JP5933166B2 - 流体トルクコンバータ - Google Patents

Description

本発明は、流体トルクコンバータであって、ハウジング内に収容され、かつ駆動側に接続されたポンプインペラと、このポンプインペラによって駆動され、かつ前記トルクコンバータの被駆動側に接続されたタービンランナとを有しており、前記タービンランナと前記トルクコンバータの被駆動側との間にタービンダンパが配置されていて、この場合、タービンダンパが、前記タービンランナと前記トルクコンバータの被駆動側との間で作用するようになっている形式のものに関する。

タービンダンパを備えた流体トルクコンバータは公知である。この場合、ねじれ振動ダンパが、タービンシェルとトルクコンバータの被駆動側との間に作用するように配置されており、例えばタービンシェルを受容するタービンハブが、トランスミッションの入力軸に一緒に回転するように噛み合い結合されている被駆動側例えばコンバータハブに回転可能に設けられている。この場合、コンバータハブとタービンハブとの間に、ねじれ振動ダンパがタービンダンパとして作用するように配置されているので、ポンプインペラを介してタービンランナに伝達される、ポンプインペラを駆動する内燃機関のねじれ振動が、トルクがトランスミッション入力軸に伝達される前に、減衰される。

この場合、最近の内燃機関によって提供されるトルクは益々大きくなっているので、一方でタービンダンパの頑丈な構造、また他方では振動絶縁の改善が必要となっている。未だ開示されていないドイツ連邦共和国特許出願第１０２００８０５１９７２．３号明細書によれば、このために、遠心振り子と組み合わされたねじれ振動ダンパが提案されており、この場合、多段式のねじり振動ダンパが設けられている。この多段式のねじり振動ダンパにおいては、部分的に異なる機能を有する複数のダンパ段が、コンバータロックアップクラッチの切換状態に基づいて作用するようになっているので、コンバータロックアップクラッチと出力部との間に介在されたいわゆるロックアップダンパと、タービンダンパとが互いに組み合わされている。この場合、遠心振り子は、別個の振り子フランジを用いてトルクコンバータの被駆動側に直に、つまりタービンランナに直に作用するように対応配置されている。特にコンパクトな構造スペースの要求を満たすために、このような形式の、ねじれ振動を減衰するための装置は、大きい構造スペースを必要とするので、あまり適しておらず、しかもコストが高くなる。

ドイツ連邦共和国特許出願第１０２００８０５１９７２．３号明細書

本発明の課題は、構造スペースが小さいにも拘わらず、ねじり振動絶縁性能が高く、しかも安価に製造可能なタービンダンパを提供することである。

この課題を解決した本発明の流体トルクコンバータによれば、ハウジング内に収容され、かつ駆動側に接続されたポンプインペラと、このポンプインペラによって駆動され、かつ前記トルクコンバータの被駆動側に接続されたタービンランナとを有しており、前記タービンランナと前記トルクコンバータの被駆動側との間に作用するようにタービンダンパが配置されている形式のものにおいて、前記タービンダンパが、第１のダンパ部分と第２のダンパ部分とを有しており、前記第１のダンパ部分が、前記タービンランナに接続された入力部と、少なくとも１つの第１の蓄力器の作用に抗してこの第１の蓄力器に対して限定的に回転可能な中間フランジとから形成されており、前記第２のダンパ部分が、前記中間フランジと、少なくとも１つの第２の蓄力器の作用に抗してこの第２の蓄力器に対して限定的に回転可能な出力部とを有しており、前記中間フランジに回転数適応型の振動ダンパが組み込まれている。

中間フランジを使用したことによって高いトルクを伝達できる直列型のタービンダンパが提案されている。この場合、場合によっては妨害となる中間フランジの変形は、回転数適応型の振動ダンパを中間フランジ内に組み込んだことによって効果的に避けることができるので、全体的に流体トルクコンバータの高い絶縁能力が得られる。この場合、蓄力器を直列接続したことによって、比較的小さい、つまり柔らかいばね定数が得られる。さらに、回転数適応型振動ダンパは、中間フランジの変形を補償する振動ダンパとしての機能の他に、トルクコンバータに伝達されるねじれ振動を補償するための機能も有しているので、小さい構造スペース及び比較的安価なコストで高いレベルの振動絶縁が得られる。

有利な形式で、回転数適応型ダンパは遠心振り子として構成されており、この場合、中間フランジの外周部に亘って分配配置され、かつこの中間フランジに対して限定的に旋回可能な複数の振り子重りが配置されている。高い有効性を得るために、振り子重りは有利には中間フランジの外周部に配置されており、この場合、振り子重りと中間フランジとはそれぞれ互いに相補的な走行軌道を有しており、これら振り子重り及び中間フランジの互いに相補的な２つの走行軌道上を転動体が転動し、それによって振り子重りは、半径方向部分及び周方向部分で以て旋回せしめられ、回転数及び伝達されたねじれ振動に基づいて、振り子重りと中間フランジとの間の旋回角度が調節される。この旋回角度は、ねじれ振動を少なくとも部分的に、遠心振り子（振り子重り及び中間フランジ）の変化した慣性モーメントによって消去する。この場合、振り子重りは、使用可能な重りを重くするために中間フランジの両側に配置されており、互いに反対側のそれぞれ２つの振り子重りは中間フランジの切欠を貫通して軸方向で互いに接続されていてよい。振り子重りの旋回運動を制限するために、相応に硬い又は柔らかい振り子重りが別個に設けられる。互いに反対側に位置する振り子重りの接続部材は、別個に構成されているか、又はストッパ緩衝器又は転動体によって形成されていてもよい。

トルクコンバータの特に有利な実施例によれば、タービンダンパの中間フランジが軸方向で、入力部の２つのディスク部分間に組み込まれており、２つのディスク部分は、半径方向外側で互いに結合されていて、例えば周方向に分配配置された複数のリベットによってリベット止めされている。この場合、振り子重りは必要な遊びを維持しながら、この振り子重りの最小の旋回曲率半径がディスク部分の外周部に直に終わるように、中間フランジに配置することができる。

有利な形式で、ダンパの出力部（トルクコンバータの被駆動側を形成する）は、トランスミッションの入力軸に噛み合うハブ（例えばコンバータハブ）によって形成されている。このハブに、少なくとも１つの出力側のディスク部分が、例えば噛み合いによって又は有利な形式で溶接によって結合されている。この場合、中間フランジと少なくとも１つの出力側のディスク部分とは軸方向で互いに、かつ回転可能に配置されている。中間フランジは、２つの出力側のディスク部分間に軸方向に配置されていてもよい。例えば半径方向の段部によって、又は周方向に分配配置されたセンタリング重りを介して、中間フランジと出力部とは互いにセンタリングされている。

第１及び第２の蓄力器は、有利な形式で複数の圧縮コイルばねによって形成されており、これらの圧縮コイルばねは、周方向に分配され、かつ周方向に作用するように配置されており、この場合これらの圧縮コイルばねの両端面は、それぞれ相応に配置された負荷領域によって負荷される。十分な振動絶縁を維持しつつ、剛性及びひいては伝達可能なモーメントを高めるために、複数の圧縮コイルばねは互いに入れ子式に組み込まれている。この場合、圧縮コイルばねは、中間フランジの切欠内に収容されており、切欠又は貫通穴を画成する内周部が中間フランジの負荷領域として働く。この場合、圧縮コイルばねは、同じ曲率半径上に配置されている。複数のダンパステージを有するタービンダンパは、例えば種々異なる曲率半径上に配置された複数の圧縮コイルばねが、タービンダンパの入力部及び出力部の種々異なるねじれ角度において作用することによって形成される。タービンダンパの直列作用は、蓄力器例えば圧縮コイルばねのうちの幾つかが入力部と中間フランジとの間に作用するように配置され、残りの圧縮コイルばねが中間フランジと出力部との間に、作用するように配置されていることによって、得られる。圧縮コイルばね２つのダンパ部分に一様に分配されていれば有利である。特に有利には、それぞれ第１のダンパ部分及び第２のダンパ部分に配属された圧縮コイルばねを、これらのダンパ部分の外周部に交互に配置すれば有利である。このような形式で、すべての圧縮コイルばねは一方では、中間フランジによって負荷され、他方では交互に入力部と出力部とによって負荷される。

このために、中間フランジ及び出力側のディスク部分の両側面をカバーするディスク部分は、圧縮コイルばねが中間フランジの切欠内に、及びこのために設けられた、出力側のディスク部分を取り囲むディスク部分の切欠内に組み込まれる程度に、軸方向で互いに間隔を保って配置されている。この場合、前記切欠は、この切欠を画成する内周部がそれぞれ、入力部若しくは出力部に配属された圧縮コイルばねだけを負荷するように、入力側のディスク部分及び出力側のディスク部分内に設けられている。入力側のディスク部分の切欠は、遠心力に抗して圧縮コイルばねを支持するための半径方向外側の支持部を有している。

特に入力部としての２つのディスク部分を備えたタービンダンパの構成においては、タービンランナとは反対側のディスク部分は、コンバータロックアップクラッチの出力側に結合されており、コンバータロックアップクラッチは、トルクコンバータを駆動するための内燃機関に結合されたハウジングに結合（例えばリベット止め）されているので、コンバータロックアップクラッチが繋がれた状態で、トルクコンバータはロックアップされ、タービンダンパが、内燃機関とトランスミッション入力軸との間のトルク伝達経路に接続される。

タービンダンパを備えたトルクコンバータの原理を示す概略図である。 図１に示したトルクコンバータの構造を示す第１実施例の部分図である。 別の実施例によるタービンダンパの部分断面図である。

図１は、流体トルクコンバータ１の原理図である。図示していない内燃機関によって駆動されるハウジング３の構成部分であるポンプインペラ２は、タービンランナ４を駆動する。このタービンランナ４は、タービンダンパ５の入力部６に接続されている。入力部６には、ポンプインペラ２とタービンランナ４とを接続した状態でロックアップするコンバータロックアップクラッチ７が接続されている。

タービンダンパ５の出力部８は、トランスミッションの図示していないトランスミッション入力軸に接続されている。タービンダンパ５は、直列式のタービンダンパ５として２つのダンパ部分９，１０を備えており、この場合、中間フランジ１１は、２つのダンパ部分９，１０を互いに分離する。ダンパ部分９，１０は、それぞれ１つの第１及び第２の蓄力器１２，１３を有しており、これらの蓄力器１２，１３は、それぞれ圧縮コイルばね１４，１５によって形成されている。中間フランジ１１は、回転数適応型の振動ダンパ１６を有している。ダンパ部分９，１０をタービンダンパ５内に直列配置することによって、剛性が大きい蓄力器１２，１３において、小さいばね定数が得られる。これによって、高いトルクのための柔らかいタービンダンパ５が提案される。例えば遠心振り子１７として構成された回転数適応型の振動ダンパを配置することによって、タービンダンパ５の振動絶縁が促進され、回転数適応型の振動ダンパ１６を、場合によっては設けられている中間フランジの固有の形状に適合させることができる。

図２は、図１に示した流体トルクコンバータ１の構造を示す部分図である。この場合、トルクコンバータ１のうちのタービンシェル１９だけが示されている。タービンダンパ５は、タービンランナ４のタービンシェル１９に堅固に結合されたタービンハブ１８と、ハブ２０との間で限定的に移動可能かつセンタリングされて受容されている。ハブ２０はタービンダンパ５の出力部８と、トルクコンバータ１の被駆動側とを形成していて、図示していないトランスミッション入力軸と噛み合っている。

タービンダンパ５の入力部６は、半径方向外方でリベット２３によって互いに結合された２つのディスク部分２１，２２によって形成されている。ディスク部分２１は、コンバータロックアップクラッチ７（図１）の出力部２４とリベット結合されていて、ディスク部分２２はタービンハブ１８と噛み合っているので、コンバータロックアップクラッチ７（図１）の遮断された（切り離された）状態でトルクがタービンランナ４を介して入力部６に伝達され、またコンバータロックアップクラッチの繋がれた（接続された）状態でトルクがハウジング３（図１）から直に入力部６に伝達される。入力部６と中間フランジ１１との間で作用するように配置された蓄力器１２（互いに入れ子式に重なり合って構成された圧縮コイルばね１４，１４ａによって形成されている）は、ディスク部分２１，２２の切欠２５内、中間フランジ１１の切欠２６内、及びハブ２０に結合（例えば溶接）された出力側のディスク部分２８の切欠２７内に組み込まれている。圧縮コイルばね１４，１４ａの負荷は、周方向側で前記切欠２５及び２６によって仕切られた、ディスク部分２１，２２及び中間フランジ１１の負荷領域２９，３０によって行われる。出力側のディスク部分２８の前記切欠２７は周方向に広く切り抜かれていて、圧縮コイルばね１４，１４ａを負荷しない。出力側のディスク部分２８及び中間フランジ１１は互いに、環状の支持ショルダ３４によってセンタリングされている。

図２の断面図には示されていない蓄力器１３（図１）は、周方向の形状が前記２つの圧縮コイルばね１４，１４ａと同じである２つの圧縮コイルばねによって形成されており、この蓄力器１３は、中間フランジ１１の切欠及び出力側のディスク部分２８の切欠の図示していない負荷領域によって相応に負荷される。この場合、ディスク部分２１，２２は周方向において、これらのディスク部分２１，２２が蓄力器１３の前記圧縮コイルばねによって負荷されない程度に大きく切り抜かれている。

遠心振り子１７は中間フランジ１１に配置されており、この場合、中間フランジ１１は遠心振り子１７の振り子フランジとして構成されている。中間フランジ１１の両側で、ディスク部分２１，２２の外周部の半径方向外側に直に、振り子重り３１が周方向に分配して配置されており、この場合、軸方向で互いに反対側に配置された振り子重りが、中間フランジ１１の切欠３３を貫通ガイドされた接続ピン３２によって互いに接続されている。この場合、切欠３３は、接続ピン３２がこの接続ピン３２の旋回範囲に亘って妨げられることなく移動できるように寸法設計されており、この場合、接続ピン３２は旋回範囲を制限するためのストッパとして構成されていてよい。振り子重り３１は、図２の部分断面図には示されていないが公知の形式で中間フランジに組み込まれている。図３にはタービンダンパ５の別の実施例が示されている。タービンダンパ５は、タービンハブ１８とハブ２０との間に配置されていて、ハブ２０によってセンタリングされ、かつ限定的に移動可能にハブ２０に組み込まれている。ハブ２０はタービンダンパ５の出力部８を形成し、図示していないトランスミッション入力軸と噛み合っている。

タービンダンパ５の入力部６は、半径方向外側でリベット２３によって互いに接続された２つのディスク部分２１，２２によって形成されている。タービンダンパ５の出力部は２つのディスク部分２８，３５によって形成されており、これらのディスク部分２８，３５は半径方向内方でリベット３６によって互いに接続され、かつハブ２０に接続されている。ディスク部分２２はタービンハブ１８と噛み合っている。入力部６と中間フランジ１１との間で作用するように配置された、ダンパ部分９の、圧縮コイルばね１４によって形成された蓄力器１２（図１）は、ディスク部分２１，２２の切欠２５内、中間フランジ１１の切欠２６内、及び出力側のディスク部分２８，３５の切欠２７内に組み込まれている。圧縮コイルばね１４の負荷は、切欠２５，２６を制限する、前記ディスク部分２１，２２及び中間フランジ１１の負荷領域（図示せず）によって行われる。出力側のディスク部分２８，３５の切欠２７は、周方向に大きく切り抜かれていて、圧縮コイルばね１４を負荷しない。

図３の断面図に示されていない、別のダンパ部分（図１）の蓄力器１３（図１）は、周方向の形状が前記圧縮コイルばね１４と同じである圧縮コイルばねによって形成されており、この蓄力器１３は、中間フランジ１１及び出力側のディスク部分２８，３５の切欠の図示していない負荷領域によって負荷される。この場合、ディスク部分２１，２２は、これらのディスク部分２１，２２が蓄力器１３の前記圧縮コイルばねを負荷しない程度に大きく切り抜かれている。

遠心振り子１７は中間フランジ１１に配置されており、この場合、中間フランジ１１は遠心振り子１７の振り子フランジとして構成されている。中間フランジ１１の両側で、ディスク部分２１，２２の外周部の半径方向外側に直に、振り子重り３１が周方向に分配して配置されており、この場合、軸方向で互いに反対側に配置された振り子重りが、中間フランジ１１の切欠３３を貫通ガイドされた接続ピン３２によって互いに接続されている。の場合、切欠３３は、接続ピン３２がこの接続ピン３２の旋回範囲に亘って妨げられることなく移動できるように寸法設計されており、この場合、接続ピン３２は旋回範囲を制限するためのストッパとして構成されていてよい。振り子重り３１は、この部分断面図には示されていないが公知の形式で中間フランジに組み込まれている。

１ トルクコンバータ、 ２ ポンプインペラ、 ３ ハウジング、 ４ タービンランナ、 ５ タービンダンパ、 ６ 入力部、 ７ コンバータロックアップクラッチ、 ８ 出力部、 ９ ダンパ部分、 １０ ダンパ部分、 １１ 中間フランジ、 １２ 蓄力器、 １３ 蓄力器、 １４，１４ａ，１５ 圧縮コイルばね、 １６ 回転数適応型振動ダンパ、 １７ 遠心振り子、 １８ タービンハブ、 １９ タービンシェル、 ２０ ハブ、 ２１，２２ ディスク部分、 ２３ リベット、 ２４ 出力部、 ２５，２６，２７ 切欠、 ２８ 出力側のディスク部分、 ２９，３０ 負荷領域、 ３１ 振り子重り、 ３２ 接続ピン、 ３３ 切欠、 ３４ 支持ショルダ

Claims (10)

1. 流体トルクコンバータ（１）であって、
   ハウジング（３）内に収容され、かつ駆動側に接続されたポンプインペラ（２）と、このポンプインペラ（２）によって駆動され、かつ前記トルクコンバータ（１）の被駆動側に接続されたタービンランナ（４）とを有しており、前記タービンランナ（４）と前記トルクコンバータ（１）の被駆動側との間にタービンダンパ（５）が配置されている形式のものにおいて、
   前記タービンダンパ（５）が、第１のダンパ部分（９）と第２のダンパ部分（１０）とを有しており、
   前記第１のダンパ部分（９）が、前記タービンランナ（４）に接続された入力部（６）と、少なくとも１つの第１の蓄力器（１２）の作用に抗して前記入力部（６）に対して限定的に回転可能な中間フランジ（１１）とから形成されており、
   前記第２のダンパ部分（１０）が、前記中間フランジ（１１）と、少なくとも１つの第２の蓄力器（１３）の作用に抗して前記中間フランジ（１１）に対して限定的に回転可能な出力部（８）とを有しており、
   前記中間フランジ（１１）に回転数適応型の振動ダンパ（１６）が直接接続されていることを特徴とする、流体トルクコンバータ（１）。
2. 回転数適応型の前記振動ダンパ（１６）が遠心振り子（１７）として構成されており、前記中間フランジ（１１）に、この中間フランジ（１１）に対して限定的に旋回可能な複数の振り子重り（３１）が、周方向に分配して配置されている、請求項１記載の流体トルクコンバータ。
3. 前記中間フランジ（１１）が軸方向で、前記入力部（６）の２つのディスク部分（２１，２２）間に組み込まれていて、これらのディスク部分（２１，２２）が半径方向外側で互いに接続されている、請求項１又は２記載の流体トルクコンバータ。
4. 前記複数の振り子重り（３１）が、前記中間フランジ（１１）の両側で前記ディスク部分（２１，２２）の半径方向外側に配置されており、それぞれ２つの互いに反対側の振り子重り（３１）が、前記中間フランジ（１１）に形成された切欠（３３）を貫通して軸方向で互いに接続されている、請求項３記載の流体トルクコンバータ。
5. 前記出力部（８）が、トランスミッションの入力軸に噛み合うハブ（２０）より形成されており、該ハブ（２０）に、少なくとも１つの出力側のディスク部分（２８）が接続されている、請求項３又は４記載の流体トルクコンバータ（１）。
6. 中間フランジ（１１）と少なくとも１つの出力側のディスク部分（２８）とが、軸方向に互いに重なり合って、かつ互いに回転可能に配置されている、請求項５記載の流体トルクコンバータ（１）。
7. 前記少なくとも１つの第１の蓄力器と前記少なくとも１つの第２の蓄力器（１２，１３）とが、周方向に作用するように周方向に分配して配置された複数の圧縮コイルばね（１４，１４ａ，１５）より形成されており、これらの圧縮コイルばね（１４，１４ａ，１５）が、前記中間フランジ（１１）の周方向に分配して、前記中間フランジ（１１）の複数の切欠（２６）内に組み付けられている、請求項６記載の流体トルクコンバータ（１）。
8. 前記複数の圧縮コイルばね（１４，１４ａ，１５）が、半径方向で同じ高さ位置に配置されている、請求項７記載の流体トルクコンバータ（１）。
9. 前記複数の圧縮コイルばね（１４，１４ａ，１５）が付加的に、前記複数のディスク部分（２１，２２）及び前記出力側のディスク部分（２８）の複数の切欠（２５，２７）内に組み付けられている、請求項７又は８記載の流体トルクコンバータ。
10. 前記タービンダンパ（５）の入力部（６）が、前記ハウジング（３）の入力部に接続されたコンバータロックアップクラッチ（７）の出力部（２４）に接続されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の流体トルクコンバータ（１）。

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