JPH06300051A - 摩擦ディスク - Google Patents
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Abstract
擦表面材のセグメントを有する摩擦ディスクを提供す
る。 【構成】 湿式摩擦クラッチはほとんどスクラップ無し
の工程でつくられた自在に形成された摩擦セグメント1
12が固着された摩擦ディスク110を有している。摩
擦セグメント112の相対並置は、摩擦ディスク110
間で上昇される静圧の所望のレベルに応答して摩擦ディ
スクの中へ又は外へ所望の量の冷却流体を流す。
Description
使用するための摩擦クラッチフェーシングすなわち表面
材(facing)に関する。このような多板クラッチ
は、通常複数の差し挟まれたクラッチディスクとクラッ
チプレートとを備え、それらは駆動エンジンから駆動輪
にエネルギを伝達するように係合する。湿式クラッチは
クラッチの摩耗を少なし、クラッチディスクの摩擦面を
冷却しかつクラッチプレートとクラッチディスクとの間
で所望の液圧力を与えるようにするためにオイルのよう
な潤滑剤を利用する。
しかつ摩擦面を効率良く冷却することについて、湿式ク
ラッチに関する文献及び技術は、非常に多くの摩擦表面
材の材料を作り出す多くのクラッチの設計及び摩擦表面
材の材料を証明している。今利用可能な通常の摩擦表面
材は米国特許第4,260,047号及び4,674,
616号の開示によって代表される。両特許はクラッチ
と共に使用するための摩擦ディスクを開示し、その摩擦
ディスクは摩擦材料から形成されかつ複数の円弧状のセ
グメントの組み合わせから作られている。通常、円弧状
のセグメントは、クラッチの動作中に摩擦面に冷却オイ
ルを流すように予め溝が形成されている。更に、円弧状
のセグメントは、相互に固定して環状のコアプレートに
接着されるようにされた環状の摩擦表面材を形成するよ
うに設計されている。
び設計は摩擦表面材の製造中に起こる浪費の量を減少す
るという目的を達成しようとしている。摩擦表面材は、
焼結された金属又は通常フェノール樹脂がしみ込まされ
た紙で通常構成されている。摩擦表面材のセグメント
は、通常、打ち抜き装置又は切断装置を介して供給され
る摩擦材料から構成されている長方形のシート材の連続
するストリップから切断される。摩擦材料は比較的高価
であり、それ故に、製造工程から浪費を除去することが
望まれる。更に、製造工程から無駄な製品を除去するこ
とは、あらゆるスクラップの適当な処理にとって承認基
準(compliance standards)に適
合する助けになり、それは現在の環境規制による増大す
る規制の中心である。切断工程から生じるあらゆるスク
ラップは、適当な方法で処理されなければならず、か
つ、摩擦表面材が作られる材料の故に、この処理はコス
ト高になっている。それ故、本発明の目的は、摩擦表面
材のセグメントの切断後に残るスクラップの量を有効に
減少することである。もちろん、摩擦表面材のセグメン
トを製造する改良した方法に対する最も望ましい目的
は、ほとんど無駄なく利用可能な材料をほぼ100%利
用するスクラップ無しの製造工程を作ることである。
は、クラッチ及び摩擦表面材の部材に過剰の摩耗を発生
させることなくクラッチを円滑に係合、離脱するため
に、摩擦表面材及びクラッチプレートへの十分な冷却及
び潤滑を与えることを含む。多くの従来技術の摩耗表面
材の設計は、オイルのような流体が摩耗表面材を通して
流れるのを許容することによって所望の冷却及び潤滑を
達成するために、表面材の材料に溝又はスロットのぱパ
ターンを使用している。このような冷却溝は通常三つの
方法のうちの一つによって形成される。一つの方法で
は、摩耗材料は切断される前に予め溝が形成されかつ米
国特許第4,260,047号に示されるような方法で
クラッチプレートに取り付けられる。溝を作る他の方法
は、高温加圧接合工程中に摩擦材料の部分を圧縮するた
めに成形された工具(configured tool
ing)を利用する。第3の、最も好ましい方法は、固
定具(fixture)内にプレートを取り付けかつ摩
擦材料にミーリング及び研削ホイールの複数のゲージを
通しして所望の深さ及び精密度(definitio
n)の別個の溝を切削すことによって仕上がった摩擦プ
レートに溝をつくることを含む。
摩擦表面材の構造を開示し、その構造は、摩擦表面材及
びクラッチプレートの相互作用によって発生される摩擦
熱を除去するようクラッチの動作中にオイルを分配する
ようにされかつ摩擦表面材を有するクラッチディスク及
び相手のクラッチプレートが係合されまた離脱されると
き発生する衝撃を吸収するように作用する。上記米国特
許に開示された実施例は、所定の間隔で隔てられそれに
よってクラッチディスクの中心からクラッチディスクの
外周縁に半径方向に漸進的に小さくなる幅を有するオイ
ル通路を作る摩擦面を有する構造を提供する。これらの
半径方向オイル通路は、遠心力の下でオイルをオイル通
路又は溝を通して流し、クラッチディスク及びクラッチ
プレートが係合されている間でもクラッチディスク及び
クラッチプレートを冷却する。上記米国特許第5,09
4,331号に示された一つの例は、摩擦表面材の摩擦
面に交互に限定された別個のオイル通路及びオイル溝を
与える。オイル通路及びオイル溝は、冷却するために多
量のオイルが通路を通して流れかつ多量のオイルがオイ
ル溝内に保持されるように、作られている。その結果、
オイル溝内に保持されたオイルがクラッチ部材に作用す
る遠心力の結果としてクラッチディスク及びクラッチプ
レートに流体静力学の力を作用するので、クラッチディ
スクは有効に冷却され、クラッチは円滑に係合されるま
た離脱される。この設計の摩擦表面材はその問題を有効
に解決しているが、それらは設計が複雑で、表面材の材
料に形成される種々の溝及び通路により製造が困難にな
っている。上記米国特許の摩擦表面材の複雑さはスクラ
ップの処理の問題も伴う。それ故、製造の複雑さを減少
しかつスクラップの排除に向かって努力し続けることに
よって、上記米国特許に示された摩擦表面材を改良する
ことが望ましい。
された摩擦表面材の他の例は、クラッチディスクの内周
から外周に半径方向外側に伸びている複数のオイル通路
を限定するようにディスクプレートの両面に取り付けら
れた複数の摩擦部材を使用することを開示している。一
般にオイル通路は半径方向外側に漸進的に減少する幅を
有している。クラッチディスクの外周縁におけるオイル
通路の幅が半径方向に狭くなっているので、オイル通路
内に流れるオイルは長い間通路内に留まろうとし、遠心
力によってある液圧を発生する。したがって、クラッチ
ディスクは冷却され、またクラッチディスク及びクラッ
チプレートが互いに離れるのに液圧の助けが与えられ
る。上記米国特許第5,094,331号の摩擦表面材
の他の例は、特別の形式の摩擦部材である。しかしなが
ら、米国特許第5,094,331号に示されたような
摩擦表面材の全ての設計の共通の欠点は、複雑な形状及
び設計であり、このことは製造を複雑にし、スクラップ
の発生を増加させかつスクラップの適当な処理に関する
問題を引き起こす。更に、米国特許第5,094,33
1号に示された種々の表面材は、特別の必要性及び摩擦
クラッチに対する応用例の形式にそれぞれ適用可能であ
り、一般的に言って意図した用途を越えることができな
い。
時にほとんどスクラップが発生しない摩擦表面材のセグ
メントを提供することである。本発明の目的は、二次的
操作及び付随の機械加工を必要とせずに、所望の深さ及
び精密度の別個の冷却溝パターンを有する摩擦クラッチ
プレートを製造することである。
チの用途に自在に適用可能な摩擦表面材のセグメントを
提供することである。本発明の他の目的は、クラッチデ
ィスク又はコアに取り付けられたときの方向によりセグ
メント間で末広がりの隙間を有する摩擦表面材のセグメ
ントを提供することである。
隙間を通してオイルを流しまた流れを増加させるように
された構造上の特徴を有する摩擦表面材のセグメントを
提供することであり、そのようなオイルの流れはディス
クの回転方向に依存する。
ッチディスク及びクラッチプレートの動作中に、セグメ
ント間の隙間内で静圧を保つ能力及び流体の動的流れを
保つ能力を有する摩擦表面材のセグメントを製造するこ
とである。
して摩擦表面材内へのオイルの流れ又はそこからのオイ
ルの排出を増大する摩擦表面材のセグメントを製造する
ことである。
と共に使用する摩擦ディスクにおいて、反対に向く平坦
な環状の面を有する環状のコアプレートと、前記コアプ
レートの一つの面に固着されまた隔てられている複数の
摩擦セグメントと、を備え、前記摩擦セグメントが個別
の摩擦面を限定し、前記摩擦セグメントが摩擦材料の連
続するストリップから形成されまた非長方形であり、環
状の面に固着された摩擦セグメントが少なくとも一つの
隣接する縁と少なくとも一つの隣接しない縁とを有し、
環状の面に固着された摩擦セグメントの前記隣接する縁
が隣の摩擦セグメントの隣接する縁と共に隙間を限定
し、隣接しない縁が直線を限定するように構成されてい
る。
着された摩擦セグメントの前記隣接する面が隣の摩擦セ
グメントの隣接する縁と相補を成してもよく、また、前
記摩擦セグメントが互いに平行な二つの隣接しない縁を
有してもよく、更に、前記摩擦セグメントが三角形であ
ってもよい。
おいて、クラッチディスク用の摩擦表面材は、摩擦セグ
メントの製造がほとんどスクラップ無しであるようにセ
グメント化されかつ構成されている。摩擦表面材のセグ
メントは、セグメント間に作られたオイル溝すなわちオ
イルチャンネルを通して所望の潤滑及び冷却汲み上げ作
用を行うように、クラッチプレート上で方向決めされて
いる。摩擦表面材のセグメントの並置及び方向は摩擦デ
ィスク内へ又はその外へオイルを所望の方向に流し、ま
た、ディスクとプレートとの間で所望の量の静圧を生起
するのに使用され得る。自在のセグメントの大きさ、そ
の形状、間隔及び方向は、全て、流体の汲み上げ、静圧
及び達成されるべき摩擦ディスクの冷却量の程度を制御
するように動作する。
方向を決定するのに重要な基準は、摩擦表面積対冷却流
量面積の分析(analysis)を与えるアスペクト
比形状(aspect ratio shape)であ
る。アスペクト比は摩擦セグメントの半径方向長さと環
状の幅とを比較する。例えば、もし長い半径方向長さ及
び短い幅を有する摩擦セグメントが製造されると、多く
のオイル溝があり、それによってクラッチを多く冷却で
きる。これは、今日の自動車に共通の高回転速度/小エ
ンジンに対する性能基準に会う必要があるクラッチ内で
の大きな熱の発生及び崩壊に対して許容する。性能の要
件がより厳しくなるので、クラッチは高回転速度で高い
トルクを与え、それによって高い温度で効率的に動作す
ることができなければならない。この性能の要求は摩擦
表面材として使用するためのより高価な、高性能の摩擦
材料を要求する。このように、材料のコストが増加する
ので、本発明は、今日のクラッチにおける材料のコスト
を最小にする努力において摩擦表面材のセグメントの設
計を提供し、その設計は冷却及び潤滑を保つように努め
ると同時に摩擦面の面積を最小にする。
て説明する。図1において、本発明の自在摩擦セグメン
ト112が接着されている摩擦ディスク110が示され
ている。同じ摩擦セグメント112が、焼結された金属
又は樹脂を含浸させた紙のような摩擦フェーシングすな
わち表面材の材料(図示せず)の連続するストリップか
ら作られる。摩擦表面材のセグメント112は、好まし
くは切断工程中に利用可能な摩擦表面材の材料のほとん
ど全てを利用するように抜き打ち(die cut)さ
れる形状である。図1に示された実施例の摩擦表面材の
セグメント112は曲線で形成された半径方向の縁11
4が設けられ、その半径方向縁は、所望の流体流れパタ
ーンをセグメント112間に配置された隙間116でつ
くるように形成されている。例えば、図1に示された摩
擦セグメントの方向決めにおいて、隙間116の湾曲し
た区域118は流体又はオイルの流れのイアンピーダン
スを与え、そのイアンピーダンスはオイルがディスク1
10の回転によって生起される遠心力により隙間116
を通るとき克服されなければならいない。したがって、
曲線で形成された隙間116は、流体が隙間116を通
して流れるとき湾曲した区域118に静圧を生起する。
湾曲した区域118におけるこの圧力ヘッドはクラッチ
が解放するときクラッチプレートとクラッチディスクと
の分離を助け、またクラッチプレートとプレートディス
クとが解放されかつ分離されるとき寄生(parast
ic)抵抗を除去する。摩擦セグメント112は、例え
ばセグメントAの縁120がセグメントBの縁122の
わずかに半径方向外側に傾斜されるように、方向決めさ
れ、またセグメントAのすぐ前のセグメントは、ディス
クが反時計回り方向に回転されたとき隙間区域116内
に流体を汲み上げるスコップ(scoop)として縁1
20が使用されるように方向決めされる。最後に、もし
ディスクが時計回り方向に回転されるなら、また、もし
セグメントBの縁124がセグメントAの縁のわずかに
半径方向内側に向けられるなら、縁124は隙間116
内に流体を汲み上げ、半径方向外側に空にする。
ントの代わりの実施例が示されて、そこにおいて、セグ
メント212の湾曲は図1のセグメント112で示され
るものより誇張されている曲線で形成された半径方向縁
214を備えている。曲線で形成された半径方向縁21
4は、湾曲した区域218を作るように形成され、その
湾曲した区域は第1の実施例に見られる湾曲した区域1
18の誇張した複製である。隙間216の湾曲した区域
218で生起される圧力は、大きな湾曲のために大き
い。セグメント212は摩擦材料(図示せず)のストリ
ップから打ち抜きされ、スクラップをほとんど或いは全
く残さない。セグメント212は、適当な汲み上げ作用
を行ってセグメント212間に配置された隙間216を
通る流体を圧縮し、それによって隙間216の湾曲した
区域218内で圧力ヘッドを生起するように、ディスク
210上で方向決めされ、その圧力ヘッドは寄生抵抗を
除去しまたクラッチプレート210を分離させる。セグ
メント間の角度の付けられた向きの程度は要求される冷
却流体の流量及び要求される圧力の上昇量によって決定
される。図2に示される摩擦表面材のセグメントの実施
例は、セグメント212の方向決めによってオイルを半
径方向内側又は外側に汲み上げるのに容易に適用でき
る。例えば、もしディスクが時計回り方向に回転される
とまたもしセグメントAの縁220がセグメントBの縁
222より半径方向に越えて伸びると、オイルはディス
クの半径方向内側に汲み上げられ、したがって圧力ヘッ
ドの生起を助ける。しかしながら、もしディスクが時計
回り方向に回転されまたもしセグメントAの縁226が
Bの縁224を越えて半径方向に伸びると、オイルはデ
ィスクの半径方向外側に汲み上げられ、したがって、流
体すなわちオイルを広くなる隙間216を通して急速に
空にしかつディスクをより敏速に冷却しかつ隙間216
に生起する圧力を低くする。
され、そこにおいて、摩擦セグメント312はほぼ平行
四辺形である。これらの摩擦セグメント312は摩擦材
料(図示せず)のストリップから打ち抜きされ、スクラ
ップをほとんど或いは全く残さない。セグメント312
は、特別に要求された流体の汲みを行う必要性及び静圧
を生起する必要性にしたがってディスク上で方向決めさ
れる。摩擦セグメント312は湾曲がないのでセグメン
ト312間の隙間316内での大きな圧力を生起しにく
い。しかしながら、セグメント312の方向決めは、も
し回転が反時計回り方向であるなら、急激に広がる隙間
316を通して隙間316から冷却オイルを敏速に空に
することができ、或いはもし回転が時計回り方向である
なら、流体を狭くなる隙間316内に押し込むことによ
って急激に狭くなる隙間316内で圧力を生起させるの
に利用され得る。このように、本発明の目的は摩擦表面
材のセグメント312を有することによって適えられ、
その摩擦セグメント312は相対的な向きすなわち方向
決め及びディスクの回転方向により、所望の目的に自在
に適用可能である。
され、そこにおいて、摩擦表面材のセグメント412は
半径方向線に沿って等しく円弧状になっていて、それら
の間で湾曲した隙間416を与えている。セグメント4
12は摩擦材料(図示せず)のストリップから抜き打ち
され、スクラップをほとんど或いは全く残さない。セグ
メント412は、適当な汲み上げ作用を与えてセグメン
ト412の間に配置された隙間416を通る流体を圧縮
するように、ディスク410上で方向決めされる。セグ
メント412の方向により、オイルは半径方向内側又は
半径方向外側に汲み上げられる。例えば、もしディスク
が時計回り方向に回転されかつもしセグメントAの縁4
20がセグメントBの縁422を越えて半径方向に伸び
るなら、オイルはディスクの半径方向内側に汲み上げら
れ、したがって隙間416のわずかに狭くなることで圧
力ヘッドを生起する助けになる。しかしながら、もしデ
ィスクが計回り方向に回転されかつもしセグメントAの
縁426がセグメントBの縁424を越えて半径方向に
伸びるなら、オイルはディスクの半径方向外側に汲み上
げられ、したがって流体を急速に空にしかつディスクを
より急速に冷却し、隙間416内の圧力の生起を低くす
る。
擦セグメント512間の隙間516内の圧力の生起によ
り適している摩擦ディスク510が示されている。図5
の摩擦セグメント512は図1及び図2の実施例と構造
が似ているが、半径方向長さに沿って隙間516の幅が
ほとんど又は全く広がらないかなり誇張された曲線で形
成された隙間516を備えている。流体の流れは隙間5
16の湾曲した部分で緩やかであり、それによって圧力
を上昇させる。セグメント512の縁の形状及び隙間の
幅のがほぼ均一であるから、図1及び図2に示された実
施例によって達成された汲み上げ作用より汲み上げ作用
が低下する。したがって、図5に示された摩擦表面材の
セグメントの実施例は高い圧力を生起する可能性はある
が、冷却のため隙間516を通る流体の流量を多くする
可能性は少ない。
16の中央にありかつ隙間616の内側及び外側の半径
方向縁の狭くなる特徴を有する摩擦表面材のセグメント
612の実施例が示されている。セグメント612は摩
擦材料(図示せず)のストリップから打ち抜きされ、ス
クラップをほとんど或いは全く残さない。これらのセグ
メント612は、好ましくは、比較的高い静圧を生起す
るためにまた隙間616を通してほとんど又は全く汲み
上げ及び冷却作用を行わないように、ディスク上で方向
決めされる。しかしながら、セグメント612は、もし
望むなら、時計回り方向の回転からいくらかの内側向き
の又は外側向きの汲み上げ作用を与えるように、方向決
めされ得る。
隙間716の湾曲した区域718が図2の実施例のそれ
と反対に向いているのを除いて、図2に示されるものと
同じである。したがって、図2の実施例の汲み上げ作用
は反対にされかつディスクの反時計回り方向の回転に依
存する。しかしながら、隙間区域716内で圧力ヘッド
を生起する能力は図2の実施例のそれと同じである。
ンを作るように方向決めされた三角形の摩擦セグメント
812を利用するスクラップ無しの摩擦セグメント81
2が示されている。ディスク810が時計回り方向に回
転されると、冷却流体の流れは溝816を通して急速に
汲み上げられ、一方、圧力ヘッドの生起は、半径方向に
狭くなる溝818内へオイルが汲み上げられることによ
り、溝818内で同時に行われる。
クラップ無しの摩擦セグメント912が示されている。
しかしながら、セグメント912は図3の実施例より大
きな摩擦表面積をつくるアスペクト比を有している。よ
り多くの摩擦面積があるので、溝又は隙間916を通る
冷却流体の流れは少ない。
セグメントと同じアスペクト比を有するスクラップ無し
の摩擦セグメント1012が示されている。しかしなが
ら、平行四辺形でなくむしろ三角形を使用することは、
冷却流体が送られるより多くの隙間又は溝1016を与
える。
目的を達成できる種々の利用可能な実施例の例示であ
る。示された実施例は本発明を限定するものではない。
スクラップをほとんど発生させることがなく、二次的操
作及び付随の機械加工を必要とせずに、所望の深さ及び
精密度の別個の冷却溝パターン形成できる。また、異な
る形式のクラッチの用途に自在に適用可能であり、セグ
メント間の隙間を通してオイルを流しまた流れを増加さ
せるようにできる。更に、係合されたクラッチディスク
及びクラッチプレートの動作中に、セグメント間の隙間
内で静圧を保つこと及び流体の動的流れを保つことがで
きる。
ッチディスクの立面図である。
実施例を有するクラッチディスクの部分立面図である。
の実施例を有するクラッチディスクの部分立面図であ
る。
の実施例を有するクラッチディスクの部分立面図であ
る。
の実施例を有するクラッチディスクの部分立面図であ
る。
の実施例を有するクラッチディスクの部分立面図であ
る。
の実施例を有するクラッチディスクの部分立面図であ
る。
の実施例を有するクラッチディスクの部分立面図であ
る。
の実施例を有するクラッチディスクの部分立面図であ
る。
10の実施例を有するクラッチディスクの部分立面図で
ある。
ク 610、710、810、910、1010 摩擦ディ
スク 112、212、312、412、512 摩擦セグメ
ント 612、712、812、912、1012 摩擦セグ
メント 116、216、316、416、516 隙間 616、716、816、916、1016 隙間
Claims (5)
- 【請求項1】 湿式クラッチと共に使用する摩擦ディス
クにおいて、反対に向く平坦な環状の面を有する環状の
コアプレートと、前記コアプレートの一つの面に固着さ
れまた隔てられている複数の摩擦セグメントと、を備
え、前記摩擦セグメントが個別の摩擦面を限定し、前記
摩擦セグメントが摩擦材料の連続するストリップから形
成されまた非長方形であり、環状の面に固着された摩擦
セグメントが少なくとも一つの隣接する縁と少なくとも
一つの隣接しない縁とを有し、環状の面に固着された摩
擦セグメントの前記隣接する縁が隣の摩擦セグメントの
隣接する縁と共に隙間を限定し、隣接しない縁が直線を
限定する摩擦ディスク。 - 【請求項2】 請求項1に記載の摩擦ディスクにおい
て、環状の面に固着された摩擦セグメントの前記隣接す
る面が隣の摩擦セグメントの隣接する縁と相補を成す摩
擦ディスク。 - 【請求項3】 請求項1に記載の摩擦ディスクにおい
て、前記摩擦セグメントが互いに平行な二つの隣接しな
い縁を有する摩擦ディスク。 - 【請求項4】 請求項1に記載の摩擦ディスクにおい
て、前記摩擦セグメントが三角形である摩擦ディスク。 - 【請求項5】 請求項2に記載の摩擦ディスクにおい
て、前記摩擦セグメントが相補の隣接する縁を相補の隣
接する縁と並べて配置されたとき、長いストリップが形
成される摩擦ディスク。
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