JP2006275294A - スプラインなしの回転制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スプラインのない回転制御装置を提供する。
【解決手段】第一および第二の相対回転部材（２６、１２０、１２０ａ）の間の回転力の伝達を制御するための、回転制御装置（１０、１０ａ）であって、この装置は、ピストン（７６、７６ａ）を備え、このピストンは、第二部材との同時の軸方向移動のために、ベアリングユニット（１４６）を介して接続され、そしてピストン（７６、７６ａ）と第二部材（１２０、１２０ａ）との相対的回転および同時の軸方向シフトを可能にする。ピストン（７６、７６ａ）は、１つ以上のばね（１１６）の使用によって、第一部材（２６）のみに相互接続され、その結果、ピストン（７６、７６ａ）と第一部材（２６）との間の少なくとも部分的な相対回転に適応する。ピストン（７６、７６ａ）は、１つの軸側表面（３０）を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転制御装置に関し、そしてより特定すると、第一相対回転可能部材と第二相対回転可能部材との間での回転力の伝達の選択的制御において使用するために適合された、スプラインなしの回転制御装置に関し、そして特に、好ましい形態において、ファンを駆動するための、摩擦式クラッチデバイスに関する。

回転力を１つの回転可能構成要素から別の構成要素へと断続的に伝達することが所望される場合に、これらの構成要素をクラッチで相互接続し、次いで必要に応じて、このクラッチを選択的に作動および脱作動することは、通常のことである。公知のクラッチ配置は、電気、機械、空気力、または液圧に基づく始動システムを使用して、制御され得る。これらの始動システムの各々は、代表的に、軸方向の負荷をカップリング要素（一般に、回転可能な構成要素のいずれか１つまたは別個の部品により構成される）に付与して、これら２つの回転可能構成要素を駆動的に相互接続するために、これらのカップリング要素と、回転可能構成要素の一方との間に、いくらかの相対的な軸方向シフトを生じさせることによって、機能する。

別個のカップリング要素が利用される場合には、このカップリング要素は、通常、スプライン接続を通る回転可能構成要素の一方に、駆動的に接続される。この配置を用いて、カップリング要素は、軸方向に容易にシフトし得、一方でそれぞれの回転可能構成要素との駆動接続を依然として維持し得る。この型のクラッチに関する主要な欠点は、スプラインが高磨耗性の物品を代表し、そして高価な機械加工を必要とすることである。明らかに、スプライン接続が悪化すると、クラッチの全体的機能が不利に影響を受け、そしてメンテナンスが必要となる。さらに、潤滑剤（例えば、グリース）の必要性が存在する。

流体始動式のシステムにおいては、カップリング要素は、環状のピストンによって、ほぼ不変に構成される。代表的に、このピストンには、少なくとも１つのばねが作用する。このばねは、このピストンを、作動位置または脱作動位置の一方へと偏倚する。２つの回転可能構成要素が相互接続される場合に、流体圧が、このピストンの、ばねとは反対側の側面に作用して、ピストンの軸方向へのシフトを引き起こす。流体により生じる、軸方向にシフトさせる力は、流体の圧力と、そのピストンの関連する表面積との積に等しいので、このピストンの表面積は、発生し得る力のレベルに、直接関係する。しかし、この型のクラッチピストンは、代表的に、特にハブなどの周囲に位置する環状ピストンの場合には、小さな表面積を有する。対応して、これらのクラッチは、それに関連する比較的低い係合力および脱係合力を有する。

当該分野において認識される、別の問題は、ベアリングを通しての負荷の伝達を考慮する。回転制御デバイスの分野において、かなり高い負荷（特に、軸方向負荷）が、相対的回転可能部材の間に配置されるベアリングユニットに及ぼされることが、しばしば見出される。この高い軸方向の負荷は、しばしば、ベアリングの疲労破損を生じ、これによって、このベアリングが周期的に交換されることを必要とする。

これら、および当該分野において認識される他の問題に基づいて、スプライン接続の使用を回避し、比較的高い係合力または脱係合力が発生することを可能にし、そして内部のベアリングに及ぼされる軸方向負荷の程度を制限する、回転制御デバイスに対する必要性が、存在する。

（発明の要旨）
本発明は、これらおよび他の問題、ならびに当該分野における欠点を、第一ベアリングユニットを通して第一部材を回転可能に設置する、固定された支持シャフトを有する、回転制御装置を提供することにより、解決する。第一ベアリングユニットから軸方向に間隔を空けた位置に、第一部材との回転のための、第一係合表面が提供される。第二部材は、それに関連する第二係合表面を有し、この第二係合表面は、第一係合表面と選択的に摩擦係合して、第一および第二の部材を相互接続するよう適合される。

係合表面を相互接続するために、軸方向で第一部材と第二部材との間に、ピストンが配置される。本発明の最も好ましい形態において、ピストンは、環状であるとは対照的に、環状かまたは円盤形状であり、第一部材の外側環状部分を放射状に横切って延び、そして封着係合する。この配置を用いて、ピストンは、それに関連して、拡大された表面積を有し、これは、好ましくは、このピストンが第一部材に対してシフトされることを可能にするために、加圧流体によって作用されるよう適合される。キャップ部材は、第一部材の内側軸方向部分に封着設置され、その結果、キャップ部材、第一部材の部分およびピストンが、回転制御装置のための流体作用／脱作用チャンバを規定する。

ピストンは、第二ベアリングユニットによって回転可能に支持され、このユニットは、ピストンと第二部材との間に介在する。相対的な回転が、ピストンと第二部材との間で可能であるが、これらのピストンおよび第二部材は、第二ベアリングを通しての同時の軸方向移動のために、相互接続される。従って、ピストンのシフトは、第一および第二の係合表面の、係合および脱係合を引き起こす。少なくとも１つのばねが提供されて、このピストンを、係合位置または脱係合位置のいずれかに偏倚し、このばねは、第一部材との回転のために固定された放射状に延びる反作用プレートと、ピストンとの間で作用する。本発明の１つの好ましい形態において、この反作用プレートは、環状に間隔を空け、軸方向に延びる、複数のキャビティを規定し、これは、ピストンを係合位置に偏倚するよう作用するそれぞれのばねを受容する。本発明の別の好ましい形態において、環状ばねが、反作用プレートとピストンとの間に介在して、このピストンを脱係合位置に偏倚する。

本発明のいずれの形態においても、ピストンは、第一部材に直接駆動的には係合されず、その結果、回転制御装置におけるスプラインの必要性が、回避される。さらに、ベアリングユニットは、回転制御装置の第一および第二の部材が係合する場合に、このユニットに最小の軸方向負荷が及ぼされるように配置される。さらに、上に示したように、ピストンは、流体、または大きな係合力／脱係合力が生じ得る機構を発生させる他の軸方向の力により作用され得る、拡大された表面積を規定する。

従って、本発明の目的は、第一相対回転可能部材と第二相対回転可能部材との間での力の伝達を選択的に制御する際に使用するための、改善された回転制御装置を提供することである。

本発明の別の目的は、第一のベアリング部材を通して第一部材を回転可能に支持する、固定された支持シャフトを有する種類の、回転制御装置を提供することである。

本発明のなお別の目的は、軸方向にシフトする、大きな関連ピストン領域を有するピストンの使用により始動され、その結果、かなり大きな係合力または脱係合力の発生を可能にする、回転制御装置を提供することである。

本発明のなお別の目的は、ピストンを軸方向にシフトさせるために、ピストン、第一部材の部分、および第一部材に封着設置されるキャップ部材により規定されるチャンバ内に流体圧が導入され得る、回転制御装置を提供することである。

本発明のさらなる目的は、スプライン接続を何も使用することなく、ピストンが軸方向にシフト可能に設置される、回転制御装置を提供することである。

本発明のなおさらなる目的は、ピストンが、第二部材との相対的な回転および同時の軸方向の移動のために、第二ベアリングを通して相互接続された、回転制御装置を提供することである。

本発明のなおさらなる目的は、係合位置または脱係合位置のいずれかにばね偏倚され得る、回転制御装置を提供することである。

本発明のなおさらなる目的は、使用可能寿命を増加させるために、ベアリングユニットに最小の負荷を付与するよう設計された、回転制御装置を提供することである。

本発明のこれらおよび他の目的、特徴および利点は、図面とともに考慮して、以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明から、より容易に明らかとなる。これらの図面において、類似の参照番号は対応する部品を表す。

シャフト部分の流体通路を通る流体圧で、第一および第二の相対部材を選択的に相互接続するために、ハブ、ベアリングの外側軌道輪およびキャップ部材を一斉に回転させる回転ジョイントを有するので、加圧流体によって第一および第二の相対部材のスプラインのない接続が達成される。

全ての図は、本発明の基本的教示の説明を簡単にするためにのみ描かれることに注目すべきである；好ましい実施形態を形成するための、部品の数、位置、関係および寸法に関連する図の拡張が説明され、または当該分野の技術範囲内である。本発明の以下の技術は、読解および理解される。

さらに、用語「第一」、「第二」、「内部」、「外部」、「放射状」、「軸方向」、および類似の用語が、本明細書中で使用される場合、これらの用語は、図面を見ているヒトに明らかであるように、図面に示されている構造のみを言及し、そして本明細書の記述を容易にするためだけに利用されることが理解されるべきである。

（好ましい実施形態の詳細な説明）
最初に図１を参照すると、本発明の教示による第一の好ましい実施形態に従って構築された回転制御装置が、一般に１０で示されている。本発明の最も好ましい形態において、回転制御装置１０は、摩擦式クラッチを構成し、これは、自動車の環境において使用される冷却ファンのようなファンを駆動する際に使用するために、特に適合される。しかし、以下に詳述するように、本発明を読み、そして理解することから完全に明白となるように、本発明の種々の局面が、この特定の分野以外において（例えば、ベーキングデバイスの分野において）有利に使用され得る。

この図面に示すように、回転制御装置１０は、一体的に形成された、ほぼＬ形状のジャーナルブラケット１４を備え、このブラケットは、この装置全体の支持マウントを規定する。ジャーナルブラケット１４は、フランジ部分１６を備え、このフランジ部分を通って、複数のボルト（図示せず）が延び、ジャーナルブラケット１４を支持構造体（図示せず）（例えば、エンジンブロック）の固定された位置に螺合可能に固定するよう適合される。ジャーナルブラケット１４は、シャフト部分２２を備え、このシャフト部は、シーブ２６を支持するよう適合される。本発明の好ましい教示に従う好ましい形態に従って、シーブ２６は、回転制御装置１０の第一または入力部材を構成し、そして第一ベアリングユニット３０によって、シャフト部分２２に回転可能に支持される。より特定すると、第一ベアリングユニット３０は、内側および外側の軌道輪を備え、これらはそれぞれ、シャフト部分２２にプレスばめされ、そしてシーブ２６に押し付けられる。第一ベアリングユニット３０の内側軌道輪は、シャフト部分２２のショルダー３２を一方の軸方向位置に当接させること、およびリテナー要素３４との軸方向位置に間隔を空けての係合によって、シャフト部分２２に軸方向に固定され、このリテナー要素は、シャフト部分２２の、直径が減少した内側軸方向端部３６に、螺合可能に取り付けられる。

シーブ２６は、ショルダー３８を備え、このショルダーは、シーブ２６を第一ベアリングユニット３０に対して軸方向に配置する。示される好ましい実施形態において、ショルダー３８は、シーブ２６の第一部分すなわちハブ部分４２の延長を表す。第一部分４２は、外側放射状溝付きセクション４４を規定し、このセクションの周囲に、ベルト（図示せず）が、回転駆動力をシーブ２６へと入力するために延びるよう適合される。シーブ２６はまた、第二部分４６を備え、この第二部分は、第一部分４２から軸方向に間隔を空ける。この配置を用いて、シーブ２６は、放射状内径表面４８および放射状外径表面５０と関連し、これらは両方、シーブ２６の制限内に位置する。

本発明の最も好ましい形態において、回転制御装置１０は、流体圧により制御されるデバイスを構成する。この好ましい形態において、回転制御装置１０は、内径表面４８を横切って延びるキャップ部材５４を組み込む。図１に明らかに示すように、キャップ部材５４はまた、第一ベアリングユニット３０の外側軌道輪に当接し、そしてスナップリング５６によって、軸方向に維持される。シール５８が、キャップ部材５４とシーブ２６との間に介在する。キャップ部材５４の中心において、流体通路を規定するカップリング６２が、螺合可能に固定される。カップリング６２の通路は、回転ジョイント６８の導管６６に流体連絡する。回転ジョイント６８は、ブラケット１４のシャフト部分２２に形成されるボア７０内に設置される。一般に、回転ジョイント６８は、当該分野において公知のカートリッジの形態をとり、従ってここでは詳述しない。しかし、導管６６は、シャフト部分２２に形成される通路７２とさらに流体連絡することに、注目するべきである。従って、この配置を用いて、加圧流体の供給は、強制的に、キャップ部材５４を通り、通路７２を通り、回転ジョイント６８およびカップリング６２を通って、選択的に流され得る。

回転制御装置１０の最初の組み立ての間に、第一ベアリングユニット３０が、シーブ２６内のショルダー３８に対して最初に配置される。その後、シーブ２６および第一ベアリングユニット３０が、第一ベアリング３０がショルダー３２に当接するまで、ジャーナルブラケット１４のシャフト部分２２の上をスライドされる。次に、リテナー要素３４が、シャフト部分２２の軸方向端部３６に螺合され、これは、第一ベアリングユニット３０の内側軌道輪をショルダー３２へと押し付ける。回転ジョイント６８は、実際に、シーブ２６および第一ベアリングユニット３０の、ジャーナルブラケット１４への組み立ての前または後に挿入され得る。シール５８およびカップリング６２をキャップ部材５４に取り付けて、キャップ部材５４は、放射状内径表面４８に沿ってスライドされ、そして第一ベアリングユニット３０の外側軌道輪に対して押し付けられる。その後、スナップリング５６が、直径表面４８に形成された環状溝内に設置されて、キャップ部材５４を軸方向に保持する。この配置を用いて、ジャーナルブラケット１４は、１つの部品から有利に形成されて、その構造的特徴を増強し得、一方で依然として、シャフト２２がシーブ２６内に十分に延び得る。好ましい形態において、カップリング６２の流体通路が、ボルトなどを受容するためにねじ山を付けられて、解体のためのキャップ部材５４の除去（スナップリング５６の除去後）を可能にする。

本発明の最も好ましい形態において、リテナー要素３４は、排水孔７５を有して形成され、そしてシャフト部分２２は、排水孔７５からジャーナルブラケット１４を通って軸方向に延びる、排水通路７７を備える。この好ましい構成を用いて、カップリング６２と回転ジョイント６８との間に何らかの漏出が生じる場合には、流体は、第一ベアリングユニット３０を通ってではなく排水回路を通って漏れ、ベアリングユニット３０の使用寿命を延長する。

回転制御装置１０は、ピストン７６をさらに備え、このピストンには、円盤形状の部分が、少なくとも部分的には第一軸方向側表面８０によって、規定され、これは、カップリング６２を通って流れる加圧流体に曝露される。ピストン７６はまた、第二軸方向側表面８２を備え、この表面から、外側および内側の、軸方向に延びる部分８６および８８が突出する。シール９０は、外側の軸方向に伸長する部分８６と、シーブ２６の第二部分４６の表面５０との間に介在し、その結果、流体チャンバ９２が、シーブ２６の内部に規定され、このチャンバは、好ましくは、低空隙率金属（例えば、鋼鉄または鉄）で形成され、そしてより具体的には、キャップ部材５４、シーブ２６の部分、およびピストン７６の第一軸方向側表面８０の間である。以下にさらに詳述するように、ピストン７６は、回転制御装置１０の係合および脱係合のために、シーブ２６に対して選択的に軸方向にシフトするよう適合される。

本発明の好ましい形態において、シール９０は、シーブ２６に固定される。より特定すると、反作用プレート９６の軸方向に延びる環状突出部９４は、シール９０をシーブ２６に対して圧迫する。もちろん、シール９０のいくらかの軸方向の移動に適合する一方で、シール９０は、ピストン７６自体および係合表面５０により、支持され得ることが、容易に理解されるべきである。いずれにしても、ピストン７６は、突出部９４、シール９０およびシーブ２６の第二部分４６の軸方向表面に沿って、スライド可能である。シール９０は、好ましくは、マルチカップシールの形態をとり、そして流体チャンバ９２の最外部に配置され、その結果、粘性の流体（例えば、グリースまたは他の潤滑剤）は、回転制御装置１０の作動の間に、半径方向外向きに流れ、そしてシール９０を浸す傾向がある。反作用プレート９６は、最外周囲フランジ部分１００を備え、この部分は、シーブ２６の第二部分４６に軸方向にボルト止めされるよう適合される。より特定すると、摩擦ライニング１０２が、回転制御装置１０の第一摩擦係合表面を規定し、丸頭押さえねじ１０４を受容し、このねじはまた、フランジ部分１００を通って延び、そしてシーブ２６の第二部分４６内に螺合可能に受容される。従って、ねじ１０４を締めることにより、摩擦ライニング１０２および反作用プレート９６がシーブ２６に固定され、そして環状シール９０を所望の位置に固定的に保持する。

反作用プレート９６は、内側の、軸方向に延びる環状部分１０８を備え、これは、ダストシール１１０を備え、そして環状に間隔を空けた複数のキャビティ１１２の規定を補助する。好ましい実施形態において、１２個のこのようなキャビティ１１２が、反作用プレート９６において環状に等しく間隔を空け、そしてキャビティ１１２の壁は、リブを規定し、これらのリブは、反作用プレート９６を構造的に補強する。キャビティ１１２の各々は、圧縮ばね１１６を受容するよう適合され、このばねは、反作用プレート９６と、ピストン７６の第二の軸方向側表面８２との間に延びる。ばね１１６の存在に起因して、ピストン７６は、シャフト部分２２の方へと偏倚されるが、通路７２、回転ジョイント６８、および流体経路を規定するカップリング６２により通って流体チャンバ９２内へと送達された流体圧は、ピストン７６の、ばね１１６の偏倚力に抗しての、シーブ２６に相対的なシフトを引き起こし得る。この軸方向シフトの間に、ピストン７６はまた、反作用プレート９６に相対的にスライドし、このときピストン７６の内側の軸方向に延びる部分８８は、反作用プレート９６の内側の軸方向に延びる部分１０８に沿ってガイドされる。本発明の最も好ましい形態において、ピストン７６と反作用プレート９６との間のこの界面は、摩擦減少性の、溶射により適用される、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）浸潤されたセラミック／金属被覆を備える。このような配置は、潤滑剤（例えば、グリースであって、これは、摩擦表面へと染み出す傾向があり、そして回転制御装置１０に関する係合力／脱係合力に影響を与え得る）を使用するより有利であると考えられる。このことは、回転制御装置１０の使用の意図された分野、およびダストが、使用されるいかなる潤滑剤にも容易に接着し、そして入り込み得るという事実に与えられる、特定の関連であり得る。また、ピストン７６と反作用プレート９６との隣接する放射状表面は、半径方向の平面に沿っては機械加工されず、渦巻き形状を有して、応力除去を提供する。

回転制御装置１０はまた、第二の出力部材１２０を備え、この部材は、第一の外側放射状セクション１２４を有し、このセクションは、第二の内側放射状セクション１２８と相互接続する。第一放射状セクション１２４は、摩擦ライニング１０２と並置して配置される、第二摩擦ライニング１３２と関連する。本発明の最も好ましい形態において、第二摩擦ライニング１３２は、鋼鉄または他の硬化金属から形成される円盤により構成され、そして第二部材１２０が形成される場合に、挿入モールド内に配置される。この様式で、第二摩擦ライニング１３２および第二部材１２０は、一体となる。本発明の最も好ましい形態において、第二摩擦ライニング１３２は、好ましくは、図１に示すような逆のＬ形状であり、これは、ライニング１３２を適所に保持する際に、補助する。第二摩擦ライニング１３２はまた、好ましくは、種々の放射状に同心状の歯１３３を有して形成されて、第二摩擦ライニング１３２の第二部材１２０への熱移動を増強し、そしてこれら２つの構成要素間の接着領域を増加させる。円盤形状のライニング１３４はまた、第二部材１２０の側部に開口する種々のボア１３４を備えて提供されて、第二部材１２０の材料が、成形／キャスティングプロセスの間にそのボアに流れ込むことを可能にし得る。従って、ボア１３４は、ペグを作製して、ライニング１３２と第二部材１２０との間の相対的回転を防止する。摩擦ライニング１３２は、好ましくは、鋼鉄または鉄で作製されるが、第二部材１２０は、好ましくは、アルミニウムで形成され、これによって軽量となり、そして作製および機械加工が容易であり、かつ慣性、全体的な重量および減少した磨耗の目的が達成される。同様の理由で、ピストン７６および反作用プレート９６もまた、好ましくは、アルミニウムから形成される。しかし、ピストン７６、反作用プレート９６、および／または第二部材１２０は、鋳鉄のような他の材料の、一体的な１部品のキャスティングとして形成され得ることが、理解されるべきである。

この配置を用いて、摩擦ライニング１０２および１３２は、第一および第二摩擦係合表面を規定し、これらは、回転制御装置１０が係合する場合に、互いに当接するよう適合される。第二部材１２０は、ヘッド部分１４２を有するねじ山付きスタブシャフト１３６を使用して、設置されるよう適合される。より特定すると、ねじ山付きスタブシャフト１３６は、トルク取り付け具を有するジャッキボルトにより構成され、そして内側放射状部分１２８の中心部に規定される設置ハブ１４４内に螺合可能に受容されるよう適合される。設置ハブ１４４は、好ましくは、キャストイン鋼挿入物１４３と一体的に形成され、これが実際に、スタブシャフト１３６に螺合可能に取り付けられる。設置ハブ１４４もまた、ショルダー１４５を有して提供され、このショルダーに対して、第二ベアリングユニット１４６の内側軌道輪が配置される。第二ベアリングユニット１４６は、外側軌道輪を有し、この外側軌道輪は、熱膨張制御挿入物１４７に対してプレスばめされ、ピストン７６と一体的にキャスティングされ、そして一方の軸方向でピストン７６に当接し、この外側軌道輪は、スナップリング１４８によって、その所望の位置に保持される。

回転制御装置１０の組み立ての引き続く段階の間に、ピストン７６は、シーブ２６の第二部分４６に挿入され、次いで反作用プレート９６（ばね１１６がキャビティ１１２内に配置されている）が、ねじ１０４によってシーブ２６に固定される。スタブシャフト１３６が第二ベアリングユニット１４６を通って延びた状態で、第二ベアリングユニット１４６は、挿入物１４７の内部にプレスばめされ、そしてピストン７６に当接する。その後、スナップリング１４８が挿入されて、第二ベアリングユニット１４６の外側軌道輪を軸方向に維持する。主として反作用プレート９６の構成に起因して、第二ベアリングユニット１４６をピストン７６に取り付けた後に、ピストン７６を同様にシーブ２６に挿入し得ることが、実現されるはずである。次に、第二部材１２０が、ベアリングユニット１４６に挿入される。その後、トルクがスタブシャフト１３６に適用されて、このシャフトが回転され、そしてショルダー１４５が第二ベアリングユニット１４６の内側軌道輪に当接するまで、第二部材１２０を第二ベアリングユニット１４６に引き込む。設置ハブ１４４にねじ山付きスタブシャフト１３６を締める際に、ヘッド部分１４２が第二ベアリングユニット１４６の内側軌道輪に係合し、その結果、この内側軌道輪は、ヘッド部分１４２とショルダー１４５との間に保持される。この設置配置および第二ベアリングユニット１４６の存在に起因して、ピストン７６および第二部材１２０は、互いに相対的に回転することが可能である。さらに、第二ベアリングユニット１４６は、半径方向内側の位置にあるので、汚染物および摩擦ライニングのダストは、回転制御装置１０の作動中に生じる遠心力に起因して、半径方向外向きに流れ、そして第二ベアリングユニット１４６から離れる傾向がある。また、第二部材１２０には、第二放射状セクション１２８の位置に、環状に間隔を空けた複数のねじ山付きシャフトまたはスタッド１５０が提供され、これらは、好ましくは、第二部材１２０の内部に結合される。本発明の最も好ましい形態において、回転制御装置１０は、摩擦式のファンクラッチを構築するので、ねじ山付きシャフト１５０は、第二部材１２０に固定されるファンブレードリングを設置して受容するよう適合される。

この構成を用いて、シーブ２６の第一部分は、ジャーナルブラケット１４に相対的に回転する様式で駆動されるよう適合される。シーブ２６の駆動はまた、反作用プレート９６および第一摩擦ライニング１０２の回転を引き起こす。さらに、ピストン７６と反作用プレート９６またはスリーブ２６との間にはスプライン接続が存在しないが、ピストン７６は、一般に、ばね１１６の配置および設置に起因して、これらの構成要素とともに一斉に回転される。しかし、ピストン７６と、シーブ２６および反作用プレート９６の両方との間に、少なくとも部分的な相対的回転が許容されること、ならびに第二ベアリングユニット１４６がピストン７６と第二部材１２０との間の相対的回転に適合することが、理解されるべきである。

クラッチ（ここで、シーブ２６および第二部材の両方により回転が可能となる）として使用される場合、バネ１１６は、ピストン７６を、摩擦性ライニング１０２および１３２によって規定される第一摩擦係合表面と第二摩擦係合表面との間で係合させる位置に付勢する。しかし、加圧流体は、流体チャンバ９２内に導入され得、ピストン７６を装置の長軸方向にシフトさせる。ピストン７６と第二ベアリングユニット１４６を通過する第二部材１２０との間の内部係合に起因して、シーブ２６に関するピストン７６の装置の長軸シフトは、第二部材１２０を同時に装置の長軸方向にシフトさせる。第二部材１２０の装置の長軸方向シフトは、摩擦性ライニング１０２と１３２との間を脱係合させ、これにより回転制御装置１０のクラッチ操作を脱係合させる。

この点で、ピストン７６の第一軸方向側部表面８０は、平円形（すなわち、非環状）であり、そして実質的に放射状の寸法（すなわち、シーブ２６の第一位置４２の直径よりも大きな寸法）を有することに注目すべきである。この構造体により、大きなピストン領域を確立し、これは、流体チャンバ９２に導入される加圧流体によって作動される。従って、この大きなピストン領域は、高い脱係合力が所与の流体圧力で回転制御装置１０内に展開されるのを可能にする一方で、大きなバネの力により、少ない滑りおよび磨耗で迅速に係合することを可能にする。

本発明の最も好ましい形態において、空気が流体加圧源として利用される。しかし、他の流体（作動液）が、利用され得ることが容易に認識されるべきである。さらに、当該分野で公知の機械的および渦状型始動システムを含む、他のタイプの始動システムが、本発明から逸脱することなく容易に取りこまれ得る。渦状始動システムの場合、磁石が、圧縮バネ１１６のような反作用プレート９６上に単に提供され得、第二部材１２０上の駆動リングで作動される。任意の場合、バネ１１６および流体または他のピストンシフトシステムは、シーブ２６に対してピストン７６を軸方向にシフトさせるように機能し、本発明の形態において、シーブ２６と第二部材１２０と間を選択的に脱係合させることに注目することが、重要である。従って、圧力が減少した場合、回転制御装置１０は、フェイルセーフ、すなわち係合モードとなる。

シーブ２６および第二部材が係合される場合、回転制御装置１０の外側放射状位置で、力の移動が生じる。より詳細には、これらの力は、摩擦性ライニング１０２および１３２を通ってシーブ２６と第二部材１２０との間で、直接移動される。この配置において、第二ベアリングユニット１４６は、回転制御装置１０の操作の間に、過剰に充填されないので、第二ベアリングユニット１４６を耐用年数を延ばすことが実現し得る。

この点において、本発明の回転制御装置１０は、例えば、スレッドシャフト１５０または他の同じ大きさの構造体が利用され、第二部材１２０を再び回転することが確実となるように利用されるように、ブレーキングデバイスとしても機能し得る。しかし、スレッドシャフト１５０を介して第二部材１２０を固定することは、ピストン７６と調和して、その軸シャフトを適合させるためにさらに必要である。このような配置に関して、摩擦性ライニング１０２と１３２との間の係合は、回転シーブ２６を破壊させる。シーブ２６および第二部材１２０は、摩擦性ライジング１０２と１３２を偏倚する他の構造を介して（例えば、カム歯などの使用を介して）、本発明の精神から逸脱することなく、選択的に内部連結され得ることがさらに認識されるべきである。

図１の実施形態において、バネ１１６は、ピストン７６を摩擦性ライジング１０２と１３２との間を係合させる位置に偏倚する。図２は、第一の実施例と実質的に同じように構築される代替の実施形態を示す。しかし、ここで、対応するバネ１１６を利用して、回転制御装置１０ａを脱作動位置に偏倚する。この実施形態に従って、取り付けリング１５４により、反作用プレート９６ａに対応するシーブ２６をそれらの間に固定する。取り付けリング１５４は、一対の軸方向に間隔を空ける位置１５８および放射状に延びる位置１５９に形成される。位置１５８は、シーブ２６、反作用プレート９６ａおよび取り付けリング１５４を共に内部接続するために、ボルト１６０を実際に受容する。一方、取り付けリング１５４の放射状に延びる位置１５９は、この実施形態の回転制御装置１０ａに対して、第一摩擦性係合表面を実際に規定している。対応する第二部材１２０ａは、取り付けリング１５４の位置１５９によって一般に規定されるアンダーカット領域に位置付けされる放射状フランジ１６４に提供される。放射状フランジ１６４は、シーブ２６および第二部材１２０ａを内部接続するために、取り付けリング１５４の位置１５９を係合するように適合される摩擦性ライジング１６５を保持する。

取り付けリング１５４のシーブ２６と位置１５９との間の放射状フランジ１６４の位置決めに起因して、バネ１１６は、第二部材１２０ａからシーブ２６を脱係合するような方向にピストン７６ａを偏倚する。より緻密な配置を提供するために、ピストン７６ａに、バネ１１６のそれぞれに対応するキャビティー１１２ａが提供され、そして反作動プレート９６ａにバネ１１６が作用する直鎖状ベアリング表面１６８が提供される。

上記の小さな違いを除いて、図２の実施形態は、図１の実施形態とほぼ同じ大きさである。しかし、取り付けリング１５４の存在および放射状フランジ１６４の配置に起因して、バネ１１６は、ピストン７６ａおよび第二部材１２０ａを同時に軸方向にシフトさせることによって脱係合位置に回転制御装置１０ａを実際に偏倚する。流体チャンバ９２に加圧流体を導入することによって、ピストン７６ａおよび第二部材１２０ａを同時にシフトさせ、これによりシーブ２６を第二部材１２０ａと共に内部接続させる。完全を期するために、取り付けリング１５４に、熱放射および強度効果のために環状に間隔を空ける複数のフィン１７０が提供され、そしてこの対応するフィン（ラベルしていない）は、キャップ部材５４および図１の実施形態において、例えば、軸方向に傾いた第二部材の外側位置に沿って提供され得る。

ここで、本発明の基本的な教示により説明されるように、多くの拡張および改変は、当業者とって自明である。例えば、上記のように本発明は、摩擦性クラッチに関して説明されるが、これらの教示は、他のタイプのトルクトランスファーおよび／または回転制御装置（例えば、ブレーキ）に適用され得ることを理解すべきである。さらに、回転制御装置１０および最も好ましい形態の１０ａは、いくつかの独特の特徴を備え、これは、相乗的な結果を生み出すと考えられ、このような特徴は、別個または別の組み合わせにより利用され得る。

一般に、本発明の構造的な特徴は、デバイスの耐用年数を延ばすために提供される。ベアリングユニット上に配置される軸充填の欠如、およびスプラインのような高磨耗材料の排除のために、回転制御装置は、実質的にメンテナンスフリーである。自動車のファンクラッチとして使用される場合、回転制御装置は、自動車の完全寿命よりも十分持続することが期待される。

この特定の使用に関係なく、本明細書中に開示される発明は、精神またはその一般的な特徴から逸脱することなく、別の特定の形態において使用され得、そして本明細書中に記載される実施形態は、それぞれ全ての例示において考慮され、そして制限されない。特に、本発明の範囲は、上記の記載でなく、添付の特許請求の範囲により示されるべきであり、特許請求の範囲と等価な意味および範囲内の中心部の全ての変化は、それらの中に包含されることが意図される。

スプラインを必要としない回転制御装置が提供される。この回転制御装置は、摩擦式クラッチデバイスなどに適用可能である。

図１は、本発明の第一の好ましい実施形態に従って構築された、回転制御装置の断面図である。 図２は、本発明の第二の好ましい実施形態に従って構築された、回転制御装置の断面図である。

符号の説明

１４ ジャーナルブラケット（支持マウント）
２２ シャフト部分
２６ シーブ
３０、１４６ ベアリングユニット
４２ ハブ部分
６８ 回転ジョイント
７６ ピストン
１０２、１３２ 摩擦ライニング
９２ 流体チャンバ
９６ 反作用プレート
１２０ 回転の第二の部材

Claims (7)

1. 回転制御装置であって、組合せで、以下：
   第一および第二の相対回転部材；
   放射状部分および内側の軸方向に延びる部分を備える、ピストンであって、該第一部材が、該ピストンの軸方向に延びる部分をスライド可能に支持する、環状の軸方向に延びる部分を備える、ピストン；
   該第一部材と該ピストンの放射状部分との間に介在する、少なくとも１つのばね；
   該第二部材の部品として形成される、中心設置ハブ；
   該ピストンの軸方向に延びる部分と、該第二部材の設置ハブとの間に介在する、第一のベアリングユニットであって、該第一のベアリングユニットは、該ピストンと該第二部材との各々に取り付けられ、その結果、該ピストンと該第二部材との間の相対的回転を可能にし、一方で該第一部材に対する同時の軸方向移動のために、該ピストンと該第二部材とを相互接続する、ベアリングユニット；ならびに
   該第一および第二の部材にそれぞれ提供される、第一および第二の係合表面であって、ここで、該ピストンが軸方向にシフトされる場合に、該第二係合表面が、該第一係合表面に当接して、該第一および第二の相対的に回転可能な部材を選択的に相互接続させる、係合表面、を備える、回転制御装置。
2. 前記ピストンの放射状部分が、円盤状であって、非環状である、請求項１に記載の回転制御装置。
3. 前記第一のベアリングユニットを通って延び、そして前記第二部材の設置ハブに螺合可能に固定される、ジャッキボルトを、組合せでさらに備える、請求項２に記載の回転制御装置。
4. 請求項３に記載の回転制御装置であって、組合せで、さらに以下：
   シャフト部分を有する、ジャーナル；ならびに第二のベアリングユニットであって、該第二のベアリングユニットは、該ジャーナル上に前記第一部材を回転可能に支持するために、該シャフト部分と前記第一部材との間に介在する、第二のベアリングユニット、を備える、回転制御装置。
5. 請求項１に記載の回転制御装置であって、組合せで、さらに以下：
   前記第一のベアリングユニットを通って延びる、ジャッキボルトであって、前記設置ハブが、該ジャッキボルトを螺合可能に受容するための、中心ねじ山付き開口部を備え、該第一のベアリングユニットが、該ジャッキボルトと該設置ハブとの間に挟持される、ジャッキボルト、を備える、回転制御装置。
6. 前記ばねが、前記ピストンを移動させて、前記第一係合表面と前記第二係合表面との間の係合を引き起こす、請求項１に記載の回転制御装置。
7. 前記ばねが、前記ピストンを移動させて、前記第一係合表面からの前記第二係合表面の脱係合を引き起こす、請求項１に記載の回転制御装置。

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