JP2023538004A

JP2023538004A - 摩擦作動装置の摩擦部品

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Publication number: JP2023538004A
Application number: JP2023509856A
Authority: JP
Inventors: デンダクリスティアン
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-08-11
Filing date: 2021-07-06
Publication date: 2023-09-06
Also published as: US20240183407A1; DE102021117365A1; CN116075650A; WO2022033625A1

Abstract

本発明は、摩擦作動装置用の摩擦部品（１５）であって、円板形態の摩擦面（１６）を形成するように、互いの間にスロット（３４、３５）が配置された摩擦ライニング要素（３１～３３）を有し、スロットを、冷却剤および／または潤滑剤が、摩擦面（１６）に対して半径方向に、半径方向内側から半径方向外側まで横切ることができ、この状況において、引きずり損失が生じ、空気が冷却剤および／または潤滑剤とともに吸引される、摩擦部品（１５）に関する。摩擦部品（１６）の機能向上のため、摩擦ライニング要素（３１～３３）の構造および摩擦ライニング要素（３１～３３）の互いに対する配置は、引きずり損失に対する、空気の吸引と、摩擦作動装置の分離挙動との間の相互依存性を考慮に入れて、相互に最適化されている。

Description

本発明は、摩擦作動装置用の摩擦部品であって、円板形態の摩擦面を形成するように、互いの間にスロットが配置された摩擦ライニング要素を有し、スロットを、冷却剤および／または潤滑剤が、摩擦面に対して半径方向に、半径方向内側から半径方向外側まで横切ることができ、この状況において、引きずり損失が生じ、空気が冷却剤および／または潤滑剤とともに吸引される、摩擦部品に関する。

摩擦ライニング要素は、摩擦セグメント、摩擦ライニングセグメント、またはパッドとも称される。摩擦ライニング要素は、好ましくは、両側でライニングキャリアに取り付けられている。摩擦ライニング要素の構造、サイズ、および配置によって、様々なスロットパターンを形成することができる。例として、欧州特許第０６２５６４７Ｂ１号、欧州特許第２０６６９１１Ｂ１号、米国特許第５，０９４，３３１号、および米国特許第５，３３５，７６５号を参照されたい。

本発明の目的は、特に、湿式クラッチまたはブレーキ、特に湿式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において使用するためのものである、請求項１のプリアンブルに従って摩擦部品を機能的に改善することである。

本目的は、摩擦作動装置用の摩擦部品であって、円板形態の摩擦面を形成するように、互いの間にスロットが配置された摩擦ライニング要素を有し、スロットを、冷却剤および／または潤滑剤が、摩擦面に対して半径方向に、半径方向内側から半径方向外側まで横切ることができ、この状況において、引きずり損失が生じ、空気が冷却剤および／または潤滑剤とともに吸引される、摩擦部品であって、摩擦ライニング要素の構造および摩擦ライニング要素の互いに対する配置は、引きずり損失に対する、空気の吸引と、摩擦作動装置の分離挙動との間の相互依存性を考慮に入れて、最適化されていることを特徴とする、摩擦部品により達成される。望ましくない引きずり損失は、摩擦部品、特に、いくつかの摩擦部品が装備される摩擦作動装置の開放状態で発生することが好ましい。特に、新しい駆動コンセプトに関連して要件が高まるにつれて、引きずり損失を最小限に抑えることが重要である。これにより、潤滑ギャップまたはスロット内の圧力レベルと圧力分布が最小限に抑えられることになる、特許請求の範囲に記載された摩擦部品を使用して、さまざまなスロットパターンが提案される。特に、空気の吸引および／または分離挙動の因果関係とそれらの引きずり損失への効果が考慮される。

摩擦部品の好ましい例示的な実施形態は、摩擦ライニング要素が、半径方向スロットが、半径方向内側から半径方向外側まで摩擦面に対して半径方向にディフューザ様の様態で延在するように構成され、かつ互いに相対的に離間していることを特徴とする。このようにして、スロット内の圧力は、摩擦作動装置の動作中に減少され得る。これにより、空気の吸引が、より低いエンジン速度に有利にシフトされる。

摩擦部品の好ましい例示的な別の実施形態は、摩擦ライニング要素が、半径方向スロットが半径方向内側から半径方向外側に向かって摩擦面に対して半径方向にノズル様の様態で狭くなるように構成され、かつ互いに相対的に離間していることを特徴とする。これにより、スロット内の圧力が上昇する。したがって、摩擦作動装置の開状態において、クリアランスの均一な分布を作り出すことができる。

さらなる例示的な実施形態では、ディフューザ様の拡張部およびノズル様の狭窄部を有する２つの例示的な実施形態が、摩擦部品において互いに組み合わされる。例示的な実施形態は、例えば、摩擦面のセグメントにおいて円周方向に交互に実装することができる。

摩擦部品の好ましい別の実施形態は、摩擦面に対して円周方向に隣接する少なくとも２つの摩擦ライニング要素が、隣接する摩擦ライニング要素の間に設けられた半径方向スロットの始点に一種の漏斗を形成するように、内側で互いに半径方向に面する面取り部を有することを特徴とする。したがって、摩擦作動装置の閉状態では、開状態になったときに分離をサポートする潤滑くさびが作成される。さらに、摩擦作動装置の穏やかな閉動作が可能になる。円周方向に隣接する半径方向スロットは、その開始時に漏斗が装備されないことが特に有利である。その結果、摩擦作動装置が閉じているときに摩擦部品が不要に浮く危険性を低減することができる。

摩擦部品のさらなる好ましい実施形態は、摩擦面に対して円周方向に隣接する少なくとも２つの摩擦ライニング要素が、隣接する摩擦ライニング要素の間に設けられた半径方向スロットの終点に一種の漏斗を形成するように、外側で互いに半径方向に面する面取り部を有することを特徴とする。その結果、摩擦接触面積、特に、面圧をわずかに減少させて、空気の吸引を改善することができる。

摩擦部品のさらなる好ましい例示的な実施形態は、摩擦ライニング要素が、等脚台形または好ましくは鋭角三角形の構造を有することを特徴とする。そのような摩擦ライニング要素または摩擦ライニングパッドにより、所望の効果をさらに最適化することができる。

摩擦部品のさらなる好ましい例示的な実施形態は、半径方向スロットが、接線方向スロットによって互いに接続され、摩擦ライニング要素が、半径方向に分割されて、接線方向スロットを形成することを特徴とする。構成および製造の複雑さの増加は、潤滑ギャップ内、すなわち、スロット内の空気の分配を改善するために意図的に受容される。隣接する接線方向スロットは、半径方向に互いにずれていることが有利である。その結果、摩擦作動装置の動作中の摩耗を最小限に抑えることができる。

摩擦部品のさらなる好ましい例示的な実施形態は、摩擦ライニング要素が、追加のブラインドスロットを形成する役目を果たす、摩擦面に対して半径方向外側にかつ／または半径方向内側に凹部を有することを特徴とする。外径のブラインドスロットは、媒体の流れに死点を作り、空気の吸引を改善し、ドラッグトルクを低減させる。摩擦面の内径のブラインドスロットにより、媒体が潤滑ギャップまたはスロットに蓄積され、摩擦面の分離が改善される。閉状態では、ブラインドスロットにおいて対流遷移が改善されるため、ブラインドスロットは、媒体の冷却効果を改善する。

摩擦部品のさらなる好ましい例示的な実施形態は、凹部が、ブラインドスロット端で丸みを帯びた長方形の構造を有することを特徴とする。これは、摩擦部品の望ましくない浮遊に関して有利であることが証明されている。

本発明は、湿式クラッチまたはブレーキ、特に、上記のような少なくとも１つの摩擦部品を有する、湿式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にさらに関する。ディスククラッチまたはディスクブレーキの２枚の鋼製ディスクの間に、いくつかの摩擦部品が有利に配置される。湿式クラッチは、シングルクラッチまたはダブルクラッチとして構成されている。湿式クラッチまたはブレーキは、ハイブリッドモジュールにおいてまたは切り替え可能なｅ軸に関連して特に好ましい。

本発明のさらなる利点、特徴、および詳細は、様々な例示的な実施形態が図面を参照して詳細に説明される以下の説明から明らかになる。

湿式マルチディスククラッチとして構成された摩擦作動装置の半断面の概略図である。図１の摩擦作動装置の回転速度に対して体積流量、ギャップ充填レベル、およびドラッグトルクがそれぞれプロットされた３つの直交座標図である。回転速度に対するドラッグトルク曲線が改善された直交座標図である。異なって構成および配置された摩擦ライニング要素を有する摩擦部品の平面視概略断面図である。異なって構成および配置された摩擦ライニング要素を有する摩擦部品の平面視概略断面図である。異なって構成および配置された摩擦ライニング要素を有する摩擦部品の平面視概略断面図である。異なって構成および配置された摩擦ライニング要素を有する摩擦部品の平面視概略断面図である。異なって構成および配置された摩擦ライニング要素を有する摩擦部品の平面視概略断面図である。異なって構成および配置された摩擦ライニング要素を有する摩擦部品の平面視概略断面図である。異なって構成および配置された摩擦ライニング要素を有する摩擦部品の平面視概略断面図である。異なって構成および配置された摩擦ライニング要素を有する摩擦部品の平面視概略断面図である。異なって構成および配置された摩擦ライニング要素を有する摩擦部品の平面視概略断面図である。

図１では、湿式マルチディスククラッチ１として構成された摩擦作動装置の半断面が概略的に示されている。湿式マルチディスククラッチ１は、内側ディスクキャリア２および外側ディスクキャリア３を備える。２つのディスクキャリア２、３を、矢印５、６によって示される異なる回転速度で、互いに独立して、回転軸４を中心に互いに対して回転させることができる。

湿式マルチディスククラッチ１のディスクパックは、スチールディスク７および並んだディスク８を含む。並んだディスク８は、結合領域１０の内側で半径方向に回転固定されるように内側ディスクキャリア２に接続されるライニングキャリア９をそれぞれ含む。ブレーキパッドキャリア９の連結領域１０は、例えば、内側ディスクキャリア２の相補的な外歯と噛み合う内歯として構成される。同様に、スチールディスク７は、半径方向外側で回転固定されるように外側ディスクキャリア３に接続されている。

摩擦ライニング１１、１２は、ライニングキャリア９の両側、すなわち図１において左右に固定されている。湿式マルチディスククラッチ１の構成および機能は、それ自体既知であるため、ここではこれ以上説明しない。矢印１３は、内側ディスクキャリア２を通って湿式ディスククラッチ１のディスクパック内に半径方向内側に現れる冷却媒体および／または潤滑媒体を示す。矢印１４は、冷却媒体および／または潤滑媒体が外側ディスクキャリア３から半径方向外側に出ることを示す。

冷却媒体および／または潤滑媒体は、主に湿式マルチディスククラッチ１の冷却に使用される。ライニングキャリア９および２つの摩擦ライニング１１、１２を有するライニングディスク８は、摩擦部品１５とも呼ばれる。摩擦部品１５は、スチールディスク７に面する図１の右側に示される摩擦面１６を有する。

摩擦面１６は、半径方向内側で内側半径ｒｉによって区切られる。摩擦面１６は、半径方向外側で外側半径ｒａによって区切られる。図１の左側において、摩擦部品１５は、隣接するスチールディスクに面する、さらなる詳細は示されていないさらなる摩擦面を備える。トルク伝達のために、摩擦部品１５は、その環状ディスク状の摩擦面１６により、いずれの場合にも２つの隣接する鋼製ディスク７の間に挟持されることができる。

図２では、３つの直交座標図が上下に表示されている。摩擦部品１５を備えた湿式マルチディスククラッチ１の動作中の回転速度が、ｘ軸２０上に好適な単位でプロットされている。体積流量が、ｙ軸２１上に好適な単位でプロットされている。ギャップ充填レベルが、ｙ軸２２上に好適な単位でプロットされている。ドラッグトルクが、ｙ軸２３上に好適な単位でプロットされている。

図２は、供給された体積流量２５を超えたときに、引き込まれた体積流量２４によって空気がどのように引き込まれるか２６を示す。この制限から、ギャップ充填レベル２６は減少し、ディスク間の潤滑ギャップは空気を含むようになる。この制限を超えると、供給される体積流量には空気が含まれることになる（２５）。図２の一番下は、空気の吸引２６が最大ドラッグトルクで発生することを示す（２７）。

図３は、ドラッグトルク曲線３０における低回転速度への空気の吸引２８の変位が、特許請求の範囲に記載された摩擦部品１５でどのように達成されるかを示す。冷却媒体および／または潤滑媒体の搬送効果は、図４から図１２に示すスロットパターンによって改善され得る。

図４から図１２のそれぞれにおいて、図１の摩擦部品１５の摩擦面１６の断面が平面図で概略的に示される。摩擦面１６の内径をＤｉとする。摩擦面１６の外径をＤａとする。

図４に示される摩擦部品１５は、図示の摩擦面１６の部分に３つの摩擦ライニング要素３１～３３を備える。摩擦ライニング要素または摩擦ライニングパッド３１～３３は、等脚台形の形態を有し、その円周方向の寸法は、摩擦面１６の内径Ｄｉから外径Ｄａへ減少している。

したがって、摩擦ライニング要素３１と摩擦ライニング要素３２との間および摩擦ライニング要素３２と摩擦ライニング要素３３との間の半径方向スロット３４および３５は、半径方向内側から半径方向外側までディフューザ様の様態で延在している。その結果、スロット３４、３５内でさらなる圧力低下が生じる。このようにして、空気の吸引（図３の２８）を低回転速度にシフトすることができる。これにより、ドラッグトルクが大幅に減少する（図３の３０）。

図５に示される例示的な実施形態では、半径方向スロット３４、３５に加えて、接線方向スロット３７、３８、３９が提供される。図中、摩擦ライニング要素３１～３３は、接線方向スロット３７～３９を示すために中断されている。

追加の接線方向スロット３７～３９は、スロット内の空気の分配を改善し、これは全体として潤滑ギャップとも称される。摩擦面１６の接触パターンを悪化させないために、接線方向スロット３８は、接線方向スロット３７、３９に対して半径方向に半径方向内側にオフセットされている。

図６は、極端な場合には、図４に示される台形の摩擦ライニング要素３１～３３を三角形の摩擦ライニング要素４１～４３に置き換えることもできることを示している。結果として生じる半径方向スロット４４、４５は、図４よりもはるかに半径方向外側に延在する。図示とは反対に、図６のスロット４４および４５は、接線方向スロット（図５の３７～３９）と組み合わせることもできる。

図７は、三角形の摩擦ライニング要素４７～４９を図６とは逆に配置し、その先端を半径方向内側に配置することができる方法を示している。結果として得られる半径方向スロット５０、５１は、半径方向内側から半径方向外側に向かってノズルのように狭まっている。摩擦面１６の外径Ｄａ上の狭くなるノズル様のスロット断面は、潤滑ギャップ内の圧力の増加を生じさせる。

キャリアディスクに凹凸がない場合、これにより、ディスクの分離挙動が改善され得る。ドラッグトルクは、多板クラッチ１の開状態でのディスクの最適な配分によって効果的に減少され得る。

図８に示される実施形態は、図４に示される実施形態と同様である。摩擦ライニング要素５３、５４、５５は、それぞれ、外径Ｄａにおいて２つの面取り部５６、５７；５８、５９；６０、６１を備える。摩擦ライニング要素５３～５５に形成された、結果として生じる半径方向スロット６１、６２は、面取り部５７、５８；５９、６０の領域において摩擦面１６の外径Ｄａ上に漏斗様の様態で延在する。これにより、空気の吸引が改善され、摩擦接触面積がわずかに減少する。

図９は、摩擦ライニング要素６４、６５、６６がまた、摩擦面１６の内径Ｄｉ上に面取り部６７、６８、６９を設けることができることを示している。摩擦ライニング要素６４、６５の面取り部６７、６８は、摩擦ライニング要素６４と６５との間に形成された半径方向スロット７０が内径Ｄｉ上で漏斗の形態で延びるように互いに対向している。一方、摩擦ライニング要素６５と６６との間の半径方向スロット７１は、面取り部なしで構成されている。

内径Ｄｉ上に漏斗様の様態の延長部を有するスロット７０は、マルチディスククラッチ１が閉じているときに、潤滑くさびを作り、マルチディスククラッチ１が開いたときに、ディスクの分離を支持する。面取り部のないスロット７１は、マルチディスククラッチ１が閉じているときに、摩擦部品１５が浮く危険性を低減するのに役立つ。したがって、半径方向スロット７１は、マルチディスククラッチ１が穏やかに閉じることを保証するのに寄与する。

図１０～図１２では、３つの長方形の摩擦ライニング要素７３、７４、７５が、半径方向スロット７６、７７が形成されるように円周方向に互いから離間されている。摩擦ライニング要素７３～７５は、ブラインドスロット７８、７９、８０；８１～８６を形成するために、図１０では、外径Ｄａ上に、図１１では、内径Ｄｉ上に、図１２では、内径Ｄｉと外径Ｄａの両方の上に凹部を備える。

図１０のブラインドスロット７８～８０は、外側で半径方向に開いている。図１１のブラインドスロット７８～８０は、内側で半径方向に開いている。図１２のブラインドスロット８１～８３もまた内側で半径方向に開いている。図１２のブラインドスロット８４～８６は、外側で半径方向に開いている。

図１０のブラインドスロット７８～８０および図１２のブラインドスロット８４～８６が外径Ｄａ上にある場合、媒体の流れに対応する圧力低下を伴う死点が生じる。これにより、空気の吸引が改善され、ドラッグトルクが減少する。

内径Ｄｉ上の図１１のブラインドスロット７８～８０および図１２のブラインドスロット８１～８３は、媒体を潤滑ギャップに蓄積させる。これにより、分離挙動が改善される。同時に、多板クラッチ１が閉状態にあるとき、ブラインドスロット内の対流熱伝達が改善されるので、媒体の冷却効果が改善される。

１湿式マルチディスククラッチ
２内側マルチディスクキャリア
３外側マルチディスクキャリア
４回転軸
５回転速度
６回転速度
７スチールディスク
８並んだディスク
９ライニングキャリア
１０結合領域
１１摩擦ライニング
１２摩擦ライニング
１３矢印
１４矢印
１５摩擦部品
１６摩擦面
２０Ｘ軸
２１Ｙ軸
２２Ｙ軸
２３Ｙ軸
２４吸引体積流量
２５供給体積流量
２６空気の吸引
２７ドラッグトルク
２８空気の吸引
３０ドラッグトルク曲線
３１摩擦ライニング要素
３２摩擦ライニング要素
３３摩擦ライニング要素
３４スロット
３５スロット
３７接線方向スロット
３８接線方向スロット
３９接線方向スロット
４１摩擦ライニング要素
４２摩擦ライニング要素
４３摩擦ライニング要素
４４スロット
４５スロット
４７摩擦ライニング要素
４８摩擦ライニング要素
４９摩擦ライニング要素
５０スロット
５１スロット
５３摩擦ライニング要素
５４摩擦ライニング要素
５５摩擦ライニング要素
５６面取り部
５７面取り部
５８面取り部
５９面取り部
６０面取り部
６１スロット
６２スロット
６４摩擦ライニング要素
６５摩擦ライニング要素
６６摩擦ライニング要素
６７面取り部
６８面取り部
６９面取り部
７０スロット
７１スロット
７３摩擦ライニング要素
７４摩擦ライニング要素
７５摩擦ライニング要素
７６スロット
７７スロット
７８ブラインドスロット
７９ブラインドスロット
８０ブラインドスロット
８１ブラインドスロット
８２ブラインドスロット
８３ブラインドスロット
８４ブラインドスロット
８５ブラインドスロット
８６ブラインドスロット

Claims

摩擦作動装置用の摩擦部品（１５）であって、円板形態の摩擦面（１６）を形成するように、互いの間にスロット（３４、３５；４４、４５；５０、５１；６１、６２；７０、７１；７６、７７）が配置された摩擦ライニング要素（３１～３３；４１～４３；４７～４９；５２～５５；６４～６６；７３～７５）を有し、前記スロットを、冷却剤および／または潤滑剤が、前記摩擦面（１６）に対して半径方向に、半径方向内側から半径方向外側まで横切ることができ、この状況において、引きずり損失が生じ、空気が前記冷却剤および／または潤滑剤とともに吸引される、摩擦部品（１５）であって、前記摩擦ライニング要素（３１～３３；４１～４３；４７～４９；５２～５５；６４～６６；７３～７５）の構造および前記摩擦ライニング要素（３１～３３；４１～４３；４７～４９；５２～５５；６４～６６；７３～７５）の互いに対する配置が、前記引きずり損失に対する、前記空気の吸引と、前記摩擦作動装置の分離挙動との間の相互依存性を考慮に入れて、相互に最適化されていることを特徴とする、摩擦部品（１５）。
前記摩擦ライニング要素（３１～３３；４１～４３）が、半径方向スロット（３４、３５；４４、４５）が、半径方向内側から半径方向外側まで前記摩擦面（１６）に対して半径方向にディフューザ様の様態で延在するように構成され、かつ互いに相対的に離間していることを特徴とする、請求項１に記載の摩擦部品。
前記摩擦ライニング要素（４７～４９）が、半径方向スロット（５０、５１）が半径方向内側から半径方向外側に向かって前記摩擦面（１６）に対して半径方向にノズル様の様態で狭くなるように構成され、かつ互いに相対的に離間していることを特徴とする、請求項１に記載の摩擦部品。
前記摩擦面（１６）に対して円周方向に隣接する少なくとも２つの摩擦ライニング要素（６４、６５）が、前記隣接する摩擦ライニング要素（６４、６５）の間に設けられた半径方向スロット（７０）の始点に一種の漏斗を形成するように、内側で互いに半径方向に面する面取り部（６７、６８）を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の摩擦部品。
前記摩擦面（１６）に対して円周方向に隣接する少なくとも２つの摩擦ライニング要素（５３、５４）が、前記隣接する摩擦ライニング要素（５３、５４）の間に設けられた半径方向スロット（６１）の終点に一種の漏斗を形成するように、外側で互いに半径方向に面する面取り部（５７、５８）を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の摩擦部品。
前記摩擦ライニング要素（３１～３３；４１～４３；４７～４９）が、等脚台形または好ましくは鋭角三角形の構造を有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の摩擦部品。
前記半径方向スロット（３４、３５）が、接線方向スロット（３７～３９）によって互いに接続され、前記摩擦ライニング要素（３１～３３）が、半径方向に分割されて、前記接線方向スロット（３７～３９）を形成することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の摩擦部品。
前記摩擦ライニング要素（７３～７５）が、追加のブラインドスロット（７８～８０；８１～７６）を形成する役目を果たす、前記摩擦面（１６）に対して半径方向外側にかつ／または半径方向内側に凹部を含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の摩擦部品。
前記凹部が、ブラインドスロット端で丸みを帯びた長方形の構造を有することを特徴とする請求項８に記載の摩擦部品。
請求項１～９のいずれか一項に記載の少なくとも１つの摩擦部品（１５）を有する、湿式クラッチまたはブレーキ、特に、湿式マルチディスククラッチ（１）またはマルチディスクブレーキ。