JP2011214642A - 湿式動力断続装置の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーシング内で発生する熱を効率的に冷却し、Ｏリング周辺部位を含むケーシング内の温度上昇を抑制できる湿式動力断続装置の冷却構造を提供する。
【解決手段】密封されたケーシング１１Ａ内の空間１２に交互に積層された摩擦板及び相手板をピストンにより押圧して相互に摩擦係合させるとともに、ケーシング１１Ａの内部に潤滑油供給源から潤滑油を供給して循環させる湿式多板ブレーキ装置の冷却構造において、ケーシング１１Ａを複数の部材に分割し、各部材間の結合部にＯリング１７を配設して密封する分割構造とし、潤滑油供給源から供給される潤滑油をＯリング１７の内周側に沿って流す冷却流路２０を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえばフォークリフトのような産業用車両等に適用される湿式動力断続装置（湿式ブレーキ装置や湿式多板クラッチ装置等）の冷却構造に関する。

従来、産業用車両、農業機械、建設機械及び大型産業機械等のブレーキ装置には、耐環境性やメンテナンス性の良さから、密閉容器内に貯めた潤滑油（冷却オイル）内に摩擦板を配置した湿式ブレーキ装置が使われている。
図５は、湿式動力断続装置の冷却構造に係る従来構造として、湿式多板ブレーキ装置の構成例を示す部分断面図である。

図５において、湿式多板ブレーキ装置１０は、密封されたケーシング１１内の空間１２に交互に積層された複数の摩擦板１３及び相手板１４をピストン１５により押圧し、隣接する摩擦板１３及び相手板１４を相互に摩擦係合させてブレーキ力を得る装置である。この場合、一方の摩擦板１３が回転軸１６側に固定支持されているので、この摩擦板１３に相手板１４を摩擦係合させると回転軸１６にブレーキ力が発生する。

上述した湿式多板ブレーキ装置１０は、摩擦板１３及び相手板１４の摩擦係合時に発熱するので、潤滑油供給源から供給される潤滑油がケーシング１１内の空間１２内を循環することで冷却する冷却構造を備えている。図示の冷却構造は、オイルクーラ（不図示）等を通して冷却された潤滑油をケーシング１１の上部等から空間１２内に直接導入し、空間１２内を通って摩擦板１３及び相手板１４を冷却するとともに、ケーシング１１の冷却も行っていた。

従来のケーシング１１は、たとえば図６に示す概略構造のように、内部の空間１２に摩擦板１３及び相手板１４等を組み込んで組み立てるため、開口部を備えたケーシング本体１１ａや開口部を密閉する蓋部１１ｂ等のように、複数部材により構成される分割構造が採用されている。
このため、ケーシング本体１１ａに蓋部１１ｂを取り付けた組立状態において、空間１２内を循環する潤滑油をシールするため、ケーシング本体１１ａと蓋部１１ｂとの接合面にはＯリング１７が配設されている。また、図６に示すケーシング１１は、ケーシング本体１１ａの周壁を貫通して潤滑油（冷却オイル）の供給流路１８及び排出流路１９が形成されている。この供給流路１８及び排出流路１９には、潤滑油供給源と間を連結して潤滑油の循環流路を形成する配管が接続される。
なお、図５における符号１７ａは、ケーシング１１を構成する他の接合部に配設されたＯリングである。

湿式動力断続装置の冷却構造に係る従来技術としては、たとえば湿式多板クラッチの潤滑構造において、クラッチセンタのクラッチピストン側端面に形成されて潤滑油室から複数の摩擦板へ潤滑油を供給するための油通路と、端部摩擦板よりもクラッチピストン側に形成された潤滑油を排出する油孔とを備えた構造が開示されている。（たとえば、特許文献１参照）
また、湿式多板型のブレーキ装置に係る従来技術においては、冷却用の流体を収容ケース内に供給する状態と、バイパス流路を経由して冷却用の流体をタンクに直接排出する状態とに切り替える切替弁を配置した構成が開示されている。この切替弁は、ブレーキを作動させる押圧ピストンの摺動に連動して作動する。（たとえば、特許文献２参照）
また、摩擦装置に係る従来技術においては、液圧ピストンの動作により、クラッチまたはブレーキが係合した時には選択的に冷却し、非係合状態にすべき時は冷却液を選択的に遮断することが開示されている。（たとえば、特許文献３参照）

特許第２８８４４８３号公報 特開２００９−２１６１２５号公報 特開２００１−９９１９０号公報

上述したように、湿式ブレーキ装置１０のような湿式動力断続装置においては、走行時の流動仕事や制動時の摩擦仕事等による発熱で潤滑油の温度が上昇する。このため、油温を適正に保つために潤滑油を強制循環させているが、そのヒートバランスを適切に設計する必要がある。
しかし、前述したヒートバランスを正確に予測するのは困難であり、従って、湿式動力断続装置を新たに開発する場合や設計変更を行う場合等には、複数回の試作／検証が必要となるため、多大な開発コストを要していた。

特に、摩擦板１３及び相手板１４を収納して潤滑油を循環させる湿式動力断続装置のケーシング１１は、潤滑油を流す空間１２内の密閉性を保つためにＯリング１７，１７ａ等のシール材が使用されている。このようなシール材には、通常耐熱性の低い樹脂が使用されているので、このシール部分は、潤滑油のヒートバランスを設計する場合にボトルネックとなることが多い。
また、Ｏリング１７，１７ａを設置する位置は、ケーシング１１の周辺部となることが多く、特に蓋部１１ｂとケーシング本体１１ａと接合面に配設されたＯリング１７の周辺は、ケーシング内を循環する潤滑油の流れが淀んで滞留しやすい領域となりやすい。このような潤滑油の滞留領域は、低温の潤滑油による冷却が行われにくいため、ケーシング１１全体の中でも温度条件が厳しくなりがちである。

従って、上述した湿式動力断続装置においては、ケーシング１１内で発生する熱を効率的に冷却し、特に、潤滑油の滞留領域近傍に配設されたＯリング周辺部位の温度上昇を抑制できる冷却構造の開発が望まれる。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ケーシング内で発生する熱を効率的に冷却し、Ｏリング周辺部位を含むケーシング内の温度上昇を抑制できる湿式動力断続装置の冷却構造を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る湿式動力断続装置の冷却構造は、密封されたケーシング内の空間に交互に積層された摩擦板及び相手板をピストンにより押圧して相互に摩擦係合させるとともに、前記ケーシングの内部に潤滑油供給源から潤滑油を供給して循環させる湿式動力断続装置の冷却構造において、前記ケーシングを複数の部材に分割し、各部材間の結合部にＯリングを配設して密封する分割構造とし、前記潤滑油供給源から供給される潤滑油を前記Ｏリングの内周側に沿って流す冷却流路を設けたことを特徴とするものである。

このような湿式動力断続装置の冷却構造によれば、ケーシングを複数の部材に分割し、各部材間の結合部にＯリングを配設して密封する分割構造とし、潤滑油供給源から供給される潤滑油をＯリングの内周側に沿って流す冷却流路を設けたので、Ｏリング周辺を流れる低温の潤滑油によって効率のよい冷却を確実に行うことができる。

上記の発明において、前記冷却流路は、前記Ｏリングの内周側を通るとともに前記ケーシング内をバイパスさせたＯリング専用流路であることが好ましく、これにより、Ｏリング専用流路に対して、潤滑油供給源から供給される低温の潤滑油を確実に流すことができる。

上記の発明において、前記冷却流路は、前記Ｏリングの内周側を通った後に前記ケーシング内へ連通していることが好ましく、これにより、Ｏリング専用流路に対して、潤滑油供給源から供給される低温の潤滑油を最初に流して確実に冷却することができる。

上記の発明において、前記潤滑油供給源から前記ケーシング内及び前記冷却流路へ潤滑油を供給する潤滑油主流路から流路切換弁を介して分岐するバイパス流路を設け、前記流路切換弁は、前記ピストンによる押圧が所定時間以上行われない場合に前記潤滑油を前記バイパス流路側へ流すことが好ましく、これにより、油圧回路上の無用な流動仕事が低減するので、ケーシング内における潤滑油の発熱量を抑制することができる。

上述した本発明によれば、湿式ブレーキ装置や湿式多板クラッチ装置等の湿式動力断続装置において、特に高温に弱いとされるＯリングの周辺部に潤滑油を流す冷却流路を設けたので、Ｏリング及びその周辺を効果的に冷却することが可能になる。すなわち、ケーシング内で発生する熱を効率的に冷却し、Ｏリング周辺部位を含むケーシング内の温度上昇を抑制できる湿式動力断続装置の冷却構造を提供することができる。この結果、Ｏリングの耐久性や対環境性能が向上するので、湿式動力断続装置全体としての耐熱性や信頼性を向上させることができる。
また、Ｏリングを含む湿式動力断続装置の耐熱設計条件が緩和されることで、湿式動力断続装置の開発コストを低減できるため、結果的に湿式動力断続装置の低コスト化が可能となる。

本発明の一実施形態に係る湿式動力断続装置の冷却構造として、ケーシングに設けた冷却流路の設置例を示す概略斜視図である。 本発明の一実施形態に係る湿式動力断続装置の冷却構造として、湿式多板ブレーキ装置の構成例を示す部分断面図である。 ケーシングに設けた冷却流路の変形例を示す概略斜視図である。 バイパス流路を備えた潤滑油供給系統の一例を示す系統図である。 湿式動力断続装置の冷却構造に係る従来構造を示す部分断面図である。 ケーシングの従来例を示す概略斜視図である。

以下、本発明に係る湿式動力断続装置の冷却構造の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図１及び図２は、湿式動力断続装置の冷却構造の一例として、本発明を湿式多板ブレーキ装置に適用した構成例を示している。
図２に示す湿式多板ブレーキ装置（以下、「ブレーキ装置」と呼ぶ）１０Ａは、密封されたケーシング１１Ａ内の空間１２において、交互に積層されている摩擦板１３及び相手板１４をピストン１５により押圧し、隣接する摩擦板１３及び相手板１４を相互に摩擦係合させてブレーキ力を得る装置である。すなわち、ブレーキ装置１０Ａでは、一方の摩擦板１３が車輪の回転軸１６側に固定支持されているので、この摩擦板１３と相手板１４とが摩擦係合することにより、回転軸１６の回転に対するブレーキ力が発生する。

このように、密封されたケーシング１１内の空間１２に交互に積層された摩擦板１３及び相手板１４をピストン１５により押圧して相互に摩擦係合させるブレーキ装置１０Ａには、ケーシング１１の内部に後述する潤滑油供給源から潤滑油（冷却オイル）を供給して循環させる冷却構造が採用されている。この場合のケーシング１１は、ケーシング本体１１ａ及び蓋部１１ｂ等の複数部材により構成される分割構造とされ、各部材間の結合部にはＯリング１７，１７ａ等のシール部材を配設することにより密封している。
なお、図中の符号１８は潤滑油の供給流路、１９は潤滑油の排出流路であり、潤滑油供給源から供給した冷却用の潤滑油がケーシング１１内の空間１２を循環するようになっている。

そして、本実施形態の冷却構造では、潤滑油供給源から供給される潤滑油をＯリング１７の内周側に沿って流す冷却流路２０を設け、Ｏリング１７の周辺を流れる低温の潤滑油によって効率のよい冷却を行うようになっている。
すなわち、図１に示す実施形態のケーシング１１Ａでは、ケーシング本体１１ａ及び蓋部１１ｂの両部材間を接合する結合部にＯリング１７が配設され、このＯリング１７の内周側に潤滑油を流すための冷却流路２０を形成している。この冷却流路２０は、Ｏリング１７の内周側（空間１２側）を通るとともに、ケーシング１１内の空間１２をバイパスさせたＯリング１７の専用冷却流路である。

上述した冷却流路２０は、ケーシング本体１１ａの蓋取付面１１ｃに設けられている。図１に示す構成例では、蓋取付面１１ｃが円筒形状としたケーシング本体１１ａの端面になり、蓋取付面１１ｃの内周側に冷却流路２０となる凹溝部が形成され、外周側にＯリング１７が取り付けられている。なお、Ｏリング１７は、蓋取付面１１ｃの全周にわたって取り付けられ、冷却流路２０は、隣接して設けた潤滑油入口２１から潤滑油出口２２までの間に、略全周にわたって設けられている。

また、冷却流路２０は、蓋部材１１ｂを貫通して設けた潤滑油入口流路２３及び潤滑油出口流路２４を備えており、蓋部材１１ｂを取り付ける所定位置において、潤滑油入口２１と潤滑油入口流路２３とが連通し、かつ、潤滑油出口２２と潤滑油出口流路２４とが連通するようになる。
従って、上述した潤滑油入口流路２３には潤滑油供給源から低温の潤滑油が供給され、この潤滑油が冷却流路２０を通って流れた後、温度上昇した潤滑油が潤滑油出口流路２４から潤滑油供給源に戻される。

この場合、潤滑油供給源から潤滑油入口流路２３に低温の潤滑油を供給する潤滑油流路は、空間１２の内部に低温の潤滑油を供給する供給流路１８から独立したＯリング専用の供給系統となる。なお、Ｏリング専用の供給系統は、潤滑油供給源から専用の潤滑油流路を設けたものでもよいし、あるいは、潤滑油入口流路２３及び供給流路１８の上流側適所において互いに分岐したものでもよく、潤滑油供給源から供給される低温の潤滑油をそのまま冷却流路２０に供給できればよい。

このようなパラレル方式の冷却流路２０を設けたことにより、ケーシング１１Ａ内において潤滑油が滞留しやすく、潤滑油の温度上昇によりケーシング１１及びＯリング１７の温度も上昇しやすい領域は、常に冷却流路２０を流れる低温の潤滑油により冷却される。このため、ケーシング１１及びＯリング１７の温度上昇が抑制され、耐熱性の低いＯリング１７が設置される温度環境を改善できる。
すなわち、上述したパラレル方式の冷却流路２０を設けたことにより、実質的にＯリング１７の専用冷却流路が形成され、この専用冷却流路に対して、潤滑油供給源から供給される低温の潤滑油を流して確実に冷却することができる。

ところで、上述した冷却流路２０は、たとえば図３に示す変形例のように、Ｏリング１７の内周側を通った後にケーシング１１Ｂ内の空間１２へ連通するシリアル方式のものでもよい。
すなわち、図３に示す変形例のケーシング１１Ｂでは、冷却流路２０Ａが螺旋状に形成されており、最終的に螺旋の内側先端部に設けた開口部２５で空間１２に連通している。この場合、潤滑油供給源から供給された低温の潤滑油は、潤滑油入口流路２３及び潤滑油入口２１から冷却流路２０Ａに流入し、Ｏリング１７の内周側を略全周にわたって流れた後、開口部２５から空間１２内へ流入する。

このため、実質的にＯリング１７の専用冷却流路となる冷却流路２０Ａに対して、潤滑油供給源から供給される低温の潤滑油を最初に流して確実に冷却することができる。
こうして冷却流路２０Ａから空間１２内に流入した潤滑油は、多少の温度上昇はあるものの、空間１２内の冷却には十分に使用可能である。従って、この潤滑油は、空間１２内を循環しての冷却により温度上昇した後、排出流路１９から潤滑油供給源に戻される。

図４は、潤滑油供給系統の一例を示す系統図であり、ブレーキ装置１０Ａのピストン１５を操作する油圧系統と共用した構成となっているが、これに限定されることはない。
図示の潤滑油供給系統３０において、図中の符号３１は潤滑油タンク、３２は潤滑油供給ポンプ、３３はポンプ駆動源、３４は安全弁、３５はバイパス弁、３６はフィルタであり、太い実線で示した潤滑油供給配管３７により、閉回路の潤滑油供給系統が構成されている。

図４に示す潤滑油供給配管３７は、図３に示した変形例のケーシング１１Ｂを採用した場合であり、潤滑油タンク３１内にある低温の潤滑油は、潤滑油供給ポンプ３１の駆動により、潤滑油入口通路２３から左右両輪のブレーキ装置１０Ａに潤滑油が供給され、冷却流路２０Ａ及び空間１２を通って冷却した潤滑油が排出流路１９から流出して潤滑油タンク３１に戻る。この場合の潤滑油供給配管３７については、図１に示したケーシング１１Ａを採用したものでもよい。
なお、図中に細い実線で示す油圧配管系４０は、シリンダ１５に油圧を供給するブレーキ操作の油圧系であり、図中に破線で示す油圧配管系５０は、パーキングブレーキを操作する油圧系である。

そして、図示の構成例では、潤滑油供給源からケーシング１１Ｂ内及び冷却流路２０Ａへ潤滑油を供給する潤滑油主流路の潤滑油供給配管３７から、流路切換弁となるバイパス弁３５を介して分岐するバイパス流路３８を設けている。
この場合のバイパス弁３５は、たとえばブレーキ操作用のピストン１５による押圧が所定時間以上行われない場合に開閉操作される電磁弁等の流路切換弁であり、潤滑油の流路をケーシング１１Ｂまたはバイパス流路３８のいずれか一方へ流す三方弁が使用される。すなわち、摩擦板１３及び相手板１４が相互に摩擦係合して発熱しない時間が所定時間以上続いた場合には、Ｏリング１７及び空間１２内の冷却負荷が小さいと判断できるため、潤滑油をバイパス流路３８側へ流して流動仕事を低減する。

より具体的に説明すると、潤滑油供給系統を構成する油圧回路上において潤滑油が空間１２内を流れると、摩擦板１３及び相手板１４間の狭い流路を通過する際の流路抵抗等により無用な流動仕事が生じるので、潤滑油の温度上昇やポンプ駆動源３３の動力消費量増大の原因となる。従って、ブレーキ操作が所定時間以上行われていない運転状況では、図示しない制御部が潤滑油によるケーシング１１Ｂ内の冷却は不要と判断し、潤滑油がケーシング１１Ｂをバイパスして流れるようにバイパス弁３５を操作することにより、流動仕事の低減が可能になる。
このようなバイパス弁３５の操作は、たとえば車速センサで検出される車輪回転数（車両の速度）が一定時間以上続いた場合にブレーキ操作はないと判断し、制御部からバイパス弁３５の切換信号を出力してバイパス流路３８側へ潤滑油を流すように変更すると、ケーシング１１Ｂ内における潤滑油の発熱量を抑制することができる。

上述した本実施形態及びその変形例によれば、湿式多板ブレーキ装置１０Ａや湿式多板クラッチ装置等の湿式動力断続装置において、特に高温に弱いとされるＯリング１７の周辺部に潤滑油を流す冷却流路２０，２０Ａを設けたので、Ｏリング１７及びその周辺を効果的に冷却することが可能になる。この結果、耐熱性の特に低いＯリング１７が接触しているケーシング１１Ａ，１１Ｂは、Ｏリング１７の付近を積極的に冷却することで、Ｏリング１７の劣化を防止できる。
すなわち、ケーシング１１Ａ，１１Ｂ内で発生する熱を効率的に冷却し、Ｏリング１７の周辺部位を含むケーシング１１Ａ，１１Ｂ内の温度上昇を抑制できる湿式動力断続装置の冷却構造となる。この結果、Ｏリング１７の耐久性や対環境性能が向上するので、湿式多板ブレーキ装置１０Ａのような湿式動力断続装置全体としての耐熱性や信頼性を向上させることができる。

また、Ｏリング１７を含む湿式動力断続装置の耐熱設計条件が緩和されることにより、湿式動力断続装置の開発コストを低減できるため、結果的に湿式動力断続装置の低コスト化が可能となる。
さらに、湿式動力断続装置の冷却が不要な場合には、潤滑油をバイパスさせて循環させないようにしたので、潤滑油の流動仕事による温度上昇を極力低減できるようになり、装置動作時の潤滑油温度を低めに保つことが可能となる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

１０Ａ 湿式多板ブレーキ装置（湿式動力断続装置）
１１Ａ，１１Ｂ ケーシング
１１ａ ケーシング本体
１１ｂ 蓋部
１１ｃ 蓋取付面
１２ 空間
１３ 摩擦板
１４ 相手板
１５ ピストン
１７，１７ａ Ｏリング
１８ 供給流路
１９ 排出流路
２０，２０Ａ 冷却流路
２１ 潤滑油入口
２２ 潤滑油出口
２３ 潤滑油入口流路
２４ 潤滑油出口流路
２５ 開口部
３５ バイパス弁
３７ 潤滑油供給配管
３８ バイパス流路

Claims (4)

1. 密封されたケーシング内の空間に交互に積層された摩擦板及び相手板をピストンにより押圧して相互に摩擦係合させるとともに、前記ケーシングの内部に潤滑油供給源から潤滑油を供給して循環させる湿式動力断続装置の冷却構造において、
   前記ケーシングを複数の部材に分割し、各部材間の結合部にＯリングを配設して密封する分割構造とし、前記潤滑油供給源から供給される潤滑油を前記Ｏリングの内周側に沿って流す冷却流路を設けたことを特徴とする湿式動力断続装置の冷却構造。
2. 前記冷却流路は、前記Ｏリングの内周側を通るとともに前記ケーシング内をバイパスさせたＯリング専用流路であることを特徴とする請求項１に記載の湿式動力断続装置の冷却構造。
3. 前記冷却流路は、前記Ｏリングの内周側を通った後に前記ケーシング内へ連通していることを特徴とする請求項１に記載の湿式動力断続装置の冷却構造。
4. 前記潤滑油供給源から前記ケーシング内及び前記冷却流路へ潤滑油を供給する潤滑油主流路から流路切換弁を介して分岐するバイパス流路を設け、前記流路切換弁は、前記ピストンによる押圧が所定時間以上行われない場合に前記潤滑油を前記バイパス流路側へ流すことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の湿式動力断続装置の冷却構造。
   

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