JP2016525197A - ２パス多機能トルクコンバータ - Google Patents

Abstract

トルクコンバータは、カバーと、インペラブレードと、半径方向でインペラブレードを超えてかつ半径方向における第１の線に対して鋭角で延びる第１の面を備えるインペラシェルと、を有するインペラと、タービンブレードと、第１の面と軸方向で整列させられかつ第１の線に対して鋭角を成す第２の面を備えるタービンシェルとを有する、タービンと、第１および第２の面と、第１および第２の面の間に配置された摩擦材料とを有する、タービンクラッチと、インペラおよびタービンシェルによって少なくとも部分的に包囲されたトーラスと、タービンシェルおよびカバーによって少なくとも部分的に形成された圧力チャンバと、を備える。トルクコンバータモードの場合、タービンと、インペラとは、互いに独立して回動可能である。ロックアップモードの場合、第１および第２の面は、相対回動不能に接続される。

Description

本開示は、インペラクラッチを切る弾性エレメントを備える２パス多機能トルクコンバータに関する。

インペラをトルクコンバータ用のカバーに実質的に相対回動不能に接続するためのインペラクラッチと、タービンをカバーに接続するためのトルクコンバータクラッチとを備える多機能トルクコンバータが知られている。加圧された流体をトーラスへ提供しかつ流体をトーラスから排出するための３つの制御可能な流体回路（３パス）と、インペラおよびトルクコンバータクラッチの作動を制御するための２つの圧力チャンバとを使用することが知られている。トルクコンバータ用の加圧された流体を提供し、流体をトルクコンバータから排出するために、通常はトランスミッション内のポンプが使用される。しかしながら、最も知られているトランスミッションは、２つの制御可能な流体回路を提供するのみであり、これらのトランスミッションとともに３パス設計を使用することができない。

２つの制御可能な流体回路（２パス）のみを備える多機能トルクコンバータの場合、インペラクラッチをつなぎ、続いてトルクコンバータクラッチをつなぐことが知られている。例えば、インペラクラッチおよびトルクコンバータクラッチの双方をつなぐ適用圧力を提供するために同じ流体回路を使用する。しかしながら、このプロセスは、両クラッチの圧力帯域幅を減じる。さらに、公知の多機能トルクコンバータ用のトルクコンバータクラッチ適用圧力は、通常、従来のトルクコンバータにおける圧力よりも高いレベルで開始する。その結果、回路内の圧力よりも高い圧力および増大したポンプ能力が必要とされ、液圧システムの効率が低下する。加えて、２パス設計により、インペラクラッチのつなぎを制御することが困難である。例えば、典型的に、インペラクラッチのつなぎが急激になりすぎ、トルクコンバータを備える車両のドライバに対して不快感を与えてしまう。

図１１は、タービンクラッチ３０２を備える従来のトルクコンバータ３００の部分的な断面図である。トルクコンバータ３００は、カバー３０４と、インペラシェル３０８を備えるインペラ３０６と、タービンシェル３１２を有するタービン３１０とを有する。クラッチ３０２は、コンバータ３００用のロックアップクラッチとして作用する。例えば、トルクコンバータモードの場合、インペラ３０６とタービン３０８とによって形成されたトーラス３１４内の圧力は、少なくとも部分的にカバー３０４とタービンシェル３１２とによって形成されたチャンバ３１６内の圧力よりも高く、クラッチ３０２は切断される。トルクは、インペラ３０６と、タービン３１０と、トーショナルダンパ３２０とを介してカバーから出力ハブ３１８へ伝わる。

ロックアップモードでは、チャンバ３１６内の圧力がトーラス３１４内の圧力よりも高く、クラッチ３０２をつなぎ、インペラシェル３０８とタービン３１０とを相対回動不能に接続する。トルクは、シェル３０８と、シェル３１２と、ダンパ３２０とを介してカバー３０４からハブ３１８へ伝わる。

ロックアップモードでは、クラッチ３０２をつなぐためにチャンバ３１６内で高圧が必要である。この圧力は、それぞれタービンシェル３１２およびインペラシェル３０８の部分３１２Ａおよび２０８Ａにおいて方向Ｄで力Ｆ１を生じる。シェル３０８の部分３０８Ｂは、比較的厚く、インペラ用のブレード３２２によって支持されている。部分３０８Ａは、部分３０８Ｂと比較して比較的フレキシブルである。したがって、力Ｆ１に応答して、部分３０８Ｂは安定したままであり、部分３０８Ａは方向Ｄへたわむ。部分３０８Ａのたわみの結果、応力およびひずみがシェル３０８のコーナ３０８Ｃに生じ、シェル３０８の寿命を短縮し、シェル３０８の故障の可能性を高める。

本明細書に示す態様によれば、トルクを受け取るように配置されたカバーと、インペラシェルと、インペラシェルに接続された少なくとも１つのインペラブレードとを有するインペラと、タービンシェルと、タービンシェルに接続された少なくとも１つのタービンブレードとを有するタービンと、インペラシェルおよびタービンシェルによって少なくとも部分的に包囲されたトーラスと、インペラシェルおよびカバーによって少なくとも部分的に形成された第１の圧力チャンバと、インペラシェルの一部を有するインペラクラッチと、第１の圧力チャンバに配置された弾性エレメントアセンブリと、を備える、多機能トルクコンバータが提供される。インペラクラッチのつなぎモードのために、インペラシェルを第１の方向へ移動させ、インペラシェルの一部をカバーに実質的に相対回動不能に接続するように、トーラス内の圧力が機能する。弾性エレメントアセンブリは、第１の力でインペラシェルを第１の方向とは反対の第２の方向へ押し付ける。

本明細書に示す態様によれば、トルクを受け取るように配置されたカバーと、インペラシェルと、インペラシェルに接続された少なくとも１つのインペラブレードとを有するインペラと、タービンシェルと、タービンシェルに接続された少なくとも１つのタービンブレードとを有するタービンと、インペラシェルおよびタービンシェルによって少なくとも部分的に包囲されたトーラスと、インペラシェルおよびカバーによって少なくとも部分的に形成された第１の圧力チャンバと、インペラシェルの一部を有するインペラクラッチと、第１の圧力チャンバに配置された弾性エレメントアセンブリと、を備える、多機能トルクコンバータが提供される。インペラクラッチのつなぎモードのために、インペラシェルに第１の力を加えてインペラシェルを第１の方向へ移動させ、インペラシェルの一部をカバーに実質的に相対回動不能に接続するように、トーラス内の流体圧力が機能する。弾性エレメントアセンブリは、第１の方向とは反対の第２の方向でインペラシェルに第２の力を加える。第２の力が第１の力よりも大きいとき、弾性エレメントアセンブリは、インペラクラッチの切断モードのために、インペラシェルを第２の方向へ移動させてインペラシェルとカバーとを離脱させるように構成されている。

本明細書に示す態様によれば、トルクを受け取るように配置されたカバーと、インペラシェルと、インペラシェルに接続された少なくとも１つのインペラブレードとを有するインペラと、タービンシェルと、タービンシェルに接続された少なくとも１つのタービンブレードとを有するタービンと、インペラシェルおよびタービンシェルによって少なくとも部分的に包囲されたトーラスと、インペラシェルおよびカバーによって少なくとも部分的に形成された第１の圧力チャンバと、タービンシェルおよびカバーによって少なくとも部分的に形成された第２の圧力チャンバと、インペラシェルの一部を有するインペラクラッチと、第１の圧力チャンバに配置されかつインペラシェルを第１の方向に第１の力で押し付ける弾性エレメントアセンブリと、タービンシェルの一部を有するタービンクラッチと、を備える、多機能トルクコンバータが提供される。第１の方向とは反対の第２の方向でトーラス内の流体圧力によって生じる第２の力が第１の力よりも大きいとき、第２の力は、インペラクラッチのつなぎモードのために、インペラシェルを第２の方向へ移動させてインペラシェルの一部とカバーとを実質的に相対回動不能に接続するように機能する。第１の力が第２の力よりも大きいとき、弾性エレメントアセンブリは、インペラクラッチの切断モードのために、インペラシェルを第１の方向へ移動させてインペラシェルとカバーとを離脱させるように構成されている。トーラス内の流体圧力と、第２のチャンバ内の流体圧力との差が、タービンシェルを第１または第２の方向へ移動させ、それぞれ、タービンシェルの一部をインペラシェルの一部から離脱させるかまたはタービンシェルの一部をインペラシェルの一部に係合させるように構成されている。

本明細書に示す態様によれば、トルクを受け取るように配置されたカバーと、少なくとも１つのインペラブレードと、第１の面を備えるインペラシェルとを有し、第１の面は、トルクコンバータの回転軸線に直交する半径方向で少なくとも１つのインペラブレードを超えて延びておりかつトルクコンバータの回転軸線に直交する半径方向の第１の線に対して鋭角を成している、インペラと、少なくとも１つのタービンブレードと、第２の面を備えるタービンシェルとを有し、第２の面は、回転軸線に対して平行な第２の線が第１の面および第２の面を通過するように第１の面と整列させられており、かつ第１の線に対して鋭角を成している、タービンと、第１の面および第２の面と、第１の面および第２の面の間に配置された摩擦材料とを有する、タービンクラッチと、インペラシェルおよびタービンシェルによって少なくとも部分的に包囲されたトーラスと、タービンシェルおよびカバーによって少なくとも部分的に形成された第１の圧力チャンバと、を備えるトルクコンバータが提供される。トルクコンバータモードの場合、タービンと、インペラとは、互いに独立して回動可能である。ロックアップモードの場合、第１の面および第２の面は、相対回動不能に接続される。

様々な実施の形態は、添付の概略的な図面に関連して例示のみを目的として開示されている。図面では、対応する参照符号は対応する部材を示す。

本願において使用される空間に関する用語を説明する円柱座標系の斜視図である。 本願において使用される空間に関する用語を説明する図１Ａの円柱座標系における物体の斜視図である。 インペラクラッチ用の弾性エレメントアセンブリを備える多機能トルクコンバータの部分的な断面図である。 車両のドライブトレインにおける図２の多機能トルクコンバータの概略的なブロック図である。 図２の多機能トルクコンバータにおける弾性エレメントアセンブリの詳細図である。 インペラクラッチ用の弾性エレメントアセンブリを備える多機能トルクコンバータの部分的な断面図である。 図５の多機能トルクコンバータにおける弾性エレメントアセンブリの詳細図である。 シリーズダンパと、インペラクラッチ用の弾性エレメントアセンブリとを備える多機能トルクコンバータの部分的な断面図である。 シリーズダンパと、振動吸収体と、インペラクラッチ用の弾性エレメントアセンブリとを備える多機能トルクコンバータの部分的な断面図である。 円錐形のタービンクラッチを備えるトルクコンバータの部分的な断面図である。 クラッチ２０２がつながれた状態の、図９における部分１０の詳細図である。 タービンクラッチを備える従来のトルクコンバータの部分的な断面図である。

最初に、異なる図面内の同じ図面番号は、本開示の同じ又は機能的に類似の構造エレメント識別していることを認識すべきである。請求の範囲に記載の開示は、開示された態様に限定されないことを理解すべきである。

さらに、この開示は、記載された特定の方法、材料及び変更に限定されず、当然変更されてよいことが理解される。本明細書で使用される用語は、特定の態様を説明するためのものに過ぎず、本開示の範囲を限定することを意図したものではないことも理解される。

別段の定めがない限り、本明細書で使用される全ての技術的及び科学的用語は、この開示が属する技術分野における当業者に一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書で説明されたものと類似又は均等なあらゆる方法、装置又は材料を開示の実用又は試験において使用できることを理解すべきである。

図１Ａは、本願において使用される空間に関する用語を説明する円柱座標系８０の斜視図である。本発明は、少なくとも部分的に円柱座標系に関して説明される。系８０は、以下の方向及び空間に関する用語の基準として使用される長手方向軸線８１を有する。“軸方向の”、“半径方向の”及び“周方向の”という形容詞は、それぞれ軸線８１、半径８２（軸線８１に直交する）及び円周８３に関するものである。“軸方向の”、“半径方向の”及び“周方向の”という形容詞は、それぞれの平面に対して平行な向きにも関する。様々な平面の配置を明らかにするために、物体８４，８５及び８６が使用される。物体８４の面８７は、軸方向平面を形成している。すなわち、軸線８１は、面に沿った線を形成している。物体８５の面８８は、半径方向平面を形成している。すなわち、半径８２は、面に沿った線を形成している。物体８６の面８９は、周方向平面を形成している。すなわち、円周８３は、面に沿った線を形成している。別の例として、軸方向の移動又は配置は、軸線８１に対して平行であり、半径方向の移動又は配置は、半径８２に対して平行であり、周方向の移動又は配置は、円周８３に対して平行である。回転は、軸線８１に関する。

“軸方向に”、“半径方向に”及び“周方向に”という副詞は、それぞれ軸線８１、半径８２又は円周８３に対して平行な向きに関するものである。“軸方向に”、“半径方向に”及び“周方向に”という副詞は、それぞれの平面に対して平行な向きにも関する。

図１Ｂは、本願において使用される空間に関する用語を説明する図１Ａの円柱座標系８０における物体９０の斜視図である。円筒状の物体９０は、円柱座標系における円筒状の物体を表し、どのようにも本発明を限定することは意図されていない。物体９０は、軸方向の面９１と、半径方向の面９２と、周方向の面９３とを有する。面９１は、軸方向平面の一部であり、面９２は、半径方向平面の一部であり、面９３は、周方向平面である。

図２は、インペラクラッチ用の弾性エレメントアセンブリを備える多機能トルクコンバータ１００の部分的な断面図である。

図３は、車両のドライブトレインにおける図２の多機能トルクコンバータ１００の概略的なブロック図である。以下は、図２及び３を参照すべきである。多機能トルクコンバータ１００は、回転軸線ＡＲと、カバー１０２と、インペラ１０４と、タービン１０６と、インペラクラッチ１０８とを有する。カバー１０２は、例えばエンジン１１０からトルクを受け取るように配置されている。インペラ１０４は、インペラシェル１１２と、インペラシェルに接続された少なくとも１つのインペラブレード１１４とを有する。タービン１０６は、タービンシェル１１６と、タービンシェルに接続された少なくとも１つのタービンブレード１１８とを有する。コンバータ１００は、インペラシェルおよびタービンシェルによって少なくとも部分的に包囲されたトーラス１２０と、インペラシェルおよびカバーによって少なくとも部分的に形成された圧力チャンバ１２２と、圧力チャンバ１２２に配置された弾性エレメントアセンブリ１２４とを有する。インペラクラッチ１０８は、インペラシェルの部分１１２Ａを有する。インペラクラッチ１０８のつなぎモード場合、インペラシェルを軸線ＡＲに対して平行な方向ＡＤ１へ移動させ、インペラシェルの部分１１２Ａをカバーに実質的に相対回動不能に接続するように、トーラス内の圧力が機能する。“実質的に相対回動不能に接続する”または“実質的に相対回動不能に接続される”とは、例えばつなぎモードにおける当該クラッチの通常作動に関連した滑りの形式での、当該クラッチの構成部材の僅かな公称相対回動が、当該クラッチのために可能であり得るという意味である。つなぎモードでは、クラッチ１０８はカバー１０２からインペラ１０４へトルクを伝達する。

弾性エレメントアセンブリ１２４は、方向ＡＤ１とは反対の方向ＡＤ２でインペラシェルに力を加える。すなわち、エレメント１２４は、エレメント１２４からの力によってインペラシェルを方向ＡＤ２へ押し付ける。トーラス内の流体圧力によって生ぜしめられる力が、弾性エレメントアセンブリ１２４によってインペラシェルに加えられる力よりも小さいとき、弾性エレメントアセンブリは、インペラクラッチの切断（open）モードのために、インペラシェルを方向ＡＤ２へ移動させてインペラシェルとカバーとを離脱させるように構成されている。クラッチ１０８の切断モードにおいて、インペラシェル１１４と、カバー１０４とは、実質的に独立して回転可能である。すなわち、せいぜいカバー１０４とインペラシェル１１２との無視できる接触が生じるだけである。

図４は、図２の弾性エレメントアセンブリ１２４の詳細図である。以下は、図２から図４を参照すべきである。弾性エレメントアセンブリ１２４は、少なくとも１つの溝１２６を有する。圧力チャンバ１２２からの流体の半径方向内向きの流れ、例えば流体回路１２８は、少なくとも部分的に溝１２６を通過する。１つの実施の形態では、半径方向内向きの流れの全体が溝１２６を通過する。１つの実施の形態では、エレメント１２４は、それぞれがワッシャ１３２および１３４と係合させられたフィンガ１３０Ａおよび１３０Ｂを備えるダイヤフラムばね１３０を有する。ワッシャ１３２はカバー１０２と接触しており、ワッシャ１３４はシェル１１２と接触している。１つの実施の形態では、ワッシャ１３２および１３４はプラスチックワッシャである。ばね１３０は、ワッシャ１３４およびカバー１０２に対して作用し、方向ＡＤ２でワッシャ１３４およびシェル１１２に力を加える。ワッシャ１３２および１３４のうちの一方または両方は、それぞれカバー１０２およびシェル１１２に沿って摺動可能であり、これにより、カバー１０２とシェル１１２との相対回転を可能にする。溝１２６は、ワッシャ１３４に形成することもできるし、各ワッシャ１３２および１３４に形成することもできると理解すべきである。

クラッチ１０８は摩擦材料１３６を有する。部分１１２Ａは、ブレード１１４よりも半径方向外側にあり、材料１３６は、方向ＡＤ１で部分１１２Ａとカバー１０２との間にある。クラッチ１０８のつなぎ（closed）位置において、部分１１２Ａと、材料１３６と、カバー１０２とは、実質的に相対回動不能に接続されている。

コンバータ１００はタービンクラッチ１３８を有する。１つの実施の形態では、クラッチ１３８は、タービンシェルの部分１１６Ａと、摩擦材料１４０とを有する。部分１１６Ａは、タービンブレード１１８の半径方向外側に配置されており、材料１４０は、方向ＡＤ１で部分１１６Ａと部分１１２Ａとの間にある。クラッチ１３８のつなぎ位置において、部分１１２Ａおよび１１６Ａと、材料１４０とは、実質的に相対回動不能に接続されている。クラッチ１３８の切断モードにおいて、インペラシェル１１４と、タービンシェル１１６とは、実質的に独立して回転可能である。すなわち、せいぜいインペラシェル１１４とタービンシェル１１６との無視できる接触が生じるだけである。

カバー１０２とシェル１１６とによって少なくとも部分的に形成されたチャンバ１４２内の圧力がトーラス内の流体圧力よりも十分に高いとき、クラッチ１３８はつながり（つなぎモード）、タービンシェル１１６を方向ＡＤ１へ移動させる。トーラス１２０内の流体圧力がチャンバ１４２内の流体圧力よりも十分に高いとき、クラッチ１３８は切られ（切断モード）、タービンシェル１１６を方向ＡＤ２へ移動させる。コンバータ１００は、流体回路１４４および１４６を有する。以下でさらに説明するように、回路１４４および１４６のみが能動的に制御される。すなわち、コンバータ１００は２パスコンバータである。回路１４４は、トランスミッション１５０内のポンプ１４８からトーラスへ加圧された流体を制御可能に提供するために使用され、回路１４６は、ポンプ１４８からチャンバ１４２へ加圧された流体を制御可能に提供するために使用される。回路１４４および１４６は、クラッチ１０８および１３８を作動させるためにチャンバ１４２およびトーラスに特定の流体圧力を提供するように制御される。

回路１２８はポンプ１４８の溜め１５２に接続されている。回路１２８の能動的制御は行われない。例えば、チャンバ１２２と溜めとの間の背圧の制御は行われない。例えば、クラッチ１０８をつなぐようにシェル１１２が方向ＡＤ１へ移動すると、流体は受動的にチャンバ１２２から溜めへ排出される。流体は、チャンバ１４２および／またはトーラスからの流れによってチャンバ１２２において置き換えられる。“受動的に排出する”とは、チャンバ１２２からの回路が、チャンバ１２２から溜めへの流れを制御するための弁などの能動的なエレメントを有さないという意味である。

図５は、インペラクラッチ用の弾性エレメントアセンブリを備える多機能トルクコンバータ１００の部分的な断面図である。

図６は、図５の多機能トルクコンバータにおける弾性エレメントアセンブリの詳細図である。以下は、図２から図６を参照すべきである。図２から図４までのトルクコンバータ１００の説明は、別段の定めがない限り図５におけるトルクコンバータ１００に適用可能である。１つの実施の形態では、エレメント１２４は、カバー１０２と接触した摩擦材料１５６を有する“Ｓ”字形のダイヤフラムばねを有する。ばね１５４の端部１５４Ａは、例えばリベット１５７によってシェル１１２に相対回動不能に接続されており、シェル１１２に対するカバー１０２の相対回動を可能にするために材料１５６はカバー１０２に沿って摺動可能である（シェル１１２と一緒に回動する）。ばね１５４は、方向ＡＤ２でシェル１１２に力を加えるように摩擦材料１５６およびカバー１０２に対して作用する。ばね１５４の構成を反転することができる。例えば、端部１５４Ａをカバー１０２に固定し、材料１５６をシェル１１２と接触させることができる。

有利には、トルクコンバータ１００の２パス（制御される流体回路１４４および１４６）設計は、２パスおよび３パス多機能トルクコンバータに関して上述した問題を排除する。例えば、コンバータ１００は２パス設計であるので、コンバータ１００は、一般的に使用されている、広く利用可能な２パストランスミッションと共に使用可能である。コンバータ１００は、弾性エレメントアセンブリ１２４を使用することによって第３の制御可能な流体回路の必要性を排除する。回路１２８を介してチャンバ１２２に加圧流体を供給するのではなく、インペラシェル１１２を方向ＡＤ２に移動させ、クラッチ１０８を切断するために、弾性エレメントアセンブリ１２４からの力が利用される。

さらに、弾性エレメントアセンブリ１２４および溝１２６は、上述のインペラクラッチの過酷なつなぎを排除する。クラッチ１０８をつなぐために、トーラス内の流体圧力が増大され、これにより、弾性エレメントアセンブリ１２４によって加えられる力を克服し、シェル１１２を方向ＡＤ１へ移動させる。方向ＡＤ１へのシェル１１２の移動はチャンバ１２２の体積を減少させる。加えて、部分１１２Ａと、摩擦材料１３６と、カバー１０２との間の確実な接触が形成されるまで、トーラス内の流体は、部分１１２Ａとカバー１０２との間から漏れる。チャンバ１２２の体積の減少と、トーラスからチャンバ１２２への流れとは、チャンバ１２２内の流体を、クラッチ１０８の滑らかなつなぎのために望まれるよりも迅速に排出させる。有利には、溝１２６はチャンバ１２２からの流体の流れを制限し、チャンバに十分な流体を残し、シェル１１２の移動を減速させ、クラッチ１０８のつなぎを緩衝する。

１つの実施の形態では、トルクコンバータ１００は、出力ハブ１６０に相対回動不能に接続されたトーショナル振動ダンパ１５８を有しており、出力ハブ１６０自体は、トランスミッション入力軸１６２に相対回動不能に接続されるように配置されている。１つの実施の形態では、ダンパ１５８の少なくとも１つのタブ１６４は、シェル１１６に相対回動不能に接続されており、少なくとも１つのばね１６６と係合させられている。ばね１６６は、出力ハブに相対回動不能に接続された出力フランジ１６８と係合させられている。１つの実施の形態では、ブシュ１７０がカバー１０２とフランジ１６８との間に配置されており、ブシュ１７１は、チャンバ１４２とトーラスとの間のシールを形成している。

１つの実施の形態では、トルクコンバータ１００は、少なくとも１つのブレード１７４を備えるステータと、一方向クラッチ１７６とを有する。１つの実施の形態では、クラッチ１７６は、円錐形の凹所１７６Ｂを有する外輪１７６Ａと、円錐形の外周面１７６Ｄを備えるウェッジプレート１７６Ｃとを備えるウェッジクラッチ一方向クラッチである。

図７は、インペラクラッチ用の弾性エレメントアセンブリと、シリーズダンパとを備える多機能トルクコンバータ１００の部分的な断面図である。図２から図４までのトルクコンバータ１００の説明は、別段の定めがない限り図７におけるトルクコンバータ１００に適用可能である。１つの実施の形態では、コンバータ１００は、少なくとも１つのタブ１６４と、少なくとも１つのばね１６６とを有するシリーズダンパ１７８を備える。ばね１６６は、中間プレート１８０と係合させられており、この中間プレート１８０自体は少なくとも１つのばね１８２と係合させられている。ばね１８２は、入力軸１６２に相対回動不能に接続されるように配置された出力フランジ１８４と係合させられている。図７におけるトルクコンバータ１００は、図２および図４において説明された弾性エレメントアセンブリ１２４を有する。

図８は、つなぎ位置における、遠心力により作動させられるインペラクラッチと、シリーズダンパと、振動吸収体とを備える多機能トルクコンバータ１００の部分的な断面図である。図２から図４および図７のトルクコンバータ１００の説明は、別段の定めがない限り図８におけるトルクコンバータ１００に適用可能である。１つの実施の形態では、コンバータ１００は、ダンパ１７８および振動吸収体１８６を有しており、振動吸収体１８６は、プレート１８０に相対回動不能に接続されたプレート１８８と、プレート１８８に接続された、ただしプレート１８８に対して揺動可能な振り子質量１９０とを備えている。

１つの実施の形態では、材料１３６および１４０は部分１１２Ａに固定されている。

トルクコンバータ１００は、図示されたダンパ、シリーズダンパ、ステータまたは振動吸収体の構成に限定されないことが理解されるべきである。

図９は、円錐形のタービンクラッチ２０２を備えるトルクコンバータ２００の部分的な断面図である。トルクコンバータ２００は、トルクを受け取るように配置されたカバー２０４と、インペラ２０６と、タービン２０８とを有する。インペラ２０６は、インペラシェル２１０と、シェル２１０の部分２１０Ａに直接に接続された少なくとも１つのインペラブレード２１２（以下ではインペラブレード２１２と呼ぶ）とを有する。タービン２０８は、タービンシェル２１４と、シェル２１４の部分２１４Ａに直接に取り付けられた少なくとも１つのタービンブレード２１６（以下ではタービンブレード２１６と呼ぶ）とを有する。シェル２１０は、トルクコンバータ２００の回転軸線ＡＲに直交する半径方向ＲＤにおいてインペラブレード２１２を超えて延びる面２１８を有する。シェル２１４は、半径方向ＲＤにおいてタービンブレード２１６を超えて延びる面２２０を有する。トルクコンバータ２００は、少なくとも部分的にシェル２１０および２１４によって包囲されたトーラス２２２を有する。

図１０は、クラッチ２０２がつながれた状態の、図９における部分１０の詳細図である。以下は、図９及び１０を参照すべきである。タービンクラッチ２０２は、面２１８および２２０と、面２１８および２２０の間に配置された摩擦材料２２４とを有する。軸線ＡＲに対して平行な線Ｌ１が面２２０および２１８を通過するように、面２２０は面２１８と整列させられている。面２１８および２２０は、半径方向ＲＤの線Ｌ２に対して鋭角２２６を成している。圧力チャンバ２２８は、少なくとも部分的にタービンシェル２１４およびカバー２０４によって形成されている。トルクコンバータモードの場合、タービン２０８と、インペラ２０６とは、互いに独立して回転可能である。言い換えれば、トルクコンバータモードでは、クラッチ２０２は切られている。ロックアップモードの場合、面２１８および２２０は相対回動不能に接続されている。言い換えれば、クラッチ２０２はつながれており、面２１８および２２０は、つながれたクラッチの通常作動に関連したスリップを場合によっては除いて、相対回動不能に接続されている。

面２１８は方向Ｄ１に面している。シェル２１０は、面２１８と、方向Ｄ１とは反対の方向Ｄ２に面した面２３０とを含む部分２１０Ｂを有する。部分２１０Ａは、インペラブレード２１２とは反対側に面した面２３２を有する。面２３０は、面２３２に対して鈍角２３４を成している。

シェル２１４は、面２２０と、方向Ｄ１に面した面２３６とを含む部分２１４Ｂを有する。部分２１４Ａは、タービンブレード２１６とは反対側に面した面２３８を有する。面２３６は、面２３８に対して鈍角２４０を成している。

面２２０は方向Ｄ２に面している。クラッチ２０２は、面２１８および２２０の間に空間２４２を有する。空間２４２は、端部２４４と、端部２４４の半径方向外側の端部２４６とを有する。端部２４４はトーラス２２２に向かって開放している。摩擦材料２２４は空間２４２に配置されている。鋭角２２６を成す線Ｌ３は、面２１８および面２２０と交差することなく端部２２４および２４６と、摩擦材料２２４とを通過している。例えば、線Ｌ３は、方向Ｄ１およびＤ２に直交している。

トルクコンバータ２００は、トランスミッション入力軸（図示せず）に相対回動不能に接続されるように配置された出力ハブ２４８を有する。トルクコンバータモードでは、カバー２０４から出力ハブ２４８までトルクパス２５０が形成される。パス２５０は順に部分２１０Ｂ、部分２１０Ａおよび部分２１４Ａを通過している。パス２５０は部分２１４Ｂをバイパスしている。ロックアップモードでは、カバー２０４から出力ハブ２４６までトルクパス２５２が形成される。パス２５２は順に部分２１０Ｂ、部分２１４Ｂおよび部分２１４Ａを通過している。パス２５２は部分２１０Ａをバイパスしている。

１つの実施の形態では、コンバータ２００は、入力部分２５６と、ハブ２４８に相対回動不能に接続された出力部分２５８と、部分２５６および２５８と係合した少なくとも１つの弾性エレメント２６０とを有するトーショナル振動ダンパ２５４を備える。

有利には、傾斜部分２１０Ｂおよび２１４Ｂは、上述の応力およびひずみの問題を解決する。チャンバ２２８内の圧力は、トーラス内の圧力よりも高くなるように増大させられ、タービンシェル２１４を軸線ＡＲに対して平行な方向ＡＤへ移動させてクラッチ２０２をつなぐ。チャンバ２２８内の圧力を増大させることにより、部分２１４Ｂにおいて方向ＡＤに力Ｆ２が生じる。クラッチ２０２がつながると、力Ｆ２は部分２１０Ｂへ伝達される。有利には、部分２１０Ｂは角度２２６を成しているので、部分２１０Ｂは、たわむことなく、より大きな力Ｆ２に耐えることができ、シェル２１０、特に部分２１０Ａおよび２１０Ｂを接続する部分２１０Ｃにおける応力およびひずみが回避される。特に、部分２１０Ｃの内側部分２６０における応力およびひずみが減じられる。

さらに、面２１８および２２０の傾斜は、クラッチ２０２のトルク負担能力を増大させる。例えば、面２１８および２２０が実質的に軸線ＡＲに直交し、クラッチをつなぐように力Ｆ２が加えられると、クラッチ２０２をつないでおくために軸方向の力Ｆ２が実質的にせん断力に抗してのみ作用する。しかしながら、面２１８および２２０を傾斜させることにより、くさび効果が生じ、軸方向の力を増大させ、方向ＲＤの力Ｆ３を付加し、面２１８および２２０の相対回動不能な接続を維持する。その結果、軸線ＡＲに実質的に直交する面２１８および２２０を備えた構成と比較して、クラッチ２０２の同じトルク負担能力を達成するために、鋭角２２６を成す面２１８および２２０によって力Ｆ２を減じることができる。または、同じ力Ｆ２をもって、鋭角２２６を成す面２１８および２２０を用いたクラッチ２０２のトルク負担能力が増大する。

上に開示された特徴及び機能並びにその他の特徴及び機能、又はそれらに代替するものは、望ましくは多くのその他の異なるシステム又は用途に組み合わされてよいことが認められるであろう。現時点では予想又は予期されない様々な代替、修正、変更又は改良は、引き続き当業者によってなされてよく、これらも、以下の請求の範囲によって包含されることが意図されている。

Claims (26)

1. 多機能トルクコンバータであって、
   トルクを受け取るように配置されたカバーと、
   インペラシェルと、該インペラシェルに接続された少なくとも１つのインペラブレードと、を有するインペラと、
   タービンシェルと、該タービンシェルに接続された少なくとも１つのタービンブレードと、を有するタービンと、
   前記インペラシェルおよび前記タービンシェルによって少なくとも部分的に包囲されたトーラスと、
   前記インペラシェルおよび前記カバーによって少なくとも部分的に形成された第１の圧力チャンバと、
   前記インペラシェルの部分を有するインペラクラッチと、
   前記第１の圧力チャンバに配置された弾性エレメントアセンブリと、
   を備え、
   前記インペラクラッチのつなぎモードのために、前記インペラシェルを第１の方向へ移動させ、前記インペラシェルの部分を前記カバーに実質的に相対回動不能に接続するように、前記トーラス内の圧力が機能し、
   前記弾性エレメントアセンブリは、前記インペラシェルを前記第１の方向とは反対の第２の方向へ第１の力で押し付けていることを特徴とする、多機能トルクコンバータ。
2. 前記トーラス内の圧力によって生じる前記第１の方向の第２の力が前記第１の力よりも小さいとき、前記インペラクラッチの切断モードのために、前記インペラシェルを前記第２の方向へ移動させ、前記インペラシェルと前記カバーとを離脱させるように前記弾性エレメントアセンブリが構成されている、請求項１記載の多機能トルクコンバータ。
3. 前記弾性エレメントアセンブリは、少なくとも１つの溝を有し、
   前記第１の圧力チャンバからの流体の半径方向内向きの流れは、少なくとも部分的に前記少なくとも１つの溝を通過する、請求項１記載の多機能トルクコンバータ。
4. 前記第１の圧力チャンバからの流体の半径方向内向きの流れの全体が、前記少なくとも１つの溝を通過する、請求項３記載の多機能トルクコンバータ。
5. 前記弾性エレメントアセンブリは、前記カバーと接触した摩擦材料を有し、
   前記少なくとも１つの溝は、前記摩擦材料に形成されている、請求項３記載の多機能トルクコンバータ。
6. 前記弾性エレメントアセンブリは、
   ダイヤフラムばねと、
   該ダイヤフラムばねの第１の端部に相対回動不能に接続され、前記カバーと接触し、かつ少なくとも１つの溝を有する、第１のプラスチックワッシャと、
   前記ダイヤフラムばねの第２の端部に相対回動不能に接続され、かつ前記インペラシェルと接触した第２のプラスチックワッシャと、
   を備える、請求項３記載の多機能トルクコンバータ。
7. 前記インペラクラッチは、
   前記少なくとも１つのインペラブレードの半径方向外側に配置された前記インペラシェルの部分と、
   前記第１の方向で前記インペラシェルの部分と前記カバーとの間に配置された第１の摩擦材料と、
   を備え、
   前記インペラクラッチのつなぎモードにおいて、前記インペラシェルの部分と、前記第１の摩擦材料と、前記カバーとが、実質的に相対回動不能に係合させられる、請求項１記載の多機能トルクコンバータ。
8. 前記インペラクラッチを、前記インペラシェルが前記カバーに対して回動可能である切断モードから、前記第１の圧力チャンバ内の流体が該流体の背圧の制御なしに前記第１の圧力チャンバから溜めへ排出されるように構成されるつなぎモードへ移行させるための、請求項６記載の多機能トルクコンバータ。
9. 前記複数のタービンブレードの半径方向外側に配置された前記タービンシェルの部分と、
   前記第１の方向で前記インペラシェルの部分と前記タービンシェルの部分との間に配置された第２の摩擦材料と、
   を有するタービンクラッチをさらに備え、
   前記タービンクラッチの切断モードでは、前記タービンシェルの部分は前記インペラシェルの部分に対して回動可能であり、
   前記タービンクラッチのつなぎモードでは、前記タービンシェルの部分と、前記第２の摩擦材料と、前記インペラシェルの部分とが、実質的に相対回動不能に接続されている、請求項６記載の多機能トルクコンバータ。
10. タービンクラッチと、
    前記タービンシェルおよび前記カバーによって少なくとも部分的に形成された第２の圧力チャンバと、をさらに備え、
    該第２の圧力チャンバ内の流体圧力が前記トーラス内の流体圧力よりも高い場合、前記タービンシェルは、前記第１の方向へ移動して前記インペラシェルに実質的に相対回動不能に接続するように構成され、
    前記トーラス内の流体圧力が前記第２のチャンバ内の流体圧力よりも高い場合、前記タービンシェルは、前記第２の方向へ移動して該タービンシェルが前記インペラシェルに対して回動可能となるように構成されている、請求項１記載の多機能トルクコンバータ。
11. 前記トーラスへの加圧された流体の流れを制御するように構成された第１の流体回路と、
    前記第２の圧力チャンバへの加圧された流体の流れを制御するように構成された第２の流体回路と、
    前記第１の圧力チャンバから流体を受動的に排出させるように構成された第３の流体回路と、
    をさらに備える、請求項９記載の多機能トルクコンバータ。
12. 多機能トルクコンバータであって、
    トルクを受け取るように配置されたカバーと、
    インペラシェルと、該インペラシェルに接続された少なくとも１つのインペラブレードと、を有するインペラと、
    タービンシェルと、該タービンシェルに接続された少なくとも１つのタービンブレードと、を有するタービンと、
    前記インペラシェルおよび前記タービンシェルによって少なくとも部分的に包囲されたトーラスと、
    前記インペラシェルおよび前記カバーによって少なくとも部分的に形成された第１の圧力チャンバと、
    インペラシェルの部分を有するインペラクラッチと、
    前記第１の圧力チャンバに配置された弾性エレメントアセンブリと、
    を備え、
    前記インペラクラッチのつなぎモードのために、前記インペラシェルに第１の力を加えて前記インペラシェルを第１の方向へ移動させ、前記インペラシェルの部分を前記カバーに実質的に相対回動不能に接続するように、前記トーラス内の流体圧力が機能し、
    前記弾性エレメントアセンブリは、前記第１の方向とは反対の第２の方向で前記インペラシェルに第２の力を加えており、
    該第２の力が前記第１の力よりも大きいとき、前記インペラクラッチの切断モードのために、前記インペラシェルを前記第２の方向へ移動させ、前記インペラシェルと前記カバーとを離脱させるように、前記弾性エレメントアセンブリが構成されていることを特徴とする、多機能トルクコンバータ。
13. 前記弾性エレメントアセンブリは、少なくとも１つの溝を有し、
    前記第１の圧力チャンバからの流体の半径方向内向きの流れは、少なくとも部分的に前記少なくとも１つの溝を通過する、請求項１２記載の多機能トルクコンバータ。
14. 前記インペラシェルの部分は、前記少なくとも１つのインペラブレードの半径方向外側に配置されており、
    前記インペラクラッチは、前記第１の方向で前記インペラシェルの部分と前記カバーとの間に配置された第１の摩擦材料を有し、
    前記インペラクラッチのつなぎモードにおいて、前記インペラシェルの部分と、前記第１の摩擦材料と、前記カバーとが、実質的に相対回動不能に係合させられる、請求項１２記載の多機能トルクコンバータ。
15. 前記インペラクラッチを、前記インペラシェルが前記カバーに対して回動可能である切断モードから、つなぎモードへ移行させるために、前記第１の圧力チャンバ内の流体が該流体の背圧の制御なしに前記第１の圧力チャンバから溜めへ排出されるように構成されている、請求項１４記載の多機能トルクコンバータ。
16. 前記複数のタービンブレードの半径方向外側に配置されたタービンシェルの部分と、
    前記第１の方向で前記タービンシェルの部分と前記インペラシェルの部分との間に配置された第２の摩擦材料と、
    を有するタービンクラッチをさらに備え、
    前記タービンクラッチの切断モードでは、前記タービンシェルの部分は前記インペラシェルの部分に対して回動可能であり、
    前記タービンクラッチのつなぎモードでは、前記タービンシェルの部分と、前記第２の摩擦材料と、前記インペラシェルの部分とが、実質的に相対回動不能に係合させられている、請求項１４記載の多機能トルクコンバータ。
17. タービンクラッチと、
    前記タービンシェルおよび前記カバーによって少なくとも部分的に形成された第２の圧力チャンバと、
    をさらに備え、
    前記第２の圧力チャンバ内の流体圧力が前記トーラス内の流体圧力よりも高いとき、前記タービンシェルは、前記第１の方向へ移動して前記インペラシェルに実質的に相対回動不能に接続するように構成され、
    前記第２のチャンバ内の流体圧力が前記トーラス内の流体圧力よりも低いとき、前記タービンシェルは、前記第２の方向へ移動して該タービンシェルが前記インペラシェルに対して回動可能となるように構成されている、請求項１２記載の多機能トルクコンバータ。
18. 前記トーラスへの第１の加圧された流体の流れを制御するように構成された第１の流体回路と、
    前記第２の圧力チャンバへの第２の加圧された流体の流れを制御するように構成された第２の流体回路と、
    前記第１の圧力チャンバから流体を受動的に排出させるように構成された第３の流体回路と、
    をさらに備える、請求項１７記載の多機能トルクコンバータ。
19. 多機能トルクコンバータであって、
    トルクを受け取るように配置されたカバーと、
    インペラシェルと、該インペラシェルに接続された少なくとも１つのインペラブレードと、を有するインペラと、
    タービンシェルと、該タービンシェルに接続された少なくとも１つのタービンブレードと、を有するタービンと、
    前記インペラシェルおよび前記タービンシェルによって少なくとも部分的に包囲されたトーラスと、
    前記インペラシェルおよび前記カバーによって少なくとも部分的に形成された第１の圧力チャンバと、
    前記タービンシェルおよび前記カバーによって少なくとも部分的に形成された第２の圧力チャンバと、
    前記インペラシェルの一部を有するインペラクラッチと、
    前記第１の圧力チャンバに配置されかつ前記インペラシェルを第１の方向に第１の力で押し付ける弾性エレメントアセンブリと、
    前記タービンシェルの部分を有するタービンクラッチと、
    を備え、
    前記第１の方向とは反対の第２の方向でトーラス内の流体圧力によって生ぜしめられる第２の力が前記第１の力よりも大きいとき、前記インペラクラッチのつなぎモードのために、前記インペラシェルを前記第２の方向へ移動させ、前記インペラシェルの部分と前記カバーとを実質的に相対回動不能に接続するように前記第２の力が機能し、
    前記第１の力が前記第２の力よりも大きいとき、前記インペラクラッチの切断モードのために、前記インペラシェルを前記第１の方向へ移動させ、前記インペラシェルと前記カバーとを離脱させるように前記弾性エレメントアセンブリが構成され、
    前記トーラス内の流体圧力と、前記第２のチャンバ内の流体圧力との差が、前記タービンシェルを前記第１の方向または前記第２の方向へ移動させ、それぞれ前記タービンシェルの部分を前記インペラシェルの部分から離脱させるかまたは前記タービンシェルの部分を前記インペラシェルの部分に係合させるように構成されていることを特徴とする、多機能トルクコンバータ。
20. 前記トーラスへの第１の加圧された流体の流れを制御するように構成された第１の流体回路と、
    前記第２の圧力チャンバへの第２の加圧された流体の流れを制御するように構成された第２の流体回路と、
    前記第１の圧力チャンバから流体を受動的に排出させるように構成された第３の流体回路と、
    をさらに備える、請求項１９記載の多機能トルクコンバータ。
21. トルクコンバータであって、
    トルクを受け取るように配置されたカバーと、
    少なくとも１つのインペラブレードと、第１の面を備えるインペラシェルとを有し、前記第１の面は、前記トルクコンバータの回転軸線に直交する半径方向で前記少なくとも１つのインペラブレードを超えて延びており、かつ前記トルクコンバータの回転軸線に直交する半径方向の第１の線に対して鋭角を成している、インペラと、
    少なくとも１つのタービンブレードと、第２の面を備えるタービンシェルとを有し、前記第２の面は、前記回転軸線に対して平行な第２の線が前記第１の面および前記第２の面を通過するように前記第１の面と整列させられ、かつ前記第１の線に対して鋭角を成している、タービンと、
    前記第１の面および前記第２の面と、前記第１の面および前記第２の面の間に配置された摩擦材料と、を有する、タービンクラッチと、
    前記インペラシェルおよび前記タービンシェルによって少なくとも部分的に包囲されたトーラスと、
    前記タービンシェルおよび前記カバーによって少なくとも部分的に形成された第１の圧力チャンバと、
    を備え、
    トルクコンバータモードの場合、前記タービンと、前記インペラとは、互いに独立して回動可能であり、
    ロックアップモードの場合、前記第１の面および前記第２の面は相対回動不能に接続されることを特徴とする、トルクコンバータ。
22. 前記第１の面は第１の方向に面しており、
    前記インペラシェルは、第１の部分と、第２の部分とを有し、
    前記第１の部分は、前記第１の面と、前記第１の方向とは反対の第２の方向に面した第３の面とを有し、
    前記第２の部分は、前記第１の部分の半径方向内側に位置しており、前記第２の部分に少なくとも１つのインペラブレードが直接に取り付けられており、前記第２の部分は、前記少なくとも１つのインペラブレードとは反対に面した第４の面を有しており、
    前記第３の面は、前記第４の面に対して鈍角を成している、請求項２１記載のトルクコンバータ。
23. 前記第２の面は第１の方向に面しており、
    前記タービンシェルは、第１の部分と、第２の部分とを有し、
    前記第１の部分は、前記第２の面と、前記第１の方向とは反対の第２の方向に面した第３の面とを有し、
    前記第２の部分は、前記第１の部分の半径方向内側に位置しており、前記第２の部分に少なくとも１つのタービンブレードが直接に取り付けられており、前記第２の部分は、前記少なくとも１つのタービンブレードとは反対に面した第４の面を有しており、
    前記第３の面は、前記第４の面に対して鈍角を成している、請求項２１記載のトルクコンバータ。
24. 出力ハブを有する出力部をさらに備え、
    トルクコンバータモードにおいて、前記カバーから前記出力ハブまでの第１のトルクパスが、順に
    前記第１の面を有する前記インペラシェルの第１の部分と、
    前記少なくとも１つのインペラブレードが直接に取り付けられている前記インペラシェルの第２の部分と、
    前記少なくとも１つのタービンブレードが直接に取り付けられている前記タービンシェルの第３の部分と、を通過し、かつ
    前記第２の面を有する前記タービンシェルの第４の部分をバイパスし、
    前記ロックアップモードにおいて、前記カバーから前記出力ハブまでの第２のトルクパスが、順に
    前記第１の部分と、
    前記第４の部分と、
    前記第３の部分と、を通過し、かつ
    前記第２の部分をバイパスする、請求項２１記載のトルクコンバータ。
25. 前記タービンシェルに直接に接続された出力ハブを有する出力部と、
    トーショナル振動ダンパと、
    をさらに備え、該トーショナル振動ダンパは、
    前記タービンシェルに相対回動不能に接続された入力部と、
    前記出力ハブに相対回動不能に接続された出力部と、
    前記入力部および前記出力部と係合させられた少なくとも１つの弾性エレメントと、
    を有する、請求項２１記載のトルクコンバータ。
26. 前記第１の面と前記第２の面との間に空間をさらに備え、該空間は、
    前記トーラスへ開放した第１の端部と、
    該第１の端部とは反対側の、前記第１の端部の半径方向外側における第２の端部とを有し、
    前記摩擦材料は前記空間に配置されており、
    鋭角を成す第３の線が、前記第１の面または前記第２の面と交差することなく、前記空間の前記第１の端部および前記第２の端部と、前記空間と、前記摩擦材料とを通過している、請求項２１記載のトルクコンバータ。

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