JP2005530970A - トルク伝達装置 - Google Patents

Abstract

本発明はトルク伝達装置に関し、トルコ伝達装置がトルクコンバーターを備え、かつポンプ羽根車、タービン羽根車及び、必要に応じて案内羽根車、並びにロックアップクラッチを含んでおり、ロックアップクラッチが、ケーシング（６）若しくはポンプ羽根車（１０）に力伝達可能に結合されたフランジ（１９）を含んでおり、フランジがポンプ羽根車（１０）とタービン羽根車（９）との間に配置されていて、第１のクラッチ（２７）を用いてタービン羽根車（９）に摩擦結合されるようになっている。

Description

本発明は、特に自動車のためのトルク伝達装置であって、流体継ぎ手、例えばフェティンガー・クラッチ若しくはトルクコンバーターを備え、かつ、駆動ユニットの駆動軸に相対回動不能に結合された少なくとも１つのポンプ羽根車、駆動すべき系の入力軸に相対回動不能に結合された少なくとも１つのタービン羽根車及び、必要に応じてポンプ羽根車とタービン羽根車との間に配置された少なくとも１つの案内羽根車、少なくともポンプ羽根車及びタービン羽根車の受容のためのケーシング、並びにロックアップクラッチを含んでおり、ロックアップクラッチがポンプ羽根車とタービン羽根車とを互いに相対回動不能に連結できるようになっている形式のものに関する。

前記形式のトルク伝達装置は、特に自動変速機のために知られている。本発明の課題は、この種の装置の緩衝作用を改善すると共に、回転慣性及び重量を従来技術のトルク伝達装置の回転慣性及び重量に匹敵するものにし、寸法、特に軸線方向の長さが従来技術のトルク伝達装置のものを上回らないようにすることである。

前記課題を解決するために本発明に基づくトルク伝達装置では、ロックアップクラッチは、ケーシング若しくはポンプ羽根車に力伝達可能に結合されたフランジを含んでおり、該フランジはポンプ羽根車とタービン羽根車との間に配置されていて、第１のクラッチを用いて摩擦接続的にタービン羽根車に結合されるようになっている。ここで力伝達可能な結合は直接的な結合のほかに、別のエレメント、特にばね弾性的なエレメントを介して行われる結合をも意味する。別のエレメントは剛性的なものでもよい。フランジは有利には環状に形成されているものの、中断されたフランジも考えられる。フランジは軸線方向でタービン羽根車とポンプ羽根車との間に配置されている。フランジとタービン羽根車との間の摩擦接続的な結合、即ち摩擦結合は、第１の運転状態で両方の部材が所定の限界モーメントまで互いにほぼ相対回動不能に結合されており、第２の状態で両方の部材が互いに自由に回動可能であることを意味している。

本発明に基づくトルク伝達装置の実施態様では、フランジは、ケーシングに結合されたねじり振動減衰器に配置されている。ねじり振動減衰器はケーシングに対する、ばね力を介したフランジの運動を可能にするものである。

トルク伝達装置の有利な実施態様では、トルク伝達装置はさらに、断ち継ぎ可能な第３のクラッチを含んでおり、該クラッチによってポンプ羽根車は入力軸から遮断されるようになっており、この場合にポンプ羽根車は第３のクラッチの開きに際して入力軸に対して相対的に移動されるようになっている。断ち継ぎ可能な第３のクラッチは、有利にはポンプ羽根車とケーシングとの間に位置している。

トルク伝達装置の別の実施態様では、トルク伝達装置は、断ち継ぎ可能な第２のクラッチを含んでおり、該クラッチによってポンプ羽根車はフランジに相対回動不能に接続されるようになっている。これによってポンプ羽根車は減衰装置のばね作用に抗してケーシングに結合される。

第３のクラッチを用いることによって、ポンプ羽根車を入力軸から完全に分離して、フリーホイールクラッチとして機能させることが可能である。特に車両停止状態では、伝動装置への牽引モーメントの伝達は不都合であり、それというのはトルク伝達装置の避けがたい熱負荷を生ぜしめ、エンジンのアイドリング若しくは無負荷運転時に大きな燃料消費を引き起こすことになるからである。第１及び第２のクラッチによって、ポンプ羽根車は選択的にトルク剛性的に入力軸に結合され若しくは、ねじり振動減衰器を介してばね力に抗して回動可能に入力軸に結合される。

トルク伝達装置の別の実施態様では、フランジは選択的にポンプ羽根車及び／又はタービン羽根車に相対回動不能に連結されるようになっている。これによって第１及び第２並びに第３のクラッチを用いて、種々の運転状態を実施できる。すべてのクラッチを開いてあると、フランジは摩擦接続的にポンプ羽根車にもタービン羽根車にも連結されず、かつ同時に第３のクラッチを開いてあると、トルク伝達装置は空転状態にある。従ってケーシングとほかの装置との間の牽引モーメントを除いて実質的にトルク伝達は行われない。少なくともトルク伝達は、トルクコンバーター運転時の伝達よりも著しく小さい。第３のクラッチを閉じるとトルクコンバーター運転を行うことができる。第１及び第２のクラッチ閉じて、第３のクラッチを開くと、ロックアップ運転を行い、即ちタービン羽根車とポンプ羽根車とは互いに回動不能に結合され、両方の駆動はねじり振動減衰器を介して行われる。一方でケーシングと他方でタービン羽根車及びポンプ羽根車から成るユニットとは一緒に、ねじり振動減衰器のばね力に抗して回動可能な機構を形成しており、この場合に機構全体の振動特性は前記両方の構成部材の回転慣性並びに得にねじり振動減衰器の減衰及びばね作用によって規定される。ねじり振動減衰器は有利にはケーシング内に配置されている。

本発明に基づくトルク伝達装置の有利な実施態様では、ポンプ羽根車及び／又はタービン羽根車はケーシング内を軸線方向に移動可能になっている。タービン羽根車の軸線方向の移動運動は第１のクラッチの実施を可能にし、かつポンプ羽根車の軸線方向の移動運動は第２及び第３のクラッチの実施を可能にするものである。

有利には、第１及び／又は第２及び／又は第３のクラッチは、摩擦クラッチである。このために摩擦クラッチはそれぞれ摩擦ライニングを含んでいる。さらに有利には、第１及び／又は第２及び／又は第３のクラッチは、ポンプ羽根車及び／又はタービン羽根車の軸線方向の移動によって開かれ若しくは閉じられるようになっている。

有利な実施態様では、タービン羽根車の軸線方向の移動は液力で、即ち液力式に行われるようになっている。さらに、ポンプ羽根車の軸線方向の移動も液力で行われるようになっていてよい。このために、トルク伝達装置は第１の圧力通路及び第２の圧力通路を含んでおり、該圧力通路を用いてタービン羽根車及びポンプ羽根車はそれぞれ軸線方向に圧力で負荷され得る。この場合にタービン羽根車及びポンプ羽根車は、トルク伝達装置全体を通る液体流出を可能にするように、即ち換言すれば、例えば第１の圧力通路を圧力で負荷し、これによってトルク伝達装置全体の貫流を行い、この場合に流体を第１の圧力通路を通して流入できかつ第２の圧力通路を通して流出できるように支承されている。

有利には第１、第２及び第３のクラッチは、第１の圧力通路及び第２の圧力通路にほぼ同じ圧力を生ぜしめると開かれるようになっている。このことは、両方の圧力通路内の圧力がほぼ同じゼロであることを意味しており、該圧力は別のレベルであってもよい。すべてのクラッチを開いてあることによって、トルク伝達装置は空転状態にある。

有利には、第２の圧力通路の圧力を第１の圧力通路の圧力よりも高くすることによって、第３のクラッチを開き、かつ第１及び第２のクラッチを閉じるようになっている。これまで述べた手段によって、トルク伝達装置内のクラッチの３つの切換状態を達成することができる。即ち空転状態、トルクコンバーター運転状態及びロックアップ状態を可能にすることができる。

次ぎに１つの実施例を添付の図面に基づき説明する。図１は本発明に基づくトルク伝達装置の断面図である。

トルク伝達装置１は、駆動軸２並びに入力軸３を有しており、駆動軸２は例えば自動車の内燃機関のクランク軸（図示省略）に結合されており、入力軸３は自動変速機（図示省略）に結合されている。トルク伝達装置１のケーシング４は、第１のケーシング部分５及び第２のケーシング部分６から成っている。第１のケーシング部分５と第２のケーシング部分６とは例えば外周で互いに密に溶接されている。トルク伝達装置１は伝動装置（図示省略）の伝動装置突出部７に回転可能に支承されている。トルク伝達装置１はシール付加部８で以て若しくは別のシール手段（図示省略）で以て、図示省略の伝動装置ケーシングに回転可能に、しかしながら液密に支承されている。

ケーシング４内にはタービン羽根車９並びにポンプ羽根車１０を配置してある。タービン羽根車９はハブフランジ１１、ひいては駆動軸３に相対回動不能に、しかしながら軸線方向移動可能に結合されている。ポンプ羽根車１０は、ケーシング４の支承突起部１２に軸線方向移動可能並びに回動可能に配置されている。ポンプ羽根車１０とタービン羽根車９との間で伝動装置突出部７に、案内羽根車１３をフリーホイール１４を介して一方へ相対回動不能かつ他方へ回動可能に支承してある。案内羽根車１３は軸線方向で移動可能である。第１のストッパリング１５はタービン羽根車９を軸線方向でケーシング４に対して支えるために役立っている。相応に第２のストッパリング１６は案内羽根車１３を軸線方向でタービン羽根車９に対して支えるために役立っている。

トルク伝達装置１は、第１の圧力通路１７及び第２の圧力通路１８を備えている。圧力通路によって液力油はトルク伝達装置を通して導かれる。

第１のケーシング部分５の外周壁の内側に、ねじり振動減衰器２１を配置してある。ねじり振動減衰器は有利には、互いに入れ子式（テレスコープ式）に配置された円弧状のコイルばねから成っており、この場合に有利には、円周にわたって分配されかつほぼ半周にわたって延びる２つの円弧ばねが、周方向に有効なエネルギー蓄積器を形成している。円弧ばねは周方向の一方の端部では、第１のケーシング部分５に結合された若しくは該ケーシング部分に一体成形された負荷部分（図示省略）によって、かつ他方の端部ではフランジ１９の軸線方向に延びる延長部によって負荷されるようになっている。換言すれば、フランジ１９は円弧ばねの力に抗して第１のケーシング部分５に対して回動可能である。フランジ１９は環状に形成されてケーシング４内に収容されていて、両側に摩擦ライニング２０を備えている。

タービン羽根車９は第１の摩擦面２２を有しており、該摩擦面は環状の軸線方向のリング面を形成している。相応にポンプ羽根車１０は第２の摩擦面２３を有している。この場合に第１の摩擦面２２と第２の摩擦面２３とはフランジ１９を挟持するように取り囲んでいる。フランジ１９の半径方向に延びる面、並びに第１の摩擦面２２及び第２の摩擦面２３は互いにほぼ平行に向けられている。第１の摩擦面２２及び第２の摩擦面２３は図示の実施例では、第１の支持側壁２４若しくは第２の支持側壁２５を介してタービン羽根車９若しくはポンプ羽根車１０に支えられており、従って該両方の摩擦面は軸線方向の負荷の作用に際して軸線方向でほとんど変形させられない。

第２の支持側壁２５は、第２のケーシング部分６に向いた側に第３の摩擦ライニング２６を備えている。第１の摩擦面２２はフランジ１９及び所属の摩擦ライニング２０と一緒に第１のクラッチ（カップリング）２７を形成しており、相応に第２の摩擦面２３はフランジ１９及び所属の摩擦ライニング２０と一緒に第２のクラッチ２８を形成しており、第３の摩擦ライニング２６は第２のケーシング部分６と一緒に第３のクラッチ２９を形成している。

次ぎに本発明に基づくトルク伝達装置の種々の運転形式（運転モード）について述べる。この場合に運転モードは空転状態、トルクコンバーター運転状態並びにロックアップ運転状態によって区別される。

種々の運転モードは、第１の圧力通路１７及び第２の圧力通路１８の圧力負荷によって生ぜしめられる。第１の圧力通路１７及び第２の圧力通路１８を同じ圧力で負荷し、若しくは無圧状態に保つと、第１のクラッチ２７も第２のクラッチ２８も第３のクラッチ２９も開かれる。フリーホイール１４によってポンプ羽根車１０は自由に回転し、トルクは伝達されず、トルク伝達装置は空転状態にある。

第１の圧力通路１７に圧力を負荷すると、トルク伝達装置全体の貫流が行われ、この場合、第２の圧力通路１８は作動媒体の流出路として機能する。第１の圧力通路１７の圧力負荷によって、ポンプ羽根車１０は図１で右側へ押圧され、これによって第３のクラッチ２９は閉じられ、ポンプ羽根車１０は第２のケーシング部分１６に、ひいてはケーシング４に相対回動不能に結合（接続）される。第１のクラッチ２７並びに第２のクラッチ２８は開かれており、その結果、タービン羽根車９はポンプ羽根車１０及びケーシング４に対して自由に回動可能である。タービン羽根車９の駆動は、トルクコンバーター若しくはフェティンガー・クラッチの場合と同様に、ポンプ羽根車１０に対するタービン羽根車９の相対運動に基づき生じる液体流によってのみ行われる。このような運転形式ではトルク伝達装置はトルク変換運転状態にある。

第２の圧力通路１８に圧力を負荷すると、トルク伝達装置の、流入路としての第２の圧力通路１８並びに流出路としての第１の圧力通路１７からの作動媒体貫流が行われ、その結果、ポンプ羽根車１０は図１で左側へ押圧され、これによって第３のクラッチ２９は開かれ、第２のクラッチ２８は閉じられる。従って、ポンプ羽根車１０はフランジ１９、ひいてはねじり振動減衰器２１を介してケーシング４に接続される。同時にタービン羽根車９は図１で右側へ押圧されて、第１のクラッチ２７も閉じられる。これによってタービン羽根車９とポンプ羽根車１０とは互いにフランジ１９に挟み付けるように係合し、その結果互いに相対回動不能に結合される。フランジ１９自体はねじり振動減衰器２１を介してケーシング４に結合されており、従ってポンプ羽根車１０及びタービン羽根車９とケーシング４との間の剛性的であるもののばね力に抗してわずかに回動可能な結合が生じている。この場合にはトルク伝達装置の、トルクコンバーターとしての機能はロックされ、トルク伝達装置はロックアップ運転状態にある。ここでは第１及び第２のクラッチ２７，２８は一緒に協働してロックアップクラッチを形成している。

トルクコンバーター運転状態では、ポンプ羽根車１０は所属の支承部分並びにケーシング４と一緒に１つのユニットを形成しており、該ユニットはタービン羽根車９及び所属の支承部分並びに入力軸３に対して回動可能である。両方の構成部分はもっぱら液力油によって互いに剛性的に連結されている。トルク伝達装置の振動特性は各構成部分の回転慣性力によって規定され、連結は流体によって規定される。ロックアップ運転状態では、所属の支承部分及び出力軸３を含むタービン羽根車９及びポンプ羽根車１０、並びにフランジ１９は互いに極めて剛性的に接続されていて、共通の１つの回転慣性機構を形成している。このような回転慣性機構は、ケーシング４にねじり振動減衰器２１を介してばね力に抗して回動可能に結合されている。従って全体的に、ねじり振動若しくはトーション振動の減衰作用のある構成機構を達成しており、該構成機構の振動特性は前述の構成部分の質量によって規定され、かつばね弾性的な連結部、即ちばね連結部の剛性はねじり振動減衰器によって規定される。

本明細書に記載の請求の範囲は、広い特許権を得るための先例のない文章表現による提案であり、本明細書及び／又は図面にのみ開示のその他の特徴事項の特許請求を放棄するものではない。

本明細書の従属請求項における先行の独立請求項及び／又は従属請求項の引用は、本明細書の先行の独立請求項及び／又は従属請求項に記載の構成（特徴）を、該各従属請求項に記載の構成（特徴）によってさらに改善することを示すものであり、該各従属請求項に記載の構成に対して、独立した発明の特許権の獲得を断念するものではない。

本明細書の従属請求項に記載の構成は、先行の従属請求項に記載の構成に左右されない構成を有する独立した発明を成し得るものでもある。

又、本発明は本明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、むしろ、本発明の思想の枠内で本発明は、種々異なる多数の態様で実施することができ、特に本明細書全体及び請求の範囲に記載しかつ本図面に示した個別の構成手段若しくは構成要素、材料並びに構成プロセスを組合せかつ変形することによって、新規性並びに発明の高度性を具備した構成若しくは方法或いは方法プロセスを得ることが可能である。

本発明に基づくトルク伝達装置の断面図

符号の説明

１ トルク伝達装置、 ２ 駆動軸、 ３ 入力軸、 ４ ケーシング、 ５，６ ケーシング部分、 ７ 伝動装置突出部、 ８ シール付加部、 ９ タービン羽根車、 １０ ポンプ羽根車、 １１ ハブフランジ、 １２ 支承突起部、 １３ 案内羽根車、 １４ フリーホイール、 １５，１６ ストッパリング、 １７，１８ 圧力通路、 １９ フランジ、 ２０ 摩擦ライニング、 ２１ ねじり振動減衰器、 ２２，２３ 摩擦面、 ２４，２５ 支持側壁、 ２６ 摩擦ライニング、 ２７，２８，２９ クラッチ

Claims (18)

1. トルク伝達装置、特に自動車のためのトルク伝達装置であって、流体継ぎ手、例えばフェティンガークラッチ若しくはトルクコンバーターを備え、かつ、駆動ユニットの駆動軸に相対回動不能に結合された少なくとも１つのポンプ羽根車、駆動すべき系の入力軸に相対回動不能に結合された少なくとも１つのタービン羽根車及び、必要に応じてポンプ羽根車とタービン羽根車との間に配置された少なくとも１つの案内羽根車、ポンプ羽根車及びタービン羽根車の受容のためのケーシング、並びにロックアップクラッチを含んでおり、ロックアップクラッチがポンプ羽根車とタービン羽根車とを互いに相対回動不能に結合できるようになっている形式のものにおいて、ロックアップクラッチが、ケーシング若しくはポンプ羽根車に力伝達可能に結合されたフランジを含んでおり、フランジがポンプ羽根車とタービン羽根車との間に配置されていて、第１のクラッチを用いてタービン羽根車に摩擦結合されるようになっていることを特徴とするトルク伝達装置。
2. フランジが、ケーシングに結合されたねじり振動減衰器に配置されている請求項１記載のトルク伝達装置。
3. 断ち継ぎ可能な第３のクラッチを含んでおり、該クラッチによってポンプ羽根車が入力軸から遮断されるようになっており、この場合にポンプ羽根車が第３のクラッチの開きに際して入力軸に対して相対的に移動されるようになっている請求項２記載のトルク伝達装置。
4. 断ち継ぎ可能な第２のクラッチを含んでおり、該クラッチによってポンプ羽根車がフランジに相対回動不能に接続されるようになっている請求項３記載のトルク伝達装置。
5. 断ち継ぎ可能な第３のクラッチがポンプ羽根車とケーシングとの間で作用するようになっている請求項４記載のトルク伝達装置。
6. フランジが、選択的にポンプ羽根車及び／又はタービン羽根車に相対回動不能に連結されるようになっている請求項１から５のいずれか１項記載のトルク伝達装置。
7. ねじり振動減衰器がケーシング内に配置されている請求項１から６のいずれか１項記載のトルク伝達装置。
8. ポンプ羽根車及び／又はタービン羽根車がケーシング内で軸線方向に移動可能である請求項１から７のいずれか１項記載のトルク伝達装置。
9. 第１及び／又は第２及び／又は第３のクラッチが、摩擦クラッチである請求項１から８のいずれか１項記載のトルク伝達装置。
10. 摩擦クラッチが摩擦ライニングを含んでいる請求項１から９のいずれか１項記載のトルク伝達装置。
11. 第１及び／又は第２及び／又は第３のクラッチが、ポンプ羽根車及び／又はタービン羽根車の軸線方向の移動によって開かれ若しくは閉じられるようになっている請求項１から１０のいずれか１項記載のトルク伝達装置。
12. タービン羽根車の軸線方向の移動が液力で行われるようになっている請求項１から１１のいずれか１項記載のトルク伝達装置。
13. ポンプ羽根車の軸線方向の移動が液力で行われるようになっている請求項１から１２のいずれか１項記載のトルク伝達装置。
14. トルク伝達装置が第１の圧力通路及び第２の圧力通路を含んでいる請求項１から１３のいずれか１項記載のトルク伝達装置。
15. 第１、第２及び第３のクラッチが、第１の圧力通路及び第２の圧力通路にほぼ同じ圧力を生ぜしめると開かれるようになっている請求項１から１４のいずれか１項記載のトルク伝達装置。
16. 第１の圧力通路の圧力を第２の圧力通路の圧力よりも高くすると、第３のクラッチが閉じられ、かつ第１及び第２のクラッチが開かれるようになっている請求項１から１５のいずれか１項記載のトルク伝達装置。
17. 第２の圧力通路の圧力を第１の圧力通路の圧力よりも高くすると、第３のクラッチが開かれ、かつ第１及び第２のクラッチが閉じられるようになっている請求項１から１６のいずれか１項記載のトルク伝達装置。
18. 出願明細書に記載の特徴を有していることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項記載のトルク伝達装置。

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