DE69937081T2

DE69937081T2 - Kupplungsscheibe

Info

Publication number: DE69937081T2
Application number: DE69937081T
Authority: DE
Inventors: Sakai Chuo-ku Naoyuki; Suzuki Chuo-ku Kunihiko; Naoyuki Chuo-ku Kokubo; Hosokawa Chuo-ku Takashi; Suzuki Toyota-shi Hirokazu; Ikeda Toyota-shi Akihiko; Ohba Toyota-shi Mitsuru
Original assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2019-04-01
Also published as: US6158561A; DE69937081D1; EP0947720A2; EP0947720B1; EP0947720A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsscheibe, genauer gesagt auf eine Kupplungsscheibe, die für eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung verwendet wird, die in einem Allradantriebsfahrzeug eingebaut ist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 11.
Beschreibung des Stands der Technik:
Ein Beispiel einer Antriebskraftübertragungsvorrichtung ist in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 7-71563 offenbart. In dieser Veröffentlichung ist offenbart, dass eine Kupplung zwischen äußeren und inneren Drehbauteilen angeordnet ist, die relativ drehbar zueinander koaxial positioniert sind. Bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung wird ein Moment zwischen den äußeren und inneren Drehbauteilen übertragen, indem die Kupplung in Reibungseingriff gebracht wird.
Bei der in dieser Veröffentlichung offenbarten Antriebskraftübertragungsvorrichtung sind einander zugewandte Flächen von beiden inneren und äußeren Kupplungsscheiben, die die Kupplung ausbilden, als Reibungseingriffsfläche ausgebildet, die eine vorbestimmte Oberflächenrauigkeit besitzt, so dass das Moment zwischen den inneren und äußeren Drehbauteilen durch die Reibungseingriffskraft an der Reibungseingriffsfläche übertragen werden kann. Ferner wird ein Schmieröl zum Schmieren der Reibungseingriffsflächen, die in Gleitkontakt sind, dorthin zugeführt.
Bei der in der vorstehend erwähnten Veröffentlichung beschriebenen Antriebskraftübertragungsvorrichtung sind mehrere exzentrische Nuten an der Reibungseingriffsfläche von einer von den inneren und äußeren Kupplungsscheiben, die die Kupplung aufbauen, ausgebildet, während die andere von diesen flach ausgebildet ist. Bei solch einem Zustand kann die Abnahme eines Reibungskoeffizienten μ durch die Keilwirkung des Öls verhindert werden, um das Schmieröl bei einer minimalen Füllhöhe in jeder der exzentrischen Nuten zu halten.
Ferner ist bei der in der vorstehend erwähnten Veröffentlichung beschriebenen Antriebskraftübertragungsvorrichtung ein Abstand zwischen den benachbarten zwei exzentrischen Nuten, die an der Reibungseingriffsfläche von einer der Kupplungsscheiben ausgebildet sind, relativ breit ausgebildet. Im Falle, dass die exzentrische Nut relativ neu ist, ist es möglich, eine vorbestimmte Oberflächenrauigkeit an der Reibungseingriffsfläche beizubehalten, so dass das Schmieröl aufgrund der Oberflächenrauigkeit in dem Vertiefungsabschnitt gehalten wird. Infolgedessen können die Kupplungsscheiben bei dem konvexen Abschnitt angrenzend an den exzentrischen Nuten miteinander in Reibungseingriff gebracht werden. Jedoch werden die konvexen Abschnitte, die angrenzend an den exzentrischen Nuten liegen, aufgrund der Langzeitverwendung der Antriebskraftübertragungsvorrichtung spiegelartig abgeschliffen, so dass sich zwischen beiden Reibungseingriffsflächen der Ölfilm mit Leichtigkeit ausbildet. Infolgedessen ist es schwierig, die Kupplungsscheiben miteinander in Eingriff zu bringen.
Ferner wird bei einem Fall, dass die konkav-konvexe Form aufgrund der Oberflächenrauigkeit immer noch an der Reibungseingriffsfläche beibehalten wird, das Schmieröl in Raumabschnitten gehalten, die durch die konkav-konvexe Form an der Reibungseingriffsfläche ausgebildet sind. Bei diesem Zustand wird der Öldruck, der die Reibungseingriffsflächen voneinander trennt, aufgrund der Keilwirkung des Schmieröls erzeugt, das darin bei einem Abschnitt gehalten wird, bei dem sich die Raumabschnitte in einer Drehrichtung kreuzen, so dass der Reibungskoeffizient μ verringert wird. Deshalb wird die Funktion der Mehrscheibenkupplung verschlechtert.
Mit dieser Verschlechterung der Funktion in der Kupplung wird bei einem Fall, dass der Drehzahlunterschied zwischen beiden Kupplungsscheiben klein ist, die Momentübertragungseigenschaft eine negative Neigung, d.h., das Übertragungsmoment nimmt schrittweise ab, wenn der Drehzahlunterschied groß wird.
Ferner existiert zwischen beiden Kupplungsscheiben aufgrund der Verteilung der konkaven-konvexen Form an der Reibungseingriffsfläche ein Spalt. Bei solch einer Reibungskupplung der elektromagnetischen Art, wobei die Reibungskupplung durch die Wirkung einer magnetischen Kraft in Reibungseingriff gebracht wird, bewirkt der Spalt, dass die wirksame magnetische Kraft darauf abnimmt, so dass die Reibungseingriffskraft der Reibungskupplung abnimmt. Darüber hinaus bleibt der Spalt aufgrund der Verteilung einer Flachheit (Oberflächenrauigkeit) an jeder der Reibungskupplungen nicht konstant. Infolgedessen bewirkt die Spaltverteilung schrittweise diejenige Momentübertragungseigenschaft durch in der Reibungskupplung der elektromagnetischen Art.
Das Dokument EP-A-0 494 494 offenbart eine Kupplungsscheibe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 11.
Die US-A 4 727 974 offenbart eine elektromagnetische Kupplung mit einem Rotor und einer Ankerplatte mit verbesserten Reibungsflächen. Die Ankerplatte ist angeordnet, um dem Rotor mit einem vorbestimmten Axialspalt zugewandt zu sein. Der Rotor oder die Ankerplatte ist mit einer Kontaktfläche versehen, die spiralförmige konkave Abschnitte und Vorsprünge mit einem vorbestimmten Abstand enthält. Diese Fläche hat eine Metallbeschichtungsschicht, die eine Härte aufweist, die geringer ist, als diejenige der magnetischen Materialien, die den Rotor und die Ankerplatte ausbilden.
Die US-A-5 232 076 offenbart eine elektromagnetische Kupplung, die einen Rotor und einen Anker mit Gleitflächen aufweist. Ein Schneidprozess wird so an dem Rotor durchgeführt, dass der Gleitfläche des Rotors eine Flächenrauigkeit zwischen 3 bis 15 Rz gegeben wird. Der Abstand oder der exzentrische Betrag zwischen spiralförmig ausgebildeten Spuren, die durch den Schneidprozess ausgebildet werden, wird vorzugsweise zwischen 5 bis 10 mm eingestellt.
Die US-A-4 156 479 offenbart eine Scheibe für eine Scheibenbremse in einem Fahrzeug. Die Scheibe ist, an dem gesamten Flächenabschnitt von dieser, der den Belag berührt, mit einer Anzahl von kreisförmig hergestellten Ritzen versehen, oder in einigen anderen Fällen mit spiralförmigen Ritzen, die einen kleiner Abstand aufweisen und beinahe kreisförmig sind, wobei die Mitten der Ritzen bei dem Drehzentrum der Scheibe liegen. Die Ritzen werden geschliffen oder geschnitten, wobei sie eine Flächenrauigkeit von 2 Mikrometer oder mehr aufweisen, wobei sie in Zehnpunkthöhe genommen werden, d.h., bei einer durchschnittlichen Höhe bei wahllos gewählten zehn Punkten durch ISO R 468.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Folglich ist es eine Aufgabe der Erfindung die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Ansprüche 1 und 5 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Eine für eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung verwendete Kupplungsscheibe ist mit mehreren konvexen Erhebungen versehen, die parallel zueinander mit einem infinitesimalen Abstand an einer Reibungseingriffsfläche der Kupplungsscheibe umlaufend ausgebildet sind. Ferner wird eine Höhe der konvexen Erhebung gleich oder größer als 1 μm eingestellt und der Abstand der konvexen Erhebung ist gleich 275 μm eingestellt.
Mit diesem Aufbau wird die konvexe Erhebung immer noch beibehalten, selbst wenn die Antriebskraftübertragungsvorrichtung für eine lange Zeit verwendet wird, so dass die Ölschicht zwischen den Reibungseingriffsflächen der Antriebskraftübertragungsvorrichtung verhindert werden kann, wodurch die Momentübertragungseigenschaft verbessert werden kann.
Ferner sind die konvexen Erhebungen ringsum ausgebildet, so dass die Keilwirkung des Öls reduziert werden kann. Deshalb kann weiter verhindert werden, dass der Ölfilm ausgebildet wird. Des Weiteren wird die Schmierwirkung immer noch beibehalten, wobei minimal Schmieröl zwischen den konvexen Erhebungen gehalten wird. Bei einem Fall, bei dem dieser Aufbau bei einer Reibungskupplung der elektromagnetischen Art verwendet wird, kann die wirksame Magnetkraft geeignet wirken. Mit diesem Aufbau kann die Momentübertragungseigenschaft verbessert werden und eine Widerstandskraft gegen Flattern und ein Ansprechverhalten können auch verbessert werden. Infolgedessen kann das Abnutzungsmoment aufgrund der Viskosität des Ölfilms reduziert werden, so dass die Dauerhaltbarkeit verbessert werden kann.
Darüber hinaus sind an der Fläche der Kupplungsscheibe eine Stickstoffdiffusionsschicht, eine nitrierte Schicht und ein Oxidationsüberzug in deren Abfolge, d.h., ein Mehrschichtaufbau durch Durchführen eines Weichnitrierprozesses mittels Gas, eines Oxidationsprozesses und eines Abschreckprozesses an einem Substrat, das aus Stahl hergestellt ist. Deshalb kann die Widerstandskraft gegen Korrosion, Abnutzung und Ermüdung um ein Vielfaches erhöht werden, so dass verhindert werden kann, dass die Reibungseingriffsfläche spiegelartig geschliffen wird. Infolgedessen kann vermieden werden, dass das Übertragungsmoment zwischen beiden Kupplungsscheiben aufgrund der Spiegelartigkeit der Reibungseingriffsflächen verringert wird, so dass die Momentübertragungseigenschaft bei der Reibungskupplung der elektromagnetischen Art verbessert werden kann.
In diesem Fall ist der Mehrschichtaufbau an einer von den inneren und äußeren Kupplungsscheiben ausgebildet, wobei ein Härteunterschied dazwischen existiert. Infolgedessen wird das Übertragungsmoment aufgrund des Härteunterschieds groß. Ferner wird die magnetische Permeabilität in der Kupplungsscheibe mit dem Mehrschichtaufbau durch ihren Aufbau verringert. Jedoch wirkt die Verringerung bei der Magnetkraft, um den Einfluss bezüglich der Verteilung von Flachheit (Oberflächenrauigkeit) an der Kupplungsscheibe zu reduzieren, so dass es auch möglich ist, die Verteilung bei der Momentübertragungseigenschaft der Reibungskupplung der elektromagnetischen Art schrittweise zu reduzieren.
KURZBESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN
Verschiedene andere Aufgaben, Merkmale und viele der Begleitvorteile der Erfindung werden leicht verstanden werden, da dieselbe durch Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele besser verstanden wird, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, in denen:
1 ist eine allgemeine graphische Darstellung, die ein allradgetriebenes Fahrzeug zeigt, bei dem eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung eingebaut ist;
2 ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel einer Antriebskraftübertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
3 ist eine Vorderansicht, die eine innere Kupplungsscheibe einer Reibungskupplung zeigt, die einen Pilotkupplungsmechanismus bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung bildet;
4 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine Reibungseingriffsfläche der inneren Kupplungsscheibe zeigt;
5 ist ein Diagramm, das eine konkav-konkave Form an der Reibungseingriffsfläche zeigt;
6 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Verhältnis eines Reibungskoeffizienten in der Reibungskupplung und einer Oberflächenrauigkeit darstellt;
die 7(A) und 7(B) sind graphische Darstellungen, die die Momentübertragungseigenschaften des Übertragungsmoments bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung relativ zu dem Drehzahlunterschied als Parameter von der Oberflächenrauigkeit der inneren Kupplungsscheibe zeigt, bei der die Kurve A einen Fall darstellt, dass die konvexen Erhebungen an der Reibungseingriffsfläche der inneren Kupplungsscheibe ausgebildet sind und wobei die Kurve B einen Fall darstellt, dass keine konvexen Erhebungen darauf existieren;
die 8(A) und 8(B) sind graphische Darstellungen, die die Beziehung zwischen dem Verhältnis eines Reibungskoeffizienten in der Reibungskupplung und der Höhe der konvexen Erhebung und die Momentübertragungseigenschaften des Übertragungsmoments bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung relativ zu dem Drehzahlunterschied bei einem Fall zeigen, dass die Höhe einer konvexen Erhebung jeweils geändert wird;
Die 9(A) und 9(B) sind graphische Darstellungen, die die Beziehung zwischen dem Verhältnis eines Reibungskoeffizienten in der Reibungskupplung und der Tiefe des Nutabschnitts und die Momentübertragungseigenschaften des Übertragungsmoments bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung relativ zu dem Drehzahlunterschied bei einem Fall zeigen, dass die Tiefe eines Nutabschnitts jeweils geändert wird;
die 10(A) und 10(B) sind graphische Darstellungen, die die Beziehung zwischen dem Verhältnis von Reibungskoeffizient in der Reibungskupplung und dem Abstand von einer konvexen Erhebung zeigen, wobei die Momentübertragungseigenschaften des Übertragungsmoments bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung relativ zu dem Drehzahlunterschied bei einem Fall, dass der Abstand der konvexen Erhebung geändert wird, jeweils gezeigt werden.
die 11(A) und 11(B) sind graphische Darstellungen, die die Beziehung zwischen dem Abnutzungsmoment und der Oberflächenrauigkeit an der inneren Kupplung und die Momentübertragungseigenschaften des Abnutzungsmoment bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung relativ zu dem Drehzahlunterschied bei einem Fall zeigen, dass die Oberflächenrauigkeit an der inneren Kupplung jeweils geändert wird;
12 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Übertragungsmoment und dem Drehzahlunterschied bei Fällen, dass die Mehrschichtaufbauarten bei der inneren Kupplungsscheibe angewandt werden, und bei dem Fall einer herkömmlichen Kupplungsscheibe mit Bezug auf Haltbarkeitstests zeigt;
13 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der magnetischen Flussdichte, die in dem Pilotkupplungsmechanismus erzeugt wird, und der Magnetfeldintensität bei Fällen zeigt, dass die Einzelschicht- und Mehrfachschichtaufbauweisen jeweils bei der inneren Kupplungsscheibe angewandt werden; und
14 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Anziehungskraft durch einen Anker und der Flachheit (Oberflächenrauigkeit) der inneren Kupplungsscheibe bei Fällen zeigt, dass die Einzelschicht- und Mehrfachschichtaufbauweisen jeweils darauf angewandt werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
2 zeigt ein Beispiel einer Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10, bei der ein Reibungskupplungsmechanismus gemäß der Erfindung als konstruktives Bauteil eingebaut ist. Die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 ist an einem Allradfahrzeug (nachstehend als 4WD-Fahrzeug bezeichnet) befestigt, um eine Antriebskraft von einer Vorderradseite zu einer Hinterradseite zu übertragen, wie es in 1 gezeigt ist.
Bei dem 4WD-Fahrzeug ist ein Getriebe 21 zusammen mit einer Übersetzung, einer Übertragungseinrichtung und einem Frontdifferenzial ausgebildet, durch die die Antriebskraft von einer Maschine 22 zu beiden Achswellen 23a übertragen wird, wobei die rechten und linken Vorderräder 23b angetrieben werden können. Die Antriebskraft der Maschine 22 wird auch durch das Getriebe 21 zu einer Antriebswelle 24 übertragen, die mit einem Heckdifferenzial 25 durch die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 verbunden ist. Im Falle, dass die Antriebswelle 24 momentübertragbar mit dem Heckdifferenzial 25 verbunden ist, wird die Antriebskraft durch die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 zu dem Heckdifferenzial 25 übertragen. Anschließend wird die Antriebskraft von dem Heckdifferenzial 25 zu beiden Achswellen 26a übertragen, wobei linke und rechte Hinterräder 26b angetrieben werden können.
Die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 ist zusammen mit dem Heckdifferenzial 25 innerhalb eines Differenzialträgers 27 angeordnet, auf dem die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 gestützt wird. Ferner wird die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 durch einen Differenzialträger 27 gestützt. Wie es in 2 gezeigt ist, besteht die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 aus einem Außengehäuse 10a, das als ein äußeres Drehbauteil dient, einer Innenwelle 10b, die als ein inneres Drehbauteil wirkt, einem Hauptkupplungsmechanismus 10c, einem Pilotkupplungsmechanismus 10d und einem Nockenmechanismus 10e.
Das Außengehäuse 10a ist aus einem vorderen Gehäuse 11a in der Form einer zylindrischen Form, die einen Boden aufweist, und einem hinteren Gehäuse 11b aufgebaut, das mit dem vorderen Gehäuse 11a bei einem Öffnungsabschnitt eines hinteren Endes von diesem in Gewindeeingriff gebracht ist, dessen Öffnungsabschnitt durch die Innenwelle 10b verschlossen wird. Das vordere Gehäuse ist aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, die ein unmagnetisches Material ist, und das hintere Gehäuse ist aus Stahl hergestellt, welches ein magnetisches Material ist. Bei einem mittleren Abschnitt des hinteren Gehäuses 11b ist in dessen radialer Richtung ein zylindrische Bauteil 11b₁ angeordnet, das aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, welches einen zylindrischen unmagnetischen Abschnitt ausbildet.
Ein Gewindemutterbauteil 11c ist beweglich mit einem Schraubabschnitt in Eingriff gebracht, der an einem Außenumfangsabschnitt eines hinteren Endes des hinteren Gehäuses 11b ausgebildet ist. Das hintere Ende des vorderen Gehäuses 11a wird durch das Gewindemutterbauteil 11c so verschraubt, dass der Schraubabschnitt des vorderen Gehäuses 11a in Richtung demjenigen des hinteren Gehäuses 11b gedrängt wird, wobei es möglich ist, den Zwischenraum zwischen beiden Verschraubungsabschnitten der vorderen und hinteren Gehäuse 11a und 11b zu eliminieren.
Das Außengehäuse 10a ist drehbar an dem Differenzialträger 27 bei einem Außenumfangsabschnitt eines vorderen Endes des vorderen Gehäuses 11a gestützt und ist daran auch drehbar an einem Außenumfangsabschnitt eines hinteren Endes des hinteren Gehäuses 11b gestützt. Ferner ist der Endabschnitt des vorderen Gehäuses 11a momentübertragbar mit einem hinteren Endabschnitt der Antriebswelle 24 verbunden.
Die Innenwelle 10b ist in das vordere Gehäuse 11a eingeführt, um einen Mittelabschnitt des hinteren Gehäuses 11a fluidmäßig abzudichten. Ferner ist die innere Welle 10b drehbar mit den vorderen und hinteren Gehäusen 11a und 11b bei einem Zustand gestützt, bei dem verhindert wird, dass sie in einer axialen Richtung beweglich ist. Bei einem derartigen Zustand ist der obere Endabschnitt einer Antriebsritzelwelle 28 in die Innenwelle 10b eingeführt, um dazwischen momentübertragbar verbunden zu sein.
Der Hauptkupplungsmechanismus 10c, d.h., eine Reibungskupplung in der Form einer Nasslamellenart besteht aus einer Vielzahl an Kupplungsscheiben (innere Kupplungsscheiben 12a und äußere Kupplungsscheiben 12b) und ist bei der unteren Seite eines vorderen Gehäuses 11a angeordnet. Jede von den inneren Scheiben 12a, die die Reibungskupplung bilden, wird beweglich in der axialen Richtung zusammengebaut, um mit einem Außenumfangsabschnitt der inneren Welle 10b über Keilverzahnung in Eingriff gebracht zu sein. Ähnlich ist jede der äußeren Kupplungsscheiben 12b auch beweglich in der axialen Richtung zusammengebaut, wobei diese mit einem inneren Flächenabschnitt des vorderen Gehäuses 11a über Keilverzahnung in Eingriff gebracht sind. Die inneren und äußeren Scheiben 12a und 12b werden abwechselnd positioniert, um miteinander in Kontakt gebracht zu werden. Deshalb sind die inneren und äußeren Scheiben 12a und 12b miteinander in Reibungseingriff gebracht und beweglich in der axialen Richtung angeordnet, wobei sie jede für sich in einen freien Zustand gebracht werden.
Der Pilotkupplungsmechanismus 10d besteht aus einem Elektromagneten 13, einer Reibungskupplung 13 und einem Anker 15. Der Elektromagnet 13 ist zylindrisch ausgebildet und in eine zylindrische Vertiefung des hinteren Gehäuses 11b eingepasst, indem er an einem Joch 16 angebracht wird, welches an dem Differenzialträger 27 gestützt wird und drehbar um den Außenumfangsabschnitt des hinteren Endes des hinteren Gehäuses 11b gestützt ist.
Eine Reibungskupplung 14 der Nasslamellenart besteht aus Kupplungsscheiben gemäß der Erfindung. Jede der inneren Kupplungsscheiben 14a ist gleitbar in der axialen Richtung zusammengebaut, wobei sie mit einem Außenumfangsabschnitt eines ersten Nockenbauteils 17 eines Nockenmechanismus 10e (der nachstehend detailliert beschrieben wird) in Keileingriff gebracht ist. Ähnlich wird jede der äußeren Kupplungsscheiben 14b gleitbar in der axialen Richtung zusammengebaut, um in Keileingriff mit einem inneren Abschnitt des vorderen Gehäuses 11a zu sein. Die inneren und äußeren Scheiben 14a und 14b sind abwechselnd positioniert, wobei sie einander berühren können. Deshalb sind die inneren und äußeren Scheiben 14a und 14b miteinander in Reibungseingriff gebracht und in der axialen Richtung beweglich angeordnet, wodurch sie in einen freien Zustand voneinander gebracht werden können.
Der Anker 15, der zylindrisch ausgebildet ist, wird beweglich in der axialen Richtung zusammengebaut, um mit dem Innenabschnitt des vorderen Gehäuses 11a in Keileingriff zu sein, und ist bei einer Position angeordnet, die dem Elektromagneten 13 als Mittelteil der Reibungskupplung 14 zugewandt ist.
Wie es vorstehend über den Aufbau der Pilotkupplung 10d beschrieben ist, wird ein magnetischer Weg um den Elektromagneten 13 durch das Joch 16, das hintere Gehäuse 11b, die Reibungskupplung 14, den Anker 15, die Reibungskupplung 14, das hintere Gehäuse 11b und das Joch 16 hergestellt, indem der Elektromagnet 13 angeregt wird. Nebenbei ist es möglich, drei Betriebsarten auszuwählen, die nachstehend beschrieben werden, indem eine elektromagnetische Wicklung des Elektromagneten 13 durch einen Schalter elektrifizierend geändert wird. Der Schalter ist in der Nähe eines Fahrersitzes in einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs angeordnet und kann leicht durch den Fahrer betätigt werden. Ferner kann es möglich sein, den Schalter bei einem Fall wegzulassen, dass die Antriebskraftübertragungsvorrichtung an die nachstehend beschriebene zweite Betriebsart angepasst ist.
Der Nockenmechanismus 10e ist mit dem ersten Nockenbauteil 17, dem zweiten Nockenbauteil 18 und dem Nockenmitnehmer 19 aufgebaut. An den ersten und zweiten Nockenbauteilen 17 und 18 sind Nockennuten jeweils bei einem vorbestimmten Abstand an Nockenflächen ausgebildet, die einander zugewandt sind. Das erste Nockenbauteil 17 ist an dem Außenumfangsabschnitt der Innenwelle 10b drehbar in Eingriff gebracht und ist mit dem hinteren Gehäuse 11b drehbar gestützt, an dem der Außenumfangsabschnitt von jeder der inneren Kupplungsscheiben 14a der Reibungskupplung 14 in der axialen Richtung gleitbar in Eingriff gebracht ist.
Das zweite Nockenbauteil 18 ist mit der Innenwelle 10b in Keileingriff gebracht, um damit drehbar zu sein, und ist bei einer Position angeordnet, die der inneren Kupplungsscheibe 12a des Hauptkupplungsmechanismus 10c zugewandt ist. Der Nockenmitnehmer 19, der eine Kugelform aufweist, ist zwischen den Nockennuten angeordnet, die bei den Nockenflächen, die einander zugewandt sind, der ersten und zweiten Nockenbauteile 17 und 18 definiert sind.
Ferner ist bei einer Leitung 13a zum Zuführen eines Stroms zu der elektromagnetischen Wicklung des Elektromagneten 13 ihr oberer Abschnitt neben der elektromagnetischen Wicklung in ein Stützbauteil 16a eingetaucht, das aus einem synthetischen Kunststoff (Plastik) hergestellt ist und ist mit dem Joch 16 in Eingriff gebracht. Mit diesem Aufbau wird vermieden, dass die Leitung 13a mit dem Außengehäuse 10a, das ein Drehbauteil ist, in Berührung kommt, wobei verhindert wird, dass die Leitung 13a durch den Kontakt damit zerschnitten wird.
Bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 ist andererseits eine X-Ringdichtung zwischen der Innenwelle 10b und dem hinteren Gehäuse 11b vorgesehen und eine O-Ringdichtung ist zwischen den vorderen und hinteren Gehäusen 11a und 11b vorgesehen. Deshalb wird Schmieröl fluiddicht durch die X-Ring- und O-Ringdichtungen innerhalb eines Raumes gehalten, der durch die Innenwelle 10b und die vorderen und hinteren Gehäuse 11a und 11b definiert ist. Infolgedessen sind der Hauptkupplungsmechanismus 10c und der Pilotkupplungsmechanismus 10d immer in Schmieröl eingetaucht.
Wie es vorstehend aufgebaut ist, wenn der Strom nicht der elektromagnetischen Wicklung des Elektromagneten 13 zugeführt wird, der ein Teil des Pilotkupplungsmechanismus 10d ist, wird der magnetische Weg nicht hergestellt, so dass die Reibungskupplung 14 nicht in Eingriff gebracht werden kann. Bei solch einem Zustand befindet sich der Pilotkupplungsmechanismus 10d in einem betriebslosen Zustand, d.h., das erste Nockenbauteil 17, das Teil des Nockenmechanismus 10e ist, kann durch den Nockenmitnehmer 19 mit dem zweiten Nockenbauteil 18 gedreht werden, wobei der Hauptkupplungsmechanismus 10c in dem betriebslosen Zustand gehalten wird. Deshalb wird das Fahrzeug durch einen Vorderradantrieb, d.h., die erste Betriebsart, angetrieben.
Andererseits, im Falle, dass der Strom zu der elektromagnetischen Wicklung des Elektromagneten 13 zugeführt wird, da der Magnet in dem Pilotkupplungsmechanismus 10d hergestellt wird, wird der Anker 15 magnetisch in Richtung Elektromagnet 13 angezogen. In diesem Fall wird die Reibungskupplung 14 durch das Anziehen des Ankers 15 mit dem Elektromagneten 13 in Eingriff gebracht, so dass das erste Nockenbauteil 17 des Nockenmechanismus 10e mit dem vorderen Gehäuse 11a verbunden ist, wobei der Drehzahlunterschied zwischen den ersten und zweiten Nockenbauteilen 17 und 18 erzeugt wird. Als Ergebnis dieser Verbindung wird das zweite Nockenbauteil 18 durch den Nockenmitnehmer 19 in einer Abtrennrichtung von dem ersten Nockenbauteil 17, d.h., in Richtung links in 2 bewegt.
Und zwar, da das zweite Nockenbauteil 18 in Richtung Hauptkupplungsmechanismus 10c bewegt wird, wird der Hauptkupplungsmechanismus 10c damit in Übereinstimmung mit der Reibungseingriffskraft der Reibungskupplung 14 reibungsmäßig in Eingriff gebracht, wobei die Momentübertragung von dem Außengehäuse 10a zu der Innenwelle 10b ausgeführt wird. Deshalb wird ein Verbindungszustand zwischen der Antriebswelle 24 und der Antriebsritzelwelle 28 stetig von dem nicht verbundenen Zustand zu einem Direktverbindungszustand geändert. Dieser Verbindungszustand wird als die zweite Betriebsart bezeichnet. Bei der zweiten Betriebsart wird ein Antriebskraftverteilungsverhältnis steuerbar von 100:0 (Vorderradantriebszustand) in 50:50 (direkter Allradzustand) in Übereinstimmung mit dem Antriebszustand des Fahrzeugs geändert.
Bei einem Fall, dass der der elektromagnetischen Wicklung des Elektromagneten 13 zugeführte Strom auf einen vorbestimmten Wert erhöht wird, wird der Anker 15 weiter in Richtung Elektromagnet 13 angezogen, und zwar durch die Zunahme einer Anziehungskraft, so dass die Reibungseingriffskraft der Reibungskupplung 14 verstärkt wird, wodurch der Drehzahlunterschied zwischen den ersten und zweiten Nockenbauteilen 17 und 18 erhöht wird. Infolgedessen, da das zweite Nockenbauteil 18 ferner in Richtung Hauptkupplungsmechanismus 10c durch den Nockenmitnehmer 19 bewegt wird, wird die Hauptkupplung 10c infolgedessen in direkten Eingriff gebracht. Hier wird dieser Zustand als direkter Allradantrieb bezeichnet, der die Antriebswelle 24 mit der Antriebsritzelwelle 28 verbindet, d.h., als die dritte Betriebsart.
Somit wird bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 mit dem Zufuhrstrom zu der elektromagnetischen Wicklung, die den Elektromagneten 13 bildet, der magnetische Weg um das Joch 16, das den Elektromagneten 13 trägt, das hintere Gehäuse 11b, die Reibungskupplung 14, den Anker 15, die Reibungskupplung 14, das hintere Gehäuse 11b und das Joch 16, hergestellt. Deshalb wird der Anker 15 aufgrund magnetischer Induktion in Richtung Reibungskupplung 14 angezogen. Infolgedessen wird die Reibungskupplung 14 durch die Anziehungskraft des Ankers 15 darin in Reibungseingriff gebracht, so dass das Außengehäuse 10a durch den Reibungseingriff mit der Innenwelle 10b momentübertragungsverbunden ist. Bei diesem Zustand wird das Moment von dem Außengehäuse 10a zu der Innenwelle 10b in Übereinstimmung mit der Reibungseingriffskraft übertragen.
Bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 ist die innere Kupplungsscheibe 14a, die den Pilotkupplungsmechanismus 14 bildet, kreisförmig ausgebildet, wie es in 3 gezeigt ist, in der ein Keilabschnitt 14a₂ bei einem inneren Endabschnitt eines Scheibenkörpers 14a₁ ausgebildet ist, um mit dem Keilabschnitt des ersten Nockenbauteils 17 in Eingriff gebracht zu werden. Bei einem mittleren Abschnitt des Scheibenkörpers 14a₁ sind eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 14a₃ zum Verhindern eines Kurzschlusses des magnetischen Flusses umlaufend ausgebildet.
Nebenbei sind die äußeren Kupplungsscheiben 14b, die die Reibungskupplung 14 aufbauen, ähnlich zu der inneren Kupplungsscheibe 14a kreisförmig ausgebildet, bei der ein Keilabschnitt bei einem äußeren Ende eines Scheibenkörpers ausgebildet ist, um mit dem Keilabschnitt des vorderen Gehäuses 11a in Eingriff gebracht zu werden. An einem mittleren Abschnitt des Scheibenkörpers sind umlaufend eine Vielzahl an Durchdringungsöffnungen zum Verhindern des Kurzschlusses des magnetischen Flusses ausgebildet. Ferner ist eine Fläche beider innerer und äußerer Kupplungsscheiben 14a und 14b als Reibungseingriffsfläche mit einer vorbestimmten Oberflächenrauigkeit ausgebildet.
Bei der inneren Kupplungsscheibe 14a, wie es die 3 und 4 zeigen, sind konvexe Erhebungen 14a₄ mit einer winzigen Breite parallel zueinander mit einem infinitesimalen Abstand über der gesamten Reibungseingriffsfläche ausgebildet. Jede der konvexen Erhebungen 14a₄ ist koaxial in einer radialen Richtung angeordnet. Der Abstand h₂ ist auf einen vorbestimmten Wert von 275 μm unter einer Bedingung eingestellt, dass die Höhe h₁ der konvexen Erhebung 14a₄ nach dem Langzeitgebrauch der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 über 1 μm beibehalten wird. Ferner ergibt sich ein Bereich von 3 μm bis 20 μm für eine derartige Tiefe eines Vertiefungsabschnitts 14₅ , der relativ bei der gleichen Zeit ausgebildet wird, wenn die konvexe Erhebung 14a₄ ausgebildet wird.
Hierbei wird der Kontaktbereich zwischen den Reibungseingriffsflächen klein, wenn der Abstand h₂ der konvexen Erhebung 14a₄ groß wird, wobei es schwierig ist, einen Ölfilm zu erzeugen. Unter Berücksichtigung einer Reibungsabnutzung beim Langzeitgebrauch wird der Abstand h₂ auf 275 μm eingestellt. Beispielsweise bei einem Fall, dass die Oberflächenhärte des Scheibenkörpers 14a₁ Hv 500 ist, ist es angemessen, die Höhe h₁ der konvexen Erhebung 14a₄ auf größer als 4-5 μm einzustellen und es ist auch angemessen, den Abstand h₂ von dieser auf 275 μm einzustellen.
Es wird in Betracht gezogen, die Vertiefungsabschnitte 14a₅ durch eine Schneidbearbeitungstätigkeit mit einem Diamantschneidwerkzeug als eines von Verfahren zum Ausbilden einer Vielzahl der konvexen Erhebungen 14a₄ an der Reibungseingriffsfläche des Scheibenkörpers 14a₁ zu schneiden. Als Resultat der Schneidbearbeitungstätigkeit der Vertiefungsabschnitte 14a₅ wird die konvexe Erhebung 14a₄ relativ gegen den Vertiefungsabschnitt 14a₅ ausgebildet. Andererseits kann es angewandt werden, die konvexen Erhebungen 14a₄ durch eine Pressformtätigkeit als weiteres Verfahren auszubilden.
Als ein Beispiel zeigt 5 eine Oberflächenform der Kupplungsscheibe 14a bei einem Fall, dass die konvexe Erhöhung 14a₄ durch die zerspanende Bearbeitungstätigkeit mit dem Diamantschneidwerkzeug ausgebildet ist. Bei dieser zerspanenden Bearbeitungstätigkeit wird die konvexe Erhöhung 14a₄ relativ in einer Rückwärtsrichtung mit dem Vertiefungsabschnitt 14a₅ ausgebildet, so dass die zerspanende Bearbeitungstätigkeit mehrere Male wiederholt wird, wobei eine Vielzahl der konvexen Erhöhungen 14a₄ an der Reibungseingriffsfläche des Scheibenkörpers 14a₁ ausgebildet werden.
Andererseits, bei dem Fall, dass die konvexen Erhöhungen 14a₄ durch die Pressformtätigkeit ausgebildet werden, ist es angemessen, die konvexen Erhöhungen 14a₄ bei einem kleinen Abstand h₂ auszubilden, verglichen mit der zerspanenden Bearbeitungstätigkeit von diesen mit dem Diamantschneidwerkzeug. Und zwar kann ein Vorsprung zwischen Vertiefungsabschnitten 14a₅ als die konvexe Erhöhung 14a₄ erachtet werden, indem die Vertiefungsabschnitte 14a₅ mit kleinem Abstand ausgebildet werden. Nebenbei, selbst wenn die konvexen Erhöhungen 14a₄ durch die zerspanende Bearbeitungstätigkeit mit dem Diamantschneidwerkzeug ausgebildet werden, kann der Abstand h₂ von diesen im Allgemeinen gleich demjenigen von den konvexen Erhöhungen 14a₄ ausgebildet werden, die durch die Pressformtätigkeit ausgebildet werden.
Bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10, die vorstehend aufgebaut ist, wird jede der winzigen konvexen Erhöhungen 14a₄ umlaufend parallel zueinander mit infinitesimal kleinem Abstand an der Reibungseingriffsfläche der inneren Kupplungsscheibe 14a vorgesehen, die die Reibungskupplung 14 des Pilotkupplungsmechanismus 10d aufbaut. Mit diesem Aufbau wird jede der konvexen Erhebungen 14a₄ immer noch entgegen dem Langzeitgebrauch der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 beibehalten, so dass verhindert werden kann, dass die Ölschicht zwischen den beiden inneren und äußeren Kupplungsscheiben 14a und 14b ausgebildet wird.
Darüber hinaus, da jede der konvexen Erhebungen 14a₄ umflaufend ausgebildet ist, kann die Keilwirkung (der Effekt) im Öl nicht dazwischen erzeugt werden, wodurch die Ausbildung der Ölschicht weiter verhindert werden kann. Infolgedessen kann die Schmierwirkung mit dem erforderlichen minimalen Öl beibehalten werden. Ferner kann die aktive Magnetkraft bei dem Pilotkupplungsmechanismus 10d stabilisiert werden. An einer Fläche der äußeren Kupplungsscheibe 14b sind Schmiermittelnuten (nicht gezeigt) ausgebildet, so dass die Schmierung und Kühlung des Pilotkupplungsmechanismus 10d in einer guten Art und Weise durchgeführt werden kann.
Infolgedessen, da die Momentübertragungseigenschaften verbessert werden können, können die Haltbarkeit beim Flattern und das Ansprechverhalten auch verbessert werden. Ferner kann das Abnutzungsmoment durch die Zähflüssigkeit der Ölschicht verringert werden, so dass die Haltbarkeit weiter verbessert werden kann.
[Versuchsfall]
Es wird ein derartiger Einfluss betrachtet, der durch die Vielzahl der konvexen Erhebungen 14a₄ , die in 4 gezeigt sind, auf die Reibungseingriffskraft gegen die Reibungskupplung 14 wirken, die an der Reibungseingriffsfläche der inneren Kupplungsscheibe 14a ausgebildet sind, die die Reibungskupplung 14 des Pilotkupplungsmechanismus 10d bildet. Es wird ferner eine derartige Momentübertragungseigenschaft der in 2 gezeigten Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 betrachtet, bei der die gleiche Pilotkupplung darin eingebaut ist.
Die beanspruchte Erfindung ist in den Versuchsfällen 2 und 3 beschrieben.
[Versuchsfall 1]
Bei diesem Versuchsfall 1 ist die Oberflächenrauigkeit der inneren Kupplungsscheibe 14a, die die Reibungskupplung 14 bildet, auf die gleiche eingestellt, wie diejenige der äußeren Kupplungsscheibe 14b. Bei solch einem Zustand wird ein derartiges Verhältnis des Reibungskoeffizienten zwischen beiden Kupplungsscheiben 14a und 14b der Reibungskupplung 14 bei jeder von der Oberflächenrauigkeit und einer Momentübertragungseigenschaft bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 gemessen. Die 6, 7(A) und 7(B) zeigen graphische Darstellungen der gemessenen Ergebnisse.
Ferner sind die Höhe h₁, der Abstand h₂ und die Tiefe h₃ des Vertiefungsabschnitts 14a₅ jeweils auf 4 μm, 275 μm und 4 μm als die Versuchsbedingung bei den konvexen Erhebungen 14a₄ bei den inneren Kupplungsscheiben 14a eingestellt. Bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 ist die Schubkraft durch den Anker 15 des Pilotkupplungsmechanismus 10d auf 500 N eingestellt. Darüber hinaus stellt das Verhältnis des Reibungskoeffizienten in 6 das Verhältnis zwischen dem Reibungskoeffizienten (μ50rpm) bei dem Drehzahlunterschied 50 rpm und dem Reibungskoeffizienten (μ2rpm) bei dem Drehzahlunterschied 2 rpm dar, d.h., das Verhältnis (μ50rpm/μ2rpm).
Bei der graphischen Darstellung von 6 stellt die Kurve A einen Fall dar, dass eine Vielzahl der konvexen Erhöhungen 14a₄ an der Reibungseingriffsfläche ausgebildet ist und die Kurve B stellt einen Fall dar, dass keine Erhebungen 14a₄ darauf existieren. Wie es von 6 verstanden wird, existiert ein großer Unterschied aufgrund des Verhältnisses des Reibungskoeffizienten. Und zwar ist bei dem Fall, dass die konvexen Erhebungen 14a₄ an der Reibungseingriffsfläche existieren, es so gekennzeichnet, dass die Kurve A sich bei einem bestimmten Wert nicht ändert, der etwas größer als 1 bei dem Verhältnis des Reibungskoeffizienten ist, wo ein Bereich 1 bei der Oberflächenrauigkeit übersteigt. Andererseits, bei dem Fall, dass keine konvexe Erhebung 14a₄ an der Reibungseingriffsfläche existiert (d.h., die Kurve B), ändert sich das Verhältnis des Reibungskoeffizienten bei etwa 0,5, wo der Bereich der Oberflächenrauigkeit kleiner als 1 μm ist. Das Verhältnis des Reibungskoeffizienten nimmt dann schrittweise in Übereinstimmung mit der Zunahme der Oberflächenrauigkeit zu und es übersteigt 1 anschließend, wo der Bereich der Oberflächenrauigkeit 2 μm übersteigt. Infolgedessen wird es so verstanden, dass das Verhältnis des Reibungskoeffizienten sich ungewöhnlich in Übereinstimmung mit der Oberflächenrauigkeit ändert, wo keine konvexe Erhebung 14a₄ an der Reibungseingriffsfläche existiert (d.h., der Kurve B).
Die 7(A) zeigt die Beziehung zwischen dem Übertragungsmoment und dem Drehzahlunterschied bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 bei einem Fall, dass die konvexen Erhebungen 14a₄ an der inneren Kupplungsscheibe 14a ausgebildet sind. Bei dieser graphischen Darstellung stellen die Kurven A₁, A₂, A₃, A₄, A₅ und A₆ die Eigenschaften dar, bei denen die Oberflächenrauigkeit der Reibungseingriffsfläche jeweils auf 0,5 μm, 1 μm, 2 μm, 3 μm, 4 μm und 5 μm eingestellt sind. Ferner zeigt 7(B) die Beziehung zwischen dem Übertragungsmoment und dem Drehzahlunterschied bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 bei einem Fall, dass keine konvexe Erhebung 14a₄ an der inneren Kupplungsscheibe 14a existiert. Ähnlich stellen bei der graphischen Darstellung von 7(B) die Kurven B₁, B₂, B₃, B₄, B₅ und B₆ die Eigenschaften dar, bei denen die Oberflächenrauigkeit der Reibungseingriffsfläche jeweils auf 0,5 μm, 1 μm, 2 μm, 3 μm, 4 μm und 5 μm eingestellt sind.
Bezugnehmend auf die graphischen Darstellungen von 7(B) ist die Eigenschaft der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 so vorgesehen, dass das Übertragungsmoment bei dem kleinen Bereich des Drehzahlunterschieds einmal zackig abnimmt und dann schrittweise zunimmt, bei dem Fall, dass keine konvexe Erhebung 14a₄ an der inneren Kupplungsscheibe 14a der Reibungskupplung 14 existiert und dass die Oberflächenrauigkeit an den beiden inneren und äußeren Kupplungsscheiben 14a und 14b auf 1 μm oder weniger eingestellt ist. Im Gegensatz dazu, bezugnehmend auf die graphische Darstellung von 7(A), nimmt bei dem Fall, dass die konvexe Erhebung 14a₄ an der inneren Kupplungsscheibe 14a der Reibungskupplung 14 ausgebildet ist und dass die Oberflächenrauigkeit an den beiden inneren und äußeren Kupplungsscheiben 14a und 14b gleich oder weniger als 1 μm eingestellt ist, das Übertragungsmoment leicht ab, wenn der Drehzahlunterschied zunimmt. Bei dem gleichen Fall ändert sich das Übertragungsmoment bei einem im Allgemeinen konstanten Wert ohne Rücksicht auf den Drehzahlunterschied nicht, selbst wenn die Oberflächenrauigkeit an den beiden inneren und äußeren Kupplungsscheiben 14a und 14b 2 μm übersteigt.
Folglich kann die Momentübertragungseigenschaft bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 offensichtlich bei dem Fall verbessert werden, dass die konvexen Erhebungen 14a₄ an der inneren Kupplungsscheibe 14a so ausgebildet sind, dass es vorgesehen ist, dass die konvexen Erhebungen 14a₄ effektiv wirken.
(Versuchsfall 2)
Bei dem Versuchsfall 2 wird ein derartiger Effekt bei der Höhe h₁ der konvexen Erhebung 14a₄ betrachtet, die an der inneren Kupplungsscheibe 14a ausgebildet ist, die die Reibungskupplung 14a bildet. 8(A) zeigt das Versuchsergebnis hinsichtlich der Beziehung zwischen der Höhe h₁ der konvexen Erhebung 14a₄ und dem Verhältnis des Reibungskoeffizienten bei dem Fall, dass die Oberflächenrauigkeit der beiden inneren und äußeren Kupplungsscheiben 14a und 14b der Reibungskupplung 14 auf 1 μm eingestellt ist und dass der Abstand h₂ bei jeder konvexen Erhebung 14a₄ auf 275 μm eingestellt ist. Ferner zeigt 8(B) das Versuchsergebnis hinsichtlich der Beziehung zwischen dem Übertragungsmoment und dem Drehzahlunterschied bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 bei der gleichen Einstellung, wie bei der Messung in 8(A). Nebenbei sind die anderen Versuchsbedingungen die gleichen, wie diejenigen bei Versuchsfall 1.
Hier stellen bei 8(B) die Kurven B₁, B₂, B₃, B₄, B₅ und B₆ die Versuchseigenschaften dar, bei denen die Höhe h₁ der konvexen Erhebung 14a₄ jeweils auf 0 μm, 0,5 μm, 1 μm, 2 μm, 3 μm und 4 μm eingestellt ist.
Bezugnehmend auf 8(A) wird offensichtlich verstanden, dass sich das Verhältnis des Reibungskoeffizienten bei 1 bei dem Fall, dass die Höhe h₁ der konvexen Erhebung 14a₄ über zumindest 1 μm eingestellt ist, nicht geeignet ändert. Ferner wird offensichtlich verstanden, dass sich das Übertragungsmoment bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 einem allgemein konstanten Wert ohne Rücksicht auf den Drehzahlunterschied bei dem Fall, dass die Höhe h₁ der konvexen Erhebung 14a₄ auf größer als zumindest 1 μm eingestellt ist, nähert, wie es in 8(B) gezeigt ist. Deshalb kann die Momentübertragungseigenschaft bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 offensichtlich bei dem Fall verbessert werden, dass die Höhe h₁ der konvexen Erhebung 14a₄ auf größer als zumindest 1 μm eingestellt ist, so dass es vorgesehen ist, dass die konvexen Erhebungen 14a₄ effektiv wirken.
(Versuchsfall 3)
Bei dem Versuchsfall 3 wird ein derartiger Effekt bei dem Fall betrachtet, dass nur die Vertiefungsabschnitte 14a₅ anstelle der konvexen Erhebung 14a₄ an der inneren Kupplungsscheibe 14a ausgebildet sind, die Bestandteil der Reibungskupplung 14 ist. Die 9(A) zeigt das Versuchsergebnis hinsichtlich der Beziehung zwischen der Tiefe h₃ des Vertiefungsabschnitts 14a₅ und dem Verhältnis des Reibungskoeffizienten bei dem Fall, dass die Oberflächenrauigkeit von den beiden inneren und äußeren Kupplungsscheiben 14a und 14b der Reibungskupplung 14 auf 1 μm eingestellt ist und dass ein Abstand h₄ zwischen angrenzenden zwei Vertiefungsabschnitten 14a₅ auf 275 μm eingestellt ist. Ferner zeigt 9(B) das Versuchsergebnis hinsichtlich der Beziehung zwischen dem Übertragungsmoment und dem Drehzahlunterschied bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 bei der gleichen Einstellung, wie bei der Messung in 9(A). Nebenbei sind die anderen Versuchsbedingungen die gleichen, wie diejenigen bei dem Versuchsfall 1.
Hier stellen in 9(B) die Kurven B₁, B₂, B₃, B₄, B₅ und B₆ die Versuchseigenschaften dar, bei denen die Tiefe h₃ des Vertiefungsabschnitts 14a₅ jeweils auf 0 μm, 0,5 μm, 1 μm, 2 μm, 3 μm und 4 μm eingestellt ist.
Bezugnehmend auf 9(A) wird offensichtlich verstanden, dass das Verhältnis des Reibungskoeffizienten sich nicht auf einen im Allgemeinen konstanten Wert kleiner als 1 ohne Rücksicht auf die Tiefe h₃ des Vertiefungsabschnitts 14a₅ ändert, d.h. keine Wirkung wird durch die Tiefe h₃ des Vertiefungsabschnitts 14a₅ hervorgerufen. Ferner wird offensichtlich verstanden, dass keine Wirkung auf die Eigenschaft des Übertragungsmoments bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 wirkt, wie es in 9(B) gezeigt ist.
(Versuchsfall 4)
Bei dem Versuchsfall 4 wird ein derartiger Effekt hinsichtlich des Abstands h₂ zwischen den benachbarten zwei konvexen Erhebungen 14a₄ betrachtet, die an der inneren Kupplungsscheibe 14a ausgebildet sind, die Bestandteil der Reibungskupplung 14 ist. Die 10(A) zeigt das Versuchsergebnis hinsichtlich der Beziehung zwischen dem Abstand h₂ der konvexen Erhebung 14a₄ und dem Verhältnis des Reibungskoeffizienten bei dem Fall, dass die Oberflächenrauigkeit der beiden inneren und äußeren Kupplungsscheiben 14a und 14b der Reibungskupplung 14 auf 1 μm eingestellt ist und dass die Höhe h₁ der konvexen Erhebung 14a₄ auf 1 μm eingestellt ist. Ferner zeigt 10(B) das Versuchsergebnis hinsichtlich der Beziehung zwischen dem Übertragungsmoment und dem Drehzahlunterschied bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 bei der gleichen Einstellung, wie bei der Messung in 10(A). Nebenbei sind die anderen Versuchsbedingungen die gleichen, wie diejenigen bei dem Versuchsfall 1.
Hier stellen in 10(B) die Kurven B₁, B₂, B₃, B₄, B₅ und B₆ die Versuchseigenschaften dar, wobei der Abstand h₂ der konvexen Erhebung 14a₄ jeweils auf 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm und 600 μm eingestellt ist.
Bezugnehmend auf 10(A) wird offensichtlich verstanden, dass das Verhältnis des Reibungskoeffizienten schrittweise zunimmt, bis der Abstand h₂ der konvexen Erhebung 14a₄ 200 μm erreicht und dass er sich über 200 μm nicht geeignet bei 1 ändert. Ferner wird offensichtlich verstanden, dass das Übertragungsmoment bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 ein konstanter Wert wird, wo der Abstand h₂ der konvexen Erhebung 14a₄ 200 μm übersteigt, wie es in 10(B) gezeigt ist.
(Versuchsfall 5)
Bei dem Versuchsfall 4 wird eine derartige Wirkung hinsichtlich des Abnutzungsmoments aufgrund der konvexen Erhebungen 14a₄ betrachtet, die an der inneren Kupplungsscheibe 14a ausgebildet sind, aus denen die Reibungskupplung 14 aufgebaut ist. Die 11(A) zeigt das Versuchsergebnis hinsichtlich der Beziehung zwischen dem Abnutzungsmoment und der Oberflächenrauigkeit an den beiden inneren und äußeren Kupplungsscheiben 14a und 14b der Reibungskupplung 14, bei denen die Höhe h₁ der konvexen Erhebung 14a₄ auf 1 μm eingestellt ist und der Abstand h₂ von diesen auf 275 μm eingestellt ist. Ferner zeigt 11(B) das Versuchsergebnis hinsichtlich der Beziehung zwischen dem Übertragungsmoment und dem Drehzahlunterschied bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 bei der gleichen Einstellung, wie bei der Messung in 10(A). Nebenbei ist die Anziehungskraft des Ankers 15 bei diesem Versuchsfall bei dem Pilotkupplungsmechanismus 10d der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 auf 20 N eingestellt.
Hier, bei 11(A), stellen die Kurven A und B die Versuchseigenschaft darin dar, dass die konvexen Erhebungen 14a₄ jeweils an der Reibungseingriffsfläche der inneren Kupplungsscheibe 14a ausgebildet sind und dass keine konvexen Erhebung 14a₄ daran ausgebildet sind.
Ferner stellen die Kurven A₁, A₂ und A₃ in 11(B) die Versuchseigenschaft bei dem Fall dar, dass die Oberflächenrauigkeit auf 1 μm, 2 μm und 3 μm eingestellt ist, wobei die konvexen Erhebungen 14a₄ jeweils an der Reibungseingriffsfläche der inneren Kupplungsscheibe 14a ausgebildet sind. Ähnlich stellen die Kurven B₁, B₂ und B₃ die Versuchseigenschaft bei dem Fall dar, dass die Oberflächenrauigkeit auf 1 μm, 2 μm und 3 μm eingestellt ist, wobei jeweils keine konvexe Erhebung 14a₄ an der Reibungseingriffsfläche ausgebildet ist.
Bezugnehmend auf 11(A) wird offensichtlich von 11(B) verstanden, dass, ob die konvexen Erhebungen 14a₄ existieren oder nicht, der Reibungseingriff wirksam auf das Abnutzungsmoment in der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 wirkt. Und zwar bei dem Fall, dass die konvexen Erhebungen 14a₄ an dem Reibungseingriff existieren, nimmt das Abnutzungsmoment in großem Maße verglichen mit dem Fall ab, bei dem keine konvexe Erhebung 14a₄ daran ausgebildet ist.
(Abwandlung)
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die konvexen Erhebungen 14a₄ koaxial zueinander in Umfangsrichtung ausgebildet. Jedoch ist die Form der konvexen Erhebung 14a₄ nicht auf den radialen Abschnitt beschränkt. Beispielsweise kann umgesetzt werden, dass die konvexe Erhebung 14a₄ als Ellipse oder spiralförmig ausgebildet ist.
(Herstellungsverfahren)
Bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10 wird die innere Kupplungsscheibe 14a in der Reibungskupplung 14 des Pilotkupplungsmechanismus 10d in einer mehrschichtigen Art und Weise ausgebildet, die im Grunde durch ein Substrat gebildet wird, das aus Stahl hergestellt ist. Im Gegensatz dazu wird die äußere Kupplungsscheibe 14b in einer einschichtigen Art und Weise ausgebildet, die aus einem Substrat ausgebildet wird, das aus Stahl hergestellt ist. Ferner wird die Reibungseingriffsfläche an jeder der beiden inneren und äußeren Kupplungsscheiben 14a und 14b mit einer vorbestimmten Oberflächenrauigkeit ausgebildet.
Bei dem Mehrschichtaufbau der inneren Kupplungsscheibe 14a wird zuerst eine Stickstoffdiffusionsschicht an der Fläche des Substrats ausgebildet und dann wird eine nitrierte Schicht an der Fläche der Stickstoffdiffusionsschicht ausgebildet. Ferner wird ein Oxidationsüberzug an der Fläche der nitrierten Schicht ausgebildet und ein Gas-Nitrier-Oxidations-Abschreck-Prozess wird auf einen derartigen Mehrfachschichtaufbau durchgeführt.
Der Gas-Nitrier-Oxidations-Abschreck-Prozess wurde unlängst als Mehrschichtflächenprozess entwickelt und ist als der NITROTECH^®-Prozess bekannt (registriert für Lukas, Britisches Unternehmen).
Der NITROTECH^®-Prozess wird auf das Substrat der inneren Kupplungsscheibe 14a durchgeführt und ist der gleiche wie derjenige der äußeren Kupplungsscheibe 14b. Beispielsweise wird zuerst bei einem aus Stahl hergestellten Substrat ein derartiger Gas-Weichnitrierprozess durchgeführt, der in einer Stickstoffumgebung für ein oder zwei Stunden bei 500-600 Grad (°C) erhitzt wird. Anschließend wird der Oxidationsprozess bei dem Substrat der inneren Kupplungsscheibe 14a durchgeführt, bei dem die hohe Temperatur in einer Sauerstoffumgebung für eine kurze Zeit gehalten wird. Schließlich wird das Substrat der inneren Kupplungsscheibe 14a in einer Emulsion aus Wasser und Öl abgeschreckt. Als Folge dieses Prozesses wird der Mehrschichtaufbau der inneren Kupplungsscheibe 14a ausgebildet. Durch diesen NITROTECH^®-Prozess werden die Stickstoffdiffusionsschicht und die nitrierte Schicht mit einer ungefähren Dicke von 20-40 μm jeweils ausgebildet. Ferner wird der Oxidationsüberzug der inneren Kupplungsscheibe 14a mit einer ungefähren Dicke von 0,5-1,5 μm ausgebildet, so dass die Härte an ihrer Fläche durch den Abschreckprozess erhöht werden kann.
Bei der Reibungskupplung 14 von der vorstehend aufgebauten Pilotkupplungsscheibe 10d, wobei der Mehrschichtaufbau, der an die innere Kupplungsscheibe 14a angepasst ist, derjenige ist, der aus dem Oxidationsüberzug besteht, da die nitrierte Schicht und die Stickstoffdiffusionsschicht in dieser Abfolge von ihrer oberen Fläche angeordnet sind, kann eine Widerstandskraft gegenüber Korrosion, Abnutzung und Ermüdung um ein Vielfaches erhöht werden, wobei verhindert werden kann, dass die Reibungseingriffsfläche spiegelartig abgeschliffen wird.
12 zeigt die graphische Darstellung der Beziehung des Übertragungsmoments zwischen den inneren und äußeren Kupplungsscheiben 14a und 14b und dem Drehzahlunterschied dazwischen hinsichtlich des Einflusses des Mehrschichtaufbaus an der inneren Kupplungsscheibe 14a. Eine Kurve A stellt das Versuchsergebnis dar, wobei der Mehrschichtaufbau nicht an der inneren Kupplungsscheibe 14a ausgebildet ist, und zwar nachdem der Haltbarkeitstest daran ausgeführt wurde, d.h., bei der herkömmlichen Kupplungsscheibe. Eine Kurve B stellt das Versuchsergebnis dar, wobei der Mehrschichtaufbau an der inneren Kupplungsscheibe 14a ausgebildet ist, nachdem der Haltbarkeitstest daran ausgeführt wurde. Eine Kurve C stellt das Versuchsergebnis dar, wobei nur die konvexen Erhebungen 14a₄ ohne den Mehrschichtaufbau an der inneren Kupplungsscheibe 14a ausgebildet sind, bevor der Haltbarkeitstest daran ausgeführt wird. Wie es durch die Kurve B in 12 gezeigt ist, kann ein derartiger Abfall des Übertragungsmoments zwischen den inneren und äußeren Kupplungsscheiben 14a und 14b verhindert werden, der zu der Ölschichtkraft führt, die zwischen beiden Reibungseingriffsflächen aufgrund der Spiegelartigkeit der Reibungseingriffsfläche erzeugt wird. Deshalb ist es möglich, die Momentübertragungseigenschaft bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 10, bei der die Kupplungsscheibe 14a mit dem Mehrschichtaufbau ausgebildet ist, verglichen mit der herkömmlichen Kupplungsscheibe zu verbessern, die durch die Kurve A gezeigt wird.
In diesem Fall, da der Härteunterschied zwischen den inneren und äußeren Kupplungsscheiben 14a und 14b existiert, kann das Übertragungsmoment erhöht werden, wobei dies vorteilhaft für die Momentübertragungseigenschaften ist.
Ferner wird die magnetische Permeabilität in der inneren Kupplungsscheibe 14a aufgrund ihres Mehrschichtaufbaus verschlechtert und die Stärke der Magnetkraft wird auch leicht verschlechtert. Jedoch wirkt die Verschlechterung der Magnetkraft, um die Verteilung der Ebenheit (Oberflächenrauigkeit) an der inneren Kupplungsscheibe 14a so zu verringern, dass die Verteilung der Momentübertragungseigenschaft schrittweise auch bei der Reibungskupplung der elektromagnetischen Art verringert werden kann.
13 ist eine graphische Darstellung, die die graphische Darstellung der Beziehung zwischen der magnetischen Flussdichte und der magnetischen Feldstärke bei jedem Pilotkupplungsmechanismus 10d bei den Fällen zeigt, dass der Mehrschichtaufbau und der Einzelschichtaufbau jeweils an der Reibungseingriffsfläche der inneren Kupplungsscheibe 14a durchgeführt wird. Ferner zeigt 14 die graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Anziehungskraft durch den Anker 15 und der Ebenheit (Flächenrauigkeit) an der Kupplungsscheibe bei dem gleichen Fall.
Bei den graphischen Darstellungen, die in den 13 und 14 gezeigt sind, gibt der Graph A das Versuchsergebnis an, bei dem der Mehrschichtaufbau an der inneren Kupplungsscheibe 14a ausgebildet ist, während der Graph B das Versuchsergebnis angibt, bei dem der Einzelschichtaufbau daran ausgebildet ist. Wie es aus diesen Versuchsergebnissen offensichtlich verstanden wird, ist die magnetische Feldstärke bei dem Fall, dass der Mehrschichtaufbau an der inneren Kupplungsscheibe 14a ausgebildet ist, klein, so dass die Anziehungskraft gegen den Anker 15 klein ist, verglichen mit dem Fall, dass die Einzelschichtaufbau darauf durchgeführt ist (siehe die Kurve A in 13). Ferner ist die Änderung bei der Anziehungskraft relativ zu der Änderung der Ebenheit (Oberflächenrauigkeit) an der Reibungseingriffsfläche der Kupplungsscheibe klein. Dies bedeutet, dass die Verteilung der Momentübertragungseigenschaft bei dem Pilotkupplungsmechanismus 10d schrittweise klein wird.
Offensichtlich sind angesichts der vorstehenden Lehren zahlreiche Abwandlungen und Variationen der Erfindung möglich. Es versteht sich deshalb, dass innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche die Erfindung anders als hierin besonders beschrieben ausgeführt werden kann.

Claims

Kupplungsscheibe mit: einem Scheibenbauteil (14a1) mit einer Kupplungsreibungseingriffsfläche mit einer Oberflächenrauhigkeit von 1 μm; und einer Vielzahl umlaufender konvexer Erhebungen (14a4), die zueinander parallel an der Reibungseingriffsfläche ausgebildet sind, wobei jede der Erhebungen (14a4) eine Höhe (h1) aufweist, die auf zumindest 1μm eingestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die konvexen Erhebungen (14a4) beiderseits durch einen Abstand (h2) beabstandet sind, der 275 μm ist.
Kupplungsscheibe gemäß Anspruch 1, wobei eine Form der konvexen Erhebung die Form eines Kreises oder einer Ellipse annimmt.
Kupplungsscheibe gemäß Anspruch 1, wobei die konvexe Erhebung spiralförmig ausgebildet ist.
Kupplungsscheibe gemäß Anspruch 1, wobei die Kupplungsscheibe aus Stahl als ein Substrat ausgebildet ist, und ferner aufweist: eine Stickstoffdiffusionsschicht, die an der Kupplungsscheibe ausgebildet ist; eine nitrierte Schicht, die an der Stickstoffdiffusionsschicht ausgebildet ist; und einen Oxidationsüberzug, der an der nitrierten Schicht ausgebildet ist.
Kupplungsscheibe gemäß Anspruch 4, wobei die Stickstoffdiffusionsschicht, die nitrierte Schicht und der Oxidationsüberzug an dem Substrat ausgebildet werden, indem ein Weichnitrierprozess mittels Gas, ein Oxidationsprozess und ein Abschreckprozess durchgeführt werden.
Übertragungsvorrichtung mit einer Kupplungsscheibe gemäß Anspruch 1, wobei die Kupplungsscheibe entweder an innere oder äußere Kupplungsscheiben angepasst ist, die für die Antriebskraftübertragungsvorrichtung verwendet werden.
Übertragungsvorrichtung mit einer Kupplungsscheibe gemäß Anspruch 1, wobei die Kupplungsscheibe an eine von inneren und äußeren Kupplungsscheiben eines Pilotkupplungsmechanismus bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung angepasst ist.
Übertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei nur eine Stickstoffdiffusionsschicht an der anderen von den inneren und äußeren Kupplungsscheiben des Pilotkupplungsmechanismus bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung ausgebildet ist.
Kupplungsscheibe gemäß Anspruch 1, wobei die Breite der konvexen Erhebung ausgebildet ist, das sie winzig ist.
Übertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, ferner aufweisend: ein erstes Dichtungsringbauteil, das zwischen einem vorderen Gehäuse der Antriebskraftübertragungsvorrichtung und einem hinteren Gehäuse von dieser vorgesehen ist; und ein zweites Dichtungsbauteil, das zwischen einer inneren Welle der Antriebskraftübertragungsvorrichtung und dem hinteren Gehäuse von dieser vorgesehen ist; wobei der Pilotkupplungsmechanismus fluiddicht mit den ersten und zweiten Dichtungsringen in einem Raum angeordnet ist, der von den vorderen und hinteren Gehäusen und der inneren Welle definiert ist.
Kupplungsscheibe, die für eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung verwendet wird und aufweist: mehrere Vertiefungsabschnitt (14a5), die umfänglich parallel zueinander mit einem kleinen Abstand an einer Reibungseingriffsfläche der Kupplungsscheibe (14a) angeordnet sind, die eine Oberflächenrauhigkeit von 1 μm aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen benachbarten Vertiefungsabschnitten (14a5) 275 μm ist.