JP2009507187A - 制御エネルギ所要量の僅かで切換可能なクラッチ - Google Patents

Abstract

１運転状態から別の１運転状態に切り換えるためにしか制御エネルギを必要としない、切り換え可能なクラッチが提案される。これによってクラッチは、特に内燃機関もしくは自動車の補助ユニットを接続および遮断するのに適している。本発明によるクラッチは、連行体（９）を備えており、連行体は、シャフト（３）と相対回動不能に結合されており、補助ユニットと作用結合されたクラッチディスク（５）を備えており、連行体（９）に、少なくとも１つのアングルレバー（２３）が回動可能に支承されており、制御スリーブ（３３）の軸方向移動によって、制御スリーブ（３３）は、アングルレバー（２３）の第１の端部（２７）と係合するようになっており、アングルレバー（２３）の第２の端部（２９）は、制御スリーブ（３３）の位置に応じて、クラッチディスク（５）と作用結合して、クラッチを開閉するようになっている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式のクラッチ、特に多板クラッチに関する。

クラッチおよび多板クラッチは、従来技術から長年来公知である。クラッチおよび多板クラッチは、比較的小さなスペースでかつ僅かなコストで高いトルクの伝達を実現する。多くの場合そのようなクラッチは、いわゆるクラッチばねによって閉じられるので、クラッチドラムとクラッチの連行体との間でトルクを伝達することができる。クラッチの開放は、クラッチばねの閉鎖力に抗して行われ、したがって比較的高い力が要求される。クラッチを開こうとすると、このばねの閉鎖力を上回る必要がある。このようなクラッチの作動および特に多板クラッチとしての構成は、たとえば自動車技術から公知であり、内燃機関と伝動装置との間の連結を選択的に開閉するためのものとして実証されている。

このような作動の欠点によれば、クラッチを開こうとする時間が比較的大きく、さらにクラッチは、アクチュエータによって作動させる必要がある。この場合クラッチの全開放時間中、アクチュエータは、クラッチばねの閉鎖力を上回る必要があり、これによって比較的大きなエネルギ所要量が生じる。

内燃機関の多くの補助ユニット、たとえばエアコンディショナのコンプレッサでは、補助ユニットの運転時間は、内燃機関の運転時間よりも極めて小さくなっている。

本発明の課題は、操作に必要なエネルギ量が僅かであり、しかも高いトルクを伝達することのできる切換可能なクラッチを提供することである。

この課題を解決するための、本発明による、内燃機関の補助ユニットを切り換えるためのクラッチでは、連行体に、少なくとも１つのアングルレバーが回動可能に支承されており、アングルレバーが、制御スリーブの軸方向摺動によって、クラッチディスクと作用結合して、クラッチを開閉するようになっている。

発明の利点
円筒形の２つの制御区分を備えた制御スリーブによって、単数または複数のアングルレバーとの結合に関して、必要な押圧力を連行体とクラッチドラムとの間に及ぼすことができ、アクチュエータによって持続的に力を制御スリーブに及ぼす必要がない。これによって閉鎖状態のクラッチでは、アクチュエータのエネルギ需要はゼロに低減される。

これの意味するところによれば、本発明によるクラッチでは、アクチュエータは、閉鎖状態、つまり接続された状態から開放状態へ、またその逆の形式で切り換える間だけしかエネルギが必要とされないので、全エネルギ消費量は、切換過程の数に依存するだけで、したがって従来慣用のクラッチに対して極めて小さくなっている。

簡単な機械構成によって、本発明によるクラッチは、様々な利用分野に適合している。原則として、本発明によるクラッチは、従来のクラッチ、特に多板クラッチの用いられるあらゆる利用分野で用いることができる。

本発明の有利な実施形態によれば、第１の円筒形制御区分と第２の円筒形制御区分との間の移行部が、円錐台状に形成されている。

円錐角の選択によって、クラッチの切り換えに必要な制御スリーブの摺動距離が調節される。これによって同時にアクチュエータによって及ぼされる力が規定される。

本発明によるクラッチは、原則として任意のアクチュエータによって作動させることができ、この場合ニューマチック式またはハイドロリック式のアクチュエータが特に有利である。

本発明の特に有利な実施形態によれば、制御スリーブが、連行体内で緊密にガイドされており、制御スリーブの第１の端面が、第１の作業室を画成しており、制御スリーブの第２の端面が、第２の作業室を画成している。これによって圧力下の流体、たとえば圧縮空気またはハイドロリック液体で第１の作業室および第２の作業室を交互に充填することによって、制御スリーブを軸方向で摺動して、本発明によるクラッチを開閉することができる。

もちろん選択的に電気式のアクチュエータを設けてもよい。

本発明によるクラッチを最良の形式で既存のシステムに組み込むために、本発明によれば、クラッチドラムが外径でベルトプーリとして形成されているか、または歯列を有している。本発明の別の有利な実施形態によれば、連行体が、シャフト、特にエアコンディショナの冷媒コンプレッサのシャフトと相対回動不能に結合されている。

有利には、本発明によるクラッチは、多板クラッチとして形成することができる。クラッチドラムおよび多板クラッチの連行体の構成によれば、少なくとも１つのアウタディスクが、クラッチディスクと相対回動不能で軸方向摺動可能に結合されており、少なくとも１つのインナディスクが、連行体と相対回動不能で軸方向摺動可能に結合されている。

本発明の別の利点および有利な実施形態は、以下の図面の記載、実施例の説明および請求の範囲から理解することができる。図面、実施例の説明および請求の範囲に記載のあらゆる事項は、本発明にとって、個別的な構成も任意の組み合わせた構成も有意義である。

実施例の説明
図１には、本発明によるクラッチの１実施例を断面図で示した。この実施例は多板クラッチである。しかしながら本発明は、多板クラッチの実施例に制限されるものではない。本発明によるクラッチ制御は、適当な形式で別のクラッチ原理に直に転用することができる。図１に示した、本発明によるクラッチは、必要な場合にベルトプーリ１とシャフト３との間でトルクを伝達するのに役立つ。

ベルトプーリ１の内側は、クラッチドラムとして形成されている。このために同時に周にわたって分配されたアキシャル溝７がクラッチドラム５に形成されている。この場合クラッチドラムは、後述する形式でクラッチディスクの機能を担う。原則的にクラッチドラムは、ディスクの構造を有していてもよい。

クラッチドラム５もしくはベルトプーリ１は、転がり軸受１３によって、ケーシング１５内で回動可能に支承されている。ケーシング１５は、たとえば自動車用エアコンディショナのエアコンプレッサの一部であってよい。

クラッチドラム５の内側に連行体９が配置されており、連行体９は、キー１１によってシャフト３と相対回動不能に（つまりシャフト３に対して回動不能で、該シャフト３と一緒に回動するように）結合されている。連行体９には、周にわたって分配された複数のアキシャル溝１７が形成されている。

クラッチドラム５と連行体９との間において、本発明によるクラッチの実施例では、多板クラッチとしてインナディスク１９およびアウタディスク２１が配置されており、これらのディスクのうちの幾つかが図面から看取される。インナディスク１９は内径で突出部を備えており、突出部は、連行体９のアキシャル溝１７に係合し、これに対してアウタディスク２１は外径で突出部を備えており、突出部は、クラッチドラム５内でアキシャル溝７と協働する。多板クラッチのこのような構造は広く知られているので、詳しい説明は省略する。

インナディスク１９とアウタディスク２１との間に、軸方向で掛かる押圧力が作用しない場合、クラッチは開いており、つまりクラッチドラム５から連行体９にトルクが伝達されない。従来慣用の多板クラッチでは、クラッチを閉じるために必要な押圧力は、押圧ばねによって形成される。

本発明によるクラッチでは、このために周にわたって分配された複数のアングルレバー２３が設けられている。アングルレバー２３は、それぞれ旋回点としての回転点２５（図１ではそのうちの１つが看取される）を中心に回動可能に支承されている。図１に示した配置構造では、クラッチは、アングルレバー２３の第１の端部２７をシャフト３に向かって運動させることによって閉じることができる。つまりアングルレバー２３の第１の端部２７がシャフト３に向かって運動させられると、アングルレバー２３は、回転点２５を中心に回動するので、アングルレバー２３の第２の端部２９が、インナディスク１９とアウタディスク２１とを押し付け合い、したがってクラッチドラムと連行体９との間のトルク伝達が実現される。

アングルレバー２３の要求回動を実施するために、本発明によるクラッチでは、制御スリーブ３３が設けられており、制御スリーブ３３は、少なくとも間接的に連行体９に沿って軸方向摺動可能にガイドされている。制御スリーブ３３は、内径で、第１の円筒形制御区分３５と第２の円筒形制御区分３７とを備えている。第１の円筒形制御区分３５と第２の円筒形制御区分３７との間に、円錐台形の移行部（符号は付していない）が設けられている。

図１に示した制御スリーブ３３の位置では、アングルレバー２３の第２の端部２７は、制御スリーブ３３の第１の制御区分３５と係合している。この位置では、アングルレバー２３の第２の端部２９は、軸方向でインナディスク１９とアウタディスク２１とに力を及ぼさないので、クラッチは開いている。

図１に示した位置から制御スリーブ３３が右向きに、つまりクラッチドラム５に向かって運動させられると、アングルレバー２３の第１の端部２７とのコンタクト面は、円錐台形の移行部を介して、第２の制御区分３７に移行する。第２の円筒形制御区分３７の直径（内径）が第１の制御区分３５の直径よりも小さくなっているので、これによってアングルレバー２３は作動し、反時計回り方向で回動する。したがってアングルレバー２３の第２の端部２９は、インナディスク１９とアウタディスク２１とを押し付け合い、クラッチは閉じられる。

アングルレバー２３と制御スリーブ３３の内側輪郭との曲げ剛性の適当な調和によって、インナディスク１９およびアウタディスク２１に作用する軸方向力は、クラッチの閉鎖状態で調節することができる。

アングルレバー２３の第１の端部２７から制御区分３５または３７に及ぼされる戻し力は、制御区分３５，３７の表面に対して実質的に垂直に延びているので、戻し力によって制御スリーブ３３が軸方向で摺動されることはなく、その結果制御スリーブ３３は、外部作用がないと、アクチュエータによってもたらされた位置に留まる。

制御スリーブ３３は、本発明によるクラッチでは、圧縮空気によって操作される。このために制御スリーブ３３は、軸方向摺動可能で緊密にケーシング３９に配置されており、ケーシング３９もまた連行体９と相対回動不能に結合されている。ケーシング３９と制御スリーブ３３の端面４１とが、第１の作業室４３を画成する。適当な形式で、制御スリーブ３３の第２の端面４５は、第２の作業室４７を画成する。

ケーシング１５には、第１の圧縮空気接続部４９および第２の圧縮空気接続部５１が設けられており、接続部は、第１のリング通路５３、第２のリング通路５５を介して、第２の作業室４７または第１の作業室４３に圧縮空気を供給する。定置のリング通路５３，５５は、作業室４３，４７の圧縮空気供給を実現し、作業室４３，４７は、ケーシング３９と同様に連行体９と共に回動する。

第１の圧縮空気接続部４９が圧縮空気で負荷されると、第１の作業室４３内の圧力が上昇して、制御スリーブ３３は、左向きに図１に示した方向に移動する。したがってクラッチが開く。

クラッチが開くと、直ちに第１の圧縮空気接続部４９は再び無圧に切り換えることができる。なぜならば本発明によるクラッチは、それ自体では切換状態を変えることがないからである。

クラッチを閉じようとすると、第２の圧縮空気接続部５１が圧力で負荷されるので、圧縮空気が第２の作業室４７に到達して、制御スリーブ３３は右側に移動する。

圧縮空気を用いたクラッチの作動において特に有利には、不可避の漏れによる周囲に対する不都合な作用が存在しないので、漏れ導出の特別な手段を講じる必要がない。

本発明による装置は、多板クラッチの構成に制限されるものではない。

本発明による多板クラッチの構成をしたクラッチの１実施例を示す断面図である。

Claims (15)

1. ユニット、特に内燃機関の補助ユニットを接続および／または遮断するためのクラッチであって、
   連行体（９）が設けられており、該連行体（９）が、シャフト（３）と相対回動不能に結合されていて、かつ補助ユニットと作用結合されたクラッチディスク（５）が設けられている形式のものにおいて、
   連行体（９）に、少なくとも１つのアングルレバー（２３）が回動可能に支承されており、制御スリーブ（３３）の軸方向移動によって、該制御スリーブ（３３）が、アングルレバー（２３）の第１の端部（２７）と係合するようになっており、アングルレバー（２３）の第２の端部（２９）が、制御スリーブ（３３）の位置に応じて、クラッチディスク（５）と作用結合して、クラッチを開閉するようになっていることを特徴とする、クラッチ。
2. 制御スリーブ（３３）が、アクチュエータによって、軸方向で連行体（９）に対して移動されるようになっている、請求項１記載のクラッチ。
3. アクチュエータが、ニューマチック式またはハイドロリック式のアクチュエータである、請求項２記載のクラッチ。
4. アクチュエータが、電気式のアクチュエータである、請求項２記載のクラッチ。
5. 制御スリーブ（３３）が、第１の制御区分（３５）と第２の制御区分（３７）とを備えており、制御スリーブ（３３）の軸方向移動によって、第１の制御区分（３５）または第２の制御区分（３７）が、アングルレバー（２３）の第１の端部（２７）と作用結合するようになっている、請求項１記載のクラッチ。
6. 第１の制御区分（３５）と第２の制御区分（３７）との間の移行部が、円錐台状に形成されている、請求項５記載のクラッチ。
7. 制御スリーブ（３３）が、第１の制御区分（３５）および／または第２の制御区分（３７）の領域で、円筒形に、または連行体（９）の長手軸線に対して同軸的に形成されている、請求項５または６記載のクラッチ。
8. 制御スリーブ（３３）が、連行体（９）内で、または連行体（９）に取り付けられたケーシング（３９）内で緊密にガイドされている、請求項１から７までのいずれか１項記載のクラッチ。
9. 制御スリーブ（３３）の第１の端面（４１）が、第１の作業室（４３）を画成しており、制御スリーブ（３３）の第２の端面（４５）が、第２の作業室（４７）を画成している、請求項１から８までのいずれか１項記載のクラッチ。
10. 第１の作業室（４３）が、少なくとも間接的に第１の接続部（４９）と結合されており、第２の作業室（４７）が、少なくとも間接的に第２の接続部（５１）と結合されている、請求項９記載のクラッチ。
11. 第１の接続部（４９）および第２の接続部（５１）が、流体接続部である、請求項１０記載のクラッチ。
12. 連行体（９）が、自動車の内燃機関の補助ユニットのシャフト（３）、特にエアコンディショナの冷媒コンプレッサのシャフトまたはパワーステアリングのハイドロリックポンプのシャフトまたは内燃機関の冷媒ポンプのシャフトまたは内燃機関のファンのシャフトと相対回動不能に結合されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のクラッチ。
13. クラッチディスクが、クラッチドラム（５）として形成されており、該クラッチドラム（５）が、外径で、ベルトプーリ（１）として形成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のクラッチ。
14. 当該クラッチが、多板クラッチとして形成されていて、かつ少なくとも１つのアウタディスク（２１）と少なくとも１つのインナディスク（１９）とを備えており、少なくとも１つのアウタディスク（２１）が、クラッチディスク（５）と相対回動不能で軸方向摺動可能に結合されており、少なくとも１つのインナディスク（１９）が、連行体（９）と相対回動不能で軸方向摺動可能に結合されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載のクラッチ。
15. 連行体（９）に、少なくとも１つのアングルレバー（２３）が、回動可能に支承されており、該連行体（９）内で制御スリーブ（３３）が、軸方向摺動可能に配置されており、制御スリーブ（３３）が、第１の制御区分（３５）と第２の制御区分（３７）とを備えており、制御スリーブ（３３）の軸方向摺動によって、第１の制御区分（３５）または第２の制御区分（３７）が、アングルレバー（２３）の第１の端部（２７）と係合するようになっており、アングルレバー（２３）の第２の端部（２）が、制御スリーブ（３３）の位置に応じて、多板クラッチを開閉するようになっている、請求項１４記載のクラッチ。

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