JPH066968B2 - 空気圧作動クラッチ及びブレーキ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、共通ハウジングに取り付けられた入力シャフ
トと出力シャフトとから成る、圧縮性流体により、特に
空気圧により作動可能なクラッチ及びブレーキ装置に関
し、この装置においては、該入力シャフトと共に回転す
るクラッチフランジ及び出力シャフトと共に回転するク
ラッチ板が、該ハウジングのクラッチチャンバ内に配置
され、該クラッチ板の縁領域を各環状摩擦ライニングの
軸方向に変位及び介在するにより該クラッチチャンバ又
は該クラッチフランジの端面に選択的に当てることが出
来、二つの作動チャンバが該クラッチ板の両側に設けら
れ、それらには切り替え装置により異なる圧力が加えら
れる。

（従来技術とその問題点） この様な装置は米国特許第３１６６１６７号から公知と
なっている。クラッチフランジ及び摩擦ライニングは比
較的厚いけれどもクラッチ板は薄い。クラッチチャンバ
の軸方向長さは、クラッチフランジ、クラッチ板及び摩
擦ライニングの軸方向厚みの和よりかなり大きい。周方
向ギャップも大きい。摩擦ライニングは、クラッチ板又
は、クラッチチャンバ及びクラッチフランジの端面に当
てることが出来る。クラッチ板は軸方向に変位可能であ
るか又は弾性変形可能である。圧縮空気がハウジングチ
ャンバ、該ハウジング内の環状チャンバ及び入力シャフ
ト内の通路を介してクラッチフランジ及びクラッチ板の
間の作動チャンバに供給される。他の作動チャンバに
は、該ハウジング内の通路及びハブ部材を囲むハウジン
グの環状チャンバを介して圧縮空気を供給することが出
来る。該装置は、各部分が離れている中立位置と、入力
シャフトが出力シャフトに接続される接続位置と、出力
シャフトが制動されると制動位置とを取ることが出来
る。

（発明の要約） 本発明は、応答時間が短くなる様に前述の種類のクラッ
チ及びブレーキ装置を作動されるという課題に基づいて
いる。

この課題は、本発明により、二つの摩擦ライニングをク
ラッチ板及び／又は少なくとも一つの端面の周辺凹部に
配置し、クラッチチャンバの軸方向長さをクラッチフラ
ンジ、クラッチ板及び摩擦ライニングの軸方向厚みの和
より小さくし、クラッチチャンバを両側でシールと接触
させ、該シールを、クラッチチャンバに隣接するハウジ
ング孔と、該孔内に配置されたクラッチフランジ又はク
ラッチ板のハブ部材との間に配置することにより解決さ
れる。

圧縮性流体を使って、特に空気圧を利用してクラッチ及
びブレーキ装置を作動させる場合には、体積変化がスト
ロークに依存して生じるだけではなく、作動チャンバに
おいて所要の圧力の増減が生じる様に流体の供給、回収
を行なわなければならない。従って、作動中重要なのは
体積変化だけではなく、作動チャンバの容積が出来るだ
け小さい事も重要である。

本発明によると、二つの作動チャンバの容積は従来より
相当小さい。従って、切り替えに要する流体をそれだけ
速やかに作動チャンバに導入したり、作動チャンバから
回収したりすることが出来る。シールは作動チャンバに
空間的に接するだけではなく、また流体の脱出を防止す
る。要するに、非常に短い作動時間を達成することが出
来る。例えば、大気圧を、高圧とではなくて真空と組み
合わせて使うので、二つの作動チャンバの間の圧力差を
比較的小さくして作動させることが出来る。

本発明の他の実施例においては、クラッチ板を出力シャ
フトに固定して、弾性変形を許す厚みの小さいゾーンと
半径方向外方に厚みの大きなゾーンとを設けて、ハブ部
材の近くに配置することが出来る。完全に弾性的に変形
可能な既知の接続板に比べて、この場合、該板表面の大
部分が作動チャンバを満たす様に厚くされている。

これに関して、クラッチ板のクラッチフランジに相対す
る側を実質的に平面とし、切り替え装置から来る導管が
クラッチ板の厚みの小さいゾーンで、クラッチ板とクラ
ッチチャンバの端面との間に画定された作動チャンバに
開口するのが望ましい。弾性ゾーンの故に必然的に幾分
広めになっている作動チャンバの部分が、該導管の口と
直接連通しているので、充填及び排出に余分の抵抗が加
わらない。

クラッチチャンバ及び、クラッチフランジ又はクラッチ
板（これに固着された摩擦ライニングを含む）の間の周
辺ギャップをスロットルギャップとして形成することも
好都合である。切り替えを速やかに行なわせる目的で、
両側の圧力が異るためにクラッチフランジとクラッチ板
との外側の回りに生じ得る流体の流れを阻止するか又は
少なくとも遅らせる。

最も単純な形では、該スロットルギャップが作られるの
は、クラッチチャンバの直径がその中で回転する部材の
直径より僅かに大きいだけだからである。しかし、追加
の手段をとることも出来る。即ち、周辺ギャップをラビ
リンス（labyrinth）シールで構成することが出来る。

好適な実施例では、切り替え装置はクラッチ板に相対す
るハウジングの側に配置され、第１導管がハウジングを
通って、隣りの作動チャンバに通じ、第２導管がハウジ
ングを通り、ハウジング孔とクラッチ板のハブ部材との
間に形成された環状チャンバを通り、且つハブ部材を通
って反対側の作動チャンバに通じる。切り替え装置をハ
ウジングの一方の側に集中されることにより、切り替え
装置の流体継手及び場合によっては電気接続部をも相当
簡単化することが出来る。作動チャンバに通じる導管は
短い。

更に、環状チャンバを、圧力チャンバに接するシールと
別のシールとの間に配置することも出来る。この様にし
た場合、切り替え装置と作動チャンバとの間からの流体
の脱出を防止することが出来、これも作動を速めるのに
役立つ。

密封されるべき高圧の方にリップが向けられたリップシ
ールでシールを構成するのが非常に好都合である。この
様なリップシールは、これにより得られる圧力差に対し
てシールとして作用することが出来る。

少なくともクラッチチャンバを環状チャンバから分離す
るシールは、二重リップシールで構成するべきである。
この様なシールは、両側に交互に生じる圧力差に対して
シールとして作用することが出来る。これは、装置を圧
縮空気又は真空で選択的に作動させる場合には、前記シ
ールのためだけではなく、他のシールのためにも好都合
である。

クラッチフランジ及び／又はクラッチ板を入力シャフト
又は出力シャフトに固定し、該二つのシャフトをその軸
受け内で軸方向に変位可能とし、各シャフトに軸方向位
置設定装置を設けると特に有益である。該設定装置は、
クラッチチャンバ内のクラッチフランジ及びクラッチ板
の軸方向位置の調整をするものである。軸方向寸法が圧
縮されているにも拘らず、部材の静止位置を、特に、制
動及びクラッチ接続中に協動する面と面の間の間隔を、
非常に正確に設定することが出来る。

特に、調整ナットはシャフト上で調整可能であり、クラ
ッチフランジ又はクラッチ板を偏倚させるバネで調整ナ
ットを支承部に対して保持することが出来る。従って、
該バネを圧縮する事により調整を行なうことが出来る。

特に、シャフトが、その内側リングがスリーブによって
離間して保持されている二つの軸方向にオフセットされ
たころ軸受け内に取り付けられており、ハブ部材の端部
が、環状バネ及び支持リングを介在させて、軸方向内側
のころ軸受けの内側リングに対して支持され、調整ナッ
トが、軸方向外側のころ軸受けの内側リングに対して支
持され、ころ軸受けの外側リングが、ハウジングの対向
する段部に対して支持され、軸方向外側のころ軸受けの
外側リングが、環状ばねを介して、段部に支持されるよ
うにすることが有益である。この２つの環状ばね、特に
波形ばねは、ある程度の弾性をもって、その位置を確保
する。

（実施例） 本発明の好適な実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図によると、ハウジング１は略図示した螺子４によ
り相互に接続された二つのハウジング部２、３から成
る。従動入力シャフト５はクラッチフランジ７のハブ部
材６に固定されている。出力シャフト８はハブ部材９を
介してクラッチ板１０に固定されている。クラッチ板の
縁領域の両側において、後者は摩擦ライニング１１、１
２を担持している。前記各パーツはハウジング１のクラ
ッチチャンバ１３に配置されている。摩擦ライニング１
１及び１２は、中立位置からの軸方向変位により、クラ
ッチフランジ７の端面１４又はクラッチチャンバ１３の
端面１５と選択的に接触する。クラッチチャンバ１３の
反対側の端壁１６は端壁１５と平行である。

クラッチフランジ７は、摩擦ライニング１１を受け入れ
る凹部１７をその縁領域に有する。クラッチ板１０は摩
擦ライニング１２を受け入れる凹部１８をその縁領域に
有する。クラッチチャンバ１３の軸方向長さＬは、クラ
ッチフランジ７の軸方向厚みａ、クラッチ板１０の厚み
ｂ、摩擦ライニング１１の厚みｃ、及び摩擦ライニング
１２の厚みｄの和より小さい。クラッチフランジ７はこ
の厚みａを、ハブ部材６と凹部１７との間の全域に亙っ
て有する。クラッチ板１０は、この厚みｂを、縁領域
と、周辺ゾーンの軸方向変位を可能にするより薄い弾性
領域との間に有する。

この様にして、クラッチ板１０の両側に、非常に小さな
容積の二つの作動チャンバ２０、２１が得られる。摩擦
ライニング１１、１２のストローク長さは約１mmの範囲
内であり、好ましくは0.1mmである。作動チャンバの高
さが非常に小さいので、空気等の圧縮性流体により作動
チャンバ中に所望の圧力を非常に速やかに作ることが出
来る。

クラッチチャンバ１３は、一方の側で、クラッチフラン
ジ７のハブ部材６と、フランジを囲むハウジング孔２３
との間に配置されたシール２２に接する。他方の側で、
該チャンバは、クラッチ板１０のハブ部材９と、これを
囲むハウジング孔２５との間に配置されたシール２４に
接する。これらシールは、作動チャンバを小さく保つた
めにも役立つ。

クラッチチャンバ１３の内側周辺部とクラッチフランジ
７の外側周辺部と、摩擦ライニング１１、１２を備えた
クラッチ板１０との間の周辺ギャップ２６はスロットル
ギャップを成しており、即ち、該ギャップは0.5mmより
小さい幅、好ましくは0.1mmより小さい幅、を有する。
これにより、作動チャンバ２０、２１からクラッチフラ
ンジ７及びクラッチ板１０の各反対側への空気の脱出を
防止ないし遅延させることが出来る。

切り替え装置２７は二つの弁２８から成るが、そのうち
の一つだけを図示してある。図示した弁板２９の位置に
おいて、作動チャンバ２０は第１の圧力Ｐ１の通路３０
に接続され、弁板２９の他の位置では該作動チャンバは
圧力Ｐ２の通路３１に接続される。他方の作動チャンバ
２１のための弁２８は逆に作用する。圧力Ｐ１は例えば
大気圧である。圧力Ｐ２は選択的に正圧又は真空とする
ことが出来る。圧力Ｐ１及びＰ２は大気圧とは異なる二
つの相異なる圧力であってもよい。

一方の弁２８はハウジング通路の形の導管３２を介して
クラッチ板１０の弾性部材１９の領域のクラッチチャン
バ１３の端部１５と連通する。他方の弁２８を作動チャ
ンバ２０に接続する導管は、ハウジング孔３３と、ハブ
部材９及びハウジング孔２５との間の環状チャンバ３４
と、このハブ部材９内の通路３５とから成っている。環
状チャンバ３４は、一方の側ではシール２４に、他方の
側では、ハブ部材９とインサートリング３７との間に配
置されたシール３６に接する。

作動チャンバ２０内の圧力が作動チャンバ２１内より高
ければ、出力シャフト８は、クラッチチャンバ１３の端
面１５に当接する摩擦ライニング１２により制動され
る。作動チャンバ２１内の圧力が作動チャンバ２０内よ
り高ければ、出力シャフトは、クラッチフランジ７の端
面１４に当接する摩擦ライニング１１により入力シャフ
ト５に接続される。切り替え装置２７が、通路３０及び
３１を同じ圧力に接続するというもう一つの切り替え能
力を持っている場合には、クラッチ板は、出力シャフト
８が自由に回転出来る中立位置を取ることが出来る。

入力シャフト５は二つのころ軸受け３８、３９に取り付
けられ、出力シャフト８は二つのころ軸受け４０、４１
に取り付けられている。クラッチフランジ７の軸方向長
さを設定するため、調整ナット４２が入力シャフト５の
螺子４３に螺合されている。クラッチ板１０の軸方向位
置を設定するため、調整ナット４４が出力シャフト８の
螺子４５に螺合されている。二つのころ軸受け３８、３
９の内側リングはスリーブ４６により離間して保持され
ている。ハブ部材６の端面は、波形リングバネ４７と支
持リング４８とを介在させて軸方向内側のころ軸受け３
９の内側リングに対して支持されている。調整ナット４
２は軸方向外側のころ軸受け３８の内側リングに対して
支持されいる。軸方向内側のころ軸受け３９の外側リン
グはハウジングの段４９に対して位置している。他方の
ころ軸受け３８の外側リングは、波形リングバネ５０を
介在させてハウジングの第２の段５１に対して支持され
ている。同様にころ軸受け４０及び４１についてはスペ
ーシングスリーブ５２、波形環状バネ５３及び支持リン
グ５４があり、これらは、調整ナット４４と同様にし
て、内側リング並びにハウジング段５５と共同し、波形
リングバネ５６は二つのころ軸受けの外側リングのため
に別のハウジング段５７と共同する。調整ナット４４を
例えば時計回り方向に回転させると、調整ナット４４と
ハブ部材９との間の間隔は小さくなり、波形リングバネ
５３は圧縮される。ハウジング肩部５５によってころ軸
受け４０、４１の外側リングの位置及び内側リングの位
置が決定されるので、この様にして非常に正確にクラッ
チ板１０の軸方向位置を設定することが出来る。クラッ
チフランジ７についても同様である。

第３図はスロットルギャップ２６と関連させてラビリン
スシール５８を示す。この目的のために、クラッチフラ
ンジ７及び摩擦ライニング１１及び１２の外側周辺部に
はチャネル又は溝５９が設けられている。また、クラッ
チ板１０は、隣接する部材より僅かに小さな直径を有す
る。従って、スロットルギャップ部分の後には膨張チャ
ンバが続くので、圧力は段階的に減少し、実質的な空気
流は生じない。

第４図はラビリンスシール６０を示し、この場合、ギャ
ップ２６はクラッチチャンバ１３の周壁の溝又はチャネ
ル６１とつながっている。これも同じく既知のラビリン
スシール効果を与える。

第５図において、シール２４の代わりに二重リップシー
ル６２が設けられている。一方のリップ６３は作動チャ
ンバ２１に面し、他方のリップ６４は環状チャンバ３４
に面している。また、該リップは環状バネで偏倚させら
れている。密封効果は高圧側のチャンバに面するリップ
により常に得られている。同様の二重リップシールをシ
ール２２及び３６と置き換える事も出来る。

本発明の基本概念から逸脱せずに図示実施例から多くの
変更を為す事が出来る。例えば、摩擦ライニング１１、
１２をクラッチフランジ７及び／又はクラッチチャンバ
の端壁に当てることが出来る。クラッチ板１０が出力シ
ャフト８上で変位可能であれば、その厚みをハブ部材９
に及ぶｂとすることが出来る。凹部１７及び１８を共に
クラッチ板１０に形成する事も出来る。その様な凹部を
クラッチチャンバ１３の端壁１５にも設けることも出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクラッチ及びブレーキ装置の略縦断面
図である。 第２図は第１図の円Ａ内の実際の作動ゾーンの拡大図で
ある。 第３図はこの作動ゾーンの別形である。 第４図はこの作動ゾーンの更に別の形である。 第５図は二重リップシールの断面図である。 １……ハウジング、 ２，３……ハウジング部、 ４……螺子、 ５……従動入力シャフト、 ６……ハブ部材、 ７……クラッチフランジ、 ８……出力シャフト、 １０……クラッチ板、 １１，１２……摩擦ライニング、 １３……クラッチチャンバ、 ２０，２１……作動チャンバ、 ２２，２４，３６……シール、 ２６……周辺ギャップ、 ２７……切り替え装置、 ２８……弁、 ３４…環状チャンバ、 ３７……インサートリング、 ３８，３９，４０，４１……ころ軸受、 ４２，４４……調整ナット。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】共通ハウジングに取り付けられた入力シャ
   フトと出力シャフトを備え、圧縮性流体、とくに空気圧
   により作動可能なクラッチ及びブレーキ装置であって、
   前記入力シャフトとともに回転するクラッチフランジ及
   び前記出力シャフトとともに回転するクラッチ板が、前
   記ハウジングのクラッチチャンバ内に配置され、前記ク
   ラッチ板の縁領域を各環状摩擦ライニングの軸方向変位
   及び介在により前記クラッチチャンバまたは前記クラッ
   チフランジの端面に当接可能であり、二つの作動チャン
   バが前記クラッチ板の両側に形成され、切換え装置によ
   って異なる圧力が加えられ得るクラッチ及びブレーキ装
   置において、前記２つの摩擦ライニング（１１、１２）
   が、前記クラッチ板（１０）および／または端面（１
   ４、１５）の少なくとも一つの周辺凹部（１７、１８）
   内に配置され、前記クラッチチャンバ（１３）の軸方向
   長さ（Ｌ）が、前記クラッチフランジ（７）、前記クラ
   ッチ板（１０）および前記摩擦ライニング（１１、１
   ２）の軸方向厚み（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）の和より小さく、
   前記クラッチチャンバ（１３）が、その両側において、
   シール（２２、２４）により境界づけられ、前記シール
   （２２、２４）が、前記クラッチチャンバ（１３）に隣
   接するハウジング孔（２３、２５）と、該孔内に配置さ
   れた前記クラッチフランジ（７）またはクラッチ板（１
   ０）のハブ部材（６、９）との間に配置されていること
   を特徴とするクラッチ及びブレーキ装置。
2. 【請求項２】前記クラッチ板（１０）が、出力シャフト
   （８）に固定されるとともに、ハブ部材（９）の付近に
   薄くて弾性変形可能なゾーン（１９）を備え且つその半
   径方向外方に、より大きな厚み（ｂ）のゾーンを備えて
   いることを特徴とする請求項１記載のクラッチ及びブレ
   ーキ装置。
3. 【請求項３】前記クラッチ板（１０）の前記クラッチフ
   ランジ（７）に面する側が、ほぼ平らであり、前記切り
   替え装置（２７）から来る導管（３２）が、前記クラッ
   チ板の薄い領域において、前記クラッチ板と前記クラッ
   チチャンバ（１３）の端面（１５）との間に形成された
   作動チャンバ（２１）に開口していることを特徴とする
   請求項２記載のクラッチ及びブレーキ装置。
4. 【請求項４】前記クラッチチャンバ（１３）と、前記摩
   擦ライニング（１１、１２）とが固着された前記クラッ
   チフランジ（７）または前記クラッチ板（１０）との間
   の周辺ギャップ（２６）がスロットルギャップとして形
   成されていることを特徴とする請求項１ないし３記載の
   クラッチ及びブレーキ装置。
5. 【請求項５】前記周辺ギャップ（２６）が、ラビリンス
   シール（５８、６０）を有することを特徴とする請求項
   ４記載のクラッチ及びブレーキ装置。
6. 【請求項６】前記切り替え装置（２７）が、前記ハウジ
   ング（１）の前記クラッチ板（１０）に面する側に配置
   され、第１の導管（３２）が前記ハウジングを通って隣
   りの作動チャンバ（２１）に通じ、第２の導管（３３、
   ３４、３５）が、前記ハウジングを通り、ハウジング孔
   （２５）と前記クラッチ板のハブ部材（９）との間に形
   成された環状チャンバ（３４）を通り、且つ前記ハブ部
   材を通って反対側の作動チャンバ（２０）に通じている
   ことを特徴とする請求項１ないし５記載のクラッチ及び
   ブレーキ装置。
7. 【請求項７】前記環状チャンバ（３４）が、前記クラッ
   チチャンバ（１３）に接するシール（２４）と別のシー
   ル（３６）との間に配置されていることを特徴とする請
   求項６記載のクラッチ及びブレーキ装置。
8. 【請求項８】前記シール（６２）がリップシールであ
   り、そのリップはシールするべき高圧側に向けられてい
   ることを特徴とする請求項１ないし７記載のクラッチ及
   びブレーキ装置。
9. 【請求項９】少なくとも、前記クラッチチャンバ（１
   ３）を前記環状チャンバ（３４）から分離するシール
   （６２）が、二重リップシールであることを特徴とする
   請求項６ないし８記載のクラッチ及びブレーキ装置。
10. 【請求項１０】前記クラッチフランジ（７）及び／又は
    前記クラッチ板（１０）が、それぞれ、入力シャフト
    （５）及び出力シャフト（８）に固定されており、該二
    つのシャフトが、その軸受け（３８ないし４１）内で軸
    方向に変位可能であり、各シャフトに軸方向位置調整装
    置（４２；４４）が設けられていることを特徴とする請
    求項１ないし９記載のクラッチ及びブレーキ装置。
11. 【請求項１１】前記調整ナット（４２；４４）が、前記
    シャフト（５；８）上で調整可能であり、前記クラッチ
    フランジ（７）又はクラッチ板（１０）を偏倚させるバ
    ネ（４７；５３）が調整ナットを支承部に対して保持す
    ることを特徴とする請求項１０記載のクラッチ及びブレ
    ーキ装置。
12. 【請求項１２】前記シャフト（５、８）が、その内側リ
    ングがスリーブ（４６；５２）によって離間して保持さ
    れている二つの軸方向にオフセットされたころ軸受け
    （３８、３９；４０、４１）内に取り付けられており、
    前記ハブ部材（６；９）の端部が、環状バネ（４７；５
    ３）及び支持リング（４８；５４）を介在させて、軸方
    向内側の前記ころ軸受け（３８；４０）の前記内側リン
    グに対して支持され、前記調整ナット（４２；４４）
    が、軸方向外側の前記ころ軸受け（３８；４１）の前記
    内側リングに対して支持され、前記ころ軸受けの外側リ
    ングが、ハウジング（１）の対向する段部（４９、５
    １；５５、５７）に対して支持され、前記軸方向外側の
    前記ころ軸受け（３８；４１）の外側リングが、環状ば
    ね（５０；５６）を介して、段部に支持されることを特
    徴とする請求項１１記載のクラッチ及びブレーキ装置。