JP2016532060A - ハイドロスタティッククラッチアクチュエータ - Google Patents

Abstract

クラッチベルハウジング（４）内に、内燃機関のクランクシャフトとトランスミッションのトランスミッション入力シャフトとの間で作動するように配置された、少なくとも１つの摩擦クラッチ、特にデュアルクラッチの２つの摩擦クラッチ用のハイドロスタティッククラッチアクチュエータ（１）は、少なくとも１つの電気的な駆動ユニット（１０，１１）と、駆動ユニットの回転運動を直線運動に変換する少なくとも１つの伝動装置（１６，１７）と、伝動装置（１６，１７）により作動させられる少なくとも１つのマスタシリンダ（３０，３１）と、マスタシリンダにより、少なくとも１つの摩擦クラッチを作動させるハイドロリック区間を介して作動させられる、トランスミッション入力シャフトの周りに同心に配置された少なくとも１つのスレーブシリンダ（３４，３５）と、を備える。コスト削減と、提供される構成スペースの好適な利用のために、マスタシリンダおよびスレーブシリンダは、クラッチベルハウジングの内側に配置されており、駆動ユニットおよび伝動装置は、クラッチベルハウジングの外側に配置されており、少なくとも１つのマスタシリンダは、クラッチベルハウジングの貫通孔を通って直線駆動されるようになっている。

Description

本発明は、クラッチベルハウジング内に、内燃機関のクランクシャフトと車両トランスミッションのトランスミッション入力シャフトとの間で作動するように配置された、少なくとも１つの摩擦クラッチ、特にデュアルクラッチの２つの摩擦クラッチ用のハイドロスタティッククラッチアクチュエータであって、少なくとも１つの電気的な駆動ユニットと、駆動ユニットの回転運動を直線運動に変換する少なくとも１つの伝動装置と、伝動装置によって作動させられる少なくとも１つのマスタシリンダと、マスタシリンダによって、少なくとも１つの摩擦クラッチを作動させるハイドロリック区間を介して作動させられ、かつトランスミッション入力シャフトの周りに同心に配置された、少なくとも１つのスレーブシリンダと、を備えるハイドロスタティッククラッチアクチュエータに関する。

自動車の駆動系統では、内燃機関のクランクシャフトとトランスミッションのトランスミッション入力シャフトとの間で摩擦クラッチが使用される。摩擦クラッチにより自動車の停止時に内燃機関をトランスミッションから分離し、トランスミッションの切換え中に回転数差を補償し、摩擦クラッチの摩擦接続時に、作用する内燃機関のトルクを、トランスミッションを介して、駆動輪に伝達することができる。デュアルクラッチトランスミッションを備える駆動系統では、デュアルクラッチにまとめられ、それぞれデュアルクラッチトランスミッションの部分駆動系統のトランスミッション入力シャフトとクランクシャフトとの間に配置された２つの摩擦クラッチが、引き続き両方の部分駆動系統に内燃機関のトルクを分配するのに用いられる。この種の駆動系統では、制御機器の制御信号に応じてクラッチアクチュエータによって摩擦クラッチが開閉されるか、またはスライド式に作動させられることにより、摩擦クラッチが、それぞれ自動化された形で作動させられる。例えば独国特許出願公開第１０２０１１０１４９３２号明細書において公知であるように、例えばハイドロスタティッククラッチアクチュエータが有利であると証明されている。駆動モータと、遊星転がり伝動装置と、マスタシリンダとから成るユニットが、内燃機関とトランスミッションとの間に配置された、摩擦クラッチを収容するクラッチベルハウジングの外側に配置されている。圧力管路などのハイドロリック区間を介して、マスタシリンダ内で形成される圧力に応じて、トランスミッション入力シャフトの周りに配置されたスレーブシリンダが作動させられる。マスタシリンダは、駆動モータにより作動させられ、遊星転がり伝動装置は、減速して、駆動モータなどの駆動ユニットの回動駆動を、ピストンロッドひいてはマスタシリンダのピストンを直線移動させる直線運動に変換する。このようなユニットは、特にデュアルクラッチトランスミッションを備える駆動系統において２つ使用する場合、自動車のエンジンルームに大きな構成スペースを必要とする。

本発明の課題は、構成スペース利用が改良され、かつ製造コストを削減するための、ハイドロスタティッククラッチアクチュエータの好適な改良形態を提供することである。

この課題は、請求項１に記載の装置により解決される。請求項１に従属する請求項は、装置の好適な実施の形態を再現する。

提案されたハイドロリッククラッチアクチュエータは、クラッチベルハウジング内に、内燃機関のクランクシャフトとトランスミッションの、１つまたは２つの同心に内外に設けられたトランスミッション入力シャフトとの間で作動するように配置された、少なくとも１つ、特にデュアルクラッチとして形成された２つの摩擦クラッチを作動させるために設けられている。ハイドロリッククラッチアクチュエータは、少なくとも１つの電気駆動ユニット、デュアルクラッチを作動させるべき場合には２つの電気駆動ユニット、例えばステータと、ステータに対して回動可能なロータとを有する駆動モータを備える。ロータの回転運動は、伝動装置によって直線運動に変換される。このようにして、駆動ユニットは、伝動装置を介してマスタシリンダを作動させ、例えばマスタシリンダハウジングに収容されたマスタシリンダピストンが、ピストンロッドによって直線移動させられ、マスタシリンダピストンとマスタシリンダハウジングとにより形成される圧力容積内で圧力媒体が圧縮される。ハイドロリック区間、例えば圧力管路を介して、圧力容積は、摩擦クラッチを作動させ、かつトランスミッション入力シャフトの周りに同心に配置されたスレーブシリンダに接続されているので、例えばエンゲージメント軸受（Einruecklager）またはレリーズ軸受などの作動軸受によって皿ばね舌片またはレバーばね舌片などのレバー要素が軸方向に力を加えられることにより、作用する圧力に応じて、スレーブシリンダが移動させられる、ひいては摩擦クラッチが作動させられる。

少なくとも１つのマスタシリンダと少なくとも１つのスレーブシリンダとから形成されたハイドロリックユニットがクラッチベルハウジングの内側に配置されていて、少なくとも１つの駆動ユニットと少なくとも１つの伝動装置とから形成された機械ユニットがクラッチベルハウジングの外側に配置されており、少なくとも１つのマスタシリンダがクラッチベルハウジングの貫通孔を通って直線駆動されるようになっていることにより、改善された組込み状況が得られる。このようにして、クラッチベルハウジング内に提供される構成スペースを利用することができるので、クラッチベルハウジングの外側に、クラッチアクチュエータの機械要素または電気要素が収容され、これにより、自動車のエンジンルーム内でのクラッチアクチュエータの所要構成スペースがより小さくなる。さらに、マスタシリンダとスレーブシリンダとの間のハイドロリック区間がより短くなるので、例えば改善された圧力伝達、例えば改善された温度依存度やよりわずかな管路の拡がりなどを得ることができる。

特に好適には、少なくとも１つのスレーブシリンダおよび少なくとも１つのマスタシリンダは、共通の１つのハウジングに収容されていてよい。これにより、圧力管路を完全に省略し、２つのハウジングを省略することができるので、コスト削減を実現することができる。共通のハウジングは、マスタシリンダとスレーブシリンダとの単一のハウジングに基づいて、好適にはプラスチックから射出成形法で製造することができる。ハウジングは、一体的に、または複雑な射出成形金型を回避するために複数の部品から形成されていてよい。ハウジングは、トランスミッションハウジングに取り付けられていてよいので、固定手段を一度設けるだけでよい。この場合、ハウジングは、好適には、トランスミッションハウジングに対する摩擦クラッチの作動力を支持する。

駆動ユニットの回動運動を直線運動に変換するために、少なくとも１つの伝動装置が、少なくとも１つの駆動ユニットにより回動駆動されかつ軸方向に不動に、例えば少なくとも１つの軸方向の固定側軸受により、エンジンケース内で回動可能に支持されて配置されたスピンドルナットと、回動不能で軸方向移動可能なスピンドルとを有するスピンドル駆動装置として形成されていてよい。この場合、スピンドルは、少なくとも１つのマスタシリンダのピストンロッドを直線駆動することができる。スピンドルとピストンロッドとの間に玉継手または球欠状の継手などの継手が配置されていてよく、これにより、場合により存在する、スピンドルとピストンロッドとの間の角度のずれを補償することができる。理想的な場合、スピンドルは、ピストンロッドに対して同軸に、ひいてはマスタシリンダピストンに対して同軸に配置されている。

直線運動への回動運動の変換に対して追加的に、伝動装置の減速を行うために、スピンドル駆動装置は、駆動ユニットのロータを形成しかつ遊星転動体によりスピンドルを駆動するスピンドルナットを有する遊星転がり伝動装置として形成されていてよい。この場合、周にわたって分配して配置された遊星転動体は、駆動ユニットによって駆動されるスピンドルナットに対してリードのない真っ直ぐな歯列により、かつスピンドルにおけるねじ山付き歯列により転動する。遊星転がり伝動装置の詳細な構成に対して、例えば独国特許出願公開第１０２０１１０１４９３２号明細書および独国特許出願公開第１０２０１００４７８０１号明細書が参照される。

クラッチアクチュエータの、駆動ユニットと伝動装置とから形成された電気機械ユニットが設けられていてよい。この電気機械ユニットは、クラッチベルハウジングの外側で別個のハウジングに収容されていて、ハウジングに対して固定的に、例えば内燃機関のエンジンケースにまたは車両トランスミッションのトランスミッションハウジングに収容されている。さらに、このハウジング内に、電気機械ユニットに対応して配置された制御ボードが設けられていてよく、制御ボードは、クラッチ制御機器を形成するか、またはクラッチ制御機器と関連して、駆動ユニットを制御する。スピンドルと、ピストンロッドと、ハイドロスタティック区間を介するスレーブシリンダピストンとの直接の運動学的な対応配置により、制御ボードに、スピンドルの絶対的な直線ストロークを検出する絶対距離センサが設けられていてもよい。さらに、スレーブシリンダおよびマスタシリンダのピストンストロークを絶対的に検出してもよい。もちろん、スレーブシリンダとマスタシリンダとの間にスニッファ装置が設けられていてよく、この場合、温度に依存する圧力媒体の体積膨張が、補償開口の一時的な接近移動によって補償され、場合により生じる気泡がハイドロリック区間から除去される。さらに、ロータとハウジングとの間における回動角度、回動数、回動速度および回動加速度などの回動特性値を監視するために、回転角度センサ、例えば回動角度増分を検出する回転角度センサが設けられていてもよく、これにより、例えば電子的に整流された電気モータとして形成された駆動ユニットを制御し、かつ／またはスピンドルに対するスピンドルナットの回動特性値を検出し、ひいては例えば絶対距離センサと相俟って遊星転がり伝動装置のスリップを検出することができる。回転角度センサは、軸方向にロータに拡張して設けられていてよいので、ロータのマーキングと、回転角度センサの、制御ボードに設けられた検出要素との間の相対回動を行うことができる。さらに、絶対距離センサを形成するためにスピンドルにいわゆるターゲットが設けられていてもよく、ターゲットは、制御ボードにおける絶対距離センサの検出要素と相互作用する。

スレーブシリンダのピストンは、トランスミッション入力シャフトの周りに同軸に配置されたリングピストンとして形成されていてもよい。代替的に、トランスミッション入力シャフトの周りに、周にわたって分配して２つまたは単一のピッチ円上に配置された複数の筒状の個々のピストンが設けられていてもよい。個々のピストンは、スレーブシリンダの共通の１つの圧力容積に接続されている。スレーブシリンダピストンは、作動軸受を含む、または作動軸受に当接されていて、摩擦クラッチに、押開け式または押閉め式の摩擦クラッチとしての構成に応じて、開閉位置へ向けて力を加える。

好適な実施の形態では、その機能および構成に関して、ほぼ同一の２つの電気機械ユニットおよびハイドロスタティックユニットが設けられており、これにより、それぞれ互いに独立してデュアルクラッチのそれぞれ１つの摩擦クラッチを作動させることができる。そのために、２つの駆動ユニットおよび２つの伝動装置が、クラッチベルハウジングの外側で１つのハウジングに収容されており、それぞれ２つのマスタシリンダおよび同心に配置された２つのトランスミッション入力シャフトの周りに配置された、それぞれ１つの摩擦クラッチを作動させる２つのスレーブシリンダが、クラッチベルハウジングの内側に設けられている。

実施の形態に応じて、個々のまたは複数のマスタシリンダおよびスレーブシリンダが、所定の分配で、１つのまたは複数の別々のハウジングに収容されていてよい。特に好適には、マスタシリンダおよびスレーブシリンダは、共通の単一のハウジングに収容されていてもよい。ハウジングは、一体的にまたは複数の部分から形成されていてもよい。ハウジングは、好適には、トランスミッションハウジングに取り付けられているか、またはトランスミッションハウジングに、軸方向で作動力に対抗するために支持されている。

両方のスレーブシリンダは、半径方向に重なり合って配置された２つのリングピストンを備えてもよい。ただし、少なくとも１つのスレーブシリンダを、周にわたって分配して配置された、筒状の押圧ピストンなどの個々のピストンから形成することが好適であるということが判っている。

マスタシリンダとスレーブシリンダとの間の圧力管路の形成は、両方のマスタシリンダが互いに平行で間隔を置いて配置されるように、例えば半径方向または接線方向に行ってよい。このようにして、結果として直接に相並んでクラッチベルハウジングの外側に配置された２つの電気機械ユニットが形成される。これらの電気機械ユニットは、省スペースで直接に相並んで単一のハウジング内に配置することができる。マスタシリンダの間に、省スペースに共通の１つの圧力補償容器が設けられていてよい。

本発明を、図１〜図３に示された実施の形態に基づいて詳説する。

ハイドロスタティッククラッチアクチュエータの概略図である。 トランスミッションハウジングを向いて見た、図１のハイドロスタティッククラッチアクチュエータの組込み状況を示す図である。 側方から見た、図１のハイドロスタティッククラッチアクチュエータの組込み状況を示す図である。

図１は、トランスミッション側から見たハイドロスタティッククラッチアクチュエータ１を概略的に示している。ハイドロスタティッククラッチアクチュエータ１は、デュアルクラッチの２つの摩擦クラッチを作動させるのに用いられ、それぞれ１つの摩擦クラッチに対して１つのアクチュエータユニット２，３を備える。アクチュエータユニット２，３は、それぞれクラッチベルハウジング４の外側に配置された電気機械ユニット５，６と、クラッチベルハウジング４の内側に配置されたハイドロスタティック装置７，８とから形成されている。電気機械ユニット５，６は、共通の１つのハウジング９に収容されている。ハウジング９は、クラッチベルハウジング４に固く結合されているか、または別の形で内燃機関または車両トランスミッションに固く結合されている。

電気機械ユニット５，６は、ほぼ同一に構成されていて、電気モータとして形成された、ハウジング９に固く結合されたステータ１２，１３とロータ１４，１５とを有する駆動ユニット１０，１１を備える。半径方向でステータ１２，１３の内側に、遊星転がり伝動装置１８，１９として形成された、ロータ１４，１５の回動運動や回転運動を直線運動に変換するための伝動装置１６，１７が配置されている。ロータ１４，１５は、固定側軸受２０，２１により、回動可能でかつ軸方向に不動に保持されたスピンドルナット２２，２３を形成する。スピンドルナット２２，２３の回動時、回動不能でかつ軸方向に移動可能に保持されたスピンドル２４，２５が、スピンドルナット２２，２３とスピンドル２４，２５との間における図示されていない遊星転動体により軸方向で移動させられる。スピンドル２４，２５は、それぞれクラッチベルハウジング４における貫通孔２６，２７を貫通し、ハイドロスタティックユニット７，８のマスタシリンダ３０，３１の、貫通孔２６，２７に対して同軸の配置で設けられたピストンロッド２８，２９に力を加える。

マスタシリンダ３０，３１は、互いに平行にかつ電気機械ユニット５，６から間隔を置いて配置されているので、スピンドル２４，２５およびピストンロッド２８，２９のそれぞれ同軸の配置が可能である。圧力管路３２，３３を介して、マスタシリンダ３０，３１は、それぞれマスタシリンダ３０，３１に対応して配置されたスレーブシリンダ３４，３５に力を加える。マスタシリンダ３０，３１およびスレーブシリンダ３４，３５は、図示の実施の形態では、単一のハウジング３６に収容されているので、圧力管路３２，３３を、短くかつ堅固に形成することができる。マスタシリンダ３０，３１の間に、共通の１つの圧力補償容器３７が配置されている。圧力管路３２，３３は、半径方向でまたは直角に接線方向で、スレーブシリンダ３４，３５の、看取されない相応の圧力容積に案内されている。この場合、マスタシリンダピストン３８，３９は、摩擦クラッチの回動軸線ｄに対して軸方向に移動するスレーブシリンダ３４，３５のスレーブシリンダピストンに対して、直交方向に運動する。

スピンドル２４，２５の直線運動ひいてはマスタシリンダピストン３８，３９の直線ストロークおよびスレーブシリンダピストンのハイドロリック区間は、絶対距離センサ４０，４１によって検出される。そのために、スピンドル２４，２５にはターゲット４２，４３が設けられ、制御ボード４６，４７には検出要素４４，４５が設けられている。ロータ１４，１５ひいてはスピンドルナット２２，２３の回動運動は、回転角度センサ４８，４９によって検出される。そのために、ロータ１４，１５には、軸方向に拡張された回動角度発信器５０，５１が設けられており、回動角度発信器５０，５１は、制御ボード４６，４７に配置された検出要素５２，５３と相互作用する。

図２および図３は、クラッチベルハウジング４とともにトランスミッションハウジング５４を見た、図１のハイドロスタティッククラッチアクチュエータの組込み状況を示している。クラッチベルハウジング４の外側に、電気機械ユニット５，６が配置され、クラッチベルハウジング４の内側に、ハイドロリックユニット７，８が配置されている。なお、図面（図１）においてハウジング９は省略されている。図２から判るように、スレーブシリンダ３４，３５のスレーブシリンダピストン５５，５６は、周にわたって配置された個々の押圧ピストン５７，５８として設けられており、押圧ピストン５７，５８は、周にわたって交互に、単一のピッチ円上に配置されている。摩擦クラッチを互いに依存せずに作動させるように構成するための機械的な分離は、スレーブシリンダピストン５５，５６と摩擦クラッチとの間におけるレリーズ機構によって行われる。

１ ハイドロスタティッククラッチアクチュエータ
２ アクチュエータユニット
３ アクチュエータユニット
４ クラッチベルハウジング
５ 電気機械ユニット
６ 電気機械ユニット
７ ハイドロスタティックユニット
８ ハイドロスタティックユニット
９ ハウジング
１０ 駆動ユニット
１１ 駆動ユニット
１２ ステータ
１３ ステータ
１４ ロータ
１５ ロータ
１６ 伝動装置
１７ 伝動装置
１８ 遊星転がり伝動装置
１９ 遊星転がり伝動装置
２０ 固定側軸受
２１ 固定側軸受
２２ スピンドルナット
２３ スピンドルナット
２４ スピンドル
２５ スピンドル
２６ 貫通孔
２７ 貫通孔
２８ ピストンロッド
２９ ピストンロッド
３０ マスタシリンダ
３１ マスタシリンダ
３２ 圧力管路
３３ 圧力管路
３４ スレーブシリンダ
３５ スレーブシリンダ
３６ ハウジング
３７ 圧力補償容器
３８ マスタシリンダピストン
３９ マスタシリンダピストン
４０ 絶対距離センサ
４１ 絶対距離センサ
４２ ターゲット
４３ ターゲット
４４ 検出要素
４５ 検出要素
４６ 制御ボード
４７ 制御ボード
４８ 回転角度センサ
４９ 回転角度センサ
５０ 回動角度発信器
５１ 回動角度発信器
５２ 検出要素
５３ 検出要素
５４ トランスミッションハウジング
５５ スレーブシリンダピストン
５６ スレーブシリンダピストン
５７ 押圧ピストン
５８ 押圧ピストン
ｄ 回動軸線

Claims (10)

1. クラッチベルハウジング（４）内に、内燃機関のクランクシャフトと車両トランスミッションのトランスミッション入力シャフトとの間で作動するように配置された、少なくとも１つの摩擦クラッチ用のハイドロスタティッククラッチアクチュエータ（１）であって、
   少なくとも１つの電気的な駆動ユニット（１０，１１）と、
   前記駆動ユニット（１０，１１）の回転運動を直線運動に変換する少なくとも１つの伝動装置（１６，１７）と、
   前記伝動装置（１６，１７）によって作動させられる少なくとも１つのマスタシリンダ（３０，３１）と、
   前記マスタシリンダ（３０，３１）によって、少なくとも１つの前記摩擦クラッチを作動させるハイドロリック区間を介して作動させられ、かつ前記トランスミッション入力シャフトの周りに同心に配置された、少なくとも１つのスレーブシリンダ（３４，３５）と、
   を備えるハイドロスタティッククラッチアクチュエータにおいて、
   前記マスタシリンダ（３０，３１）および前記スレーブシリンダ（３４，３５）は、前記クラッチベルハウジング（４）の内側に配置されており、前記駆動ユニット（１０，１１）および前記伝動装置（１６，１７）は、前記クラッチベルハウジング（４）の外側に配置されており、少なくとも１つの前記マスタシリンダ（３０，３１）は、前記クラッチベルハウジング（４）の貫通孔（２６，２７）を通って直線駆動されるようになっていることを特徴とする、ハイドロスタティッククラッチアクチュエータ。
2. 少なくとも１つの前記スレーブシリンダ（３４，３５）および少なくとも１つの前記マスタシリンダ（３０，３１）は、共通の１つのハウジング（３６）に収容されている、請求項１記載のハイドロスタティッククラッチアクチュエータ。
3. 少なくとも１つの前記伝動装置（１６，１７）は、少なくとも１つの前記駆動ユニット（１０，１１）によって回動駆動されかつ軸方向で不動に配置されたスピンドルナット（２２，２３）と、回動不能でかつ軸方向に移動可能なスピンドル（２４，２５）とを有するスピンドル駆動装置として形成されており、前記スピンドル（２４，２５）は、少なくとも１つの前記マスタシリンダ（３０，３１）のピストンロッド（２８，２９）を直線駆動する、請求項１または２記載のハイドロスタティッククラッチアクチュエータ。
4. 前記スピンドル駆動装置は、前記駆動ユニット（１０，１１）のロータ（１４，１５）を形成しかつ遊星転動体によって前記スピンドル（２４，２５）を駆動するスピンドルナット（２２，２３）を有する遊星転がり伝動装置（１８，１９）として形成されている、請求項３記載のハイドロスタティッククラッチアクチュエータ。
5. 少なくとも１つの前記駆動ユニット（１０，１１）と、少なくとも１つの前記伝動装置（１６，１７）と、前記駆動ユニット（１０，１１）を制御するための制御ボード（４６，４７）とが、共通の１つのハウジング（９）に収容されており、前記スピンドル（２４，２５）の絶対直線ストロークを検出する絶対距離センサ（４０，４１）が、前記制御ボード（４６，４７）に配置されている、請求項３または４記載のハイドロスタティッククラッチアクチュエータ。
6. デュアルクラッチの２つの摩擦クラッチを作動させるために、２つの前記駆動ユニット（１０，１１）および２つの前記伝動装置（１６，１７）が、１つのハウジング（９）に収容されており、２つの前記マスタシリンダ（３０，３１）と、同心に配置された２つの前記トランスミッション入力シャフトの周りに配置された、それぞれ１つの摩擦クラッチを作動させる２つのスレーブシリンダ（３４，３５）とがそれぞれ設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載のハイドロスタティッククラッチアクチュエータ。
7. 前記マスタシリンダ（３０，３１）および前記スレーブシリンダ（３４，３５）は、共通の１つのハウジング（３６）に収容されている、請求項６記載のハイドロスタティッククラッチアクチュエータ。
8. 前記スレーブシリンダ（３４，３５）のうちの少なくとも１つが、周にわたって分配して配置された筒状の複数の押圧ピストン（５７，５８）を有する、請求項６または７記載のハイドロスタティッククラッチアクチュエータ。
9. 前記マスタシリンダ（３０，３１）の間に、共通の１つの圧力補償容器（３７）が配置されている、請求項６から８までのいずれか１項記載のハイドロスタティッククラッチアクチュエータ。
10. ２つの前記マスタシリンダ（３０，３１）は、互いに平行に間隔を置いて配置されている、請求項６から９までのいずれか１項記載のハイドロスタティッククラッチアクチュエータ。

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