(57)【要約】【課題】静かで且つ滑らかな動力伝達を行えると共に、高い伝達効率を得ることができ、しかも、軸方向の長さを著しく短くしてコンパクト化を図ることができ、さらに、摩擦ローラ式変速機の過度な温度上昇を防止すること。【解決手段】筒状ロータ７２は、キー９１を介して、低速側リング５４の外径側に嵌合してあり、低速側リング５４は、外輪３２に嵌合してある。これにより、電動モータＭがロータ７２を駆動すると、ロータ７２と共に、低速側リング５４と外輪３２とが回転し、くさびローラ式増速機Ａの作用により、高速側シャフト１７が高速に増速して回転し、インペラー６１を回転駆動することができる。ステータ７１の径方向外方であって、ハウジング１の外周部には、エンジンの冷却水を循環するための筒状の冷却用ジャケット１００が設けてある。【選択図】  図６
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【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リングと、前記低速側リング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の間に回転自在に支持した、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、
筒状ロータを前記低速側リングの外径側に嵌合して、前記低速側リングを回転駆動する電動モータと、を備えた駆動装置において、
前記ハウジングに、冷却媒体を循環する冷却用ジャケットを設けたことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
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リングと、前記低速側リング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の間に回転自在に支持した、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、
筒状ロータを前記低速側リングの外径側に嵌合して、前記低速側リングを回転駆動する電動モータと、
前記高速側シャフトに連結して該高速側シャフトにより駆動する高速流体機械と、を備えた高速流体装置において、
前記ハウジングに、冷却媒体を循環する冷却用ジャケットを設けたことを特徴とする駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動装置、及び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む、駆動装置及び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、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ものがある。
【０００３】
従来の高速流体装置は、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（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、他の従来の高速流体装置としては、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（例えば、特許文献２参照）。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】
【特許文献１】
特開平４−２０３４２１号公報
【特許文献２】
特開平１１−２９４５４８号公報
【０００６】
【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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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、エンジン回転数と比例する。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。
【００１１】
このようなことから、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。
【００１２】
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。
【００１３】
このようなトラクションドライブ式変速機としての摩擦ローラ式変速機を高速流体機械に用いると、上述した種々の問題を解決することができる。
【００１４】
しかしながら、高速流体機械において、摩擦ローラ式変速機と、その駆動源である電動モータとを直列に連結すると、その軸方向の長さが長くなってしまうといったことがある。
【００１５】
また、摩擦ローラ式変速機の伝達動力は、２Ｌエンジン用の過給圧１．５気圧程度のライトプレッシャー型であっても、最大２０ｋＷであり、通常時もおよそ５ｋＷ程度である。電動モータを駆動源とした場合、電動モータの効率を９０％程度とすると、最大伝達動力発生時には約２ｋＷ程度の熱が発生し、伝達動力が５ｋＷの時でも、０．５ｋＷ程度の熱が発生する。
【００１６】
また、前述の様に、摩擦ローラ式変速機は、全域にわたり高効率ではあるが、効率９５％としても、５％は損失があり、この損失のほとんどは、熱損失になり、この熱損失は、電動モータの熱損失に加算されることになる。さらに、大排気量エンジン用や過給圧が高い過給機では、より大きな熱が発生する。また、インペラでエンジンに空気を圧送する際にも、断熱圧縮により熱が発生する。
【００１７】
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、静かで且つ滑らかな動力伝達を行えると共に、高い伝達効率を得ることができ、しかも、軸方向の長さを著しく短くしてコンパクト化を図ることができ、さらに、摩擦ローラ式変速機の過度な温度上昇を防止することができる、駆動装置及び高速流体装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１による駆動装置は、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リングと、前記低速側リング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の間に回転自在に支持した、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、
筒状ロータを前記低速側リングの外径側に嵌合して、前記低速側リングを回転駆動する電動モータと、を備えた駆動装置において、
前記ハウジングに、冷却媒体を循環する冷却用ジャケットを設けたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項２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リングと、前記低速側リング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の間に回転自在に支持した、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、
筒状ロータを前記低速側リングの外径側に嵌合して、前記低速側リングを回転駆動する電動モータと、
前記高速側シャフトに連結して該高速側シャフトにより駆動する高速流体機械と、を備えた高速流体装置において、
前記ハウジングに、冷却媒体を循環する冷却用ジャケットを設けたことを特徴とする。
【００２０】
このように、本発明によれば、低速側リングは、その外径側に、前記電動モータの筒状ロータが嵌合してあるため、軸方向の長さを著しく短くして、高速流体装置のコンパクト化を図ることができる。
【００２１】
また、ハウジングに、冷却媒体を循環する冷却用ジャケットが設けてあるため、摩擦ローラ式変速機を効率的に冷却することができ、摩擦ローラ式変速機の温度が過剰に上昇することを防止することができる。これにより、新たに専用の冷却手段（クーラー、ポンプ、温度センサー、ＯＮ・ＯＦＦスイッチほか）の新設に伴うコストアップがなく、摩擦ローラ式変速機を効率的に冷却し、安価に性能・耐久性を安定して維持することができる。
【００２２】
さらに、低速側リングは、その内径側に、外輪がスプライン嵌合してある場合には、外輪は、半径方向に自由度をもっており、可動ローラ、ガイドローラ、ローラの支持軸、外輪、及び高速側シャフトの寸法公差、又は取付位置のずれ等を吸収することができ、各接触部の接触面圧を適正値にして、高い伝達効率を確保することができる。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
さらに、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。
【００２６】
なお、従来は、数万ｒｐｍから１０万ｒｐｍ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。
【００２７】
さらに、本発明の如く、高速流体機械を遠心式過給機とした場合は、効率が高く電動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。
【００２８】
さらに、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。
【００２９】
なお、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。
【００３０】
【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を使用した高速流体装置を図面を参照しつつ説明する。
【００３１】
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。
【００３２】
また、動力の伝達の方法を説明する時は、くさびローラ式変速機が増速機として作用する場合を代表して記述している。（増速機において、正回転とは、外輪３２が高速側シャフト１７に動力を伝える方向であり、逆回転とは、外輪３２が空転し、高速側シャフト１７へのトルク伝達を停止する方向である。）
（くさびローラ式変速機の内部構造）
図１は、くさびローラ式変速機の縦断面図である。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る。図３は、くさびローラ式変速機の作用を説明する図である。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。
【００３３】
くさびローラ式変速機Ａは、本実施の形態では、低速側リング５４（外輪側）を入力側とした場合には、高速側シャフト１７を出力側とした増速機として作用し、低速側リング５４（外輪側）を出力側とした場合には、高速側シャフト１７を入力側とした減速機として作用する。
【００３４】
また、図２に示すように、１個の可動ローラ３８を用いた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が、図４に示すように、２個の可動ローラ３８ａ，３８ｂを用いたくさびローラ式変速機Ａは、正逆両方の回転時にトルクを伝達することができる。
【００３５】
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において、右側に、ハウジング１と、左側に、仕切板であるハウジング２とを備えている。
【００３６】
ハウジング１には、支持軸５１（常時静止部材）がその右端部で固定してあり、この支持軸５１は、その中央部では、円板状であって後述する連結部１４を構成し、その左端部では、図２（又は図４）に示す３個の突部２７を構成しており、仕切板２であるハウジングに連結してある。
【００３７】
この支持軸５１には、軸受５２，５３（アンギュラ玉軸受）を介して、低速側リング５４が回転自在に支持してある。
【００３８】
低速側リング５４の左端部の内径側には、スプライン部５５を介して、外輪３２がスプライン嵌合してあり、外輪３２は、低速側リング５４と一体的に回転できると共に、低速側リング５４に対して摺動自在になっている。
【００３９】
仕切板であるハウジング２には、軸受５６，５７を介して、高速側シャフト１７が低速側リング５４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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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２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３９ａ、３９ａ、３９ｂのうち、２本の支持軸３９ａ，３９ａ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３９ｂ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。
【００４６】
そして、上述の様に支持した各支持軸３９ａ、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。
【００４７】
この様にして、上記各支持軸３９ａ、３９ａ、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、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動力伝達用円筒面４４と前記外輪３２の内周面である動力伝達用円筒面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３７ａ、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、それぞれ上記動力伝達用円筒面４４、４５に当接させている。
【００４８】
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、３７ｂ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３６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１４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３９ｂ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。
【００４９】
上述の様に構成する本発明に係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（増速機の場合）には、低速側リング５４に駆動力を入力することにより外輪３２を図３の矢印方向に回転させる。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３の矢印方向に回転させる。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、３７ｂ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。
【００５０】
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の内周面である動力伝達用円筒面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、４３ａ、４３ｂと上記高速側シャフト１７の外周面である動力伝達用円筒面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。
【００５１】
即ち、上記外輪３２が図３の矢印方向に回転し、上記高速側シャフト１７を図３の矢印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の内周面である動力伝達用円筒面４５及び上記高速側シャフト１７の外周面である動力伝達用円筒面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の幅の狭い部分に向け移動する傾向となる。
【００５２】
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、動力伝達用円筒面４３ｂと上記動力伝達用円筒面４４との当接部である内側当接部４８、及び、この動力伝達用円筒面４３ｂと上記動力伝達用円筒面４５との当接部である外側当接部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。
【００５３】
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の幅の広い側に変位する。この結果、上記内側、外側両当接部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。
【００５４】
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。
【００５５】
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５参照）と組み合わせて実施する。
【００５６】
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とを使用している。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，３９ｂ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。
【００５７】
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ラ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３２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。
【００５８】
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３８ａ（３８ｂ）に関する内側、外側各当接部４８，４９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、内側、外側各当接部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。
【００５９】
（第１実施の形態）
図５は、本発明の第１実施の形態に係る高速流体装置の縦断面図である。図６（ａ）は、図５の高速流体装置を縮小した縦断面図であり、（ｂ）は、高速流体装置のハウジングの横断面図である。
【００６０】
本実施の形態では、図５に示すように、高速流体機械Ｘとして、過給機６０を用い、高速側シャフト１７の一端部に、過給機６０のインペラー６１が装着してある。なお、インペラー６１の周囲には、ハウジング６２が形成してあり、インペラー６１の軸方向外方には、吸入口６３が設けてあり、インペラー６１の径方向外方には、スクロール状の過給通路６４が形成してある。
【００６１】
また、高速側シャフト１７は、インペラー６１と軸受５６，５７との間で、メカニカルシール６５によりシールしてある。
【００６２】
駆動源としての電動モータＭは、筒状に構成してあり、ハウジング１内に設置した筒状のステータ７１と、このステータ７１により回転され、積層鋼板からなる筒状ロータ７２とから構成してある。本実施の形態では、ロータを積層鋼板としているが、それに限定されず、電動モータの性能を有することができるものであれば、どのような構造であってもよい。
【００６３】
また、ハウジング１の中央部には、トラクション油供給手段７６が接続できるようになっており、このトラクション油は、支持軸５１にに形成したトラクション油供給路７７や径方向路７８を介して軸受５２，５３等に供給できるようになっている。
【００６４】
さらに、仕切板２であるハウジングにも、トラクション油供給手段７９が接続できるようになっており、このハウジング２内には、トラクション油をメカニカルシール６５と軸受５６，５７との間に導くためのトラクション油供給路８０が形成してある。
【００６５】
さらに、メカニカルシール６５と軸受５６，５７との間には、トラクション油供給路８０から導いたトラクション油を周方向に案内して適宜箇所で軸受５６，５７に向けてトラクション油を排出する環状の案内部材８１が設けてある。
【００６６】
さらに、ハウジング２には、トラクション油供給路８０から各ローラ３７〜３８にトラクション油を導くための斜めの案内路８２が形成してある。
【００６７】
さらに、ハウジング１の下方部の貫通孔８３には、トラクション油排出手段（図示略）が接続できるようになっている。
【００６８】
低速側リング５４の左端部の内径側には、スプライン部５５を介して、外輪３２がスプライン嵌合してある。そのため、外輪３２は、半径方向に自由度をもっており、可動ローラ３８（３８ａ，３８ｂ）、ガイドローラ３７ａ，３７ｂ（３７）、支持軸３９ａ，３９ｂ、外輪３２、及び高速側シャフト１７の寸法公差、又は取付位置のずれ等を吸収することができ、各接触部の接触面圧を適正値にして、高い伝達効率を確保することができる。
【００６９】
もし、外輪３２と低速側リング５４が一体的に構成されているとすると、可動ローラ３８（３８ａ，３８ｂ）、ガイドローラ３７ａ，３７ｂ（３７）、支持軸３９ａ，３９ｂ、外輪３２、及び高速側シャフト１７の寸法公差、又は取付位置のずれ等を吸収することができないため、各接触部の接触面圧を適正値に保てなくなり、伝達効率が悪くなる。そればかりか、片当りが生じた場合、早期摩擦等の不具合が生じる可能性がある。
【００７０】
また、本実施の形態では、ロータ７２と、低速側リング５４が一体的に構成してあるため、その質量は、従来の構成（低速側リング５４のみが回転体の場合）に比べて重くなりやすい傾向になる。それらが高速で回転すると、従来の構成（低速側リング５４のみが回転体の場合）に比べ、残留不釣合い等に起因した振動の影響が大きくなるが、本実施の形態の場合、外輪３２と低速側リング５４の連結にスプライン嵌合を用いているため、その振動はトラクション部には、伝わり難く、動力の伝達は非常に安定している。
【００７１】
また、本実施の形態では、筒状ロータ７２は、キー９１を介して、低速側リング５４の外径側に嵌合してある。これにより、電動モータＭがロータ７２を駆動すると、ロータ７２と共に、低速側リング５４と外輪３２とが回転し、上述したくさびローラ式増速機Ａの作用により、高速側シャフト１７が高速に増速して回転し、インペラー６１を回転駆動することができる。
【００７２】
本実施の形態では、ハウジング１の上方部には、冷却水（媒体）を供給する冷却水（媒体）供給手段７３が接続できるようになってる。冷却水は、好適には、エンジンの冷却水であるが、その他の冷却媒体であってもよい。
【００７３】
また、ステータ７１の径方向外方であって、ハウジング１の外周部には、この冷却水（媒体）を循環するための筒状の冷却用ジャケット１００が設けてある。この冷却用ジャケット１００内には、図６（ｂ）に示すように、冷却水（媒体）を循環する環状の冷却水（媒体）流路７４がハウジング１の外周部の全周にわたって形成してある。
【００７４】
さらに、ハウジング１の下方部には、冷却用ジャケット１００の冷却水流路７４からから冷却水（媒体）を排出するための冷却水（媒体）排出手段７５が接続できるようになっている。
【００７５】
従って、冷却水供給手段７３から供給された冷却水は、冷却水入口１０１から環状の冷却水流路７４を循環した後、冷却水出口１０２を介して、冷却水排出手段７５から排出される。
【００７６】
なお、冷却水供給手段７３及び冷却水排出手段７５は、ハウジング１に軸方向から接続しているが、これに限定されず、ハウジング１の径方向から接続してあってもよい。
【００７７】
以上のように、本実施の形態によれば、ハウジング１に、冷却水（媒体）を循環する冷却用ジャケット１００が設けてあるため、くさびローラ式変速機Ａを効率的に冷却することができ、くさびローラ式変速機Ａの温度が過剰に上昇することを防止することができる。
【００７８】
これにより、新たに専用の冷却手段（クーラー、ポンプ、温度センサー、ＯＮ・ＯＦＦスイッチほか）の新設に伴うコストアップがなく、くさびローラ式変速機Ａを効率的に冷却し、安価に性能・耐久性を安定して維持することができる。
【００７９】
また、くさびローラ式増速機Ａにより、高速流体機械Ｘ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。
【００８０】
また、電動モータＭ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。
【００８１】
さらに、本実施の形態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、電動モータＭ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。
【００８２】
しかも、本実施の形態によれば、電動モータＭは、低速側リング５４の外径側に嵌合して、該低速側リング５４を回転して駆動する筒状ロータ７２を有していることから、軸方向の長さを著しく短くして、高速流体装置のコンパクト化を図ることができる。
【００８３】
また、上述したように、低速側リング５４の左端部の内径側には、スプライン部５５を介して、外輪３２がスプライン嵌合してあるため、外輪３２は、半径方向に自由度をもっており、可動ローラ３８（３８ａ，３８ｂ）、ガイドローラ３７ａ，３７ｂ（３７）、支持軸３９ａ，３９ｂ、外輪３２、及び高速側シャフト１７の寸法公差、又は取付位置のずれ等を吸収することができ、各接触部の接触面圧を適正値にして、高い伝達効率を確保することができる。
【００８４】
なお、従来は、数万ｒｐｍから１０万ｒｐｍ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。
【００８５】
さらに、本実施の形態の如く、高速流体機械を遠心式過給機とした場合は、効率が高く電動モータＭ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、搭載性に優れ電動モータＭの駆動電力も小さくなると言うメリットがある。
【００８６】
さらに、本実施の形態の高速流体装置は、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。
【００８７】
（第２実施の形態）
図７（ａ）は、本発明の第２実施の形態に係る高速流体装置の縦断面図であり、（ｂ）は、高速流体装置のハウジングの横断面図である。
【００８８】
本実施の形態では、冷却水流路７４に、放熱面積を広くするための多数の周方向凹溝１０３が形成してある。これにより、より効率的にくさびローラ式変速機Ａを冷却することができる。その他の構成、作用等は、上述した実施の形態と同様である。
【００８９】
なお、周方向凹溝１０３は、図示したものに限定されず、半円形状、凹凸形状、螺旋形状等、放熱面積を広くできれば、如何なる形状であってもよい。
【００９０】
（第３実施の形態）
図８（ａ）は、本発明の第３実施の形態に係る高速流体装置の縦断面図であり、（ｂ）は、高速流体装置のハウジングの横断面図である。
【００９１】
本実施の形態では、冷却水流路７４に、隔壁１０４が設けてあると共に、この隔壁１０４の両側に、冷却水入口１０１と冷却水出口１０２とが配置してある。これにより、冷却水は、冷却水入口１０１から冷却水流路７４を全周にわたって循環した後、冷却水出口１０２から排出される。従って、冷却水の流れ方向を一方向にすることができる。その他の構成、作用等は、上述した実施の形態と同様である。
【００９２】
（第４実施の形態）
図９（ａ）は、本発明の第４実施の形態に係る高速流体装置の縦断面図であり、（ｂ）は、高速流体装置のハウジングの横断面図である。
【００９３】
本実施の形態では、冷却水流路７４に、放熱面積を広くするための多数の周方向凹溝１０３が形成してある。これにより、より効率的にくさびローラ式変速機Ａを冷却することができる。なお、周方向凹溝１０３は、図示したものに限定されず、半円形状、凹凸形状、螺旋形状等、放熱面積を広くできれば、如何なる形状であってもよい。
【００９４】
さらに、本実施の形態では、冷却水流路７４に、隔壁１０４が設けてあると共に、この隔壁１０４の両側に、冷却水入口１０１と冷却水出口１０２とが配置してある。これにより、冷却水は、冷却水入口１０１から冷却水流路７４を全周にわたって循環した後、冷却水出口１０２から排出される。従って、冷却水の流れ方向を一方向にすることができる。その他の構成、作用等は、上述した実施の形態と同様である。
【００９５】
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。例えば、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。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。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。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。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。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低速側リングは、その外径側に、前記電動モータの筒状ロータが嵌合してあるため、軸方向の長さを著しく短くして、高速流体装置のコンパクト化を図ることができる。
【００９７】
また、ハウジングに、冷却媒体を循環する冷却用ジャケットが設けてあるため、摩擦ローラ式変速機を効率的に冷却することができ、摩擦ローラ式変速機の温度が過剰に上昇することを防止することができる。これにより、新たに専用の冷却手段（クーラー、ポンプ、温度センサー、ＯＮ・ＯＦＦスイッチほか）の新設に伴うコストアップがなく、くさびローラ式変速機を効率的に冷却し、安価に性能・耐久性を安定して維持することができる。
【００９８】
さらに、低速側リングは、その内径側に、外輪がスプライン嵌合してある場合には、外輪は、半径方向に自由度をもっており、可動ローラ、ガイドローラ、ローラの支持軸、外輪、及び高速側シャフトの寸法公差、又は取付位置のずれ等を吸収することができ、各接触部の接触面圧を適正値にして、高い伝達効率を確保することができる。
【００９９】
また、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。
【０１００】
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。
【０１０１】
さらに、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。
【０１０２】
なお、従来は、数万ｒｐｍから１０万ｒｐｍ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。
【０１０３】
さらに、本発明の如く、高速流体機械を遠心式過給機とした場合は、遠心式過給機とした場合は、効率が高く電動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。
【０１０４】
さらに、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】くさびローラ式変速機の縦断面図。
【図２】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。
【図３】くさびローラ式変速機の作用を説明する図。
【図４】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。
【図５】本発明の第１実施の形態に係る高速流体装置の縦断面図である。
【図６】（ａ）は、図５の高速流体装置を縮小した縦断面図であり、（ｂ）は、高速流体装置のハウジングの横断面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の第２実施の形態に係る高速流体装置の縦断面図であり、（ｂ）は、高速流体装置のハウジングの横断面図である。
【図８】（ａ）は、本発明の第３実施の形態に係る高速流体装置の縦断面図であり、（ｂ）は、高速流体装置のハウジングの横断面図である。
【図９】（ａ）は、本発明の第４実施の形態に係る高速流体装置の縦断面図であり、（ｂ）は、高速流体装置のハウジングの横断面図である。
【符号の説明】
１  ハウジング
２  ハウジング（仕切板）
１４  連結板
１７  高速側シャフト
２７  突部
３２  外輪
３６  環状空間
３７ａ、３７ｂ  ガイドローラ
３８  可動ローラ
３７  ガイドローラ
３８ａ、３８ｂ  可動ローラ
３９ａ  ガイドローラのための支持軸
３９ｂ  可動ローラのための支持軸
４０  嵌合孔
４１、４１ａ  支持孔
４２  ラジアルニードル軸受
４３ａ  ガイドローラのための動力伝達用円筒面
４３ｂ  可動ローラのための動力伝達用円筒面
４４  動力伝達用円筒面
４５  動力伝達用円筒面
４６  シリンダ孔
４７  弾性材
４８  内側当接部
４９  外側当接部
５１  支持軸（常時静止部材）
５２、５３  軸受（アンギュラ玉軸受）
５４  低速側リング
５５  スプライン部
５６、５７  軸受
６０  過給機
６１  インペラー（羽根車）
６２  ハウジング
６３  吸入口
６４  過給通路
６５  メカニカルシール
６６  オイルシール
７１  ステータ
７２  筒状ロータ
７３  冷却水（媒体）供給手段
７４  冷却水（媒体）流路
７５  冷却水（媒体）排出手段
７６  トラクション油供給手段
７７  トラクション油供給路
７８  径方向路
７９  トラクション油供給手段
８０  トラクション油供給路
８１  案内部材
８２  案内路
８３  貫通孔
９１  キー
１００  冷却用ジャケット
１０１  冷却水（媒体）入口
１０２  冷却水（媒体）出口
１０３  周方向凹溝
１０４  隔壁
Ａ    くさびローラ式変速機（増速機）
Ｍ    電動モータ
Ｘ    高速流体機械
【図１】
2004156743.tif 000003
【図２】
2004156743.tif 000004
【図３】
2004156743.tif 000005
【図４】
2004156743.tif 000006
【図５】
2004156743.tif 000007
【図６】
2004156743.tif 000008
【図７】
2004156743.tif 000009
【図８】
2004156743.tif 000010
【図９】
2004156743.tif 000011