JP2009523219A - 強制オイルガイドを備えたコンバータ - Google Patents

Abstract

本発明によれば、３チャンネル式コンバータにおいて補助壁を取り付けることによって、薄片の、タービンとは反対側の端部が、第３の流路に液圧式に接続される。この第３の流路によって、ハイドロダイナミックなエレメント（ポンプ、タービン、案内羽根車）、付加的なダンパ及びロックアップクラッチの領域内において交換オイル流が、常にロックアップクラッチの薄片を介してのみ行われることが、確実に得られる。これによって、スリップ運転時における薄片の効果的な冷却が保証される。

Description

本発明は、ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータであって、このロックアップクラッチが、軸方向に摺動可能な少なくとも２つの薄片を備えている形式のものに関する。またトルクコンバータは３チャンネル式のシステムを備えている。オイル流の最適化、及びひいては薄片を良好に冷却するために、薄片を介してオイル流を強制ガイドする手段が設けられている。

従来技術としてのドイツ連邦共和国特許公開第１０３５０９３５号明細書によれば、相応の手段によって、オイル流が、コンバータロックアップクラッチの薄片を介して最適化されるようになっている点について開示されている。このために、ロックアップから離れた領域内で、オイルのための貫流抵抗が高められる。第２の独立した手段によって、オイルのための貫流抵抗はロックアップクラッチを介して減少される。

本発明の課題は、オイル流がロックアップクラッチの薄片の摩擦面を介してさらに改善されるようにすることである。

この課題を解決した本発明によれば、循環するオイル流は、ハイドロダイナミックな構成部材（ポンプ、タービン、案内羽根車）の領域内でロックアップクラッチを介してのみ流入又は流出するようになっている。これは、補助壁がピストンに取り付けられており、この場合この補助壁は、ピストンの、薄片パケット及びひいてはピストンのための圧力室とは反対側に取り付けられる。薄片パケット近傍の補助壁の端部は、隣接する薄片の表面にほぼ液密に当接する。トランスミッション入力軸近傍の補助壁の端部は、やはりほぼ液密であるが、回転可能に、このトランスミッション入力軸に結合されている。

本発明の第１の実施態様によれば、外側の薄片支持体における外側の歯列領域が、タービンに面した端部で以て、ほぼ液密に閉鎖されている。さらに、タービンとは反対側の端部における、外側の歯列領域に流路が配置されており、この流路は、ハイドロダイナミックな構成部材の領域からのオイルの流れをほぼ不可能にする。これによって、オイルはその循環流において、常に薄片を介して流れるようになっている。ロックアップクラッチが閉鎖されると、オイルは妨げられることなく循環するが、トルク伝達はもっぱらクラッチを介して行われる。換言すれば、ポンプとタービンとは同期回転し、それによってポンプとタービンとの間で作業が行われることはなく、また摩擦も生じない。

本発明の実施態様においてロックアップクラッチが開放されていれば、つまりポンプ、タービン及び案内羽根車内の環状流（Torusstroemung）によって高い熱が発生すると、コンバータに向かう循環流及びコンバータから発する循環流が、全周面において発生する。

ロックアップクラッチのスリップ制御中に、主に薄片の摩擦面において熱が発生する。本発明の装置によれば、薄片を冷却するために最適なオイル流が得られるように設計されている。換言すれば、オイルを強制ガイドすることによって、オイルが薄片の摩擦面を介する経路を通るようにガイドされると、オイルはコンバータ内部を再び確実に通過するように設計されている。

本発明の第２の実施態様によれば、外側の薄片支持体における外側の歯列領域も、タービンに向いた側の端部において閉鎖されていない。しかしながらこのために、ピストンと隣接する薄片との間の領域にシールエレメントが配置されており、このシールエレメントが、薄片の外径を、薄片を貫通する軸方向孔に向かってシールしている。

以下に本発明を図面を用いて詳しく説明する。

図１は、本発明の第１の解決策によるトルクコンバータの断面図、
図２は、開放された状態のロックアップクラッチを示す、図１の部分図、
図３は、閉じられた又はスリップした状態のロックアップクラッチの、図１の部分図、
図４は、本発明の第２の解決策によるコンバータの断面図、
図５は、図４の一部、
図６は、本発明の第２の解決策による、連続的な補助壁の断面図、
図７は、ばねエレメントとしての補助壁を有する、図６と同様の図である。

図８は、２分割された補助を有していない、本発明の第２の解決策の断面図である。

図１にはトルクコンバータ１が示されており、このトルクコンバータ１は回転軸線２１を中心にして回転する。トルクコンバータ１は、そのハウジング２内に、ポンプ９と、タービン１０と、案内羽根車１１と、ロックアップクラッチ３とを有している。ロックアップクラッチ３とハブ２５との間の力の流れ内にダンパ１８も配置されている。トランスミッション入力軸と、案内羽根車１１のためのトルク支持部とは、図示されていない。

トルクコンバータは３チャンネル式システムを有している。つまり、ロックアップクラッチ３の制御及びオイル循環を実現するために、全部で３つの流路が設けられている。これによって、オイルの流れは循環のために２つの方向を有することができる。図１に示した方向は、例として示されているだけで、これだけに限定されるものではない。コンバータの右端部に設けられたスリーブ状の突起部と、案内羽根車１１のための図示していない突起部との間の第１の流路７から、オイルがまずポンプ９内に流入する。次いでこのオイルの一部によって、タービン１０及び案内羽根車１１内の環状流が継続される。オイルの別の部分は、ポンプ９とタービン１０との間のギャップにおいて流出し、第１のチャンバ８の残りの領域内に流れ込む。

中空のトランスミッション入力軸（図示せず）から突き出すトルクコンバータ１の第２の（別の）流路１２から第２のチャンバ１３に供給が行われる。この第２のチャンバ１３がオイル圧力によって負荷されると、ピストン１４が右方へ移動して薄片４が軸方向のストッパ２２に押し付けられることによって、ロックアップクラッチ３を閉鎖する。これに対して第２のチャンバ１３が無圧であるか又は僅かな圧力で負荷されると、第１のチャンバ８からのオイル圧力が再び作用する。

薄片４はその歯列が、交互に外側の薄片支持体５の歯列に、又は内側の薄片支持体６の歯列に噛み合う。本発明によれば、外側の薄片支持体５の、タービン１０に向いた側の端部にシールエレメント１５が設けられている。このシールエレメント１５は、外側の薄片支持体５の歯列と、外側で噛み合う薄片４の歯列との間でのオイルの流れをほぼ不可能にする。何故ならば、このシールエレメント１５は、外側の薄片支持体の端面側の縁部にも、また右側の薄片（終端薄片；いわゆるエンドプレート）にも載っているからである。シールエレメント１５は、図示の実施例ではリング（環）状のばねとして構成されているが、本発明の枠内において環状ディスクとして構成することもできる。この場合、環状ディスクは同時に軸方向ストッパ２２としても用いられる。シールエレメント１５は、溶接又はかしめ接合若しくはコーキング（一種のリベット）によって外側の薄片支持体５、ハウジング２又は、半径方向で外側に配置されたダンパの出力部にも固定することができる。

本発明によれば第３の流路１７も設けられており、この第３の流路１７は第３のチャンバ１６に接続されている。このチャンバ１６は、例えばピストン１４上にスペーサリベット２４を用いて補助壁１９が配置されることによって、形成される。ピストン１４と補助壁１９との間のギャプ２０は、外側の歯列領域の、タービンとは反対側の端部に開口を有しており、この開口が循環するオイルを収容することができる。補助壁はハブ２５に対してシールされているので、第１のチャンバ８から戻し路（＝第３の流路）にオイルが圧送されることはない。これによって、オイルは主に薄片４若しくはロックアップクラッチ３を介して循環することができる。これによって薄片４の摩擦ライニングの冷却が最適化される。

図２及び図３には、薄片４を介するオイルの流れの詳細が示されている。図２には、軸方向ストッパ２２と、この軸方向ストッパ２２に隣接する薄片４との間のギャプによって、ロックアップクラッチが閉鎖されていないことが示されている。シールエレメント１５は、半径方向外側で外側の薄片支持体５にかしめ接合されている。シールエレメント１５の半径方向内側端部は、ばね弾性的に端部薄片に当接しており、それによって、外側の歯列領域内でのオイルの流入を阻止する。従ってオイルは内側の歯列領域（つまり内側の薄片支持体の歯列と半径方向内側に歯列が設けられた薄片４との間）を通って流れる。左下方に向かってオイルが流出することは不可能である（図１の、補助壁１９とハブ２５における環状の成形部との間のシール箇所参照）ので、オイルは半径方向外方にのみ流れる。オイルが薄片４の摩擦面（この摩擦面は一般的にオイル溝を有している）を擦過してから外側の歯列領域内に達すると、ピストンと補助壁１９との間の開口を介してのみ流出することができる。ピストン１４が開口を閉じないようにするために、ピストンは、周面に連続的な複数の突起２６を備えている。この場合、突起２６は左側の薄片４の表面上に支えられている。オイルは、突起２６間の中間室内に妨げられずに流れ込む。

図２とは異なり、図３ではロックアップクラッチ３が閉じられている。これは、軸方向ストッパ２２と隣接する薄片４との間にギャップが存在しないことによって明らかである。この場合、オイルの流れ経路は図２と同じであるが、図３では、薄片４を互いに押し付けるだけによって、オイルの流れは（チャンバ８内の圧力が同じである場合に）減少される。しかしながらこれは、スリップ中におけるチャンバ８内の高められた圧力によって補償される。本発明による解決策とは無関係に、図４には、図１とは異なるピストンの別の配置が示されている。図４では、ピストン１４はトランスミッション入力軸に配置されており、図１におけるように、いわゆるカバーに固定されたハブ上に配置されているのではない。本発明による解決策は、この実施態様とは無関係である。

図４及び図５に示した、本発明の第２の解決策は、外側の歯列領域が外側の薄片支持体５においてシールされているのではなく、ピストン近傍の薄片の半径方向外側領域が良好にシールされ、それによって半径方向外側の薄片表面とピストンの環状突起との間にオイルが流れ込まないようになっている、という点にある。しかも薄片は少なくとも１つの軸方向の孔３３を備えている。第１のチャンバ８と第３のチャンバ１６との間の圧力差に基づいて、オイルが薄片（４）と外側の薄片支持体５及び／又は薄片支持体６との間の歯列領域内に流入すると、オイルは半径方向で、摩擦ライニングのない薄片の表面と摩擦ライニングとの間のギャップ内で半径方向にのみ（摩擦ライニング若しくは鋼薄片内のオイル溝によって又はオイル溝なしに）、流れる。つまり、端部薄片２７（タービンに最も近い薄片）には穿孔が設けられていない。何故ならば、図面に示されているように、薄片の摩擦面を通じるオイル流は発生しないからである。

有利な形式で、半径方向中央領域で薄片４内に孔３３が形成されている。オイルが、前記形式でその経路を通って、前記孔に達すると、オイルは軸方向でピストン１４に向かって流れる。図５に示されているように、ピストン１４の環状の突起２６は切欠を有しており、それによってオイルは第３のチャンバ１６内に流入する。

図４及び図５にはスライドスリーブ２８が示されており、このスライドスリーブ２８は、トランスミッション入力軸２９とハブ２５との間の歯列を包囲する第３の流路１７の周囲を巡って延在している。歯列領域は非常に精確に合致するように製作されており、それによってオイルが貫流しにくくしている。図１の実施例ではこのスライドスリーブは必要ない。何故ならば、図１ではオイルの流れは歯列（ハブ／トランスミッション軸）の半径方向外側で右方に、つまりトランスミッションに向かってガイドされるようになっているからである。

図１乃至図３に示した本発明の第１実施例においても、また図４及び図５に示した本発明の第２実施例においても、本発明の考え方を逸脱することなしに、オイル流を逆方向に変えることもできる。

図５には、本発明の別の考え方も示されている。この場合、ハウジングにリベット固定され、かつ半径方向外側にスリット（このスリット内にウエブ３２が係合する）を備えたピストン１４のための回動防止部材が設けられている。有利な形式で、この回動防止部材３０は皿ばねとして構成されている。本発明の枠内で、ピストンにリベット留めすることも、またスリット及び相応のウエブ３２によってハウジング壁部２に結合することもできる。

図示の回動防止部材は別の利点も有している。回動防止部材３０は、トランスミッション入力軸２９に向かって半径方向に延びていることによって、始動ディスクとしても、つまりハウジング２とトランスミッション入力軸２９との間の軸方向の滑り軸受としても用いられる。

図６では、補助壁１９がやはり薄片にシール結合されている。この実施態様の特殊性は、補助壁１９がロックアップクラッチ３の外側の歯列領域まで延在していると同時に、隣接する薄片に面状に当接している、という点にある。補助壁の歯が、外側の薄板支持体の歯列内に噛み合う場合、回動防止部材３０（図４及び図５に示されているように）は必要ない。何故ならば補助壁１９がピストン１４にリベット留め３１されていることによって、ピストン１４も回動防止されているからである。

オイルが孔３３を通って薄片を貫流できるようにするために、図６に示した実施例ではこの孔３３の領域で補助壁１９も孔を有している。第３のチャンバ１６との液圧接続を形成するために、ピストンは切欠３４を有している。この切欠３４は、例えば袋孔と、半径方向で内方に続く溝とから成っている（図６参照）。この場合、円弧状の溝も考えられる。

また図６に示されているように、薄片パケット（多板パケット）と、（補助壁１９の、半径方向外側の領域と半径方向内側の領域との間の）ピストン位置との間の弾性的な可撓性のために、柔軟な接続ゾーン３６が形成されている。この柔軟な接続ゾーン３６は、この領域の壁厚を減少することによって得られる。

図７では、補助壁１９がディスク状のばねエレメントとして構成されている。この場合、このばねエレメントは、左側の薄片に当接することによってこの薄片を半径方向外方にも、また半径方向内方にもシールしている。補助壁１９の壁厚が薄いために、図７では明確に示されていないが、ここでも、補助壁１９に孔が設けられていて、この孔を通ってオイルが切欠３４内に流入し、さらに第３のチャンバ１６内に流入するようになっている。

図８は、補助壁１９の別の実施態様を示しており、この場合、補助壁１９は２つに分割して構成されている。補助壁１９の半径方向内側の領域１９ａは、半径方向の外側の領域１９ｂよりも厚い壁厚を有している。半径方向外側の領域１９ｂは、有利な形式で皿ばね３５によって圧力負荷される。皿ばね３５は、部分的に半径方向でスリットの付けられた構成のために、オイルがスリットを通って第３のチャンバ１６内に流入するようになっているので、有利である。

図８に示した実施例において、ピストン１４がその突起２６で以て左側の薄片に当接すると（つまりロックアップクラッチ３が少なくとも部分的に操作されると）、同様に当接する補助壁１９ｂによってオイルのはっきりとした流出を規定する。言い換えれば、オイルは、薄片の摩擦面を介して流れなければ、チャンバ８から流出できない。

補助壁１９の、半径方向外側の部分１９ｂと半径方向内側の部分１９ａとが、その瞬間毎の軸方向位置とは無関係に、その機能のために十分に接続された状態で維持されるようにするために、２つの部分１９ａ，１９ｂが、少なくとも相対回動不能に（つまり一緒に回転するように）互いに結合されていれば、有利である。これは例えば収縮結合、リベット留め又はかしめ接合によって行われる。半径方向外側の部分１９ａと半径方向内側の部分１９ａとの間のシール性は、半径方向内側の部分１９ａが半径方向外側の部分１９ａの段部に対して押し付けられることによって、保証される（図８にも示されている）。

図面の説明の不必要な繰り返しを避けるために、図面において同じ構成部分には同じ符号が付けられている。

本発明の第１の解決策によるトルクコンバータの断面図である。 開放された状態のロックアップクラッチを示す、図１の部分図である。 閉じられた又はスリップした状態のロックアップクラッチの、図１の部分図である。 本発明の第２の解決策によるコンバータの断面図である。 図４の一部を示す断面図である。 本発明の第２の解決策による、連続的な補助壁の断面図である。 ばねエレメントとしての補助壁を有する、図６と同様の断面図である。 ２分割された補助を有していない、本発明の第２の解決策の断面図である。

符号の説明

１ トルクコンバータ／コンバータ、 ２ コンバータハウジング、 ３ ロックアップクラッチ、 ４ 薄片、 ５ 外側の薄片支持体、 ６ 内側の薄片支持体、 ７ 第１の流路、 ８ 第１のチャンバ、 ９ ポンプ、 １０ タービン、 １１ 案内羽根車、 １２ 第２の流路、 １３ 第２のチャンバ、 １４ ピストン、 １５ シールエレメント、 １６ 第３のチャンバ、 １７ 第３の流路、 １８ ダンパ、 １９ 補助壁、 ２０ ギャップ、 ２１ 回転軸線、 ２２ 軸方向ストッパ；固定リング、 ２３ シール、 ２４ スペーサリベット、 ２６ ハブ（突起）、 ２７ 終端薄板（エンドプレート）、 ２８ スライドスリーブ、 ２９ トランスミッション入力軸、 ３０ ピストンの回転防止部材、 ３１ リベット留め、 ３２ ウエブ、 ３３ 孔、 ３４ ピストンの切欠、 ３５ 皿ばね、 ３６ 柔軟な接続ゾーン

Claims (22)

1. 殊に自動車用のトルクコンバータ（１）であって、３チャンネル式オイルシステムとロックアップクラッチ（３）とを備えている形式のものにおいて、
   ロックアップクラッチ（３）が、軸方向に摺動可能な少なくとも２つの薄片（４）を有しており、少なくとも１つの一方の薄片（４）が外側の薄片支持体（５）に相対回動不能に結合され、少なくとも１つの他方の薄片（４）が内側の薄片支持体（６）に相対回動不能に結合されており、
   オイルシステムの第１の流路（７）が第１のチャンバ（８）に接続され、該第１のチャンバ（８）が、殊にコンバータ（１）のハイドロダイナミックな構成部分としてのポンプ（９）、タービン（１０）及び案内羽根車等を受容するようになっており、
   第２の流路（１２）がオイル圧力によって負荷され、それによってピストン（１４）が薄片（４）に押し付けられることによって、第２の流路（１２）がロックアップクラッチ（３）を操作するようになっており、
   ピストンに対して間隔を保っている補助壁（１９）が、第１のチャンバ（８）に向いた側のピストン（１４）の側に取り付けられていて、これによってピストンと補助壁（１９）との間にギャップ（２０）が形成され、補助壁（１９）がほぼ液密に、ピストン（１４）に面した薄片（４）に当接し、それと同時に第１のチャンバ（８）及び第２のチャンバ（１３）に対する液圧的な分離が形成され、またそれによって第３のチャンバ（１６）が形成されるようになっており、
   前記第３のチャンバ（１６）が前記第３の流路（１７）にほぼ液密に接続されている、
   ことを特徴とする、トルクコンバータ。
2. まず第１のチャンバ（８）、次いで第３のチャンバ（１６）がオイルによって貫流されるようになっている、請求項１記載のトルクコンバータ。
3. まず第３のチャンバ（１６）、次いで第１のチャンバ（８）がオイルによって貫流されるようになっている、請求項１記載のトルクコンバータ。
4. 第１のチャンバ（８）内に少なくとも１つのダンパ（１８）が配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のトルクコンバータ。
5. 前記シールエレメント（１５）は、第１のチャンバ（８）に面した薄片（４）の歯列と、外側の薄片支持体（５）との間のオイル流が少なくとも減少されるように、取り付けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載のトルクコンバータ。
6. 前記シールエレメント（１５）が環状のばねとして構成されている、請求項５記載のトルクコンバータ。
7. 前記シールエレメント（１５）が環状ディスクとして構成されていて、該環状ディスクが同時に、前記薄片（４）のための軸方向ストッパ（２２）として用いられる、請求項５又は６記載のトルクコンバータ。
8. 前記シールエレメント（１５）が外側の薄片支持体（５）と液密に接続されている、請求項５から７までのいずれか１項記載のトルクコンバータ。
9. 前記シールエレメント（５）がコンバータハウジング（２）と液密に接続されている、請求項５又は６記載のトルクコンバータ。
10. シールエレメント（１５）が溶接によって接続されている、請求項５から９までのいずれか１項記載のトルクコンバータ。
11. シールエレメント（１５）がかしめ接合によって結合されている、請求項５から９までのいずれか１項記載のトルクコンバータ。
12. 補助壁（１９）が部分的に隆起部を備えており、該隆起部がピストン（１４）の組み付け後にピストン（１４）上に載るようになっている、請求項１１記載のトルクコンバータ。
13. 第３のチャンバ（１６）は、ピストン（１４）が、少なくとも部分的に中空に構成されていて、それによって薄片（４）と第３の流路（１７）との間のオイル流が可能である、請求項１から１２までのいずれか１項記載のトルクコンバータ。
14. 薄片（４）と、この薄片（４）上に配置された摩擦ライニングとが、終端薄片（２７）の外側で、軸方向に配向された少なくとも１つの孔（３３）を備えている、請求項１から４までのいずれか１項記載のトルクコンバータ。
15. 前記孔（３３）が摩擦ライニングの平均的な直径部上にほぼ配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のトルクコンバータ。
16. ピストン（１４）とこのピストン（１４）に面した薄片（４）との間のオイル流が薄片（４）の外径と孔（３３）の外径との間の領域において少なくとも減少されるように、シールエレメント（１５）が、ピストン（１４）に面した薄片（４）とピストン（１４）との間に設けられている、請求項１４又は１５までのいずれか１項記載のトルクコンバータ。
17. シールエレメント（１５）が円錐ベルト車として構成されている、請求項１６記載のトルクコンバータ。
18. 前記補助壁（１９）が、ロックアップクラッチ（３）の外側の歯列領域まで構成されており、この領域内で前記孔（３３）が補助壁（１９）も貫通して延びており、それによってオイルがピストン（１４）に形成された切欠（３４）を介して第３のチャンバ（１６）内に流入する、請求項１４から１６までのいずれか１項記載のトルクコンバータ。
19. 補助壁（１９）がディスク状のばねエレメントとして構成されている、請求項１８記載のトルクコンバータ。
20. 補助壁（１９）が２つの部分（１９ａ，１９ｂ）より成っている、請求項１４から１９までのいずれか１項記載のトルクコンバータ。
21. 殊に自動車用のトルクコンバータ（１）であって、３チャンネル式オイルシステムと、ロックアップクラッチ（３）と、ハウジング（２）とピストン（１４）との間の圧力室内のピストン（１４）のための回動防止部材（３０）とを備えたトルクコンバータ（１）において、
    前記回動防止部材（３０）が、ディスク状に有利には皿ばねとして構成されており、前記回動防止部材（３０）がハウジング（２）にリベット留めされていて、前記回動防止部材（３０）の半径方向外側のスリットがピストン（１４）のウエブ（３２）内に係合するようになっていることを特徴とする、トルクコンバータ。
22. 殊に自動車用のトルクコンバータ（１）であって、３チャンネル式オイルシステムと、ロックアップクラッチ（３）と、ハウジング（２）とピストン（１４）との間の圧力室内のピストン（１４）のための回動防止部材（３０）とを備えたトルクコンバータ（１）において、
    前記回動防止部材（３０）が同時に、ハウジング（２）とトランスミッション入力軸（２９）との間の始動ディスク（摩耗防止手段）としても用いられるようになっていることを特徴とする、トルクコンバータ。

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