DE60224459T2

DE60224459T2 - Kupplungsscheibe, Reibungskupplung und Kupplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60224459T2
Application number: DE60224459T
Authority: DE
Inventors: Toshifumi c/o JTEKT Corporation Sakai; Junji c/o JTEKT Corporation Ando; Akiyoshi c/o JTEKT Corporation Tashiro; Naoyuki c/o JTEKT Corporation Sakai; Toshiyuki c/o JTEKT Corporation Saito
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2001-12-25
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2022-11-08
Also published as: US20030106759A1; DE60224459D1; EP1571365B1; EP1870611B1; US20050167225A1; DE60205449D1; EP1323942A1; EP1571365A1; DE60233906D1; DE60205449T2; EP1323942B1; EP1870611A1; US6920968B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Reibungskupplung, die zum Beispiel in einer Kupplungsvorrichtung eines Fahrzeugs verwendet wird.
Eine typische Reibungskupplung umfasst eine Antriebskupplungsscheibe und eine angetriebene Kupplungsscheibe, die miteinander in Reibeingriff zur Übertragung der Leistung stehen.
Die Gleitflächen beider Kupplungsscheiben werden zur Verminderung des Verschleißes durch die Reibung einer Oberflächenbehandlung unterworfen. Die Oberflächenbehandlung umfasst beispielsweise ein Nitrieren oder ein Vergüten. Der Verschleiß der Gleitflächen wird durch Verstärkung der Gleitflächen bei den Kupplungsscheiben durch diese Oberflächenbehandlungen vermindert.
Wenn beide Kupplungsscheiben ohne Schmieröl miteinander in Reibeingriff stehen oder wenn eine große Leistung beim Reibeingriff mit Schmieröl übertragen wird, verschleißen jedoch die Gleitflächen entscheidend, auch wenn die oben beschriebene Oberflächenbehandlung durchgeführt wurde, und die Kupplungsscheiben haben eine geringe Lebensdauer.
JP-A-03292385 beschreibt eine Kupplungsscheibe aus Stahl mit einem dünnen Diamantfilm, der darauf ausgebildet ist.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kupplungsscheibe zu schaffen, die verschleißfest und eine ausgezeichnete Lebensdauer hat. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Reibungskupplung und eine Kupplungsvorrichtung zu schaffen, die derartige Kupplungsscheiben haben.
Um die vorstehenden und weiteren Aufgaben zu erreichen, und gemäß dem Zweck der vorliegenden Erfindung ist eine Kupplungsscheibe aus Eisen mit einer Gleitfläche bereitgestellt, die eine andere Kupplungsscheibe berührt. Ein dünner diamantähnlicher Kohlenstofffilm ist auf der Gleitfläche ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Reibungskupplung mit einer ersten Kupplungsscheibe und einer zweiten Kupplungsscheibe bereitgestellt. Die erste Kupplungsscheibe hat eine erste Gleitfläche. Die zweite Kupplungsscheibe hat eine zweite Gleitfläche, die die erste Gleitfläche berührt. Die Kupplungsscheiben treten miteinander in Reibeingriff, um ein Drehmoment zu übertragen. Ein dünner diamantähnlicher Kohlenstofffilm ist zumindest auf einer von der ersten und der zweiten Gleitfläche ausgebildet.
Gemäß noch einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Kupplungsvorrichtung gemäß Anspruch 8 bereitgestellt.
Weitere Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in der/denen die Prinzipien der Erfindung beispielhaft dargestellt sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung sowie ihre Ziele und Vorteile werden am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht zur Darstellung einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Ansicht eines schematischen Diagramms zur Darstellung eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb mit der Kupplungsvorrichtung gemäß 1;
3 eine Schnittansicht zur Darstellung der inneren Kupplungsscheiben und der äußeren Kupplungsscheiben in der Kupplungsvorrichtung gemäß 1;
4 eine Frontansicht zur Darstellung einer der inneren Kupplungsscheiben gemäß 3;
5 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht der Kupplungsvorrichtung von 1;
6 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Drehzahl einer Innenwelle und dem Mitnahmedrehmoment einer bekannten Kupplungsvorrichtung;
7 ein Diagramm zur Darstellung des Mitnahmedrehmoments bei der bekannten Kupplungsvorrichtung und des Mitnahmedrehmoments bei der Kupplungsvorrichtung gemäß 1;
8 eine schematische Ansicht zur Darstellung einer Vorrichtung zur Ausbildung eines dünnen Kohlenstofffilms in Diamantform auf der äußeren Kupplungsscheibe;
9 eine Schnittansicht zur Darstellung einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 eine Frontansicht zur Darstellung der äußeren Kupplungsscheibe der Kupplungsvorrichtung gemäß 9;
11 eine Schnittansicht zur Darstellung der inneren Kupplungsscheibe und der äußeren Kupplungsscheibe der Kupplungsvorrichtung gemäß 9; und
12 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Anzahl der Eingriffe und μ 100/μ 50 in der zweiten Ausführungsform.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 beschrieben.
Wie in 2 gezeigt, umfasst ein Fahrzeug 12 mit Vierradantrieb eine Kupplungsvorrichtung 11, eine Kardanwelle 13, einen Motor 14, ein Paar Vorderräder 15 und ein Paar Hinterräder 16. Die Leistung des Motors 14 wird auf die Vorderräder 15 über die Kardanwelle 13 und ein Paar Achswellen 17 übertragen.
Die Kupplungsvorrichtung 11 ist in einem Leistungsübertragungsweg zwischen dem Motor 14 und den Hinterrädern 16 vorgesehen. Die Kupplungsvorrichtung 11 ist über eine Antriebswelle 18 mit der Kardanwelle 13 verbunden. Ein hinteres Differential 20 ist mit der Kupplungsvorrichtung 11 über eine Ritzelwelle 19 verbunden. Die Hinterräder 16 sind mit dem hinteren Differential 20 über ein Paar Achswellen 21 verbunden. Die Kupplungsvorrichtung 11 überträgt und trennt wahlweise die Übertragung des Drehmoments von der Antriebswelle 18 auf die Antriebsritzelwelle 19.
Die Kupplungsvorrichtung 11 und das hintere Differential 20 sind in einem Differentialgehäuse 22 aufgenommen und werden von dem Differentialgehäuse 22 gelagert. Das Differentialgehäuse 22 wird von einem Fahrzeugkörper des Fahrzeugs 12 mit Vierradantrieb gelagert.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Kupplungsvorrichtung ein erstes Drehteil, ein zweites Drehteil, eine Zweitkupplung, einen Hilfskupplungsmechanismus 30d und einen Nockenmechanismus 30e. Bei dieser Ausführungsform ist das erste Drehteil als ein äußeres Gehäuse 30a, das zweite Drehteil als eine Innenwelle 30b und die zweite Kupplung ist als eine Hauptkupplung 30c ausgebildet.
Das äußere Gehäuse 30a (äußeres Drehteil) umfasst ein am Ende geschlossenes, zylindrisches vorderes Gehäuse 31a und ein in das Vordergehäuse 31a eingeschraubtes hinteres Gehäuse, sodass es über einem hinteren offenen Ende des vorderen Gehäuses 31a angeordnet ist. Eine Eingangswelle 50 erstreckt sich von einem vorderen Ende des Gehäuses 31a. Die Innenwelle 50 ist mit der Antriebswelle 18 verbunden (siehe 2).
Das vordere Gehäuse 31a besteht aus Aluminium (nicht magnetisches Material), und das hintere Gehäuse 31b besteht aus Eisen (ein magnetisches Material). Ein Ringkörper 51 aus rostfreiem Stahl (ein nicht magnetisches Material) wird in einem mittleren Teil des Gehäuses 31b in radialer Richtung aufgenommen.
Ein äußeres Umfangsteil des vorderen Gehäuses 31a in der Nähe des vorderen Endes ist drehbar in Bezug auf das Differentialgehäuse 22 (siehe 2) über ein Lager (nicht dargestellt) gelagert. Das hintere Gehäuse 31b ist drehbar in Bezug auf ein Joch 36 gelagert, das mittels des Differentialgehäuses 22 (siehe 2) über ein Lager gelagert ist. Ein hinterer seitlicher zylindrischer Teil des hinteren Gehäuses 31b ist drehbar in Bezug auf das Differentialgehäuse 22 (siehe 2) über eine Öldichtung (nicht dargestellt) gelagert.
Die Innenwelle 30b durchdringt einen mittleren Teil des hinteren Gehäuses 31b und ist in das vordere Gehäuse 31a eingesetzt. Ein Spalt zwischen der Innenwelle 30b und dem hinteren Gehäuse 31b ist abgedichtet. Die Innenwelle 30b ist drehbar in Bezug auf das vordere Gehäuse 31a und das hintere Gehäuse 31b gelagert, wobei ihre Bewegung in axialer Richtung begrenzt ist. Ein Spitzenabschnitt der Antriebsritzelwelle 19 (siehe 2) ist in die Innenwelle 30b eingepasst. Die Antriebsritzelwelle 19 ist in 1 nicht dargestellt.
Wie in 1 gezeigt, handelt es sich bei der Hauptkupplung 30c um eine Nasskupplung, die mehrere innere Kupplungsscheiben 32a aus Eisen und mehrere äußere Kupplungsscheiben 32b aus Eisen umfasst. Ein nasses Reibungsmaterial mit Zellulosefasern als Basismaterial ist auf beide Seitenflächen (beide Gleitflächen) jeder inneren Kupplungsscheibe 32a aufgeklebt. Wenn die benachbarte innere Kupplungsscheibe 32a und die äußere Kupplungsscheibe 32b miteinander in Eingriff treten, kommen entsprechend die Materialien der Scheiben 32a und 32b, nämlich das Eisenmaterial, nicht in direkten Gleitkontakt miteinander. Somit treten Verschleißpartikel des Eisens kaum auf.
Diese Kupplungsscheiben 32a und 32b sind in der Nähe einer Rückwand des vorderen Gehäuses 31a angeordnet. Die inneren Kupplungsscheiben 32a sind an einem äußeren Umfang der Innenwelle 30b durch Keilpassung befestigt, und sind in axialer Richtung in Bezug auf die Innenwelle 30b bewegbar.
Die äußeren Kupplungsscheiben 32b sind an einem inneren Umfang des vorderen Gehäuses 31a mittels Keilpassung befestigt und in der axialen Richtung in Bezug auf das vordere Gehäuse 31a bewegbar. Die inneren Kupplungsscheiben 32a und die äußeren Kupplungsscheiben 32b sind abwechselnd angeordnet. Die benachbarte innere Kupplungsscheibe 32a und die äußere Kupplungsscheibe 32b können näher zueinander und voneinander weg in axialer Richtung bewegt werden.
Der Hilfskupplungsmechanismus 30d umfasst einen ringförmigen Elektromagneten 33, eine erste Kupplung und einen Anker 35. Bei dieser Ausführungsform ist die erste Kupplung eine Reibungskupplung 34. Der Elektromagnet 32 und der Anker 35 stellen ein elektromagnetisches Stellglied dar. Der Elektromagnet 33 ist in das Joch 36 eingepasst. Ein Teil des Jochs 36 und der Elektromagnet 33 sind in einer ringförmigen Aussparung 53 im hinteren Gehäuse 31b aufgenommen.
Die Reibungskupplung 34 umfasst mehrere erste Kupplungsscheiben und mehrere zweite Kupplungsscheiben. Bei dieser Ausführungsform sind die zweiten Kupplungsscheiben als innere Kupplungsscheiben 34a aus Eisen und die ersten Kupplungsscheiben als äußere Kupplungsscheiben 34b ausgebildet. Die inneren Kupplungsscheiben 34a sind am äußeren Umfang eines ersten Nockenteils 37 mittels Keilpassung befestigt, das einen Teil des Nockenmechanismus 30e darstellt, und sind in axialer Richtung in Bezug auf das erste Nockenteil 37 bewegbar. Die äußeren Kupplungsscheiben 34b sind an dem inneren Umfang des vorderen Gehäuses 31a mittels Keilpassung befestigt, und in axialer Richtung in Bezug auf das vordere Gehäuse 31a bewegbar.
Die inneren Kupplungsscheiben 34a und die äußeren Kupplungsscheiben 34b sind abwechselnd zueinander angeordnet. Die benachbarte innere Kupplungsscheibe 34a und die äußere Kupplungsscheibe 34b sind zueinander und voneinander weg in axialer Richtung bewegbar.
Wie in 3 gezeigt, weist jede innere Kupplungsscheibe 34a ein Paar Gleitflächen S1, die zwei der äußeren Kupplungsscheiben 34b an jeder Seite der Scheibe 34a gegenüberliegen, auf. Jede der zwei äußeren Kupplungsscheiben 34b an der äußersten Seite weist eine Gleitfläche S2 entsprechend der benachbarten inneren Kupplungsscheibe 34a auf. Jede der anderen äußeren Kupplungsscheiben 34b weist ein Paar Gleitflächen S2 auf, die zwei der inneren Kupplungsscheiben 34a an beiden Seiten der Scheibe 34b gegenüberliegen.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, weisen die Anzahl der Ringnuten 40 eine sehr geringe Breite auf, und sind in einem sehr kleinen Abstand voneinander auf jeder der Gleitflächen S1 mittels Pressen ausgebildet. Jede der Gleitflächen S1 wird einem bekannten Nitrieren oder einem bekannten Vergüten unterworfen. Diese Ringnuten 40 sind aus Gründen der Darstellung größer als sie tatsächlich sind dargestellt, wobei der tatsächliche Abstand und die Höhe der Nut 40 lediglich einige µm beträgt.
Wie in 3 gezeigt, ist auf jeder der Gleitflächen S2 ein dünner Kohlenstofffilm D in Diamantform mittels eines bekannten Verfahrens, wie z. B. das CVD-(chemisches Aufdampf-)verfahren, das PVD-(physikalisches Aufdampf-)verfahren und das Ionenaufdampfverfahren ausgebildet.
Der dünne Karbonfilm D in Diamantform wird beispielsweise mittels einer in 8 dargestellten Formvorrichtung 61 ausgebildet. Die Formvorrichtung 61 erzeugt ein Hochtemperaturplasma CVD und umfasst eine Formkammer 63 mit einer Austrittsöffnung 62. Eine Kathode 64 und eine Anode 65 für eine elektrische Entladung sind im Inneren der Formkammer 63 angeordnet. Eine Energiezuführung 66 zur Zuführung einer Gleichstromspannung ist mit der Kathode 64 und der Anode 65 verbunden. Eine Zuführöffnung 67 ist an dem oberen Ende der Anode 65 ausgebildet.
Rohmaterialgas zur Synthese des dünnen Kohlenstofffilms D in Diamantform gelangt durch einen Raum zwischen der Kathode 64 und der Anode 65 und wird in die Formkammer 63 von der Zuführöffnung 67 geleitet. Das Rohmaterialgas wird durch die elektrische Entladung zwischen der Kathode 64 und der Anode 65 zersetzt und erregt und erzeugt das Plasma, wobei es in die Nähe der Zuführöffnung 67 gelangt. Das Innere der Formkammer 63 weist während der Dauer der Plasmaerzeugung einen niedrigeren Druck als dem atmosphärischen Druck auf, um den dünnen Kohlenstofffilm D in Diamantform auszubilden. Eine Halterung 68 zur Anordnung der äußeren Kupplungsscheibe 34b ist im Inneren der Formkammer 63 angeordnet.
Das Plasma wird auf die Gleitfläche S2 der äußeren Kupplungsscheibe 34b auf der Halterung 68 aufgebracht, wobei der dünne Kohlenstofffilm D in Diamantform sich auf einer Fläche der Gleitfläche S2 ablegt, bis er eine bestimmte Dicke erreicht hat. Bei dieser Ausführungsform liegt die Dicke des dünnen Kohlenstofffilms D in Diamantform bei 3 µm.
Die Dicke des dünnen Kohlenstofffilms D in Diamantform liegt in dem Bereich von 0,1 bis 10 µm, vorzugsweise in dem Bereich von 1 bis 5 µm, um jede der Gleitflächen S2 wirksam zu schützen. Mit der Dicke von weniger als 0,1 µm ist die nützliche Lebensdauer in Bezug auf den Verschleiß sehr kurz und sie ist nicht für den praktischen Gebrauch geeignet. Wenn die Dicke andererseits 10 µm überschreitet, wird der dünne Kohlenstofffilm D in Diamantform spröde. Der dünne Kohlenstofffilm D in Diamantform wird mittels diamantförmigen Kohlenstofffilms (DLC) ausgebildet.
Wie in 1 dargestellt, ist der ringförmige Anker 35 an dem inneren Umfang des vorderen Gehäuses 31a mittels Keilpassung befestigt und in axialer Richtung in Bezug auf das vordere Gehäuse 31a bewegbar. Der Anker 35 ist an einer Seite der Reibungskupplung 34 angeordnet und liegt der Reibungskupplung 34 gegenüber.
Der Elektromagnet 33 bildet ein Magnetfeld L1, das durch das Joch 36, das hintere Gehäuse 31b, das erste Nockenteil 37, den Anker 35, die Reibungskupplung 34, das hintere Gehäuse 31b und das Joch 36 verläuft, wenn elektrischer Strom zugeführt wird.
Wie in 1 gezeigt, umfasst der Nockenmechanismus 30e das erste Nockenteil 37, ein zweites Nockenteil 38 und mehrere kugelförmige Nockenfolgeteile 39. Das erste Nockenteil 37 und das zweite Nockenteil 38 sind im Wesentlichen scheibenförmig.
Das erste Nockenteil 37 ist drehbar auf den äußeren Umfang der Innenwelle 30b aufgepasst und wird drehbar in Bezug auf das hintere Gehäuse 31b über ein Drucklager 41 gelagert. Eine innere Umfangsfläche des Ankers 35 schlägt gegen eine äußere Umfangsfläche des ersten Nockenteils 37 an. Das erste Nockenteil 37 und der Anker 35 sind relativ zueinander drehbar.
Wie in 5 gezeigt, ist eine ringförmige Gehäusenut 43a in einer inneren Umfangsfläche des ersten Nockenteils 37 ausgebildet. Ein Dichtungsteil oder ein Dichtungsring 42b berührt die äußere Umfangsfläche der Innenwelle 30b und ist im Inneren der Gehäusenut 42a aufgenommen. Der Dichtungsring 42b dichtet einen Spalt zwischen der Innenwelle 30b und dem ersten Nockenteil 37 ab.
Eine ringförmige Gehäusenut 43a ist in der inneren Umfangsfläche des Ankers 35 ausgebildet. Ein Dichtungsteil oder ein Dichtungsring 43b berührt die äußere Umfangsfläche des ersten Nockenteils 37 und ist in der Gehäusenut 43a aufgenommen. Der Dichtungsring 43b dichtet einen Spalt zwischen dem ersten Nockenteil 37 und dem Anker 35 ab.
Eine ringförmige Gehäusenut 44a ist in einer äußeren Umfangsfläche des Ankers 35 ausgebildet. Ein Dichtungsteil oder ein Dichtungsring 44b berührt die innere Umfangsfläche des vorderen Gehäuses 31a und ist in der Gehäusenut 44a aufgenommen. Der Dichtungsring 44 dichtet einen Spalt zwischen dem Anker 35 und dem vorderen Gehäuse 31a ab.
Der Anker 35, das erste Nockenteil 37 und die Dichtungsringe 42b, 43b und 44b, die Dichtungsteile darstellen, bilden einen Dichtungsmechanismus I.
Wie in 1 gezeigt, bildet ein von dem vorderen Gehäuse 31a, dem Anker 35, dem ersten Nockenteil 37 und der Innenwelle 30b umschlossener Raum eine erste Gehäusekammer K1. Ein von der Innenwelle 30d, dem ersten Nockenteil 37, dem Anker 35, dem vorderen Gehäuse 31a und dem hinteren Gehäuse 31b umschlossener Raum bildet eine zweite Gehäusekammer K2.
Das zweite Nockenteil 38 ist an dem äußeren Umfang der Innenwelle 30b mittels Keilpassung befestigt und ist in axialer Richtung in Bezug auf die Innenwelle 30b drehbar und dreht sich einstückig mit der Innenwelle 30b. Das zweite Nockenteil 38 liegt der Hauptkupplung 30c gegenüber.
Das erste Nockenteil 37 weist mehrere Nockennuten auf, die auf der dem zweiten Nockenteil 38 gegenüberliegenden Fläche auf dem gleichen Kreis in einem bestimmten Winkel voneinander beabstandet angeordnet sind. Das zweite Nockenteil 38 weist in ähnlicher Weise mehrere Nockennuten auf, die auf der dem ersten Nockenteil 37 gegenüberliegenden Fläche auf dem gleichen Kreis in einem bestimmten Winkel voneinander beabstandet angeordnet sind. Jedes der Nockenfolgeteile 39 ist zwischen den Nockenteilen 37 und 38 angeordnet und wird von einer der Nockennuten am ersten Nockenteil 37 und der entsprechenden Nockennut am zweiten Nockenteil 38 gehalten.
Jedes Nockenfolgeteil 39 ermöglicht eine relative Drehung der beiden Nockenteile 37 und 38 nur in dem Bereich der Umfangsringe der beiden entsprechenden Nockennuten. Jedes der Nockenfolgeteile 39 drückt das zweite Nockenteil 38 in eine Richtung von dem ersten Nockenteil 37 weg, nämlich in eine Richtung zur Hauptkupplung 30c durch die Wirkung der beiden entsprechenden Nockennuten, die der Relativdrehung der beiden Nockenteile 37 und 38 entsprechen.
Der Anker 35 und der Elektromagnet 33 sind so angeordnet, dass zwischen ihnen die Reibungskupplung 34 und das hintere Gehäuse 31b angeordnet sind. Das hintere Gehäuseteil 31b dient als ein Weg für das Magnetfeld.
Schmieröl zur Schmierung der Kupplungsscheiben 32a und 32b befindet sich in der ersten Gehäusekammer K1. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Menge des Schmieröls im Inneren der ersten Gehäusekammer K1 etwa 80% des Volumens der ersten Gehäusekammer K1. Der Dichtungsmechanismus I verhindert, dass Schmieröl im Inneren der ersten Gehäusekammer K1 in die zweite Gehäusekammer K2 eintritt. Während die erste Gehäusekammer K1 den Raum für das Schmieröl bildet, weist die zweite Gehäusekammer K2 keinen Raum für das Schmieröl auf. Das im Inneren der zweiten Gehäusekammer K2 angeordnete Drucklager 41 wird mit Schmierfett geschmiert.
Wenn ein elektrischer Strom nicht auf den Elektromagneten 33 des Hilfskupplungsmechanismus 30d aufgebracht wird, tritt keine elektromagnetische Anziehungskraft zwischen dem Elektromagneten 33 und dem Anker 35 auf. Hierdurch wird die Reibungskupplung 34 nicht von dem hinteren Gehäuseteil 31b und dem Anker 35 gehalten und die benachbarte innere Kupplungsscheibe 34a und die äußere Kupplungsscheibe 34b befinden sich in dem Zustand, in dem sie nicht im Reibeingriff miteinander stehen (Nichteingriffszustand der Reibungskupplung 34). In diesem Zustand überträgt die Reibungskupplung 34 kein Drehmoment zum ersten Nockenteil 37 von dem vorderen Gehäuse 31a, und der Nockenmechanismus 30e drückt das zweite Nockenteil 38 nicht in die Richtung zur Hauptkupplung 30c. Hierdurch befindet sich die Hauptkupplung 30c in einem Nichteingriffzustand, in dem die Drehmomentübertragung zur Innenwelle 30b von dem vorderen Gehäuse 31a unterbrochen ist, und die Leistung des Motors 14 wird nicht auf die beiden Hinterräder 16 übertragen. Entsprechend wird das Fahrzeug mit Vierradantrieb im Zweiradantrieb angetrieben, indem nur die beiden Vorderräder 15 von dem Motor 14 angetrieben werden.
Wenn ein elektrischer Strom dem Elektromagneten 33 zugeführt wird, tritt zwischen dem Elektromagneten 33 und dem Anker 35 eine elektromagnetische Anziehungskraft auf. Entsprechend wird die Reibungskupplung 34 von dem hinteren Gehäuse 31b und dem Anker 35 gehalten, und die beiden benachbarten Kupplungsscheiben 34a und 34b treten reibungsmäßig miteinander in Eingriff (Eingriffszustand der Reibungskupplung 34). In diesem Zustand ermöglicht die Reibungskupplung 34 die Drehmomentübertragung zum ersten Nockenteil 37 von dem vorderen Gehäuse 31a, und das erste Nockenteil 37 dreht sich mit dem vorderen Gehäuse 31a. Darauf tritt eine relative Drehung zwischen dem ersten Nockenteil 37 und dem zweiten Nockenteil 38 auf, und der Nockenmechanismus 30e drückt das zweite Nockenteil 38 in die Richtung zur Hauptkupplung 30c.
Hierdurch treten die beiden benachbarten Kupplungsscheiben 32a und 32b reibungsmäßig miteinander in Eingriff, und die Hauptkupplung befindet sich im Eingriffszustand, der eine Drehmomentübertragung vom vorderen Gehäuse 31a zur Innenwelle 30b ermöglicht. Entsprechend wird die Leistung des Motors 14 auf die beiden Hinterräder 16 übertragen, und das Fahrzeug 12 mit Vierradantrieb wird im Vierradantriebsmodus betrieben.
Der Drehmomentübertragungsbetrag vom vorderen Gehäuse 31a zur Innenwelle 30b wird entsprechend der magnetischen Anziehungskraft bestimmt, die zwischen dem Elektromagneten 33 und dem Anker 35 auftritt, d. h., die Reibkraft zwischen den benachbarten Kupplungsscheiben 34a und 34b der Reibungskupplung 34. Die elektromagnetische Anziehungskraft kann durch Steuern des aufgebrachten Stroms zum Elektromagneten 33 eingestellt werden.
Durch Erhöhen des auf den Elektromagneten 33 aufgebrachten Stroms auf einen bestimmten Wert nimmt die elektromagnetische Anziehungskraft zwischen dem Elektromagneten 33 und dem Anker 35 soweit zu, dass eine Reibung der Reibungskupplung 34 vermieden wird. Hierdurch erhöht der Nockenmechanismus 30e die Kraft zum Drücken des zweiten Nockenteils 38 in die Richtung zur Bewegung zur Hauptkupplung 30c, sodass kein Gleiten der Hauptkupplung 30c auftritt. Entsprechend werden das äußere Gehäuse 30a und die Innenwelle 30b einstückig miteinander gedreht, und der Drehmomentübertragungsbetrag vom äußeren Gehäuse 30a zur Innenwelle 30b wird 100%. Entsprechend wird die Leistung des Motors 14 gleichmäßig zu den Vorderrädern 15 und den Hinterrädern 16 übertragen.
Im Folgenden sollen die Merkmale der Kupplungsvorrichtung 11 dieser Ausführungsform im Vergleich mit einer bekannten Kupplungsvorrichtung erläutert werden. Die im Folgenden beschriebene Vorrichtung entspricht der üblichen Vorrichtung. Die übliche Vorrichtung umfasst keine Dichtringe 42b, 43b und 44b, die die Vorrichtung 11 dieser Ausführungsform aufweist. Bei der üblichen Vorrichtung ist daher der Spalt zwischen der ersten Gehäusekammer K1 und der zweiten Gehäusekammer K2 nicht abgedichtet und das Schmieröl kann sich zwischen den beiden Gehäusekammern K1 und K2 bewegen. Weiter ist bei der üblichen Vorrichtung die Schmierölmenge etwa 80% des Gesamtvolumens der beiden Gehäusekammern K1 und K2, das sich in den Gehäusekammern K1 und K2 befindet. Entsprechend ist die Reibungskupplung der üblichen Vorrichtung dem Schmieröl ausgesetzt. Weiter ist bei der üblichen Vorrichtung kein dünner Kohlenstofffilm D in Diamantform auf jede der äußeren Kupplungsscheiben der Reibungskupplung aufgebracht und stattdessen sind sie nitriert oder vergütet. Die Drehmomentübertragungsfähigkeit der üblichen Vorrichtung wird als die gleiche wie die der Vorrichtung 11 dieser Ausführungsform angenommen.
6 ist ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Drehzahl der Innenwelle (entsprechend der Innenwelle 30b dieser Ausführungsform) und dem Mitnahmedrehmoment in der üblichen Vorrichtung. Das Diagramm in 6 ist ein Versuchsergebnis, das man durch Drehen der Innenwelle in dem Zustand erhält, indem das äußere Gehäuse (entsprechend dem äußeren Gehäuse 30a in dieser Ausführungsform) bei einer Umgebungstemperatur von –20°C befestigt ist.
Dieses Diagramm zeigt das Ergebnis der Messung des Mitnahmedrehmoments, das von der Innenwelle auf das äußere Gehäuse durch den Einfluss der Viskosität des Schmieröls und den Restmagnetismus des Elektromagneten in dem Zustand übertragen wird, indem der Elektromagnet (entsprechend dem Elektromagneten 33 in dieser Ausführungsform) nicht erregt ist.
Die Linie a in dem Diagramm stellt das Mitnahmedrehmoment als ein Ergebnis davon dar, dass die Viskosität des Schmieröls einen Einfluss auf die Hauptkupplung ausübt (entsprechend der Hauptkupplung 30c bei dieser Ausführungsform).
Die Linie b in dem Diagramm stellt die Summe des Mitnahmedrehmoments, gezeigt durch die Linie a und das Mitnahmedrehmoment dar, das als Ergebnis des Einflusses des Restmagnetismus des Elektromagneten auf die Reibungskupplung auftritt (entsprechend der Reibungskupplung 34 in dieser Ausführungsform).
Die Linie c in dem Diagramm stellt die Summe des Mitnahmedrehmoments der Linie b und des Mitnahmedrehmoments dar, das durch den Einfluss der Viskosität des Schmieröls auf die Reibungskupplung auftritt.
Entsprechend wird, wie in 6 gezeigt, bei einer Drehzahl der Innenwelle von 200 min^–1, d. h. 200 Upm etwa 14% des Mitnahmedrehmoments aufgrund der Wirkung der Viskosität des Schmieröls auf die Hauptkupplung, etwa 14% des Mitnahmedrehmoments durch die Wirkung des Restmagnetismus des Elektromagneten auf die Hauptkupplung und etwa 82% des Mitnahmedrehmoments durch die auf die Reibungskupplung wirkende Viskosität des Schmieröls bewirkt. Im Folgenden soll das Mitnahmedrehmoment, das durch den Einfluss der Viskosität des Schmieröls auf die Hauptkupplung bewirkt wird, als das Drehmoment A, das Mitnahmedrehmoment, das durch den Einfluss des Restmagnetismus des Elektromagneten auf die Hauptkupplung bewirkt wird, als das Drehmoment B und das Mitnahmedrehmoment, das durch den Einfluss der Viskosität des Schmieröls auf die Reibungskupplung bewirkt wird, als das Drehmoment C bezeichnet werden.
Das Drehmoment C ist verglichen mit dem Drehmoment A und dem Drehmoment B größer. Der Grund, warum das Drehmoment C das größte ist, liegt darin, dass der Einfluss der Viskosität des auf die Reibungskupplung aufgebrachte Schmieröl auf die Hauptkupplung hat, nachdem der durch den Nockenmechanismus verstärkt wurde (entsprechend dem Nockenmechanismus 30e dieser Ausführungsform).
Dagegen befindet sich bei der Vorrichtung 11 dieser Ausführungsform kein Schmieröl in der zweiten Gehäusekammer K2, in der die Reibungskupplung 34 aufgenommen ist, sodass kein Einfluss der Viskosität des Schmieröls auf die Reibungskupplung 34 auftritt, und daher das Drehmoment C nicht auftritt. Entsprechend wird, wie in 7 gezeigt, wenn die Drehzahl der Innenwelle 200 min^–1 bei einer Umgebung von –20°C beträgt, das Mitnahmedrehmoment etwa um 82% in der Vorrichtung 11 dieser Ausführungsform verglichen mit der üblichen Vorrichtung vermindert.
Bei der Reibungskupplung der üblichen Vorrichtung werden die äußeren Kupplungsscheiben und die inneren Kupplungsscheiben dem Nitrieren oder dem Vergüten unterworfen. Wenn die äußeren Kupplungsscheiben und die inneren Kupplungsscheiben mittels Reibung miteinander im Zustand ohne Schmieröl in Eingriff treten, tritt ein erheblicher Verschleiß auf. Bei der Reibungskupplung 34 dieser Ausführungsform ist der dünne Kohlenstofffilm D in Diamantform auf die Gleitfläche S2 der äußeren Kupplungsscheibe 34b aufgebracht, und somit sind die Gleitflächen S2 gegen Verschleiß widerstandsfähig. Der dünne Kohlenstofffilm D in Diamantform dient ebenfalls als ein festes Schmiermittel und daher verschleißen die Gleitflächen S1 der inneren Kupplungsscheiben 34a in gleitender Berührung mit den Gleitflächen S2 kaum. Entsprechend weist die Reibungskupplung 34 dieser Ausführungsform eine ausgezeichnete Lebensdauer auf.
Bei der üblichen Vorrichtung vermischen sich die Verschleißpartikel in der Reibungskupplung mit dem Schmieröl. Andererseits ist bei der Vorrichtung 11 dieser Ausführungsform das Schmiermittel in der zweiten Gehäusekammer K2 der Reibungskupplung 34 nicht vorhanden, und die zweite Gehäusekammer K2 ist von der ersten Gehäusekammer K1, in der Schmiermittel vorhanden ist, abgedichtet. Entsprechend vermischen sich die Verschleißpartikel der Reibungskupplung 34 nicht mit dem Schmieröl in der ersten Gehäusekammer K1.
Entsprechend wird bei der Vorrichtung 11 dieser Ausführungsform, bei der das Mitnahmedrehmoment entscheidend vermindert wird, eine ausgezeichnete Lebensdauer, verglichen mit der üblichen Vorrichtung erreicht.
Da die Viskosität des Schmieröls insbesondere bei niedriger Temperatur zunimmt, wird das Mitnahmedrehmoment aufgrund der Viskosität des Schmieröls erhöht. Bei der Vorrichtung 11 dieser Ausführungsform, bei der die Reibungskupplung 34 nicht dem Schmieröl ausgesetzt ist, ist somit der Einfluss des Mitnahmedrehmoments aufgrund der Umgebungstemperatur weitgehend ausgeschaltet.
Das Verhindern des Austritts des Schmieröls von der ersten Gehäusekammer K1 in die zweite Gehäusekammer K2 wird durch die einfache Konstruktion ermöglicht, in der die Dichtungsringe 42b, 43b und 44b vorgesehen sind.
Die Ringnuten 40 an beiden Gleitflächen S1 jeder Kupplungsscheibe 34a machen es leicht, die Berührungszone zwischen der inneren Kupplungsscheibe 34a und der äußeren Kupplungsscheibe 34b auf einen optimalen Wert einzustellen.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 9 bis 12 beschrieben, und zwar mit Herausstellung eines Unterschieds gegenüber der ersten Ausführungsform der 1 bis 8. Bei der zweiten Ausführungsform sind gleiche Bauteile wie bei der ersten Ausführungsform gemäß den 1 bis 8 mit gleichen Bezugszeichen mit Hinzufügen von 100 versehen.
Bei der in 1 gezeigten Vorrichtung 11 ist die erste Gehäusekammer K1, in der das Schmieröl vorhanden ist, von der zweiten Gehäusekammer K2, in der kein Schmieröl vorhanden ist, abgedichtet. Die Hauptkupplung 30c ist in der ersten Gehäusekammer K1 und die Reibungskupplung 34 in der zweiten Gehäusekammer K2 aufgenommen.
Dagegen ist bei dieser Ausführungsform, wie in 9 gezeigt, eine Hauptkupplung 130c und eine Reibungskupplung 134 mit Schmieröl versehen. In einer Vorrichtung 111 dieser Ausführungsform sind nämlich die Gehäusenuten 42a, 43a und 44a und die Dichtungsringe 42b, 43b und 44b der Vorrichtung 11 in 1 weggelassen, und die erste Gehäusekammer K1 und die zweite Gehäusekammer K2 sind voneinander nicht getrennt.
Eine äußere Umfangsfläche eines ersten Nockenteils 137 ist ein wenig von einer inneren Umfangsfläche eines Ankers 135 getrennt. Das Schmieröl befindet sich in einer einzigen Gehäusekammer, die von einem äußeren Gehäuse 130a, einer Innenwelle 130b und einem hinteren Gehäuse 131b umschlossen ist. Das Schmieröl schmiert die inneren und äußeren Kupplungsscheiben 132a und 132b der Hauptkupplung und eine innere Kupplungsscheibe 134a und eine äußere Kupplungsscheibe 134b der Reibungskupplung 134.
Die Reibungskupplung 134 umfasst eine innere Kupplungsscheibe 134a und zwei äußere Kupplungsscheiben 134b aus Eisen, die an beiden Seiten der inneren Kupplungsscheibe 134b angeordnet sind.
Wenn ein elektrischer Strom der elektromagnetischen Wicklung zugeführt wird, bildet ein Elektromagnet 133 ein magnetisches Feld L2, das durch ein Joch 136, ein hinteres Gehäuse 136b, die Reibungskupplung 134, einen Anker 135, die Reibungskupplung 134, das hintere Gehäuse 131b und das Joch 136 verläuft.
Wie in 10 und 11 gezeigt, sind eine Anzahl von Nuten M im Wesentlichen netzförmig durch Pressen auf beiden Gleitflächen S2 jeder äußeren Kupplungsscheibe 134b ausgebildet. Die Nuten M nehmen übermäßiges Schmieröl zwischen der inneren Kupplungsscheibe 134a und jeder gegenüberliegenden äußeren Kupplungsscheibe 134b auf. Beide Gleitflächen S1 der inneren Kupplungsscheibe 134a weisen eine Oberflächenrauigkeit (Rz) von etwa 13,5 µm auf, und die Gleitfläche S2 jeder äußeren Kupplungsscheibe 34b weist eine Oberflächenrauigkeit (Rz) von etwa 3,3 µm auf. Rz bedeutet zehn Punkt Höhenunregelmäßigkeiten (Zehn Punkte mittlerer Höhe).
Jede der Gleitflächen S1 ist dem Nitrieren oder Vergüten unterworfen worden.
Wie in 11 gezeigt, ist der dünne Kohlenstofffilm D in Diamantform auf jeder Gleitfläche S2 mittels einem bekannten Verfahren, wie z. B. dem CVD (chemische Aufdampfung), dem PVD (physikalische Ausdampfung) oder dem Ionenaufdampfverfahren aufgebracht. Die Dicke des dünnen Kohlenstofffilms D in Diamantform beträgt 3 µm, und die Oberflächenrauigkeit Rz des dünnen Kohlenstofffilms D in Diamantform liegt bei etwa 3,3 µm.
Im Folgenden sollen die Eigenschaften der Kupplungsvorrichtung 111 dieser Ausführungsform im Vergleich zu einer üblichen Kupplungsvorrichtung erläutert werden. Wie bei der üblichen Vorrichtung ist die Vorrichtung wie folgt aufgebaut. Die übliche Vorrichtung unterscheidet sich von der Vorrichtung 111 dieser Ausführungsform in dem Punkt, dass die beiden äußeren Kupplungsscheiben der Reibungskupplung bei der üblichen Vorrichtung dem Nitrieren unterworfen wurden, wohingegen der dünne Kohlenstofffilm D in Diamantform bei dem Vergleichsbeispiel aufgebracht ist. Bei der Reibungskupplung der üblichen Vorrichtung liegt die Oberflächenrauigkeit (Rz) der beiden Gleitflächen der inneren Kupplungsscheibe bei etwa 7,8 µm, und die Oberflächenrauigkeit (Rz) der Gleitfläche jeder äußeren Kupplungsscheibe bei etwa 3,8 µm. Die Drehmomentübertragungsfähigkeit der üblichen Vorrichtung wird als die gleiche wie bei der Vorrichtung 111 dieser Ausführungsform angenommen.
12 ist ein Diagramm zur Darstellung der Beziehungen zwischen der Anzahl der Eingriffszeiten und µ 100/µ 50 für die Vorrichtung 111 dieser Ausführungsform und der üblichen Vorrichtung. In dem Diagramm in 12 sind µ 100/µ 50 auf der vertikalen Achse und die Anzahl der Eingriffszeiten auf der horizontalen Achse aufgetragen. Die Anzahl der wiederholten Eingriffszeiten ist der numerische Wert, der jedes Mal gezählt wird, wenn benachbarte Kupplungsscheiben in der Reibungskupplung miteinander in Eingriff treten.
µ 100/µ 50 zeigt den Wert, den man durch Dividieren des Reibungskoeffizienten µ, den man erhält, wenn die Innenwelle sich mit einer Drehzahl v von 100 min^–1 (Upm) dreht, durch den Reibungskoeffizienten µ, den man erhält, wenn die gleiche Innenwelle mit einer Drehzahl v von 50 min^–1 (Upm) in den Zustand gedreht wird, wenn das äußere Gehäuse feststeht.
Die Tatsache, dass der Wert von µ 100/µ 50 1 oder mehr ist, bedeutet, dass je größer die Drehzahl v ist, um so größer der Reibungskoeffizient µ ist. D. h., dass die µ-v Eigenschaft eine positive Abhängigkeit von der Drehzahl hat oder einen positiven Gradienten aufweist. Wenn die µ-v Eigenschaft ein positiver Gradient ist, ist es allgemein bekannt, dass ein Vibrieren geeignet verhindert wird.
Das Vibrieren bedeutet ein Phänomen, bei dem z. B. selbst erregte Schwingungen aufgrund des Haftschlupfes an den Gleitabschnitten zwischen der inneren Kupplungsscheibe 134a und der äußeren Kupplungsscheibe 134b oder den Gleitabschnitten zwischen der inneren Kupplungsscheibe 132a und der äußeren Kupplungsscheibe 132b das ganze Fahrzeug mit der Kupplungsvorrichtung 111 beeinflussen.
Um den Haftschlupf zu vermindern, ist es wirksam, dass die Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten µ in Bezug auf die relative Drehzahl v zwischen den beiden benachbarten Kupplungsscheiben, nämlich die µ-v Eigenschaft ein positiver Gradient ist. Wenn die µ-v Eigenschaft ein positiver Gradient ist, beträgt dµ/dv 0 oder mehr.
Die zwischen den beiden benachbarten Kupplungsscheiben auftretende Reibungskraft setzt sich aus der Summe der Fluidreibungskraft (Scherwiderstandskraft des Ölfilms) und der Grenzreibungskraft (Reibungskraft aufgrund der Berührung der beiden Kupplungsscheiben) zusammen, und die Größe der Reibungskräfte pro Flächeneinheit weist die Beziehung der Fluidreibungskraft << der Grenzreibungskraft auf. Wenn die relative Drehzahl v größer wird, wird die Ausbildung des Ölfilms gefördert, und die Fluidreibungskraft nimmt zu, während die Grenzreibungskraft abnimmt. Wenn die Rauigkeit der Berührungsfläche der beiden Kupplungsscheiben groß ist, wird die Berührung der vorstehenden Abschnitte der beiden in Berührung stehenden Flächen beibehalten, auch wenn die relative Drehzahl v zunimmt. In diesem Fall wird die Abnahme der Grenzreibungskraft unterdrückt, die Zunahme der Fluidreibungskraft unterdrückt und die µ-v Eigenschaft neigt zu einem positiven Gradienten.
Da die Oberflächenrauigkeit jeder Kupplungsscheibe 132a, 132b, 134a und 134b abnimmt, tritt der Haftschlupf leichter auf. Da die Menge der Mischung der Verschleißpartikel, die von diesen Kupplungsscheiben 132a, 132b, 134a und 134b mit dem Schmieröl zunimmt, tritt der Haftschlupf leichter auf.
Wie in dem Diagramm in 12 gezeigt, wird bei der üblichen Vorrichtung, wenn die Eingriffsanzahl den Wert a1 überschreitet, der Wert von µ 100/µ 50 kleiner als 1, und es tritt ein Vibrieren auf. Das Vibrieren wird durch den Verschleiß der Kupplungsscheibe in der Reibungskupplung bewirkt. Das Auftreten des Vibrierens bedeutet, dass die Lebensdauer der Vorrichtung erreicht ist.
Bei der Vorrichtung 111 dieser Ausführungsform ist jedoch, wenn die Eingriffsanzahl a2 überschreitet, der Wert von µ 100/µ 50 kleiner als 1 und es tritt ein Vibrieren auf. Zu diesem Zeitpunkt ist die Lebensdauer der Vorrichtung 111 erreicht.
Wie aus dem Diagramm der oben beschriebenen 12 ersichtlich, ist bei der Vorrichtung dieser Ausführungsform mit den äußeren Kupplungsscheiben 134b, die den dünnen Kohlenstoff d in Diamantform aufweisen, die Eingriffsanzahl bis das Vibrieren auftritt, drei Mal höher oder mehr, verglichen mit der üblichen Vorrichtung. Die äußeren Kupplungsscheiben 134b dieser Ausführungsform verschleißen, verglichen mit den üblichen äußeren Kupplungsscheiben, weniger. Die innere Kupplungsscheibe 134a dieser Ausführungsform, die in Berührung mit dem dünnen Kohlenstofffilm d in Diamantform gleitet, verschleißt weniger, verglichen mit der üblichen inneren Kupplungsscheibe, die nicht in Berührung mit dem dünnen Kohlenstofffilm D in Diamantform gleitet. Dies liegt daran, dass der dünne Kohlenstofffilm D in Diamantform als ein festes Schmiermittel wirkt, dass den Verschleiß der inneren Kupplungsscheibe 134b unterdrückt.
Entsprechend wird bei dieser Ausführungsform die Lebensdauer der Kupplungsscheiben 134a und 134b entscheidend erhöht, und dadurch wird die Lebensdauer der Kupplungsvorrichtung 111 entscheidend erhöht.
Die im Wesentlichen netzförmige Nuten M, die auf den Gleitflächen S2 jeder äußeren Kupplungsscheibe 134b vorgesehen sind, machen es leicht, die Berührungszone zwischen der inneren Kupplungsscheibe 134a und der äußeren Kupplungsscheibe 134b auf einen optimalen Wert einzustellen. Die Nuten M nehmen übermäßiges Schmieröl zwischen den benachbarten Kupplungsscheiben 134a und 134b auf, um die Ausbildung eines Ölfilms zu unterdrücken. Hierdurch wird die Gleiteigenschaft der Kupplungsscheiben 134a und 134b verbessert, und die Verminderung des Mitnahmedrehmoments und die Verbesserung der Lebensdauer der Reibungskupplung 134 werden realisiert.
Für den Fachmann ist es ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung in anderen Formen verwirklicht werden kann, ohne sich vom Geist oder Umfang der Erfindung zu entfernen. Insbesondere soll darauf hingewiesen werden, dass die Erfindung in den folgenden Formen verwirklicht werden kann.
Bei der Kupplungsvorrichtung 11 der ersten Ausführungsform beträgt die Schmierölmenge im Inneren der ersten Gehäusekammer K1 80% des Volumens der ersten Gehäusekammer K1, es ist jedoch irgendeine Menge möglich, solange die Schmierung der Hauptkupplung 30c gewährleistet ist.
Die äußeren Kupplungsscheiben 34b und 134b in der ersten und der zweiten Ausführungsform und dem Erläuterungsbeispiel, auf denen der dünne Kohlenstofffilm D in Diamantform aufgebracht ist, können beim Kupplungsmechanismus vorgesehen sein, wie z. B. einer automatischen Getriebekupplung.
Bei der zweiten Ausführungsform sind die Nuten M im Wesentlichen netzförmig auf jede äußere Kupplungsscheibe 134b aufgebracht, es können jedoch die Nuten M weggelassen werden.
Die gleichen Nuten wie die Nuten M in der zweiten Ausführungsform Erläuterungsbeispiel können an den äußeren Kupplungsscheiben 34b der ersten Ausführungsform vorgesehen sein.
Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform und dem Erläuterungsbeispiel sind Ringnuten 40 an den inneren Kupplungsscheiben 34a und 134a vorgesehen, die jedoch ebenfalls entfallen können.
Bei der ersten Ausführungsform sind die äußeren Kupplungsscheiben 34b, auf die der dünne Kohlenstofffilm D in Diamantform aufgebracht ist, für die Reibungskupplung 34 geeignet. Der dünne Kohlenstofffilm D in Diamantform kann jedoch ohne Begrenzung auf mindestens eine Kupplungsscheibe 32a und 32b der Hauptkupplung 30c aufgebracht werden. Derartige Änderungen können ebenfalls bei der Kupplungsvorrichtung 111 der zweiten Ausführungsform vorgesehen sein.
Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform und dem Erläuterungsbeispiel ist der dünne Kohlenstofffilm D in Diamantform auf die äußere Kupplungsscheibe 34b und 134b aufgebracht, wobei jedoch ohne Begrenzung der dünne Kohlenstofffilm D in Diamantform ebenfalls auf die inneren Kupplungsscheiben 34a und 134a aufgebracht werden kann.
Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform und dem Erläuterungsbeispiel ist der dünne Kohlenstofffilm D in Diamantform auf die äußere Kupplungsscheibe 34b und 134b aufgebracht, und die inneren Kupplungsscheiben 34b und 134b sind dem Nitrieren oder dem Vergüten unterworfen worden. Ohne eine Begrenzung kann die Nitrieren oder das Vergüten ebenfalls für die äußeren Kupplungsscheiben 34b und 134b verwendet werden, und der dünne Kohlenstofffilm D in Diamantform kann auf die inneren Kupplungsscheiben 34a und 134a aufgebracht werden.
Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform und dem Erläuterungsbeispiel sind die inneren Kupplungsscheiben 34a und 134a einem Nitrieren oder einem Vergüten unterworfen worden, eine derartige Behandlung muss jedoch nicht vorliegen.
Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen dienen zur Erläuterung und sind nicht begrenzt und die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Einzelheiten begrenzt, sondern kann innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche verändert werden.
Eine Reibungskupplung hat eine Vielzahl von inneren Kupplungsscheiben aus Eisen und eine Vielzahl von äußeren Kupplungsscheiben aus Eisen. Beide der Kupplungsscheiben haben Gleitflächen, die miteinander in Reibeingriff stehen. Ein dünner diamantähnlicher Kohlenstofffilm, der als ein festes Schmiermittel dient, ist auf jeder der Gleitflächen der äußeren Kupplungsscheiben durch ein bekanntes Verfahren wie zum Beispiel das chemische Aufdampfverfahren ausgebildet. Die Gleitflächen der inneren Kupplungsscheiben werden einem bekannten Nitrieren oder Vergüten unterworfen. Eine Kupplungsvorrichtung hat einen Hilfskupplungsmechanismus mit der Reibungskupplung und einem elektromagnetischen Stellglied. Als Ergebnis ist die Reibungskupplung verschleißfest und die Kupplungsvorrichtung hat eine ausgezeichnete Lebensdauer.

Claims

Kupplungsscheibe (34b, 134b) aus Eisen mit einer Gleitfläche (S2) zum Berühren einer anderen Kupplungsscheibe (34a, 134a), dadurch gekennzeichnet, dass ein dünner diamantähnlicher Kohlenstofffilm (D) auf der Gleitfläche (S2) ausgebildet ist.
Reibungskupplung mit einer ersten Kupplungsscheibe (34b, 134b) aus Eisen mit einer ersten Gleitfläche (S2); und einer zweiten Kupplungsscheibe (34a, 134a) aus Eisen mit einer zweiten Gleitfläche (S1), die die erste Gleitfläche (S2) berührt, wobei die Kupplungsscheiben (34a, 134a, 34b, 134b) miteinander in Reibeingriff treten, um ein Drehmoment zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass ein dünner diamantähnlicher Kohlenstofffilm (D) auf der ersten Gleitfläche (S2) ausgebildet ist.
Reibungskupplung nach Anspruch 2, wobei die zweite Gleitfläche (S1) einem Nitrieren oder Vergüten unterworfen wird.
Reibungskupplung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die zweite Gleitfläche (S1) eine Vielzahl von Nuten (40) umfasst, die sich um die Drehachse der zweiten Kupplungsscheibe (34a, 134a) erstrecken.
Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die erste Gleitfläche (S2) im Wesentlichen netzförmige Nuten (M) umfasst.
Reibungskupplung nach Anspruch 2, wobei die Oberflächenrauigkeit der ersten Gleitfläche (S2), die den diamantähnlichen Kohlenstofffilm (D) darauf hat, kleiner als die der zweiten Gleitfläche (S1) ist, die keinen diamantähnlichen Kohlenstofffilm (D) hat.
Reibungskupplung nach Anspruch 2, wobei die Reibungskupplung Schmieröl ausgesetzt ist.
Kupplungsvorrichtung (111) mit einem ersten Drehteil (130a); einem zweiten Drehteil (130b), das relativ zu dem ersten Drehteil (130a) drehbar ist; einer Gehäusekammer, die zwischen dem ersten Drehteil (130a) und dem zweiten Drehteil (130b) definiert ist, wobei die Gehäusekammer mit Schmieröl gefüllt ist; und eine Vielzahl von Kupplungen (130c, 134), die in der Gehäusekammer angeordnet sind, wobei die Kupplungen (130c, 134) zur Übertragung eines Drehmoments zwischen dem ersten Drehteil (130a) und dem zweiten Drehteil (130b) zusammenwirken, und wobei zumindest eine der Kupplungen (130c, 134) eine Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 7 ist.
Kupplungsvorrichtung (111) nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl von Kupplungen (130c, 134) eine erste Kupplung (134) und eine zweite Kupplung (130c) umfasst, wobei zumindest eine davon die Reibungskupplung ist, wobei die zweite Kupplung (130c) zwischen den Drehteilen (130a, 130b) angeordnet ist, wobei ein Drehmoment zwischen den Drehteilen (130a, 130b) durch die zweite Kupplung (130c) übertragen wird, wobei die Kupplungsvorrichtung (111) weiter ein elektromagnetisches Stellglied (133, 135) zum Betätigen der ersten Kupplung (134) aufweist, wobei, wenn das elektromagnetische Stellglied (133, 135) die erste Kupplung (134) betätigt, die zweite Kupplung (130c) zur Übertragung eines Drehmoments zwischen den Drehteilen (130a, 130b) entsprechend der Bewegung der ersten Kupplung (134) betätigt wird.
Kupplungsvorrichtung (111) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein elektromagnetisches Stellglied (133, 135), das die Reibungskupplung (134) derart betätigt, dass die Kupplungsscheiben (134a, 134b) miteinander in Reibeingriff treten, wobei die Reibungskupplung (134) und das elektromagnetische Stellglied (133, 135) einen Hilfskupplungsmechanismus bilden, wobei die Kupplungen (130c, 134) eine Hauptkupplung (130c) umfassen, die zwischen den Drehteilen (130a, 130b) angeordnet ist, wobei ein Drehmoment durch die Hauptkupplung (130c) zwischen den Drehteilen (130a, 130b) übertragen wird, wobei ein Nockenmechanismus (130e) zwischen dem Hilfskupplungsmechanismus und der Hauptkupplung angeordnet ist, und wobei der Nockenmechanismus (130e) die Hauptkupplung (130c) in Abhängigkeit von einer Bewegung des Hilfskupplungsmechanismus betätigt.
Kupplungsvorrichtung (111) nach Anspruch 9 oder 10, wobei das elektromagnetische Stellglied (133, 135) einen Anker (135) und einen Elektromagneten (133) zur Betätigung des Ankers (135) umfasst.