流体伝動装置

流体伝動装置(Hydraulic Power system)

 

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1.流体伝動装置とは

流体伝動装置とは、「機械的動力 → 流体の力学的エネルギー → 機械的動力」のように、流体を媒体として機械的動力を伝達する装置を言います。

作動流体としては、密度が大きくて潤滑性が良好な鉱物油や合成油が使用されます。流体伝動装置を構成する流体機械要素としては、ターボ形と容積形とが用いられます。

ターボ形を用いるものは、流体継手、トルクコンバータがあります。容積形を用いるものは油圧伝動装置があります。油圧屋は普通HST(Hydro static Transmission)と言います。

 

2.流体継手、トルクコンバータ

流体継手、トルクコンバータとも、入力軸にはポンプが出力軸にはタービンが取り付けられています。トルクコンバータはさらに、タービンからポンプへの戻り通路にステータと呼ばれる固定の案内羽根を組み込んでいます(図1)。

図1 流体継手とトルクコンバータ   Fluid Power Engineering

 

何れも、入力軸から供給される機械エネルギー(回転エネルギー)を、ポンプにより流体エネルギーに変換して、この流体エネルギーをタービンで機械エネルギー(回転エネルギー)に変換して、出力軸を回転させます。

トルクコンバータはステータの作用により、流体継手と違い、入力軸トルクより出力軸のトルクを増加させることが可能です。

流体継手の長所は、
(1)始動時に原動機の負荷を軽減して、始動を容易にします。これは、エンジンのような回転数が低いときにトルクが小さい原動機に特に有効です。
(2)負荷が衝撃的に変動しても、速度比の変化として吸収されて、原動機に衝撃が及ばない。
(3)負荷側のねじり振動を吸収・遮断して、原動機に振動を伝達しない。
(4)油の充てん量を変化することにより出力軸の速度制御が可能
などがあり、原動機と負荷とを直結する際に生じるトラブルはほとんど取り除けます。

さらに、トルクコンバータの長所は、流体継手の長所に加えて、
(5)出力軸側のトルクが入力軸側より大きくできる
ことです。

一方短所としては、入力軸が停止しても出力軸の停止は出来ないことです。

 

3.油圧伝動装置(HST)

油圧伝動装置は、油圧ポンプと油圧モータとを組み合わせて、油圧ポンプに与えられた機械エネルギー(回転エネルギー)を流量と圧力エネルギーの形で、接続管路を経て油圧モータに流入して圧力エネルギーを機械エネルギー(回転エネルギー)に変換する装置です。

HSTの長所は、
(1)レバー操作で、出力回転速度を広範囲に行え、正転、逆転、停止がスムーズに行える
(2)低速域で効率が良い
(3)応答性に優れる
などがあります。

HSTは、油圧ポンプ、油圧モータのそれぞれが独立して、油圧配管(油圧ホース)で閉回路を形成するものと、一つのハウジングに設けられた、ポンプユニットとモータユニットとを内部通路で接続した、一体型HSTとがあります。ここでは、一体型HSTの例を図2に示します。

図2 一体型HST   実用油圧ポケットブック_2012年版

 

4.トルクコンバータと油圧伝動装置との比較

ターボ形流体伝動装置の内、現在では流体継手は比較的大型の設備機器で、効率の良い変速手段として使われることが多いようですので、自動車のATに組込まれているトルクコンバータと、建設機械や農業機械に組込まれることの多い油圧伝動装置(HST)との比較を、表3に示します。

表3 トルクコンバータと油圧伝動装置との比較   参考:改訂・増補版 機械現場のQ&A

 


 

まとめ

・トルクコンバータは比較的高速の用途に、油圧伝動装置(HST)は比較的低速の用途に用いられます。

 

 

参考文献
改訂・増補版 機械現場のQ&A   宗 孝  化学図書出版  2006年
流体機械   大橋秀雄森北出版  1971年
実用油圧ポケットブック_2012年版   日本フル-ドパワー工業会
Fluid Power Engineering   M.Galal Rabie  McGraw Hill 2009年

 

引用図表
Icon   ダイキン・ザウアーダンフォス株式会社カタログ

図1 流体継手とトルクコンバータ   Fluid Power Engineering
図2 一体型HST   実用油圧ポケットブック_2012年版
表3 トルクコンバータと油圧伝動装置との比較   参考:改訂・増補版 機械現場のQ&A

 

ORG:2021/09/01

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