JP2009083838A - 自動車のパワー・テイクオフ組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】変速機の動作状態に関わらずエンジンの出力によって直接駆動され、且つ、自動車がオプションのＰＴＯを備える場合と、自動車にＰＴＯが組み込まれない場合とで共通の、一部品から構成される変速機ケースを使用可能なＰＴＯ組立体を提供する。
【解決手段】自動車のパワートレインからの回転動力を伝達するためのパワー・テイクオフ組立体に、動力源（エンジン）７０に駆動可能に接続されたインペラ・シャフト１６を含むトルクコンバータ１０と、開口５０を有するハウジング５６と、インペラ・シャフト１６に固定され、ハウジング５６内に開口５０に合わせて置かれ、軸周りに回転可能に支持されたパワー・テイクオフ歯車３２とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、概して自動車のパワートレインに関連し、具体的には、車載機器又は車外機器のための動力源としてのパワートレインの使用に関連する。

自動車のエンジンが、パワー・テイクオフ（power take-off: ＰＴＯ）によって、除雪刃やバケツ用ブームを支持し動かすための圧力を供給する油圧ポンプのような車載機器、及び工事現場や牧場、農場におけるウォーターポンプや発電機のような車外機器に動力を供給するのに使用される場合がある。

従来のＰＴＯは、インペラを介してエンジンの軸に流体動力学的に結合され、エンジンに駆動可能に結合されるトルクコンバータ・タービンの下流で駆動されている。したがって、従来のＰＴＯ装置は、変速機の変速レバーによって選択された位置がＲレンジであってもＤレンジであっても、自動車が停車しているときは動力を伝達しない。従来のＰＴＯに関し、ユーザーに動力を提供するには、変速機がその出力に動力を伝えなくてはならない。

大型トラックへの適用において、ＰＴＯ組立体は概して変速機のベルハウジング（bell housing）及びギアボックスの軸方向の間に配置される。しかし、この配置は小型の自動車やトラックにおいて、パッケージ性が良くない場合がある。それは、変速機の後方位置を変える必要があり、マウント／クロスメンバー及びドライブ・シャフトの複雑性をもたらし、大量生産とは相容れない。

したがって、変速機の動作状態に関わらずエンジンの出力によって直接駆動され、且つ、自動車がオプションのＰＴＯを備える場合と、自動車にＰＴＯが組み込まれない場合とで共通の、一部品から構成される変速機ケースを使用可能なＰＴＯ組立体の必要性が存在する。

自動車のパワートレインからの回転力を伝えるためのパワー・テイクオフ組立体が、動力源に駆動可能に接続されたインペラ・シャフトを含む自動変速機用のトルクコンバータと、開口を有するハウジングと、上記インペラ・シャフトに固定され、上記ハウジング内に上記開口に合わせて置かれ、軸周りに回転可能に支持されたパワー・テイクオフ歯車とを含む。
このＰＴＯ歯車は、ポンプ／ステータ組立体の中に置かれる。この配置は、複雑性と関連コストを削減する。バルブボディに流体を直接供給するポンプ／ステータ組立体はハウジングに対する取付フランジの厚さを薄くできる。その結果、ＰＴＯ取付フランジの開口が、軸方向に関してベルハウジングに向かって配置され、それにより、ポンプ／ステータ組立体の内側に取り付けられたＰＴＯ歯車を、ＰＴＯの開口に直接アクセスさせるのを可能にする。

この配置はまた、一部品から構成されるケース、又は、コンバータのハブからポンプを分離することを可能とする、ベルハウジングが分かれた代替ポンプ／ＰＴＯ駆動構成を提供する。ＰＴＯアイドラギアは、ポンプハウジングと一体化される場合もあれば、購入者がＰＴＯユニットを取り付けるときに取り付けられる独立したドロップイン・ユニットである場合もある。

好ましい実施形態の適用可能性の範囲は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び図面から明らかになるであろう。説明及び具体的な実施例は、本発明の好ましい実施形態を示すものであるが、単なる例示の目的で与えられていることを理解すべきである。記述された実施形態及び例に対して、種々の変更及び修正が、本技術分野の当業者にとって明らかであろう。

最初に図１を参照すると、動力源としてのエンジンと自動変速機の前部との間で、軸１１に沿って配置されたトルクコンバータ１０が、トルクコンバータ・カバー１４によって取り囲まれるインペラ１２を含む。トルクコンバータ・カバー１４は、インペラ１２のブレードに固定され、且つ、エンジンのクランクシャフトに駆動可能に接続される。カバー１４に溶接されたインペラ・シャフト１６が、ベアリング２０によってポンプボディ１８上に回転可能に支持される。ポンプボディ１８は、ボルト２３によって変速機のフロントカバー２４に固定されるポンプ支持部材２２の中に組み込まれる。ポンプボディ１８は油圧ポンプを収容し、油圧ポンプの歯車又はローター２６が、第一スプラインとしての外スプライン２８によってインペラ・シャフト１６に接続される。

インペラ・シャフト１６上の第二スプラインとしての内スプライン３０が、そのシャフトをＰＴＯのピニオン（歯車）３２に接続する。歯車３２が、トルクコンバータ１０のステータから軸方向に延びるステータ・シャフト３６の肩部の上に置かれたベアリング３４によって支持される。ＰＴＯ歯車３２はＰＴＯアイドラギア３８と噛み合う。ＰＴＯアイドラギア３８は、ベアリング４０とスタブシャフト４２とに支持され、ＰＴＯアイドラギア支持部材４８の突起４４，４６の中に組み込まれる。スナップリング４９が、スタブシャフト４２を支持部材４８上の位置に固定する。

変速機ハウジング５６が、取付面５２によって囲まれた、カバーを持つ開口５０を備えて形成される。カバーは、ＰＴＯユニットが設置されるときに取り除かれる。アイドラギア支持部材４８は、ＰＴＯが使用されている間、取付面５２に取り外し可能に取り付けられて支持される。ＰＴＯアイドラギア３８は、ＰＴＯによって駆動されることになる機器５５（図２を参照）上に置かれる出力ギア５４と係合するように配置される。出力ギア５４は開口５０を通って、変速機ハウジング５６によって囲まれた空間内に延びる。開口５０がハウジング５６内に単独で一体化されるように、フロントカバー２４が変速機ハウジング５６と別個に設けられる場合がある。

エンジン動作中の運転時、インペラ１２、インペラ・シャフト１６及びＰＴＯ歯車３２は、エンジンによって軸１１の周りに駆動される。ＰＴＯアイドラギア３８は歯車３２によって駆動され、軸５８の周りに、アイドラギア支持部材４８上で回転する。エンジンからの動力は、ＰＴＯ組立体、ＰＴＯアイドラギア３８及び出力ギア５４を介して伝達される。

図２は、ＰＴＯ歯車３２がポンプ駆動シャフト即ちインペラ・シャフト６０と一体的に形成されている第二実施形態を示す。変速機トルクコンバータのステータ支持組立体６２が、ポンプ支持部材２２の後面６４から軸方向に空間を空けて配置され、それにより、ＰＴＯ歯車３２が配置され、且つ、ＰＴＯアイドラギア３８が開口を通って延びてＰＴＯ歯車３２と出力ギア５４とを係合させる空間を提供する。

図３が、軸１１から延びる放射状の直線上における、ＰＴＯアイドラギア３８と噛み合っているＰＴＯ歯車３２の歯を示す。ＰＴＯ歯車３２への外からの径方向アクセスが、ハウジング５６の壁の開口５０を通してＰＴＯアイドラギア３８に提供される。

図４が、自動車のパワートレインの一部を示す概略図である。そのパワートレインの動力源は、インペラカバーに駆動可能に接続されたクランクシャフト７２とインペラ１２を持つエンジン７０である。インペラ・シャフト１６が、ポンプボディ１８内のローターに駆動可能に接続される。ブレードを持つタービン７４が、インペラと流体動力学的に結合され、インペラを出る流体によって駆動される。ロックアップ・クラッチ７６が、変速機制御器の制御に応じて係合状態と非係合状態とを選択する。ロックアップ・クラッチ７６が係合されるとき、エンジン７０のクランクシャフト７２と変速機６６の入力シャフト７８との間に機械的結合が生成され、流体動力学的結合は不作動状態になる。変速機６６の入力シャフト７８は、協働して変速機６６の種々のギア比を生成するギア、シャフト、ソレノイド、クラッチ及びブレーキを収容するギアボックスに動力を伝達する。自動車の車輪が、変速機の出力シャフト８２から駆動される。

図５が、アイドラ支持部材９０がステータ支持部材６２とポンプ支持部材２２との両方にボルト９２，９３によって一体化され、変速機６６の中の適所に固定されている第三実施形態を示す。ＰＴＯが動力を伝達するために使用されないとき、アイドラギア３８、ベアリング４０及びシャフト４２は、変速機ハウジング５６から取り除かれない。その代わりに、出力ギア５４がハウジング５６及びアイドラギア３８との係合から取り外される。そして、ハウジング５６の開口５０がカバーによって覆われる。

インペラ・シャフト９６は、その軸端において歯９８を備えて形成される。歯９８はＰＴＯ歯車３２の隣接端上に形成される歯１００と係合し、それにより、シャフト９６と歯車３２を相互に駆動可能に接続する。

以上、特許法の要件に従って好ましい実施形態を説明してきたが、具体的に示され説明されたもの以外の代替実施形態も実施され得ることを記しておく。

トルクコンバータ、油圧ポンプ及びＰＴＯユニットを示す垂直断面図である。 ＰＴＯユニットの第二実施形態を示す断面図である。 変速機用オイルポンプ組立体、ＰＴＯユニット及びＰＴＯアイドラギアの部分前面図である。 本発明のＰＴＯユニットが適用可能な自動車用パワートレインの概略図である。 本発明のＰＴＯユニットの第三実施例を示す垂直断面図である。

符号の説明

１０ トルクコンバータ
１６ インペラ・シャフト
１８ ポンプボディ
２２ ポンプ支持部材
２６ ローター（ポンプローター）
２８ 外スプライン（第一スプライン）
３０ 内スプライン（第二スプライン）
３２ ＰＴＯ（パワー・テイクオフ）歯車
３８ ＰＴＯアイドラギア
４８ アイドラギア支持部材
５０ 開口
５６ 変速機ハウジング
６６ 変速機
７０ エンジン（動力源）
７８ 入力シャフト

Claims (6)

1. 自動車のパワートレインからの回転動力を伝達するためのパワー・テイクオフ組立体において、
   動力源に駆動可能に接続されたインペラ・シャフトを含むトルクコンバータと、
   開口を有するハウジングと、
   上記インペラ・シャフトに固定され、上記ハウジング内に上記開口に合わせて置かれ、軸周り に回転可能に支持されたパワー・テイクオフ歯車と
   を有することを特徴とする組立体。
2. アイドラ支持部材と、
   上記アイドラ支持部材によって回転可能に支持され、上記パワー・テイクオフ歯車と噛み合い、上記開口に合わせて配置されるパワー・テイクオフ・アイドラギアと
   を更に有することを特徴とする請求項１に記載の組立体。
3. 上記アイドラ支持部材及び上記パワー・テイクオフ・アイドラギアが、上記ハウジングから取り外し可能である
   ことを特徴とする請求項２に記載の組立体。
4. アイドラ支持部材と、
   上記アイドラ支持部材によって回転可能に支持され、上記パワー・テイクオフ歯車と噛み合い、上記開口に合わせて配置されるパワー・テイクオフ・アイドラギアと、
   上記パワー・テイクオフ・アイドラギアと噛み合い、上記開口に合わせて配置される出力ギアと
   を更に有することを特徴とする請求項１に記載の組立体。
5. 上記ハウジングの中に配設されたポンプ支持部材と、
   上記ポンプ支持部材から間を開けて配置され、該ポンプ支持部材との間に空間を提供する変速装置のギアボックスとを更に有し、
   上記パワー・テイクオフ歯車が上記空間の中に配設されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の組立体。
6. 上記ハウジングの中に配設されたポンプ支持部材と、
   ポンプボディの中に組み込まれるポンプローターとを更に有し、
   上記インペラ・シャフトが、上記ポンプローターと上記インペラ・シャフトとを相互に接続するための第一スプライン、及び上記パワー・テイクオフ歯車と上記インペラ・シャフトとを相互に接続するための第二スプラインを更に有する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の組立体。

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