JP2008525725A - トルクコンバータロックアップクラッチのためのシール - Google Patents

Abstract

本発明によれば、トルクコンバータロックアップクラッチのピストンとハブとの間をシールする方法、もしくはシールシステムであって、ピストン孔に向いた円筒形の表面でシールにプレロードが加えられる。本発明の別の構成では、第２のシールによって、第１のシールが固定される。本発明による構成手段によって、一方では油漏れ流が低減され、同時に差圧関係で直線化される。さらに突発的なシールが大幅に低減され、これによってピストンの押圧力、ひいてはトルクコンバータロックアップクラッチのトルクが、差圧に対して直接的な関係にある。換言すると、これによって走行にショックがなくなる。

Description

本発明は、ハイドロダイナミック式のクラッチにおいて、特にトルクコンバータにおいて、トルクコンバータロックアップクラッチのピストンとハブとの間をシールする方法およびシールシステムに関する。

最近のトルクコンバータにはトルクコンバータロックアップクラッチが設けられており、トルクコンバータロックアップクラッチは、ポンプとタービンとの間の回転数差が比較的小さい場合に切り換えられ、これによってコンバータの効率が改善される。トルクコンバータロックアップクラッチが油圧によって作動させられると、ハブとトルクコンバータケーシングとの間に摩擦接続が形成され、ハブに、後続の伝動装置の伝動装置入力軸が係合する。トルクコンバータケーシングとハブとの間の力の流れに、追加的にねじり振動ダンパが配置されている。

トルクコンバータロックアップクラッチのピストンは中央に孔を備えており、孔によって、ピストンは、同心的にハブ上に配置することができる。ハブは、タービンハブであってよく、また別のハブであってもよい。この場合ピストンはできるだけ軽く軸方向移動可能である、ということが重要であり、これによってピストンとトルクコンバータケーシングとの間の摩擦モーメントはできるだけ繊細に調節することができる。ピストンを軸方向移動させるために、ピストンの両側でそれぞれ異なる油圧が形成されるので、軸方向の力成分が形成される。圧力負荷が極めて一般的であり、ここではピストンとトルクコンバータタービンとの間の領域に、ピストンとエンジン側のトルクコンバータケーシングとの間の領域よりも高い圧力が作用する。

ハブに沿ったピストンの軸方向運動によって、ここでは漏れ油流の生じる恐れがあり、したがって既に従来技術に基づいてピストンの孔と孔に対応配置されたハブとの間にシールが配置されている。この箇所での最適なシールは極めて困難である。なぜならば一方ではピストンのできるだけ軽い軸方向移動を確保する必要があり、また他方では望ましくは漏れ油流はできるだけ小さく維持される、という理由による。存在する別の問題によれば、トルクコンバータの運転状況に応じて、ピストンとハブとの間にそれぞれ異なる回転数が存在し、これによってピストンとハブとの間に相対回転運動が生じる。トルクコンバータロックアップクラッチが完全に閉鎖されている場合には、相対回転運動は生じない。

始動範囲では、ピストンとハブとの間の相対回転数は、約６００〜２５００ＵＰＭであり、主要走行範囲では、相対回転数は、依然として１０〜６０ＵＰＭである。これの意味するところによれば、シールは、実際のシール機能以外に、相対回転数の存在する際に継続的に耐久性を有していなければならない。なぜならば、この構成部材はトルクコンバータの閉鎖構造に基づいて交換不能である、という理由による。

比較的小さなトルク（特に推進トルク）でトルクコンバータロックアップクラッチの快適な調整を確保するために、シールは、既にピストンの両側で極めて低い差圧（＜０．１ｂａｒ）が存在する場合でも、正確にシールする必要がある。そうでないとシールに漏れが生じ、漏れは、圧力がさらに上昇すると、突発的に（つまり予測不能である）急激に低下する。油搬送ポンプの実質的に一定のポンプ特性曲線によって、ピストンとハブとの間の突発的なシールが、両方のピストン外面の間における差圧の急激な上昇を及ぼし、これによって同時にピストンの突発的な強い押圧が行われ、これによってさらに高められた摩擦モーメントが生じる。このような摩擦モーメントの急激な上昇によって、車両の運転手にとって不快であると感じられるショックが生じる。

したがって本発明の課題は、ピストンとハブとの間のシールにおける突発的なシールを少なくとも低減することである。本発明の方法によって、突発的なシールが低減され、それもシールがプレロードによってピストン孔の表面に押圧されることによって低減される。このプレロードは、シールリングが外径で過剰寸法を有していることによって達成され、したがってシールリングは、実質的にピストンの回転数で回転する。したがって相対運動は、シールリングとハブにおけるシールのための溝との間にしか存在しない。

さらにこの課題を解決するための本発明の構成によれば、シールシステムが形成され、ここではシールが、実質的に円筒形の表面で、ピストンの孔に接触しており、シールは、エンドレスに形成されている（円筒形として、さらにここでは曲率半径がシールの外径以下であるものも含まれる）。従来技術では、シールは閉鎖されておらず、したがって直線区分または斜めの突き合わせ部分を有しており、これは不都合である。このことによって特にピストンとハブとの間の軸方向運動および／または相対回転運動に関して、突発的な強いシールが生じる。

次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。

図１、図２もしくは図３、図４は、それぞれ個別的に看取することができる。ここでは図１および図２から、突発的なシールの問題を看取することができ、これに対して図３および図４から、本発明によるシール特性を看取することができる。

図１には、特性曲線１が認められ、特性曲線１は、ピストンストロークｓに関するピストンにかかる差圧を示した。ほぼピストンストロークｓ＝５で差圧の特性曲線は０．５の値に上昇する。

図２には、ピストンストロークに関する油漏れ量の、図１の特性曲線に属する特性曲線２を示した。そこから容易に判るように、ピストンストロークｓ＝５で、約１．２の値の漏れ量（リットル／分）が、急に０．５の値に降下する。これは突発的なシール範囲４であり、この範囲４は、図１の線図では圧力上昇３で表れる。トルクコンバータロックアップクラッチの比較的高い摩擦モーメントが、ピストンにかかる比較的高い圧力差を伴い、これによって総じて比較的高いモーメントがエンジンから伝動装置に伝達される。その結果として生じる走行中のショック（がたつき）によって、走行快適性が損なわれる。特に不都合な点によれば、走行中に同様に突発的に漏れ量の急上昇する恐れがあり、したがって突発的なシールに移行するようになる。これによって繰り返し加速および減速のショックが認識されることになる。

図３および図４の線図では、値ｓ＝２〜ｓ＝１０のピストンストローク範囲で、実質的に直線形の特性が生じ、これによってピストンに対する制御または調整された差圧上昇で、トルクコンバータロックアップクラッチにおける実質的に比例的な摩擦モーメントが得られる。

図５には、トルクコンバータロックアップクラッチのピストン８およびハブ９を概略的に断面図で示した。ここからはっきりと判るように、本発明によるシール７は、ピストン８の孔に接触し、またシール７は、遊びを有してハブ９の溝に保持されている（この遊びは図面を判りやすくするために過剰に示した）。中心線もしくは回転軸線１０によって示唆したように、ハブ９、ピストン８およびシール７は、互いに同心的に配置されている。領域５には、領域６よりも高い油圧が作用し、これによって比較的低い油圧に向かってシール７の周りに規定量の漏れが得られる。有利にはシール７の内径部分にかかる油圧によって、ピストン８に対するシール７の追加的な押圧が得られ、これによってピストン８に対するシール７の追加的なプレロードが得られる。ピストン８がトルクコンバータの取付に際してシール７に沿って摺動される際に、このこととは無関係に、シール７の外径の寸法設定もしくはピストン８の内径の寸法設定によって、既にプレロードが所与される。

図５に示した、シール７とハブ９との間のギャップは、過剰に示したが、本発明によれば、そこにギャップを形成することは有意義である。なぜならばこれによってピストン８に対するシール７の固定が明確になるという理由による。シール７とハブ９との間のギャップを通って比較的高い圧力領域５から比較的低い圧力領域６に向かう漏れ流は、回り道を成しており、これによって最終的に突発的でない確実なシールが実現される。

図６に示したシール７には面取部が設けられており、面取部は、有利には比較的低い圧力を有する領域６に向いている。もちろんこのような面取部は、漏れが差圧に関して実質的に比例的な特性を有するよう助成する。

図８〜図１０には、シール７の別の実施例を示した。有利には面取部高さ１２は、望ましくはリング高さ１３の最大５０％である。有利には面取部幅１１もまた、望ましくはリング幅１４の最大５０％である。面取部の代わりに、図９に示したように、シール７の領域に、圧力領域６に向いた半径部を形成してもよい。面取部および半径部の有する利点によれば、面取部および半径部は、ピストン８の摺動に際して通過助成手段を成す。図１０に示した実施例では、シール７は、段部を備えており、ここでもシール７は、面取部の前述の利点を有している。特別な場合面取部、半径部または段部は、シール７の、比較的高い圧力領域５側にも配置する必要がある。面取部、半径部および段部を両側に配置した構成も考えられ、この場合様々な縁部形状から成る組み合わせを選択することもできる。

図７には、内径にも面取部を備えたシール７の実施例を示した。その利点によれば、シール７は、ハブ９に取り付ける際に、逆さまに取り付けられて、これによって左側に示した面取部が別の側に位置するようになることはない。

これに関して付記しておくと、シール溝がハブ９でなくピストン８に取り付けられている場合でも、これまで記載した内容は、同様に当てはまるものとする。

図１１〜図１３にとって共通していえることは、シール７に対して追加的にOリング１５が用いられている。図１１および図１３では、Oリング１５は、シール７の半径方向内側に配置されており、これに対して図１２では、Oリング１５は、軸方向でシール７の傍に配置されている。図１１〜図１３についてまとめて述べると、Ｏリングに関して、比較的小さな差圧で絶対的なシールが得られる。図１３に対する図１１の相違点によれば、図１１ではシールリング７は内径部で凹部を備えており、これによってＯリングは、実質的に面状にシールリング７の内径に接触する。

さらに図１１〜図１３に関して、シールリング７に既に説明したように面取部、半径部または段部（または溝）を設けることも考えられる。

従来技術による、ピストンストロークに関する差圧を示す線図である。 従来技術による、ピストンストロークに関する漏れ油流を示す線図である。 本発明による、ピストンストロークに関する差圧を示す線図である。 本発明による、ピストンストロークに関する漏れ油流を示す線図である。 本発明によるシールシステムを備えたハブおよびピストンを概略的に示す断面図である。 面取りされたシールリングを備えた、図５に相当する断面図である。 それぞれ反対側で面取りされたシールを備えた、図５に相当する断面図である。 シール形状の別の実施例を示す図である。 シール形状の別の実施例を示す図である。 シール形状の別の実施例を示す図である。 半径方向内側に追加的なＯリングを備えた、図５に相当する断面図である。 軸方向で追加的なＯリングを備えた、図５に相当する断面図である。 図１１のものと類似したシールシステムを示す図である。

符号の説明

１ ピストンストロークに関する差圧の特性曲線、 ２ ピストンストロークに関する油漏れ量の特性曲線、 ３ 圧力上昇、 ４ 突発的なシール範囲、 ５ 比較的高い圧力領域、 ６ 比較的小さな圧力領域、 ７ 本発明によるシール、 ８ トルクコンバータロックアップクラッチのピストン、 ９ ハブ、 １０ 中心線／回転軸線、 １１ 面取部幅、 １２ 面取部高さ、 １３ リング高さ、 １４ リング幅、 １５ Ｏリング

Claims (14)

1. トルクコンバータロックアップクラッチを備えた、特にトルクコンバータのハイドロダイナミック式のクラッチ内でシールする方法であって、
   トルクコンバータロックアップクラッチのピストン（８）が、同心的な孔で、ハブ（９）上に配置されており、少なくとも１つのシール（７）によってシールする方法において、
   シール（７）を、プレロードによって、ピストン（８）の孔に押圧することを特徴とする、トルクコンバータロックアップクラッチ内でシールする方法。
2. 請求項１記載の、トルクコンバータロックアップクラッチを備えた、特にトルクコンバータのハイドロダイナミック式のクラッチ内でシールする方法を実施するためのシールシステムであって、
   トルクコンバータロックアップクラッチのピストンが、同心的な孔で、ハブ（９）上に配置されており、ハブ（９）と該孔との間に少なくとも１つのシール（７）が設けられている形式のものにおいて、
   シール（７）が、実質的に円筒形の表面で、孔に接触するようになっており、シール（７）が、エンドレスに形成されていることを特徴とする、シールシステム。
3. 少なくとも１つのシール（７）を収容するために、ハブ（９）に溝が配置されている、請求項２記載のシールシステム。
4. シール（７）の円筒形の表面が、軸方向で、軸方向の延伸長さ（１４）よりも短くなっている、請求項２または３記載のシールシステム。
5. 円筒形の表面が、面取部によって制限されている、請求項２から４までのいずれか１項記載のシールシステム。
6. 円筒形の表面が、半径部によって制限されている、請求項２から４までのいずれか１項記載のシールシステム。
7. 円筒形の表面が、段部によって制限されている、請求項２から４までのいずれか１項記載のシールシステム。
8. 制限部（面取部、半径部、段部）が、比較的低い圧力を有する領域（６）に向いている、請求項２から７までのいずれか１項記載のシールシステム。
9. 制限部（面取部、半径部、段部）が、比較的高い圧力を有する領域（５）に向いている、請求項２から７までのいずれか１項記載のシールシステム。
10. シール（７）が、内径部分で、面取部、半径部または段部を備えている、請求項２から９までのいずれか１項記載のシールシステム。
11. 円筒形の外面を備えた第１のシール（７）に対して追加的に、別のシール（１５）が配置されており、該別のシール（１５）が、第１のシール（７）に半径方向でプレロードを加えるようになっている、請求項２から１０までのいずれか１項記載のシールシステム。
12. 円筒形の外面を備えたシール（７）、が内径部分で、周方向に延びる凹状の形状を有している、請求項１１記載のシールシステム。
13. 円筒形の外面を備えた第１のシール（７）に対して追加的に、別のシール（１５）が配置されており、該別のシール（１５）が、第１のシールに軸方向でプレロードを加えるようになっている、請求項２から１１までのいずれか１項記載のシールシステム。
14. 別のシール（１５）が、Ｏリングとして形成されている、請求項１１から１３までのいずれか１項記載のシールシステム。

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