JP2022527397A - マルチプレートクラッチ、特にハイブリッドドライブトレイン用の特に乾式マルチプレートクラッチ - Google Patents

Abstract

本発明は、マルチプレートクラッチ、特にハイブリッドドライブトレイン用の特に乾式マルチプレートクラッチに関し、また、内燃機関を連結および連結解除するための乾式Ｋ０マルチプレートクラッチを有し、かつ／または電気モータもしくは発電機などの電気機械のロータに統合された乾式マルチプレートクラッチを有する、ハイブリッドドライブトレインに関する。

Description

本発明は、マルチプレートクラッチ、特にハイブリッドドライブトレイン用の特に乾式マルチプレートクラッチに関し、また、内燃機関を連結および連結解除するための乾式Ｋ０マルチプレートクラッチを有し、かつ／または電気モータもしくは発電機などの電気機械のロータに統合された乾式マルチプレートクラッチを有する、ハイブリッドドライブトレインに関する。

マルチプレートクラッチは通常、マルチディスククラッチであり、当該マルチディスククラッチには、プレートが軸方向に自由に移動できるように装着されている。クラッチを開閉する際、プレートは、対応する外部または内部の歯付けの中で軸方向に移動している。関連するプレートキャリア上にプレートを歯付けすることを除き、プレートの他のセンタリングまたは位置決めは存在しない。すべての歯付けにおいて、関係する構成要素間に表面接触が存在するため、（許容公差に起因して）不適切な位置決めまたは詰まりが容易に生じ得る。これにより、クラッチの摩擦損失が大きくなる。さらに、プレートキャリアの形状は非常に複雑であるため、製造コストが高くなる。

本発明の目的は、マルチプレートクラッチ、特に乾式マルチプレートクラッチ、および摩擦損失が低く製造コストが低い乾式マルチプレートクラッチを有する、ハイブリッドドライブトレインを特定することである。

本発明によれば、この目的は、マルチプレートクラッチ、特に乾式マルチプレートクラッチ、および独立請求項によるハイブリッドドライブトレインによって実現される。好ましい例示的な実施形態は、従属請求項に記載されている。

本発明によるマルチプレートクラッチ、特にハイブリッドドライブトレイン用、特にモータ車両用の特に乾式マルチプレートクラッチは、半径方向で外側に懸架され、軸方向で変位可能である少なくとも１つの外プレートと、半径方向で内側に懸架され、軸方向で変位可能である少なくとも１つの内プレートと、を含み、外プレートが、外周の周りに分布された複数のリーフばねを介して、ロータポット上にトルクが伝達するように懸架され、かつ／または内プレートが、内周に分布された複数のリーフばねを介して、駆動リング上にトルクが伝達するように懸架されている。

少なくとも１つの外プレートは、鋼プレートとして構成され、少なくとも１つの内プレートは、ライニングプレートとして構成されている。

代替的に、少なくとも１つの外プレートは、ライニングプレートとして構成され、少なくとも１つの内プレートは、鋼プレートとして構成されている。

軸方向では、ライニングプレートは、少なくとも片側、好ましくは両側に、摩擦プレート、すなわち、特に隣接する鋼プレートと摩擦係合する摩擦面を有する。この場合、ライニングプレートは、好ましくは、キャリアプレート（ライニングキャリア）に実質的に接続され、特に接着された、２つの摩擦プレートによって形成される。摩擦プレートをライニングキャリアまたはキャリアプレートにリベット留めすることも好ましい。

本発明の中核となる思想は、クラッチを開閉するときの乾式プレートの軸方向の移動を、摩擦を伴わずに、またはほとんど摩擦を伴わずに実現することである。この目的のために、これらはそれぞれ少なくとも３つのリーフばねまたはリーフばねパックに装着されている。非常に低いリーフばね力／剛性を目標にする必要がある。しかしながら、同時に、印加トルクの十分な伝達信頼性が必要である。トルク伝達中（すなわち、クラッチが完全に、またはほぼ完全に閉鎖しているとき）、摺動摩擦は軸方向のリーフばね力よりも大きくなり、リーフばねはガイド内で摺動することができなくなる（＝摩擦擦過）。しかしながら、リーフばねの撓みにより、プレートは軸方向に移動し続ける可能性がある。

その結果、軸方向のプレートの摩擦と、結果として生じるマルチプレートクラッチの摩擦損失が減少する。

有利な実施形態によれば、リーフばねは、内側または外側に懸架されたライニングプレートのライニングキャリアと一体に形成されており、円周方向に離間している各リーフばねの両端が、ライニングキャリアに合流している。したがって、リーフばねは、軸方向ばね要素としてライニングキャリアまたはキャリアプレートに直接統合される。

有利な実施形態によれば、リーフばねは、外部または内部に懸架された鋼プレートに接続され、好ましくはリベット留めされており、円周方向に離間している各リーフばねの両端が、鋼プレートに接続され、好ましくはリベット留めされている。

これにより、ライニングプレートおよび／または鋼プレートの容易な構築が可能になる。

外プレートおよび／または内プレート上のリーフばねが円周方向に均一に分布している実施形態が好ましい。

これにより、リーフばねの対応するばね力を外プレートおよび／または内プレートの円周全体に均一に分布させることができ、摩擦の増加、さらには外プレートおよび／または内プレートの詰まりのリスクがさらに低減される。

外プレートまたは内プレートごとに少なくとも３つのリーフばねの対称構成は、円周方向におけるリーフばねのばね力の均一な分布を可能にし、不均衡を回避できるため、特に好ましいことが見出されている。プレートパックの場合、対応する数の同一の外プレートまたは内プレートから形成されるため、プレートパックごとに少なくとも３つのリーフばねパックが形成される。

有利な実施形態によれば、ロータポットに接続するためのロータキャリアが形成され、ロータキャリアは、ロータポットの対応するアームが係合する半径方向の内側に軸方向溝を有する。

この溝とアームとの相互作用により、ロータポットとロータキャリアとの間でトルクを伝達できる。したがって、ロータポットとロータキャリアとの間の溶接接続を省略することができる。

これに関連して、ロータポットのアームが外プレートのリーフばねを支持するように機能することは特に有利であり、ここでリーフばねは、アームに対応する凹部を有する。

これにより、対応する外プレートの容易な組み付けおよび分解が可能になる。

さらに、本発明によれば、内燃機関を連結および連結解除するためのＫ０クラッチとして構成され、かつ／または電気モータまたは発電機などの電気機械のロータに統合されたマルチプレートクラッチを有するハイブリッドドライブトレインが提案される。

注意事項として、本明細書で使用されている数字（「第１」、「第２」など）は、主に（のみ）、複数の類似した物体、サイズ、またはプロセスを区別する役割を果たしており、特に、これらの物体、サイズ、またはプロセスの相互の必要な依存関係および／または順序は意図されていないことに留意する必要がある。依存関係および／または順序が必要な場合は、本明細書で明示されるか、具体的に記述された構成を検討する際に当業者にとって明らかな方法で結果が示される。

本発明および技術分野の両方は、図を参照して以下でより詳細に説明される。本発明は、示された例示的な実施形態によって限定されることを意図していないことに留意すべきである。特に、明示的に別段の記載がない限り、図に示された実質的な事項の部分的な側面を抽出し、本明細書および／または図からの他の構成要素および知識と組み合わせることも可能である。特に、図、および、特に、示された比率は、概略的なものに過ぎないことに留意すべきである。同一の参照記号は同じ物体を示しているため、他の図からの説明も使用することができる。

マルチプレートクラッチの構造の一例を示す。 鋼プレートの構造の一例を示す。 ライニングプレートの構造の一例を示す。 マルチプレートクラッチの一例のさらなる図を示す。 組み付けられたマルチプレートクラッチの第１の斜視図を示す。 組み付けられたマルチプレートクラッチの第２の斜視図を示す。 組み付けられたマルチプレートクラッチの第３の斜視図を示す。 モータ車両のハイブリッドドライブトレインを示す。

図１は、例として、概略的に、特に乾式マルチプレートクラッチ１として構成されたマルチプレートクラッチ１の構造を示している。これには、とりわけ、本明細書で鋼プレート３として構成されている複数の外プレート２と、本明細書でライニングプレート５として構成されている対応する複数の内プレート４とが含まれる。マルチプレートクラッチ１は、第１の軸方向６および第２の半径方向７を有する。外プレート２は、半径方向７で外側に懸架され、軸方向６で変位可能である。内プレート４は、半径方向７で内側に懸架され、軸方向６で変位可能である。内プレート４および外プレート２を軸方向６に相対的にシフトさせることにより、軸方向６で隣接する内プレート４および外プレート２は、互いに摩擦係合することができ、その結果、トルクを内プレート４から外プレート２に、またはその逆に伝達することができる。

図２は、ねじり振動ダンパー３を有するクラッチプレート２の例を示している。これは、円周方向に均等に分布されている、すなわち、隣接するリーフばね８が互いに同じ角度を囲むように構成されている、３つのリーフばね８を有する。リーフばね８は、ばね鋼から形成され、中空リベット９を介して鋼プレート３に接続されている。円周方向１３で互いに離間している各リーフばね８の両端は、中空リベット９によって鋼プレート３に接続されている。各リーフばね８は凹部１０を有しており、その機能を以下に説明する。

図３は、内プレート４として使用され得るライニングプレート５の例を示している。これは、ライニングキャリア１２の反対側に形成された２つの摩擦プレート１１を有する。ライニングプレート５は、好ましくは、３つのリーフばね８を有する。リーフばね８は、円周方向１３に離間している各リーフばね８の両端がライニングキャリア１２に合流するという点で、ライニングキャリア１２と一体に形成されている。各リーフばね８は、凹部１０を有しており、その機能を以下に説明する。

以下では、再び図１を参照する。マルチプレートクラッチ１はまた、トルクが伝達するように、内プレート４が懸架されている駆動リング１４を有する。外プレート５は、ロータポット１５から懸架されている。動作中、マルチプレートクラッチ１の係合状態では、動作が引き込みであるか、または押し込みであるかに応じて、トルクは、駆動リング１４の間で、内プレート４および外プレート５を介してロータポット１５に、またはその逆に伝達され得る。ロータポット１５は、ロータポットから軸方向６に延在する複数のアーム１６を有する。これらのアーム１６は、例えば、ロータポット１５ごとに３つ形成されており、複数の機能を有する。アーム１６が挿入されるロータキャリア１８の対応する軸方向溝１７と相互作用することにより、トルクをロータポット１５とロータキャリア１８との間で伝達することができる。さらに、アーム１６は、外プレート５のリーフばね８の凹部１０と相互作用するという点で、外プレート５を支持するように機能する（図２を参照）。

係合状態では、凹部１０を介してトルクが導入または放出される。押し込み動作および引き込み動作の両方でトルク伝達を可能にするために、凹部１０はＵ字形であり、その結果、両方の円周方向１３に対応する接触面がもたらされる。代替的に、凹部１０はまた、Ｏ字形を有し得る。

マルチプレートクラッチが接続されると、内プレート４と駆動リング１４との間、または、例えば、圧力ポット１９を介して、外プレート２とロータキャリア１８との間で相対移動が発生する。リーフばね８は、相対移動中の摩擦を最小限に抑えながら（例えば、ライニングキャリア１２と対応するリーフばねガイド２０との間の摺動移動が回避される）、対応する内プレート４および外プレート２の比較的大きな軸方向移動を生成する。同様に、アーム１６と凹部１０との間の相対移動中に少量の摩擦が存在することで、外プレート２の軸方向６への移動が著しく大きくなる。ここでも、アーム１６と凹部１０との間の摺動移動が回避される。

さらに、マルチプレートクラッチ１は、圧力を支持する圧力プレート２１を有する。圧力プレート２１は、ロータキャリア１８にねじ止めされている。さらに、マルチプレートクラッチ１は、圧力プレート２１をロータキャリア１８に固定するための装着リング２２を含む。

図４は、装着リング２２、圧力プレート２１、ロータキャリア１８、およびロータポット１５を有する、マルチプレートクラッチ１のさらなる図を示している。

図５～７は、組み付けられたマルチプレートクラッチ１の異なる斜視図を示している。上記の実施形態を参照する。

図８は、特に、クランクシャフト２５を介してマルチプレートクラッチ１に接続された内燃機関２４を有する、モータ車両のハイブリッドドライブトレイン２３を概略的に示しており、マルチプレートクラッチ１は、ここでは、内燃機関２４をハイブリッドドライブトレイン２３から分離および接続するためのＫ０クラッチまたは切断クラッチとして構成されている。マルチプレートクラッチ１は、電気機械２６と同心円状に構成されている。トルクは、出力シャフト２７を介してモータ車両の車輪（図示せず）に伝達することができる。出力シャフト２７は、マルチプレートクラッチ１および電気機械２６に接続され得る。マルチプレートクラッチ１は、特に、電気機械２６のロータに統合されている。電気機械２６は、好ましくは、電気モータおよび／または発電機である。

鋼プレート３およびライニングプレート５の配置は、原則として両方向（内側および外側）で行うことができる。しかしながら、本明細書では、ライニングプレート（図３参照）が内側（内プレート４）に配置され、駆動リング（１４）からモータトルクを吸収して外側の鋼プレート３（外プレート２）（図２）に伝達する場合のみを扱う。これは、キャリアプレート（ライニングキャリア１２）を介して実現される（図３を参照）。キャリアプレートは、２つのライニング（摩擦プレート１１）の間に接着されてライニングプレート５と称されるものを形成する。キャリアプレート（ライニングキャリア１２）には、円周方向１３に内部切り欠き部（凹部１０）を有する、少なくとも３つのばね要素（リーフばね８）が存在する。これらの切り欠き部（凹部１０）では、トルクがキャリアプレート（ライニングキャリア１２）に加えられ、摩擦プレート１１に加えられる。Ｕ字型の接点があるため、トルクを両方向に伝達することができる（使用可能なスペースによっては、Ｏ字型の接点も可能であろう）。ばね要素（リーフばね８）は、最小の摺動摩擦でプレートの軸方向の移動を可能にするために、可能な限り低い軸方向の剛性を有する必要がある。結果として、キャリアプレート（ライニングキャリア１２）とリーフばねガイド２０との間の摺動移動が回避される。

鋼プレート３は、同様の方法で外側に向かって支持されている。ばね要素（リーフばね８）は、個々のリーフばね８として構成され、それぞれの鋼プレート３にリベット留めされている（図３の中空リベット９を参照）。しかしながら、キャリアプレート（ライニングキャリア１２）への接着も可能であると考えられる。

要件および必要なトルク容量に応じて、クラッチ（マルチプレートクラッチ１）は、直列に接続された複数のプレートパックで構成することができる。

クラッチ（マルチプレートクラッチ１）は、最も効果的には、並進移動なしで、すなわち、リリースベアリングから圧力ポット１９を介して直接操作される。しかしながら、プレートばねまたはレバーばねを使用して並進移動を生成することも可能である。

押圧力は、ロータキャリア１８にねじ止めされた押圧プレート２１によって反対側の軸方向端部で支持される。これにより、ロータポット１５とロータキャリア１８との間の溶接シームを節約し、同時に、プレートの容易な組み付け／分解が可能となる。

軸方向溝１７は、ロータポット１５とロータキャリア１８との間でトルクを伝達するために、ロータキャリア１８の内径に導入される。ロータポット１５の対応するアーム１６はまた、これらを貫通し、同時に、鋼プレートのリーフばね（鋼プレート３のリーフばね８）を支持するように機能する。

１ マルチプレートクラッチ
２ 外プレート
３ 鋼プレート
４ 内プレート
５ ライニングプレート
６ 軸方向
７ 半径方向
８ リーフばね
９ 中空リベット
１０ 凹部
１１ 摩擦プレート
１２ ライニングキャリア
１３ 円周方向
１４ 駆動リング
１５ ロータポット
１６ アーム
１７ 溝
１８ ロータキャリア
１９ 圧力ポット
２０ リーフばねガイド
２１ 圧力プレート
２２ 装着リング
２３ ハイブリッドドライブトレイン
２４ 内燃機関
２５ クランクシャフト
２６ 電気機械
２７ 出力シャフト

Claims (10)

1. マルチプレートクラッチ（１）、特にハイブリッドドライブトレイン（２３）用の特に乾式マルチプレートクラッチであって、半径方向（７）において外側に懸架されており、軸方向（６）において変位可能である、少なくとも１つの外プレート（２）と、前記半径方向（７）において内側に懸架されており、前記軸方向（６）において変位可能である、少なくとも１つの内プレート（４）と、を有し、前記外プレート（２）が、外周の周りに分布された複数のリーフばね（８）を介して、ロータポット（１５）上にトルクが伝達するように懸架されており、かつ／または前記内プレート（２）が、内周に分布された複数のリーフばね（８）を介して、駆動リング（１４）上にトルクが伝達するように懸架されている、マルチプレートクラッチ（１）。
2. 前記少なくとも１つの外プレート（２）が、鋼プレート（３）として構成されており、前記少なくとも１つの内プレート（４）が、ライニングプレート（５）として構成されている、請求項１に記載のマルチプレートクラッチ（１）。
3. 前記少なくとも１つの外プレート（２）が、ライニングプレート（５）として構成されており、前記少なくとも１つの内プレート（４）が、鋼プレート（３）として構成されている、請求項１に記載のマルチプレートクラッチ（１）。
4. 前記リーフばね（８）が、前記内側または外側に懸架されたライニングプレート（５）のライニングキャリア（１２）と一体的に形成されており、前記円周方向（１３）において離間している各リーフばね（８）の両端が、前記ライニングキャリア（１２）に合流している、請求項１～３のいずれか一項に記載のマルチプレートクラッチ（１）。
5. 前記リーフばね（８）が、外部または内部に懸架された鋼プレート（３）に接続されており、好ましくはリベット留めされており、前記円周方向（１３）において離間している各リーフばね（８）の両端が、前記鋼プレート（３）に接続されており、好ましくはリベット留めされている、請求項１～４のいずれか一項に記載のマルチプレートクラッチ（１）。
6. 前記外プレート（２）および／または前記内プレート（４）の前記リーフばね（８）が、前記円周方向（１３）において均等に分布している、請求項１～５のいずれか一項に記載のマルチプレートクラッチ（１）。
7. 少なくとも３つのリーフばね（８）が、外プレート（２）または内プレート（４）ごとに形成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載のマルチプレートクラッチ（１）。
8. 軸方向溝（１７）を有するロータキャリア（１５）が、前記ロータポット（１５）の対応するアーム（１６）が係合する前記半径方向（７）において前記内側に形成されている、請求項１～７のいずれか一項に記載のマルチプレートクラッチ（１）。
9. 前記ロータポット（１５）の前記アーム（１６）が、前記外プレート（２）の前記リーフばね（８）を支持するように機能し、前記リーフばね（８）が、前記アーム（１６）に対応する凹部（１０）を有する、請求項８に記載のマルチプレートクラッチ（１）。
10. 内燃機関（２４）を連結および連結解除するためのＫ０クラッチとして構成されており、かつ／または電気モータもしくは発電機などの電気機械（２６）の前記ロータに統合されている、請求項１～９のいずれか一項に記載のマルチプレートクラッチ（１）を有する、ハイブリッドドライブトレイン（２３）。

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