JP6324500B2 - 摩擦クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のタイプの自動車両用の摩擦クラッチに関する。

上述のタイプの摩擦クラッチは、駆動トルクを第２の選択可能な車軸に供給することができる選択式４輪駆動を有する自動車両に使用される。マルチプレートクラッチとして設計されるそのクラッチは、アクチュエータを用いて作動させることができ、すなわち、駆動トルクを加えたり除去したりすることができる。独国特許出願公開第１０２０１００３３８６５Ａ１号はこの種の駆動システムを示す。

独国実用新案第２０２００５０１７５２５Ｕ１号は、マルチプレートクラッチおよびアクチュエーションデバイスを備える摩擦クラッチを記載する。アクチュエーションデバイスは、２つのアクチュエータリングを備え、それらリングの間で、ボールが傾斜形状構造体上を移動する。両アクチュエータリングが相対的に回転させられると、このアクチュエーションデバイスは、締上げ効果を有し、すなわち、プレート同士が圧接される。アクチュエーションデバイスの力が、軸方向ベアリングを介してマルチプレートクラッチに作用する。圧力を解除するために、ダイアフラムスプリングアセンブリとして設計されたスプリングシステムが設けられている。

クラッチによる切断が行われている解除モードにおいて、従来技術によるデバイスでは、残留トルクが伝達される。

マルチプレートクラッチの作動特性の改善が、独国特許出願公開第１０２００８０２１４１８Ａ１号によって行われている。詳細には、解除行程を制約するストッパデバイスが設けられている。クラッチの解除行程が、温度に応じて設定される。

また、残留トルクを、プレートの設計によって減少させることができる。この例は、米国特許出願公開第２００５／０２２４３１０Ａ１号、米国特許第２，９６８，３８１号、英国特許出願第５７８２８９Ａ号、欧州特許出願公開第１１２８０８１Ａ２号および米国特許第７，２３４，５８０Ｂ２号によって示されている。

必要なときに潤滑が行われるマルチプレートクラッチが、欧州特許出願公開第１４４５５０６Ａ１号によって開示されている。潤滑油の供給は選択バルブを用いて制御される。

独国特許出願公開第１０１２４５８３Ａ１号は、少なくとも一部のプレートをプレート担持部とは独立して結合する結合デバイスを用いて、マルチプレートクラッチ内の残留トルクを減らすことを試みる。

本発明の目的は、既知の解決策に勝る改良を施した形態の摩擦クラッチを提供することである。

上記の目的は、請求項１記載の特徴を有するクラッチによって達成される。その展開形態を従属請求項に見ることができる。

本発明による摩擦クラッチは、クラッチケージとクラッチハブとに交互に結合された複数のオイル潤滑式クラッチプレートを有し、一方のシャフトがクラッチケージに連結され、第２のシャフトがクラッチハブに連結され、クラッチプレート同士が、関連するアクチュエーションユニットによって結合され、クラッチケージに或る機構が割り当てられ、その機構を用いて、クラッチケージから放出されたオイルが、回収され、クラッチケージ、クラッチプレートの外部の回収領域に送達され、アクチュエーションユニットに組み合わされたスイッチングデバイスが、クラッチケージの外部、クラッチプレートの外部の回収領域からクラッチプレートに向かうオイルの戻りを阻止する。

本発明による機構を用いると、簡単なクラッチ構造によって、解除状態、すなわちアクチュエーションユニットが作動しているとき、クラッチをオイルから解放されるように切り替えることが可能になる。クラッチケージの半径方向外側に配置されたオイル回収ガイド機構によって、クラッチ、すなわちクラッチケージ内のプレートから半径方向に放出されたオイルが、回収され、回収領域に向けて送達される。アクチュエーションユニットが作動すると、すなわちクラッチが解除される（プレートが分離される）と、オイルが、クラッチ領域から排出され、かつオイルの戻りが停止される。この解除状態では、結合領域から可及的速やかにオイルが無くなり、それによって残留トルクが最小限に抑えられる。クラッチが係合されると、プレートに圧力を加えているアクチュエーションユニットが、回収領域からクラッチ、すなわちプレートへの戻りを再び可能にし、確実に、プレート領域が再びオイルで満たされる。

本発明の一実施形態によれば、クラッチプレート領域の外部のオイルの回収領域は、オイルタンクとして設計される。オイルタンクは、好ましくは、クラッチを収容しているハウジングの一部に配置されている。

解除状態でのプレートシステムが極めて高度にオイル解放状態であれば、残留トルクが低減され、クラッチシステムの摩耗や損傷の増加が生じない。クラッチが再係合されると、アクチュエーションユニットは、回収領域、オイルタンクからプレートシステムに向かうオイルの流れを再び可能にし、結合フェーズで、潤滑が、すぐにもう一度確保される。

本発明の有利な実施形態によれば、回収領域、オイルタンクはクラッチのハウジング内に配置され、すなわち、プレート、すなわち結合領域のほぼ半径方向レベルの領域に配置される。オイルタンクの大きさは、オイルの全量を保持することができるように選択される。

本発明の一実施形態は、オイル回収ガイド機構を、クラッチケージの半径方向外側に配置された板金部品、板金細片として設計することを構想する。この場合、板金細片は、クラッチからオイルタンクに向かって半径方向上向きの傾斜で延在する。クラッチ、すなわちクラッチケージから半径方向に放出されたオイルは、それによって、回収され、遠心力の作用によってオイルタンクに向かって運ばれる。

発展的処置として、共に回転しかつ軸方向に移動できるようにプレートの一部が結合されたクラッチケージが、クラッチケージの外側へオイルがそれを通って半径方向に流出することができる開口を有することが構想される。それによって、オイルがクラッチケージの外側に放出され、オイル回収ガイド機構を通してオイルタンクに向かって送られる。

本発明の一実施形態は、アクチュエーションユニットを、軸方向に固定されたアクチュエータリングと、軸方向に移動可能かつ回転可能なアクチュエータリングとを有するボールランプ機構として設計することを構想する。回転可能なアクチュエータリングは、連携する電気モータによって、スクリューまたはウォーム駆動を経由して作動させられる。このために、アクチュエータリングは、その外側領域に、モータ駆動のウォームが係合する噛合部を有する。アクチュエータリングは、軸方向軸受および圧力板を介してプレートアセンブリに作用し、軸方向に支持されたクラッチケージにプレートを押し付ける。アクチュエーションユニットが解除方向に作動させられると、スプリングシステムがプレートの解除を行う。それによって、回転するアクチュエータリングによって軸方向に移動させられる、プレートに作用する圧力板が、プレートから離れるように移動させられ、すなわちプレート同士が解放されトルクを伝達しなくなる。

本発明は、クラッチシステムのプレートが、可能な限り迅速かつ効果的なトルク伝達の切離しを確保するように構成されれば、特に有利である。これは、それ自体波形設計によって知られているプレートを使用して達成することができる。共に回転するようにクラッチケージに連結された複数のプレートがそれらの面を波型形状にされ、共に回転するようにクラッチハブに連結された凹凸のない平坦な複数のプレートと交互に配置されて相互に作用しあう。波型設計の結果、プレート同士が迅速に解除され、クラッチシステム内に捕捉されたオイルを、遠心力によって迅速に流出させることができる。

クラッチ面を横切って半径方向に延在するチャネルを有するクラッチディスクを使用すれば、本発明による効果を向上させる別の可能性が得られる。これらクラッチディスクが、共に回転するようにクラッチハブに結合され、プレート間のオイルが、チャネル、すなわち半径方向の溝を通って容易に流出することができる。

本発明の例示的実施形態が、図面を用いてさらに説明される。

本発明による摩擦クラッチの実施形態の断面図である。 ハウジングを取り除いた、本発明によるクラッチの透視図である。

図１は、本発明による摩擦クラッチの実施形態を断面で示す。クラッチＫは第１のシャフトＷ１を第２のシャフトＷ２に連結し、第１のシャフトＷ１は車両のリヤアクスル／最終駆動装置または主トランスミッションに結合され、シャフトＷ２は自動車両の車輪またはカルダンシャフトに連結されている。２本のシャフトＷ１、Ｗ２は、同軸で延在し、相対的に回転することができる。

クラッチケージＫＫは、シャフトＷ１と共に回転するように連結されている。クラッチハブは、シャフトＷ２と共に回転するように連結されている。２本のシャフトＷ１、Ｗ２は、相対的に回転することができるように、転がり軸受を用いてハウジングＧＨ内に保持されている。

クラッチケージＫＫ内にクラッチプレートＫＬが配置され、それらクラッチプレートは、交互に、対応する外側噛合部を介してクラッチケージＫＫと、対応する内側噛合部を介してクラッチハブＫＮとに、それらと共に回転しかつ軸方向に移動できるように結合されている。プレートＫＬと連係するアクチュエーションユニットが、２つのアクチュエータリングＡ１、Ａ２を備え、それらの間にボール（図示せず）が配置され、それらボールが、リングＡ１、Ａ２上の傾斜形状構造内で移動し、ボールランプ機構を形成する。アクチュエータリングＡ２は、ハウジングに対して固定され、すなわち前記リングは、クラッチＫのハウジングＧＨ内に固定されるように配置され、対応する座に圧入される。シャフトＷ２は、転がり軸受ＷＬによってハウジングＧＨに対して支持され、他方、小さな軸方向ニードル軸受ＡＬが軸方向支持のために設けられ、その軸受は、ハウジングＧＨとシャフトＷ２上の支持ディスクとの間に配置されている。

回転可能なアクチュエータリングＡ１は、大きい軸方向軸受ＡＬ１を介してクラッチプレートＫＬに作用し、トルク伝達に必要な接触圧力をプレートシステム上に生じさせる。この場合、アクチュエータリングＡ１の接触圧力のための移動は、クラッチハブ内に配置され、クラッチの解除、すなわちクラッチプレートＫＬの解除を行うスプリングＦの力に対抗する。

回転可能なアクチュエーションリングＡ１は、ケージ内でガイドされるボール（図示せず）を用いるボールランプ原理によってクラッチプレートＫＬに向かって軸方向に動かされる。このために、アクチュエーションリングＡ１は、その外周の一部分に噛合部を有し、その噛合部に、電気モータによって駆動される回転式スピンドル上のねじが係合する。

半径方向に実質的にクラッチプレートＫＬの高さを占めるハウジングＧＨの前方部分が、オイルタンクＯＴを形成し、その中にクラッチＫ用のオイルを保持することができる。ハウジングＧＨの、凹みとして形状設定された部分を、リングの形で取り巻くオイルタンクＯＴの大きさは、クラッチＫ用のオイルの全量を保持することができるようになっている。

クラッチＫ用のオイルの全量がオイルタンクＯＴ内にある場合、クラッチプレートＫＬに向かうオイルの流れが、アクチュエータリングＡ１の回転を介してオイルスイッチングユニットＯＳＥが開かれることによって可能になる。アクチュエータリングＡ１が回転し軸方向に前進した状態でクラッチプレートＫＬを閉じるとき、すなわちトルク伝達が行われるとき、クラッチプレートＫＬに向かうオイルの流れが可能になる。クラッチＫを開くとき、アクチュエータリングＡ１を回し戻して軸方向に後退させることによって、クラッチプレートＫＬ同士が解除され、オイルスイッチングユニットＯＳＥが閉じられ、オイルの流れが停止される。

図２は、本発明によるクラッチの透視図を、より明確には、ハウジングＧＨを取り除いて示す。その外側領域に、クラッチケージＫＫは、詳細にはオイル流入のために働く端部に見える開口に加えて、オイルが遠心力によってクラッチプレートＫＬの領域から出て外方へそれを通って流れることができる開口Ｏを有する。成形板、板金細片として構成されたオイル回収ガイド機構ＯＦが、クラッチケージから放出されたオイルの一部を受け、そのオイルを傾斜に従って、図２に示された構図では後方に位置するオイルタンクＯＴに向けて導く。このプロセス中、放出効果が、オイルタンクに向かって外方へ延出する板上でオイルを押し流す。

トルク伝達のためにアクチュエータリングＡ１によってクラッチプレートＫＬが押し合わされてクラッチＫが閉じられると、オイルスイッチングユニットＯＳＥが開かれ、タンク空間ＯＴからのオイルが、クラッチ空間に流れ込むことができ、そこからオイル回収ガイド機構ＯＦを通ってオイルタンクＯＴに向かって送り戻される。それによって、クラッチ空間ＫＬ内とオイルタンクＯＴ内とのオイル量の均衡が形成される。

アクチュエータリングＡ１が適切に回転することによって、クラッチプレートＫＬが分離され、クラッチＫが解除されると、オイルスイッチングユニットＯＳＥが閉じられる。回転するクラッチケージＫＫから放出されたオイルは、オイル回収ガイド機構ＯＦを用いてオイルタンクＯＴに向かって送達され、閉じられたオイルスイッチングユニットＯＳＥによって、クラッチ空間ＫＬに向かって流れ戻るのが阻止される。それによって、解除状態ではプレートＫＬが気中で回転し、その結果、極めて大幅に残留トルクの無くなる作動が可能になる。

回転可能かつ軸方向に移動可能なアクチュエータリングＡ１の駆動機構が図２に示されている。軸方向に固定されるように搭載されているアクチュエーティングスピンドルＳＰが、アクチュエータリングＡ１の外周に形成された噛合部と連係する。アクチュエーティングスピンドルＳＰは、アクチュエータ駆動機構ＡＡ、すなわち電気モータによって駆動され、その駆動機構にはハウジング内の電子制御ユニットが割り当てられている。

アクチュエータリングＡ１の噛合部は、アクチュエータリングＡ１が軸方向移動行程全体に亘ってアクチュエーティングスピンドルＳＰに係合したままになるような軸方向幅になっている。

一実施形態では、オイル回収デバイスＯＦおよび両オイル空間を分離する要素を、単一の構成要素として具体化することができる。

オイル回収及びオイル分離機構ＯＦが、クラッチ空間からオイルが無くなったままになり、プレートがオイル槽に漬かることがなくなるように（表面の濡れは別として）具体化される。

したがって、オイルの供給を遮断するだけではなく、クラッチ空間を確実に空にする（ドライサンプ）ことも確実に行われる。さらに、潤滑コンセプトが、静止ならびに低および中間速度時の、ケージがオイルを潜ることを意味する飛沫潤滑またははねかけ潤滑から、クラッチが完全に開放されたときの気中作動に変更される。

タンク空間とクラッチ空間とを完全に分離するために、オイル回収部に、分離機能も果たす分離およびガイド要素が存在し、あるいはハウジングに、封止として働き「気中作動」状態のクラッチ空間への漏れ込みを防止または減少させる特別な機械加工フィーチャおよび／もしくは表面特性ならびに／または封止要素が存在する。この手段のみによって、たとえば、短時間車両が停止しているとき、確実にクラッチ空間がオイルで再充満されずオイルの放出が再開されずに済む。

ドライサンプシステムは、クラッチ内の残留トルクを低下させるために、解除行程の増大と共に使用される。

ドライサンプシステムは、クラッチの２つの作動点で役立ち得る。
１．はねかけ損失の低減。これは、接続および非接続作動に対して有効である。接続作動とは、クラッチは開いているが、２次軸への駆動系が、第２のユニットによって切り離されていないことを意味する。
２．残留トルクの低減。ここで、残留トルクとは、クラッチが実際には開いているときでもクラッチを介して伝達されるトルクである。これは、特に、２次軸が完全に切り離され停止するので極めて大きい回転速度差が生じる非接続モードにおいて有効でありまたは意味をなす。

Ｗ１ 第１のシャフト
Ｗ２ 第２のシャフト
Ｋ クラッチ
ＫＫ クラッチケージ
ＫＮ クラッチハブ
ＷＬ 転がり軸受
ＡＬ 軸方向軸受、軸方向ニードル軸受
ＧＨ ハウジング
Ａ１ 第１のアクチュエータリング、アクチュエーションリング
Ａ２ 第２のアクチュエータリング、アクチュエーションリング
Ｆ スプリング要素
ＡＬ１ 軸方向軸受、軸方向ニードル軸受
ＯＴ オイルの回収領域、オイルタンク
ＯＳＥ オイルスイッチングユニット
ＯＦ オイル回収ガイド機構
Ｏ クラッチケージの開口
ＳＰ アクチュエーティングスピンドル
ＡＡ アクチュエータ駆動機構

Claims (8)

1. クラッチケージとクラッチハブとに交互に結合された複数のクラッチプレート（ＫＬ）を有し、第１のシャフト（Ｗ１）と第２のシャフト（Ｗ２）を摩擦結合する、自動車両用の摩擦クラッチであって、前記第１のシャフト（Ｗ１）が前記クラッチケージ（ＫＫ）に連結され、前記第２のシャフト（Ｗ２）が前記クラッチハブ（ＫＮ）に連結され、複数の前記クラッチプレート（ＫＬ）が、関連するアクチュエーションユニット（Ａ１、Ａ２）により結合される摩擦クラッチにおいて、
   前記クラッチケージ（ＫＫ）にオイル回収ガイド機構（ＯＦ）が設けられ、前記オイル回収ガイド機構（ＯＦ）を用いて、前記クラッチケージ（ＫＫ）から放出されたオイルが回収されて、前記クラッチケージ（ＫＫ）の外部のオイルタンク（ＯＴ）に送達され、前記アクチュエーションユニット（Ａ１、Ａ２）にはスイッチングデバイス（ＯＳＥ）が結合させられており、
   クラッチが解除されると、前記スイッチングデバイス（ＯＳＥ）は、前記クラッチケージ（ＫＫ）の外部の前記オイルタンク（ＯＴ）から前記クラッチプレート（ＫＬ）に向かう前記オイルの戻りを阻止するようになっており、
   前記クラッチ（Ｋ）が、前記アクチュエーションユニット（Ａ１、Ａ２）と共にハウジング（ＧＨ）内に配置され、前記オイルタンク（ＯＴ）が、前記ハウジング（ＧＨ）の一部分として設計されている、摩擦クラッチ。
2. 前記オイルタンク（ＯＴ）が、前記クラッチ（Ｋ）に割り当てられたオイルの全量を保持することが可能である、請求項１に記載の摩擦クラッチ。
3. 前記アクチュエーションユニット（Ａ１、Ａ２）が、固定されたアクチュエーションリング（Ａ２）と、回転可能かつ軸方向に移動可能なアクチュエーションリング（Ａ１）とを備え、前記両リングの間でボールが移動する、請求項１または２に記載の摩擦クラッチ。
4. 前記スイッチングデバイス（ＯＳＥ）を、前記回転可能かつ軸方向に移動可能なアクチュエーションリング（Ａ１）を用いて作動させることができる、請求項３に記載の摩擦クラッチ。
5. 前記クラッチケージ（ＫＫ）に割り当てられた前記オイル回収ガイド機構（ＯＦ）が、前記オイルタンク（ＯＴ）に向かって外方へ延出する板金部品として設計されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の摩擦クラッチ。
6. 前記クラッチケージ（ＫＫ）が、オイルを流出することができる開口（Ｏ）をその外側領域に有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の摩擦クラッチ。
7. 前記ハウジング（ＧＨ）が、前記オイルタンク（ＯＴ）を分離するために、特別な機械加工フィーチャおよび／もしくは表面特性ならびに／または封止要素を有する、請求項１に記載の摩擦クラッチ。
8. クラッチケージとクラッチハブとに交互に結合された複数のクラッチプレート（ＫＬ）を有し、第１のシャフト（Ｗ１）と第２のシャフト（Ｗ２）を摩擦結合する、自動車両用の摩擦クラッチであって、前記第１のシャフト（Ｗ１）が前記クラッチケージ（ＫＫ）に連結され、前記第２のシャフト（Ｗ２）が前記クラッチハブ（ＫＮ）に連結され、複数の前記クラッチプレート（ＫＬ）が、関連するアクチュエーションユニット（Ａ１、Ａ２）により結合される摩擦クラッチにおいて、
   前記クラッチプレート（ＫＬ）のためのオイルを貯留するオイルタンク（ＯＴ）が前記クラッチケージ（ＫＫ）の外部に配置され、前記クラッチケージ（ＫＫ）は前記オイルタンク（ＯＴ）からオイルが前記クラッチケージ（ＫＫ）内に流入可能な開口を有しており、前記クラッチケージ（ＫＫ）にオイル回収ガイド機構（ＯＦ）が設けられ、前記オイル回収ガイド機構（ＯＦ）を用いて、前記クラッチケージ（ＫＫ）から放出されたオイルが回収されて、前記オイルタンク（ＯＴ）に送達され、前記アクチュエーションユニット（Ａ１、Ａ２）にはスイッチングデバイス（ＯＳＥ）が結合させられており、
   クラッチが閉じられると、前記スイッチングデバイス（ＯＳＥ）は、前記オイルタンク（ＯＴ）内のオイルが前記開口を通じて前記クラッチケージ（ＫＫ）に流入することを許容し、
   クラッチが解除されると、前記スイッチングデバイス（ＯＳＥ）は、前記オイルタンク（ＯＴ）内のオイルが前記クラッチケージ（ＫＫ）に流入することを停止するとともに、前記クラッチケージ（ＫＫ）の外部の前記オイルタンク（ＯＴ）から前記クラッチプレート（ＫＬ）に向かう前記オイルの戻りを阻止し、
   前記クラッチ（Ｋ）が、前記アクチュエーションユニット（Ａ１、Ａ２）と共にハウジング（ＧＨ）内に配置され、前記オイルタンク（ＯＴ）が、前記ハウジング（ＧＨ）の一部分として設計され、
   前記ハウジング（ＧＨ）が、前記オイルタンク（ＯＴ）を分離するために、特別な機械加工フィーチャおよび／もしくは表面特性ならびに／または封止要素を有する、摩擦クラッチ。

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