JPH04362318A

JPH04362318A - 動力取出装置のクラッチ機構

Info

Publication number: JPH04362318A
Application number: JP3138699A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Araki; 荒木　康太郎; Toshiya Okayama; 年弥岡山
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1991-06-11
Filing date: 1991-06-11
Publication date: 1992-12-15

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダンプカー、ミキサー
、冷凍車等の特装車両において走行目的以外で必要とさ
れる動力をエンジンより取り出す動力取出装置のクラッ
チ機構に関し、特に、フライホイールより動力を取り出
す動力取出装置のクラッチ機構に関する。

【０００２】

【従来技術】ダンプカー、ミキサー、冷凍車等の特装車
等においては、走行目的以外に動力が必要とされる負荷
装置が取り付けられているため、この動力をエンジンよ
り取り出す目的で動力取出装置（以下、ＰＴＯと称す）
が設置されている。このＰＴＯには、図２に示すように
トランスミッション３４より動力を取り出す方式（以下
、ミッションＰＴＯと称す）、図３に示すようにフライ
ホイール３２より動力を取り出す方式（以下、フライホ
イールＰＴＯと称す）等がある。

【０００３】ミッションＰＴＯは、図２に示すように、
ＰＴＯ３６に動力が伝達されるポジションを変速機３４
に設けてあり、走行中の変速機３４のシフト操作と同じ
操作でＰＴＯ３６とエンジン３０を接続し動力を伝達す
る。この方式では、負荷装置を作動させる必要のない走
行中に負荷装置・ＰＴＯ側の負荷がエンジン３０にかか
らず経済的であるが、動力の断接を走行装置３７のクラ
ッチ３３を介して行われるため、車両の一時停止中等ク
ラッチ３３を切った状態では負荷装置に動力が供給され
なくなる。

【０００４】フライホイールＰＴＯは、図３に示すよう
に、アイドラ歯車３５等を介してクランクシャフト３１
の一端に取り付けられたフライホイール３２より直接動
力を取り出し負荷装置に伝達される。この方式では、一
時停止等により走行装置のクラッチ３３が切られてもエ
ンジン３０が稼働していれば負荷装置に動力が供給され
続けるため、冷凍車等、負荷装置を常に作動し続ける必
要がある車両に対しては、この方式が採用されている。しかし、冷凍車等の車両においても負荷装置を使用しな
い時にはＰＴＯ側への動力の伝達を切りエンジン出力の
ロスを抑える必要があるため、一般にＰＴＯ内部に動力
の断接を行う専用クラッチが設置されている。

【０００５】従来より用いられているＰＴＯ専用クラッ
チの一例を図４に示し、その内容を説明する。ＰＴＯ専
用クラッチ４０のケーシング４１の中心には出力軸４２
が配置され、その周りには円筒状に一体成形された出力
歯車４３がニードルベアリング５３によって相対回転可
能に支承されている。出力軸４２の一端はテーパローラ
ベアリング１４に支承されておりその先で負荷装置側に
動力が伝達される。他端ではインナクラッチハブ５８、
ピストン５２を内蔵したシリンダ装置４９と一体となっ
ており、その先でベアリング５４を介してケーシング４
１に回転可能に支承されている。また、この先端からシ
リンダ装置４９まで出力軸中心には油路５６が設けられ
、出力軸先端部でオイルの吸入口５５を通じ外部の専用
オイルポンプ、又は、パワーステアリングポンプ等に連
通している。

【０００６】出力軸４２に相対回転自在に支承された出
力歯車４３はアイドラ歯車５０と噛合し動力を伝達され
る歯車部６０と、その内壁・インナクラッチハブ間にク
ラッチスペースを成す円筒部６１とによって構成されて
いる。クラッチスペースでは、円筒部内壁に軸方向に切
られたスプライン４６に嵌合され軸方向のみの摺動が可
能となったディスクプレート群４５と、インナクラッチ
ハブ外周の軸方向に切られたスプライン４８に嵌合され
同様に軸方向の摺動のみ可能となったクラッチプレート
群４７が設けられ、これらディスクプレート群４５とク
ラッチプレート群４７とが交互に重合し多板体４４を成
している。多板体４４の一端はインナクラッチハブ５８
に設けられたリブ部５９に当接しており、他端はピスト
ン５２に向かい開放されている。

【０００７】出力軸上に固定された有底円筒状のシリン
ダ装置４９はクラッチスペースに隣接して設けられ、油
圧により摺動するピストン５２の一端は、多板体４４に
当接した状態で保たれている。このピストン・多板体間
より内周には、出力軸の外周に沿いインナクラッチハブ
・ピストン間にコイルスプリング５７が設置されており
、両者を離隔する方向に付勢力を働かせている。

【０００８】エンジン稼働時には、アイドラ歯車５０よ
り出力歯車４３へ歯車部６１を通じ動力が伝達されるた
め、出力歯車４３はディスクプレート群４５と共に回転
する。外部のオイルポンプよりシリンダ装置４９にオイ
ルが送られていない場合、コイルスプリング５７の付勢
力により多板体・ピストン間は離隔されており、多板体
４４の各プレート間は圧接されていない。この時は、各
プレート間に摩擦力は働かないため出力歯車４３から出
力軸４２に動力は伝達されない（クラッチ遮断状態）。

【０００９】エンジン稼働時に外部のオイルポンプより
シリンダ装置にオイルが送られた場合、シリンダ装置内
の油圧が高まり、この圧力をうけたピストン５２はコイ
ルスプリング５７の付勢力に抗して摺動し多板体４４を
押圧する。ピストンに押圧された多板体４４の各プレー
ト間は圧接され強い摩擦力が働くため、出力軸４２は出
力歯車４３と一体となって回転し動力が伝達される（ク
ラッチ接続状態）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ＰＴＯ専用クラッチで
は、エンジンより負荷装置に動力を伝達するため接続状
態とする場合、ピストンは、コイルスプリング、又は、
それに類する弾性部材の付勢力を上回る力で多板体を押
圧しなければならない。ピストンが多板体を押圧するこ
とで出力軸に加えられた強い力は、出力軸にスラスト方
向の力となって働き、前記の従来装置では、この力をテ
ーパローラベアリングを用いた軸受部により受け止めて
いた。しかし、このスラスト方向に働く強い力のためテ
ーパローラベアリングでは接触部分における摩擦により
トルク損失の発生が避けられず出力ロスの原因となって
いた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では前記の課題を
解決するために従来ＰＴＯ専用クラッチに用いられてい
たテーパローラベアリングに代わり以下の構造を採用し
た。出力軸上の従来テーパローラベアリングが配置され
ていた位置に油圧を受圧するフランジ部を形成し、出力
軸・フランジ部・ケーシングより区画形成されオイルシ
ール等により密封された受圧室を設ける。この受圧室は
シリンダ装置の油圧室、吸入口等の油圧回路と連通し、
その内部はシリンダ装置の油圧室と同一の圧力源により
加圧されたオイルにより満たされている。ここで、受圧
室内の加圧されたオイルによりフランジ部を介して出力
軸に働く力の方向は、多板体を介してピストンより出力
軸に加えられる力を相殺する方向とする。また、クラッ
チを接続状態から遮断状態とした時、受圧室の容積を減
少させる方向への出力軸の移動を防止するストッパーを
設置する。

【００１２】

【作用】本発明の受圧室構造を採用したＰＴＯ専用クラ
ッチについて、クラッチ接続状態とした場合を考える。外部ポンプより送られたオイルにより油圧室及び受圧室
内が加圧される。油圧室の加圧によりピストンは摺動を
始め、多板体を押圧するため、出力軸にスラスト方向の
力が働く。同時に、受圧室の加圧によりフランジ部を介
して出力軸にスラスト方向の力が働くが、互いの力が逆
向きのため相殺し合う。

【００１３】次にクラッチ遮断状態とした場合を考える
。油圧室及び受圧室内が減圧されるため、ピストンとフ
ランジ部より出力軸に働いていた力は減少、又は解消さ
れる。新たに出力軸には、減圧されたオイルの圧力に勝
った皿バネの付勢力が働きスラスト方向、この場合受圧
室の容積を減少させる方向に揺動しようとする。しかし
、この揺動はストッパーにより防止されるので、出力軸
の位置と受圧室の容積は一定に保たれる。なお、新たに
受圧室付近にラジアル軸受を設ければ、出力軸に働くラ
ジアル方向の力を受け止めるため、この付近の出力軸の
振動が防止される。

【００１４】本発明のフランジ部の受圧面積と受圧室内
油圧は、（油圧室の油圧）×（ピストンの受圧面積）＝
（受圧室内の油圧）×（フランジ部の受圧面積）関係が
成立している時が最良である。これは、ピストンとフラ
ンジ部より出力軸に働く力が相殺し合い、出力軸をスラ
スト方向に移動させる力が０となるためである。油圧回
路は、（油圧室の油圧）＝（受圧室内の油圧）、（ピス
トンの受圧面積）＝（フランジ部の受圧面積）の時が最
も簡単になるが、（ピストンの受圧面積）＜（フランジ
部の受圧面積）とすればダンパー等により受圧室内の油
圧を下げオイルシールの負担を減らすことが可能である
。また、（油圧室の油圧）×（ピストンの受圧面積）＞
（受圧室内の油圧）×（フランジ部の受圧面積）の受圧
室も、従来のテーパローラベアリング等との併用が可能
であり、この場合新たにラジアル軸受けを設ける必要は
ない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図に示し
、その内容を詳述する。なお、従来技術と同一構造につ
いては各部従来技術と同一符号を付し、その説明を省略
する。（実施例１）図１に示すように、ＰＴＯ専用クラッチ２０のケーシン
グ１の中心には出力軸２が配置され、その周りには円筒
を一体形成した出力歯車３が出力軸２によりベアリング
１８等を介して相対回転自在に支承されている。円筒上
の出力歯車３と出力軸２間の空間がクラッチスペースで
ありディスクプレート群５とクラッチプレート群７が交
互に重合された状態で配置されている。ディスクプレー
ト群５は円筒上を成す出力歯車内壁の軸方向に切られた
スプライン６に摺動可能な状態で嵌合されており、同様
にクラッチプレート群６は出力軸２の外周上軸方向に切
られたスプライン８に摺動可能に嵌合されている。又、
クラッチプレート群７の各狭間には個々のクラッチプレ
ート同士を離隔する方向に付勢力を働かせる皿バネ１７
が介装されている。ディスクプレート群５とクラッチプ
レート群７から成る多板体４の一端にはシリンダ装置９
が配置されており、このシリンダ装置９は多板体４に接
した状態で軸方向に摺動するピストン１２、ピストン・
多板体間に介装されピストン１２を多板体に対し相対回
転可能に保つニードルベアリング１３、吸入口１５を通
じて外部の専用オイルポンプ、又はパワーステアリング
ポンプ等の外部オイルポンプと連通しオイルの加圧・減
圧によりピストン１２を作動させる油圧室１１、より成
る。シリンダ装置９に対して多板体４の反対側には、出
力軸上に固定されピストンの油圧受圧面積と等しい受圧
面積を持つフランジ部２１を設けると共に、多板体４に
対しフランジ部２１の反対側のケーシング１に凹部１０
１を設定し、出力軸２・フランジ部２１・凹部１０１よ
り区画形成された空間を受圧室２８とする。フランジ部
２１は、受圧室内部より加わる圧力に十分に耐えうるだ
けの厚さを備え、その外周・ケーシング間にオイルシー
ル２４を施す。受圧室内にボールベアリング２３による
軸受を設けた上で、フランジ部２１の反対側の出力軸上
にフランジ部外周と同様に出力軸・ケーシング間のオイ
ルシール２５を施し受圧室２８を密封する。この受圧室
２８はシリンダ装置油圧室１１の吸入口１５と連通して
いるおり（連通パイプ２７）、その内部は油圧室１１と
等しい圧力のオイルにより満たされている。また、ケー
シング１の受圧室内壁にはフランジ部２１の受圧室内壁
１２１に対し、出力軸２のスラスト方向の揺動を防止す
るストッパー２２が設けられている。

【００１６】前記ＰＴＯ専用クラッチは従来装置に比べ
て受圧室構造の他に多板体部分とシリンダ装置関係にも
変更箇所があるが、これらは本出願人が特願平３−４９
６０５として出願した発明であり、皿バネの介装により
クラッチ遮断状態においてクラッチプレート間を確実に
離隔し連れ回りを防止することと、出力軸に加わる慣性
モーメントを減少させ出力ロスを防止することを目的と
したものである。

【００１７】次にＰＴＯ専用クラッチ２０の動作につい
て詳述する。負荷装置に動力を伝達するためクラッチ接
続状態とした時（図１下部）、外部オイルポンプの働き
によるオイルの流入により油圧室１１・受圧室２８内部
の油圧が上昇する。油圧室内部の油圧の上昇により、ピ
ストン１２が摺動・図の右方に移動を始め多板体４を押
圧する。皿バネ１７の付勢力に抗して各プレートが圧接
され、摩擦力によりディスクプレート群・クラッチプレ
ート群は一体となって回転し、動力は伝達される。この
時、出力軸２にはピストン１２による多板体４の押圧に
より強いスラスト方向の力が働く。受圧室内部のオイル
には、油圧室内部と等しい圧力がかかっており、特に、
フランジ部壁面はピストン８が油圧室内部の油圧を受圧
する面積と等しい面積を持つため、受圧室内部の油圧に
よりフランジ部２１に働く力の大きさは、ピストン１２
が多板体４を押圧する力の大きさに等しい。このため、
結局、出力軸２に働くスラスト方向の力は打ち消し合っ
てつりあう。

【００１８】再び、負荷装置に動力を伝達する必要が無
くなりクラッチ接続状態からクラッチ遮断状態とする時
（図１上部）、油圧室内は減圧されピストン１２は多板
体４の押圧を止める。ピストン１２の押圧より開放され
た多板体４は、介装された皿バネ１７の付勢力によって
離隔され動力の伝達は遮断される。受圧室２８内部も同
様に減圧されるため、フランジ部２１に働く力は減少す
るが、出力軸２にも皿バネ１７の付勢力がスラスト方向
に働くため、出力軸は受圧室の容積を減少させる方向に
摺動しようとする。しかし、この摺動もフランジ部２１
が受圧室内のケーシング１に突設されたストッパー２２
に当接することで防止されるため、出力軸２の位置は保
たれる。

【００１９】従来の装置では、固体の部品同士が接触す
る軸受に強いスラスト方向の力がかかった時、接触部分
にスラスト方向の力に比例した強い摩擦力が働くことが
避けられないが、本実施例を使用した場合、ピストンよ
り多板体に作用するスラスト方向の力を受圧室内の油圧
により受ける構造のため、摩擦力による出力ロスは低い
レベルに抑えられる。

【００２０】（実施例２）実施例２は、実施例１に対しフランジ部受圧室内壁１２
１の面積をピストンの油圧受圧面積より広く取り、連通
パイプ２７、又は、吸入口２６にダンパーを設け受圧室
内の油圧を油圧室内より低く抑えたものである。この構
造でも（油圧室の油圧）×（ピストンの受圧面積）＝（
受圧室内の油圧）×（フランジ部の受圧面積）の関係が
成立すれば、出力軸に働く力は相殺しあってつり合う。この構造の長所としては、受圧室内の油圧を低下させる
ことができるので受圧室を密封しているオイルシールの
負担を減らすことができる。

【００２１】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明のＰＴＯ
専用クラッチを採用すれば、クラッチを接続状態とする
ために、油圧室の油圧を上げピストンにより多板体を押
圧し、出力軸に強いスラスト方向の力を働かせても、出
力軸を支承する固体部品同士の接触部分（軸受部）には
スラスト方向の強い力は働かないため、従来この出力軸
に働くスラスト方向の強い力により接触部分に働いてい
た摩擦力が解消され、出力ロスの発生を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した実施例１のフライホイール
ＰＴＯ専用クラッチの側面断面図。

【図２】トランスミッションＰＴＯの動力伝達経路を示
すエンジン・変速機部の概略説明図。

【図３】フライホイールＰＴＯの動力伝達経路を示すエ
ンジン・変速機部の概略説明図。

【図４】従来のフライホイールＰＴＯ専用クラッチの構
造を示す側面断面図。

【符号の説明】

１・・・ケーシング、１０１・・・（ケーシング）凹部
、２・・・出力軸、３・・・出力歯車、４・・・多板体
、５・・・ディスクプレート群、７・・・クラッチプレ
ート群、９・・・シリンダ装置、１１・・・油圧室、１
２・・・ピストン、１５・・・（油圧室）吸入口、１６
・・・ケーシング、１７・・・皿バネ、２０・・・（本
発明の）ＰＴＯ専用クラッチ、２１・・・フランジ部、
１２１・・・（フランジ部受圧室）内壁、２２・・・ス
トッパー、２４・・・（フランジ部）オイルシール、２
５・・・オイルシール、２７・・・連通パイプ、２８・
・・受圧室。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒を一体形成した動力取出装置の出力歯
車と、該出力歯車を相対回転自在に支承した出力軸と、
前記円筒に軸方向の移動のみ許容されて設けられたディ
スクプレート群と交互に重合し前期出力軸に軸方向の移
動のみ許容されて設けられたクラッチプレート群から成
る多板体と、前記クラッチプレート群の各挟間を離隔す
る方向に付勢する弾性部材と、油圧によりピストンを揺
動し前記多板体を押圧してこれらを摩擦力により結合せ
しめるシリンダ装置と、前記出力軸と前記出力軸に設け
られたフランジ部とケーシングとにより区画形成された
受圧室と、前記出力軸の揺動を抑えるストッパーと、か
ら成り前記受圧室に油圧が加わることで前記ピストンの
押圧により前記出力軸に働く軸圧を受圧することを特徴
とする動力取出装置のクラッチ機構。