JP5292401B2

JP5292401B2 - 摩擦面にジグザク状または波状の周方向の溝を備える摩擦部

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Publication number: JP5292401B2
Application number: JP2010520430A
Authority: JP
Inventors: エミリオ・ファブリシウス; フォルカー・ライネルス
Original assignee: ボーグワーナーインコーポレーテッド
Priority date: 2007-08-15
Filing date: 2008-05-31
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2028-05-31
Also published as: CN101743408B; US8474590B2; CN101743408A; EP2185833B1; EP2185833A1; JP2010535996A; KR101462245B1; US20120118696A1; WO2009021569A1; KR20100059831A

Description

本発明は、内縁および外縁を有する環状摩擦面を有する、摩擦式動作装置、例えば多板クラッチ用の摩擦部、例えば摩擦板に関し、その摩擦面には、半径方向内側の変曲点と半径方向外側の変曲点との間にジグザクにまたは波状に延在する第１の包囲溝が設けられている。

従来技術には、摩擦式動作装置、具体的には多板クラッチのプレート用の摩擦部が記載されており、それらは実質的に、環状の摩擦ライニングキャリアと、環状摩擦面を形成するように摩擦ライニングキャリアの少なくともの片側に取り付けられている摩擦ライニングとで構成されている。摩擦ライニングは一般的に、紙を含有する材料から製造された繊維材料、またはカーボンで構成されている。対照的に、摩擦ライニングキャリアは、通常シートメタル部品によって形成される。シフトプロセス中、具体的には、多板クラッチまたは前記タイプの摩擦部を有する多板ブレーキの持続的なスリップ動作中に摩擦面が接触することにより発生する高温を低減することを可能とするために、またはこれに対応して大量の熱を放散可能とするために、公知の摩擦部は従来、好適な冷却および潤滑媒体、好ましくはオイルの流れによる影響を受ける。冷却および潤滑媒体を好都合に供給・排出可能とするために、摩擦ライニングの摩擦面には溝が設けられていることが多く、それらの溝は、摩擦ライニングにエンボス加工されているか、または摩擦ライニングの個々の摩擦ライニングセグメント間に配置されているかのいずれかである。

例えば、内縁および外縁を有する環状摩擦面を有し、摩擦面に、半径方向内側の変曲点と半径方向外側の変曲点との間をジグザクにまたは波状に延在する第１の包囲溝が設けられている摩擦ライニングが知られている。しかしながら、前記タイプの包囲溝を有する公知の摩擦部には欠点がいくつかある。特に、包囲溝の半径方向外側に配置されている摩擦ライニングの構成要素が特に重摩耗を受け、これが、比較的高速な周速度および前記領域での関連する比較的高い温度に起因し得ることが判明している。それゆえ、包囲溝の外側に配置された摩擦ライニングの部分は、摩擦式動作装置が特に高速の回転速度で動作していると、定期的に発火する傾向にある。さらに、公知の摩擦部を使用したときの、摩擦式動作装置の被制御性が限られていることが判明している。そのうえ、公知の溝パターンは高いドラグトルクを生じ、摩擦式動作装置の摩擦部が互いに摩擦係合していない場合でも望ましくないトルクの伝達が発生し得る。

それゆえ、本発明の目的は、摩擦面に溝パターンを有し、その溝パターンによって摩擦面または摩擦ライニングの摩耗を低減させ、ドラグトルク（ｄｒａｇｔｏｒｑｕｅ）を低減しおよび前記タイプの摩擦部を有する摩擦式動作装置の被制御性を高める、摩擦式動作装置用の摩擦部を創出することにある。

前記目的を、請求項１に規定した特徴によって達成する。従属請求項は、本発明の有利な実施形態に関する。

本発明による摩擦部は、摩擦式動作装置用に設計されている。摩擦部は、例えば多板クラッチまたは多板ブレーキ用の摩擦板とし得る。摩擦部は環状摩擦面を有する。環状摩擦面を、例えば摩擦部自体によって、または摩擦部に取り付けられた摩擦ライニングによって形成し得る。環状摩擦面は、内縁すなわち半径方向内側に向いている縁、および外縁すなわち半径方向外側に向いている縁を有し、摩擦面には第１の包囲溝が設けられており、その溝は、例えば冷却および潤滑媒体を供給および排出する働きをし得る。ここで、包囲溝は、特に、周方向に連続し、好ましくは周方向に閉成しており、特に好ましくは環状設計である溝を意味することを理解されたい。第１の包囲溝は、環状摩擦面において半径方向内側の変曲点と半径方向外側の変曲点との間をジグザクにまたは波状に延在する。冷却および潤滑媒体を第１の包囲溝に対して供給したり排出したりすることを可能とするために、摩擦面には、摩擦面の内縁から外側の変曲点まで延在する複数の第２の溝が設けられている。それゆえ、例えば、前記第２の溝を介して半径方向外側の方向に冷却および潤滑媒体を第１の包囲溝に供給することが可能となる。対照的に、半径方向内側の方向に冷却および潤滑媒体の供給が行われる場合には、前記第２の溝を介して冷却および潤滑媒体を第１の包囲溝から排出させ得る。さらに、摩擦面には、外縁から第１の包囲溝まで延在する複数の第３の溝が設けられ、第３の溝は、変曲点間の開口点において第１の包囲溝に開口している。それゆえ、半径方向外側の方向に冷却および潤滑媒体の供給が行われる場合には、第３の溝は冷却および潤滑媒体を第１の包囲溝から排出させる働きをし得る。対照的に、半径方向内側の方向に冷却および潤滑媒体の供給が行われる場合には、第３の溝は冷却媒体を第１の包囲溝に供給する働きをし得る。

第２の溝が外側の変曲点まで延在する一方、変曲点において第３の溝が第１の包囲溝に開口するため、摩擦式動作装置において使用される場合に、前記摩擦式動作装置に対するとりわけ良好な制御性を意外にももたらす摩擦部が形成される。さらに、第１の包囲溝の外側の半径方向に配置される摩擦面の領域における、温度によって誘発された摩耗挙動を著しく改善する。それゆえ、第１の包囲溝の外側の半径方向に配置される摩擦面の領域は、摩擦面に包囲溝を備える従来の摩擦部と比べて、温度によって誘発された摩耗をあまり受けない。それゆえ、本発明による溝パターンは、第１の包囲溝に関して、環状摩擦面の半径方向外側および半径方向内側の領域を同様に効果的に冷却する。さらに、第２の溝を介して半径方向外側の方向に冷却および潤滑媒体を第１の包囲溝に供給することにより、外側の変曲点において動圧力を発生させ、その動圧力はドラグトルクを低減し得る。

本発明による摩擦部の有利な一実施形態では、第１の包囲溝は、外側の変曲点から内側の変曲点まで１つの周方向に延在する複数の第１の溝部分と、内側の変曲点から外側の変曲点まで同じ周方向に延在する複数の第２の溝部分とを含む。ここで、および以下、変曲点は、第１の包囲溝にある、第１の包囲溝内で冷却および潤滑媒体の半径方向の流れ方向が変化する点であると理解されたい。

第１の包囲溝は、基本的には、第１の溝部分および第２の溝部分が湾曲したまたは弓状の設計である波状設計とし得る。しかしながら、本発明による摩擦部のさらに有利な実施形態では、第１の包囲溝の第１の溝部分および第２の溝部分が直線的な設計である場合に、前記タイプの摩擦部によって摩擦式動作装置を特に効果的に冷却し、かつその装置の被制御性が持続的に改良されたことが分かっている。それゆえ、このように形成されたジグザク状の第１の包囲溝は、冷却性および被制御性の双方を改善する。さらに、このようにして、ドラグトルクをさらに低減させることも可能である。これは、とりわけ、冷却および潤滑媒体を半径方向外側の方向に供給する場合に外側の変曲点における動圧力が高まるためである。

本発明による摩擦部の特に有利な一実施形態では、第１の包囲溝の外側の半径方向に配置された環状摩擦面の領域において特に効果的な冷却を得るために、第１の包囲溝の第１の溝部分に開口する第３の溝、および第１の包囲溝の第２の溝部分に開口する第３の溝の双方が設けられる。

本発明による摩擦部の特に有利な一実施形態では、特に冷却および潤滑媒体が半径方向外側の方向に供給される場合、第１の包囲溝の外側の半径方向に設けられた環状摩擦面の領域において効果的な冷却を得るために、摩擦面にはまた、内縁から内側の変曲点まで延在する第４の溝が設けられる。さらに、第４の溝は、第１の包囲溝を完全に満たすような働きをし、それは、冷却のみならずドラグトルクにも好ましい影響を及ぼす。さらに、摩擦式動作装置の被制御性を前記タイプの摩擦部によって改善することが分かっている。

本発明による摩擦部の特に有利な一実施形態では、摩擦面にはまた、内側の変曲点から半径方向内側に延在する第１のブラインド溝が設けられる。ここで、第１のブラインド溝は、第１の包囲溝の外側の半径方向に配置された摩擦面の領域の、温度によって誘発された摩耗挙動に対して、意外にも好ましい影響を有する。特に、第１の包囲溝の半径方向外側に配置されかつ内側の変曲点に割り当てられたかまたは隣接する領域または摩擦ライニングセグメントをとりわけ効果的に冷却し、前記領域またはセグメントが、温度によって誘発された少量の摩耗を受けるだけであるようにすることを観察することが可能である。このようにして、摩擦ライニングまたは摩擦面の使用寿命を持続的に長くすることができる。

本発明による摩擦部の特に有利な一実施形態では、摩擦部の摩擦面全体をとりわけ効果的に冷却しかつ潤滑させるために、周方向に連続する内側の変曲点を、いずれの場合も交互に第１のブラインド溝または第４の溝に割り当てる。第１のブラインド溝が、ある内側の点に設けられ、第４の溝が、周方向においてそれに続く内側の変曲点に設けられ、別の第１のブラインド溝が、それに続く内側の変曲点に設けられる、などを意味することを理解されたい。

摩擦式動作装置が、本発明による摩擦部のさらに好ましい実施形態を有し、第１の包囲溝の、外側の変曲点において接合される第１の溝部分および第２の溝部分が、１３０°超の内角をなす場合に、前記摩擦式動作装置をとりわけ効果的に制御し得ることが分かっている。ここで、内角の大きさは１４０°〜１４５°であることが好ましい。

本発明による摩擦部の別の有利な実施形態によれば、変曲点における第１の包囲溝の溝横断面は、第１の包囲溝の第１の溝部分および第２の溝部分の溝横断面と同じ大きさである。このようにして、ドラグトルクに対抗する動圧力が、変曲点、特に内側の変曲点において高まることを適切に可能とするが、ここで、冷却および潤滑媒体リザバーに永久的に蓄積される必要はない。

本発明による摩擦部の別の有利な実施形態では、第２の溝および／または第４の溝の最小溝横断面は、第３の溝の最小溝横断面よりも大きいかまたは小さく、好ましくは大きい。ここで、溝横断面は、それぞれの溝の断面積を指し、溝横断面は、それぞれの溝が延在する方向に対して横方向の平面にある。それゆえ、第２の溝および／または第４の溝を介して半径方向外側の方向に冷却および潤滑媒体の供給を行う場合、第２の溝および／または第４の溝の最小溝横断面は、ドラグトルクに対抗する動圧力を得るために、変曲点の領域、特に外側の変曲点の領域において第３の溝の最小溝横断面よりも大きい必要がある。冷却および潤滑媒体を半径方向内側の方向に供給する場合には、第２の溝および／または第４の溝および第３の溝の寸法をそれぞれ逆にする必要がある。

本発明による摩擦部の別の好ましい実施形態によれば、第２の溝および／または第４の溝の最小溝横断面は、第３の溝の最大溝横断面よりも大きい。このようにして、第１の包囲溝の領域において、それゆえ第１の包囲溝の外側の半径方向に設けられた摩擦面の領域においてもとりわけ効果的に温度を低下させる。これは特に、第１の包囲溝内に冷却および潤滑媒体をゆっくりと流すことによって、熱の吸収を高めることができるためである。

本発明による摩擦部の別の好ましい実施形態では、実質的に回転方向とは関係なく第１の包囲溝に対して冷却および潤滑媒体を供給および排出できるようにするために、第２の溝、第３の溝、第４の溝および／またはブラインド溝は、摩擦部の放射状の線に沿って延在している。ここで、前記溝は、好ましくは放射状の線に沿って直線的に延在し、摩擦部を回転方向とは関係なく、摩擦式動作装置に挿入できるようになっており、不適切な組み立てを防止する。

本発明による摩擦部の別の有利な実施形態では、摩擦部は、例えば金属板または鋼で構成された環状ディスク製とし得る摩擦ライニングキャリアを有し、摩擦ライニングキャリアに取り付けられた摩擦ライニングによって摩擦面が形成されている。摩擦ライニングを、例えば摩擦ライニングキャリアに接着接合された摩擦ライニングとし得る。しかしながら摩擦ライニングは一体形の設計のものではなく、むしろ複数の離間した摩擦ライニングセグメントで構成されており、それらのセグメントの間に第１の包囲溝、第２の溝および第３の溝、適切な場合には第４の溝も設ける。上述の溝がエンボス加工されている一体形の摩擦ライニングとは対照的に、ここで使用されるセグメント化された摩擦ライニングには、特に高価な紙製の摩擦ライニングの場合に、摩擦ライニングの製造において消費する材料が少なく、それにより、かなりコストを削減できるという利点がある。それゆえ、摩擦面が実際に形成される箇所にのみ摩擦ライニング材料を使用し、溝の領域では摩擦ライニング材料を省略し、ここではその基部を摩擦ライニングキャリアによって形成する。さらに、セグメント化された摩擦ライニングの厚さは、エンボス加工された溝を備える一体形の摩擦ライニングよりも薄い。溝のエンボス加工はさらに、溝の縁領域における摩擦ライニングの厚さを厚くし得る。これは、セグメント化された摩擦ライニングの場合には実質的に解消され、所望の摩擦ライニングセグメントを有する摩擦ライニングは、前記タイプの摩擦部を有する、摩擦式動作装置の被制御性を高める。

従来技術から公知の摩擦部の場合、摩擦面の外縁の出口開口部または入口開口部において、および摩擦面の内縁の入口開口部または出口開口部において、隣接する摩擦ライニングセグメントの損傷が発生することが多い。これを回避するために、本発明による摩擦部の特に好ましい実施形態では、摩擦ライニングは、第１の包囲溝に対して、半径方向外側の摩擦ライニングセグメント、すなわち第１の包囲溝の外側の半径方向に配置された摩擦ライニングセグメントと、従って第１の包囲溝内の半径方向に配置された半径方向内側の摩擦ライニングセグメントとを有し、第３の溝の方に面する外側の摩擦ライニングセグメントの縁、および第２の溝および／または第４の溝の方に面する内側の摩擦ライニングセグメントの縁は、少なくとも２ｍｍ、好ましくは３ｍｍ超の縁の長さを有する。縁の長さが少なくとも２ｍｍの場合、摩擦ライニングセグメントがパンチアウトされるときに、対応する溝の方に面する明確な縁を確実に形成できる。さらに、動作中、摩擦ライニングキャリアに取り付けられた摩擦ライニングセグメントが、ひび割れたり引き裂かれたりすることなく、前記縁の領域に接着されたままとなることが保証される。これに関連して、縁の長さが３ｍｍ超である縁が、とりわけ上手くいくことが分かっている。さらに、摩擦面の内縁および外縁から第１の包囲溝までの間隔により、摩擦部または摩擦面をとりわけ効果的に冷却することとなる。

本発明による摩擦部の別の好ましい実施形態では、温度によって誘発された摩耗から外側の摩擦ライニングセグメントをさらに保護するために、外側の摩擦ライニングセグメントはいずれの場合も摩擦面の部分的な摩擦面を形成し、その部分的な摩擦面は、６０ｍｍ²よりも小さく、好ましくは５０ｍｍ²よりも小さい。特に、摩擦面には、外側の摩擦ライニングセグメントの部分的な摩擦面が６０ｍｍ²よりも小さいサイズを自動的に生じるように、変曲点および開口点を配置する必要がある。ここで、部分的な摩擦面が５０ｍｍ²よりも小さい外側の摩擦ライニングセグメントによって、温度によって誘発された摩耗挙動がとりわけ良好となった。内側の摩擦ライニングセグメントによっても上述の利点を得るために、内側の摩擦ライニングセグメントもまた、いずれの場合も摩擦面の部分的な摩擦面を形成し、その部分的な摩擦面は、６０ｍｍ²よりも小さく、特に好ましくは５０ｍｍ²よりも小さいことが好ましい。

本発明による摩擦部の別の好ましい実施形態では、変曲点および開口点の相互の配置に、より柔軟性を持たせるために、外縁から半径方向内側に延在する第２のブラインド溝も設けられる。第２のブラインド溝があるため、外側の摩擦ライニングセグメントによって形成された部分的な摩擦面はさらに小さくなるか、または上述の有利な寸法にまで小さくなる。それゆえ、外側の摩擦ライニングセグメントの、温度によって誘発された摩耗挙動を、第２のブラインド溝によってさらに改善し得る。さらに、半径方向外側の方向に冷却および潤滑媒体を供給する場合、外縁に設けられた第２のブラインド溝の領域においてアンダープレッシャーが発生し得る一方、第３の溝の出口開口部にオーバープレッシャーが発生し得る。このように、第３の溝の出口開口部の領域から第２のブラインド溝の領域に冷却および潤滑媒体を吸い上げ、その結果、特に外側の摩擦ライニングセグメントにおいてとりわけ良好な冷却作用が得られる。

第１の包囲溝がジグザク状のまたは波状の設計であるために、内側の変曲点に割り当てられるかまたは隣接する外側の摩擦ライニングセグメントは、外側の変曲点に割り当てられた外側の摩擦ライニングセグメントよりも大きな部分的な摩擦面を有する。それにもかかわらず、本発明による摩擦部の別の好ましい実施形態では、全体的に好ましいサイズの部分的な摩擦面を備える外側の摩擦ライニングセグメントを得るために、第２のブラインド溝は、内側の変曲点に割り当てられた外側の摩擦ライニングセグメントに、特に好ましくは内側の変曲点に割り当てられた外側の摩擦ライニングセグメント全てに設けられる。

本発明による摩擦部の別の有利な実施形態では、第１に、第１のブラインド溝および／または第２のブラインド溝の領域の摩擦部を効果的に冷却可能とするために、第２に、第１のブラインド溝および／または第２のブラインド溝内の冷却および潤滑媒体を定期的に交換可能とするために、第１のブラインド溝および／または第２のブラインド溝を、半径方向内側の方向にテーパ状にする。

本発明による摩擦部の上述の実施形態に関して、本発明による摩擦部の別の好ましい実施形態は、第１のブラインド溝および／または第２のブラインド溝の縁が２０°〜２５°の角度をなすことが有利であることが分かっている。ここで、上述の利点は、第１のブラインド溝および／または第２のブラインド溝の縁が２２°〜２３°の角度をなす実施形態において、とりわけ明白であった。

本発明による摩擦部の別の有利な実施形態では、内側の変曲点を、第１の半径である内側円に配置し、かつ外側の変曲点を、第２の半径である外側円に配置し、各円は互いに同心状に配置されており、第１の半径は第２の半径よりも小さい。

本発明による摩擦部の別の好ましい実施形態では、開口点を、第３の半径を有する挿入円に配置し、挿入円を、内側円および外側円に対して同心状に配置し、かつ第３の半径は第１の半径よりも大きくかつ第２の半径よりも小さい。挿入円は、好ましくは平均円である、すなわち、第３の半径と第１の半径との間の差が、第２の半径と第３の半径との間の差に対応する。変曲点および開口点の前記配置により、前記タイプの摩擦部を有する、摩擦式動作装置のとりわけ良好な被制御性をもたらす。

本発明による摩擦部の別の有利な実施形態では、摩擦面の内縁は、第１の周円の半径である内周円に沿って延在し、かつ摩擦面の外縁は、第２の周円の半径である外周円に沿って延在し、各周円は互いに同心状に、かつ好ましくは内側円および外側円に対しても同心状に配置される。このように、内縁から外側の変曲点まで延在する第２の溝は、いずれの場合も同じ長さを有し得、適切な場合に設けられ得かつ内縁から内側の変曲点まで延在する第４の溝も、同じ長さを有する。このようにして、第１の包囲溝に冷却および潤滑媒体を確実に均一に供給する。

異なる実施形態に関して上述したように、動作中、または摩擦ライニングセグメントがパンチアウトされかつ取り付けられるときも、隣接する摩擦ライニングセグメントの縁が損傷されないようにするために、第２の溝、第３の溝および第４の溝の長さは、予め定められた値を下回ってはいけない。これは、第１の半径と第１の周円の半径との間の差および／または第２の半径と第２の周円の半径との間の差が好ましくは少なくとも３ｍｍ、特に好ましくは４ｍｍ超である、本発明による摩擦部の別の好ましい実施形態によって回避し得る。

とりわけ効果的に冷却されかつ摩擦面の摩耗挙動が改善された摩擦部が、第１の周円の半径と第２の周円の半径との間の差および第１の半径と第２の半径との間の差の比が、好ましくは３対２より大きく、特に好ましくは３対１より大きい本発明による摩擦部の別の有利な実施形態によって提供される。

本発明による摩擦部の別の好ましい実施形態によれば、第３の溝は開口点で終わる。摩擦面には、上述の溝に対応しない別の溝を設けることもできるが、前記別の溝は、開口点の領域において第１の包囲溝に開口するべきではない。さらに、第３の溝は、開口点において第１の包囲溝を横断するべきではない。これに対応して、第２の溝が外側の変曲点において終わることが好ましい。さらに、第４の溝は、好ましくは内側の変曲点において終わる。前記実施形態では、第１の包囲溝内での冷却および潤滑媒体の好都合な流れ挙動は、別の溝による悪影響を受けない。

上述のように、摩擦部の摩擦面に、上述の溝の１つでもブラインド溝でもない別の溝を設け得る。しかしながら、本発明による摩擦部の別のとりわけ好ましい実施形態では、本発明による摩擦部に、有利な摩擦特性、摩耗特性および制御特性を得るために、摩擦面の溝パターンの８０％超、好ましくは９０％超、特に好ましくは全体を第１の包囲溝、第２の溝および第３の溝、ならびに適切な場合には第４の溝、第１のブラインド溝および／または第２のブラインド溝によって形成する。ここで、溝パターンの１００％は、軸方向に見た場合、溝パターンの全溝の総面積に対応する。あるいは、溝パターンの１００％は、溝パターンの全溝の全体積を指す。

以下、例示的な実施形態に基づいておよび添付の図面を参照して本発明を詳細に説明する。

本発明による摩擦部の第１の実施形態の正面図である。図１の詳細部分Ａの拡大図である。本発明による摩擦部の第２の実施形態の正面図である。図３の詳細部分Ｂの拡大図である。

図１および図２に、摩擦式動作装置用の本発明による摩擦部２の第１の実施形態を示す。図示の摩擦部２は、この場合、多板クラッチまたは多板ブレーキ用のプレートとして供され、かつ摩擦ライニングキャリア４を有する。摩擦ライニングキャリア４は、図示の平面内に延在しかつ内縁６および外縁８を含む環状のスチールディスクとして供される。内縁６には駆動プロファイル、好ましくは内歯が設けられ、その駆動プロファイルを、図面では単に概略的に示し、かつ環状ディスクと一体形に形成する。内歯は、摩擦部２をプレートキャリアに回転固定式に接続する働きをするが、プレートキャリアに沿った摩擦部２の軸方向運動を可能とする。したがって、この摩擦部２は、いわゆるインナプレートである。しかしながら、本発明による摩擦部２を同様に、外縁８に駆動プロファイル、好ましくは外歯が配置されるアウタプレートとし得ることに留意されたい。摩擦部２の回転軸１０は、図の平面に対して垂直に延在する一方、反対方向の周方向を矢印１２および１４で示す。

いずれの場合も、図示の実施形態では紙製の摩擦ライニングである１つの摩擦ライニング１６が、図面の視認方向の、摩擦ライニングキャリア４の正面側に、および図面の視認方向の反対側に向く摩擦ライニングキャリア４の背面側（図示せず）に配置されている。以下、摩擦ライニングキャリア４の正面の摩擦ライニング１６の設計のみを説明するが、前記説明は対応して、図面の視認方向の反対側に向く、摩擦ライニングキャリア４の背面の摩擦ライニングにも同様に当てはまる。摩擦ライニング１６は、いわゆるセグメント化された摩擦ライニングとして形成し、かつ複数の離間した摩擦ライニングセグメント１８、２０、２２で構成する。それゆえ、以下詳細に説明するように、摩擦ライニングセグメント１８を、半径方向内側の摩擦ライニングセグメントとして形成する一方、摩擦ライニングセグメント２０、２２は、半径方向外側の摩擦ライニングセグメント２０、２２を形成する。摩擦ライニングセグメント１８、２０、２２は、摩擦ライニングキャリア４から向きがそれている部分的な摩擦面２４、２６、２８を有し、一緒に、摩擦部２の実質的な環状摩擦面３０を形成する。

環状摩擦面３０は、摩擦ライニングキャリア４の内縁６から離間した内縁３２と、摩擦ライニングキャリア４の外縁８と実質的に対応する外縁３４とを有する。ここで、内縁３２は、図２に示しかつ第１の周円の半径ｒ₁を有する内周円３６に沿って延在する。摩擦面３０の外縁３４は対応して、同様に図２に示しかつ第２の周円の半径ｒ₂を有する外周円３８に沿って延在する。２つの周円３６、３８を、互いに同心状に配置し、第１の周円の半径ｒ₁は第２の周円の半径ｒ₂よりも小さい、すなわちｒ₁＜ｒ₂である。上述のように、摩擦ライニング１６は複数の離間した摩擦ライニングセグメント１８、２０、２２で構成され、摩擦ライニングセグメント１８、２０、２２の間に溝パターンが形成され、その溝パターンは摩擦面３０に形成され、それにつき、特に図２を参照してより詳細に説明する。

まず摩擦面３０に第１の包囲溝４０が設けられる。第１の包囲溝４０は、摩擦面３０にわたって周方向１２または１４に連続的に延在し、かつ周方向１２、１４において閉成している、すなわち環状設計である。ここで、第１の包囲溝４０は、摩擦面３０の内縁３２にも外縁３４にも当接しない。特に図２に示すように、第１の包囲溝４０は、半径方向外側の変曲点４２と半径方向内側の変曲点４４との間をジグザクにまたは波状に延在する。それゆえ、第１の包囲溝４０は、外側の変曲点４２から内側の変曲点４４まで直線的に周方向１２に延在する複数の第１の溝部分４６を含む。第１の包囲溝４０はまた、内側の変曲点４４から外側の変曲点４２まで直線的に同じ周方向１２に延在する複数の第２の溝部分４８も含むため、ジグザク状の第１の溝４０を形成する。

内側の変曲点４４は全て、第１の半径ｒ₃である共通の内側円５０に配置される一方、外側の変曲点４２は全て、第２の半径ｒ₄である共通の外側円５２に配置される。２つの円５０および５２は互いに同心状に、かつ周円３６、３８に対して同心状に配置されており、第１の半径ｒ₃は第２の半径ｒ₄よりも小さい。第１の半径ｒ₃と第１の周円の半径ｒ₁との間の差および第２の半径ｒ₄と第２の周円の半径ｒ₂との間の差は少なくとも３ｍｍ、特に好ましくは４ｍｍ超である。これは次のことを意味する：ｒ₃−ｒ₁≧３ｍｍまたはｒ₃−ｒ₁＞４ｍｍ、およびｒ₂−ｒ₄≧３ｍｍまたはｒ₂−ｒ₄＞４ｍｍ。さらに、第１の周円の半径ｒ₁と第２の周円の半径ｒ₂との間の差と、第１の半径ｒ₃と第２の半径ｒ₄との間の差の比は３：２超、特に好ましくは３：１超である。これは次のことを意味する：（ｒ₂−ｒ₁）：（ｒ₄−ｒ₃）＞（３：２）および（ｒ₂−ｒ₁）：（ｒ₄−ｒ₃）＞（３：１）。これらの規定に従って、第１に、第１の包囲溝４０と摩擦面３０の内縁３２との間に、第２に、第１の包囲溝４０と摩擦面３０の外縁３４との間に十分な間隔が確実に設けられ、以下詳細に説明するように、動作中の摩擦部２の製造および機能が保証される。

摩擦面３０にはまた、摩擦面３０の内縁３２から外側の変曲点４２まで放射状の線に沿って直線的に延在しかつ第１の包囲溝４０に開口している複数の第２の溝５４が設けられている。ここで、第２の溝５４は外側の変曲点４２において終わる、すなわち第２の溝５４は第１の包囲溝４０を横断しないし、外側の変曲点４２を越えて延在もしない。また、摩擦面３０内には、外側の変曲点４２において第１の包囲溝４０に開口する別の溝は設けられていない。

摩擦部２の環状摩擦面３０にはまた、いずれの場合も摩擦面３０の外縁３４から第１の包囲溝４０まで放射状の線に沿って直線的に延在する複数の第３の溝５６が設けられている。ここで、第３の溝５６は、いわゆる開口点５８において第１の包囲溝４０に開口しており、開口点５８は、第１の包囲溝４０に沿ってかつ変曲点４２、４４の間に配置されている。第３の溝５６の半分は第１の包囲溝４０の第１の溝部分４６に開口する一方、第３の溝５６のもう半分は第１の包囲溝４０の第２の溝部分４８に開口する。第３の溝５６はまた、いずれの場合も前記領域において第１の包囲溝４０を横断することなく、開口点５８で終わる。また、開口点５８の領域において第１の包囲溝４０に開口する別の溝は設けられていない。開口点５８は、第３の半径ｒ₅を有する、挿入円６０に配置される。挿入円６０は、内側円５０および外側円５２に対して同心状に配置され、第３の半径ｒ₅は第１の半径ｒ₃よりも大きく、かつ第２の半径ｒ₄よりも小さい。挿入円６０は好ましくは平均円である、すなわち：ｒ₅−ｒ₃＝ｒ₄−ｒ₅。

環状摩擦面３０にはまた、いずれの場合も摩擦面３０の内縁３２から内側の変曲点４４まで放射状の線に沿って直線的に延在しかつ第１の包囲溝４０に開口する第４の溝６２が設けられている。第４の溝６２は、内側の変曲点４４において終わる、すなわち第４の溝６２は変曲点４４の領域において第１の包囲溝４０を横断しないため、変曲点４４または第１の包囲溝４０を越えて半径方向外側に突出しない。また、溝パターンは、第４の溝６２に加えて、内側の変曲点４４において第１の包囲溝４０に開口する別の溝を有することはない。

第１の包囲溝４０の、外側の変曲点４２において接合される第１の溝部分４６および第２の溝部分４８が、１３０°よりも大きい、好ましくは１４０°〜１４５°である内角αをなす場合に有利であることが分かっている。変曲点４２、４４における第１の包囲溝４０の溝横断面、すなわち第１の包囲溝４０の延在方向に対して横方向の横断面はまた、第１の包囲溝４０の第１の溝部分４６および第２の溝部分４８の溝横断面と同じ大きさである必要がある。このようにして、特に、第２の溝５４または第４の溝６２が開口する変曲点４２、４４の領域において冷却および潤滑媒体用の大きなリザバーをなくすことを目指す。さらに、第２の溝５４および第４の溝６２の最小溝横断面は、第３の溝５６の最小溝横断面よりも小さい、または大きい必要がある。それゆえ、第２の溝５４および第４の溝６２の最小溝横断面は、半径方向外側の方向に冷却および潤滑媒体を供給する場合に、第３の溝５６の最小溝横断面よりも大きく、冷却および潤滑媒体が第１の包囲溝４０に時間をかけて入るようにし、それにより熱の吸収を高めることが好ましい。このようにして外側の摩擦ライニングセグメント２０、２２を特に効果的に冷却することができる。この利点をさらに強化するためには、第２の溝５４および第４の溝６２の最小溝横断面を第３の溝５６の最大溝横断面よりも大きくする。

上述のように、摩擦ライニングセグメント１８、２０、２２を、第１の包囲溝４０内において半径方向内側の方向に配置された内側の摩擦ライニングセグメント１８と、第１の包囲溝４０の外側に、半径方向外側の方向に配置された外側の摩擦ライニングセグメント２０、２２とに分割する。内側の摩擦ライニングセグメント１８は、いずれの場合も第２の溝５４に向く縁６４と、第４の溝６２に向く縁６６とを有する。外側の摩擦ライニングセグメント２０、２２はまた、いずれの場合も第３の溝５６に向く２つの縁６８を有する。動作中に、および摩擦ライニングセグメント１８、２０、２２を摩擦ライニングキャリア４に取り付ける最中にも前記縁６４、６６、６８を損傷しないようにするために、縁６４、６６、６８の縁の長さは少なくとも２ｍｍであり、好ましくは３ｍｍ超である。摩擦式動作装置の動作中、外側の摩擦ライニングセグメント２０、２２は特に高い熱負荷を受けるため、溝パターンの設計を、外側の摩擦ライニングセグメント２０、２２がいずれの場合も、摩擦面３０の、６０ｍｍ²よりも小さい、特に好ましくは５０ｍｍ²よりも小さい部分的な摩擦面２６、２８を形成するような設計とする。このように、外側の摩擦ライニングセグメント２０、２２の、温度によって誘発された摩耗を持続的に低減することができる。

図１および図２による第１の実施形態では、摩擦面３０の溝パターンは全体的に第１の包囲溝４０、第２の溝５４、第３の溝５６および第４の溝６２によって形成されている。溝パターンは適切に、第１の溝４０、第２の溝５４、第３の溝５６および第４の溝６２以外の別の溝を有し得るが、上述の特定の溝が溝パターンの８０％超、好ましくは９０％超の割合を形成する必要がある。

本発明による摩擦部２の第２の実施形態を、以下、図３および図４を参照して説明する。第２の実施形態は、図１および図２からの第１の実施形態にほとんど対応するため、第１の実施形態と異なる点のみを以下説明する。同じ参照符号を同一または類似の部分に使用し、かつこれに関して上述の説明が対応して当てはまる。

図３および図４による第２の実施形態では、摩擦面３０にはさらに、内側の変曲点４４から半径方向内側に延在する第１のブラインド溝７０が設けられているが、前記ブラインド溝７０は、その名称が示すように、摩擦面３０の内縁３２までは延在しない。しかしながら、図１および図２を参照して説明しかつ摩擦面３０の内縁３２まで延在する第４の溝６２が完全に省略されるわけではない。実際、周方向１２または１４に連続する内側の変曲点４４をいずれの場合も交互に第１のブラインド溝７０または第４の溝６２に割り当てる。第１のブラインド溝７０は摩擦部２の放射状の線に沿って実質的に直線的に延在する。第１のブラインド溝７０は、内側の変曲点４４に割り当てられた外側の摩擦ライニングセグメント２０を特に効果的に冷却し、それゆえ、外側の摩擦ライニングセグメント２０の部分的な摩擦面２６は全体的に、外側の摩擦ライニングセグメント２２の部分的な摩擦面２８よりも大きい。

外側の摩擦ライニングセグメント２０および摩擦部２全体の熱負荷容量をさらに高めるため、摩擦面３０にはまた、いずれの場合も摩擦面３０の外縁３４から摩擦部２の放射状の線に沿って直線的に内側に延在する第２のブラインド溝７２が設けられる。ここで、第２のブラインド溝７２は、外側の摩擦ライニングセグメント２０および外側の摩擦ライニングセグメント２２の双方に設けられ得る。しかしながら、第２のブラインド溝７２を、内側の変曲点４４に割り当てられる外側の摩擦ライニングセグメント２０に設けて、前記外側の摩擦ライニングセグメント２０の比較的大きい部分的な摩擦面２６をさらに小さくすることが望ましい。それゆえ、そのような第２のブラインド溝７２を、内側の変曲点４４に割り当てられる外側の摩擦ライニングセグメント２０の全てに設ける必要がある。

摩擦ライニングセグメント１８、２０、２２を冷却するために、第１のブラインド溝７０および第２のブラインド溝７２を半径方向内側の方向にテーパ状とすることが特に有利であることが分かっている。摩耗挙動に関し、第１のブラインド溝７０および第２のブラインド溝７２の縁が、２０°〜２５°の角度βをなすことが特に有利であることが分かっている。これに関連して、２２°〜２３°の角度βが特に有利であった。

図３および図４による第２の実施形態では、摩擦面３０の溝パターンを、全体的に第１の包囲溝４０、第２の溝５４、第３の溝５６、第４の溝６２およびブラインド溝７０、７２によって形成する。しかしながらこの実施形態でも、摩擦面３０に、第１の溝４０、第２の溝５４、第３の溝５６、第４の溝６２およびブラインド溝７０、７２以外の別の溝を設けることができる。しかしながらこの場合も、上述の溝４０、５４、５６、６２、７０、７２によって、摩擦面３０の溝パターンの８０％超、好ましくは９０％超の割合を形成する必要がある。また、別の溝は、変曲点４２、４４および開口点５８の領域において第１の包囲溝４０に開口してはいけない。

２摩擦部
４摩擦ライニングキャリア
６内縁
８外縁
１０回転軸
１２周方向
１４周方向
１６摩擦ライニング
１８内側の摩擦ライニングセグメント
２０外側の摩擦ライニングセグメント
２２外側の摩擦ライニングセグメント
２４部分的な摩擦面
２６部分的な摩擦面
２８部分的な摩擦面
３０摩擦面
３２内縁
３４外縁
３６内周円
３８外周円
４０第１の溝
４２外側の変曲点
４４内側の変曲点
４６第１の溝部分
４８第２の溝部分
５０内側円
５２外側円
５４第２の溝
５６第３の溝
５８開口点
６０挿入円
６２第４の溝
６４縁
６６縁
６８縁
７０第１のブラインド溝
７２第２のブラインド溝

ｒ₁ 第１の周円の半径
ｒ₂ 第２の周円の半径
ｒ₃ 第１の半径
ｒ₄ 第２の半径
ｒ₅ 第３の半径

α 内角
β 角度

Claims

摩擦式動作装置用の摩擦部（２）であって、内縁（３２）および外縁（３４）を有する環状摩擦面（３０）を有し、前記摩擦面（３０）には、半径方向内側の変曲点（４４）と半径方向外側の変曲点（４２）との間をジグザクにまたは波状に延在する第１の包囲溝（４０）、前記内縁（３２）から前記外側の変曲点（４２）まで延在する複数の第２の溝（５４）、および前記外縁（３４）から前記第１の包囲溝（４０）まで延在しかつ前記変曲点（４２、４４）間の開口点（５８）において前記第１の包囲溝（４０）に開口する複数の第３の溝（５６）が設けられている、摩擦部（２）。
前記第１の包囲溝（４０）が、前記外側の変曲点（４２）から前記内側の変曲点（４４）まで１つの周方向（１２）に延在する複数の第１の溝部分（４６）と、前記内側の変曲点（４４）から前記外側の変曲点（４２）まで同じ周方向（１２）に延在する複数の第２の溝部分（４８）とを含む請求項１に記載の摩擦部（２）。
前記第１の包囲溝（４０）の前記第１の溝部分（４６）および前記第２の溝部分（４８）が直線的な設計である、請求項２に記載の摩擦部（２）。
前記第１の包囲溝（４０）の前記第１の溝部分（４６）に開口する第３の溝（５６）、および前記第１の包囲溝（４０）の前記第２の溝部分（４８）に開口する第３の溝（５６）が設けられている、請求項２に記載の摩擦部（２）。
前記内縁（３２）から前記内側の変曲点（４４）まで延在する第４の溝（６２）も設けられている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。
前記内側の変曲点（４４）から半径方向内側に延在する第１のブラインド溝（７０）も設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。
前記内側の変曲点（４４）から半径方向内側に延在する第１のブラインド溝（７０）も設けられており、前記周方向（１２、１４）に連続的な内側の変曲点（４４）がいずれの場合も交互に第１のブラインド溝（７０）または第４の溝（６２）に割り当てられている、請求項５に記載の摩擦部（２）。
前記第１の包囲溝（４０）の、外側の変曲点（４２）において接合する前記第１の溝部分（４６）および第２の溝部分（４８）が、１３０°を超える内角（α）をなす、請求項２〜４のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。
前記第１の包囲溝（４０）の、外側の変曲点（４２）において接合する前記第１の溝部分（４６）および第２の溝部分（４８）が、１４０°〜１４５°である請求項２〜４のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。
前記変曲点（４２、４４）における前記第１の包囲溝（４０）の溝横断面が、前記第１の包囲溝（４０）の前記第１の溝部分（４６）および第２の溝部分（４８）の溝横断面と同じ大きさである、請求項２〜４、８、９のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。
前記第２の溝（５４）および／または前記第４の溝（６２）の最小溝横断面が、前記第３の溝（５６）の最小溝横断面よりも大きい、請求項５または７に記載の摩擦部（２）。
前記第２の溝（５４）および／または前記第４の溝（６２）の最小溝横断面が、前記第３の溝（５６）の最小溝横断面よりも小さい、請求項５または７に記載の摩擦部（２）。
前記第２の溝（５４）および／または前記第４の溝（６２）の最小溝横断面が、前記第３の溝（５６）の最大溝横断面よりも大きい、請求項５または７に記載の摩擦部（２）。
前記第２の溝（５４）、前記第３の溝（５６）、前記第４の溝（６２）および／または前記ブラインド溝（７０）が、前記摩擦部（２）の放射状の線に沿って延在している、請求項６または７に記載の摩擦部（２）。
前記第２の溝（５４）、前記第３の溝（５６）、前記第４の溝（６２）および／または前記ブラインド溝（７０）が、前記摩擦部（２）の放射状の線に沿って直線的に延在している、請求項６または７に記載の摩擦部（２）。
前記摩擦部（２）が摩擦ライニングキャリア（４）を有し、摩擦ライニングキャリア（４）に取り付けられた摩擦ライニング（１６）の前記摩擦面（３０）が、複数の離間した摩擦ライニングセグメント（１８、２０、２２）から形成されており、それらのセグメント間に前記第１の包囲溝（４０）、前記第２の溝（５４）および前記第３の溝（５６）が形成されている、請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。
前記第４の溝（６２）も形成されている、請求項１６に記載の摩擦部（２）。
前記摩擦ライニング（１６）が、前記第１の包囲溝（４０）に関して、半径方向外側の摩擦ライニングセグメント（２０、２２）および半径方向内側の摩擦ライニングセグメント（１８）を有し、かつ前記外側の摩擦ライニングセグメント（２０、２２）の、前記第３の溝（５６）の方に向く縁（６８）、および前記内側の摩擦ライニングセグメント（１８）の、前記第２の溝（５４）および／または前記第４の溝（６２）の方に向く縁（６４、６６）の縁の長さが、少なくとも２ｍｍである請求項１６または１７に記載の摩擦部（２）。
前記外側の摩擦ライニングセグメント（２０、２２）の、前記第３の溝（５６）の方に向く縁（６８）、および前記内側の摩擦ライニングセグメント（１８）の、前記第２の溝（５４）および／または前記第４の溝（６２）の方に向く縁（６４、６６）の縁の長さが、３ｍｍ超である、請求項１８に記載の摩擦部（２）。
前記外側の摩擦ライニングセグメント（２０、２２）がいずれの場合も、前記摩擦面（３０）の、６０ｍｍ ^２よりも小さい部分的な摩擦面（２６、２８）を形成する、請求項１６ないし１９のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。
前記外側の摩擦ライニングセグメント（２０、２２）がいずれの場合も、前記摩擦面（３０）の、５０ｍｍ ^２よりも小さい部分的な摩擦面（２６、２８）を形成する、請求項１６ないし１９のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。
前記外縁（３４）から半径方向内側に延在する第２のブラインド溝（７２）も設けられている請求項６〜２１のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。
前記第２のブラインド溝（７２）が、前記内側の変曲点（４４）に割り当てられた前記外側の摩擦ライニングセグメント（２０）に設けられている、請求項２２に記載の摩擦部（２）。
前記第２のブラインド溝（７２）が、前記内側の変曲点（４４）に割り当てられた前記外側の摩擦ライニングセグメント（２０）全てに設けられている、請求項２２に記載の摩擦部（２）。
前記第１のブラインド溝（７０）および／または前記第２のブラインド溝（７２）が、半径方向内側の方向にテーパ状となっている請求項２２ないし２４のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。
前記第１のブラインド溝（７０）および／または前記第２のブラインド溝（７２）の縁が２０°〜２５°の角度をなす、請求項２５に記載の摩擦部（２）。
前記第１のブラインド溝（７０）および／または前記第２のブラインド溝（７２）の縁が２２°〜２３°の角度をなす、請求項２５に記載の摩擦部（２）。
前記内側の変曲点（４４）が第１の半径（ｒ _３）の内側円（５０）に配置され、かつ前記外側の変曲点（４２）が第２の半径（ｒ _４）の外側円（５２）に配置され、その内側円（５０）および外側円（５２）は互いに同心状に配置されており、前記第１の半径（ｒ _３）は前記第２の半径（ｒ _４）よりも小さい、請求項１ないし請求項２７のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。
前記開口点（５８）は、挿入円（６０）に配置され、その平均円（６０）は、前記内側円（５０）および前記外側円（５２）に対して同心状に配置されている請求項２８に記載の摩擦部（２）。
前記開口点（５８）は、第３の半径（ｒ _５）の平均円（６０）に配置され、その平均円（６０）は、前記内側円（５０）および前記外側円（５２）に対して同心状に配置されており、前記第３の半径（ｒ _５）は前記第１の半径（ｒ _３）よりも大きく、かつ前記第２の半径（ｒ _４）よりも小さい、請求項２８記載の摩擦部（２）。
前記摩擦面（３０）の前記内縁（３２）が、第１の周円の半径（ｒ _１）の内周円（３６）に沿って延在し、かつ前記摩擦面（３０）の前記外縁（３４）が、第２の周円の半径（ｒ _２）の外周円（３８）に沿って延在し、前記周円（３６、３８）は互いに同心状に配置されている請求項２８ないし３０のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。
前記前記周円（３６、３８）は、前記内側円（５０）および前記外側円（５２）に対しても同心状に配置されている請求項３１に記載の摩擦部（２）。
前記第１の半径（ｒ _３）と前記第１の周円の半径（ｒ _１）との間の差および／または前記第２の半径（ｒ _４）と前記第２の周円の半径（ｒ _２）との間の差が、少なくとも３ｍｍである請求項３１または３２に記載の摩擦部（２）。
前記第１の半径（ｒ _３）と前記第１の周円の半径（ｒ _１）との間の差および／または前記第２の半径（ｒ _４）と前記第２の周円の半径（ｒ _２）との間の差が、４ｍｍ超である請求項３１または３２に記載の摩擦部（２）。
前記第１の周円の半径（ｒ _１）と第２の周円の半径（ｒ _２）との間の差と、前記第１の半径（ｒ _３）と前記第２の半径（ｒ _４）との間の差との比が、３対２よりも大きい請求項２８ないし３４のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。
前記第１の周円の半径（ｒ _１）と第２の周円の半径（ｒ _２）との間の差と、前記第１の半径（ｒ _３）と前記第２の半径（ｒ _４）との間の差との比が、３対１よりも大きい、請求項２８ないし３４のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。
前記第３の溝（５６）が前記開口点（５８）で終わる請求項１ないし請求項３６のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。
前記第２の溝（５４）が前記外側の変曲点（４２）で終わる請求項３７に記載の摩擦部（２）。
前記第４の溝（６２）が前記内側の変曲点（４４）で終わる請求項３７または３８に記載の摩擦部（２）。
前記摩擦面（３０）の前記溝パターンの８０％超が、前記第１の包囲溝（４０）、前記第２の溝（５４）および前記第３の溝（５６）を備えて形成される請求項１ないし請求項３９のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。
前記摩擦面（３０）の前記溝パターンの９０％超が、前記第１の包囲溝（４０）、前記第２の溝（５４）および前記第３の溝（５６）を備えて形成される請求項１ないし請求項３９のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。
前記摩擦面（３０）の全体が、前記第１の包囲溝（４０）、前記第２の溝（５４）および前記第３の溝（５６）を備えて形成される請求項１ないし請求項３９のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。
前記摩擦面（３０）が、前記第４の溝（６２）、前記内側の変曲点（４４）から半径方向内側に延在する第１のブラインド溝（７０）および／または前記外縁（３４）から半径方向内側に延在する第２のブラインド溝（７２）をさらに備えて形成される請求項４０ないし４２のいずれか一項に記載の摩擦部（２）。