JPH1073131A

JPH1073131A - 摩擦ユニット

Info

Publication number: JPH1073131A
Application number: JP9182040A
Authority: JP
Inventors: Wolfgang Jahn; ヤーンヴォルフガング; Paul Kraensel; クレンゼルパウル
Original assignee: Hoerbiger and Co; Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH
Current assignee: Hoerbiger and Co; Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 1998-03-17
Also published as: DE59704513D1; KR980010055A; EP0818637B1; EP0818637A1; ATA119996A; AT403506B; US5918718A

Abstract

(57)【要約】【課題】本来の摩擦面本体の均等な摩擦接触を可能に
すること、もしくは不一様な形状接続が生じないよう
し、構造と製造方法とが、相応に容易に実現できるよう
にする。【解決手段】摩擦面４を、それぞれ少なくともほぼ、
球台の外套面として構成し、外套面の中心Ｍが、環状の
摩擦部材１の軸線上に、しかも球台の底平面の外に位置
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦ユニット、特
に車両変速機の同期装置用の摩擦ユニットであって、事
実上環状の２個の摩擦部材を有し、これらの摩擦部材
が、相対運動によりトルク伝達接触のため、協働する摩
擦面に接触可能である形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】前記形式の摩擦ユニットは公知であり、
例えばクラッチまたはブレーキ内で、あるいは特に前記
変速機の同期装置内で、調整された摩擦接続式のトルク
伝達を可能にする。例えば、事実上円板形の摩擦面を有
する摩擦部材が公知である。これらの摩擦部材は、しか
し、所定のトルクを伝達するさい、摩擦面を相互に押圧
するために比較的大きい力を必要とする点が欠点であ
る。この理由から、特に、小型の構成のユニットの場
合、押圧し合う摩擦面が切頭円錐形である摩擦部材が普
通になっている。この場合には円錐角を適切に選定すれ
ば、比較的わずかな押圧力でも、必要なトルク伝達を保
証できる。

【０００３】ここで対象とする変速機の場合には、環状
の摩擦部材は、回転数同期化のためのいわゆる同期リン
グとして、前記円錐構造で使用される。これらの摩擦部
材は、たいていは、真鍮またはスチール製の保持リング
または支持体と、例えば有機摩擦ライニングまたは焼結
摩擦ライニング等の摩擦材料製の摩擦層とから成ってい
る。実際の同期化の場合、摩擦部材は、内側および／ま
たは外側の摩擦面で、１つまたは２つの円錐形対応面に
対し押圧され、それよって同期化を要する２つの変速軸
の回転数が一致せしめられる。この回転数の一致は、変
速機の場合には、１つの段から他の段へ変更するさいに
常に必要となる。

【０００４】従来の技術によれば、種々の変速機内のこ
の種の摩擦部材の構成は極めてさまざまである。しか
し、それらの構成は、摩擦面自体の円錐形状に関しては
共通しており、この円錐形状は、既述のように、変速機
内のスペース上の理由から有利であることが判明してい
る。

【０００５】申し分のない同期作用という点から見れば
不十分な、冒頭に述べた形式の多くの摩擦ユニットを分
析した結果、判明した点は、比較的数の少ない変速サイ
クル又は同期サイクル後に既に、摩擦モーメントが十分
なトルク伝達に必要とされる値に達しないことが多いこ
とである。これまで、それに対する納得のゆく根拠付け
は欠けていた。

【０００６】前述のこれまで周知のさまざまな問題にも
とづいて、本発明は以下の認識から出発している。すな
わち、実際に協働する摩擦面の円錐形状には、根本的な
欠点が付随しており、ギヤシフト時または同期化開始時
に（このことはクラッチ、ブレーキ、その他にも妥当す
る）、環状の摩擦部材が比較的狭幅のため短尺の摩擦円
錐が、相応の対応円錐上へ押しずらされねばならず、そ
のさい、双方の円錐が往々にして互いに僅かに傾くこと
を防止できない。この結果、双方の摩擦面が、全体とし
ては面状に相互接触せず、そのため、比較的小さい、事
実上鎌形の摩擦面区域が、他の区域よりとりわけはるか
に高い荷重を受けるか、または過剰な荷重さえ受けるこ
とになる。その結果、過剰な荷重の区域は、摩耗が著し
くなる。同期装置、または一般に摩擦ユニットは、支持
パターン（Tragbild）が不良のため、所要摩擦モーメン
トに達せず、最終的には機能不全となる。支持区域の割
合（Traganteil)が不均等のため、支持する摩擦区域
が、最後的には過剰に熱負荷されて損傷する。摩耗防止
のため、添加剤の多いオイル内で動作する摩擦部材の場
合、熱負荷が過剰な摩擦区域に反応が生じ、それに伴っ
て、全体として摩擦係数が連続的に下降する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述の問題点または既
述の認識から出発して、本発明が課題とするところは、
摩擦面本体の均等な摩擦接触を可能にすること、もしく
は不一様な形状接続が生じないようにすることである。
その場合、構造と製造方法とは、相応に容易に実現でき
るようにしたい。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記課
題は、冒頭に述べた形式の摩擦ユニットにおいて、摩擦
面を、それぞれ少なくともほぼ、球台の外套面として構
成し、球台の中心が、環状の摩擦部材の軸線上に、しか
も球台の底平面外に位置するようにすることで解決され
た。（底平面とは、ここでは、環状の摩擦部材の大きい
方の開口の側で球台を制限している平面を意味する）。
それぞれ協働する摩擦面は、要するに、実質的に、球面
の一部として構成されており、これによって、摩擦接続
式協働のために双方を接触させるときの傾きが極めて簡
単に防止される。冒頭に述べた問題のこのような簡単な
解決策は、摩擦挙動の成績を観察すると、一層思いがけ
ないものとなる。所期の摩擦モーメントは、例えば湿式
回転式の摩擦ユニットの場合、オイルの種類への周知の
依存とは無関係に、どの種類のオイルの場合にも、また
少なくとも１００００サイクルにわたって、コンスタン
トに維持できた。また、さらに驚くべきは、摩擦挙動
が、双方の摩擦面の協働時に、時と共に生じる軸方向距
離変化（Axialwegaenderung）について測定した場合
に、約２０００サイクルでも事実上コンスタントに推移
したことである。

【０００９】ここで指摘せねばならない点は、摩擦ユニ
ットの本発明による構成、または摩擦面の具体的形式に
ついての前述の指示は、厳密な幾何的意味で解釈する必
要はないという点である。なぜなら、通常の公差または
公差対の枠内での偏差は、問題なしに許容できるからで
ある。また、今日用いられている摩擦部材対は、常に何
らかの形式で弾性的であるため、摩擦面の球台構成のた
めの前述の厳密な幾何的関係からの偏差はある程度のも
のであれば、摩擦ユニットの摩擦挙動に対し、確認可能
な影響を与えることはない。重要な点は、協働する摩擦
面が、摩擦接続式の接触の開始時に比較的広い限界内
で、相互に軸角が傾いてもよく、しかも、軸角が傾いて
も、双方の摩擦面の事実上全面にわたる形状接続が成立
し、トルク伝達の役割を果たさないのは、傾きが原因で
もはや協働しない摩擦面の僅かな部分に過ぎず、それ
は、たかだかパーセントの域を出ないという点である。

【００１０】既述の幾何的関係は、さらに次のように理
解せねばならない。すなわち、本発明による摩擦ユニッ
トの構成の場合、言うまでもなく、依然として注意せね
ばならないのは、摩擦システム本体であり、要するに実
際に運転中に協働する摩擦面、または摩擦面の大きさと
角度上の配向である。なぜなら、優先的に確保せねばな
らないことは、目標トルクを、所与の条件下でも伝達可
能にすることだからである。その目的のためには、通常
は、差当たり円錐形と仮定される摩擦面の直径と幅と共
に、相応の円錐角の値を得なければならない。次いで、
対象とされている球台の外套面の中心を、この中心が、
球台に対し、球台の底平面（大抵はリング状の摩擦部材
の側方仕切り平面）の外部に位置するようにするか、ま
たは場合により、丁度この底平面内で、摩擦部材の軸線
上に位置するように配置せねばならない。なぜなら、そ
のようにすることによってのみ、双方の協働する摩擦面
が、確実に、事実上軸方向に相互に移動できるからであ
る。摩擦部材の半径または直径と、摩擦部材幅と、円錐
角との比が不都合であれば、球台外套面の中心が摩擦部
材幅内、すなわち球台の範囲内に位置することになり、
その結果、前記比を相応に修正することによって、球台
外套面の中心の位置に関し、幾何的関係を確保するため
の修正が可能になる。

【００１１】本発明の構成による車両変速機の同期装置
についての実験では、定摩擦係数と、高いオイル依存性
と、極めて僅かの軸方向距離変化とを有する摩擦モーメ
ントが、何千シフトサイクルにもわたって示され、しか
も、冒頭で従来技術について説明した欠点の意味での負
荷過剰な摩擦面区域は認められなかった。

【００１２】事実上環状の摩擦部材、特に車両変速機同
期装置用の摩擦部材を製造する本発明の方法は、次の特
徴を有している。すなわち、摩擦面が、まず、トルク伝
達のために選定された円錐角を有する円錐台面として形
成され、続くサイジング段階で、少なくともほぼ球台の
外套面として構成され、この球台の中心が、球台の底平
面外で環状摩擦部材の軸線上に位置するようにする。

【００１３】サイジング段階は、本発明の方法の有利な
構成によれば、摩擦面の研削によって行うか、あるいは
また、焼結被覆された摩擦ライニングの場合には、球台
の外套面に対するそれぞれの対応面を有するコイニング
金型を用いてコイニングすることで行われる。ストレー
焼結摩擦ライニングを有する、金属の対応面と協働する
リング状の摩擦部材の場合には、したがって、金属摩擦
面を相応に研削し、焼結被覆された摩擦面を、前述のよ
うにコイニングすることができる。その場合、摩擦ライ
ニングの原則として円錐形の形状は、サイジングの前又
は、摩擦ライニングの焼結の前・後いずれかに形成され
てもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下で、本発明を添付図面に略示
した実施例につき詳説する。

【００１５】事実上リング状の摩擦部材１は、例えば鋼
製または真鍮製の保持リング２を有しており、この保持
リング２の内面には、ストレー焼結・摩擦ライニング３
が取付けてある。本来の摩擦面４は、摩擦ライニング３
の自由内表面に形成されており、摩擦部材１の軸線に対
し原則として円錐形に配向され、しかも、円錐角Ｙは、
摩擦面４の幅Ｚと半径Ｘとを計算に入れて、この種の摩
擦ユニットと関連する通常のトルク伝達のための公知計
算方法にしたがって、選定または算定する。

【００１６】摩擦面４は、支持面６が保持リング２への
移行部に有しているような純粋な円錐台面ではなく、少
なくともほぼ球台の外套面として構成され、この球台の
中心点Ｍは、摩擦部材１の軸線５と、トルク伝達のため
に選定された円錐角Ｙに対する垂直線Ｒとの交点に位置
している。この垂直線Ｒは、摩擦面幅の２分の１の幅部
分（Ｚ／２）に位置している。図１から分かるように、
リング状の摩擦部材半径Ｘと、摩擦部材幅２と、円錐角
Ｙとの関係によって、球台の中心Ｍは、球台の底平面を
通る軸線５の通過点に位置することになる。球台の底平
面は、この場合、図示の摩擦部材１の上限と合致する。
また、中心Ｍは、図１で見て、摩擦部材１の上限より上
方に位置していてもよい。中心Ｍが、摩擦部材１または
摩擦面４の幅Ｚ内に位置するようにする限り、協働する
双方の摩擦部材１は、もはや軸方向に相対移動はできな
い。その場合には、Ｘ：Ｚ：Ｙの比を、相応に適応させ
るか、変更せねばならない。

【００１７】図示の構成の場合、摩擦面４の対応面（図
示せず）を保持する、全摩擦ユニットの所属内側リング
が、摩擦接続式のトルク伝達開始のため、摩擦部材１と
事実上同軸線的に、かつ摩擦部材１に対し軸線５方向に
押圧されると、内側リングは直ちに摩擦部材１に対し傾
くが、それにもかかわらず、協働する双方の摩擦面４の
形状接続式の面接触が生じる。

【００１８】各摩擦モーメントは、この構成の場合も
（協働する摩擦面が、これまで知られているように純円
錐形に構成されている場合同様）、依然として摩擦部材
の直径または半径Ｘ、幅Ｚ、円錐角Ｙに応じて得られ
る。このことは、（図２から分かるように）実際の“円
錐角”が、中点に接線として接する円錐角Ｙより、摩擦
部材１の上部区域ではより小さくなりはするが、逆に、
下部区域では、相応に大きくなることを考えれば、容易
に明らかになる。

【００１９】特別な１実施例によれば、摩擦直径Ｘ＝７
２ｍｍの単円錐台リング状の摩擦部材１に金属摩擦ライ
ニングを焼結被覆し、６．５°の円錐角Ｙを有するよう
にする。また、摩擦部材高さＺが７．９ｍｍの場合、摩
擦面の曲率半径が３６ｍｍとなるように構成する。対応
円錐台には、等しい曲率半径が研削によって形成され
る。双方の部材、すなわち摩擦部材と対応円錐台とは、
この構成による解決策の場合、特定の角度域では、傾く
ことなく摩擦接続式に動作できる。鉱油（例えばＳＡＥ
７５Ｗ−Ｇ１４）、合成油（例えばＥＧＬ２８４）
のいずれを使用するかには関わりなく、０．１１〜０．
１２の動摩擦係数が得られた。１００００サイクル後
に、測定された軸方向距離の変化は、０．０８〜０．１
２ｍｍであった。

【００２０】別の実施例では、摩擦直径Ｘ＝１００ｍｍ
の双円錐台摩擦リング状の摩擦部材が、偏平部材の形態
で、摩擦ライニングを焼結被覆され、次いで、例えば、
オーストリア特許第３８５．８２６号明細書に開示され
ているように変形される。摩擦部材の構成は、高さ９．
８ｍｍの場合、曲率半径Ｒは、外側が５０．０１５ｍ
ｍ、内側が４５．００４ｍｍ（２×摩擦部材厚）に設定
された。接線の角度Ｙは、この摩擦部材の場合、７°で
ある。曲率半径の中心（Einstichpunkt）Ｍは、接線に
対する垂直線と摩擦部材軸線５との交点に置いた。外側
と内側との対応円錐台は、同じ曲率半径を有するように
した。摩擦部材は、完全合成オイル（例えばＢＯＴ７
２／９４）と鉱油（例えばＳＡＦ７５Ｗ−ＧＬ４）と
を用いて、１０００サイクルの場合について試験した。
いずれの試験でも、２〜６Ｎ／ｍｍ2の比軸方向力とは
無関係に、摩擦係数０．１０５〜０．１１５と軸方向距
離変化０．１ｍｍの値が得られた。軸方向距離変化は、
始めの２０００サイクル以内に生じ、その後は、変化は
確認されなかった。摩擦部材は、外側と内側とも均等の
接触面積を示した。

【図面の簡単な説明】

【図１】全体は図示されていない摩擦ユニットに所属す
る、本発明の構成による摩擦部材の軸方向部分断面図で
ある。

【図２】図１の符号ＩＩの部分の拡大詳細図である。

【符号の説明】

１摩擦部材、２保持リング、３摩擦ライニン
グ、４摩擦面、５摩擦部材の軸線、６支持
面、Ｍ曲率半径の中心、Ｘ摩擦部材半径、Ｙ
円錐角、Ｚ摩擦部材幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】事実上環状の２個の摩擦部材（１）を有
し、これらの摩擦部材が相対運動により、トルク伝達接
触のため、協働する摩擦面（４）に接触可能である形式
のものにおいて、摩擦面（４）が、それぞれ少なくともほぼ、球台の外套
面として構成されており、球台の中心（Ｍ）が、環状の
摩擦部材（１）の軸線上に、しかも球台の底平面外に位
置することを特徴とする、摩擦ユニット。
【請求項２】事実上環状の摩擦部材（１）を製造する
方法において、先ず摩擦面（４）を、トルク伝達のために選定された円
錐角（Ｙ）を有する円錐台面として製作し、次いでサイ
ジング段階で、少なくともほぼ球台の外套面として構成
し、球台の中心（Ｍ）を、環状の摩擦部材（１）の軸線
上に、しかも球台の底平面外に位置せしめることを特徴
とする、事実上環状の摩擦部材を製造する方法。
【請求項３】サイジング段階を、摩擦面（４）の研削
によって行う、請求項２記載の方法。
【請求項４】焼結被覆された摩擦ライニング（３）の
場合には、サイジング段階を、球台の外套面にそれぞれ
対応する面を有するコイニング金型によるコイニングに
よって行う、請求項２記載の方法。