JP6498196B2 - 摩擦クラッチを作動させるランプシステム - Google Patents

Description

本発明は、摩擦クラッチ、特に湿式または乾式の多板クラッチを作動させるランプシステムであって、多板クラッチによって、ランプシステムの軸方向延在長さが変化することにより摩擦クラッチを開放かつ／または閉鎖することができ、これにより、自動車エンジンの駆動軸が、自動車トランスミッションの少なくとも１つのトランスミッション入力軸と連結される、ランプシステムに関する。

独国特許出願公開第１０２０１００４８８２７号明細書によると、自動車エンジンの駆動軸を自動車トランスミッションのトランスミッション入力軸と連結するための湿式多板クラッチが知られている。この多板クラッチでは、ランプ機構を有するパイロットクラッチが設けられており、これにより、摩擦クラッチの閉鎖状態で圧着力の増大が達成される。

構造的にわずかな手間で摩擦クラッチを確実に閉鎖できるようにする絶え間ない要求が存在する。

本発明の課題は、構造的にわずかな手間で摩擦クラッチを確実に閉鎖することを可能にする構成手段を示すことである。

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴部に記載の構成を有するランプシステムにより解決される。本発明の好適な実施の形態は、従属請求項に記載されており、従属請求項に記載の好適な実施の形態は、それぞれ単独でも、または組み合わせても、本発明の態様を成している。

本発明によれば、自動車エンジンの駆動軸を少なくとも１本のトランスミッション入力軸と連結するための摩擦クラッチ、特に湿式または乾式の多板クラッチを作動させるランプシステムは、作動モーメントを導入するための入力ランプと、摩擦クラッチを開放するかつ／または閉鎖するための、入力ランプに対して相対回動可能な出力ランプと、所定の出発位置へ入力ランプに対して相対的に出力ランプを回動させるための、入力ランプおよび出力ランプと結合された、板ばねとして構成された戻しばねと、を備え、出力ランプに伝達されるトルクの少なくとも一部が、戻しばねを介して伝達可能であり、戻しばねは、入力ランプのトルク導入位置と出力ランプのトルク導出位置との間で、ほぼ接線方向に延在していて、かつ当ランプシステムの半径方向平面に対して所定の設置角度で斜めに延在しており、戻しばねは、ランプシステムの軸方向延在長さの増大時に出力ランプにおける作動力の増大を可能にする。

板ばねとして構成された戻しばねは、出発位置へ出力ランプに対する入力ランプの所定の相対位置を動かすためだけではなく、摩擦クラッチに導入される作動モーメントの少なくとも一部を伝達するためにも用いられる。この場合、摩擦クラッチの摩擦ライニングの摩耗領域を介して、入力ランプに対して相対的な、出力ランプの、入力ランプから離れる方に向いた圧着面の軸方向移動距離と、これにより半径方向平面に対する戻しばねの設置角度とが変化するという認識が利用される。圧着面の軸方向の往復移動距離は、ランプシステムの軸方向延伸長さの変化に相当する。設置角度の増減により、斜めに作動させられるトグルリンクの態様で、戻しばねにおける力の比が変化するので、戻しばねの長手方向に延在する力の割合が変化する。これに応じて、戻しばねの、力伝達方向で出力側の端部で、ランプシステムの軸方向に向いている力の割合が変化するので、摩擦ライニングの摩耗状態に対応する圧着面の往復移動距離に依存して、戻しばねにより、相応に増大する軸方向力を形成することができる。これにより、摩擦クラッチの閉鎖状態で、戻しばねの、摩耗に基づいて増大する戻し力が少なくとも部分的に補整される。これにより、摩擦ライニングの摩耗領域を介して、ランプシステムの圧着力および／または摩擦クラッチを作動させるための必要な作動力を比較的狭い変動幅内に維持することができ、特にほぼ一定である。

これにより、ランプシステムは、特に、内燃機関をハイブリッド車両のパワートレーンに連結することができる摩擦クラッチに使用することができる。このような「ｅクラッチ」とも称される摩擦クラッチは、内燃機関を電気機械およびパワートレーンと接続するロータ組込み式のクラッチであってよい。この場合、ｅクラッチは、電気機械のロータと一緒に回転するか、かつ／または内燃機関を電気機械のロータと連結することができる。内燃機関を始動させるために、電気機械を使用することができる。既に電気式に走行している場合、電気機械は、内燃機関のエンジン始動時点で、実際に供給されるモーメントを内燃機関の始動モーメントの分だけ増大させることができ、この場合、同時にｅクラッチを閉鎖することができる。これにより、内燃機関を始動させるために、電気機械から内燃機関へのトルクの流れを形成することができる。この場合、特にｅクラッチの伝達可能なモーメントを、始動モーメントに合わせて極めて精密に調整することができ、このため、自動車に縦加速度が生じない。戻しばねの力伝達量の変化によって、摩擦ライニングの摩耗時に増大する戻しばねの戻し力を補整することにより、ｅクラッチから伝達すべきトルクは、摩擦ライニングの摩耗とはほぼ無関係となりうるので、パワートレーンとの内燃機関の接続および／またはパワートレーンからの内燃機関の切断を、極めて快適かつほとんど感じられることなしに行うことができる。斜めに摩擦平面に対して接線方向に延在する戻しばねをトルク伝達のためにも使用することによって、摩擦ライニングの摩耗時に弱まる圧着力を、戻しばねを介して導入されるトルクの力方向の変化により少なくとも補整することができるので、構造的にわずかな手間で摩擦クラッチの確実な閉鎖が可能になる。この場合、特に同時に、ハイブリッド自動車のパワートレーンとの内燃機関の特に快適な連結が可能になる。

ランプシステムの構造的な構成に応じて、戻しばねに、圧縮荷重または引張り荷重を掛けることができる。トルク伝達のために戻しばねに圧縮荷重を掛ける場合、板ばねとして構成された戻しばねに、座屈力を下回りかつ板ばねの長手方向に延在する所定の力まで曲げ荷重を掛けることができる。特に、とりわけ周方向で好適には共通の公称半径において均等に分配された複数の戻しばねが設けられているので、個々の戻しばねに作用する力を低減することができる。戻しばねは、特にほぼ接線方向に延在していて、半径方向平面に対する設置角度により、軸方向の所定の区分をブリッジする。戻しばねは、所定の割合で半径方向に延在していてもよく、この場合、特に戻しばねの長手方向延伸長さの割合は、接線方向で、半径方向よりも極めて大きくなっている。戻しばねは、特に重ねて配置された複数のばね層を有し、ばね層は、特にそれぞれ１枚の鋼薄板から製造されている。複数のばね層は、たとえば相互にリベット留めされてよい。特に、戻しばねは、たとえばばね層に形成された条溝により補強され、相応に座屈しにくく構成されている。ランプシステムを作動させるために、好適には軸方向で定位置の入力ランプが、特に周方向で回動不能な出力ランプに対して相対的に回動することができる。そのために、前制御エレメントにより、相応のトルクをランプシステムに導入することができる。たとえば、渦電流ブレーキにより、ハイブリッド車両の電気機械によって生成されるトルクを導入することができる。導入されるトルクは、直接に入力ランプに作用するか、または間接に、とりわけ、たとえば遊星歯車伝動装置によるトルク変換後に、入力ランプに伝達することができる。ランプシステムは、摩擦クラッチを閉鎖かつ／または開放する作動エレメントとして構成されてよく、特に、出力ランプの、入力ランプから離れた方に向いた圧着面は、摩擦クラッチの摩擦ライニングに作用することができる。出力ランプは、これにより既に摩擦クラッチの圧着板および／または鋼ディスクを形成することができる。摩擦クラッチは、入力部と出力部との間に相前後して設けられた複数の摩擦対偶を有する湿式または乾式多板クラッチとして構成されている。好適には、冷却手段、特に油により、摩擦熱を摩擦クラッチから導出することができるので、摩擦クラッチは、特に湿式多板クラッチとして構成されてよい。入力部および／または出力部は、ディスクキャリアを有してよく、ディスクキャリアに、軸方向に移動可能な多板ディスクが案内されている。それぞれのディスクは、摩擦ライニングを有してもよいし、または鋼ディスクとして構成されてもよい。摩擦クラッチは、出発位置で、作動エレメントを介して作動力が導入されない場合、開放（ノーマルオープン）または閉鎖（ノーマルクローズド）されてよい。

特に、戻しばねは、トルク伝達時に、戻しばねの接線方向の延在により、ランプシステムの軸方向延伸長さの増大時に変化する軸方向の力伝達量であって、ランプシステムの軸方向延在長さの増大時に変化する、出発位置への軸方向の戻しばねの戻し力を補整する力伝達量を供給する。これにより、出力ランプに対する入力ランプの、摩擦クラッチの完全開放状態に相応する相対位置と、摩擦ライニングの摩耗時において、出力ランプに対する入力ランプの、摩擦クラッチの完全閉鎖状態に相応する相対位置との間で、少なくとも１つの部分領域が生じる。そこでは、出力ランプから圧着面を介して及ぼされる圧着力がほぼ一定であってよい。追加的にまたは代替的に、この領域において、ランプシステムの軸方向延伸長さを変化させるのに必要な作動力の推移はほぼ一定であってもよいし、かつ／または摩擦クラッチの摩擦ライニングの摩耗状態とはほぼ無関係であってもよい。これにより、ほぼ摩擦クラッチの耐用期間全体にわたり、ランプシステムを介した摩擦クラッチの特に精密な制御が可能になる。特に、摩擦ライニングの交換後のランプシステムの新たな調整を省くことができる。

好適には、周方向の戻しばねの延在長さ、および／または戻しばねの設置角度、および／または戻しばねのばね強度、および／またはトルク導入位置とトルク導出位置との間の軸方向間隔、および／または出力ランプの、入力ランプから離れる方に向いた圧着面の摩擦値が、ランプシステムの延伸長さの増大時における戻しばねの戻し力の増大を補整するために選択されている。これらのパラメータにより、戻しばねの力伝達量および戻しばねの戻し力の適切な推移を調整することができる。

特に好適には、入力ランプは、少なくとも１つの軸受エレメント、特に球を介して、出力ランプに対して間隔を置いている。これにより、ランプシステムは、内側摩擦がわずかなボールランプシステムとして構成することができる。軸受エレメントにより、特に出力ランプは、戻しばねが容易に軸方向で入力ランプと出力ランプとの間に位置決めできる限り、入力ランプに対して間隔を置いていてよい。これにより、戻しばねは、容易に入力ランプおよび出力ランプと結合することができ、その際、所要スペースが著しく増大することはない。さらに、戻しばねを、入力ランプおよび／または出力ランプにおける、戻しばねのために設けられた凹部に沈み込んで収容する必要がない。

特に、入力ランプは、ランプシステムを軸受に支持するための支持部を有し、戻しばねは、トルク導入位置を形成するために支持部と結合されている。これにより、入力ランプのランプをも形成する、入力ランプの面との直接の結合は不要である。これにより、入力ランプの相応のより大きな部分を、出力ランプの支持のために利用することができる。戻しばねに対して、特に相応のより大きな半径領域で、トルク導入位置を設けることができるので、さらに構造的な自由度が得られる。

好適には、支持部は、入力ランプに作動モーメントを伝達するための遊星歯車伝動装置の遊星キャリアである。遊星歯車伝動装置によってトルク変換を行うことができるので、たとえばより小さなトルクを、入力ランプに作用するより大きなトルクに変換することができる。入力ランプのランプは、遊星歯車伝動装置の遊星キャリアと相対回動不能に結合することができるので、戻しばねも、容易に遊星キャリアと結合することができる。

さらに本発明は、自動車エンジンの駆動軸を少なくとも１本のトランスミッション入力軸と連結するための摩擦クラッチ、特に湿式または乾式の多板クラッチに関し、トルクを導入するための、駆動軸と連結可能な入力部、特に入力ディスクキャリアと、トルクを導出するための、トランスミッション入力軸と連結可能な出力部、特に出力ディスクキャリアと、を備え、入力部は、少なくとも１つの摩耗を伴う摩擦ライニングを介して出力部に圧着可能であり、軸方向延在長さの変化により、出力部を入力部に摩擦結合式に圧着する、前述のように形成されかつ改良されてよいランプシステムをさらに備える。斜めに半径方向面に対して接線方向に延在している戻しばねをランプシステムにおいてトルク伝達のためにも使用することにより、摩擦ライニングの摩耗時に弱まる圧着力を、戻しばねを介して導入されるトルクの力方向の変向により少なくとも補整することができるので、構造的にわずかな手間で摩擦クラッチの確実な閉鎖が可能になり、特に、同時にハイブリッド自動車のパワートレーンとの内燃機関の特に快適な連結が可能になる。

特に、摩擦ライニングの非摩耗時における当摩擦クラッチの閉鎖状態と摩擦ライニングの摩耗時における摩擦クラッチの閉鎖状態との間で、戻しばねの戻し力がほぼ一定である。これにより、出力ランプに対する入力ランプの、摩擦ライニングの非摩耗時における摩擦クラッチの閉鎖状態に相応する相対位置と、出力ランプに対する入力ランプの、摩擦ライニングの摩耗時における摩擦クラッチの閉鎖状態に相応する相対位置との間で、少なくとも１つの部分領域が生じ、そこでは、出力ランプから圧着面を介して及ぼされる圧着力がほぼ一定であってよい。追加的にまたは代替的に、この領域において、ランプシステムの軸方向延伸長さを変化させるのに必要な作動力の推移はほぼ一定であってもよいし、かつ／または摩擦クラッチの摩擦ライニングの摩耗状態とはほぼ無関係であってもよい。これにより、摩擦クラッチの耐用期間のほぼ全体にわたり、ランプシステムを介した摩擦クラッチの特に精密な制御が可能になる。特に、摩擦ライニングの交換後のランプシステムの新たな調整を省くことができる。

好適には、戻しばねは、摩擦ライニングの非摩耗時において、摩擦クラッチの閉鎖状態で定格戻し力を供給し、戻しばねは、トルク伝達時に、戻しばねの接線方向の延在により、ランプシステムの軸方向延伸長さの、摩耗に基づく増大時に、摩擦ライニングの摩耗により変化する軸方向の力伝達量であって、ランプシステムの軸方向延在長さの、摩耗に基づく増大時に変化する定格戻し力の変化をほぼ補整する力伝達量を供給する。これにより、定格戻し力は、摩擦ライニングの摩耗状態にほぼ無関係になりうる。特に、ランプシステムおよび摩擦クラッチに導入される作動力は、定格戻し力に対して設計されてよく、その際、追加的な、極めて大きな、不要な安全要因を設ける必要はない。これにより、作動力の不要な過剰設定を回避することができる。

以下に、本発明を、好適な実施の形態に基づいて、添付の図面につき具体的に説明する。以下に記載される特徴は、それぞれ単独でも組み合わせても、本発明の一態様を成している。

クラッチユニットの概略断面図である。 図１のクラッチユニット用のランプシステムの概略断面図である。

図１に示すクラッチユニット１０は、乾式多板クラッチとして構成された摩擦クラッチ１２を備える。摩擦クラッチ１２は、ランプシステム１４によって開放または閉鎖することができ、これにより、内燃機関として構成された自動車エンジンの駆動軸１６と、自動車トランスミッションの、摩擦クラッチ１２の出力部１８を介して接続可能なトランスミッション入力軸との間のトルクの流れが分離または形成される。出力部１８は、同時に、自動車を駆動するための電気機械のロータの一部であってよい。これにより、特に渦電流ブレーキ２０によって、電気機械から出力部１８を介して供給されるトルクの一部を分岐することができる。渦電流ブレーキ２０は、遊星歯車伝動装置２４の太陽歯車２２と相対回動不能に（つまり一緒に回転するように）結合されている。遊星歯車伝動装置２４は、太陽歯車２２と噛み合う複数の、特に３つの遊星歯車２６を備え、遊星歯車２６は、遊星キャリア２８に軸支されている。これにより、渦電流ブレーキ２０を介して取り出されるトルクを適切に変換することができる。

図２に示すように、遊星キャリア２８は、ランプシステム１４の、複数部品から成る入力ランプ３０の一部であってよい。入力ランプ３０は、さらに支持部３２を備え、支持部３２を介して、入力ランプ３０およびランプシステム１４は、駆動軸１６に支持された軸受３４に軸支されかつ支持されている。入力ランプ３０を形成するために、遊星キャリア２８は、支持部３２を介してランプエレメント３６と相対回動不能に結合されている。入力ランプ３０の全体は、周方向で回動可能であるが、軸方向で不動に軸支されている。入力ランプ３０のランプエレメント３６に、球として構成された軸受エレメント３８を介して、出力ランプ４０が支持されており、出力ランプ４０は、特に出力部１８と相対回動不能に連結されていて、かつ軸方向に可動である。出力ランプ４０に対する入力ランプ３０の相対回動時、軸方向のランプシステム１４の延在長さが変化するので、出力ランプ４０の、入力ランプ３０から離れる方に向いた圧着面４２が軸方向に変位可能であり、これにより、摩擦クラッチ１２が開放または閉鎖される。

摩擦クラッチ１２の閉鎖状態で、摩擦クラッチの入力部４４は、摩耗を伴う摩擦ライニング４６を介して、出力部１８に摩擦結合式に圧着させることができる。入力部４４は、駆動軸１６と相対回動不能に結合されているので、摩擦クラッチ１２の閉鎖状態で、自動車エンジンが出力部１８と連結され、自動車エンジンを始動させるための始動トルクが駆動軸１６を介して自動車エンジンに導入されるか、または、自動車エンジンにより生成されるトルクが駆動軸１６を介して出力部１８に伝達される。出力部１８は、特に分離クラッチを介して、自動車トランスミッションの少なくとも１本のトランスミッション入力軸と連結することができる。

渦電流ブレーキ２０を介してトルクがランプシステム１４に導入されない場合、出力ランプ４０の圧着面からもはや圧着力が摩擦クラッチ１２に導入されることはない。板ばねとして構成された戻しばね４８により、ランプシステム１４は、摩擦クラッチ１２の開放状態に相当する相対位置に戻し回動することができる。図示の実施の形態では、戻しばね４８は、入力ランプ３０のランプエレメント３６に対して半径方向外側で、遊星キャリア２８と出力ランプ４０との、互いに向き合う側に取り付けられている。このため、戻しばね４８は、入力ランプ３０の、遊星キャリア２８との結合位置によって形成されるトルク導入位置と、出力ランプ４０の、出力ランプ４０との結合位置によって形成されるトルク導出位置との間でほぼ接線方向に延在し、遊星キャリア２８を介して導入されるトルクの一部を伝達することができる。戻しばね４８は、ランプシステム１４の半径方向平面に対して所定の設置角度の分だけ斜めに延在しており、摩擦クラッチ１２の閉鎖状態で得られる設置角度は、摩擦ライニング４６の摩耗状態と、摩耗状態に関して増大する圧着面４２の移動距離とに依存して変化する。これにより、戻しばね４８の力伝達量が変化するので、摩擦クラッチ１２の閉鎖状態における、戻しばね４８の、摩耗に基づいて増大する戻し力を補整することができる。

１０ クラッチユニット
１２ 摩擦クラッチ
１４ ランプシステム
１６ 駆動軸
１８ 出力部
２０ 渦電流ブレーキ
２２ 太陽歯車
２４ 遊星歯車伝動装置
２６ 遊星歯車
２８ 遊星キャリア
３０ 入力ランプ
３２ 支持部
３４ 軸受
３６ ランプエレメント
３８ 軸受エレメント
４０ 出口ランプ
４２ 圧着面
４４ 入力部
４６ 摩擦ライニング
４８ 戻しばね

Claims (3)

1. 自動車エンジンの駆動軸（１６）を少なくとも１本のトランスミッション入力軸と連結するための摩擦クラッチ（１２）、特に湿式または乾式の多板クラッチを作動させるランプシステムであって、
   作動モーメントを導入するための入力ランプ（３０）と、
   前記摩擦クラッチ（１２）を開放かつ／または閉鎖するための、前記入力ランプ（３０）に対して相対回動可能な出力ランプ（４０）と、
   所定の出発位置へ前記入力ランプ（３０）に対して相対的に前記出力ランプ（４０）を回動させるための、前記入力ランプ（３０）および前記出力ランプ（４０）と結合された、板ばねとして構成された戻しばね（４８）と、
   を備え、
   前記出力ランプ（４０）に伝達されるトルクの少なくとも一部が、前記戻しばね（４８）を介して伝達可能であり、
   前記戻しばね（４８）は、前記入力ランプ（３０）のトルク導入位置と前記出力ランプ（４０）のトルク導出位置との間で、ほぼ接線方向に延在していて、かつ当該ランプシステム（１４）の半径方向平面に対して所定の設置角度で斜めに延在しており、
   前記戻しばね（４８）は、当該ランプシステム（１４）の軸方向延在長さの増大時に前記出力ランプ（４０）における作動力の増大を可能にし、
   前記入力ランプ（３０）は、当該ランプシステム（１４）を軸受（３４）に支持するための支持部（３２）を有し、前記戻しばね（４８）は、トルク導入位置を形成するために前記支持部（３２）と結合されており、
   前記支持部（３２）は、前記入力ランプ（３０）に作動モーメントを伝達するための遊星歯車伝動装置（２４）の遊星キャリア（２８）である
   ことを特徴とする、ランプシステム。
2. 前記入力ランプ（３０）は、少なくとも１つの軸受エレメント（３８）、特に球を介して、前記出力ランプ（４０）に対して間隔を置いている、請求項１記載のランプシステム。
3. 自動車エンジンの駆動軸（１６）を少なくとも１本のトランスミッション入力軸と連結するための摩擦クラッチ（１２）、特に湿式または乾式の多板クラッチにおいて、
   トルクを導入するための、前記駆動軸（１６）と連結可能な入力部（４４）、特に入力ディスクキャリアと、
   トルクを導出するための、前記トランスミッション入力軸と連結可能な出力部（１８）、特に出力ディスクキャリアと、
   を備え、
   前記入力部（４４）は、少なくとも１つの摩耗を伴う摩擦ライニング（４６）を介して前記出力部（１８）に圧着可能であり、
   軸方向延在長さの変化により、前記出力部（１８）を前記入力部（４４）に摩擦結合式に圧着する、請求項１または２記載のランプシステム（１４）をさらに備えることを特徴とする、摩擦クラッチ。

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