JP2024512105A - 摩擦ライニングパッドによって形成された溝パターンを有する摩擦プレート - Google Patents

Abstract

本発明は、担体プレート（１８）と、第１のパッド形状を有する複数の第１の摩擦ライニングパッド（４１～４３）と、第２のパッド形状を有する複数の第２の摩擦ライニングパッド（５１～５３）と、を備える摩擦プレート（１９）に関し、環状溝パターン（１０）が、中心まで半径方向外側に配置された第１の摩擦ライニングパッド（４１～４３）と、半径方向内側に配置された第２の摩擦ライニングパッド（５１～５３）との配列によって製造されており、当該配列は、円周方向に繰り返され、分割溝（３１～３７）によって離隔しており、第１の摩擦ライニングパッド（４１～４３）と第２の摩擦ライニングパッド（５１～５３）とは、分割溝（３３、３４）によって互いに離隔している。第１の摩擦ライニングパッド（４１～４３）の第１のパッド形状は、半径方向外側に配置された三角形の形状と、半径方向中央に配置された菱形の形状との組み合わせとして設計され、好ましくは、三角形の形状と菱形の形状との間にエンボス溝（４０）が配置され、また第２の摩擦ライニングパッド（５１～５３）の第２のパッド形状は、三角形の形状とすぐ隣接する長方形の形状との組み合わせとして設計された、五角形の形状として設計される。

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルの特徴を有する摩擦プレート用の溝パターンに関する。

本文献での文脈ではパッド形状とも称される溝又は溝パターンは、移動要素が閉鎖しているときでも、油流によってプレートを冷却するために使用される。これらは油膜を突き破り、それにより、摩擦係数を安定させる。これにより、移動するときに所望の摩擦挙動が作成される。アイドリング挙動が改善され、ドラッグトルクが低減される。

本発明の適用範囲は、
湿式マルチプレートクラッチ及びブレーキが、従来のパワーシフト可能なトランスミッションにおいて、高負荷ドライブトレインにおける新規ハイブリッドモジュールにおいて、又はシフト可能なｅ－ａｘｌｅにおいて広く使用されており、それらは、高性能の高負荷構成要素を表している。自動車用途におけるドライブトレインのＣＯ２排出量の削減及び効率の改善に対する要求は、非常に重要である。移動要素における負荷非依存の損失を低減することに加えて、熱負荷及び好適な冷却が考慮されなければならない。摩擦プレートの溝パターンは、摩擦特性、熱管理、及び効率の間のトレードオフにおいて中心的な役割を果たす。（図１を参照）

欧州特許出願公開第３３５４９２１号明細書は、摩擦ライニングの内周と外周とを接続する溝を有する環状の湿式走行摩擦ライニングを開示している。

独国特許出願公開第１０２０１８００３８２９号明細書は、摩擦ライニングの内周と外周とを接続する溝を備えた環状の湿式走行摩擦ライニングを開示しており、摩擦ライニングの外周は、円形コースから逸脱したコースを有している。

本発明は、好適な溝パターンによって、摩擦プレートの場合のドラッグ損失を最小限に抑え（図２を参照）、冷却能力を向上させるという目的に基づいている。

本目的は、請求項１に記載の特徴を有する溝パターンによって達成される。

したがって、本発明による摩擦プレート用の溝パターンは、溝パターンが、第１のパッド形状を有する第１の摩擦ライニングパッドと、第２のパッド形状を有する第２の摩擦ライニングパッドとによって形成されており、溝パターンが、中心まで半径方向外側になるように配置された第１のパッド形状の配列と、半径方向内側になるように配置された第２のパッド形状の配列とが、円周方向に繰り返され、かつ分割溝によって離隔しているリング状の配列をもたらすことを提供し、第１のパッド形状及び第２のパッド形状が、分割溝によって互いに離隔している溝パターンであって、
第１のパッド形状が、三角形の、半径方向外側に配置された形状と、菱形の、半径方向中央に配置されたパッド形状との組み合わせとして設計され、第２のパッド形状が、三角形の形状と、すぐ隣接する長方形の形状との組み合わせとして設計された、五角形の形状として設計されることを特徴とする。

好ましい実施形態では、第１のパッド形状は、エンボス溝である。

特に好ましい実施形態では、エンボス溝は、半径方向外側になるように配置された三角形の形状と、半径方向中央になるように配置された菱形の形状との間に配置されている。

このようにして、ドラッグトルクが更に低減される。

溝パターンの更に好ましい例示的な実施形態では、パッドの角部における第１の摩擦ライニングパッドが、５～１２５度のパッド角度を有することを特徴とする。各パッドの角部には、パッドの内角が含まれている。

溝パターンの更に好ましい例示的な実施形態は、パッド外縁が、第１の摩擦ライニングパッド及び第２の摩擦ライニングパッドの全てのパッドの角部において、その周囲輪郭に沿って丸みを帯び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りの流量に関して有利であることが証明されている。

溝パターンの別の好ましい例示的な実施形態は、パッドの角部における丸い半径が１ミリ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りの流量に関して十分であることが証明されている。

溝パターンの別の好ましい例示的な実施形態は、第１の摩擦ライニングパッドが、各第１の摩擦ライニングパッドについて１．５未満の幅と高さとの比を有する幅及び高さを有することを特徴とする。第１の摩擦ライニングパッドの幅と高さとの比は、特に有利には１．１未満である。この幅と高さとの比は、摩擦プレートが回転可能である両方の回転方向に対して有利である。

溝パターンの別の好ましい例示的な実施形態は、第１の摩擦ライニングパッド及び第２の摩擦ライニングパッドが、全て同じ厚さを有することを特徴とする。第１の摩擦ライニングパッドの厚さは、エンボス溝の領域においてのみ低減される。

溝パターンの更に好ましい例示的な実施形態は、エンボス溝が、分割溝よりも小さい幅を有し、エンボス溝のエンボス深さは、摩擦ライニングパッドの厚さの最大５０パーセントに相当することを特徴とする。その結果、分割溝及びエンボス溝を通る流量に非常に効果的な影響を与えることができる。

溝パターンの別の好ましい例示的な実施形態は、第１の摩擦ライニングパッド及び第２の摩擦ライニングパッドが全て、内径及び外径を有する摩擦面を表し、分割溝とエンボス溝との全ての交点と、分割溝と分割溝との全ての交点との両方は、摩擦面内に配置されていることを特徴とする。摩擦面は、基本的に、内径及び外径を有する円環領域の形状を有する。摩擦面は、摩擦ライニングパッドで区切られ、公差を条件として、内直径と外直径との両方にサイズ偏差を有することができる。溝と溝との交点は、有利には摩擦面内にある。

溝パターンの別の好ましい例示的な実施形態は、第１の摩擦ライニングパッドのエンボス溝が、それぞれの第１の摩擦ライニングパッドの三角形の形状によって画定された分割溝と、７５～９０度の角度で交差することを特徴とする。特に好ましい度数の測定値は、７６．１度である。指定された角度範囲は、特許請求された溝パターンにおける油流の所望の影響に関して非常に効果的であることが証明されている。

溝パターンの別の好ましい例示的な実施形態は、第２の摩擦ライニングパッド間の分割溝が、第１の摩擦ライニングパッド間の分割溝よりも大きな溝幅を有することを特徴とする。これは、摩擦プレートが動作しているときの冷却及び／又は潤滑機能に関して有利である。

溝パターンの別の好ましい例示的な実施形態は、第２の摩擦ライニングパッド間の分割溝が、第１の摩擦ライニングパッド間の分割溝よりも大きな溝容積を有することを特徴とする。これは、摩擦プレートの動作中の冷却及び／又は潤滑機能に関しても有利である。

溝パターンの更に好ましい例示的な実施形態は、第２の摩擦ライニングパッドが、パッドの角部において６０～１５０度のパッド角を有することを特徴とする。このようにして、溝を通る流量を簡単な手段で具体的に調整することができる。

溝パターンの別の好ましい例示的な実施形態は、第２の摩擦ライニングパッドが、各第２の摩擦ライニングパッドについて１未満の幅と高さとの比を有する幅及び高さを有することを特徴とする。第２の摩擦ライニングパッドの、特に好ましい幅と高さとの比は、０．９３である。

溝パターンの別の好ましい例示的な実施形態は、全ての摩擦ライニングパッドが、同じ形状及びサイズを有することを特徴とする。これは、摩擦ライニングパッドの製造及び組み立てに関して有利であることが証明されている。同じ形状及びサイズという用語は、製造公差を含んでいる。

本発明はまた、上述のような溝パターン用の第１の摩擦ライニングパッド及び／又は第２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別売りで購入することができる。

本発明の更なる利点及び有利な構成は、以下の図面及びそれらの記載の主題である。

吸気とドラッグトルクとの関係を示す 対象物と改善点とを示す 本発明による溝設計、特にパッド１を示す 本発明による溝設計のパッド１の寸法を示す 本発明による溝設計のパッド１の寸法を示す 本発明による溝設計のパッド１とパッド２の寸法を示す 本発明による溝設計のパッド１の寸法を示す 本発明による溝設計、特にパッド２を示す 本発明による溝設計のパッド２の寸法を示す 本発明による溝設計のパッド２の寸法を示す 本発明による溝設計の寸法を示す 本発明による更なる溝設計を示す（鏡映）

パッド１（図３～図７、図１１、図１２）
・パッド角度（図４（１））は、５～１２５度（詳細は図１１を参照）。
・パッド外縁は、円周に沿って丸みを帯びており、好ましくは≧１ｍｍである（図５（２））。
・パッド１の設計：エンボス溝（図６（６））の中央エンボス加工により、半径方向外側には三角形のパッド面、半径方向中央には四角形（菱形）のパッド面が形成され、それらの各々にエンボス加工は施されていない。
・パッド幅（３）と高さ（４）との比は、１．５未満（好ましくは１．１）である（図５）。
・エンボス溝の幅（図６（６））＜分割溝の幅（図６（５）、図１１）、すなわち、すぐ隣接するパッド１間又はパッド１とパッド２との間のパッド間隔である。
・最大エンボス深さは、ライニング厚さの半分、すなわち、エンボス加工されていないパッド領域の最大半分である。
・エンボス溝（図６（６））と分割溝（図６（５））との間の角度（図６（７））は、７５度～９０度であり、好ましくは７６．１度である。
・エンボス溝（図６（６））と分割溝（図６（５））との交点（図７（８）の上部）は、外径（図７、上方の一点鎖線）以内にある（よりも小さい）。パッド１の菱形と、直接隣接するパッド２との間の分割溝と分割溝との交点（図７（下方の８））は、内径が大きくなっている（図７、下方の一点鎖線）。
・入口溝の溝容積（図６（９））＞出口溝の溝容積（図６（５））である

パッド２（図３、図６、図８～図１１、図１２）
・パッド角度（図９（１））は、６０～１５０度（詳細は図１１を参照）である
・パッド外縁は、円周に沿って丸みを帯びており、好ましくは≧１ｍｍである（図１０（２））
・パッド２の基本的な形状は、五角形の形状として実装されており、これは、三角形の形状とすぐ隣接する長方形の形状との組み合わせとして実装されている（図３、図６、図８～図１１）。
・パッド幅（３）と高さ（４）との比は、１未満（好ましくは０．９３）である（図１０）

パッド形状の最適化を通じて生産品質が最適化される。

摩擦システムの開放状態において、繊維性及びエッジ品質が向上し、したがってドラッグトルクが低減される（特に、カットエッジの代わりにエンボス溝の使用を通じて）

パッドエッジ及びパッドの角部の耐用期間にわたる摩耗挙動は堅牢である。エッジ形状（低丸み（１））の維持は、堅牢で一貫した流体力学的挙動（潤滑ウェッジ）、したがって安定した摩擦特性につながる。制御の適用努力が低減される。

半径方向の冷却能力分布の最適化：溝容積は、外側に向かって減少し（溝の内側（９）及び溝の外側（５）又はエンボス加工（６）を参照）、溝の充填度（内側から外側へ）が増加し、したがってスチールプレートから油への熱伝達が改善される。

図１２は、本発明による更なる溝設計を示す。以前の表示と比較すると、これは、例えば、放射状の線での鏡映の結果である。

図１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を備えた湿式走行マルチプレートクラッチ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。好適な単位での体積流量が、ｙ軸２１にプロットされている。好適な単位でのギャップ充填レベルが、ｙ軸２２上に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１は、供給体積流量２５を超えた場合に、搬送体積流量２４によって吸気２６がどのように影響を受けるかを示す。この制限から、ギャップ充填レベル２６は減少し、プレート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、供給体積流量２５には空気が含まれることになる。図２の一番下は、吸気２６が最大ドラッグトルク２７で発生することを示す。

図２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。冷却媒体及び／又は潤滑媒体の搬送行動は、図３に示す溝パターンによって改善することができる。

溝設計とも称される溝パターン１０を図３～図１２に示す。図１～図１１では、溝パターン１０は、第１の摩擦ライニングパッド４１、４２、４３と、第２の摩擦ライニングパッド５１、５２、５３と、を備える。

図１２に示す溝パターン１０は、図３と同じ第１の摩擦ライニングパッド５１、５２、５３を備える。しかしながら、図１２の溝パターン１０は、図３の第１の摩擦ライニングパッド４１～４３と比較して鏡面反転して配置された第１の摩擦ライニングパッド６１、６２、６３を備える。それ以外の点では、摩擦ライニングパッド６１～６３は、摩擦ライニングパッド４１～４３に対応している。

図４では、摩擦ライニングパッド４２を拡大して示す。他の第１の摩擦ライニングパッド４１及び４３と同様に、摩擦ライニングパッド４２は、三角形の形状４４と菱形の形状４５とで構成されている第１のパッド形状を有する。第１の摩擦ライニングパッド４２には、三角形の形状４４と菱形の形状４５との間にエンボス溝４０が形成されている。

図９では、第２の摩擦ライニングパッド５２を拡大して示す。他の第２の摩擦ライニングパッド５１、５３と同様に、第２の摩擦ライニングパッド５２は、第２のパッド形状、すなわち、三角形の形状５６と長方形の形状５７とで構成されている五角形の形状５５を有する。三角形の形状５６の頂点は、半径方向外側に向けられる。

図３では、第１の摩擦ライニングパッド４１～４３及び第２の摩擦ライニングパッド５１～５３が、担体プレート１８に接着されて、摩擦プレート１９を表していることがわかる。第１の摩擦ライニングパッド４１～４３及び第２の摩擦ライニングパッド５１～５３は、分割溝３１～３７が形成されるように配置され、かつ互いに離隔しており、その深さは、担体プレート１８によって制限される。

分割溝３１～３７とは対照的に、エンボス溝４０は、深さがより小さい。エンボス溝４０の深さは、摩擦ライニングパッド４２の厚さの最大限でも５０パーセントである。分割溝３１～３７の深さは、摩擦ライニングパッド４１～４３、５１～５３、６１～６３の厚さに対応している。

スチールプレートを用いたいくつかのプレート１９が、プレートクラッチのプレートパックに配置されている。通常、マルチプレートクラッチが動作しているとき、割り当てられたスチールプレートがそれぞれの摩擦プレートよりも速く回転する。

摩擦ライニングパッド４２及び５２のパッド内角１を図４及び図９に示す。図１１では、パッド内角１に個々の参照番号８１～８８が付されている。

パッド内角８１は、５１．２度である。パッド内角８２は、１２１．３度である。パッド内角８３は、１１０．８度である。パッド内角８４は、６９．２度である。パッド角度８５は、７．５度である。パッド内角８６は、６１．７度である。パッド内角８７は、１４５．４度である。パッド内角８８は、９３．８度である。

摩擦ライニングパッド４２及び５２の例を使用すると、図５及び図１０は、全ての第１の摩擦ライニングパッドと全ての第２の摩擦ライニングパッドとが丸い半径２を有することを示す。丸い半径２は、好ましくは１ミリ以上である。

加えて、摩擦ライニングパッド４２及び５２の幅３及び高さ４は、図５及び図１０において両方向の矢印で示されている。対応する幅３と高さ４との比は、第１の摩擦ライニングパッド４１～４３では、好ましくは１．１であり、第２の摩擦ライニングパッド５１～５３では、好ましくは０．９３である。

図６では、両方向の矢印５、６、及び９は、分割溝３１、エンボス溝４０、及び分割溝３７の幅を示す。第２の摩擦ライニングパッド５２と５３との間の分割溝３７は、半径方向内側に開口しており、したがって、マルチプレートクラッチの動作中に油が通って入る入口溝とも称される。同様に、半径方向外側に開口した溝３１及び４０は、出口溝と称することもできる。入口溝３７の溝幅９は、出口溝３１、４０の溝幅５、６よりも大きい。

加えて、図６では、分割溝３１とエンボス溝４０との間に両方向の矢印で分岐角度７が示されている。エンボス角度７とも称される分岐角度７は、好ましくは７６．１度である。

図７では、基準線７５及び７６は、担体プレート１８上の摩擦ライニングパッドの溝パターン１０によって表される摩擦面７０の内径及び外径を示す。溝の全ての交点８、７１～７４が摩擦面７０内にあることが重要である。

エンボス溝４０は、交点７１において分割溝３２と交差している。交点７２において、エンボス溝４０は、分割溝３４と交差している。分割溝３２及び３５は、交点７３で交差している。分割溝３４及び３５は、交点７４で交差している。

交点７１は、外径７６の近傍において半径方向外側に位置しているが、依然として摩擦面７０内にある。同様に、交点７４は、内径７５の近くに位置しているが、やはり依然として摩擦面７０内にある。

図８では、破線の円弧１１、１２、１３によって３列が示されており、第１の摩擦ライニングパッド４１～４３及び第２の摩擦ライニングパッド５１～５３の２つのパッド形状が示されている。第２の摩擦ライニングパッド５１～５３は、３列の溝パターン１０の１列目を表している。第１の摩擦ライニングパッド４１～４３の菱形の形状は、３列の溝パターン１０の２列目又は中央列を表している。第１の摩擦ライニングパッド４１～４３の三角形の形状は、３列の溝パターン１０の３列目を表している。

１ パッド内角
２ 曲線半径
３ 幅
４ 高さ
５ 溝幅
６ 溝幅
７ 分岐角度
８ 交点
９ 溝幅
１０ 溝パターン
１１ １列目
１２ ２列目
１３ ３列目
１８ 担体プレート
１９ 摩擦プレート
２０ ｘ軸
２１ ｙ軸
２２ ｙ軸
２３ ｙ軸
２４ 搬送体積流量
２５ 供給体積流量
２６ 吸気
２７ ドラッグトルク
２８ 吸気
３０ ドラッグトルク曲線
３１ 分割溝
３２ 分割溝
３３ 分割溝
３４ 分割溝
３５ 分割溝
３６ 分割溝
３７ 分割溝
４０ エンボス溝
４１ 第１の摩擦ライニングパッド
４２ 第１の摩擦ライニングパッド
４３ 第１の摩擦ライニングパッド
４４ 三角形の形状
５１ 第２の摩擦ライニングパッド
５２ 第２の摩擦ライニングパッド
５３ 第２の摩擦ライニングパッド
５５ 五角形の形状
５６ 三角形の形状
５７ 長方形の形状
６１ 第１の摩擦ライニングパッド
６２ 第１の摩擦ライニングパッド
６３ 第１の摩擦ライニングパッド
７０ 摩擦面
７１ 第１の交点
７２ 第２の交点
７３ 第３の交点
７４ 第４の交点
７５ 内直径
７６ 外直径
８１ 角度
８２ 角度
８３ 角度
８４ 角度
８５ 角度
８６ 角度
８７ 角度
８８ 角度

Claims (10)

1. 摩擦プレート用の溝パターン（１０）であって、前記溝パターン（１０）が、
   第１のパッド形状を有する第１の摩擦ライニングパッド（４１～４３、６１～６３）と、
   第２のパッド形状を有する第２の摩擦ライニングパッド（５１～５３）と、によって形成されており、
   前記溝パターン（１０）が、中心まで半径方向外側に配置された第１のパッド形状の配列と、半径方向内側に配置された第２のパッド形状の配列とが、円周方向に繰り返され、かつ分割溝（３１～３７）によって互いに離隔している配列を通じて環状であり、
   前記第１のパッド形状及び前記第２のパッド形状が、分割溝（３３、３４）によって互いに離隔している溝パターンであって、
   前記第１のパッド形状が、半径方向外側に配置された三角形の形状（４４）と、半径方向中央に配置された菱形の形状（４５）との組み合わせとして設計され、
   前記第２のパッド形状が、三角形の形状（５６）と、すぐ隣接する長方形の形状（５７）との組み合わせとして具現化される、五角形の形状（５５）として具現化されることを特徴とする、溝パターン。
2. 前記第１のパッド形状が、エンボス溝（４０）を有することを特徴とする、請求項１に記載の溝パターン。
3. 前記エンボス溝（４０）が、前記三角形の、半径方向外側に配置された形状（４４）と、前記菱形の、半径方向中央に配置された形状（４５）との間に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の溝パターン。
4. 前記第１の摩擦ライニングパッド（４１～４３、６１～６３）が、パッドの角部において、５～１２５度のパッド角度（１）を有することを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の溝パターン。
5. 前記第１の摩擦ライニングパッド（４１～４３、６１～６３）が、各第１の摩擦ライニングパッド（４１～４３、６１～６３）について１．５未満の幅（３）と高さ（４）との比を有する幅（３）及び高さ（４）を有することを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の溝パターン。
6. 前記第１の摩擦ライニングパッド（４１～４３、６１～６３）及び前記第２の摩擦ライニングパッド（５１～５２）が、内径（７５）及び外径（７６）を有する摩擦面（７０）を表し、前記分割溝（３２、３４）と前記エンボス溝（４０）との全ての交点（７１、７２）と、前記分割溝（３２、３４）と分割溝（３４、３５）との全ての交点（７３、７４）との両方が、前記摩擦面（７０）内に配置されていることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の溝パターン。
7. 前記第１の摩擦ライニングパッド（４１～４３、６１～６３）の前記エンボス溝（４０）が、それぞれの前記第１の摩擦ライニングパッド（４１～４３、６１～６１）の前記三角形の形状によって境界された分割溝（３１、３２）と、７５～９０度の角度で交差することを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の溝パターン。
8. 前記第２の摩擦ライニングパッド（５１～５３）間の分割溝（３６、３７）が、前記第１の摩擦ライニングパッド（４１～４３、６１～６３）間の分割溝（３１、３２）よりも大きな溝幅（９）を有することを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の溝パターン。
9. 前記第２の摩擦ライニングパッド（５１～５３）が、パッドの角部において、６０～１５０度の角度のパッド角度（１）を有することを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の溝パターン。
10. 前記第２の摩擦ライニングパッド（５１～５３）が、各第２の摩擦ライニングパッド（５１～５３）について１未満の幅（３）と高さ（４）との比を有する幅（３）及び高さ（４）を有することを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の溝パターン。

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