JP2005299729A - 湿式多板クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク伝達容量が大きく、しかもトルク伝達制限機構としても使用することができ、原動機側または被動機側の連結軸上に設置可能な、全長の短い、小型軽量の湿式多板クラッチ装置を提供することを目的としている。
【解決手段】ケーシング１２と、このケーシング１２内に設けられた、駆動側回転部材２および被動側回転部材３と、これらの回転部材の間に配置され、各回転部材と一体に回転可能であると共にその軸方向に移動可能な多数のクラッチ板１７，１９と、これらのクラッチ板を押圧するための押圧部材５と、この押圧部材５に押圧力を供給するための押圧力供給手段６とからなる湿式多板クラッチ装置において、少なくとも一方の回転部材２に中空部２ａを形成し、その中空部２ａ内に他方の回転部材３を挿入し、他方の回転部材３が中空部内において軸受１０，１１を介して一方の回転部材２を支持すると共に駆動源からの動力を伝達する回転軸や被動機へ動力を伝達するための回転軸３２に結合し、支持されるものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、湿式多板クラッチ装置に関し、特に、動力の接続、遮断を行うとともに、必要に応じてトルク制限機能を備えることのできる湿式多板クラッチ装置に関するものである。

従来の典型的な湿式多板クラッチ装置は、例えば、特許文献１に示されているように、ケーシング内に設けられた、入力軸および出力軸と、これらの軸の間に、各軸と一体に回転可能であると共にその軸方向に移動可能に配置された多数のクラッチ板と、このクラッチ板を押圧するための押圧部材と、この押圧部材に押圧力を供給するための押圧力供給手段とから構成されている。

特開平７−３５１５８号公報 特開２００１−１６９５０８号公報

すなわち、図６に示されるように、従来の湿式多板クラッチ装置１は、入力軸２および出力軸３と、これらの軸２，３の間に、多数のクラッチ板４が入力軸２および出力軸３とそれぞれ一体に回転可能であると共に、その軸方向に移動可能に配置されている。したがって、このクラッチ板４は、押圧力供給手段である油圧ポンプ６の作動により押圧部材である作動ピストン５が移動するとき、作動ピストン５に押圧されて互いに密着し、入力軸２の回転を出力軸３に伝達できる。なお、油圧ポンプ６が作動せず、作動ピストン５に作動油が供給されないときは、各クラッチ板４は相対的に空転し、入力軸２の回転が出力軸３へ伝達されることはない。なお、７は、駆動源である原動機の出力軸に入力軸を接続するための入力フランジであり、８は、発電機などの被動機の入力軸に接続するための出力フランジである。

この種の湿式多板クラッチ装置は、入力軸と出力軸とが油圧クラッチを挟んで左右に対向して配置され、各軸の端部はケーシングに設けられた複数の軸受によってそれぞれ支持されているので、クラッチ装置全体の長さが長くなり、広い設置スペースを必要とする。したがって、限られたスペースに後から装置を追設しようとする場合や原動機と被動機を含めた機械設備全体の長さに制約がある場合などの適用には不向きであった。

また、原動機から減速装置を介して発電機を駆動する発電機駆動装置においては、発電機に所定以上の負荷がかかった時に、原動機の損傷を防止するために、一般に原動機（減速機を含む。）と発電機との間の継手部にシャーピンが設けられているが、シャーピンは破断すると復旧に時間を要する欠点があり、これに代わるトルク伝達制限機構として特許文献２に示されるような摩擦クラッチを用いることが提案されている。

しかしながら、このようなトルク伝達制限機構は、減速機のケーシング内に組込まれ、減速機の摩擦クラッチに対する押圧力提供手段や押圧力調整装置を共用するものであって、既存の発電機駆動装置に後からトルク伝達制限機構を追加設置するのは極めて困難であった。したがって、原動機に減速機が結合され、シャーピンを備えた継手を介して減速機と発電機が連結されてパッケージ内に収容されている既存の発電機装置に、トルク伝達制限機構として追設できる湿式多板クラッチ装置の開発が望まれている。

この発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、トルク伝達容量が大きく、しかも特別な付加機構なしで、トルク伝達制限機構としても使用することができ、原動機側もしくは被動機側の連結軸上に設置可能な、全長の短い、小型軽量の湿式多板クラッチ装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、この発明は、ケーシングと、このケーシング内に設けられた、駆動側および被動側回転部材と、これら両回転部材の間に配置され、各回転部材と一体に回転可能であると共にその軸方向に移動可能に配置された多数のクラッチ板と、このクラッチ板を押圧するための押圧部材と、この押圧部材に押圧力を供給するための押圧力供給手段とからなる湿式多板クラッチ装置において、少なくとも一方の回転部材に中空部を形成し、その中空部内に他方の回転部材を挿入し、他方の回転部材が中空部内において軸受を介して一方の回転部材を支持すると共に、駆動源からの動力を伝達する回転軸や被動機へ動力を伝達するための回転軸に結合されるものである。

また、ケーシングと、このケーシング内に設けられた、駆動側および被動側回転部材と、駆動側回転部材の入力歯車と噛み合うクラッチ歯車を一体に設けた、各回転部材と平行な中間軸と、この中間軸に回転可能に設けた、被動側回転部材の出力歯車と噛み合う中間歯車と、中間軸上でクラッチ歯車と中間歯車の間に配置され、中間軸の軸方向に移動可能な多数のクラッチ板と、これらのクラッチ板を押圧するための押圧部材と、この押圧部材に押圧力を供給するための押圧力供給手段とからなる湿式多板クラッチ装置において、少なくとも一方の回転部材に中空部を形成し、その中空部内に他方の回転部材を挿入し、他方の回転部材が中空部内において軸受を介して一方の回転部材を支持すると共に駆動源からの動力を伝達する回転軸や被動機へ動力を伝達するための回転軸に結合されるものである。

なお、他方の回転部材の端部に中空部を形成し、この中空部には駆動源の動力を伝達するための回転軸や被動機へ動力を伝達するための回転軸の端部を挿入し、一体に結合させることが好ましく、その際、中空部に挿入された回転軸が、キー結合とテーパブッシュにより回転部材に結合されるのが好適である。また、ケーシングには、床に固定するための回転止め座が形成されているのが好ましい。

この発明によれば、湿式多板クラッチ装置において、少なくとも一方の回転部材に中空部を形成し、その中空部内に他方の回転部材を挿入し、他方の回転部材が中空部内において軸受を介して一方の回転部材を支持すると共に、駆動源からの動力を伝達する回転軸や被動機へ動力を伝達するための回転軸に結合されるものとしたので、ケーシングと回転部材の軸方向の長さを極めて短くすることができる。その結果、湿式多板クラッチ装置の全長を短くして、装置を限られたスペースに設置することができる。

以下、この発明の実施例を図に示された湿式多板クラッチ装置について説明する。なお、図中、同一部分および相当する部分には同一符号を付する。

図１はこの発明の第１実施例である湿式多板クラッチ装置１の要部断面を示している。湿式多板クラッチ装置１の入力軸２、すなわち、駆動側の回転部材には、その端部の外周部にスプライン９が設けられ、図示しない原動機の出力軸と接続するための入力フランジ７が係合している。また、装置の出力軸３、すなわち、被動側回転部材は、入力軸２の内側の中空部２ａにその端部を挿入し、その中空部２ａ内の軸受１０および１１を介して入力軸２を相対回転可能に支持している。そして、ケーシング１２は、この入力軸２の外周の軸受１３と出力軸３の外周の軸受１４により支持されている。したがって、湿式多板クラッチ装置１は、軸受１０，１１および軸受１４により出力軸３に支持されている。

出力軸３の外周にはスプラインが形成され、スプラインハブ１５がスプライン係合によってこの出力軸３と一体に結合されている。そして、このスプラインハブ１５には、クラッチ１６のインナーディスク１７がスプラインハブ１５と一体に回転可能であると共に軸方向に移動可能にスプライン係合している。一方、入力軸２には、内周にスプラインを設けたアウターリング１８が一体に形成され、このスプラインにはアウターディスク１９がアウターリング１８と一体に回転可能であると共に軸方向に移動可能にスプライン係合し、前記インナーディスク１７と交互に配列されている。なお、インナーディスク１７の外周部のアウターディスク１９とアウターディスク１９の間には、クラッチ１６の脱時に押圧部材である作動ピストン５を戻すための戻しばねであるウェブスプリング２０が設けられている。また、湿式多板クラッチ装置をトルク伝達制限機構として使用する場合には、各ディスクの材料として、靜摩擦係数と動摩擦係数の数値が近似している摩擦材を用いることにより、滑り出し時のトルクのばらつきを小さくすることができ、制限トルクの精度を向上させることができる。

クラッチ１６の作動ピストン５と反対側には、外周部にアウターリング１８の内周のスプラインと噛み合う低歯のスプラインを設けたバックプレート２１が設けられ、そのバックプレート２１のクラッチ板１７，１９側はアウターリング１８の内周スプラインの段部に当接し、反対側はスナップリングで軸方向の移動がないようにアウターリング１８に固定されている。さらに、バックプレート２１には、ポンプ駆動ピニオン２２が沈頭ボルトで一体に固着されていて、入力軸２と一体に回転すると共にポンプ駆動軸２３と一体のポンプ駆動歯車２４と噛み合って、油圧ポンプ６を駆動する。

入力軸２の軸方向内側には、シールリング２５が設置されていて、クラッチ板１７、１９に押圧力を及ぼす押圧部材である作動ピストン５を作動するクラッチ作動油および潤滑油の漏洩を防止している。油圧ポンプ６から送り出されたクラッチ作動油は、シールカバー２６に設けられた作動油ポート２７から油路２８を経てピストン室２９に供給され、作動ピストン５はクラッチ板１７，１９をバックプレート２１に向けて押圧する。一方、潤滑油は、潤滑ポート３０から、回転部材２，３やケーシング１２に加工された図示されていない油路を経て、クラッチ１６の各ディスク（クラッチ板）や軸受等に供給される。

出力軸３の外側端部すなわち入力軸２の中空部２ａに挿入される側と反対側の端部は、中空部３ａが形成され、この中空部３ａには、キー３１付の被動機軸３２の軸端３２ａが挿入され、テーパブッシュ３３をボルト３４で締め上げることにより、出力軸３と一体に結合される。なお、テーパブッシュ３３には、キー３１の幅に相当する切欠溝（図示しない）が設けられている。この場合、出力軸３から被動機軸３２へのトルク伝達は、基本的にキー３１により行われ、テーパブッシュ３３を用いる理由は、その摩擦伝達力によって、クラッチ装置１の軸方向の移動とキー３１の側面のたたかれを防止するためである。なお、入力フランジ７および出力軸３が挿入されているケーシング１２の軸方向端部と、出力軸３が挿入されている入力軸２の中空部端部には、それぞれオイルシールが設置されていてケーシング１２内の潤滑油が外部に漏れるのを防止している。

図２は、図１のクラッチ装置１を軸と直角方向から見た外観図である。ケーシング１２内に組立てられたクラッチ装置１の出力軸３の中空部３ａに、被動機軸３２を差し込み、テーパブッシュ３３で装置１を被動機軸３２に固定することによって、装置１の据え付け、芯出し作業は完了する。なお、駆動側の入力フランジ７には、このクラッチ装置１の軸部や軸受に曲げや引っ張りなどの荷重が作用しないように、図示しないたわみ軸継手を介して原動機軸に接続されている。また、ケーシング１２には回転止め座３７が設けられ、この回転止め座３７でクラッチ装置１を床から延長されたブラケットに固定し、振動等によるクラッチ装置１の揺動を防止するものである。また、ブラケットの代わりにリンク式のトルクアームを用いてもよい。

ケーシング１２の下部には、油溜めが形成されており、油圧ポンプ６により汲み上げられた作動油は、油圧調整弁３５に送られて、クラッチ作動油圧および潤滑油圧に調整される。油圧調整弁３５には、電磁切換弁３６が取り付けられていて、この電磁切換弁３６が励磁されると、油圧調整弁３５を通ってシールカバー２６の作動油ポート２７に圧油が導入され、ピストン室２９に供給されると同時に、油圧調整弁３５の背圧回路にも導入されて、ピストン室２９に導入される圧油が潤滑油圧からクラッチ作動油圧に緩やかに昇圧する。なお、循環する作動油は自然冷却されるが、冷却効率を高めるために、入力フランジ７には冷却ファン３８を設けることが望ましい。

図３は、この発明の第２実施例である湿式多板クラッチ装置４１の要部断面図である。図１および図２に示された第１実施例の場合、伝達トルクが大きくなると必然的に駆動側、被動側の軸径が大きくなり、シールリング２５の取付部の軸径が大きくなる。湿式多板クラッチ装置の場合、各クラッチ板１７，１９を押圧する作動油の圧力が高くなるので、高い密封機能を有するシールリング２５が使用される。しかしながら、このシールリング２５は接触摺動しながらシールするので、シール性能は周速の影響を強く受ける。このため、入力軸である回転部材のシールリング取付部の軸径が所定の大きさより大きくなるときは、図３に示されるこの発明の第２実施例である湿式多板クラッチ装置４１が採用される。

第１実施例と大きく異なる点は、入力軸４２の上方にこれと並行に中間軸４３を設け、この中間軸４３上にクラッチ４４を設置し、中間軸４３の軸端にシールカバー４５を設けて作動油を供給する手段、すなわち押圧力供給手段を構成したものである。このタイプの装置４１では、シールリング４６をトルク伝達と無関係な軸端部に設けているので、伝達トルク（クラッチ容量）によってシール部の軸径を変化させる必要がなく、かつ、シールリング４６の外径を大幅に小さくすることができるので、回転軸の周速の影響を受けにくい。

入力軸４２には、入力歯車４７がこの軸と一体に形成され、この入力歯車４７（この例では歯数５６枚に設定）は、中間軸４３と一体に形成されたクラッチ歯車４８（この例では歯数４４枚に設定）に噛み合っていて、入力軸４２の回転速度は増速されて、駆動側のクラッチ板に伝達される。中間軸４３には、クラッチ４４のスプラインハブと一体に形成された中間歯車４９（この例ではクラッチ歯車と同じ歯数に設定）が軸受５０を介して回転自在に支持されており、この中間歯車４９は出力軸５１と一体に形成されている出力歯車５２（この例では入力歯車と同じ歯数に設定）と噛み合っているので、クラッチ４４が結合されると、中間軸４３の回転速度は減速されるが、出力軸５１には入力軸４１と同じ回転速度でトルクが伝達される。なお、必要に応じて、入力軸４２と出力軸５１の回転速度に差をつけることもできる。

クラッチ４４の駆動側を増速しているのは、増速することによって、中間軸４３における伝達トルクが入力軸４２におけるトルクより小さくなり、クラッチ４４の容量を小さくすることができるからである。なお、クラッチ容量は伝達トルクだけで決まるものでなく、クラッチ結合時の摩擦によりクラッチディスク（クラッチ板）に発生する熱エネルギを加味して決定されるので、駆動側の増速比はそれらの観点を考慮して総合的に決定されるものである。

中間軸４３上には作動ピストン５３が設けられていて、図示されていないが、クラッチ４４のスプライン部には、第１実施例と同様に、アウターディスクおよびインナーディスクのクラッチ板が交互に配列されている。この例では、第１実施例と異なり、作動ピストン５３の戻しばね５４がコイルスプリングからなり、クラッチ４４のスプラインハブの内側に設けられている。

中間軸４３の端部には、油圧ポンプ５５が設けられ、スプライン係合によって中間軸４３から駆動されている。その反対側の軸端には、シールカバー４５がケーシング１２に固着されている。このシールカバー４５には、第１実施例と同様に、作動油ポート５７と潤滑油ポート５８が設けられ、軸４３の溝に嵌められたシールリング４６によって作動油の漏洩が防止され、作動ピストン５３を押圧するための作動油が油路を経てピストン室５９に供給される。

シールカバー４５の中央部には潤滑油ポート５８が設けられ、カバー４５の内側と中間軸４３の端面との間の空間から、ケーシング１２に形成された油路を経て各部に必要な潤滑油が供給される。また、この潤滑油は中間軸４３に設けた油路を経由してクラッチ４４にも供給される。なお、これ以外の構造は第１実施例と基本的に同じである。

図４は、図１の示された湿式多板クラッチ装置１において原動機軸６２と被動機軸の取り付けを逆にした第３実施例のクラッチ装置６１の要部を示している。油圧ポンプ６は、クラッチ１６が遮断された状態においても、駆動されて潤滑油を供給する必要があるため、油圧ポンプ６の駆動は常に原動機軸側から行う必要がある。

ところで、クラッチ装置を原動機軸と被動機軸の何れの側にも取り付け可能にするのは、原動機や被動機の種類、設置される設備の種類等に応じて使い分けできるようにするためである。例えば、試運転用の設備に設置する場合などでは、負荷側（被動機側）に接続された試験機を頻繁に交換する必要があるので、クラッチ装置は原動機軸に取り付けて使用する方が合理的であり、また、原動機がガスタービンなど高速で回転するものの場合は、振動の影響を受けることの少ない被動機軸側に取り付けて使用することなどが考えられる。

図４に示される例は、出力軸３を原動機軸６２に結合、すなわち、接続して使用する場合であり、この場合、ポンプ駆動ピニオン２２ａはバックプレート２１ａから切り離され、スプラインハブ１５ａに一体に固定され、ポンプ駆動ギヤ２４に噛み合っている。第１実施例とは、駆動ピニオン２２ａ、バックプレート２１ａおよびスプラインハブ１５ａが異なっているが、その他の構成は同じであり、ケーシング１２の形状を変更することなく、クラッチ装置を原動機軸６２に取り付けることができる。

図５は、この発明の第４実施例であるクラッチ装置７１の要部断面を示し、図３に示された第２実施例の出力軸５１を原動機軸７２に結合、すなわち、接続して使用する場合である。この場合には、中間軸４３ａ上のクラッチ歯車４８ａ、中間歯車４９ａおよびクラッチ４４ａを図３に示される状態から反転させた形で配置したものである。

この発明の第１実施例である湿式多板クラッチ装置の要部断面図である。 図１の湿式多板クラッチ装置の側面図である。 この発明の第２実施例である湿式多板クラッチ装置の要部断面図である。 この発明の第３実施例である湿式多板クラッチ装置の要部断面図である。 この発明の第４実施例である湿式多板クラッチ装置の要部断面図である。 従来の湿式多板クラッチ装置の断面図である。

符号の説明

１、４１、６１、７１ クラッチ装置
２ 入力軸
２ａ 中空部
３ 出力軸
３ａ 中空部
４、１６、４４、４４ａ クラッチ
５、５３ 作動ピストン
６ 油圧ポンプ
７ 入力フランジ
８ 出力フランジ
１０、１１ 軸受
１３、１４ 軸受
２１ バックプレート
２４ ポンプ駆動歯車
２５ シールリング
２９、５９ ピストン室
３１ キー
３２ 被動機軸
３３ テーパブッシュ
３４ ボルト
３５ 油圧調整弁
３７ 回転止め座
３８ 冷却ファン
４３、４３ａ 中間軸

Claims (5)

1. ケーシングと、このケーシング内に設けられた、駆動側および被動側回転部材と、これら両回転部材の間に配置され、各回転部材と一体に回転可能であると共にその軸方向に移動可能な多数のクラッチ板と、このクラッチ板を押圧するための押圧部材と、この押圧部材に押圧力を供給するための押圧力供給手段とからなる湿式多板クラッチ装置において、少なくとも一方の回転部材に中空部を形成し、その中空部内に他方の回転部材を挿入し、他方の回転部材が中空部内において軸受を介して一方の回転部材を支持すると共に駆動源からの動力を伝達する回転軸や被動機へ動力を伝達するための回転軸に結合されることを特徴とする湿式多板クラッチ装置。
2. ケーシングと、このケーシング内に設けられた、駆動側および被動側回転部材と、駆動側回転部材の入力歯車と噛み合うクラッチ歯車を一体に設けた、各回転部材と平行な中間軸と、この中間軸に回転可能に設けた、被動側回転部材の出力歯車と噛み合う中間歯車と、中間軸上でクラッチ歯車と中間歯車の間に配置され、中間軸の軸方向に移動可能な多数のクラッチ板と、これらのクラッチ板を押圧するための押圧部材と、この押圧部材に押圧力を供給するための押圧力供給手段とからなる湿式多板クラッチ装置において、少なくとも一方の回転部材に中空部を形成し、その中空部内に他方の回転部材を挿入し、他方の回転部材が中空部内において軸受を介して一方の回転部材を支持すると共に駆動源からの動力を伝達する回転軸や被動機へ動力を伝達するための回転軸に結合されることを特徴とする湿式多板クラッチ装置。
3. 上記他方の回転部材の端部に中空部を形成し、この中空部には駆動源の動力を伝達するための回転軸や被動機へ動力を伝達するための回転軸の端部を挿入し、一体に結合させることを特徴とする請求項１または２に記載の湿式多板クラッチ装置。
4. 上記他方の回転部材に形成された中空部に挿入した回転軸が、キー結合とテーパブッシュによりそれらの回転部材に一体に結合されることを特徴とする請求項３に記載の湿式多板クラッチ装置。
5. 上記ケーシングには、床に固定するための回転止め座が形成されていることを特徴とする請求項１〜４に記載の湿式多板クラッチ装置。

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