JP2024500531A - 摩擦ライニングパッドにより形成された溝パターンを有する摩擦ディスク - Google Patents

Abstract

本発明は、摩擦ディスク（１９）用の型押しされた溝（４０）を備えた台形摩擦ライニングパッド（１１、１２）に関する。摩擦ディスク（１９）は、キャリアディスク（１８）と複数の台形摩擦ライニングパッド（１１、１２）を有する。分割溝（９、１３）および型押しされた溝（４０）を含む溝パターン（１０）は、キャリアディスク（１８）および摩擦ライニングパッド（１１、１２）によって形成される。

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の特徴を有する、摩擦ディスク用の溝パターンに関する。

本明細書においてパッド形状とも称される、溝または溝パターンは、切り替え要素が閉状態でも、油流によってディスクを冷却するために使用される。その溝または溝パターンは、油膜を寸断し、それにより摩擦値を安定させる。それにより、切り替え時に所望の摩擦挙動が形成される。アイドリング挙動が改善し、ドラッグトルクが低下する。

本発明の適用分野：
湿式多板クラッチおよびブレーキは、従来型のパワーシフト式変速機、高負荷ドライブトレインの新型ハイブリッドモジュール、または切り替え可能ｅアクスルにおける広範な用途向けであり、その場合、高い要求に応える高性能部品である。自動車向け用途において、ＣＯ２排出量の削減要求およびドライブトレインの効率向上は、極めて重要である。切り替え要素における負荷依存損失の低下のほか、熱負荷および十分な冷却に注意する必要がある。摩擦特性、熱収支、および効率性が互いに影響し合う場合、摩擦ディスクの溝パターンは、中心的な役割を果たす。（図１を参照）

国際公開第２０１６ １８０ ５４０（Ａ１）号は、内周部と外周部とを結合し、交差しない、直線状に延びる溝からなる第１の溝セットを備えた環状の湿式摩擦ライニングを開示している。

米国特許第２００９ ０ ２１１ ８６７（Ａ１）号は、内周部と外周部とを結合し、環状の摩擦ライニングを形成する台形状の摩擦ライニングパッドを形成する、第１の溝セットと、型押し溝からなる第２の溝セットと、を備えた環状の湿式摩擦ライニングを開示している。

米国特許第３ ９７２ ４００（Ａ１）号は、半径方向に、かつ直線状に延びる溝からなる第１の溝セットと、内周部と外周部とを結合する、非半径方向に、かつ直線状に延びる溝からなる第２の溝セットと、を備えた環状の湿式摩擦ライニングを開示している。

本発明の課題は、摩擦ディスクの場合に、適切な溝パターンによって引き摺り損失を最小限に抑え（図２を参照）、冷却を改善することである（図７を参照）。

本課題は、請求項１に記載の特徴を有する溝パターンによって解決される。

したがって、摩擦ディスク用の本発明による溝パターンは、溝パターンが摩擦ライニングパッドを使用して形成されており、摩擦ライニングパッドが、台形状構造を有し、それぞれの摩擦ライニングパッドが、型押しされた溝を有することを特徴とすることを企図している。
型押しされた溝相互の経路は、ハニカム状構造を形成している。
型押しされた溝相互の経路は、すべてのパッド上で共通のハニカム状構造を形成している。

このような方法で、ドラッグトルクは、さらに低下する。

摩擦ライニングパッドは、好適には、等脚台形状構造を有している。台形状の摩擦ライニングパッドは、キャリアディスク、例えば、キャリアプレートに取り付けられている。キャリアディスクは、実質的に、円環状ディスク構造を有する。キャリアディスクの半径方向内側には、ディスクキャリアとの相対回転不能な接続をもたらすために使用する歯切部が設けられている。半径方向内側および半径方向外側には、有利には、キャリアディスクの縁部が、摩擦ライニングパッドからは独立して留まる。したがって、キャリアディスクを取り付ける際に、摩擦ライニングパッドのサイズおよび／または構造における公差を補正することができる。さらに、摩擦ライニングパッドは、有利には、円周方向に均一に相互離間されている。ただし、台形状の摩擦ライニングパッドは、有利には、それぞれの長い方の基部側が交互に半径方向内側および半径方向外側に位置合わせされている。円周方向の摩擦ライニングパッド相互の間隔によって、摩擦ライニングパッド間の溝が生じる。これらの溝は、以下では、分割溝と称される。分割溝は、摩擦ライニングパッドの台形状構造のために、半径方向に対して斜めに延在する。摩擦ライニングパッドが交互に位置合わせされているため、分割溝は、同様に、交互に半径方向に対して異なる傾きで配置されている。

本溝パターンの好ましい実施例は、溝パターンが、環状に配置された少なくとも８つの摩擦ライニングパッドを含み、円周方向に隣接する２つの摩擦ライニングパッド間にそれぞれ１つの分割溝が配置されていることを特徴とする。分割溝は、隣接する摩擦ライニングパッドによって円周方向に制限されている。半径方向内側および半径方向外側に、分割溝は開いている。分割溝の溝深さは、キャリアディスクによって制限されている。

本溝パターンの好ましいさらなる実施例は、摩擦ライニングパッド内の型押しされた溝が、摩擦ライニングパッド間の分割溝より大きい溝幅を有することを特徴とする。分割溝の幅は、台形状の摩擦ライニングパッドの間隔によって、相対的に相互画定される。分割溝の小さい方の溝幅は、分割溝が、好適には、型押しされた溝より大きい溝深さを有するので、特に有利である。型押しされた溝の型押し深さは、摩擦ライニングパッドの厚さの最大５０パーセントである。これは、摩擦ライニングパッドの製造および取り付けを顧慮して、有利であることが明らかにされた。

本溝パターンの好ましいさらなる実施例は、分割溝の面積の型押しされた溝の面積に対する比が、少なくとも１：２、好適には１：２～１：４であることを特徴とする。型押しされた溝の面積は、分割溝の面積の少なくとも２倍である。したがって、ドラッグトルクを効果的に低下させることができる。

本溝パターンの好ましいさらなる実施例は、パッド端部のパッド内角が６０～１２０度の角度を有することを特徴とする。各パッド端部には、パッド内角が含まれている。摩擦ライニングパッドの台形状構造のために、各摩擦ライニングパッドは、９０度よりも大きい、円周方向に隣接する２つの内角と、９０度よりも小さい、円周方向に隣接する２つの内角と、を含む。

本溝パターンの好ましいさらなる実施例は、すべてのパッド端部が周囲輪郭に沿って丸み付けされていることを特徴とする。これは、摩擦ライニングパッドの周囲の流れを顧慮して、有利であることが明らかにされた。

本溝パターンの好ましいさらなる実施例は、パッド端部の丸み半径が１ミリメートル以上であることを特徴とする。これは、摩擦ライニングパッドの周囲の流れを顧慮して、十分であることが明らかにされた。

本溝パターンの好ましいさらなる実施例は、摩擦ライニングパッドがそれぞれ１つのＸ字型押し部を有し、Ｘ字型押し部の交点は、摩擦ライニングパッドに対して、中央に配置されていることを特徴とする。十字型押し部とも称されるＸ字型押し部は、対称である。Ｘ字型押し部は、主溝とも称され得る、十字型に配置された中央の４つの溝を含む。さらに、Ｘ字型押し部は、摩擦ライニングパッドのサイズに応じて、縁溝または副溝とも称され得る、４つの主溝の側方にさらなる溝を含む。これらの縁溝または副溝は、摩擦ライニングパッドのサイズに応じて、部分的にのみでも形成されている。

本溝パターンの好ましいさらなる実施例は、Ｘ字型押し部が半径方向内側および半径方向外側で９０～１１０度の溝角度を有し、Ｘ字型押し部が円周方向に対向して、８０～１１０度または９０～１１０度の溝角度を有することを特徴とする。半径方向内側および半径方向外側は、溝角度を顧慮して、下側および上側とも称され得る。同様に、対向する円周方向は、溝角度を顧慮して、右側および左側とも称され得る。特に好適には、対向する円周方向の溝角度の場合、すなわち右側および左側の溝角度の場合、８５～９５度の角度を有する。

本溝パターンの好ましいさらなる実施例は、摩擦ライニングパッドが、各摩擦ライニングパッドに関して、幅の高さに対する比率が２．５未満となる幅および高さを有することを特徴とする。摩擦ライニングパッドの幅の高さに対する比は、好適には３．１～２．４である。この幅の高さに対する比は、有利には、摩擦ディスクがスチールディスクに対して相対的にねじれることができる両方の方向に適用される。

本溝パターンの好ましいさらなる実施例は、摩擦ライニングパッドがキャリアディスクの内歯部の歯溝に位置合わせされていることを特徴とする。したがって、摩擦ライニングパッド、特に摩擦ライニングパッドのＸ字型押し部の直接注油は、簡単な方法で可能になる。

本溝パターンの好ましいさらなる実施例は、摩擦ライニングパッドの分割角度が１４０～１６０度であることを特徴とする。分割角度は、それぞれの摩擦ライニングパッドのＸ字型押し部の中央の交点を通って延びる分割溝が半径に対して相対的にどの程度斜めに配置されているかを示す。

本溝パターンの好ましいさらなる実施例は、すべての摩擦ライニングパッドが同じ構造およびサイズを有することを特徴とする。これもまた、摩擦ライニングパッドの製造および取り付けを顧慮して、有利であることが明らかにされた。同じ構造およびサイズという用語は、製造公差を含む。

本発明は、さらに、上述の溝パターン用の摩擦ライニングパッドに関する。摩擦ライニングパッドは、個別に取り扱うことができる。

本発明のさらなる利点および有利な実施形態は、以下の図面とその説明の対象である。

空気取り入れとドラッグトルクとの関連を示す図である。 課題と改善内容を示す図である。 本発明による溝デザインを示す図である。 本発明による溝デザインの寸法を示す図である。 本発明による溝デザインの寸法を示す図である。 本発明による溝デザインの寸法を示す図である。 本発明による溝デザインでの油の流れを示す図である。 本発明による溝デザインの寸法を示す図である。 本発明による溝デザインの寸法を示す図である。

・パッドの分割部：少なくとも８つのパッドは、環状に配置されており、パッドの間に、それぞれ１つの分割溝がある（図６（６）、図９）
・パッド角度（図４（１））は、６０～１２０度である（詳細は、図８および図９を参照）
・パッド外縁は、周囲に沿って丸み付けされており、好ましくは、１ｍｍ以上である（図５（２））
・対称の十字型押し部（Ｘ字型押し部）は、台形状のパッド上にある（図７）。Ｘ字型押し部の交点は、ライニングパッドの中央にある。
・パッドの幅（３）対高さ（４）比は、２．５未満（好適には、２．１～２．４）である（図５）
・型押し部、すなわち型押し溝（５）の幅は、パッド間隔、すなわち分割溝（６）の幅より大きい（図６）
・Ｘ字溝角度（図６）：
上側／下側（７）：９０～１１０度、
右側／左側（８）：９０～１００度（好適には、８５～９５度）
・歯切部のパッドに対する位置合わせ：パッドへの直接注油（図７（９）、図９）
・分割部の角度（図９）は、１４０～１６０度で、重ね型押し部（７）、（８）の角度より大きい（Ｘ字溝角度、図６）
・分割部（分割溝の面積（６））の重ね型押し部（型押し溝（５）の面積）に対する比（図６）：少なくとも１：２、好適には１：２～１：４

国際公開第２０１６ １８０ ５４０（Ａ１）号の図１１、図１２とは異なり、本発明による溝デザインの場合、リング溝が存在せず、そこから以下の利点がもたらされる。
・摩擦力の印加改善と、存在するリング溝によって失われる熱質量の利用。
・ライニング材料の摩耗特性の改善。
・回転対称の台形ハニカムによって、冷却および潤滑の均一化がもたらされる。
・より効果的なオイル排出によって、摩擦値上昇が改善される。

米国特許第２００７ ００００ ７４７（Ａ１）号とは異なり、本発明による溝デザインは、油の搬送作用または滞留作用を補償するために、内部注油式摩擦システムの場合、パッド間で等しい溝幅の分割溝を有する。

また、本発明による溝デザインでは、摩擦システムの切り替え（開／閉）時に溝縁部の潤滑効果を低下させ、ハイドロプレーニングを防止するために、純粋に半径方向の溝は存在しない。

本発明による溝デザインは、台形ハニカムデザインと称してもよく、Ｘ字溝ハニカム型押し部を備えた台形パッドを有する。

重ね型押し部によって、打ち抜きされたパッドの繊維性の低下（ドラッグトルク低下）がもたらされる。

分割部（分割溝）と重ね型押し部（型押し溝）との比：分割数の比は、少なくとも１：２、好適には１：２～１：４である。それにより、摩擦システムの冷却と脱油との両立を図ることができる（図７を参照）。重ね型押し部の調整により、冷却油を適切に対向摩擦ディスクに導き（図７を参照）、それによって、対流熱伝達を改善することができる（冷却）。同時に、（潤滑油を使用する）ディスクの分離を開放状態で行うことができ、空気取り入れを改善することができる（ドラッグトルク低下）。

図１では、空気取り入れ２６が供給された体積流量２５を超過する場合に、搬送された体積流量２４によってどのように空気取り入れ２６が行われるかが具体的に示されている。この限度を超えると、隙間体積効率２６が低下し、潤滑隙間は、空気を含む。この限度を超えると、供給された体積流量２５は、空気を含む。図２の下側では、最大ドラッグトルク２７の場合に空気取り入れ２６が発生することが示されている。

図２では、応力が印加された摩擦部１５によって、ドラッグトルク曲線３０において、空気取り入れ２８の低回転数への変位がいかに達成されるかが示されている。図３で示された溝パターンによって、冷却媒体および／または潤滑媒体の搬送作用を改善することができる。

図３～図９では、溝デザインとも称される、本発明による溝パターン１０が示されている。溝パターン１０は、キャリアディスク１８上に配置された摩擦ライニングパッド１１、１２を含む。摩擦ライニングパッド１１、１２を備えたキャリアディスク１８は、摩擦ディスク１９と称される。

摩擦ライニングパッド１１、１２はすべて、丸み付けされた端部をもつ台形状構造を有する。摩擦ライニングパッド１１、１２は、円周方向に相互離間されているので、隣接する２つの摩擦ライニングパッド１１、１２間でそれぞれ１つの分割溝９、１３、１４が生じる。分割溝９、１３、１４は、キャリアディスク１８の深さに制限されている。

図３では、台形状の摩擦ライニングパッド１１の短い基部側が半径方向内側に配置されている。台形状の摩擦ライニングパッド１２の短い基部側は、半径方向外側に配置されている。そこから、分割溝９、１３は、図３で示されるように、半径に対して斜めに、それぞれ正反対の方向に配置されていることがもたらされる。

さらに、図３では、キャリアディスク１８は、歯１５と、歯１５の間の歯溝１６と、を備えた内歯部１７を有することが示されている。摩擦ライニングパッド１１、１２は、歯溝１６にそれぞれ割り当てられている。

さらに、摩擦ライニングパッド１１、１２には、Ｘ字型押し部４０が設けられている。図３では、摩擦ライニングパッド１２は、そのＸ字型押し部４０と共に、キャリアディスク１８の内歯部１７の歯溝１６に位置合わせされていることが示されている。

図４では、摩擦ライニングパッド１２は、Ｘ字型押し部４０と共に、全部で８つの型押しされた溝４１～４８を含むことが示されている。型押しされた溝４１～４４は、十字型に配置されており、摩擦ライニングパッド１２の中央にある円によって示されている中心４９によって、Ｘを表す。摩擦ライニングパッド１２は、中央に配置された対称軸線５０に対して左右対称である。

型押しされた溝４１～４４は、主溝または中央溝とも称される。型押しされた溝４５～４８は、縁溝または副溝とも称される。縁溝４５および４６は、摩擦ライニングパッド１２の台形状構造のために、常に完全に形成されているわけではない。

摩擦ライニングパッド１２の各パッド端部には、パッド内角１が割り当てられている。キャリアディスク１８上には、好適には少なくとも８つの台形状の摩擦ライニングパッド１１、１２が取り付けられている。パッド内角１の角度は、６０～１２０度である。

図５では、摩擦ライニングパッド１２の幅は、両矢印３によって示されている。摩擦ライニングパッド１２の高さは、図５で両矢印４によって示されている。摩擦ライニングパッド１２のすべての端部には、丸み半径２が設けられている。

図６では、摩擦ライニングパッド１２内で型押しされた溝４１の溝幅が、両矢印５によって示されている。両矢印６によって、分割溝１３の溝幅が示されている。すべての分割溝９、１３は、好適には、実質的に同じ溝幅６を有する。型押しされた溝４１～４８もまた、好適には、実質的に同じ溝幅５を有する。

両矢印７によって、型押しされた溝４３と型押しされた溝４４との間の溝角度が示されている。溝角度７は、半径内側または下側の溝角度７とも称される。同様に、型押しされた溝４１と型押しされた溝４２との間の溝角度７は、半径外側または上側の溝角度７とも称される。

両矢印８によって、図６の左側の、型押しされた溝４１と型押しされた溝４３との間の溝角度が示されている。型押しされた溝４２と型押しされた溝４４との間の同様の溝角度は、右側の溝角度と称される。左側の溝角度８および右側の溝角度７は、円周方向に対向する溝角度とも称される。

図７では、４つのパッド端部に参照符号３１～３４が割り当てられている。摩擦ライニングパッド１２のすべてのパッド端部３１～３４は、丸み付けされている。摩擦ライニングパッド１２は、その長い方の基部側が、キャリアディスク１８の内歯部１７の歯溝１６の中央に位置合わせされている。

矢印５９によって、流入する冷却媒体、特に油が示されている。油５９は、例えば、ディスクキャリア（図示せず）の外歯部を経由して供給される。図７では、矢印５１～５４によって、半径方向内側に供給された油５９が摩擦ライニングパッド１２のＸ字型押し部４０にどのように配分されるかが示されている。油５９は、次いで、摩擦ディスク１９の半径方向外側に流出する。

図８では、両矢印６１～６４および７１～７４によって、摩擦ライニングパッド１１および１２のパッド内角が示されている。パッド内角６１～６４の角度は、６１．５度、１１９．８度、１１９．８度、６１．５度である。摩擦ライニングパッド１２のパッド内角７１～７４の角度は、１１５．３度、１６３．４度、１６３．４度、１１５．３度である。

図９では、両矢印７７、７８によって、分割角度が示されている。分割角度７７は、１４７．５度であり、点鎖線７６と点鎖線７９との間に挟まれている。点鎖線７６は、半径方向に延びる、摩擦ライニングパッド１１の対称軸線と一致する。点鎖線７９は、図９内の摩擦ライニングパッド１１の左側脚部に沿って延在する。

分割角度７８は、１５７．５度であり、点鎖線５０と点鎖線８０との間に挟まれている。点鎖線５０は、半径方向に延びる、摩擦ライニングパッド１２の対称軸線と一致する。点鎖線８０は、図９内の摩擦ライニングパッド１２の右側脚部に接して延びる。

１ パッド内角
２ 丸み半径
３ 幅
４ 高さ
５ 溝幅
６ 溝幅
７ 溝角度
８ 溝角度
９ 分割溝
１０ 溝パターン
１１ 摩擦ライニングパッド
１２ 摩擦ライニングパッド
１３ 分割溝
１４ 分割溝
１５ 歯
１６ 歯溝
１７ 内歯部
１８ キャリアディスク
１９ 摩擦ディスク
２０ ｘ軸
２１ ｙ軸
２２ ｙ軸
２３ ｙ軸
２４ 搬送された体積流量
２５ 供給された体積流量
２６ 空気取り入れ
２７ ドラッグトルク
２８ 空気取り入れ
３０ ドラッグトルク曲線
３１ パッド端部
３２ パッド端部
３３ パッド端部
３４ パッド端部
４０ Ｘ字型押し部
４１ 型押しされた溝
４２ 型押しされた溝
４３ 型押しされた溝
４４ 型押しされた溝
４５ 型押しされた溝
４６ 型押しされた溝
４７ 型押しされた溝
４８ 型押しされた溝
４９ 中心
５０ 対称軸線
５１ 矢印
５２ 矢印
５３ 矢印
５４ 矢印
５７ 矢印
５８ 矢印
５９ 矢印
６１ パッド内角
６２ パッド内角
６３ パッド内角
６４ パッド内角
７１ パッド内角
７２ パッド内角
７３ パッド内角
７４ パッド内角
７６ 対称軸線
７７ 分割角度
７８ 分割角度
７９ 線
８０ 線

Claims (10)

1. 摩擦ディスク（１９）用の溝パターン（１０）であって、前記溝パターン（１０）は、摩擦ライニングパッド（１１、１２）を使用して形成されており、前記摩擦ライニングパッド（１１、１２）は、台形状構造を有する、溝パターン（１０）において、それぞれの摩擦ライニングパッド（１１、１２）は、型押しされた溝（４１～４８）を有することを特徴とする、溝パターン（１０）。
2. 前記溝パターン（１０）は、環状に配置された少なくとも８つの摩擦ライニングパッド（１１、１２）を含み、円周方向に隣接する２つの摩擦ライニングパッド（１１、１２）間にそれぞれ１つの分割溝（９、１３、１４）が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の溝パターン。
3. 前記摩擦ライニングパッド（１１、１２）内の前記型押しされた溝（４１～４８）は、前記分割溝（８、１３、１４）より大きい溝幅（５）を有することを特徴とする、請求項２に記載の溝パターン。
4. 前記分割溝（９、１３、１４）の面積の前記型押しされた溝（４１～４８）の面積に対する比は、少なくとも１：２、好適には１：２～１：４の間であることを特徴とする、請求項２または３に記載の溝パターン。
5. 前記摩擦ライニングパッド（１１、１２）は、それぞれ１つのＸ字型押し部（４０）を有し、前記Ｘ字型押し部（４０）の交点（４９）は、それぞれの摩擦ライニングパッド（１１、１２）に対して、中央に配置されてい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溝パターン。
6. 前記Ｘ字型押し部（４０）は、半径方向内側および半径方向外側で９０～１１０度の溝角度（７）を有し、前記Ｘ字型押し部（４０）は、円周方向に対向して、８０～１１０度または９０～１１０度の溝角度（８）を有することを特徴とする、請求項５に記載の溝パターン。
7. 前記摩擦ライニングパッド（１１、１２）は、各摩擦ライニングパッド（１１、１２）に関して、幅（３）の高さ（４）に対する比が２．５未満である幅（３）および高さ（４）を有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溝パターン。
8. 前記摩擦ライニングパッド（１１、１２）は、キャリアディスク（１８）の内歯部（１７）の歯溝（１６）に位置合わせされていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の溝パターン。
9. 前記摩擦ライニングパッド（１１、１２）の分割角度（７７、７８）は、１４０～１６０度であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の溝パターン。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の溝パターン（１０）用の摩擦ライニングパッド（１１、１２）。

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