JP4997099B2 - 輪止めを備えたクラッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、第１シャフトと第２シャフトを連結するクラッチ装置に関する。

クラッチは多数の実施形態で知られており、技術文献、とりわけ機械要素テキスト及びクラッチ・伝動図解に記載されている。

本発明の目的は、２つの回転可能に設置された機械部品を連結することである。

両回転方向に有効な本発明に従うクラッチは、逆ロック、フリーホイールクラッチ又はオーバーライドクラッチから知られた輪止め（スプラグ）であって、連結要素として知られた輪止めを有する円錐クラッチである。連結要素としての輪止めを用いて、連結すべき機械部品は任意の回転位置で互いに無段変速で連結される。円錐角に依存して、セルフロッキングにより、輪止め又はそれらを取り囲む部品の破壊までクラッチは捩り固定により構成されるので、確動クラッチの特性がトルク伝達に与えられる。

円錐角と軸方向シフト力の適切なマッチングにより、所定の最大トルクを超えると滑り始める安全クラッチも創出される。

本発明を図面の実施形態に関連してさらに詳細に説明する。

参考図としての図１にクラッチの構成部品が示されている。クラッチは外側クラッチリング１、シャフト２、その間に半径方向に取り付けられた輪止め３を有する。輪止めは、それ自体フリーホイールから知られた円形ケージ４において凹部５に保持される。凹部はケージ４の周囲に均一に分配され、ばね要素６により輪止めの準備ができている。輪止め３は前記の場合、この実施形態で使用される円形ばね要素６を保持するため中央に傾斜スロット７を有する。フリーホイールから知られた円形ばね要素はスロット７の右側エッジ８上に保持され、調節力Ｆ_Ａで輪止め３を半径方向に押す。

Ｆ_Ａの力の作用点は、輪止め３と、連結した締付面１０及び１１の外側接触点及び内側接触面の間の連結線９内になく、それでそれぞれの場合に、輪止め３を輪止め準備位置に回転させるトルクＭが生じる。輪止め３はペアで互いに向かい合っており、輪止め準備位置に保持され、それでクラッチ部品１及び２の互いの右回転も左回転も不可能である。

図１ａと１ｂは、１８０°回転した輪止めの取り付け位置と大きめの直径を有するばね要素６（図１ａ）、小さめの直径（図１ｂ）を有するばね要素６を示す。

クラッチが開いた図１ａでは、輪止め３はシャフト２の締付面１１に押し付けられ、これはシャフト２が解除された状態にある場合、適切な実施形態である。図１ｂでは、輪止め３はクラッチリング１に保持され、この実施形態は一般に広く使用される。

図１ｃは、締付面１０及び１１が正確に平行であり、回転軸に対して０〜約１０°の角度αを形成することを示す。締付面１０と１１との半径方向間隔は、最大の輪止め高さと、輪止め３の内側及び外側係合曲線の必要な半径方向のロールイン行程の差に等しい。

ストッパ１２は輪止めケージ４が軸方向にスライドするのを防ぐ。外側クラッチリング１とシャフト２の２つの機械部品の連結・解除は、量ｓの互いの軸方向の移動により行われる。量ｓは、輪止め係合曲線が締付面１０又は１１の１つと接触しなくなるまで十分大きくなければならない。Ｌがこの必要な間隔である場合、量ｓはｓ≧Ｌ／ｓｉｎαでなければならない。Ｌは輪止め３の半径方向のロールイン行程と、テンションのかかった輪止め３と締付面との所望の間隔からなる。

円錐角αの選択はクラッチのシフト性能にとって極めて重要である。２つの操作データである軸方向のシフト力とシフト行程は相互関係にある。一般の適用ケースでは、軸方向シフト力Ｆ_Ｓが輪止め３へのばねの調節力Ｆ_Ａを克服し、係合曲線と締付面との接触力Ｆ_Ｋを保証するのに十分であるように、クラッチは設計される。Ｆ_Ｋは互いの２つの締付面の調節力Ｆ_Ａを打ち消し、第１の例では角度αに依存する。

一般にクラッチはセルフロックするように設計され、これはμ＝約０．１の静止摩擦係数と従ってｔａｎα＜０．１、すなわちα＜７°を有する鋼と鋼の普通の材料ペアで実現される。

作動時は、輪止めは回転運動の衝撃状の伝達の間、相互に少し広がるので、α＜７°を有する保持リリース力はＦ_Ｓより大きくなければならない。α≧７°の角度はクラッチのために使用され、低めのトルクを伝達し、簡単な移動性と短い移動行程を有するが、大きめのシフト力Ｆ_Ｓを有する。

図２〜４では、図の上半分ではクラッチは連結状態にあり、図の下半分では連結解除状態にある。図５では、図の上半分ではクラッチは連結解除状態にあり、図の下半分では連結状態にある。

シャフトクラッチの最も簡単な実施形態が参考図としての図２に示される。内側にあるばね要素６を備えた輪止め３が外側クラッチリングによりシャフト１３内に保持され、ストッパ１２により落下するのを防がれる。シャフト１３は量Ｓの軸方向の嵌合によりシャフト１４と締付接触し、これにより連結し、捩り固定される。２つのシャフト１３と１４の引き離しにより締付接触が無効になり、小さい間隔Ｌが生じるように軸方向距離Ｓは寸法決めされる。

参考図としての図３では、２つのシャフト１３及び１４は互いに動かず、連結動作はスライドスリーブ１５により輪止め３によって実行される。スライドスリーブ１５は公知の態様で外側から作動され、確動係合によりシャフト１３に軸方向に移動可能に設けられる。他のシャフト１４は嵌合する締付面１１を担持する。

小さい取り付けスペースにおいて端面で２つの機械部品を連結する可能性が図４に示される。スライドスリーブ１６はクラッチ側に同じ円錐角αを有する外側及び内側円錐を有し、シフト部品１７に回転可能に設けられる。シフト部品は、機械的、油圧的、空気圧的又は電気的に操作されてシフト行程Ｓを実行する。

一度外側ばね要素６により、一度内側ばね要素６’により、２つの輪止めリング３及び３’がスライドスリーブ１６の締付面１０及び１１に保持される。スライドスリーブ１６は連結解除位置（図の下半分）では回転しない。

参考図としての図５は、狭いスペースの２つの異なるドライブ２０及び２１が駆動シャフト２２に段差なく滑らかに連結する場合のクラッチの配置及び実施形態を示す。この場合、例えば駆動シャフト２２に楔連結により移動可能だが捩れて設けられたスライドスリーブ１８は外側にダブルコーン１９及び１９’を有し、駆動機械部品２０及び２１はそれぞれ、輪止めリング３及び３’がそれぞれの場合に維持された内側コーンを有する。スライドスリーブ１８はシフトロッド２３により軸方向に移動する。ここで例示的に示されたこのロッドはシャフト２２内にガイドされ、プレート２４によりスライドスリーブ１８に固定して連結される。

シフトロッド２３の端位置では、対応する駆動部品２０又は２１がそれぞれシャフト２２に連結し、駆動される。シフトロッド２３はＳの全軸方向運動を行う。Ｓ／２（中央位置）において、２つのクラッチ連結が解除され、それで駆動要素２０及び２１のためにドライブなしでニュートラル位置が実現する。これにより、シフトロッド２３は計３つのシフト位置を有する。駆動要素２０及び２１の増加した間隔により、シフト移動はスライドスリーブ１８内で外側から開始される。

クラッチ装置は、同じ内側及び外側コーン（図示せず）に次々に列になった１つ又は複数の輪止めリング３を有する。

図２に従うクラッチの断面図Ａ−Ａを示す。 図２に従うクラッチの断面図Ａ−Ａを示す。 図２の拡大図である。 クラッチの第１実施形態を示す。 スライドスリーブを有するクラッチの別な実施形態を示す。 スライドスリーブを有するダブルクラッチの別な実施形態を示す。 スライドスリーブを有するダブルクラッチの別な実施形態を示す。

符号の説明

１ クラッチリング
２ シャフト
３ 輪止め
４ ケージ
５ 凹部
６ ばね要素
７ スロット
８ エッジ
９ 連結線
１０ 締付面
１１ 締付面
１２ ストッパ
１３ シャフト
１４ シャフト
１５ スライドスリーブ
１６ スライドスリーブ
１７ シフト部品
１８ スライドスリーブ
１９ ダブルコーン
２０ 駆動部品
２１ 駆動部品
２２ シャフト
２３ シャフトロッド
２４ プレート

Claims (4)

1. ２つの回転可能に設けられた機械部品、特に第１シャフト（２）と第２シャフト（１３）をクラッチ連結するためのクラッチ装置であって、
   シャフト（１３）が内側に輪止め（３）を備えたクラッチリング（１）を有し、輪止めは、それぞれペアで互いに作用し、円状にシャフト（２）に取り付けられるクラッチ装置において、
   外側面及び内側面に取り付けられた輪止め（３）を備えた軸方向に移動可能なスライドスリーブ（１６）が１つのシャフト（２，１３）に設けられることを特徴とするクラッチ装置。
2. 輪止め（３）が、クラッチリング（１）とシャフト（２）の間に配置された円形ケージであるケージ（４）の凹部（５）に収容され、凹部（５）は、ケージ（４）の周囲に均一に分配されることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ装置。
3. 輪止め（３）が、輪止め（３）内の半径方向内側又は半径方向外側に配置された円形ばねリングであるばねリング（６）に収容され、輪止め（３）は、ばねリング（６）を保持するために傾斜スロット（７）を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のクラッチ装置。
4. ばねリング（６）が螺旋ばねリングとして形成されることを特徴とする請求項３に記載のクラッチ装置。

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