(57)【要約】【課題】双方向に制動可能なクラッチを提供すること【解決手段】シャフト（２６）に設けられたクラッチディスク（１４）と、このクラッチディスクとこれに隣接する構造体とを、係合したり、係合を外したりする係合手段（３０）（３２）と、前記係合作動位置と係合が外れた位置との間で、前記係合手段を移動させるアクチュエータ（３４）とを備え、前記係合手段は、くさび部材（３０）であり、このくさび部材の一方の面は、前記ディスクの第１の面に当接し、そのくさび角度は、ディスクの回転方向に減少しており、かつくさびは、前記構造体に固定されたランプ形成部を備え、このランプ形成部において、くさび部材の第２の面は、係合位置まで、ディスクの回転方向に移動自在であり、ディスクの回転中に、前記ディスクに対してくさびにより加えられる係合力は、前記構造体に対して、ディスクが静止した状態で、アクチュエータによって生じるロッキング力よりも、実質的に大となっている。【選択図】図７
2007524039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線を中心として回転自在なシャフト（２６）と、
前記シャフト（２６）に同軸状に固定されたクラッチディスク（１４）と、
前記ディスク（１４）とこのディスクに隣接する構造体（１２）（７６）とを、係合したり、その係合を外したりする係合手段（３０）（３２）と、
前記係合作動位置と前記係合が外れた位置との間で、前記係合手段（３０）（３２）を移動させるためのアクチュエータ（３４）とを備える自動補力摩擦クラッチにおいて、
前記ディスク（１４）の係合手段（３０）（３２）は、くさび装置（３０）（３６）（４０）であり、このくさび装置は、くさび部材（３０）を備え、このくさび部材の一方の面は、前記ディスク（１４）の第１の面に当接し、この際、くさび角度（α）は、前記ディスク（１４）の回転方向に減少しており、
前記くさび装置は、
更にランプ形成部（３６）を備え、このランプ形成部は、前記構造体（１２）に固定されており、このランプ形成部において、前記ディスク（１４）の面と反対の前記くさび部材（３０）（３２）の第２の面は、前記ディスク上の静止位置とくさび作用により、前記ディスク（１４）が前記構造体（１２）にロックされる第２位置との間で、前記ディスク（１４）の回転方向に、前記アクチュエータ（３４）によって移動自在であり、前記ディスク（１４）の回転中に前記ディスク（１４）に対して前記くさび（３０）により加えられるロッキング力は、前記構造体（１２）に対して、前記ディスク（１４）が静止した状態で、前記アクチュエータ（３４）によって生じるロッキング力よりも実質的に大となっていることを特徴とする自動補力摩擦クラッチ。
【請求項２】
前記くさび装置は、反作用形成部（４０）を備え、この反作用形成部は、前記構造体（１２）に固定されると共に、前記くさび（３０）の係合が外れた位置において、前記くさび（３０）と反対の前記ディスク（１４）の第２面に当接し、更に前記反作用形成部は、前記くさび（３０）と共に、前記くさび（３０）のディスク（１４）ロッキング位置において、前記反作用形成部と前記くさびとの間に、前記ディスク（１４）をロッキング状態にクランプするようになっている、請求項１記載のクラッチ。
【請求項３】
前記ディスク（１４）上のくさび部材（３０）の第１面の摩擦係数は、ランプ（４０）形成部上の第２面の摩擦係数よりも大であり、これにより、ランプ（４０）上での前記くさび部材（３０）の移動に対するより低い摩擦抵抗力によって、前記くさび（３０）のくさび効果が増幅されるようになっている、請求項２記載のクラッチ。
【請求項４】
第２の回転自在なシャフト（２４）と、前記ディスクシャフト（２６）とを、軸方向に整合しながら結合するための、請求項２または３のいずれか一方に記載のクラッチにおいて、前記構造体は、ハウジング（１２）であり、このハウジング内において、前記ディスク（１４）は、回転自在となっており、前記第２シャフト（２４）は、前記ハウジング（１２）に固定されると共に、このハウジングから突出しており、前記アクチュエータは、ピン（３４）であり、このピン（３４）は、前記ディスク（１４）の面に直角な方向に、前記ハウジング（１２）の壁を貫通するように軸方向に移動自在であり、前記くさび部材（３０）の傾斜端面に当接する形成部を有するヘッド（４４）が、前記ハウジング内の端部に設けられ、更に前記ピン（３４）を移動させ、そのヘッド形成部（４４）により、使用時に前記ディスク（１４）の回転方向に前記くさび部材（３０）を移動させるための手段（５０）（５２）を備えるクラッチ。
【請求項５】
少なくとも２つのくさび装置（３０）（３６）（４０）と、回転軸線と同軸状であるディスク（１４）上の経路において、互いに等しく離間したアクチュエータ（３４）とを備える、請求項４記載のクラッチ。
【請求項６】
各ディスク係合手段は、２つのくさび装置（３０）（３６）（４０）および（３２）（３８）（４２）を備え、これらくさび装置は、前記ディスク（１４）上の共通回転経路において、逆方向を向くくさび（３０）（３２）のくさび角度（α）で、背中合わせの関係をもって、ハウジング（１２）内に配置されており、前記アクチュエータのピンヘッド（４４）は、２つの向き合った形成部を備え、各形成部は、くさび部材の対のうちのくさび部材（３０）（３２）の傾斜端部の表面に当接しており、よって、移動手段（５０）（５２）により、ピン（３４）が作動させられると、前記くさび部材の各対のうちのくさび部材（３０）（３２）の一方は、ディスク（１４）を第１の回転角方向にロックし、他方のディスクを逆の回転方向にロックするようになっている、請求項４または５に記載のクラッチ。
【請求項７】
各ピンヘッド（４４）の形成部は、平坦な表面であり、この平坦な表面は、前記形成部が当接するくさび（３０）（３２）の端部表面に係合すると共に、前記端部表面に相補的な角度をなしている、請求項４〜６のいずれかに記載のクラッチ。
【請求項８】
使用時に、前記ディスク（１４）の回転方向と逆方向に、各くさび部材（３０）（３２）を押圧するための手段を備えている、請求項１〜７のいずれかに記載のクラッチ。
【請求項９】
前記ピンヘッド形成部（４４）と、前記ピンヘッド形成部が当接するくさび部材（３０）（３２）の端部表面との間の表面のうちの一方は、低摩擦係数の材料でコーティングされている、請求項４〜８のいずれかに記載のクラッチ。
【請求項１０】
各くさび部材（３０）（３２）と、そのランプ形成部（４０）（４２）との間の境界表面の一方は、低摩擦係数の材料でコーティングされている、請求項４〜９のいずれかに記載のクラッチ。
【請求項１１】
前記ハウジング（１２）内のクラッチ部品の摩擦境界部は、前記ハウジング（１２）内の掃流流体内で作動するようになっている、請求項４〜８のいずれかに記載のクラッチ。
【請求項１２】
前記アクチュエータピン（３４）移動手段は、電磁石である、請求項４〜１１のいずれかに記載のクラッチ。
【請求項１３】
前記アクチュエータピン（３４）の移動手段は、液圧ピストンシリンダ装置である、請求項４〜１１のいずれかに記載のクラッチ。
【請求項１４】
クラッチの軸線を中心とする作動リング（５０）を備え、前記リング（５０）の第１面（６０）は、前記クラッチハウジング（１２）の外側において、各アクチュエータピン（３４）の自由端に当接し、前記作動リングは、前記クラッチハウジング（１２）に隣接する固定された構造体内にスライド可能に位置すると共に、回転しないように保持されており、かつ前記ピン（３４）の移動手段（５２）は、前記リング（５０）を前記クラッチハウジング（１２）に接近させたり、離間させたりするようになっている、請求項４〜１３のいずれかに記載のクラッチ。  
【請求項１５】
各作動ピン（３４）は、作動リング（５０）に押圧されるスプリング（４８）である、請求項１４記載のクラッチ。
【請求項１６】
前記作動リング（５０）の第２面は、少なくとも１つの外側に突出するカム形成部（５６）を備える状態で、定速度伝達装置における回転角速度抽出装置として使用されるようになっている、請求項１５記載のクラッチ。
【請求項１７】
前記第２シャフト（２４）上で回転自在な伝達ホイール（６２）と、前記ホイール（６２）から軸方向に突出し、前記作動リング（５０）の第２面に当接すると共に、該第２面に従動するカムとなっている少なくとも１つの形成部（７４）とを備える駆動ユニット（５２）を備える、請求項１６記載のクラッチ。
【請求項１８】
前記伝達ホイール（６２）は、ギア駆動されるギアホイールである、請求項１７記載のクラッチ。
【請求項１９】
前記伝達ホイール（６２）は、ベルト駆動されるようになっているプーリーである、請求項１７記載のクラッチ。
【請求項２０】
前記クラッチディスク（１４）が固定されたシャフト（２６）は、自動車の回転自在なホイールシャフトであり、前記構造体は、Ｕ字形ハウジング（７６）であり、このハウジングは、使用時に、前記ディスク（１４）に隣接する固定構造体に取り付けられており、このハウジング内に、前記くさび装置（３０）（３６）（４０）は、くさび部品（３０）およびブレーキパッドとして働く反作用形成部（４０）と共に設けられており、前記係合手段は、ピストンシリンダ装置である、自動車のディスクブレーキとして使用するための、請求項３記載のクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転自在な部材またはシャフトを結合するための自動補力クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
間欠駆動連続可変変速機（ＣＶＴ）の分野では、１つの共通入力端から駆動される多数のＣＶＴステージの出力を組み合わせるために、オーバーランクラッチ、例えばスプラグクラッチが使用されることが多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＣＶＴにおいて、任意のタイプの一方向クラッチを使用する際の主な欠点は、変速装置が、エンジンブレーキ（ＣＶＴを介した双方向への動力の伝達）を実行できないことである。米国特許第6,425,301号および国際公開第WO82/02233号公報には、かかる変速装置の代表的な例が記載されている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係わる自動補力摩擦クラッチは、軸線を中心として回転自在なシャフトと、このシャフトに同軸状に固定されたクラッチディスクと、前記ディスクとこのディスクに隣接する構造体とを、係合したり、その係合を外したりする係合手段と、前記係合作動位置と前記係合が外れた位置との間で、前記係合手段を移動させるためのアクチュエータとを備え、前記ディスクの係合手段は、くさび装置であり、このくさび装置は、くさび部材を備え、このくさび部材の一方の面は、前記ディスクの第１の面に当接し、この際、くさび角度は、前記ディスクの回転方向に減少しており、前記くさび装置は、更にランプ形成部を備え、このランプ形成部は、前記構造体に固定されており、このランプ形成部において、前記ディスクの面と反対の前記くさび部材の第２の面は、前記ディスク上の静止位置とくさび作用により、前記ディスクが前記構造体にロックされる第２位置との間で、前記ディスクの回転方向に、前記アクチュエータによって移動自在であり、前記ディスクの回転中に前記ディスクに対して前記くさびにより加えられるロッキング力は、前記構造体に対して、前記ディスクが静止した状態で、前記アクチュエータによって生じるロッキング力よりも実質的に大となっている。
【０００５】
前記くさび装置は、反作用形成部を備え、この反作用形成部は、前記構造体に固定されると共に、前記くさびの係合が外れた位置において、前記くさびと反対の前記ディスクの第２面に当接し、更に前記反作用形成部は、前記くさびと共に、前記くさびのディスクのロッキング位置において、前記反作用形成部と前記くさびとの間に前記ディスクをロッキング状態にクランプするようになっている。
【０００６】
前記ディスク上のくさび部材の第１面の摩擦係数は、ランプ形成部上の第２面の摩擦係数よりも大であり、これにより、ランプ上での前記くさび部材の移動に対するより低い摩擦抵抗力によって前記くさびのくさび効果が増幅されるようになっている。
【０００７】
クラッチは、第２の回転自在なシャフトと、前記ディスクシャフトとを、軸方向に整合しながら結合するようになっており、前記構造体は、ハウジングであり、このハウジング内において、前記ディスクは、回転自在となっており、前記第２シャフトは、前記ハウジングに固定されると共に、このハウジングから突出しており、前記アクチュエータは、ピンであり、このピンは、前記ディスクの面に直角な方向に、前記ハウジングの壁を貫通するように軸方向に移動自在であり、前記くさび部材の傾斜端面に当接する形成部を有するヘッドが、前記ハウジング内の端部に設けられ、更に前記ピンを移動させ、そのヘッド形成部により、使用時に前記ディスクの回転方向に前記くさび部材を移動させるための手段を備えている。
【０００８】
クラッチは、少なくとも２つのくさび装置と、回転軸線と同軸状であるディスク上の経路において、互いに等しく離間したアクチュエータとを備えている。
【０００９】
各ディスク係合手段は、２つのくさび装置を備え、これらくさび装置は、前記ディスク上の共通回転経路において、逆方向を向くくさびのくさび角度で、背中合わせの関係をもって、ハウジング内に配置されており、前記アクチュエータのピンヘッドは、２つの向き合った形成部を備え、各形成部は、くさび部材の対のうちのくさび部材の傾斜端部の表面に当接しており、よって移動手段によりピンが作動させられると、前記くさび部材の各対のうちのくさび部材の一方は、ディスクを第１の回転角方向にロックし、他方のディスクを逆の回転方向にロックするようにされる。
【００１０】
各プリントヘッドの形成部は、平坦な表面であり、この平坦な表面は、前記形成部が当接するくさびの端部表面に係合すると共に、前記端部表面に相補的な角度をなしている。
【００１１】
クラッチは、所定の用途での使用時に、前記ディスクの回転方向と逆方向に、各くさび部材を押圧するための手段を備えている。
【００１２】
前記ピンヘッド形成部と、前記ピンヘッド形成部が当接するくさび部材の端部表面との間の表面のうちの一方は、低摩擦係数の材料でコーティングできる。更に、各くさび部材とそのランプ形成部との間の境界表面の一方は、低摩擦係数の材料でコーティングされている。
【００１３】
前記ハウジング内のクラッチ部品の摩擦境界部は、前記ハウジング内の掃流流体内で作動するようになっている。
【００１４】
本発明の一実施形態では、前記アクチュエータピンの移動手段は、電磁石であるのがよい。
【００１５】
別の形態として、前記アクチュエータピン移動手段は、液圧ピストンシリンダ装置であってもよい。
【００１６】
このクラッチは、このクラッチの軸線を中心とする作動リングを備え、前記リングの第１面は、前記クラッチハウジングの外側において、各アクチュエータピンの自由端に当接し、前記作動リングは、前記クラッチハウジングに隣接する固定された構造体内にスライド可能に位置すると共に、回転しないように保持されている。かつ前記ピンの移動手段は、前記リングを前記クラッチハウジングに接近させたり、離間させたりするようになっている。
【００１７】
各作動ピンを、作動リングに押圧されるスプリングとすることができる。
【００１８】
このクラッチは、前記作動リングの第２面が、少なくとも１つの外側に突出するカム形成部を備える状態で、定速度伝達装置における回転角速度抽出装置として使用することができる。
【００１９】
このクラッチは、駆動ユニットを備え、この駆動ユニットは、前記第２シャフト上で回転自在な伝達ホイールと、前記ホイールから軸方向に突出し、前記作動リングの第２面に当接すると共に、この第２面に従動するカムとなっている少なくとも１つの形成部とを備えている。
【００２０】
前記伝達ホイールは、使用時にギア駆動されるギアホイールでもよいし、また、ベルト駆動されるようになっているプーリーでもよい。
【００２１】
本発明の更に別の形態では、このクラッチは、自動車用ディスクブレーキとして使用でき、このディスクブレーキでは、前記クラッチディスクが固定されたシャフトは、自動車の回転自在なホイールシャフトであり、前記構造体は、Ｕ字形ハウジングであり、このハウジングは、使用時に、前記ディスクに隣接する固定構造体に取り付けられており、このハウジング内に、前記くさび装置は、くさび部品およびブレーキパッドとして働く反作用形成部と共に設けられており、前記係合手段は、ピストンシリンダ装置となっている。
【００２２】
次に添付図面を参照し、本発明の２つの実施例について説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１、図２および図３には、ハウジング１２と、クラッチディスク１４と、３つのアクチュエータ装置１６とを含む本発明のクラッチ１０が示されている。
【００２４】
クラッチハウジング１２は、図１に示すように、ボルト２２により解放自在に接続された２つの皿状部品１８と２０とから成っている。
【００２５】
このハウジング部品２０は、管状入力シャフト２４と一体的となっており、クラッチディスク１４は、管状出力シャフト２６に固定されている。これら２本のシャフトは、図１に示すように、ニードルベアリングに支持されており、支持シャフト２８上で自由に回転でき、かつ支持シャフト２８と同軸状となっている。
【００２６】
シャフト２４および２６を中心として、互いに１２０度の間隔で、アクチュエータ装置１６が隔置されている。各アクチュエータ装置は、図２、図３および図４に最も明瞭に示されているように、反対方向を向く１対のくさび部材３０および３２と、アクチュエータピン３４と、ハウジング部品２０内に位置する反対方向を向くランプ形成部３６および３８と、本体部品１８内に位置し、この本体部品１８と一体的な１対のディスク力反作用部材４０および４２とを備えている。
【００２７】
この実施例では、くさび部材３０および３２は、図１および図２に示すように、クラッチディスク１４に向く面に２つの離間する平行な、外側に突出する負荷支持形成部を含むような形状となっている。
【００２８】
この負荷支持形成部は、組み立てられたクラッチ内では、図１に示すように、ディスク１４の裏側にある反作用力部材４０および４２に設けられた同様の形成部と整合している。外側に突出する負荷支持形成部を支持するくさび部材面と反対のくさび部材面は、別の２つの負荷支持形成部を備え、これら負荷支持形成部は、ランプ形成部３６および３８の負荷支持形成部の間にスライド可能に位置し、外側に突出するキーによって、互いに離間している。
【００２９】
アクチュエータ装置１６の各アクチュエータピン３４の一端には、ネジが切られており、このピンの他端には、くさび状をしたヘッド４４が支持されている。このヘッド４４は、図７に略示するように、くさび部材３０および３２の相補的な角度のついた端部表面に当接している。
【００３０】
アクチュエータヘッド４４の傾斜したくさび表面、またはくさび部材３０および３２の傾斜した端面は、摩擦係数の低いテフロン（登録商標）のような材料によってコーティングできる。同様に、くさび部材３０および３２と、ランプ形成部３６および３８との間の境界部における表面の少なくとも１つも、同じように、底摩擦係数材料でコーティングすることができる。
【００３１】
ハウジング１２の部品１８と２０との間に、能動的クラッチ部品が挟持されていることによって、これらの部品は、一体に保持されている。この場合、クラッチディスク１４の下面には、くさび部材３０および３２の上部表面（図２および図３）が当接している。
【００３２】
くさび部材３０の傾斜端面と、くさび部材３２の傾斜端面との間には、アクチュエータピンが張力のかかった状態に保持されており、くさび部材のこれら端面は、ハウジング部品２０の外側面とナット４６との間で作用するハウジングの外側にあるスプリング４８により、ピン３４上のピンヘッド４４およびナット４６のテーパ付き表面に当接している。
【００３３】
アクチュエータ装置１６のくさび形成部３０および３２は、クラッチディスク１４上の円形同心状経路にできるだけ近く、かつこの経路に整合するように、クラッチハウジング１２内に位置していることが重要である。
【００３４】
スプリング４６のスプリング力によって、アクチュエータピンヘッド４４がくさび部材３０および３２並びに反作用部材４０および４２を、クラッチプレート１４にグリップ接触状態に保持しており、よってクラッチは、回転できるように結合されたシャフト２４および２６に常時係合している。
【００３５】
クラッチプレート１４をハウジング１２から外し、シャフト２４と２６とを、独立して回転できるようにするために、アクチュエータピンの露出した端部を、クラッチハウジング内で前方に同時に移動させ、くさび部材にかかっているヘッド４４の圧力を解放すると、ランプ形成部３６および３８上での、下方に向かうくさび形成部３０および３２の増分的な運動が生じ、クラッチディスク１４にかかるこれら形成部のグリップ力が解放される。
【００３６】
アクチュエータピンは、任意の適当な手段、例えば電磁石、液圧ピストンとシリンダ装置などによって作動させることができる。しかし、図１のカム操作、アクチュエータクラッチ装置１０は、変速装置で使用される同期式抽出装置２６の代わりに、本願出願人の継続中の国際特許出願第PCT/ZA02/00137号、国際公開第WO03/056212号公報（これら公報の記載を本発明の参考例として援用する）に開示されているような無段変速装置における回転角速度プロフィル発生器から、回転角速度の一部を抽出するのに適している。
【００３７】
図１のカム操作アクチュエータ装置は、カム付きリング８０および駆動ユニット６０を含むように示されている。
【００３８】
図５に示すように、カム付きリング５０は、環状ディスク５４であり、このディスク５４は、径方向に対向する後方を向く２つのカムローブ５６と、径方向に延びる周辺キー形成部５８とを備え、キー形成部は、リング５０を囲む、図示していない固定された構造部内で回転しないように保持され、かつ、この構造体に適当に係合している。
【００３９】
リング５０の前端部は、固定されたスラストベアリング６０を支持しており、このベアリング６０に対して、スプリング４８により、クラッチアクチュエータピン３４の外側端部が押圧されている。
【００４０】
リング５０でのカムローブ５６の数、長さおよび位置は、このリングを使用すべき特定のＣＶＴ装置におけるアセンブリの回転角速度抽出条件に応じて決まる。図５では、カムローブ５６は誇張して示されており、実際には、リング５０の後部表面よりも、わずか１ｍｍ以下の領域内に、ランド高さを有することができる。
【００４１】
駆動ユニットは、ベアリング６４上の管状シャフト２４上で回転できるようにジャーナル支持された伝達ホイール４２と、プレート６８に取り付けられたスラストベアリングとを備え、プレート６８は、シャフト２４と共に回転できるようにシャフト２４に固定されており、図示のように、ホイール６２のウェブ７０に当接している。ホイールの駆動面７２は、ホイールをギアまたは被動可撓性ベルトとすることができるように、ギア歯またはリブ形成部を支持している。
【００４２】
ホイール６２は、径方向に対向し、前方に突出する２対のラグを更に備え、各ラグは、ホイール６２を駆動するものによってホイール６２が回転されるときに、カム状リング５０およびそのローブ５６の背面に当接するローラ７４を各ラグが支持する。
【００４３】
図１には、ローラ７４のうちの１つしか示されていないが、図５では、双方のローラが径方向に点線で示されている。カムリング５０に当接するローラ７４の圧力によって、ホイールに対する反作用力が生じ、ホイールは、スラストベアリング６６による反作用を受ける。
【００４４】
図６には、本発明のクラッチの第２実施例が略示されている。ここではクラッチは、自動車のホイールディスクブレーキまたは同等品として使用されている。図６におけるクラッチ部品に対する符号は、前の実施例における同じ部品に付けられた符号と同じである。
【００４５】
Ｕ字形ハウジング７６内に位置するように示されており、このＵ字形ハウジング７６は、クラッチブレーキ部品が、ブレーキディスク１４の円周部の一部にわたって位置するべき固定構造体に取り付けられている。
【００４６】
従来のディスクブレーキ用アクチュエータの液圧アクチュエータ（ピストン）は、大幅に小されたピストンシリンダ装置に置換されている。このピストンシリンダ装置は、図中の矢印の方向に１つのブレーキパッド（くさび３０のクラッチ１４に向く側には、ブレーキパッドブレーキ材料７８があり、反対側には、スチール部材がある）を移動させる際に、前の実施例におけるアクチュエータピン３８と同じように働く。
【００４７】
ブレーキディスク１４の反対側の他のブレーキパッド（反作用部材４０）は、従来のブレーキディスクキャリパー装置と同じ機能を奏する。ブレーキパッドとブレーキディスク１４（双方のブレーキパッドのディスク接触面と、ブレーキパッドブレーキ材料７８との間）との間の摩擦係数は、ランプ形成部材３６とブレーキパッド３０との間の摩擦係数、一般にスチールとスチールの間の摩擦係数よりも大きいので、ブレーキパッド３０は、自らエネルギーを発生するだけでなく、下記に数学的に証明するように、摩擦係数に差があることに起因する利点も享受する。
【００４８】
従来の大きいピストンシリンダ装置の代わりに、より小さい液圧ピストンが使用されているので、ディスク１４を制動するのに、従来の力よりも大幅に小さい力でよくなっている。
【００４９】
本発明のクラッチのこのような用途は、更に現在自動車メーカーによって広く使用されているブレーキけん引制御方式の実現を簡略化するものである。
【００５０】
次に、数式モデルにより、本発明の自動補力クラッチの作動および有効性について、より詳細に説明する。
【００５１】
図７は、くさび部材３０と、作動ピン３４と、クラッチディスク１４と、傾斜ランプ形成部３２と、ディスク反作用部材４０との間で生じる力および角度を略図で示すものである。
【００５２】
数式モデルで使用する記号として、次のものを使用する。
Ｆｅｓ    自動補力力
Ｆｅ      作動ピンの力
Ｆａ      作動力
Ｆｄ      ディスクに垂直な力
Ｆｇ      ディスクにかかるグリップ力
Ｆμ３    Ｆｅに反対方向の摩擦力の成分
Ｆμ３ｆ  アクチュエータピンヘッド４４の間の接触面とくさび部材３０
および３２の端面との間の摩擦力
Ｆμ３ｐ  アクチュエータピンヘッド４４とくさび部材３０および３２の
端面との間の接触表面にかかる直角な力
Ｆｗ      くさび３０とランプ３２の接触表面にかかる直角な力
Ｆμ２    接触するくさびとランプ表面との間の摩擦力
Ｆμ２ｅ  Ｆｇに対して反対方向のＦμ２の摩擦力の成分
ｒ        くさび３０とディスク１４上の反作用部材４０の平均接触半径
Ｔｇ      Ｆｇの結果として生じるディスクにかかるトルク
【００５３】
作動ピン３４には、スプリング４８による力Ｆｅによって示された方向に張力がかかっている。角度βは、作動ピン３４の軸線と作動ピンヘッド４４、およびくさび形成部３０の一致面との間の角度であり、この境界における摩擦係数は、μ３である。
【００５４】
出力ディスク１４と平行な方向の反作用力Ｆａは、次のように計算される。
【数１】
2007524039.tif 000003
ここで、Ｆμ３は、Ｆｅに対して反対方向の摩擦力の成分であり、次のように計算される。
【数２】
2007524039.tif 000004
ここで、Ｆμ３ｆは、μ３に起因する摩擦力であり、次のように計算される。
【数３】
2007524039.tif 000005
ここで、Ｆμ３ｐは、μ３の摩擦境界部に対して直角な力であり、次のように計算される。
【数４】
2007524039.tif 000006
式Ａ〜式Ｄを組み合わせると次の式が得られる。
【数５】
2007524039.tif 000007
【００５５】
ディスク１４の回転方向、および出力ディスク１４とくさび形成部３０との間の摩擦係数がμ１であるため、力Ｆｅｓは、ディスク１４の回転方向にくさび形成部を強制移動するように働き、くさび部材３０のくさび作用に起因し、ディスクに対するグリップ力Ｆｄが増加する。従って、くさび３０の傾斜角度をαで示した場合、出力ディスクにかかるグリップ力Ｆｄは、次のように計算される。
【数６】
2007524039.tif 000008
ここで、Ｆｅは、次のように計算される。
【数７】
2007524039.tif 000009
ここで、ｓｇは、出力ディスク１４の回転方向に応じて１または−１となり、図７に示されたディスクの方向の場合、ｓｇ＝１となり、
Ｆμ２ｅは、くさび３０と傾斜したランプ３６の表面との間の摩擦係数μ２に起因する力Ｆｗによって生じる、ディスク１４に平行な摩擦成分であり、次のように計算される。
くさび／ランプ境界部に沿った摩擦成分は、次のように計算される。
【数８】
2007524039.tif 000010
くさび／ランプ境界部に沿った摩擦力は、次のように計算される。
【数９】
2007524039.tif 000011
上記摩擦表面にかかる直角な力Ｆｗは次のように計算される。
【数１０】
2007524039.tif 000012
摩擦係数をμ１とした場合、ディスク１４の両側にて力Ｆｄによってクラッチディスク１４にかかる全グリップ力Ｆｇが発生し、従って次のように計算される。
【数１１】
2007524039.tif 000013
摩擦係数およびＦｅの項におけるＦｇを解くために、式ＥとＫとを組み合わせると、次の式が得られる。
【数１２】
2007524039.tif 000014
実際には一般に０.１よりも小さい、μ３の極めて小さい値が使用されるので、式Ｌを次のように簡略化できることに留意されたい。
【数１３】
2007524039.tif 000015
【００５６】
上記２つの式から、μ３をできるだけ小さくすることによって、Ｆｇを最適にできることが判る。従って、一般にμ３＝０.０２の摩擦係数を生じさせるようなテフロン摩擦境界部（１つの面に向いたテフロン（登録商標））に適合できるように、十分小さい圧力を発生するのに、くさび３０とアクチュエータピンヘッド４４との当接面を十分広くすることができる。同じことが、摩擦境界部μ２にも当てはまる。
【００５７】
これら２つの摩擦境界部は、摩擦係数を更に減少するよう、ニードルベアリング、ローラベアリングまたはボールベアリングを備えていることができる。
【００５８】
しかし、Ｆｇを最大にするには、μ１を最大にしなければならない。この場合、いわゆる掃引流体を使用することが好ましい。掃引流体として、潤滑膜を提供しながら、極めて高圧のもとで、約１０００ＭＰａ〜３０００ＭＰａの圧力下で、摩擦係数を約０.１に変化させる潤滑剤が挙げられる。従って、グリップ力Ｆｄを発生するスプリング４８の係合力の結果として、１０００ＭＰａと３０００ＭＰａとの間の圧力を発生し、摩擦係数を、約μ１＝０.１のより高い摩擦係数に変換するよう、クラッチディスク１４をグリップする接触表面を十分小さくすることができる。
【００５９】
本発明の自動補力クラッチ全体にわたって、同じ掃引流体を使用してもよいが、この流体は、表面積がより広い結果生じる摩擦境界部における、より低い圧力に起因し、より低い摩擦係数μ２およびμ３をより小さく維持する。
【００６０】
本発明の自動補力クラッチが有効である証明として、自己発生力Ｆｅｓを、確実に使用できるようにする次の値が、式Ｌで使用される。
【数１４】
2007524039.tif 000016
上記値を式Ｌに挿入すると、次の式が得られる。
【数１５】
2007524039.tif 000017
【００６１】
第１実施例の対のその他のくさび形成部３２（ここで、ｓｇ＝１および附勢力Ｆｅｓはネガティブに作動する）を検討すると、次の式が得られる。
【数１６】
2007524039.tif 000018
【００６２】
ｒ＝５０ｍｍの平均ディスク半径でクラッチディスク１４にグリップ力Ｆｇを加えた場合のクラッチディスク１４を検討すると、この結果、グリップ力Ｔｇは次の式で表される。
【数１７】
2007524039.tif 000019
【００６３】
ここで、式Ｌにおける次の項、
【数１８】
2007524039.tif 000020
またはｓｇ＝１とした場合の式Ｌにおける簡略された項、すなわち
【数１９】
2007524039.tif 000021
は常に正でなければならないことが重要である。この値が負または０である場合、自己ロックが生じ、従って、作動ピン３４の力Ｆｅが除かれたときにくさびが外れる。
【００６４】
本発明は、上記掃引流体だけに限定されるものではなく、任意の適当な従来の潤滑剤を含んでいてもよいし、全く潤滑剤を含まなくてもよい。
【００６５】
本発明は更に、常時係合しているクラッチだけに限定されず、アクチュエータピンヘッド４４上の角度βは、本発明の自動補力クラッチを常時係合が外れたクラッチとして作動させるように、逆方向の角度となっていてもよい。
【００６６】
更に本発明は、図２および図３に示す摩擦表面だけに限定されるものでなく、この摩擦面は、摩擦係数を最適にするように生じた任意のパターンまたはカーブした接触面でもよい。
【００６７】
更に本発明は、完全係合クラッチだけに限定されるものでなく、スリップクラッチとしても使用できる。
【００６８】
更にフライホイール動作時の損失を減少するように、本発明の自動補力クラッチにおける潤滑剤のドラッグ力を減少するように、別のスプリングを設け、くさび部材３０および３２を完全に外してもよい。
【００６９】
図６および図７における場合と同じように、くさび部材３０または３２の１つを各対で使用するだけで、本発明の自動補力クラッチを、一方向クラッチとしても使用できる。かかる構造では、αを自己ロッキングポイントまで減少できる。ディスク１４が逆方向に回転すると、係合が自動的に外れることになる。
【００７０】
上記とは異なり、スプリング４８の力（Ｆｅ）が極めて小さい結果、大きいＦｇが生じるように、自己ロッキングする直前のポイントまでαおよびβを縮小させてもよい。この場合、ディスク１４が逆方向に回転すると、ＦｅはＦｇを生じさせる際に重要な性質を有しないので、抵抗力が小さくなり、ディスク１４は逆方向にフライホイール動作する。
【００７１】
掃引流体の使用を最適にするために、より大きいか、または小さい応力を発生するための領域に対して、接触面積を最適にすることができる。
【００７２】
上記のように、本発明の図１の実施例のクラッチは、瞬時に係合したり外れたりする能力、作動力が小さいという条件、および低メンテナンスのコンパクトなデザインのために、ＣＶＴで使用するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明のＣＶＴ自動補力クラッチ、およびその駆動装置の側断面図。
【図２】図１のクラッチの片側において、斜め上から見た分解等角図。
【図３】図２に示されたクラッチ部品の片側において、斜め下から見た分解等角図。
【図４】図１のクラッチハウジングの一部品の片側において、上から見た等角図。
【図５】図１のクラッチ駆動装置で使用するためのカム付きプレート装置の片側において、斜め上から見た等角図。
【図６】ディスクブレーキとして使用する本発明のクラッチの側断面図。
【図７】数式モデルを誘導する、本発明のクラッチの部品間の力および摩擦係数のグラフ。
【符号の説明】
【００７４】
１０    クラッチ
１２    ハウジング
１４    クラッチディスク
１６    アクチュエータ装置
１８、２０    皿状部品
２２    ボルト
２４    入力シャフト
２６    出力シャフト
２８    支持シャフト
３０、３２    くさび部材
３４    アクチュエータピン
３６、３８    ランプ形成部
４０、４２    反作用部材
４４    ヘッド
４６    ナット
４８    スプリング
５０    カム付きリング
５２    駆動ユニット
５４    環状ディスク
５６    カムローブ
５８    キー形成部
６０    スラストベアリング
６２    伝達ホイール
６４、６６    ベアリング
６８    プレート
７０    ウェブ
７２    駆動表面
７４    ローラ
７６    ハウジング
７８    ブレーキ材料
【図１】
2007524039.tif 000022
【図４】
2007524039.tif 000023
【図５】
2007524039.tif 000024
【図２】
2007524039.tif 000025
【図３】
2007524039.tif 000026
【図６】
2007524039.tif 000027
【図７】
2007524039.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成18年2月20日(2006.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線を中心として回転自在なシャフト（２６）と、
前記シャフト（２６）に同軸状に固定されたクラッチディスク（１４）と、
くさび角度（α）を有するくさび部材（３０）を含むくさび装置（３０）（３６）（４０）を備え、前記くさび部材の第１面は、前記ディスク（１４）の第１面に当接し、この第１面と反対の前記くさび部材（３０）の第２面には、前記ディスク（１４）の回転方向に前記部材の第１面に向かうテーパがついており、更に前記くさび部材（３０）の第１端部から、前記くさび部材（３０）の小さいほうの第２端部に向かって、テーパがついており、前記ディスク（１４）と、このディスク（１４）に隣接する構造体（１２）とを、係合したり、係合を外したりするための係合手段（３０）と、
前記ディスク（１４）の面に直角な方向に、前記構造体（１２）を貫通する共に、ヘッド（４４）を支持するピン（３４）を備え、前記ヘッド（４４）は、前記ピン（３４）の側面を越えて突出し、かつ前記くさび部材（３０）の第１端部に当接する形成部を有し、前記係合作動位置と前記係合が外れた作動位置との間で、前記係合手段（３０）を移動させるためのアクチュエータ（３４）と、
更にランプ形成部（３６）を備え、このランプ形成部は、前記構造体（１２）に固定されており、このランプ形成部において、前記ディスク（１４）の面と反対の前記くさび部材（３０）（３２）の第２の面は、前記ディスク上の静止位置とくさび作用により、前記ディスク（１４）が前記構造体（１２）にロックされる第２位置との間で、前記ディスク（１４）の回転方向に、前記アクチュエータ（３４）によって移動自在であり、前記ディスク（１４）の回転中に、前記ディスク（１４）に対して、前記くさび（３０）により加えられるロッキング力は、前記構造体（１２）に対して、前記ディスク（１４）が静止した状態で、前記アクチュエータ（３４）によって生じるロッキング力よりも、実質的に大となっていることを特徴とする自動補力摩擦クラッチ。
【請求項２】
前記くさび装置は、反作用形成部（４０）を備え、この反作用形成部は、前記構造体（１２）に固定されると共に、前記くさび（３０）の係合が外れた位置において、前記くさび（３０）と反対の前記ディスク（１４）の第２面に当接し、更に前記反作用形成部は、前記くさび（３０）と共に前記くさび（３０）のディスク（１４）ロッキング位置において、前記反作用形成部と前記くさびとの間に、前記ディスク（１４）をロッキング状態にクランプするようになっている、請求項１記載のクラッチ。
【請求項３】
前記ディスク（１４）上のくさび部材（３０）の第１面の摩擦係数は、ランプ（４０）形成部上の第２面の摩擦係数よりも大であり、これにより、ランプ（４０）上での前記くさび部材（３０）の移動に対するより低い摩擦抵抗力によって前記くさび（３０）のくさび効果が増幅されるようになっている、請求項２記載のクラッチ。
【請求項４】
第２の回転自在なシャフト（２４）と、前記ディスクシャフト（２６）とを軸方向に整合しながら結合するための、請求項２または３のいずれか一方に記載のクラッチにおいて、前記構造体は、ハウジング（１２）であり、このハウジング内において、前記ディスク（１４）は、回転自在となっており、前記第２シャフト（２４）は、前記ハウジング（１２）に固定されると共に、このハウジングから突出しており、前記アクチュエータは、ピン（３４）であり、該ピン（３４）は、前記ディスク（１４）の面に直角な方向に、前記ハウジング（１２）の壁を貫通するように軸方向に移動自在であり、前記くさび部材（３０）の傾斜端面に当接する形成部を有するヘッド（４４）が、前記ハウジング内の端部に設けられ、更に前記ピン（３４）を移動させ、そのヘッド形成部（４４）により使用時に前記ディスク（１４）の回転方向に前記くさび部材（３０）を移動させるための手段（５０、５２）を備えるクラッチ。
【請求項５】
少なくとも２つのくさび装置（３０）（３６）（４０）と、回転軸線と同軸状であるディスク（１４）上の経路において、互いに等しく離間したアクチュエータ（３４）とを備える、請求項４記載のクラッチ。
【請求項６】
各ディスク係合手段は、２つのくさび装置（３０）（３６）（４０）および（３２）（３８）（４２）を備え、これらくさび装置は、前記ディスク（１４）上の共通回転経路において、逆方向を向くくさび（３０）（３２）のくさび角度（α）で、背中合わせの関係をもって、ハウジング（１２）内に配置されており、前記アクチュエータのピンヘッド（４４）は、２つの向き合った形成部を備え、各形成部は、くさび部材の対のうちのくさび部材（３０）（３２）の傾斜端部の表面に当接しており、よって移動手段（５０）（５２）により、ピン（３４）が作動させられると、前記くさび部材の各対のうちのくさび部材（３０）（３２）の一方は、ディスク（１４）を第１の回転角方向にロックし、他方のディスクを逆の回転方向にロックするようになっている、請求項４または５に記載のクラッチ。
【請求項７】
各くさび（３０）（３２）の第１端部は、前記ディスク（１４）に直角なラインに角度（β）の角度で傾斜した平坦な表面であり、各ピン（３４）のヘッド（４４）の突出する形成部は、この形成部が当接するくさび（３０）（３２）の端面に係合すると共に、この端部の表面に相補的な角度をなしている、請求項４〜６のいずれかに記載のクラッチ。
【請求項８】
使用時に、前記ディスク（１４）の回転方向と逆方向に、各くさび部材（３０）（３２）を押圧するための手段を備える、請求項１〜７のいずれかに記載のクラッチ。
【請求項９】
前記ピンヘッド形成部（４４）と、このピンヘッド形成部が当接するくさび部材（３０）（３２）の端部表面との間の表面のうちの一方は、低摩擦係数の材料でコーティングされている、請求項４〜８のいずれかに記載のクラッチ。
【請求項１０】
各くさび部材（３０）（３２）と、そのランプ形成部（４０）（４２）との間の境界表面の一方は、低摩擦係数の材料でコーティングされている、請求項４〜９のいずれかに記載のクラッチ。
【請求項１１】
各くさび部材（３０）（３２）と、そのランプ形成部（４０）（４２）との間の境界表面の間に、ローラベアリングが回転自在に位置している、請求項４〜９のいずれかに記載のクラッチ。
【請求項１２】
前記ハウジング（１２）内のクラッチ部品の摩擦境界部は、前記ハウジング（１２）内の掃流流体内で作動するようになっている、請求項４〜８のいずれかに記載のクラッチ。
【請求項１３】
前記アクチュエータピン（３４）の移動手段は、電磁石である、請求項４〜１２のいずれかに記載のクラッチ。
【請求項１４】
前記アクチュエータピン（３４）移動手段は、液圧ピストンシリンダ装置である、請求項４〜１２のいずれかに記載のクラッチ。
【請求項１５】
前記アクチュエータピン（３４）移動手段は、クラッチの軸線を中心とする作動リング（５０）を備え、このリング（５０）の第１面（６０）は、前記クラッチハウジング（１２）の外側において、各アクチュエータピン（３４）の自由端に当接し、前記作動リングは、前記クラッチハウジング（１２）に隣接する固定された構造体内にスライド可能に位置していると共に、回転しないように保持されており、前記ピン（３４）の移動手段（５２）は、前記リング（５０）を前記クラッチハウジング（１２）に接近させたり、離間させたりするようになっている、請求項４〜１４のいずれかに記載のクラッチ。  
【請求項１６】
各作動ピン（３４）は、作動リング（５０）に押圧されるスプリング（４８）である、請求項１５記載のクラッチ。
【請求項１７】
前記作動リング（５０）の第２面は、少なくとも１つの外側に突出するカム形成部（５６）を備えた状態で、定速度伝達装置における回転角速度抽出装置として使用されるようになっている、請求項１５記載のクラッチ。
【請求項１８】
前記第２シャフト（２４）上で回転自在な伝達ホイール（６２）と、前記ホイール（６２）から軸方向に突出し、前記作動リング（５０）の第２面に当接すると共に、この第２面に従動するカムとなっている少なくとも１つの形成部（７４）とを備えた駆動ユニット（５２）を備える、請求項１７記載のクラッチ。
【請求項１９】
前記伝達ホイール（６２）は、ギア駆動されるギアホイールである、請求項１８記載のクラッチ。
【請求項２０】
前記伝達ホイール（６２）は、ベルト駆動されるようになっているプーリーである、請求項１８記載のクラッチ。
【国際調査報告】
2007524039.tif 000029
2007524039.tif 000030
2007524039.tif 000031