JP6542220B2 - トルクを伝達する装置 - Google Patents

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Description

本発明は、トルクを伝達する装置に関する。特に本発明は、自動車のパワートレーンに使用するための、統合された流体力学コンバータクラッチに関する。
自動車のパワートレーンにおいて、駆動エンジンとトランスミッションとの間にトルクを伝達する装置が使用される。これにより、一方では、特にトルクフローの生成または遮断によって、パワートレーンとトランスミッションとの間のトルクフローを制御することができ、他方では、回動運動の不均一性を減衰または解消することができる。１つの変化態様では、トルクを伝達するために、流体力学トルクコンバータが使用される。流体力学コンバータは、ポンプインペラとタービンランナとを備える。ポンプインペラとタービンランナとは、流体により流体力学的に相互に連結されている。コンバータによって伝達されるトルクの高さは、ポンプインペラの回転数とタービンランナの回転数との間の差に依存してよい。流体力学コンバータにより、トランスミッション側の回転数がゼロに低下するときに、自動車の駆動エンジンが停止することを阻止することができる。駆動エンジンは、内燃機関、特に往復動機関を含んでよい。
前述の装置の入力側または出力側の回動運動の不均一性は、様々な公知のエレメントによって低減することができ、または入力側と出力側との間で不均一性を分離することができる。たとえば、遠心力振り子が、装置の回転するエレメントと結合されてよい。遠心力振り子は、振り子フランジを備え、振り子フランジに、振り子質量体が、回動平面上で摺動可能に取り付けられている。振り子フランジの回動運動が加速または減速されると、振り子質量体は、半径方向内向きまたは半径方向外向きへ変向され、これにより、エネルギを吸収するまたは放出することができるので、回動運動の加速または減速に対抗する作用が生じる。遠心力振り子は、特にねじり振動を解消するのに使用される。
本発明の課題は、改善され統合された、トルクを伝達する装置を提供することである。この課題は、本発明によれば、独立請求項の特徴部に記載の構成を有する装置により解決される。従属請求項には、好適な実施の形態が記載されている。
本発明に係る、入力側と出力側との間でトルクを伝達する装置は、入力側と結合されたポンプインペラと、流体により流体力学的にポンプインペラと連結されたタービンランナと、を有する流体力学コンバータと、タービンランナを出力側と連結するスプリングダンパと、別の複数のエレメントの１つとトルク接続式に結合された遠心力振り子と、を備える。入力側と出力側との間のトルク伝達経路には、単一のスプリングダンパが配置されている。
１つを超えないスプリングダンパの設置により、装置をコンパクトで効率的に設計することができる。統合された装置は、存在する構造スペースを良好に利用し、様々な用途に、特に様々な自動車のパワートレーンに使用可能であってよい。装置の複雑性を少なくできるので、高い信頼性または長い耐用期間を得ることができる。
１つの実施の形態では、遠心力振り子は、出力側と固く結合されている。この実施の形態では、トルクは、入力側からまず流体力学コンバータを通り、次いで、振り子フランジに至る前にスプリングダンパを通して案内される。これにより、振り子フランジは、スプリングダンパに起因する振動の解消に役立つ。さらに、トルクを伝達する装置のコンパクトな構造を促進することができる。
別の１つの実施の形態では、装置は、タービンランナとスプリングダンパと遠心力振り子と流体とを収容するケースをさらに備える。こうすると、流体は、ポンプインペラとタービンランナとを流体力学的に連結する他に、遠心力振り子またはスプリングダンパの潤滑、洗浄または冷却にも流体を使用することができる。ケースにより、装置のエレメントを改善した形で包含することができ、これにより、装置の改善された取扱いが得られる。
１つの実施の形態では、スプリングダンパは、湾曲コイルばねを有する。湾曲コイルばねは、回動軸線を中心に所定の周に沿って延在しており、真っ直ぐなばねを有するスプリングダンパに対して、入力側と出力側との間の極めて大きな回動角度を許容することができる。
湾曲コイルばねに対して、タービンランナおよび出力側に対して回動可能に支持されている、半径方向外側の保持エレメントを設けてもよい。湾曲コイルばねは、保持エレメントによって、半径方向の出力側に支持することができ、この場合、特に高い回転数で、高められた半径方向圧着力により、所望の減衰効果が生じ得る。タービンランナおよび出力側に関する保持エレメントの自由な支持により、保持エレメントは、湾曲コイルばねの運動に、改善された形で追随することができる。湾曲コイルばねのばね特性は、そうして改善された形で利用可能であってよい。
１つの実施の形態では、スプリングダンパは、遠心力振り子の振り子質量体の半径方向内側に配置されている。この場合、スプリングダンパは、特に流体力学コンバータの半径方向内側領域に適合することができる。これにより、存在する構造スペースを改善された形で利用することができる。
１つの別の変化態様では、スプリングダンパは、遠心力振り子の振り子質量体の半径方向外側に配置されている。この場合、スプリングダンパは、流体力学コンバータの半径方向外側領域に適合することができるので、この変化態様でも、存在する構造スペースの良好な利用を達成することができる。
１つの別の好適な実施の形態では、振り子フランジとスプリングダンパとは、軸方向で相互に整合している。振り子フランジを通る出力側へのスプリングダンパの力伝達を、これによって簡易化することができる。
好適には、ポンプインペラとタービンランナとを固く連結する制御可能な摩擦クラッチがさらに設けられている。ポンプインペラの回転数とタービンランナの回転数とが相互にわずかにしか異ならないとき、そうして摩擦クラッチの接続により、トルクを伝達する装置全体の作用効率を高めることができる。
次に、本発明を、添付の図面に基づいてさらに具体的に記載する。
入力側と出力側との間の力伝達経路に単一のスプリングダンパを有する、トルクを伝達する装置の１つの実施の形態を示す概略図である。 入力側と出力側との間の力伝達経路に単一のスプリングダンパを有する、トルクを伝達する装置の１つの実施の形態を示す概略図である。 入力側と出力側との間の力伝達経路に単一のスプリングダンパを有する、トルクを伝達する装置の１つの実施の形態を示す概略図である。 入力側と出力側との間の力伝達経路に単一のスプリングダンパを有する、トルクを伝達する装置の１つの実施の形態を示す概略図である。 入力側と出力側との間の力伝達経路に単一のスプリングダンパを有する、トルクを伝達する装置の１つの実施の形態を示す概略図である。 入力側と出力側との間の力伝達経路に単一のスプリングダンパを有する、トルクを伝達する装置の１つの実施の形態を示す概略図である。 入力側と出力側との間の力伝達経路に単一のスプリングダンパを有する、トルクを伝達する装置の１つの実施の形態を示す概略図である。 入力側と出力側との間の力伝達経路に単一のスプリングダンパを有する、トルクを伝達する装置の１つの実施の形態を示す概略図である。
図１には、入力側１０５と出力側１１０との間でトルクを伝達する装置１００が第１の実施の形態で示されている。この第１の実施の形態では、トルクの伝達は、入力側１０５から出力側１１０へ向かう方向に制限されず、むしろ逆方向へのトルクの伝達を行うこともできる。その意味において、入力側および出力側の符号を逆にして割り当ててもよい。
入力側１０５および出力側１１０は、共通の１本の回動軸線１１５を中心に回動可能に支持されている。装置１００は、流体力学コンバータ１２０と、スプリングダンパ１２５と、遠心力振り子１３０とを備える。流体力学コンバータ１２０は、ポンプインペラ１３５を備え、ポンプインペラ１３５は、入力側１０５と固く結合されている。図示の好適な実施の形態では、ポンプインペラ１３５は、ケース１４０に取り付けられているか、またはケース１４０と一体的に構成されている。ケース１４０は、残りの構成要素、特にスプリングダンパ１２５および遠心力振り子１３０を収容するように調整されている。別の実施の形態では、ケース１４０は、ポンプインペラ１３５とタービンランナ１４５のみを収容することができる。流体力学コンバータ１２０のタービンランナ１４５は、液圧流体１５０により、流体力学的にタービンランナ１４５と連結可能である。流体１５０は、ポンプインペラ１３５とタービンランナ１４５との間の流量により、トルクの伝達を及ぼすことができる。さらに、流体１５０は、スプリングダンパ１２５または遠心力振り子１３０の周りを流れるか、あるいはスプリングダンパ１２５または遠心力振り子１３０を通流することができ、その際、冷却効果、洗浄効果または潤滑効果を利用することができる。好適な実施の形態では、さらに、ポンプインペラ１３５とタービンランナ１４５とを固く連結する制御可能な摩擦クラッチ１５５が設けられている。タービンランナ１４５は、その半径方向内側で、好適にはハブ１４８、スリーブまたは別の装置によって、出力側１１０に対して半径方向で支持されている。
スプリングダンパ１２５は、回動軸線１１５を中心とする所定の周の領域に配置された弾性エレメント１６０を備える。弾性エレメント１６０は、図示の実施の形態では、円筒形のコイルばねを備える。コイルばねは、第１の軸方向端部で、タービンランナ１４５と固く連結された中間フランジ１６５に当接し、これとは反対側の軸方向端部で、遠心力振り子１３０の振り子フランジ１７０に当接する。別の実施の形態では、弾性エレメント１６０は、回動軸線１１５の所定の周に従って延在する湾曲コイルばねを有してよい。振り子フランジ１７０が中間フランジ１６５に対して振り子フランジ１７０の回動方向にまたは回動方向とは逆方向に回動させられる（ねじられる）と、弾性エレメント１６０が圧縮される。図示の実施の形態では、中間フランジ１６５は二重に構成されており、振り子フランジ１７０のそれぞれの軸方向側に１つの中間フランジ１６５が位置する。両方の中間フランジ１６５は、たとえばリベット結合によって、相互に固く結合されている。好適には、弾性エレメント１６０を半径方向で支持するために、半径方向外側で、中間フランジ１６５の少なくとも１つに、保持エレメント３０５が形成されている。
遠心力振り子１３０は、さらに振り子質量体１７５を備える。振り子質量体１７５は、本実施の形態では、２つの振り子エレメント１８０によって形成されている。振り子エレメント１８０は、振り子フランジ１７０のそれぞれ異なる軸方向側に位置し、相互に固く結合されている。振り子質量体１７５は、回動軸線１１５を中心とする回動平面上で摺動可能に振り子フランジ１７０に取り付けられている。
図１に示した実施の形態では、スプリングダンパ１２５は、遠心力振り子１３０の振り子質量体１７５の半径方向内側に配置されている。好適には、振り子フランジ１７０とスプリングダンパ１２５とは、軸方向で相互に整合しているので、振り子フランジ１７０は、回転平面上で延在するように構成されてよい。
図２〜図８に関して以下に記載されるトルクを伝達する装置１００の実施の形態は、図１に関して上述したエレメントを用いる。格別の断りがない限り、変更または詳細を相応に適用することができる。一般に、図１〜図８に示した実施の形態の特徴は、相互に組み合わせることができる。以下では、装置１００の別の実施の形態において相違する構造の特徴のみをより具体的に説明する。
図２には、装置１００が第２の実施の形態で示されている。第２の実施の形態では、振り子フランジ１７０は、同様に半径方向で真っ直ぐに形成されているが、ただしスプリングダンパ１２５と振り子フランジ１７０の振り子質量体１７５との間で軸方向のずれが存在する。スプリングダンパ１２５の弾性エレメント１６０に対する第１の軸方向の当接部は、補助フランジ１６５として、振り子フランジ１７０から外へ軸方向に曲げられてよい。弾性エレメント１６０に対する第２の軸方向の当接エレメントは、好適には、弾性エレメント１６０の半径方向内側で流体力学コンバータ１２０のタービンランナ１４５と固く結合された補助フランジ１６５によって形成される。別の補助フランジ１６５が、弾性エレメント１６０を半径方向外側で支持するために設けられてよい。これらの補助フランジ１６５は、好適には、相互にリベット結合されているか、または相互に一体的に構成されている。好適には、スプリングダンパ１２５は、流体力学コンバータ１２０の半径方向内側の領域において、軸方向で振り子フランジ１７０とタービンランナ１４５との間に適合している。
図３には、装置１００が第３の実施の形態で示されている。図２に示した実施の形態とは異なり、第３の実施の形態では、弾性エレメント１６０を半径方向外側で支持する保持エレメント３０５が設けられており、保持エレメント３０５は、回動軸線１１５を中心に回動可能である。特に、保持エレメント３０５は、振り子フランジ１７０にも、タービンランナ１４５またはタービンランナ１４５と結合された補助フランジ１６５にも、取り付けられていない。半径方向で、保持エレメント３０５は、好適には振り子フランジ１７０または振り子フランジ１７０と結合されたハブ３１０に対して支持されている。ハブ３１０の代わりに、スリーブ、軸受または別の装置を設けてもよい。
図４には、装置１００が第４の実施の形態で示されている。第４の実施の形態では、保持エレメント３０５を半径方向で支持する別のハブ４０５が設けられている。ハブ４０５は、弾性エレメント１６０と軸方向で整合して構成されている。ハブ４０５の代わりに、スリーブ、軸受または別の装置を使用してもよい。弾性エレメント１６０に軸方向で当接する補助フランジ１６５と、タービンランナ１４５の半径方向内側の区分とは、それぞれ異なる軸方向側でハブ３１０に当接し、好適にはこれと力接続（力が伝達されるような接続）式に結合されている。
図５には、装置１００が第５の実施の形態で示されている。第５の実施の形態では、スプリングダンパ１２５は、遠心力振り子１３０の振り子質量体１７５の半径方向外側に配置されている。振り子フランジ１７０は、半径方向外側の領域で軸方向に曲げられていて、この領域で、弾性エレメント１６０の軸方向端部に当接する。保持エレメント３０５は、好適にはタービンランナ１４５の半径方向外側の領域に取り付けられるか、または成形されていて、制御可能な摩擦クラッチ１５５と一体的に構成されてよい。好適には、弾性エレメント１６０を支持する保持エレメント３０５は、半径方向外側に設置されている。
図６には、装置１００が第６の実施の形態で示されている。図５の第５の実施の形態とは異なり、第６の実施の形態では、保持エレメント３０５は、遠心力振り子１３０の振り子フランジ１７０に取り付けられているか、または形成されている。スプリングダンパ１２５の弾性エレメント１６０に軸方向に当接するために、タービンランナ１４５と結合された伝達エレメント６０５が設けられてよい。伝達エレメント６０５は、特にタービンランナ１４５と一体的に構成されてもよく、たとえば外へ軸方向に曲げられてもよい。
図７には、装置１００が第７の実施の形態で示されている。第５および第６の実施の形態とは異なり、第７の実施の形態では、振り子フランジ１７０とスプリングダンパ１２５とが相互に整合している。好適には、弾性エレメント１６０は、振り子フランジ１７０の所定の区分に軸方向で当接する。別の軸方向の当接部は、半径方向内向きへ延在し、好適には出力側１１０に対して半径方向に支持された伝達フランジ７０５によって形成されている。タービンランナ１４５と伝達フランジ７０５との間の力伝達は、好適には弾性エレメント１６０の半径方向外側で伝達エレメント６０５によって行われる。伝達エレメント６０５と伝達フランジ７０５とは、力接続式に内外に係合してもよいし、または他の何らかの形で力接続式に相互に結合されてもよい。図示の好適な実施の形態では、追加的な補助フランジ１６５が設けられており、補助フランジ１６５は、弾性エレメント１６０の半径方向外側の領域で、伝達フランジ７０５に軸方向で対向する。好適には、伝達フランジ７０５に、場合によっては補助フランジ１６５にも、弾性エレメント１６０を半径方向外側で支持する設置部が設けられている。
図８には、装置１００が第８の実施の形態で示されている。第２〜第４の実施の形態と同様に、スプリングダンパ１２５は、振り子質量体１７５の領域の半径方向内側に配置されている。弾性エレメント１６０を半径方向外側で支持する保持エレメント３０５が、遠心力振り子１３０の振り子フランジ１７０に力接続式に、たとえばリベットによって取り付けられている。弾性エレメント１６０に軸方向に当接する補助フランジ１６５は、好適には、弾性エレメント１６０の半径方向内側で、力接続式にタービンランナ１４５と結合されている。
１００ トルクを伝達する装置
１０５ 入力側
１１０ 出力側
１１５ 回動軸線
１２０ 流体力学コンバータ
１２５ スプリングダンパ
１３０ 遠心力振り子
１３５ ポンプインペラ
１４０ ケース
１４５ タービンランナ
１４８ ハブ
１５０ 液圧流体
１５５ 摩擦クラッチ
１６０ 弾性エレメント
１６５ 中間フランジ
１７０ 振り子フランジ
１７５ 振り子質量体
１８０ 振り子エレメント
３０５ 保持エレメント
４０５ ハブ
６０５ 伝達エレメント
７０５ 伝達フランジ

Claims (8)

  1. 入力側（１０５）と出力側（１１０）との間でトルクを伝達する装置（１００）であって、
    前記入力側（１０５）と結合されたポンプインペラ（１３５）と、流体（１５０）により流体力学的に前記ポンプインペラ（１３５）と連結されたタービンランナ（１４５）と、を有する流体力学コンバータ（１２０）と、
    前記タービンランナ（１４５）を前記出力側（１１０）と連結するスプリングダンパ（１２５）と、
    前記スプリングダンパ（１２５）に連結された遠心力振り子（１３０）であって、振り子フランジ（１７０）に移動可能に取り付けられた振り子質量体（１７５）を有する遠心力振り子（１３０）と、
    を備え、
    前記入力側（１０５）と前記出力側（１１０）との間のトルク伝達経路に単一のスプリングダンパ（１２５）が配置されており、
    前記タービンランナ（１４５）の半径方向外側に連結された制御可能な摩擦クラッチであって、前記ポンプインペラ（１３５）を前記タービンランナ（１４５）と固く連結するように構成された摩擦クラッチと、を更に備える
    ことを特徴とする、トルクを伝達する装置。
  2. 前記遠心力振り子（１３０）は、前記出力側（１１０）と固く結合されている、請求項１記載の装置。
  3. 前記タービンランナ（１４５）と前記スプリングダンパ（１２５）と前記遠心力振り子（１３０）と前記流体（１５０）とを収容するケース（１４０）をさらに備える、請求項１または２記載の装置。
  4. 前記スプリングダンパ（１２５）は、湾曲コイルばねを有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
  5. 前記湾曲コイルばねに対する半径方向外側の保持エレメント（３０５）をさらに備え、該保持エレメント（３０５）は、前記タービンランナ（１４５）および前記出力側（１１０）に対して回動可能に支持されている、請求項３記載の装置。
  6. 前記スプリングダンパ（１２５）は、前記遠心力振り子（１３０）の振り子質量体（１７５）の半径方向内側に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
  7. 前記スプリングダンパ（１２５）は、前記遠心力振り子（１３０）の振り子質量体（１７５）の半径方向外側に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
  8. 前記振り子フランジ（１７０）と前記スプリングダンパ（１２５）とは、前記振り子フランジ（１７０）と前記スプリングダンパ（１２５）との間で軸方向のずれが存在しないように配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
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