JPH08285088A - 空気圧シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピストン部材の摺動方向の寸法の縮小によっ
て装置のコンパクト化を促進すると同時に、スティック
スリップの発生を回避する。 【構成】 リング状のピストン部材３８は、ピストン収
容室３６ｄ内を摺動する際に該ピストン部材３８の外周
面および内周面が前記シリンダ部材３６の外筒３６ｂお
よび内筒３６ａに接触しないように内外径を小さめに設
定し、かつ、前記ピストン収容室３６ｄ内では、外周面
と前記シリンダ部材３６の外筒３６ｂとの間及び内周面
とシリンダ部材３６の内筒３６ａとの間にそれぞれ間隙
Ｓが確保されるように、該ピストン部材３８の内外周に
装着された弾性シール部材４５，４６によってシリンダ
部材３６に弾性支持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気圧シリンダ装置に
関するもので、詳しくは、流体式リターダ装置おいてロ
ータを回転軸に断接する湿式多板クラッチ装置のプレー
ト相互の押圧操作等に用いて好適な空気圧シリンダ装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トラック、バス等の大型車両において、
常時、流体を充満させる流体式リターダ装置を装着する
ものが知られている。流体式リターダ装置は、降坂時、
高速からの減速時等に制動トルクを発生させ、常用ブレ
ーキの温度上昇によるフェードを防止し、車両の安全性
及び摩擦材の耐久性を向上させる。

【０００３】従来の流体式リターダ装置として、例えば
特開平４−１８５７５９号に開示されるものがある。こ
の流体式リターダ装置は、図４に示すように、車輪と共
に回転する回転軸１６に相対回転不可能に固定可能なロ
ータ１８と、ロータ１８に対向して設けられると共に車
体側部材に実質的に固定されるステータ１９と、回転軸
１６とロータ１８とを断接可能なクラッチ装置１７とを
備える。そして、クラッチ装置１７は、ロータ１８に固
設され、プレッシャプレート３４及び複数枚のセパレー
タ３１を回転軸１６の中心軸線方向に移動自在に支持す
ると共にケース１４側に回転自在に支持されるセパレー
タケース３３と、前記プレッシャプレート３４及びセパ
レータ３１の間に配置され、回転軸側部材に中心軸線方
向に移動自在に支持されるクラッチプレート３２とを有
し、ロータ１８、ステータ１９及びクラッチ装置１７
が、作動液体を充填し、車体側部材に固定するケース１
４に収容されている。

【０００４】このような流体式リターダ装置は、ロータ
をクラッチ装置によつて回転軸側に接続固定して、ステ
ータとロータとの間の作動液体の速度エネルギによって
制動トルクを発生させる。このステータ及びロータを収
容するケース内には、常時作動液体が充填されている。
車両の走行中において流体充満式の流体式リターダ装置
を作動させれば、その作動開始初期において、充満する
作動液体の撹拌によって急激に制動トルク値が上昇し、
最大を示すピークトルク値に達する。このピークトルク
値は、作動液体の圧力に比例して生ずる。ピークトルク
値に達した後は、ほぼ平坦な定常的な設定トルク値に収
束する。

【０００５】ところで、図４にも示したように、クラッ
チ装置１７におけるプレート相互の押圧操作は、ケース
１４の外面に固定された空気圧シリンダ装置１によって
行うようにしている。この空気圧シリンダ装置１は、ケ
ース１４の外側に固定されたシリンダ部材２内の圧力室
３に図示略のクラッチ制御装置から所定の圧力空気が供
給されると、圧力室３を画成しているピストン部材４が
プランジャ部材３９をロータ１８側に移動させる。この
プランジャ部材３９は、ケース１４を液密かつ摺動自在
に貫通しており、ロータ１８側への移動に伴って、スプ
リング４０の付勢力でプランジャ部材３９側に当接され
ている接続部材４１がプランジャ部材３９と一緒にロー
タ１８側に移動し、該接続部材４１と一緒にロータ１８
側に移動するプレッシャープレート３４がクラッチプレ
ート３２及びセパレータ３１相互を密着状態に押圧し
て、ロータ１８が回転軸１６に連結された状態とするも
のである。

【０００６】ここに、前記シリンダ部材２は、内筒２ａ
と外筒２ｂとによってリング状のピストン収容室を形成
したもので、前記内筒２ａと外筒２ｂとを連結している
シリンダ底部に空気流入口２ｃが形成されている。一
方、前記ピストン部材４は、前記外筒２ｂの内周面に密
着する弾性シール部材６が装着される外周部シール溝４
ａと前記内筒２ａの外周面に密着する弾性シール部材７
が装着される内周部シール溝４ｂとを有したリング状を
成して、前記ピストン収容室に摺動可能に装着されて、
前記空気流入口２ｃに連通する圧力室３を画成してい
る。

【０００７】そして、従来では、前記ピストン部材４の
摺動にガタ付きが生じることを防止すること等から、前
記ピストン部材４の内外径は、シリンダ部材２の内外筒
２ａ，２ｂとの間にほとんど隙間を形成せず、該ピスト
ン部材４の内外周面が前記内外筒２ａ，２ｂとの摺動面
と成るように、寸法設定が行われていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、流体式リタ
ーダ装置のクラッチ装置１７のプレート相互の押圧等の
目的に使用する場合、前記ピストン部材４のリング外径
Ｄとしてはかなり大きな寸法とすることが要求される
が、ピストン部材４の摺動方向の移動距離（ストロー
ク）は前記外径Ｄと比してかなり小さい。

【０００９】従って、ピストン部材４の摺動方向の寸法
Ｌを、必要となる摺動方向の移動距離に合せて短縮し
て、空気圧シリンダ装置１のコンパクト化を図ることが
望まれて入るが、リング外径Ｄがかなり大きいため、摺
動方向の寸法Ｌを小さくすると、摺動時にスティックス
リップ（抉り）が発生し易くなり、スティックスリップ
によってピストン部材４の円滑な摺動が損なわれたり、
ピストン部材４やシリンダ部材２の摺動面を破損すると
いう問題を生じ、流体式リターダ装置の信頼性を低下さ
せる虞がある。

【００１０】そのため、従来では、前記スティックスリ
ップが発生しない程度に、ピストン部材４の摺動方向の
寸法Ｌの縮小化を控えているが、このような対応では、
空気圧シリンダ装置１がピストン部材４の摺動方向に大
型化してしまうという問題が生じる。

【００１１】そこで、本発明の目的は上記課題を解消す
ることにあり、リング状のピストン部材の摺動方向の寸
法を小さくしてもスティックスリップの発生を回避する
ことができ、ピストン部材の摺動方向の寸法の縮小によ
って装置のコンパクト化を促進すると同時に、該装置を
使用する流体式リターダ装置等における動作の信頼性を
向上させることのできる空気圧シリンダ装置を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明に係る空気圧シリンダ装置は、内筒と外筒とに
よってリング状のピストン収容室を形成したシリンダ部
材と、前記外筒の内周面に密着する弾性シール部材が装
着される外周部シール溝と前記内筒の外周面に密着する
弾性シール部材が装着される内周部シール溝とを有した
構造をなして前記ピストン収容室に摺動可能に装着され
て前記シリンダ部材に形成された空気流入口に連通する
圧力室を画成するピストン部材とを備え、前記圧力室に
供給される空気圧に応じた前記ピストン部材の進退によ
って該ピストン部材に連結された他の機構を作動させる
空気圧シリンダ装置であって、前記ピストン部材は、ピ
ストン収容室内を摺動する際に該ピストン部材の外周面
及び内周面が前記シリンダ部材の外筒及び内筒に接触し
ないように内外径が小さめに設定され、かつ前記ピスト
ン収容室内では、外周面と前記シリンダ部材の外筒との
間及び内周面とシリンダ部材の内筒との間にそれぞれ間
隙が確保されるように、該ピストン部材の内外周に装着
された弾性シール部材によってシリンダ部材に弾性支持
されていることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明の上記構成によれば、リング状のピスト
ン部材を摺動動作させるためにシリンダ部材の圧力室に
加圧空気が供給された場合、圧力室に供給された加圧空
気の一部は、圧力室に連通しているピストン部材の内外
周の間隙に回り込んで、該ピストン部材を支える。即
ち、ピストン収容室内のピストン部材は、該ピストン部
材の内外周の間隙に回り込んだ加圧空気の力と該ピスト
ン部材の内外周の弾性シール部材の弾性力とでピストン
収容室の中心に浮かぶ如く弾性支持される。

【００１４】従って、ピストン部材のリング外径Ｄと比
して摺動方向の寸法Ｌが極めて小さく設定でき、そのた
めにピストン部材の摺動動作時に、該ピストン部材を傾
けるような抉り力が作用しても、ピストン部材の内外周
に位置している加圧空気と弾性シール部材が弾性変形を
起こして前記抉り力を吸収するべく機能するため、ピス
トン部材の内外周の間隙寸法が変動する程度でピストン
部材の挙動を抑えて、実際にスティックスリップが発生
することを防止することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明に係る空気圧シリンダ装置の実
施例を図面を参照して説明する。図１乃至図３は、本発
明に係る空気圧シリンダ装置の一実施例に用いられる流
体式リターダ装置を示したもので、図１は流体式リター
ダ装置の縦断面図、図２はピストン部材の縦断面図、図
３は流体式リターダ装置の要部拡大図である。流体式リ
ターダ装置１２は、作動液体（通常は、冷却オイルに兼
用される作動油）が満たされるリターダ室１３を有した
ケース１４と、前記リターダ室１３の中心部を挿通する
ようにケース１４を貫通した回転軸１６と、前記リター
ダ室１３内においてクラッチ装置１７を介して前記回転
軸１６に断接されるロータ１８と、前記リターダ室１３
内で前記ロータ１８に対峙するようにケース１４に固定
されて前記ロータ１８との間に作動液体が充満される作
動液体保持空間２０を画成するステータ１９とを備えて
いる。ここに、ステータ１９は、ロータ１８の回転時に
は、作動液体によって効果的に前記ロータ１８に負荷が
かかるように、前記作動液体保持空間２０内の作動液体
をロータ１８に受け渡す。

【００１６】また、ケース１４には、作動液体をリター
ダ室１３内に供給するための作動液体供給ポート２２
と、リターダ室１３内の作動液体を排出するための作動
液体排出ポート２３とが形成されている。そして、前記
作動液体供給ポート２２と前記作動液体保持空間２０と
を連通させる作動液体入口２４が、ロータ１８及びステ
ータ１９相互間の内径側の間隙部２５に配備され、ま
た、作動液体排出ポート２３と前記作動液体保持空間２
０とを連通させる作動液体出口２６が前記ロータ１８及
びステータ１９相互間の外径側の間隙部２７に配備され
ている。

【００１７】また、さらに、所定の冷却機構（図示略）
によって冷却された作動液体を前記作動液体供給ポート
２２を経て作動液体入口２４から前記作動液体保持空間
２０内に送り込むと共に、前記作動液体出口２６から出
てくる作動液体を前記冷却機構に戻す作動液体循環機構
（図示略）が装備されている。

【００１８】また、前記ステータ１９は、横断面形状が
略半円径の溝をリング状に形成するシェル（外殻）２８
と、シェル２８の内面側に固定されてステータ１９から
ロータ１８に受け渡す作動液体の流れ方向を規制する羽
根２９と、前記作動液体入口２４付近となるシェル２８
の内径側の縁部に沿って固設されたリング部材３０とを
備えて構成されている。このリング部材３０は、ロータ
１８及びステータ１９相互間の内径側の間隙部２５から
作動液体保持空間２０内に突出し、作動液体保持空間２
０内における作動液体の流れを規制して、作動液体の作
動液体入口２４からの漏出を抑制するためのものであ
る。

【００１９】そして、前記回転軸１６は図示略の変速機
を介してエンジンの出力軸に接続されており、この回転
軸１６とロータ１８とを断接するクラッチ装置１７は、
図１に示すように、ロータ１８に固設され、プレッシャ
プレート３４及び複数枚のセパレータ３１を回転軸１６
の中心軸線方向に移動自在に支持すると共にケース１４
側に回転自在に支持されるセパレータケース３３と、前
記プレッシャプレート３４及びセパレータ３１の間に配
置され、回転軸側部材に中心軸線方向に移動自在に支持
されるクラッチプレート３２とを有した構成の湿式の多
板クラッチで、空気圧シリンダ装置３５によって接続作
動する。

【００２０】この空気圧シリンダ装置３５では、ケース
１４の外側に固定されたシリンダ部材３６内の圧力室３
７に図示略のクラッチ制御装置から所定の圧力空気が供
給されると、圧力室３７を画成しているピストン部材３
８がプランジャ部材３９をロータ１８側に移動させる。
このプランジャ部材３９は、ケース１４を液密かつ摺動
自在に貫通しており、ロータ１８側への移動に伴って、
スプリング４０の付勢力でプランジャ部材３９側に当接
されている接続部材４１がプランジャ部材３９と一緒に
ロータ１８側に移動し、該接続部材４１と一緒にロータ
１８側に移動するプレッシャープレート３４がクラッチ
プレート３２及びセパレータ３１相互を密着状態に押圧
して、ロータ１８が回転軸１６に連結された状態とす
る。

【００２１】また、図示略のクラッチ制御装置によって
圧力室３７内の圧力空気が抜かれると、前記スプリング
４０の付勢力によって、接続部材４１、プランジャ部材
３９、ピストン部材３８が初期位置に戻され、プレート
３２，３４が離間して、ロータ１８が回転軸１６から切
り離された状態となる。

【００２２】ここに、前記シリンダ部材３６は、図１及
び図３に示すように、内筒３６ａと外筒３６ｂとによっ
てリング状のピストン収容室３６ｄを形成したもので、
これらの内筒３６ａと外筒３６ｂとを連結しているシリ
ンダ底部に空気流入口３６ｃが形成されている。

【００２３】一方、前記ピストン部材３８は、図２及び
図３に示すように、シリンダ部材３６の外筒３６ｂの内
周面に密着する弾性シール部材４５が装着される外周部
シール溝３８ａと、前記内筒３６ａの外周面に密着する
弾性シール部材４６が装着される内周部シール溝３８ｂ
とを有したリング状を成しており、前記ピストン収容室
３６ｄに摺動可能に装着されて前記シリンダ部材３６に
形成された空気流入口３６ｃに連通する圧力室３７を画
成している。

【００２４】また、前記ピストン部材３８は、ピストン
収容室３６ｄ内を摺動する際に該ピストン部材３８の外
周面及び内周面が前記シリンダ部材３６の外筒３６ｂ及
び内筒３６ａに接触しないように、内外径が従来より小
さめに設定されている。そして、さらに、前記ピストン
収容室３６ｄ内では、該ピストン部材３８の外周面と前
記シリンダ部材３６の外筒３６ｂとの間、及びピストン
部材３８の内周面とシリンダ部材３６の内筒３６ａとの
間に、それぞれ間隙Ｓが確保されるように、該ピストン
部材３８の内外周に装着された弾性シール部材４５，４
６によってシリンダ部材３６に弾性支持されている。

【００２５】以上の空気圧シリンダ装置３５では、リン
グ状のピストン部材３８を摺動動作させるため（即ち、
クラッチ装置１７を接続状態にするため）に、シリンダ
部材３６の空気流入口３６ｃから圧力室３７に加圧空気
が供給された場合、圧力室３７に供給された加圧空気の
一部は、圧力室３７に連通しているピストン部材３８の
内外周の間隙Ｓに回り込んで、該ピストン部材３８を支
える。即ち、ピストン収容室３６ｄ内のピストン部材３
８は、該ピストン部材３８の内外周の間隙Ｓに回り込ん
だ加圧空気の力と該ピストン部材３８の内外周の弾性シ
ール部材４５，４６の弾性力とでピストン収容室３６ｄ
の中心に浮かぶ如く弾性支持される。

【００２６】従って、ピストン部材３８のリング外径Ｄ
と比して摺動方向の寸法Ｌが極めて小さく設定でき、そ
のためにピストン部材３８の摺動動作時に、該ピストン
部材３８を傾けるような抉り力が作用しても、ピストン
部材３８の内外周に位置している加圧空気と弾性シール
部材４５、４６とが弾性変形を起こして前記抉り力を吸
収するべく機能し、ピストン部材３８の内外周の間隙寸
法が変動する程度でピストン部材３８の挙動を抑えて、
実際にスティックスリップが発生することを防止するこ
とができる。

【００２７】従って、ピストン部材３８の摺動方向の寸
法Ｌの縮小によって装置のコンパクト化を促進すると同
時に、該装置を使用する流体式リターダ装置１２におけ
る動作の信頼性を向上させることができる。

【００２８】なお、本願発明者等の実験によれば、図４
に示した従来の空気圧シリンダ装置１では、リング外径
Ｄ／摺動方向の寸法Ｌの値が５以上になると、スティッ
クスリップが発生し易くなることが確認されたが、本発
明によれば、リング外径Ｄ／摺動方向の寸法Ｌの値を５
以上にしてもスティックスリップが発生し易くなること
はなく、リング外径Ｄ／摺動方向の寸法Ｌの値を１３に
してもスティックスリップの発生を回避できることが確
認され、前記ピストン部材３８の摺動方向の寸法Ｌの大
幅な縮小が実現可能になった。

【００２９】なお、本発明の空気圧シリンダ装置は、一
実施例において示した流体式リターダ装置に限らず、種
々の装置に利用できることは、いうまでもない。

【００３０】

【発明の効果】本発明の空気圧シリンダ装置によれば、
リング状のピストン部材のリング外径Ｄと比して摺動方
向の寸法Ｌが極めて小さく設定でき、そのためにピスト
ン部材の摺動動作時に、該ピストン部材を傾けるような
抉り力が作用しても、ピストン部材の内外周に位置して
いる加圧空気と弾性シール部材が弾性変形を起こして前
記抉り力を吸収するべく機能するため、ピストン部材の
内外周の間隙寸法が変動する程度でピストン部材の挙動
を抑えて、実際にスティックスリップが発生することを
防止することができる。従って、ピストン部材の摺動方
向の寸法の縮小によって装置のコンパクト化を促進する
と同時に、該装置を使用する流体式リターダ装置等にお
ける動作の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る空気圧シリンダ装置の一実施例に
用いられる流体式リターダ装置の縦断面図である。

【図２】本発明の一実施例におけるピストン部材の縦断
面図である。

【図３】図１の要部の拡大図である。

【図４】従来の流体式リターダ装置における空気圧シリ
ンダ装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１２ 流体式リターダ装置 １３ リターダ室 １４ ケース １６ 回転軸 １７ クラッチ装置 １８ ロータ １９ ステータ ２０ 作動液体保持空間 ２２ 作動液体供給ポート ２３ 作動液体排出ポート ２４ 作動液体入口 ２５ 間隙部 ２６ 作動液体出口 ２７ 間隙部 ２８ シェル ２９ 羽根 ３０ リング部材 ３１ セパレータ ３２ クラッチプレート ３３ セパレータケース ３４ プレッシャープレート ３５ 空気圧シリンダ装置 ３６ シリンダ部材 ３６ａ 内筒 ３６ｂ 外筒 ３６ｃ 空気流入口 ３７ 圧力室 ３８ ピストン部材 ３８ａ 外周部シール溝 ３８ｂ 内周部シール溝 ３９ プランジャ部材 ４０ スプリング ４１ 接続部材 ４５，４６ 弾性シール部材 Ｓ 間隙 Ｌ ピストン部材の摺動方向の寸法 Ｄ ピストン部材のリング外径

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内筒と外筒とによってリング状のピスト
   ン収容室を形成したシリンダ部材と、前記外筒の内周面
   に密着する弾性シール部材が装着される外周部シール溝
   と前記内筒の外周面に密着する弾性シール部材が装着さ
   れる内周部シール溝とを有した構造をなして前記ピスト
   ン収容室に摺動可能に装着されて前記シリンダ部材に形
   成された空気流入口に連通する圧力室を画成するピスト
   ン部材とを備え、 前記圧力室に供給される空気圧に応じた前記ピストン部
   材の進退によって該ピストン部材に連結された他の機構
   を作動させる空気圧シリンダ装置であって、 前記ピストン部材は、ピストン収容室内を摺動する際に
   該ピストン部材の外周面及び内周面が前記シリンダ部材
   の外筒及び内筒に接触しないように内外径が小さめに設
   定され、かつ前記ピストン収容室内では、外周面と前記
   シリンダ部材の外筒との間及び内周面とシリンダ部材の
   内筒との間にそれぞれ間隙が確保されるように、該ピス
   トン部材の内外周に装着された弾性シール部材によって
   シリンダ部材に弾性支持されていることを特徴とする空
   気圧シリンダ装置。