JP6961813B2

JP6961813B2 - 摩擦部材

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Publication number: JP6961813B2
Application number: JP2020519307A
Authority: JP
Inventors: テッペルフィリップ
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2021-11-05
Anticipated expiration: 2038-11-20
Also published as: WO2019120370A1; US11187280B2; CN111386405A; US20200393004A1; DE102018129186A1; CN111386405B; JP2020536210A

Description

本発明は、円環ディスク形の摩擦面を形成するために、溝によって互いに間隔を置いた複数の摩擦フェーシング片を備える、摩擦結合を利用して機能する装置用の摩擦部材に関する。

独国特許出願公開第１０２０１５２１４４６９号明細書からは、円環ディスク形の摩擦面を形成するために、溝によって互いに間隔を置いた複数の摩擦フェーシング片を備えた、摩擦結合を利用して機能する装置用の摩擦部材が公知である。個々のまたは全ての摩擦フェーシング片は、三角形の形状を有している。独国特許出願公開第１０２０１２０１４８１１号明細書からは、環状の摩擦面を備えた、摩擦結合を利用して機能する装置用の摩擦部材が公知である。環状の摩擦面は、内縁および外縁を有しており、摩擦面内には内側に位置する環状溝と、外側に位置する環状溝と、半径方向で内側に位置する環状溝と外側に位置する環状溝との間に配置される、中間に位置する環状溝とが設けられている。これらの環状溝は、それぞれ、ジグザグ状にまたは波状に、内側に位置する変向点と外側に位置する変向点との間に延びており、内縁と内側に位置する環状溝との間、互いに隣り合う環状溝同士の間、かつ外側に位置する環状溝と外縁との間に流れ接続が設けられている。摩擦部材は、摩擦フェーシング支持体を有している。摩擦面は、摩擦フェーシング支持体上に被着された摩擦フェーシング、好適にはペーパ系摩擦フェーシングから形成されており、摩擦フェーシングは、互いに間隔を置いた複数の摩擦フェーシングセグメントから形成されており、摩擦フェーシングセグメント間には、環状溝、内縁溝または／および外縁溝、場合によっては中間溝も形成されている。類似の摩擦部材が、独国特許出願公開第１０２０１２０１４８０４号明細書において公知である。この公知の摩擦部材の場合、接続溝は、半径線に沿って延びており、かつ／または接続溝は、直線に形成されている。独国特許発明第１０１５７４８３号明細書からは、繊維強化されたセラミックの複合材料から成る成形体が公知である。この成形体は、コア領域と、少なくとも１つのカバー層とを備えている。カバー層は、コア領域よりも高い熱膨張係数を有している。カバー層は、炭化ケイ素の質量の割合が少なくとも３０パーセントである炭化ケイ素リッチなカバー層であり、複数のセグメントから構成されている。これらのセグメントは、目地の形の、カバー層材料のない領域によって、またはカバー層の材料とは別の材料から成るウェブによって互いに分離されている。独国特許出願公開第１０２００６００９５６５号明細書からは、少なくとも一方の、好適には両方の外面に設けられた環状の摩擦面を備えるブレーキディスクが公知である。この摩擦面には、制動のためにブレーキライニングが圧着可能である。摩擦面は、伸縮目地によって少なくとも部分的に材料に関して互いに分離された多数の部分セグメントから成っている。伸縮目地の深さは、摩擦面の許容可能な摩耗代よりも大きい。独国特許出願公開第２３５３１３３号明細書からは、特にクラッチおよびディスクブレーキで使用するためのフリクションディスクが公知である。ディスクは５つの層から形成されている。第１の層は摩擦材料から、第２の層は低い圧縮弾性率を有する材料から、第３の層は高い強度のコアから、第４の層は、低い圧縮弾性率を有する材料から、第５の層は、摩擦材料から成っている。第１の層および第５の層の摩擦材料は、多数の個別の小片から成っている。独国特許発明第１０３４２２７１号明細書からは、摩擦係合の働きをする環状ディスク形の少なくとも１つの摩擦面を備えた、湿式の摩擦切り替え要素用の摩擦フェーシングディスクが公知である。摩擦フェーシングディスクは、摩擦面内側直径から冷却剤が貫流する溝を有している。溝は、重畳する２つの溝セットを形成する。摩擦フェーシングディスクは、組み付けられた状態で指定回転方向なしに回転可能であり、摩擦面は、回転軸線に対して垂直に配向された溝縁を有していない。

本発明の課題は、円環ディスク形の摩擦面を形成するために、溝によって互いに間隔を置いた複数の摩擦フェーシング片を備えた、摩擦結合を利用して機能する装置用の摩擦部材を、特にその製造性および／または機能性に関して改良することにある。

この課題は、円環ディスク形の摩擦面を形成するために、溝によって互いに間隔を置いた複数の摩擦フェーシング片を備える、摩擦結合を利用して機能する装置用の摩擦部材において、摩擦フェーシング片が三角形と五角形の形状を有していることによって解決される。三角形および五角形の角は、鋭角に、鈍角にまたは丸み付けされて構成されていてよい。摩擦フェーシング片同士の間の溝は、ほぼ半径方向に、半径方向内方から半径方向外方に向かって延びている。しかし、ほぼ半径方向とは、溝が正確に半径方向に延びている必要がないことも意味している。それどころか、溝は、好適な実施例によれば、意図的に半径線に対して多かれ少なかれ傾斜して配置されている。五角形の摩擦フェーシング片に沿って延びる溝は、たとえば１０〜３０度の角度で半径線に対して傾斜して配置されている。三角形の２つの摩擦フェーシング片により画定される溝は、たとえば半径線に対して３０〜８０度の角度で配置されている。三角形の摩擦フェーシング片と五角形の摩擦フェーシング片とは、有利には、特別な溝パターンが生じるように配置されかつ互いに間隔を置いている。

摩擦部材の好適な実施例は、五角形の摩擦フェーシング片が、半径方向内方または半径方向外方を向いた頂点を備えており、好適には、半径線に関して対称であることを特徴としている。五角形の摩擦フェーシング片は、短い底辺を備えた五角形の形状を有している。底辺は、頂点とは反対の側を向いており、底辺からは２つの長辺が出発する。長辺は、半径線に対して約５度〜２０度の角度で配置されており、好適には対称軸線に関して、短い底辺から斜め外方に向かって延びている。対称軸線は、半径線により形成される。半径線は、同時に五角形の短い底辺の中心垂線である。長辺の、短い底辺とは反対の側に向いた端部は、２つの短辺により五角形の頂点に結合されている。両方の短辺は、９０度よりも大きく、五角形の短い底辺の反対側に配置されている角度を形成する。短い底辺が半径方向内方に配置されている場合、五角形の頂点は半径方向外方を向いている。五角形の短い底辺が半径方向外方に配置されている場合、五角形の頂点は半径方向内方を向いている。

摩擦部材の別の好適な実施例は、五角形の摩擦フェーシング片の頂点が、交互に半径方向内方と半径方向外方とを向いていることを特徴としている。したがって、五角形の摩擦フェーシング片の短い底辺は、交互に半径方向外方と半径方向内方とに配置されている。

摩擦部材の別の好適な実施例は、三角形の摩擦フェーシング片が、１つの短辺と２つの長辺とを備えた鋭角三角形または直角三角形の形状を有していることを特徴としている。直角三角形または鋭角三角形の長辺は、半径方向内方または半径方向外方に配置されている。三角形の摩擦フェーシング片の短辺は、有利には五角形の摩擦フェーシング片の長辺に面している。

摩擦部材の別の好適な実施例は、三角形の摩擦フェーシング片が、半径方向内方または半径方向外方に配置されているそれぞれ１つの長辺を有していることを特徴としている。三角形の摩擦フェーシング片の他方の長辺は、有利には互いに面している。

摩擦部材の別の好適な実施例は、五角形の摩擦フェーシング片が、周方向でそれぞれ４つの三角形の摩擦フェーシング片の間に配置されていることを特徴としている。２つの五角形の摩擦フェーシング片の間には、周方向でそれぞれ２つの三角形の摩擦フェーシング片が配置されている。

摩擦部材の別の好適な実施例は、４つの三角形の摩擦フェーシング片のうちのそれぞれ２つの摩擦フェーシング片の頂点が、五角形の摩擦フェーシング片に面しているのに対して、４つの三角形の摩擦フェーシング片のうちの別の２つの摩擦フェーシング片の短辺が、五角形の摩擦フェーシングに面していることを特徴としている。頂点が五角形の摩擦フェーシング片に面している最初に挙げた三角形の摩擦フェーシング片は、好適には半径方向外方に配置されている。短辺が五角形の摩擦フェーシング片に面している２番目に上げた三角形の摩擦フェーシング片は、有利には半径方向内方に配置されている。

摩擦部材の別の好適な実施例は、半径方向内方に分岐領域が設けられており、この分岐領域から２つの溝が出発しており、この分岐領域が、２つの三角形の摩擦フェーシング片と、１つの五角形の摩擦フェーシング片とにより画定されることを特徴としている。これにより、摩擦部材の運転中の冷却挙動を改良することができる。

摩擦部材の別の好適な実施例は、半径方向外方に結合領域が設けられており、この結合領域において２つの溝が合流し、この結合領域が２つの三角形の摩擦フェーシング片と、１つの五角形の摩擦フェーシング片により画定されることを特徴としている。これにより、摩擦部材の運転中の冷却挙動をさらに改良することができる。

特許請求される摩擦部材が使用される、摩擦結合を利用して機能する装置は、好適には湿式の摩擦クラッチまたは摩擦ブレーキである。湿式の摩擦クラッチまたは摩擦ブレーキは、少なくとも１つの支持体エレメントを備えている。この支持体エレメントには、三角形の摩擦フェーシング片と五角形の摩擦フェーシング片とが特別な溝パターンで取り付けられている。摩擦フェーシング片は両面で支持体エレメントに被着していてよい。支持体エレメントは、たとえば支持体金属薄板である。摩擦フェーシング片同士の間の溝は、冷却目的のために半径方向内方から半径方向外方に向かう流体貫流を可能にする。支持体エレメントは、一体的にまたは多部分から構成されていてよい。たとえば支持体金属薄板として構成された支持体エレメントは実質的に円環ディスクの形状を有している。支持体エレメントは有利には、半径方向内方または半径方向外方に、形状結合幾何学形状、たとえば歯列を備えている。この歯列は、摩擦部材と別の構成部材、たとえばディスク支持体との間の相対回動不能な結合を形成する働きをする。摩擦部材は、回転軸線を中心として回転可能である。半径方向という概念は、摩擦部材の回転軸線に関する。半径方向とは、回転軸線に対して直交する横方向である。同様に、軸方向とは、摩擦部材の回転軸線の方向または回転軸線に対して平行な方向を意味する。軸方向では、好適には互いに反対の側を向いた２つの摩擦面を備えた摩擦部材が、たとえば２つのディスクの間に、特に２つのクラッチディスクまたはブレーキディスクの間に配置されている。クラッチディスクまたはブレーキディスクは、その間に配置された摩擦部材に対して軸方向に移動可能であり、これにより、ディスクをトルク伝達のために、その間に配置されている摩擦部材に摩擦結合式に結合させることができる。これにより、クラッチディスクに相対回動不能に結合されている内側／外側のディスク支持体から、摩擦部材に相対回動不能に結合されている外側／内側のディスク支持体へのトルクの伝達が可能になる。

本発明は、場合によっては上述の摩擦部材を備えた湿式の多板クラッチまたはディスクブレーキに関する。

本発明はさらに、特別な溝幾何学形状を備えた溝パターンに関する。この溝幾何学形状は、三角形および五角形の摩擦フェーシング片を備えた上述の摩擦部材により形成されている。特許請求される溝パターンにより、摩擦部材の使用可能性または拡張可能性ならびに運転中の性能を決定的に改良することができる。ほぼ同一の形状およびサイズを有している交互に配置された水平方向で対称な三角形の摩擦フェーシング片を備えた従来の純粋な三角形パターンは、パッドとも呼ばれる摩擦フェーシング片のサイズに基づいて、単に条件付きで、またはディスクの規定された幾何学形状のためにしか使用可能ではない。特許請求される溝パターンにより、特に摩擦部材の運転中の浮動効果（Ａｕｆｓｃｈｗｉｍｍｅｆｆｅｋｔ）の望ましくない発生を阻止することができる。摩擦フェーシング片の三角形および五角形の形状の様々な角度、ピッチの適合により、大きなフレキシビリティまたは拡張可能性を与えることができるので、特許請求される溝パターンは、様々なディスク寸法ならびに摩擦対で使用することができる。摩擦対は、たとえばフェーシングによって、鋼ディスク表面によって、かつ／または流体の特性、特にオイル特性によって影響を受ける。

本発明の別の利点、特徴および詳細が、添付の図面を参照しながら様々な実施例を詳細に説明した以下の説明から明らかになる。

溝を形成するために互いに間隔を置いた、基本溝パターンで配置されている、三角形および五角形の摩擦フェーシング片を備えた摩擦部材を、円環ディスク形の摩擦面を上から見た平面図で示している。図１に図示した基本溝パターンの変化形を有する摩擦部材の実施例を示している。図１に図示した基本溝パターンの変化形を有する摩擦部材の別の実施例を示している。図１に図示した基本溝パターンの変化形を有する摩擦部材の別の実施例を示している。図１に図示した基本溝パターンの変化形を有する摩擦部材の別の実施例を示している。

図１から図５には、摩擦部材７１；７２；７３；７４；７５の実施例が摩擦フェーシング３を上から見た平面図で図示されている。摩擦部材７１；７２；７３；７４；７５は、支持体エレメント６を含んでいる。この支持体エレメント６は、支持体金属薄板として構成されている。支持体エレメント６には、摩擦フェーシング３が取り付けられている。この摩擦フェーシング３は、摩擦面１０を形成する働きをする。支持体エレメント６には、有利には同一に形成された２つの摩擦フェーシングが取り付けられている。これらの摩擦フェーシングは、互いに反対側を向いた摩擦面を形成する働きをする。

摩擦フェーシング３は、実質的に円環ディスク７の形状を有している。円環ディスク７は、半径方向内方では内側半径４によって、半径方向外方では外側半径５によって画定される。半径方向内方に、支持体エレメント６は内側歯列を有している。内側歯列は、多板クラッチ（図示せず）のディスク支持体（同様に図示せず）と相対回動不能な結合を形成する働きをする。

摩擦フェーシング３は、多数の摩擦フェーシング片１１〜１８を含んでいる。これらの摩擦フェーシング片１１〜１８は、摩擦フェーシング片１１〜１８同士の間に溝２１〜２７が形成されるように構成され、かつ互いに間隔を置いている。これらの溝２１〜２７は、流体、特にオイル、例えば冷却オイルの貫流を可能にする。冷却オイルは、有利には内方、つまり摩擦フェーシング３の内側半径４において供給され、溝２１〜２７を通って流れ、半径方向外方で、つまり摩擦フェーシング３の外側半径５から流出する。

摩擦フェーシング片１１，１２，１４，１５および１７，１８は、三角形の形状を有している。摩擦フェーシング片１３，１６は、五角形の形状を有している。

五角形の摩擦フェーシング片１３は、周方向で４つの三角形の摩擦フェーシング片１１，１２および１４，１５の間に配置されている。五角形の摩擦フェーシング片１６は、周方向で４つの三角形の摩擦フェーシング片１４，１５および１７，１８の間に配置されている。

五角形の摩擦フェーシング片１３および１６は、それぞれ１つの短い底辺を有している。この底辺から２つの長辺が出発する。これらの長辺の自由端から、短辺が出発する。これらの短辺は、五角形の頂点でぶつかる。五角形の短辺に対する中心垂線は、五角形の頂点も通って延びる半径線である対称軸線を形成する。長辺は、半径線に対して斜めに外方に向かって曲がっており、これにより、五角形は短い底辺から出発して拡張する。

五角形の長辺と短い底辺との間の角度は、９０度よりも大きいが、１２０度よりは小さい。五角形の長辺と短辺との間の角度は、同様に９０度よりも大きく１２０度よりも小さい。五角形の頂点において両方の短辺により形成される角度は、９０度よりも大きく、１３０度よりも小さい。

五角形の摩擦フェーシング片１３の頂点は、半径方向外方を向いている。五角形の摩擦フェーシング片１６の頂点は、半径方向内方を向いている。五角形の摩擦フェーシング片１３の短い底辺は、半径方向内方に配置されている。五角形の摩擦フェーシング片１６の短い底辺は、半径方向外方に配置されている。

溝２１は、両方の三角形の摩擦フェーシング片１１および１２により画定されている。溝２２は、三角形の摩擦フェーシング片１２と、五角形の摩擦フェーシング片１３とにより画定されている。溝２３は、五角形の摩擦フェーシング片１３と、三角形の摩擦フェーシング片１５とにより画定されている。

溝２４は、三角形の摩擦フェーシング片１４および１５により画定されている。溝２５は、三角形の摩擦フェーシング片１４と、五角形の摩擦フェーシング片１６とにより画定されている。溝２６は、五角形の摩擦フェーシング片１６と三角形の摩擦フェーシング片１７とにより画定されている。溝２７は、両方の三角形の摩擦フェーシング片１７および１８により画定されている。

溝２２，２３は、五角形の摩擦フェーシング片１３の長辺に沿って延びている。溝２５，２６は、五角形の摩擦フェーシング片１６の長辺に沿って延びている。三角形の摩擦フェーシング片１２の短辺は、五角形の摩擦フェーシング片１３に面している。三角形の摩擦フェーシング片１１の頂点は、五角形の摩擦フェーシング片１３に面している。

三角形の摩擦フェーシング片１５の短辺は、五角形の摩擦フェーシング片１３に面している。三角形の摩擦フェーシング片１４の頂点は、五角形の摩擦フェーシング片１３に面している。三角形の摩擦フェーシング片１４の短辺は、五角形の摩擦フェーシング片１６に面している。

三角形の摩擦フェーシング片１５の頂点は、五角形の摩擦フェーシング片１６に面している。三角形の摩擦フェーシング片１７の短辺は、五角形の摩擦フェーシング片１６に面している。三角形の摩擦フェーシング片１８の頂点は、五角形の摩擦フェーシング片１６に面している。

摩擦フェーシング片１１〜１８により形成される溝２１〜２４は、図１では、基本溝パターンで配置されている。図２〜図５には、図１に示したこの基本溝パターンの変化形が図示されている。

図２では、摩擦フェーシング片１１〜１８同士の間の間隔が図１における間隔よりも幾らか大きいので、半径方向内方で分岐領域３１が生じる。この分岐領域３１から、溝２４および溝２７が出発する。分岐領域３１は、両方の三角形の摩擦フェーシング片１５，１８と、五角形の摩擦フェーシング片１６とにより画定されている。

図３に示した摩擦部材７３では、摩擦フェーシング片１１〜１８同士の間の間隔が、図１と比較して同様に大きく、したがって、半径方向外方で結合領域３２が生じるように選択されている。結合領域３２では、溝２１および２４が合わさる。結合領域３２は、両方の三角形の摩擦フェーシング片１１，１４と、五角形の摩擦フェーシング片１３とにより画定されている。

図４および図５に示した摩擦部材７４および７５では、半径方向内方の分岐領域４１；５１が設けられている。これらの分岐領域４１；５１は、図２に示した分岐領域３１に相当する。さらに、半径方向外方の結合領域４２，５２が設けられている。これらの結合領域４２，５２は、図３に示した結合領域３２に相当する。

図５に図示した摩擦部材７５では、三角形の摩擦フェーシング片１１，１４；１５，１８の互いに面した頂点が、図４における頂点よりも鈍く（stumpfer）形成されている。図４では、三角形の摩擦フェーシング片１１，１２，１４，１５，１７，１８の全ての角が丸くされている。

３摩擦フェーシング
４内側半径
５外側半径
６支持体エレメント
７円環ディスク
１０摩擦面
１２摩擦フェーシング片
１３摩擦フェーシング片
１４摩擦フェーシング片
１５摩擦フェーシング片
１６摩擦フェーシング片
１７摩擦フェーシング片
１８摩擦フェーシング片
２１溝
２２溝
２３溝
２４溝
２５溝
２６溝
２７溝
３１分岐領域
３２結合領域
４１分岐領域
４２結合領域
５１分岐領域
５２結合領域
７１摩擦部材
７２摩擦部材
７３摩擦部材
７４摩擦部材
７５摩擦部材

Claims

円環ディスク形の摩擦面（１０）を形成するために、溝（２１〜２７）によって互いに間隔を置いた複数の摩擦フェーシング片（１１〜１８）を備えた、摩擦結合を利用して機能する装置用の摩擦部材（７１；７２；７３；７４；７５）であって、
前記摩擦フェーシング片（１１〜１８）が、三角形（１１，１２，１４，１５，１７，１８）と五角形（１３，１６）の形状を有しており、
前記五角形の摩擦フェーシング片（１３，１６）の頂点が、交互に半径方向内方と半径方向外方とを向いていることを特徴とする、摩擦部材（７１；７２；７３；７４；７５）。
前記五角形の摩擦フェーシング片（１３，１６）が、半径線に関して対称である、請求項１記載の摩擦部材。
前記三角形の摩擦フェーシング片（１１，１２，１４，１５，１７，１８）が、１つの短辺と２つの長辺とを有する鋭角三角形または直角三角形の形状を有している、請求項１または２記載の摩擦部材。
前記三角形の摩擦フェーシング片（１１，１２，１４，１５，１７，１８）が、半径方向内方または半径方向外方に配置されているそれぞれ１つの長辺を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の摩擦部材。
前記五角形の摩擦フェーシング片（１３，１６）が周方向でそれぞれ４つの三角形の摩擦フェーシング片（１１，１２，１４，１５，１７，１８）の間に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の摩擦部材。
前記４つの摩擦フェーシング片（１１，１２，１４，１５，１７，１８）のうちのそれぞれ２つの摩擦フェーシング片の頂点が、前記五角形の摩擦フェーシング片（１３，１６）に面しているのに対して、前記４つの摩擦フェーシング片（１１，１２，１４，１５，１７，１８）のうちの別の２つの摩擦フェーシング片の短辺が、前記五角形の摩擦フェーシング片（１３，１６）に面している、請求項５記載の摩擦部材。
半径方向内方に分岐領域（３１；５１）が設けられており、該分岐領域（３１：５１）から２つの溝（２４，２７）が出発し、前記分岐領域（３１：５１）が、２つの三角形の摩擦フェーシング片（１５，１８）と、１つの五角形の摩擦フェーシング片（１６）とにより画定される、請求項１から６までのいずれか１項記載の摩擦部材。
半径方向外方に結合領域（３２；５２）が設けられており、該結合領域内で２つの溝（２１，１４）が合流し、前記結合領域（３２；５２）が、２つの三角形の摩擦フェーシング片（１１，１４）と、１つの五角形の摩擦フェーシング片（１３）とにより画定される、請求項１から７までのいずれか１項記載の摩擦部材。