JP2852658B2 - Cone clutch - Google Patents
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- Mechanical Operated Clutches (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、船舶の推進装置における前・後進切換え
クラッチ等に使用されるコーンクラッチに関するもので
ある。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cone clutch used for a forward / reverse switching clutch in a marine vessel propulsion device.
従来の技術 第５図は、このような船舶の推進装置におけるコーン
クラッチの使用例を示している。図において（１）は、
船外に配置されるドライブケースであり、このドライブ
ケース（１）の下端部にプロペラ（２）が取り付けられ
ている。同じくドライブケース（１）の上部には、船内
の機関側からユニバーサル継手（３）を介して動力を伝
達される入力軸（４）が前後方向に配置され、この入力
軸（４）に対向して、垂直方向のドライブ軸（５）が、
その後部側に配置されている。ドライブ軸（５）には、
傘歯車状の前進ギヤ（６）と後進ギヤ（７）とが遊転自
在に取り付けられ、これらの前進ギヤ（６）及び後進ギ
ヤ（７）に常時咬合するようにして、前記入力軸（４）
に傘歯車状の駆動ギヤ（８）が取り付けられている。前
進ギヤ（６）と後進ギヤ（７）の対向端面には、第６図
でも示すように、コーンカップ（９）（９）が相互に対
応するようにして取り付けられている。そして、これら
コーンカップ（９）（９）に対向して、コー（10）が、
ドライブ軸（５）上へ摺動自在にスプライン勘合され、
このコーン（10）を、前記コーンカップ（９）（９）へ
選択的に勘合させることによって、前記入力軸（４）か
らドライブ軸（５）側へ伝達される動力を正・逆転させ
るようにしている。ドライブ軸（５）は、その下端部に
おいて前記プロペラ（２）側へ連結される。2. Description of the Related Art FIG. 5 shows an example of using a cone clutch in such a boat propulsion device. In the figure, (1)
The drive case is disposed outside the boat, and a propeller (2) is attached to a lower end of the drive case (1). Similarly, on the upper part of the drive case (1), an input shaft (4) to which power is transmitted from the engine side of the ship via the universal joint (3) is arranged in the front-rear direction, and faces the input shaft (4). And the vertical drive axis (5)
It is arranged on the rear side. The drive shaft (5)
A bevel gear-shaped forward gear (6) and a reverse gear (7) are freely rotatably mounted on the input shaft (4) so as to always mesh with the forward gear (6) and the reverse gear (7). )
A bevel gear-shaped drive gear (8) is attached to the drive shaft. As shown in FIG. 6, cone cups (9) and (9) are attached to the opposite end faces of the forward gear (6) and the reverse gear (7) so as to correspond to each other. Then, facing the cone cups (9) and (9), the ko (10)
The spline is slidably fitted onto the drive shaft (5),
By selectively fitting the cone (10) to the cone cups (9) and (9), the power transmitted from the input shaft (4) to the drive shaft (5) can be rotated forward or reverse. ing. The drive shaft (5) is connected at its lower end to the propeller (2) side.
このようなコーンクラッチでは、コーン（10）の外周
面とコーンカップ（９）内周面との間の摩擦によって動
力を伝達するものであり、両摩擦面が互いに滑動する
と、それら摩擦面の摩耗を助長し、耐久性えを損なうこ
とになる。In such a cone clutch, power is transmitted by friction between the outer peripheral surface of the cone (10) and the inner peripheral surface of the cone cup (9). When both friction surfaces slide with each other, the friction surfaces are worn. And the durability is impaired.
上記摩擦面の滑りの有無は、第８図に示すような試験
装置を用いて知ることができる。すなわち、前記のよう
な推進機（18）を水槽（17）内に浸漬するとともに、こ
の推進機（18）の入力側と機関（19）の出力側との間に
トルク計測機械（20）を介在させ、前記コーン（10）と
コーンカップ（９）との嵌脱操作を行い、その際のショ
ックトルクを計測することで知ることができる。例え
ば、第９図は、そのようなクラッチ嵌入時のショックト
ルクの発生状況を示したものであり、図中鋭角状に立ち
上がった部分がショックトルクの発生地点であり、この
ショックトルクの大きさが大きい程、滑りは少ないとい
うことになる。The presence or absence of slip on the friction surface can be determined using a test device as shown in FIG. That is, while the propulsion device (18) as described above is immersed in the water tank (17), the torque measuring machine (20) is connected between the input side of the propulsion device (18) and the output side of the engine (19). It can be known by inserting and removing the cone (10) and the cone cup (9) and measuring the shock torque at that time. For example, FIG. 9 shows the state of occurrence of a shock torque when such a clutch is engaged. In FIG. 9, a portion which rises at an acute angle in the figure is a point where the shock torque is generated. The larger, the less slippage.
従来においては、そのような摩擦面の耐久性を向上さ
せるため、コーン（10）とコーンカップ（９）の摩擦面
にSiC等のセラミック粒子を塗布した後、両者を共摺り
（ラッイング）をして、表面を荒くしている。Conventionally, in order to improve the durability of such a friction surface, ceramic particles such as SiC are applied to the friction surface of the cone (10) and the cone cup (9), and then both are rubbed together. And make the surface rough.
また、この種のコーンクラッチでは、第７図で示すよ
うに、摩擦面に伝達トルクを増大させるための螺子状の
凹凸部（11）が形成されているが、上記ラッピング処理
は、そのランド部（12）の表面にのみ施されており、そ
の両側の側壁部（13）（13）側にまで充分な表面硬化処
理を施すという技術的な配慮はなされていなかった。In this type of cone clutch, as shown in FIG. 7, a screw-shaped uneven portion (11) for increasing the transmission torque is formed on the friction surface. It is applied only to the surface of (12), and no technical consideration has been given to performing sufficient surface hardening treatment on the side walls (13) (13) on both sides.
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記ラッピング処理を行なった従来の
コーンクラッチでは、表面荒さに限界があり、クラッチ
の嵌脱回数５万回程度までは耐えられるとしても、それ
以上、例えば、業務用船舶の推進装置として要求される
10万回程度の耐久性は得ることができないという欠点が
あった。また、ラッピング処理は装置そのものが高価
で、かつ、ラッピング用の塗布剤も消耗品であることか
ら全体にコスト高となり、しかも、摩擦面が全面当たり
するまでラッピング処理を行なうのに非常に時間を要す
るといった欠点があった。この発明の発明者らは、ラッ
ピング処理において、塗布剤の粒径や時間を種々変更し
て、表面荒さを増大する方法を試みたが所望の耐久性を
得ることができなかった。Problems to be Solved by the Invention However, in the conventional cone clutch which has performed the above-mentioned lapping process, the surface roughness is limited, and even if the clutch can withstand up to about 50,000 times of fitting and disengaging, it can be used more than, for example, in business. Required as a propulsion device for ship
There is a drawback that durability of about 100,000 times cannot be obtained. In addition, the lapping process is expensive because the apparatus itself is expensive, and the lapping coating agent is also a consumable item, and the overall cost is high.Moreover, it takes a very long time to perform the lapping process until the entire friction surface is contacted. There was a disadvantage that it required. The inventors of the present invention have attempted to increase the surface roughness by variously changing the particle size and time of the coating agent in the lapping treatment, but have failed to obtain the desired durability.
更に、前述したように、表面の硬化処理は、ランド部
（12）にのみ施されているため、仮にその摩擦面が損耗
した場合には、その後は急激にショックトルクが低下
し、クラッチ寿命が短くなる要因となっていた。Further, as described above, since the surface hardening treatment is performed only on the land portion (12), if the friction surface is worn out, the shock torque is sharply reduced thereafter, and the clutch life is shortened. It was a factor of shortening.
この発明は、コーンクラッチの摩擦面の表面荒さを増
大させ、かつ、表面硬度をも向上させることにより、コ
ーンクラッチ自信の耐久性を向上することを目的として
なされたものである。An object of the present invention is to improve the durability of the cone clutch itself by increasing the surface roughness of the friction surface of the cone clutch and improving the surface hardness.
課題を解決するための手段 そして、上記目的を達成するため、この発明では、摩
擦外周面を備えたコーンと摩擦内周面を備えたコーンカ
ップとを相互に嵌合させて動力伝達を行なうコーンクラ
ッチにおいて、少なくとも前記コーンの摩擦外周面に突
出部分がほぼ台形の螺子状凹凸部を形成し、その凹凸部
の少なくともランド部と凹部側壁部の表面に、サンドブ
ラスト若しくはショットピーニングによる表面処理手段
を施して、表面荒さの増大と共に表面硬度が適宜深さに
まで増大せしめられた硬化層を形成し、且つ、この硬化
層は、前記ランド部の硬化層が摩耗しても前記側壁部の
硬化層の角部におけるエッジ効果によりショックトルク
の発生を維持する深さとされたことを特徴とする。Means for Solving the Problems And in order to achieve the above object, according to the present invention, a cone for transmitting power by mutually fitting a cone having a friction outer peripheral surface and a cone cup having a friction inner peripheral surface. In the clutch, at least on the friction outer peripheral surface of the cone, a projecting portion forms a substantially trapezoidal screw-shaped uneven portion, and at least the surface of the land portion and the concave portion side wall portion of the uneven portion are subjected to surface treatment means by sandblasting or shot peening. Thus, a hardened layer whose surface hardness is increased to an appropriate depth with an increase in surface roughness is formed, and the hardened layer forms a hardened layer on the side wall even if the hardened layer on the land is worn. It is characterized in that the depth is set to maintain the generation of the shock torque by the edge effect at the corner.
このようなサンドブラスト用の砂粒剤或いはショット
ピーニング材としては、例えば、酸化アルミニウム、シ
リカ、ガラスビーズ等や白銑、鋳鋼粒、還元鉄粉等の鋼
粒、及び、ピアノ線、ステンレス又はアルミニウムの線
材をカットしたカットワイヤー等が挙げられる。Examples of such a sandblasting agent or sand peening material for sandblasting include aluminum oxide, silica, glass beads, and the like, white iron, cast steel particles, steel particles such as reduced iron powder, and piano wire, stainless steel or aluminum wire. And the like.
上記のこの発明の構成において、摩擦面の表面荒さや
硬度を向上させるための表面処理手段は、少なくとも、
コーン側の摩擦外周面に形成するが、それに加えて、コ
ーンカップ側の摩擦内周面にも同様の処理手段を施すこ
とが妨げるものではない。更に、かかる表面処理手段
は、凹凸部のランド部及び両側壁部に形成するが、更に
凹部の底部にも同様に施すことを妨げない。In the above configuration of the present invention, the surface treatment means for improving the surface roughness and hardness of the friction surface, at least,
It is formed on the friction outer peripheral surface on the cone side, but in addition to this, it does not preclude applying the same processing means to the friction inner peripheral surface on the cone cup side. Further, such a surface treatment means is formed on the lands and the both side walls of the concave and convex portions, but it does not prevent application to the bottom of the concave portion in the same manner.
この発明において、この発明のサンドブラスト或いは
ショットピーニングに加えて、更にラッピング処理を施
すことは可能であるが、そのような処理を行なわなくて
も充分な耐久性が得られる。In the present invention, a lapping treatment can be performed in addition to the sandblasting or shot peening of the present invention, but sufficient durability can be obtained without such a treatment.
作用 上記この発明の構成によれば、コーンとコーンカップ
の摩擦面の少なくとも一方に、サンドブラスト或いはシ
ョットピーニング等の表面処理手段が施されていること
から、従来のラッピング処理を施したものに比較して、
表面荒さが増大し、かつ、硬度も増大することになる。
この場合、第２図で示すように、ランド部（12）の表面
硬化層（15）がなくなるまで摩耗した場合であっても、
側壁部（13）の硬化層（15）におけるスケートシューズ
やスキー板と同様の一種のエッジ効果により、凹凸部の
螺子方向の傾斜と相まって大きなトルクの伝達機能を維
持するため、長期に渡ってショックトルクを維持するこ
とができる。According to the configuration of the present invention, since at least one of the friction surfaces of the cone and the cone cup is provided with surface treatment means such as sandblasting or shot peening, it is compared with a conventional lapping-treated one. hand,
The surface roughness increases and the hardness also increases.
In this case, as shown in FIG. 2, even when the hardened layer (15) of the land (12) is worn out,
A kind of edge effect similar to that of skate shoes and skis on the hardened layer (15) of the side wall (13), combined with the inclination of the uneven portion in the screw direction, maintains a large torque transmission function, resulting in long-term shock Torque can be maintained.
実 施 例 次に、この発明の実施例について説明する。まず、第
１図のように、コーン（10）側の摩擦外周面に螺子状の
凹凸を形成するとともに、その凹凸のランド部（12）か
ら凹部側壁部（13）及び底部（14）の全面に渡って、サ
ンドブラスト処理を行なって硬化層（15）を形成した。
この実施例に用いたコーン（10）へのサンドブラスト処
理方法は、まずその当たり面以外にテープ等でマスクを
施し、その当たり面に、SiO2粒子（＃40）を距離30〜50
cmの位置から約１分間吹き付けて行なった。また、当た
り面が均等になるよう、コーン及びカップを回転させな
がら行なった。このように処理したコーンの表面荒さは
約８μｍであった。また、同時にカップも同様の処理を
行ない、その表面荒さは、約10μｍであった。なお、コ
ーンの材質は銅合金であり、カップはJIS規格SCM415浸
炭材である。そして、サンドブラスト処理を行なった
後、全体を洗浄して作業を完了した。Embodiment Next, an embodiment of the present invention will be described. First, as shown in FIG. 1, screw-like irregularities are formed on the friction outer peripheral surface on the cone (10) side, and the entire surface of the concave and convex portions from the land portion (12) to the concave side wall portion (13) and the bottom portion (14). After that, a hardened layer (15) was formed by performing sandblasting.
The method of sandblasting the cone (10) used in this example is as follows. First, a mask is applied to the surface other than the contact surface with a tape or the like, and SiO 2 particles (# 40) are applied to the contact surface at a distance of 30 to 50.
The spraying was performed for about 1 minute from the position of cm. The rotation was performed while rotating the cone and the cup so that the contact surface was even. The surface roughness of the corn thus treated was about 8 μm. At the same time, the same processing was performed on the cup, and the surface roughness was about 10 μm. The material of the cone is a copper alloy, and the cup is a JIS standard SCM415 carburized material. Then, after performing sandblasting, the whole was washed to complete the operation.
第３図は、上記のようなサンドブラスト処理を行なっ
たコーン１（10）表面のビッカース硬さを測定した結果
を示しており、この図で解るように、表面からの深さ0.
1mm強の程度まで、そのようなサンドブラスト所為を行
なわない場合に比較して、硬度が増大して、硬化層（1
5）が形成されていることが解る。更に、発明者らは、
コーン（10）の表面に上記のようなサンドブラスト処理
を行なったものと、従来のラッピング処理を施したコー
ンを用いた場合のクラッチを、前記第８図のような試験
装置にかけて、クラッチ嵌脱の繰り返しに伴うショック
トルクの発生状況を観察した。その結果は第４図の通り
であり、本発明コーンの方がクラッチ嵌脱回数の如何に
かかわらず全般的にショックトルクが大きく、すなわ
ち、表面荒さが増大している。加えて、従来例において
は、クラッチ嵌脱回数10万回程度を過ぎるとそのショッ
クトルクが急激に低下しているのに対し、本発明では、
依然として高いショックトルクを維持している。これ
は、おそらくランド部（12）の表面硬化層がなくなり、
ラッピング処理による効果が消滅したのに対し、本発明
では、第２図のように、側壁部（13）の表面硬化層（1
5）における角部（16）がなおも前記のエッジ効果を発
揮するためと思われる。FIG. 3 shows the results of measuring the Vickers hardness of the surface of the cone 1 (10) subjected to the above sandblast treatment. As can be seen from FIG.
The hardness is increased up to a little over 1 mm compared to the case where such sandblasting is not performed, and the hardened layer (1
It turns out that 5) is formed. In addition, the inventors
The surface of the cone (10) was subjected to the above sandblasting treatment and the clutch using the conventional lapping treated cone was subjected to a test device as shown in FIG. The state of occurrence of shock torque accompanying repetition was observed. The results are as shown in FIG. 4. In the cone of the present invention, the shock torque is generally large, that is, the surface roughness is increased irrespective of the number of clutch engagement / disengagement. In addition, in the conventional example, the shock torque sharply decreases after about 100,000 times of clutch engagement and disengagement, whereas in the present invention,
It still maintains high shock torque. This probably means that the land (12) has no hardened surface layer,
While the effect of the lapping treatment has disappeared, in the present invention, as shown in FIG.
It seems that the corner (16) in 5) still exerts the edge effect described above.
発明の効果 以上のように、この発明では、少なくともコーン外周
面の凹凸部におけるランド部及び側壁部の表面に、サン
ドブラスト或いはショットピーニングによる表面処理手
段が施されて、表面荒さの増大とともに表面硬度が適宜
深さまで増大せしめられた硬化層を形成していることか
ら、従来のものよりも表面荒さが増大し、高いショック
トルクが得られるとともに、前述したように、ランド部
表面の硬化層が摩損した場合であっても、側壁部の硬化
層によるエッジ効果により、ショックトルクの発生を維
持することができ、長期に渡って使用可能な耐久性の高
いものが得られる。また、かかる表面処理化手段に使用
される砂粒や鋼粒等は、再使用が可能であり、また、装
置自体もラッピング処理装置に比べて安価であり、低コ
ストで実施することができるとともに、短時間で処理を
行なうことができるという効果がある。Effects of the Invention As described above, in the present invention, at least the surface of the lands and side walls in the concavo-convex portion of the outer peripheral surface of the cone is subjected to surface treatment means by sandblasting or shot peening, so that the surface hardness increases and the surface hardness increases. Since the hardened layer is formed to have a depth that is appropriately increased, the surface roughness is increased compared to the conventional one, a high shock torque is obtained, and as described above, the hardened layer on the surface of the land is worn away. Even in this case, the generation of shock torque can be maintained due to the edge effect of the hardened layer on the side wall portion, and a material having high durability that can be used for a long time can be obtained. In addition, sand grains, steel grains, and the like used in the surface treatment means can be reused, and the apparatus itself is cheaper than the lapping apparatus, and can be implemented at low cost. There is an effect that processing can be performed in a short time.
第１図は、本発明によって表面硬化処理を施したコーン
凹凸部の硬化層を示す要部拡大図、第２図は、ランド部
の摩損状態を示す同じく要部拡大図、第３図は、サンド
ブラスト処理を行った場合と行なわない場合の表面硬さ
の測定結果を示すグラフ、第４図は、サンドブラスト処
理を行なったコーンと従来のラッピング処理を行なった
コーンの、クラッチ嵌入回数の経過に伴うショックトル
ク発生状況をを示すグラフ、第５図は、コーンクラッチ
を用いた船舶用推進装置の要部縦断側面図、第６図は、
コーンクラッチ部分の要部の拡大図、第７図は、第６図
の要部拡大図、第８図は、コーンクラッチのショックト
ルクを測定するための試験装置の全体概略側面図、第９
図は、クラッチ嵌入時のショックトルクの発生状況を示
す波形図である。 （９）……コーンカップ、（10）……コーン、 （11）……凹凸部、（12）……ランド部、 （13）……側壁部、（15）……硬化層。FIG. 1 is an enlarged view of a main part showing a hardened layer of a concavo-convex portion subjected to a surface hardening treatment according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a main part showing a worn state of a land part, and FIG. FIG. 4 is a graph showing the results of measurement of the surface hardness when sandblasting is performed and when sandblasting is not performed. FIG. 4 shows the relationship between the number of clutch engagements between the sandblasted cone and the conventional lapping cone. FIG. 5 is a graph showing the state of occurrence of shock torque, FIG. 5 is a longitudinal sectional side view of a main part of a marine propulsion device using a cone clutch, and FIG.
FIG. 7 is an enlarged view of a main part of the cone clutch part, FIG. 7 is an enlarged view of a main part of FIG. 6, FIG. 8 is an overall schematic side view of a test device for measuring a shock torque of the cone clutch, FIG.
The figure is a waveform diagram showing the state of generation of shock torque when the clutch is engaged. (9) corn cup, (10) corn, (11) uneven portion, (12) land portion, (13) side wall portion, (15) cured layer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−40947（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−140263（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16D 11/00 - 23/14 B24C 1/10────────────────────────────────────────────────── (5) References JP-A-50-40947 (JP, A) JP-A-62-140263 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F16D 11/00-23/14 B24C 1/10
Claims (1)
備えたコーンカップとを相互に嵌合させて動力伝達を行
なうコーンクラッチにおいて、少なくとも前記コーンの
摩擦外周面に突出部分がほぼ台形の螺子状凹凸部を形成
し、その凹凸部の少なくともランド部と凹部側壁部の表
面に、サンドブラスト若しくはショットピーニングによ
る表面処理手段を施して、表面荒さの増大と共に表面硬
度が適宜深さにまで増大せしめられた硬化層を形成し、
且つ、この硬化層は、前記ランド部の硬化層が摩耗して
も前記側壁部の硬化層の角部におけるエッジ効果により
ショックトルクの発生を維持する深さとされたことを特
徴とするコーンクラッチ。1. A cone clutch in which a cone having a friction outer peripheral surface and a cone cup having a friction inner peripheral surface are fitted to each other to transmit power, at least a projecting portion is formed on at least the friction outer peripheral surface of the cone. A trapezoidal screw-shaped uneven portion is formed, and the surface of at least the land portion and the concave portion side wall portion of the uneven portion is subjected to a surface treatment means by sandblasting or shot peening, so that the surface hardness increases to an appropriate depth as the surface roughness increases. Form an increased cured layer,
In addition, the hardened layer has a depth that maintains the generation of a shock torque by an edge effect at a corner of the hardened layer on the side wall even if the hardened layer on the land wears.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63200539A JP2852658B2 (en) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | Cone clutch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63200539A JP2852658B2 (en) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | Cone clutch |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0251622A JPH0251622A (en) | 1990-02-21 |
| JP2852658B2 true JP2852658B2 (en) | 1999-02-03 |
Family
ID=16425990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63200539A Expired - Fee Related JP2852658B2 (en) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | Cone clutch |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2852658B2 (en) |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (5)
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-
1988
- 1988-08-10 JP JP63200539A patent/JP2852658B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH0251622A (en) | 1990-02-21 |
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