JPH03134319A - 二重クラッチ装置 - 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） ここに開示された本発明は、伝動装置に関し、更に詳細
には、船舶の伝動装置のための又は液圧クラッチが望ま
しくないが大きなトルク容量を有しかつシフトレバ−に
おいて小さな係合及び解放力を有する機械式クラッチが
望まれる場所のための新規なりラッチ装置に関する。

（従来技術） 船舶駆動装置において、ドグクラッチ及び摩擦クラッチ
の両者が使用されてきた。しかしながら、ドグクラッチ
は係合されたとき、特にエンジンが高速で回転している
とき好ましくないガタガタ振動を与える。一方、摩擦ク
ラッチはかなりの把持力を必要としかつ遠隔制御にあま
り適していない。

液圧的又は磁気的に動作されるクラッチに比較して多く
の機械的に動作されるクラッチは、摩擦クラッチパック
、コーンク、ラッチ及び（又は）ボールねじ機構のよう
な単一のクラッチ要素又はクラッチ要素の組み合わせを
使用する。

摩擦クラッチパックとコーンクラッチとの組み合わせは
船舶の伝動装置に一般的に使用されていて、そこにおい
て、一対の対向する摩擦バックは各機構に対してコーン
クラッチと組み合わされ、一つのクラッチパックが前進
駆動を動作させるように作用しかつ他方のクラッチパッ
クが後進駆動を動作させるように作用し、通常前進／後
進駆動が伝動装置の外部から手動で動作させる。数的に
高い機械的利点を有するクラッチ負荷機構が使用される
構造であって、クラッチに作用しかつそこを通るトルク
に独立している構造では、クラッチ把持機構は通常非常
に限られた移動を行い、かつ公差のテークアツプ及びク
ラッチに対する摩耗のゆとりを調和する問題がある。こ
の限られた移動の制限は、クラッチ作動部材とクラッチ
把持部材との間の運動比が通常機械的利点の比に逆比例
するので、存在する。その結果、現役における調整又は
自動摩耗補償が要求され、そのことはクラッチにかなり
の費用を追加することになる。

米国特許第４，２８７．９７３号は、歯車駆動装置用の
切換え可能な摩擦クラッチを示し、そこにおいて、組合
せクラッチが差し込まれた補償可能な摩擦リング又は重
ね合った円錐リングと、いずれかのクラッチ装置の係合
を行う選択的に動作可能な構造とを利用している。選択
的に動作可能な装置は、駆動部品と被駆動部品との間の
ローラ及び傾斜面構造を有し、その構造は軸方向力を発
生するために駆動部材に最初に加えられるトルクに応答
し、そのトルクはクラッチパック圧縮構造に加えられる
。

英国特許出願ＧＢ　２１７（１ｇ？ＣＩＡは、ボート歯
車箱のクラッチ負荷装置を含む動力切り換えクラッチの
実施例を示し、そのクラッチ負荷装置は変速機構造のそ
れぞれの端部に多数の摩擦板動力駆動クラッチと組み合
わせてボールねじ機構を有している。

しかしながら、ボールねじの螺旋角はクラッチに対して
自己解放（５ｅｌｆ　ｒｅｌｅａｓｉｎｇ）であり、切
り換え機構は係止ビン及びばねを必要とする。ビン及び
ばねは、作動機構の一部としてクラッチに挿入されてい
るコーンクラッチにとって必要な力の源である。ピン及
びばねによって発生される移動止め力はクラッチパック
を通過する力から減じられかつ設計の効率を減じる。ま
た、船舶の応用に対して、もし伝動装置によって駆動さ
れるプロペラが水面下の物体に当たると過剰のトルクが
発生する。この過剰のトルクは最初コーンクラッチにお
いてかつその後クラッチパックにおいて発生する滑りに
よって制御される。更に、この伝動装置のトルク容、ｑ
はコーンクラッチが滑ろうとする点により制限される。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、前進及び後進ようの一対の反対に配置
された係合、離脱機構と組み合わせて使用されているボ
ールねじ作動クラッチ機構を提供することである。

（問題を解決するための手段） 本願の発明は、前進及び後進歯車を有する伝動装置に使
用するための二重クラッチ装置であって、前記伝動装置
か、人力軸と、出力軸と、人力軸と共に回転するように
その入力軸に取り付けられ軸方向に隔てられた第１の前
進歯車及び後進歯車と、出力軸と共に回転するようにそ
の出力軸に取り付けられ軸方向に隔てられた第２の前進
歯車及び後進歯車と、二つの軸の後進歯車とかみ合い係
合している遊び歯車を支持する遊び軸と、出力軸を駆動
するように前進歯車又は後進歯車のいずれかを動作させ
るために出力軸を囲んでいる係合離脱装置とを備え、二
つの袖の前記前進歯車がかみ合い係合している二重クラ
ッチ装置において、出力軸を囲んでいるシフトカラーと
、シフトカラーと出力軸との間のボールねじ作動クラッ
チと、シフトカラーと第２の前進歯車及び後進歯車との
間で第１及び第２のクラッチを形成する一対の反対のク
ラッチ装置とを備えて構成されている。

（作用） 本発明は、船舶の伝動装置又は大きなトルク容量を有し
かつシフトレバ−に対して小さな係合及び離脱力を有す
る機械式クラッチが望まれるその他の場所用の係合、離
脱装置に関する。係合、離脱装置は、反対に配置された
クラッチ機構とクラッチの係合及び離脱を行うように協
働するボールねじ作動クラッチとの組み合わせを備えて
いる。ボ−ルねじクラッチ用のねじ角を注意して選ぶこ
とによって、クラッチの組み合わせは動作されたときロ
ックアツプするが、クラッチを離脱するのに最少量の力
を必要とする。この装置は伝動装置を滑らかに動作させ
かつ最少努力で容易に切り換えできる。

（へ）実施例 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

本発明の実施例を示す図面において、第１図及び第２図
は船舶伝動装置のような伝動装置１０を示し、その伝動
装置は一端が開口したハウジング１１を備え、その開口
端はフランジ１４．１５を貫通するボルト１３によって
ハウジングに固定された端板１２によって閉じられ、船
又はその他の乗り物に適当に取り付けるために取付は面
又はフランジを与えるように補足の取り付は板が端板１
２に固定されてもよい。ハウジングの端板及び閉鎖端２
７に隣接する隔てられた軸受け１８、！８に受けられた
入力軸１７がハウジング及び端板に回転するように取り
付けられ、その入力軸Ｉ７の端部１９は船舶エンジン（
図示せず）のような適当な駆動装置に接続するために端
板１２を通して突出している。また、適当なシール２１
が端板内で人力軸Ｉ７を囲みハウジングからの潤滑剤の
漏れを防止している。人力軸１７は前進歯車２２と軸方
向に隔てられた後進歯車２３とが共に回転するように設
けられている。

出力軸２５はハウジング内で軸受け２６．２６に回転可
能に取り付けられかつハウジングの閉鎖端２６を通して
突出し、プロペラ又は他の最終の駆動組文体（図示せず
）に接続するためのフランツ２８で終わっている。前進
歯車３１及び軸方向に隔てられた後進歯車３２が出力軸
２５にニードル軸受け２９（第３図）を介して回転する
ように取り付けられ、その前進歯車３１は、軸１７と２
５の背後でかつそれらの間においてハウジングに回転可
能に取り付けられた中間軸３４（第２図）に取り付けら
れた遊び歯車３３とかみ合い、その遊び歯車３３は後進
歯車２３とかみ合っている。

前進歯車２２及び３１並びに後進歯車２３及び３２は伝
動装置の運転中連続的に回転する。

出力軸２５の大径部分３５には複数の一部のボール溝３
６が形成され、そのボール溝は軸２５と一部品のシフト
カラー３８との間で作用する複数のボール３７を受ける
ようになっている。半径方向フランジすなわち壁４２に
よって接続されたシフトカラーは内側の円筒状スリーブ
部分３９及び外側円筒状スリーブ部分４１を備え、外側
スリーブ部分はハウジングの外部のレバー６５によって
動作されるシフトフォーク４４を受けるための外側の環
状溝４３を有する。内側のスリーブ部分３９は出力軸２
５の大径部分のボール溝３６と補足し合いかつそれと向
かい合っていてそれらの間でボール３７を受ける複数の
部分的なボール溝４５が設けられている。出力軸の大径
部分の両端の環状リング４６はボールをボール溝内に保
持するように作用する。

半径方向壁４２は、それぞれ反対側の摩擦板クラッチ５
９及び５１用のピストン４７及び４８を提供する拡大部
分が形成されている。外側のスリーブ部分４Ｉは複数の
第１の摩擦板５３及び５４の歯付き外周と駆動係合する
ための複数の軸方向に伸びる内側スプラインすなわちス
ロット５２が形成され、その第１の摩擦板は前進歯車３
１及び後進山車３２の軸方向延長部５７及び５８にそれ
ぞれスプライン接続された複数の第２の摩擦板５５及び
５６の間に差し込まれている。ピストン４７及び４８の
反対側に端板５９及び６１があり、それらはそれぞれ延
長部５７及び５８にスプライン接続されている。スナッ
プリング６２及び６３が歯車の延長部の溝内に受けられ
、板ばね６４が後述する目的のために各端板と軸のそれ
ぞれの歯車との間に配置されている。

適当なりラッチの幾何形状を選択することによって、ボ
ールねじクラッチは摩擦板が係合されたときロックアツ
プするように作られることができ、しかもボールねじク
ラッチは比較的小さな力で離脱され得る。これはボール
ねじクラッチ用のねじ角を注意して選択する必要がある
。第２図において、クラッチは伝動装置の外部のシフト
レバ−によって発生されるシフトフォーク４４からの力
によって係合される。シフトフォークはシフトカラー３
８を一方向例えば前進歯車３１に向かって偏倚し、シフ
トカラー３８のピストン４７は摩擦板５３及び５５を端
板５９に向かって偏倚して連結動作を開始する。結果と
して発生する小さなトルクがボールねじクラッチに伝達
され、そのトルクが発生されるべき大きな把持力を発生
する。その結果クラッチ４９は自身でロックアツプする
。このクラッチは制限されない量のトルクを伝達するこ
とができ、制限は材料の有する強度による。スナップリ
ング６２又は６３は板ばね６４を端板と係合させクラッ
チが離脱されたとき板ばねの初期の圧縮を設定し、各板
ばね６４は過剰の力がクラッチパックを通過するとき歪
むことによってトルクを制限するように作用する。

ボールねじクラッチ用の軸の中心線に関するねじ角は次
の式に従って定められる。

ここで、ｒはクラッチの摩擦係数、 Ｄはクラッチの外側面直径、 ｄはクラッチの内側面直径、 ＰＤはねじのピッチ直径、 ｓｃｒｅｗはねじ螺旋角、 ｎは有効クラッチ面の数 である。

例えば、もしｆ＝１１、Ｄ＝３．３５、ｄ＝２．７、ｒ
Ｊ、８２５、及びｎ・１３とすると、ねじ角は６９度又
はそれ以下であるべきである。

クラッチを離脱するためにシフトカラー３８に力が反対
方向の加えられ、これにより摩擦板５２．５５は離され
る。シフトカラー上の力が十分に大きな値になると、板
は滑り始めかつボールねじクラッチを通るトルクは減少
し、ボールねじ力を減少させる。ボールねじ力が減少す
ると、追加の滑りが発生し、ボールねじ力は更に小さく
なる。最後にシルトカラー３８はクラッチがロックアツ
プされない位置にさせることができる。後進歯車２３及
び３２用のクラッチ５１の係合は、シルトカラー３８が
軸２５の後進歯車３２に向かって反対方向に動かされる
のを除いて同じである。

第４図は、板ばね６４が省略されかつ端板５９及び６Ｉ
が歯車３１及び３２とそれぞれ接触するカラー６８及び
６９が設けられているのを除けば、第１図ないし第３図
に示されたものとほぼ同じのクラッチ装置の第２の実施
例６７を示している。

このクラッチはクラッチパックを通る過剰のトルクを制
限する装置がないのを除いて第２図及び第３図に示され
るものと同じ方法で動作する。

第５図は出力軸２５内に挿入されたピンを除いて第２図
及び第３図の実施例と同じクラッチ装置の第３の実施例
７１を示す。示されるように、単一の直径方向に伸びる
通路７２がボールねじ装置の端部に隣接して軸の大径部
分に穴あけされ、中心に配置されたばね７３を収容し、
そのばねは−対の反対に配置されたピン７４．７４をシ
フトカラー３８の内側スリーブ部分３９の内面に形成さ
れた環状のランド７５に対して偏倚する。ランド７５は
一対の外側に傾斜した斜面７６．７６を隔て、その結果
、ピンが容易にランド７５から離れて斜面７６に乗るの
で、ピンと斜面との間の協力によりシフトカラー３８は
前進又は後進のいずれかに移動しようとする。このよう
に、第２の選択は第５図に示されるように、次のような
同じ式でクラッチの幾何形状を決める。

この装置によりクラッチが係合されるためにシフトカラ
ーに比較的小さな力が加えられることが必要になる。こ
の式からのねじ角の値は第１の二つの実施例で述べた限
界角より低い。

第６図は、対向するクラッチパックの代わりに一対のコ
ーンクラッチが用いられたクラッチ組み合わせの更に別
の実施例を示す。この実施例において、シフトカラー３
８ａの外側スリーブ部分４１λは一対の反対の円錐面８
２．８３が設けられ、その円錐面は前進及び後進歯車３
１ａ及び３２ａの内側延長部５７ａ、５８ａに形成され
た相補の対の円錐クラッチ而８４．８５に面している。

ここで、ボールねじ作動機構は、軸２５ａの大径部分３
５ａの部分的なボール１３６ａと、シフトカラー３８ａ
の内側スリーブ部分３９ａの相補の部分的なボール溝４
５ａとを備え、ボール３７ａを受けている。

このクラッチの実施例は、シフトカラーがいずれかの方
向に移動するといずれかの円錐面８２又は８３が移動さ
れて向かい合う円錐面８４又は８５と係合する点を除い
て、前述の実施例と同じ方法で動作し、円錐面はボール
ねじ機構を動作させてクラッチをロックアツプしかつ伝
動装置の前進又は後進歯車のいずれかを動作させる。

摩擦ディスクパック又はコーンクラッチを有する上述の
ボールねじ作動クラッチ構造は、高いトルク容量及び小
さな係合、離脱力を有する機械式クラッチが望まれる伝
動装置又はあらゆるに有用である。示されるように、ク
ラッチ装置は単に前進及び後進歯車を必要とする船舶伝
動装置に特に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の組み合わせクラッチ装置を実施してい
る船舶伝動装置の端立面図、第２図は伝動装置のクラッ
チ機構の実施例を示す第１図の線２−２にそって見た断
面図、第３図はクラッチ機構をより詳細に示す第２図の
一部の拡大図、第４図はクラッチ機構の第２の実施例を
示す第３図と同様の断面図、第５図は第１図の線５−５
に沿って見た断面図であるが、クラッチ機構の第３の実
施例を示す図、第６図はクラッチ機構の更に別の実施例
を示す第３図と同様の断面図である。 １０：伝動装置　　　　１７：入力軸 ２２：前進歯車　　　　２３：後進歯車２５：出力軸　
　　　　３１：前進歯車３２：後進歯車　　　　３３：
遊び歯車３４：遊び軸　　　　　３６．４５：ボール溝
Ｆ／Ｇ、２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、前進及び後進歯車を有する伝動装置（１０）に使用
   するための二重クラッチ装置であって、前記伝動装置が
   、入力軸（１７）と、出力軸（２５）と、入力軸と共に
   回転するようにその入力軸に取り付けられ軸方向に隔て
   られた第１の前進歯車（２２）及び後進歯車（２３）と
   、出力軸と共に回転するようにその出力軸に取り付けら
   れ軸方向に隔てられた第２の前進歯車（３１）及び後進
   歯車（３２）と、二つの軸の後進歯車（２２、３１）と
   かみ合い係合している遊び歯車（３３）を支持する遊び
   軸（３４）と、出力軸を駆動するように前進歯車（３１
   ）又は後進歯車（３２）のいずれかを動作させるために
   出力軸（２５）を囲んでいる係合離脱装置とを備え、二
   つの軸の前記前進歯車（２２、３１）がかみ合い係合し
   ている二重クラッチ装置において、出力軸を囲んでいる
   シフトカラー（３８）と、シフトカラー（３８）と出力
   軸（２５）との間のボールねじ作動クラッチ（３５、３
   ６、３７、３８、３９、４５）と、シフトカラー（３８
   ）と第２の前進歯車（３１）及び後進歯車（３２）との
   間で第１及び第２のクラッチを形成する一対の反対のク
   ラッチ装置とを備えたことを改良した二重クラッチ装置
   。 ２、前記シフトカラー（３８）が半径方向フランジ（４
   ２）によって接合された内側の円筒状スリーブ部分（３
   ９）及び外側の円筒状スリーブ部分（４１）を有する一
   体の部材であり、前記内側のスリーブ部分（３９）が出
   力軸（２５）を囲みかつ外側のスリーブ部分（４１）が
   外部から操作されるシフトフォーク（４４）を受けてい
   る請求項１に記載の二重クラッチ装置。 ３、前記クラッチ装置が、シフトカラー（３８）といず
   れかの第２の歯車（３１、３２）との間に一対の反対の
   クラッチパック（４９、５１）を備えている請求項２に
   記載の二重クラッチ装置。 ４、前記半径方向フランジ（４２）が反対のクラッチパ
   ック（４９、５１）のいづれかを係合するように作用す
   る一対の反対の圧力ピストン（４７、４８）を形成して
   いる請求項３に記載の二重クラッチ装置。 ５、前記クラッチパック（４９、５１）はシフトカラー
   （３８）と共に回転するようにそのシフトカラーの外側
   のスリーブ部分（４１）と協働する外周を有する交互の
   プレート（５３、５４）の間に差し込まれたクラッチプ
   レート（５３、５４、５５、５６）から成っている請求
   項３に記載の二重クラッチ装置。 ６、第２の前進歯車（３１）及び第２の後進歯車（３２
   ）は、それぞれ、各クラッチパックの他の交互の摩擦プ
   レート（５４、５５）を受けるように軸方向にスプライ
   ンが形成された軸方向延長部（５７、５８）と、ピスト
   ンからクラッチパックの反対側で各歯車の延長部（５７
   、５８）にスプライン接続された端プレート（５９、６
   １）とを有する請求項３に記載の二重クラッチ装置。 ７、出力軸（２５）が複数の部分的な外部ボール溝（３
   ６）が形成された中央の大径部分（３５）を有し、シフ
   トカラー（３８）の内側のスリーブ部分（３９）が前記
   ボール溝（３６）に面している複数の相補の部分的な内
   部ボール溝（４５）を有し、向かい合っている相補の溝
   内に受けられている複数のボールがボールねじクラッチ
   を形成している請求項２に記載の二重クラッチ装置。 ８、クラッチパックを通過するトルクを制限するように
   ダイヤフラムばね（６４）が各端プレート（５９、６１
   ）と第２の前進歯車（３１）及び第２の後進歯車（３２
   ）との間に配置されている請求項６に記載の二重クラッ
   チ装置。 ９、停止リング（６２、６３）が各歯車の軸方向延長部
   （５７、５８）に取り付けられて端プレート（５９、６
   １）に接しかつ各ディスクばねの初期力を設定する請求
   項８に記載の二重クラッチ装置。 １０、各端プレート（５９、６１）が第２の前進歯車（
   ３１）又は第２の後進歯車（３２）と係合する請求項８
   に記載の二重クラッチ装置。 １１、出力軸（２５）が中央に配置されたばね（７３）
   と一対の反対に配置されたピン（７４）を受ける直径方
   向に延びる穴（７２）を有し、内側のスリーブ部分（３
   ９）の内面に形成された一対の隔てられた傾斜面（７６
   ）がそれらの間でランド（７５）を形成し、前記ピンが
   ランド又はいずれかの傾斜面と接触するように偏倚され
   ている請求項８に記載の二重クラッチ装置。 １２、前記各クラッチ装置、がシフトカラー（３８ａ）
   と各歯車（３１、３２）との間にコーンクラッチ（８２
   、８３、８４、８５）を備えている請求項２に記載の二
   重クラッチ装置。 １３、各コーンクラッチが、シフトカラー（３８）の外
   側のスリーブ部分（３９）の各側部の円錐面（８２、８
   ３）と、前進及び後進歯車（３１ａ、３２ａ）の軸方向
   延長部（５７ａ、５８ａ）の相補の円錐面（８４、８５
   ）とを備えている請求項１２に記載の二重クラッチ装置
   。