JP2000266080A - マルチディスク摩擦装置 - Google Patents
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Abstract
に接触して局所的な摩耗が生じようとするときでも、潤
滑剤の供給を確保する。 【解決手段】 駆動および被駆動ディスク22,28
は、各駆動ディスク22が被駆動ディスク28に隣接す
るようにして互いに介挿された状態にある。駆動および
被駆動ディスク22,28は、互いに対して近接および
離反するように相対移動して両者間に選択的な摩擦係合
を与えてトルクを伝達する。駆動および被駆動ディスク
22,28のそれぞれは作動面34,32を含んでい
る。作動面34,32は、隣接するディスクの一方が有
する作動面と摩擦係合可能なように配置されている。隣
接するディスクの一方が有する前記作動面32,34の
少なくとも一方には、複数のマイクロ・ポケット40が
形成されている。マイクロ・ポケット40は、作動面上
に潤滑剤を貯蔵する。
Description
チディスク摩擦装置に関する。より詳細に言えば、本発
明は、改良された潤滑特性を有するマルチディスク摩擦
装置に関する。
ブレーキとして、広い応用範囲で利用されている。例え
ば、かかる装置は、地上乗物に多く利用されている。お
おざっぱに言えば、かかる乗物は、3つの基本的な構成
要素、動力プラント(例えば内燃エンジン)、動力伝達
機構および車輪を必要としている。動力伝達機構(主た
る構成要素である)は、一般的には「トランスミッショ
ン」と呼ばれる。エンジン・トルクおよびスピードは、
乗物の牽引動力の要求に従って、トランスミッション内
で変えられる。
上のギヤ(歯車)・セットを含んでおり、それぞれのギ
ヤ・セットは、内側の太陽歯車と、各々がキャリアに支
持された中間の遊星歯車と、外側のリング歯車とを含ん
でいる。ギヤ・セットの様々な構成要素は、動かないよ
うにされたり、動力で動かされるようにされたりするこ
とにより、トランスミッションにおけるギヤ比を変え
る。マルチディスク・パック・クラッチは、トランスミ
ッションまたはディファレンシャル(差動歯車装置)に
おける保持機構として普通に用いられる摩擦装置であ
る。そして、マルチディスク摩擦装置もまた、例えば地
上移動装置の車輪を制動するためのウェット・ブレーキ
などとして、工業分野で使用されているものである。
ブレーキ・アセンブリは、複数のリング状ディスクを含
み、また、クラッチ・サブアセンブリを有している。サ
ブアセンブリは、一組のプレートを含んでおり、これら
のプレートは、捻りに対して剛性を示すようにしてディ
スク・キャリアに配置され、また、該ディスク・キャリ
アに対して移動しないように固定されている。サブアセ
ンブリはまた、一組の摩擦ディスクも含んでおり、これ
らのディスクは、互いに介挿(interleave)
されるとともに、ハブに対して移動しないように固定さ
れている。クラッチまたはブレーキ・アセンブリはま
た、典型的にはピストンを含んでいる。ギヤ・セットの
構成要素が、あるギヤ・レンジで保持されるとき、ピス
トンが作動されて、プレートと摩擦ディスクとが互いに
接触するようになる。プレートは歯車が噛み合うように
して互いに係合し、摩擦ディスクも歯車が噛み合うよう
にして互いに係合する。これらのセットは、互いに対し
て軸方向に移動可能であり、対にたって係合したり、係
合を解除されたりすることができる。プレートと摩擦デ
ィスクとは、「オープン・パック(open pac
k)」の作動状態では、通常は互いに接触することなく
回転する。ある応用例では、いくつかのマルチディスク
摩擦装置を組み合わせて用い、トランスミッションまた
はディファレンシャル全体を通して異なる駆動結合が得
られるようにして、作動において様々なギヤ比を与えた
り、構成要素を制動したりすることが知られている。
わち、摩擦材料により単一ピースに形成されたマルチデ
ィスク・クラッチまたはマルチディスク・ブレーキもま
た、当業界で知られている。かかる装置の例は、DE3
149880C2、DE3532759C1およびDE
3118565A1に開示されている。
(例えばスチールで作られる)を含んでいる。キャリア
・プレートは、その少なくとも一つの環状面に摩擦表面
を備えている。摩擦表面は、一般的に、紙または紙に似
た材料で作られたファイバ材料部分を有している。プレ
ート表面の構造は、概して滑らかなものである。互いに
介挿されたプレートおよび摩擦ディスクの対向面は、摩
擦表面によって覆われている。WO97/32678に
は、スチール製の特殊なプレート表面構造が開示されて
いる。このプレート表面構造は、摩擦ディスクとプレー
トとの組み合わせにおける摩擦係数を改善するために使
用されている。
ギが熱エネルギに変換され、大量の熱が発生する。も
し、摩擦表面が熱くなりすぎると、焼けてしまうことが
あり、そうなると摩擦表面にダメージが与えられ、クラ
ッチまたはブレーキの作動効率は悪化する。さらに、マ
ルチディスク・クラッチおよびこれに類するユニットの
耐用年数に関する要求が非常に高くなる。摩擦表面は、
例えば摩耗や引きちぎり力によって、または、熱の放出
がうまくいかないことによって動力伝達特性に変化をき
たすことなく、多くの回数繰り返される係合に耐えなけ
ればならない。
ンスミッション)において、個々の構成要素の潤滑は重
要な役割を果たす。とくに、潤滑オイルは確実にディス
クの摩擦表面に届かなくてはならない。この目的のた
め、潤滑オイルは、典型的には、摩擦表面にスプレーさ
れる。
の作動中、摩擦ディスクがその軸方向に対して垂直な位
置からゆがんだ状態となり、一種のウォッブル運動(み
そすり運動)をすることが起こりうる。かかる場合、摩
擦ディスクは、それに垂直な軸方向に向かって、あるわ
ずかな程度傾いている。結局、軸方向に対して垂直な位
置からゆがんだ摩擦ディスクのエッジの一部は、該摩擦
ディスクが協働するところのプレートに寄りかかる形に
なり、それによって局部的に摩耗が大きくなる。このこ
とは、摩擦プレートからオイルのフィルムのいくらかを
削り取ってしまう、すなわち、除去してしまうことにな
る。さらに、摩擦表面の一部が乾燥しきった状態にな
り、過熱のために局部的に摩耗が急速に進行して削り取
られ、最終的には摩擦ディスクが完全に破損されたり、
摩擦表面上にホット・スポットが形成されたりする。か
かる現象は、主として、クラッチが脱係合状態にあると
きに起こり、クラッチが係合状態にあるときにはあまり
起こらない。
置とし、それによって、ある量のオイルを貯蔵するよう
にすることが、当業界では知られている。貯蔵されたオ
イルは、クラッチが適用されるときに摩擦表面に供給さ
れる。しかしながら、ここで注意しなければならないこ
とは、ある場合には、動力トランスミッションの中で決
定的に重要な役割を果たしているディスク以外にも摩耗
や裂傷が起こるということである。そして、ディスクの
一枚でも破損されれば、ユニット全体の故障につなが
る。
ンスミッション・ユニット、特に、クラッチやブレーキ
のようなマルチディスク摩擦装置にとって、耐用期間を
(特に「オープン・パック」モードでの)従来のユニッ
トに比べてさらに増すこと、および、かかるユニットの
ディスクの破損を回避することが、解決すべき課題とし
て当業界に残されている。
て、該駆動部材とともに回転可能に支持された複数の駆
動ディスクを有する駆動部材と、被駆動部材にして、該
被駆動部材とともに回転可能に支持された複数の被駆動
ディスクを有する被駆動部材とを含むマルチディスク摩
擦装置に関する欠点を克服するものである。駆動ディス
クおよび被駆動ディスクは、互いに間に挟みこまれるよ
うに介挿されており、各駆動ディスクは、被駆動ディス
クに隣接し、該被駆動ディスクに対して近接および離反
するように移動可能である。この移動により、選択され
た摩擦係合が駆動ディスクと被駆動ディスクとの間に与
えられ、駆動部材と被駆動部材との間でトルクが伝達さ
れる。駆動および被駆動ディスクのそれぞれは、作動面
を有している。この作動面は、隣接する一つのディスク
の作動面と摩擦係合可能なように配置される。隣接する
一つのディスクの作動面の少なくとも一方には、 複数
のマイクロ・ポケットが形成されている。このマイクロ
・ポケットは、作動面に潤滑剤を貯蔵するように作用す
る。
および被駆動ディスクの少なくとも一つがマイクロ・ポ
ケットを備えていることである。これにより、軸方向に
対して垂直な位置から傾いている摩擦ディスクが、その
エッジの一部が隣接するディスクの作動面を削り取るよ
うな態様で、該隣接ディスクに寄りかかるようにしてい
るとき、該作動面に残余の潤滑オイルが供給されること
が確実になる。
作動面からオイル・フィルムが除去されようとしても、
マイクロ・ポケットがあるため、作動面には確実に潤滑
オイルの残余が供給されるということである。
のポケットが、摩擦装置の「クローズド・パック」作動
モードの際に伴う熱を放出してくれることである。本発
明のさらに別の利点は、マイクロ・ポケットのおかげ
で、「オープン・パック」モードで作動する、互いに介
挿状態で回転するディスクのドラッグ・モーメントが減
少するということである。
ケットのおかげで、マルチディスク摩擦装置の摩擦特性
が向上することである。最後に、これらの利点は、クラ
ッチまたはブレーキのディスクのようなマルチディスク
摩擦装置において、作動効率の良さおよび製造コストの
低減という点で、従来のマルチディスク摩擦装置に比べ
て優るという結果として現れる。
ブレーキ組立体のようなマルチディスク摩擦装置が、全
体を符号10で示されている。摩擦装置10は、トラン
スミッション、ディファレンシャル(差動歯車装置)ま
たはブレーキシステムに関連して使用されるようになさ
れている。例えば(例示として挙げるのであって、これ
に限定する意味ではない)、当業界で普通に知られてい
るように(ここに図示していないが)、トランスミッシ
ョン組立体は典型的には入力シャフトを含み、該入力シ
ャフトは、例えば内燃エンジンのような原動機に対して
これと協働して作動可能なように連結されている。自動
車における適用例でいうと、トランスミッション組立体
はまた、出力シャフトも含んでおり、該出力シャフト
は、例えば駆動シャフトとか、ディファレンシャルを有
する車軸とかいった他の駆動連結構成要素を介して、被
駆動車輪に対し、これと協働して作動可能なように連結
されている。少なくとも一つのギヤ・セット(複数のギ
ヤ・セットであることが多い)が、入力シャフトおよび
出力シャフトに対し、これらと協働して作動可能なよう
に双方の間に連結されている。トランスミッション・ケ
ーシングが、トランスミッション組立体の入力シャフ
ト、出力シャフトおよびギヤ・セットを支持している。
変えるために、ギヤ・セットの種々の構成要素が保持さ
れたり、動力により動かされたりする。そのため、トラ
ンスミッション組立体は、典型的には少なくとも一つの
摩擦装置10を備える。また、当業者には容易に理解で
きるであろうが、本発明は、トランスミッション、ディ
ファレンシャル、またはブレーキシステムにおいて利用
してもよく、自動車や、自動車以外の乗物、その他いろ
いろな工業分野において適用することができる。本明細
書において、「クラッチ」の語を用いるときは、それは
最も広い意味で使われているものとし、すべてのタイプ
のトランスミッション、ディファレンシャルまたはブレ
ーキシステムのための、クラッチおよびブレーキを含む
(もちろん、これらに限定されない)概念である。
ラッチ)は、駆動部材12および被駆動部材14を備え
ている。駆動部材12は駆動シャフト16を有してい
る。図1においては、駆動シャフト16は、ディスク・
キャリア18と剛接されており、該駆動シャフト16の
軸Aの回りを回転可能である。この点に関しては、後に
詳述する。同様にして、被駆動部材14は被駆動ハブ2
6を有している。図2および図3に示すように、被駆動
ハブ26は、軸方向に延びるスプライン20を有してい
てもよく、該スプライン20は、ハブ26の環状周縁に
沿って配置される。複数の環状の外方駆動ディスク22
が、ディスク・キャリア18に対して軸方向に移動可能
なように、スプラインを利用して又は他の手段を利用し
て、符号24の部分でディスク・キャリア18に装架さ
れている。また、複数の外方駆動ディスク22は、ディ
スク・キャリア18によって、回転可能に支持されてい
る。複数の環状の内方被駆動ディスク28が、スプライ
ンを利用して又は他の手段を利用して、符号30の部分
でハブ26に装架されており、該ハブ26によって回転
可能に担持されている。このようにして、外方駆動ディ
スク22および内方被駆動ディスク28は、互いに介挿
された状態になっており、当業界では当然に知られてい
るように、摩擦装置(クラッチ)10が「オープン・パ
ック」モードのときは、互いにすれ違うように回転す
る。
厚さを有する作動面を備えている。この作動面は、隣接
するディスク22,28の作動面と係合して該隣接する
ディスク22,28にトルクを伝達することができる。
例えば、図示実施例において、内方ディスク28のそれ
ぞれは、外方ディスク22の作動面34と係合して外方
ディスク22へとトルクを伝達する作動面32を有して
いる。望ましい実施例においては、ディスク22,28
のそれぞれは、金属で作られており、隣接するディスク
上の同様な面と摩擦係合するよう処理された面を有して
いる。この点については、以下に詳述する。
被駆動ディスク28は、両面に摩擦コーティング36を
設けられている。このコーティング36は、望ましい実
施例においては、紙または紙に似た物質で作られてい
る。摩擦コーティング36は、隣接する外方のディスク
22の作動面34と係合状態で協働する。図2ないし図
4に示すように、外方ディスク22の作動面34は、例
えばオイルのような潤滑剤に浸けられ、オイルフィルム
38を形成されている。
うに、内方のディスク28は、軸方向に対して垂直な位
置から外れる、すなわち、傾く可能性がある。かかる場
合、内方ディスク28の摩擦コーティング36の半径方
向外側のエッジは、外方ディスク22の作動面34に寄
りかかるようになり、局所的に摩耗の激しい領域を作り
出してしまうことがある。このプロセスにおいて、摩擦
コーティング36の半径方向外側のエッジは、オイルフ
ィルム38を局所的に排除してしまう(他所へ押しやっ
てしまう)ことになる。
ト40が、潤滑剤を貯蔵するために、作動面32,34
の少なくとも一方(望ましくは双方)に形成される。換
言すれば、外方ディスク22および/または内方ディス
ク28にマイクロ・ポケット40が設けられるのであ
る。図4に示すところでは、マイクロ・ポケット40
は、内方ディスク28の摩擦コーティング36上に形成
されている。しかしながら、当業者が理解できるよう
に、マイクロ・ポケット40は、内方および外方ディス
ク28,22のそれぞれの作動面32,34のいずれか
一方または双方に設けてもよいし、内方および外方ディ
スク28,22の一方または双方の作動面32,34上
に配置された摩擦コーティング36に設けてもよい。
は、マイクロ・ポケット40によってそれぞれのディス
ク22,28上へとオイルの効果的な供給が変わらず行
われるよう、十分な高さ(厚さ)と凹所の深さとを有す
るものとする。これに関して言うと、マイクロ・ポケッ
ト40の大きさは、顕微鏡レベルの範囲のものとするこ
とができ、すなわち、マイクロ・ポケット40は、肉眼
では容易に認識できないほどの小ささとすることができ
る。また、マイクロ・ポケット40は、例えば、半径方
向に延びる溝、接線方向に延びる溝、同心円の溝、内側
から外側に向けて同心を持ちながら延びて行く溝などを
有する、公知の多くの種類の摩擦表面に適用することが
できる。しかしながら、望ましい実施例においては、摩
擦コーティング36の構造は、ファブリック・インプリ
ント(fabric imprint)の場合のよう
に、デザインによってあらかじめ決定される、規則正し
いものとされる。いずれにしろ、マイクロ・ポケット4
0は、潤滑剤を保持するのに十分な深さを有するものと
する。望ましい実施例においては、マイクロ・ポケット
40は、作動面32,34または摩擦コーティング36
の厚さの30パーセントの深さを有する。
段によるものも含む、材料を加えたり除去したりする任
意の手法により、作り出すことができる。例えば、摩擦
コーティング36が、抄紙機で作られる材料で製造され
るとすれば、抄紙機のワイヤ・クロス(wire−cl
oth)の構造(組織模様)がまだ残っている、仕上げ
されていない紙や、製造工程におけるフェルト状態のも
のが利用することができる。また、摩擦コーティング3
6を作っている間に、または、作った後に、エンボス加
工またはローリング加工により摩擦コーティング36の
表面にマイクロ・ポケット40を形成することもでき
る。
トの所望の構造を作り出すのに、非機械的な手段を用い
ることもできる。例えば、焼結コーティング(sint
ered coatings)のためのエッチング加工
を適用するなど、化学処理によって摩擦表面にマイクロ
・ポケット構造を形成してもよい。作動面32,34お
よび/または摩擦コーティング36にレーザ処理を行う
ことにより、マイクロ・ポケット構造を形成してもよ
い。
・ポケット40は、内方ディスク28がその軸方向に対
して垂直な位置から傾き、自身の端エッジを外方ディス
ク22の作動面34上に寄りかかせるようにして該作動
面34を削るような態様になったとき、または、遠心力
によりオイルフィルム38が放散されようとするとき、
外方ディスク22の作動面34に潤滑オイルの残余供給
が行われることを確実にする。マイクロ・ポケット40
は、図示したようにディスクが傾いた状態でもなお、オ
イルを保持しており、摩擦ディスク間は依然として十分
な潤滑状態とされる。換言すれば、マイクロ・ポケット
40は、内方ディスク28と外方ディスク22との間で
接触部分が乾燥した状態で回転することを防ぐ。
は、ディスク22,28の摩擦特性を改善させ、摩擦効
率を一定に保ち、シフト動作の際の動力吸収(powe
r absorption)を一定にする。さらに、前
述したような公知の摩擦表面を用いたとき、マイクロ・
ポケット40は、特定のオイルの流れを作り出したり、
ディスク22,28の限定された領域にオイルを捕らえ
たりして、摩擦装置10の作動時における発生熱を有効
に放散させることができる。さらに、マイクロ・ポケッ
ト40は、軸方向へのオイルの流れを作り出すことがで
き、それにより、アイドリングの際のディスクのドラッ
グ・モーメントを減ずることができる。
きたが、例示の説明に用いられた用語は、本発明を狭く
限定する意図で使用されたものではない。本発明には多
くの変形実施例が含まれることが理解されよう。したが
って、本発明は特許請求の範囲の記載によって定められ
る。
装置の模式的横断面図。
断面図。
擦ディスクが軸方向に対して垂直な面から傾いている状
態を示している。
ロ・ポケットの配置構成の実施例を示す。
Claims (10)
- 【請求項1】 複数の駆動ディスク(22)を有する駆
動部材(12)にして、該駆動部材(12)とともに回
転可能なように支持されている駆動ディスク(22)を
有する駆動部材(12)と、複数の被駆動ディスク(2
8)を有する被駆動部材(14)にして、該被駆動部材
(14)とともに回転可能なように支持されている被駆
動ディスク(28)を有する被駆動部材(14)とを含
むマルチディスク摩擦装置(10)であって、 前記駆動および被駆動ディスク(22,28)は、各駆
動ディスク(22)が前記被駆動ディスク(28)に隣
接するようにして互いに介挿された状態にあり、且つ、
互いに対して近接および離反するように相対移動して前
記駆動および被駆動ディスク(22,28)間に選択的
な摩擦係合を与え、それによって前記駆動部材(12)
および前記被駆動部材(14)間にトルクを伝達するよ
うになされており、 前記駆動および被駆動ディスク(22,28)のそれぞ
れは作動面(34,32)を含んでおり、該作動面(3
4,32)は、隣接するディスクの一方が有する作動面
と摩擦係合可能なように配置されており、該隣接するデ
ィスクの一方が有する前記作動面(32,34)の少な
くとも一方には、複数のマイクロ・ポケット(40)が
形成されており、該マイクロ・ポケット(40)は、前
記作動面上に潤滑剤を貯蔵するようになされている、 マルチディスク摩擦装置 - 【請求項2】 前記作動面(32,34)が摩擦コーテ
ィング(36)を含んでおり、前記複数のマイクロ・ポ
ケット(40)が該摩擦コーティング(36)上に形成
されている、請求項1に記載のマルチディスク摩擦装
置。 - 【請求項3】 前記駆動および被駆動ディスク(22,
28)上の前記作動面(34,32)の双方が摩擦コー
ティング(36)を含んでいる、請求項2に記載のマル
チディスク摩擦装置。 - 【請求項4】 前記摩擦コーティング(36)がファブ
リック・インプリントである、請求項2に記載のマルチ
ディスク摩擦装置。 - 【請求項5】 前記摩擦コーティング(36)が、紙を
ベースにした製品から作られている、請求項2に記載の
マルチディスク摩擦装置。 - 【請求項6】 前記駆動および被駆動ディスク(22,
28)の双方の前記作動面(34,32)が複数のマイ
クロ・ポケット(40)を含んでいる、請求項1に記載
のマルチディスク摩擦装置。 - 【請求項7】 前記駆動および被駆動ディスク(22,
28)の他方が、前記作動面上に形成されたオイルフィ
ルム(38)を含んでいる、請求項1に記載のマルチデ
ィスク摩擦装置。 - 【請求項8】 前記マイクロ・ポケット(40)が、前
記潤滑剤を保持するのに十分な深さを有している、請求
項1に記載のマルチディスク摩擦装置。 - 【請求項9】 前記マイクロ・ポケット(40)が、前
記隣接するディスクの前記一方の少なくとも一方の表面
の厚さの30パーセントの深さを有している、請求項1
に記載のマルチディスク摩擦装置。 - 【請求項10】 前記隣接するディスクの前記作動面の
少なくとも一方に形成された前記複数のマイクロ・ポケ
ット(40)が、予め定められたパターンとなるよう互
いに相対的に配置されている、請求項1に記載のマルチ
ディスク摩擦装置。
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