JP2007522409A - 液圧操作式の回転連行型クラッチ - Google Patents

Abstract

本発明は、流体操作式の回転連行型クラッチ（１）に関する。このために、クラッチシャフト（１２）に堅固に連結されていて、一緒に回転するように支承されているピストン・シリンダユニット（７）が用いられる。

Description

本発明は、液圧操作式の回転連行型クラッチに関する。

このような形式の回転連行型クラッチは、機械工学において、駆動軸の回転運動を必要に応じて被駆動軸に伝達するために用いられ、この場合、回転連行型クラッチはもちろん、クラッチの接続状態又は開放状態にあるか、或いは移行段階においてスリップ駆動されるようになっている。

クラッチの閉鎖状態において、それぞれの連行ディスクは、ピストン・シリンダユニット及び所属のリングピストンを介して、必要なトルクを伝達するために、高い圧力で互いに押し付け合う必要がある。

このために、ピストン・シリンダユニットから操作流体がリングピストンの端面の圧力室（一緒に回転する）を介して供給されるようになっている。従って、このような形式の回転連行型クラッチは基本的に、互いに相対的に回転し合うシール面が、少なくとも回転連行型クラッチが接続状態にある時に、駆動側の回転数で互いに相対的に回転する、という問題がある。

従って、連行ディスクを圧力負荷するための、圧力室内への操作流体供給は、接続された通路システムを有する回転引き込みガイド（Drehdurchfuehrung）を介してのみ実施することができ、この場合、通路システムのうちの一方の部分通路がクラッチシャフト回転数で回転し、他方の部分通路は回転しないようになっていて、これら２つの部分通路は、圧力負荷されたピストン・シリンダユニットからの圧力に対してシールされている。

従って、ピストン・シリンダユニットの出口と、別の圧力室に連通する通路システムとの間に気密な回転引き込みガイドを設ける必要がある。

特に大きい機械設備、例えば自動車工業における液圧プレス装置においては、環境汚染を避けるために、１００バール（bar）を越える高い圧力を前記のような回転引き込みブッシュを介してシールする必要がある。

そのための構造コストは著しく高価である。

従って、回転連行型クラッチとピストン・シリンダユニットとの間の、相対回転運動によって互いに回転可能である部分が高価な液圧式又は空圧式のシール手段を必要とすることがない、液圧操作式の回転連行型クラッチが要求されている。

そこで本発明の課題は、従来技術における以上のような欠点を取り除いて、ピストン・シリンダユニットと回転連行型クラッチとの間の高価な回転引き込みガイドを節約することができるような手段を提供することである。

この課題を解決した本発明によれば、固定子に対して回転可能に支承されているか、又は軸方向力・回転軸受を介して、回転可能なピストン・シリンダユニットに連結されている。

本発明によれば、ピストン・シリンダユニットが、別の圧力室と連通している管路接続部を有するクラッチ構成部分と協働して、互いに相対回転を実施しない構成部分を有する構造ユニットを形成する、という利点が得られた。

従って、ピストン・シリンダユニットは、例えばクラッチシャフトに、このクラッチシャフトと一緒に回転するように結合されていて、場合によっては相応に支承されているので、ピストン・シリンダユニットとクラッチとの間のシール性に関する要求に関連して堅固なシステムを提供する。

従って、このピストン・シリンダユニットは、クラッチシャフト若しくは、一般的に別の圧力室に開口する接続管路の開口が設けられているクラッチ構成部分と協働して、静的な（statisch）システムとみなすことができ、この静的なシステムにおいては、要求された気密性が、静的な手段によって直ちに得ることができる。

このような静的な手段は、例えばクラッチシャフトとピストン・シリンダユニットとの間の気密なフランジ接続部より成っている。

従って、操作流体のための回転引き込みガイドはもはや必要ない。

有利には、ピストン・シリンダユニットは外部の力発生器によって負荷可能である。外部の力発生器は、ピストン・シリンダユニットの軸方向で可動な回転子と、この回転子に対応配置された固定子とを有している。回転子は、ピストン・シリンダユニットの軸方向で走行可能であって、ピストンとシリンダとが互いに相対的に、圧力を発生させるために液体室を減少させながら移動するようになっている。

このために、種々異なる実施例が考えられる。第１実施例によれば、回転子は固定子に対して相対的に回転運動可能に支承されている。また回転子は、ピストン・シリンダユニットに相対回動不能に（一緒に回転するように）結合されている。

別の実施例によれば、回転子と固定子とは互いに相対的に回転可能でなくてよい。

この場合、回転子は、軸方向に作用する回転軸受を介して、回転可能なピストン・シリンダユニットに連結されている。

軸方向に作用する回転軸受としては、滑り軸受又は転がり軸受が考えられる。

別の実施例では、外部の力発生器はリニアモータであって、このリニアモータの回転子は、軸方向で走行可能なだけではなく、ピストン・シリンダユニットを介して回転可能に支承されている。

このような形式のリニアモータにおいては回転子と固定子との間に無接触の環状ギャップが設けられているので、この実施例では、回転子の自由な回転運動可能性も利用されている。このような形式のリニアモータは、例えば電気式若しくは電磁式に駆動されるようになっており、従来技術に属するものである。特別な利点は、所定の運転パラメータに関連してサーボコントローラを介して行われる制御の可能性である。

それにも拘わらず、このような形式の電磁式のリニアモータを、回転連行型クラッチを操作するためのピストン・シリンダユニットにおいて、一緒に回転する構成部分として使用することは公知なことではない。

このような形式の回転連行型クラッチにおいて可能な、約１００バール（bar）及びそれ以上の著しく高い圧力は、ピストン・シリンダユニットが互いに向き合って配置された１対のテーパボールベアリング内に支承されていれば、特に簡単に処理することができる。

有利にはピストン・シリンダユニットの外周面において、テーパボールベアリングを互いに向き合って配置することによって、コンパクトな構造が可能となり、特に標準化された構造部分の使用可能性のためにも役立つ。

特別な利点は、いわゆるクラッチ・ブレーキ組み合わせ体に簡単に組み込むことができるという点にある。

このような形式のクラッチ・ブレーキ組み合わせ体においては、リングピストンが一方ではクラッチ操作リングとして用いられ、他方ではブレーキ操作部材として用いられる。それぞれの機能は、それぞれの移動方向から得られ、この場合もちろん、回転連行型クラッチとの接続時においてのみ、ピストン・シリンダユニットの回転運動性も保証されなければならない。

ブレーキ機能を考慮して、回転運動の問題及びひいては、流体シールされた回転引き込みガイドの問題も生じない。

ブレーキ負荷が同様に、回転支承されたリングを介して行われる限りは、上記すべての構成が相応に適用される。

ブレーキの移動部材に作用する力が、弾性的にプリロード（予備荷重）をかけられたばねによってもたらされるようになっている実施例も有利である。これらのばねは、増大するばね力に抗してクラッチを操作するために圧力負荷下で緊張される。

このような形式のクラッチ・ブレーキ組み合わせ体は、正確に規定された２つの終端位置で作業する。２つの終端位置とは、クラッチが接続解除され、ブレーキが作動されているブレーキ位置と、クラッチだけが接続されていて、ブレーキが作動していないクラッチ接続位置である。

クラッチライニングの摩耗を減少させるために付加的に、クラッチ室に、同様に一緒に回転する通路システムを介して冷却オイル供給するようになっている。

このために幾つかの実施例が挙げられる。

以下に図示の実施例を用いて本発明を詳しく説明する。

図１は、本発明の第１実施例、
図２は、本発明の別の実施例、
図３は、クラッチ・ブレーキ組み合わせとして構成された本発明の実施例を示す。

特に言及されていない限りは、以下の説明はすべての図面に当てはまる。

図面は、回転連行型クラッチ１を示している。

回転連行型クラッチ１は連行ディスク２を有している。連行ディスク２は、一方では駆動装置３に相対回動不能に（一緒に回転するように）結合されていて、他方では被駆動装置４に相対回動不能に結合されている。

この場合、連行ディスク２は、中央のクラッチシャフト１２に若しくはクラッチシャフトとは反対側の、クラッチの構成部分に、軸方向でやや摺動可能に取り付けられている。

図面では、クラッチシャフト１２が駆動装置とみなされるか、又は被駆動装置とみなされるかは、原理的に同じことである。

クラッチシャフト１２を駆動装置とみなすか、又は被駆動装置とみなすかに応じて、略示されたベルトプーリ（その外周部に力のベクトルが作用しているのが示されている）は、被駆動装置若しくは駆動装置４若しくは３として働く。

回転連行型クラッチの、図示していないが公知のそれぞれ別体である個別のすべての構成部分については、従来技術が参照される。

重要なことは、クラッチに伝達しようとする摩擦力がリングピストン５によってもたらされる、という点である。リングピストン５は、クラッチシャフト１２に取付けられていて、軸方向で摺動可能である。

連行ディスク２とは反対側の端部において、リングピストン５は、操作流体によって負荷される端面を有している。

操作流体１１は、液圧（ハイドロリック）式又は空圧（ニューマチック）式の媒体である。

リングピストン５の端面は、ピストン・シリンダユニット７の一方の圧力室３０によって負荷される。このピストン・シリンダユニット７は、接続管路８を介して他方の（別の）圧力室６に接続されており、この場合、接続管路８は相応の開口を介して他方の圧力室６内に開口している。

他方の圧力室６は、リングピストン５の端面によって閉鎖されている。リングピストン５はクラッチシャフト１２に摺動可能に取り付けられていて、詳しく図示していないシールを介してシールされており、これに対してリングピストン５の外周面はピストンケーシングによって包囲されている。このピストンケーシングは圧力室６の別の閉鎖壁を形成している。

従って、他方の圧力室６が操作流体１１によって圧力負荷されると、クラッチ操作リング９は、回転連行型クラッチ１に向かって軸方向で摺動せしめられる。この場合、複数の連行ディスク２は形状結合（形状による束縛）式又は摩擦接続（摩擦による束縛）式に相互に接触せしめられ、それによって要求されたトルクが伝達されるようになっている。

図面には、圧力負荷時にクラッチ操作リングがクラッチを接続するようになっている回転連行型クラッチの実施例が示されている。

しかしながら、例えばばね負荷によってクラッチが入れられ、これに対して操作流体が相応に配置された別の圧力室を介して回転連行型クラッチの接続を解除するようになっている回転連行型クラッチも考えられる。この場合、圧力室に面した側のピストン端面は、回転連行型クラッチ１に向いていて、これに対してリングピストン５は、反対側のピストン端面によって回転連行型クラッチの接続位置にシフトされるようになっていなければならない。

重要なことは、ピストン・シリンダユニット７を介して操作流体が軸方向孔（図示の実施例ではクラッチシャフト１２に設けられている）を通じて、一緒に回転する他方の圧力室６内に導入される、ということである。

このために、接続管路８の開口は常に他方の圧力室６に接続されていて、これに対して接続管路８の他方の端部はピストン・シリンダユニット７の出口に配置されている。

次のようなクラッチ構成部分間、つまりこのクラッチ構成部分から接続管路８が他方の圧力室６内に開口しているようなクラッチ構成部分間、図示の実施例ではクラッチシャフト１２とピストン・シリンダユニット７との間で、気密にかつ回転可能にガイドされた自由な接続部を得るために、ピストン・シリンダユニット７は、相対回動不能に（つまり一緒に回転するように）、耐圧性で、かつ一緒に回転可能にクラッチシャフト１２に接続されている。

しかしながらこのことは、クラッチが摩耗状態又はクラッチ接続状態にもたらされると直ちに、ピストン・シリンダユニット７がクラッチシャフト１２と一緒に回転する、ということを意味する。

従って、ピストン・シリンダユニット７とクラッチシャフト１２との間のシール接続は、簡単に形成することができるフランジ接続より成っており、このフランジ接続は場合によってはＯリングシールを介してシールされる。

さらに、図面にはピストン・シリンダユニットの負荷の種々異なる可能性が示されている。

しかしながらすべての実施例において、外部の力発生器１３が設けられており、この外部の力発生器１３は、ピストン・シリンダユニット７の軸方向で可動な回転子１４と、所属の固定子１５とを有している。固定子と回転子との間で、アクション及びリアクションの原理に従って力がピストン・シリンダユニット７に伝達される。この力によってピストンとシリンダとの相対的なずれが生ぜしめられるので、ピストン・シリンダユニット７の圧力室は、回転連行型クラッチ１を操作するために、力で負荷されると相応に縮小せしめられる。

図１、図３及び図２には、それぞれ異なる原理による実施例が開示されている。

図１及び図３の実施例では、外部の力発生器１３が回転子１４を有しており、この回転子１４は、固定子１５に対して回転運動可能に支承されている。

この場合、回転子１４は、付加的にピストン・シリンダユニット７の軸方向でも走行可能である。これとは異なり、図２に示した変化実施例では、ピストン・シリンダユニット７が外部の力発生器１３の回転子１４によって負荷される。この回転子１４は、ピストン・シリンダユニット７の軸方向では走行可能であるが、回転可能な支承部に取り付けられている。

このために、回転子１４とピストン・シリンダユニット７との間には軸方向力・回転軸受１６が設けられており、この軸方向力・回転軸受１６によって、回転可能なピストン・シリンダユニット７と外部の力発生器１３との間の相対運動が可能である。

滑り軸受又は有利には転がり軸受を使用してもよい。

図面には、リニアモータ１７として構成された外部の力発生器１３が示されている。

この力発生器１３はダイレクト駆動装置である。このダイレクト駆動装置において、機械的な伝達装置を介在することなしにリニア運動（直線運動）が摩耗無しに生ぜしめられる。このダイレクト駆動装置の特徴は、リニアモータが２つの部分つまり回転子１４と固定子１５とから構成されている、という点にある。

付加的に、定置に配置されたリニアモータのケーシング内で、モータ巻線の隣に、回転子及び位置検出のための、場合によっては必要な支承部、並びに場合によってはマイクロプロセッサ回路が設けられている。

回転子が電気式若しくは電磁的に駆動されるリニアモータの利点は、絶対的な耐摩耗性である。

この場合、回転子１４と固定子１５との間に環状のエアギャップ２８が形成されており、このエアギャップ２８は勿論、場合によっては生じる短絡を避けるために設けられていなければならない。

図１及び図３に示した実施例では、この環状のエアギャプが利用されている。何故ならば、環状のエアギャプは、各軸方向位置において固定子１５内で回転子１４の自由な回転可動性を保証するからである。

さらに補足的に図３には、リニアモータ１７がサーボコントローラ２７を介して制御される実施態様が示されている。

サーボコントローラ２７は、閉じた調整回路の構成部分である。この閉じた調整回路内で、圧力形成その他のための所定の時間関数又は所定の運転パラメータが制御される。

図示の実施例では、クラッチ操作リング９を所定の時間関数に従ってずらすために、サーボコントローラ２７は、別の圧力室６内に配置された圧力センサを介して制御される。

勿論、すべての別の有利な運転パラメータを、サーボコントローラのためのインプット値（例えば摩擦ライニング温度、クラッチ遊び、クラッチ摩耗その他）として使用してもよい。

付加的に図３には、ピストン・シリンダユニット７が、互いに当て付けられている１対のテーパボールベアリング１８に、軸方向で不動に支承されている。

この変化実施例の利点は、１００ｂａｒ（バール）以上の大きい圧力においても、ピストン・シリンダユニット７に作用するすべての軸方向圧力が定置のケーシングを介して支えられる、という点にある。

さらに図３には、クラッチ操作リング１９が、その軸方向で圧力負荷とは逆の運動方向で、同様に対抗力センサ２０によって摺動可能に負荷される実施例が示されている。この実施例では、対抗力センサ２０が圧縮コイルばねによって形成されており、この圧縮コイルばねは、クラッチ操作リング１９のクラッチ側を負荷し、このクラッチ操作リング１９を別の圧力室６に向かって移動させるようになっている。

従って弾性的にプリロード（予備荷重）がかけられているこのようなばねは、クラッチ操作中に次第に大きくなるばね力に抗して、リングピストン５にかかる圧力負荷を次第に大きくしながら緊張される。

ピストンが外部の力発生器１３に向かって移動することによってピストン・シリンダユニットの容積が増大すると、操作流体１１が他方の圧力室６を、ピストン・シリンダユニット７が移動した分だけ移動させる。

この場合、クラッチ操作リング９は、クラッチシャフトに沿って、回転連行型クラッチ１とは反対側のブレーキ１９に向かって移動するので、回転連行型クラッチ１の解離後に続いて、まだ回転しているクラッチシャフト１２が停止するようになっている。

本発明は、回転連行型クラッチ１だけに限定されるものではなく、特にブレーキにも関連している。

この場合、ブレーキを、圧縮コイルばねによってではなく、流体式に、つまり空圧式又は液圧式に負荷された対抗力発生器によって操作することも考えられる。この対抗力発生器は、本発明に従って同様に、クラッチシャフト１２に結合されていて、このクラッチシャフト１２と一緒に回転するようになっている。

その点に関しては上記説明を参照されたい。

特に図３に示されているように、ピストン・シリンダユニット７が、定置の閉じたケーシング２１内に回転可能に支承されていれば、その他の連通する複数の通路を設けることができる。これらの通路は、一緒に回転する通路システム２２として構成されていて、クラッチ室及び／又はブレーキ室２４（これが設けられている場合には）に連通している。

この場合、接続されたケーシング２１とピストン・シリンダユニット７との間のシールされた室は、一緒に回転する通路システム２２に接続されている。

これは例えば、ピストン・シリンダユニット７の回転位置に応じて、定置のケーシング２１とピストン・シリンダユニット７との間の閉じたスペースに接続されているリング（環）状の供給管路２５を介して実施することができる。

この場合、特に、制動過程時若しくはクラッチ過程時に発生する熱を良好に導出するために、ライニング摩耗を減少させるか若しくは最小にするために、この一緒に回転する通路システム２２が、リング状の供給管路２５を介して一緒に回転しない冷却オイルタンク２６に接続される。

本発明の第１実施例による回転連行型クラッチの部分的な縦断面図である。 本発明の第２実施例による回転連行型クラッチの部分的な縦断面図である。 本発明による回転連行型クラッチとを組み合わせた状態を示す概略的な縦断面図である。

符号の説明

１ 回転連行型クラッチ、 ２ 連行ディスク、 ３ 駆動装置、 ４ 被駆動装置、 ５ リングピストン、 ６ 別の圧力室、 ７ ピストン・シリンダユニット、 ８ 接続管路、 ９ クラッチ操作リング、 １０ 別の圧力室に向いた側のピストン端面、 １１ 操作流体、 １２ クラッチシャフト、 １３ 外部の力発生器、 １４ 回転子、 １５ 固定子、 １６ 軸方向力・回転軸受、 １７ リニアモータ、 １８ テーパボールベアリング、 １９ ブレーキ、 ２０ 対抗力発生器、 ２１ 定置のケーシング、 ２２ 一緒に回転する通路システム、 ２３ クラッチ室、 ２４ ブレーキ室、 ２５ リング状の供給管路、 ２６ サーボコントローラ、 ２８ エアギャップ、 ３０ ピストン・シリンダユニットの圧力室

Claims (12)

1. 流体操作式の回転連行型クラッチ（１）であって、該回転連行型クラッチ（１）の少なくとも１つの一方の連行ディスク（２）が駆動装置（３）に相対回動不能に結合されていて、少なくとも１つの他方の連行ディスクが被駆動装置（４）に相対回動不能に結合されており、この場合、操作流体（１１）が接続管路（８）を介してピストン・シリンダユニット（７）の圧力室から接続管路（８）を介して別の圧力室（６）に供給され、該別の圧力室が、圧力負荷時に軸方向に摺動可能なクラッチ操作リング（９）のリングピストン（５）によってシールされており、この場合、別の圧力室（６）に向いた側のピストン端面が、回転連行型クラッチ（１）の機能に応じて、回転連行型クラッチ（１）を接続若しくは解除するために操作流体（１１）の圧力によって負荷され、ピストン・シリンダユニット（７）が接続管路（８）と共に、相対回動不能に、気密にかつ一緒に回転可能に、クラッチ構成部分に接続されており、このクラッチ構成部分から接続管路（８）が別の圧力室（６）に開口している形式のものにおいて、
   ピストン・シリンダユニット（７）が、回転子（１４）と固定子（１５）とを有する外部の力発生器（１３）によって負荷され、この際に回転子（１４）がピストン・シリンダユニット（７）の軸方向で走行可能であって、
   固定子（１５）に対して回転可能に支承されているか、又は軸方向力・回転軸受（１６）を介して、回転可能なピストン・シリンダユニット（７）に連結されている、
   ことを特徴とする、液圧操作式の回転連行型クラッチ。
2. 軸方向力・回転軸受（１６）が滑り軸受として構成されている、請求項１記載の回転連行型クラッチ。
3. 軸方向力・回転軸受（１６）が転がり軸受として構成されている、請求項１記載の回転連行型クラッチ。
4. 外部の力発生器（１３）がリニアモータ（１７）である、請求項１から３までのいずれか１項記載の回転連行型クラッチ。
5. リニアモータ（１７）の回転子（１４）が電気式若しくは電磁式に駆動される、請求項４記載の回転連行型クラッチ。
6. リニアモータ（１７）がサーボコントローラ（２７）を介して制御可能である、請求項４又は５記載の回転連行型クラッチ。
7. リニアモータ（１７）が閉じた調整回路内で、所定の運転パラメータで駆動される、請求項４から６までのいずれか１項記載の回転連行型クラッチ。
8. ピストン・シリンダユニット（７）が、互いに向き合って配置された１対のテーパボールベアリング（１８）内において軸方向で動かないように支承されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の回転連行型クラッチ。
9. クラッチ操作リング（９）が、軸方向の圧力負荷方向とは逆の運動方向で同様に摺動可能に、対抗力発生器（２０）によって負荷され、ブレーキ（１９）の移動部材として用いられる、請求項１から８までのいずれか１項記載の回転連行型クラッチ。
10. 対抗力発生器（２０）が弾性的にプリロードをかけられたばねを有しており、このばねが、クラッチ操作時にリングピストン（５）の圧力負荷を増大させながら、次第に大きくなるばね力に抗して緊張されるようになっている、請求項９記載の回転連行型クラッチ。
11. ピストン・シリンダユニット（７）が、気密に閉じられた定置のケーシング（２１）内に回転可能に支承されていて、一緒に回転する通路システム（２２）を介して、クラッチ室及び／又は、これが設けられている場合はブレーキ室（２４）に連通している、請求項１から１０までのいずれか１項記載の回転連行型クラッチ。
12. 少なくとも通路システム（２２）が、リング状の供給管路（２５）を介して、一緒に回転しない冷却オイルタンク（２６）に接続されている、請求項１１記載の回転連行型クラッチ。

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