JPS63195425A

JPS63195425A - 流体摩擦クラッチ

Info

Publication number: JPS63195425A
Application number: JP63009749A
Authority: JP
Inventors: ヘルベルト・タウレーク; ハインツ・クライン
Original assignee: Viscodrive GmbH
Current assignee: GKN Viscodrive GmbH
Priority date: 1987-01-27
Filing date: 1988-01-21
Publication date: 1988-08-12
Anticipated expiration: 2009-07-20
Also published as: JPH0654133B2; FR2610052A1; IT1220450B; GB8801449D0; US4982808A; DE3702299C1; GB2200434A; IT8805108A0; FR2610052B1; GB2200434B

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ハウジングとして構成された第１クラッチ部
材と、シャフトとして構成された第２クラッチ部材と、
空転しないが軸線方向へ摺動自在なようキーみぞ結合に
よって第１．第２クラッチ部材に交互に結合された２組
のクラッチ板と、クラッチ板の半径方向長さにわたって
延びる開口と、残存の中空スペースを少くとも部分的に
満たす高粘性流体とを有する流体摩擦クラッチに関する
。

この種の流体摩擦クラッチの場合、クラッチ板の表面に
半径から外れたミゾを設けることは公知である（米国特
許第２．７４３．７９２号）。上記ミゾの役割は、クラ
ッチ板の間にある流体フィルムにポンプ作用を加え、か
くして、流体摩擦クラッチの内部スペースの冷却を改善
することにある。しかしながら、ミゾの構成によっては
、意図するポンプ作用は得られない。更に、クラッチの
回転トルク特性に対するミゾの影響が示されていない。

更に、少くとも１組のクラッチ板にスリットを設けるこ
とは、***公開第２．１３５．７９１号から公知である
。別の組のクラッチ板にはボアを配する。

スリットおよびボアは、相対運動時、熱流を改善し、か
くして、回転トルク特性を改善することを目的とする。

本発明の目的は、公知の流体摩擦クラッチに比してより
良い回転トルク伝達特性を有する流体摩擦クラッチを創
生ずることにある。

この目的は、本発明にもとづき、すべてのクラッチ板の
開口をスリットとして構成し、第１クラッチ部材に属す
るクラッチ板のスリットは上記クラッチ板の内縁から出
発させ、第２クラッチ部材に属するクラッチ板のスリッ
トは上記クラッチ板の外縁から出発させ、第１．第２ク
ラッチ部材のスリットに配したクラッチ板のスリットを
交差するよう延ばすことによって、達成される。

即ち、双方のクラッチ部材には、各組のクラッチ板が配
される。上記クラッチ板は、同一形状のスリットを有す
る。

半径方向へ開放したスリットを設けたことによって、流
体フィルムの剪断作用が向上され、従って、回転トルク
特性が改善される。更に、双方の組のクラッチ板のスリ
ットの軸線方向へ延びる交差範囲によって、高粘性流体
の軸線方向流れも改善されるので、クラッチが、クラッ
チ板が相互に当接して摩擦結合する、いわゆる、ハング
状態に迅速に移行する。

別の実施例にもとづき、双方の回転方向について異なる
回転トルク特性を達成でき、かくして、主回転方向とは
逆の回転方向について一方クラッチに類似の特性を達成
できる。

これは、クラッチ板の２種の配置によって達成される。

第１実施例の場合、第１または第２クラッチ部材に属し
動力駆動装置に駆動自在なよう結合された第１クラツチ
板は、半径方向へ回転軸線に近い端部から出発して半径
方向へ回転軸線から遠いスリット端まで、半径方向へ近
いスリット端を通る仮想半径からの円周方向距離が主回
転方向とは逆方向へ拡大するよう延設する。従って、第
１組のクラッチ板は、主回転方向とは逆方向へ延びるス
リットを有するクラッチ板である。上記クラッチ板は、
第１クラッチ部材に結合される。第２クラッチ部材は、
第１クラツチ板のスリットと交差するスリットを設けた
１組のクラッチ板を有する。即ち、この実施例の場合、
動力駆動装置は第１クラツチ板を介して行われる。

動力駆動装置によって第１または第２クラッチ部材に配
した第２クラツチ板を駆動する場合は、別の方法として
、第２または第１クラッチ部材の第１クラツチ板のスリ
ットは、半径方向へ回転軸線に近い端部から出発して半
径方向へ回転軸線から遠いスリット端まで、半径方向へ
近いスリット端を通る仮想半径からの円周方向距離が主
回転方向とは逆方向へ拡大するよう延設することができ
る。即ち、この場合、第１クラツチ板は、第１実施例の
配置とは逆に設置される。

即ち、駆動力の導入によって、回転方向に関する第１組
のクラッチ板のスリットの位置が決定される。

スリットの配置および上記スリットと交差する第２クラ
ツチ板のスリットの配置によって、第１クラツチ板が第
２クラツチ板よりも高速で回転する場合、第１．第２ク
ラツチ板のスリットの交点は回転軸線から半径方向へ遠
ざかる。かくして、伝達可能な駆動トルクが増大される
。交点内の流体部分は、半径方向へ、回転軸線までより
大きい半径上にあり、従って、より大きいトルクを伝達
できる。

しかしながら、第２組のクラッチ板が、第１組のクラッ
チ板よりも大きい回転数で回転した場合、第１．第２ク
ラツチ板のスリットの交点が、半径方向へ回転軸線へ向
かって移動する。かくして、交点にある流体部分の半径
が減少し、かくして、回転トルクも減少する。従って、
第２クラツチ板が高速で回転した場合、第１クラツチ板
には僅かな回転トルクを伝達できるにすぎない。即ち、
回転運動の導入および比較的緩速で回転する部材に対す
る相対運動の導入に応じて、異なるトルクが伝達される
。

この種の特性は、例えば、特に、通常は従動の車輪を駆
動するため、四輪駆動車に流体摩擦クラッチを使用する
場合、望ましい。即ち、流体摩擦クラッチは、−足部動
軸を第２軸に結合するため自動車の縦方向駆動ラインに
使用するのに適する。

従動軸が、タイヤと走路との間の十分なグリップ係数に
もとづき、最少のスリップで車を駆動する場合は、流体
摩擦クラッチの駆動側と従動側との間には回転数差は生
ぜず、即ち、回転トルクは別の軸に伝達されない。しか
しながら、−足部動軸の車輪が、過少のグリップ係数お
よび発生スリップにもとづき、流体摩擦クラッチ内に回
転トルクを生ずると直ちに、流体摩擦クラッチを介して
駆動装置に結合された軸が、車の牽引に参加する。

流体摩擦クラッチが、完全にまたは部分的に別の軸に回
転トルクを伝達する状態にあり、−足部動の前車軸の車
輪がブロッキングされる制動が行われた場合、流体摩擦
クラッチのフリーホイル作用にもとづき、後車軸の車輪
がもとにブロック状態に移行されて車が側方へずれるの
が防止される。

この場合、流体摩擦クラッチは、前車軸の過制動時に後
車軸のずれを防止する安全機能を果し、従って、高価な
一方クラッチ装置を附加する必要はない。

クラッチ板（特に、第１クラツチ板）のスリットは、仮
想半径に対して約５〜４５度の角度をなして真直ぐに延
びるよう構成するのが好ましい。

しかしながら、スリットを湾曲させることもできる。

第２クラツチ板のスリットは、半径方向へ延ばすのが好
ましいが、第１クラツチ板のスリットに対して鏡像対称
に構成することもできる。更に、第２クラツチ板のスリ
ットは、上記実施例とは異なる態様で傾斜または湾曲さ
せることができる。

本発明にもとづき、流体摩擦クラッチの好ましい使用分
野は、四輪駆動車の非定常駆動車輪の駆動である。

本発明の好ましい実施例を図面に示した。

第１図の流体摩擦クラッチは、本質的に、ハウジング２
と、ハウジング２に同軸に配置されたシャフト３とから
成る。ハウジング２０円筒形スリーブの内周面には、関
連のクラッチ板１１を空転しないようハウジング壁に結
合するための軸線方向歯列が設けである。このため、ス
リット板１１の周面には、対応する歯列が設けである。

シャフト３の外周面には、同じく、第２クラツチ板１２
のボアに設けた歯列を受容する歯列が設けである。

即ち、第１クラツチ板は、空転しないが軸線方向へ摺動
自在なようハウジング２に配してあり、第２クラツチ板
には、軸線方向へ摺動自在であるが空転しないようシャ
フト３に配しである。第１゜第２クラッチ板１１．１２
は、軸線方向へ交互に配置しである。ハウジング２の一
端は蓋２４で閉じである。更に、ハウジング２、蓋２４
およびシャフト３は、パツキン２５によって相互に密封
される。クラッチ板１１．１２によって占有されないハ
ウジング２の残存スペースには、高粘性流体が充填しで
ある。ハウジング２とシャフト３とから成るユニットは
、各クラッチ板１１．１２とともに回転軸線Ｘ−Ｘに関
して回転できる。所定の運転状態において、双方のクラ
ッチ板１１．１２の相対運動時の回転トルク伝達は流体
の剪断作用にもとづき行われる。しかしながら、クラッ
チ板１１．１２を相互に面接触させて、摩擦結合によっ
てトルクを伝達する運転状態も可能である。

第２〜第５図を参照して、各クラッチ板１１゜１２の構
成および相互配置を詳細に説明する。

以下の説明において、第１クラツチ板が、何れのクラッ
チ部材（即ち、ハウジング２またはシャフト３）に配し
であるかは問題ではない。第１クラツチ板１１の配置は
、特定の運転状態において、即ち、駆動されない第２ク
ラツチ１２の先行時に、僅かな回転トルクのみを作用さ
せた場合、回転トルクの導入に依存する。

第２図から明らかな如く、クラッチ板１１はハウジング
２に配してあり、このため、クラッチ板外縁１７には歯
列２３が設けである。すべての第１クラツチ板１１は、
ハウジング２の同一の周縁位置に配しである。第２図に
、主回転方向、即ち、ハウジング２から第１クラツチ板
１１を介して第２クラツチ板１２およびシャフト３に回
転トルクを伝達する駆動方向Ｎを示した。この場合、回
転軸線ｘ−Ｘのまわりに逆時計方向の回転運動が行われ
る。スリット１３は、内縁１５から回転軸線Ｘ−ｘから
離れる方向へ延びる。スリット１３は、内縁１５へ向か
って開放した半径方向内側端１９と、半径方向へ回転軸
線Ｘ−ｘから遠い端部２０とを有する。第２図の実施例
の場合、スリット１３は主回転方向Ｎとは逆方向へ傾斜
している。スリット１３は、回転軸線Ｘ−ｘから出発し
てスリットの半径方向内側端１９を通る仮想半径Ｒに対
して傾斜させて設けである。スリット１３０円周方向距
離Ｕは、半径Ｒから測定して、回転軸線Ｘ−Ｘからの距
離の増加とともに大きくなる。傾斜角αは５〜４５度で
あれば好ましい。

第２クラツチ板１２は、第２図から明らかな如く、第２
クラッチ部材としてのシャフト３に配しである。第２ク
ラッチ板１２０周縁には、第１クラツチ板１１の場合よ
りも多数のスリット１４が分布させて設けである。更に
、スリット１４は、半径方向へ延びており、即ち、回転
軸線Ｘ−Ｘから出発する半径Ｒ上にある。第２クラツチ
板１２は、内側縁１６の歯列２３によってシャフト３に
空転しないよう取付けることができる。スリット１４は
、第２クラツチ板１２り外側縁１８の方向へ開放してい
る。即ち、半径方向へ回転軸線Ｘ−Ｘから遠い方のスリ
ット端２２は、外側縁１８の方向へ開放しており、一方
、半径方向へ回転軸線ｘ−ｘに近い方のスリット端２１
は閉じている。

第１図に、第２．３図の第１クラツチ板１１および第２
クラツチ板１２の相互の関連性を示した。

第１クラツチ板１１を第２クラツチ板１２に対して矢印
Ｎの方向へ、即ち、逆時計方向へ相対運動すると、第１
クラツチ板１１のスリット１３と第２クラツチ板１２の
スリット１４との交差面は、回転とともに、回転軸線Ｘ
−Ｘに近い位置から半径方向へ遠い位置へ移行し、即ち
、内側から外側へ移行する。相対運動時に上記双方のス
リットの重畳範囲にある高粘性流体部分は、対応して外
方へ駆動され、対応して、上記流体部分に関する有効半
径もおおきくなり、従って、第１クラツチ板１１から第
２クラツチ板１２へ伝達されるトルクが大きくなる。し
かしながら、第２クラツチ板１２が主回転方向Ｎへ第１
クラツチ板１１よりも先行した場合、重畳範囲は、半径
方向外側位置から半径方向内側位置に移行し、即ち、重
畳範囲にある流体は、半径方向内方へ駆動されるので、
回転軸線Ｘ−ｘを基準とする半径が、スリット１４とス
リット１３との重畳範囲において減少し、従って、伝達
可能なトルクが最小値に減少される。更に、要約して、
第１クラツチ板１１が主回転方向Ｎへ第２クラツチ板１
２よりも先行した場合、第２クラツチ板１２が第１クラ
ツチ板１１に対して先行した状態よりも大きい回転トル
クを第１クラツチ板１１から第２クラツチ板１２に伝達
できると云える。従って、フリーホイル効果が得られ、
第２クラツチ板１２が第１クラツチ板１１を追越しても
、駆動装置にマイナスの影響を与えるトルクが生ずるこ
とはない。

例えば、シャフト３を介して主駆動を行うようシャフト
３に駆動される第１クラツチ板１１に配し、駆動される
第２結合部材をハウジングとして構成すれば、別の方向
に関して同一の作用を達成できる。この場合、第１クラ
ツチ板１１の内縁１５に、上記クラッチ板をシャフト３
の対応する歯列に空転しないよう取付けるための歯列２
３が設けである。第１クラツチ板１１の周縁に分布させ
て設けたスリット１３は、外縁１７へ向かって開放して
おり、即ち、回転軸線ｘ−Ｘから遠い端部２０は、第１
クラツチ板１１の外縁１７を切る。回転軸線Ｘ−ｘに近
いスリット端１９は閉じである。

スリット１３は、閉じたスリット端、即ち、半径方向へ
回転軸線ｘ−ｘに近いスリット端１９を通る仮想半径Ｒ
に対して主回転方向Ｎとは逆方向へ傾斜している。主回
転方向Ｎとは逆方向の距離Ｕは、回転軸線Ｘ−ｘから半
径方向への距離が大きくなるとともに増大する。第１ク
ラツチ板１１の第４図の実施例の場合、第２スリツト板
１２には、同じく、半径方向へ延びるスリット１４を設
ける。

この場合、しかしながら、スリット１４の開放端は内縁
へ向く。第２クラツチ板１２は、歯列を備えた外縁１８
によってハウジング２に受容される。

第１クラツチ板１１を主回転方向へ駆動すると、半径方
向へ延びるスリットと第１クラツチ板１１のスリット１
３との間の交差範囲が、回転トルク増大のため半径方向
外方へ移行する。第２クラツチ板の半径方向スリットが
先行した場合、上記重畳範囲が半径方向内方へ移動し、
従って、回転トルクが減少し、フリーホイルに近い効果
が得られる。

第６，７図に、本発明に係る流体摩擦クラッチの組込方
式を示した。まず、第６図について説明する。

第６図に示した実施例は、前輪６を駆動する自動車であ
る。車輪６と地面との間の摩擦係数が減少してスリップ
が生じた場合、流体摩擦クラッチ１を介して後輪７を接
続できる。側方シャフト２６は、トランスミッション９
およびこれに接続された差動装置を介してエンジン８に
よって駆動される。後車軸５の車輪７は、トランスミッ
ション９の第２出力、流体クラッチ１、縦シヤフト１０
、差動装置２８および側方シャフト２７を介して駆動さ
れる。摩擦係数の大きい走路を走行する場合、即ち、直
接に駆動される前輪６のスリップが無視できる場合、有
意な回転数差は現れず、流体摩擦クラッチ１は、直接に
は駆動されない後輪７に回転トルクを伝達しない。しか
しながら、直接に駆動される車輪６が、走路の摩擦係数
が小さいため、大きく、スリップすると直ちに、流体摩
擦クラッチ１内に回転数差が生じ、その結果、例えば、
第１クラツチ板１１が第２クラツチ板１２よりも先行し
、双方のクラッチの間に回転トルクが生ずる。

かくして、直接には駆動されない車輪７を含む車軸が駆
動ラインに組込まれ、車は、四輪駆動で前進する。例え
ば、前輪６が強く制動されてブロックされた場合、流体
摩擦クラッチ１が、後輪７が前輪６を間接的に駆動する
のを阻止する。即ち、前輪６がブロックされた場合も後
輪７の回転を可能とするフリーホイル効果が達成される
。

第７図の実施例の場合、流体摩擦クラッチ１は後車軸に
組込んである。この実施例の場合、流体摩擦クラッチ１
は、同時に従来の差動装置の役割を果し、即ち、カーブ
走行時に車輪７の行路差を補償する。このため、各車輪
７には、アングルドライブの意味においてピニオンおよ
びカサ歯車から入力端にエネルギを受ける流体クラッチ
ｌを設けるか、３組のクラッチ板、即ち、１組の第１ク
ラツチ板１１および２組の第２クラツチ板１２あるいは
２組の第１クラツチ板１１および１組の第２クラツチ板
１２を有する流体摩擦クラッチ１を設ける。この場合、
１組のクラッチ板は、縦シヤフト１０に駆動結合され、
一方、別の２組のクラッチ板は、双方の後輪７の側方シ
ャフト２７と作用結合する。第６図の実施例と同様、フ
リーホイル作用が得られる。

以下に本発明による有利な実施の態様を列記する。

（１）第１また第２クラッチ部材（２または３）に属し
動力駆動装置（８）に駆動自在なよう結合された第１ク
ラツチ板（１１）のスリン）　（１３）が、半径方向へ
回転軸線（Ｘ）に近い端部（１９）から出発して半径方
向へ回転軸線（Ｘ）から遠いスリット端（２０）まで、
半径方向へ近いスリット端（１９）を通る仮想半径（Ｒ
）からの円周方向距離（Ｕ）が主回転方向（Ｎ）とは逆
方向へ拡大するよう延設しであることを特徴とする特許
請求の範囲に記載の流体摩擦クラッチ。

（２）第１または第２クラッチ部材（２または３）に属
し動力駆動装置（８）に駆動自在なよう結合された第２
クツシヨン板（１２）を駆動する場合は、第２または第
１クラッチ部材（３または２〉の第１クラツチ板（１１
）のスリット（１３）が、半径方向へ回転軸線（Ｘ）に
近い端部（Ｘ）から出発して半径方向へ回転軸線（Ｘ）
から遠いスリット端（２０）まで半径方向へ近いスリッ
ト端（１９）を通る仮想半径（Ｒ）からの円周方向距離
（Ｕ）が主回転方向（Ｎ）とは逆方向へ拡大するよう延
設しであることを特徴とする特許請求の範囲に記載の流
体摩擦クラッチ。

（３）クラッチ板（１１）のスリット（１３）が、仮想
半径（Ｒ）に対して約５°〜４５°の角度をなして真直
ぐに延びることを特徴とする前項（１）または（２）に
記載の流体摩擦クラッチ。

（４）クラッチ板（１１，１２）のスリットが湾曲して
延びていることを特徴とする前項（１）または（２）に
記載の流体摩擦クラッチ。

（５）第２クラツチ板（１２）のスリン）　（１４）が
半径方向へ延びていることを特徴とする前項（１）また
は（２）に記載の流体摩擦クラッチ。

（６）第２クラツチ板（１２）のスリット（１４）が、
第１クラツチ板（１１）のスリット（１３）に対して鏡
像対称に延びていることを特徴とする全比つ（３）また
は（４）に記載の流体摩擦クラッチ。

（７）自動車の非定常に駆動される車輪を駆動するため
使用することを特徴とする特許請求の範囲に記載の流体
摩擦クラッチ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、流体摩擦クラッチの縦断面図、第２図は、傾
斜したスリットを備え外面で嵌装される第１クラツチ板
の図面、第３図は、半径方向スリットを備え内面で嵌装
される第２クラツチ板の図面、第４図は、第２図とは逆
方向へ延びるスリットを備え内面で嵌装される第１クラ
ツチ板の図面、第５図は、第２，３図の第１．第２クラ
ツチ板の相互配置を示す図面、第６図は、自動車の２つ
の車軸の間に本発明に係る流体摩擦クラッチを配置した
実施例の略図、第７図は、１つの車軸の車輪の間に流体
摩擦クラッチを配置した実施例の略図である。１・・・流体摩擦クラッチ、２・・・ハウジング（第１
クラッチ部材）、３・・・シャフト　（第２クラッチ部
材）、４・・・前車軸、５・・・後車軸、６・・・前輪
、７・・・後輪、８・・・エンジン、９・・・トランス
ミッション、１０・・・縦シヤフト、１１・・・第１ク
ラツチ板、１２・・・第２クラツチ板、１３・・・第１
クラツチ板のスリット、１４・・・第２クラツチ板のス
リット、１５・・・第１スリツト板の内縁、１６・・・
第２スリツト板の内縁、１７・・・第１スリツト板の外
縁、１８・・・第２スリツト板の外縁、１９・・・第１
クラツチ板のスリットの回転軸線に近い端部、２０・・
・第１クラツチ板のスリットの回転軸線から遠い端部、
２１・・・第２クラツチ板のスリットの回転軸線に近い
端部、２２・・・第２クラツチ板のスリットの回転軸線
から遠い端部、２３・・・歯列、２４川蓋、２５・・・
パツキン、２６・・・前部側方シャフト、２７・・・後
部側方シャフト、２８・・・差動装置、Ｘ−Ｘ・・・回
転軸線、Ｒ・・・半径、Ｎ・・・主回転方向、Ｕ・・・
円周方向距離、α・・・傾斜角。第　　１　　図第４図第　　５　　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ハウジングとして構成された第１クラッチ部材と
、シャフトとして構成された第２クラッチ部材と、空転
しないが軸線方向へ摺動自在なようキーみぞ結合によつ
て第１、第２クラッチ部材に交互に結合された２組のク
ラッチ板と、クラッチ板の半径方向長さにわたつて延び
る開口と、残存の中空スペースを少なくとも部分的に満
たす高粘性流体とを有する流体摩擦クラッチにおいて、
すべてのクラッチ板（１１、１２）の開口が、スリット
（１３、１４）として構成してあり、第１クラッチ部材
（２）に属するクラッチ板（１１または１２）のスリッ
ト（１３）は、上記クラッチ板の内縁（１５または１６
）から出発しており、第２クラッチ部材（３）に属する
クラッチ板（１１または１２）のスリットは、上記クラ
ッチ板の外縁（１７または１８）から出発しており、第
１、第２クラッチ部材（２、３）に配したクラッチ板（
１１、１２）のスリット（１３、１４）が、交差して延
びていることを特徴とする流体摩擦クラッチ。