JP2000507336A - ブーツ及びバネの組み合わせを用いた油圧クラッチアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 原動機付き乗物のクラッチ解放システムでの使用に特に適したスレーブシリンダ(10)。該シリンダは、ダストブーツとクラッチ解放ベアリング用事前負荷バネ装置との両方として働くバネブーツ(40)を備えている。外部スレーブシリンダが開示されており、この場合、バネブーツ(40)は、シリンダ本体(30)の後端部からプッシュロッド(42)の後端部へと延び、該プッシュロッド(42)及び解放レバー(18)を介して解放ベアリングへと事前負荷力を加えるよう作用する。また、同心スレーブシリンダ設計が開示されており、この場合には、環状のバネブーツ(58,82)が、塵埃等の侵入を防止すると共に、関連するクラッチ解放ベアリングの事前負荷を行う。

Description

【発明の詳細な説明】 ブーツ及びバネの組み合わせを用いた油圧クラッチアクチュエータ発明の背景 本発明は、油圧シリンダに関し、特に、原動機付き乗物のクラッチ解放システ ムでの使用に特に適した油圧スレーブシリンダに関する。 油圧クラッチ解放システムは、典型的には、クラッチ、開放ベアリング、解放 レバー、スレーブシリンダ、及びクラッチペダルにより作動されるマスタシリン ダから構成される。 クラッチ開放ベアリング、開放レバー、及びスレーブシリンダの間の遊びをな くして良好な効率を達成することが望ましい。これは、通常は、スレーブシリン ダ中に事前負荷バネを設けることにより達成される。 更に、スレーブシリンダのピストンボアとピストンとの界面に対する塵埃その 他の汚染物質の侵入を排除することが望ましい。これは、通常は、ピストンボア とピストンとの界面を取り囲むようにひだ状の弾性ブーツを配設することにより 達成される。 更に、スレーブシリンダのボア中でのピストンの回転を排除することが望まし い。かかる回転は、例えば、解放ベアリングの回転レースにより該解放ベアリン グの静止レース上に作用する回転力によって生じる。発明の概要 本発明の目的は、簡素化された油圧シリンダを提供することにある。 一層詳細には、本発明の目的は、原動機付き乗物のクラッチ解放システムにお けるスレーブシリンダとしての使用に特に適した簡素化された油圧シリンダを提 供することにある。 本発明は、シリンダ本体と、該シリンダ本体中に画定されたボアと、該ボア中 に滑動可能に取り付けられたピストンと、クラッチ解放ベアリングと、該クラッ チ解放ベアリングに対して作用するバネ事前負荷を提供するバネ装置と、前記ピ ストンと前記ボアとの界面を保護するブーツとを備えるタイプのクラッチ解放シ ステムに関するものである。 本発明によれば、前記バネ装置及び前記ブーツは、その何れも、前記ボアの外 部に該ボアと同心関係で配置された環状の閉塞(imperforate)バネ装置により構 成される。該閉塞バネ装置は、その前端がシリンダ本体に接続され、ピストン／ ボア界面を取り囲む関係で配置され、これにより該界面への汚染物質の侵入が防 止され、その後端を介してクラッチ開放ベアリングにバネ負荷を加えるよう作用 する。 この構成は、バネ及びブーツの機能を組み合わせて単一の部品にすることで油 圧シリンダの主要部品をなくすことにより、油圧シリンダの構造を簡素化するも のとなる。 本発明の更なる特徴によれば、前記バネ装置が、弾性材料のひだ付きブーツか ら構成される。この特定の構成により、バネ及びブーツを組み合わせたものの提 供が容易になり、該組み合わせ部分のコストを最小限にすることが可能になる。 本発明のクラッチ解放システムは、プッシュロッド及び解放レバーを備えた外 部スレーブシリンダを備えることが可能なものであり、該プッシュロッドは、前 記ピストンと結合された前端部を有している。該前端部は、前記ボアの開口後端 部から外部へと突出して、該ボアの後端部の後方の前記プッシュロッドの後端部 に位置する。該プッシュロッドの後端部は、該クラッチ解放レバーと協働して、 クラッチ解放ベアリングに抗するよう作用し、及び、環状の閉塞バネ装置が、前 記プッシュロッドの後端部を取り囲む関係で配置され、該閉塞バネ装置の後端部 が、前記プッシュロッドの後端部に接続される。 代替的には、本発明のクラッチ解放システムは、環状のボアを画定するシリン ダ本体を有する同心スレーブシリンダと、前記環状ボア中に滑動可能に係合する 大きさに形成された環状構造を有するピストンと、前記シリンダ本体を取り囲む 関係で配置され、クラッチ解放ベアリングに抗するよう後端部が作用する、環状 閉塞バネ装置とを備えることが可能である。図面の簡単な説明 本発明の単なる例示として、添付図面を参照して、幾つかの実施例について説 明する。 図１は、本発明による外部スレーブシリンダを用いた原動機付き乗物のクラッチ 解放システムを示す断面図である。 図２は、図１のスレーブシリンダで用いるピストン及びシールを詳細に示す分解 図である。 図３及び図４は、前記シールの斜視図である。 図５は、図１の５‐５断面図である。 図６は、本発明による同心スレーブシリンダを示す断面図である。 図７は、図６の円7内を詳細に示す拡大図である。 図８は、本発明による同心スレーブシリンダのもう一つの実施例を示す分解斜視 図である。 図９は、図８の同心スレーブシリンダの断面図である。 図10は、本発明での使用に適したひだ付きバネブーツの実例に関する力と変位と の関係を示すグラフである。好適実施例の詳細な説明 図１に示す本発明による外部スレーブシリンダアセンブリ10は、原動機付き乗 物の油圧クラッチ解放システムの一部として形成されている。該油圧クラッチ解 放システムは、クラッチペダル12、マスタシリンダ14、該マスタシリンダ14の出 口とスレーブシリンダの入口とを相互に接続する導管16、前記スレーブシリンダ により駆動されるクラッチ解放レバー18、クラッチ解放ベアリング20、及びクラ ッチのダイヤフラムバネのバネフィンガ22を備えている。クラッチペダル12の押 圧により、加圧された作動油がマスタシリンダ14から移送され、該作動油が導管 16によってスレーブシリンダ10に送られ、該スレーブシリンダ10が伸張してクラ ッチ解放レバー18を回動させ、バネフィンガ22の付勢に抗してクラッチの係合を 解除させる方向にクラッチ解放ベアリング20を移動させる、ということが理解さ れよう。図示のスレーブシリンダアセンブリ10は、クラッチのベルハウジング26 から上方に突出するフランジ24上に取り付けられており、また図示のマスタシリ ンダ14は、原動機付き乗物のファイアウォール28上に取り付けられている。 スレーブシリンダアセンブリ10は、シリンダ本体部材30、ピストン32、シー ル34、プッシュロッドアセンブリ36、及びバネブーツ40を備えている。 本体部材30は、閉鎖した前端30bを有する円筒状ボア30aを画定する。該ボア30 aを通って、加圧された作動油が、マスタシリンダからポート30c及び開口した後 端部30dを介して供給される。該本体部材30はまた、その後方端部に近接して前 記ボア30aを取り囲むように環状の座部30eを画定する。該本体部材30は更に、例 えばフランジ24上等に対するスレーブシリンダの取り付けを容易にするためのフ ランジ30eを備えている。該本体部材30は、プラスチック等の適当な剛性材料か ら形成することが可能である。 ピストン32は、ボア30a中に滑動可能に受容され、該ボア30aとほぼ同じ直径を 有している。該ピストン32は、円筒状の本体部分32a、円錐状の中空テール部分3 2b、及び前記本体部分32aから中央前方へと突出するノーズ部分32cを有している 。 該ノーズ部分32cは、前面32d、環状の側壁32e、及び減じられた直径を有する ネック部分32fを備えている。本体部分32aは、前記ノーズ部分32cを取り囲む関 係で環状面32gを画定する。該環状面32g及び前記ノーズ部分32cの前面32dは協働 してボア30aの閉鎖端に面するピストン32の前面を画定する。該ピストン32は、 プラスチック等の適当な剛性材料から形成することが可能である。 シール34は、弾性材料から形成され、後方に開口するカップ状の構造を有し、 及びピストンのノーズ部分32c上に係合する大きさを有している。シール34は、 基部34a、環状の側壁部分34b、及びリム部分34cを備えている。前記基部34aは、 前記側壁部分34bと協働してボア34dを画定する。前記リム部分34cは、ヒールシ ール34e及びリップシール34fを画定する。該リム部分34cは更に、後方に面する 環状面34gと、環状の半径方向内方に延びる隆起部分34iを画定するカウンタボア 34hとを画定する。 シール34は、ピストンの前面に対して取り外し可能に配設され、このとき、環 状の側壁部分34bがピストンのノーズ部分の環状の側壁部分32eの周囲に配置され 、基部34aがピストンのノーズ部分の前面32dに対して配置され、隆起部分34iが ピストンのノーズ部分のネック部分32f内に配置され、環状後面34gがピストンの 前端に画定された環状の前面32gに対して配置される。 ピストン及びシールアセンブリがボア30a内に取り付けられると、該ピストン のテール部分32bの円筒状の外面32hと、シール34のヒールシール34e及びリップ シール34fとがボアとシール状態で係合し、これにより、ピストンを介して後方 へと作動油が漏洩すること、及びピストンを介して前方に向かって作動油内に空 気が注入されることが防止される。 プッシュロッドアセンブリ36は、プッシュロッド42、前端キャップ44、及び後 端キャップ46を備えている。前端キャップ44は、プッシュロッド42の前端42aに 配置され、ピストンのテール部分の中空部分内に画定される中央弧状面32jに対 して着座するように形成された弧状前面44aを画定する。後端キャップ46は、プ ッシュロッドの後端42b上に係合し、クラッチ解放レバー18の上端に画定された 弧状面18a内に係合する弧状面46aを画定する。 バネブーツ40は、ひだ付きベロー構造を有しており、例えばDupon Chemical社 の製品である「Hytrel」（登録商標）等の熱可塑性弾性材料を成形してなる閉塞 (imperforate)ベローから形成される。バネブーツ40は、本体30の後端に近接し て該本体30の外面に設けられた溝30f中に配置された環状の前方ビード40aを備え ており、更に、後部キャップ46により画定された環状外部溝46d中に配置された 後方ビード40bを備えている。バネブーツ40は更に、前方ビード40aと後方ビード 40bとの間に延びる一連のひだ又は湾曲部を備えている。したがって、バネブー ツ40は、閉塞した保護シールとして働き、塵埃その他の汚染物質がピストンとボ アとの界面に侵入するのを防止する。更に、バネブーツ40の構造及び材料は、プ ッシュロッドひいては解放レバーと解放ベアリングとクラッチとに事前負荷を提 供するよう所望のバネ率を呈するように構成される。したがって、バネブーツ40 は、耐汚染シール及び事前負荷バネの両者として働き、これにより油圧シリンダ の構成が簡素化され、油圧シリンダのコストが低減され、及びピストンの前方で ボア中にバネを配設する必要がなくなる。 本発明のスレーブシリンダは、搬送用ストラップの必要性をなくすと共に、ク ラッチ解放ベアリング、クラッチ解放レバー、及びスレーブシリンダの間の遊び をなくすようスレーブシリンダ中の事前負荷を維持するものとなる。本発明のス レーブシリンダを事前充填された状態で提供する場合、プッシュロッド はバネによって伸張されるが、ピストンは、組み立てを容易にする良好な位置に 設定される。スレーブシリンダをクラッチ解放システムに係合させる場合には、 プッシュロッドを前方に移動させてバネを圧縮させ、これにより後端キャップ46 がクラッチ解放レバーのポケット18a中に位置することができるようにする必要 がある。しかしながら、この操作は、ライン16及びマスタシリンダ14を介してリ ザーバへと作動油を戻すことを必要としないものである。ピストン32は、組み立 てを容易にする良好な位置に設定され、特に、プッシュロッドの前端に対して前 方に隔置された関係でボア38内に位置決めされ、クラッチ解放レバーに対する取 り付けのためにブーツバネ40を圧縮させ及びスレーブシリンダを短くするようプ ッシュロッドを前方へ移動させる場合に作動油をスレーブシリンダの外部へ移送 させる必要が全くなくなる。ピストンは、該プッシュロッドの前方への移動、及 びボア30a上のシール摩擦によるバネブーツ40の圧縮の際に、ボア30a内の前記位 置を維持する。上述の態様でのスレーブシリンダの取り付けが完了した後、クラ ッチペダル12が数回押し込むだけで、スレーブピストンが調整されてプッシュロ ッドの前端と接触し、クラッチ解放アセンブリの通常動作が可能となる。 図１におけるプッシュロッドは伸張位置にあり、この場合、クラッチ12は、作 動油をマスタシリンダからスレーブシリンダへと移送してピストン及びプッシュ ロッドを後方へ伸張させ及びクラッチ解放レバー18をクラッチ解放方向に回動さ せるように押圧されている。プッシュロッドが後方へ伸張すると、（クラッチ解 放システムに対するスレーブシリンダの係合が可能になるよう圧縮されている） ブーツバネ40が伸張及び弛緩することが可能になるが、該ブーツバネ40は、クラ ッチペダルが解放されてクラッチが再係合する際に、圧縮された事前負荷状態へ と移動し、これにより、クラッチの再係合時に、該ブーツバネ40は、クラッチ解 放システムにおける遊びを除去するための事前負荷として再び機能するようにな る。 クラッチの係合及び解放を達成するためのスレーブシリンダの動作の際に、シ ール34は、該シールを介した後方への作動油の漏洩、及び該シールを介した前方 への空気の漏洩を除去するよう働く。この漏洩の除去は、フルベースカッ プ(full base cup)シールを設けて該シールの内径とピストンとの間の内部漏洩 経路を排除することにより達成される。さらに、コスト上の理由から、繊維強化 ナイロン6/6等のプラスチック材料の成形によりピストンを形成することが望ま しい。しかしながら、成形プロセスに固有の性質により、小さな不完全性(imper fection)、ひけマーク、又は見切り線が、ピストンのシール径内に生じ、これら は、通常の環状のリングシールの場合には、ピストンとシールとの間で漏洩又は 空気の侵入を生じさせるものとなる。しかしながら、フルカップシールの場合に は、かかる不完全性、ひけマーク、又は見切り線がシールの効果を妨げることは なく、シールの性能を劣化させることなく低コストのプラスチック成形プロセス を用いてピストンを形成することが可能になる。 図６及び図７は、図１ないし図５に示す外部スレーブシリンダではなく同心ス レーブシリンダ50を用いたクラッチ解放システムへの本発明の特徴の適用を示し たものである。 同心スレーブシリンダ50は、シリンダ本体構造52、解放ベアリング54、ピスト ン56、及びバネブーツ58を備えている。 シリンダ本体52は、アルミニウムハウジング部材60及びスチールクイルシャフ ト部材62を備えている。前記ハウジング部材60は、取り付けフランジ部分60a及 び環状のメインボディ部分60bを備えている。前記クイルシャフト部材62は、前 記ハウジング部材60の前記フランジ部分60aに適当に固定されたフランジ部分62a と、前記ハウジング部材60の前記メインボディ部分60bと協働して環状のボア64 を画定する中央シャフト部分62bとを備えており、該ボア64は、前記クイルシャ フト部材62の前記フランジ部分62aにより閉鎖された前端と開口した後端とを有 している。 ピストン56は、環状の構造を有しており、ピストンの前端と協働する環状の弾 性シール66と共にボア64中に滑動可能に受容される。 クラッチ解放ベアリング54は、内側の非回転レース又はケージ66と、外側の回 転レース又はケージ68と、前記内側レースと前記外側レースとの間に既知の態様 で挿入された前記複数のボール70とを備えている。 内側レース66は、ピストン56の減じられた直径を有する後端部分56a上にスナ ップリング70により固定される。外側レース68は、既知の態様でクラッチ解放フ ィンガ72と協働し、ボア64への加圧流体の流入又は該ボア64からの加圧流体の放 出に応じたピストンの軸方向の移動に応じてクラッチを係合又は解放させる。 バネブーツ58は、ひだ付きベロー構造を有しており、例えば、Hytrel（登録商 標)等の熱可塑性の弾性材料を閉塞したベロー状に成形したものからなる。該バ ネブーツ58は、前部ビード58a、後部ビード58b、及び該前部ビード58aと後部ビ ード58bとの間に延びる一連のひだ又は湾曲部58cを備えている。後部ビード58b は、ハウジング60のフランジ部分60aの背面60dに機械加工された環状の溝60c中 に着座し、前部ビード58aは、内側レース66のフランジ部分66aと環状の保持部材 76のフランジ部分76aとの間に画定された溝74中に着座する。保持部材76は、内 側レース66の環状本体部分66bの内周面に溶着され、ピストン56を同心で取り囲 む関係で配置される。 図１ないし図５の実施例のバネブーツ40の場合と同様に、バネブーツ58は、ピ ストン56とボア54との界面への塵埃その他の汚染物質の侵入を防止するための保 護シールドとして働き、また解放ベアリング及びクラッチに所望の事前負荷を与 えるための所望のバネ率を呈するように形成及び構成されたバネ装置として働く 。したがって、バネブーツは、耐汚染シール及び事前負荷バネの両者として働き 、これにより、クラッチ解放ベアリングに事前負荷を提供するための別個の装置 を設ける必要がなくなる。 図８及び図９は、同心スレーブシリンダ80への本発明の適用を示したものであ り、この場合、バネブーツ82は、該シリンダのバネ及び該シリンダのダストブー ツとして働くことに加え、耐回転装置としても働くものとなる。 同心スレーブシリンダ80は、バネブーツ82に加えて、シリンダ本体構造84、解 放ベアリング86、及びピストン88を備えている。 シリンダ本体84は、環状のボア84aを画定し、環状のフランジ部分84bを備えて いる。 ピストン88は、環状の構造を有しており、ピストンの前端と協働する環状の弾 性シール90と共にボア84中に滑動可能に受容される。 クラッチ解放ベアリング86は、内側の非回転レース又はケージ92と、外側の回 転レース又はケージ94と、前記内側レースと前記外側レースとの間に既知の態様 で挿入された前記複数のボール96とを備えている。内側レース92は、環状の取り 付けプレート98に対して溶接により固定され、次いで該取り付けプレート98がピ ストン88の後端に近接した位置で該ピストン88に固定される。 バネブーツ82は、ひだ付きベロー構造を有しており、例えば、Hytrel（登録商 標)等の熱可塑性の弾性材料を閉塞したベロー状に成形したものからなる。該バ ネブーツ82は、前部フランジ82a、後部フランジ82b、及び該前部フランジ82aと 後部フランジ82bとの間に延びる一連のひだ又は湾曲部82cを備えている。前部フ ランジ82aは前方環状面82dを画定し、後部フランジ82bは後方環状面82eを画定す る。前部フランジ82aの環状面82dは、所望の歯状構造を画定するように、周方向 で交互に配置された一連の凸部及び凹部からなる環状の歯状構造を画定する。 また、シリンダ本体84の環状のフランジ部分84bは、バネブーツの前部フラン ジの前方環状面上の歯状構造82fと噛合して協働するよう形成された環状の歯状 構造84cを画定し、バネブーツの後端がハウジングのフランジ84bに対して載置さ れた際に歯状構造82f,84eが相互に噛み合って、バネブーツと該ハウジングとの 間の相対回転が防止される。 後部フランジ82bの背面82eは、該背面82e上に環状のパターンで形成された、 周方向で交互に配置された一連の凸部及び凹部からなる環状の歯状構造82gを画 定する。 取り付けプレート98の前面は、バネブーツの後部フランジの歯状構造82gの凸 部及び凹部と噛合して協働するよう形成された、周方向で交互に配置された凸部 及び凹部からなる環状の歯状構造98aを画定し、バネブーツの後部フランジが取 り付けプレート98に対して載置された場合に、該取り付けプレート98とバネブー ツとの間の相対回転が防止される。 バネブーツの前部フランジとシリンダハウジングとの間の噛合による協働、及 びバネブーツの後部フランジと取り付けプレート98との間の噛合による協働は、 バネブーツの固有のねじれ剛性と相俟って、ベアリングの外側レースの回 転に応じた該ベアリングの内側レース92のひきずりトルク(drag-torque)による 回転を排除する効果を有するものとなる、ということが理解されよう。したがっ て、バネブーツ82は、ベアリングの外側レースの回転に応じたヒストン88の回転 を防止する耐回転装置を提供するものとなる。したがって、該バネブーツ82は、 耐汚染シール、事前負荷バネ、及び耐回転装置として機能するものとなる。 図１ないし図５の実施例の外部スレーブシリンダのブーツシール40、図６及び 図７の実施例の同心スレーブシリンダのブーツシール58、及び図８及び図９の実 施例の同心スレーブシリンダのブーツシール82に関し、湾曲部の形状、壁部の厚 さ、及び材料の特性は、全て、所望の事前負荷用バネ率及び所望のヒステリシス 効果を提供するように既知の方法で選択される、ということが理解されよう。 例えば、図１ないし図５の外部スレーブシリンダの実施例の場合、Hytrel(登 録商標)を利用して、長さを71.8mm、小さいほうの内径を9.0mm、大きいほうの内 径を32.2mmとすることにより、特に効果的なバネブーツが形成された。ブーツの 第１のプロトタイプの実例は1.14mmの厚さの壁部を有し、第２のプロトタイプの 実例は1.28mmの厚さの壁部を有するものであった。図10は、それら２つのプロト タイプの実例に関し、ポンドで示す負荷に対するミリで示す変位を示したグラフ である。 本発明の好適実施例について詳細に説明及び図示してきたが、本発明の範囲お よび思想から逸脱することなく本開示の実施例に対して様々な変更を加えること が可能であることは明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．原動機付き乗物のクラッチを解放するためのクラッチ解放システムであって 、該システムが、シリンダ本体と、該シリンダ本体により画定されるボアと、該 ボア中に滑動可能に配設されたピストンと、クラッチ解放ベアリングと、該クラ ッチ解放ベアリングに作用するバネ事前負荷を提供するバネ装置と、前記ピスト ンと前記ボアとの界面を保護するブーツとを備えており、 前記バネ装置及び前記ブーツが両方とも、前記ボアの外部に該ボアと同心関 係で配置された環状の閉塞バネ装置により構成され、該閉塞バネ装置は、その前 端がシリンダ本体に接続され、ピストンとボアとの界面を取り囲む関係で配置さ れ、これにより該界面への汚染物質の侵入が防止され、その後端を介して前記ク ラッチ開放ベアリングにバネ負荷を加えるよう作用するものであることを特徴と する、クラッチ解放システム。 ２．プッシュロッド及び解放レバーを更に備えており、 前記プッシュロッドが、前記ピストンと結合された前端部を有しており、該 前端部が、前記ボアの開口した後端部から外部へと突出して、前記ボアの後端部 の後方の該プッシュロッドの後端部に位置し、 該プッシュロッドの前記後端部が、前記解放レバーと協働して前記クラッチ 解放ベアリングに抗するよう作用し、前記環状の閉塞バネ装置が、前記プッシュ ロッドの前記後端部を取り囲む関係で配置され、該閉塞バネ装置の後端部が、前 記プッシュロッドの前記後端部に接続される、請求項１に記載のクラッチ解放シ ステム。 ３．前記シリンダ本体が、環状のボアを画定し、 前記ピストンが、前記環状のボア中に滑動可能に係合する大きさに形成され た環状構造を有し、 前記環状の閉塞バネ装置が、前記シリンダ本体を取り囲む関係で配置され、 その後端部が、前記クラッチ解放ベアリングに抗するよう作用する、請求項１に 記載のクラッチ解放システム。 ４．前記バネ装置が、弾性材料からなるひだ付きブーツから構成される、請求項 ２又は請求項３に記載のクラッチ解放システム。 ５．前記クラッチ解放ベアリングが、非回転内側レース及び回転外側レースを備 えており、 前記内側レースが前記ピストンの後端に取り付けられており、 前記バネ装置の後端が、前記クラッチ解放ベアリングの前記内側レースに固 定された環状構造に抗するように作用する、 請求項３に記載のクラッチ解放システム。 ６．前記ひだ付きブーツが、 前記環状のシリンダ本体上の相補的な第１の耐回転構造と係合する第１の耐 回転構造と、 前記環状構造上の第２の耐回転構造と係合する第２の耐回転構造とを備えて おり、 これにより前記内側レースの回転を防止する、請求項５に記載のクラッチ解 放システム。 ７．図１ないし図５又は図６及び図７又は図８及び図９を参照して説明し及びそ れら図面に図示したように実質的に構成されていることを特徴とする、クラッチ 解放システム。