DE112011100684T5

DE112011100684T5 - Scheibenelement und mit Scheibenelement versehene Bremsvorrichtung

Info

Publication number: DE112011100684T5
Application number: DE112011100684T
Authority: DE
Inventors: Jun Tokumasu; Yoichiro Nakano; Hirokazu Kojima
Original assignee: FCC Co Ltd
Current assignee: FCC Co Ltd
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2013-03-14
Also published as: CA2790258A1; WO2011105187A1; CN102770677A; US20130015025A1; US8967340B2; JP2011174597A

Abstract

Ein Scheibenelement, welches Schleppmoment reduzieren kann, eine Reibkupplungsvorrichtung, welche ein solches Scheibenelement beinhaltet, und eine Bremsvorrichtung, welche ein solches Scheibenelement beinhaltet, werden bereitgestellt. Eine Reibkupplungsvorrichtung 100 beinhaltet Kupplungsscheiben 103, welche durch Zahneingriff an der inneren Umfangsfläche 101a eines Außengehäuses 101 gehalten werden, welches durch einen Motor rotationsangetrieben ist. Jede Kupplungsscheibe 103 beinhaltet ein flaches ringförmiges Presselement 103a, welches für einen Reibungskontakt damit gegen eine Kupplungsreibscheibe 107 gepresst wird. Eingriffvorsprünge 103b sind radial an der äußeren Umfangsfläche des Presselements 103a ausgebildet. Die Eingriffvorsprünge 103b sind in vertiefte Eingriffrillen 101b eingepasst, welche an dem Außengehäuse 101 vorgesehen sind, und stehen im Eingriff mit dem Außengehäuse 101. Hervorstehende Abschnitt 103c, welche in Richtung der inneren Umfangsfläche 101a des Außengehäuses 101 hervorstehen, sind zwischen benachbarten Eingriffvorsprüngen 103b an der äußeren Umfangsfläche des Presselements 103a ausgebildet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein flaches ringförmiges Scheibenelement, das in einer Reibkupplung vorgesehen ist, welche angeordnet ist zwischen einer Primärantriebsmaschine und einem angetriebenen Körper, der von der Primärantriebsmaschine rotiert und angetrieben wird, und welche Antriebskraft von der Primärantriebsmaschine auf den angetriebenen Körper überträgt oder die Übertragung unterbricht, oder in einer Bremsvorrichtung, welche von der Primärantriebsmaschine gelieferte Rotationsbewegung bremst. Das Scheibenelement ist gelagert durch einen Zahneingriff mit einem konkaven oder konvexen halterseitigen Eingriffabschnitt, welcher an der inneren Umfangsfläche oder äußeren Umfangsfläche eines röhrenförmigen oder stabartigen Halters ausgebildet ist. Während es rotiert wird, wird das Scheibenelement gegen ein flaches, ringförmiges Gegenstückelement gedrückt oder davon getrennt. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Reibkupplungsvorrichtung, welche ein solches Scheibenelement beinhaltet, und eine ein solches Scheibenelement beinhaltende Bremsvorrichtung.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Bei einer Reibkupplungsvorrichtung, welche angeordnet ist zwischen einer Primärantriebsmaschine und einem angetriebenen Körper, der von der Primärantriebsmaschine rotiert und angetrieben wird, und welche eine Antriebskraft von der Primärantriebsmaschine auf den angetriebenen Körper überträgt oder die Übertragung unterbricht, oder in einer Bremsvorrichtung, welche von der Primärantriebsmaschine gelieferte Rotationsbewegung bremst, wird herkömmlich ein flaches ringförmiges Scheibenelement gegen ein flaches ringförmiges Gegenstückelement gedrückt, welches zur Rotation angetrieben ist, um Rotationsantriebskraft zwischen dem Scheibenelement und dem Gegenstück zu übertragen, oder um Rotationsbewegung des Gegenstückelements zu bremsen.
Ein in einer solchen Reibkupplungsvorrichtung oder Bremsvorrichtung verwendetes Scheibenelement hat eine Vielzahl von Zähnen, welche radial von der äußeren Umfangsfläche eines ringförmigen Presselements hervorstehen, das gegen eine Kupplungsreibscheibe gepresst wird, wie in dem Fall der Kupplungsscheibe, welche in dem unten genannten Patentdokument 1 dargestellt ist. Die an der äußeren Umfangsfläche des Scheibenelements ausgebildeten Zähne werden mit Vertiefungen oder Rillen in Eingriff gebracht, welche an der inneren Umfangsfläche eines Außengehäuses angebracht sind, in dem das Scheibenelement untergebracht ist, so dass das Scheibenelement als ein einziger Körper zusammen mit dem Außengehäuse rotiert.
DOKUMENTE ZUM STAND DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung (kokai) Nr. H07-238952

Da jedoch das oben genannte Scheibenelement (Kupplungsscheibe) sich in einem Zahneingriff mit dem Außengehäuse befindet, wobei eine vorbestimmte Lücke (so genanntes Spiel) dazwischen ausgebildet ist, kann sich das Scheibenelement nicht nur in der axialen Richtung relativ zu dem Außengehäuse bewegen, sondern auch in der radialen Richtung. Wenn das Scheibenelement entkoppelt oder von der Kupplungsreibscheibe getrennt wird, kann daher wegen des oben genannten Spiels das Gewicht der Kupplungsscheibe selbst bewirken, dass sich die Kupplungsscheibe innerhalb des Außengehäuses in der radialen Richtung und insbesondere in der Abwärtsrichtung bewegt.
Wenn sich das Scheibenelement innerhalb des Außengehäuses in der radialen Richtung bewegt, wie z. B. in der Abwärtsrichtung, nimmt der Freiraum zwischen der äußeren Umfangsfläche des Scheibenelements und der Bodenwand des Außengehäuses in einem unteren Bereich innerhalb des Außengehäuses ab. In einigen Fällen kommen die äußere Umfangsfläche des Scheibenelements und die Bodenwand des Außengehäuses in einem bestimmten Bereich in Kontakt miteinander, und der Freiraum in diesem Bereich verschwindet. Die vorliegenden Erfinder haben bedacht, dass wenn der Freiraum zwischen der äußeren Umfangsfläche des Scheibenelements und der Bodenwand des Außengehäuses abnimmt, die Fließfähigkeit eines zwischen dem Scheibenelement und der Kupplungsreibscheibe vorhandenen funktionalen Fluidmediums (z. B. Kupplungsöl) abnimmt, was das funktionale Fluidmedium funktionsungeeignet macht und so genanntes Schleppmoment erhöht.
Ein Zustand, in welchem das funktionale Fluidmedium (z. B. Kupplungsöl) funktionsungeeignet ist, bezieht sich auf einen Zustand, in welchem das funktionale Fluidmedium versagt, erwartete Funktionen auf eine zufriedenstellende Weise zu zeigen, wie z. B. eine Funktion eines Kühlens des Scheibenelements und der Kupplungsreibscheibe und eine Funktion eines Entfernens von zwischen dem Scheibenelement und der Kupplungsreibscheibe vorhandenem Staub. Schleppmoment ist ein Drehmoment, welches mittels eines viskosen Widerstands des Kupplungsöls aufgrund des Unterschieds der Rotationsgeschwindigkeit zwischen der Kupplungsreibscheibe und dem Scheibenelement zwischen der Kupplungsreibscheibe und dem Scheibenelement übertragen wird, wenn sie voneinander getrennt sind. Schleppmoment ist eine Ursache für Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs.
Die vorliegende Erfindung wurde ausgeführt, um das oben beschriebene Problem zu lösen, und ihre Aufgabe ist, ein Scheibenelement bereitzustellen, welches die Funktion eines funktionalen Fluidmediums erhalten und Schleppmoment in einer Reibkupplungsvorrichtung oder einer Bremsvorrichtung reduzieren kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine ein solches Scheibenelement beinhaltende Reibkupplungsvorrichtung und eine ein solches Scheibenelement beinhaltende Bremsvorrichtung bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein in Anspruch 1 genanntes Scheibenelement bereit, d. h. ein flaches ringförmiges Scheibenelement, welches gelagert ist durch Zahneingriff mit einem konkaven oder konvexen halterseitigen Eingriffabschnitt, welcher an einer inneren Umfangsfläche oder äußeren Umfangsfläche eines röhrenförmigen oder stabartigen Halters ausgebildet ist, und welches gegen ein flaches ringförmiges Gegenstückelement gepresst wird oder davon getrennt wird, während es relativ zu dem Gegenstückelement rotiert wird, wobei das Scheibenelement dadurch gekennzeichnet ist, dass es umfasst: ein flaches ringförmiges Presselement mit einem ringförmigen Pressabschnitt, welcher für einen Reibungskontakt damit gegen das Gegenstückelement gepresst wird; einen konvexen oder konkaven scheibenseitigen Eingriffabschnitt, welcher an einer dem halterseitigen Eingriffabschnitt des Halters zugewandten äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements vorgesehen ist, und welcher im Zahneingriff mit dem halterseitigen Eingriffabschnitt steht; und einen hervorstehenden Abschnitt, welcher an der dem halterseitigen Eingriffabschnitt des Halters zugewandten äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements vorgesehen ist, wobei der hervorstehende Abschnitt in einer radialen Richtung des Presselements hervorsteht.
Gemäß dem in Anspruch 1 genannten Merkmal der Erfindung hat das Scheibenelement einen konvexen hervorstehenden Abschnitt, welcher an der äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche seines flachen ringförmigen Presselements ausgebildet ist. Der an der äußeren oder inneren Umfangsfläche des Scheibenelements vorgesehene konvexe hervorstehende Abschnitt ist daher zwischen der äußeren oder inneren Umfangsfläche des Scheibenelements und der Oberfläche des Halters vorhanden, welche einander innerhalb einer Reibkupplungsvorrichtung oder einer Bremsvorrichtung vom Nasstyp zugewandt sind. Als Ergebnis wird, sogar wenn das Scheibenelement sich bei Entkopplung von dem Gegenstückelement in der radialen Richtung bewegt (d. h. in Richtung eines Abschnitts des Halters bewegt), die Fließfähigkeit eines funktionalen Fluidmediums (z. B. Kupplungsöl) beibehalten, weil der hervorstehende Abschnitt einen direkten Kontakt zwischen der Umfangsfläche des Scheibenelements und der Oberfläche des Halters verhindert und der hervorstehende Abschnitt einen Freiraum benachbart zu dem hervorstehenden Abschnitt ausbildet. Die Größe des Freiraums entspricht dem Ausmaß des Hervorstehens des hervorstehenden Abschnitts. Als Ergebnis wird es möglich, die Funktionen des funktionalen Fluidmediums zu erhalten und Schleppmoment in der Reibkupplungsvorrichtung oder der Bremsvorrichtung zu reduzieren. Die vorliegenden Erfinder haben durch Experiment herausgefunden, dass eine Reibkupplungsvorrichtung, die das Scheibenelement der vorliegenden Erfindung einsetzt, im Vergleich mit einer Reibkupplungsvorrichtung, die ein herkömmliches Scheibenelement einsetzt, Schleppmoment um ungefähr 30% bis 50% reduzieren kann.
Ein in Anspruch 2 genanntes weiteres Merkmal der Erfindung ist wie folgt. Bei dem oben beschriebenen Scheibenelement steht der hervorstehende Abschnitt um ein Ausmaß hervor, welches derart bestimmt ist, dass ein Freiraum zwischen dem hervorstehenden Abschnitt und einer Oberfläche des Halters, welche dem hervorstehenden Abschnitt zugewandt ist, kleiner ist als ein Freiraum zwischen dem halterseitigen Eingriffabschnitt und dem scheibenseitigen Eingriffabschnitt.
Gemäß dem in Anspruch 2 genannten Merkmal der Erfindung steht der hervorstehende Abschnitt des Scheibenelements um ein Ausmaß hervor, welches derart bestimmt ist, dass der Freiraum zwischen dem hervorstehenden Abschnitt und der Oberfläche des Halters, welche dem hervorstehenden Abschnitt zugewandt ist, kleiner wird als der Freiraum zwischen dem an dem Halter vorgesehenen halterseitigen Eingriffabschnitt und dem an dem Scheibenelement vorgesehenen scheibenseitigen Eingriffabschnitt. Herkömmlich ist das Ausmaß, um welches sich das Scheibenelement in der radialen Richtung bewegen kann, gleich der Größe des Freiraums zwischen dem an dem Halter vorgesehenen halterseitigen Eingriffabschnitt und dem an dem Scheibenelement vorgesehenen scheibenseitigen Eingriffabschnitt. Daher kann das Ausmaß an radialer Bewegung des Scheibenelements im Vergleich mit demjenigen des herkömmlichen Scheibenelements reduziert werden, indem das Ausmaß an Hervorstehen des hervorstehenden Abschnitts des Scheibenelements derart eingestellt wird, dass der Freiraum zwischen dem hervorstehenden Abschnitt und der Oberfläche des Halters, welche dem hervorstehenden Abschnitt zugewandt ist, kleiner wird als der Freiraum zwischen dem halterseitigen Eingriffabschnitt und dem scheibenseitigen Eingriffabschnitt. Als Ergebnis wird es möglich, einen größeren Freiraum zwischen dem Halter und dem Scheibenelement zu garantieren, um dadurch die Fließfähigkeit des funktionalen Fluidmediums auf eine zufriedenstellendere Weise zu garantieren. Somit können die Funktionen des funktionalen Fluidmediums zuverlässiger erhalten werden und eine Reduzierung von Schleppmoment kann zuverlässiger erreicht werden.
Ein in Anspruch 3 genanntes weiteres Merkmal der Erfindung ist wie folgt. Bei dem oben beschriebenen Scheibenelement ist der hervorstehende Abschnitt an der äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements an wenigstens drei Positionen ausgebildet, und das Presselement ist über den Halter innerhalb einer Reibkupplungsvorrichtung angeordnet, in welcher das Presselement derart gegen das Gegenstückelement gepresst wird, dass das Presselement zusammen mit dem Gegenstückelement rotiert, um eine Rotationsantriebskraft zu übertragen.
Gemäß dem in Anspruch 3 genannten Merkmal der Erfindung ist der hervorstehende Abschnitt an der äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements an wenigstens drei Positionen ausgebildet. Somit wird bei einer Reibkupplungsvorrichtung, bei welcher das Scheibenelement zusammen mit dem Gegenstückelement rotiert, stets ein im Wesentlichen gleichförmiger Freiraum entlang des gesamten Umfangs des Scheibenelements zwischen der äußeren oder inneren Umfangsfläche des Scheibenelements und der Oberfläche des Halters beibehalten. Daher kann unabhängig von der Position, in welcher das Scheibenelement seine Rotation stoppt, die Fließfähigkeit des funktionalen Fluidmediums zwischen dem Halter und dem Scheibenelement zu jeder Zeit beibehalten werden. Somit können die Funktionen des funktionalen Fluidmediums adäquat beibehalten werden und eine Reduktion von Schleppmoment kann adäquat erreicht werden.
Ein in Anspruch 4 genanntes weiteres Merkmal der Erfindung ist wie folgt. Bei dem oben beschriebenen Scheibenelement ist der hervorstehende Abschnitt an der äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements an wenigstens einer Position ausgebildet, und das Presselement ist über den Halter innerhalb einer Bremsvorrichtung angeordnet, in welcher das Presselement gegen das rotierende Gegenstückelement gepresst wird, um Rotationsbewegung des Gegenstückelements zu bremsen.
Gemäß dem in Anspruch 4 genannten Merkmal der Erfindung ist der hervorstehende Abschnitt an der äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements an wenigstens einer Position ausgebildet. Somit wird bei einer Bremsvorrichtung, in welcher das Scheibenelement nicht drehbar bezüglich des Gegenstückelements ist, ein Freiraum zwischen der äußeren oder inneren Umfangsfläche des Scheibenelements und der Oberfläche des Halters an einer Position ausgebildet, wo der hervorstehende Abschnitt vorgesehen ist. Indem das Scheibenelement derart angeordnet wird, dass der hervorstehende Abschnitt sich an einer Position befindet, wo die Fließfähigkeit des funktionalen Fluidmediums zwischen dem Halter und dem Scheibenelement garantiert werden sollte, kann die Fließfähigkeit des funktionalen Fluidmediums an dieser Position garantiert werden. Insbesondere in dem Fall, dass das Scheibenelement in einem vertikal aufrechten Zustand angeordnet ist, ist das Scheibenelement geneigt, sich aufgrund seines Gewichts innerhalb eines Halteabschnitts der Bremsvorrichtung abzusenken. In einem solchen Fall ist das Scheibenelement in einem Zustand angeordnet, in welchem der hervorstehende Abschnitt des Scheibenelements an der Unterseite des Innenraums des Halteabschnitts positioniert ist, wodurch die Fließfähigkeit eines funktionalen Fluidmediums an der Unterseite garantiert werden kann. Somit können die Funktionen des funktionalen Fluidmediums adäquat erhalten werden und eine Reduktion von Schleppmoment kann adäquat erreicht werden. Das in der Bremsvorrichtung verwendete funktionale Fluidmedium ist Luft, wenn die Bremsvorrichtung von einem Trockentyp ist, oder Öl, wenn die Bremsvorrichtung von einem Nasstyp ist. Das heißt, dass die Bremsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Bremsvorrichtung vom Trockentyp, bei welcher Luft zwischen dem Scheibenelement und dem Gegenstückelement (z. B. eine rotierende Scheibe) vorhanden ist, und eine Bremsvorrichtung vom Nasstyp, bei welcher Öl zwischen dem Scheibenelement und dem Gegenstückelement vorhanden ist, umfasst.
Ein in Anspruch 5 genanntes weiteres Merkmal der Erfindung ist wie folgt. Bei dem oben beschriebenen Scheibenelement ist der hervorstehende Abschnitt in einem Bereich der äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements ausgebildet, wobei der Bereich sich benachbart zu dem scheibenseitigen Eingriffabschnitt befindet.
Gemäß dem in Anspruch 5 genannten Merkmal der Erfindung ist das Scheibenelement derart ausgestaltet, dass der hervorstehende Abschnitt an der äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements ausgebildet ist, um sich benachbart zu einem scheibenseitigen Eingriffabschnitt zu befinden. Aufgrund dieser Konfiguration kann der hervorstehende Abschnitt im Vergleich mit dem Fall, dass der hervorstehende Abschnitt an dem scheibenseitigen Eingriffabschnitt des Presselements des Scheibenelements ausgebildet ist, auf einfache Weise ausgebildet werden. Der scheibenseitige Eingriffabschnitt, welcher an der Umfangsfläche des Presselements des Scheibenelements ausgebildet ist, muss nämlich mit hoher Genauigkeit bezüglich Form und Position ausgebildet werden, weil der scheibenseitige Eingriffabschnitt in Eingriff mit dem halterseitigen Eingriffabschnitt des Halters steht. In dem Fall, dass der hervorstehende Abschnitt an der äußeren Umfangsfläche oder der inneren Umfangsfläche des Presselements des Scheibenelements ausgebildet ist, um sich in einem Bereich benachbart zu dem scheibenseitigen Eingriffabschnitt zu befinden, ist lediglich erforderlich, dass der hervorstehende Abschnitt mit einer vergleichsweise niedrigen Genauigkeit ausgebildet ist, welche garantiert, dass der hervorstehende Abschnitt und die innere oder äußere Umfangsfläche des Halters sich nicht stören. Folglich kann der hervorstehende Abschnitt im Vergleich mit dem Fall, dass der hervorstehende Abschnitt an dem scheibenseitigen Eingriffabschnitt des Presselements des Scheibenelements ausgebildet ist, auf einfache Weise ausgebildet werden.
Die vorliegende Erfindung kann nicht nur in Form eines Scheibenelements implementiert werden, sondern auch in Form einer Reibkupplungsvorrichtung, welche ein solches Scheibenelement beinhaltet, und in Form einer Bremsvorrichtung, welche ein solches Scheibenelement beinhaltet.
Insbesondere, wie in Anspruch 6 genannt, stellt die vorliegende Erfindung eine Reibkupplungsvorrichtung bereit, welche umfasst: ein Gegenstückelement, welches eine flache ringförmige Form aufweist und drehbar gelagert ist; ein flaches ringförmiges Scheibenelement, welches drehbar gelagert ist durch Zahneingriff mit einem konkaven oder konvexen halterseitigen Eingriffabschnitt, welcher an einer inneren Umfangsfläche oder äußeren Umfangsfläche eines röhrenförmigen oder stabartigen Halters ausgebildet ist, und welches gegen das Gegenstückelement gepresst oder davon getrennt wird, wobei die Reibkupplungsvorrichtung Rotationsantriebskraft überträgt oder die Übertragung unterbricht, indem das Scheibenelement gegen das Gegenstückelement gepresst wird oder das Scheibenelement von dem Gegenstückelement getrennt wird, wobei die Reibkupplungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Scheibenelement ein flaches ringförmiges Presselement umfasst, welches aufweist: einen ringförmigen Pressabschnitt, welcher für einen Reibungskontakt damit gegen das Gegenstückelement gepresst wird; einen konvexen oder konkaven scheibenseitigen Eingriffabschnitt, welcher an einer dem halterseitigen Eingriffabschnitt des Halters zugewandten äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements vorgesehen ist, und welcher in Zahneingriff mit dem halterseitigen Eingriffabschnitt steht; und einen hervorstehenden Abschnitt, welcher an der dem halterseitigen Eingriffabschnitt des Halters zugewandten äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements vorgesehen ist, wobei der hervorstehende Abschnitt in einer radialen Richtung des Presselements hervorsteht.
Wie in Anspruch 7 definiert, stellt die vorliegende Erfindung auch eine Bremsvorrichtung bereit, welche umfasst: ein Gegenstückelement, welches eine flache ringförmige Form aufweist und rotationsangetrieben ist; ein flaches ringförmiges Scheibenelement, welches drehbar gelagert ist durch Zahneingriff mit einem konkaven oder konvexen halterseitigen Eingriffabschnitt, welcher an einer inneren Umfangsfläche oder äußeren Umfangsfläche eines röhrenförmigen oder stabartigen Halters ausgebildet ist, und welches gegen das Gegenstückelement gepresst oder davon getrennt wird, wobei die Bremsvorrichtung das rotierende Gegenstückelement bremst, indem das Scheibenelement gegen das Gegenstückelement gepresst wird, wobei die Bremsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Scheibenelement umfasst: ein flaches ringförmiges Presselement mit einem ringförmigen Pressabschnitt, welcher für einen Reibungskontakt damit gegen das Gegenstückelement gepresst wird, einen konvexen oder konkaven scheibenseitigen Eingriffabschnitt, welcher an einer dem halterseitigen Eingriffabschnitt des Halters zugewandten äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements vorgesehen ist, und welcher in Zahneingriff mit dem halterseitigen Eingriffabschnitt steht; und einen hervorstehenden Abschnitt, welcher an der dem halterseitigen Eingriffabschnitt des Halters zugewandten äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements vorgesehen ist, wobei der hervorstehende Abschnitt in einer radialen Richtung des Presselements hervorsteht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht, welche die Gesamtstruktur einer Reibkupplungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
2 ist eine Draufsicht, welche eine Kupplungsscheibe der in 1 dargestellten Reibkupplungsvorrichtung zusammen mit einem Außengehäuse darstellt.
3 ist eine vergrößerte Teildraufsicht, welche in einem vergrößerten Maßstab Abschnitte der in 2 dargestellten Kupplungsscheibe und des in 2 dargestellten Außengehäuses darstellt.
4 ist eine Draufsicht, welche die Außenseite einer Kupplungsreibscheibe der in 1 dargestellten Reibkupplungsvorrichtung darstellt.
5 ist ein Graph, welcher ein in der in 1 dargestellten Reibkupplungsvorrichtung hervorgerufenes Schleppmoment zum Vergleich mit demjenigen, welches in einer herkömmlichen Reibkupplungsvorrichtung hervorgerufen wird, darstellt.
6 ist eine Draufsicht, welche die Außenseite einer herkömmlichen Kupplungsscheibe darstellt.
7 ist eine Draufsicht, welche eine Kupplungsscheibe gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung darstellt.
8 ist eine vergrößerte Teildraufsicht, welche in einem vergrößerten Maßstab einen Abschnitt einer Kupplungsscheibe gemäß einer weiteren Modifikation der vorliegenden Erfindung darstellt.
9 ist eine vergrößerte Teildraufsicht, welche in einem vergrößerten Maßstab einen Abschnitt einer Kupplungsscheibe gemäß einer noch weiteren Modifikation der vorliegenden Erfindung darstellt.
10 ist eine Draufsicht, welche eine Kupplungsscheibe gemäß einer noch weiteren Modifikation der vorliegenden Erfindung darstellt.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Ein Ausführungsbeispiel eines Scheibenelements der vorliegenden Erfindung und einer Reibkupplungsvorrichtung, welche das Scheibenelement beinhaltet, wird nun mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht, welche die Gesamtstruktur einer Reibkupplungsvorrichtung 100 darstellt, welche Kupplungsscheiben 103 (entsprechend dem Scheibenelement der vorliegenden Erfindung) beinhaltet. Bei jeder der Zeichnungen, auf welche hierin Bezug genommen wird, sind einige Komponenten schematisch dargestellt, wie z. B. auf eine überhöhte Weise, um ein Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Daher können sich die Abmessungen, Abmessungsverhältnisse usw. der Bestandteile von den tatsächlichen Abmessungen, Abmessungsverhältnissen usw. unterscheiden. Die Reibkupplungsvorrichtung 100 ist eine mechanische Vorrichtung zum Übertragen eines Antriebsmoments von einem Motor (nicht dargestellt), welcher die Primärantriebsmaschine eines zweirädrigen Fahrzeugs (Motorrad) darstellt, auf ein Rad (nicht dargestellt), welches ein angetriebener Körper ist, und Unterbrechen der Übertragung des Antriebsmoments. Die Reibkupplungsvorrichtung 100 ist zwischen dem Motor und einem Getriebe (nicht dargestellt) angeordnet.
(Struktur der Reibkupplungsvorrichtung 100)
Die Reibkupplungsvorrichtung 100 hat ein Außengehäuse 101, welches aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist. Das Außengehäuse 101 ist ein Teil, welches in der Form eines zylindrischen Rohrs mit einem Boden ausgebildet ist und welches teilweise einen Einschluss der Reibkupplungsvorrichtung 100 bildet. Ein Eingangszahnrad 102 ist, über einen Drehmomentdämpfer 102a, mittels Nieten 102b an der linken Seitenfläche des Außengehäuses wie in 1 gesehen befestigt. Das Eingangszahnrad 102 befindet sich in Zahneingriff mit einem nicht dargestellten Antriebszahnrad, welches von einem Motor angetrieben und rotiert wird. Somit wird das Eingangszahnrad 102 von dem Antriebszahnrad angetrieben und rotiert. Eingriffrillen 101b für einen Keileingriff sind an der inneren Umfangsfläche des Außengehäuses 101 ausgebildet, und eine Vielzahl (bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 8) von Kupplungsscheiben 103 sind in einem Zustand vorgesehen, in welchem sie mit den Eingriffrillen 101b im Eingriff stehen. Die Eingriffrillen 101b erstrecken sich in der axialen Richtung des Außengehäuses 101 und weisen einen konkaven Querschnitt auf. Die mehreren Eingriffrillen 101b sind in der Umfangsrichtung der inneren Umfangsfläche 11a des Außengehäuses 101 voneinander beabstandet.
Insbesondere sind, wie in 2 und 3 dargestellt, die Kupplungsscheiben 103 flache ringförmige Elemente, welche gegen Kupplungsreibscheiben 107 gepresst werden, die später beschrieben werden. Jede der Kupplungsscheiben 103 ist hauptsächlich aufgebaut aus einem Presselement 103a, Eingriffvorsprüngen 103b und hervorstehenden Abschnitten 103c. Von diesen ist das Presselement 103a ein plattenartiges Element, welches gegen die Kupplungsreibscheibe 107 gepresst wird und in der Form eines Rings ausgebildet ist, welcher eine Breite aufweist, die der in der radialen Richtung gemessenen Breite eines Pressabschnitts der Kupplungsreibscheibe 107 entspricht. Nicht dargestellte Ölrillen mit einer Tiefe von mehreren um bis mehreren zehn um sind ausgebildet an gegenüberliegenden Seitenflächen (die Vorder- und Rückfläche) eines ringförmigen Pressabschnitts jedes Presselements 103a, gegen welches die Kupplungsreibscheibe gepresst wird. Somit wird Kupplungsöl, welches später beschrieben wird, an den gegenüberliegenden Flächen des Pressabschnitts gehalten. Eine Oberflächenhärtungsbehandlung wird ausgeführt auf den gegenüberliegenden Seitenflächen (die Vorder- und Rückfläche) jedes Presselements 103a, auf welchen die Ölrillen ausgebildet sind, um eine Verschleißwiderstandsfähigkeit zu verbessern. Da diese Oberflächenhärtungsbehandlung nicht direkt mit der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang steht, wird sie hier nicht beschrieben.
Die Eingriffvorsprünge 103b sind Abschnitte, welche mit den Eingriffrillen 101b des Außengehäuses 101 im Eingriff stehen und welche radial von der äußeren Umfangsfläche des Presselements 103a hervorstehen. Das heißt, dass die Eingriffvorsprünge 103b eine konvexe Form aufweisen, welche der Querschnittsform der Eingriffrillen 101b des Außengehäuses 101 entspricht, und locker in die Eingriffrillen 101b passen. Die Eingriffvorsprünge 103b sind kleiner als Eingriffabschnitte 101a. Die Anzahl von Eingriffvorsprüngen 103b ist dieselbe wie die Anzahl von Eingriffrillen 101b. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Eingriffvorsprünge 103b, welche 12 an der Zahl sind, an der äußeren Umfangsfläche des Presselements 201 in gleichen Intervallen ausgebildet.
Jeder der hervorstehenden Abschnitte 103c steht radial von einem Bereich der äußeren Umfangsfläche des Presselements 103a hervor, wobei sich der Bereich benachbart zu dem entsprechenden Eingriffvorsprung 103b befindet. Spezieller hat jeder hervorstehende Abschnitt 103c eine ungefähr dreieckige Form, welche gebildet ist durch den Bereich der äußeren Umfangsfläche des Presselements 103a, welcher sich zwischen benachbarten Eingriffvorsprüngen 103b befindet, in welchem Bereich die äußere Umfangsfläche sich nach außen wölbt, wobei das Wölbungsausmaß in Richtung des Zentrums des Bereichs zwischen den benachbarten Eingriffvorsprüngen 103b graduell zunimmt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Spitze jedes hervorstehenden Abschnitts 103c eine gerundete Form (mit einem Radius von ungefähr 0,5 mm).
Das Ausmaß an Hervorstehen der hervorstehenden Abschnitte 103c ist derart bestimmt, dass der Freiraum C₁ zwischen den hervorstehenden Abschnitten 103c und der inneren Umfangsfläche 101a des Außengehäuses 101 kleiner wird als der Freiraum C₂ zwischen jedem Eingriffvorsprung 103b des Presselements 103a und der entsprechenden Eingriffrille 101b des Außengehäuses 101. Die Größe des Freiraums C₂ zwischen jedem Eingriffvorsprung 103b und der entsprechenden Eingriffrille 101b ist gleich einem Wert, welcher erhalten wird durch Subtrahieren der Breite des Eingriffvorsprungs 202 (gemessen in der Richtung senkrecht zu der radialen Richtung) von der Breite der Eingriffrillen 101b. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Freiraum C₁ auf 0,15 mm festgelegt, und der Freiraum C₂ ist auf 0,25 mm festgelegt; jedoch können die Freiräume C₁ und C₂ wie gewünscht gemäß den Spezifikationen der Reibkupplungsvorrichtung 100 bestimmt werden.
Da die Eingriffvorsprünge 103b in die Eingriffrillen 101b des Außengehäuses 101 eingepasst und damit in Eingriff stehen, werden die Kupplungsscheiben 103 derart gehalten, dass die Kupplungsscheiben 103 sich in der axialen Richtung relativ zu dem Außengehäuse 101 bewegen können und miteinander mit dem Außengehäuse 101 rotieren können. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Kupplungsscheiben 103 ausgebildet durch Stanzen einer dünnen SPCC (kaltgewalzte Stahlplatte) in eine ringförmige Form. Das Außengehäuse 101 entspricht dem Halter der vorliegenden Erfindung, die Eingriffrillen 101b entsprechen dem halterseitigen Eingriffabschnitt der vorliegenden Erfindung, und die Eingriffvorsprünge 103c entsprechen dem scheibenseitigen Eingriffabschnitt der vorliegenden Erfindung.
Ein Reibplattenhalter 104 mit einer allgemein zylindrischen Form ist innerhalb des Außengehäuses 101 konzentrisch mit dem Außengehäuse 101 angeordnet. Eine große Anzahl von Keilrillen, welche sich in der axialen Richtung des Reibscheibenhalters 104 erstrecken, sind an der inneren Umfangsfläche des Reibscheibenhalters 104 ausgebildet. Eine Welle 105 befindet sich im Keileingriff mit den Keilrillen. Ein Endabschnitt (der rechte Endabschnitt in 1) der Weile 105, die ein hohles Zentrum aufweist, lagert das Eingangszahnrad 102 und das Außengehäuse 101 drehbar über ein Nadellager 105a, und lagert, über eine Mutter 105b, den Reibscheibenhalter 104 feststehend, welcher mit diesem Endabschnitt im Keileingriff steht. Somit rotiert der Reibscheibenhalter 104 zusammen mit der Welle 105. Der gegenüberliegende Endabschnitt (der linke Endabschnitt in 1) der Welle 105 ist mit dem nichtdargestellten Getriebe des zweirädrigen Fahrzeugs verbunden.
Eine Schubstange 106 erstreckt sich durch den Hohlraum in der Welle 105 und steht aus einem Ende (das rechte Ende in 1) der Welle 105 hervor. Das Ende (das linke Ende in 1) der Schubstange 106 gegenüber ihrer aus dem einen Endabschnitt (der rechte Endabschnitt in 1) der Welle 105 hervorstehenden Endabschnitt ist mit einem nicht dargestellten Kupplungsbetätigungshebel des zweirädrigen Fahrzeugs verbunden. Wenn der Kupplungsbetätigungshebel betätigt wird, gleitet daher die Schubstange 106 innerhalb des Hohlraums in der Welle 105 in der axialen Richtung der Welle 105.
Eine Vielzahl (7 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) von Kupplungsreibscheiben 107 werden an der äußeren Umfangsfläche des Reibscheibenhalters 104 durch Keileingriff derart gehalten, dass die Kupplungsreibscheiben 107 und die Kupplungsscheiben 103 abwechselnd angeordnet sind, und dass die Kupplungsreibscheiben 107 sich in der axialen Richtung des Reibscheibenhalters 104 bewegen können und zusammen mit dem Reibscheibenhalter 104 rotieren können.
Wie speziell in 4 dargestellt, hat jede Kupplungsreibscheibe 107 Reiblagen 107b und Ölrillen 107c, welche auf einem flachen ringförmigen Metallkern 107a vorgesehen sind. Der Metallkern 107a ist ein Element, welches als die Basis der Kupplungsreibscheibe 107 dient, und er wird ausgebildet durch Stanzen einer dünnen SPCC (kaltgewalzte Stahlplatte) in eine allgemein ringförmige Form. Interne Keilzähne 107d zum Keileingriff mit dem Reibplattenhalter 104 sind an der inneren Umfangsfläche des Metallkerns 107a ausgebildet. Die Kupplungsreibscheibe 107a hat eine Vielzahl von kleinen Reiblagen 107b, welche an einer Seitenfläche davon ausgebildet sind, die der entsprechenden Kupplungsscheibe 103 zugewandt ist, d. h. an einer Seitenfläche des Metallkerns 107a, welche der Kupplungsscheibe 103 zugewandt ist. In 4 sind die Reiblagen 107b schraffiert dargestellt.
Die Reiblagen 107b sind aus Papier ausgebildet, was die auf die Kupplungsscheiben 103 auszuübende Reibungskraft erhöht. Einige der Reiblagen 107b haben eine rechteckige Form, und die verbleibenden Reiblagen 107b haben eine dreieckige Form. Die Reiblagen 107b haben eine Länge, welche der in der radialen Richtung gemessenen Breite eines ringförmigen Abschnitts des Metallkerns 107a entspricht. Diese Reiblagen 107b sind auf dem Metallkern 107a derart angeordnet, dass die Reiblagen 107b voneinander beabstandet sind, und sind unter Verwendung eines nicht dargestellten Klebstoffs an den Metallkern 107a angeklebt. Die Lücken zwischen benachbarten Reiblagen 107b dienen als Ölrillen 107c. Die Ölrillen 107c dienen als Öldurchlässe, durch welche Kupplungsöl (später beschrieben) läuft, und sie haben eine Tiefe, welche der Dicke der Reiblagen 107b entspricht. Die Reiblagen 107b können aus einem anderen Material als Papier ausgebildet sein, wie z. B. Kork, Gummi oder Glas, solange das ausgewählte Material die Reibungskraft zwischen den Kupplungsreibscheiben 110 und den Kupplungsscheiben 103 erhöhen kann. Die Kupplungsreibscheiben 107 entsprechen dem Gegenstückelement der vorliegenden Erfindung.
Eine vorbestimmte Menge von Kupplungsöl (nicht dargestellt) ist in das Innere des Reibscheibenhalters 104 gefüllt, wo drei röhrenförmige Haltesäulen 104a ausgebildet sind (1 zeigt eine von ihnen). Das Kupplungsöl wird den Räumen zwischen den Kupplungsreibscheiben 107 und den Kupplungsscheiben 103 zugeführt, um Reibungswärme zu absorbieren, welche zwischen den Kupplungsreibscheiben 107 und den Kupplungsscheiben 103 erzeugt wird, Abnutzung der Reiblagen 107b zu vermeiden und Staub zu entfernen, welcher als Ergebnis eines Reibungseingriffs erzeugt wird. Somit ist diese Reibkupplungsvorrichtung 100 eine Reibkupplungsvorrichtung vom so genannten Nasstyp mit mehreren Scheiben.
Die drei röhrenförmigen Haltesäulen 104a stehen von dem Reibscheibenhalter 104 nach der Außenseite in der axialen Richtung des Reibscheibenhalters 104 (die rechte Seite in 1) hervor. Eine Presskraft ausübende Abdeckung 108, welche konzentrisch mit dem Reibscheibenhalter 104 angeordnet ist, ist über Bolzen 109a an den röhrenförmigen Haltesäulen 104a, Halteplatten 109b und Spiralfedern 109c befestigt. Die Presskraft ausübende Abdeckung 108 hat die Form einer allgemein kreisförmigen Scheibe mit einem Außendurchmesser, welcher ungefähr gleich demjenigen der Kupplungsreibscheiben 107 ist. Die Spiralfedern 109c pressen die Presskraft ausübende Abdeckung 108 in Richtung des Reibscheibenhalters 104. Ein Ausrücklager 108a, welches dem in 1 auf der rechten Seite befindlichen distalen Ende der Schubstange 106 zugewandt ist, ist in der Mitte der Presskraft ausübenden Abdeckung 108 vorgesehen.
(Betrieb der Reibkupplungsvorrichtung 100)
Als nächstes wird ein Betrieb der Reibkupplungsvorrichtung 100 mit der oben beschriebenen Struktur beschrieben. Wie oben beschrieben ist die Reibkupplungsvorrichtung 100 zwischen dem Motor und dem Getriebe eines Fahrzeugs angeordnet. Als ein Ergebnis des Betriebs des Kupplungsbetätigungshebels durch einen Führer des Fahrzeugs überträgt die Kupplungsvorrichtung Antriebskraft von dem Motor auf das Getriebe oder unterbricht die Übertragung.
Wenn speziell der Führer des Fahrzeugs durch Betätigen des Kupplungshebels (nicht dargestellt) die Schubstange 106 zurückzieht (die Schubstange 106 in 1 nach links bewegt), wird das distale Ende der Schubstange 106 von dem Ausrücklager 108a gelöst. Als Ergebnis presst aufgrund der elastischen Kraft der Spiralfedern 109c die Presskraft ausübende Abdeckung 108 auf die Kupplungsscheiben 103. Somit werden die Kupplungsscheiben 103 und die Kupplungsreibscheiben 107 gegeneinander gepresst, während sie sich in Richtung eines Halteflansches 104b bewegen, welcher an der äußeren Umfangsfläche des Reibscheibenhalters 104 ausgebildet ist, wodurch die Kupplungsscheiben 103 und die Kupplungsreibscheiben 107 durch Reibung miteinander gekoppelt werden. Als Ergebnis wird die Antriebskraft, welche von dem Motor auf das Eingangszahnrad 102 übertragen wird, über die Kupplungsscheiben 103, die Kupplungsreibscheiben 110, den Reibscheibenhalter 104 und die Welle 105 auf das Getriebe übertragen.
In einem Zustand, in welchem die Kupplungsscheiben 103 und die Kupplungsreibscheiben 107 durch Reibung miteinander gekoppelt sind, verhindert die Reibungskopplung mit den Kupplungsreibscheiben 107, dass die Kupplungsscheiben 103 sich in der radialen Richtung bewegen. Daher bewirken die Kupplungsscheiben 103 nicht eine solche Bewegung (Verschiebung) in der radialen Richtung. Auch bewegt sich in diesem Fall von dem Kupplungsöl, welches in die Reibkupplungsvorrichtung 100 gefüllt ist, ein Teil, welcher nahe den Umfängen der Kupplungsscheiben 103 und der Kupplungsreibscheiben 110 vorhanden ist, gemäß der Stärke einer Zentrifugalkraft, welche als Ergebnis einer Rotation der Kupplungsscheiben 103 und der Kupplungsreibscheiben 110 erzeugt wird, in Richtung der äußeren Umgebungen der Kupplungsscheiben 103 und der Kupplungsreibscheiben 110. Somit zirkuliert das Kupplungsöl innerhalb der Reibkupplungsvorrichtung 100.
Wenn der Führer des Fahrzeugs durch Betätigung des Kupplungshebels (nicht dargestellt) die Schubstange 106 vorschiebt (die Schubstange 106 in 1 nach rechts bewegt), drückt das distale Ende der Schubstange 106 auf das Ausrücklager 108a. Als Ergebnis bewegt sich die Presskraft ausübende Abdeckung 108 gegen die elastische Kraft der Spiralfedern 109c in 1 nach rechts, d. h. sie bewegt sich weg von den Kupplungsscheiben 103. Somit werden die Kupplungsscheiben 103 und die Kupplungsreibscheiben 107 aus einem Zustand gelöst, in welchem sie zusammengepresst und gekoppelt sind, während sie sich in Richtung der Presskraft ausübenden Abdeckung 108 bewegen, wodurch die Kupplungsscheiben 103 und die Kupplungsreibscheiben 107 voneinander gelöst werden. Folglich wird die Übertragung von Antriebskraft von den Kupplungsscheiben 103 auf die Kupplungsreibscheiben 107 unterbrochen, wodurch verhindert wird, dass die von dem Motor auf das Eingangszahnrad 102 übertragene Antriebskraft auf das Getriebe übertragen wird.
In einem Zustand, in welchem die Kupplungsscheiben 103 und die Kupplungsreibscheiben 107 voneinander gelöst sind, können, weil die Reibungskopplung der Kupplungsscheiben 103 mit den Kupplungsreibscheiben 104 eliminiert ist, die Kupplungsscheiben 103 sich in der radialen Richtung bewegen. Jedoch sind die hervorstehenden Abschnitte 103c auf den äußeren Umfangsflächen der Kupplungsscheiben 103 ausgebildet, so dass die Kupplungsscheiben 103 daran gehindert werden, sich relativ zu der inneren Umfangsfläche 101a des Außengehäuses 101 in der radialen Richtung zu bewegen. Daher ist das Ausmaß, um welches sich die Kupplungsscheiben 103, welche von den Kupplungsreibscheiben 107 entkoppelt sind, aufgrund ihres Gewichts nach unten bewegen können, sehr klein. Speziell entspricht das maximale Ausmaß um welches sich die Kupplungsscheiben 103 in der radialen Richtung bewegen können, dem Freiraum C₁ zwischen den distalen Enden der hervorstehenden Abschnitte 103c jeder Kupplungsscheibe 103 und der inneren Umfangsfläche 101a des Außengehäuses 101.
Ein Freiraum C₃ mit einer Größe gleich dem oder größer als das Ausmaß des Hervorstehens der hervorstehenden Abschnitte 103c ist zwischen der äußeren Umfangsfläche der Kupplungsscheiben 103 und der inneren Umfangsfläche 101a des Außengehäuses 101 an Positionen an gegenüberliegenden Seiten jedes hervorstehenden Abschnitts 103c ausgebildet. Diese Konfiguration garantiert die Fließfähigkeit von Kupplungsöl an den äußeren Umfängen der Kupplungsscheiben 103 und der Kupplungsreibscheiben 107. Somit wird es möglich, eine Stagnation des Kupplungsöls zu vermeiden, welche andernfalls auftreten könnte, wenn die Kupplungsscheiben 103 sich in der radialen Richtung bewegen und den Freiraum zwischen der äußeren Umfangsfläche der Kupplungsscheibe 103 und der inneren Umfangsfläche 101a des Außengehäuses 101 beseitigen. Daher wird es möglich zu verhindern, dass das Kupplungsöl beim Ausüben seiner Funktionen (Kühlfunktion und Staubentfernungsfunktion) versagt, und eine Erhöhung von Schleppmoment zu verhindern, welches Versagen und welche Erhöhung anderweitig aufgrund einer Stagnation des Kupplungsöls auftreten würden.
Es werden nun Ergebnisse eines von den vorliegenden Erfindern ausgeführten Experiments beschrieben. 5 ist ein Graph, welcher das Ausmaß an Schleppmoment, welches in der die Kupplungsscheibe 103 der vorliegenden Erfindung beinhaltenden Reibkupplungsvorrichtung 100 erzeugt wird, im Vergleich mit demjenigen zeigt, welches in einer nicht dargestellten Reibkupplungsvorrichtung erzeugt wird, die in 6 dargestellte herkömmliche Kupplungsscheiben 200 beinhaltet. Wie in 6 dargestellt, hat jede der Kupplungsscheiben 200 ein Presselement 201 und Eingriffvorsprünge 202, welche dem Presselement 103a bzw. den Eingriffvorsprüngen 103b der Kupplungsscheiben 103 gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechen. Das heißt, dass die Kupplungsscheiben 200 keine Abschnitte aufweisen, welche den hervorstehenden Abschnitten 103c der Kupplungsscheiben 103 der vorliegenden Erfindung entsprechen. Das Presselement 201 jeder Kupplungsscheibe 200 hat einen Außendurchmesser, welcher ungefähr gleich demjenigen eines Kreises ist, welcher die Kuppen der hervorstehenden Abschnitte 103c der jeweiligen Kupplungsscheibe 103 verbindet. Die herkömmliche Reibkupplungsvorrichtung ist in ihrem Aufbau abgesehen von den Kupplungsscheiben 100 identisch mit der Reibkupplungsvorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung, und die Rotationsgeschwindigkeiten der Kupplungsscheiben 103 und der Kupplungsreibscheiben 107 sind 1000 U/min.
Wie es aus den in 5 dargestellten Ergebnissen des Experiments ersichtlich ist, reduziert die Reibkupplungsvorrichtung 100, welche die Kupplungsscheiben 103 der vorliegenden Erfindung beinhaltet, das Schleppmoment um ungefähr 30% im Vergleich mit der Reibkupplungsvorrichtung, welche die herkömmlichen Kupplungsscheiben 200 beinhaltet. Die vorliegenden Erfinder haben durch das Experiment bestätigt, dass die Schleppmomentabnahme ungefähr 50% wurde, wenn die Rotationsgeschwindigkeiten der Kupplungsscheiben 103 und der Kupplungsreibscheiben 107 auf 3000 U/min gesetzt wurden.
Wie es sich anhand der oben beschriebenen Funktionsweise versteht, hat bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jede Kupplungsscheibe 103 die konvexen hervorstehenden Abschnitte 103c, welche an der äußeren Umfangsfläche jedes flachen ringförmigen Presselements 103a benachbart zu den entsprechenden Eingriffvorsprüngen 103b vorgesehen sind. Daher sind die konvexen hervorstehenden Abschnitte 103c, welche an der äußeren Umfangsfläche jeder Kupplungsscheibe 103 vorgesehen sind, zwischen der äußeren Umfangsfläche jeder Kupplungsscheibe 103 und der inneren Umfangsfläche 101a, welche einander innerhalb der Reibkupplungsvorrichtung 100 zugewandt sind, vorhanden. Als Ergebnis wird, selbst wenn die Kupplungsscheiben 103 sich bei Entkopplung von den Kupplungsreibscheiben 107 in der radialen Richtung bewegen (d. h. in Richtung des Außengehäuses 101), die Fließfähigkeit des Kupplungsöls beibehalten, weil die hervorstehenden Abschnitte 103c einen direkten Kontakt zwischen den äußeren Umfangsflächen der Kupplungsscheiben 103 und der inneren Umfangsfläche 101a des Außengehäuses 101 verhindern, und jeder hervorstehende Abschnitt 103c einen Freiraum C₃ benachbart zu dem hervorstehenden Abschnitt 103c ausbildet. Als Ergebnis wird es möglich, die Funktionen des funktionalen Fluidmediums zu erhalten und Schleppmoment in der Reibkupplungsvorrichtung 100 zu reduzieren.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, und sie kann auf verschiedene Weisen modifiziert werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Bei den nachstehenden beschriebenen Modifikationen sind strukturelle Abschnitte, welche zu denjenigen der Kupplungsscheibe 103 gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel identisch sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie diejenigen, welche für die Kupplungsscheibe 103 verwendet wurden, und ihre Beschreibungen werden nicht wiederholt.
Zum Beispiel haben bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die hervorstehenden Abschnitte 103c, welche an der äußeren Umfangsfläche jeder Kupplungsscheibe 103 (des Presselements 103a) ausgebildet sind, eine in Draufsicht gesehen allgemein dreieckige Form. Jedoch ist die Form der hervorstehenden Abschnitte 103c nicht auf diejenige beschränkt, welche in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel eingesetzt wurde, solange die hervorstehenden Abschnitte 103c von der äußeren Umfangsfläche der Kupplungsscheibe 103 hervorstehen und den Freiraum C₃ zwischen der äußeren Umfangsfläche der Kupplungsscheibe 103 und der inneren Umfangsfläche 101a des Außengehäuses 101, welche der äußeren Umfangsfläche zugewandt ist, ausbilden können.
Als Beispiel können, wie in 7 dargestellt, die hervorstehenden Abschnitte 103c derart ausgebildet sein, dass sie von der äußeren Umfangsfläche jedes Presselements 103a hervorstehen und eine Halbkreisform aufweisen. Alternativ können, wie in 8 dargestellt, die hervorstehenden Abschnitte 103c an der äußeren Umfangsfläche jedes Presselements 103a derart ausgebildet sein, dass die hervorstehenden Abschnitte 103c Stufen nahe den sich nach oben erstreckenden Seiten der Eingriffvorsprünge 103b ausbilden.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die hervorstehenden Abschnitte 103c jeder Kupplungsscheibe 103 derart ausgebildet, dass ein hervorstehender Abschnitt 103c sich zwischen zwei benachbarten Eingriffvorsprüngen 103b der Kupplungsscheibe 103 (des Presselements 103a) befindet. Jedoch besteht keine Einschränkung bezüglich der Anzahl von hervorstehenden Abschnitten 103c. Indem wenigstens ein hervorstehender Abschnitt 103c an der äußeren Umfangsfläche jeder Kupplungsscheibe 103 ausgebildet wird, kann die Fließfähigkeit von Kupplungsöl an der Position garantiert werden, wo der hervorstehende Abschnitt 103c ausgebildet ist.
Insbesondere in dem Fall einer Bremsvorrichtung (nicht dargestellt), bei welcher ein Scheibenelement (entsprechend der Kupplungsscheibe 103), welche sich nicht bezüglich eines rotierenden Gegenstückelements (entsprechend der Kupplungsreibscheibe 107) dreht, gegen das Gegenstückelement gepresst wird, um die Rotationsbewegung des Gegenstückelements zu bremsen, ist ein hervorstehender Abschnitt 103c an der äußeren Umfangsfläche des Scheibenelements ausgebildet, und das Scheibenelement ist in einem Zustand angeordnet, in welchem der ausgebildete hervorstehende Abschnitt 103c an der Unterseite des Innenraums eines Halteabschnitts der Bremsvorrichtung positioniert ist. Somit wird, selbst in dem Fall, dass das Scheibenelement aufgrund seines Gewichts zu der Unterseite des Innenraums absinkt, die Fließfähigkeit eines funktionalen Fluidmediums durch den Freiraum C₃ garantiert, welcher von dem an der Unterseite befindlichen hervorstehenden Abschnitt 103c ausgebildet wird. Daher ist es möglich, die Funktionen des funktionalen Fluidmediums adäquat zu erhalten und Schleppmoment zu reduzieren.
In diesem Fall ist das in der Bremsvorrichtung verwendete funktionale Fluidmedium Luft, wenn die Bremsvorrichtung von einem Trockentyp ist, und ist Öl, wenn die Bremsvorrichtung von einem Nasstyp ist. Das heißt, dass die Bremsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Bremsvorrichtung vom Trockentyp, bei welcher Luft zwischen dem Scheibenelement und dem Gegenstückelement (z. B. eine rotierende Scheibe) vorhanden ist, und eine Bremsvorrichtung vom Nasstyp, bei welcher Öl zwischen dem Scheibenelement und dem Gegenstückelement vorhanden ist, umfasst.
In dem Fall der Reibkupplungsvorrichtung des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels, bei welcher sowohl die Kupplungsreibscheiben 107 (Gegenstückelemente) als auch die Kupplungsscheiben 103 (Scheibenelemente) rotieren, sind die hervorstehenden Abschnitte 103c vorzugsweise an der äußeren Umfangsfläche jeder Kupplungsscheibe 103 an wenigstens drei Positionen ausgebildet. Somit kann ein im Wesentlichen gleichförmiger Freiraum C₃ entlang des gesamten Umfangs jeder Kupplungsscheibe 103, zwischen der äußeren Umfangsfläche der Kupplungsscheibe 103 und der inneren Umfangsfläche 101a des Außengehäuses 101, welche einander innerhalb der Reibkupplungsvorrichtung 100 zugewandt sind, garantiert werden. Daher kann, unabhängig von der Position, in welcher das Außengehäuse 101 seine Rotation unterbricht, die Fließfähigkeit von Kupplungsöl zwischen dem Außengehäuse 101 und der Kupplungsscheibe 103 adäquater beibehalten werden, und Schleppmoment kann reduziert werden. Zwei oder mehr hervorstehende Abschnitte 103c können zwischen benachbarten Eingriffvorsprüngen 103b der Kupplungsscheibe 103 ausgebildet sein.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die hervorstehenden Abschnitte 103c an der äußeren Umfangsfläche des Presselements 103a aus dem folgenden Grund derart ausgebildet, dass jeder hervorstehende Abschnitt 103c sich mittig zwischen benachbarten Eingriffvorsprüngen 103b befindet. Da die Eingriffvorsprünge 103b mit den Eingriffrillen 101b, welche an der inneren Umfangsfläche 101a des Außengehäuses 101 derart ineinandergreifen und im Eingriff stehen, dass dazwischen eine vorbestimmte Passbeziehung hergestellt wird, muss die Positionierungsgenauigkeit und Formungsgenauigkeit der Eingriffvorsprünge 103b hoch sein, und eine Ausbildung der hervorstehenden Abschnitte 103c an den Eingriffvorsprüngen 103b ist schwierig. In dem Fall, wenn die hervorstehenden Abschnitte 103c an der äußeren Umfangsfläche jedes Presselements 103a ausgebildet sind, ist hingegen eine Ausbildung der hervorstehenden Abschnitte 103c einfach, weil, wenn die hervorstehenden Abschnitte 103c derart ausgebildet sind, dass ihr Ausmaß an Hervorstehen in einen vorbestimmten Toleranzbereich fällt, es akzeptabel ist, dass die Formungsgenauigkeit und Positionierungsgenauigkeit relativ niedrig ist.
Jedoch schließt die vorliegende Erfindung nicht den Fall aus, dass die hervorstehenden Abschnitte 103c an den Eingriffvorsprüngen 103b ausgebildet sind. Das heißt, dass wie in 9 dargestellt die hervorstehenden Abschnitte 103c an den Eingriffvorsprüngen 103b ausgebildet sein können, welche an der äußeren Umfangsfläche jedes Presselements 103a ausgebildet sind, so dass die hervorstehenden Abschnitte 103c von den Eingriffvorsprüngen 103b radial nach außen hervorstehen. Auch in diesem Fall werden Effekte erwartet, welche ähnlich zu denjenigen sind, die durch das oben beschriebene Ausführungsbeispiel erreicht wurden.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Ausmaß an Hervorstehen der hervorstehenden Abschnitte 103c jeder Kupplungsscheibe derart, dass der Freiraum C₁ zwischen den hervorstehenden Abschnitten 103c und der inneren Umfangsfläche 101a des Außengehäuses 101 ausgebildet wird. Jedoch ist das Ausmaß an Hervorstehen nicht auf dasjenige beschränkt, welches bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet wurde, solange das Ausmaß an Hervorstehen der hervorstehenden Abschnitte 103c jeder Kupplungsscheibe 103 derart bestimmt ist, dass die äußere Umfangsfläche jedes Presselements 103a sich teilweise wölbt, um den Freiraum C₃ auszubilden. Folglich kann das Ausmaß an Hervorstehen der hervorstehenden Abschnitte 103c jeder Kupplungsscheibe 103 so bestimmt werden, dass es kleiner ist als das Ausmaß an Hervorstehen, welches bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet wurde, oder größer als das Ausmaß an Hervorstehen, welches bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet wurde. In diesem Fall kann das Ausmaß an Hervorstehen der hervorstehenden Abschnitte 103c jeder Kupplungsscheibe 103 derart bestimmt werden, dass die distalen Enden der hervorstehenden Abschnitte 103c stets in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche 101a des Außengehäuses 101 sind.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Reibkupplungsvorrichtung 100 derart ausgestaltet, dass die Kupplungsscheiben 103 durch Zahneingriff an dem Außengehäuse 101, welches ein antriebsseitiger rotierender Körper ist, gehalten werden, und die Kupplungsreibscheiben 107 durch Keileingriff an dem Reibscheibenhalter 104, welcher ein rotierender Körper der angetriebenen Seite ist, gehalten werden. Jedoch sind die Kupplungsscheiben 103 nicht zwingend an dem antriebsseitigen rotierenden Körper vorzusehen und können an dem rotierenden Körper der angetriebenen Seite vorgesehen sein. Das heißt, dass die Reibkupplungsvorrichtung 100 derart ausgestaltet sein kann, dass die Kupplungsreibscheiben 107 durch Keileingriff an dem Außengehäuse 101 gehalten werden, welches ein antriebsseitiger rotierender Körper ist, und die Kupplungsscheiben 103 durch Zahneingriff an dem Reibscheibenhalter gehalten werden, welcher ein rotierender Körper der angetriebenen Seite ist.
In diesem Fall kann z. B. jede der Kupplungsscheiben 103 derart ausgestaltet sein, dass wie in 10 dargestellt die Eingriffvorsprünge 103b und die hervorstehenden Abschnitte 103c an der inneren Umfangsfläche des Presselements 103a ausgebildet sind. Das heißt, dass die Eingriffvorsprünge 103b und die hervorstehenden Abschnitte 103c nicht zwingend an der äußeren Umfangsfläche jeder Kupplungsscheibe 103 auszubilden sind, solang die Eingriffvorsprünge 103b und die hervorstehenden Abschnitte 103c der Oberfläche des Halters zugewandt sind, welche sich in Zahneingriff mit den Kupplungsscheiben 103 befindet. In diesem Fall kann, durch Bereitstellung der hervorstehenden Abschnitte 103c an der äußeren Umfangsfläche jeder Kupplungsreibscheibe 107 in Zahneingriff mit dem Außengehäuse 101, welches ein antriebsseitiger rotierender Körper ist, eine radiale Bewegung der Kupplungsreibscheiben 107 innerhalb des Außengehäuses 101 ebenfalls vermieden werden.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Eingriffrillen (Vertiefungen) 101b an der inneren Umfangsfläche 101a des Außengehäuses 101 ausgebildet, und die konvexen Eingriffvorsprünge 103b sind an der äußeren Umfangsfläche jedes Presselements 103a vorgesehen. Jedoch sind die Eingriffrillen 101b und die Eingriffvorsprünge 103b nicht auf diejenigen beschränkt, welche bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel eingesetzt wurden, solange sie einen Zahneingriff zwischen dem Außengehäuse 101 und den Kupplungsscheiben 103 herstellen können. Das heißt, dass das Ausführungsbeispiel derart modifiziert werden kann, dass konvexe Eingriffvorsprünge an der inneren Umfangsfläche 101a des Außengehäuses 101 ausgebildet sind und Eingriffrillen oder Vertiefungen, welche in Zahneingriff mit den Eingriffvorsprüngen kommen, an der äußeren Umfangsfläche jeder Kupplungsscheibe 103 ausgebildet sind.
Die Form, Größe und Anzahl von Kupplungsscheiben 103, welche bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel eingesetzt werden, sind frei gemäß den Spezifikationen der Reibkupplungsvorrichtung 100 bestimmt und selbstverständlich nicht auf diejenigen beschränkt, welche bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet wurden.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde ein Beispiel beschrieben, bei welchem das Scheibenelement gemäß der vorliegenden Erfindung für die Kupplungsscheiben 103 der Reibkupplungsvorrichtung 100 angewendet wird. Jedoch sollte das Scheibenelement der vorliegenden Erfindung breit interpretiert werden als ein flaches ringförmiges Scheibenelement, welches gelagert ist durch Zahneingriff mit einem konkaven oder konvexen halterseitigen Eingriffabschnitt, welcher an der inneren Umfangsfläche oder äußeren Umfangsfläche eines röhrenförmigen oder stabartigen Halters ausgebildet ist, und welches gegen ein flaches ringförmiges Gegenstückelement gepresst oder davon getrennt wird, während es relativ zu dem Gegenstückelement rotiert wird. Zum Beispiel kann das Scheibenelement der vorliegenden Erfindung als ein Scheibenelement der oben beschriebenen Bremsvorrichtung verwendet werden.
BESCHREIBUNG VON BEZUGSZEICHEN UND -ZIFFERN
C₁, C₂, C₃... Freiraum, 100... Kupplungsvorrichtung, 101... Außengehäuse, 101a... innere Umfangsfläche, 101b... Eingriffrille, 102... Eingangszahnrad, 103... Kupplungsscheibe, 103a... Presselement, 103b... Eingriffvorsprung, 103c... hervorstehender Abschnitt, 104... Reibscheibenhalter, 105... Welle, 106... Schubstange, 107... Kupplungsreibscheibe, 107a... Metallkern, 107b... Reiblage, 107c... Ölrille, 108... Presskraft ausübende Abdeckung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 07-238952 [0004]

Claims

Flaches ringförmiges Scheibenelement, welches gelagert ist durch Zahneingriff mit einem konkaven oder konvexen halterseitigen Eingriffabschnitt, welcher an einer inneren Umfangsfläche oder äußeren Umfangfläche eines röhrenförmigen oder stabartigen Halters ausgebildet ist, und welches gegen ein flaches ringförmiges Gegenstückelement gepresst wird oder davon getrennt wird, während es relativ zu dem Gegenstückelement rotiert wird, wobei das Scheibenelement dadurch gekennzeichnet ist, dass es umfasst: ein flaches ringförmiges Presselement mit einem ringförmigen Pressabschnitt, welcher für einen Reibungskontakt damit gegen das Gegenstückelement gepresst wird; einen konvexen oder konkaven scheibenseitigen Eingriffabschnitt, welcher an einer dem halterseitigen Eingriffabschnitt des Halters zugewandten äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements vorgesehen ist, und welcher in Zahneingriff mit dem halterseitigen Eingriffabschnitt steht; und einen hervorstehenden Abschnitt, welcher an der dem halterseitigen Eingriffabschnitt des Halters zugewandten äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements vorgesehen ist, wobei der hervorstehende Abschnitt in einer radialen Richtung des Presselements hervorsteht.
Scheibenelement nach Anspruch 1, wobei der hervorstehende Abschnitt um ein Ausmaß hervorsteht, welches derart bestimmt ist, dass ein Freiraum zwischen dem hervorstehenden Abschnitt und einer Oberfläche des Halters, welche dem hervorstehenden Abschnitt zugewandt ist, kleiner ist als ein Freiraum zwischen dem halterseitigen Eingriffabschnitt und dem scheibenseitigen Eingriffabschnitt.
Scheibenelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei der hervorstehende Abschnitt an der äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements an wenigstens drei Positionen ausgebildet ist; und das Presselement, über den Halter, innerhalb einer Reibkupplungsvorrichtung angeordnet ist, in welcher das Presselement derart gegen das Gegenstückelement gepresst wird, dass das Presselement zusammen mit dem Gegenstückelement rotiert, um eine Rotationsantriebskraft zu übertragen.
Scheibenelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei der hervorstehende Abschnitt an der äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements an wenigstens einer Position ausgebildet ist; und das Presselement über den Halter innerhalb einer Bremsvorrichtung angeordnet ist, in welcher das Presselement gegen das Gegenstückelement gepresst wird, welches rotiert, um eine Rotationsbewegung des Gegenstückelements zu bremsen.
Scheibenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der hervorstehende Abschnitt in einem Bereich der äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements ausgebildet ist, wobei der Bereich sich benachbart zu dem scheibenseitigen Eingriffabschnitt befindet.
Reibkupplungsvorrichtung, umfassend: ein Gegenstückelement, welches eine flache ringförmige Form aufweist und drehbar gelagert ist; ein flaches ringförmiges Scheibenelement, welches drehbar gelagert ist durch Zahneingriff mit einem konkaven oder konvexen halterseitigen Eingriffabschnitt, welcher an einer inneren Umfangsfläche oder äußeren Umfangsfläche eines röhrenförmigen oder stabartigen Halters ausgebildet ist, und welches gegen das Gegenstückelement gepresst oder davon getrennt wird, wobei die Reibkupplungsvorrichtung eine Rotationsantriebskraft überträgt oder die Übertragung unterbricht, indem das Scheibenelement gegen das Gegenstückelement gepresst wird oder das Scheibenelement von dem Gegenstückelement getrennt wird, wobei die Reibkupplungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Scheibenelement umfasst: ein flaches ringförmiges Presselement mit einem ringförmigen Pressabschnitt, welcher für einen Reibungskontakt damit gegen das Gegenstückelement gepresst wird; einen konvexen oder konkaven scheibenseitigen Eingriffabschnitt, welcher an einer dem halterseitigen Eingriffabschnitt des Halters zugewandten äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements vorgesehen ist, und welcher in Zahneingriff mit dem halterseitigen Eingriffabschnitt steht; und einen hervorstehenden Abschnitt, welcher an der dem halterseitigen Eingriffabschnitt des Halters zugewandten äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements vorgesehen ist, wobei der hervorstehende Abschnitt in einer radialen Richtung des Presselements hervorsteht.
Bremsvorrichtung, umfassend: ein Gegenstückelement, welches eine flache ringförmige Form aufweist und rotationsangetrieben ist; ein flaches ringförmiges Scheibenelement, welches drehbar gelagert ist durch Zahneingriff mit einem konkaven oder konvexen halterseitigen Eingriffabschnitt, welcher an einer inneren Umfangsfläche oder äußeren Umfangsfläche eines röhrenförmigen oder stabartigen Halters ausgebildet ist, und welches gegen das Gegenstückelement gepresst oder davon getrennt wird, wobei die Bremsvorrichtung das rotierende Gegenstückelement bremst, indem das Scheibenelement gegen das Gegenstückelement gepresst wird, wobei die Bremsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Scheibenelement umfasst: ein flaches ringförmiges Presselement mit einem ringförmigen Pressabschnitt, welcher für einen Reibungskontakt damit gegen das Gegenstückelement gepresst wird; einen konvexen oder konkaven scheibenseitigen Eingriffabschnitt, welcher an einer dem halterseitigen Eingriffabschnitt des Halters zugewandten äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements vorgesehen ist, und welcher in Zahneingriff mit dem halterseitigen Eingriffabschnitt steht; und einen hervorstehenden Abschnitt, welcher an der dem halterseitigen Eingriffabschnitt des Halters zugewandten äußeren Umfangsfläche oder inneren Umfangsfläche des Presselements vorgesehen ist, wobei der hervorstehende Abschnitt in einer radialen Richtung des Presselements hervorsteht.