JP4614635B2

JP4614635B2 - マルチプレートクラッチ用のプレート

Info

Publication number: JP4614635B2
Application number: JP2003132724A
Authority: JP
Inventors: エミリオ・ファブリカス; エーリク・ゼーベル; ディーテル・ツィンプリック; ニコ・ズィゲル
Original assignee: ボーグワーナー・インコーポレーテッド
Priority date: 2002-06-15
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2023-05-12
Also published as: EP1371866B1; JP2004019945A; KR20030095989A; US20030230463A1; US7073650B2; DE50214253D1; EP1371866A1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、特許請求の範囲の請求項１の前文どおり、マルチプレートクラッチ、とくに湿式（nasslaufend）マルチプレートクラッチすなわち多板クラッチ、に用いられる少なくとも１つの摩擦面を備えたプレート又はディスクに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
本発明が出発点とするマルチプレートクラッチすなわち多板クラッチは多数のバリエーションがきわめて一般的に知られている。DE 2854051 A1 や US 4280609 や DE 3532759 C1 という文献に記述されている実施形態を範例として指摘しておく。
それゆえ、以下で引き合いに出されるその種のマルチプレートクラッチの本質的な構成要素は、本質的に環状の形をなす２つまたはそれ以上のいわゆるプレート（Lamellen）である。マルチプレートクラッチは、圧倒的な数のこの種のマルチプレートクラッチがそうであるように、多数のプレート又はディスクを含んでいるが、第一グループのプレート、いわゆる外プレート（Aussenlammelen）、は、軸、例えば、入力軸（Antriebswelle）、と結合された外プレートキャリア上に配置されており、第二グループのプレート、いわゆる内プレート（Innenlammelen）、は、軸、例えば、出力軸（Abtriebswelle）、と結合された内プレートキャリア上に配置されている。両グループのプレートは歯車装置のように（verzahnungsartig）プレートスタック（Lamellenpaket）を形成しながら噛み合うが、その場合にそれぞれ外プレートは内プレートと隣接して配置されている。外プレートと内プレートは軸方向に互いに移動し合うことができ、そのさい、対になってそれらの隣り合う前面が摩擦噛み合い状態、つまり、トルクを入力軸から出力軸へ伝達する状態、になることもできるし、摩擦噛み合い状態でなくなることもできる。
【０００３】
本発明が出発点とする公知のプレート又はディスクは先行技術から多数のバリエーションで知られている。例えば、繊維状物質（Faserstoff）かまたはそれに類するもので通常造られた摩擦ライニング（Reibbelag）を、主として金属製のキャリアの一方かまたは両方の本質的に環状の前面に、備えているプレートが知られている。さらに、ただ一つの材料から成る一体形構造のプレートもあるし、とくに上記の摩擦材料から成るプレートもある。再度、上記刊行物の実施形態および引用個所を範例として指摘しておく。
【０００４】
通常、隣接するプレートの両方の互いに摩擦結合し合える前面・・いわゆる摩擦面のうち少なくとも一つに、特別に設計された表面構造化（Oberflachenstrukturierung）および／または溝パターン（Nutmuster）または溝デザイン（Nutbild）が施されている。
例えば、WO 97/32678 には、いわゆるスチールプレート（Stahllamellen）の表面構造化が記述されており、その表面構造化は、隣接プレートの互いに接触しているスチール表面と摩擦ライニング表面の摩擦係数の上昇をもたらすものである。
【０００５】
それに対し、例えば US 4280609 の図面の第２図に示されたプレートや DE2854051 A1の第４図に示されたプレートはその摩擦面にいわゆるワッフル溝デザイン（Waffelnutbild）、つまり、多数の平行に延びる直線状溝にそれと直角に配置された全く同じような溝が交差しているデザインが施されている。この種の溝付け（Nutgebung）の理由は、摩擦し合う面の必要不可欠な冷却にあり、それは、そうした溝に通された冷却剤の流れによって実現される。
例えばクラッチ、ブレーキ等のような全く異なるトルク伝達ユニットのためのプレートが開発されて、しかるべき異なる負荷に合わせられたけれども、多くの適用ケースにとって望ましくない問題が引き続き存続している。その問題とは、ユニットが操作されていない状態で、つまり、トルクが伝達されてはならないときに、実に様々な原因から、隣接するプレートのある程度の摩擦接触が引き続き存在し、したがってなおもトルク、いわゆるドラッグトルク（Schleppmoment）が入力軸から出力軸へあるいはその逆へ伝達されるという問題である。
【０００６】
【特許文献１】
WO 97/32678
【特許文献２】
US 4280609
【特許文献３】
DE2854051 A1
【特許文献４】
DE 3532759 C1
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえに本発明の基礎になっているのは、マルチプレートクラッチ用の公知のプレート又はディスクを、ドラッグトルクが軽減されるように作り上げ、発展させるという課題である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１の前文による種類のプレートにおいて、請求項の特徴記述部分の特徴的構成によって解決される。
本発明の有利な実施形態および発展形態は、従属的な特許請求の範囲において提示されている。
本発明は、トルクを伝達するためのマルチプレートクラッチ、例えば湿式マルチプレートクラッチ、に用いられる少なくとも１つの摩擦面を備えたプレート、それも、先行技術により少なくとも１つの溝が施された摩擦面を備えたプレートすなわちディスクを、きわめて一般的に出発点としている。摩擦面の内側境界縁（Begrenzungskante）から外側境界縁まで延びる少なくとも１つの溝において本発明により考慮されているのは、その溝に少なくとも１つの方向転換点（Umlenkpunkt）があり、その方向転換点において溝が或る角度で折れ曲がっているということである。例えばオイルのような冷却剤あるいはそれに類するものは、その方向転換点を通過するように導かれれば、その個所では、ベルヌーイによって見いだされた「圧力保存の定理（Satz der Druckerhaltung）」、流線にとって静的圧力と動的（および測地的）圧力の和は一定であるという定理、により、静的圧力の点状（punktuell）の上昇を引き起こす。その点状圧力上昇の結果、隣接するプレートは押されて互いに引き離されるので、伝達ユニット（クラッチ）の操作されていない状態では摩擦噛み合いにはされない。その結果は、結局、ドラッグトルクの軽減である。
【０００９】
単一にまたは二重に折れ曲がった溝の場合に、方向転換点における折れ曲がり角度または方向転換角度が７５°から１１５°までの間に選定されれば、ドラッグトルクの特に著しい軽減が生じるということは、モデル計算と経験的テストによって分かっている。
さらに、問題の溝が少なくとも２つの連続する方向転換点を有し、その２つの方向転換点で溝が逆向き（gegensinnig）の角度で折れ曲がっているのは特に有利であることが分かっている。それゆえ、本質的に環状のプレートに施された溝は優先的にＳ形かまたはＺ形に延びている。溝の幅あるいは溝の深さに関する制約はない。Ｓ形状またはＺ形状の範囲外の溝流路（Nutkanale）は、幅が同じかまたは異なることが可能であり、また半径方向の位置がずれている（radial versetzt sein）こともできるが、そのさい優先的にほぼ溝幅１つ分が最小限のずれ距離（Versetzungsabstand）と定められるべきである。
【００１０】
２つの隣接する溝が互いに逆向きのパターン（Verlauf）になっているのは有利であることが分かっている。さらに、少なくとも２つの隣接する溝が同一向きパターンになっていて、その結果、例えば環状のプレートの表面上に溝のペア状またはグループ状の鏡面対称的配置が生じるのは、有利である。溝は回転方向向き（drehrichtungsorientiert）かまたは（放射）相称的（（radial-）symmetrisch）に配置されていることが可能である。
摩擦ライニングを備えたプレートの場合は、上記の種類の溝が優先的にその摩擦ライニングに施されている。そのさい溝の深さは（場合によっては溝の幅も）、その都度の適用ケースに合わせることができる。その場合に溝の深さが摩擦ライニングの全厚さになっていることも可能である。溝の深さと溝の幅が異なる組み合わせも可能である。さらに、例えばクラッチの一定の負荷特性または変速特性（Belastungs- oder Schaltverhalten）を目標とする別の溝を設けることも可能である。
【００１１】
その上さらに、ディスク（Scheibe）状に設計され且つその両方の前面に摩擦面が施されているプレートにおいて同一パターンの溝、つまり、同一の溝デザイン、が施されることが、本発明により考慮されている。この場合に表側と裏側の溝デザインは、回転方向向きデザインあるいは（放射）相称的デザインあるいは逆向き（gegenlaufig）デザインが可能である。また表側の溝付け（Nutung）と裏側の溝付けは同一に実施されていることも可能であるし、さらに互いに或る角度だけずらされていることも可能である。
最後に本発明は、一部分の溝が行き止まり溝（Sacknut）として設計されていることも可能であるということを考慮している。
本発明のさらに別の実施形態では、問題の溝の溝幅が溝の長さ範囲にわたって変化するということが考慮されている。
【００１２】
【実施例】
図面には本発明の様々な実施例が示されており、以下でそれらを詳しく説明することとする。図面は次の通りである。
第１図には、環状に設計されたプレート１における本発明による溝の選択肢が示されている。
まず指摘しておきたい点は、プレートの本来の摩擦面は必ずしも前面の全面積を、ましてや両方の前面面積を含んでいる必要はなく、それどころかむしろ前面面積のうち、当ケースのように、環状のカット部分とか、あるいは、例えば DE 2854051 A1 のように、互いに切り離された部分範囲とかでも摩擦面として設計できるという点である。さらに、詳細な説明の序論部分ですでに示唆したとおり、摩擦面として用いることができるのは、プレートの『裸の』前面かまたは摩擦ライニングを備えた前面かまたはこの二つの形態の組み合わせである。
【００１３】
本件の場合、環状プレート１は、第１図で照合記号２の付された外周と照合記号３の付された内周が半径方向の境界になっている。プレート１の摩擦面４は、環状プレート１の外周２の内側に位置する外周５と、環状プレート１の内周３の内側に位置する内周６とが境界になっている。したがって当ケースでは本来の摩擦面４は、図示されたプレート１の前面面積よりも明らかに小さい。
【００１４】
図１ａには、隣接配置されている２つの同一向きパターンＳ形の溝７.1と７.2が示されている。それらの溝は摩擦面４の内周６からその外周５まで延びている。内周６と外周５の間のだいたい中心にそれぞれ２つの本発明による方向転換点８.1と８.2または９.1と９.2が位置し、それらの方向転換点では、内周６から出発した溝７.1または７.2がまず逆時計回りに折れ曲がり、次に時計回りに折れ曲がって延びている。図面では（折れ曲がり）角度に記号α1 またはα2 が付されている。隣接する溝７.1と７.2の最小距離は、溝幅を下回ってはならず、図では照合記号ｄ1 によって明示されている。図１ｂには、隣接配置されている２つの逆向きパターンＳ形の溝１０.1と１０.2が示されている。それらの溝は、上記の実施例による溝７.1と７.2と同様に、摩擦面４の内周６からその外周５まで延びている。半径方向に外周５の方へ偏心的にずれて、これまた同様に、それぞれ２つの本発明による方向転換点１１.1と１１.2または１２.1と１２.2が位置し、それらの方向転換点において溝１０.1と１０.2は一方は逆時計回りに折れ曲がり、他方は時計回りに折れ曲がって延びている。図面では（折れ曲がり）角度に記号α3またはα4 が付されている。隣接する溝１０.1と１０.2の最小距離は、これまた同様に溝幅を下回ってはならず、図１ｂでは照合記号ｄ2 によって明示されている。
【００１５】
図１ｃには第三の実施例が示されており、この実施例では、互いに隣接する２つの同一構造の溝１３.1と１３.2が摩擦面４の内周６からその外周５まで延びている。内周６と外周５の間のだいたい中心にそれぞれ溝のただ一つの方向転換点１４.1または１５.2が位置し、それらの方向転換点では、内周６から出発した溝１３.1または１３.2が時計回りに折れ曲がって延びている。図面の図では（折れ曲がり）角度に記号α5 が、隣接する溝溝１３.1、１３.2の最小距離に記号ｄ3 が付されている。
【００１６】
図２には、本発明による溝パターンの施された摩擦ライニングを備えた様々な環状摩擦プレートがきわめて大まかに示されている。
図２ａ）に示されたプレート１９においては外周に参照符号２０が付され、内周に参照符号２１が付されている。プレート１９の摩擦面２２を形成するライニングは、環状プレート１９の外周２０と一致する外周２３と、プレート１９の内周２１の内側に位置する内周２４が境界になっている。したがってこの場合でも同様に本来の摩擦面２２は、図示されたプレート１９の外周２０と内周２１を境界とする前面面積よりも小さい。
本件の場合では本発明により、プレート１９の全周囲にだいたい同じ間隔で逆向きパターンＳ形溝２５と２６が摩擦ライニングに施されている。
【００１７】
図２ｂ）に示されたプレート２７においては、前述の実施例に相応して、外周および内周に照合記号２８および２９が付されている。プレート２７の摩擦面３０を形成するライニングはこれまた同様に、環状プレート２７の外周２８と一致する外周３１と、プレート２７の内周２９の内側（半径方向に見て外側）に位置する内周３２が境界になっている。
当実施例では本発明により、同一向きのパターンＳ形の溝３３が摩擦ライニングに施されている。この実施形態では、隣接する溝３３の間隔が比較的短いことと、それぞれの方向転換点の折れ曲がり角度が９０°以下であることが特徴である。
【００１８】
図２ｃ）に示されたプレート３４においては、前述の実施例に相応して、外周および内周に参照符号３５および３６が付されている。プレート３４の摩擦面３７を形成するライニングは、環状（摩擦）プレート３４の外周３５と一致する外周３８と、プレート３４の内周３６の内側（半径方向に見て外側）に位置する内周３９が境界になっている。
この実施形態の特徴は、隣接する溝４０が同一向きのパターンであること、溝４０がＳ形であること、隣接する溝４０の間隔が広いこと、溝４０の方向転換点が摩擦面３７の外周３８と内周３９の間の半径方向的中心に配置されていることである。
【００１９】
図２ｄ）による実施例は、前述の三つの実施例に相応して、外周４２と内周４３を有する本質的に環状のプレート４１から成っている。摩擦ライニングを備えた摩擦面４４は同じく外周４５と内周４６により環状に設計されており、その範囲はプレート４１の前面の外周４２にまで達しているが、しかし内周４３にまでは達していない。
この実施形態の特徴は、摩擦面４４を形成するライニングに全周にわたり施されている溝４７が鏡像Ｓ形の同一向きのパターンであるという点である。隣接する溝４７の間隔は、部分図２ｃ）による前述の実施形態に比べると小さいが、部分図２ｂ）による実施形態の隣接する溝３３の間隔に匹敵しうる程度である。しかし最後に述べた実施形態とは異なって、当実施形態では方向転換点の（湾曲）角度が９０°よりも明らかに大きく選定されている。
【００２０】
図２ｅ）による実施形態も、前述の四つの実施例に相応して、本質的に環状のプレート５８（外周５９、内周５７）から成っている。摩擦ライニングを備えた摩擦面６１は同じくプレート５８の前面面積を部分的にのみカバーするように環状に設計されている（外周５９、内周６０）。
この摩擦ライニングにも、同一向きのパターンＳ形の溝が比較的狭い間隔で施されている。しかし当実施形態では、第２図の前述実施形態に比べると、方向転換点が半径方向に外側へずれて配置されている。
【００２１】
図２ｆ）に示されたプレート４８（外周４９、内周５０）の摩擦ライニング／摩擦面５１（外周５２、内周５０）には、同一向きのパターンＳ形の溝５１が、図２ｅ）の前述実施形態の方式で施されている。しかしこの場合では隣接溝５１の間隔がもっと広く、且つ、方向転換点が半径方向にもっと外側へずらされて選定されている。
【００２２】
図２ｇ）に示されたプレート６２（外周６３、内周６４）の摩擦ライニング／摩擦面６５は外周６６と内周６７がその境界になっており、図２ｂ）の実施例とほぼ同一の実施形態である。
当実施例においては本発明により同一向きのパターンＳ形の溝６８が摩擦ライニングに施されている。この実施形態でも、隣接する溝６８の間隔が比較的短いことと、それぞれの方向転換点の折れ曲がり角度が９０°以下であることが特徴である。
それに加えて、流入側６８.2の溝６８の幅と流出側６８.1の溝の幅が異なっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】環状摩擦プレートに施された本発明による様々な溝パターンを示す図であってａ）は、同一向きのパターンＳ形の溝を示し、ｂ）は、逆向きのパターンＳ形の溝を示し、ｃ）は、同一向きのパターン単一折れ曲がり形の溝を示す図である。
【図２】本発明による溝パターンの施された摩擦ライニングを備えた様々な環状摩擦プレートの部分図であって、ａ）は、逆向きのパターンＳ形の溝を示す図であり、ｂ）は、同一向きのパターンＳ形の溝で、間隔が狭い、（湾曲）角度＜９０°である溝を示す図であり、ｃ）は、同一向きのパターンＳ形の溝で、溝間の間隔が広い溝を示す図であり、ｄ）は、同一向きのパターンＳ形の溝で、間隔が狭い、（湾曲）角度＞９０°の溝を示す図であり、ｅ）は、同一向きのパターンＳ形の溝で、間隔が狭い、湾曲の位置が半径方向に外側へずれている溝を示す図であり、ｆ）は、同一向きのパターンＳ形の溝で、隣接溝の間隔が広い、湾曲の位置が半径方向に外側へずれている溝を示す図であり、ｇ）は、２図ｂ）に相当する溝付けであるが、流入側と流出側の溝幅が異なる溝を示す図である。
【符号の説明】
１プレート２プレート１の外周
３プレート１の内周４プレート１の摩擦面
５摩擦面４の外周６摩擦面４の内周
７.1 溝７.2 溝
８.1 方向転換点８.2 方向転換点
９.1 方向転換点９.2 方向転換点
１０.1 溝１０.2 溝
１１.1 方向転換点１１.2 方向転換点
１２.1 方向転換点１２.2 方向転換点
１３.1 溝１３.2 溝
１４.1 方向転換点１５.1 方向転換点
１９プレート２０プレート１９の外周
２１プレート１９の内周２２プレート１９の摩擦面
２３摩擦面２２の外周２４摩擦面２２の内周
２５溝２６溝
２７プレート２８プレート２７の外周
２９プレート２７の内周３０プレート２７の摩擦面
３１摩擦面３０の外周３２摩擦面３０の内周
３３溝３４プレート
３５プレート３４の外周３６プレート３４の内周
３７プレート３４の摩擦面３８摩擦面３７の外周
３９摩擦面３７の内周４０溝
４１プレート４２プレート４１の外周
４３プレート４１の内周４４プレート４１の摩擦面
４５摩擦面４４の外周４６摩擦面４４の内周
４７溝４８プレート
４９プレート４８の外周５０プレート４８の内周
５１プレート４８の摩擦面５２摩擦面５１の外周
５３摩擦面５１の内周５４溝
５５プレート５６プレート５５の外周
５７プレート５５の内周５８プレート５５の摩擦面
５９摩擦面５８の外周６０摩擦面５８の内周
６１溝６２プレート
６３プレート６２の外周６４プレート６２の内周
６５プレート６２の摩擦面６６摩擦面６５の外周
６７摩擦面６５の内周６８溝
６８.1 溝６８の流出側６８.2 溝６８の流入側
ｄ1 、ｄ2、ｄ3 距離
α1、α2、α3 、α4、α5 角度

Claims

摩擦面（４、２２、３０、３７、４４、５１、５８、６５）を備えた円形のマルチプレートクラッチ用プレート（１、１９、２７、３４、４１、４８、５５、６２）で、しかも、該摩擦面に少なくとも１つの溝（７．１、７．２、１０．１、１０．１、１０．２、１３．１、１３．２、２５、２６、３３、４０、４７、５４、６１；６８、６８．１、６８．２）が施され、且つ、該摩擦面が内側境界縁（６、２４、３２、３９、４６、５３、６０、６７）と、外側境界縁（５、２３、３１、３８、４５、５２、５９、６６）を有し、そのさい、少なくとも１つの溝（７．１、７．２、１０、１、１０．２、１３．１、１３．２、２５、２６、３３、４０、４７、５４、６１；６８、６８．１、６８．２）が内側境界縁（６、２４、３２、３９、４６、５３、６０、６７）から外側境界縁（５、２３、３１、３８、４５、５２、５９、６６）へと延びている、プレートにおいて、
少なくとも１つの溝（７．１、７．２、１０．１、１０．２、２５、２６、３３、４０、４７、５４、６１；６８、６８．１、６８．２）に２つの連続する方向転換点（８．１、８．２；９．１、９．２；１１．１、１１．２；１２．１、１２．２）があり、該方向転換点において少なくとも１つの溝（７．１、７．２、１０．１、１０．２、２５、２６、３３、４０、４７、５４、６１；６８、６８．１、６８．２）が逆向きの角度（α１、α２； α３、α４）で折れ曲がってＳ字形となっており、
前記角度（α１、α２、α３、α４、α５）が、円形のマルチプレートクラッチ用プレートの内側境界縁から外側境界縁へ延びる半径を示す線に関して７５°から１１５°の間であり、
更に、内側境界縁かまたは外側境界縁を出発点とする行き止まり溝として設計されると共に、２つの連続する方向転換点で所定の角度で折れ曲がる少なくとも１つの追加の溝を備え、前記追加の溝は前記少なくとも１つの溝と同様に折れ曲がっており、
前記各方向転換点はプレートの半径方向の外側へずらされていることを特徴とするプレート。
請求項１によるプレート（１、２７、３４、４１、４８、５５、６２）において、少なくとも２つの隣接する溝（７．１、７．２；１３．１、１３．２；３３；４０；４７；５４；６１；６８、６８．１、６８．２）が同一向きパターンになっていることを特徴とするプレート。
請求項１又は２によるプレートで、しかも、摩擦面が摩擦ライニングであるプレート（１９、２７、３４、４１、４８、５５、６２）において、少なくとも１つの溝（２５、２６、３３、４０、４７、５４、６１；６８、６８．１、６８．２）が摩擦ライニング（２２、３０、３７、４４、５１、５８、６５）に施されていることを特徴とするプレート。
請求項１ないし３のいずれかによるプレートで、しかも、該プレートがディスク（１、１９、２７、３４、４１、４８、５５、６２）状に設計され、該プレートの両前面が摩擦面（４、２２、３０、３７、４４、５１、５８、６５）になっているプレート（１、１９、２７、３４、４１、４８、５５、６２）において、
前面に配置された摩擦面（４、２２、３０、３７、４４、５１、５８、６５）に同一パターン溝（７．１、７．２、１０．１、１０．２、１３．１、１３．２、２５、２６、３３、４０、４７、５４、６１；６８、６８．１、６８．２）が施されていることを特徴とするプレート。
請求項１ないし４のいずれかによるプレート（６２）において、少なくとも１つの溝（６８、６８．１、６８．２）がその長さ範囲に渡ってその幅に変化があるように設計されていることを特徴とするプレート。