(57)【要約】バランスクラッチシステムは、トランスミッションにて使用されるように設けられる。バランスクラッチシステムは、クラッチピストン室およびバランスピストン室と一緒に移動するクラッチピストンおよびバランスピストンを有するクラッチアセンブリを備える。クラッチピストン室およびバランスピストン室の各々は、使用時に流体の連続供給を受容し、内部に遠心ヘッド圧力を確立する。バランスピストン室にて確立された遠心ヘッド圧力は、クラッチピストン室内に確立された遠心ヘッド圧力によって生じるクラッチアセンブリの自己係合傾向に対抗する圧力に寄与する。
2013520619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バランスクラッチシステムであって、
回転可能にして、且つ潤滑流体通路およびクラッチ流体供給路を有する軸体と、
同軸体の周囲に同心上に設けられるクラッチアセンブリであって、同クラッチアセンブリへの動力を受容するクラッチ入力部と、クラッチアセンブリからの動力を伝達するクラッチ出力部と、（ｉ）クラッチ入力部の回転をクラッチ出力部の回転に伝達するようにクラッチアセンブリと係合すべく、（ｉｉ）クラッチ出力部からクラッチ入力部を切り離すようにクラッチアセンブリを解放すべく、移動可能なクラッチピストンとを含む、前記クラッチアセンブリとを備え、同クラッチアセンブリは、
前記クラッチアセンブリ内に設けられ、前記軸体のクラッチ流体供給路から流体を受容するクラッチピストン室と、
前記クラッチアセンブリ内に設けられ、前記軸体の潤滑流体通路から流体を受容するバランスピストン室とをさらに含み、
バランスクラッチシステムの使用時に、クラッチピストン室およびバランスピストン室の流体は、クラッチピストンの対向する両側に付与される力に寄与するそれぞれの遠心ヘッド圧力を確立し、これにより、クラッチアセンブリが解放される場合にクラッチピストンがそれぞれの遠心ヘッド圧力の変化時に略一定の位置に保持されることを特徴とするバランスクラッチシステム。
【請求項２】
前記クラッチピストン室およびバランスピストン室のそれぞれの遠心ヘッド圧力は、互いに対して同じ変化率にて変化することを特徴とする請求項１に記載のバランスクラッチシステム。
【請求項３】
前記クラッチピストン室の最も外側の部分および前記バランスピストン室の最も外側の部分は、軸体から径方向に略等間隔に配置されることを特徴とする請求項１に記載のバランスクラッチシステム。
【請求項４】
前記バランスピストンは前記クラッチシステムと離間して設けられ、前記バランスピストンおよび前記クラッチピストンは前記バランスピストン室の対向する両側に配置されることを特徴とする請求項１に記載のバランスクラッチシステム。
【請求項５】
前記クラッチピストンに当接するとともに前記バランスピストンを通過して延びるピンをさらに備え、同ピンは、前記クラッチピストンと一緒に移動して、前記クラッチピストンが前記クラッチアセンブリのクラッチパックに向かって付勢される場合に、前記クラッチパックに係合力を付与することを特徴とする請求項４に記載のバランスクラッチシステム。
【請求項６】
前記バランスピストンは、前記バランスピストン室と前記クラッチアセンブリのクラッチパックとの間に設けられることを特徴とする請求項４に記載のバランスクラッチシステム。
【請求項７】
前記バランスピストンと前記軸体との間を延びるシールをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載のバランスクラッチシステム。
【請求項８】
前記バランスピストンは、前記軸体の長手軸線に沿った運動に対して固定されることを特徴とする請求項６に記載のバランスクラッチシステム。
【請求項９】
前記クラッチピストン室の最も外側の部分は、前記バランスピストン室の最も外側の部分よりも軸体に径方向により近接して配置されることを特徴とする請求項１に記載のバランスクラッチシステム。
【請求項１０】
前記バランスピストンは前記クラッチピストンの表面積より大きい表面積を有することを特徴とする請求項９に記載のバランスクラッチシステム。
【請求項１１】
（ｉ）前記バランスピストンの表面積は、前記バランスピストンとバランスピストン室との間の境界面にて画定され、（ｉｉ）前記クラッチピストンの表面積は、前記クラッチピストンと前記クラッチピストン室との間の境界面にて画定されることを特徴とする請求項１０に記載のバランスクラッチシステム。
【請求項１２】
前記クラッチピストンおよびバランスピストンは、相違する断面プロフィールを有することを特徴とする請求項１１に記載のバランスクラッチシステム。
【請求項１３】
前記バランスピストンの一部は前記クラッチピストンの内部に収容されることを特徴とする請求項１２に記載のバランスクラッチシステム。
【請求項１４】
前記クラッチピストンの第１の側のより小さな表面積は、クラッチピストン室との境界面となり、クラッチピストンの第２の側のより大きな表面積は、バランスピストン室との境界面となることを特徴とする請求項１３に記載のバランスクラッチシステム。
【請求項１５】
バランスクラッチシステムであって、
軸体の周囲に同心上に設けられるクラッチアセンブリと、バランスピストンキャビティとを備え、該クラッチアセンブリは、
クラッチ入力部の回転をクラッチ出力部の回転に伝達すべく係合するか、クラッチ出力部からクラッチ入力部を切り離すべく解放されるクラッチパックと、
クラッチパックと係合すべくクラッチパックに向かって移動可能であるとともにクラッチパックを解放すべくクラッチパックから離間するように移動可能であるクラッチピストンと、
クラッチピストンの第１の側に隣接するとともに可変容量を形成するクラッチピストン室とを含み、
前記バランスピストン室は、クラッチピストンの第２の側に隣接するとともに可変容量を形成し、該バランスピストン室の容積はクラッチピストン室の容積と逆に変化し、すなわちバランスピストン室の容積が減少するとクラッチピストン室の容積は増加し、バランスピストン室の容積が増加するとクラッチピストン室の容量が減少し、
クラッチパックが解放され、且つクラッチピストン室およびバランスピストン室の遠心ヘッド圧力が変化する場合に、クラッチピストン室およびバランスピストン室の容積は、略一定の状態を保持することを特徴とするバランスクラッチシステム。
【請求項１６】
バランスクラッチシステムであって、
回転可能にして、且つ流体を通過させて輸送する軸体と、
軸体の周囲に同心上に設けられ、軸体を通過して輸送される流体を受容するバランスクラッチアセンブリとを備え、同バランスクラッチアセンブリは、
バランスクラッチアセンブリの外側の部分の方に設けられるクラッチバスケットと、
バランスクラッチアセンブリの内側の部分の方に設けられるクラッチハブと、
前記クラッチバスケットと前記クラッチハブとの間に設けられるクラッチパックであって、同クラッチパックは、（ｉ）該クラッチパックが解放される場合に前記クラッチバスケットおよび前記クラッチハブが相互に切り離されるように、（ｉｉ）該クラッチパックが係合する場合に同クラッチパックが前記クラッチバスケットと前記クラッチハブとの間で回転を伝達するように、選択的に前記クラッチバスケットおよび前記クラッチハブを連結する、前記クラッチパックと、
解放位置と係合位置との間において少なくとも１つのクラッチディスクを移動させるように前記クラッチパックに対して流体により駆動するクラッチピストンと、
前記クラッチピストンの第１の側に隣接するとともに所定の容積の流体を保持するクラッチピストン室であって、前記軸体の回転時に、前記クラッチピストン室内の流体が前記クラッチパックに対して前記クラッチピストンを付勢する遠心ヘッド圧力を確立する、前記クラッチピストン室と、
前記クラッチピストンと前記クラッチパックとの間に設けられるバランスピストンと、
前記クラッチピストンとバランスピストンとの間に形成されるとともに所定の容積の流体を内部に保持するバランスピストン室であって、前記軸体の回転時に、前記バランスピストン室内の流体が前記クラッチパックから離間させるように前記クラッチピストンを付勢する遠心ヘッド圧力を確立する、前記バランスピストン室とを含み、
前記バランスピストン室の遠心ヘッド圧力によって生じる力は、前記クラッチアセンブリの自己係合を最小限にするように前記クラッチピストン室の遠心ヘッド圧力によって生じる力と実質的に平衡を保持することを特徴とするバランスクラッチシステム。
【請求項１７】
バランスクラッチシステムであって、
第１の回転可能な軸体に設けられるとともに、クラッチピストン室とバランスピストン室との間に設けられるクラッチピストンを有する第１のバランスクラッチアセンブリであって、同第１のバランスクラッチアセンブリのクラッチピストン室およびバランスピストン室が使用時に遠心力に暴露され、これによりクラッチピストン室およびバランスピストン室内に保持された流体が、第１のバランスクラッチアセンブリのクラッチピストンの対向する両側に遠心ヘッド圧力をそれぞれ確立する、前記第１のバランスクラッチアセンブリと、
第２の回転可能な軸体に設けられる第２のバランスクラッチアセンブリであって、この第２のバランスクラッチアセンブリは、同第２のバランスクラッチアセンブリのクラッチピストン室とバランスピストン室との間に設けられるクラッチピストンを有し、該クラッチピストン室およびバランスピストン室が使用時に遠心力に暴露され、これによりクラッチピストン室およびバランスピストン室内に保持された流体が、第２のバランスクラッチアセンブリのクラッチピストンの対向する両側に遠心ヘッド圧力をそれぞれ確立する、前記第２のバランスクラッチアセンブリと、
（ｉ）第１のバランスクラッチアセンブリのクラッチピストン室およびバランスピストン室は、略類似した容積を形成するか、第１の回転可能な軸体の長手軸線から略類似した径方向距離の位置に配置されるか、あるいはその両者であり、（ｉｉ）第２のバランスクラッチアセンブリのクラッチピストン室およびバランスピストン室は、第２の回転可能な軸体の長手軸線とは異なる径方向距離に配置されることを特徴とするバランスクラッチシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業的なトランスミッションのためのクラッチシステムに関する。本発明はより詳細に、自己係合に抵抗するバランスクラッチシステムを有する工業的なトランスミッションに関する。
【背景技術】
【０００２】
工業的なトランスミッションは、様々な動力伝達用途に好適であることが周知である。最近、工業的なトランスミッションは、鑿井および他のエネルギー生成産業においてより頻繁に行われている。例えば、炭化水素入手可能性に関する関係に照らして、炭化水素井戸の生産性を高める取り組みが効率性および全体的な生産性の点からなされている。炭化水素井戸の生産性を高めるための周知の１つの技術は、井戸の浸透性を高めこれにより流速を高めてその生産性を高めるように、井戸の地中の地質学的構造体を油圧により（あるいは、他の流体を使用して）破砕することによって、井戸を刺激することにある。
【０００３】
トランスミッションを組込み、且つそのような井戸を刺激する破砕作業に好適な機械およびシステムを提供すべく多くの取り組みがなされている。従って、機械およびシステム（以下「破砕機」と呼ぶ）は、炭化水素井戸に流体を送り込むために導入されている。そのような機械は通常トランスミッションを駆動する内燃機関を有し、トランスミッションは次に地下構造体を破砕することに十分に大きな圧力を生成すべく油圧ポンプを駆動し、これにより井戸の生産性を高める。破砕処理のための所要動力が期間にわたって増加するにつれ、破砕機におけるトランスミッションに対する要求も増加している。
【０００４】
破砕機の使用により、破砕機を長期間にわたって操作することが要求される。そのような長期間にわたる使用において、トランスミッションは様々なトランスミッションやＰＴＯ（動力取り出し装置）出力部と選択的に係合または解放することを要求され、これにより動力をエンジンから鑿井または汲み出しに関連する１つ以上の工具または付属品に供給する。
【０００５】
破砕機に使用される通常のトランスミッションは、油圧により駆動されるクラッチを含む。クラッチは、クラッチが解放されると回転する軸体アセンブリに取り付けられる。クラッチやその要素は、解放されるとそれら自体がさらに回転する。クラッチ解放時に軸体およびクラッチのうち少なくともいずれか一方が回転することにより、クラッチピストン室に捕捉された所定量の油は、軸体回転速度に比例する遠心ヘッド圧力を確立する。この遠心力はクラッチピストンに作用し、クラッチピストンをその係合位置まで駆動し、これにより、遠心油圧ヘッドにより自己係合または自動係合する。クラッチの自己係合は、完全に係合するにせよ部分的に係合するにせよクラッチ内に回転抵抗やすべり状態を生じさせ、これにより熱を生じさせるとともに様々なクラッチ要素の寿命を短くする課題である。
【０００６】
遠心ヘッド圧力によって引き起こされるクラッチ自己係合を緩和するいくつかの取り組みがなされている。いくつかの試みは、所定の狭い範囲に画定された作動（回転）速度にてクラッチ自己係合を防止することができるのみである。通常クラッチの自己係合を低減する構造体は、例えばクラッチピストンの背面にあるクラッチピストン室から油を排出することにより、クラッチピストンの背面の圧力を退避させる。クラッチピストンを移動させようとする場合に、このようにクラッチピストン室を排出すると駆動遅延を引き起こし得る。例えば、クラッチピストン室から油を退避させることに時間がかかるので、公知のクラッチはクラッチの解放が遅延し得る。これらの公知のクラッチは、クラッチピストン室内の油圧が確立するに先立ってクラッチピストンを油圧により押圧付勢することに要求される程度までクラッチピストン室を十分に補充する必要があるため、クラッチの係合が遅延し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
公知のシステムは、クラッチの自己係合を防止するとともにクラッチの迅速な駆動レスポンス特性を保持する課題への解決策を提供していない。
したがって、広範囲の運動速度にわたってクラッチ自己係合の傾向を低減することができるとともに、迅速な駆動、係合および解放特性を有するクラッチシステムが要求されている。完全性を妥協することなく、複雑さを最小限にする解決策が好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はトランスミッションに使用されるバランスクラッチシステムを提供する。バランスクラッチシステムは、クラッチピストンに対して等しく反対の平衡力を付与するように構成され、遠心油圧ヘッドによりクラッチアピストンが自己係合することを防止する。バランスクラッチシステムは、クラッチピストン室およびバランスピストン室と一緒に移動するクラッチピストンおよびバランスピストンを有するクラッチアセンブリを備える。クラッチピストン室およびバランスピストン室の各々は、使用時に流体、例えばトランスミッションと共有される油の連続供給を受容し、内部に遠心ヘッド圧力を確立する。バランスピストン室において確立された遠心ヘッド圧力は、クラッチピストン室内に確立された遠心ヘッド圧力によって形成されるクラッチアセンブリの自己係合傾向に対抗する圧力に寄与する。すなわち、クラッチピストン室内の遠心ヘッド圧力は、その係合位置にクラッチピストンを付勢するが、バランスピストン室内の遠心ヘッド圧力はクラッチシステムの遠心的に生じる自己係合傾向を低減するようにそのような自己係合付勢力の平衡を保持する。
【０００９】
本発明の一実施例において、クラッチピストンとバランスピストンとの間に設けられるバランスピストン室は、油で満たされた状態を保持する。油は、トランスミッション潤滑油を輸送するオリフィスによってこのバランスピストン室に連続的に供給される。この油は、ギアおよびベアリングのようなすべてのトランスミッションコンポーネントを強制的に潤滑するものと同じ潤滑油である。
【００１０】
本発明の別例において、バランスクラッチシステムは、回転可能にして、且つ潤滑流体通路およびクラッチ流体供給路を有する軸体を備える。クラッチアセンブリは、軸体の周囲に同心上に設けられ、クラッチアセンブリ内への動力を受容するクラッチ入力部、およびクラッチアセンブリからの動力を伝達するクラッチ出力部を含む。クラッチピストンも設けられ、クラッチピストンは、（ｉ）クラッチアセンブリと係合し、クラッチ入力部の回転をクラッチ出力部の回転に伝達すべく、（ｉｉ）クラッチアセンブリを解放し、クラッチ入力部をクラッチ出力部から切り離すべく移動可能である。クラッチアセンブリは、クラッチアセンブリ内に設けられるとともに軸体のクラッチ流体供給路から流体を受容するクラッチピストン室と、クラッチアセンブリ内に設けられるとともに軸体の潤滑流体通路から流体を受容するバランスピストン室とをさらに含む。バランスクラッチシステムの使用時に、クラッチピストン室およびバランスピストン室の流体は、クラッチピストンの対向する両側に付与される圧力に寄与するそれぞれの遠心ヘッド圧力を確立し、これにより、クラッチアセンブリが解放される場合にクラッチピストンはこのような遠心ヘッド圧力の変化時に略一定の位置に保持される。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、クラッチピストン室およびバランスピストン室の遠心ヘッド圧力は、相互に同じ変化率にて変化する。クラッチピストン室の最も外側の部分およびバランスピストン室の最も外側の部分は、軸体から径方向に略等間隔に配置される。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、バランスピストンはクラッチシステムと離間して設けられ、バランスピストンおよびクラッチピストンはバランスピストン室の対向する両側に配置される。クラッチピストンに当接するとともにバランスピストンを通過して延在するピンが設けられる。ピンは、クラッチピストンと調和して移動し、クラッチピストンがクラッチパックに対して付勢される場合に、クラッチアセンブリのクラッチパックに係合力を付与する。
【００１３】
バランスピストンは、バランスピストン室とクラッチアセンブリのクラッチパックとの間に設けられ、また、シールがバランスピストンと軸体との間に延在する。さらに、バランスピストンは、軸体の長手方向の軸芯に沿った移動に対して固定される。バランスピストンはさらにクラッチピストンの表面積より大きな表面積を有する。バランスピストン表面積は、バランスピストンとバランスピストン室との間の境界面にて画定され、クラッチピストン表面積は、クラッチピストンとクラッチピストン室との間の境界面にて画定される。
【００１４】
別例において、クラッチピストンおよびバランスピストンは相違する断面プロフィールを有する。バランスピストンの一部はクラッチピストンの内部に収容される。
さらなる別例によれば、クラッチピストンの第１の側のより小さな表面積は、クラッチピストン室との境界面となり、クラッチピストンの第２の側のより大きな表面積は、バランスピストン室との境界面となる。クラッチピストン室の最も外側の部分は、バランスピストン室の最も外側の部分よりも軸体に径方向により近接して配置される。
【００１５】
本発明の別例において、バランスピストン室の容積は、クラッチピストン室の容積と逆に変化し、すなわちバランスピストン室の容積が減少するとクラッチピストン室の容積は増加し、バランスピストン室の容積が増加するとクラッチピストン室の容量が減少する。クラッチパックが解放され、クラッチピストン室およびバランスピストン室の遠心ヘッド圧力が変化する場合に、クラッチピストン室およびバランスピストン室の容積は、略一定の状態を保持し、クラッチシステムの自己係合傾向を打ち消す。
【００１６】
本発明のさらなる別例において、バランスピストン室内の遠心ヘッド圧力によって生じる圧力は、クラッチピストン室の遠心ヘッド圧力によって生じる圧力を実質的に低減する。
【００１７】
本発明の別例は、第１の回転可能な軸体に設けられる第１のバランスクラッチアセンブリ、および第２の回転可能な軸体に設けられる第２のバランスクラッチアセンブリを有するバランスクラッチシステムを開示する。第１および第２のバランスクラッチシステムの各々は、クラッチピストンおよびバランスピストン、並びにこれらに対応するクラッチピストン室およびバランスピストン室を有する。第１のバランスクラッチアセンブリのクラッチピストン室およびバランスピストン室は、略類似した容積を画定するか、第１の回転可能な軸体の長手方向の軸芯から略類似した径方向距離に配置されるか、その両者である。しかしながら、第２のバランスクラッチアセンブリのクラッチピストン室およびバランスピストン室は、異なる容積を有するとともに少なくともそれらの最も外側の部分において、第２の回転可能な軸体の長手方向の軸芯から異なる径方向距離に配置される。
【００１８】
本発明のこれらおよび他の態様、並びに課題は、本明細書および添付の図面を組み合わせて考慮されると、より一層評価および理解される。しかしながら、本明細書は本発明の好ましい実施例を示すが、これらは例示するのみであり、これらに限定されるものではないものといえる。多くの変更および変形がその趣旨から逸脱することなく本発明の範囲内で行なわれてもよく、本発明はそのような変形をすべて含む。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明におけるバランスクラッチシステムを組み込んだトランスミッションを示す図。
【図２】図１に示すトランスミッションを示す側面断面図。
【図３】図２において参照符号「３」を付された破線の円における第１のクラッチアセンブリの一部を示す拡大断面図。
【図４】図２において参照符号「４」を付された破線の円における第２のクラッチアセンブリの一部を示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の好ましい典型的な実施例は、添付の図面に示され、図面全体にわたって類似の参照符号は、類似の部分を示す。
図面、特に図１および図２を参照する。図１および図２はそれぞれ、３つのクラッチアセンブリ１２、１４および１６（図２）を有するバランスクラッチシステム１０を組込んだトランスミッション５を示す図、および断面図であり、クラッチアセンブリ１２、１４および１６はそれぞれクラッチピストンに等しく反対の平衡力を付与するように構成され、クラッチピストンが遠心油圧ヘッドにより自己係合することを防止する。バランスクラッチシステム１０のクラッチの複数の実施例において、様々なクラッチアセンブリ１２、１４、１６は異なる構造体を有する一方、略同じ自己係合緩和機能を有するものといえる。図２に最も視認されるように、クラッチアセンブリ１４および１６は相互に類似するとともに、それらの所定の構造はクラッチアセンブリ１２の構造とは異なるものである。所定の例示による構造体をより詳細に後述する。
【００２１】
図１および図２をなお参照して、トランスミッション５は好適に、例えば米国ウィスコンシン州ラシーンに所在するＴｗｉｎ  Ｄｉｓｃ，  Ｉｎｃ．から販売されている型番ＴＡ９０−７５００トランスミッションのような工業的なトランスミッションである。トランスミッション５は、内燃機関のクランクシャフトのような原動機に連結されて、この原動機からの動力を受容する入力フランジ６を含む。バランスクラッチシステム１０を介して、軸体２２、２４、および２６にそれぞれ取り付けられる３つのクラッチアセンブリ１２、１４、および１６を特に制御することによって、操作者は、選択的にトランスミッション５を介して、且つ／またはトランスミッション５の様々な出力部に動力を付与する。出力部は出力フランジ３２、一対のＰＴＯ（動力取り出し装置）３４および３６を含み、その各々は原動機から駆動された装置または付属品に動力を伝達可能である。
【００２２】
図２および３を参照して、軸体２２の一端２２Ａは一対のテーパローラベアリングＢ１に支持されるとともに、入力フランジ６にスプライン結合される。軸体２２の他端２２Ｂは、別の対のテーパローラベアリングＢ２に支持されるとともに出力フランジ３２に連結される。油圧コレクタ２３は、ベアリングと出力フランジ３２との間にて、軸体２２の他端の周囲に同心上に設けられる。流体通路１２２は軸体２２の長さ部分を通して延び、トランスミッション潤滑油を輸送し、これらのうちのいくつかは、クラッチ駆動流体としても使用される。この点において、軸体２２は、コレクタ２３およびクラッチアセンブリ１２を相互に連通させる。制御弁ＣＶ１は、流体通路１２２や軸体２２の他の通路を介して流体の流れを制御するために、コレクタ２３に配置される軸体２２の他端２２Ｂに、この連通部に沿って好適に設けられる。
【００２３】
図３にて最も視認されるように、クラッチアセンブリ１２は、クラッチピストンに対して等しく反対の平衡力を付与するように構成され、遠心油圧ヘッドによりクラッチアセンブリ１２が自己係合することを防止する。すなわち、クラッチアセンブリ１２はクラッチバスケット１００およびクラッチハブ１１０を含み、クラッチバスケット１００およびクラッチハブ１１０は、これらの間にクラッチパック１２０を収容する。クラッチパック１２０は、相互に交互に積層される複数の摩擦ディスクおよび円滑なディスクを有し、これらのうちいくつかは、バスケット１１０と調和して回転するようにロックされ、その他のものはハブ１１０と調和して回転するようにロックされる。軸方向にクラッチパック１２０を圧縮または圧搾するとは、すなわちクラッチアセンブリ１２と係合しバスケット１００およびハブ１１０の回転を相互間に伝達することができることである。クラッチパック１２０、すなわちクラッチアセンブリ１２と係合することに使用されるそのような圧縮力や圧搾力は、クラッチピストン１３０を油圧駆動することによって生じられる。
【００２４】
図３をなお参照して、ピストン１３０は、その外周および内周、あるいは周面と係合するシールを有し、クラッチパック１２０と係合するか、クラッチパック１２０との係合を解除すべくクラッチパック１２０に向かって、あるいはクラッチパック１２０から離間するように移動可能である。流体により満たされたクラッチピストン室１４０は、クラッチピストン１３０の第１の側に隣接し、バランスピストン室１５０は、クラッチピストン１３０の第２の側に隣接する。クラッチピストン室１４０およびバランスピストン室１５０の各々は、それぞれのオリフィスを経由して、連続的に供給される流体、例えばトランスミッションと共有されるとともに軸体２２によって輸送される油を受容する。例えば、クラッチピストン室１４０は、１つ以上の流体通路１２２に接続されるクラッチ流体供給路１４２からの流体を受容する。流体通路１２２は、クラッチピストン１３０を駆動するために流体を輸送するように構成されるとともに軸体２２を通過して延びる。バランスピストン室１５０は、軸体２２を通過して延びる１つ以上の流体通路１２２に連結される潤滑流体供給路１５２から流体を受容する。
【００２５】
さらに図３を参照して、クラッチピストン室１４０およびバランスピストン室１５０の各々の容積は可変であるが、これらは相互に対して反比例に変化する。この点に関して、バランスピストン室１５０の容積が減少するとクラッチピストン室１４０の容積が増加し、バランスピストン室１５０の容積が増加するとクラッチピストン室１４０の容積が減少する。しかしながら、操作者が意図的にクラッチアセンブリ１２を駆動する場合にのみ、クラッチピストン室１４０およびバランスピストン室１５０の容量は変化する。同様に、クラッチパック１２０との係合が解除されると、例えば、軸体２２の回転速度が変化した場合にクラッチピストン室１４０およびバランスピストン室１５０内の遠心ヘッド圧力が変化しても、クラッチピストン室１４０およびバランスピストン室１５０の容積は略一定の状態を保持する。
【００２６】
図３をさらに参照して、クラッチピストン１３０から最も離間したバランスピストン室１５０の端境界は、バランスピストン１６０の側面によって形成される。本実施例において、バランスピストン１６０はクラッチパック１２０に隣接するが、クラッチパック１２０から間隔をおいて配置される。バランスピストン１６０は、その外径近傍にて図２に示すギア１６５に対してボルト固定される。ギア１６５は、一対のクラッチパック１２０の間に設けられる。クラッチパック１２０は、図２のギア１６５を中心として相互に映されるミラー像である。バランスピストン１６０の内周、すなわち内周面１６２は、クラッチハブ１１０の外側表面内の溝に着座するシールＳ１によりクラッチハブ１１０に対してシールされる。
【００２７】
図３をなお参照して、開口部はバランスピストン１６０を通して延び、これを通してピン１３２を受容する。ピン１３２は、クラッチピストン１３０に隣接するとともに調和して移動し、バランスピストン１６０を通過して延び、クラッチパック１２０と係合し、これによりバランスピストン１６０を移動させることなくクラッチピストン１３０の運動をクラッチパック１２０に伝達する。圧縮バネ（図示しない）が、クラッチピストン１３０とバランスピストン１６０との間に、通常ピン１３２の周囲に同心上に設けられ、クラッチパック１２０の係合が解除されるときに再びバランスピストン１６０を移動させることなくクラッチピストン１３０をクラッチパック１２０から離間するように押圧付勢することを補助する。
【００２８】
図３をさらに参照して、クラッチピストン１３０およびバランスピストン１６０の寸法および構成が、クラッチピストン室１４０およびバランスピストン室１５０の寸法および構成に直接影響を及ぼすことは明白である。例えば、バランスピストン１６０とギア１６５との間の境界面下において、軸体２２に面するバランスピストン１６０の表面は、クラッチピストン１３０の外周面と略同じ距離だけ軸体２２から径方向に間隔をおいて設けられる。したがって、本実施例において、クラッチピストン室１４０の最も外側の部分およびバランスピストン室１５０の最も外側の部分は、軸体２２から径方向に略等間隔に配置される。
【００２９】
図２および４を参照して、クラッチアセンブリ１４を後述するが、その開示は軸体２２に対して略対称的に設けられる類似のクラッチアセンブリ１６に等しく適用されるものといえる。クラッチアセンブリ１６が取り付けられる軸体２６の記載は同様に省略される。クラッチアセンブリ１４は、軸体２４に同心上に取り付けられる。軸体２４は、ローラベアリングＢ３によって第１の端２４Ａにて支持されるとともに、一対のテーパローラベアリングＢ４によって第２の端２４Ｂにて支持される。一対のテーパローラベアリングＢ４によって支持される軸体２４の端２４Ｂの一部は、ベアリングＢ４を通過して延び、油圧コレクタ２５に収容される。軸体２２と同様に、軸体２４は長手方向に延在する流体通路１２４を含み、流体通路１２４は、トランスミッション潤滑油を輸送し、それらのうちのいくらかはクラッチ駆動流体として使用される。制御弁ＣＶ２が、軸体２２の端、例えば端２４Ｂに好適に設けられ、軸体２２を通過する流体の流れに影響を及ぼす。
【００３０】
図４を参照して、クラッチアセンブリ１４も、クラッチピストンに対して等しく反対の平衡力を付与するように構成され、遠心油圧ヘッドによりクラッチアセンブリ１４が自己係合することを防止する。クラッチアセンブリ１４はクラッチバスケット２００およびクラッチハブ２１０を含み、クラッチバスケット２００およびクラッチハブ２１０は、これらの間にクラッチパック１２０と同様にクラッチパック２２０を収容する。入力ギア２０２はクラッチアセンブリ１４を駆動すべくクラッチバスケット２００の外側表面に設けられる。
【００３１】
図４をなお参照して、クラッチピストン２３０はクラッチパック２２０と係合するか、クラッチパック２２０と係合解除するように、クラッチパック２２０に向かって、あるいはクラッチパック２２０から離間するように移動可能である。流体により満たされたクラッチピストン室２４０は、クラッチピストン２３０の第１の側に隣接し、バランスピストン室２５０は、クラッチピストン２３０の第２の側に隣接する。クラッチピストン室２４０およびバランスピストン室２５０の各々は、それぞれのオリフィスを経由して、連続的に供給される流体、例えばトランスミッションと共有されるとともに軸体２４によって輸送される油を受容する。例えば、クラッチピストン室２４０は、１つ以上の流体通路１２４に接続されるクラッチ流体供給路２４２からの流体を受容する。流体通路１２４は、クラッチピストン２３０を駆動するために流体を輸送するように構成されるとともに軸体２４を通過して延びる。バランスピストン室２５０は、軸体２４を通過して延びる１つ以上の流体通路１２４に連結される潤滑流体供給路２５２から流体を受容する。上述した図３の実施例と同様に、クラッチピストン室２４０およびバランスピストン室２５０の各々の容積は可変であり、相互に対して反比例に変化する。
【００３２】
図４をさらに参照して、バランスピストン２６０は、バランスピストン室２５０の端境界を形成する。クラッチピストン２３０およびバランスピストン２６０は相違する断面形状を有し、バランスピストン２６０の一部はクラッチピストン２３０の内部に収容される。上述した実施例とは異なり、バランスピストン２６０の内径または内周面は、軸体２４に対してシールされない。しかしながら、バランスピストン２５０の別の周囲は、シール２３４により、クラッチピストン２３０の内部に面する肩状の突出部２３２に対してシールされる。圧縮バネ（参照符号なし）が、クラッチピストン２３０とバランスピストン２６０との間に、軸体２４の周囲に同心上に設けられ、クラッチパック２２０の係合が解除されるときにクラッチピストン２３０をクラッチパック２２０から離間するように押圧付勢することを補助する。これは、バランスピストン２６０がクラッチパック２２０の方へ軸方向に摺動するのを防止する機械的な係止部として機能する保持リング２６２を軸体２４に設けることにより、バランスピストン２６０を移動させることなく行われ得る。
【００３３】
図４をなお参照して、クラッチピストン２３０およびバランスピストン２６０は、クラッチピストン室２４０がバランスピストン室２５０より小型であるとともにバランスピストン室２５０より軸体２４に径方向に接近して配置されるように構成される。さらに、クラッチピストン２３０はクラッチピストン室２４０およびバランスピストン室２５０を相互に分離するため、クラッチピストン２３０はクラッチピストン室２４０と接合する側により狭小な表面積を有するとともにバランスピストン室２５０と接合する反対側により広大な表面積を有する。本実施例において、バランスピストン室２５０は、Ｌ字状の周囲を備えた空間であり、そのようなＬ字状の周囲の直立したセグメントから入力ギア２０２に向かって延びる三角形の突出部を有する。したがって、バランスピストン室２５０は、バランスピストン室２５０の軸の中間点および径方向の中間点を通って形成された上下方向および横断方向の両者にて交差する軸に対して非対称的である。
【００３４】
上記に照らして、クラッチアセンブリ１２、１４、１６がクラッチピストン１３０および２３０の平衡を保持する所定の方法は、クラッチピストン室１４０および２４０と、バランスピストン室１５０および２５０との間の所定の構造体および協動に依存する。図２および図３を参照して、軸体２２およびクラッチアセンブリ１２のうち少なくともいずれか一方がそれ自体回転する場合に、クラッチピストン室１４０およびバランスピストン室１５０の遠心ヘッド圧力は、コレクタ２３内に形成されるそれらの共通の基準圧力Ｐ０に通常類似する。すなわち、クラッチピストン室１４０およびバランスピストン室１５０の遠心ヘッド圧力は、コレクタ２３において形成された油の列の値に対して油の列の値において略同じ値を測定するであろう。したがって、平衡力は、クラッチピストン室１４０およびバランスピストン室１５０からバランスピストン１６０の両側に反対方向に付与され、システムの回転速度における変化にかかわらず所定位置にバランスピストン１６０を保持する。
【００３５】
図２および４を参照して、軸体２４およびクラッチアセンブリ１４のうち少なくともいずれか一方がそれ自体回転する場合に、クラッチピストン室２４０およびバランスピストン室２５０の遠心ヘッド圧力は、コレクタ２５内に形成されるそれらの共通の基準圧力Ｐ０に対して相違する。すなわち、クラッチピストン室２４０およびバランスピストン室２５０の遠心ヘッド圧力は、コレクタ２５において形成された油の列の値に対して油の列の値において異なる値を測定するか異なる大きさを有するであろう。しかしながら、クラッチピストン室２４０およびバランスピストン室２５０から付与される全体的な圧力は、軸体２４からのそれぞれの径方向距離の関数であり、バランスピストン室２５０は、軸体２４からさらに遠く、また、バランスピストン２６０の表面積はクラッチピストン２３０の表面積より大きいため、クラッチピストン室２４０およびバランスピストン室２５０からクラッチピストン２３０に付与される全体的な圧力は、対向する方向において、略同じである。したがって、本実施例においても、クラッチアセンブリ１４の係合が解除されると、バランスピストン１６０はシステムの回転速度における変化に関係なく所定位置に保持される。
【００３６】
それとは関係なく、多くの変更および変形が本発明の趣旨から逸脱することなく、本発明に行なわれてもよいものといえる。これらの変更のうちのいくつかの範囲は上述した。他の範囲は本発明の付加的な説明から明白になるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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