JPS6396320A - 流体圧式クラツチ装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、走行車両の変速装置や、産業機械、工作機
械等における動力伝達部切換装置に用いられる流体圧式
クラッチ装置に関する。

〔従来の技術〕

動力の伝達の断接をおこなう機構の一つに摩擦板を利用
したクラッチ機構がある。このクラッチ機構は、駆動側
のクラッチ板と被駆動側のタラッチ板との少なくとも一
対のクラッチ板を設け、両クラッチ板を互いに接離する
ことにより、駆動力の伝達、伝達解除をおこなうように
なっている。

これらのクラッチ板の接離動作に際しては、油圧などの
流体圧を利用して増力するものと、増力なしでおこなう
ものがあり、駆動力の大きなものでは、駆動力の伝達が
確実になり、かつ操作性を向上させるため、上述の油圧
を利用したものが多い。

この油圧を利用したクラッチ装置の一例を第３図に示す
。

第３図において、クラッチ装置３０は、ケーシング１と
、このケーシング１に対して軸受３を介して回動自在に
支持され、図示しない駆動源によって回転駆動される駆
動軸２と、駆動軸２の外周部に一端が開放された状態で
筒伏に形成されたシリンダ４ｂと、シリンダ４ｂの内面
に摺動自在に装着されたピストン５と、ピストン５に連
動して作動する駆動側クラッチｗ、８と、このクラッチ
板８と当接して駆動力を第１の被動歯車６を介して第２
の被動歯車７に伝達する被駆動側クラッチ板９とから主
に構成されている。

シリンダ４ｂの内面に装着されたピストン５は、該シリ
ンダ４ｂの内面と駆動軸２の外面との間に円環状の閉空
間を形成し、この閉空間がピストン５の作動に寄与する
１ンソンダ室４となっている。

上記ピストン５は、駆動軸２の外周部に嵌着されたばね
受１０に一方が当接し、他方がピストン５の一端面に当
接する戻しばね１１により、常時シリンダ室４の底面４
ａ側に弾性付勢されている。

また、駆動側クラッチ板８は、シリンダ４ｂの内周面の
軸方向に設けたスプライン４ｃに、駆動側２の軸方向に
可動に回転止めされて複数枚装着されている。そして、
さらに第１の被動歯車６に設けた上記スプライン４ｃと
同方向に延びるスプライン６ａに、軸方向に可動で、か
つ回転止めされた複数の被駆動側クラッチ板９が、それ
ぞれ、上記各駆動側クラッチ板８の間に位置するように
装着しである。また、駆動側クラッチ板８群の反ピスト
ン配設側には、駆動側クラッチ板８の移動を阻止し、か
つピストン５からの圧力を受ける止め板４ｄが設けられ
ている。

第１の被動歯車６は、被駆動側クラッチ板９とスプライ
ン６ａを介して接続され、該被駆動側クラッチ板９から
受けた駆動力を、第２の被動歯車７に伝達し、この第２
の被動歯車から所定の駆動力伝達部位に駆動軸２から受
ける駆動力を伝達するものである。

また、駆動軸２の内部には、一端がシリンダ室４に開放
され、他端がケーシング１の内部に形成された通路１３
に連通ずる流体路１２が形成されており、該通路１３か
ら圧油をシリンダ室４に供給することによりピストン５
の駆動が可能になる。

一方、上記のように構成されたクラッチ装置３０を駆動
する制御装置３１は、作動流体源としての油圧源１４か
らの圧油を、流体通路として形成した管路１５を介して
ケーシング１に形成した通路１３に供給する方向切換弁
１６と、方向切換弁１６を操作する操作レバー１６ａと
からなり、操作レバー１６ａを切り換えることにより、
圧油の供給および供給停止が可能である。この制御装置
３１に使用されている方向切換弁１６は３ポ一ト２位置
のもので、油圧源１４との接続を断つときは、管路１５
は油圧タンク２９に開放されるようになっている。

次に、上記のように構成されたクラッチ装置Ｅ３０と制
御装置３１の動作について説明する。

まず、駆動軸２が駆動源からの駆動力を受けて回転して
いるときには、ピストン５と駆動側クラッチ板８も該駆
動軸２と一体となって回転する。

この際、方向切換弁１６が第３図のａ位置にあると、シ
リンダ室４は、流体路１２）通路１３、管路１５を介し
て油圧タンク２９内に開放されているので、ピストン５
には油圧力は作用せず、それ故、該ピストン５は戻しば
ね１１の弾性力によりシリンダ室４の底面４ａ側に押し
付けられている。

そして、ピストン５の駆動側クラッチ板８に対向する端
面５ａは、該駆動側クラッチ板８から離間し、該駆動側
クラッチ板８と被駆動側クラッチ板９とは非接触の状態
となっている。したがって、両被動歯車６．７には駆動
力は伝達されず、当然回転しない。

この状態から、操作レバー１６ａを操作して方向切換弁
１６をｂ位置に切り換えると、油圧Ｂ１４からの圧油は
、管路１５、通路１３および流体路１２を経てシリンダ
室４内に流入する。そして、この流体圧によってピスト
ン５に発生する力が、戻しばね１１の弾性力に打ち勝つ
と、ピストン５はシリンダ室４の反底面４ａ側方向、す
なわち図示矢印入方向に押し出される。これにより、ピ
ストンＳの反底面４ａ側の端面５ａと、駆動側クラッチ
板８の底面４ａ側の端面８ａとが接触し、さらに、駆動
側クラッチ板８の反底面４ａ側の端面８ｂと被駆動側ク
ラッチ板９の底面４ａ側の端面９ａとが、また、被駆動
側クラッチ板９の反底面４ａ側の端面９ｂと隣接するｖ
Ｌ＠側クラりチ仮８の底面側の端面８ａとが、各クラッ
チ板８，９についてそれぞれ接触する。この接触により
駆動軸２の駆動力は、各クラッチ板８．９相互の摩擦力
により第１の被動歯車６に伝達され、さらに、第２の被
動歯車７にも伝達され、両者の減速比に応じて両被動歯
車６，７は共に回転を始め、後段の機械要素に駆動力を
伝達する。

ところで、このような構成のクラッチ装置において、両
被動歯車６．７に駆動軸２側から伝達可能なトルクは、
上記駆動側クラッチ板８と被駆動側クラッチ板９相互の
接触部の摩擦係数を一定とすると、シリンダ室４内の圧
力Ｐｃで決定される。

したがって、第２の被動歯車７側の負荷容量によっては
、シリンダ室４内の圧力Ｐｃを急激に高めると、瞬時に
駆動力が伝達されることになる。

このときのシリンダ室４内の圧力Ｐｃの変化について説
明する。

まず、方向切換弁１６を操作レバー１６ａによりａ位置
からｂ位置に切り換えると、油圧源１４からシリンダ室
４に圧油が流入する。そして、シリンダ室４内の油圧に
よりピストン５を押す力が戻しばね１１の設定弾性力に
打ち勝つと、ピストン５は図示矢印入方向に移動を始め
る。このときの圧力は、第４図Ｉ点にあたっている。そ
して、方向切換弁１６が引き続いてｂ位置にあると、シ
リンダ室４内の圧力は戻しばね１１の弾性力に比例して
増大し、第４図■点まで上昇した時点でピストン５、駆
動側クラッチ板８および被駆動側クラッチ板９の王者が
密着する。同時に、圧力Ｐｃは■点から急上昇し、第４
図■点で示す油圧源１４の設定圧になり、クラッチ板８
．９相互が滑ることなく一体となって回転し、駆動力が
伝達される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このようにシリンダ室４内の圧力Ｐｃが急激に
高まって王者が一体となって回転し、瞬時に駆動力が伝
達されると、駆動する機械本体に衝撃を与えることにな
るので、機械本体に損傷を及ぼしたり、寿命を短か（す
るといった問題を引き起こす結果となっていた。

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その
目的は、滑らかな動力伝達を可能とし、駆動する機械本
体に損傷を及ぼしたり、寿命を短かくする虞れのない流
体圧式クラッチ装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

従来技術が抱える問題点を解決し、上記目的を達成する
ため、この発明は、駆動軸と、駆動軸と一体的に回転す
るシリンダと、該シリンダ内の軸方向に摺動自在に装着
されたピストンと、該ピストンを常時シリンダの閉鎖端
側に付勢する付勢手段と、該ピストンに連動して駆動軸
の軸方向に移動可能な駆動側の摩擦板と、駆動側の摩擦
板と当接し、その当接力に応じた駆動力が伝達される被
駆動側の摩擦板と、被駆動側の摩擦板から受けた駆動力
を後段の機械要素に伝達する伝達手段と、を備え、該ピ
ストンとシリンダとによって形成されるシリンダ室に流
体を供給して該ピストンを作動させ、駆動力の伝達制御
をおこなうものにおいて、上記ピストンにシリンダ室に
開放された副シリンダ室を形成し、該副シリンダ室の容
積を減じる方向に副ピストンを付勢する付勢手段ととも
に副ピストンを該副シリンダ室に装着した構成にしであ
る。

〔作　用〕

上記手段によれば、ピストン室に作動流体が供給されて
、ピストンが移動し、ピストンと駆動側の摩擦板および
被駆動側の摩擦板とが密着した時点で、こんどはシリン
ダ室に開放された副シリンダ室に装着された副ピストン
が、副ピストンの付勢手段の付勢力に抗して移動し、副
ピストンの移動が不可能になったときに、シリンダ室内
の圧力が上昇して上記王者が滑ることな（一体となって
回転する。この際、シリンダ室内の圧力は、副ピストン
が移動する間、副ピストンの付勢手段の付勢力に比例し
て除々に上昇し、この間、駆動側の摩擦板と被駆動側の
摩擦板とがシリンダ室内の圧力に応じた伝達トルクをす
べりながら伝達手段を介して後段の機械要素側に伝達す
る。したがって、シリンダ室内の圧力の急激な上昇もな
く、滑らかに駆動力が伝達され、機械全体に衝撃を与え
ることはない。

〔実施例〕

以下、この発明の実施の一例を図面を参照して説明する
。

第１図は、この発明の実施例に係るクラッチ装置とその
制御装置の概略を示す説明図、第２図はシリンダ室内の
圧力変化を示す特性線図である。

以下、第３図に示した従来例と同一もしくは同一とみな
せる構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は適
宜割愛する。

第１図において、クラッチ装置３０は、駆動軸２）ケー
シング１、ピストン５、ピストン５によって作動される
駆動側クラッチ板８、駆動側クラッチ板８と圧接して摩
擦力により駆動トルクを受ける被駆動側クラッチ板９、
および被駆動側クラッチ板９が受けた駆動トルクを後段
の機械要素に伝達する伝達手段としての被動歯車６，７
とから主に構成されている。

上記ピストン５は円環状に形成されているが、その内部
軸方向には、一方がシリンダ室４に開放され、他方が閉
鎖された円筒状の副シリンダ室１７を複数個穿設しであ
る。この各副シリンダ室１７には、円柱状の副ピストン
１８がばね１９により常時シリンダ室４側に弾性付勢さ
れた状態で、軸方向に檜動自在に装着され、副シリンダ
室１７内面に固定されたストッパ２０により、シリンダ
室４の底面４ａ側の位置決めがなされている。該ばね１
９は副ピストン１８の動作を規定するが、上記ストッパ
２０の位置とばね係数を勘案して初期弾性力が設定され
ている。この初期弾性力は、ピストン５が戻しばね１１
の弾性力に抗して移動し、クラッチ板８に密着する時点
での弾性力とほぼ等しくなるように設定され、各ばね１
９は個々に上記初期弾性力の一部を分担するようになっ
ている。

その他、特に説明しない各部は、全て前記従来例と同一
に構成しである。

引き続いて、上記実施例に係るクラッチ装置３゜の動作
について説明する。

第１図において、方向切換弁１６がａ位置にあるとき、
シリンダ室４は流体路１２）通路１３および管路１５を
介して油圧タンク２９に開放されており、それ故、ピス
トン５は戻しばね１１の弾性力により図示矢印Ｂ方向に
押圧され、主ピストン５は主シリンダ４ｂの底面４ａに
圧接している。

これにより、主ピストン５と駆動側クラッチ板８および
被駆動側クラッチ板９とは非接触状態となっている。し
たがって、駆動軸２が回転駆動されていても、被動歯車
６，７には駆動力は伝達されない、また、副シリンダ室
１７に装着された副ピストン１８も、ばね１９に弾性力
により、矢印Ｂ方向に押圧され、ストッパ２０に当接し
ている。

次に、上記のａ位置から操作レバー１６ａを操作して、
方向切換弁１６をｂ位置に切り換えると、油圧タンク２
９からの圧油が管路１５、通路１３および流体路１２を
経てシリンダ室４に流入する。

これにより、シリンダ室４内の圧力Ｐｃが上昇し、第２
図！点に至ると、ピストン５に加わる力が戻しばね１１
の弾性力に打ち勝ち、ピストン５は戻しばね１１の弾性
力に抗して矢印Ａ方向に移動する。移動の過程で、戻し
ばね１１の弾性力に比例して圧力Ｐｃが上昇し、ピスト
ン５、駆動側クラッチ板８および被駆動側クラッチ板９
の王者が密着する第２図■点に達すると、このときのシ
リンダ室４内の圧力Ｐｃによって副シリンダ１７内の副
ピストン１８を押す力が、ばね１９の弾性力に打ち勝ち
、副ピストン１８は矢印Ａ方向に移動を開始する。

この場合も同様に、ばね１９の弾性力に比例して、シリ
ンダ室４および副シリンダ室１７内の圧力Ｐｃが上昇す
る。そして、副ピストン１８が副シリンダ室１７の端面
に当接したときに移動は終了し、圧力は第２図■点の状
態になる。この上記■点から■点に至る間に、シリンダ
室４内の圧力Ｐｃは図示のように上昇し、この圧力Ｐｃ
に見合った伝達トルクが、両クラッチ板８．９から被動
歯車６．７に伝達される。したがって、圧力Ｐｃの急激
な上昇もなく、滑らかに駆動軸２から駆動力が伝達され
、機械全体に衝撃を与えることはない。このように滑ら
かな伝達がおこなわれた後に、上記の如く副ピストン１
８が副シリンダ１７の端面に当接すると、シリンダ室４
および副シリンダ室１７内の圧力Ｐｃは第２図ｍ点から
８点まで急上昇し、油圧源１４の設定圧となる。そして
、設定圧となると、駆動側クラッチ板８と被駆動側クラ
ッチ板９とはもはや滑ることはなく、駆動軸２）両クラ
ッチ板８．９および被動歯車６は一体となって回転する
。。

したがって、上記実施例によれば、 ■　ピストン５にシリンダ室４に開放する小径の副シリ
ンダ室１７を複数個設け、この副シリンダ室１７内を摺
動する常時シリンダ４底面４ａ方向に弾性付勢された副
ピストン１８を該副シリンダ室１７に装着したことによ
り、ピストン５および両クラッチ板８，９が密着した後
に、徐々に密着圧を向上させることが可能になり、伝達
トルクを徐々に大きくすることができるので、滑らかな
動力伝達を実現できる、 ■　また、上記■の理由により滑らかな動力伝達が可能
になったので、動力伝達時の衝撃が除去でき、衝撃が原
因となる機械全体の損傷を除去することができる、 ■　さらに、機械全体の損傷が除去できるので、機械の
寿命を伸ばすことができるとともに、保守・整備も簡単
になり、メンテナンスコストの低減を図ることができる
、 ■　加えて、ピストン５内に複数個の副シリンダ室１７
および副ピストン１８等の付属機構を設けたので、装置
全体を大型化することなく、適切な制御圧を発生させて
、滑らかな動力伝達をおこなうことができる、 等々の種々の効果がある。

〔発明の効果〕

これまでの説明で明らかなように、ピストン内に副シリ
ンダ室や副ピストン等を設けたこの発明によれば、シリ
ンダ室内の圧力の急上昇を抑えることができるので、滑
らかな動力伝達が可能になり、それ故、機械全体に損傷
を与えることがなく、機械の寿命を縮めることのない流
体圧式クラッチ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例に係るクラッチ装置とその
制御装置の概略を示す説明図、第２図は、実施例に係る
クラッチ装置の主シリンダ室内の圧力変化を示す特性線
図、第３図は、従来例に係るクラッチ装置とその制御装
置の概略を示す説明図、第４図は、従来例に係るクラッ
チ装置の主シリンダ室内の圧力変化を示す特性線図であ
る。 １・・・ケーシング、２・・・駆動軸、４・・・シリン
ダ室、５・・・ピストン、６，７・・・被動歯車、８・
・・駆動側クラッチ板、９・・・被駆動側クラッチ板、
１１・・・戻しばね、１４・・・油圧源、１６・・・方
向切換弁、１７・・・副シリンダ室、１８・・・副ピス
トン、１９・・・ばね、２０・・・ストッパ、３ｏ・・
・クラッチ装置、３１・・・制御装置。 ４：　シリンダ°ｔ　　　　　　　　　　　　　１９；
　１丁′０５；　げズＦン　　　　　　　　　　　２０
；　ストヴハ１６．７二オ受動１１飽　　　　　　　　
　ＪＯ１クラッデッ１１ｅ：　Ｍｎ罰７ラーＡ−ｋ　　
　　　３１：　制ｑ＄’ｌｉ。 第２図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）駆動源から駆動される駆動軸と、駆動軸と一体的
   に回転するシリンダと、該シリンダ内の軸方向に摺動自
   在に装着されたピストンと、該ピストンを常時シリンダ
   の閉鎖端側に付勢する付勢手段と、該ピストンに連動し
   て駆動軸の軸方向に移動可能な駆動側の摩擦板と、駆動
   側の摩擦板と当接し、その当接力に応じた駆動力が伝達
   される被駆動側の摩擦板と、被駆動側の摩擦板から受け
   た駆動力を後段の機械要素側に伝達する伝達手段と、を
   備え、該ピストンとシリンダとによつて形成されたシリ
   ンダ室に流体を供給してピストンを作動させ、駆動力の
   伝達制御をおこなうものにおいて、上記ピストンにシリ
   ンダ室側に開放された副シリンダ室を形成し、該副シリ
   ンダ室の容積を減じる方向に副ピストンを付勢する付勢
   手段とともに該副ピストンを該副シリンダ室に装着した
   ことを特徴とする流体圧式クラッチ装置。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項において、副シリンダ
   室が複数個形成されていることを特徴とする流体圧式ク
   ラッチ装置。
3. （３）特許請求の範囲第（１）項において、ピストンが
   駆動側の摩擦板に密着する時点でのピストンを付勢する
   付勢手段の付勢力と、副ピストンを付勢する付勢手段の
   全付勢力とがほぼ等しくなるように、副ピストンを付勢
   する付勢手段の付勢力が初期設定されていることを特徴
   とする流体圧式クラッチ装置。