JP2009511835A

JP2009511835A - トルク伝達用のカップリング装置

Info

Publication number: JP2009511835A
Application number: JP2008534948A
Authority: JP
Inventors: ハインリッヒ，ヨハネス; ジェファー，ミハエル; ベリング，ヨッヘン; シュトラウス，ディートマー; エーブナー，ティル
Original assignee: ボーグワーナー・インコーポレーテッド
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2006-10-15
Publication date: 2009-03-19
Anticipated expiration: 2026-10-15
Also published as: CN101292093B; EP1941171B1; US8376649B2; KR101264910B1; CN101292093A; EP1941171A1; US20090203453A1; EP2759731A1; JP5254023B2; EP2759731B1; WO2007045418A1; KR20080057252A; EP1941171B2

Abstract

本発明は、例えば自動車の駆動要素とクラッチとの間でトルクを伝達するカップリング装置に関する。このカップリング装置は、第１軸（１７）と、この第１軸を包囲する第２軸（１５）とを含み、前記軸は、確実結合によって相互に連結される。本発明によれば、この装置に、ガラ音ノイズを抑止するためのプリテンション（内力）を確実結合の連結部に発生させる弾性要素（１５、１７、８１、８４、８５、８７、８８）が設けられる。

Description

本発明は、駆動要素とクラッチとの間でトルクを伝達するカップリング装置に関する。このようなカップリング装置は、例えば自動車において、内燃機関とクラッチとの間を接続するのに用いられる。このクラッチは、トランスミッションへの調節可能な接続をなすものであり、トランスミッションが続いて自動車の車輪を駆動する。

このタイプのクラッチが、例えば、欧州特許第１１９５５３７Ｂ１号明細書または欧州特許出願公開第１５２２７５３Ａ１号明細書に開示されている。

公知のクラッチは、例えばデュアルクラッチの形態を取っており、トランスミッションの急速なシフトを可能にし、液圧で操作することができる。

クラッチは、多くの場合、環状のバネ装置の形のトーションダンパを有しており、トルクは、駆動側と被駆動側との間においてバネ要素によって円周方向に伝達される。バネ要素は、一方では衝撃を吸収し、他方では、例えば内燃機関に由来する駆動側の振動を減衰させる役割を果たす。

このタイプのクラッチは、通常、よくフランジと称される第１軸と、これを包囲する第２軸とによって駆動要素に連結される。これらの軸は、その間に回転運動を伝達し得るように噛み合い結合によって連結される。この場合、第２軸もフランジと呼称される場合が多い。しかし、このカップリングは、ある程度の相対的な動きを許容しなければならず、また、容易に組み立て得るように設計されるので、特定の遊び、例えば結合の遊びを有する。これは運転ノイズが発生することを意味している。

そこで、本発明の目的は、上記のタイプのカップリング装置におけるノイズの発生を低減または防止すること、および、これに関する極力コスト的に有利な簡素な設計上の解決策を見出すことにある。

本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴を備えたカップリング装置によって実現される。有利な発展形態が従属請求項に列挙される。

少なくとも１つの弾性要素が、２つの軸の間の確実噛み合い（強固な噛み合い結合）にプリテンション（内力あるいは付勢力）を発生させるように機能し、この内力が、負荷変化の際に発生するあらゆる歯車異音（ガラ音）と対応するノイズとを防止または少なくとも低減する。この場合、この内力は、確実噛み合い結合におけるトルクまたは力の実際の伝達を妨害せず、かつ組み立てを難しくすることもないが、本発明の目的を達成するに十分な程度の大きさに保持される。通常、１０Ｎｍ〜１００Ｎｍの程度の内力を少なくとも１つの弾性体によって発生させる。特にトラックまたは大型車のドライブトレインの場合にはさらに大きな内力も可能である。

カップリング装置における遊びは、クラッチと駆動要素との間の僅かな相対的動きを補償することを可能にする。発生させる内力はこれを妨げるようには意図されていない。第１軸および第２軸に関する内力は、軸の対応する面が直接互いに当接して少なくとも１つの方向の回転の動きを全く遊びなく確実に伝達し得るために、円周方向に向けることができる。しかし、内力を半径方向に向けることも可能であり、これによって少なくとも摩擦力を発生させる。この摩擦力によって、第１軸および第２軸の間の相対的な動きが困難になり、あるいはその動きが防止される。

この場合、弾性要素を例えば第１軸によって形成することもできる。第１軸が弛緩した状態において第２軸と連結している間よりも大きな直径を有するように、第１軸を、例えば凹欠部によって実現される弾性形状のものにすることができる。確実噛み合い結合を作り出すために、第１軸を半径方向に圧縮することができ、それによって、それを包囲する第２軸に対して半径方向の弾性内力を発生させる。逆に、第２軸を、例えばスロットによって実現される弾性形状にすることもできる。このスロットは、第２軸の内周面において軸方向かつ半径方向に延びており、第２軸の拡張を可能にして反対向きの弾性力を発生させる。

第１軸および第２軸、あるいはそのどちらかは、対応する力を発生させるために、例えば少なくとも部分的に弾性材料から構成することができる。このためには、伝達される力を吸収するに十分なほど強い材料が選定されるべきである。この場合、例えば、変形可能な金属を弾性材料として用いることも可能である。

本発明によれば、内力を、第１軸および第２軸の間に配置されるインサートによって発生させることもできる。このインサートは弾性形状または容積弾性設計のものとすることができる。これは、２つの軸の確実噛み合い結合の領域内、または確実噛み合い結合が延びる軸方向領域内にも設けることができる。この要素は、例えば、軸の間に配置されて半径方向の内力を発生させるエラストマのＯリングの形態にすることができる。

確実噛み合い結合を構成するために、第１軸に、第２軸の内歯列と噛み合う外歯列を設けることができる。このような歯列は、この種のカップリング装置による高トルクまたは大出力伝達の特に効果的な方法である。この場合、第１軸および第２軸は通常若干の遊びを有するので、組み立て時に、それらを互いに軸方向に押し込むことができる。

本発明の１つの設計変形態によれば、インサートを付加的に組み込むことができる。このインサートは、例えば、第１軸および／または第２軸の歯列要素に少なくとも部分的に置き換えることが可能である。例えば、軸の軸方向のある範囲に延びる歯列系の１つの歯を、全体としてまたは部分的に弾性要素で置き換えることができる。これを実現するため、弾性インサートを挿入し得る凹欠部を、普通は歯が創成されるべき第１軸または第２軸上の円周方向の点に設けることができる。このインサートは、他方の軸の同様の凹欠部に係合し、それによって、さねはぎ結合が構成される。この場合、インサートは、板バネまたは一般的にバネプレートの形にすることができ、歯列の半径方向および／または接線方向に弾性圧縮し得る対応形状を有することができる。しかし、インサートを圧縮可能なエラストマ体またはバネピンの形にしても差し支えない。

歯列の間の間隙にバネプレートを挿入する場合には、このバネプレートを歯列の円周上に対称的に適切に配分して、不均衡を制限すると共に、伝達される力を最適に配分することができる。組み立てを簡単化し、構成を安定化するために、複数のバネプレートを１つのリングに固定することが推奨される。これによって、複数のバネプレートをそのリングによって歯列の中に挿入することが可能になり、なお良いことには、複数のバネプレートを、歯列を嵌装組み込みする前に、外歯列または内歯列の歯列系の１つに結合することができる。次に、バネプレートは、同じ円周方向を向く歯のフランク（側面）に当接させるか、あるいは、時には円周方向において反対向きのフランクに対して当接させることができる。後者の場合には、バネプレートの配置は、それ自体でリングと共に自動調心する能力を有するが、前者の場合には、バネプレートが対応するフランクに押し付けられるように、リングに円周方向の内力を付与することが有利になるであろう。

個々のバネプレートは、それらが歯のフランクに当接するが、このフランクにさらに弾性的に圧力をかけ得るように、軸の軸方向または半径方向に曲げられる。この曲げの程度は、所要の内力、またはガラ音を発することなく正常に伝達されるべきトルクに依存する。バネプレートの代わりに、例えば弾性材料の要素のような他のタイプのバネ要素を選択することも原則として可能である。

各バネ要素に、軸の軸方向のリングから離れた側の端部において、バネプレートが当接する当該歯をその端面に向かって把持するアングルプレートを装着することができる。バネプレートを導入した後に歯列を挿入する場合、この鉤形形状のバネプレートのために、バネプレートの自由端によって嵌装組み込みが妨害されるという状況は確実になくなる。

２つの軸の別のタイプの確実噛み合い結合の場合についても、構成を安定化しかつ組み立てを簡易にするために、結合要素間に挿入する複数の弾性要素を１つの共通の支持要素に空間間隔を設けて固定することができる。

カップリング装置は、駆動要素の側においては、回転斜板および／またはフライホイールを介して、あるいは直接的に駆動要素に連結される。被駆動側においては、カップリング装置は、例えば、クラッチと同心に環状に配置することができるトーションダンパに連結することができる。

本発明が図面に示されており、以下、図面を参照しながら本発明を説明する。

図１は、例として選定された自動車のドライブトレインの一部分を参照して、本発明に従って設計されたデュアルクラッチの可能な基本構造と作動原理とを示す。

例えば、内燃機関、モータまたは同類のものに連結されるクランクシャフト２４が図の右側に示される。この側はドライブトレインの駆動側を表す。

図の左側には、中心軸または中実軸１０と中空軸９とである２つのトランスミッション入力軸を見ることができる。これらの軸は、デュアルクラッチのクラッチハウジング７４から導出され、図には表現されていない例えばトランスミッションまたは同類のものに連結される。この側はドライブトレインの被駆動側を表す。

従って、第１トランスミッション入力軸（中心軸または中実軸１０）は、自動車の奇数番号の全ギヤ（例えば１、３、５・・・）の操作用として想定することができ、第２トランスミッション入力軸（中空軸９）は、偶数番号の全ギヤ（例えば２、４、６・・・）の操作用として想定することができる。バックギヤは、トランスミッションの第１トランスミッション入力軸（中心軸または中実軸１０）および第２トランスミッション入力軸（中実軸９）の両者に割り当てることができる。

ドライブトレインは、さらに、フライホイールの形のフライホイール質量２１と、回転斜板１８と、捩り振動ダンパ１２と、前記のデュアルクラッチとを含む。

このドライブトレインは外側のハウジングによって囲繞され、この外側のハウジングはクラッチハウジング７４によって形成される。つまり、クラッチハウジング７４が、湿式多板クラッチの形の２つのクラッチと、捩り振動ダンパ１２と、回転斜板１８と、フライホイール質量２１とを囲繞する。

回転または捩り振動ダンパ１２は、当分野において知られる方法で具現化される。入力側には半外殻体の形態の第１次要素１４を有し、出力側には、第１半外殻体１３と、同時にクラッチハウジングを形成する第２半外殻体１１とを含む第２次要素が設けられる。第１次要素１４と、第２次要素１３、１１とは、トルクを回転方向に伝達するように、捩り振動ダンパ１２の外周に配置される複数のバネ組立体を介して連結される。バネ組立体の１つの例が図に示されている。

捩り振動ダンパ１２の２つの半外殻体１１および１４は、デュアルクラッチの２つの個別クラッチを囲繞する。それらは軸方向の歯列によって一緒に回転固定され、付加的な摩擦結合を発生させる例えばディスクバネによって軸方向に一緒に押圧される。

各クラッチは、外側プレートのキャリア１、２と、１つの共通の内側プレートのキャリア４０とを有する。第１クラッチの外側プレートのキャリアを、以下、第１外側プレートキャリア１と呼称し、第２クラッチの外側プレートのキャリアを第２外側プレートキャリア２と呼称する。

２つの外側プレートキャリア１、２は半外殻体形状の設計であり、第１外側プレートキャリア１は第２外側プレートキャリア２の回りを包囲しており、かつ軸方向に突き出ている。内側プレートキャリア４０はほぼ円筒形状で、半外殻体１、２が軸方向に拡がる範囲全体にわたって延びている。

２つの外側プレートキャリア１、２は内歯列系５、６を有しており、この内歯列系５、６は、図の場合はそれぞれ４枚の摩擦板２９、３０を軸方向には変位可能であるが本質的に回転固定してガイドする役割を果たす。この場合、摩擦板２９、３０は、対応する外歯列系３１、３２を備えている。この摩擦板は、通常、外側プレート２９、３０とも呼称される。

同様に、共通の内側プレートキャリア４０の、それぞれの外側プレートキャリア１、２に対応する内側プレートキャリア部分の外周に、外歯列系４１、４２が配置される。この歯列系４１、４２において、内歯列系を有する摩擦板、いわゆる内側プレート３６が、軸方向には変位可能であるが回転固定されるようにガイドされる。２つの内側プレートキャリア部分は、共通の端部プレート３５によって互いに分離される。

共通の内側プレートキャリア４０の２つの各外端部において、前記の内側プレート３６と同様に、圧力プレート３４、３７が、軸方向には変位可能であるが本質的に回転固定されるようにガイドされる。

外側の摩擦板／外側プレート２９、３０と、２つの圧力プレート３４、３７を伴った内側の摩擦板／内側プレート３３、３６と、共通の端部プレート３５とが、当分野で知られる形態において歯列系のようにそれぞれ交互に係合し、それぞれクラッチに属するプレートパック２７、２８を形成する。

従って、対応する摩擦板２９、３０、３３、３４、３５、３６、３７を備えた２つのプレートパック２７、２８は、共通の内側プレートキャリア４０上に軸方向に直列に配置される。図示の実施例においては、すべての摩擦板２９、３０、３３、３４、３５、３６、３７の摩擦面積は、その寸法がほぼ等しいので、それぞれのクラッチは等価の運転性能を有する。摩擦板の摩擦面積が異なる寸法の直径を有することも明らかに可能である。

クラッチを作動させるピストン−シリンダユニットもクラッチの不可欠な構成要素であり、これについて以下に詳細説明する。特に、液圧駆動される操作ピストン４３、４４が各クラッチに配属される。この操作ピストン４３、４４は、それぞれ、圧力プレート３４、３７の１つに対して押し付けられて力を伝達し、個々の摩擦板２９、３０、３３、３４、３５、３６、３７の間に摩擦結合を形成して、それによって当該クラッチを操作する。

図１に見られるように、２つのクラッチは内向きに操作され、反作用の力は共通の端部プレート３５に対して作用する。

共通の内側プレートキャリア４０は、クラッチ操作に必要な２つの環状の操作ピストン４３、４４を貫通している。このため、内側プレートキャリアは、各端部において、外周全域にほぼ軸方向に延びる突起材を有し、この突起材が、当該操作ピストン４３、４４における対応開口４５、４６を貫通して歯列のように係合している。これらの突起材は、端部において、クラッチハウジング１１の開口４７にも対応して係合する。クラッチハウジング１１の開口４７は（および、一般的には操作ピストン４３、４４における開口４５、４６も）、その円周方向の寸法において互いに合致しているので、相対的な回転は全く不可能である。内側プレートキャリア４０は、この方式でクラッチハウジング１１に回転固定される。

内側プレートキャリア４０の軸方向の変位を防止するために、内側プレートキャリア４０をクラッチハウジング１１に固定して保持する止め輪４８が設けられる。

クラッチハウジング１１は、接合部６７においてクラッチハブ６１に強固に結合される。クラッチハブ６１は２つのトランスミッション入力軸９、１０の回りを同軸に包囲する。クラッチハブ６１は半外殻形状のシリンダ７７を担持しており、このシリンダ７７は、止め輪７８によってその軸方向変位が制限される。

シリンダ７７に相当する方式で、シリンダ７９がクラッチハウジング１１の必須の一部分を構成する。軸方向に変位可能な各操作ピストン４３、４４は２つのシリンダ７７、７９に接してガイドされる。シリンダ７７および操作ピストン４４は、内側プレートキャリア４０に対する支持体および心合わせ部材として機能する。

２つのクラッチの操作装置は、プレートパック２７、２８の各圧力プレート３４、３７を共通の端部プレート３５の方向に変位させ得る前記の操作ピストン４３、４４に加えて、それぞれ、圧力ピストン４９、５０と、ピストン５１、５２と、補償ピストン５５、５６と、円周方向に配置される複数のつる巻きバネ５３、５４とを含む。各操作ピストン４３、４４は各圧力ピストン４９、５０に対して外向きに押し当てられ、この圧力ピストン４９、５０は、シリンダ７９、７７とクラッチハブ６１の外周とに接して軸方向に変位可能なようにガイドされる。操作ピストン４３、４４は、ピストン５１、５２に対して内向きに押し当てられる。続いて、このピストン５１、５２はつる巻きバネ５３、５４に対して内向きに押し当てられる。つる巻きバネ５３、５４は補償ピストン５５、５６の外面に対して内向きに押し当てられ、この補償ピストン５５、５６は、その内側の面によって、内側プレートキャリア４０の半径方向に内側に面する円周上の突起材５７、５８に対して押し当てられる。

全クラッチ装置は第２トランスミッション入力軸（中空軸９）上に直接支持することができるが、図示の実施例においては、以下、支持部材６２と呼称する別個のフランジ状の構成部品が設けられる。この支持部材６２は、２つのトランスミッション入力軸すなわち中空軸９および中実軸１０の回りを同軸に包囲し、その上にクラッチハブ６１が回転可能に支持される。この場合、支持部材６２上にクラッチハブ６１を支持するために滑り軸受けが用いられる。代わりの方式として、摩擦のモーメントを低減するためにローラ軸受け（ニードル軸受け）を使用することもできる。

支持部材６２は一体的に形成してもよいし、軸方向および半径方向の両者において複数部品の構成としてもよい。図の実施例の場合は、支持部材６２は２部品構成とされる。それは、ケーシングと、ケーシングに包囲されるブッシュとを含む。円筒の外殻形状のブッシュは、その外周に、軸方向に延びる異なる長さの縦方向の溝を有する。ケーシングは、円周方向に延びる溝で、前記の縦方向溝の配置に対応する４つの溝を有する。この円周方向溝は、半径方向の開口（図示なし）によって対応する縦方向溝に連結される。

クラッチハブ６１は、円周方向溝に対応して、ほぼ半径方向に延びかつ一部は軸方向に傾斜する４つの開口を有する。この開口を、以下、液圧流体流路６３、６４、６５および６６と呼称する。この液圧流体流路６３、６４、６５、６６は、ピストン４３、４４、４９、５０、５５、５６によって形成される容積（第１液圧流体操作チャンバ７１、第２液圧流体操作チャンバ７２、第１液圧流体補償チャンバ６９、第２液圧流体補償チャンバ７０、クーラントチャンバ７３）に液圧流体を供給する機能を果たす。

第１液圧流体操作チャンバ７１は、第１液圧流体流路６３経由で液圧流体によって加圧することができる。この液圧流体圧力は圧力ピストン４９を押圧し、それによって、操作ピストン４５およびピストン５１をつる巻きバネ５３の圧力に抗して内向きに押圧する。操作ピストン４５のこのような変位の結果として、その外周が第１クラッチの圧力プレート３４に対して押し付けられ、第１クラッチを操作する。

第２液圧流体操作チャンバ７２も、同様に、第４液圧流体流路６６経由で液圧流体によって加圧することができる。この液圧流体圧力によって、圧力ピストン５０と、それによって操作ピストン４４およびピストン５２とが、つる巻きバネ５４の圧力に抗して内向きに押圧されることになる。その結果、操作ピストン４４の外周が、対応して第２クラッチの圧力プレート３７に対して押し付けられ、第２クラッチを操作する。

一方で液圧流体補償チャンバ６９、７０、および、またクーラントチャンバ７３にも、２つの液圧流体流路６４および６５を経由して液圧流体が供給される。

液圧流体補償チャンバ６９、７０における液圧流体は、遠心力によって誘起される液圧流体の反対圧力を発生させる機能を果たす。この反対圧力は、各液圧流体操作チャンバ７１、７２において遠心力によって誘起される圧力増大に対抗作用する。

クーラントチャンバ７３における液圧流体は、摩擦板２９、３０、３３、３４、３５、３６、３７を冷却するために、内側プレートキャリア４０における半径方向開口（図示なし）を通って摩擦板２９、３０、３３、３４、３５、３６、３７に導かれる。

以上詳述したドライブトレインの構成要素は、次のように相互に結合される。クランクシャフト２４は、フライホイール質量２１の内周側にボルト止め（ボルト２６、穿孔２３）される。フライホイール質量２１の外周側は、回転斜板１８の外周部にリベット止め（外端部穿孔１９、リベット２０、穿孔２２）される。回転斜板１８の内周部は、内側フランジとも称される外歯列を有する第１軸１７を保持する。この外歯列は、第２軸１５の内歯列にスプライン１６の様式で噛み合う。第２軸１５は捩り振動ダンパ１２の第１次要素１４に連結される。このため、この第１次要素１４は第１次フランジとも呼称されることもある。

捩り振動ダンパ１２の第２次要素１３は同時にクラッチハウジングを形成するが、この第２次要素１３は、デュアルクラッチの内側プレートキャリア４０に前記の方法で回転固定される。

２つのクラッチ（プレートパック２７、２８；操作ピストン４４、４５）は、内側プレートキャリア４０を外側プレートキャリア１、２に制御可能なように連結し、この外側プレートキャリア１、２は、続いて、そのフランジ３、４を介してスプライン７、８によって２つのトランスミッション入力軸９、１０に回転固定される。

従って、クランクシャフト２４から導入されるトルクを、デュアルクラッチによって、２つのトランスミッション入力軸９、１０のどちらかに伝達することができる。

説明を完備させるために、クランクシャフト２４から導入される回転運動は、前記の液圧流体圧力を供給するため、クラッチハブ６１上に装着されるポンプ駆動ギヤ６８を介して液圧ポンプ（図示なし）を駆動することも述べておく必要がある。

図２は、図１に示すのと同様のカップリング装置を示す。しかし、図２のカップリング装置は、図１の構造と違って、第１軸が、回転斜板１８に結合されずに、フライホイール質量２１に直接連結されている。この構成においては、回転斜板は設けられない。

図３は、第１軸１７および第２軸１５を、拡大した断面表現で模式的に示す。第１軸１７は外歯列８０を備えており、それが、第２軸１５の内歯列（詳しくは図示なし）に噛み合う。バネ鋼の板バネ８１が歯列に挿入される。この板バネ８１は、内歯列と外歯列との間に円周方向の内力を導入するように、二重Ｓ形状に曲げられているが、これが模式的に表現されている。

板バネ８１は、第１軸および第２軸を軸方向に入れ子嵌装する際に挿入することができ、２つの軸が円周方向の遊びを除却して一緒に押し合うように、内力を付与される。

図６は、この構成を断面で示す。第１軸１７における溝が、歯列の２つの歯の間に軸方向に延びるように設けられ、これに平行に延びる別の溝が、第１軸１５の内周面に配置される。板バネ８１は、両方の溝に係合し、この両方の溝を互いに同心に並べる。その結果、矢印８２で示す円周方向の相対的な動きが生じると板バネがさらに変形することになり、それによって、弾性復元力が発生する。従って、２つの軸は、円周方向に作用する特定の値の力を超過する時点まで互いに対して固定した位置を取るように相互に連結される。この力を超過すると、板バネは変形し、２つの軸は、歯列系が１つの回転方向または他の回転方向において互いに当接するまで互いに反対向きに回転できる。

図４は、第２軸１５が弾性的に構成される本発明の実施形態を示す。この場合、この弾性は、その軸に、直径の反対側に位置する１対のスロットで半径方向および軸方向に延びるスロット８３ａ、８３ｂを設けることによって形成される。このスロット対８３ａ、８３ｂによって、第２軸１５の半径方向の拡張が可能になり、その結果、第１軸１７の外側の寸法が第２軸の内側の寸法より僅かに大きくても、第２軸１５が弾性的に拡張した状態において、第１軸１７を第２軸の中に押し込むことができる。これによって、既存の半径方向の遊びを相殺する半径方向圧力が増大し、その結果、軸が互いに対してガラ音を発する現象が全く回避される。円周方向においては、摩擦力が発生し、特定の大きさの負荷変化がある場合にのみこの摩擦力を超過する。第２軸の弾性によってトルク伝達が負の影響を蒙ることは、いかなる場合にもあり得ない。図４は、内側の第１軸１７も、対応するスロット対８３ｃ、８３ｄを有することを示す。しかし、これは必ず必要なものというわけではない。両方の軸１５、１７、あるいは、ただ１つの軸、すなわち外側の軸１５または内側の軸１７が、半径方向の拡張または半径方向の圧縮を可能にするようなスロット対を有しているからである。

第１軸および／または第２軸の弾性形成については、さらなるスロット対を設けることができる。この場合、このスロット対も直径の反対側に配置することが望ましい。追加的にまたは代替方式として、追加的な個別スロット、但しスロット対を形成する第２スロットなしの個別スロットを設けることができる。さらに、各スロットの範囲は、軸方向において、当該軸の長さの一部またはその全長に及ぶことができる。

本発明の好ましい構成形態においては、４〜６対の直径の反対側のスロットが設けられる。この場合も、各スロットの範囲は、軸方向において、当該軸の長さの一部またはその全長に及ぶことができる。

図４に示すように、少なくとも１対のスロット８３ｅ、８３ｆが、構成要素、この場合内側軸１７に結合される回転斜板１８に設けられる。例えば図２の別の設計変形態の場合には、スロット対８３ｅ、８３ｆをフライホイール質量２１に設けることができる。この構成要素における少なくとも１対のスロット８３ｅ、８３ｆは、外側軸１５または内側軸１７におけるスロット対８３ａ、８３ｂ；８３ｃ、８３ｄと共線であることが望ましい。

少なくとも１つの弾性軸を形成するための上記の手段は、歯列の中へのインサートの組み込みに対する代替方式として、あるいはそれと同時に実施できる。

図５は、本発明のさらに別の代替的発展形態を示す。この実施形態においては、歯の代わりにバネピン８４が歯列の中に挿入される。このバネピン８４は、軸の軸方向に延びており、縦方向にスロットを有するバネプレート製のバネシリンダ８５から構成される。このバネシリンダ８５には圧縮可能媒体またはエラストマ体を充填することが望ましい。このバネピンは、半径方向に圧縮可能であり、従って、２つの溝の中に弾性要素として挿入できる。この２つの溝は、互いに反対向きに配置され、内側の第１軸の外周面と外側の第２軸の内周面とに軸方向に延びている。この場合、バネピンは、溝の深さに応じて、第１軸および第２軸間に半径方向のおよび／または方位角を有する内力を発生させる能力を有するので、第１軸および第２軸は、いずれにせよ、少なくともこのバネピンに対向する歯列の側において互いに固く当接し、それによって所要の摩擦把持力が発生する。

図７は、歯列を備えた第１軸および第２軸の模式表現を示す。この場合は、第１例として、外歯列の個々の歯の軸方向に限定された部分８６に凹欠部が設けられ、その凹欠部にＯリング８７が装着される。このＯリング８７は、内側軸を完全に取り巻いており、第１軸および第２軸の間において圧縮されるような直径を有するので、軸間に半径方向の内力を発生させる。Ｏリング８７は、通常、高い摩擦係数を有するエラストマから製作されるので、２つの軸間の摩擦力は相対的に大きい。

第２の例も、Ｏリング８８の形で同じ図に示される。Ｏリング８８は、Ｏリング８７の代わりとしてあるいはそれと同時に設けることができる。Ｏリング８８は、第１軸１７の、歯列を全く有しないが平滑な円筒面を有する部分に配置される。この平滑な円筒面には、Ｏリング８８装着用としてただ１つの溝が設けられる。

反対側においては、第２軸１５の内周面に同様に溝を設けることができる。Ｏリング８８が、この溝の中に係合して、半径方向に少なくともある程度圧縮され、従って軸間に半径方向の内力を発生させる。

図８〜１６は、本発明の特殊な、特別に最適化された発展形態を示す。この場合、バネ要素は、歯列の中に一緒に差し込み得るように１つの共通のリングに固定される。これによって、内歯列および外歯列の歯の間に存在する遊びを可撓的に取り去ることができる。

ここで、図８は、図の部分図ａ）に示す断面Ａ−Ａにおける外歯列を、部分図ｂ）に示す。特別な手段を講じなければ、内歯列および外歯列間の遊びによって、特に低速の場合に、ガラ音ノイズが発生する結果になる。本発明はこのようなノイズを防止または低減することを目指している。他の図面においても同様であるが、ここでも、第１軸を参照符号１７で、第２軸を符号１５で表示している。

図９は、例として、外歯列の歯９０と内歯列の歯９１との間へのバネプレート８９の挿入を示す。バネプレート８９が歯９０のフランクの中央部においてその歯から離れるように湾曲しており、それをもう一方のフランクに対して弾性的に押し付け得ることが、断面Ｂ−Ｂから明確に分かる。しかし、バネプレートの凹面が外歯列または内歯列のどちらに当接するかは原理的には重要でない。

さらに、別のバネプレート９５、９６が、歯列の全周にわたって均等に配分されることが示されている。

バネプレートを問題なく差し込むために、外歯列の歯、または内歯列の対応する歯をそれぞれ幅の狭い構成とするか、あるいは、創成されるべき自由空間を、両歯列系の間に分配することができる。しかし、この手段は、内歯列の場合に特に容易に実施できる。

設けるバネ要素の数の選択は、特に、ガラ音ノイズが抑止されるべき伝達トルクによっても変化する。しかし、不均衡を避けるため、プレートは円周の回りに対称に配置するのが有利である。

図１０は、１つの共通リング９２に固定され、従って互いに対して位置が固定される４つのバネプレートの配置を斜視図として示す。リング９２によって、バネプレートを歯列の中に一緒に挿入してそこに固定することができる。

図１１ａおよび１１ｂは挿入工程前の内歯列および外歯列の展開図を示す。歯９０を有する内歯列と、図９の挿入されたバネプレート８９とが、バネプレート９５と共に、この図のそれぞれ下部に表現されている。全体として、図１１ａにおいては、すべてのバネプレートが、同じ円周方向に向いた内歯列のフランクに当接している。これは、リング９２が円周方向に容易に回転し得ることを意味しており、図１１ｂに示すようにバネプレートが歯列から解放され得る。これによって、歯列を組み立てる際に、挿入が妨げられるか邪魔される、あるいはバネプレートが排除されるか破壊される、という問題が生じる。この問題は、例えば図１２に示すように、矢印９７、９８の方向に方位を有する内力をリング９３に付与することによって解決できる。このため、リング９３は半径方向のスポークを有しており、このスポークを、外ネジを有する第１軸１７に対して押し当てることができる。スポーク自体は、同時に、第１軸上の支持点に支持されるバネとして機能することができる。

図１３は、前記の構成の容易な組み立てを確実にするための別の手段を示す。この手段は、アングルプレート９９、１００の形を取っており、このアングルプレート９９、１００は、バネプレート１０１、１０２のリング９３から離れた側に装着され、それぞれ、内歯列の歯の端面を少なくとも部分的に把持する。この方式で、バネプレートの鉤形の端部は内歯列上に支持され、その結果、図１３の矢印１０３で示す組み込み操作において、歯列系の相互の位置決めが厳密でなくても、バネプレートが曲げられることはない。

リングへの円周方向における独立の内力付与は、図１４に示す手段によって全く不要になる。この手段においては、バネプレート１０４、１０５のいくつかが、円周方向において反対向きの内歯列のフランク１０６、１０７に当接している。これによって、個々のバネプレートは円周方向に互いに押し合うことができ、リング９４を自動調心する。

図１５は、この発展形態の斜視図を部分図ａに示し、内歯列をリング９４と共に部分図ｂに平面図として示す。このような設計の構成においては、２対の対向バネプレート、さらに好ましくは３対の対向バネプレートを設けることが有利であると見られる。

図１６は、最後に、差し込まれた歯列の断面を示す。この場合、外歯列が第１軸１７上に配置され、内歯列が第２軸１５上に配置される。バネプレート１０４が表示されているが、このバネプレート１０４の左側はリング９４によって固定され、右側はアングルプレート１０８によって固定される。これによって、組み込みの容易さを伴った最大限可能な確実性を低コストの構造において実現することができる。

説明を完備させるために、以上述べた本発明は、外歯列上に配置されかつ固定されるバネプレートによっても同様に具現化し得ることを記述しておく必要がある。

本発明は、駆動要素と、第１軸１７およびそれを包囲する第２軸１５を備えたクラッチとの間でトルクを伝達するカップリング装置の場合に、さらに別の方法でも適用することができる。この場合、２つの軸が、円周方向に確実に噛み合う遊びを備えた結合、特に歯列系によって相互に連結されることが想定されている。本発明のこの別の適用においては、少なくとも１つの軸が、その全範囲の少なくとも一部分に、軸方向に分離された部分を有し、この軸方向に分離された部分は、残りの部分に対して可動であると共に、確実噛み合い結合の部分をも有する。この分離された部分は、当該軸の残りの部分に対して、軸方向および／または半径方向および／またはある方位の方向に、および／または回転の動きによって、弾性的に押し当てることができる。ここで、回転の動きという用語は、軸の縦軸に垂直に配列される軸の回りの捩りを意味するものと想定されている。

この場合、弾性的な押し当ては、例えばエラストマ要素または金属バネのようなバネ−弾性要素によって有利に実現される。このバネ−弾性要素は、一方では分離された部分に作用し、他方では当該軸の残りの部分に作用する。

簡単な設計の構造においては、分離された部分を、軸を軸方向において分割することによって生成される軸の円筒状部分とすることができる。この場合、これが、内側軸の外歯列と噛み合う内歯列の一部を有する外側軸の分離された部分であれば特に有利である。分離された部分の上記の形における僅かな移動、捩りまたは傾きによって、それがもう一方の軸の歯列に不可避的に当接することになり、従って機械的遊びを消滅させる。押し当てにおいて印加される弾性力の大きさは、カップリングが遊びなしの状態で伝達されるべき力の大きさに依存している。

このようなカップリングの例が図１７および１８に表現されている。

図１７によれば、外ネジを有する連続的な第１軸１７、つまり内側軸が、外側の第２軸１５、１５ａと共に設けられる。外側の第２軸は、軸方向に２つの部分、すなわち分離された部分１５ａと第２軸の残りの部分とに分割される。噛み合う歯列の領域には符号１０９が付されている。第２軸の分離された部分および残りの部分の両者は、バネ１１０を固定するための受け入れ孔を有する。バネ１１０は、全周に配分され、軸の中心軸に対して斜めに延びており、緊張させると、第２軸の残りの部分に対する分離された部分の軸の縦軸回りの捩りをもたらす。捩りの方向は、矢印１１１および１１２によって示される。これらの部分を互いに反対方向に捩ることは、第２軸の分離された部分または残りの部分１１５、１１５ａのいずれかの少なくとも１つの歯が、常に、第１軸１７の外歯列に当接するであろうことを意味している。

さらに、１つだけに符号１１０が付されたバネでバネ鋼のつる巻きバネとして具現化し得るバネを緊張させることによって、あるいは、他の付加的なバネ要素（図においてはクランプ１１３として象徴的に表示されている）によって、２つの部分１５、１５ａに軸方向の圧縮力を加え、静的な摩擦力を用いて捩りを安定化することができる。

図１８はもう１つの変形態を示す。この変形態においては、分離された部分１５ａを、一方で、軸１５、１７の縦軸にほぼ垂直に矢印１１４の方向に偏倚させており、さらに、分離された部分１５ａを、第２軸の残りの部分に対して矢印１１５の方向に僅かな角度だけ付加的に傾斜させている。

個別の偏倚手段および傾斜手段のそれぞれが、それ自体で、本発明の目的を達成するに十分、すなわち、反対側の、内側の第１軸１７の外歯列への当接を生じさせるに十分である。分離された部分は、バネ要素１１６、１１７によっていかなる時にも想定された位置に保持される。このバネ要素１１６、１１７は例えばゴムピンの形にすることができる。

さらに、別のバネ要素１１８を設けることができる。このバネ要素１１８は、部分１５、１５ａを一緒に押圧し、それによって、偏倚、従って全体位置関係の弾性的な組み合わせを安定化する静的な摩擦力を発生させる。この全体位置関係は、内歯列が、少なくとも１つの歯の領域において外歯列に弾性的に堅固に当接するような形態である。

分離された部分の変位、捩りまたは傾斜の程度は、明確化のために、図示のものより大小になる可能性がある位置変化の実際のスケールを顧慮することなく、明瞭に看取し得るように表現されている。

以上述べた本発明の実施形態は、歯列における遊びによる第１軸および第２軸間のガラ音が、例えば自動車の内燃機関において容易に生じ得る負荷変化の下で発生しないことを保証する。以上述べた手段は、個別にも、あるいは互いに組み合わせた形でも適用し得ることは明らかであろう。

従って、有利な設計の変形態においては、等級化された効果を有する少なくとも２つの弾性要素が用いられる。例えば、第１段用の第１弾性要素として、伝達されるべきトルクの下で、第１トルク範囲、好ましくは１０Ｎｍ〜３０Ｎｍの範囲で効力を発揮する１つ以上の弾性インサートを設けることができる。好ましくは概ね３０Ｎｍ〜６０Ｎｍの範囲内にあるトルク限界値以降は、少なくとも第２弾性要素が第２段用として効力を発揮する。これらは、例えば、共通のリングに固定されるバネプレートとすることができる。

この少なくとも１つの第２の弾性要素は、第１段の少なくとも１つの第１弾性要素に対する代替要素として、あるいは付加的要素として作用することができる。例えば、１つ以上の第１要素があるトルク以上で固定して動かなくなった場合には、このトルク以上では、第２段用の第２弾性要素のみが機能するであろう。他方、第１段用の１つ以上の第１弾性要素が、このトルク限界値を超える残留弾性を有する場合は、両段用の弾性要素がこのトルク限界値より上で機能するであろう。

弾性要素を対応して組み合わせることによって、上記の２段より多い段数を創出し得ることは明らかである。２段または３段の形成が好ましいが、特に、このような任意の段数を設けることも可能である。

本発明によるカップリング装置に連結される、トーションダンパを備えたクラッチの基本的な機能概略図を示す。駆動要素のフライホイールに直接連結されるカップリング装置を示す。第１軸および第２軸間の歯列を内力要素と共に模式的に示す。第１軸および第２軸の横断面を示す。第１軸および第２軸の間にインサートが挿入された第１軸および第２軸の間の歯列の詳細図を示す。インサートの形状が異なる場合の図５と同様の表現を示す。インサートとしてＯリングを使用した場合の歯列の模式的表現を示す。外歯列を備えた軸の模式的表現を示す。インサートを備えた鋸歯状の歯列を示す。バネ要素が固定されたリングを示す。バネ要素を備えた歯列の展開図を示す。バネプレートが歯列から解放された場合の図１１ａの表現を示す。円周方向に内力を付与する付加的な要素を備えた図１０と同様のリングを示す。アングルプレートを有するバネ要素を備えた歯列の展開図を示す。反対方向（反対向きの歯のフランク上）に配置されるバネ要素を備えた図１３と同様の表現を示す。図１４の構成の斜視図を示す。バネプレートと共にリングが挿入された歯列の横断面を示す。第２の外側軸の別個の軸方向部分で、軸の残りの部分に対して押し当てることが可能な軸方向部分を有するカップリングをそれぞれ示す。

符号の説明

１第１外側プレートキャリア
２第２外側プレートキャリア
３第１フランジ
４第２フランジ
５内歯列
６内歯列
７スプライン
８スプライン
９中空軸
１０中実軸
１１クラッチハウジング
１２捩り振動ダンパ
１３第２次要素
１４第１次要素
１５第１次フランジ／第２軸
１５ａ第２軸の分離された部分
１６スプライン
１７内側フランジ／第１軸
１８回転斜板
１９外端部穿孔
２０リベット
２１フライホイール質量
２２穿孔
２３穿孔
２４クランクシャフト
２５ネジ加工穴
２６ボルト
２７第１プレートパック
２８第２プレートパック
２９外側プレート
３０外側プレート
３１外歯列
３２外歯列
３３内側プレート
３４圧力プレート
３５端部プレート
３６内側プレート
３７圧力プレート
３８内歯列
３９内歯列
４０内側プレートキャリア
４１外歯列
４２外歯列
４３第１操作ピストン
４４第２操作ピストン
４５開口
４６開口
４７開口
４８止め輪
４９圧力ピストン
５０圧力ピストン
５１ピストン
５２ピストン
５３つる巻きバネ
５３ａつる巻きバネ
５４つる巻きバネ
５５補償ピストン
５６補償ピストン
５７円周上の突起材
５８円周上の突起材
５９環状要素
６０止め輪
６１クラッチハブ
６２支持部材
６３液圧流体流路
６４液圧流体流路
６５液圧流体流路
６６液圧流体流路
６７接合部
６８ポンプ駆動ギヤ
６９第１液圧流体補償チャンバ
７０第２液圧流体補償チャンバ
７１第１液圧流体操作チャンバ
７２第２液圧流体操作チャンバ
７３クーラントチャンバ
７４クラッチハウジング
７５第１クーラントバッフルプレート
７６第２クーラントバッフルプレート
７７シリンダ
７８シリンダ
８０外歯列
８１板バネ
８２円周方向の相対的な動き
８３ａスロット
８３ｂスロット
８３ｃスロット
８３ｄスロット
８３ｅスロット
８３ｆスロット
８４バネピン
８５バネシリンダ
８６軸方向に限定された部分
８７Ｏリング
８８Ｏリング
８９バネプレート
９０歯
９１歯
９２リング
９３リング
９４リング
９５バネプレート
９６バネプレート
９７内力の方向
９８内力の方向
９９アングルプレート
１００アングルプレート
１０１バネプレート
１０２バネプレート
１０３挿入工程
１０４バネプレート
１０５バネプレート
１０６フランク
１０７フランク
１０８アングルプレート
１０９噛み合い歯列の領域
１１０バネ
１１１捩りの方向
１１２捩りの方向
１１３バネ要素の象徴的表現
１１４偏倚の方向
１１５傾斜の方向
１１６バネ要素
１１７バネ要素
１１８バネ要素

Claims

駆動要素とクラッチとの間でトルクを伝達するカップリング装置であり、第１軸（１７）とこれを包囲する第２軸とを有し、前記２つの軸が円周方向の確実噛み合い結合によって相互に連結されるカップリング装置において、前記確実噛み合い結合にプリテンション（内力）を発生させるための弾性要素（１５、１７、８１、８４、８５、８７、８８）が設けられることを特徴とするカップリング装置。
前記第１軸および第２軸（１５、１７）に関する内力の方向が円周方向に向けられることを特徴とする請求項１に記載のカップリング装置。
前記第１軸および第２軸（１５、１７）に関する内力の方向が半径方向に向けられることを特徴とする請求項１に記載のカップリング装置。
前記弾性要素が前記第１軸（１７）によって形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のカップリング装置。
前記弾性要素が前記第２軸（１５）によって形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のカップリング装置。
前記第１軸および／または第２軸（１５、１７）が、形状弾性を生成するための少なくとも１つの凹欠部（８３ａ、８３ｂ；８３ｃ、８３ｄ）を有することを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載のカップリング装置。
前記凹欠部がスロット（８３ａ、８３ｂ；８３ｃ、８３ｄ）の形態を取ることを特徴とする請求項６に記載のカップリング装置。
前記第１軸および／または第２軸（１５、１７）が少なくとも部分的に弾性材料から構成されることを特徴とする請求項４または５に記載のカップリング装置。
内力を、前記第１軸および第２軸間に配置される変形可能なインサート（８１、８４、８５、８７、８８）によって発生させることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のカップリング装置。
前記インサート（８７、８８）が容積弾性のものであることを特徴とする請求項９に記載のカップリング装置。
前記インサート（８１）が形状弾性のものであることを特徴とする請求項９に記載のカップリング装置。
前記第１軸（１７）が、前記第２軸（１５）の内歯列と噛み合う外歯列を備えることを特徴とする請求項９、１０または１１に記載のカップリング装置。
インサート（８１、８４、８５、８７、８８）が前記内歯列と前記外歯列との間に配置されることを特徴とする請求項１２に記載のカップリング装置。
複数のインサートが前記歯列の周囲に対称に配分されることを特徴とする請求項１３に記載のカップリング装置。
前記インサートが１つの共通リングに固定されることを特徴とする請求項１３または１４に記載のカップリング装置。
前記リングの直径が前記歯列の直径に概ね等しいことを特徴とする請求項１５に記載のカップリング装置。
前記インサートが、前記歯列の歯のフランクに対してそれぞれ当てがうことができるバネプレートであることを特徴とする請求項１３または請求項１８〜３３のいずれか１項に記載のカップリング装置。
前記バネプレートが当接する歯のフランクに対して前記バネプレートをそれぞれ弾性的に押し付け得るように、前記バネプレートが形成されることを特徴とする請求項１７に記載のカップリング装置。
前記歯列の全周に配分される複数のバネプレートが、同じ円周方向を向くフランクに当接することを特徴とする請求項１７または１８に記載のカップリング装置。
前記バネプレートがリングに固定される請求項１９に記載のカップリング装置において、前記バネプレートが対応する歯のフランクに対して押し付けられるように、前記リングをバネ手段で円周方向に緊張させることができることを特徴とするカップリング装置。
前記歯列の全周に配分される前記バネプレートの一部が、円周方向において反対向きの歯列のフランクに当接することを特徴とする請求項１７または１８に記載のカップリング装置。
前記バネプレートがリングに固定される請求項１７または請求項２３〜３３のいずれか１項に記載のカップリング装置において、少なくともいくつかの前記バネプレートが、前記軸の軸方向において前記リングから離れた側のその端部にそれぞれアングルプレートを有し、前記アングルプレートは、前記バネプレートが当接する当該歯をその端面に向かって把持することを特徴とするカップリング装置。
半径方向の内力を発生させるために、前記第１軸および第２軸の軸方向の１つの領域に弾性要素（８７、８８）が設けられ、前記領域においては前記第１軸および第２軸間に確実噛み合い結合が設けられないことを特徴とする請求項１２に記載のカップリング装置。
前記第１軸および／または第２軸の歯列要素が、少なくとも部分的に、弾性要素（８４、８５）によって形成されるか、あるいは、弾性要素（８４、８５）に置き換えられることを特徴とする請求項１２に記載のカップリング装置。
前記弾性インサート（８１）がバネプレートによって形成されることを特徴とする請求項２４に記載のカップリング装置。
前記弾性インサート（８１）が板バネによって形成されることを特徴とする請求項２５に記載のカップリング装置。
前記弾性インサートがバネピン（８４、８５）によって形成されることを特徴とする請求項２５に記載のカップリング装置。
前記弾性インサートがエラストマ体（８７、８８）によって形成されることを特徴とする請求項２４に記載のカップリング装置。
前記エラストマ体がシリンダ（８４、８５）として軸方向に挿入されることを特徴とする請求項２８に記載のカップリング装置。
前記エラストマ体（８５）が中空のバネピン（８４）の内部に配置されることを特徴とする請求項２８〜２９のいずれか１項に記載のカップリング装置。
前記第１軸（１７）が、前記駆動要素に結合されかつこれに対して可動な回転斜板（１８）に連結されることを特徴とする請求項１〜３０のいずれか１項に記載のカップリング装置。
前記第１軸が、前記駆動要素に結合されるフライホイール（２１）に連結されることを特徴とする請求項１〜３０のいずれか１項に記載のカップリング装置。
前記第２軸が、トーションダンパに結合されることを特徴とする請求項１〜３２のいずれか１項に記載のカップリング装置。