air as the working medium, so that deceleration braking can be achieved simply by operating the electromagnetic clutch 6.

この電磁クラッチ６は、減速不要時に確実にタービン４
の駆動を停止させておくので、通常運転時への影響を及
ぼすことはない。This electromagnetic clutch 6 reliably connects the turbine 4 when deceleration is not required.
Since the drive is stopped, there is no effect on normal operation.

次に、本発明の第二の実施例を第３図に従うて説明する
。この実施例にあっては、電磁クラッチ６にｄえて、流
体クラッチ２２が設けられている。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a fluid clutch 22 is provided in place of the electromagnetic clutch 6.

流体クラッチ２２には、その内部に流体（オイル）を供
給するための流入路２３と、抜きとるための排出路２４
とが備えられ、それぞれの途中に電磁弁２５．２６が設
けられてる。流入路２３は、オイルギヤラリ（図示せず
）に連絡され、電磁弁２５が開となったときに、所定量
のオイルを供給するように形成されている。また排出路
２４は、排出端がオイルパン（図示せず）に連絡され、
電磁弁２６が開となったときに、流体クラッチ２２内の
オイルを排出するように形成されている。さらに、流体
クラッチ２２を保全するための逆止弁２７が電磁弁“２
６に併設され、閉成時にあってオイルが過剰供給された
ときに、速やかに排出路２４を開にするように形成され
ている。The fluid clutch 22 has an inflow path 23 for supplying fluid (oil) into the fluid clutch 22, and an exhaust path 24 for extracting the fluid.
and electromagnetic valves 25 and 26 are provided in the middle of each. The inflow path 23 is connected to an oil gear (not shown) and is formed to supply a predetermined amount of oil when the solenoid valve 25 is opened. Further, the discharge path 24 has a discharge end connected to an oil pan (not shown),
When the electromagnetic valve 26 is opened, the oil in the fluid clutch 22 is drained. Furthermore, a check valve 27 for maintaining the fluid clutch 22 is a solenoid valve "2".
6, and is formed to quickly open the discharge passage 24 when oil is excessively supplied during closing.

これら電磁弁２５．２６は、”第一の実施例と同様に形
成されたスイッチ１８を介して電源１７に結線されてい
るが、タービンブレーキスイッチとして、切替スイッチ
２８が設けられている。この切替スイッチ２８は、ｒＯ
ＮＪとしたときに流入路２３が開で且つ排出路２４が閏
となり、「ＯＦＦ、のときは逆に流入路２３が閉で且つ
排出路２４が開となるように、電磁弁２５．２６を開開
するように形成されている。These electromagnetic valves 25 and 26 are connected to the power source 17 via a switch 18 formed similarly to the first embodiment, but a changeover switch 28 is provided as a turbine brake switch. The switch 28 is rO
The solenoid valves 25 and 26 are set so that when NJ is set, the inflow passage 23 is open and the discharge passage 24 is open, and when it is OFF, the inflow passage 23 is closed and the discharge passage 24 is open. It is formed to open and open.

この流体クラッチ２２以外の構成は、第一の実施例と同
じであるので、図中に同一符号を付し、説明は省略する
。Since the configuration other than this fluid clutch 22 is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given in the drawings, and the explanation will be omitted.

次に第二の実施例の作用を説明する。Next, the operation of the second embodiment will be explained.

通常運転時にあって、スイッチ１８をｒＯＦＦ」にして
おくと、流体クラッチ２２内に所定量のオイルがない状
態、即ち流体クラッチ２２が連結軸５を断つ状態となる
ので、タービン４は作動しない、またｒＯＮ、にすると
、電磁弁２５．２６がそれぞれ開および閑となり、流体
クラッチ２２内にオイルが供給され、連絡軸５１を接続
させ、タービン４を駆動させる。During normal operation, if the switch 18 is turned OFF, there is no predetermined amount of oil in the fluid clutch 22, that is, the fluid clutch 22 disconnects the connecting shaft 5, so the turbine 4 does not operate. Further, when set to rON, the solenoid valves 25 and 26 are opened and idle, respectively, oil is supplied into the fluid clutch 22, the communication shaft 51 is connected, and the turbine 4 is driven.

このように、流体クラッチ２２の操作によって、第一の
実施例と同様に減速ブレーキを得ることができる。特に
本実施例の流体クラッチ２２は、公知の緩衝作用によっ
て、クランク軸２の捩り振動、角速度変動等による影響
を抑え、増速ギア９等の損傷を防止することができる。In this way, by operating the fluid clutch 22, a deceleration brake can be obtained as in the first embodiment. In particular, the fluid clutch 22 of this embodiment can suppress the effects of torsional vibrations, angular velocity fluctuations, etc. of the crankshaft 2 and prevent damage to the speed increasing gear 9 and the like due to a well-known buffering effect.

［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。[Effects of the Invention] In summary, according to the present invention, the following excellent effects are achieved.

（１）従来減速ブレーキとして利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。(1) Instead of a retarder, which was conventionally used as a deceleration brake, the air compressor's turbine is connected to the crankshaft, eliminating the need for a device to cool the working medium.
Space saving and cost reduction of the deceleration brake are achieved.

（２）クランク軸との連結軸に、クラッチを設けたので
、タービンの作動が確実になり、プレーキネ要時の駆動
による燃費の劣化を防止できる。(2) Since a clutch is provided on the connecting shaft with the crankshaft, the operation of the turbine is ensured, and deterioration in fuel consumption due to driving when prekinesis is required can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明に係るタービン式ブレーキの第一の実施
例を示した構成図、第２図はその空気」！１和機の縦断
面図、第３図は第二の実施例を示した構成図、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、５は連結軸、６．２２はクラッチ
である。Fig. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a turbine brake according to the present invention, and Fig. 2 shows its air. 3 is a configuration diagram showing the second embodiment, FIG. 4 is a configuration diagram showing a hydraulic retarder, which is a conventional deceleration brake, and FIG. 5 is a configuration diagram of a turbo compound engine. It is a system diagram. In the figure, ■ is an internal combustion engine, 2 is a crankshaft, 3 is an air compressor, 4 is its turbine, 5 is a connecting shaft, and 6.22 is a clutch.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] （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、該連結軸にクラッチを設けたことを特徴とす
るタービン式ブレーキ。(1) A turbine-type brake characterized in that a turbine of an air compressor is connected to the crankshaft of an internal combustion engine, and a clutch is provided on the connection shaft. （２）上記クラッチが、流体クラッチにより形成された
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
。(2) The turbine brake according to claim 1, wherein the clutch is formed by a fluid clutch.