JPH02125113A

JPH02125113A - 摩擦クラツチ

Info

Publication number: JPH02125113A
Application number: JP1242441A
Authority: JP
Inventors: Emil Meyer; エミル・マイヤー; Johann Eichinger; ヨーハン・アイヒンガー
Original assignee: Hurth Verwaltungs GmbH
Current assignee: Hurth Verwaltungs GmbH
Priority date: 1988-09-22
Filing date: 1989-09-20
Publication date: 1990-05-14
Also published as: EP0361030B1; DE3832288A1; EP0361030A1; DE58901032D1; US5012906A; BR8904778A; DE3832288C2; ES2014212A4

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分葺］本発明は、主請求項の上位概念に記載の１．Ｊ擦りラッ
チに関する。この種のタービンは、トラックのような輸
送車両において、燃ｊｌを節約するために使用されるこ
とになっている。

［従来の技術］さまざまな実施形態において公知の圧力媒体操作式の摩
擦クラッチを、前記の目的に利用することはできない、
なぜなら、追加的な制御手段を回避するなめに、連結及
び切り離しの動作が、タービン及び／又は内燃機関の回
転数に依存して、独立的に行われなければならないから
である。また、使用の際のこの要求を満足するａ械的に
切り替え可能な摩擦クラッチは知られていない。

［発明が解決しようとする課題］これに由来して、本発明の基礎とする課題は上位概念に
記載の目的を達成するクラッチを提供することにある。

［課題を解決するための手段］この課題は、主請求項の特徴事項を備える摩擦クラッチ
によって解決される。タービン回転数に依存して回転す
るシリンダ内において、供給流体が、遠心力の作用を受
けて圧力をピストンに対して及ぼす、このピストンは摩
擦体をばねの力に対抗して圧縮せしめる。タービン回転
数が低下し、流体圧力が減少すると、クラッチはばねに
よって再び切り離される。

有利な実施形態が請求項２に記載されている０クラツチ
用の流体として内燃機関の潤滑油を用いること（請求項
３）は、クラッチ操作のために追加的な流体回路が全く
必要でないという意味で本質的な利点をもたらす、いず
れにせよ存在するポンプはクラッチにも油を供給する。

供給される内燃機関の潤滑油の圧力は一定でなく、そし
てシリンダは限定された容積しか有しておらず、しかも
そこにおいてタービン回転数に依存する圧力が形成され
なければならないので、逃がし通孔が備えられている（
請求項４）。この逃がし通孔を介して、圧力形成に不必
要なすべての油が排出されるか、又は場合によっては過
大な潤滑油圧力が低減せしめられる。

ピストンは、合目的的には、意図されない回転を行わな
いように保護される（　ｆｉ￥求項５）。

この場合、ピストンとシリンダ間の限定された相対回転
を、末端出力側の回転数がクラッチの駆動側の回転数よ
りも高くなった時に流体供給を中断せしめるという目的
に利用することができる（請求項６）、これによって、
例えば坂道でローギヤに切り替えた場合のように、内燃
機関の突然の回転数上昇に際して、タービンの過負荷防
止が達成される。クラッチの有利な改良は請求項７に記
載されている。溝を弾圧的に覆うことにより、ピストン
とシリンダ間の相対回転に際して、溝内の流体は非常に
ゆっくりと流出せしめられる。これによってクラッチの
衝撃的な切り離し及び連結が回避される。

請求項８に記載のクラッチの改良は、内燃機関のアイド
リンク時に、タービンが既に又は未だ出力をもたらして
いる場合であっても、タービンを内燃機関から切り離す
という目的に対して有効である。これは、例えば車両の
運転者の足がクラッチペダルから滑り落ちた時のように
、特に突然の回転数低下に際して有意義である０このよ
うな場合に流体供給の中断によって内燃機関からタービ
ンを切り離す手段についての有利な実施形態は、請求項
９に記載されてＬする簡単な手段を用いて１００％の密
封を得ることはできないので、請求項１０に記載の別の
逃がし通孔が推奨される。漏れ油だけを排出させる必要
があり、そして通常の流体供給時にはシリンダ内の圧力
形成が確保されなければならないので、この通孔は非常
に小さな横断面積しか有しない。

特に内燃機関の低速回転領域において甚だしい内燃機間
の振動（回転の不規則成分）がらクラッチを保護するた
めに、請求項１２にしたがって配置することができると
ころの緩衝部材が備えられている（請求項１１）、この
緩衝部材（振動ｖ！街器）は、必ずしもクラッチ内に統
合させる必要はなく、そのクラッチとは別にして、例え
ばクラッチと内燃機関のクランク軸との間に配置された
１つの伝動ステップ内に、又は２つの伝動ステップの中
間に配置させることもできる。

減速を伴わない連結動作の支障のない開始を達成するに
は、請求項１３に記載のクラッチの新たな構成が合目的
的である。それについて、請求項１４には、非常に簡単
な実施形！ぶが記載されている。伝達可能な最大トルク
を制限するために、請求項１５に記載のクラッチの構成
が用いられる。　本発明は、以下において、４つの図面
に示された実施例に基づいて説明される［実施例］伝動ケーシング１内には、遊星歯車装置２と摩擦クラッ
チ３（以下単にクラッチという）と振動緩衝器４とが介
装されている。駆動は、排ガス利用タービン６のタービ
ン軸５によって、固定伝動装置として構成された遊星歯
車装置２の太陽歯車７に対して行われ、同太陽歯車は、
遊星歯車８を介して、内歯車９と、それに連結されたク
ラッチ３とを回転せしめる。さらに詳細に述べるところ
のクラッチ３は、タービンを内燃機１１１０のクランク
軸１５に結合したり切り離したりする。クラッチ３の回
転軸部と内燃機関１０との［ｍに、回転数を適合させる
ための歯車１　］、、！２．１３．１４が配設されてい
る。この歯車は、図示されない特有のケーシング内に支
承されている。クラッチ３の直後の出力側には振動＃１
１街器４が備えられている。

クラッチ３ないし伝動装置の詳細は第２図に示されてお
り、そこでは、対応する部材には第１図と同一の参照数
字が付与されている。遊星歯車装置２の内歯車９は、堅
固かつ液密に連結されな内歯車支持体１９を介して、軸
２ｏに支承されており、同軸２０は伝動ケーシング１及
び遊星支持体１８内に支承されている。ｉａ星支持体】
８は、構造的な理由から、排ガス利用タービン６のケー
シング１６にねじ止めされているが、伝動ケーシング１
に直接固定することもでき、その場合には同伝動ケーシ
ングにケーシング１６がねじ１７によって連結される。

内歯車支持体１つを備える内歯車９は、同時にシリンダ
２１を構成しており、同シリンダ内において環状ピスト
ン２２が摺動可能がっ密封的に案内されている。シール
要素は、公知であるために、図示及び説明を要しない、
シリンダ内の止め輪２３は、環状ピストン２２が摺動可
能であるところの行程を制限する。環状ピストン２２の
環状の付加部には、いわゆる外側ディスク２５の駆動部
を収容するための空所２４が設けられている。この外側
ディスクは、いわゆる内側ディスク２６と共働するもの
で、同内側ディスクは、内側噛合部をもって、歯車１１
のスリーブ状の付加部２７の対応する溝に係合する。こ
のように構成されたディスクバックは、環状ピストン２
２と反対の側において、押圧板２８によって支持される
。この押圧板は皿ばね２９によって連結方向に付勢され
ている。この場合皿ばね２９は、歯車１１において支持
されるとともに、押圧板２８を止め輪３０へ向けて押圧
している。止め輪３０は、クラッチが離されている時に
、ディスクが同止め輪ないし皿ばね２９によって圧縮さ
れないように配置されている。

外部の図示されないポンプによって、シリンダ２１と環
状ピストン２２とによって構成された環状室３１に流体
が連続的に供給される。この場合簡単化のために、内燃
機関の潤滑油ポンプから図示されない管路を経て伝動ケ
ーシング１に供給されるところの内燃機関の潤滑油を問
題にする。このためにケーシング１内には通孔３２．３
３が設けられており、同通孔を経て油が軸２０内の通孔
３４に達し、そこから更に軸２０の半径通孔３５、スリ
ーブ３７の半径通孔３６、シリンダ２１の半径通孔３８
並びに環状ピストン２２の端面スリット３９を経て環状
室３】内に到達する。

意図された潤滑油供給とピストン面の適当な寸法設定と
により、環状室３１内には、タービンの回転数に依存し
て、流体である潤滑油が充填されたシリンダの回転に基
づいて圧力が発生する。この圧力は、皿ばね２９の戻し
保持力が克庵されて、ディスクパック２５．２６が圧縮
されるまで、回転数の２乗に比例して増加する。タービ
ンから出力されたトルクは、歯車１１／　１２，１３．
１４を介して内燃８１関１０のクランク軸に伝達される
。この伝達されたトルクは、摩擦面の数、ディスクの摩
擦係数及びピストンの押圧力に依存しており、同押圧力
は、タービンの回転数に依存する変数である。

この３つの値によって生ずる伝達可能なトルクは、ター
ビンの出力トルクよりも常に大きくなければならない、
しかしながら、この場合、内燃機関からもたらされるト
ルクのピーク値が、タービンを過負荷に至らしめること
は許されない、これは、タービンの最大回転数時におい
てとりわけ重要である。そこでは、クラッチによって伝
達されるトルクはその最大値に達している。この動作時
点において、クラッチによって伝達可能なトルクとター
ビンの出力トルクとの比を、装置全体を、特にタービン
を破壊しない程度の値に制限するために、ピストン２２
の押圧力は、予圧された皿ばね２９によって制限されて
いる。この皿ばねは、ピストン２２によってその予圧力
が与えられた時に、同ピストンが止め輪２３に当接する
まで、相応して退避する。この時の予圧力をさらに上回
ることはありえない、環状室３１内の圧力がさらに増大
すると、結果的にディスク２５．２６がスリップするこ
とになるであろう。

環状室３１内において圧力を生成するには、漏れ損失を
除けば、環状室の容積に相応する量の油のみが必要不可
欠である。しかしながら油は常に供給されるので、余剰
の油を流出させるために逃がし通孔４０が備えられてい
る。この逃がし通孔は環状室３１を伝動装置の内部空間
４１に連通せしめるものである。環状室内において圧力
を支障なく生成させるには、できるだけ周速度の低い箇
所から、即ち環状室３１の最小直径の領域において前記
逃がし通孔を延ばすことが必要である。

ビン４２は、内歯車支持体１９内で、！り擦クラッチ３
の回転軸線に対して平行に液密的に固定されている。こ
のビンは、環状ピストン２２の対応する凹部内に突入し
て、環状ピストンがシリンダ２１に相対的な意図せざる
回転を行うことを阻止している１図示の実施例において
はこの凹部４３は、回転軸線に対して同心的に湾曲して
角度βの範囲で延びている講（第３図）の形態である。

ビン４２は、通常の運転においては、即ちタービン６が
駆動されている場合は、（第３図の）涌４３の右端に当
接している、この理由から、クラッチ３の末端出力側つ
まり環状ピストン２２が、駆動側つまりシリンダ２１よ
りも遠く回転して、これを追い越すほどに、内燃機関の
回転数が突然上昇した場合、この追い越しは、（第３図
の）渭４３の左端にビン４２が当接するまでに限って可
能である〈第３図の一点鎖線の輪郭）、この位置におい
て、環状室、３１への油供給は、シリンダ２１の通孔３
８と環状ピストン２２のスリット３９との間で中断され
て、結果としてクラッチは、その漏れ損失のために切り
離されて、タービン６と内燃機関１０の連結を中止する
ことになる３環状ピストンの相対回転に際して、一端か
ら他端への移動が衝撃的に行われないようにするために
、′ｆＲ４３は環状室３１に対して覆われている。これ
は、各渭に対してそれぞれ１つの板４４を用いるか、又
はすべての渭４３を覆う唯一の環状の板を用いることに
より行うことができる。この場合、板４４は、ばね４５
によって環状ピストンに向けて押圧されており、その結
果溝４３内に存在する油は、ビン４２によって、ばね付
勢された板に抗して必然的にある程度絞られながら流出
せしめられ、それによって所望の緩衝効果が得られるこ
とになる。

ばね４５は、環状ピストン２２に向けて板４４を押圧す
るだけでなく、さらに環状ピストン２２を介してディス
ク２５．２６を、クラッチが切り離された時でも、相互
に接触させるように、その付勢力に関して調節されてい
る。しかしながらこの場合、クラッチは、いぜんとして
十分にスリップしており、そのため環状ピストンの相対
回転が妨げられることはない、つまり、ばね４５は、ク
ラッチの連結過程を容易にするためのいわゆる初期力だ
けを及ぼしている。

内燃機関の低回転領域おいて、特に突然の回転数減少に
際して、タービンを内燃機関から切り離すために、この
ような場合には、クラッチへの油供給の中断が予定され
ている。軸２０には、半径方向の貫通孔内において互い
に向かい合う２つのピストン４６が配設されており、同
ピストンの端面は、ばね４７（第４図）の力を受けて互
いに当接している。ピストン４６の直径が通孔３４の直
径よりも大きいために、同ピストンは通孔３４を遮断す
る。この場合各ピストン４６は、軸２０の回転軸線のと
ころまで通孔３４内に突入する。軸２０の回転数が増加
した際に初めて、ピストン４６は、遠心力の作用を受け
てばね４７の作用に抗して半径方向外側へ押し出されて
、通孔３４の開放ないし油流通を許す、端面で当接する
ピストン４６のために１００％の密封は保証されていな
い、隙間を通過する油が環状室３１内において連結のた
めに十分な圧力を発生させることがないように、シリン
ダ２１内には第２の逃がし通孔４８が設けられている。

この逃がし通孔は、環状室の最大直径領域を伝動装置の
内部空間４１に接続するもので、非常に小さな横断面積
、即ち逃がし通孔４０よりも本質的に小さな横断面積を
有している。もしそうでなければ、通常の運転時におい
ても、環状室３１内に圧力が発生することはないであろ
う。

第２図に示された実施例の形態において、歯車１１．１
２は、いＪだ伝動ケーシング１内に取り付けられている
。この場合歯車１２は、駆動軸４９に回転可能に支承さ
れており、そして振動緩衝器４を介して駆動軸４９に連
結されている。伝動ケーシング１から突出する駆動軸４
つの自由端には、歯車１３が装着されており、同歯車は
この図には示されていない歯車１４と噛合する。クラン
ク軸１５への接続又は歯車】３　１４を備える追加的な
伝動装置への接続のために、前記歯車１３に代えて７ラ
ンジを装着することもできる。第１図に記載の形態にお
いて５振動ＩＩ街器４は、第２図の歯車１１とほぼ同様
な形式で、軸２０に配設されている。この両方の場合に
おいて、内燃機関に由来する特に低回転数領域において
非常に甚だしい回転の不規則成分を、クラッチから、つ
まりはタービン６からも十分に遠ざけておくという役割
を前記振動緩衝器４は持っている。振動緩衝器４は、場
合によっては別個に配置されるにもかかわらず、クラッ
チの本質的な構成要素を成しているこのことは、振動緩
衝器が内燃機関１０のクランク軸１５と本来のクラッチ
３との間の前記以外の箇所に配設されている場合にも通
用する逃がし通孔４０，４８を通って、そしてまた別の
箇所において伝動装置の内部空間４１に達する油は、伝
動ケーシング１の通孔５０を通って直接内燃機関に又は
図示されない通路を経てから内燃機関１０に還流する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のクラッチが組み込まれている伝動装
置の概略図、第２図は、若干構成を変更したこのような伝動装置の断
面図、第３図は、第２図の線Ａ　−Ａに沿った部分断面図、第４図は、第２図の線Ｂ−Ｂに沿った部分断面図である
。３〜・・摩擦クラッチ、４・・・振動緩衝器、９・・・
内歯車、１０・・・内燃機関、１５・・・クランク軸、
２０・・・軸、２１・・・シリンダ、２２・・・環状ピ
ストン、２３・・・止め輪、２５．２６・・・ディスク
、２つ・−皿ばね、３０・・・止め輪、３１・・・環状
室、３４・・・通孔、４０・・・逃がし通孔、４２・・
・ビン、４３・・溝、４４・・・板、４５・・・ばね、
４６．４７・・・ピストン、４８・・・逃がし通孔

Claims

【特許請求の範囲】１、排ガス利用タービンから内燃機関のクランク軸への
出力を伝達する歯車伝動装置のための摩擦クラッチにお
いて、前記摩擦クラッチ（３）は、内燃機関及び／又はタービンの回転数に依存して、自動的に連結すべ
く閉じたり、連結を切り離すべく開いたりするのであっ
て、この場合、摩擦体（ディスク２５、２６）が、駆動
側の回転するシリンダーピストンユニットのピストン（
２２）によって、ばね（皿ばね２９）の力に対抗して、
連結のために圧縮されるようになっており、この場合外
部のポンプからシリンダ（２１）内に供給された流体が
、回転（遠心力）によって前記ピストン（２２）に圧力
を及ぼすことを特徴とする、摩擦クラッチ。２、駆動要素（内歯車９）に連結された前記シリンダ（
２１）は、環状ピストンとして構成された前記ピストン
（２２）を収容するための環状室（３１）と共に構成さ
れ、そして末端出力側に配置された軸（２０）に回転可
能に支承されている、請求項１記載の摩擦クラッチ。３、前記内燃機関（１０）の潤滑油が、クランク操作用
の流体として用いられる、請求項１又は２記載の摩擦ク
ラッチ。４、前記シリンダ（２１）内の少なくとも近似的に最小
の周速度の箇所から延びる少なくとも１つの逃がし通孔
（４０）を介して、前記環状室（３１）が前記摩擦クラ
ッチの周囲に接続されている、請求項２又は３記載の摩
擦クラッチ。５、前記シリンダ（２１）内に軸平行に固定されて前記
環状ピストン（２２）の対応する凹部内に突入する少な
くとも１つのピン（４２）に基づいて、該環状ピストン
（２２）が、意図されない回転を行わないように保護さ
れている、請求項２から４までのいずれか１項記載の摩
擦クラッチ。６、前記少なくとも１つのピン（４２）が、前記ピスト
ンの回転軸線に同心的に湾曲して延びる溝（４３）内に
突入し、この場合前記ピストン（２２）は、前記シリン
ダ（２１）内への流体供給を許容する第１の位置と該シ
リンダ（２１）内への流体供給を中断させる第２の位置
との間において、前記湾曲した溝（４３）の両端部に前
記ピンが衝突することによって限定される前記シリンダ
（２１）に相対的な行程（角度β）だけ、回転可能であ
る、請求項５記載の摩擦クラッチ。７、前記少なくとも１つの湾曲した溝（４３）が、前記
環状ピストン（２２）に弾圧的に当接する板（４４）又
はその類似物によって、前記環状室（３１）に対して覆
われている、請求項６記載の摩擦クラッチ。８、前記内燃機関の低速回転（アイドリング回転数）時
に前記流体供給を中断せしめる手段（４６、４７）を備
える前記各請求項のいずれか１項記載の摩擦クラッチ。９、前記シリンダ（２１）に流体を供給するための同心
的な通孔（３４）を有する軸（２０）内において、２つ
のピストン（４６）が半径方向に配置されており、該ピ
ストンの直径は、少なくとも前記通孔の直径と同じくら
いの大きさであり、そして該ピストンの互いに向かい合
う端部は、前記内燃機関の低速回転に際して、その端面
を相互にばね負荷的に当接させて、前記通孔（３４）を
それぞれ半分ずつ閉鎖し、そして該ピストンは、前記内
燃機関の回転数の上昇に際して、遠心力の作用を受けて
ばね力に抗して油を流通させる、請求項８記載の摩擦ク
ラッチ。１０、少なくとも近似的に最大の周速度の箇所から延び
る、前記少なくとも１つの他の逃がし通孔（４０）と比
べて本質的に小さな横断面積を有する少なくとも１つの
逃がし通孔（４８）を介して、前記環状室（３１）が前
記摩擦クラッチ（３）の周囲に接続されている、請求項
９記載の摩擦クラッチ。１１、前記内燃機関（１０）から出る振動に対して前記
摩擦クラッチを十分に保護するために緩衝部材（４）が
備えられている、前記各請求項のいずれか１項記載の摩
擦クラッチ。１２、前記緩衝部材（４）は、前記摩擦クラッチと前記
内燃機関（１０）の前記クランク軸（１５）との間に配
設されている、請求項１１記載の摩擦クラッチ。１３、前記摩擦体（２５、２６）は、前記摩擦クラッチ
（３）が切り離された場合でも、摩擦面をもって互いに
小さな圧力で当接する、前記各請求項のいずれか１項記
載の摩擦クラッチ。１４、前記少なくとも１つの板（４４）を前記環状ピス
トン（２２）に向けて押圧する前記ばね（４５）が、前
記摩擦面の前記当接を生ぜしめる、請求項１３記載の摩
擦クラッチ。１５、連結に際して前記ピストン（２２）が進み得る行
程は、トルクを制限する目的から、ストッパー（止め輪
３０）によって限定されている、前記各請求項のいずれ
か１項記載の摩擦クラッチ。