JPH04307127A - 調整可能な液体摩擦クラツチ - 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，粘性液体を収容するハ
ウジングと，このハウジングへ入り込む軸と，ハウジン
グに相対回転しないように結合される複数の外側薄板と
，これらの外側薄板の間に係合しかつ軸に相対回転しな
いように結合される内側薄板と，軸線方向に可動で薄板
の間隙幅を変化する押圧ピストンとから成り，動作状態
では内部圧力の上昇によるトルクの調整されない増大が
起らない，調整可能な液体摩擦クラツチに関する。

【０００２】

【従来の技術】このような調整可能な液体摩擦クラツチ
は，全輪駆動される自動車の駆動装置特にいわゆる常時
全輪駆動の駆動装置において，主として駆動される両方
の車軸の連結のために，また車軸差動装着の代りにも使
用される。

【０００３】不斉地におけるだけけなく高速の車道走行
従つてスポーツ車においても，調整可能な液体摩擦クラ
ツチがかなりのトルクを伝達し，従つて４つの車輪すべ
ての路面粘着力を利用しようとする時，このような液体
摩擦クラツチが使用される。このため伝達されるトルク
のそれに応じた微細調整，従つて液体摩擦クラツチの調
整可能な構成が必要である。

【０００４】不斉地用車両において普通の全輪駆動では
，滑りが続くと調整可能な液体摩擦クラツチに温度上昇
及び圧力上昇が生じ，それに応じた構成の薄板ではいわ
ゆるハンプが生ずるので，このような液体摩擦クラッチ
の外部介入によるだけでは不充分である。この自然にお
ける動作状態では，薄板の対が互いに接触し，その際混
合摩擦が生じて，限られてはいるが制御できない急峻な
トルク増大をひき起す。この動作状態においてもなお滑
りが存在するので，トルクの増大は限られるが，冷却能
力はクラツチに生ずる損失出力より大きく，従つて効果
的な過負荷保護が行われる。

【０００５】高出力車両用の調整される常時全輪駆動の
場合は，事情は原理的に異なる。即ち滑りとトルクとの
関係は大抵薄板間隔の変化により調整されるので，ハン
プをなくすことができ，しかも自然に起る過程が調整を
妨げるので，ハンプをなくさねばならない。その際でき
るだけ幅の広い調整範囲が望まれることは当然である。

【０００６】このような調整可能な液体摩擦クラツチは
例えばオーストリア国特許第３８４０８６号明細書から
公知である。この液体摩擦クラツチでは，抵い充填度と
高い粘度の液体とによつて調整範囲が広げられる。

【０００７】その際の欠点として，非常に小さい滑りで
はトルクが依然として限られ，滑りが零になると，トル
クは伝達されない。更にハンプの自己保護作用がなくな
るので，クラツチが過熱により損傷することがある。最
後に大きいトルクの範囲では，間隙幅が著しく減少する
と，薄板が所々で接触し，それにより薄板の大きい摩耗
が生ずることによつても，調整範囲が限定される。別の
欠点として，長い間には避けられない漏れ損失によつて
充填度か低下すると，クラツチの特性が変化し，それに
より動作信頼性が低下する。

【０００８】米国特許第４０２２０８４号明細書から，
摩擦ライニングを持つ液体摩擦クラツチが公知である。 しかしこの液体摩擦クラツチは調整不能なクラツチであ
り，従つてハンプが起り，摩擦ライニングはハンプ状態
において伝達されるトルクを更に増大する作用を持つた
けで，滑りなしに従つて磨耗なしにトルクを伝達するこ
とはできない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従つて本発明の課題は
，調整可能でハンプのない液体摩擦クラツチを改良して
，非常に僅かな滑りにおいても，時間の経過につれて変
化しない広い調整範囲を利用でき，継続動作においても
全く滑りなしにトルクを伝達できるようにすることであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明によれは，外側薄板又は内側薄板が摩擦ライニシ
グを備え，外側薄板と内側薄板が制御されて接触可能で
ある。

【００１１】

【発明の効果】それにより完全連結で４つの車輪すべて
の路面粘着力を最大の牽引に利用可能である。それによ
り更に別の利点が得られる。即ち摩擦トルク分のため，
特性曲線図が拡張されることにより，必要とされる同じ
最大トルクで，クラツチの寸法を小さくできる。全体と
して動力損失従つてエネルギ損失が著しく少なくなる。 しかし単純な摩擦クラツチに比較して，僅かな摩耗しか
生じない。なぜならば，摩擦面の接触前又は接触なしに
，液体摩擦作用により，極端でない走行状態では充分な
かなりのトルクが伝達されるからである。

【００１２】本発明により固体摩擦と液体摩擦とが共同
作用すると，クラツチの寸法が小さくなるほかに，１つ
の摩擦様式から他の摩擦様式への移行が連続的なので，
押圧ピストンの制御が容易である。

【００１３】更に僅かな漏れが生ずると，この漏れは内
部圧力の低下を伴うが，摩擦面のため大きい軸線方向力
が利用可能なので，クラツチの伝達特性は変化しない。 摩擦ライニングの摩耗と共に薄板の最小間隔が減少し，
それにより液体摩擦作用が最初の整合特性曲線上に留ま
る。

【００１４】

【実施態様】本発明の別の構成において，摩擦ライニン
グの摩擦面が，薄板有効面の約３分の１未満に相当する
面積を持つ円環状区域であり，残りの薄板有効面から軸
線方向に僅か突出していると，摩擦面が既に対向薄板に
接触しても，液体摩擦がなお作用する。更に摩擦面が対
向薄板にまだ接触しない限り，摩擦面自体が液体摩擦面
としても役立つ。

【００１５】本発明の別の構成において，摩擦ライニン
グを薄板の旋削溝に設けると有利である。こうして液体
摩擦によるトルク伝達のために充分な間隙幅において，
摩擦ライニングをその強度及び熱平衡にとつて最適な厚
さに構成できる。

【００１６】本発明の他の構成では，摩擦ライニングが
薄板有効面の大部分にわたつて延び，摩擦ライニングの
摩擦面を区画する円形段部を持つている。この場合もは
や摩擦ライニング担体に過ぎない薄板を著しく薄くかつ
凹所なしに構成できるにもかかわらず，液体摩擦のため
に残される摩擦ライニングの区域では，充分小さい間隙
幅が得られる。これはハンプなしの調整可能な液体摩擦
クラツチにおいてのみ可能である。なぜならばハンプを
持つ調整可能な液体摩擦クラツチは，ハンプの発生を保
証するため，スリツト又は穴を持たねばならないからで
ある。

【００１７】この変形例の別の構成において，摩擦ライ
ニングの半径方向内側部分に更に別の円環状摩擦面を形
成することも可能である。それにより非常に大きく負荷
されるクラツチでも，内側及び外側の区域における接触
により，熱及び荷重による変形が防止される。

【００１８】紙を含む材料から成る摩擦ライニングが，
特に適しかつ粘性液体に合うことがわかつた。最後に摩
擦ライニングの摩擦面を異形断面とすることもできる。

【００１９】

【実施例】複数の実施例を示す図について本発明を以下
に説明する。

【００２０】図１に示す液体摩擦クラツチは，液密なハ
ウジングを形成する外側部分１と，この中に自由に回転
可能に設けられる内側部分２とから成り，これら両方の
部分１，２は，駆動軸及び従動軸に相対回転しないよう
に結合するためのスプライン歯３等を持つている。特に
この実施例では，ハウジング部分１は空間的に固定し，
例えば図示しない遊星歯車装置のハウジングに結合可能
である。この場合従動軸は存在しない。

【００２１】外側クラツチ剖分１と内側クラツチ部分２
との間のクラツチ部材として，外側薄板４と内側薄板５
が役立ち，これらが同軸的に係合する２つの組を形成し
ている。薄板４は外側薄板として外側クラツチ部分１に
相対回転しないように，また薄板５は内側薄板として内
側クラツチ部分２に相対回転しないように，ただし軸線
方向移動可能に結合されている。外側薄板４と内側薄板
５との間には皿ばね６，７が挿入されて，薄板４，５を
互いに押離し，その間隔を同じに保つている。外側クラ
ツチ部分１には押圧ピストン８が滑るように案内され，
外側薄板４及び内側薄板５を押圧して，薄板間隔を皿ば
ね６，７の力に抗して変化する。ハウジング１が固定し
ている場合省略できる滑り環１１を介して導管１０によ
り液圧煤体の作用を受ける操作ピストン９（一般には複
数でその１つのみが示されている）により，押圧ピスト
ン８が移動される。内側薄板５は後述する摩擦ライニン
グ１４を両側に備えている。

【００２２】図２による好ましい伝達と図１による実施
例とは，押圧ピストン８が軸線方向軸受１５を介して内
側薄板５に作用し，押圧ピストン８が液圧によるのでは
なく，軸線に対して平行な指片によりハウジング又は外
側クラツチ部分１を貫通して押圧ピストン８に作用する
押圧環１２を介して移動され，外側薄板４が摩擦ライニ
ング１４を備えているという点でのみ，相違している。

【００２３】図４は図２による外側薄板４の例における
摩擦ライニング１４の第１の実施例を示し，内側薄板５
は摩擦ライニングを持つていない。摩擦ライニングの寸
法及び状態は，図１に示すように摩擦ライニングを持つ
内側薄板５におけるのと同じであり，外側薄板に摩擦ラ
イニングはない。いずれにせよすべての外側薄板４及び
内側薄板５は同じで，必要に応じて任意の数の薄板対を
設けることができる。外側薄板４はその外周の近くに区
域旋削溝１５を持ち，これらの旋削溝に摩擦ライニング
１４が例えば接着により固定されている。これらの摩擦
ライニング１４は円環状であるか，複数の部分から構成
可能である（図７参照）。

【００２４】図からわかるように，摩擦ライニング１４
の摩擦面１７は１つの狭い円環状区域１６のみを形成し
，この区域の面積は全薄板有効面の約５分の１ないし３
分の１で，薄板４の端面１８，１９から軸線方向に僅か
（約０．２ｍｍ）だけ突出している。こうして摩擦ライ
ニング１４が内側薄板５に沿つて滑つても，端面１８，
１９はなお液体摩擦によりトルクを伝達できる。内側薄
板５と外側薄板４が接触しないと，全表面従つて端面１
８，１９と摩擦ライニング１４の摩擦面１７が液体摩擦
によるトルク伝達に利用可能である。クラツチの設計の
際摩擦ライニング１４の半径方向輻が最適にされる。

【００２５】図５は外側薄板４における摩擦ライニング
の別の実施例を示している。この外側薄板４は薄い板２
０を持ち，その両側に摩擦ライニング２１が固定例えば
接着されている。この摩擦ライニングは，摩擦面２２を
形成する第１の区域と，段部２３により分けられて外側
薄板４の内側縁２７まで延びる引込み区域２４とを持つ
ている。それにより図４の実施例における旋削溝の加工
が不要になる。薄板４を形成する板２０が摩擦ライニン
グ２１により摩耗から保護されることにより，またハン
プなしの液体摩擦クラツチにおける薄板がスリツト又は
穴を持たないことにより，更にクラツチを完全連結でき
るため熱負荷が著しく少ないことにより，板２０の小さ
い厚さが可能となる。

【００２６】図６の実施例において，摩擦ライニング２
１の引込み部分２４は，段部２５により区画される別の
突出する摩擦面２６を持ち，この摩擦面がクラツチの完
全連結の際内側薄板に接触するので，薄板の高負荷可能
性のほかに，押圧ピストシ８を介して大きい押圧力を加
えることができる。この摩擦面部分は全端面（図４の１
８，１９）にわたつて任意に分布できる。

【００２７】図７は軸線方向に見た外側薄板４の正面を
示し，摩擦ライニング１４は互いに交差する異形断面即
ち溝２９を持つている。個々の摩擦面３０により摩擦ラ
イニングを形成する別の変形例が破線で示されている。

【００２８】次に本発明による液体摩擦クラツチの作用
を，図３の線図により，従来技術による液体摩擦クラツ
チの作用と比較する。

【００２９】図３において横軸に滑り（クラツチの内側
クラツチ部分２とハウジング１との回転数差）が示され
，縦軸に伝達されるトルクが示されている。ここで曲維
Ａは最大間隙幅における単純な液体摩擦クラツチとして
の作用に相当し，曲線Ｂ１及びＢ２は最小間隙幅におけ
るその作用に相当している（低い温度ではＢ１，高い温
度ではＢ２）。曲緑Ｃは付加的に摩擦ライニングが完全
に作用する量小間隙幅に相当している。従つて曲線Ａと
Ｃとの間の領域は，本発明により摩擦ライニングを持つ
調整可能な液体摩擦クラツチの全調整範囲に相当し，曲
線Ｂ３より上で摩擦ライニングが作用する。液体摩擦分
か小さいため，曲線Ｂ３は曲線Ｂ１より下にある。これ
に反し曲線ＡとＢ１との間の領域は，従来技術による調
整可能な液体摩擦クラツチの動作範囲を示している。 更に一定な損失出力（Ｐｖ＝ｋｏｎｓｔ）の曲線群も記
入されている。

【００３０】特定の所要トルク例えばＭＢでは，調整プ
ログラムが種々の損失出力点を設定できる。点Ａ１は，
従来技術による摩擦ライニングなしの調整される液体摩
擦クラツチの最小損失出力点を示している。この負荷状
態が長く続くと，液体摩擦としてのシリコーン油の温度
がｔ１からｔ２へ上昇し，それにより特性曲線がＢ１か
らＢ２へ抵下し，引続き必要なトルクＭＢにおいて，動
作点Ａ２が設定され，同時に回転差がｎ１からｎ２へ増
大し，損失出力がＰ１かろＰ２へ増大する。それにより
クラッチを使用不能にするまで温度が上昇することにな
る。

【００３１】摩擦ライニングを持つ本発明の薄板により
，走行動力学的にできるだけ小さい回転数差において必
要なトルクが供給される（ｎ３における点Ｂ）ように，
調整を行うことができる。しかし最小損失出力の点も設
定でき，これらの点は限界曲線である。クラツチは損失
出力零にも調整でき，これは剛性連結を意昧する。 トルクが限界値ＭＧを超過すると，剛性連結はもはや不
可能であるが，このトルクは非常に大きい。実際上これ
は，車両の全加速のため４つの車輪すべての最大牽引力
が必要とされる時，本発明によるクラツチを直接に完全
連結できることを意味する。

【００３２】従つて本発明による液体摩擦クラツチは，
いずれにせよ特別な手段を必要とする制動を別として，
すべての走行状態において従来技術による液体摩擦クラ
ツチより，僅かな摩耗，僅かな出力損失及び高い動作信
頼性という点で優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液体摩擦クラツチの第１実施例の
上半分の軸線に沿う断面図である。

【図２】第２実施例の軸線に沿う断面図である。

【図３】従来技術及び本発明による液体摩擦クラツチの
トルクと滑りとの関係を示す線図である。

【図４】図２における薄板のＸ部分における軸線に沿う
断面図である。

【図５】薄板の他の実施例の軸線に沿う断面図である。

【図６】薄板の別の実施例の軸線に沿う断面図である。

【図７】図４における薄板をＡの方向に見た図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　　　　　　　ハウジング２　　
　　　　　　　　　　　　　　軸４　　　　　　　　　
　　　　　　　外側薄板５　　　　　　　　　　　　　
　　　内側薄板８　　　　　　　　　　　　　　　　押
圧ピストン１４，２１，３０　　摩擦ライニング

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　粘性液体を取容するハウジング（１）
   と，このハウジング（１）へ入り込む軸（２）と，ハウ
   ジング（１）に相対回転しないように結合される複数の
   外側薄板（４）と，これらの外側薄板（４）の間に係合
   しかつ軸（２）に相対回転しないように結合される内側
   薄板（５）と，軸線方向に可動で薄板（５，６）の間隙
   幅を変化する押圧ピストン（８）とから成り，動作状態
   では内部圧力の上昇によるトルクの調整されない増大が
   起らないものにおいて，外側薄板（４）又は内側薄板（
   ５）が摩擦ライニング（１４，２１，３０）を備え，外
   側薄板（４）と内側薄板（５）が制御されて接触可能で
   あることを特徴とする，調整可能な液体摩擦クラツチ。
2. 【請求項２】　　摩擦ライニング（１４，２１）の摩擦
   面（１７，２２，２６）が，薄板有効面（１８，１９，
   ２４）の一部のみに相当する面積を持つ円環状区域であ
   り，薄板有効面の残りの部分から軸線方向に僅か突出し
   ていることを特徴とする，請求項１に記載の調整可能な
   液体摩擦クラツチ。
3. 【請求項３】　　摩擦ライニング（１４）が薄板（４，
   ５）の旋削溝（１５）に設けられていることを特徴とす
   る，請求項２に記載の調整可能な液体摩擦クラツチ。
4. 【請求項４】　　摩擦ライニング（１２）が薄板有効面
   の大部分にわたつて延び，摩擦ライニング（２１）の摩
   擦面（２２）を区画する円形段部（２３）を持つている
   ことを特徴とする，請求項２に記載の調整可能な液体摩
   擦クラツチ。
5. 【請求項５】　　摩擦ライニング（２１）の半径方向内
   側部分に別の円環状摩擦面（２６）が形成されているこ
   とを持徴とする，請求項４に記載の調整可能な液体摩擦
   クラツチ。
6. 【請求項６】　　摩擦ライニング（１４，２１）が紙を
   含む有機材料から成つていることを特徴とする，請求項
   ２に記載の調整可能な液体摩擦クラツチ。
7. 【請求項７】　　摩擦ライニング（１４，２１）の摩擦
   面が異形断面（２９）を持つていることを特徴とする，
   請求項２に記載の調整可能な液体摩擦クラツチ。