JPH04249619A - 液体摩擦クラツチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，粘性液体を満たされて
一方のクラツチ部分を形成するハウジングと，このハウ
ジングへ入り込んで他方のクラツチ部分を形成する軸と
，ハウジング及び軸に交互に相対回転しないように結合
されて互いに係合する外側薄板及び内側薄板と，間隔保
持体とを有する，液体摩擦クラツチに関する。

【０００２】

【従来の技術】このような液体摩擦クラツチは例えば車
両駆動装置に使用される。その際増大する回転数差と共
に増大するトルクを伝達するという性質が利用される。

【０００３】しかし普通の液体摩擦クラツチでは，同じ
回転数差でも温度が上昇すると，粘性摩擦が生ずる熱に
より，伝達されるトルクが減少するという欠点がある。 従つて滑りが始まると，低い温度ではトルクか大きすぎ
，高い温度ではトルクが小さすぎる。

【０００４】この不利なトルク特性に対処するため，薄
板空間外に設けられて温度に関係する変形により軸線方
向に薄板へ作用する押圧体によつて薄板間の間隙幅を減
少することが，例えばオーストリア国特許第３８３１９
５号明細書から公知である。即ち伝達されるトルクは，
間隙幅の減少につれて漸増的に増大する。

【０００５】しかしこの明細書に記載されている液体摩
擦クラツチは，側方に設けられる押圧体や薄板の間隔を
均一化するため必要な弾性間隔保持体のために，高い構
造費を伴う。それにより所望のトルク変化は，液体摩擦
の範囲では得られるが，特定の温度以上で非常に強いト
ルク増大を伴つて現れる金属摩擦の範囲では得られない
。強いトルク増大のためハンプトルクとも称されるこの
範囲は，クラツチの熱的過負荷から保護するために重要
である。しかしこの保護作用は，ハンプトルクが充分大
きい時にしか現れない。不斉地の障害物を乗り越えるた
め駆動される車輪の１つが滑る車両も考えられが，滑る
車輪と滑らない車輪との間に設けられる液体摩擦クラツ
チのハンプトルクは，障害物を乗り越えるか又は機関を
停止させるほど大きくなければならない。

【０００６】２つの円板の間へ粘性液体が押込まれ，温
度上昇により増大する内部圧力の片側作用のため薄板対
が互いに接触することによつて，金属摩擦の範囲に急峻
なトルク増大が生ずることになる。この状態が実際にも
生ずるようにするため，薄板にあるかき取り縁により粘
性液体が円板の間へ押込まれ，片側圧力が薄板対を互い
に押付けるのに充分であるようにせねばならない。ハン
プトルクができるだけ大きくなるようにするため，実際
の金属接触面ができるだけ大きく，即ちできるだけすべ
ての薄板対ができるだけ全面で互いに接触せねばならな
い。

【０００７】しかし前記オーストリア国特許明細書によ
るクラツチでは，弾性間隔保持体があつてもこのように
ならない。これらの間隔保持体は内側薄板の間隔を補償
するが，内側薄板に対する移動可能な外側薄板の位置は
不定で任意であり，それにより個々の薄板対における金
属摩擦の範囲は同時には現れず，しかも不完全にしか現
れない。

【０００８】外側薄板のこの不定な位置（これは移動可
能な内側薄板においても同じようにあてはまる）は，液
体摩擦の範囲でも薄板を摩耗させ，それにより時間の経
過につれてクラツチのトルク特性が変化する。

【０００９】２つの円板の間への粘性液体の押込みを促
進するかき取り効果を改善するため，普通の公知のかき
取り縁の代りに，薄板の扇形片を半径方向縁の周りに曲
げることは，ドイツ連邦共和国特許第３８２８４２１号
明細書から公知である。しかしそれによりハンプトルク
が増大するだけで，液体摩擦の範囲における特性は改善
されない。更に薄板の数を多くすることが必要で，薄板
の摩耗も大きい。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従つて本発明の課題は
，最少の構造費で液体摩擦の範囲におけるトルク特性が
改善され，固体摩擦の範囲におけるトルク増大が大きく
かつ急峻で，トルク特性を変化することなく，少ない摩
耗により長い寿命が得られるように，最初にあげた種類
の液体摩擦クラツチを構成することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明によれば，外側薄板又は内側薄板が全部又は一部
軸線方向に温度に関係して変形可能であり，隣接する薄
板対の内側薄板と外側薄板との間に間隔保持体としての
間隔保持環が設けられている。

【００１２】

【発明の効果】温度に関係して軸線方向に変形可能な薄
板又は薄板部分により，粘性摩擦の範囲において，間隙
幅が温度の上昇につれて減少する。一定の温度において
間隙幅の減少により生ずるトルクの増大は，温度上昇に
よるトルクの減少を阻止する。それにより設計に応じて
，この範囲におけるトルク特性は一定ないし少し増大す
るだけである。それにより，走行動特性上非常に望まし
い滑り開始における完全に穏やかな挿入に，クラツチの
トルク特性を合わせることも可能になる。

【００１３】金属摩擦の範囲は，薄板の可変曲率と，間
隔保持環により規定される薄板対の薄板と対向薄板との
相対位置とによつて，同時にかつ完全に得られ，それに
よりハンプトルクが強く増大する。

【００１４】間隔保持環により規定されるすべての薄板
と対向薄板との相対位置は，粘性摩擦の範囲における摩
耗を少なくし，それによりクラツチのトルク特性曲線は
その寿命中に変化しない。

【００１５】

【実施態様】薄板又は薄板部分の温度に関係する変形可
能性は，その全部又は一部を形状記憶合金又はバイメタ
ルから製造することによつて得られ，トルク特性曲線の
上昇勾配は，前者では適当に選ばれる予備変形により，
後者では両方の金属層の適当に選ばれる材料対又は材料
厚さにより得られる。

【００１６】本発明の構成では，外側薄板又は内側薄板
が全部温度に関係して変形可能な材料から成り，冷えた
状態で最も近い対向面から鍵状に離れるように湾曲して
おり，温度の上昇につれて平らな形状従つて対向薄板に
近づく。それにより間隙幅は内側から外側へ減少し，そ
れによりすべての薄板対の金属摩擦の範囲も同時に得ら
れる。

【００１７】本発明の別の構成では，間隔保持環の側面
が隣接する２つの薄板の少なくとも１つに所々でのみ接
触しているように，間隔保持環が形成される。所々での
み接触することによつて，動液圧潤滑が行われる。回転
方向に無関係な両側動液圧潤滑は，間隔保持環の波形構
成によつて特に簡単に行われる。

【００１８】間隔保持環が薄板の内径の所に設けられる
と特に有利で，それにより，最小のトルクが伝達される
所で薄板間の接触面がなくなり，動液圧潤滑効果はまだ
確実に充分である。好ましい実施態様では，内側薄板が
温度に関係して変形可能である。温度上昇の際外側薄板
は，ハウジングとの相対回転しないような結合部即ちハ
ウジングとの接触面が最大の所では移動させる必要がな
いので，損失及び摩耗は特に少ない。

【００１９】別の構成では，内側薄板が半径方向スリツ
トにより扇形片に分割され，温度に関係する変形可能性
により，冷えた状態では周方向に対向薄板の方へ凸に湾
曲し，高い温度では対向薄板の方へ少し凹に湾曲する。 クラツチの冷えた状態では，薄板が動液圧の力により対
向薄板から離され，それにより間隙が広がつて，伝達さ
れるトルクが減少し，金属摩擦がおこる温度では，かき
取り縁が形成される。

【００２０】間隔保持環を内側薄板と一体に形成するこ
とも可能である。それにより製造及び組立を簡単化し，
間隔保持環部分と隣接する外側薄板との接触面を，動液
圧潤滑が行われるように形成することができる。一体に
形成される間隔保持環を持つ内側薄板か平らな原材料か
ら型押し又は打抜きにより製造されていると，節約は特
に大きく，形状記憶合金の場合こうして適当な予備変形
も同時に行うことができる。

【００２１】別の実施態様では，外側薄板が，その内端
部分に，温度に関係して軸線方向に変形可能な環部分を
持ち，この環部分が隣接する内側薄板に対する間隔保持
環としても作用する。こうして大きくかつ外側薄板の両
側で同じ間隙幅により，滑り開始の際特に小さいトルク
が得られ，他方の対向薄板に接触する変形可能な環部分
の作用により金属摩擦の範囲が得られるまで，非常に幅
の広い調整範囲が生ずる。更に外側薄板が温度に関係し
て変形可能な材料から成つていないこの構成では，外側
薄板は内側薄板に対して常に平行になつている。

【００２２】本発明の別の実施態様では，環部分又は薄
板全体が形状記憶合金からら成ることができる。前部の
薄板が形状記憶合金から成り，形状記憶効果が外側薄板
の内側部分においてのみ生ずるように予備変形されてい
ると，有利である。

【００２３】この実施態様の特に有利な変形例では，環
部分がプラスチツクなるべくＰＴＦＥから成り，対称面
外で，なるべく半径方向にスリツトを切られる鋼製金属
環がこのプラスチツクに挿入されている。両方の材料の
異なる熱膨張係数により，所望の湾曲が生ずる。

【００２４】

【実施例】図１ないし１２について，本発明の実施例を
以下に説明する。

【００２５】本発明による液体摩擦クラツチは，例えば
２つの駆動される車軸間の差動装置において使用される
一方のクラツチ部分を形成するハウジング１は，他方の
クラツチ部分として役立つ中空軸２上に回転可能に支持
されている。ハウジング１には１組の外側薄板３が相対
回転しないように結合されて，中空軸２上に相対回転し
ないように設けられる１組の内側薄板４の間に係合して
いる。この図に概略的にしか示してない薄板３，４及び
その付属品については，これ以上立入つて説明しない。 図２以降にはそれぞれ３つの薄板が示されているが，ク
ラツチはそれぞれ同じ構造及び作用の任意の数の薄板対
を含むことができる。ハウジング１の内部空間５は粘性
液体を満たされ，栓１５により閉鎖可能な開口を通して
粘性液体の充填が行われる。

【００２６】図２及びすべての類似な半径断面において
，ハウジング１は適当な内歯７を持ち，この内歯７は，
外側薄板３のはまり合う外歯１５を介して，外側薄板に
相対回転しないように結合されている。同様に中空軸２
は，その外歯６を介して，はまり合う内歯１６を持つ内
側薄板４に相対回転しないように結合されている。 この内歯１６の形状は，トルクの伝達と薄板の僅かな軸
線方向移動のみを可能にする限り，任意である。

【００２７】薄板３，４は薄板対を形成している。この
ような同じ薄板対の数は，クラツチの設計の際得られる
。隣接する薄板対の外側薄板は３′で示されている。

【００２８】図３〜５による好ましい実施例では，内側
薄板４が温度に関係して軸線方向に変形可能である。そ
のため内側薄板は形状記憶合金（図示せず）から成るか
，又は互いに固定的に結合されるバイメタル板９，１０
から成り，例えば板９は鉄から成り，板１０はアルミニ
ウムから成つている。両方の外側薄板３，３′は在来の
材料から成つている。図２及び３は周囲温度における薄
板を示し，内側薄板４は軸線方向に湾曲した形状を持つ
ている。これは，バイメタル薄板の場合バイメタル材料
及び板９，１０の層厚の適当な選択と適当な温度におけ
るその結合とによつて得られ，形状記憶合金の場合適当
な温度における適当な変形によつて得られる。

【００２９】図３に示すように，外側へ開く半径方向ス
リツト１４により内側薄板４を扇形片に分割して，周方
向応力によつて軸線方向の変形が乱されないようにする
ことができる。液体摩擦の範囲における低い温度の状態
を示す図２及び３において，内側薄板４の左右に間隙幅
ｚ１及びｚ２が認められ，半径方向に変化している。伝
達されるトルクと１対の同種の薄板の間の一定の間隔ｚ
における間隙幅の比ｚ１：ｚ２との間に周知のほぼ双曲
線関係があるため，この場合伝達されるトルクは小さい
。ここで考慮すべきことは，間隙幅ｚ２が最も大きい外
側区域は内側区域より多くトルクの伝達に寄与すること
である。

【００３０】更に図３からわかるように，周方向断面で
も薄板扇形片が湾曲していると，外側薄板３の薄板は凸
に湾曲する面１２に面している。この凸な湾曲は間隙幅
ｚ２を増大する動液圧作用を及ぼす。もちろんこの湾曲
は，内側薄板４が半径方向スリツト１４により扇形片に
分割されている時にのみ生ずる。

【００３１】滑り損失により温度が上昇すると，クラツ
チ部分１０が伸び，即ち間隙幅ｚ２が内側からら外側へ
増大する寸法で徐々に減少し，それにより平均間隙幅及
び伝達トルクは徐々に増大する。この効果のため，温度
上昇の際の粘度低下による伝達トルクの減少が補償され
る。従つて感熱内側薄板４の設計及び寸法に応じて，温
度に全く無関係なトルク特性も，温度と共に少し上昇す
るトルク特性も得られる。

【００３２】固体摩擦が始まる温度に達すると，内側薄
板４の半径断面が殆ど伸びるので（図４），内側薄板は
遅れなく右の外側薄板３に少し接触する。この速やかな
接触は内側薄板の周りの圧力分布により促進される。こ
の圧力分布は，上昇した内部圧力が対向薄板に近い方の
側の半径方向外側部分に多く加わるが，対向薄板から遠
い側の全面に加わることによつて，生ずる。更に感熱効
果のため，内側薄板の扇形片の周方向断面における湾曲
が，温度上昇により凸から凹に変り，それによりかき取
り縁１３が生じて，固体摩擦の範囲への急速かつ完全な
移行を行う。

【００３３】図２及び４には，内側薄板４とこれとは共
同作用しない（従つて次の薄板対に属する）外側薄板３
′との間にある間隔保持環８が認められる。共同作用す
る薄板の間に間隔保持体がある従来技術とは異なり，こ
の間隔保持環８はそれぞれ１つの内側薄板４と外側薄板
３′との間隔を規定している。この間隔を均一化するこ
とにより，液体摩擦の範囲における薄板の摩耗が減少し
，すべての薄板対に対して固体摩擦の状態の同時出現が
促進される。間隔保持環の摩耗減少効果は，動液圧潤滑
と，この間隔保持環が完全に内側に設けられることに，
基いている。

【００３４】この潤滑効果を促進するために，非常に小
さい滑りでも，従つて両薄板の小さい回転数差でも，間
隔保持環が潤滑ポケツト（例えば図９の３３）を持つか
，波形環（図１２参照）として構成されることができる
。

【００３５】図６及び７による本発明の実施例は，図２
ないし５による実施例とは，内側薄板４が在来の材料か
ら成り，外側薄板３が感熱材料から成るという点で相違
している。作用は同じであるが，温度上昇により外側薄
板が伸びる時，外側薄板の外歯１５がハウジング１の内
歯７内で移動する。

【００３６】図８及び９による実施例は，図２〜　　５
による実施例とは，分離した間隔保持環８の代りに，内
側薄板４の内側部分（外側薄板３の内側部分であつても
よい）が間隔保持体として構成されていることである。 図８の実施例では，内側部分３４の凹な構成が，内側薄
板４の変形又は予備変形の際単一の工程で同時に行われ
る。図９による実施例では，バイメタル薄板４の部分３
０が間隔保持体部分３２として構成されている。この間
隔保持体部分３２は潤滑ポケツト３３を持ち，図８にお
ける間隔保持体部分３４と同様に単一の工程で同時に構
成可能である。

【００３７】図１０及び１１に示す本発明の変形例では
，内側薄板４のみならず外側薄板３の一部も在来の材料
から成つている。外側薄板３は非感熱環部分４０から成
り，この環部分４０がプラスチツクなるべくＰＴＦＥ製
の内側環部分４２に続いている。この内側環部分４２は
対称面即ち中心面外に金属環４１を含み，この金属環は
なるべく半径方向にスリツトを切られている（図示せず
）。

【００３８】プラスチツクと金属の異なる熱膨張により
，ここでもバイメタル状の変形がおこる。環部分４３は
，それが内側間隔保持体隆起を形成して，隣接する薄板
４′に支持されるように，形成されている。

【００３９】図１０に示す位置では，クラツチは室温で
液体摩擦の範囲にある。両方の間隙幅ｚ１，ｚ２は同じ
なので，伝達トルクは最小である。温度が上昇すると，
金属環４１の影響で環部分４２が湾曲する。左の内側薄
板４′に支持される間隔保持体隆起４３によつて，外側
薄板３の板４０が右方へ動かされ，間隙幅ｚ２の減少に
より，固体摩擦の状態へ移行するまで伝達トルクが増大
する。

【００４０】ここでも必要な場合，又は移行を特に速や
かに行わねばならない場合，かき取り縁により移行を促
進することができる。

【００４１】いずれにせよ両方の薄板が全面で急に接触
すると，トルクが特に急峻に増大する。これが所望の結
果（例えば不斉地障害物の乗り越え）を生ずると，クラ
ツチが再び冷却されるので，固体摩擦の範囲を出る。感
熱環部分４２が再び元の形に戻り，間隙幅ｚ１，ｚ２が
等しくなるまで板４０が再び左へ動くことによつて，こ
の環部分が冷却に反応する。

【００４２】この変形例は，全く小さい伝達トルクから
かなり大きい伝達トルクまで特に広い動作範囲を可能に
し，それにより大きいハンプトルクへの急峻な増大も行
われる。

【００４３】上述した実施例は単なる例であり，これら
実施例の異なる組合わせも考えられることを，最後に述
べておく。例えば環部分４２もバイメタル又は形状記憶
合金から構成し，また任意のやり方で板４０に結合する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される液体摩擦クラツチの軸線に
沿う断面図である。

【図２】第１実施例の図１における部分Ｄの拡大断面図
である。

【図３】図２のＡ−Ａ線による断面図である。

【図４】固体摩擦の範囲における図２と同様な断面図で
ある。

【図５】図４のＢ−Ｂ線による断面図である。

【図６】第２実施例の図２に対応する断面図である。

【図７】固体摩擦の範囲における図６と同様な断面図で
ある。

【図８】第３実施例の図２に対応する断面図である。

【図９】第４実施例の図２に対応する断面図である。

【図１０】第５実施例の図２に対応する断面図である。

【図１１】固体摩擦の範囲における内側薄板１１と同様
な断面図である。

【図１２】図２のＣ−Ｃ線による断面図であろ。

【符号の説明】 １　　　　　　　　ハウジング ２　　　　　　　　軸 ３，３′　　外側薄板 ４　　　　　　　　内側薄板 ８　　　　　　　　間隔保持環

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　粘性液体を満たされて一方のクラツチ
   部分を形成するハウジングと，このハウジングへ入り込
   んで他方のクラツチ部分を形成する軸と，ハウジング及
   び軸に交互に相対回転しないように結合されて互いに係
   合する外側薄板及び内側薄板と，間隔保持体とを有する
   ものにおいて，外側薄板（３）又は内側薄板（４）が全
   部又は一部軸線方向に温度に関係して変形可能であり，
   隣接する薄板対の内側薄板（４）と外側薄板（３）との
   間に間隔保持体としての間隔保持環（８）が設けられて
   いることを特徴とする，液体摩擦クラッチ。
2. 【請求項２】　　外側薄板（３）又は内側薄板（４）が
   形状記憶合金から成るか，又は形状記憶合金の一部を含
   んでいることを特徴とする，請求項１に記載の液体摩擦
   クラツチ。
3. 【請求項３】　　外側薄板（３）又は内側薄板（４）が
   バイメタル（９，１０；２０，２１；３０，３１）から
   成るか，又はバイメタル部分を含んでいることを特徴と
   する，請求項１に記載の液体摩擦クラツチ。
4. 【請求項４】　　外側薄板（３）又は内側薄板（４）が
   全部温度に関係して変形可能な材料から成り，冷えた状
   態で最も近い対向面（４，３）から鍵状に離れるように
   湾曲しており，温度の上昇につれて平らな形状に近づく
   ことを特徴とする，請求項１に記載の液体摩擦クラツチ
   。
5. 【請求項５】　　間隔保持環（８，３４，３２）の側面
   が隣接する２つの薄板（３′，４）の少なくとも１つに
   所々でのみ接触していることを特徴とする，請求項４に
   記載の液体摩擦クラツチ。
6. 【請求項６】　　間隔保持環（８）が周方向に波形にな
   つていることを特徴とする，請求項４に記載の液体摩擦
   クラツチ。
7. 【請求項７】　　間隔保持環（８，３４，３２，４３）
   が薄板（３，４）の内径の所に設けられていることを特
   徴とする，請求項４に記載の液体摩擦クラツチ。
8. 【請求項８】　　内側薄板（４）が温度に関係して変形
   可能であることを特徴とする，請求項７に記載の液体摩
   擦クラツチ。
9. 【請求項９】　　内側薄板（４）が半径方向スリツト（
   １４）により扇形片（１１）に分割され，温度に関係す
   る変形可能性により，冷えた状態では周方向に対向薄板
   の方へ凸に湾曲し，高い温度では対向薄板の方へ少し凹
   に湾曲することを特徴とする，請求項８に記載の液体摩
   擦クラツチ。
10. 【請求項１０】　　間隔保持環（３２，３４）が内側薄
    板（４）と一体に形成されていることを特徴とする，請
    求項３に記載の液体摩擦クラツチ。
11. 【請求項１１】　　内側薄板（４）と一体の間隔保持環
    （３２，３４）が外側薄板（３′）に所々でのみ接触し
    ていることを特徴とする，請求項１０に記載の液体摩擦
    クラツチ。
12. 【請求項１２】　　一体に形成される間隔保持環（３４
    ）を持つ内側薄板（４）が平らな原材料から型押し又は
    打抜きにより製造されていることを特徴とする，請求項
    １０に記載の液体摩擦クラツチ。
13. 【請求項１３】　　外側薄板（３）か，その内端部分に
    ，温度に関係して軸線方向に変形可能な環部分（４２）
    を持ち，この環部分が隣接する内側薄板（４′）に対す
    る間隔保持環としても作用することを特徴とする，請求
    項１に記載の液体摩擦クラツチ。
14. 【請求項１４】　　環部分（４２）が形状記憶合金から
    成ることを特徴とする，請求項１３に記載の液体摩擦ク
    ラツチ。
15. 【請求項１５】　　環部分（４２）がプラスチツクから
    成り，その対称面外に金属環（４１）か挿入されている
    ことを特徴とする，請求項１３に記載の液体摩擦クラツ
    チ。
16. 【請求項１６】　　挿入される金属環（４１）が鋼から
    成り，スリツトを切られていることを特徴とする，請求
    項１５に記載の液体摩擦クラツチ。