JP6682250B2 - 自動車用のトルク伝達装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車用のトルク伝達装置に関する。
このような装置は、一般に、クランクシャフトに直接または間接的に連結されるように構成されたトルク入力要素と、ギヤボックスの入力シャフトに連結されるように構成されたトルク出力要素と、これらのトルク入力要素と出力要素との間に取り付けられて、前記トルク入力要素と出力要素のいずれか一方の他方に対する相対回転に抗して作用する第1の弾性部材グループとを含んでいる。
トルク伝達装置がLTD(Long Travel Damper:広ねじれ角ダンパ)タイプである場合、この装置は複数対の弾性部材を含み、同一対の弾性部材は、各グループの弾性部材が互いに位相変形するように、位相合わせ部材を介して直列に配置されている。
大きなトルクを減衰可能にするために、上記の装置に第2の弾性部材グループを付加することが知られており、これらの弾性部材は、トルク入力要素とトルク出力要素との間に隙間を伴って第1の弾性部材グループに並列に取り付けられ、特に角度ストロークの終わりに、前記トルク入力要素のうちの1つの回転に抗して有限の角度範囲内で作用するように設計されている。トルク出力要素に対するトルク入力要素の角度ストロークすなわち角度オフセット(αと記す)は、装置を介してトルクがまったく伝達されない休止位置(α=0)に対して決定される。
第2の弾性部材グループは、角度ストロークの終わりに、すなわちトルク出力要素に対するトルク入力要素の(またはその逆の)角度オフセットαが大きい場合に、ダンパ装置の剛性を高めることができる。
文献D1は、並列に配置された2つの弾性部材グループを含み、第2のグループが、トルク出力要素に対するトルク入力要素の(またはその逆の)角度ストロークαの終了時にのみ作用するようにされている、LTDタイプのトルク伝達装置を開示している。
角度オフセットαに応じて装置を介して伝達されるトルクMを定義する関数M=f(α)をグラフ表示すると、第1の線形勾配部分Ka(角度オフセットαが小さい値をとる場合)と、より勾配のきつい第2の線形勾配部分Kb(角度オフセットαが大きい値をとる場合)とを含んでいることが確認される。KaとKbは、それぞれ角度ストロークの開始時と終了時における装置の角方向の剛性である。第1のグループの各対の第1のばねの剛性の蓄積をK1、第1のグループの各対の第2のばねの剛性の蓄積をK2、第2のグループのばねの剛性の蓄積をK3と定義すると、Ka=(K1・K2)/(K1+K2)およびKb=Ka+K3となる。
米国特許第2010/0133063号明細書
本発明は、従来技術のトルク伝達装置に代わる簡単、有効かつ経済的な解決方法を提案する。
このため、本発明が提案するのは、自動車用のトルク伝達装置であって、トルク入力要素と、トルク出力要素と、第1および第2の弾性部材が互いに位相変形するように位相合わせ部材を介して直列に配置された少なくとも1つの第1の弾性部材および少なくとも1つの第2の弾性部材とを含み、位相合わせ部材が、トルク入力要素とトルク出力要素とに対して可動性を有し、第1の弾性部材が、トルク入力要素と位相合わせ部材との間に取り付けられて、位相合わせ部材に対するトルク入力要素の回転に抗して第1の角度範囲内で作用するように設計され、第2の弾性部材が、位相合わせ部材とトルク出力要素との間に取り付けられて、位相合わせ部材に対するトルク出力要素の回転に抗して作用するように設計されている装置において、トルク入力要素と位相合わせ部材との間に周方向の隙間を伴って第1の弾性部材に並列に取り付けられて、位相合わせ部材に対するトルク入力要素の回転に抗して第1の角度範囲未満の第2の角度範囲内で作用するように設計された、少なくとも1つの第3の弾性部材を含んでおり、この第3の弾性部材が、第1および/または第2の弾性部材が配置されるのとは異なる直径上に配置されていることを特徴とする。
1つの実施例では、第3の弾性部材は、第1の弾性部材および第2の弾性部材が配置される直径よりも大きい直径上に位置する。
別の実施例では、第3の弾性部材は、第1の弾性部材および第2の弾性部材が配置される直径よりも小さい直径上に位置する。
好ましくは、第1の弾性部材および第2の弾性部材が同一の直径上に同心に配置される。
好ましくは、装置は、環状カバーの軸方向両側に位置する2個のガイドリングを含んでおり、ガイドリングが、トルク入力要素に属し、環状カバーが、トルク出力要素に属し、あるいはその逆である。
さらに、環状カバーは、脚部がそこから半径方向外側に延びる環状部分を含むことができ、第1および第2の弾性部材が、環状カバーの前記脚部の間に周方向に取り付けられる。
また、第3の弾性部材は、第1の弾性部材と第2の弾性部材の半径方向外側に位置することができる。
この方法により、除去効率が高められる。
このような場合、位相合わせ部材は、少なくとも1つの脚部がそこから半径方向内側に延びる環状部分を含むことができ、第1および第2の弾性部材が、位相合わせ部材の前記脚部の周方向両側に当接する。
特に、位相合わせ部材の環状部分は、第3の弾性部材を収容する役割を果たす少なくとも1つの開口部または切欠きを含むことができる。
第3の弾性部材は、第1の弾性部材と第2の弾性部材の半径方向内側に位置することができる。
この場合、装置は、位相合わせ部材に対して周方向の隙間を伴って取り付けられた補助的な環状カバーを含むことができ、第3の弾性部材が、この補助的なカバーとトルク入力要素との間に取り付けられる。
補助的な環状カバーは、少なくとも1つの脚部がそこから半径方向外側に突出する環状部分を含むことができ、前記脚部は、位相合わせ部材のスロットまたは切欠きに周方向の隙間を伴って係合される。
こうして補助的な環状カバーは、その脚部を位相合わせ部材の切欠きまたはスロットの端部または底部に当接させることによって回転駆動可能にされている。
さらに、位相合わせ部材は、少なくとも1つの脚部がそこから半径方向外側に延びる環状部分を含むことができ、第1および第2の弾性部材が、位相合わせ部材の前記脚部の周方向両側に当接し、補助的な環状カバーの脚部が係合されるスロットまたは切欠きが、位相合わせ部材の環状部分に設けられる。
装置は、補助的な環状カバーの両側に取り付けられて、前記補助的な環状カバーに対して旋回可能な2個の補助的なガイドリングを含むことができ、補助的なガイドリングが、トルク入力要素に回転式に連結される。
この場合、トルク出力要素またはトルク入力要素は、ギヤボックスの入力シャフトに連結されるように構成された、環状溝を有する内側ハブを含むことができ、この環状溝に、補助的なガイドリング、補助的なカバーおよび/または第3の弾性部材が少なくとも部分的に収容される。
さらに、位相合わせ部材には振り子式ダンパ手段を取り付けることができる。
本発明は、少なくとも1つの上記のタイプの装置を含むことを特徴とする自動車用の油圧トルクコンバータにも関する。
本発明は、添付図面を参照しながら限定的ではなく例として示された以下の説明を読めば、いっそう理解され、本発明の他の細部、特徴および長所が明らかになるであろう。
本発明によるトルク伝達装置を備えたトルクコンバータを示す概略図である。 図2から図9は、本発明による第1の実施形態を示す図であり、具体的には、図2は、この装置の斜視図である。 装置の分解組立斜視図である。 装置の分解組立斜視図である。 装置の一部を詳細に示す図である。 装置の軸方向の片側断面図である。 装置の動作を示す概略図である。 装置の動作を示す概略図である。 トルク入力要素と位相合わせ部材との間の角度オフセットαに応じて、装置を介して伝達されるトルクMを決定する関数M=f(α)を示すグラフである。 図10から図14は、本発明による第2の実施形態を示す図であり、具体的には、図10は、この装置の斜視図である。 装置の分解組立斜視図である。 装置の一部を詳細に示す斜視図である。 補助的なガイドリング、補助的なカバー、第3の弾性部材を示す斜視図である。 装置の軸方向断面図である。
図1に、本発明による油圧トルクコンバータを概略的かつ部分的に示した。このコンバータは、自動車の内燃機関の出力シャフトたとえばクランクシャフト1のトルクをギヤボックスの入力シャフト2に伝達することができる。
トルクコンバータは、一般に、ステータ5を介してタービンランナ4を流体動力学的に駆動可能なポンプインペラ3を含んでいる。
ポンプインペラ3は、クランクシャフト1に連結され、タービンランナ4は、タービンハブ6(図2)に連結され、タービンハブ自体が、2個のガイドリング7(参照符号7aと7b)に連結されている。
図2からよく分かるように、ガイドリング7bとタービンハブ6は、ギヤボックスの入力シャフト2に連結されるように構成された中央スプラインハブ8の周囲に回転式に取り付けられる。
ガイドリング7aは、タービンハブ6の周囲に取り付けられ、ピン6aを介してタービンハブに固定される。2個のガイドリング7aと7bは半径方向に延びており、たとえば圧縮コイルばねである第1の弾性部材10aと第2の弾性部材10bとを特に収容するための内部スペース9(図6)を、双方の間に画定している。
ガイドリング7bは、その半径方向外縁部に、ガイドリング7aに向かって延びて、このガイドリングに固定される円筒形のリム11を含む。
円筒形のリム11の自由端は、ガイドリング7aの孔14を貫通して軸方向に延びる舌片13を含んでいる。ガイドリング7aの外縁部に舌片13をリベット締めし、このガイドリングに溶接して、2個のガイドリング7a、7bを固定することができる。
ガイドリング7a、7bは、一般に、弾性部材10a、10bを収容するための開口部15を含んでいる。
スプラインハブ18は、ガイドリング7bの背面に同じくリベット締めにより固定される。このスプラインハブ18は、ガイドリング7bの前記背面に固定される半径方向の部分19と、この半径方向の部分19の半径方向外縁部から後方に延びる円筒形のスプラインリム20とを含んでいる。
クラッチ21(図1)は、所定の動作段階で、ポンプインペラ3とタービンランナ4とを介在させずにクランクシャフト1のトルクをガイドリング7に伝達することができる。このクラッチ21は、クランクシャフト1に連結された入力要素22と、スプラインハブ18を有する出力要素23とを含んでいる。
半径方向に延びる環状カバー24は、内部スペースに取り付けられ、リベットを介して中央ハブ8に固定される。
図5からよく分かるように、環状カバー24は、半径方向内側の環状部分25を含み、この環状部分から、たとえば全部で3個の脚部26(図3)が半径方向外側に延びている。各々の脚部26は、互いに対して、また半径方向に対して傾斜した2個の対向面27(図3)を含み、これらの対向面は、弾性部材10a、10bを支持する役割を果たす。各々の脚部26の外縁部にはその周方向両側に、2個の係止部28が延びている。
弾性部材10a、10bは、環状カバー24とガイドリング7a、7bとの間に周方向に取り付けられている。この実施例では、弾性部材が同一の直径上に同心に配置されている。
より具体的には、弾性部材10a、10bは、対になって配置されている。同一対の弾性部材は、弾性部材10a、10bが互いに位相変形するように、共通の位相合わせ部材29を介して直列に配置されている。図示された実施例では、トルクコンバータが3対の弾性部材10a、10bを含んでいる。
このようにして、弾性部材10a、10bの各対において、環状カバー24に対するガイドリング7a、7bの回転方向に応じて、弾性部材の一方(たとえば10a)が、一方では、ガイドリング7a、7bの開口部15の対応する端部に、他方では、位相合わせ部材29に当接するように構成される。その場合、他方の弾性部材(たとえば10b)は、一方では位相合わせ部材29に、他方では、環状カバー24の対応する脚部26の片面27に当接するように構成される。
位相合わせ部材29は、外側の環状部分30を含み、この環状部分から、ここでは全部で3個の脚部31が半径方向内側に延びている。各々の脚部31は、互いに対して、また半径方向に対して傾斜した2個の対向面32を含み、これらの対向面が、弾性部材10a、10bを支持する役割を果たす。各々の脚部31の周方向両側には、ショルダを形成する2つの係止ゾーン33が延びている。
環状カバー24の脚部26の係止部28は、位相合わせ部材29の支持部31の係止ゾーン33にそれぞれ当接することができる。
係止部28と係止ゾーン33は、弾性部材10a、10bの圧縮を制限するように、またこれがコイルばねの場合には、回転方向いわゆる順方向においても反対の回転方向いわゆる逆方向においても、弾性部材の圧縮時にコイルばねの各巻きが密着しないように、配置かつ寸法決定される。
順方向は、トルク入力要素からトルク出力要素にトルクが伝達される動作の場合に対応する。特定の動作段階、たとえばユーザが急にアクセルから足を離した時などには、トルク出力要素からトルク入力要素に抵抗トルクが伝達され、これによって逆方向に位相合わせ部材29を回転させることができる。
装置は、さらに、環状支持体36の半径方向外縁部に可動式に取り付けられた振り子式のおもり35を含んでおり、前記環状支持体36の半径方向内縁部は、平らな結合スペーサ部材38を介して脚部31に回転式に連結されている。
振り子式のおもり35は、スペーサ部材37とローラ39とを介して支持体36に可動式に取り付けられており(図14に示す)、これらのおもり35は、それ自体知られているように、振動および回転の非周期性の除去性能を改善するよう構成されている。
装置は、さらに、湾曲した圧縮コイルばねの形状を呈する第3の弾性部材10cを含み、この第3の弾性部材は、位相合わせ部材の半径方向外縁部に形成されたカット部40内に予め圧縮応力を加えて取り付けられている。
弾性部材10cは、この実施例では、第1の弾性部材10aと第2の弾性部材10bが配置されるのとは異なる直径上に位置している。より具体的には、第3の弾性部材10cは、第1の弾性部材10aおよび第2の弾性部材10bの直径よりも大きい直径上に位置している。
弾性部材10cは、さらに、ガイドリング7a、7bのスロット41に係合されているので、その結果、弾性部材10cの端部は、スロットの端部に当接することができる。各々のスロット41は円弧型であり、周方向の寸法が弾性部材10cよりも大きいので、前記弾性部材10cは、ガイドリング7a、7bと位相合わせ部材29との間に周方向の隙間または角方向の隙間jを伴って取り付けられる。
動作時に、ガイドリング7a、7bとハブ6は、環状カバー24とハブ8とに対して(順方向または逆方向に)相対的に旋回し、これによりガイドリング7a、7bに対して位相合わせ部材29を角度αだけ回転させる。
図7に示したように、この角度αが角方向の隙間j、すなわち角度α1より小さい限り、第1および第2の弾性部材10a、10bだけが作動し、つまりこれらの弾性部材は、トルク出力要素(環状カバー24およびハブ8)に対しするトルク入力要素(ガイドリング7a、7bおよびハブ6)の回転に抗して作用する。
隙間jが完全になくなる時(図8)、すなわち角度αがα1以上になると、第3の弾性部材10cが、第1の弾性部材10aに並列的に作用する。
このようにして、図9のグラフでは、角度オフセットαに応じて装置を介して伝達されるトルクMを示す曲線が、第1の線形勾配部分Ka(角度オフセットαが小さい値をとる、つまりαがα1未満である場合)と、それより勾配のきつい第2の線形勾配部分Kb(角度オフセットαが大きい値をとる、つまりαがα1より大きい場合)とを含んでいることが確認される。KaとKbは、それぞれ角度ストロークの開始時(α<α1)と終了時(α≧α1)における装置の角方向の剛性である。各対の第1のばね10aの剛性の蓄積をK1、各対の第2のばね10bの剛性の蓄積をK2、第3のばね10cの剛性の蓄積をK3と定義すると、Ka=(K1・K2)/(K1+K2)およびKb=[(K1+K3)・K2]/[K1+K2+K3]となる。そのため、このような装置によって、軸方向および半径方向の外形寸法を比較的小さく抑えながら、非常に大きなトルクの減衰および伝達が可能になる。
α=0の位置は、前記装置を介してトルクがまったく伝達されない、装置の休止位置と定義される。
図10から図14は、本発明による第2の実施形態を示しており、後述するような特徴により上記の図1から図9に説明した実施形態とは異なっている。
この第2の実施形態では、環状カバー24が半径方向内側の環状部分25を含み、この環状部分から半径方向内側に脚部26が延びている。上記と同様に、脚部26は、結合スペーサ部材38を介して振り子式のおもり35の支持体36に結合されている。環状カバー24の半径方向の内縁部は、さらに、軸方向に延びた円筒形のリム42を含んでおり、このリムに、周方向に延びる切欠き43が設けられる。
さらに、図14からよく分かるように、中央ハブ8は、ガイドリング7bの側に通じる環状溝44を含んでいる。
この環状溝44に、補助的なカバー46の両側に配置される2個の補助的なガイドリング45を含むアセンブリが取り付けられる。2個の補助的なガイドリング45は、リベット締めされた円筒形のスペーサ部材47により互いに結合され、さらにリベット締めされた同じスペーサ部材を用いてガイドリング7bに結合される。
補助的なカバー46は、補助的なガイドリング45に対して所定の角度範囲内で回転する。補助的なカバー46は、半径方向外側に延びて形成される4個の脚部49を含む環状部分48を含んでいる。脚部49は、位相合わせ部材29の切欠き43に周方向または角方向の隙間jを伴って係合されている。環状部分48は、さらに、スペーサ部材47を通過可能にするとともに補助的なカバー46に対して前記スペーサ部材47を角変位可能にする円弧状の細長い孔50(図13)を含んでいる。
補助的なカバー46の環状部分48と補助的なガイドリング45は、さらに開口部51を含み、その中に第3の弾性部材10cが予め圧縮応力を加えて取り付けられる。
第3の弾性部材10cは、前述のように湾曲した圧縮コイルばねの形状を呈しているので、補助的なガイドリング45に対する補助的なカバー46の旋回に抵抗する。第3の弾性部材は、第1の弾性部材10aおよび第2の弾性部材10bが配置されるのとは異なる直径上にある。より具体的には、第3の弾性部材10cは、第1の弾性部材10aおよび第2の弾性部材10bの直径よりも小さい直径上に位置している。
このような実施形態の動作は先に述べた実施形態と同様である。具体的には、動作時に、ガイドリング7a、7bとハブ6は、環状カバー24とハブ8とに対して(順方向または逆方向に)相対的に旋回し、これによりガイドリング7a、7bに対して位相合わせ部材29を角度αだけ回転させる。
この角度αが角方向の隙間j、すなわち角度α1より小さい限り、第1および第2の弾性部材10a、10bだけが作動し、つまりこれらの弾性部材は、トルク出力要素(環状カバー24およびハブ8)に対するトルク入力要素(ガイドリング7a、7bおよびハブ6)の回転に抗して作用する。反対に、隙間jが完全になくなる時、すなわち角度αがα1以上になると、補助的なカバー46の脚部49が環状カバー24のカット部43の端部に当接し、第3の弾性部材10cが圧縮されて第1の弾性部材10aに並列的に作用する。

Claims (10)

  1. 自動車用のトルク伝達装置であって、トルク入力要素(6、7)と、トルク出力要素(24、8)と、
    第1および第2の弾性部材(10a、10b)が互いに位相変形するように位相合わせ部材(29)を介して直列に配置された少なくとも1つの第1の弾性部材(10a)および少なくとも1つの第2の弾性部材(10b)とを含み、前記位相合わせ部材(29)が、前記トルク入力要素(6、7)と前記トルク出力要素(24、8)とに対して可動性を有し、前記第1の弾性部材(10a)が、前記トルク入力要素(6、7)と前記位相合わせ部材(29)との間に取り付けられて、前記位相合わせ部材(29)に対する前記トルク入力要素(6、7)の回転に抗して第1の角度範囲内で作用するように設計され、前記第2の弾性部材(10b)が、前記位相合わせ部材(29)と前記トルク出力要素(24、8)との間に取り付けられて、前記位相合わせ部材(29)に対する前記トルク出力要素(24、8)の回転に抗して作用するように設計されている装置において、
    前記トルク入力要素(6、7)と前記位相合わせ部材(29)との間に周方向の隙間を伴って前記第1の弾性部材(10a)に並列に取り付けられて、前記位相合わせ部材(29)に対する前記トルク入力要素(6、7)の回転に抗して前記第1の角度範囲未満の第2の角度範囲内で作用するように設計された、少なくとも1つの第3の弾性部材(10c)を含んでおり、前記第3の弾性部材が、前記第1および/または第2の弾性部材が配置されるのとは異なる直径上に配置されており、
    前記第3の弾性部材(10c)が、前記第1の弾性部材(10a)と前記第2の弾性部材(10b)の半径方向内側に位置しており、
    前記位相合わせ部材(29)に対して周方向の隙間を伴って取り付けられた補助的な環状カバー(46)を含み、前記第3の弾性部材(10c)が、この補助的なカバー(46)と前記トルク入力要素(6、7)との間に取り付けられることを特徴とする装置。
  2. 環状カバー(24)の軸方向両側に位置する2個のガイドリング(7a、7b)を含んでおり、前記ガイドリング(7a、7b)が、前記トルク入力要素に属し、前記環状カバー(24)が、前記トルク出力要素に属し、あるいはその逆であることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  3. 前記環状カバー(24)が、半径方向外側に延びて形成される脚部(26)を含む環状部分(25)を含み、前記第1および第2の弾性部材(10a、10b)が、環状カバー(24)の前記脚部(26)の間に周方向に取り付けられることを特徴とする、請求項2に記載の装置。
  4. 前記位相合わせ部材(29)が、半径方向外側に延びて形成される少なくとも1つの脚部(31)を含む環状部分(30)を含み、前記第1および第2の弾性部材(10a、10b)が、前記位相合わせ部材(29)の前記脚部(31)の周方向両側に当接することを特徴とする請求項に記載の装置。
  5. 前記補助的な環状カバー(46)が、半径方向外側に突出して形成される少なくとも1つの脚部(49)を含む環状部分(48)を含み、前記脚部(49)が、前記位相合わせ部材(29)のスロットまたは切欠き(43)に周方向の隙間を伴って係合されることを特徴とする請求項に記載の装置。
  6. 前記位相合わせ部材(29)が、半径方向外側に延びて形成される少なくとも1つの脚部(31)を含む環状部分(30)を含んでおり、前記第1および第2の弾性部材(10a、10b)が、前記位相合わせ部材の前記脚部(31)の周方向両側に当接し、前記補助的な環状カバー(46)の脚部(49)が係合されるスロットまたは切欠き(43)が、前記位相合わせ部材(29)の環状部分(30)に設けられることを特徴とする請求項に記載の装置。
  7. 前記補助的な環状カバー(46)の両側に取り付けられて、前記補助的な環状カバー(46)に対して旋回可能な2個の補助的なガイドリング(45)を含み、前記補助的なガイドリング(45)が、前記トルク入力要素(6、7)に回転式に連結されることを特徴とする請求項5または6に記載の装置。
  8. 前記トルク出力要素(24、8)または前記トルク入力要素(6、7)が、ギヤボックスの入力シャフト(2)に連結されるように構成された、環状溝(44)を有する内側ハブ(8)を含み、この環状溝に、前記補助的なガイドリング(45)、前記補助的なカバー(46)および/または前記第3の弾性部材(10c)が少なくとも部分的に収容されることを特徴とする請求項に記載の装置。
  9. 前記位相合わせ部材(29)に振り子式ダンパ手段(35、36)が取り付けられていることを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の装置。
  10. 請求項1からのいずれか一項に記載の装置を少なくとも1つ含んでいることを特徴とする自動車用の油圧トルクコンバータ。
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