JP2006521509A - 一次クラッチ付き流体トルクコンバータ - Google Patents

Abstract

本発明は、ポンプ（２）と、変速機入力軸（４）に結合されたタービン（３）と、ステータ（案内羽根車）（５）とを有する自動車の動力伝達系における流体トルクコンバータにおいて、ポンプ（２）が、変速機（Ｇ）内に配置された一次クラッチ（ＰＫ）を介して、エンジンの駆動出力部（６）に切り離し可能に結合される、ことを提案する。

Description

本発明は、特許請求の範囲請求項１記載の自動車、特に例えばホィールローダ、フォークリフトあるいはダンプカーのような作業機械の動力伝達系における一次クラッチ付き流体トルクコンバータに関する。

流体トルクコンバータは、自動変速機の採用以来、駆動機械と本来の変速機との間における連結装置である。流体トルクコンバータは、一方では、滑りによって衝撃のない快適な運転を可能にし、同時に、内燃機関の不均一回転を減衰して安定させる。他方では、原理上の過剰増大トルクが、大きな発進トルクに用立てられる。

従来において、流体トルクコンバータは、ポンプインペラと、タービンランナと、反動要素（案内羽根車，ステータ）と、トルク伝達に必要なオイルとから成っている。

エンジンで駆動されるポンプインペラは、トルクコンバータ内においてオイルを円環状の流れにする。そのオイル流はタービンランナに衝突し、そこで流れ方向が転向される。

そのオイルはタービンからそのハブ範囲において流出し、反動要素（案内羽根車）に到達し、そこで、あらためて転向され、これによって、ぴったりした流入方向でポンプインペラに導入される。

案内羽根車において、その転向によってトルクが生じ、その反動トルクがタービントルクを高める。タービントルクとポンプトルクとの比率はトルク増大比と呼ばれる。ポンプとタービンとの間おける回転数差が増大すればするほど、トルク増大比が大きくなり、このトルク増大比は、タービンの停止時に最大となる。従って、タービン回転数が増大するにつれて、トルク増大比が低下する。タービン回転数がポンプ回転数の約８５％に達すると、トルク増大比は１となり、即ち、タービントルクはポンプトルクと同じになる。

ワンウェイクラッチおよび案内羽根車軸を介して変速機ケースに支持された案内羽根車は、この状態において、流れ内で自由に回転し、そのワンウェイクラッチはオーバーランする。この点から、トルクコンバータは純粋な流体クラッチとして作動する。案内羽根車はトルク変換中に停止し、ワンウェイクラッチを介してケースに支持される。

ロックアップクラッチと一次クラッチとを有するトルクコンバータは、従来において知られ、その一次クラッチ（ＰＫ）は、エンジンとトルクコンバータとの間に、ロックアップクラッチは、エンジンと変速機との間にそれぞれ接続されている。

そのようなトルクコンバータは、通常、超低速で作業が行われるが高速でも走行できる車両に対して利用されている。例えば独国特許出願公開第１９５２１４５８号明細書に、ロックアップクラッチと一次クラッチとを備えたトルクコンバータが記載されている。従来において、ロックアップクラッチおよび一次クラッチに対してそれぞれ、固有の圧力供給装置および固有の弁装置が設けられている。

ロックアップクラッチを有し、特に例えばダンプカーやクレーンのような輸送車両に採用されるトルクコンバータも知られている。これに対して、一次クラッチ付きトルクコンバータは、例えばホィールローダやフォークリフトのような作業機械に採用される。

本発明の課題は、ポンプが一次クラッチを介してエンジンの駆動出力部に切り離し可能に結合される流体トルクコンバータを提供することにある。

この課題は請求項１に記載の特徴によって解決される。本発明の他の実施態様および利点は従属請求項から理解できる。

それに応じて、ポンプと、変速機入力軸に結合されたタービンと、ステータ（案内羽根車）とを有し、ポンプが一次クラッチを介してエンジンの駆動出力部に切り離し可能に結合される自動車の動力伝達系における流体トルクコンバータにおいて、一次クラッチが変速機内に配置されている、ことを提案する。

本発明に基づいて、一次クラッチは、トルクコンバータが後から差し込まれるように、変速機内に支持されている。そのトルクコンバータは、ワンウェイクラッチ付き／ワンウェイクラッチ無し、並びにロックアップクラッチ付き／ロックアップクラッチ無しのトルクコンバータである。

この場合、一次クラッチは、変速機系統圧力で作動されるポジティブ（噛合い）クラッチないしネガティブ（摩擦）クラッチとして、あるいは、トルクコンバータ圧力で作動されるクラッチとして形成される。そのクラッチの実施形式に応じて、クラッチの潤滑は変速機系統を介して、あるいはトルクコンバータ循環路を介して行われる。
以下図を参照して本発明を詳細に説明する。

図１には、ポンプ２と、変速機入力軸４に結合されたタービン３と、ステータ（案内羽根車）５とを有している流体トルクコンバータ１が示されている。また、エンジンの駆動出力部６並びにトルクコンバータケース７が示されている。このトルクコンバータ１はエンジン側に配置されたロックアップクラッチＷＫを有し、このロックアップクラッチＷＫは駆動出力部６を変速機ないし変速機入力軸４に対して切り離し可能に結合する。本発明に基づいて、一次クラッチＰＫがトルクコンバータ内にではなく、変速機Ｇ内に配置され、エンジンの駆動出力部をトルクコンバータケース７を介してポンプ２のポンプハブ８に結合している。

一次クラッチＰＫはトルクコンバータ循環路のオイルに対して密封され、そのクラッチの潤滑および冷却は変速機系統から行われ、その冷却オイルは変速機オイル溜めに排出される。図１に示された実施形態の場合、一次クラッチＰＫは「ポジティブ（噛合い）クラッチ」として形成され、即ち、このクラッチは圧力供給下で係合される。この場合、一次クラッチＰＫは変速機系統圧力によって係合され、その圧力はトルクコンバータ圧力とは無関係に、「オン・オフ」的に、あるいはランプ関数圧力（ランプ関数的に変化する圧力）で調整される。

図２には異なった実施形態が示されている。この場合、トルクコンバータ１に導入されたオイルは、一次クラッチを貫流し（図中の矢印参照）、これによって、一次クラッチは「連続滑り」中に十分潤滑され、冷却される。この目的のために、ポンプハブ８と案内羽根車軸９との間における隙間が塞がれ（シールリングあるいは狭い隙間）、これによって、オイルは内側ディスクホルダに導入され、続いて、オイルは開口１０を通してクラッチディスクに達する。

本発明に基づいて、摩擦ライニングにオイルを半径方向外側へ搬送する溝が設けられ、オイルは半径方向外側における深いスプライン溝に集められる。そのオイルは端板および内側ディスクホルダにおける半径方向溝において半径方向内側に導かれ、そして、ポンプハブ８とトルクコンバータケース７との間の隙間において、トルクコンバータに向けて軸方向に流れる。また、そのオイルは、孔を介して、ポンプハブ８と案内羽根車軸９との間の隙間を、トルクコンバータに向けて流れる。一次クラッチは圧力供給下で係合され、変速機系統の係合圧力がトルクコンバータ内圧に重ね合わされる。

図３に示された実施形態の枠内で、一次クラッチＰＫはネガティブクラッチとして形成され、ばね力によって係合され、圧力で解除され、その場合、一次クラッチＰＫは（加圧ボルトの面積は除き）トルクコンバータ内圧に無関係である。一次クラッチを制御するために、その圧力はトルクコンバータ圧力に無関係に、「オン・オフ」的に、あるいはランプ関数圧力を介して調整される。

図４に示されているように、補助的なダイヤフラム１６によって、回転圧力平衡が達成される。

本発明に基づいて、一次クラッチはトルクコンバータ圧力でも作動できる。エンジン回転数が高くなればなるほど、流れ抵抗が増大し、ピストン力ないしクラッチトルクが増大する。

トルクコンバータ圧力で作動される一次クラッチの場合、そのピストン１１の背面における圧力の低下によって、トルクコンバータ圧力がピストンに向けて作用し、これによって、ピストンが多板ディスクを圧縮し、クラッチを係合する。そのような実施形態は図５に示されている。

図６には、同様にトルクコンバータ圧力で作動される一次クラッチＰＫが示されている。この一次クラッチＰＫはばね１２の力によって係合される。ピストン１１の背面における圧力の低下によって、トルクコンバータ圧力がピストンをばね１２に抗して移動させ、クラッチを解除する。

図５および図６における実施形態で利用された一次クラッチは、これらの作動のためにトルクコンバータ圧力を必要とするので、トルクコンバータオイルが貫流する構造でしか機能を発揮しない。

本発明に基づいて、一次クラッチＰＫの外周面に、図４に示されているように、歯１３が設けられる。この歯１３は、補機、ＰＴＯ’Ｓ（動力取出し装置）、エンジン直結段を駆動するため（この場合、ロックアップクラッチは省かれる）、および／又はエンジン回転数を検出するために利用される（「および／又は」は、その前後の少なくとも一方を示す）。

上述のすべての実施形態において、センサ、例えば、ピストン１１の前面における圧力を検出する圧力センサ１４が組み込まれ、あるいは、ポンプ回転数を検出する回転数センサ１５が組み込まれる。これは例えば図７に示されている。

図３および図４における実施形態を除き、一次クラッチがトルクコンバータオイルによって貫流される実施形態の場合、クラッチの正確なトルク調整のために、（ピストンの前面における）トルクコンバータ圧力が、クラッチ作動圧力の決定に対して関与されねばならない。この場合、案内羽根車軸９の直ぐ半径方向外側に空間が存在しているので、トルクコンバータ圧力の検出は非常に単純である。その空間の存在は、制御弁への圧力フィードバックあるいは圧力センサの収容を可能にしている。圧力センサの信号は、運転者の要求および車両からの要求と共に電子装置で処理され、そして、その電子装置が例えばクラッチに対する作動圧力を発生する比例弁を制御する。

一次クラッチおよびロックアップクラッチが設けられた本発明の第１実施形態。 一次クラッチおよびロックアップクラッチが設けられた本発明の第２実施形態。 一次クラッチおよびロックアップクラッチが設けられた本発明の第３実施形態。 一次クラッチおよびロックアップクラッチが設けられた本発明の第４実施形態。 一次クラッチおよびロックアップクラッチが設けられた本発明の第５実施形態。 一次クラッチおよびロックアップクラッチが設けられた本発明の第６実施形態。 一次クラッチおよびロックアップクラッチが設けられた本発明の第７実施形態。

符号の説明

１ 流体トルクコンバータ
２ ポンプインペラ
３ タービン
４ 変速機
５ ステータ
６ エンジン駆動出力部
７ トルクコンバータケース
８ ポンプハブ
９ 案内羽根車軸
１０ 開口
１１ ピストン
１２ ばね
１３ 歯
１４ 圧力センサ
１５ 回転数センサ
１６ ダイヤフラム
ＰＫ 一次クラッチ
ＷＫ ロックアップクラッチ
Ｇ 変速機入力軸

Claims (16)

1. ポンプ（２）と、変速機入力軸（４）に結合されたタービン（３）と、ステータ（案内羽根車）（５）とを有し、ポンプ（２）が一次クラッチ（ＰＫ）を介してエンジンの駆動出力部（６）に切り離し可能に結合される自動車の動力伝達系における流体トルクコンバータにおいて、
   一次クラッチ（ＰＫ）が変速機（Ｇ）内に配置されている、ことを特徴とする流体トルクコンバータ。
2. 一次クラッチ（ＰＫ）が、エンジンの駆動出力部（６）を、トルクコンバータケース（７）を介してポンプ（２）のポンプハブ（８）に結合する、ことを特徴とする請求項１記載の流体トルクコンバータ。
3. 一次クラッチ（ＰＫ）の外側ディスクホルダがトルクコンバータケース（７）に結合され、一次クラッチ（ＰＫ）の内側ディスクホルダがポンプハブ（８）に結合されている、ことを特徴とする請求項１又は２記載の流体トルクコンバータ。
4. 一次クラッチ（ＰＫ）がトルクコンバータ（１）のオイルに対して密封され、変速機オイルによって潤滑および冷却され、変速機系統圧力によって係合され、その変速機系統圧力がトルクコンバータ圧力と無関係に、ランプ関数圧力ないし定圧力で調整される、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の流体トルクコンバータ。
5. 一次クラッチ（ＰＫ）がトルクコンバータオイルによって貫流され、変速機系統圧力によって係合される、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の流体トルクコンバータ。
6. ポンプハブ（８）と案内羽根車軸（９）との間の隙間が塞がれ、オイルが一次クラッチ（ＰＫ）の内側ディスクホルダに導入され、その内側ディスクホルダが開口（１０）を有し、オイルがその開口（１０）を通してクラッチディスクに送られ、摩擦ライニングにオイルを外に向けて搬送する溝が設けられ、オイルが、ポンプハブ（８）とトルクコンバータケース（７）との間の隙間において、および、孔を介してポンプハブ（８）と案内羽根車軸（９）との間の隙間において、トルクコンバータ（１）に向けて軸方向に流れる、ことを特徴とする請求項５記載の流体トルクコンバータ。
7. 一次クラッチ（ＰＫ）がばね力によって係合され、圧力で解除され、その圧力が、ランプ関数圧力ないし定圧力で調整される、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の流体トルクコンバータ。
8. 一次クラッチ（ＰＫ）が、回転圧力平衡が得られるように、ダイヤフラム（１６）を有している、ことを特徴とする請求項７記載の流体トルクコンバータ。
9. 一次クラッチ（ＰＫ）が、トルクコンバータ圧力で作動され、トルクコンバータオイルによって貫流される、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の流体トルクコンバータ。
10. 一次クラッチ（ＰＫ）が一次クラッチ（ＰＫ）のピストン（１１）の背面における圧力の低下によって、トルクコンバータ圧力によって係合される、ことを特徴とする請求項９記載の流体トルクコンバータ。
11. 一次クラッチ（ＰＫ）がばね（１２）の力によって係合され、ピストン（１１）背面における圧力の低下によって、ピストン（１１）がトルクコンバータ圧力によってばね（１２）に抗して移動され、これによって、一次クラッチ（ＰＫ）が解除される、ことを特徴とする請求項９記載の流体トルクコンバータ。
12. 一次クラッチ（ＰＫ）の正確なトルク調整のために、トルクコンバータ圧力が、クラッチ作動圧力の決定に対して、制御弁への圧力フィードバックを介して、あるいは圧力センサによって測定される、ことを特徴とする請求項５、６、９、１０、１１のいずれか１つに記載の流体トルクコンバータ。
13. 一次クラッチ（ＰＫ）の外周面に歯(１３)が設けられ、この歯(１３)が、補機、ＰＴＯ’Ｓ、エンジン直結段を駆動するため、および／又はエンジン回転数の検出するために利用される、ことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の流体トルクコンバータ。
14. 一次クラッチが、ピストン圧力を検出する圧力センサ（１４）および／又はポンプ回転数を検出する回転数センサ（１５）を有している、ことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の流体トルクコンバータ。
15. ロックアップクラッチを有している、ことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の流体トルクコンバータ。
16. 一次クラッチが、トルクコンバータが後から差し込まれるように、変速機（Ｇ）内に支持されている、ことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の流体トルクコンバータ。

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