JP2001032855A - コーンクラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コーンクラッチの係合時に発生するピークト
ルクによる焼付きを防止するためのトルクリミッタは、
馬力の高いエンジンに適用するときは容量を大きくして
用いなければならず、その場合はクラッチ係合時のピー
クトルクも大きくなり、該ピークトルクがコーンクラッ
チに伝達されると焼き付いてしまう不具合があった。 【解決手段】 摩擦外周面３０ａ・３０ｂを備えたコー
ン３０と摩擦内周面２８ａ・２９ｂを備えたコーンカッ
プとを相互に係合させて動力伝達を行うコーンクラッチ
において、前記コーン３０の前記摩擦外周面３０ａ・３
０ｂと前記コーンカップの前記摩擦内周面２８ａ・２９
ｂとの間に油を強制的に導くように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動力を断接するコ
ーンクラッチの構成の技術に関する。詳細には、馬力の
高いエンジンに適用しても耐久性を良好に維持するため
の、コーンクラッチを潤滑するための構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、摩擦外周面を備えたコーン
と、摩擦内周面を備えたコーンカップとを相互に係合さ
せて動力伝達を行うコーンクラッチは公知とされてお
り、例えば特公平５−４３８８８号に開示されるものが
ある。このコーンクラッチは、動力上手側にトルクリミ
ッタを連結しており、これによってコーンクラッチが係
合するときに発生する過大なピークトルクをカットし
て、コーンクラッチの摩擦面が焼き付いたりしないよう
保護するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、コーンクラッ
チとトルクリミッタとを組み合わせた上述のような構成
は、馬力の大きいエンジンに適用する場合は、エンジン
にて発生させる大きいトルクを伝達するためにトルクリ
ミッタの設定値（容量）を大きくする必要がある。しか
し、そのように容量を大きく設定されたトルクリミッタ
では、コーンクラッチに有害である上記ピークトルクも
トルクリミッタの設定値に比例して大きくなり、その過
大なピークトルクがコーンクラッチに伝達された場合
は、該クラッチの摩擦面が焼き付いて損傷する等の不具
合が発生していた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するた
めの手段を説明する。

【０００５】即ち、請求項１においては、摩擦外周面を
備えたコーンと摩擦内周面を備えたコーンカップとを相
互に係合させて動力伝達を行うコーンクラッチにおい
て、前記コーンの前記摩擦外周面と前記コーンカップの
前記摩擦内周面との間に油を強制的に導くように構成し
たものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】次に、発明の実施の形態を説明す
る。図１は本発明に係るコーンクラッチを舶用逆転機に
適用した実施例の全体的な構成を示した側面断面図、図
２は同じく後面断面図である。

【０００７】以下に、本発明のコーンクラッチを舶用逆
転機に適用した実施例を説明する。即ちこの逆転機１３
は、出力軸を船尾方向に向けて船体の船尾部に配置され
るエンジンと、船体から後下方へ向けて延出されるプロ
ペラ軸との間に設置されるものであって、図１に示すよ
うに、エンジンの後面上に装着される逆転ケース１４内
に収めてある。この逆転ケース１４の前後端面はエンド
カバー１４ａ・１４ｂにてそれぞれ被装され、該逆転ケ
ース１４内には、図１・図２に示す入力軸１５、出力軸
１６、クラッチ軸１７及び図２に示す中間軸１８の四本
の伝動軸が配置される。入力軸１５、クラッチ軸１７及
び中間軸１８は互いに平行かつ水平に配置されており、
出力軸１６は上記プロペラ軸と等しい角度で後下方へ傾
斜させている。

【０００８】図１に示すように入力軸１５は逆転ケース
１４内から前方へ延出され、エンジンのフライホイール
１９に対しダンパー継手２０によって接続されている。
出力軸１６は逆転ケース１４から後方へ延出され、その
後端部上に上記プロペラ軸を連結するためのカップリン
グ２１を有する。上記入力軸１５後端面と出力軸１６前
端面との間には若干の間隙があけられており、該間隙部
において両軸１５・１６の該端面が略半部にて対面する
ようにして、逆転ケース１４の内底面上に一体的に突設
された支壁部２４に該二本の軸１５・１６が円錐ローラ
軸受２５・２６を介してそれぞれ支持される。一方、入
力軸１５の前端はフロントエンドカバー１４ａに、出力
軸１６の後端側はリアエンドカバー１４ｂにそれぞれ円
錐ローラ軸受２２・２３を介し支持されている。上記支
壁部２４は、上述の中間軸１８の後端側を円錐ローラ軸
受を介して支持するためにも利用されている。

【０００９】クラッチ軸１７は図１・図２に示すよう
に、入力軸１５及び出力軸１６よりも上方に位置させて
逆転ケース１４内に設置されている。また、中間軸１８
は図２に示すように、入力軸１５とクラッチ軸１７との
中間のレベルで逆転ケース１４内に設置されている。こ
のように、逆転機の伝動経路を構成する四本の伝動軸１
５・１６・１７・１８のうち、クラッチ軸１７を逆転ケ
ース１４内で最も高いレベルに配置させるものである。
そして、このクラッチ軸１７上には前進歯車２８と後進
歯車２９とを、図１に示すように互いに間隔をあけて前
後に配置し、ニードルベアリングを介して該クラッチ軸
１７に対しそれぞれ相対回転自在に配置される。そし
て、上記二つの歯車２８・２９をクラッチ軸１７に対し
選択的に結合するためのコーンクラッチを構成するコー
ン３０を両歯車２８・２９間に配置し、該コーン３０は
上記クラッチ軸１７にヘリカルスプライン３１を介して
嵌合されて、軸方向摺動可能かつ相対回転不能となるよ
うにしている。

【００１０】このコーン３０は図１に示すように截頭円
錐状部分を前後一対に配した形状として摩擦外周面３０
ａ・３０ｂを前後に形成してあり、対応して上記前進歯
車２８及び後進歯車２９には截頭円錐状の凹部を形設し
てコーンカップとしている。そして、コーン３０の各摩
擦外周面３０ａ・３０ｂを選択的に摩擦係合させるため
の截頭円錐状の摩擦内周面２８ａ・２９ｂが、上記前進
歯車２８及び後進歯車２９に形設されたコーンカップに
それぞれ設けられる。また、上記クラッチ軸１７の後端
部には小円筒歯車３２をキーを用いて固定設置し、該小
円筒歯車３２に噛合する大円錐歯車３８を出力軸１６上
に固定している。

【００１１】また、図１に示すように、逆転ケース１４
内にて入力軸１５上に摩擦多板式のトルクリミッタ３３
を設けてあり、このトルクリミッタ３３の円筒状ハウジ
ング３４の外周面には出力歯車３５が一体的に形設さ
れ、該出力歯車３５はクラッチ軸１７上の上記前進歯車
２８に噛合されている。また、上記中間軸１８には図２
に示すように前後にアイドル歯車３６・３７を設けてあ
り、前方側のアイドル歯車３６は上記出力歯車３５に噛
合され、後方側のアイドル歯車３７は上述の後進歯車２
９に噛合される。

【００１２】以上に説明したドライブトレーンにより、
入力軸１５の回転は二手に分岐されて、その一方は出力
歯車３５より直接に前進歯車２８に伝達され、もう一方
は出力歯車３５からアイドル歯車３６を介して中間軸１
８上に伝達されて回転の正逆反転が行われて、アイドル
歯車３７を介して逆方向の回転が後進歯車２９に伝達さ
れる。ここで、このクラッチ軸１７上のコーン３０をシ
フト操作して、その摩擦外周面３０ａを摩擦内周面２８
ａに対し摩擦係合させると、クラッチ軸１７が前進歯車
２８に結合される。逆に摩擦外周面３０ｂを摩擦内周面
２９ｂに対し摩擦係合させると、クラッチ軸１７が後進
歯車２９に結合される。そして、このクラッチ軸１７の
回転が、その後端部に接続された小円筒歯車３２と大円
錐歯車３８との組み合わせからなる減速ギアトレーンに
より減速され、出力軸１６に伝達される。この構成によ
り、出力軸１６が船舶前進方向又は後進方向へ選択的に
回転駆動されるのである。

【００１３】上記クラッチ軸１７上でコーン３０をシフ
ト操作するためのシフタ３９は、図２に示すように、逆
転ケース１４の一側壁に回転自在に支持してある操作軸
４０に偏心位置で支持されており、該シフタ３９の先端
は、コーン３０中央部外周面に欠設された図１に示す環
状溝３０ｃに係合させてある。そして、上記操作軸４０
の逆転ケース１４外側の端部に操作レバー４１の基端を
図２の如く固定しており、この操作レバー４１は、図示
せぬリンク機構等を介して、船体の操作部に設けられた
レバー等の操作手段と連係される。従って、上記操作手
段を操作することにより、コーン３０を図１に図示され
る位置におく中立位置から、コーン３０をクラッチ面で
ある摩擦内周面２８ａ・摩擦外周面３０ａ間の係合を得
させる前進位置へ、又は、摩擦内周面２９ｂ・摩擦外周
面３０ｂ間の係合を得させる後進位置へ、選択的に変位
させるようにしている。

【００１４】次に、前述のトルクリミッタ３３の構成に
ついて説明するが、このトルクリミッタ３３は摩擦多板
式のものとして通例の如く構成されてあり、即ち、複数
枚の原動側摩擦板４２を入力軸１５に相対回転不能に固
定させ、該入力軸１５に対し相対回転自在に支持された
前記円筒状ハウジング３４内周面に複数枚の従動側摩擦
板４３を相対回転不能に固定させ、両摩擦板４２・４３
を互いに摩擦係合させるように付勢する皿バネ４４をハ
ウジング３４内に設置している。また、該皿バネ４４の
付勢力の調整により該トルクリミッタ３３の容量を調整
するための調整具４９がハウジング３４内に螺着され、
所定位置に固定される。

【００１５】以上のようにトルクリミッタ３３を構成す
ることにより、エンジンの駆動回転が入力軸１５に伝達
されることによってトルクリミッタ３３のハウジング３
４と該入力軸１５との間にトルクが発生するが、このト
ルクが上記調整具４９による設定値未満である場合は、
上記の両摩擦板４２・４３は静摩擦による係合状態を保
持し、入力軸１５とハウジング３４は一体回転して、入
力軸１５のトルクを出力歯車３５に伝達する。一方、コ
ーンクラッチが係合した瞬間においては、上記クラッチ
軸１７や大円錐歯車３８や出力軸１６やプロペラ軸等の
慣性モーメントにより入力軸１５・ハウジング３４との
間に発生するトルクが瞬間的に大きくなる（ピークトル
ク）が、該ピークトルクが上記設定値を超えた場合は、
両摩擦板４２・４３間がスリップして、過大なピークト
ルクをカットオフして出力歯車３５よりコーンクラッチ
に伝達しないようにしているのである。

【００１６】次に、逆転ケース１４内の略下半部に収容
される潤滑油を、その油面上方にある上記クラッチ軸１
７の潤滑部位に供給するための構成を説明する。即ち、
図１に示すように、該クラッチ軸１７内には、該クラッ
チ軸１７上に配置されたコーン３０へ潤滑油を送るため
の潤滑油路５１が軸方向に穿設され、該潤滑油路５１の
端部はクラッチ軸１７前端面の開口に連通されている。
一方、該開口に潤滑油を送るための潤滑油誘導路５２が
逆転ケース１４内の前端部分に設けられ、この潤滑油誘
導路５２はトルクリミッタ３３の前記ハウジング３４の
前端部外周位置で約１８０度の範囲にまたがる略半円環
状の部分を有して該ハウジング３４より下方で逆転ケー
ス１４内の低部に開口しており、上記略半円環状部分で
潤滑油誘導路５２内に臨むポンピングホイール５３が、
上記ハウジング３４の外周面に一体形成されている。

【００１７】逆転ケース１４内には入力軸１５のほぼ下
半部が浸漬するレベルまで潤滑油が注入されるが、上記
ポンピングホイール５３はハウジング３４との一体回転
による跳上げ力と遠心力とにより、逆転ケース１４内低
部の潤滑油を潤滑油誘導路５２を介して上方へ圧送す
る。潤滑油誘導路５２中にはクラッチ軸１７内の潤滑油
路５１の開口端の前方位置でフィルタ５４を挿入設置し
てあり、潤滑油誘導路５２内を上方へ圧送されてくる潤
滑油が該フィルタ５４により濾過された後、上記潤滑油
路５１を介してクラッチ軸１７上の潤滑部位たるコーン
クラッチの摩擦外周面３０ａ・３０ｂ及び摩擦内周面２
８ａ・２９ｂへと供給される構成となっている。

【００１８】また、入力軸１５内においても、該入力軸
１５周囲に配置された前記摩擦板４２・４３等の潤滑必
要部へと導かれた潤滑油路５５を、該入力軸１５の後端
面に開口させて設けている。

【００１９】以上に舶用逆転機１３の構成について説明
したが、この逆転機１３を馬力の大きいエンジンに適用
した場合には、上記トルクリミッタ３３の容量を大きく
しなければならず、それに応じて上述のピークトルクも
大きくなる。しかし本発明では、潤滑油を強制的に摩擦
面（２８ａ・３０ａ、２９ｂ・３０ｂ）の間に導くこと
により、大きいピークトルクがコーンクラッチに伝達さ
れても該摩擦面が焼き付いて損傷しないようにしている
のである。以下、この構成について説明する。図３は潤
滑油を強制的にコーンクラッチの摩擦面へ導く構成を示
した側面断面拡大図である。

【００２０】即ち図３に示すように、上記コーン３０の
内周面にはその前後略中央位置において環状で前後幅を
有する凹部を欠設して油溜め３０ｄとし、該油溜め３０
ｄに位置を合わせて上記クラッチ軸１７に放射状に油孔
６０を穿設して、該油溜め３０ｄと上記クラッチ軸１７
内の潤滑油路５１を、該油孔６０を通じて連通させる構
成としている。更に上記コーン３０の油放出孔６１を、
油溜め３０ｄからコーン３０の摩擦外周面３０ａ・３０
ｂへ向かうように、傾斜させながら放射状に複数穿設し
ている。従って、図３に矢印で示す如く、上記潤滑油路
５１内の油は上記油孔６０を介してコーン３０内周の油
溜め３０ｄに溜められ、該油溜め６０ｄ内の油が油放出
孔６１を介して放出されて、上記摩擦面（２８ａ・３０
ａ、２９ｂ・３０ｂ）へ潤滑油を直接振りかけることに
より、該摩擦面を強制的に潤滑する構成としているので
ある。

【００２１】ただし、潤滑油を強制的に摩擦面の間に導
く構成については、以下に説明する第一から第四の変形
例のように構成することも可能である。以下この変形例
について順次説明する。図４は第一変形例において潤滑
油を強制的にコーンクラッチの摩擦面へ導く構成を示し
た側面断面拡大図、図５は同じく後面断面拡大図であ
る。図６は第二変形例において潤滑油を強制的にコーン
クラッチの摩擦面へ導く構成を示した側面断面拡大図、
図７は同じく後面断面拡大図である。また、図８は第三
変形例において潤滑油を強制的にコーンクラッチの摩擦
面へ導く構成を示した側面断面拡大図、図９は第三変形
例において入力軸に取り付けられるカラー部材の構成を
示した斜視図である。図１０は第四変形例において潤滑
油を強制的にコーンクラッチの摩擦面へ導く構成を示し
た側面断面拡大図である。

【００２２】図４及び図５に示されるのはそのうちの第
一変形例であり、この第一変形例においては、潤滑油路
５１に上述の実施例と同様に油孔６０を設けているが、
コーン３０' に穿設される油放出孔６２は軸方向に平行
として、該油放出孔６２の両端をコーン３０' の前後両
側の側面に開口させている。更に、コーン３０' の内周
面に上記実施例のコーン３０と同様に形設した油溜め３
０ｄと上記油放出孔６２とを、コーン３０' 前後中央位
置にて該油放出孔６２に交差して放射状に設けられる油
孔６３を通じて連通させるようにしている。そして、該
油孔６３がコーン３０' の上記環状溝３０ｃに臨む開口
にはプラグ６４が被装されて、該開口から油が外方へ放
出されるのを防止している。従って、図４に矢印で示す
如く、上記潤滑油路５１内の油は上記油孔６０を介して
コーン３０' 内周の油溜め３０ｄに溜められ、該油溜め
３０ｄ内の油が油孔６３及び油放出孔６２を介してコー
ン３０' の前後端面から放出される。該コーン３０' の
前後端面には環状の凹部がそれぞれ形設されて、前進歯
車２８又は後進歯車２９との間に油溜まり６５・６５を
形成しており、潤滑油は該油溜まり６５・６５に一旦溜
められた後、該油溜まり６５・６５から摩擦面（２８ａ
・３０ａ、２９ｂ・３０ｂ）へと導かれることで、該摩
擦面を潤滑しているのである。

【００２３】また、図６及び図７に示されるのは第二変
形例であり、この第二変形例においては、コーン３０"
に穿設される油放出孔６６は上述の第一変形例のコーン
３０' と同様に軸方向に平行とされて、該油放出孔６６
の両端をコーン３０" の前後両側の側面に開口させてい
る（図６）。更に、コーン３０" の外周面の前後中央位
置に設けてある環状溝３０ｃの中央に更に細い環状溝３
０ｅが形設されて、上記油放出孔６６の中央部にて該環
状溝３０ｅと交差するようにして両者６６・３０ｅを連
通させている。一方図７に示すように、上記トルクリミ
ッタ３３のハウジング３４に一体形設される出力歯車３
５の外周に略沿わせながら部分的に覆うように形成され
たバッフルプレート６８が逆転ケース１４内壁に固定し
て設けられており、出力歯車３５の回転によって生じる
油の飛沫（オイルスプラッシュ）を、図６・図７の矢印
に示す如く該出力歯車３５と該バッフルプレート６８と
の間の経路に沿わせながら飛散させて、該飛沫が上記コ
ーン３０" の上記環状溝３０ｅから上記油放出孔６６に
導かれるように構成している。従って潤滑油は、上記油
放出孔６６を経由してコーン３０" の前後側面へ向けて
放出される。この放出された油は図６の矢印に示す如
く、コーン３０" の前後両側側面に上述の第一変形例の
コーン３０' と同様に形設された油溜まり６５・６５に
一旦溜められ、その後、該油溜まり６５・６５から摩擦
面（２８ａ・３０ａ、２９ｂ・３０ｂ）へ導かれる。こ
のようにして、該摩擦面が潤滑されるように構成してい
るのである。

【００２４】図８に示されるのは第三の変形例であり、
この第三変形例においてはコーン３０" の構成を上記第
二の変形例のそれとまったく同様としている。そして、
上記入力軸１５内に穿設した潤滑油路５５から放射状に
分岐させた油路６７の末端を、入力軸１５外周面上の円
錐ローラ軸受２５側方位置に開口させている。そして、
該開口から排出される油をコーン３０" の前記環状溝３
０ｅに向けて油を跳ね上げるためのカラー部材６９が、
入力軸１５の上記開口に位置を合わせて取り付けられ
る。このカラー部材６９は側面に放射状の溝６９ａ・６
９ａ・・・を図９に示す如く複数形設しており、該カラ
ー部材６９が入力軸１５と一体的に回転することにより
遠心ポンプ作用を発生させて、これにより油を上記溝６
９ａを通じて跳ね上げて、コーンの前記環状溝３０ｅに
向けて油を跳ね掛けるようにしているのである。その後
は上記第二変形例と同様に、環状溝３０ｅから油放出孔
６６を経由してコーン３０の前後側面へ向けて潤滑油を
放出して上記油溜まり６５・６５に一旦溜めた後、該油
溜まり６５・６５から摩擦面（２８ａ・３０ａ、２９ｂ
・３０ｂ）へ潤滑油を導くことにより、該摩擦面を潤滑
するように構成しているのである。

【００２５】図１０に示されるのは第四の変形例であ
り、この第四変形例においてはコーン３０" の構成を上
記第二の変形例のそれとまったく同様としている。そし
て、トルクリミッタ３３のハウジング３４に設けられる
上述の出力歯車３５の側面には筒部７０を一体的に設け
て、該筒部７０には複数の油放出孔７１・７１・・・を
開口している。そして、該筒部７０の内側は、逆転ケー
ス１４に設けられた上記支壁部２４の入力軸１５支持部
分に近接させており、該筒部７０と支壁部２４との間に
ある油を遠心ポンプ作用により上部の油放出孔７１を通
じて跳ね上げて、コーン３０の前記環状溝３０ｅに向け
て油を跳ね掛けるように構成しているのである。その後
は上記第二変形例と同様に、環状溝３０ｅから油放出孔
６６を経由してコーン３０の前後側面へ向けて潤滑油を
放出して上記油溜まり６５・６５に一旦溜めた後、該油
溜まり６５・６５から摩擦面（２８ａ・３０ａ、２９ｂ
・３０ｂ）へ潤滑油を導くことにより、該摩擦面を潤滑
するように構成しているのである。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成したので、
以下に示すような効果を奏する。

【００２７】即ち、請求項１に示す如く、摩擦外周面を
備えたコーンと摩擦内周面を備えたコーンカップとを相
互に係合させて動力伝達を行うコーンクラッチにおい
て、前記コーンの前記摩擦外周面と前記コーンカップの
前記摩擦内周面との間に油を強制的に導くように構成し
たので、油が該摩擦外周面及び摩擦内周面を潤滑及び冷
却する効果を高めることができ、従って、ピークトルク
等の大きいトルクが加わっても摩擦面の焼付きが起こり
にくい構成とすることができる。従って、馬力の大きい
エンジンに用いるために上述のトルクリミッタの容量を
大きくして、ピークトルクがそれに比例して大きくなっ
た場合でも、該ピークトルクがコーンクラッチに伝達さ
れた場合の摩擦面の損傷を防止することができるのであ
る。従って、特に馬力の大きいエンジンと組み合わせた
場合に耐久性の高いコーンクラッチを提供できるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るコーンクラッチを舶用逆転機に適
用した実施例の全体的な構成を示した側面断面図。

【図２】同じく後面断面図。

【図３】潤滑油を強制的にコーンクラッチの摩擦面へ導
く構成を示した側面断面拡大図。

【図４】第一変形例において潤滑油を強制的にコーンク
ラッチの摩擦面へ導く構成を示した側面断面拡大図。

【図５】同じく後面断面拡大図。

【図６】第二変形例において潤滑油を強制的にコーンク
ラッチの摩擦面へ導く構成を示した側面断面拡大図。

【図７】同じく後面断面拡大図。

【図８】第三変形例において潤滑油を強制的にコーンク
ラッチの摩擦面へ導く構成を示した側面断面拡大図。

【図９】第三変形例において入力軸に取り付けられるカ
ラー部材の構成を示した斜視図。

【図１０】第四変形例において潤滑油を強制的にコーン
クラッチの摩擦面へ導く構成を示した側面断面拡大図。

【符号の説明】

２８ａ・２９ｂ 摩擦内周面 ３０ コーン ３０ａ・３０ｂ 摩擦外周面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井馬 昭博 兵庫県尼崎市猪名寺２丁目18番１号 株式 会社神崎高級工機製作所内 Ｆターム(参考） 3J056 AA53 AA63 BC03 BE23 CA03 GA04 GA14 3J063 AA23 AB31 AC09 BA11 BB11 CA02 CB36 XD03 XD43 XD62 XE15

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 摩擦外周面を備えたコーンと摩擦内周面
   を備えたコーンカップとを相互に係合させて動力伝達を
   行うコーンクラッチにおいて、前記コーンの前記摩擦外
   周面と前記コーンカップの前記摩擦内周面との間に油を
   強制的に導くように構成したことを特徴とするコーンク
   ラッチ。