(57)【要約】自動車用のクラッチ装置（３）は、流体のような搬送媒体を充填したクラッチハウジング（５）を備えている。このクラッチハウジング（５）と共に、第１の摩擦要素が回転可能である。更に、出力機構と一緒に回転可能な第２の摩擦要素（２４）が設けられている。この第２の摩擦要素は摩擦相互作用を達成するために少なくとも１個の第１の摩擦要素（２２）と作用連結可能である。少なくとも１個の第１の摩擦要素と少なくとも１個の第２の摩擦要素は支持部品（５６）を備えている。この支持部品はそれぞれ少なくとも１個の摩擦ライニング（５２，５４）を支持するために設けることが可能である。支持部品は周方向に連続する支持部品セグメント（６０，６０′）を備え、この支持部品セグメントは周方向側の画成エッジ（７０，７２）に、流体を循環させるために流体搬送面（７４，７６）を備え、かつ摩擦相互作用を行うために摩擦ライニングセグメント（６２，６４）の形をした摩擦ライニングを備え、流体搬送面は支持部品のそれぞれ１つの切欠き（６８）に接している。
2005534874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体のような搬送媒体を充填したクラッチハウジング（５）と、このクラッチハウジング（５）と一緒に回転可能な少なくとも１個の第１の摩擦要素（２２）と、出力機構（１９）と一緒に回転可能な少なくとも１個の第２の摩擦要素（２４）とを備え、この第２の摩擦要素が摩擦相互作用を達成するために少なくとも１個の第１の摩擦要素（２２）と作用連結可能であり、少なくとも１個の第１の摩擦要素（２２）と少なくとも１個の第２の摩擦要素（２４）が支持部品（５６，５６′）を１個ずつ備え、この支持部品がそれぞれ少なくとも１個の摩擦ライニング（５２，５２′，５４，５４′）を支持するために設けることが可能である、自動車用のクラッチ装置において、支持部品（５６，５６′）が周方向に連続する支持部品セグメント（６０，６０′）を備え、この支持部品セグメントが周方向側の画成エッジ（７０，７２，７０′，７２′）に、流体を循環させるために流体搬送面（７４，７６，７４′，７６′）を備え、かつ摩擦相互作用を行うために摩擦ライニングセグメント（６２，６４，６２′，６４′）の形をした摩擦ライニング（５２，５２′，５４，５４′）を備え、流体搬送面（７４，７６，７４′，７６′）が支持部品（５６，５６′）のそれぞれ１つの切欠き（６８，６８′）に接し、かつそれぞれ隣接する摩擦要素（２２，２４）と協働して軸方向に制限された流路（９２，９２′）を形成する働きをすることを特徴とするクラッチ装置。
【請求項２】
支持部品セグメント（６０，６０′）の周方向側の画成エッジ（７０，７２，７０′，７２′）を流体搬送面（７４，７６，７４′，７６′）として使用する際に、搬送媒体の作用面が切欠き（６８，６８′）の半径方向長さと、周方向側の画成エッジ（７０，７２，７０′，７２′）の個所における少なくとも支持部品セグメント（６０，６０′）の材料横断面とに依存することを特徴とする、請求項１記載のクラッチ装置。
【請求項３】
支持部品（５６，５６′）の少なくとも１つのその軸方向の側に、少なくとも１つの摩擦ライニングセグメント（６２，６４，６２′，６４′）を形成し、かつ支持部品セグメント（６０，６０′）の周方向側の画成エッジ（７０，７２，７０′，７２′）に対してほぼ面一に、摩擦ライニングセグメント（６２，６４，６２′，６４′）の周方向の端部を配置すると共に、搬送媒体用の流体搬送面（７４，７６，７４′，７６′）が拡大されていることを特徴とする、請求項１または２記載のクラッチ装置。
【請求項４】
各摩擦ライニングセグメント（６２，６４，６２′，６４′）が周方向において、支持部品セグメント（６０，６０′）の周方向側のそれぞれ２つの画成エッジ（７０，７２，７０′，７２′）の間において支持部品セグメントに配置されていることを特徴とする、請求項１，２または３記載のクラッチ装置。
【請求項５】
支持部品（５６，５６′）が支持リング（５８，５８′）を備え、この支持リングから支持部品セグメント（６０，６０′）が半径方向に延びていることを特徴とする、請求項１，２，３または４記載のクラッチ装置。
【請求項６】
支持リング（５８）が連結突起（６６）を備え、支持リングがこの連結突起を介してクラッチハウジング（５）にかみ合い回転連結されていることを特徴とする、請求項５記載のクラッチ装置。
【請求項７】
支持リング（５８′）が連結突起（６７）を備え、支持リングがこの連結突起を介して出力要素（１９）にかみ合い回転連結されていることを特徴とする、請求項５記載のクラッチ装置。
【請求項８】
連結突起（６６）が支持リング（５８）の半径方向外側エッジに設けられ、支持部品セグメント（６０）が支持リングの半径方向内側エッジに設けられていることを特徴とする、請求項５または６記載のクラッチ装置。
【請求項９】
連結突起（６７）が支持リング（５８′）の半径方向内側エッジに設けられ、支持部品セグメント（６０′）が支持リングの半径方向外側エッジに設けられていることを特徴とする、請求項５または７記載のクラッチ装置。
【請求項１０】
支持部品セグメント（６０，６０′）がその半径方向長さのほぼ全体にわたって摩擦ライニングセグメント（６２，６４，６２′，６４′）を備えていることを特徴とする、請求項８または９記載のクラッチ装置。
【請求項１１】
支持部品セグメント（６０，６０′）がその半径方向長さの一部に沿って摩擦ライニングセグメント（６２，６４，６２′，６４′）を備えていることを特徴とする、請求項８または９記載のクラッチ装置。
【請求項１２】
支持部品セグメント（６０，６０′）がその半径方向外側エッジと面一に摩擦ライニングセグメント（６２，６４，６２′，６４′）を支持していることを特徴とする、請求項１０または１１記載のクラッチ装置。
【請求項１３】
支持部品セグメント（６０，６０′）がその半径方向内側エッジと面一に摩擦ライニングセグメント（６２，６４，６２′，６４′）を支持していることを特徴とする、請求項１０記載のクラッチ装置。
【請求項１４】
搬送媒体のためのそれぞれ１つの通路（９０，９０′）が、周方向においてそれぞれ２つの連結突起（６６，６７）の間において支持リング（５８，５８′）に設けられていることを特徴とする、請求項８〜１３のいずれか一つに記載のクラッチ装置。
【請求項１５】
連結突起（６６，６７）が通路（９０，９０′）を拡大するために、予め定めたモーメント伝達能力の場合に回り止めのために必要な距離よりも更に半径方向に、支持リング（５８，５８′）から外へ突出していることを特徴とする、請求項１４記載のクラッチ装置。
【請求項１６】
通路（９０，９０′）を拡大するために、周方向において、連結突起（６６，６７）の一部が省略されていることを特徴とする、請求項１５記載のクラッチ装置。
【請求項１７】
連結突起（６６，６７）が通路（９０，９０′）を拡大するために、支持リング（５８，５８′）内の貫通流路（８８，８８′）と協働し、貫通流路が、連結突起（６６，６７）とはそれぞれ反対側の支持リング（５８，５８′）のエッジに設けられ、しかも周方向に見てそれぞれ支持部品セグメント（６０，６０′）用の２つの結合部（６１）の間に設けられている特徴とする、請求項１５または１６記載のクラッチ装置。
【請求項１８】
貫通流路（８８，８８′）と同様に、通路（９０，９０′）に、搬送媒体用の流路（９２，９２′）がそれぞれ１つ付設されていることを特徴とする、請求項１５〜１７のいずれか一つに記載のクラッチ装置。
【請求項１９】
搬送媒体用の流路（９２，９２′）が半径方向においてそれぞれ、連結突起（６６，６７）とは反対側の支持リング（５８，５８′）のエッジによって画成されていることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか一つに記載のクラッチ装置。
【請求項２０】
軸方向において、搬送媒体のために設けられた摩擦要素（２２，２４）の流路（９２，９２′）に、各々１つの摩擦要素（２２，２４）が付設され、貫通流路（８８，８８′）または通路（９０，９０′）を省略すると共に半径方向外径部が設けられ、この外径部が流路（９２）の半径方向外側の端部を越えていないかまたは半径方向内径部が設けられ、この内径部が流路（９２′）の半径方向内側端部を越えていないことを特徴とする、請求項１９記載のクラッチ装置。
【請求項２１】
搬送媒体用流路（９２，９２′）が軸方向においてそれぞれ外側を、支持部品（５６，５６′）の材料横断面と、支持部品（５６，５６′）の軸方向の少なくとも一方の側に設けられた摩擦ライニングセグメント（６２，６４，６２′，６４′）の材料横断面によって画成されていることを特徴とする、請求項１８，１９または２０記載のクラッチ装置。
【請求項２２】
軸方向においてそれぞれ２つの要素、すなわち第１の摩擦要素（２２）または第２の摩擦要素（２４）の間に、摩擦要素（２２，２４）として作用する中間プレート（８４，８６）が配置され、それぞれ隣接する摩擦要素（２２，２４）寄りの中間プレートの軸方向側が、摩擦要素（２２，２４）の摩擦ライニングセグメント（６２，６４，６２′，６４′）のための当接面としての働きをし、かつ搬送媒体のための通路（９０，９０′）および／または貫通流路（８８，８８′）を備え、この通路および／または貫通流路が他の摩擦要素（２２，２４）の通路（９０，９０′）および／または貫通流路（８８，８８′）と一直線上に並んでいるかまたは貫通流路（８８，８８′）または通路（９０，９０′）を省略すると共に半径方向外径部または半径方向内径部を備え、半径方向外径部が隣接する第１の摩擦要素（２２）の流路（９２）の半径方向外側の端部を越えておらず、半径方向内径部が隣接する第２の摩擦要素（２４）の流路（９２′）の半径方向内側の端部を越えていないことを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか一つに記載のクラッチ装置。
【請求項２３】
支持部品（５６，５６′）の材料横断面または中間プレート（８４，８６）の材料横断面よりも大きな摩擦ライニングセグメント（６２，６４，６２′，６４′）の材料横断面が、それぞれ軸方向に隣接する摩擦要素（２２，２４）への搬送媒体の移行を、周方向の小さな流れ衝撃成分で生じることを特徴とする、請求項２１または２２記載のクラッチ装置。
【請求項２４】
第１の摩擦要素（２２）と第２の摩擦要素（２４）が両側に摩擦ライニングセグメント（６２，６４，６２′，６４′）を備えていると共に、軸方向一方の側の摩擦ライニングセグメントが軸方向他方の側よりも小さな材料厚さで形成可能であることを特徴とする、請求項２３記載のクラッチ装置。
【請求項２５】
摩擦ライニングセグメント（６２，６４，６２′，６４′）が炭素繊維材料のような複合材料によって作られていることを特徴とする、請求項２４記載のクラッチ装置。
【請求項２６】
第１の摩擦要素（２２）または第２の摩擦要素（２４）の軸方向それぞれの側に設けられた摩擦ライニングセグメント（６２，６４，６２′，６４′）の量が奇数個であることを特徴とする、請求項１〜２５のいずれか一つに記載のクラッチ装置。
【請求項２７】
摩擦ライニングセグメント（６２，６４，６２′，６４′）のための奇数個の量として、素数が基礎となっていることを特徴とする、請求項２６記載のクラッチ装置。
【請求項２８】
摩擦ライニングセグメント（６２，６４，６２′，６４′）の量が伝達可能な最大トルクに依存して定められていることを特徴とする、請求項３〜２７のいずれか一つに記載のクラッチ装置。
【請求項２９】
第１の摩擦要素（２２）または第２の摩擦要素（２４）がほぼ平面状に形成されていることを特徴とする、請求項１〜２８のいずれか一つに記載のクラッチ装置。
【請求項３０】
少なくとも１つの流体搬送面（７４，７６，７４′，７６′）がほぼ直線状の延長方向から半径方向に分岐し、かつ周方向に変化する延長部分を有する流体搬送範囲（９６）を備えていることを特徴とする、請求項１〜２９のいずれか一つに記載のクラッチ装置。
【請求項３１】
周方向に変化する流体搬送範囲（９６）の延長部分が半径方向に湾曲した流体搬送面によって形成されていることを特徴とする、請求項３０記載のクラッチ装置。
【請求項３２】
流路（９２，９２）の数と寸法が摩擦ライニングセグメント（６２，６４，６２′，６４）の範囲における冷却要求量に依存することを特徴とする、請求項１〜３１のいずれか一つに記載のクラッチ装置。
【請求項３３】
少なくとも１つの流体搬送面（７４，７６，７４′，７６′）が、ほぼ軸線平行の延長平面から逸れた少なくとも１つの流体搬送範囲を備えていることを特徴とする、請求項１〜３２のいずれか一つに記載のクラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載のクラッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
専門家たちの間で湿式クラッチと呼ばれるクラッチ装置が特許文献１によって知られている。このクラッチ装置は互いに摩擦相互作用可能である、一般的にプレートと呼ばれる複数の摩擦要素を備えている。このプレートはクラッチピストンによって互いに押し付けられる。それによって、クラッチハウジングと出力要素の間に、クーロン摩擦によって発生するトルク伝達が達成される。例えばスタートの際の特に滑り運転中、互いに摩擦滑動する摩擦要素によって、駆動装置の駆動トルクの少なくとも一部が熱に変換される。これは特に、例えば上り坂でスタートするときのように、ゆっくり持続する滑り状態の場合、摩擦要素の範囲を過熱することになり、場合によっては摩擦要素の摩擦ライニングを損傷させることになる。冷却するために、流体流れ装置が設けられている。この流体流れ装置、例えばトランスミッション内に設けられた流体搬送ポンプによって、流体が搬送媒体としてクラッチハウジング内に供給され、このクラッチハウジングから再び排出可能である。その際、搬送媒体は摩擦要素に沿って流れ、熱を吸収し、クラッチ装置の範囲から外に熱を搬出する。クラッチ装置を通過する際に温められた搬送媒体はトランスミッションクーラで冷却可能である。このようにして発生した流体流れは比較的に速度が遅く、異なる摩擦要素の周囲に、例えば１０リットル／分の少量の流体が流れることになる。非常に強い負荷の場合、このような周囲流れにもかかわらず、しばしば、必要な熱搬出が達成できない。
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第19917893号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、摩擦要素が簡単な構造であるにもかかわらず、摩擦要素が強く負荷されたときにも、少なくとも局部的な過熱の危険が充分に排除される、自動車用のクラッチ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は本発明に従い、流体状の搬送媒体を充填したクラッチハウジングと、このクラッチハウジングと一緒に回転可能な少なくとも１個の第１の摩擦要素と、出力要素と一緒に回転可能な少なくとも１個の第２の摩擦要素とを備え、この第２の摩擦要素が摩擦相互作用を達成するために少なくとも１個の第１の摩擦要素に接触可能である、自動車用のクラッチ装置によって解決される。
【０００６】
更に、少なくとも１個の摩擦要素が、摩擦要素の周りを少なくとも領域的に流れる流体循環を生じるように形成されている。
本発明によるクラッチ装置の場合、摩擦要素自体によって、この摩擦要素の周りを流れる流体循環が発生させられるので、クラッチハウジング内にある搬送媒体が、一般的に存在する流体流れの範囲内で交換される前に、何度も摩擦要素に沿って流れ、それによって、搬送媒体の蓄熱容量に基づいて搬送媒体によって、摩擦要素に沿って１回だけ流れる場合よりもはるかに多量の熱を排出することができる。この装置は、特に搬送媒体の温度を高める短時間の強い負荷の場合に有利である。一般的に存在する流体交換の範囲内で、きわめて高い温度になった搬送媒体はクラッチハウジングから排出され、トランスミッションクーラーまたはその他のクラーラで再び普通の温度に冷却される。摩擦要素自体によって発生する本発明による流体循環によって、多量の流体、例えば３０００リットル／分の流体が摩擦要素またはその少なくとも一部の周りを流れる流れが生じる。
【０００７】
非常に高い流体搬送効率を生じる手段は、少なくとも１個の第１の摩擦要素と少なくとも１個の第２の摩擦要素が流体循環を生じるように形成されていることである。好ましくは、少なくとも１個の第１の摩擦要素と少なくとも１個の第２の摩擦要素が少なくとも１つの流体搬送面を備えている。本発明では、流体搬送面は循環させるべき搬送媒体に作用する面である。面が搬送媒体に作用することによって、搬送媒体は運動させられる。すなわち、例えば搬送媒体の周りに周方向の流れ速度が生じ、それによってこの搬送媒体が遠心力によって半径方向外側に移動する。それにもかかわらず、流体搬送面は、例えばタービンホイールのように流れを生じた流体を瞬間的に支持し、それによって最終的に特に２つの流体搬送面の間の回転数差に基づいて搬送媒体を搬送し、それによって本発明の冷却作用を生じる流体循環を発生するために寄与する。本発明の場合の他の重要な点は、発生した流体循環によって、熱負荷される表面の範囲からの熱の搬出が改善されるだけでなく、トルク支持によってこの流体循環がポンプ／タービン装置のように、トルク伝達のために寄与し、第１の摩擦要素がポンプ要素として作用し、第２の摩擦要素がタービン要素として作用することにある。これは、このようなクラッチ装置において、トルク伝達能力が高められることを意味する。更に、流体循環によって発生するこのトルク伝達は、互いに摩擦相互作用可能な表面範囲がまだ接触していない状態で働く。
【０００８】
できるだけ良好な流体搬送効率を達成できるようにするために、本発明では、少なくとも１つの流体搬送面が半径方向長さ部分と軸方向長さ部分によって形成されている。
【０００９】
例えば、少なくとも１つの流体搬送面が少なくとも領域的に、ほぼ接線方向に配向された面法線によって形成されている。
きわめて簡単に構成される本発明の実施形の場合、少なくとも１個の第１の摩擦要素および／または少なくとも１個の第２の摩擦要素が、少なくとも１つの流体搬送面の少なくとも一方の軸方向側に、摩擦ライニングを備えていることにより、流体搬送効率が上昇する。少なくとも１個の第１の摩擦要素および／または少なくとも１個の第２の摩擦要素が軸方向両側に、その都度流体搬送面を生じる摩擦ライニングを備えていると、流体搬送効率が更に高まる。
【００１０】
少なくとも１個の第１の摩擦要素および／または少なくとも１個の第２の摩擦要素が、支持部品を備え、この支持部品が好ましくは軸方向の少なくとも一方の側に、特に摩擦ライニングセグメントの形をした摩擦ライニングを支持し、少なくとも１つの流体搬送面が支持部品によって提供されると、高い流体搬送効率が得られる。これは例えば、支持部品が周方向において連続しかつ互いに軸方向のずれのないように形成された支持部品セグメントを備え、この支持部品セグメントが周方向において支持部品の切欠きによって互いに分離され、これにより少なくとも１つの流体搬送面が支持部品セグメントの周方向側の画成エッジによって形成される。従って、周方向に連続する多数の流体搬送面が少なくとも１つの第１の摩擦要素および／または少なくとも１個の第２の摩擦要素に生じ、それによって非常に高い流体搬送効率が達成される。それにもかかわらず、構造をできるだけ簡単にするために、ほぼリング状の薄板ブランクの材料を除去することによって、支持部品に切欠きが形成される。
【００１１】
既に述べたように、周方向においてそれぞれ２つの支持部品セグメントの間にそれぞれ１つの切欠きが設けられているので、支持部品あたりの切欠きの数を設定することにより、支持部品セグメントの数と、ひいては流体搬送面の数をきわめて簡単に設定することができる。従って、第１の摩擦要素の支持部品を、第２の摩擦要素の支持部品と異なる数の支持部品セグメントを有するように形成するという問題が生じない。この両者の場合、支持部品セグメントの奇数の量が、偶数の量よりも有利である。これにより、支持部品セグメントが偶数の量であると仮定すると、両摩擦要素の間に振動が励起され、不所望な場合この振動がピストン式内燃機関の振動を増幅してパワートレーンにうなるような騒音を生じるだけでなく、パワートレーンの範囲に損傷を生じることが回避される。このような問題を回避するために、第１の摩擦要素と第２の摩擦要素の間の流体循環のために発生する流体搬送面の数は、公約数として係数２が成立しないように選定される。この理由から、量を定めるための好ましくは素数が使用され、しかも第１と第２の摩擦要素の場合異なる値が使用される。
【００１２】
摩擦ライニングを備えた支持部品セグメントの構造の場合、既に述べたように、摩擦ライニングの本来の機能を越えて、流体搬送面を拡大するという追加機能が摩擦ライニング付与される。なぜなら、特に周方向側のラインングセグメント端部が支持部品セグメントの画成エッジと面一に形成されている摩擦ライニングの場合、支持部品の切欠きに侵入した搬送媒体に作用する共通の１つの面が生じるからである。この搬送媒体はクラッチハウジングと相対的な流体搬送面の運動に基づいてそれぞれ半径方向に搬送され、しかも好ましくはその都度２つの流体搬送面の間にある流路内で半径方向に搬送される。この場合、試験の結果、摩擦ライニングセグメントの材料横断面が、支持部品セグメントの材料横断面に関連して、第１の摩擦要素と第２の摩擦要素の間にある流れに対して大きな影響を与えることが判った。例えば小さな材料横断面を有する支持部品を、比較的に大きな材料横断面を有する摩擦ライニングセグメントと組み合わせると有利である。というのは、肉厚の摩擦ライニングが半径方向外側への深い流路の形成を可能にするからである。この流路は、例えば負荷されていない中間プレートまたは他の摩擦要素のような、軸方向に隣接する部品の範囲内で、半径方向に流通する流体の問題のない移行を可能にする。深い流路から出る搬送媒体は、軸方向に隣接する部品に対する比較的に大きな間隔に基づいて、非常に浅い流路に基づいて軸方向への変向部に対して間隔を有していない搬送媒体よりも、衝突が弱い。更に、搬送媒体は、隣接する部品の周方向側の半径方向エッジに衝突する際に、部品の材料横断面が増大すると、益々強く制動される。従って、軸方向に狭い支持部品と、幅の広い摩擦ライニングは、最終的に不所望な振動を生じることになる摩擦要素の間の軸方向および周方向に向いた衝撃力を低減する。
【００１３】
支持部品がプレート状に形成され、例えば歯状部の一部である連結突起を介して、クラッチハウジングまたは出力要素にかみ合うようにかつ軸方向に移動可能に回転連結されていると有利である。支持部品の１つに外歯としての歯状部が形成されていると、支持部品セグメントは半径方向内輪に延びるので、ポンププレートのような第１の摩擦要素が生じる。それとは逆に、支持部品が内歯としての歯状部と、半径方向外側に延びる支持部品セグメントを備えていると、第２の摩擦要素がタービンプレートのように形成される。ポンププレートはその構造に基づいて半径方向内側から半径方向外側への流体を搬送する。一方、タービンプレートは反対方向に流体を搬送することになる。既に述べたように中間プレートをポンププレートとタービンプレートの間に軸方向に設けることができる。この中間プレートは所望な流れを維持するために、軸方向の流れを強制的に通過させなければならない。これは例えば流れのための軸方向の通路を形成することによって行われる。勿論、ポンププレートとタービンプレートにこのような通路が形成される。中間プレートに関しては、この通路はそれぞれ、既存の内側歯状部または外側歯状部の範囲に設けられ、しかも例えば連結突起とそれぞれ付設された相手方連結突起の間の中間室を半径方向に拡大形成することによって設けられる。しかし、付加的な貫通流路をそれぞれの支持リングの半径方向の延長範囲に設けてもよい。勿論、この通路および／または貫通流路を拡大形成することにより、搬送媒体は軸方向において、小さな通路および／または貫通流路よりも小さな衝突衝撃でクラッチ装置を通過可能である。従って好ましくは、要求に従って、中間プレートの支持リングに形成された少なくとも１つの貫通流路が、それぞれの流通横断面を拡大するために通路の少なくとも一部に付設されている。類似の通路と貫通流路が第１および／または第２の摩擦要素の支持部品に設けられていると有利である。
【００１４】
第１の摩擦要素または第２の摩擦要素の流体搬送面について再び説明すると、この流体搬送面は異なる形状に基づいて、搬送流体流れの挙動に大きな影響を与える。例えば回転方向と反対方向に湾曲した流体搬送面によって、全体作用における流れの流体力学的な割合を減少させることができ一方、回転方向に湾曲した流体搬送面によってこの割合を高めることできる。後者の場合、勿論クラッチ装置の制御可能性が悪化すると共に、クリープ特性が達成され一方、低下した流体力学的な割合がクラッチ装置の制御可能性を改善するがしかし、クリープ特性はもはや確認できるほど許容されない。
【００１５】
流体搬送面は同様に、軸方向に勾配を有するように形成可能である。それによって、二次流作用と流れ変化に対して、相手方摩擦面で直接影響を与えることができる。
【００１６】
支持部品の切欠きの数について、流体搬送面の数だけでなく、摩擦ライニングセグメントの数も設定される。これにより、予め設定したトルクの伝達のために有効である単位面積あたりの押圧力の微調節が可能であるという利点がある。摩擦ライニングセグメントについては、或る厚さ以降、摩擦ラインング材料としての紙は、特に支持部品の弾性に基づく剪断力およびねじりモーメントによって生じる発生力に対して抵抗力がなく、コストの観点からも適していない。従って、例えば炭素繊維材料のような複合材料から摩擦ライニングセグメントを形成することが得策である。
【００１７】
支持部品における摩擦ライニングセグメントの割合の増大は常に、流路によって供される搬送媒体の流量の低減を伴う。この状況に基づいて、第１の摩擦要素と第２の摩擦要素をそれぞれ、一方ではトルク伝達能力、他方では冷却作用に対するその都度の要求に最適に調和させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、図を参照してかつ有利な実施の形態に基づいて本発明を詳しく説明する。
図１には、本発明によるクラッチ装置３を備えたパワートレーン１が概略的に示してある。クラッチ装置３はクラッチハウジング５を備えている。このクラッチハウジングは多数の固定機構７と、フレックスプレートのような１個の連結要素９とを介して、駆動軸１１、例えば内燃機関１３のクランク軸に、一緒に回転するように連結可能である。クラッチハウジング５は駆動軸１１から離れた軸方向側に、ハウジングハブ１５を備えている。このハウジングハブは例えばトランスミッション１７に係合し、そこで図示していない流体搬送ポンプを回転駆動する。図２に示した出力軸１８はハウジングハブ１５に対して同心的に配置されている。この出力軸の自由端はクラッチハウジング５の内室２０内に達している。この出力軸１８は例えばトランスミッション入力軸である。
【００１９】
クラッチハウジング５内には、一緒に回転するようにクラッチハウジング５に連結された多数の第１の摩擦要素２２と、連結要素２６と駆動ハブ２８を介して、一緒に回転するように駆動軸１８に連結された多数の第２の摩擦要素２４が設けられている。連結要素２６と駆動ハブ２８は駆動軸１８と同様に、出力機構１９の一部である。連結要素２６には、支持要素３０が相対回転しないようにかつ少なくとも軸方向に保持リング３１によって定置されて設けられている。この支持要素３０とクラッチピストン３２の間には、第１の摩擦要素２２と第２の摩擦要素２４が設けられている。クラッチハウジング５の内室２０はクラッチピストン３２によって、摩擦要素２２，２４を含む第１の室範囲３４と、出力軸１８内設けられた中央穴３８を経て搬送媒体を導入可能である第２の室範囲３６とに分割されている。第２の室範囲３６を第１の室範囲３４に対してシールするために、ほぼリング状に形成されたクラッチピストン３２は半径方向外側と半径方向内側で、シール要素を介在してそれぞれ支承要素４０，４２上に、流体を漏らさぬようにかつ軸方向に摺動可能に支持されている。半径方向内側の支承要素４２には、複数の流体流れ用通路４４が設けられている。この流体流れ用通路は第２の室範囲３６への搬送媒体の供給を許容する。  搬送媒体は第１の室範囲３４にも供給可能であるかあるいはこの第１の室範囲から排出可能である。そのために、例えば出力軸１８とハウジングハブ１５の間に形成された室範囲内に、中空円筒状の分離要素４６が設けられている。この分離要素はハウジングハブ１５との間に流れ室４８を形成し、出力軸１８との間に流れ室範囲５０を形成している。例えばトランスミッション内に設けられた流体搬送ポンプから、流れ室範囲４８を通って室範囲３４に作動媒体を供給することができ、この室範囲内で作動流体は半径方向外側に流れる。搬送媒体は摩擦要素２２，２４の周りをほぼ軸方向に流れ、半径方向内側に進み、そして流れ室範囲５０から再び排出される。これにより、後述するようにクラッチハウジング５内で温められた搬送媒体を連続的に交換し、低温の搬送媒体によって置き換えることができる。
【００２０】
第１の摩擦要素２２の少なくとも一部と第２の摩擦要素２４の少なくとも一部はその軸方向両側に、それぞれ摩擦ライニング５２，５２′，５４，５４′を支持している。この摩擦ライニング５２，５２′，５４，５４′には、摩擦的な相互作用のために、それぞれ１個の他の摩擦要素２２，２４が軸方向に向き合っている。何種類かの摩擦要素２２，２４が軸方向歯状部のようなかみ合いによってクラッチハウジング５またはクラッチ要素２６に相対回転しないようにかつ回転軸線５５の方向に軸方向移動可能に支持されている。次に、摩擦ライニング５２，５２′，５４，５４′を備えたこのような摩擦機構の構造について、図３，４に基づいてかつ第１の摩擦要素２２を参照して説明する。摩擦ライニング５２，５２′，５４，５４′を備えた第２の摩擦要素２４の基本的な構造については、続いて図５，８に基づいて説明する。
【００２１】
図３から明らかなように、第１の摩擦要素２２は支持部品５６を備えている。この支持部品は支持リング５８と、この支持リングからほぼ半径方向に延びる支持部品セグメント６０を備えている。半径方向内側から矢視方向Ａに見ると、図４から明らかなように、支持部品５６が平面であり、支持部品セグメント６０がライニング支持部分として設けられている。このライニング支持部分はその軸方向両側に、摩擦ライニング５２，５４の摩擦ライニングセグメント６２または６４を支持している。この摩擦ライニングセグメントは異なる材料横断面ｂ１，ｂ２を備えていてもよい。支持リング５８には、半径方向において支持部品セグメント６０とは反対の側に、歯状部の形をした連結突起６６が設けられている。図７ａに詳細に示すように、この連結突起によって、クラッチハウジング５の相手方連結突起９８との相対回転不能な連結が行われる。
【００２２】
図３，４から明らかなように、周方向において連続する支持部品セグメント６０は切欠き６８によって互いに分離されている。この切欠き６８は支持リング５８から半径方向内側に延び、周方向においてそれぞれ隣接する支持部品セグメント６０の周方向側の画成エッジ７０，７２によって画成されている。例えば周方向側の各画成エッジ７０，７２は周方向の円の線に対して接線方向の面法線を有し、流体搬送面７４，７６を形成することができる。この液体搬送面は摩擦ライニングセグメント６２，６４によって軸方向に拡大することが可能である。この場合特に、摩擦ライニングセグメント６２，６４の周方向側の画成エッジ７７，７８は支持部品セグメント７０，７２の周方向側の画成エッジと面一に位置決めされている。その際、クラッチハウジング５に一緒に回転するように連結された第１の摩擦要素２２の流体搬送面７４，７６は、例えば第１の摩擦要素２２が第２の摩擦要素２４よりもはるかに高い回転数を有するクラッチ接続要素の場合、ポンプ羽根面として作用し、そしてポンププレート８０としてのその機能により、その範囲に半径方向外側に案内される流体流れを生じる。同様に、第２の摩擦要素２４に同じように設けられた流体搬送面７４′，７６′（図５または８）は、タービンプレート８２に形成されたタービン羽根面として作用する。このタービン羽根面は、第１の摩擦要素２２と第２の摩擦要素２４の間の回転数差に基づいて、第１の摩擦要素２２の流体搬送面７４，７６によって運動させられる搬送媒体を瞬間的に支持し、その際この搬送媒体を半径方向内側に案内する。すなわち、第２の摩擦要素２４の流体搬送面７４′，７６′によって半径方向内側に案内されるこの搬送媒体は、第１の摩擦要素２２の流体搬送面７４，７６によって半径方向内側から半径方向外側に搬送される搬送媒体と置き換えられる。従って、図２において破線の矢印で示すように、流体の循環が行われる。この流体循環は、流体力学式トルクコンバータまたは流体クラッチのポンプホイールとタービンホイールによって生じる流体循環に一致している。
【００２３】
本発明によるクラッチ装置３で発生した流体循環により、例えば１０リットル／分の割合で達成可能である、クラッチハウジング５内の搬送媒体の上記交換に関係なく、持続的な流体循環と、摩擦要素２２，２４の周囲流れが生じる。これは例えば、３０００リットル／分の液体量でのこの摩擦要素２２，２４の周囲流れを発生することができる。これにより、摩擦運転またはスリップ運転中に異なる摩擦要素２２，２４で発生した摩擦熱、特にこの摩擦要素を強く負荷するスタート過程の際の摩擦熱は、搬送媒体に良好に吸収可能である。この流体循環が比較的にゆっくり行われる流体交換と同時に行われるので、循環によって比較的に高い温度になった流体の一部が絶え間なく排出され、低温の流体と置き換えられる。
【００２４】
勿論、図２に示した、流体循環発生の原理は第１の摩擦要素または第２の摩擦要素の数に依存しないで生じる。これに関する他の回路変形は例えば独国特許出願第１０１２５６２８．０号明細書から明らかであるので、この独国特許出願の感じ内容は本特許出願に取り込まれる。
【００２５】
図２に示した実施の形態を再び参照すると、そこに設けられた摩擦要素２２，２４は図１０ａに拡大してかつ軸方向に引き離して示してある。流体を搬送するように形成された第１の摩擦要素２２は続けて配置され、軸方向においてその間に、ほぼ板状に形成された第２の摩擦要素２４を収容している。この第２の摩擦要素はライニングを備えていない中間プレート８４の形をしている。この中間プレートは図９ｂに単独で示してある。ライニングを備えていない中間プレート８４として作用する、図９ａに示した摩擦要素２２の後に、流体を搬送するように形成された第２の摩擦要素２４が続いている。この第２の摩擦要素の間には更に、ライニングを備えていない中間要素８４が第１の摩擦要素２２として設けられている。摩擦要素２２，２４全体に関連して、全体の流体循環が発生する。流体流れ発生に寄与する第１の摩擦要素２２と、流体流れ発生に寄与する第２の摩擦要素２４を互い違いに配置することにより、複数の局部的な流体循環範囲が摩擦要素２２，２４の範囲に生じる。流体を発生するように形成された第１の摩擦要素２２と第２の摩擦要素２４を必ずしも同じ数設ける必要はない。例えばポンププレート８０として作用する第１の摩擦要素２２を多く設けてもよいし、および／またはタービンプレート８２として作用する摩擦要素２４を多く設けてもよい。
【００２６】
図３に示した第１の摩擦要素２２の実施の形態の場合、回転連結の働きをし互いにずらして設けられた連結突起６６が、支持部品セグメント６０に対して半径方向外側に比較的に大きく変位しているので、周方向において、支持リング５８に対する支持部品セグメント６０の２つずつの結合部６１の間に、実質的に妨害されない流体循環のための貫通流路８８が軸方向に１つずつ設けられている。この貫通流路８８には、図７ａに示すように、支持リング５８の半径方向外側に設けられた通路９０が付設されている。搬送媒体の更に強い流れのために、通路９０は図７ｂに従ってそれぞれ半径方向において、クラッチハウジング５の相手方連結突起９８との回転連結のために必要な大きさよりも大きく形成可能である。同様に、図７ｃに従って、連結突起６６の一部を省略し、大きな容積の付加的な通路９０を形成することも考えられる。
【００２７】
図７ａ〜７ｃの実施の形態は同様に、第２の摩擦要素２４が出力軸１８に連結されている場合に使用可能である。この場合、いろいろな貫通流路８８′と通路９０′は、摩擦ライニングセグメント６２′，６４′を支持する支持部品セグメント６０′に対して半径方向内側に延びている。これに関して、図５，９ｂが参照される。この場合、通路９０′は周方向において２つずつの連結突起６７によって画成されている。この連結突起は図２に従って連結要素２６の相手方連結突起９９に相対回転しないようにかつ軸方向に摺動可能に連結されている。それに対して、図５のタービンプレート８２の場合には、貫通流路８８′が図９ｂの中間プレート８６の場合と同様に、それぞれ半径方向内面よりも更に半径方向内側へ、トルク伝達のための摩擦範囲に達している。図５は支持部品セグメント６０′を示している。この支持部品セグメントは摩擦ライニングセグメント６２′に対して更に半径方向内側に案内され、支持部品５６′の半径方向に非常に小さな支持リング５８′に設けられている。
【００２８】
図５に示した第２の摩擦要素２４の実施の形態は更に、図８の実施の形態のように、それぞれ支持部品５８′の半径方向外側に突出する支持部品セグメント６０′の軸方向両側に、摩擦ライニングセグメント６２′，６４′を備えている。この摩擦ライニングセグメントの場合、周方向に見て、摩擦ライニングセグメント６２′，６４′の周方向側の画成面７７′，７８′が、支持部品セグメント６０′の周方向側の画成面７０′，７２′と面一であるので、ここでも、所望な流体搬送面７４′，７６′が生じ、周方向に見て、間にそれぞれ１つの切欠き６８′を画成している。
【００２９】
クラッチ装置３の接続状態で、ポンププレートとタービンプレートの切欠き６８，６８′は軸方向においてそれぞれ２つの中間プレート８４，８６によって画成されている。これにより、ポンププレート８０の場合、流路９２が形成される。この流路は半径方向外側が支持リング５８によって閉鎖され、半径方向内側が開放している。すなわち、半径方向外側は流体搬送面７４，７６の半径方向外側の端部によって面一に画成されている。これに対して、タービンプレート８２の場合、それぞれ流路９２′が生じる。この流路は半径方向内側が支持リング５８′によって閉鎖され、半径方向外側が開放している。この流路は更に、半径方向内側が流体搬送面７４′，７６′の半径方向内側端部によって画成されている。
【００３０】
ポンププレート８０から中間プレート８６への移行時の搬送媒体の流れ経路が図１１に概略的に示してある。流路９２を流れる搬送媒体は、ポンププレート８０の流体搬送面７４によって加速されて、通路９０′または中間プレート８６の貫通流路８８′の付設の周方向側の画成面９４に当たり、それによって周方向に衝撃を生じる。搬送媒体の一部が軸方向から中間プレート８６の支持リング５８′または通路９０′に隣接する連結突起６７に当たるので、軸方向にも衝撃が発生する。最後に述べた搬送媒体の部分は流通特性を悪化させ一方、搬送媒体の当接によって周方向に生じる衝撃は、回転方向にばらつきを生じることになる。この問題は、中間プレート８６が比較的に小さな材料横断面を有し、搬送媒体が周方向側の画成エッジ９４の制限された変向面の前に存在することにより、小さくすることが可能である。これに対して、軸方向の衝撃を低減するためには、軸方向の流れ横断面積を増大させることが有効である。そのために、例えば通路９０′が少なくとも１つの付加的な貫通流路８８′によって拡大させられる。この付加的な通路は図９ｂに示すように、中間プレート８６の支持リング５８′に形成することができる。その代わりに、上記の通路９０′を省略し、支持リング５８′内に比較的に大きな貫通流路８８′を設けることができる。中間プレート８４の場合にも類似の条件が存在する。この中間プレートは第１の摩擦要素２２として作用し、例えば図９ａに記入されている。勿論、中間プレート８４の場合、通路は支持リング５８の半径方向外側の範囲内において半径方向で連結突起６６内に配置され、中間プレート８６の場合、貫通流路８８′は支持リング５８′の半径方向内側の範囲内にしかも半径方向において連結突起６７の外側に設けられている。図９ａ，９ｂに従って貫通流路８８，８８′を備えている中間プレート８４，８６を、図３に示すようにポンププレート８０と組み合わせ、かつ図５に示すようにタービンプレート８２と組み合わせることが望ましい。従って、このようなクラッチ装置３の場合、通常設けられる通路９０，９０′の代わりにまたはそれに付加して、貫通流路８８，８８′が設けられている。この後者の通路は第１の摩擦要素２２において摩擦ライニングセグメント６２，６４の半径方向外側で軸方向流れを生じ、第２の摩擦要素２４において、半径方向で摩擦ライニングセグメント６２′，８４′内に軸方向流れを生じる。
【００３１】
図１０ｂは、それぞれ個々の要素として示した図６または８から明らかである摩擦要素２２，２４を備えたクラッチ装置３の軸方向の一部を、互いに軸方向に離して示す図である。この場合、両側に摩擦ライニングセグメント６２，６４を備えた構造に基づいてポンププレート８０として作用する第１の摩擦要素２２の軸方向両側にそれぞれ、中間プレート８６として形成された第２の摩擦要素２４が接触可能である。この第２の摩擦要素の場合、外径はポンププレート８０の流体搬送面７４，７６の半径方向外側の端部の半径方向位置に、ひいては流路９２の半径方向外側の端部の半径方向位置に合わせられている。図１０ｂにおいて右側の中間プレート８６は更に、クラッチ装置３が例えば図２に示すようなクラッチピストン３２によって、図２に示す支持要素３０の方に負荷されるや否や、タービンプレート８２として作用する第２の摩擦要素２４と第１の摩擦要素２２として作用する他の中間プレート８４を介して、他のタービンプレート８２と他の中間プレート８４に作用連結可能である。この場合、中間プレート２２の内径がほぼ流体搬送面７４′，７６′の半径方向内側の端部の半径方向位置、ひいてはタービンプレート８２の流路９２′の半径方向内側の端部の半径方向位置に合わせられている。
【００３２】
ポンププレート８０、タービンプレート８２および中間プレート８４，８６の回転運動に基づいて、次の流れが生じる。
ポンププレート８０によって、搬送媒体は流路９２を通って半径方向外側へ支持リング５８の半径方向範囲内まで搬送され、そこで隣接する中間プレート８６の方へ軸方向に変向される。搬送媒体は中間プレートを軸方向に問題なく通過する。なぜなら、中間プレートの外径がポンププレート８０の流路９２の半径方向外側の端部を越えていないからである。タービンプレート８２において、搬送媒体はその都度流路９２′を通って半径方向内側に搬送され、そこで隣接する中間プレート８４の方向に変向される。搬送媒体はこの中間プレートを同様に問題なく通過可能である。というのは、中間プレートの内径がタービンプレート８２の流路９２′の半径方向内側の端部を越えて半径方向内側に達していないからである。従って、この構造の場合、貫通流路８８，８８′も通路９０も不要である。  従来の実施形の場合、流体搬送面がほぼ半径方向に平らに形成されているが、図１３に示したタービンホイール８２の支持部品セグメント６０は異なるように形成された流体搬送面７４を備えている。流体搬送面７４の周方向側の画成エッジ７０は、矢印によって示した摩擦要素の回転方向に突出する曲率を有している。しかし、図１４に示すように、支持部品セグメント６０の周方向側の画成エッジ７０は回転方向に後退している。後者の場合、通常は全体作用の約１５％である流れの動圧の割合が低減され、回転方向において湾曲した流体搬送面によって、動圧の割合が上昇する。この割合の上昇時には、勿論クラッチ特性曲線の制御可能性が悪化するがしかし、クリープ特性が達成可能であり一方、動圧割合が低減されると、クラッチ装置の制御可能性が改善される。
【００３３】
図１１を再び参照すると、周方向側の画成エッジ９４が中間プレート８６の延長方向に対して直角に中間プレートに形成されている。勿論、Ｘ部分を拡大して示す図１２ａまたは図１２ｂのように、周方向側の画成面９４を、予め設定可能なアプローチ角で配向することが考えられる。それによって、二次流れ作用と流れへの影響を、相手方摩擦面に直接及ぼすことができる。
【００３４】
第１の摩擦要素２２と第２の摩擦要素２４をそれぞれ平面構造に形成したので、摩擦ライニングセグメント６２，６２′，６４，６４′の数を適切に設定することにより、単位面積当たりの圧力に影響を及ぼすことによる最大トルク伝達可能性を最適に調節することができるだけでなく、更に流路９２，９２′の数とその周方向の寸法を設定することによって、最適な冷却特性を有するクラッチ装置を提供することができる。更に、２で割り切れない数、好ましくはそれよりも大きな素数が、摩擦ライニングセグメント６２，６２′，６４，６４′の数およびそれに起因する流路９２，９２′の数の基礎となっていると、クラッチ装置３の振動技術的な特性が最適化される。
【００３５】
摩擦ライニング自体は好ましくはその材料厚さに依存して選択される。非常に狭い摩擦ライニングセグメント６２，６２′，６４，６４′が軸方向において幅広の支持部品セグメント６０，６０′に付設される場合、紙ライニングが有利である。一方、厚い摩擦ライニングセグメント６２，６２′，６４，６４′が軸方向において細い支持部品セグメント６０，６０′に付設される場合、摩擦ライニングは例えば炭素繊維材料のような複合材料からなっている。厚い摩擦ライニングセグメントの場合、複合材料を使用すると、紙ライニングの場合よりも、一層大きな剪断力とねじりトルクに耐えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】駆動機構、クラッチ装置およびトランスミッション装置を備えたパワートレーンの原理的な接続図である。
【図２】クラッチ装置の縦断面図である。
【図３】タービンプレートとして作用する、図２のクラッチ装置で使用される第１の摩擦要素を示す図である。
【図４】図３の矢視方向Ａから見た摩擦要素を示す図である。
【図５】タービンプレートとして作用する、図２のクラッチ装置で使用される第２の摩擦要素を示す図である。
【図６】図３に示した摩擦要素の変形を示す図である。
【図７ａ】図３または図６の摩擦要素の搬送流体用通路の拡大図である。
【図７ｂ】半径方向に深く形成した通路を、図７ａと同様に示す図である。
【図７ｃ】通路を拡大するために連結突起を省略した、図７ａと同様に示す図である。
【図８】図５に示した摩擦要素の変形を示す図である。
【図９ａ】中間プレートとして作用する、摩擦ライニングを備えていない第１の摩擦要素を示す図である。
【図９ｂ】中間プレートとして作用する、摩擦ライニングを備えていない第２の摩擦要素を示す図である。
【図１０ａ】図２のクラッチ装置の一部を軸方向に見た図である。
【図１０ｂ】他のクラッチ装置の一部を軸方向に見た図である。
【図１１】２個の摩擦要素の間の搬送流体の流れを概略的に示す図である。この摩擦要素の一方は流体搬送面を備え、他方は流れ面を備えている。
【図１２ａ】図１１において一点鎖線で示した部分の拡大図であり、流れ面が角度をなして形成されている。
【図１２ｂ】流れ面が異なる角度をなして形成されている、図１２ａと同様な図である。
【図１３】流体搬送面が回転方向に湾曲している、図８と同様な図である。
【図１４】流体搬送面が回転方向と反対向きに湾曲している、図６と同様な図である。
【符号の説明】
【００３７】
１              パワートレーン
３              クラッチ装置
５              クラッチハウジング
７              固定要素
９              クラッチ要素
１１            駆動要素
１３            内燃機関
１５            ハウジングハブ
１７            トランスミッション装置
１８            出力軸
１９            出力機構
２０            クラッチハウジングの内室
２２            第１の摩擦要素
２４            第２の摩擦要素
２６            連結要素
２８            出力ハブ
３０            支持要素
３２            クラッチピストン
３４            第１の室範囲
３６            第２の室範囲
３８            中央穴
４０，４２      支承要素
４４            流体流路
４６            分離要素
４８            流れ室
５０            流れ室範囲
５２，５２′，５４′，５４′      摩擦ライニング
５５            回転軸線
５６，５６′    支持部品
５８，５８′    支持リング
５０，６０′    支持部品セグメント
６１            結合部
６２，６２′，６４，６４′        摩擦ライニングセグメント
６６，６７      連結突起
６８，６８′    切欠き
７０，７０′，７２，７２′        支持部品セグメントの周方向側の画成エッジ
７４，７４′，７６，７６′        流体搬送面
７７，７７′，７８，７８′        摩擦ライニングセグメントの周方向側の画成エッジ８０            ポンププレート
８２            タービンプレート
８４，８６      中間プレート
８８，８８′    貫通流路
９０，９０′    通路
９２，９２′    流路
９４            中間プレートの周方向側の画成エッジ
９６            流体搬送範囲
９８，９９      相手方連結突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005534874.tif 000008
【図６】
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【図８】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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