JPH02154821A - 圧縮流体、特に空気圧縮流体により作動されるクラッチ兼ブレーキ装置 - 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】 本発明は、圧縮流体、特に空気圧縮流体により作動され
るクラッチ兼ブレーキ装置であって、共通のハウジング
内に取付けられ、かつハウジング内のクラッチチャンバ
で終わっている入力シャフト及び出力シャフトを有し、
入力シャフトと共に回転するように固定されたクラッチ
フランジ及びクラッチプレートがクラッチチャンバ内に
配置され、クラッチプレートがクラッチチャンバを異な
った圧力になるように２つの作動チャンバに分け、介在
した摩擦裏当てをクラッチフランジ、またはクラッチチ
ャンバの端部面に適用するクラッチ兼ブレーキ装置に関
する。

このようなりラッチ兼ブレーキ装置は、米国特許第３．
１６６．１６７号明細書く第３図）から知られている。

この装置では、圧力差がクラッチプレートの両側で増大
され、クラッチプレートは、圧力の方向により、クラッ
チプレートの摩擦裏当てを、入力シャフトの回転速度ま
で出力シャフトを加速するためにクラッチフランジの摩
擦面に押圧するか、または、出力シャフトを制動するた
めにクラッチチャンバの端部で摩擦面に押圧する。

クラッチプレートはトルクばかりでなくカップリング（
連結）に必要な窄擦力も伝達しなければならない、クラ
ッチプレートを２つのり振部に当接させるために、クラ
ッチプレートは、曲がることができなければならない。

即ち、クラッチプレートは、比較的薄いか、または、例
えば、独国特許第３１　２７　２６２号明細書のように
、弱い領域、即ち、階段状形状を持たなければならない
。

クラッチプレートが薄くなればなるほど、クラッチプレ
ートのリセット力が低くなるので、加えられるカップリ
ング力は容易になるが、伝達できるトルクは小さくなる
。

今、もし大きなトルクを伝達しなければならないとする
と、クラッチプレートは対応して一層厚く作られねばな
らない、このことにより、その増大した固有の抵抗に抗
して摩擦面にクラッチプレートを当接させるために、圧
力を対応して増大させる必要がある。しかしながら、ク
ラッチブレートの両側の圧力差の増大は、摩擦面に対す
る一層高い圧力を生じさせるばかりでなく、クラッチプ
レートを損なう場合がある一層高い応力をクラッチプレ
ートに与える。

米国特許第３，１６６．１６７号明細書（第１図）から
、対応する圧力差が増大するとき、スプライン形状のシ
ャフト上でクラッチプレートを軸線方向に変位すること
も知られている。トルクは、クラッチプレートの補完形
状の溝に係合する出力シャフト上の軸線方向に延びるス
プラインの両側を介して伝達される。もしクラッチプレ
ートを荷重の下で、即ち、大きな加速、丈たは減速中に
変位しなければならない場合には、スプラインの両側と
溝の壁との間の摩擦力は、クラッチプレートの変位が抵
抗を受け、もはやクラッチ兼ブレーキ装置の変位が可能
でなくなるほど、高くなってしまう。

独国特許第８４３　９２９号明細書は、被動クラッチ半
型の慣性モーメントが低い電磁作動式摩擦クラッチを開
示しており、そのクラッチでは、クラッチプレートは磁
石の作用でばねの力に抗してスプライン形状シャフト上
で軸線方向に変位される。この装置は、前述の欠点を持
ち、即ち、荷重の下で、切り替えられると、クラッチの
適当な機能は、作動力が極めて高くない場合にしか保証
されないことである。

本発明の課題は、クラッチプレートに損傷を与える危険
なしに、クラッチプレートの両側の圧力差が高くても作
動できるクラッチ兼ブレーキ装置を、提供することにあ
る。

この課題は、クラッチプレートがすべての荷重条件で出
力シャフトに対してわずかに軸線方向に変位でき、出力
シャフト及びクラッチプレートの周囲と共に回転するよ
うに固定された少なくとも１つの非回転トルクプレート
を有し、トルクプレートがその両側に同一の圧力を受け
る、ような前述の形式のクラッチ兼ブレーキ装置により
解決される。

［入力シャフト］は入力トルクをクラッチフランジに伝
達する任意の手段を意味する０例えば、それは、クラッ
チフランジに連結されたブーりであってもよい。

もしトルクプレートによってクラッチプレートを出力シ
ャフトに連結することを無視するならば、クラッチプレ
ートは出力シャフト上で軸線方向ばかりでなく円周方向
にも変位できる。したがって、出力シャフトとクラッチ
プレートとの間の摩擦が高すぎるのでクラッチプレート
の軸線方向の移動が抵抗を受ける状況は生じえない。ど
んな作動条件でも、クラッチプレートとベアリングの領
域内の出力シャフトとの間に摩擦連結、即ち、確動連結
は存在しない。本発明の構成により、トルク伝達がカッ
プリング力の伝達から分離されている。

摩擦裏当てをクラッチフランジの摩擦面またはクラッチ
チャンバの端部の対して当接させるに必要な力はクラッ
チプレートを横切って軸線方向に加えられる。クラッチ
プレート自体は出力シャフトにトルクを伝達する必要が
ない、その代わり、トルクはクラッチプレートの周囲に
固定したトルクプレートにより伝達される。「周囲」は
、本明細書では、クラッチプレートの外縁部２即ち、円
筒外壁を意味するものと理解されたい、その代わり、ト
ルクプレートは、この外縁部に隣接した領域、例えば、
クラッチプレートの半径の約７０％の内径とクラッチプ
レートの半径に対応する外径とを持つ面上の環状体内で
、クラッチプレートに固定できる。このトルクプレート
はクラッチプレートの移動に従うのに十分なだけ可撓性
でなければならない。

トルクプレートばかりでなくクラッチプレートは、影響
要因とは無関係に仕事を果たすような寸法である。した
がって、クラッチプレートは、もはや曲がる必要がない
ので、以前より厚くできる。

したがって、クラッチプレートは高圧に耐えることがで
き、それにより、クラッチプレートと摩擦面との間の摩
擦力が増大でき、−層高いトルクを伝達できる。トルク
プレートは、同様に、もし高いトルクが伝達される必要
があるならば、厚くできる。トルクプレートの変形は高
い力により生じるが、クラッチプレートが過度の高い応
力を受けることなく２つの作動チャンバ間の高い圧力差
に耐えることができるので、間組は生じない。

クラッチプレートが、実際には摩擦なしで、即ち、実際
上すべての作動条件の下で通常の準擦だけで、即ち、荷
重下ばかりでなく、アイドリンク中も、出力シャフトに
取付けられているので、もはやクラッチプレートがクラ
ッチプレートと出力シャフトとの間の過度の摩擦により
移動する状況に出会うことはない、このクラッチプレー
トはクラッチプレートに作用する力とは独立してこの能
力を有している。

クラッチプレートに作用するクラッチチャンバの２つの
作動チャンバ間の圧力差は、付加的力の荷重下にあるの
で、即ち、ある領域内だけ、即ち、周囲領域内だけのト
ルクプレートのリセット力の下にあるので、クラッチプ
レートにより容易に取り除かれる。このことにより、ク
ラッチプレートにはほとんど応力は発生せず、このため
、破損の危険性が避けられる。トルクプレート自体はど
んな圧力差も受けない、トルクプレート内に発生する応
力は、出力シャフトへの連結とクラッチプレートへの連
結との２つの係合箇所からしか生じない。しかし、これ
らの応力は処理できるものである。

好ましい実施例では、トルクプレートは孔を持つ、この
ようにして、トルクプレートの両側には同一の圧力が得
られ、即ち、トルクプレートの両側では圧力差は増大し
ない。

好ましくは、単一のトルクプレートが設けられて、クラ
ッチフランジから遠い方のクラッチプレートの側に取付
けられる。基本的には、トルクプレートをクラッチプレ
ートの両側に設けることもできる。しかしながら、多く
の場合、単一のトルクプレートで入力シャフトにより加
えられるトルクを伝達するのに十分である。単一のトル
クプレートの実施例が経済的である。

好ましくは、トルクプレートはねじと出力シャフトとの
間にクランプされる。このようにして、トルクプレート
は簡単な方法で出力シャフトに固定できる０組立て中容
易に接近できる。クランピングは、トルクプレートがク
ランピング力に抗して滑ることができるので、過度の大
きなトルクからの保護をスリップクラッチの性質上得る
ことができる利点を持つ。

好ましくは、ねじは円筒ヘッドを持つねじであり、クラ
ッチプレートはねじのヘッドの直径に対応する内径を持
った中央ボアを持ち、クラッチプレートはねじのヘッド
の円筒面に取付けられる。

このことにより、ねじを多数の用途に使用できる。

第１に、ねじはトルクプレートをクランプし、第２にク
ランププレートを取付けるのに役立つ８それにより、こ
れらの２のプレートを互いに心出しできる。

好ましくは、ねじのヘッドの高さは、クラッチプレート
の厚みより大きい。このようにして、クラッチプレート
の軸線方向の案内がその移動の全範囲にわたって保証さ
れる。

好ましい実施例では、ねじは縦のボアを持ち、出力シャ
フトの端部で止まり穴にねじ込まれ、出力シャフトの端
部領域から、両側で少なくとも１つの流路が出力シャフ
トの周囲まで延び、出力シャフトを囲む環状チャンバに
開口し、圧力を受ける。この構造により、空気をクラッ
チプレートに通す簡単な方法が与えられ、このことによ
り、異なった圧力がクラッチプレートの両側で２つの作
動チャンバに発生できる。出力シャフトのすべての角度
位置で、流体は環状チャンバを通してに入れられ、それ
により、圧力が縦の貫通孔を通して入力の側で作動チャ
ンバに伝達される。

好ましくは、０リングを収容する周囲凹部がクラッチプ
レートの円筒ボアに設けられている。クラッチチャンバ
の２つの作動チャンバは、それにより、出力シャフトの
範囲内でシールされる。

ハウジングを通る入力及び出力シャフトの流路がリップ
シールでシールされるのが好ましい。このことにより、
加圧下の流体がシャフトに沿ってハウジングの外に流れ
でない。

別の実施例では、２つの作動チャンバがクラッチプレー
トの周囲でラビリンスシールにより互いにシールされる
。異なった圧力により２つの作動チャンバで増大した圧
力差は、したがって、クラッチプレートの外周を通過し
ても消滅しない。

次に、図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明す
る。

クラッチ兼ブレーキ装置は、共通のハウジングに取付け
た入力シャフト１及び出力シャフト２を有する。このハ
ウジングは、第１半型３及び第２半型４を有し、これら
の半型は、相互連結され、クラッチチャンバ１１を包囲
している。入力シャフトエは、ハウジングの第１半型３
内のベアリング２４に取付けられていて、クラッチチャ
ンバ１１で終わっていて、入力シャフトは、拡大されて
クラッチフランジ５を形成している。出力シャフト２は
、同様に、ハウジングの第２半型４内のベアリング２３
に回転可能に取付けられている。

クラッチチャンバ１１内に配置したクラ・ンチプレート
６は、クラッチチャンバ１１を２つの作動チャンバ９．
１０に分けていて、これらのチャンバは、異なった圧力
を受ける。クラ・ンチプレート６は、２つの摩擦裏当て
７．８を有し、これらの１’Ｊ擦裏当てで、クラッチプ
レートは、クラッチフランジ５、または、出力シャフト
の側のクラッチチャンバ１１の端部２６に適用される。

出力シャフト２は、止まり穴１７内のねじ山１６をその
端部に持つ、ねじ山１６にねじ込まれたねじ１３は、円
筒ヘッド２７を有し５円筒ヘッド上でクラッチプレート
６は、回転でき、中央ボア１４により軸線方向に変位で
きる。トルクプレート１２がねじ１３と出力シャフト２
との間にクランプされていて、クラッチプレート６に連
結されている。この連結は、トルクプレート１２に面す
るクラッチプレート６の側で、即ち、クラッチプレート
６の縁から内方に延びる環状部で実質的に行われる。

ねじ１３は、貫通孔１５を持つ。止まり穴１７の端部領
域から、流路１８が出力シャフト２の外周に延び、環状
チャンバ２８に開口している。この環状チャンバは、流
路（図示せず）により電磁バルブ２２に連通している。

電磁バルブ２２の位置により、流体の圧力が環状チャン
バ２８、流路１８、止まり穴１７、ボア１５を介して作
動チャンバ９に達することができる。第２電磁バルブ（
図示せず）により、流体圧力は、第２作動チャンバ１０
内の圧力に影響を与える第２流路２）内で増大されるこ
とができる。２つの作動チャンバ９、ｌＯ内の圧力を分
離するために、０リングが挿入される周凹溝がクラッチ
プレート６のボア１４に設けられている。クラッチプレ
ート６の外周で、圧力の平衡化がラビリンスシール２９
（第３図）により防止されている。クラッチチャンバは
、リップシール２０により外部からシールされている。

第２図は、トルクプレート１２の平面図である。

トルクプレートの中央には、ボア３０があり、ねじ１３
の軸部がトルクプレート１２を出力シャフト２に固定す
るためにこのボアを貫通している。

さらに、ボア２５があり、これらのボアを通して第２チ
ヤンバ１０内で得られる圧力がトルクプレート１２の両
側で等しく分配されることができる。

次に、作動を説明する。入力シャフト１は絶えず回転し
ている。クラッチフランジ５は入力シャフトと共に回転
する。今、もし流路２）を通して第２作動チャンバ１０
内の圧力が増大すると、クラッチプレート６は入力シャ
フト１に向かって軸線方向に変位される。準擦裏当て７
がそれによりクラッチフランジ５の摩擦面に摩擦接触す
るようになる。クラッチプレートは、回転を始め、クラ
ッチプレートが回転方向でトルクプレートに固定される
ので、トルクプレート１２を伴う、トルクプレートは、
このため、出力シャフト２を加速する。

出力シャフト２を制動するために、第２圧力チヤンバ１
０内の圧力が減少される。バルブ２２が開かれ、圧力が
環状チャンバ２８、流路１８、止まり穴１７及びねじ１
３の縦ボア１５を通って第１作動チャンバ９に達するこ
とができる。圧力は第１作動チャンバ９内で増大し、ク
ラッチプレート６を出力シャフト２に向かって軸線方向
に変位させる。串擦真当で７がクラッチフランジらの摩
擦面から解放されるようになる。その代わり、摩擦裏当
て８がクラッチチャンバ１１の端部２６の摩擦面に摩擦
接触するようになる。このことにより、クラッチプレー
ト６が制動される。制動トルクはトルクプレート１２を
介して出力シャフト２に伝達され、それにより、出力シ
ャフトが制動される。第２作動チャンバ１０内の圧力は
ボア２５を通してトルクプレート１２の両側に等しく分
配される。トルクプレートは、したがって、圧力によっ
て生じる応力を実際上受けない。

したがって、２つの作動チャンバ９．１０の間の圧力差
に対する制限要因は単なるクラッチプレート６だけであ
る。しかしながら、実際にはどんな特定の圧力レベルに
対する制限もないように、構成できる。このように、高
摩擦力がクラッチプレートの両側で発生でき、このため
、−層高いトルクが図示のクラッチ兼ブレーキ装置で伝
達できる。

第２図において、トルクプレートは円形のものとして示
されている。この代わりに、先端でクラッチプレート５
に固定され、その中央が出力シャフト２に連結されるよ
うな多数の突がっな星形状であってもよい、基本的には
、クラッチプレート６を出力シャフト２上で詰まらせる
ことなく、クラッチプレート６の周囲領域から出力シャ
フト２にトルクを伝達するトルクプレート１２に対して
は任意の形状が考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、クラッチ兼ブレーキ装置の断面図である。 第２図は、トルクプレートの平面図である。 第３図は、第１図の詳細図である。 １・・・入力シャフト、 ２・・・出力シャフト、 ６・・・クラッチプレート、 ９．１０・・・作動チャンバ、 １１・・・クラッチチャンバ ７．８・・・摩擦裏当て、 ５・・・クラッチフランジ。 ヘ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）圧縮流体、特に空気圧縮流体により作動されるク
   ラッチ兼ブレーキ装置であって、共通のハウジング内に
   取付けられ、かつハウジング内のクラッチチャンバで終
   わっている入力シャフト及び出力シャフトを有し、入力
   シャフトと共に回転するように固定されたクラッチフラ
   ンジ及びクラッチプレートがクラッチチャンバ内に配置
   され、クラッチプレートがクラッチチャンバを異なった
   圧力になるように２つの作動チャンバに分け、介在した
   摩擦裏当てをクラッチフランジ、またはクラッチチャン
   バの端部面に適用するクラッチ兼ブレーキ装置において
   、クラッチプレート（６）がすべての荷重条件で出力シ
   ャフトに対してわずかに軸線方向に変位でき、出力シャ
   フト（２）及びクラッチプレート（６）の周囲と共に回
   転するように固定された少なくとも１つの非回転トルク
   プレート（１２）を有し、トルクプレート（１２）がそ
   の両側に同一の圧力を受ける、ことを特徴とするクラッ
   チ兼ブレーキ装置。 （２）請求項１記載の装置において、トルクプレート（
   １２）が孔（２５）を有する、ことを特徴とする装置。 （３）請求項１または２のいずれか１つに記載の装置に
   おいて、単一のトルクプレート（１２）が設けられてい
   て、該トルクプレート（１２）はクラッチフランジ（５
   ）から遠いほうのクラッチプレート（６）の側に配置さ
   れている、ことを特徴とする装置。 （４）請求項１乃至３のいずれか１つに記載の装置にお
   いて、トルクプレート（１２）がねじ （１３）と出力シャフト（２）との間にクランプされて
   いる、ことを特徴とする装置。 （５）請求項４記載の装置において、ねじが円筒ヘッド
   （２７）を持つねじ（１３）であり、クランププレート
   （６）が中央ボア（１４）を持ち、その内径がねじのヘ
   ッド（２７）に対応していて、クラッチプレート（６）
   がねじのヘッド（２７）の円筒面に取付けられている、
   ことを特徴とする装置。 （６）請求項５記載の装置において、ねじのヘッド（２
   ７）の高さがクラッチプレート（６）の厚みより大きい
   、ことを特徴とする装置。 （７）請求項４乃至６のいずれか１つに記載の装置にお
   いて、ねじ（１３）が縦の貫通ボア（１５）を持ち、か
   つ出力シャフト（２）の端部で止まり穴（１７）にねじ
   込まれていて、止まりねじの端部領域から、両側で少な
   くとも１つの流路（１８）が出力シャフトの周囲に延び
   て、環状チャンバ（２８）に開口していて、環状チャン
   バ（２８）は出力シャフト（２）を囲み、かつ圧力を受
   ける、ことを特徴とする装置。 （８）請求項５乃至７のいずれか１つに記載の装置にお
   いて、Ｏリング（１９）を収容する周囲溝がクラッチプ
   レート（６）の円筒ボア（１４）に設けられている、こ
   とを特徴とする装置。 （９）請求項１乃至８のいずれか１つに記載の装置にお
   いて、ハウジング（３、４）内の入力及び出力シャフト
   （１、２）用の通し穴がリップシール（２０）によりシ
   ールされている、ことを特徴とする装置。 （１０）請求項１乃至９のいずれか１つに記載の装置に
   おいて、２つの作動チャンバ（９、１０）がクラッチプ
   レート（６）の周囲でラビリンスシールにより互いにシ
   ールされている、ことを特徴とする装置。