(57)【要約】本発明は、通常的に駆動されるポンプ羽根車（１１）と通常的に駆動されるタービン羽根車（１３）との間においてトルクを伝達する流体力学的継手に関する。２個の回転体は、それぞれの相互作用する組状の羽根（１２、１４）を備える。ポンプ羽根車（１１）の各々の羽根（１２）は、通常の回転方向において自身の縁部をタービン羽根車（１３）の方に向けて傾斜する。タービン羽根車の各々の羽根（１４）は、前記回転方向に対して反対の回転方向に傾斜する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
いずれも自身の回転体がそれぞれの相互作用する組状の羽根（１２および１４）を備える通常的に駆動されるポンプ羽根車（１１）と通常的に駆動されるタービン羽根車（１３）との間においてトルクを伝達する流体力学的継手であって、内燃機関からの排気ガスから残留エネルギーを回収する装置の一部分を形成するとともに、運動エネルギーをターボ複合装置から前記内燃機関に伝達可能にする流体力学的継手において、
前記ポンプ羽根車（１１）の各々の前記羽根（１２）は、通常の回転方向において自身の縁部を前記タービン羽根車（１３）の方に向けて傾斜し、
前記タービン羽根車の各々の羽根（１４）は、前記回転方向と反対の方向に傾斜することを特徴とする流体力学的継手。
【請求項２】
各々の羽根（１２；１４）は、継手の長手軸から離れる方向に５〜８５度の範囲内の角度で傾斜することを特徴とする請求項１に記載の流体力学的継手。
【請求項３】
各々の羽根（１２；１４）は、継手の長手軸から離れる方向に４０〜５０度の範囲内の角度で傾斜することを特徴とする請求項２に記載の流体力学的継手。
【請求項４】
前記ポンプ羽根車の羽根およびタービン羽根車の羽根（１２；１４）の前記角度は、対向する各対状の羽根が大体において同じ平面内に位置するような角度である請求項２または３に記載の流体力学的継手。
【請求項５】
前記ポンプ羽根車（１１）と前記タービン羽根車（１３）とは、共にケーシング（１０）内において封じ込められ、
前記タービン羽根車（１３）は、前記ケーシングの方を向く自身の外面上において、前記ケーシングの内側壁から堆積した汚れをかき取る突起状かき取り要素（１７）を備え、前記かき取り要素は、前記タービン羽根車の回転方向に傾斜して延在することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の流体力学的継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いずれも自身の回転体がそれぞれの相互作用する組状の羽根を備える通常的に駆動されるポンプ羽根車と通常的に駆動されるタービン羽根車との間においてトルクを伝達する流体力学的継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ過給機は、しばしばエンジンの排気ガスからエネルギーを回収するために用いられており、エンジンに供給される燃焼用空気を圧縮する、いわゆる過給用コンプレッサを駆動する排気ガス駆動式タービンからなる。ターボ複合装置は、時にはターボ過給機の下流に配置されて、排気ガスから残留エネルギーの一部分を回収する。このようなターボ複合装置は、たとえばエネルギーを機械的にエンジン駆動軸等に伝達する第２の排気ガス駆動式タービンである。
【０００３】
ターボ複合装置は、一般に、排気ガスにより最大約８０，０００ｒｐｍの高い回転速度で駆動されうる固定タービン羽根車を有する支持軸からなる。この速度は、歯車によって逓減され、必要な場合はその他の方法によってさらに逓減されるとともに、エンジン軸において発生するねじり振動がタービン軸に伝達されるのを防ぐことを意図した流体力学的継手を介してエンジン軸に伝達される。このために、流体力学的継手は、いずれも自身の回転体がそれぞれの相互作用する組状の羽根を備える通常的に駆動されるポンプ羽根車と通常的に駆動されるタービン羽根車とからなる。
【０００４】
それにもかかわらず、通常の流体力学的継手では、ねじり振動が、たとえ減衰されても通過してしまい、そのためにターボ複合装置のタービンに対する不必要な応力が増加しうることが立証された。通常的に１パーセントまたは１パーセントをいくらか超える程度の量である、継手における滑りは、エンジンの効率に悪影響を与える純損失である。低度の滑りが同時に十分な減衰と組み合わされることが、良好な流体力学的継手の規準である。この種の継手に関するまた他の問題は、過度に低速の歯車が誤って選択された場合に、時としてタービン故障速度に近くなりうることである。
【発明の開示】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、前記問題を軽減することができる高い効率と十分な減衰とを有する流体力学的継手を提供することにある。
【０００６】
この目的を達成するために、本発明にしたがった継手は、ポンプ羽根車の各々の羽根が、通常の回転方向の方向において自身の縁部をタービン羽根車の方に向けて傾斜し、かつタービン羽根車の各々の羽根が、前記回転方向と反対の方向に傾斜することを特徴とする。この流体力学的継手の設計は、流体力学的継手の信頼性を高める相対的に単純かつ費用効果的な方法となる。
【０００７】
本発明の実施例の有利な例は、後の従属請求項に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
添付図面に示されている実施例の例を参照して、以下に本発明をより詳細に説明する。
【０００９】
図１に示されている流体力学的継手は、特に、大型トラックまたはバスの動力伝達系の一部分として用いられることを意図される。この継手は、１組の羽根１２を有するポンプ羽根車１１と対応する１組の羽根１４を有するタービン羽根車１３とを外囲する外側ケーシング１０からなる。ポンプ羽根車とタービン羽根車とのいずれもが、互いに向き合う側部を継手の長手軸に対して直角に開口させて有する翼車として設計される。２個の翼車側部は、隙間で隔てられる。
【００１０】
ケーシング１０とポンプ羽根車１１とは、タービン軸上において歯車により駆動されうる歯車リング１５に堅固に接続される。これらの３個の部品は、通常的に内燃機関のクランク軸に接続される軸１６上において回転可能に支持される。タービン羽根車１３は、前記軸上において固定される。前記ケーシングは、たとえば内燃機関の滑油系からの滑油等の液体を封じ込める。ポンプ羽根車１１の回転下において、前記封じ込められた液体は、周知の態様で、前記ポンプ羽根車の羽根１２によって、かつ前記ポンプ羽根車の開口側部の方に向かう遠心力の作用によって付勢され、それと同時に高い運動エネルギーが前記液体に加えられる。このエネルギーは、その後、あふれ出た液体がタービン羽根車の羽根１４に作用するため、タービン羽根車１３に部分的に伝達される。
【００１１】
従来式の流体力学的継手においては、ポンプ羽根車の羽根とタービン羽根車の羽根とは、継手の長手軸に対して平行である。このことは、従来式の継手は、継手内における動力の流れの方向に関わりなく、すなわち動力の流れがターボ複合装置からエンジン軸へと向かう通常のエンジン動作時と動力の流れが逆方向にエンジン軸からターボ複合装置へと向かうエンジンブレーキ時とのいずれの場合も同じ性能特性を有することを意味する。
【００１２】
図からわかるように、本発明によれば、ポンプ羽根車の羽根１２は、通常の回転方向において自身の縁部をタービン羽根車の方に向けて傾斜し、タービン羽根車の羽根１４は、前記回転方向と反対の方向に傾斜する。これらの羽根をこのように傾斜させることのひとつの効果は、継手が通常の動力の流れ方向においては十分にかみ合うが、反対方向の動力の流れの下で、すなわちエンジンブレーキ時には継手が滑ることである。ターボ複合装置が動力を供給すると、継手がかみ合い、動力はエンジン軸に高い効率で伝達される。タービンが動力を供給していないとき、たとえばエンジンブレーキ時には、タービンは、従来の継手の場合より低い速度で従動して、これにより摩擦損が減少する。
【００１３】
このことは、さらにまた、ターボ複合装置が、エンジンブレーキ時により低い応力を受けることを意味する。加えて、本発明にしたがった継手は、実質的により大きいねじり振動除去能力を有する。６気筒エンジンにおける試験から、この効果は、特に、さもなければエンジンブレーキ時に擾乱効果を有しうる三次、六次および九次の振動モードの減衰において有意であることがわかった。調波振動は、本発明にしたがった継手が非対称的に機能することによって減衰せしめられると推定される。同時に、滑りは、対称的な羽根を有する継手の場合より低くなる。
【００１４】
前記の有利な効果は、継手の長手軸から離れる方向に４０〜５０度の範囲内、たとえば約４５度の羽根角度において得られる。さらにまた、これらのプラス効果は、継手の長手軸から離れる方向に５〜８５度の範囲内の角度においても、さまざまな程度で得られると推測されうる。ポンプ羽根車の羽根とタービン羽根車の羽根とに関して角度を同じにすることが適切かもしれないが、全ての羽根が各回転体上において同じ角度で設けられるという条件で、これらの結合する２個の回転体の羽根に関して角度をいくらか異ならせることも可能である。
【００１５】
図２からわかるように、タービン羽根車１３は、タービン羽根車の回転方向に傾斜してケーシングの方へと延在する、半径方向外方に向けられるスクレーパベーン１７を備える。これらのスクレーパベーンの機能は、ケーシングの内側壁から堆積した汚れをかき取ることである。
【００１６】
本発明は、前記の例示的な実施例に制限されると見なされてはならず、数多くのさらに他の変形態様および改変が、以下の特許請求の範囲内において実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にしたがった流体力学的継手の部分断面図である。
【図２】前記継手のタービン羽根車の斜視図である。
【図３】前記継手のポンプ羽根車の部分断面斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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