JPS6235552B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、定速度回転入力源より無段階に減速
回転出力を得るよう摩擦クラツチを制御する摩擦
板式減速機に関するものである。

従来、油圧式の摩擦板を用いた摩擦板クラツ
チ、或は摩擦板にすべりを与えて定回転入力軸よ
りの回転を減速して動力を伝える摩擦板式減速機
の摩擦板を係合する仕方として重ねる摩擦板を加
圧する端部摩擦板に接する押圧板に加圧してお
り、この加圧の方法として油圧シリンダを装置中
に構成して油圧シリンダのシリンダ又はピストン
部材を押圧板に直接、間接、圧接するようになつ
ており、この油圧シリンダが摩擦板が係合した場
合に油圧シリンダが共に回転するものと固定のも
のとがある。前者においては動力を伝達する軸上
に油圧シリンダを構成して軸上に油圧シリンダを
坦持することになるが構成が複雑になることと、
回転軸の慣性モーメントが増大し、回転軸も長く
なり、又何れかの部分より圧力油を供給する回転
ジヨイントを介して油圧シリンダに導かなければ
ならず、通常の回転ジヨイントでは常用圧力は15
Kg／cm²程度と低く、油圧シリンダを大きくしてし
まい前記した回転軸の慣性モーメントを一層大き
くしてしまうことになる。

これに対して後者の油圧シリンダにより摩擦板
の押圧力を得る場合は油圧シリンダは固定されて
いるため使用圧力は通常油圧バルブの定格より定
まる70Kg／cm²を用いることもでき、又必要により
それ以上の油圧を用いることができる。処が油圧
シリンダを固定して摩擦板を押圧すると摩擦板が
係合して回動すると共に何れかの部分、即ち通常
は摩擦板の押圧板の表面と油圧シリンダのピスト
ン端部と摺動することになり、この部分は大きな
推力の下に摺動するのでPV値も大きなものとな
る。そこでこの部分にはころがり軸受を挿入した
りするがころがり軸受を用いると大容量の動力を
伝達するような場合、騒音も大きく発熱量も大き
くなる。又何等の手当もしない場合は押圧力を下
げざるを得ず摩擦板枚数を増大せざるを得ず摩擦
板枚数を増大すると単なる摩擦板接手の場合はよ
いが摩擦板にすべりを与えて出力軸を減速する制
御を行う摩擦板式減速機においては出力回転数の
制御が困難となり出力回転数も不安定となる。

以上に対して、装置を納めるハウジングに固定
され回転軸外周に構成された単一の油圧シリンダ
のピストンと摩擦板の押し付け板と共に回転する
摺動板を摺接させ、ピストン中をとおつて油圧シ
リンダ室より該摺接部分にオリフイスを介して圧
油を供給するものは摺動板とピストン間の圧力を
大として摩擦板押し付け力を増大でき高出力小型
の動力伝達装置が得られる。処がこのような油圧
シリンダは装置が大形となり、ピストン径が大き
くなると段付部の同心度や、円筒度の精度管理に
難があり、又ピストンのシールのＯリングの摺動
抵抗が大きくなつてピストンのスムースな動きが
得られなくなる。

本発明は摩擦板を係合して摩擦板間にすべりを
与えて出力軸に無段階に減速した回転数を与える
摩擦板式減速機であつて油圧シリンダが固定され
大容量小型の装置を得ることのできる摩擦板押圧
部を提供することを目的とするものである。

本発明は入力軸と出力軸間を摩擦板により連結
し、入力軸と出力軸に係止せられた摩擦板を軸方
向に圧する固定油圧シリンダを出力軸外周に装置
を収容するハウジングに固定して設け、油圧シリ
ンダのピストンを摩擦板を押圧する押し付け板を
押圧する如くなし、油圧シリンダに加える油圧力
を調整して摩擦板にすべりを与えて出力軸の回転
数を変化させる装置において、摩擦板を押圧する
押し付け板に向つて固設した案内により案内され
て移動する主ピストンの端面に接するピストンを
備える複数の油圧シリンダを円周上に固定して配
し、一部油圧シリンダのシリンダ室よりオリフイ
スを介してピストン中をとおり、主ピストン面に
密接してシールされる細孔を設ると共に主ピスト
ン中に油孔を設けて、主ピストンと押し付け板間
の潤滑溝に圧油を導くことにより、該押し付け板
とピストン間の負荷能力を増大せしめる如くなし
たるものである。

以下、図面に従つて本発明の実施例について説
明する。第１図は本発明の摩擦板式減速機の縦断
面図、第２図は第１図の一部拡大図である。

入力軸１は二個のころがり軸受２により軸受フ
ランジ３に支持されており、この軸受フランジ３
はハウジング４に取付けられている。軸受フラン
ジ３には入力軸１からの油の洩れを防ぐ軸封部を
備えたシールカバー５が取付けられている。軸受
フランジ３の下部にはころがり軸受２の下部に来
た転動体中間まで上端が届くように油止板６が固
定されており、ころがり軸受２の外輪との間が停
止時の油留めとなつている。入力軸１には内歯歯
車７がボルト８によつて入力軸１の回転を伝える
ように取付けられている。

出力軸９はハウジング４に固定された軸受フラ
ンジ１１に納められたころがり軸受１０及び入力
軸１に嵌入するころがり軸受１２の夫々の内輪に
嵌入して支持されている。軸受フランジ１１には
出力軸９の軸封を行うシールカバー１３が取付け
られている。軸受フランジ１１にはころがり軸受
１０の軸方向の固定と停止時の油留めを行うよう
ころがり軸受１０に当接して円板１４が嵌入し、
穴用止め輪１５によつて係止されている。同様に
ころがり軸受１２も円板１６が穴用止め軸１７に
よつて固定され油溜も行われている。

出力軸９の右方には歯車１８が止めねじ１９に
よつて固定されており、シールカバー１３には歯
車１８外周を感応片とする電磁式回転検出器２０
がねじ込まれていて回転数を電気信号で検出して
いる。またカバー２１がシールカバー１３に固定
され回転検出部室２２への外部からの異物侵入を
防いでいる。

軸受フランジ１１端にはころがり軸受２３の外
輪が嵌入し、その内輪は内歯歯車７端に嵌入し、
入力軸１を内歯歯車７を介して支持している。軸
受フランジ１１にはころがり軸受２３の下部の球
まで上端が達するよう油溜板２４が取付けられて
いる。

第２図において、軸受フランジ１１にシリンダ
２５が圧入されており、さらにこのシリンダ２５
にはピストン２６が滑入している。ピストン２６
はシリンダ２５の円周上に複数個あり、このうち
互いに対称位置の２個のピストン２７にはオリフ
イス２８があけられて、ピストン２７の右方から
左方へ圧油が通じピストン２７中の油孔２７′に
開口している。また軸受フランジ１１には主ピス
トン２９が滑入しており、左端面は、摩擦板を回
転しながら押している摺動板４１とすべり接触を
している。ピン３０は軸受フランジ１１に打込ま
れ、主ピストン２９の廻り止めとなつており主ピ
ストン２９にはブツシユ３１が圧入されてピン３
０が軸方向にスムーズに動くようになつている。

主ピストン２９の外周には複数個のコイルばね
３２が組込まれていて、ばね３２の一端は軸受フ
ランジ１１に嵌入して穴用止輪３３により固定さ
れた円板３４に当接し、他端は主ピストン２９に
当接しており、シリンダ室３５に圧油が無い状
態、または圧力が低いときには主ピストン２９を
軸受フランジ１１に押し付けている。

摩擦板の押し付け力を制御する圧油が軸受フラ
ンジ１１の油通路４７を通つて、シリンダ２５の
側面円周上の溝３６に入つたあと、油孔４０を通
つてそれぞれのシリンダ室３５に配油され、ピス
トン２７，２６に作用する。ピストン２７の２個
には前述の如くオリフイス２８があいて圧油は左
方へ抜け、主ピストン２９の油孔５７を通つたあ
と左側面円周上にある油溝５８に導かれる。

内歯歯車７には両面に粉末合金を焼結され、か
つ多数の油溝を有する摩擦板３７が複数枚外周の
歯車によつて係合されており、この摩擦板３７に
一枚おきに別に鋼板である相手板３８が挾み込ま
れている。相手板３８の内周には歯車が切つてあ
り、出力軸９に切られた外歯歯車とかみ合つてい
る。これら複数枚の摩擦板３７と相手板３８の組
合せた摩擦板部の右端には外歯歯車を切つた押し
付け板３９が内歯歯車７とかみ合つている。さら
にこの押し付板３９には、摺動板４１がボルト４
２で取付けられている。組立分解時、摩擦板部が
脱落しないよう、内歯歯車７にはピアノ線のスナ
ツプリング４３がはめ込まれている。

ハウジング４には外部との油の接続口となる継
手フランジ４４，４５が取付けられており、継手
フランジ４４は上部についていて摩擦板押し付け
力制御用油圧配管が接続される。即ち圧油は短管
４６を通り、軸受フランジ１１の油通路４７、シ
リンダ２５の油孔４０を通つてシリンダ室３５へ
と通じている。継手フランジ４５は継手フランジ
４４と同一形状で大きさの違うものが紙面に直角
にハウジング４の側面についており、ここには摩
擦板の冷却用油圧配管が接続され、圧油は図示さ
れないが短管、軸受フランジを通り、シリンダ２
５の半径方向を内外に貫通するポート４９を通つ
て、出力軸９廻りの冷却油通路５０へ通じてい
る。

冷却油通路５０の出力軸９の外部側は出力軸９
に備える回転シール５１により密封されている。

出力軸９端の相手板３８の嵌入する外歯歯車は
一部欠歯として軸方向に油溝５２が設けてあり、
入力軸１の端よりころがり軸受２間に通ずる油路
５３が設けてあり、油路５３中にオリフイス５４
がねじ込まれている。シールカバー５ところがり
軸受２間の空間より軸受フランジ３をとおる油路
５５が設けてある。

油溝５２に流入する圧油は摩擦板３７の表面に
設けられた多数の溝をとおつて内歯歯車７の半径
方向の孔５６よりハウジング４の底に戻るように
なつている。冷却油通路５０よりころがり軸受１
０に給油する油路７０が軸受フランジ１１に設け
てある。

既にのべた円周上に等配に配してオリフイス２
８はピストン２７に設けてあり、オリフイス２８
に続いて設けてあるピストン２７の孔に続く軸方
向の細孔５７により円環形に形成した油溝５８に
通じている。油溝５８は摺動板４１に設けてもよ
い。

ハウジング４の上部にはエアーブリーザー５９
が取付けられ内部と外部が通気できるようになつ
て熱膨張による内部圧力の高まりを防いでいる。

第１図の右側回路図は本機械に付属する油圧機
器および電気機器である。油圧ポンプ６０，６１
は電動機６２で駆動され、ハウジング４のフラン
ジ接続口６３から吸込んだ油はフイルター６４を
通つて、油圧ポンプ６０，６１から吐出されてい
く。油圧ポンプ６０から吐出された圧油はオイル
クーラー６５を通り冷却油として先に述べた冷却
油通路５０へ流入する。弁６６は安全弁である。
油圧ポンプ６１から吐出された油は流量制御弁６
７を通つた後、シリンダ室３５に流入する。弁６
８はポンプ吐出圧力を一定に保つものであり、弁
６９は電気信号に比例して圧力を制御する電磁比
例圧力制御弁である。増幅器７１は弁６９に電気
信号を送るもので、目的とする出力側回転数を維
持するため、外部からの設定電気信号７２と電磁
式回転検出器２０からの電気信号７３を比較判断
しかつ制御電気信号７４を出す演算増幅器であ
る。

入力軸１が原動機によつて駆動され回転すると
内歯歯車７に結合された摩擦板３７が同一速度で
回転する。シリンダ室３５に導かれた圧油を弁６
９を制御して高めるとピストン２６，２７が主ピ
ストン２９を押し、主ピストン２９は同転する摺
動板４１を押し、押し付け板３９を介して摩擦板
３７が相手板３８を挾み付けるため、摩擦力によ
る回転力が相手板３８に伝わる。相手板３８は出
力軸９と結合されており、従つて出力軸９に回転
力が伝つていき、出力軸９に結合された回転機械
を駆動する。

摩擦板部の伝達トルクＴは摩擦面の有効半径
Ｒ、摩擦面数ｎ、押し付け力Ｗ、摩擦面有効効率
η、摩擦係数μとすれば Ｔ＝μ×Ｒ×ｗ×ｎ×η ……(1) で表わされる。被駆動機械が流体機械のような場
合駆動トルクＴは回転速度Ｎ、無次元化係数Ｃと
するとき 従つて、摩擦板押し付け力Ｗを制御すれば摩擦
板３７と相手板３８にすべりが生じ被駆動機械の
回転数を制御することが可能となる。すなわちピ
ストン２６，２７を押し付ける油圧力を制御すれ
ば任意の減速度が得られる。油圧ポンプ６１の油
圧力を弁６９を制御して或値以下にするとコイル
ばね３２の力により主ピストン２９を介してピス
トン２６，２７は第１図、第２図において右行
し、摺動板４１の押圧力は除かれるので摩擦板３
７と相手板３８はほぼ完全にすべり出力軸９の回
転は最低となる。

主ピストン２９を摺動板４１に押し付ける油圧
力はオリフイス２８をとおり、油孔５７より油溝
５８に入り油溝５８よりピストン２９と摺動板４
１の摺動面をとおり半径方向に圧油は流れ圧力降
下する。この摺動板４１と主ピストン２９の端面
との圧接力に抗して圧油は排出され、これらの間
に流体潤滑を行うことができる。潤滑油量として
必要とせられる量は極めて少くてよいのでピスト
ン２６と摺動板４１は鏡面接触して通過油量が少
い方が望ましい。

第２図に示すように摺動板４１と接する部分の
主ピストン２９の外径をR₁、同じく主ピストン
２９の内径をR₄、油溝５８の外径をR₂、油溝５
８の内径をR₃とすると、主ピストン２９と摺動
板４１間の供給圧油の圧力分布による合計反力が
シリンダ室３５の推力とほぼ等しくなるように選
ばれている。

今シリンダ室３５への供給油圧力Ｐ、シリンダ
室３５の１個の断面積ａシリンダ室３５の数ｎと
すると主ピストン２９の推力W₁は W₁＝Ｐ×ａ×ｎ であり、摺動板４１と主ピストン２９間の反力
W₂は で表わされるが、W₁はW₂よりやゝ大きく W₁≒W₂ としており摺動面の面圧を極端に低くすることが
でき、すべり軸受としての寿命が長い。

これらの圧油は実施例として70Kg／cm²程度が選
ばれる。

油圧ポンプ６０より吐出された圧油は設定圧が
潤滑及び冷却用で１〜２Kg／cm²に選ばれていて、
オイルクーラー６５をとおり冷却されて継手フラ
ンジ４５へ到り、短管をとおり、ピストン２５の
ポート４９をとおつて出力軸９の外周の冷却油通
路５０に到る。この圧油は第１図において左方へ
流れて油溝５２をとおり、ころがり軸受１２を潤
滑してオリフイス５４により流量を調整されて、
油路５３をとおり、二つのころがり軸受２をクロ
スフイードにより潤滑して油路５５よりハウジン
グ４下に流下する一方油止板６よりあふれて流下
する。

油溝５２に達した冷却油圧油はオリフイス５４
で絞られており、オリフイス５４による圧力降下
はわずかであつて摩擦板３７、相手板３８間をと
おり、内歯歯車７の孔５６をとおつて排出され
る。その際一部の圧力を消失した油は内歯歯車７
の歯溝をとおつて第１図において右方に流れて円
板３４の手前の空間よりころがり軸受２３を潤滑
して油受フランジ１１の油逃孔７５をとおり流下
する。一方、冷却油通路５０より油路７０をとお
りころがり軸受１０を潤滑した冷却油は軸受フラ
ンジ１１の油逃孔７６をとおり流下する。

摩擦板３７、相手板３８が滑り状態であつて出
力軸９が減速回転している場合の発熱は摩擦板３
７，相手板３８を通過する圧油により奪われるよ
うになつている。

以上のとおり、本発明の摩擦板式減速機におい
ては摩擦板と相手板に押圧力を与える摺動板と主
ピストン間に油溝を設け、この油溝に摺動板を押
圧するピストンの圧油を導いたので、摺動面の面
圧を低下させ乍ら負荷能力の大きい寿命の長いす
べり軸受を主ピストンと摺動板間に備えることが
できる。ピストンと摺動板間の油路にオリフイス
を設け、摺動面は洩れの少ないように精密仕上さ
れ、ピストンの推力を受けているため、ピストン
推力と摺動部反力はほぼ等しくなるので圧力を変
化させてもこの状態は保たれ、摩擦板と相手板に
すべりを与える圧力制御において広い範囲にわた
つて供給油圧を変化させることができる。

主ピストンを移動させるのに円周上に配した複
数の小さい直径のピストン２６，２７によつてい
るため、ピストン２６，２７とシリンダ２５は精
密に仕上げることができ、高圧圧油を加えるのに
適し、ピストンとシリンダ間は精密仕上により密
封輪を用いる必要がなくなるのでピストン２６，
２７は摺動抵抗少く、従つて主ピストン２９も金
属間摺動抵抗だけであるから主ピストン２９には
油圧力が有効に作動し、主ピストン２９を往復動
させるに際し、ポンプ圧力を上昇させる際と下降
させる際の作動油圧差が少くてよい。摩擦板の冷
却に関しては回転軸外周を通過させたため、各軸
受の潤滑の油路を導くのが容易となり、回転ジヨ
イントを必要とせず又軸心をとおる長孔油路を必
要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面図、第２図は
第１図の一部拡大図、第３図は第２図のＡ−Ａ断
面図である。 １……入力軸、４……ハウジング、７……内歯
歯車、９……出力軸、１１……軸受フランジ、２
５……シリンダ、２６，２７……ピストン、２８
……オリフイス、２９……主ピストン、３０……
ピン、３１……ブツシユ、３２……コイルばね、
３３……穴用止輪、３４……円板、３５……シリ
ンダ室、３６……溝、３７……摩擦板、３８……
相手板、３９……押し付け板、４１……摺動板、
４４，４５……継手フランジ、４６……短管、５
７……細孔、５８……油溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 摩擦板間にすべりを与えて出力軸を減速回転
   させる装置において、装置を納めるハウジングに
   固定され回転軸外周を囲んで配された複数の油圧
   シリンダを構成し、回転軸外周において軸方向移
   動可能に案内される主ピストンと摩擦板の押し付
   け板と共に回転する摺動板とを摺接させるよう
   に、油圧シリンダの夫々のピストンを主ピストン
   に押圧し、該ピストンの内一部のピストンに油圧
   シリンダ室より、オリフイスを介して主ピストン
   面に導く油孔を設け、主ピストンに該油孔に続く
   油孔を設けて摺動板もしくは主ピストン又は摺動
   板と主ピストンに設けた油溝に作動圧油を導いて
   なる摩擦板式減速機。 ２ 回転軸外周に配された複数の油圧シリンダの
   ピストンの内、回転軸直径の延長上に配された二
   つのピストンに油圧シリンダ室より、オリフイス
   を介して主ピストン面に導く油孔を設けた特許請
   求の範囲第１項記載の摩擦板式減速機。