(57)【要約】【課題】静かで且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、また、製造コストの高騰を招くとこなく熱損失を効果的に防止し、さらに、ハウジング内にトラクション油を確実に安定して密封すること。【解決手段】一端部に外輪３２を設けた低速側シャフト３と、低速側シャフト３及び外輪３２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１７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Ａと、高速側シャフト１７に連結され該高速側シャフト１７より駆動を受ける高速流体機械Ｘ（５０）とから成り、高速側シャフト１７には、インペラー５１と軸受２４，２５との間に、メカニカルシールＳが装着してある。【選択図】　図１
2004092414.tif 000002
【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、
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、から成り、
前記高速側シャフトに固定したメイティングリング、及び前記高速側シャフトの径方向外方でメイティングリングに摺動するように前記ハウジングに固定したリング状本体部を有し、前記ハウジング内にトラクション油を密封するためのメカニカルシールを備えていることを特徴とする高速流体装置。
【請求項２】
前記メカニカルシールは、前記高速流体機械の羽根車と、前記高速側シャフトの軸受との間に配置して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】
前記高速側シャフトの外周囲のハウジング内に、前記高速側シャフトの軸受と前記メカニカルシールとの間にトラクション油を供給するトラクション油供給手段を形成した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】
前記低速側シャフトは、エンジンにより駆動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高速流体装置。
【請求項５】
前記低速側シャフトは、電動モータにより駆動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高速流体装置。
【請求項６】
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に記載の高速流体装置。
【請求項７】
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６に記載の高速流体装置。
【請求項８】
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７に記載の高速流体装置。
【請求項９】
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６に記載の高速流体装置。
【請求項１０】
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９に記載の高速流体装置。
【請求項１１】
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６に記載の高速流体装置。
【請求項１２】
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１１に記載の高速流体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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１１−２９４５４８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】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、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】
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が行われると共に高い伝達効率が得られ、さらに、製造コストの高騰を招くとこなく熱損失を効果的に防止することができる高速流体装置を提供することにある。
【０００６】
【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、
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、から成り、
前記高速側シャフトに固定したメイティングリング、及び前記高速側シャフトの径方向外方でメイティングリングに摺動するように前記ハウジングに固定したリング状本体部を有し、前記ハウジング内にトラクション油を密封するためのメカニカルシールを備えていることを特徴とする。
【０００７】
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。
【０００８】
また、本発明の過給機等の高速流体機械では、羽根車の回転数が数万ｒｐｍから１０万ｒｐｍ以上まで増速されるため、外部と内部とを完全に遮断してトラクション油を密封することは難しい。従来、流体を密封するシール構造としてオイルシールやラビリンスシールが使用される。しかしながら、オイルシールの場合、本発明品のように周速が速いものに対しては長期密封性能を維持することは難しい。またラビリンスシールについては、非接触であるため完全にトラクション油を密封することは難しい。
【０００９】
このようなことから、本発明では、くさびローラ式変速機の密封装置として、高速側シャフトに固定したメイティングリング、及び高速側シャフトの径方向外方でメイティングリングに摺動するようにハウジングに固定したリング状本体部を有し、ハウジング内にトラクション油を密封するためのメカニカルシールを用いている。これにより、外部と内部とを完全に遮断してトラクション油を密封することが可能となり、性能・耐久性を安定して維持することができる。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
本発明の高速流体装置において、前記低速側シャフトは、電動モータにより駆動することができる。
【００１６】
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。
【００１７】
この場合には、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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動力伝達用円筒面と前記外輪の内周面である動力伝達用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。
【００２４】
【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。
【００２５】
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、本発明の各実施の形態について説明する。
【００２６】
（くさびローラ式変速機の内部構造）
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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（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、それぞれ上記動力伝達用円筒面４４、４５に当接させている。
【００３９】
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。
【００４０】
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、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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、即ち、図２の上部中央に向け移動する傾向となる。
【００４３】
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、上記動力伝達用円筒面４５と上記動力伝達用円筒面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。この様に上記可動ローラ３８に関する内側、外側両当接部４８、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に関する内側、外側両当接部４８、４９の当接圧が高くなる。そして、これら各内側、外側両当接部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。
【００４４】
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、上記内側、外側両当接部４８、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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（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。
【００４９】
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。
【００５０】
（第１実施の形態）
次に、本発明の第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５は、図１の要部の拡大断面図である。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
従って、くさびローラ式変速機Ａ側では、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。
【００５５】
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，３７ｂ，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。
【００５６】
従って、本実施の形態によれば、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る。
【００５７】
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５１が装着してある。
【００５８】
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】
また、インペラー５１の周囲には、ハウジング５２が形成してあり、インペラー５１の軸方向外方には、吸入口５３が設けてあり、インペラー５１の径方向外方には、スクロール状の過給通路５４が形成してある。
【００６０】
図５に示すように、高速側シャフト１７には、インペラー５１と軸受２４，２５との間に、メカニカルシールＳが装着してある。
【００６１】
メカニカルシールＳは、高速側シャフト１７に固定したメイティングリング６１と、高速側シャフト１７の径方向外方でメイティングリング６１に摺動するようにハウジング２に固定したリング状本体部６２とを有している。なお、リング状本体部６２の内径側では、高速側シャフト１７に、筒状部材６７が嵌合してあり、メイティングリング６１を軸方向に押圧している。
【００６２】
リング状本体部６２では、環状の止環６３がハウジング２に固定してあり、止環６３内には、カーボン製のシールリング６４が収納してあり、メイティングリング６１に摺動しながら軸方向に進退自在になっている。
【００６３】
シールリング６４の凹陥部には、Ｏリング６５が装填してあると共に、止環６３の内側とシールリング６４との間に、コイルスプリング６６が介装してあり、シールリング６４をメイティングリング６１に向けて付勢するようになっている。
【００６４】
また、本実施の形態の場合、止環６３の外周面にＯリングを挿入しているが、特に、Ｏリングを使用しない場合でも同様の効果を得ることができる。
【００６５】
このように、高速回転下で密封性能に優れるメカニカルシールＳを用いているため、オイルシールやラビリンスを用いた場合よりも、長期的な密封性能を維持することができる。従って、過給機の性能・耐久性を安定して維持することが可能となる。
【００６６】
（第２実施の形態）
図６は、本発明の第２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７は、図６の要部の拡大断面図である。
【００６７】
本実施の形態では、図７に示すように、ハウジング２と予圧部材２６に、それぞれ、トラクション油供給源（図示略）から供給したトラクション油を強制的にメカニカルシールＳと軸受２４，２５との間にに導くためのトラクション油供給路７１，７２が形成してある。なお、潤滑方法は、強制循環給油である。
【００６８】
メカニカルシールＳの安定した密封機能を維持するためには、メカニカル摺動面に流体膜の存在が不可欠である。本実施の形態の場合、メカニカルシールＳと軸受２４，２５の間にトラクション油供給路７１，７２を設けている。そのため、トラクション油は、メカニカルシールＳの近傍に安定して供給することができる。
【００６９】
また、供給されたトラクション油は、メカニカルシールＳによって確実に密封されているため、軸受２４，２５内部を軸方向に貫通するように流れる（図７では、右方向に流れる）。従って、常に軸受２４，２５の潤滑状態を良好に保つことができ、軸受２４，２５の焼付きなど不具合を防止することが可能となる。
【００７０】
よって、本実施の形態では、上記第１実施の形態よりも、更に長期的な過給機の性能・耐久性を安定して維持することが可能となる。
【００７１】
（第３実施の形態）
図８は、本発明の第３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９は、図８の要部の拡大断面図である。
【００７２】
本実施の形態では、図９に示すように、ハウジング２に、トラクション油供給源（図示略）から供給したトラクション油を強制的にメカニカルシールＳと軸受２４，２５との間に導くためのトラクション油供給路７１が形成してある。
【００７３】
さらに、予圧部材２６と軸受２４との間には、トラクション油供給路７１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２４，２５に向けてトラクション油を排出する環状の案内部材７３が設けてある。なお、潤滑方法は、強制循環給油である。
【００７４】
メカニカルシールＳの安定した密封機能を維持するためには、メカニカル摺動面に流体膜の存在が不可欠である。本実施の形態の場合、メカニカルシールＳと軸受２４，２５の間にトラクション油供給路７１と案内部材７３とを設けている。そのため、トラクション油は、上記第２実施の形態に比べて、より一層メカニカルシールＳの近傍に安定して供給することができる。
【００７５】
また、供給されたトラクション油は、メカニカルシールＳによって確実に密封されているため、軸受２４，２５内部を軸方向に貫通するように流れる（図９では、右方向に流れる）。従って、常に軸受２４，２５の潤滑状態を良好に保つことができ、軸受２４，２５の焼付きなど不具合を防止することが可能となる。
【００７６】
よって、本実施の形態では、上記第１及び第２実施の形態よりも、更に長期的な過給機の性能・耐久性を安定して維持することが可能となる。
【００７７】
（第４実施の形態）
図１０は、本発明の第４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。
【００７８】
くさびローラ式変速機Ａの低速側シャフト３（入力側）に、エンジンのクランク軸（図示略）によりベルト駆動するためのプーリＰが設けてある。なお、プーリＰは、低速側シャフト３の端部にスプライン嵌合してあり、ナット８１により固定してある。
【００７９】
（第５実施の形態）
図１１は、本発明の第５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。
【００８０】
高速側シャフト１７に、電動モータ９０の駆動軸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９０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。
【００８１】
また、電動モータ９０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】
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。
【００８３】
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９０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。
【００８４】
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。
【００８５】
上述した実施の形態では、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。
【００８６】
【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。
【００８７】
また、本発明では、くさびローラ式変速機の密封装置として、高速側シャフトに固定したメイティングリング、及び高速側シャフトの径方向外方でメイティングリングに摺動するようにハウジングに固定したリング状本体部を有し、ハウジング内にトラクション油を密封するためのメカニカルシールを用いている。これにより、外部と内部とを完全に遮断してトラクション油を密封することが可能となり、性能・耐久性を安定して維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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。
【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】図１の要部の拡大断面図。
【図６】本発明の第２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。
【図７】図６の要部の拡大断面図。
【図８】本発明の第３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。
【図９】図８の要部の拡大断面図。
【図１０】本発明の第４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。
【図１１】本発明の第５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。
【符号の説明】
１　ハウジング
２　ハウジング（仕切板）
３　低速側シャフト
４　円盤状部材
１４　連結板
１７　高速側シャフト
２３　孔
２４、２５　アンギュラ玉軸受
２６　予圧部材
２７　突部
３２　外輪（低速側シャフト）
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　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）
５２　ハウジング
５３　吸入口
５４　過給通路
６１　メイティングリング
６２　リング状本体部
６３　止環
６４　シールリング
６５　Ｏリング
６６　コイルスプリング
６７　筒状部材
７１，７２　トラクション油供給路
７３　案内部材
８１　ナット
９０　電動モータ
Ａ　くさびローラ式変速機（増速機）
Ｐ　プーリー
Ｓ　メカニカルシール
Ｘ　高速流体機械
【図１】
2004092414.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004092414.tif 000008
【図７】
2004092414.tif 000009
【図８】
2004092414.tif 000010
【図９】
2004092414.tif 000011
【図１０】
2004092414.tif 000012
【図１１】
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