JPH07208577A - 摩擦リング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷却液が流過する溝を備えた摩擦リング、ひ
いては該摩擦リングを備えた湿式クラッチを、液体の容
積流によって得ることができる冷却作用に関して最適化
する。 【構成】 湿式クラッチにおいて使用される摩擦リン
グ、特にハイドロダイナミック式のトルクコンバータ３
のロックアップクラッチ１５のための摩擦リングであっ
て、この場合摩擦リングが外周部と内周部とを備えた少
なくとも１つの摩擦面２１を有しており、該摩擦面の範
囲に冷却のための溝２２が設けられていて、該溝が外周
部２７と内周部２８との間の接続を保証している形式の
ものにおいて、溝２２がその全長のうちの部分長さにわ
たって少なくとも１つの絞り箇所３０を形成しており、
該絞り箇所が、溝を通って流過可能な冷却液の容量を規
定するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、湿式クラッチにおい
て使用される摩擦リングもしくは摩擦ライニング、特に
ハイドロダイナミック式のトルクコンバータのロックア
ップクラッチのための摩擦リングもしくは摩擦ライニン
グであって、この場合摩擦リングが、冷却液を流過させ
るための溝もしくは通路を備えた摩擦面を形成している
形式のもの関する。

【０００２】

【従来の技術】このような形式の摩擦リングもしくは摩
擦ライニング及びこのような摩擦リングもしくは摩擦ラ
イニングを備えた湿式クラッチは、米国特許第４９６９
５４３号明細書及び米国特許第５０５６６３１号明細書
に基づいて公知である。この両米国特許には、ロックア
ップクラッチを備えたハイドロダイナミック式のトルク
コンバータが記載されており、これらのトルクコンバー
タでは係合している摩擦面は次のように、すなわち、ロ
ックアップクラッチが閉鎖されている場合でも、リング
ピストンの両側における室の間でオイル流が可能になる
ように、構成されている。これらのハイドロダイナミッ
ク式のトルクコンバータのケーシング内には、ポンプ車
とタービン車と案内車と、リングピストンを有するロッ
クアップクラッチとが収容されている。リングピストン
の両側には、オイルによって満たすことができる室が形
成されており、この場合ロックアップクラッチの摩擦面
の半径方向内側には、室のうちの第１の室が形成されて
いて、第２の室には少なくともタービン車が設けられて
いる。第１の室は、リングピストンとケーシングの半径
方向の壁によって制限されている。オイル流はロックア
ップクラッチにおけるスリップの結果生じる、構成部材
の熱負荷、特に摩擦ライニングもしくは摩擦面の範囲に
おける構成部材の熱負荷を減じるために、働く。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ゆえに本発明の課題
は、従来公知の摩擦リングを改良して、冷却液を流過さ
せる溝を備えた公知の摩擦リング、ひいては該摩擦リン
グを備えた湿式クラッチを、液体の容積流によって得る
ことができる冷却作用に関して最適化することである。
このことは特に、液体と該液体に隣接する構成部材との
間における湿式クラッチの摩擦面の範囲におけるより良
好な熱交換によって達成されることが望ましい。さら
に、摩擦リングもしくは湿式クラッチの本発明による構
成によって、湿式クラッチの高いトルクキャパシティの
保証されることが望ましい。さらにまた、摩擦リングも
しくは該摩擦リングを備えた摩擦円板、ひいては湿式ク
ラッチが、特に簡単かつ経済的に製作可能であることが
望ましい。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、摩擦リングの摩擦面の範囲に冷却
のための溝が設けられていて、該溝は次のように、すな
わち溝がその全長のうちの部分長さにわたって少なくと
も１つの絞り箇所を形成しており、該絞り箇所が、溝を
通って流過可能な冷却液の容量を実質的に規定するよう
になっている。溝はこの場合次のように、すなわち該溝
が摩擦リングの外径部もしくは外周部と内径部もしくは
内周部との間の接続を保証するようになっていてもよ
い。溝はつまり半径方向外側及び半径方向内側に向かっ
て開放している。特に有利な構成では、少なくとも１つ
の絞り箇所が、該絞り箇所の範囲において渦流が生ぜし
められるように、構成されている。このような絞り箇所
の外側に位置している溝範囲の幅及び深さは次のよう
に、すなわちそこでは少なくともほぼ層流状の流れが生
じるように、構成されていると有利である。

【０００５】本発明のように冷却溝もしくは冷却通路を
構成することによって、互いに係合している摩擦面の直
接的な冷却を、特に持続的なスリップの場合にも、得る
ことができる。冷却液の容積流を、トルクコンバータの
ロックアップクラッチの、ピストンの両側に設けられた
２つの室の間における差圧に関連して、本発明のように
絞ることによって、相応なハイドロダイナミック式のト
ルクコンバータの運転範囲全体にわたって最適な冷却を
達成することが可能である。本発明による構成には特に
次のような利点がある。すなわち本発明による構成で
は、絞り箇所の範囲においてそこに存在する渦流に基づ
いて、比較的高い圧力降下が生ぜしめられ、これに対し
て残りの溝範囲における流れ損失は、そこにおける比較
的大きな流過横断面に基づいて極めて小さい。冒頭に述
べた先行技術では、溝は次のように、すなわち該溝内に
おいて主として層流状の絞り作用が全長にわたって行わ
れるように、構成されている。このような絞り作用で
は、容積流は圧力、つまりロックアップクラッチの両方
の室の間における圧力差と一次比例して、直線的に上昇
する。本発明による渦流状の絞り作用では、容積流はル
ート関数的に、圧力もしくは圧力差に関連して上昇す
る。このことはつまり、渦流状の絞り作用の方が有利で
あるということを意味している。それというのはこの場
合、実質的にハイドロダイナミック式のトルクコンバー
タにおいて生じる全圧力範囲にわたって、最大許容圧力
以下において、比較的大きな容積流が得られるからであ
る。

【０００６】本発明のように、溝の全長に対して比較的
短い長さを有する絞り箇所を使用することによって、さ
らに、ライニング溝の幅や深さにおける製作誤差の影
響、ピストンの製作誤差と運転に起因する変形の影響、
及びライニング溝の流れ抵抗に対する対応摩擦面の影響
を、小さく保つもしくは最小にすることが可能である。
オイルの粘性は温度上昇と共に低下するので、本発明に
よる絞り箇所によってさらに、冷却オイルの温度上昇に
連れて、より大きな容積流ひいてはより良好な冷却を達
成することができる。絞り箇所もしくはライニング溝の
流れ抵抗は、オイルに関しては温度の上昇と共に低下す
る。しかしながらそれ自体有利なこの効果は、絞り箇所
の相応な構成によって、オイル容積の所望の値に制限さ
れねばならない。それというのは、流過量があまりに大
きい場合には、ロックアップクラッチの閉鎖室における
圧力がもはや保たれ得ないからである。

【０００７】本発明の特に有利な構成では、絞り箇所つ
まり短い通路区分における冷却媒体の絞り作用は、鋭角
的な流入部及び／又は流出部を備えている。これによっ
て申し分のない渦流が保証され、これによって流れ抵抗
はそれぞれ直線的にしか絞り箇所の幅又は深さに関連し
なくなる。例えば本発明の先行技術におけるように、実
質的に層流を生ぜしめる長い通路では、流れ抵抗は４乗
の値で、ハイドロリック半径もしくは直径によって左右
される。すなわち、溝寸法の許容誤差が流れ抵抗に極め
て大きな影響を与えるということである。

【０００８】溝もしくは通路は、摩擦リングもしくは摩
擦ライニングの摩擦面に次のように設けられることがで
きる。すなわち、摩擦面が半径方向外側において、実質
的な連続したリング範囲を形成しており、この場合該リ
ング範囲は、半径方向又は斜めに延びている絞り通路に
よってしか、中断されない。リング範囲の半径方向内側
において、溝範囲もしくは通路範囲は、絞り通路の横断
面に対して著しく大きな横断面を備えており、この結果
このような範囲においては、絞り通路における流れ抵抗
に比べて、著しく小さな流れ抵抗しか生じない。つまり
冷却溝の全流れ抵抗の主な部分は、絞り箇所もしくは絞
り通路の範囲において生じる。

【０００９】絞り箇所は有利にはロックアップクラッチ
もしくは摩擦リングの外径部に配置されている。それと
いうのはこのような構成によって、ロックアップクラッ
チの圧着力もしくは閉鎖力、増大させることができる。
このことは次のことに起因している。すなわちこの場合
互いに係合している摩擦面の半径方向長さの最大部分に
わたって、著しく低い圧力レベルに絞られた圧力が存在
しており、これによって閉鎖力を相応に高めることがで
きる。

【００１０】本発明の特に有利な構成では、絞り箇所は
次のように、すなわち該絞り箇所が常に摩擦面の保持範
囲に位置するように、配置されており、このように構成
されていると、絞り作用が、ライニング表面と対応摩擦
面の表面との間における間隙を通って、迂回することが
不可能になる。このことに関しては特に図７及び図８に
示されている。比較的大きな横断面を備えている残りの
ライニング範囲が、対応表面に完全に接触しておらず、
ひいてはオーバフローされる場合には、全流れ抵抗は、
機能を損なわない程度に減じられる。それというのは、
ここに設けられている通路区分は、単に全絞りのうちの
極めて小さな部分しか引き受けていないからである。冷
却オイル溝もしくは通路は、有利には比較的小さく構成
されており、これによって流れ抵抗に対するライニング
の製作誤差及びセットの影響は、最小に減じられる。通
路は、冷却オイルによって流過されないデッド範囲が存
在しないように、構成されることが望ましい。摩擦面も
しくは摩擦ライニングに設けられる溝は、エンボス加工
又は打抜きによって形成されることができる。

【００１１】本発明の有利な構成では、絞り箇所の長さ
は２〜８ｍｍ有利には３〜５ｍｍの間の値である。

【００１２】大きな横断面を備えた溝の長手方向範囲と
絞り箇所との間の横断面比は、３：１〜８：１の間、有
利には４：１〜６：１の間の値を有している。しかしな
がらまた使用例に応じて、より大きな又はより小さな比
が可能である。

【００１３】

【実施例】次に図面につき本発明の実施例を説明する。

【００１４】図１に示されている装置１は、ハイドロダ
イナミック式のトルクコンバータ３を収容するケーシン
グ２を有している。このケーシング２は駆動軸と結合可
能であり、この駆動軸は、内燃機関の被駆動軸例えばク
ランク軸によって形成されることができる。駆動軸とケ
ーシング２との間における回動不能な結合は、駆動プレ
ートを介して行うことができ、この駆動プレートは、半
径方向内側で駆動軸と回動不能に結合可能であり、かつ
半径方向外側でケーシング２と回動不能に結合可能であ
る。このような駆動プレートは例えば特開昭５８−３０
５３２号公報に基づいて公知である。

【００１５】ケーシング２は、駆動軸にもしくは内燃機
関に隣接したケーシングシェル４と、該ケーシングシェ
ルに固定された別のケーシングシェル５とによって形成
されている。両方のケーシングシェル４，５は、半径方
向外側において溶接結合部６を介して互いに堅くシール
結合されている。図示の実施例ではポンプ車７の外側シ
ェルを形成するために、ケーシングシェル５が直接利用
されている。このために羽根プレート８が自体公知の形
式でケーシングシェル５に固定されている。ケーシング
シェル５は軸方向で、ケーシングシェル４の外側のスリ
ーブ状の範囲４ａに差し嵌められている。軸方向で見て
ポンプ車７とケーシングシェル４の半径方向の壁９との
間には、タービン車１０が設けられており、このタービ
ン車１０は、被駆動ハブ１１と堅くつまり回動不能に結
合されており、この被駆動ハブ１１は、内歯を介して伝
動装置入力軸と回動不能に連結可能である。軸方向で見
てポンプ車の半径方向内側の範囲とタービン車の半径方
向内側の範囲との間には、案内車１２が設けられてい
る。ケーシングシェル５は半径方向内側にスリーブ状の
ハブ１３を有しており、このハブ１３は、伝動装置のケ
ーシングにおいて回転可能にかつシール作用をもって支
承可能である。両方のケーシングシェル４，５によって
形成された内室１４の中にはさらに、ロックアップクラ
ッチ１５が設けられており、このロックアップクラッチ
１５は作用的に見てトルクコンバータ３に対して並列的
に配置されている。ロックアップクラッチ１５は、被駆
動ハブ１１と駆動側のケーシングシェル４との間におけ
るトルク連結を可能にする。作用的に見てロックアップ
クラッチ１５と直列的に、回転弾性的なダンパ１６が接
続されており、このダンパ１６は図示の実施例では、ロ
ックアップクラッチ１５のリング状のピストン１７と被
駆動ハブ１１との間に設けられている。回転弾性的なダ
ンパ１６は、自体公知の形式でコイルばねの形の蓄力器
を有している。軸方向で見て、半径方向に延びる壁９と
タービン車１０との間に設けられているリング状のピス
トン１７は、半径方向内側において被駆動ハブ１１に沿
って制限されて軸方向で摺動可能に該被駆動ハブ１１に
支承されている。リング状のピストン１７は内室１４
を、第１の室１８と第２の室２０とに分割しており、こ
の場合第１の室１８は、ロックアップクラッチ１５の摩
擦係合範囲１９の内部において軸方向で見てリング状の
ピストン１７と半径方向のケーシング壁９との間に形成
されており、第２の室２０はその内部に、特に、ポンプ
車７とタービン車１０と案内車１２とを収容している。

【００１６】ケーシングシェル４は、半径方向外側のリ
ング状の範囲で摩擦面２１を形成しており、この摩擦面
２１は、ピストン１７のリング状の範囲２３によって保
持されている摩擦ライニング２２と摩擦係合することが
できる。

【００１７】例えば自動車のパワートレーンのための新
しいコンセプトでは、ロックアップクラッチは、流体コ
ンバータの運転範囲の少なくとも大部分にわたってスリ
ップを伴って運転され、この場合スリップ段階中に摩擦
係合範囲１９においては、熱の形で損失出力が生じ、こ
の損失出力は、ある規定の運転状態では極めて高く、数
キロワットにもなることがある。このような運転状態は
例えば、被引車を伴う坂道走行時や、コンバータクラッ
チの非ロックアップ状態から実質的なロックアップ状態
への切換え時に存在する。スリップを伴ってコンバータ
ロックアップクラッチを運転するこのようなコンセプト
は、例えばドイツ連邦共和国特許出願第４３２８１８
２．６号明細書によって提案されている。

【００１８】摩擦係合範囲１９における許容不能なほど
高い温度を回避するために、ひいては少なくとも摩擦ラ
イニング表面の破壊及び内室１４におけるオイルの一部
の破壊を阻止するために、図示の実施例では、摩擦ライ
ニング３２に設けられたオイル溝もしくは通路２４の形
の手段が設けられており、これらのオイル溝もしくは通
路２４を介して、実質的に閉鎖されたロックアップクラ
ッチ１５においても、第２の室２０と第１の室１８との
間において常にオイルの流れが存在するようになってい
る。この場合オイル流は、摩擦ライニング２２の摩擦面
２２ａと摩擦面２１とを介して案内される。オイル通路
２４はその形状を最適に構成されていて、範囲１９にお
ける摩擦係合を生ぜしめる部材と流過するオイルとの間
において良好な熱交換が行われるようになっている。通
路２４の有利な形状付与については、図２〜図４を参照
しながら詳しく述べる。

【００１９】通路２４の半径方向でさらに外側に位置し
ている端部は、室２０と接続されており、かつ通路２４
の半径方向でさらに内側に位置している端部は、室１８
と接続されている。閉鎖されたロックアップクラッチ１
５において、冷却オイル流は通路２４を介して室１８に
流入し、かつこの室１８において回転軸線２５に向かっ
て半径方向に流れる。

【００２０】この冷却オイル流は、次いで被駆動ハブ１
１の範囲において例えば中空軸又はそのために設けられ
た通路を介して導出されることができ、つまり有利には
次にオイルクーラ内に導出されることができる。このオ
イルクーラからオイルはオイル溜めに戻され、オイル溜
めからさらにハイドロリック式の調整回路もしくは制御
回路に戻される。

【００２１】図２には円形リング状の摩擦ライニング２
２が部分的に示されており、この摩擦ライニング２２
は、図１に示されたコンバータロックアップクラッチに
おいて使用することができる。摩擦ライニング２２は、
全周にわたって分配された溝もしくは凹設部２６を有し
ており、これらの溝もしくは凹設部２６は、両室１８，
２０の間の接続通路２４を形成している。

【００２２】摩擦ライニング２２は外周部もしくは外径
部２７と内周部もしくは内径部２８とを有している。外
径部２７と内径部２８とを接続する通路２４の短い区分
２９は、絞り箇所３０を形成している。通路２４のこの
区分２９はこの場合半径方向に方向付けられていて、か
つ半径方向内側において、周方向に延びている半径方向
外側の通路区分３１に移行しており、この通路区分３１
は、ヘアピン状に構成された変向部３２を介して、半径
方向でさらに内側に位置していて同様に周方向に延びて
いる通路区分３３に移行している。通路区分３３は、通
路２６を介して案内された冷却媒体のための、半径方向
内側に向かって開放している流出範囲３４と接続されて
いる。絞り箇所３０に接続する通路範囲もしくは通路区
分３１，３２，３３，３４の横断面は、絞り箇所３０の
横断面との関連において次のように、すなわちこれらに
おいて、図１に示された装置の両方の室１８，２０の間
における差圧が最大の場合でも、実質的にもっぱら層流
（laminare Stroemung）が存在するように、構成されて
いる。絞り箇所３０の範囲においては、図１に示された
装置の運転中においてかつロックアップクラッチ１５の
摩擦係合時に、実質的に常に渦流が発生している。通路
２４はつまり次のように構成されている。すなわち該通
路２４を介して流れる冷却液の容量が、先行技術におけ
るように通路の全長にわたって生ぜしめられる流れ抵抗
を介して規定されるのではなく、主として、絞り箇所３
０の範囲における抵抗によって規定されるようになって
いる。図２からさらに分かるように、周方向に延びる通
路区分３１，３３は区分３５，３６を有しており、これ
らの区分３５，３６は、絞り区分３０との関連におい
て、異なった回転方向に延びている。区分３５，３６は
この場合周方向で見て、絞り箇所３０に対して対称的に
配置されている。

【００２３】図２〜図４に示されているように、絞り箇
所３０の長さ２９は、通路２４の全長のうちの極めて小
さな部分である。外径部２７の寸法が１８０〜２６０ｍ
ｍの間である湿式クラッチ（Nasslaufkupplung）もしく
はロックアップクラッチ１５の汎用の構造寸法のために
は、絞り箇所３０の長さ２９は、使用例に応じて２〜８
ｍｍ有利には３〜５ｍｍの間である。

【００２４】絞り箇所３０の流過横断面は、相応な絞り
箇所３０の流出側に接続する溝区分３１，３２，３３，
３４の流過横断面に比べて、数倍小さい。この場合の寸
法比は１：３〜１：１０の間である。多くの使用例のた
めにはしかしながら１：４〜１：６の間の比で十分であ
る。

【００２５】通路区分３１，３２，３３，３４の著しく
大きな流過横断面に基づいて、これらの区分において実
質的に常にもしくはもっぱら層流の発生することが保証
されている。

【００２６】最適な渦流を、通路状の短い凹設部によっ
て形成された絞り箇所３０の範囲において得るために、
本発明の有利な構成では、少なくとも絞り箇所３０の流
入範囲における横断面が鋭角的に構成されている。図２
に示された図示の実施例では絞り箇所３０は流出側にお
いて、丸い面取り部によって形成された徐々に広がる拡
大部を介して、相応な溝範囲３１に移行している。しか
しながら別の有利な構成では、通路区分３１と絞り箇所
３０との間に鋭角的な横断面移行部が設けられている。

【００２７】溝もしくは通路２４によって要求される面
積は、外径部２７と内径部２８との間における面積に対
して、３０〜６５％であり、有利には４０〜５５％であ
る。図２に示された実施例ではこの比率はほぼ５０％で
ある。

【００２８】絞り箇所３０は有利には次のように構成さ
れている。すなわちこの場合絞り箇所３０によって、両
方の室１８，２０の間において生じる最大圧力差の少な
くともほぼ６０〜８５％が、有利には７０〜８０％が消
滅させられるようになっている。このことはつまり、絞
り箇所３０の後ろもしくは絞り箇所３０の直後において
通路区分３１における圧力は、室１８における圧力より
もほぼ１５〜４０％もしくは２０〜３０％しか大きくな
いことを意味している。絞り箇所３０の作用形式に基づ
いて、図２に示されているように、該絞り箇所３０が、
摩擦リング２２の半径方向外側の範囲に配置されてお
り、つまり高圧範囲に配置されていると有利である。そ
れというのはこのように構成されていると、摩擦面２
１，２２ａの範囲において発生してロックアップクラッ
チ１５の閉鎖圧に抗して作用する圧力を、小さく保つこ
とができるからである。そしてこれによって、両方の室
１８，２０の間における圧力差のためにロックアップク
ラッチ１５から伝達可能なモーメントを、冷却通路と相
応な量の冷却液とを備えた公知のロックアップクラッチ
に比べて増大させることができる。しかしながらこの場
合、少なくとも幾つかの絞り箇所３０が半径方向内側に
向かってずらされていることによって、両方の室１８，
２０の間において与えられる差圧のためにロックアップ
クラッチ１５のトルクキャパシティは、減じられること
も可能である。

【００２９】図５には、伝達可能なトルクに対する、絞
り箇所３０の半径方向における配置形式の影響が示され
ている。図５には、左側に、ケーシングシェル４とピス
トン１７との部分範囲が該ピストン１７に固定された摩
擦ライニング２２と共に示されている。図５の右側に
は、摩擦ライニング２２の半径方向の長さ範囲と絞り箇
所の配置形式とに関して実現可能な理想的な圧力パター
ン（Druckprofil）が示されている。室２０における比
較的高い圧力ｐ１と室１８における比較的低い圧力ｐ２
とのためには、摩擦ライニング２２の半径方向の長さに
関して見れば、図２に示されている場合におけるように
絞り箇所３０が半径方向外側に配置されている場合に
は、摩擦ライニング２２の摩擦面２２ａと摩擦面２１と
の間の範囲には、一点鎖線３７で示されているように延
びる圧力分布が通路２４内において可能である。この一
点鎖線３７から明らかなように、絞り箇所３０の範囲に
おいて、ｐ１とｐ２との間における圧力差のほぼ８０％
が消滅させられる。絞り箇所３０の流出側の近傍におけ
る圧力Ｐａと室１８における圧力ｐ２との間の圧力差
は、したがって比較的小さい。半径方向内側に絞り箇所
３０を配置した場合、つまり図２に示されているように
流出区分３４の範囲に絞り箇所３０を配置した場合に
は、係合範囲１９においては破線３８で示されたような
圧力分布が生ぜしめられる。一点鎖線３７と破線３８と
から明らかなように、両方の室１８，２０の間において
与えられる圧力差のために、ロックアップクラッチ１５
によって伝達可能なモーメントに対しては、絞り箇所３
０を種々異なった直径に配置することによって、影響を
与えることができる。半径方向外側に絞り箇所３０を配
置することによって、規定されたモーメントを伝達する
ために必要な、両方の室１８，２０の間における差圧
は、両方の室１８，２０の間に冷却オイル流を備えた従
来のロックアップクラッチに比べて減じることができ
る。絞り箇所３０の数及び形状に応じて、このような絞
り箇所３０の流過幅は、０．４〜２．５ｍｍの間の値、
有利には０．５〜１．５ｍｍの間の値を有することがで
きる。溝２６の深さは、０．２〜１ｍｍｎｏ間の値、有
利には０．３〜０．７ｍｍの値を有することができる。
溝２６の深さは、その全長にわたって実質的に等しくす
ることができる。しかしながらまた溝２６が異なった深
さを有することも可能である。特に絞り箇所３０の範囲
と、場合によっては絞り箇所３０と残りの溝区分３１の
間の移行範囲において、比較的大きな深さが与えられて
いると、有利である。このことは図３において符号３０
ａを付けられた一点鎖線によって示されている。つまり
本発明の有利な構成では、絞り箇所３０の所望の流過横
断面を得るために、絞り箇所は他の溝範囲に比べて幾分
深く、かつそれに対する補償として、幅を幾分小さく構
成されている。このように構成されていると、摩擦ライ
ニング３０の摩耗、つまり絞り箇所３０の横断面減少を
生ぜしめる摩擦ライニング３０の摩耗に関連した、絞り
箇所３０の絞り作用の変化を、確実に減じることができ
る。

【００３０】つまり本発明によれば、湿式クラッチ内に
おける冷却液の容積流は、少なくとも１つの絞り３０を
用いて調節され、この場合残っているライニング面に
は、流れ方向で見て相応な絞り箇所３０の後ろに、比較
的長い通路が形成されることができ、これらの通路は、
可能な限り小さな流れ抵抗と大きな熱交換面とを保証す
る。

【００３１】図６には、横軸に両方の室２０，１８の間
における圧力差ｐ１−ｐ２（Δｐ）が示されている。そ
して縦軸には、圧力差に関連して生じる容積流が示され
ている。

【００３２】容積流が摩擦ライニングに形成された溝の
長さにわたって層流状に絞られる場合には、溝における
圧力差と容積流との間には実質的に直線的なつまり一次
の関係が存在している。この関係は、図６において真っ
すぐな実線によって示されている。溝における圧力差と
いうのは、相応な溝の流入側における圧力と流出側にお
ける圧力との間の差のことである。このような層流状の
絞り作用は、冒頭に述べた形式の従来技術、つまり米国
特許第４９６９５４３号明細書及び米国特許第５０５６
６３１号明細書に記載の溝の構成において生ぜしめられ
る。この従来技術では、層流状の絞り作用は、通路にお
いて行われる全絞り作用のほぼ７０％である。

【００３３】図６における破線によっては、本発明によ
る渦流状の絞り作用によって得ることができる容積流が
示されている。両方の室２０，１８の間における圧力差
に関連した容積流の経過は、実質的にルート関数（Wurz
elfuktion）の経過に相当している。破線で示された経
過は、溝の本発明による構成、特に図２に示された構成
によって得ることができる。図６から分かるように、特
に、渦流状の絞り作用において圧力差が小さい場合に
は、層流状の絞り作用におけるよりも大きな容積流を使
用することができる。このことは特に有利にである。そ
れというのは、可能な限り良好な冷却を保証するために
は、ロックアップ状態において両方の室２０，１８の間
における圧力差が小さい場合にも可能な限り大きな容積
流を使用できることが望ましいからである。

【００３４】図６に示された２つの特性線に相当する溝
の構成は次のように、すなわちは、該溝構成が、あらか
じめ規定されたΔｐ maxのために等しい容積流を保証す
るように、設計されている。このΔｐ maxは、ロックア
ップクラッチを備えた汎用のハイドロダイナミック式の
トルクコンバータでは、７〜１０バールの間の値であ
る。しかしながらまたΔｐ maxは、この帯域幅の上か又
は下に位置していてもよい。

【００３５】冷却オイル流のために設けられた溝もしく
は通路の本発明による構成は、さらに、これらの通路を
通る流過量が温度に関連して変化することを減じてい
る。なぜならば本発明では、主な絞り作用、つまり圧力
消滅は、比較的短い絞り箇所の範囲において行われるか
らである。絞り箇所の範囲における溝は、単に直線的に
しか、流過量もしくは容積流に影響を与えず、これによ
って幾何学的な許容誤差にはあまり依存しないことが保
証される。既に述べた従来技術における溝の構成では、
大部分の絞りは、つまり溝の全長にわたって、層流状に
行われる。このような絞り作用では溝高さは４乗の値
で、流過量もしくは容積流に影響を与える。これによっ
てライニングもしくは溝の幾何学的な許容誤差に対する
依存度が大きなものになる。さらに、従来技術において
は層流状の絞り作用に基づいて、容積流は冷却媒体の粘
性もしくは温度に対する依存度も大きなものになる。

【００３６】本発明による溝がその絞り作用を常に確実
に保証するために、対応摩擦面２１における摩擦ライニ
ング２２の接触が絞り箇所の範囲において必要である。
この場合少なくとも次のことが、すなわち、いかなる運
転状態においても絞り箇所の範囲においては間隙の存在
していないことが保証されているか、もしくは存在して
いたとしても間隙が０．０３ｍｍ以下であること有利に
は０．０１ｍｍ以下であることが、望ましい。このよう
な間隙は、互いに係合し合う摩擦面の間における不十分
な平行性に基づいて生じることがある。

【００３７】摩擦面が係合し合っているすべての運転状
態において、絞り箇所３０がその機能を果たすことを保
証するためには、摩擦ライニング２２が図７に示されて
いるように、１つの構成部材つまりリングピストン１７
によって保持されていると、有利である。

【００３８】図７及び図８には、ケーシングシェル４及
びピストン１７並びに該ピストン１７に固定された摩擦
ライニング２２の部分範囲が、拡大されて示されてい
る。図７には、ピストン１７が実質的に負荷されていな
い状態つまり弛緩された状態において占める構成が、示
されている。このピストン形状は、両方の室１８，２０
において実質的に等しい圧力が生じている場合、又は比
較的小さな圧力差しか生じていない場合に、与えられて
いる。ピストン１７の弛緩された状態では、摩擦ライニ
ング２２を有している外側範囲１７ａは次のようになっ
ている。すなわちこの場合、摩擦ライニング２２の摩擦
面２２ａとケーシング４の摩擦面２１とは両者の間にく
さび状の空隙３９を形成しており、この空隙は半径方向
内側に向かって拡大し、角度φを有している。この角度
φは、例えば０．５〜３゜有利には１゜の角度を有して
いる。

【００３９】図８には、室１８に対して室２０において
あらかじめ規定された過圧が生じている場合における、
ピストン１７の位置が示されている。この過圧は、４〜
８バールの間の値であり、この場合ピストン１７は所望
の最大過圧に応じて、相応にばね弾性的に構成されねば
ならない。

【００４０】図７及び図８の両方の図面から分かるよう
に、両方の室１８，２０の間における圧力が小さい場合
又は差圧が小さい場合には、摩擦ライニング２２は単
に、絞り箇所３０が設けられている半径方向外側のリン
グ状の摩擦面区分４０を介して、摩擦面２１と摩擦接触
している。これによって次のこと、すなわち両方の室１
８，２０の間における差圧が既に小さい場合もしくは室
２０における過圧が小さい場合（例えば１バール）に
は、絞り箇所３０がその機能を引き受けるが、保証され
る。室２０において室１８に対する過圧が増大するに連
れて、ピストン１７は図７に示された形状から、図８に
示された形状へと変形する。これによって両摩擦面２
１，２２ａの間の接触範囲は徐々に増大し、つまり両摩
擦面２１，２２ａの間における角度φが小さくなる。し
かしながらまた絞り箇所３０は、冷却液容積の申し分な
く制御を保証する。

【００４１】図２に示されている摩擦ライニングもしく
は摩擦リング２２は、一体に構成されている。しかしな
がら摩擦ライニングもしくは摩擦リングは、周方向にお
いて互いに接合されているセクタ状の個々のライニング
部分から構成されていてもよい。

【００４２】図９〜図１１には摩擦ライニング１２２，
２２２，３２２が部分的に示されており、これらの摩擦
ライニングは本発明による溝もしくは通路を備えてい
る。

【００４３】図９〜図１１に示されている摩擦ライニン
グはそのいずれも、摩擦ライニングの全周にわたって分
配配置されている絞り箇所１３０，２３０，３３０を有
している。これらの絞り箇所１３０，２３０，３３０に
よってもっぱら、通路１２４，２２４，３２４を通って
流れることができる容積流が規定される。絞り箇所１３
０，２３０，３３０に接続された通路区分は、絞り箇所
１３０，２３０，３３０に比べて著しく大きな流過横断
面を有しており、この結果これらの通路区分においては
主として層流が存在する。通路１２４，２２４，３２４
のこれらの区分における流速度は、この場合絞り箇所１
３０，２３０，３３０における流速度に比べて著しく小
さい。これによって、流過する冷却媒体もしくは冷却オ
イルと隣接した構成部材との間における最適な熱伝達が
達成される。

【００４４】図９に示された構成では摩擦ライニング１
２２は、絞り箇所１３０と接続されているリング状の溝
１３１を有しており、この溝１３１は、内側に向かって
延びている多数の半径方向の溝１３２と接続されてい
る。摩擦ライニング１２２の摩擦面は、個々の溝１３２
の間に存在する隆起部１３２ａと、摩擦リング１２２の
縁部範囲に存在するリング状の隆起部１２２ａとによっ
て形成されており、このリング状の隆起部１２２ａは、
絞り箇所１３０によって個々のセクタ状の区分に分割さ
れている。

【００４５】図１０に示された摩擦ライニング２２２
は、複数のリング状の凹設部２３１，２３１ａ，２３１
ｂを有しており、これらの凹設部２３１，２３１ａ，２
３１ｂは半径方向に延びる溝範囲２３２，２３２ａによ
って互いに接続されている。半径方向内側のリング状の
溝範囲２３１ｂは、半径方向の溝範囲２３２ｂを介し
て、半径方向内側に向かって開放している。半径方向の
溝範囲２３２，２３２ａ，２３２ｂは、周方向において
互いにずらされていて、通路２２４を通って流れるオイ
ルが何回も変向されるようになっている。

【００４６】図１１に示された実施例では、通路３２４
は絞り箇所３３０への接続部において周方向で蛇行状の
構成されており、この結果、通路３２４の蛇行状の範囲
の面積及び長さに基づいて、冷却オイルと隣接した構成
部材もしくは隣接した摩擦面と間の良好な熱交換が行わ
れる。

【００４７】本発明のその他の実施例によれば、本発明
のように構成された冷却溝を、摩擦ライニング２２に取
り付ける代わりに、ケーシング４の摩擦面２１の範囲に
設けることも可能である。そしてこのような冷却溝は、
金属薄板材料へのエンボス加工によって形成することが
できる。半径方向外側及び半径方向内側において、エン
ボス加工された通路は次のように、すなわち該通路が室
１８，２０に向かって開放しているように、構成されて
いなくてはならない。さらに摩擦ライニング２２は、ピ
ストン１７によって保持される代わりに、ケーシング４
に固定されていてもよい。さらにまた摩擦ライニング２
２は、先行技術における幾つかの実施例においてそうで
あるように、中間プレートによって保持されていてもよ
い。本発明による冷却通路は、さらに、ピストン１７を
形成する材料に直接エンボス加工されていてもよく、こ
の場合には摩擦ライニング２２はケーシング４又は中間
プレートによって保持されている。

【００４８】摩擦ライニングもしくは摩擦リングに形成
された溝もしくは通路は、摩擦ライニングの製造時に、
つまりリングピストン又はプレートのような保持構成部
材に摩擦ライニングを固定する前に、形成されることが
できる。しかしながら溝又は通路を、例えば接着による
保持構成部材への摩擦ライニングの固定の最中に、摩擦
ライニングに形成することも可能であるし、このような
固定の後で摩擦ライニングに形成することも可能であ
る。例えば図２に示されている摩擦ライニング２２は、
まず初めにリングピストン１７に固定され、かつこの固
定中に又は該固定の後で、通路２４を摩擦リング２２に
エンボス加工されることができる。これは、相応な成形
体を備えたプレス工具を用いて行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による摩擦リングを有する湿式クラッチ
を備えた装置を示す断面図である。

【図２】本発明のように構成された摩擦ライニングを部
分的に示す図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って断面して拡大
した図である。

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿って断面して拡大した
図である。

【図５】摩擦面の範囲もしくは溝に本発明のように絞り
箇所を配置した場合に得ることができる、半径方向にお
ける圧力分布を示す図である。

【図６】本発明の構成によって改善された溝の作用効果
を示す線図である。

【図７】摩擦ライニングのための配置形式を示す図であ
って、ピストンが負荷されていない場合を示す図であ
る。

【図８】図７に相当する図であって、一方の室において
過圧が生じている場合を示す図である。

【図９】冷却通路もしくは冷却溝の１実施例を示す図で
ある。

【図１０】冷却通路もしくは冷却溝の別の実施例を示す
図である。

【図１１】冷却通路もしくは冷却溝のさらに別の実施例
を示す図である。

【符号の説明】

１ 装置、 ２ ケーシング、 ３ トルクコンバー
タ、 ４，５ ケーシングシェル、 ６ 溶接結合部、
７ ポンプ車、 ８ 羽根プレート、 ９ 壁、 １
０ タービン車、 １１ 被駆動ハブ、 １２ 案内
車、 １３ ハブ、１４ 内室、 １５ ロックアップ
クラッチ、 １６ ダンパ、 １７ ピストン、 １
８，２０ 室、 １９ 摩擦係合範囲、 ２１ 摩擦
面、 ２２，１２２，２２２ 摩擦ライニング、 ２３
リング状の範囲、 ２４，１２４，２２４，３２４
オイル溝（オイル通路）、 ２５ 回転軸線、 ２６
凹設部、２７ 外径部、 ２８ 内径部、 ３０，１３
０，２３０，３３０ 絞り箇所、 ３１ 通路区分、
３２ 変向部、 ３３ 通路区分、 ３４ 流出範囲、
３５，３６ 区分、 １２２ａ，１３２ａ 隆起部

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 湿式クラッチにおいて使用される摩擦リ
   ング、特にハイドロダイナミック式のトルクコンバータ
   のロックアップクラッチのための摩擦リングであって、
   この場合摩擦リングが外周部と内周部とを備えた少なく
   とも１つの摩擦面を有しており、該摩擦面の範囲に冷却
   のための溝が設けられていて、該溝が外周部と内周部と
   の間の接続を保証している形式のものにおいて、溝がそ
   の全長のうちの部分長さにわたって少なくとも１つの絞
   り箇所を形成しており、該絞り箇所が、溝を通って流過
   可能な冷却液の容量を規定することを特徴とする摩擦リ
   ング。
2. 【請求項２】 絞り箇所が渦流のために構成されてお
   り、残りの溝範囲が実質的な層流のために構成されてい
   る、請求項１記載の摩擦リング。
3. 【請求項３】 絞り箇所の長さが、２〜８ｍｍ、有利に
   は３〜５ｍｍの値を有している、請求項１又は２記載の
   摩擦リング。
4. 【請求項４】 比較的大きな横断面を備えた溝の長手方
   向範囲と、絞り箇所との間の横断面比が、３：１〜８：
   １の間、有利には４：１〜６：１の間の値を有してい
   る、請求項１から３までのいずれか１項記載の摩擦リン
   グ。
5. 【請求項５】 絞り箇所が短い通路状の凹設部によって
   形成されていて、鋭角的な流入部及び／流出部を備えて
   いる、請求項１から４までのいずれか１項記載の摩擦リ
   ング。
6. 【請求項６】 少なくとも１つの絞り箇所が、摩擦リン
   グの外周部に設けられている、請求項１から５までのい
   ずれか１項記載の摩擦リング。
7. 【請求項７】 摩擦リングが、外周部を起点として半径
   方向に延びていて全周にわたって分配配置されている絞
   り箇所を有しており、該絞り箇所が、周方向に延びてい
   る溝区分に移行しており、該溝区分が半径方向内側にお
   いて、摩擦リングの内縁部に向かって開放した流出区分
   と接続されている、請求項１から６までのいずれか１項
   記載の摩擦リング。
8. 【請求項８】 絞り箇所が、周方向に延びている半径方
   向外側の溝区分に移行しており、該溝区分が、半径方向
   に延びる溝区分を介して、周方向に延びる内側の溝区分
   と接続されていて、該内側の溝区分が流出区分に開口し
   ている、請求項７記載の摩擦リング。
9. 【請求項９】 周方向に延びる溝区分が、配属された絞
   り箇所に対して、周方向で見て対称的に配置されてい
   る、請求項７又は８記載の摩擦リング。
10. 【請求項１０】 半径方向で見て、絞り箇所に対向して
    流出横断面が位置している、請求項７から９までのいず
    れか１項記載の摩擦リング。
11. 【請求項１１】 摩擦リングの全周にわたって分配配置
    されて複数の絞り箇所が設けられており、該絞り箇所
    が、周方向においてジグザグにもしくは蛇行状に延びる
    溝区分に移行している、請求項１から６までのいずれか
    １項記載の摩擦リング。
12. 【請求項１２】 溝が少なくとも２つの変向部を有して
    いる、請求項１から１１までのいずれか１項記載の摩擦
    リング。
13. 【請求項１３】 摩擦リングの外周部と内周部との間に
    おける面積に対して、溝によって占められている面積部
    分が、３０〜６０％有利には４０〜５０％である、請求
    項１から１２までのいずれか１項記載の摩擦リング。
14. 【請求項１４】 溝がエンボス加工又は切削によって摩
    擦リングに形成されている、請求項１から１３までのい
    ずれか１項記載の摩擦リング。
15. 【請求項１５】 摩擦リングが、ハイドロダイナミック
    式のトルクコンバータのロックアップクラッチの構成部
    材であり、この場合トルクコンバータがケーシングを有
    しており、該ケーシングの中に、ポンプ車とタービン車
    と案内車とロックアップクラッチとが収容されており、
    ロックアップクラッチがリングピストンを有していて、
    該リングピストンの両側にそれぞれ、オイルによって満
    たすことができる室が設けられており、リングピストン
    が少なくとも１つの摩擦面を有していて、該摩擦面が対
    応摩擦面と摩擦係合可能であり、この場合リングピスト
    ンと対応摩擦面を有する構成部材との間における摩擦面
    の半径方向内側に、室のうちの第１の室が形成されてお
    り、リング面のうちの少なくとも１つが、請求項１から
    １３に記載の摩擦リングによって形成されており、この
    場合、摩擦面が軸方向において接触している場合に、摩
    擦リングに設けられている溝を介して、両方の室の間に
    おける圧力差に基づいてオイル流が生じるようになって
    いることを特徴とする摩擦リング。
16. 【請求項１６】 絞り箇所の範囲において、両方の室の
    間における圧力差が、ほぼ６０〜８０％有利には７０〜
    ８０％消滅させられる、請求項１５記載の摩擦リング。
17. 【請求項１７】 絞り箇所が、ロックアップクラッチの
    閉鎖時に比較的高い圧力を有する室に隣接している、請
    求項１５又は１６記載の摩擦リング。
18. 【請求項１８】 溝がエンボス加工又は切削によって摩
    擦リングに形成されている、請求項１５から１７までの
    いずれか１項記載の摩擦リング。