JP5321986B2

JP5321986B2 - カップリングアセンブリ

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Publication number: JP5321986B2
Application number: JP2010524591A
Authority: JP
Inventors: カルマー，ジェレミー，スティーヴン
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2008-09-09
Publication date: 2013-10-23
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Description

本発明は、クラッチおよび／またはブレーキに採用される新しい且つ改良されたカップリングアセンブリに関する。

特許文献１には、ブレーキに利用される周知のカップリングアセンブリが開示されている。この周知のカップリングアセンブリは、冷却流体（水）の流れを利用して、ロータとハウジングとの間の相対回転を遅延させるためにロータに結合する銅摩擦板を冷却する。特許文献２および特許文献３には、他の周知のカップリングアセンブリが開示されている。

これら周知のカップリングアセンブリの使用中、非結合状態から結合状態へのカップリングアセンブリの作動時に熱が発生する。それは、カップリングアセンブリの部品から冷却流体（水）へ熱を伝達させるために、カップリングアセンブリの部品を冷却流体の流れに接触させることを示唆している。これら周知のカップリングアセンブリの部品が冷却流体の流れに接触されているにもかかわらず、カップリングアセンブリの部品における熱は上昇する傾向にある。非常に過酷な作動状態下では、カップリングアセンブリの部品におけるホットスポットで熱の上昇が過度になる傾向がある。

米国特許第４，２６２，７８９号米国特許第３，５３０，９６５号米国特許第５，５７７，５８１号

本発明は、カップリングアセンブリの部品からの熱の伝達を促進するための冷却流体の改善された流れを有する新しい且つ改良されたカップリングアセンブリを提供する。カップリングアセンブリの部品から冷却流体の流れへの伝達性熱伝達は、冷却流体を流す溝に沿って間隔があけられた領域での冷却流体の速度の増加により促進される。カップリングアセンブリの結合下では、回転ディスクの半径方向内側部分よりも、ディスクの半径方向外側でより多くの熱が発生する傾向にある。この熱を取り除くには、回転ディスクの半径方向外側部分に近接する冷却流体の流量を、回転ディスクの半径方向内側部分に近接する冷却流体の流量よりも大きくすればよい。

カップリングアセンブリは、ハウジングによって少なくとも部分的に囲まれた回転ディスクを含むことができる。ハウジングは、ハウジングとディスクとの間の相対回転を遅延させるために回転ディスク上で側面領域と結合する力伝達面を備えるプレート部を有していてもよい。また、ハウジングは、力伝達面の反対のプレート部の側面によって少なくとも部分的に画定される冷却流体溝を有することができる。

熱伝達を向上させるとともにホットスポットの発生を最小限にするために、冷却流体溝を通過する冷却流体の流れの通路内に、多数の突起を設けることができる。冷却流体溝内へ突出するリブを有することにより、冷却流体の流れに乱流を引き起こすことができる。

冷却流体溝への流体導入口は、冷却流体溝の半径方向外側部分に流体連結により接続される比較的大きい断面領域を有することができる。導入口は、冷却流体溝の半径方向内側部分に流体連結により接続された比較的小さい断面領域を有することができる。

本発明に係るカップリングアセンブリは、ここで開示されるとともに有利に利用するすることが可能な様々な特徴を有する。しかしながら、これら特徴は、従来技術と切り離してあるいは様々な特徴を組み合わせて利用することができる。例えば、冷却流体溝の半径方向内側および半径方向外側部分のサイズが異なる冷却流体導入口は、冷却流体溝内に突起を設けずに利用することができる。他に、突起はリブを含んでも含まなくてもよい。

ここで開示されるカップリングアセンブリがブレーキに利用されたとしても、カップリングアセンブリがクラッチに利用されることは、理解されるべきである。カップリングアセンブリは、クラッチおよびブレーキアセンブリの組み合わせとすることができるように熟慮されている。

本発明に関連して構成されたカップリングアセンブリの正面斜視図である。図１の線分２−２における拡大された断面視であって、さらにカップリングアセンブリの構造を図解するものである。図２の線分３−３における絵図の一部を切り取って示す図であって、カップリングアセンブリのハウジングのもう一方の部分に対する摩耗プレートの相対関係を図解するものである。図３の線分４−４における断面視であって、図１および図２のカップリングアセンブリのハウジングの部分に対する冷却流体導入口および冷却流体排出口の相対関係を図解するものである。図４の線分５−５における平面視であって、図１および図２のカップリングアセンブリのハウジング内に形成された冷却流体溝の一側面の構造を図解するものである。図５の一部の拡大された断片的な絵図である。図５の線分７−７における拡大された断片的な断面視であって、さらに冷却流体溝内へ延びる突起の構造を図解するものである。図７の突起の１つの概略的な絵図である。

カップリングアセンブリ１０（図１および図２）は、回転入力メンバ１２と固定メンバ１４（図２）との間の力の伝達に利用される。本発明の図解された実施形態において、カップリングアセンブリ１０はブレーキに使用されて、回転に対して入力メンバを保持するために、カップリングアセンブリ１０によって固定メンバ１４と入力メンバ１２との間で力が伝達される。カップリングアセンブリ１０がクラッチに利用される場合、メンバ１４は、入力メンバ１２からカップリングアセンブリ１０を介してメンバ１４へ伝達される力の作用により回転するであろう。カップリングアセンブリ１０をブレーキおよびクラッチアセンブリの組合せとすることができることは、理解されるべきである。

カップリングアセンブリ１０（図２）は、入力メンバ１２が接続される回転環状ディスク１８を含む。本発明の図解された実施形態において、入力メンバ１２は、回転入力軸（図示省略）に接続される歯車である。歯車１２の外周上に円形に配列された歯は、ディスク１８の半径方向内側部分２０に形成された対応する歯に噛み合わされている。環状の摩擦パッドあるいはメンバ２４および２６は、ディスクおよび入力メンバ１２に対して同軸上に位置するディスク１８の軸方向反対側に設けられる。

ディスク１８は、ハウジングアセンブリ３２によって少なくとも部分的に囲われるている。ハウジングアセンブリ３２は、メンバ１４に固定的に接続されている。前述したように、カップリングアセンブリ１０がブレーキに利用される場合、メンバ１４は固定である。しかしながら、カップリングアセンブリ１０がクラッチに利用される場合、ハウジングアセンブリ３２およびメンバ１４は回転可能である。

ハウジングアセンブリ３２は、カバーあるいはシリンダ３８、可動圧力プレート４０（図２−図６）、および取付フランジあるいは固定圧力プレート４２（図２）を含む。環状ピストン４６（図２）は、カバーあるいはシリンダ３８内に形成された環状チャンバ４８内に設けられる。カバーあるいはシリンダ３８および取付フランジ４２は、軸方向あるいは回転方向への相対移動ができないように、固定的に相互接続されている。しかしながら、圧力プレート４０は、ピストン４６から圧力プレート４０へ伝達される力の作用下で、軸方向へ延びる支持ポスト５２に沿って移動可能である。

チャンバ４８が例えばエア等の適当な流体で加圧されている場合、ピストン４６は、圧力プレート４０をディスク１８の左側（図２における左側）に配列された摩擦パッド２４に当接させてしっかりと加圧する。この力は、ディスク１８を入力メンバ１２上の歯に沿って軸方向へ移動させて、右（図２における右）摩擦パッド２６を取付フランジあるいは圧力プレート４２に当接させて加圧する。取付フランジあるいは圧力プレート４２が固定メンバ１４に固定的に接続されると、これは、ディスク１８が圧力プレート４０と取付フランジあるいは圧力プレート４２との間でしっかりと噛み合い、ハウジングアセンブリ３２に対するディスクの回転を遅延させることになる。

環状の回転圧力プレート４０は、ベース５６（図３および図４）およびプレート部６０を含む。環状のプレート部６０は、環状のベース５６に対して固定的に接続されるとともに同軸上に位置する。プレート部６０は、ベース５６と協同して環状の冷却流体溝６４を形成する。

環状の冷却流体溝６４は、圧力プレート４０のベース５６内に形成された導入口６８（図２、図３および図４）を有する。導入口６８を通過する流体流れは、ベース５６内の導入路７０（図４）に沿って送られる。導入路７０は、冷却流体溝６４（図２および図３）に流体連結により接続されている。本発明の図解された実施形態において、冷却流体溝６４内に送られる冷却流体は水である。しかしながら、望ましければ、異なる冷却流体を使用することができる。

流体は、環状の冷却流体溝６４から、排出路７６（図２および図４）を通って、冷却流体溝６４に流体連結により接続される排出口７４（図４）へ送られる。流体は、冷却流体溝６４から排出路７６および排出口７４を通って流れる。排出路７６は、導入路７０に対して正反対に配置される。

カップリングアセンブリ１０が非結合状態（図２）にある時、入力メンバ１２およびディスク１８は、入力メンバに接続された駆動軸（図示省略）により回転駆動される。この時、摩擦パッド２４は、圧力プレート４０の摩耗プレート部６０から間隔をあけて配置されている。同様に、摩擦パッド２６は、固定取付フランジあるいは圧力プレート４２から間隔をあけて配置される。

カップリングアセンブリ１０が非結合状態から結合状態へ作動される場合、ピストン６４（図２）は、圧力プレート４０を回転ディスク１８へ向けて軸方向へ移動させる。これは、回転ディスク１８上の摩擦パッド２４と圧力プレート４０の摩耗プレート部６０との滑り結合をもたらす。摩擦パッド２４と圧力プレート４０の摩耗プレート部６０との結合は、摩擦パッドが摩耗プレート部の表面に沿って滑る時に熱の発生をもたらす。この熱は、摩耗プレート部６０を介して冷却流体溝６４内の冷却流体（水）に伝達される。

摩耗プレート部６０は、多くの異なる材料で形成することができるが、本発明の図解された実施形態においては、摩耗プレート部６０は、銅あるいは銅合金により形成される。摩耗プレート部６０の銅材料は、熱を環状の冷却流体溝６４内の冷却流体へ効果的に伝達する。冷却流体溝６４内の冷却流体へ伝達される熱は、冷却流体（水）の流れ中のカップリングアセンブリ１０から排出口７４へ伝達される。これは、摩耗プレート部６０およびカップリングアセンブリ１０の他の部品の過熱を防止する。

冷却流体溝６４は、摩耗プレート部６０から冷却流体溝内の冷却流体の流れへの熱伝達を促進するように構成されている。冷却流体溝６４内の流体への熱伝達は、環状の冷却流体溝６４の深さ、すなわち、軸方向長さを減少させることにより促進される。冷却流体溝内の流体の流れの容積率は一定を維持しているので、冷却流体溝の深さの減少は、熱伝達率を増大させるために冷却流体の速度を増加させる。加えて、熱伝達の向上は、冷却流体溝６４の半径方向外側部分における冷却流体の流量を冷却流体溝の半径方向内側部分よりも大きくすることにより促進される。

冷却流体溝６４の深さの減少により熱伝達の向上を促進することに加えて、熱伝達は、増加された乱流の領域を有することにより向上される。乱流の増加は、プレート部６０の内側に沿った冷却流体移動と圧力プレート４０のベース５６の内側に沿った冷却流体移動との混合を促進する。冷却流体溝６４の断面領域は減少されるが、冷却流体溝内の冷却流体の流れの容積率は減少されない。もちろん、これは、冷却流体溝６４内の流体流れに速度の増加をもたらす。

冷却流体溝６４は、圧力プレート４０のプレート部６０の環形状に対応する環形状を有する。冷却流体は、導入口６８（図２、図３、図４、図５および図６）から排出口７４（図２および図４）へ反対方向、すなわち、時計回り方向および反時計回り方向へ流れる。冷却流体溝は、導入路７０（図４）から冷却流体溝６４（図５）内への冷却流体流れの直後で、一方向の流体流れと反対方向の流体流れとに分割される。

冷却流体溝６４は、軸方向へ突出する環状の壁部あるいはリブ８６により、環状の半径方向外側冷却流体溝セクション８２（図５−図７）と環状の半径方向内側冷却流体溝セクション８４とに分割される。半径方向外側および半径方向内側溝セクション８２および８４は、同じ半径方向への広がりを有する。したがって、環状の壁部あるいはリブ８６の半径方向外側面９０（図７）から半径方向外側溝セクション８２の半径方向内方へ向けられた環状の側面９２までの距離は、壁セクションあるいはリブ８６の環状の半径方向内側面９４から冷却流体溝６４の半径方向外方へ向けられた環状の側面９６までの距離に等しい。

環状の壁セクションあるいはリブ８６は、圧力プレート４０の摩耗プレート部６０（図３）および圧力プレートのベース５６と協同して、半径方向外側および半径方向内側の冷却流体溝セクション８２および８４（図５）を画定する。平面、すなわち、摩耗プレート部６０の軸方向内側の主側面は、流体流れが壁セクションあるいはリブ８６を横切るのを阻止するため、軸方向へ突出する壁セクションあるいはリブ８６に結合する。

半径方向外側の溝セクション８２（図７）は、環状の底面１００を有する。底面１００は、環状の壁部あるいはリブ８６の外側面９０からベース５６の内方へ向けられた側面９２まで広がる。同様に、半径方向内側の溝セクション８４は、ベース５６上に形成された環状の底面１０２を有する。環状の底面１０２は、環状の壁セクションあるいはリブ８６の半径方向内側面９４からベース５６の半径方向外方へ向けられた側面９６まで広がる。

半径方向外側の溝セクション８２上の底面１００は、摩耗プレート６０の内方へ向けられた平坦な主側面からの距離が、半径方向内側の溝セクション８４上の底面１０２と同じ距離だけあけられている。半径方向外側の溝セクション８２上の底面１００は、半径方向内側の溝セクション８４上の底面１０２に対して同一平面上に配列されている。これにより、半径方向外側および内側の溝セクション８２および８４は、全体的に同一の一定深さを有する。しかしながら、一方の溝セクション８２あるいは８４は、望むのであれば、他方の溝セクションよりも深くすることができる。

図１−図７中に図解された本発明の実施形態において、半径方向外側および半径方向内側の溝セクション８２および８４は、約１０００分の１９０インチの深さを有する。冷却流体溝内の流体の同一な体積流量を維持すると同時に冷却流体溝６４の深さを減少させることにより、冷却流体溝６４内の流体の流速が増加される。半径方向外側および半径方向内側の溝セクション８２および８４が前述の特定深さに対して異なる深さを有することは理解されるべきである。例えば、半径方向外側溝セクション８２の深さを、半径方向内側溝セクション８４の深さに対して異なる深さとすることができる。選択的に、半径方向外側および半径方向内側の溝セクション８２および８４は、ここに示す予め設定された特定深さに対して異なる同一の深さを有することができる。

複数個の突起１１０は、半径方向外側溝セクション８２の底面１００から軸方向上方あるいは外方（図７に示されるように）へ延びる。同様に、複数個の突起１１２は、半径方向内側溝セクション８４の底面１０２から軸方向上方あるいは外方（図７に示されるように）へ延びる。突起１１０および１１２は、同一の全体構造を有する。しかしながら、環状の半径方向外側溝セクション８２および半径方向内側溝セクション８４の同軸の中心軸線に沿って測定された長さは、半径方向の外方の方向へ増加される（図６参照）。

突起１１０および１１２は、半径方向外側および半径方向内側の溝セクション８２および８４の長さに沿った複数のグループに分けられる。このように、半径方向外側の溝セクション８２内の突起のグループ１１８が散在する突起のグループ１１６（図７）が存在する。同様に、半径方向内側の溝セクション８４内の突起のグループ１２４が散在する突起のグループ１２２が存在する。半径方向外側の溝セクション８２内の突起のグループ１１６は、半径方向外側の溝セクション内の突起のグループ１１８から半径方向へオフセットされている。同様に、半径方向内側の溝セクション８４内の突起のグループ１２２は、半径方向内側の溝セクション内の突起のグループ１２４から半径方向へオフセットされている。

突起の各グループ１１６，１１８，１２２および１２４には同数の突起１１０あるいは１１２が存在するが、突起の異なるグループには、異なる数の突起を設けることができる。例えば、突起のグループ１１６に設けられる突起１１０の数をグループ１１８よりも多くすることができる。同様に、突起のグループ１２２に設けられる突起１１２の数をグループ１２４よりも多くすることができる。

相互から半径方向へオフセットされた突起のグループ１１６，１１８，１２２および１２４（図７）内に突起を有することにより、半径方向外側および内側の溝セクション８２および８４を通過する流体流れはいくらか迂回し、これにより、流体の流れの乱流、ならびに、プレート部６０（図３および図４）から半径方向外側および内側の溝セクション８２および８４内の冷却流体流れへの熱伝達が促進される。もちろん、望むのであれば、突起のグループ１１６内の突起は、グループ１１８内の突起に対して半径方向へ一列に配列することができる。同様に、突起のグループ１２２内の突起は、グループ１２４内の突起に対して半径方向へ一列に配列することができる。

突起１１０および１１２は、半径方向外側および内側の溝セクション８２および８４の円形の縦の中心軸線に沿って延びるそれら突起の縦の中心軸線を有する延長された形状を具備する。突起１１０および１１２は、一列に配列された縦の中心軸線を有する。しかしながら、突起１１０および１１２は、弓形に配列された縦の中心軸線を有する。望むのであれば、突起１１０および１１２の縦の中心軸線は、環状の壁セクションあるいはリブ８６の曲率中心と一致する曲率中心を有する弓形形状に配列することができる。

突起１１０および１１２は、軸方向へテーパーが付けられた反対端部を有する。突起１１０（図８）は、概して中心軸線に対して直交する胴体セクションを有する。突起１１０は、胴体セクション１３０の反対端で軸方向へテーパーが付けられた端部１３２および１３４を有する。胴体セクション１３０は、突起１１０の周囲に広がる弓状に面取りされた側面領域１３６により半径方向外側の溝セクション８２の底面１００に接続される。

突起１１０は、半径方向外側の溝セクション８２の底面１００に対して平行に広がる平坦な上側面１３８を有する。突起１１０の平坦な上（図７に見られるように）側面１３８は、壁セクションあるいはリブ８６の平坦な環状の上（図８に見られるように）側面１４０に対して同一平面上に配置されている。突起１１２は、突起１１０と同一形状を有する。突起１１２は、壁セクションあるいはリブ８６の平坦な上（図７に見られるように）側面１４０に対して同一平面上に配置される平坦な上側面１４４を有する。

カップリングアセンブリ１０（図２）が非結合状態である場合、摩耗プレート部６０の平坦な内側面は、ちょうど接触するか、または、突起１１０における平坦な上側面１３８、壁セクションあるいはリブ８６における平坦な上側面１４０、および突起１１２（図７）における平坦な上側面１４４から、非常に僅かに間隔があけられている。カップリングアセンブリ１０が結合状態にある場合、摩耗プレート部６０（図３）の平坦な内側面は、突起１１０における平坦な上側面１３８、壁セクションあるいはリブ８６における平坦な上側面１４０、および突起１１２（図７）における平坦な上側面１４４に接触結合するように構成される。これにより、カップリングアセンブリ１０が結合状態である場合、摩耗プレート部６０は、壁セクションあるいはリブ８６を有する摩耗プレート部の平坦な内側面、突起１１０、および突起１１２の結合によって支持される。これは、カップリングアセンブリ１０が結合状態へ作動される時に、摩擦パッド２４（図２）を有する摩耗プレート部６０の外あるいは上（図３および図４に見られるように）側面の一様な滑り結合を促進する。

半径方向外側の溝セクション８２に沿った冷却流体の流れの間、突起１１０は、冷却流体流れに利用される領域を減少させる。これにより、冷却流体流れは、突起１１０の周囲で加速する。突起１１０の端部１３２および１３４（図８）は、突起１１０の端部１３２および１３４の両方の周囲で円滑な冷却流体流れを促進するようにテーパーが付けられている。この円滑な流体流れを促進することにより、流体流れにおける相対的に停滞した領域は、突起１１０の両端部１３２および１３４に対する近接が最小限にされる。

停滞領域が半径方向外側の溝セクション８２（図７）内の流体流れ中に確立される場合、ホットスポットは、停滞領域に近接する摩耗プレート部６０の部分内に発生する。したがって、突起１１０が平滑断端部１３２および１３４を有する場合、図解されたテーパーが付けられた端部よりもむしろ、停滞領域に向けて、流体流れ中、特に、突起の下流側端部に近接する部分に発生する傾向がある。突起１１０の端部１３２および１３４にテーパーを付けることにより、これらの相対的な停滞領域は、結果として生じる摩耗プレート部６０内のホットスポットの最小化を最小限にする。

図１−図８に図解された本発明の実施形態において、突起１１０および１１２（図７）は、圧力プレート４０のベース５６と一体に形成される。摩耗プレート部６０（図３）の内側面は、突起１１０および１１２の方へ向けられるとともに突起と独立した平坦な平面を有する。しかしながら、望むのであれば、突起を摩耗プレート部６０の内側面に設けることができる。摩耗プレート部６０の内側面上の突起は、圧力プレート４０のベース５６上に散在させることができる。選択的に、圧力プレート４０のベース５６上の突起１１０および１１２ならびに摩耗プレート部６０の内側面に設けられた突起だけを省略することができる。

突起１１０および１１２がベース５６上あるいは摩耗プレート部６０上に形成されていてもいなくても、突起は、ベースおよび／または摩耗プレート部６０のどちらか一方あるいはその両方に一体に形成することができる。しかしながら、望むのであれば、突起は、ベース５６および／または摩耗プレート部６０から分離させて形成してベースおよび／または摩耗プレート部に取付けることができる。

図１−図８に図解された本発明の実施形態において、突起１１０および１１２の全ては、同一の通常の外形を有する。突起１１０および１１２は、相互に長さが異なるだけである。それは、環状の半径方向外側および内側の溝セクション８２および８４の中心軸線に沿った突起の広がりである。望むのであれば、突起１１０および１１２は、同じ長さを有することができる。突起１１０および１１２は、相互に異なるとともに図解された外形と異なる外形を有することができるように構成されている。例えば、突起１１０および／または１１２は、半径方向外側および半径方向内側の溝セクション８２および８４の底面１００および／または１０２に対して平行な平面における断面形状を涙滴形とすることができる。いくつかの突起１１０がある外形を有して他の突起１１０が異なる外形を有することができるように構成することができる。もちろん、いくつかの突起１１２がある外形を有して他の突起１１２が異なる外形を有していてもよい。

突起１１０および１１２に加えて、複数個のリブ１５０（図７）が冷却流体溝６４内へ突出する。このように、リブ１５０は、冷却流体溝６４の半径方向内方へ向いた外側面９２（図７）とリブ８６における壁セクション上の半径方向外方へ向いた内側面９０との間を延びる突起である。加えて、リブ１５０は、壁セクションあるいはリブ８６の半径方向内方へ向いた側面９４と冷却流体溝６４の半径方向外方へ向いた側面９６との間を延びる。リブ１５０は環状の冷却流体溝６４の半径に沿って延びるが、望むのであれば、リブ１５０は、冷却流体溝６４の半径に対して斜め方向に延びるように構成することができる。

リブ１５０の高さは、冷却流体溝６４を半径方向外側の溝セクション８２と半径方向内側の溝セクション８４とに分画する壁セクションあるいはリブ８６の高さよりも低い。壁セクションあるいはリブ８６は、半径方向外側および半径方向内側の溝セクション８２および８４間の流体流れを阻止するため、摩耗プレート部６０により結合されて摩耗プレート部と協同する。しかしながら、リブ１５０は摩耗プレート部６０から間隔があけられている、すなわち、リブ１５０の上（図７に見られるように）側面は摩耗プレート６０の下側あるいは内側の側面から間隔が空けられている。

半径方向外側の溝セクション８２内のリブ１５０（第１リブ及び第２リブ）は半径方向内側の溝セクション８４内のリブ１５０（第３リブ及び第４リブ）とともに半径方向へ直線状に配列されているが、一方の溝セクション内のリブは、他方の溝セクション内のリブに対してオフセットさせることができる。望むのであれば、リブ１５０は、複数個の突起１１０および／または１１２が、冷却流体溝６４の曲率中心から実質的に同一半径の距離で、隣接するリブ間（第１リブ及び第２リブ間および／または第３及び第４リブ間）に位置されるように十分な距離でオフセットさせることができる。

半径方向外側および半径方向内側の溝セクション８２および８４に沿った冷却流体の流れの間、冷却流体は、摩耗プレート部６０の内側の側面とリブ１５０の上側の側面との間の限られた空間内をリブ１５０を越えて流れる。リブ１５０は、冷却流体の速度を増加させるとともに冷却流体に乱流を引き起こす。リブ１５０によって冷却流体の流れに引き起こされる乱流は、冷却流体が摩耗プレート部６０の内側の側面に衝突する原因となる。乱流は、リブの領域内の流体の混入を促進する。

加えて、リブ１５０は、リブ１５０における冷却流体溝６４の断面領域を減少させる。このように、リブ１５０における冷却流体流れ領域は、リブ１５０の上（図７に見られるように）側面と摩耗プレート部６０の内側の主側面との間の領域に変わる。冷却流体流れに利用可能な領域の減少により、冷却流体の速度は、リブ１５０を横切って流れる時に増加される。冷却流体流れの速度の増加は、隣接するリブ１５０間の流体流れにおける乱流をさらに促進する。

突起１１０および１１２との組み合わせでリブ１５０を使用することは有利であると見られているが、突起１１０および１１２を伴ってまたは伴わずにリブ１５０を使用することができることは、理解されるべきである。選択的に、突起１１０および１１２は、リブ１５０を伴ってまたは伴わずに使用することができる。それはむしろ、冷却流体溝６４と半径方向内側および半径方向外側の溝セクション８２および８４を分割するために壁セクションあるいはリブ８６を使用するが、壁セクションあるいはリブ８６は省略することができる。

カップリングアセンブリ１０が図１の非結合状態から結合状態へ作動される場合、圧力プレート４０の摩耗プレート部６０は、ディスク１８上の回転摩擦パッド２４に押し付けられる。ディスク１８の半径方向外側部分は、ディスクの半径方向内側部分よりも高い速度で回転する。その結果、カップリングアセンブリ１０が非結合状態から結合状態へ作動されると、隣接した摩耗プレート部６０の半径方向外側部分に発生する熱は、隣接した摩耗プレート部の半径方向内側部分に発生する熱よりも多くなる。

カップリングの結合状態への作動の間に最も多量の熱が発生する、摩耗プレート部６０の半径方向外側部分の冷却を促進するために、導入口６８（図４）は、半径方向外側の溝セクション８２（図５−図７）へ、半径方向内側の溝セクション８４へよりも冷却流体のより大きい流量を効果的に割り当てる。半径方向外側の溝セクション８２内により大きい流体流量を提供するために、導入路７０の円筒形の半径方向外側の初期部１６０（第１円筒部、図４）は、導入路７０の円筒形の半径方向内側の第２部１６２（第２円筒部）よりも大きい直径を有する。

導入路７０の相対的に直径が大きい初期部１６０は、複数個の接続路１６６（図４）によって半径方向外側の溝セクション８２に流体連結により接続されている。同様に、導入路の相対的に直径が小さい第２部１６２は、複数個の接続路１６８によって半径方向内側の溝セクション８４に流体連結により接続されている。冷却流体の流れは、導入口６８で導入路７０（図４）に入る。流体導入路７０の初期部１６０から半径方向外側の溝セクション８２へ比較的多量の冷却流体が送られる。比較的小さい流体導入路７０の第２部１６２から半径方向内側の溝セクション８４へより少量の冷却流体が送られる。

導入路７０の円筒形の初期部１６０は、導入路の円筒形の第２部１６２に対して同軸関係に配列されている。しかしながら、導入路７０の第２部１６２の中心軸線は、導入路の初期部１６０の中心軸線からオフセットさせることができる。望むのであれば、導入路７０の初期部１６０は、半径方向外側の溝セクション８２への一流体流れ経路を有して、第２に、半径方向内側の溝セクション８４への流体流れ経路を分離するように、導入路の第２部１６２の一側面に向けて設けることができる。

半径方向外側の溝セクション８２は、接続路１６６（図４および図６）から排出路７６まで反対方向へ延びる。このように、半径方向外側の溝セクション８２は、導入路７０から排出路７４まで時計回り方向および反時計回り方向の両方向へ延びる。同様に、半径方向内側の溝セクション８４は、導入路７０から排出路７６まで反対方向へ延びる。このように、半径方向内側の溝セクション８４は、導入口６８から排出口６４（図４）まで時計回り方向および反時計回り方向の両方向（図３に見られるように）へ延びる。流体流れは、半径方向外側溝セクション８２において、半径方向外側の溝セクションの時計回り方向および反時計回り方向の流れセクション間で等しく分割される。同様に、流体流れは、半径方向内側溝セクション８４において、半径方向内側の溝セクションの時計回り方向および反時計回り方向の流れセクション間で等しく分割される。

排出路７６（図４）は、導入路７０と同一構造を有する。このように、円筒形の排出路７６は、半径方向内側あるいは入口部１７６よりも大きい直径を有する半径方向外側あるいは出口部１７４を具備する。半径方向内側の溝セクション８４における流体流れは、接続路１８０を通して入口部１７６へ送られる。同様に、流体は、接続路１８２を通して半径方向外側の溝セクション８２から排出路７６の出口部１７４へ送られる。

排出路７６の円筒形の出口部１７４は、排出路の円筒形の入口部１７６に対して同軸関係に配列されている。しかしながら、排出路７６の入口部１７６の中心軸線は、排出路の出口部１７４の中心軸線からオフセットさせもよい。望むのであれば、排出路７６の入口部１７６は、半径方向内側の溝セクション８９４からの一流体流れ経路と、半径方向外側の溝セクション８２からの第２の独立した流体流れ経路を有するように、排出路の出口部１７４の一側面に向けることができる。

半径方向内側の溝セクション８４よりも半径方向外側の溝セクション８２へより大きい流体流量を提供する導入および排出口７０および７６は、冷却流体溝６４の構造とは異なる構造を有する冷却流体溝に関連して利用することができる。このように、導入および排出口７０および７６は、突起１１０および１１２および／またはリブ１５０を持たない半径方向外側および半径方向内側の溝セクション８２および８４に関連して利用することができる。

カップリングアセンブリ１０が図２の非結合状態である場合、ディスク１８上の摩擦パッド２４および２６は、軸方向へ移動可能な圧力プレート４０および固定的に取り付けられたフランジあるいは圧力プレート４２から僅かに間隔があけられている。これは、ディスク１８を固定部材１４およびハウジングアセンブリ３２に対して回転自在とする。

カップリング１０が非結合状態から結合状態へ作動されると、ディスク１８を圧力プレート４０と取付フランジあるいは圧力プレート４２との間で強固に把持するために、ピストン４６が圧力プレート４０を取付フランジあるいは圧力プレート４２に向けて軸方向へ移動する。

取付フランジあるいは圧力プレート４２は、圧力プレート４０の構造に対して同様の構造を有する。取付フランジあるいは圧力プレート４２の部品は圧力プレート４０の部品と同じであるので、同様の数字は同様の部品を示すために利用され、混乱を避けるため、取付フランジあるいは圧力プレート４２に関連する符号の末尾にはａを付与することにする。

取付フランジあるいは圧力プレート４２は、ベース５６ａおよび摩耗プレート部６０ａを含む。摩耗プレート部６０ａおよびベース５６ａは、強固に相互連結されるとともに図３−図７の冷却流体溝６４と同一構造を有する冷却流体溝を協同して画定する。取付フランジあるいは圧力プレート４２における冷却流体溝は、図５−図７の壁セクションあるいはリブ８６に対応する環状の壁セクションあるいはリブにより、図２−図７の冷却流体溝セクション８２および８４に対応する半径方向内側および半径方向外側の冷却流体溝セクションに分けられる。図５−図７の突起１１０および１１２に対応する突起は、冷却流体溝セクション内に設けられる。加えて、図５−図７のリブ１５０に対応するリブは、取付フランジあるいは圧力プレート４２における冷却流体溝セクション内に設けられる。

取付フランジあるいは圧力プレート４２は、冷却流体導入口６８ａおよび冷却流体排出口７４ａを有する。図４の通路７０および７６に対応する導入および排出路は、取付フランジあるいは圧力プレート４２における冷却流体導入口６８ａおよび冷却流体排出口７４ａに関連して設けられる。

先の記述を考慮すると、本発明が、カップリングアセンブリの部品からの熱の伝達を促進するために冷却流体の改善された流れを有する新しい且つ改良されたカップリングアセンブリ１０を提供することは、明白である。カップリングアセンブリ１０の部品から冷却流体の流れへの対流伝達熱は、冷却流体が流れる溝６４に沿って間隔をあけた領域で冷却流体の速度を増加させることにより促進される。カップリングアセンブリ１０の結合時には、ディスクの半径方向内側部分よりも回転ディスク１８の半径方向外側部分でより多くの熱が発生する傾向がある。この熱を取り除くために、回転ディスク１８の半径方向外側部分に近接する冷却流体の流量は、回転ディスクの半径方向内側部分に近接する冷却流体の流量よりも大きい。

カップリングアセンブリ１０は、ハウジング３２によって少なくとも部分的に囲まれる回転可能なディスク１８を含む。ハウジング３２は、ハウジングとディスクとの間の相対回転を遅延させるために、回転可能なディスク１８の側面領域に結合可能な力伝達面を有するプレート部６０を備える。ハウジング３２はまた、力伝達面の反対のプレート部６０の側面によって少なくとも部分的に画定される冷却流体溝６４を有する。

熱伝達を向上させるとともにホットスポットの発生を最小限にするため、複数個の突起１１０および１１２は、冷却流体溝６４を通る冷却流体の流れの経路内に広がる。乱流は、冷却流体溝６４内へ突出するリブ１５０を有することにより冷却流体の流れ中に発生させることができる。

冷却流体溝６４への流体導入口６８は、冷却流体溝の半径方向外側部分８２に流体連結により接続される相対的に大きい断面領域部分１６０を有していてもよい。導入口６８は、冷却流体溝６４の半径方向内側部分８４に流体連結により接続された相対的に小さい断面領域部分１６２を有することができる。

本発明に関連して構成されたカップリングアセンブリ１０は、ここで説明されたように、有利に相互利用することが可能な多くの特徴を有する。しかしながら、これらの特徴は、切り離してあるいは従来技術から様々な特徴を組み合わせて利用することができる。例えば、冷却流体溝６４の半径方向外側および半径方向内側部分８２および８４のサイズが異なる冷却流体導入口６８は、冷却流体溝内に突起１１０および１１２なしに利用することができる。もうひとつの例では、突起は、リブ１５０を含めても含めなくてもよい。

ここで説明されたカップリングアセンブリ１０はブレーキとして利用されるが、カップリングアセンブリはクラッチとして利用することができることは、理解されるべきである。カップリングアセンブリがクラッチおよびブレーキアセンブリの組み合わせとすることができることも考えられる。

Claims

力の伝達に使用するカップリングアセンブリであって、前記カップリングアセンブリは、回転可能なディスク、および前記回転可能なディスクを少なくとも部分的に囲うハウジングを含み、前記ハウジングは、前記ハウジングと前記ディスクとの間の相対回転を遅延させるために前記回転可能なディスクの円形の側面領域に結合可能な円形の力伝達面を有するプレート部、円形状を有するとともに前記力伝達面と反対の前記プレート部の側面によって少なくとも部分的に画定される冷却流体溝、冷却流体が前記冷却流体溝内へ送られる導入口、冷却流体が前記冷却流体溝から送られる排出口、および円形状を有するとともに前記冷却流体溝の半径方向内側部分から前記冷却流体溝の半径方向外側部分を分割する壁部を有し、前記壁部は、前記力伝達面と反対の前記プレート部の側面に結合され、第１及び第２リブは、前記壁部から前記冷却流体溝の前記半径方向外側部分を横切って延び、第３及び第４リブは、前記壁部から前記冷却流体溝の前記半径方向内側部分を横切って延び、前記リブは、各々、冷却流体が前記第１及び第２リブを横切って前記冷却流体溝の前記半径方向外側部分に沿って流れるとともに、冷却流体が前記第３及び第４リブを横切って前記冷却流体溝の前記半径方向内側部分に沿って流れるように、前記力伝達面と反対の前記プレート部の側面から間隔があけられ、第１の複数個の突起は、前記第１及び第２リブとの間に前記第１及び第２リブから間隔をあけて配置されるとともに、第２の複数個の突起は、前記第３及び第４リブとの間に前記第３リブ及び第４リブから間隔をあけて配置され、前記第１及び第２の複数個の突起は、前記力伝達面と反対の前記プレート部の側面に結合され、前記第１の複数個の突起は、前記壁部の半径方向外側に配置される配列で配置され、前記第１の複数個の突起は、各々、前記壁部から異なる半径方向距離で配置され、前記第２の複数個の突起は、各々、前記壁部の半径方向内側に配置される配列で配置され、前記第２の複数個の突起は、各々、前記壁部から異なる半径方向距離で配置される、ことを特徴とするカップリングアセンブリ。
前記第１の複数個の突起の第１突起は、前記第１突起の縦の中心軸線に沿う第１長さを有し、前記第１長さは、前記第１及び第２リブ間の距離よりも短く、前記第２の複数個の突起の第２突起は、前記第２突起の縦の中心軸線に沿う第２長さを有し、前記第２長さは、前記第３及び第４リブ間の距離よりも短く、前記第１長さは、前記第２長さよりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載のカップリングアセンブリ。
冷却流体が前記冷却流体溝内へ送られる前記導入口は、前記冷却流体溝の前記半径方向外側部分に流体連通接続される第１円筒部と前記冷却流体溝の前記半径方向内側部分に流体連通接続される第２円筒部とを有する導入通路を含み、前記導入通路の前記第１円筒部は第１直径を有し、前記導入通路の前記第２円筒部は第２直径を有し、前記第１直径は前記第２直径よりも大きく、前記導入通路は、前記導入通路の前記第１円筒部から前記導入通路の前記第２円筒部へ冷却流体の流れを導く、ことを特徴とする請求項１に記載のカップリングアセンブリ。
前記複数個の突起のうち少なくともいくつかの前記突起は、テーパーが付けられた反対端部を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のカップリングアセンブリ。