JP2009121675A - 減衰プレートを備えるタービンホイールの回転連結部材によって保持された摩擦ディスクを有する流体力学的結合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦ディスクが、タービンホイールを減衰プレートのフランジに直接結合する連結部材によって保持される流体力学的結合装置を提供する。
【解決手段】回転軸（Ｂ）と、回転被動シャフトを中心に回転できるように取り付けられたタービンホイール（２２）を有するトルクコンバータ（１２）と、連結部材（６２）によって、タービンホイール（２２）と共に回転するように、これに遊びなく結合され、かつ周方向減衰部を備える被動シャフトと共に回転するようにこれに結合された、径方向フランジ（４４）を備える減衰プレート（４２）を有する周方向減衰装置（４０）と、減衰プレート（４２）のフランジ（４４）と共に回転する、少なくとも１つの軸方向にスライド可能な環状摩擦ディスク（５６Ａ）、（５６Ｂ）を有するロッキングクラッチ（１４）とを備えており、摩擦ディスク（５６Ａ）（５６Ｂ）は、タービンホイール（２２）を、減衰プレート（４２）のフランジ（４４）に直接結合する連結部材（６２）によって保持されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、トルクコンバータおよびロッキングクラッチを有する流体力学的に結合するための装置に関する。

本発明は、詳細には、自動車用の流体力学的結合のための装置に関する。この装置は、回転軸と、この回転軸を中心に回転するように取り付けられたシャフトと、回転軸を中心に回転するように取り付けられたタービンホイールを有するトルクコンバータと、連結部材によって、タービンホイールと共に回転するようにこれに遊びなく結合され、かつ外周減衰部を有する回転被動シャフトと共に回転するようにこれに結合されている径方向フランジを有するプレートを備える周方向減衰装置と、減衰プレートのフランジと一部品を形成する少なくとも１つの軸方向にスライド可能な環状摩擦ディスクを有するロッキングクラッチとを備えている。

このタイプの装置は、公知であり、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献には、減衰プレートがその径方向外面に摩擦ディスクを保持している流体力学的結合のための装置が開示されている。

減衰プレートは、回転時には、回転軸の周りに配置された多数のアームによって、タービンホイールに結合されている。

この実施形態では、連結アームは、タービンホイールのガイドハブと同じ材料で製造されている。各連結アームの自由端は、回転の際に減衰プレートに結合できるように、減衰プレートの対応する開口内に挿入された歯と噛合している。

しかし、このような装置は、形状が複雑で、製造が困難な多数の部品を使用する必要がある。
欧州特許第１，４６９，２３１号明細書

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、摩擦ディスクが、タービンホイールを減衰プレートのフランジに直接結合する連結部材によって保持されていることを特徴とする、上記のタイプの装置を提供することを目的とする。

本発明の他の特徴によると、
− 連結部材は、フランジの径方向外端部から、タービンホイールの取付け面に固定された前端部まで、軸方向に延びる減衰プレートの環状スカートから構成されており、摩擦ディスクは、減衰プレートの環状スカートの軸方向外面に保持されている。
− 摩擦ディスクは、その内周縁から径方向内側に延びる径方向ガイド歯を備えており、この径方向ガイド歯は、スカートの軸方向外面に形成された軸方向溝内に、軸方向にスライド可能に受容されている。
− フランジとスカートは、同じ材料で、１つの部品として製造されている。
− スカートは、減衰プレートのフランジに取り付けられた別部品である。
− スカートは、このスカートの歯付き後縁部と、フランジの歯付き外周縁部との相互の噛合によって、フランジと共に回転するようにこれに結合されている。
− スカートの前端部は、流体力学的結合装置内の流体が漏れないように、タービンホイールの取付け面に固定されている。
− スカートの前端部は、溶接によって、タービンホイールの取付け面に固定されている。
− 減衰プレートは、回転の際に、外周作用部を有する少なくとも１つの弾性部材によって、回転被動シャフトに結合され、この弾性部材は、減衰プレートのフランジの両側に対して、軸方向に取り付けられたガイドワッシャによって保持され、回転の際に、第１の中心減衰ハブによって回転被動シャフトと共に回転するようにこれに遊びなく結合される。
・タービンホイールは、第１の中心減衰ハブによって保持された部材に対して、回転可能に取り付けられている第２のタービンハブを備えている。

他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めば、明らかになると思う。

以下の説明において、同一、同様、または類似の機能を有する構成要素には、同一の符号を用いる。

以下の説明および添付の特許請求の範囲を、より容易に理解できるようにするために、各図面に、矢印「Ａ」で示す後から前への軸方向、および流体力学的結合装置の回転軸「Ｂ」に対して、内側から外側への径方向を、限定目的ではなく使用する。

当分野では周知の通り、図１に例示する流体力学的結合装置１０は、主に、１つの密閉されたケーシング内に配置されたトルクコンバータ１２、およびロッキングクラッチ１４を備えている。

限定するものではないが、トルクコンバータ１２は、具体的には、ロッキングクラッチ１４の軸方向前方に配置されている。

ケーシングは、具体的には、前側シェル１６と後側シェル１８のシェルの形態の２つの部品で形成されている。これらのシェル１６、１８は、トルクコンバータ１２およびロッキングクラッチ１４を浸漬している流体を、ケーシング内に密閉している。シェル１６、１８は、通常は溶接によって接合され、ケーシング内は、通常はオイルで満たされている。

装置１０は、トルクコンバータ１２の流体回路用の流体を供給する第１の流体供給ライン（不図示）、およびこの流体のための第２の供給ライン（不図示）を備えている。

第１の前側シェル１６は、第２の後側駆動シェル１８に固定されている。前側シェル１６および後側シェル１８は、後部シェルによって保持されているピン２８によって、回転軸Ｂと同軸である第１の回転駆動シャフト（不図示）に、回転可能に結合されている。したがって、ピン２８および後部シェル１８は、エンジントルクの入力要素を構成している。

トルクコンバータ１２は、前側インペラホイール２０、後側タービンホイール２２、および中心リアクションホイール２４を備えている。

インペラホイール２０は、第１の前側シェル１６によって保持されたベーン２６を有する。

また、タービンホイール２２も、インペラホイール２０のベーン２６に面したベーン３０を有する。ベーン３０は、径方向外側に延びてベーン３０を覆う半円環体を成しているタービンホイールの後壁３１に保持されている。

タービンホイール２２の後壁３１は、タービンホイール２２を支持して、このタービンホイール２２のケーシング内での回転を案内するために、回転軸Ｂを中心に自由に回転するように取り付けられたタービンハブ３２と共に回転するように、これに結合されている。

タービンホイール２２は、詳細を後述する連結部材６２を介して、減衰装置４０によって、装置１０の回転軸Ｂと同軸上の第２の駆動回転シャフト（不図示）と共に回転するようにこれに結合されている。

自動車では、駆動シャフトは、内燃機関（不図示）のクランクシャフトから構成され、被動シャフトは、変速手段に連結された自動車のトランスミッションシステム（不図示）の入力シャフトから構成されている。

減衰装置４０は、タービンホイールの後壁３１の軸方向後方に配置されている。減衰装置４０は、回転軸Ｂと同軸上にある環状ディスクの形態の径方向フランジ４４を有する中心減衰プレート４２を備えている。フランジ４４は、２つの径方向ガイドワッシャ４６間に軸方向に配置されている。

これらのガイドワッシャ４６は、通常はリベット５２を用いて、内周縁４８によって、減衰ハブ５０に固定されている。減衰ハブ５０は、被動シャフトと共に回転するようにこれに遊びなく結合されている。したがって、減衰ハブ５０は、エンジントルクの出力要素を構成している。

減衰プレート４２のフランジ４４は、コイルバネなどの周方向作用部を有する弾性部材５４によって、周方向の遊びをもって、ガイドワッシャ４６に回転可能に結合されている。

このために、フランジ４４およびガイドワッシャ４６は、弾性部材５４を受容するための窓を備えている。したがって、ガイドワッシャ４６は、弾性部材５４を保持している。

したがって、減衰プレート４２は、駆動シャフトからのトルクの入力要素を構成し、ガイドワッシャ４６は、弾性部材５４からの衝撃が減衰した後のこのトルクの出力要素を構成している。

図１に示す例では、タービンホイールのハブ３２は、減衰ハブ５０の後部に向かって軸方向に延びる軸受面５５に対して、回転可能に取り付けられている。これにより、装置１０の取付けが簡単となっている。

変換段階として知られている第１の動作段階では、駆動シャフトのトルクは、インペラホイール２０に伝達され、これにより、タービンホイール２２は、図１から分かるようにベーン２６とベーン３０との間を循環するオイルによって、反時計回りの方向に回転させられる。

タービンホイール２２は、減衰プレート４２によって、被動シャフトと共に所定のクリアランス角で回転する。次に、このトルクは、減衰プレート４２によって、周方向作用部を有する弾性部材５４を介して、減衰装置４０の出力要素を構成しているガイドワッシャ４６に伝達される。

この変換段階の際に、減衰装置４０は、エンジンの非周期的な運転によって引き起こされる捩れによって生じる振動、すなわち共振を減衰させるように作用する。このような振動は、エンジントルクの伝達が、トルクコンバータ１２内のオイルの運動エネルギーのみによって伝達されるため、伝達されても僅かである。

駆動シャフトおよび被動シャフトのロッキング結合クラッチ１４は、特にタービンホイール２２とインペラホイール２０との間の滑り現象によって生じるあらゆる効率ロスを防止するために、自動車が始動して、駆動シャフトおよび被動シャフトがトルクコンバータ１２によって流体力学的に結合されてから作動させる。

ロッキングクラッチ１４は、回転軸Ｂと同軸的に取り付けられた少なくとも１つの径方向摩擦ディスク５６Ａ、５６Ｂを備えている。図１に示す例では、ロッキングクラッチ１４は、後側ディスク５６Ａおよび前側ディスク５６Ｂの同一の２つの摩擦ディスクを備えている。したがって、一方の摩擦ディスク５６Ａについて説明する。

摩擦ディスク５６Ａは、環状である。摩擦ディスク５６Ａの後面および前面のそれぞれは、環状摩擦ライニングによって覆われている。

摩擦ディスク５６Ａは、減衰装置４０によって被動シャフトと共に回転し、第１の被動シャフトに対して、軸方向にスライド可能に取り付けられている。

このために、摩擦ディスク５６Ａは、その内側縁から径方向内側に延びた径方向の歯５８を有する。歯５８は、連結部材６２の軸方向溝６０内に軸方向にスライド可能に受容されている。連結部材６２は、詳細を後述するように、減衰プレート４２のフランジ４４から独立して回転する。

また、ロッキングクラッチ１４は、軸方向に積層された、回転軸Ｂと同軸上にある少なくとも２つのカウンターディスク６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃを備えている。図１に示す例では、ロッキングクラッチ１４は、第１の後側カウンターディスク６４Ａ、第２の中心カウンターディスク６４Ｂ、および第３の前側カウンターディスク６４Ｃを備えている。

カウンターディスク６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃは、各摩擦ディスク５６Ａ、５６Ｂが、連続する２つのカウンターディスク６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃの間に軸方向に配置されるように取り付けられている。

カウンターディスク６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃは、同一であるため、１つのカウンターディスク６４Ａについて説明する。

カウンターディスク６４Ａは、環状であり、摩擦ディスク５６Ａと同じ寸法である。したがって、摩擦ディスク５６Ａのガイド歯５８は、カウンターディスク６４Ａの内周縁を越えて径方向内側に延びている。

カウンターディスク６４Ａは、駆動シャフトと共に回転し、この駆動シャフトに対して、軸方向にスライド可能に取り付けられている。

このために、カウンターディスク６４Ａは、その外周縁から径方向外側に延びる径方向ガイド歯６６を備えている。したがって、これらのガイド歯６６は、摩擦ディスク５６Ａの外周縁を越えて径方向に延びている。これらのガイド歯６６は、形状および寸法が同一であり、所定のピッチ角でカウンターディスク６４Ａの外周面に等間隔で設けられている。

ガイド歯６６は、対応する軸方向ガイド溝内に軸方向にスライド可能に受容されている。このガイド溝は、ケーシングの後側シェル１８と共に回転する支持クラウン６８の軸方向内側環状面に形成されている。

このクラウン６８は、その後縁から径方向内側に延びた後側リム７０によって、後側シェル１８の後面に固定されている。

クラウン６８は、通常は、板金をプレスして形成されている。

摩擦ディスク５６Ａ、５６Ｂは、後側非結合位置と前側結合位置との間をケーシング内で軸方向に移動可能な後側ピストン７２の動作によって、カウンターディスク６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃの間に固定することができる。

密閉された後側チャンバ７４の後側は、ケーシングの後側シェル１８によって軸方向に画定され、その前側は、ピストン７２によって軸方向に画定されている。

ピストン７２は、その径方向外側外周部において、セグメント７８などの第１の密閉手段が取り付けられた環状溝を備えている。この第１の密閉手段は、後側シェル１８に面したピストン７２の軸方向の表面と共に作用し、セグメント８０などの第２の密閉手段は、後側シェル１８の径方向内周面と共に作用する。第２の密閉手段は、ピストン７２によって取り囲まれた、噛合によってこのピストン７２と共に回転するようにこれに結合された、ハブ８２の環状溝内に取り付けられている。

したがって、動的密閉手段７８、８０は、この場合は、トルクコンバータの第１の経路および第２の経路から独立した第３の供給手段（不図示）によって駆動されるシャフトである中空シャフトによって流体を供給して、ピストン７２の軸方向の運動を制御するチャンバ７４を画定している。

後側ピストン７２の前側環状ノーズ８３は、具体的には、後側カウンターディスク６４Ａの後面に面して、その軸方向後方に配置され、支持クラウン６８の径方向内側に位置している。

したがって、第２の固定段階では、ピストン７２は、タービンホイール２２を被動シャフトに解除可能に結合させることができる。このために、ピストン７２は、カウンターディスク６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃが軸方向に離隔した後側非結合位置と、カウンターディスクが支持クラウン６８の軸方向ストッパー７６に対して軸方向前方に押圧されて、これらの間に配置された摩擦ディスク５６Ａ、５６Ｂが固定され、被動シャフトが駆動シャフトと共に回転するように、これに結合される前側結合位置との間で軸方向に移動することができる。

結合位置では、駆動シャフトのトルクは、ロッキングクラッチ１４によって減衰装置４０、具体的には減衰プレート４２および弾性部材５４に伝達され、この弾性部材によって、ねじり振動が減衰され、遊びのある結合角度が調節されてから、ハブ５０に固定されたガイドワッシャ４６が、被動シャフトに結合されて、これと共に回転する。

本発明によると、摩擦ディスク５６Ａ、５６Ｂは、タービンホイール２２を減衰プレート４２のフランジ４４に直接結合する連結部材６２によって保持されている。連結部材６２は、１つの部品として形成されている。

連結部材６２は、減衰プレート４２の環状スカート６２から構成されている。この環状スカート６２は、フランジ４４の径方向外側端部から、タービンホイール２２の後壁３１の後面に固定された前端部８４まで軸方向前方に延びている。具体的には、このスカート６２の前端部８４は、後壁３１の湾曲形状と一致する、径方向外側に広がった形状を有する。

減衰プレート４２の環状スカート６２は、摩擦ディスク５６Ａ、５６Ｂを保持する連結部材６２を構成している。したがって、スカート６２の径方向外面は、摩擦ディスク５６Ａ、５６Ｂのガイド歯５８を受容する軸方向溝６０を備えている。

有利なことに、スカート６２の前端部８４は、装置１０内の流体が漏れないように、タービンホイール２２の後壁３１の取付け面に固定されている。したがって、この流体は、装置１０が動作している間、最適な要領で循環してクラッチ１４を冷却する。

このために、スカート６２の前端部８４は、タービンホイール２２の取付け面に溶接で接合されている。したがって、溶接シーム８６が、スカート６２の前端部８４とタービンホイール２２の後壁３１との間の密着部に沿って、連続的に延在している。

図１に示す例では、減衰プレート４２のフランジ４４とスカート６２は、１つの部品から形成されている。

図２に示す本発明の第２の実施形態によると、減衰プレート４２のスカート６２は、減衰プレート４２のフランジ４４に取り付けられた別部品である。

このように、スカート６２は、フランジ４４の径方向外側の歯付き縁部９０に噛合した歯付き後縁部８８を備えている。したがって、スカート６２は、このスカート６２の歯８８とフランジ４４の歯９０との相互の噛合によって回転の際にフランジ４４に結合される。

このような装置１０の取付けは、極めて容易である。シェル１６、１８内に配置する前に、スカート６２をタービンホイール２２の後壁３１に取り付け、フランジを減衰装置４０に取り付けることが可能である。

次に、減衰装置４０およびタービンホイール２２を、装置１０のシェル１６、１８内に配置する。この作業の際に、タービンホイールが、減衰装置４０に対して同軸的に後方にスライドできるように、スカート６２の歯付き後縁部８８を、フランジ４４の歯付き縁部９０に噛合させて、減衰プレート４２を形成する。

次に、摩擦ディスク５６Ａ、５６Ｂを、スカート６２の溝６０内に挿入する。

別法としては、タービンホイール２２とスカート６２から形成したアセンブリをシェル１６、１８内に配置する前に、摩擦ディスク５６Ａ、５６Ｂを、スカート６２の溝６０内に挿入することができる。

本発明に従って製造した装置１０は、スカート６２によって、同時に２つの機能を果たすことができるため、経済的でもある。

本発明に従って形成された流体力学的結合装置の半分を示す軸方向の断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す図１に類似する断面図である。

符号の説明

１０ 流体力学的結合装置
１２ トルクコンバータ
１４ ロッキングクラッチ
１６ 前側シェル
１８ 後側シェル
２０ インペラホイール
２２ タービンホイール
２４ リアクションホイール
２６ ベーン
２８ ピン
３０ ベーン
３１ 後壁
３２ タービンハブ
４０ 減衰装置
４２ 減衰プレート
４４ フランジ
４６ ガイドワッシャ
４８ 内周縁
５０ 減衰ハブ
５２ リベット
５４ 弾性部材
５５ 軸受面
５６Ａ、５６Ｂ 摩擦ディスク
５８ 歯
６０ 溝
６２ 連結部材（環状スカート）
６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ カウンターディスク
６６ ガイド歯
６８ 支持クラウン
７０ リム
７２ ピストン
７４ チャンバ
７６ ストッパー
７８、８０ 密閉手段（セグメント）
８２ 環状ノーズ
８４ 前端部
８６ 溶接シーム
８８ 歯付き後縁部
９０ 歯付き縁部
Ａ 軸方向
Ｂ 回転軸

Claims (10)

1. 回転軸（Ｂ）と、
   前記回転軸（Ｂ）を中心に回転できるように取り付けられている被動シャフトと、
   前記回転軸（Ｂ）を中心に回転できるように取り付けられたタービンホイール（２２）を有するトルクコンバータ（１２）と、
   連結部材（６２）によって、前記タービンホイール（２２）と共に回転するように、これに遊びなく結合され、かつ周方向減衰部を備えた前記被動シャフトと共に回転するように、これに結合された、径方向フランジ（４４）を備えた減衰プレート（４２）を有する周方向減衰装置（４０）と、
   前記減衰プレート（４２）のフランジ（４４）と共に回転する少なくとも１つの軸方向にスライド可能な環状摩擦ディスク（５６Ａ）、（５６Ｂ）を有するロッキングクラッチ（１４）とを備えており、
   前記摩擦ディスク（５６Ａ）、（５６Ｂ）は、前記タービンホイール（２２）を前記減衰プレート（４２）のフランジ（４４）に直接結合する連結部材（６２）によって保持されていることを特徴とする、自動車用の流体力学的結合装置（１０）。
2. 連結部材は、フランジ（４４）の径方向外側端部から、タービンホイール（２２）の取付け面（３１）に固定された前端部（８４）まで軸方向に延びる減衰プレート（４２）の環状スカート（６２）からなり、摩擦ディスク（５６Ａ）、（５６Ｂ）は、前記減衰プレート（４２）の環状スカート（６２）の軸方向外面（６０）に保持されていることを特徴とする、請求項１に記載の流体力学的結合装置（１０）。
3. 摩擦ディスク（５６Ａ）、（５６Ｂ）は、これらの内周縁から径方向内側に延びる径方向ガイド歯（５８）を備えており、径方向ガイド歯（５８）は、環状スカート（６２）の軸方向外面に形成された軸方向溝（６０）内に軸方向にスライド可能に受容されていることを特徴とする、請求項２に記載の流体力学的結合装置（１０）。
4. フランジ（４４）とスカート（６２）は、１つの部品から形成されていることを特徴とする、請求項２または３に記載の流体力学的結合装置（１０）。
5. 環状スカート（６２）は、減衰プレート（４２）のフランジ（４４）に取り付けられた別部品であることを特徴とする、請求項２または３に記載の流体力学的結合装置（１０）。
6. 環状スカート（６２）は、この環状スカート（６２）の歯付き後縁部（８８）とフランジ（４４）の歯付き外周縁部（９０）との相互の噛合によって、前記フランジ（４４）と共に回転するように、これに結合されていることを特徴とする、請求項５に記載の流体力学的結合装置（１０）。
7. スカート（６２）の前端部（８４）は、流体力学的結合装置（１０）内の流体が漏れないように、タービンホイール（２２）の取付け面（３１）に固定されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の流体力学的結合装置（１０）。
8. 環状スカート（６２）の前端部（８４）は、溶接によってタービンホイール（２２）の取付け面（３１）に固定されていることを特徴とする、請求項７に記載の流体力学的結合装置（１０）。
9. 減衰プレート（４２）は、外周作用部を有する少なくとも１つの弾性部材（５４）によって、回転被動シャフトと共に回転するようにこれに結合されており、この弾性部材（５４）は、前記減衰プレート（４２）のフランジ（４４）の両側に対して、軸方向に取り付けられたガイドワッシャ（４６）によって保持され、第１の中心減衰ハブ（５０）によって前記回転被動シャフトと共に回転するように、これに遊びなく結合されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の流体力学的結合装置（１０）。
10. タービンホイール（２２）は、第１の中心減衰ハブ（５０）の軸受面（５５）に対して、回転可能に取り付けられている第２のタービンハブ（３２）を備えていることを特徴とする、請求項９に記載の流体力学的結合装置（１０）。

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