JP4722937B2 - デュアルクラッチ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、
流体により作動できる第一および第二摩擦クラッチと、
第一摩擦クラッチを作動させるべく機能し、かつ第一ピストンと、第一ピストンスペースと、第一遠心力均等化スペースとを備えた第一ピストン装置と、
第二摩擦クラッチを作動させるべく機能し、かつ第二ピストンと、第二ピストンスペースと、第二遠心力均等化スペースとを備えた第二ピストン装置とを備え、
前記ピストンスペースおよび遠心力均等化スペースの各々が、関連するピストンの両側に位置し、かつ供給ラインを介して弁装置に連結されている、自動車のデュアルクラッチトランスミッションに関する。
上記形式のデュアルクラッチ装置は広く知られている。デュアルクラッチトランスミッションは、デュアルクラッチ装置と、2つの部分トランスミッション(partial transmission)とを有している。部分トランスミッションは、一般に、レイシャフト(副軸)として設計されており、この場合、一方の部分トランスミッションは偶数ギヤ段に割当てられ、他方の部分トランスミッションは奇数ギヤ段に割当てられている。
従って、デュアルクラッチ装置の2つのクラッチのオーバーラップ作動により、トラクションを、遮断することなくギヤシフトを行うことができる。
上記形式のデュアルクラッチ装置は、自動車、より詳しくは乗用車に適している。
今日では、デュアルクラッチ装置には、流体作動型摩擦クラッチ、例えば湿式多板クラッチが一般に使用されている。
軸線方向寸法を短くする設計を達成するには、一方の摩擦クラッチを半径方向内方に配置しかつ他方の摩擦クラッチを半径方向外方に配置して、2つのデュアルクラッチを互いに半径方向に入れ子式に配置(nested)するのが好ましい。
流体、より詳しくは油圧オイルを摩擦クラッチに供給するのに、スピゴットセクションを備えた回転導出装置(rotary leadthrough)を設け、スピゴットセクション上に両デュアルクラッチの共通ハブを配置することが知られている。
既知のデュアルクラッチ装置では、回転導出装置およびハブに4つのダクトが設けられており、これらのうち2つのダクトは2つのピストンスペースに割当てられ、他の2つのダクトは、2つの遠心力均等化スペース(centrifugal force equalizing spaces)に割当てられている。
第一ピストンスペースのダクトは軸線方向の一端に配置され、該ダクトに隣接して、第一遠心力均等化スペースのダクトが配置されている。更にこの第一遠心力均等化スペースに隣接して、第二ピストンスペースのダクトが配置され、軸線方向他端には第二遠心力均等化スペースのダクトが配置されている。
本発明の目的は、改善されたデュアルクラッチ装置を提供することにある。
上記目的は、冒頭で特定したデュアルクラッチ装置であって、遠心力均等化スペースが、共通ラインを介して弁装置に連結される構成により達成される。
本発明の第二態様では、上記目的は、冒頭で特定したデュアルクラッチ装置であって、摩擦クラッチが半径方向に入れ子式に配置された多板クラッチとして具現され、かつ各クラッチが1つの内側プレートキャリヤおよび1つの外側プレートキャリヤを有しており、半径方向内方の多板クラッチの入力部材は外側プレートキャリヤであり、半径方向内方のクラッチは内側プレートキャリヤである、デュアルクラッチ装置により達成される。
本発明の第一態様によれば、軸線方向によりコンパクトなデュアルクラッチ装置であって、特に、ピストンスペースおよび流体均等化スペースに流体を導入する供給ラインが少数で済むデュアルクラッチ装置を提供できる。
本発明の第二態様によれば、同様に、取付け長さおよび重量を小さくできる利益を達成できる。
本発明によるデュアルクラッチ装置では、摩擦クラッチの各々が入力部材を有し、入力部材がハブに取付けられており、ハブは駆動入力軸に対して回転できないように固定されている。
前記構成により、一般に、デュアルクラッチ装置の構造を軸線方向にコンパクトにできる。
この場合、駆動入力軸が、摩擦クラッチを半径方向に包囲するケージを介してハブに連結されているならば特に有利である。
前記構成により、摩擦クラッチの駆動出力部材が、駆動入力軸の近傍でハブを半径方向に通って案内されるように構成すれば有利である。
他の好ましい実施形態によれば、ハブは、ハウジングに固定された、回転導出装置のスピゴットセクションに取付けられている。
これにより、摩擦クラッチを作動させる流体を、回転導出装置およびハブを介して摩擦クラッチに供給できる。
摩擦クラッチに流体を供給するためのラジアルダクトをハブに設けるならば特に有利である。
ハブが、両摩擦クラッチを作動させるための少なくとも2つのラジアル作動ダクトを有するならば有利である。本明細書において、用語「ラジアルダクト」は、広義に理解すべきである。ラジアルダクトおよび関連する回転導出装置の図示において、縦断面図には、一般に、1のラジアルダクトのみ、またはラジアルダクトの1つの突出部(projection)が示されているが、ラジアルダクトは、例えば、周方向に分散配置された複数の個々のダクト(例えばボア)として理解できることも自明である。周方向にオフセットした2つの個々のダクトが回転導出装置の単一環状ダクトに連結されるが、互いに軸線方向において半径方向外方に偏寄しているときは、個々のラジアルダクトは本発明の範疇内のものである。
回転導出装置は、2つの遠心力均等化スペースへの共通ラインを形成する環状ダクトを有していることが好ましい。
この場合に、環状ダクトが2つの作動ラジアルダクトの間で軸線方向に配置されるならば特に有利である。
特に、2つの遠心力均等化スペースが2つのピストンスペースの間で軸線方向に互いに隣接して配置される場合には、前記構成により、環状ダクトを2つの遠心力均等化スペースに連結できる。
他の好ましい実施形態によれば、ハブは、第一遠心力均等化スペースに連結された少なくとも1つの第一ラジアル補助ダクトと、第二遠心力均等化スペースに連結された少なくとも1つの第二ラジアル補助ダクトとを有し、両ラジアル補助ダクトは、環状ダクトの半径方向内方で環状ダクトに連結されている。
この場合、ラジアル補助ダクトは、一方では、各々が半径方向外方に分枝しかつ相互連結されたダクトで構成できるが、第一ラジアル補助ダクトおよび第二ラジアル補助ダクトは周方向に互いにオフセットさせるのが好ましい。個々のラジアルダクトの1つのみが周方向に突出部で示されるため、この場合には簡単化のため、「1つの」ラジアル補助ダクトについてなされた幾つかの点を参照されたい。
この場合、一方の摩擦クラッチが、2つのラジアル補助ダクトの間の領域内でハブに連結されるのが特に有利である。
この構成により、摩擦クラッチの入力部材は、2つの遠心力均等化スペースの間の分離部材として使用できる。このようにして入力部材がハブに連結されている摩擦クラッチは、半径方向内方の摩擦クラッチであることが好ましい。
他の好ましい実施形態によれば、環状ダクトは、少なくとも一方の摩擦クラッチに冷却流体を供給すべく機能する。
他の好ましい実施形態によれば、遠心力均等化スペースは互いに流体的に連結されている。
一般に、遠心力均等化スペースは常時非加圧状態にある。すなわち、加圧されない流体が供給される。もしも、例えばクラッチが関連ピストンスペース内に加圧流体を導入することにより作動される場合には、流体は、関連する遠心力均等化スペースから押出される。これは、2つの遠心力均等化スペースが互いに流体的に連結されている場合には一層容易に行える。回転導出装置および/またはハブに、複雑化したダクト構造が必要になることは特にない。
しかしながら、隣接する遠心力均等化スペースの場合には、一般に、これらの遠心力均等化スペースを、例えば分離部材(例えば半径方向内方の摩擦クラッチの入力部材)の開口を介して互いに流体的に連結することを考えることもできる。
全体として好ましい実施形態によれば、摩擦クラッチは、半径方向に入れ子式に配置された多板クラッチ、すなわち一方が他方の内方に配置された多板クラッチであって、各多板クラッチが1つの内側プレートキャリヤおよび1つの外側プレートキャリヤを有している多板クラッチとして具現される。
前記実施形態では、半径方向外方の多板クラッチの入力部材は外側プレートキャリヤであり、半径方向内方のクラッチの入力部材は内側プレートキャリヤであるのが特に有利である。
この構成により、構造的に簡単な態様で、デュアルクラッチ装置を全体として軸線方向に短く設計できる。
上記特徴および以下に説明する特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれの特定組合せだけでなく、他の組合せでまたは個別的に使用できることは自明である。
以下、添付図面に例示する本発明の実施形態をより詳細に説明する。
図1には、自動車のパワートレーンの全体が参照番号10で示されている。
パワートレーン10は概略的に示された内燃機関12を有し、該内燃機関12の出力はデュアルクラッチトランスミッション14に連結されている。
パワートレーン10は、特に自動車に適している。自動車を駆動する原動機は、内燃機関12でもよいし、例えば電気駆動装置またはハイブリッド駆動装置等の他の任意の所望原動機でもよい。
デュアルクラッチトランスミッション14は、参照番号16により図面に概略的に示された多段トランスミッションを含んでおり、該多段トランスミッションは、レイシャフトトランスミッションとして設計されかつ2つの部分トランスミッションを含んでいる。
また、デュアルクラッチトランスミッション14はデュアルクラッチ装置20を有し、該デュアルクラッチ装置20の入力は内燃機関12の出力に連結され、出力側は多段トランスミッション16に連結されている。
より詳しくは、デュアルクラッチトランスミッション20は入力軸22を有し、該入力軸22は、スプライン等を介し、内燃機関12の駆動出力軸に対して回転できないように連結されている。
デュアルクラッチ装置20は中実軸はまた、中実軸の形態をなす第一出力軸24を有し、該第一出力軸24は多段トランスミッション16の第一トランスミッション部分に連結されている。デュアルクラッチ装置20は更に中空軸の形態をなす第二出力軸26を有し、該第二出力軸26は第二トランスミッションに連結されている。第一および第二出力軸24、26は、互いに同心状に配置されている。
デュアルクラッチ装置20は、入力軸22を第一出力軸24に連結するように設計された第一摩擦クラッチ28と、入力軸22を第二出力軸26に連結するように設計された第二摩擦クラッチ30とを有している。
両摩擦クラッチ28、30は半径方向に入れ子式に配置されている。すなわち、第一摩擦クラッチ28は半径方向外方に、第二摩擦クラッチ30は、第一摩擦クラッチ28に対して半径方向内方にかつ同心状に配置されている。
両摩擦クラッチ28、30は、入力軸22に連結されたケージ32内に保持されている。より正確には、ケージ32は、入力軸22に連結されかつ該入力軸22から半径方向外方に延びている第一ケージセクション34を有している。また、ケージ32は、第一ケージセクション34に対して回転できないように連結された第二ケージセクション36を有し、該第二ケージセクション36は、第一摩擦クラッチ28の外側プレートキャリヤ38の形態をなす円筒状セクションと、半径方向内方に延びたセクションとを有している。
第一摩擦クラッチ28の内側プレートキャリヤ40は第一バスケット42に連結されており、該第一バスケット42は、第一ケージセクション34に直接隣接して配置されかつ第一噛合い歯44を介して第一出力軸24に連結されている。
第二摩擦クラッチ30は、第二バスケット48に連結された外側プレートキャリヤ46を有している。第二バスケット48は第一バスケット42の直接近傍に配置されかつ第二噛合い歯50を介して第二出力軸(中空軸)26に連結されている。
概略的に図示されているように、第一ケージセクション34と第一バスケット42との間、および第一バスケット42と第二バスケット48との間にはアキシャルベアリングを配置することができる。
図面において、参照番号60は、ハウジングに対して回転できないように固定されたクラッチキャリヤを示す。また、弁装置すなわち油圧制御装置が参照番号58で示され、該油圧制御装置58によりデュアルクラッチ装置20が作動される。
クラッチキャリヤ60には回転導出装置62が固定されており、該装置62は、両出力軸24、26の周囲に同心状に配置される、軸線方向に突出した中空スピゴットセクション64を有している。スピゴットセクション64は、第二ケージセクション36の側部から、第二出力軸26に連結された第二バスケット48に向かってほぼ第二バスケット48まで軸線方向に延びている。ここで、スピゴットセクション64は、両摩擦クラッチ28、30の半径方向内方に配置されている。
回転導出装置62のスピゴットセクション64上には、ハブ66が回転可能に取付けられている。図面には2つのベアリングが示されており、該ベアリングにより、ハブ66が回転導出装置62のスピゴットセクション64上に回転可能に取付けられている。
第二ケージセクション36はハブ66に対して強固に連結されており、これにより、ハブ66は、デュアルクラッチ装置20の入力部材を形成しかつ取付けられる原動機12の回転速度で回転する。
第二摩擦クラッチ30の内側プレートキャリヤ68は、ハブ66に固定されている。
内側プレートキャリヤ68と第二ケージセクション36との間には、第一摩擦クラッチ28の第一部分70が、ハブ66に対して軸線方向に変位できるように取付けられている。ピストン70はディスク状に設計されており、ハブ66から第一摩擦クラッチ28まで半径方向外方に延びている。
第二ケージセクション36と第一ピストン70との間には、第一ピストンスペース72が形成されている。第一ピストンスペース72は、回転導出装置62およびクラッチキャリヤ60を介して弁装置58に連結されている。流体(一般に、例えばATFオイルのような油圧流体)を、第一ラジアル作動ダクト74(後述)を介して、第一ピストンスペース72内に供給することにより、第一ピストン70が第二ケージセクション36に対して軸線方向に変位され、第一摩擦クラッチ28のプレートを一緒に押圧する。これにより、プレートが摩擦係合して、第一摩擦クラッチ28を閉じかつ入力軸22を第一出力軸24に連結する。
第一摩擦クラッチ28の開状態から閉状態への移行は、適当なスリップフェーズが生じ、それぞれ、ジャーク(急衝)の無い始動およびギヤシフトができるように制御された態様で行うことができる。
第一ピストンスペース72内に油圧流体を供給する目的で、第一ラジアル作動ダクト74(例えば、周方向にオフセットした複数のボアにより形成されている)がハブ66に設けられている。この第一ラジアル作動ダクト74は、第一ピストンスペース72を、スピゴットセクション64の対応する第一環状ダクト(参照番号により詳細に図示されてはいない)に連結し、第一環状ダクトは、回転導出装置62内の適当なダクトを介してクラッチキャリヤ60または弁装置58に連結されている。
また、内側プレートキャリヤ68にはウェブ(参照番号により詳細に図示されてはいない)が形成されており、周方向に均一に分散配置された複数の第一リターンスプリング76が前記ウェブに当接して支持されている。従って、第一ピストン70の作動は、リターンスプリング76の力に抗して行われる。
ピストン70と第二摩擦クラッチ30の内側プレートキャリヤ68との間には、第一遠心力均等化スペース78が設けられている。
遠心力均等化スペース78は、遠心力により発生されかつ関連する第一ピストンスペース72内に発生されるクラッチ作動力に対する逆向き力(counter force)を発生する機能を有している。
特に、高回転速度では、第一ピストンスペース72内に存在する油圧流体は外方に押出され、最終的に、第一摩擦クラッチ28を作動させる方向の力をピストンに加える。従ってこの力は、干渉力の態様で、第一摩擦クラッチ28が開くときにリターンスプリング76により加えられる戻り力に反作用する。前記「干渉力(interference force)」を均等化するため、油圧流体は、加圧されない(非加圧)で、対向する遠心力均等化スペース78内に流入できる。遠心力の結果として、第一摩擦クラッチ28の開方向への逆向き力が発生し、この逆向き力は「干渉力」に反作用して、該「干渉力」を打ち消す。
この目的のため、第一遠心力均等化スペース78は、第一補助ダクト80を介してスピゴットセクション64の第二環状ダクト82に連結されており、該第二環状ダクト82は、回転導出装置62の対応ダクトまたはラインを介して弁装置58に連結されている。
内側プレートキャリヤ68の他側には、第二遠心力均等化スペース86が設けられている。該第二遠心力均等化スペース86は、第二ラジアル補助ダクト84を介して、スピゴットセクション64の第二環状ダクト82に連結されている。
従って、2つの遠心力均等化スペース78、86は互いに隣接しており、かつ第二摩擦クラッチ30の内側プレートキャリヤ68により互いに分離されている。
第二遠心力均等化スペース86は、他側が第二ピストン90により軸線方向に境界が定められており、第二ピストン90は、ハブ66に対して軸線方向に変位できるように第一ピストンと同様に取付けられている。
ハブ66には支持部材89が固定されている。支持部材89は、第二ピストン90と第二バスケット48との間で半径方向外方に延びている。第二ピストンスペース92は、第二ラジアル作動ダクト94を介してスピゴットセクション64の第三環状ダクトに連結されている。第二ピストンスペース92は、前記第三環状ダクトを介して弁装置58に連結されている。
更に、第二遠心力均等化スペース86内には第二リターンスプリング96が配置されており、該第二リターンスプリング96は支持要素88に当接して支持されている。支持要素88は、該支持要素88と第二ピストン90との間のシールを介して、第二遠心力均等化スペース86の境界を定める機能を有している。
第二摩擦クラッチ30の機能は、作動方向が逆方向である点を除き、第一摩擦クラッチ28の機能と同じである。第一ピストン70は2つの摩擦クラッチ28、30の一方の側に配置され、第二ピストン90は反対側に配置されている。第二ピストン90は、第二摩擦クラッチ30の軸線方向中央領域でハブ66に取付けられたディスク状要素として第一ピストンと同様に具現されている。第二ピストン90は、前記軸線方向中央領域から、第二摩擦クラッチ30の回りで半径方向外方に延びている。これにより、第二遠心力均等化スペース86は、実質的に、第二摩擦クラッチ30の半径方向内方に配置される。第二リターンスプリング96も、第二摩擦クラッチ30の半径方向内方に配置される。
上記構成により、デュアルクラッチ装置20は、全体として、特に軸線方向にコンパクトになるように設計できる。
これはまた、2つの遠心力均等化スペース78、86が互いに隣接して配置されかつ回転導出装置62のスピゴットセクション64の第二環状ダクト82を介して弁装置58に連結されていること、すなわち単一ダクト(共通ライン)を介して、最終的に非加圧油圧流体が供給されることにより行うこともできる。
また、摩擦クラッチ28、30には、第二環状ダクト82および周方向にオフセットするように配置されたラジアル補助ダクトを介して、冷却流体を供給することもできる。冷却流体は、遠心力の結果として、例えばプレートキャリヤのボアを通って、半径方向外方に流出し、両摩擦クラッチ28、30を冷却する。流体は、ここから、一般に冷却器を通して戻される。
リターンスプリング76、96は、コイルスプリングとして図示されているが、コイルスプリングの代わりに板ばねを使用することもできる。
特に重要なことは、デュアルクラッチ装置20に油圧流体を供給するのに、回転導出装置62のスピゴットセクション64に、軸線方向にオフセットした周方向溝(環状ダクト)を3つだけ設ければよいことである。また、このため、軸線方向長さおよび重量を小さくできるという長所が得られる。
両摩擦クラッチ28、30を作動させるには、例えば約15バールの圧力の油圧流体が、それぞれのピストンスペース72、92内に導入される。
図面には、ハブ66に1つのラジアル作動ダクト74と、2つのラジアル補助ダクト80、84とが設けられたものが示されているが、対応するダクトまたはボアをハブ66の周囲に分散させて配置できることは自明である。
図2には、ハブ66の縦断面図が示されている。この縦断面図から、「ラジアルダクト」74、80、84、94の各々が、複数の周方向に分散配置されたボアで形成できることが理解されよう。ここで、ダクト80、84のボアは、周方向に交互に配置されるようにして設けられている。ダクト80、84は、共通線102上で半径方向内方に開口している。
ダクト80のボアは半径方向に垂直に配置され、ダクト84のボアは、半径方向外方に傾斜して配置されている。
クラッチ30のダクト84、94の各ボアは、一軸線101上で外側に開口している。ダクト80、74の各ボアは、周方向にオフセットした一軸線103上で対応して開口している。
デュアルクラッチトランスミッションの関連コンポーネンツと組合された本発明の一実施形態によるデュアルクラッチ装置を示す概略縦断面図(実質的に回転対称配置を示す1/2断面図)である。 図1のデュアルクラッチ装置のハブを示す縦断面図である。

Claims (10)

  1. 流体により作動できる第一および第二摩擦クラッチ(28、30)であって、前記摩擦クラッチ(28、30)は、各々が1つの入力部材(38、68)を有し、該入力部材(38、68)はハブ(66)に取付けられ、該ハブ(66)は駆動入力軸(22)に対して回転しないように固定連結され、前記ハブ(66)は、ハウジングに固定された、回転導出装置(62)のスピゴットセクション(64)に取付けられ、
    第一摩擦クラッチ(28)を作動させるべく機能し、かつ第一ピストン(70)と、第一ピストンスペース(72)と、第一遠心力均等化スペース(78)とを備えた第一ピストン装置と、
    第二摩擦クラッチ(30)を作動させるべく機能し、かつ第二ピストン(90)と、第二ピストンスペース(92)と、第二遠心力均等化スペース(86)とを備えた第二ピストン装置とを有し、
    ピストンスペース(72、92)および遠心力均等化スペース(78、86)の各々が、関連ピストン(70、90)の両側に位置しかつ供給ライン(74、82、94)を介して弁装置に連結され、前記遠心力均等化スペース(78、86)が、共通ライン(82)を介して弁装置(58)に連結されている自動車のデュアルクラッチトランスミッション(14)のデュアルクラッチ装置において、
    前記回転導出装置は、2つの遠心力均等化スペース(78、86)への共通ライン(82)を形成する環状ダクト(82)を有している、
    ことを特徴とするデュアルクラッチ装置。
  2. 前記駆動入力軸(22)は、摩擦クラッチ(28、30)を半径方向に包囲するケージ(32)を介してハブ(66)に連結されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載のデュアルクラッチ装置。
  3. 前記ハブ(66)は、摩擦クラッチ(28、30)に流体を供給するためのラジアルダクト(74、80、84、94)を有している、
    請求項1または2に記載のデュアルクラッチ装置。
  4. 前記ハブ(66)は、摩擦クラッチ(28、30)を作動させるための少なくとも2つのラジアル作動ダクト(74、94)を有している、
    請求項3に記載のデュアルクラッチ装置。
  5. 前記ハブ(66)は、第一遠心力均等化スペース(78)に連結された少なくとも1つの第一ラジアル補助ダクト(80)と、第二遠心力均等化スペース(86)に連結された少なくとも1つの第二ラジアル補助ダクト(84)とを有し、両ラジアル補助ダクト(80、84)が、環状ダクト(82)の半径方向内方で環状ダクト(82)に連結されている、
    請求項1ないし4のいずれか1項に記載のデュアルクラッチ装置。
  6. 前記摩擦クラッチ(28、30)のうちの一方の摩擦クラッチ(30)が、2つのラジアル補助ダクト(80、84)の間の領域内でハブ(66)に連結されている、
    請求項5に記載のデュアルクラッチ装置。
  7. 前記環状ダクト(82)はまた、摩擦クラッチ(28、30)のうちの少なくとも一方に冷却流体を供給すべく機能する、
    請求項1ないし6のいずれか1項記載のデュアルクラッチ装置。
  8. 前記遠心力均等化スペース(78、86)は互いに流体的に連結されている、
    請求項1ないしのいずれか1項記載のデュアルクラッチ装置。
  9. 前記摩擦クラッチは、半径方向に入れ子式に配置された多板クラッチ(28、30)として具現され、かつ各クラッチが1つの内側プレートキャリヤ(40、68)および1つの外側プレートキャリヤ(38、46)を有している、
    請求項1ないしのいずれか1項記載のデュアルクラッチ装置。
  10. 前記半径方向外方の多板クラッチ(28)の入力部材(38)は外側プレートキャリヤ(38)であり、半径方向内方のクラッチ(30)の入力部材(68)は内側プレートキャリヤ(68)である、
    請求項9に記載のデュアルクラッチ装置。
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