JPH08511331A - クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は特に自動車用の切り換え可能なクラッチ（１０）に関する。このクラッチは、少なくとも１個のクラッチディスク（１１）と少なくとも１個の対向回転体（１２）とを備え、このクラッチディスクと対向回転体かそれぞれ少なくとも一つの摩擦面を備えている。摩擦組み合わせを最適化するために、対向回転体（１２）の摩擦面（１９）が対向回転体（１２）に連結された摩擦要素（１４）上に設けられている。摩擦要素（１４）は少なくとも一部が、クラッチディスク（１１）の有機的な摩擦ライニング（１５）に適合する焼結金属材料からなっている。

Description

【発明の詳細な説明】 クラッチ 本発明は、少なくとも１個のクラッチディスクと少なくとも１個の対向回転体 とを備え、このクラッチディスクと対向回転体がそれぞれ少なくとも一つの摩擦 面を備えている自動車用の切り換え可能なクラッチに関する。 このようなクラッチはしばしばいわゆる単板乾式クラッチとして形成されてい る。この場合、被駆動軸に相対回転しないように設けられたクラッチディスクは 、ばね要素を介して押圧板によって対向回転体に押しつけられる。このようなク ラッチの場合、摩擦連結的な力の伝達は、クラッチディスクの有機的な摩擦ライ ニングの摩擦面と対向回転体の摩擦面との間でおよびクラッチディスクの他方の 側に設けられた摩擦ライニングの摩擦面と押圧板の摩擦面との間で生じる。次に 、対向回転体の摩擦面と押圧板の摩擦面との間にもはや違いはないので、対向回 転体の摩擦面と押圧板の摩擦面が同一に形成されていることには言及しないで、 対向回転体の摩擦面についてのみ述べる。 クラッチディスクの摩擦面は通常は、繊維、織物材料、合成樹脂等によって補 強されかつ要求に応じて例えば金属粒子またはセラミック成分を含むことができ る有機材料からなっている。対向回転体の摩擦面は特に、単板乾式クラッチの場 合には、対向回転体と押圧板を構成する材料からなっている。対向回転体は一般 的に、同時に駆動エンジンのはずみ車として形成され、一般的にねずみ鋳鉄から なり、稀な場合鋼からなっている。 摩擦連結的な力伝達のためのクラッチの摩擦組み合わせは一般的に、クラッチ ディスク上の摩擦ライニングの適当な選定によってのみ、要求に合わせられる。 しかしながら、それによって得られる摩擦組み合わせは常に所望の要求を満足す るとは限らないことが判った。特に、クラッチディスクは例えば摩擦ライニング 中の金属成分により、クラッチかみあいに不利に作用する大きすぎる慣性モーメ ントを生じる。 本発明の根底をなす課題は、要求に対して摩擦組み合わせを簡単に適合させる ことができるクラッチを提供することである。 この課題は本発明に従い、少なくとも一つの摩擦面のための摩擦材料が焼結金 属材料からなっていることによって解決される。本発明は特に、対向回転体と押 圧板の摩擦面を焼結金属材料で形成することに関する。次に主として、焼結金属 材料からなる対向回転体の摩擦面について述べるが、これに限定されるものでは ない。 摩擦面用摩擦材料として焼結金属材料を使用すると、一方では、摩擦状態、耐 熱性および機械的強度に関して簡単に最適化可能な材料を粉末冶金法によって準 備することができるという利点がある。他方では、鋳造できないかまたは困難で ある材料を、粉末冶金によって作ることができる。本発明の実施形では、摩擦材 料が１０〜１５重量パーセントの銅（Ｃｕ）を有する。焼結金属材料からなる材 料を使用する際の利点は、焼結金属材料がその製造に基づいて、クラッチの摩擦 挙動に対して良好に作用する或る程度の多孔性を有することにある。従って、ク ラッチディスクの摩擦ライニングが多孔性を有する必要はもはやない。有機的な 摩擦ライニングの多孔性は材料の性質に基づいて時間が経つうちに減少し、特に 一般的に存在する結合剤の摩耗によって塞がれる。金属摩擦面上に存在する多孔 は容易に塞がれることがないことが判った。 焼結金属材料からなる摩擦材料を使用する際の他の利点は、摩擦組み合わせを 最適化するために、重い成分をクラッチディスクの代わりに対向回転体内に適切 に収容することができることにある。この場合、有機的な摩擦ライニングは実質 的に例えば金属粒子を備えていなくてもよい。それによって、摩擦ライニングの 重量、ひいてはクラッチディスクの慣性モーメントが減少する。 クラッチの大きさに応じておよびクラッチに課せられる要求に応じて、対向回 転体およびまたは押圧板を、摩擦材料としての働きをする焼結金属材料から一体 に製作することが好ましい。しかし、本発明の実施形では、特に大きさに依存し て、焼結金属材料からなる摩擦面が対向回転体に連結された少なくとも一つの摩 擦要素上に設けられていることが好ましい。その際、摩擦要素が対向回転体に取 り外し可能に連結されていることが好ましい。この実施形は、対向回転体または 押圧板が必要な機械的強度を備えるだけでよく、摩擦要素が焼結金属材料を適当 に選定することによって摩擦ライニングに最適に適合可能であるという利点があ る。更に、後から場合によっては対向回転体に取り外し可能に連結可能な摩擦要 素を使用することにより、粉末冶金式製作方法を簡単化することができる。なぜ なら、小さな部品だけを製作すればよいからである。 対向回転体または押圧板と摩擦要素との相対回転不能な連結は例えばボルト、 リベットまたは適当に形成された締まり嵌めまたは焼き嵌めによって行うことが できる。伝達すべき回転モーメントが大きいので、本発明の実施形では、摩擦要 素を対向回転体にかみあい連結することが好ましい。そのために例えば、摩擦要 素が少なくとも一つの突起およびまたは凹部を備え、この突起または凹部が対向 回転体の対応する凹部または突起と協働する。その際、突起または凹部は軸方向 およびまたは半径方向に延びていてもよい。 摩擦要素の必要な厚さと摩擦材料の選定に依存して、摩擦要素が摩擦材料とし ての働きをする焼結金属材料から一体に形成されていると有利である。本発明の 他の実施形では、摩擦要素が軸方向において複層に形成され、少なくとも摩擦ラ イニング層が焼結金属材料からなっている。これは特に、摩擦材料が必要な機械 的強度を備えていないときに合目的である。この場合例えば、摩擦要素を二層に 形成することができ、対向回転体に付設さた支持層は機械的強度の大きな材料か らなっている。支持層と摩擦ライニング層は両方共、粉末冶金法によって複合方 法で製作可能である。勿論、所望の摩擦要素を得るために、焼結金属材料からな る摩擦ライニング層を、例えば鋼からなる支持層上に設けることができる。 本発明の他の実施形では、摩擦要素が少なくとも摩擦面寄りの縁範囲に、残り の摩擦面と異なる材料を有する。これは、大きな摩耗にさらされる摩擦面の縁範 囲を、大きな耐摩耗性を有する材料によって形成可能であるという利点がある。 これは摩擦要素の製作時に、粉末冶金式の複合方法によって簡単に可能である。 一般的には、摩擦要素をリング状に一体に形成することで充分である。特に摩 擦面の直径の大きさに依存して、本発明の実施形では、複数の摩擦要素を使用す ることが好ましいので、摩擦面は少なくとも２つの摩擦要素上に周方向に設けら れている。これは、個々の摩擦要素を小さく形成することでき、それによって粉 末冶金的な製作方法が更に簡単化されるという利点がある。 本発明の他の実施形では、摩擦面が少なくとも２つの摩擦要素上に半径方向に 設けられている。この実施形の場合には例えば、互いにほぼ同心的に延びる二つ のリング状の摩擦要素を設けることができる。他の摩擦要素は例えば耐摩耗性の 大きな摩擦材料を備えることができる。なぜなら、大きな直径を有する摩擦面の 範囲において、速い摩擦速度ひいては大きな摩耗が生じるからである。更に、こ のように形成された摩擦要素を互いに正確に同心的に配置しないことが好ましい 。それによって、対向する摩擦ライニングにおいて段が形成されるのを防ぐこと ができる。 周方向に複数の摩擦要素を配置する場合、本発明の他の実施形によれば、並べ て設けられた摩擦要素の摩擦面の境界エッジが周方向に、少なくとも半径方向と 異なる方向に部分的に延びていることが好ましい。それにより、一方の摩擦要素 から他方の摩擦要素へのぎこちない移行が回避される。更に、組み込み位置にお いて摩擦要素の間に中間空間が設けられていることが好ましい。これは、摩擦面 が良好に冷却され、場合によって摩擦面の間に発生する空気クッションが良好に 排出されるという利点がある。 冷却を改善するために、本発明の他の実施形では、摩擦要素が少なくとも摩擦 面と反対のその側に、内周から外周へ延びる少なくとも一つの溝を備えている。 その際、溝が内周から外周に半径方向に延びるかまたは例えばらせん状におよび または弧状に延びることが好ましい。それによって、溝は組み込み位置で対向回 転体と摩擦要素の間に位置するので、冷却空気を循環することができ、熱の排出 が良好となる。基本的には勿論、内周から外周へ延びる孔を摩擦要素内に設ける ことができる。しかし、特に焼結材料からなる摩擦要素の場合、下側に設けた溝 の製作が非常に簡単になる。更に、このような溝を摩擦面上に設けることが好ま しい。 クラッチの場合、走り出し快適性を高めるために、一般的に、摩擦ライニング を軸方向に少しだけ撓ませることができるようにクラッチディスク上に配置する ことが普通である。本発明の他の実施形では、摩擦要素が軸方向において、撓曲 可能に対向回転体に連結されている。これは、クラッチディスク上の摩擦ライニ ングを、もはや可撓性の要素を介してクラッチディスクに連結しなくてもよくな るので、クラッチディスクの重量、特に慣性モーメントが減少するという利点が ある。 更に、半径方向において摩擦面を少なくとも二つの摩擦要素に分割する際に、 それぞれ異なる直径上に設けられた摩擦要素が、異なる撓曲性でもって対向回転 体に連結されていることが好ましい。これは、可撓性を要求に良好に適合させる ことができるので、特にクラッチかみあい時の快適性が向上するという利点があ る。例えば、内径に付設された摩擦要素が外径に付設された摩擦要素よりも小さ な可撓性を有し、それによって先ず最初に小さな周速を有する範囲が力伝達を生 じるようにすることができる。 対向回転体上に摩擦要素を撓曲可能に配置する場合更に、摩擦要素によって形 成された摩擦面が他の摩擦面に対して迎角をなすように延びるようにすることが できる。例えば、摩擦面の外側範囲と対向する他の摩擦面との間の間隔を、摩擦 面の内側範囲と対向する他の摩擦面との間隔よりも小さくすることができる。こ れは、速い摩擦速度に基づいて特に外側範囲に発生する摩耗現象を補償すること ができるという利点がある。 特別な摩擦要素の使用は摩擦組み合わせを最適化することができるという利点 のほかに、摩耗時に摩擦要素だけを交換すればよいという利点がある。それによ って、摩耗するクラッチの修理コストを低く抑えることができ、ごみの量が少な くなる。 本発明の他の実施形では、クラッチの対向回転体が二質量はずみ車として形成 され、摩擦面を有する一次質量が焼結金属材料からなっている。二質量はずみ車 の一次質量は一般的に二次質量よりもはるかに小さいので、一次質量を形成する はずみ車を焼結金属材料から完全に形成することが好ましい。その際、このはず み車は例えば多層に形成され、摩擦面を形成する層が摩擦状態に適合している。 本発明の他の実施形では、摩擦材料が対向回転体に焼結形成されている。特に 、修理のときに、摩擦材料を既存の対向回転体上に塗布することができる。摩耗 時にも、摩擦材料層だけを交換することができる。それによって、修理コストが 低減され、ごみの量が少なくなる。 多板式クラッチ、すなわち複板式クラッチの場合、被駆動板または駆動板を焼 結金属材料で形成することが好ましい。この場合勿論、板を多層に形成すること ができる。 本発明の他の実施形では、クラッチがクラッチディスクとして一体の円板を備 え、この円板が少なくとも摩擦面の範囲において焼結金属材料からなっている。 この場合、摩擦ライニングは対向回転体上に配置されている。その際、基本的に は、摩擦ライニングを同様に、冒頭に述べた種類の摩擦要素に設けることができ る。このような有機的な摩擦ライニングの機械的な強度が小さいので、摩擦要素 を多層に形成することが合目的である。この場合、接着された摩擦ライニングと 支持層からなる摩擦ライニング層は例えば鋼で作ることができる。この実施形の 場合特に、クラッチディスクの質量ひいては慣性モーメントを更に低減すること ができる。このような構造の場合、ねじれ弾性部は好ましくは対向回転体に組み 込まれる。 次に、図に基づいて本発明を詳しく説明する。 図１は本発明によるクラッチの断面図、 図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図、 図３は摩擦要素の底面図、 図４は他の実施形態の摩擦要素の底面図、 図５は摩擦要素の断面図、 図６は摩擦要素の平面図、そして 図７は対向回転体と摩擦要素の固定部の断面図である。 図に示 したクラッチ１０はクラッチディスク１１と、対向回転体、すなわち逆回転部材 １２と、押圧板１３を備えている。クラッチ１０の個々の構成要素の構造と配置 は実質的に普通の単板乾式クラッチの構造に一致しているので、詳細に説明しな い。特に、押圧板１３用の操作手段は図示していない。 対向回転体１２には摩擦要素１４が設けられている。この摩擦要素はクラッチ ディスク１１の一方の側に設けられた摩擦ライニング１５と協働する。図に示し た実施の形態の場合には、対向回転体１２は周方向に４個の摩擦要素１４を備え ている。この摩擦要素はそれぞれ約４分の１円にわたって延びている。勿論、１ 個のリング状の摩擦要素を使用してもよいし、また異なる数の摩擦要素を使用し てもよい。隣接する２個の摩擦要素の間のごつごつした移行を避けるために、境 界エッジ２０は半径方向に延びていない。それによって、一方の摩擦要素から他 方の摩擦要素への滑るような移行が可能である。図２から判るように、組み込み 状態で摩擦要素１４の間にはそれぞれ一つの中間空間２８が存在する。それによ って、摩擦面と摩擦要素の冷却を改善することができる。 摩擦要素１４はその外周に、半径方向外側へ向いた突起１７を備えている。こ の突起は対抗回転体１２の対応する凹部１８に係合している。それによって、回 転モーメントを伝達するためのかみあい連結が行われる。図示した実施の形態の 場合には、凹部１８はそれぞれ対向回転体１２の軸方向の二つの突起２９によっ て形成されている。勿論、このような突起と凹部を内側に設けることができる。 図示した実施の形態の場合、摩擦要素１４は摩擦面１９に設けられた固定ボルト １６によって対向回転体１２に固定されている。勿論、固定ボルトを摩擦面１９ の外側に、例えば周方向に延びる突出部または突起１７の少なくとも一つに設け ることができる。このような配置は、協働する摩擦面の間に空気クッションの形 成が避けられるという利点がある。更に、摩擦要素１４を、摩擦面１９と反対側 から、適当な貫通穴を通って対向回転体１２内に案内されたボルトによって、対 向回転体１２に連結することができる。 摩擦要素１４は焼結金属材料によって単層の形に形成可能である。この焼結金 属材料は例えば１０〜１５重量パーセントの銅を含むことができる。この銅は例 えば有機材料からなる摩擦ライニング１５に対して良好な摩擦特性を有する。勿 論、摩擦要素１４を複層に形成可能である。特に図５から判るように、このよう な摩擦要素１４は支持層２１を備えている。この支持層は所望の摩擦材料２２か らなる層を備えている。 摩擦要素１４は特に図３から判るように、その下面に、半径方向に延びる溝２ ３を備えている。この溝は摩擦要素１４の内周面２４から外周面２５へ延びてい る。図４の実施の形態の場合、溝２７はほぼ円弧状に形成されている。組み込み 状態で、この溝２３は対向回転体１２の対応する表面２６と共に、通路を形成し ている。この通路を通って、摩擦要素と摩擦面を冷却するために空気が流れるこ とができる。 図６は摩擦要素３０の他の実施の形態を示している。摩擦要素３０はその縁範 囲３１が残りの摩擦面３２の範囲と異なる材料からなっている。複層に形成され たこのような摩擦要素３０の製作は、粉末冶金法によって簡単に可能である。縁 範囲３１は、一般的にこの範囲に生じる大きな摩耗に対抗するために、例えば耐 摩擦性が高い材料によって形成可能である。 図７には、対向回転体１２上での摩擦要素４０の固定例を示している。この場 合、摩擦要素４０は軸方向４１に撓むことができるように支承されている。その ために、摩擦要素４０はその内周および外周に、周方向に少なくとも部分的に延 びる突出部４２または４３を備えている。この突出部は例えばボルトによって対 向回転体１２に連結可能な適当な保持要素４４または４５と協働する。その際、 突出部４２または４３は凹部を備えることができる。この凹部には、保持要素４ ４または４５の対応する突起または対向回転体１２上に直かに設けられた突起が 係合し、回転モーメントの伝達を可能にする。保持要素４４，４５は横断面がほ ぼＬ字形に形成されている。この場合、Ｌ字形の一方のアームは摩擦要素４０の ための軸方向ストッパーを形成している。摩擦要素４０は例えば皿ばねとして形 成されたばね要素４６によって、この軸方向ストッパーに押しつけられる。この 配置構造により、軸方向において、摩擦面４７が連結解除位置で常にクラッチデ ィスクの摩擦ライニングに対して所定の間隔を有する位置にある。連結解除状態 で、摩擦要素４０は皿ばね４６のばね力に抗してストッパーまで押圧される。こ の変位は一般的に数ミリメートルまたは１ミリメートルの数分の１である。 上記においては、対向回転体１２上における摩擦要素１４の配置構造について のみ説明した。勿論、このような摩擦要素をクラッチ１０の押圧板１３に設ける ことができる。この摩擦要素の固定および配置は、対向回転体上における摩擦要 素の固定および配置の場合と同様に行われる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゴーニア・デトレフ ドイツ連邦共和国、デー‐42719 ゾーリ ンゲン、イッテルタールストラーセ、34 (72)発明者 マノラーヒェ・ファレンタイン ドイツ連邦共和国、デー‐42477 ラーデ フォルムヴァルト、アム・クランケンハウ ス、１ (72)発明者 シュルツ・ノルベルト ドイツ連邦共和国、デー‐51709 マリー エンハイデ、アム・シュラークバウム、９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１個のクラッチディスク（１１）と少なくとも１個の対向回転体 （１２）と押圧板（１３）を備え、このクラッチディスクと対向回転体と押圧板 がそれぞれ少なくとも一つの摩擦面を備えている、特に自動車のための切り換え 可能なクラッチ（１０）において、少なくとも一つの摩擦面（１９）のための摩 擦材料が焼結金属材料からなっていることを特徴とするクラッチ。 ２．摩擦材料が１０〜１５重量パーセントの銅（Ｃｕ）を含んでいることを特徴 とする請求項１記載のクラッチ。 ３．焼結金属材料からなる摩擦面（１９）が対向回転体（１２）に連結された少 なくとも一つの摩擦要素（１４，３０，４０）上に設けられていることを特徴と する請求項１または２記載のクラッチ。 ４．摩擦要素（１４，３０，４０）が対向回転体（１２）に取り外し可能に連結 されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のクラッチ。 ５．摩擦要素（１４，３０，４０）が少なくとも一つの突起（１７）およびまた は凹部を備え、この突起または凹部が対向回転体（１２）の対応する凹部（１８ ）または突起と周方向において連結されるように協働することを特徴とする請求 項１〜４のいずれか一つに記載のクラッチ。 ６．摩擦要素（１４）が焼結金属材料から一体に形成されていることを特徴とす る請求項１〜５のいずれか一つに記載のクラッチ。 ７．摩擦要素（１４）が軸方向において複層に形成され、少なくとも摩擦ライニ ング層（２２）が焼結金属材料からなっていることを特徴とする請求項１〜６の いずれか一つに記載のクラッチ。 ８．摩擦要素（３０）が少なくとも摩擦面寄りの縁範囲（３１）に、残りの摩擦 面（３２）と異なる材料を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つ に記載のクラッチ。 ９．摩擦面（１９）が少なくとも２つの摩擦要素（１４，３０，４０）の外周に 沿って設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のク ラッチ。 10．摩擦面（１９）が少なくとも２つの摩擦要素上に半径方向に設けられている ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のクラッチ。 11．摩擦要素（１４，３０，４０）の摩擦面（１９）の境界エッジ（２０）が周 方向に、少なくとも半径方向と異なる方向に部分的に延びていることを特徴とす る請求項１〜１０のいずれか一つに記載のクラッチ。 12．組み込み位置において摩擦要素（１４）の間に中間空間（２８）が設けられ ていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載のクラッチ。 13．摩擦要素（１４）が少なくとも摩擦面と反対のその側に、内周（２４）から 外周（２５）へ延びる少なくとも一つの溝（２３，２７）を備えていることを特 徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載のクラッチ。 14．溝（２７）が弧状に延びていることを特徴とする請求項１３記載のクラッチ 。 15．摩擦要素（４０）が軸方向（４１）において、撓曲可能に対向回転体（１２ ）に連結されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一つに記載のク ラッチ。 16．半径方向において摩擦面（１９）を少なくとも二つの摩擦要素に分割する際 に、それぞれ異なる直径上に設けられた摩擦要素が、異なる撓曲性でもって対向 回転体（１２）に連結されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一 つに記載のクラッチ。 17．摩擦要素によって形成された摩擦面が他の摩擦面に対して迎角をなすように 延びていることを特徴とする請求項１５または１６記載のクラッチ。 18．対向回転体（１２）が二質量はずみ車として形成され、一次質量を形成する はずみ車が少なくとも摩擦面の範囲において焼結金属材料からなっていることを 特徴とする請求項１または２記載のクラッチ。 19．摩擦材料が対向回転体（１２）およびまたは押圧板（１３）に焼結形成され ていることを特徴とする請求項１または２記載のクラッチ。 20．クラッチが単板乾式クラッチとして形成されていることを特徴とする請求項 １〜１９のいずれか一つに記載のクラッチ。 21．クラッチが複数ディスククラッチ（多板クラッチ）として形成され、被駆動 ディスクまたは駆動ディスクの少なくとも摩擦面の範囲が焼結金属材料からな っていることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか一つに記載のクラッチ。 22．摩擦要素の少なくとも摩擦面の範囲が焼結金属材料の代わりに有機的な摩擦 ライニングからなり、クラッチディスクの少なくとも摩擦面の範囲が焼結金属材 料からなっていることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか一つに記載のクラ ッチ。 23．クラッチディスクが金属で一体に形成され、かつ少なくとも摩擦面の範囲が 焼結金属材料からなっていることを特徴とする請求項２２記載のクラッチ。 24．押圧板（１３）が請求項３〜１８記載の摩擦要素を少なくとも一つ備えてい ることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか一つに記載のクラッチ。