JP6956708B2 - 遠心振り子を備えるクラッチディスク - Google Patents

Description

本発明は、クラッチディスクであって、ねじり振動ダンパを備え、ねじり振動ダンパは、入力部と、出力部と、周方向で入力部と出力部との間に作用可能に配置されるばね装置とを有し、ばね装置は、順に接続され、中間フランジにより分けられる第１および第２のばね要素から形成されており、さらに遠心振り子を備え、遠心振り子は、クラッチディスクの回転軸線を中心として配置される振り子質量体支持体と、振り子軌道上を揺動可能に振り子質量体支持体に取り付けられ、周囲に分配配置される複数の振り子質量体とを有する、クラッチディスクに関する。

入力部と出力部との間に配置され、中間フランジを介して直列に接続されている第１および第２のばね要素を有するねじり振動ダンパを備えるクラッチディスクは、例えば独国特許出願公開第１０２００８０３９６３０号明細書において公知である。

さらに、本件出願時には未公開の独国特許出願第１０２０１４２１９２７１．４号からは、遠心振り子の複数の振り子質量体が揺動可能にかつ周囲に分配されて両側に配置されている１つの振り子フランジが、ねじり振動ダンパの出力部に結合されているクラッチディスクが公知である。この公知のクラッチディスクの場合、第１のばね要素を有するメインダンパと、第２のばね要素を有するアイドルダンパとが、直列に接続されている。この場合、ばね要素を付勢するフランジ部は、それぞれ別々に、ハブに回転伝達可能に結合されている。

さらに、本件出願時には未公開の独国特許出願第１０２０１４２０６１５４．７号には、クラッチディスクであって、クラッチディスクのハブに相対回動不能に配置される遠心振り子を備え、遠心振り子は、２つの側部から形成される振り子質量体支持体を有し、軸方向で両側部間には、周囲に分配された複数の振り子質量体が揺動可能に取り付けられており、ラジアルクッションにより半径方向で弾性的に支持されている、クラッチディスクが公知である。

本発明の課題は、ねじり振動ダンパと遠心振り子とを備えるクラッチディスクを有利に発展させることである。特に、ねじり振動に対するクラッチディスクの振動絶縁を改善する。特に、計画された用途へのクラッチディスクの適合を改善する。

上記課題は、請求項１に係る発明により解決される。請求項１に従属する請求項は、請求項１に係る発明の有利な実施の形態を示している。

提案するクラッチディスクは、摩擦クラッチで使用することが予定されている。摩擦クラッチは、パワートレーンの遮断クラッチとして内燃機関とトランスミッションとの間で用いられることができる。摩擦クラッチは、ハイブリッド型のパワートレーンや、手動でシフトされるトランスミッションまたはシフトが自動化されたトランスミッションを有するパワートレーンで使用可能である。本発明の意味で、提案するクラッチディスクを有する摩擦クラッチには、フライホイール、特にデュアルマスフライホイールと、摩擦クラッチと、提案するクラッチディスクとを特に構成ユニットとして有するトルク伝達装置が含まれていることを明記しておく。特にトルク伝達装置内では、提案するクラッチディスクを用いた減衰コンセプトが実現可能であり、この減衰コンセプトでは、一次はずみ質量体と二次はずみ質量体との間に、摩擦クラッチと、少なくとも１つのねじり振動ダンパと、少なくとも１つの遠心振り子とが設けられており、１つのねじり振動ダンパと１つの遠心振り子とは、提案するようにクラッチディスク内に配置されている。

これに加え、回転軸線、例えば摩擦クラッチの回転軸線回りに回動可能に配置される提案するクラッチディスクは、入力部と出力部とを有するねじり振動ダンパ、例えばトーショナルバイブレーションダンパを含む。周方向で入力部と出力部との間には、ばね装置が作用するように配置されている。入力部は、好ましくは半径方向外側に、摩擦クラッチの対応する相手側摩擦面と摩擦結合を形成する摩擦フェーシングを取り付けており、これにより、フェーシング支持体として用いられる。入力部は、フランジ部として形成される単一のフェーシング支持体から形成されていてもよい。入力部は、軸方向で間隔を置いた、互いに例えばスペーサピンによって結合される２つのフランジ部から形成されていてもよい。この場合、両フランジ部の一方がフェーシング支持体として形成されている。入力部は、ばね装置を入力側で付勢する。出力部は、軸、例えばトランスミッション入力軸に回転伝達可能に結合されるハブと、ハブに回動遊びを伴ってまたは回動遊びなしに結合される少なくとも１つのフランジ部とから形成されていてもよい。回動遊びが設けられている場合、回動遊びの回動角にわたって少なくとも１つのフランジ部とハブとの間に別のばね装置がアイドルダンパとして作用するように配置されていてもよい。少なくとも１つの出力側のフランジ部は、軸方向で単一の入力側のフランジ部、例えばフェーシング支持体の隣に配置されることができる。軸方向で間隔を置いた２つの入力側のフランジ部が設けられている場合は、単数または複数の出力側のフランジ部を、軸方向で両入力側のフランジ部間に配置することができる。この少なくとも１つのフランジ部は、ばね装置を出力側で付勢し、その結果、入力部と出力部とが互いに回動したとき、ばね装置のばね要素は、圧縮され、エネルギを吸収し、反対方向に回動したとき、再びエネルギを放出する。入力部と出力部との間の相対回動の少なくとも一部にわたって、摩擦装置が作用するように設けられていてもよい。

ばね装置は、順に接続される少なくとも２つのばね要素から形成されており、２つのばね要素間には、１つの中間フランジが配置されている。この場合、第１のばね要素は、出力部と中間フランジとにより付勢され、第２のばね要素は、中間フランジと出力部とにより付勢されることができる。中間フランジは、軸方向で２つの出力側のフランジ部間に配置されることができ、出力側のフランジ部が１つしかない場合は、軸方向でこの出力側のフランジ部に隣接して配置されることができる。

有利な一実施例において、第１および第２のばね要素は、中間蓄力器を介在させて２つの出力側のフランジ部間に配置されている。出力側のフランジ部は、回動遊びを伴ってハブに取り付けられている。トルク方向（ドライビング負荷またはコースティング負荷）に応じて、入力部は、両出力側のフランジ部の一方を付勢し、この一方の出力側のフランジ部は、フランジ部とハブとの間の、回動遊びを伴って形成される歯列から周方向で持ち上がる一方、他方のフランジ部は、ばね装置を介して伝達されたトルクを、歯列を介してハブに伝達する。

ばね要素は、周囲に配置される圧縮コイルばね、皿ばねセット、エラストマーブロックおよび／またはこれに類するものから形成することができる。複数の圧縮コイルばねが、半径方向で入れ子状に構成されており、これにより、１つのばね要素を形成していてもよい。入れ子状に構成された圧縮コイルばねは、入力部および出力部の回動角に対するばね要素のばね力の多段のばね特性線を形成すべく、異なる長さに形成されていてもよい。これとは異なりまたはこれに加えて、半径方向で入れ子状に構成された複数の圧縮コイルばねを付勢する、入力部、出力部および／または中間フランジの複数の付勢装置は、それぞれ異なる周方向長さで配置されていてもよく、その結果、入れ子状に構成された圧縮コイルばねの一部は、圧縮コイルばねの他の部分よりも小さい回動角で付勢される。第１および第２のばね要素あるいはこれらに属する圧縮コイルばねは、同じ剛性を有していてもよいし異なる剛性を有していてもよい。第１および第２のばね要素の剛性を異なったものに形成することは、特にドライビング方向およびコースティング方向でクラッチディスクに課される要求が異なる場合、有利なことがある。

提案する遠心振り子は、クラッチディスクの回転軸線を中心として配置される振り子質量体支持体を有する。振り子質量体支持体には、振り子軌道上を揺動可能に複数の振り子質量体が取り付けられており、これらの振り子質量体は、周囲に分配配置されている。振り子質量体支持体は、振り子フランジとして形成することができる。振り子フランジの両側には、複数の振り子質量体が取り付けられており、軸方向で互いに反対側に位置する振り子質量体は、振り子フランジに貫通係合する結合手段によって互いに結合され、振り子質量体ユニットを形成している。あるいは、振り子質量体支持体は、軸方向で隣り合って配置される２つの側部、好ましくは、軸方向で隣り合って配置され、互いに結合される２つの側部から形成されていてもよい。両側部は、軸方向に広がる振り子区域を有し、振り子区域内には、振り子質量体が揺動可能に取り付けられている。提案するクラッチディスクは、相対回動不能に中間フランジに連結された振り子質量体支持体を有する遠心振り子を備える。振り子質量体支持体と、振り子質量体支持体に結合される中間フランジとをセンタリングすべく、振り子質量体支持体は、出力部上にセンタリングされて取り付けられている。その際、有利には、中間フランジは、その小さな質量慣性モーメントにより減衰される。

クラッチディスクの有利な一実施の形態によれば、出力部のハブに軸方向の領域、例えば付設部が設けられており、この軸方向の領域に、振り子質量体支持体が制限された範囲で回動可能にかつセンタリングされて取り付けられている。

振り子質量体支持体と出力部、例えば出力部のハブとの間には、摩擦スリーブが配置されていてもよい。摩擦スリーブは、振り子質量体支持体またはハブに相対回動不能に配置され、摩擦スリーブに対して回動可能な相手側摩擦面とともに摩擦装置を形成することができる。摩擦スリーブに代えて、振り子質量体支持体と出力部との間の摩擦を減じる滑動スリーブが設けられていてもよい。あるいは、転がり軸受または滑り軸受が、振り子質量体支持体と出力部との間に設けられていてもよい。

クラッチディスクの有利な一実施の形態によれば、ねじり振動ダンパと遠心振り子とは、軸方向で隣り合って配置されていてもよい。代替的な一実施の形態において、ねじり振動ダンパと遠心振り子とは、入れ子状に形成されていてもよい。例えば中間フランジは、振り子質量体支持体として形成することができる。この場合、遠心振り子の振り子質量体は、ねじり振動ダンパのばね要素の半径方向外側または半径方向内側に配置されることができる。あるいは、振り子質量体は、軸方向でばね要素に隣接して略同じ直径に配置されていてもよい。

ねじり振動ダンパと遠心振り子とが軸方向で隣り合って設けられた構造の場合、振り子質量体支持体は、軸方向で方向付けられたスペーサピンであって、入力部、特にフェーシング支持体のフランジ部、特にフェーシング支持体に貫通係合するスペーサピンにより、中間フランジに結合されていてもよい。スペーサピンの貫通係合は、中間フランジと入力部との間の相対回動を可能にするために、入力部の空所、例えば湾曲した長穴において実施される。この場合、空所の周囲を画定する内壁とスペーサピンの当接は、入力部と出力部との間の回動角を制限することができる。

特にクラッチディスクが停止しているとき、または低い回転数で回転しているとき、回転軸線に関して半径で存在する振り子質量体が、半径方向内向きに変位することを阻止すべく、振り子質量体は、半径方向で作用するばね要素、例えば圧縮コイルばねによって振り子質量体支持体に対して支持されていてもよい。

提案する遠心振り子は、例えば、本件出願時には未公開の、ただし、この記載をもってそのすべての記載内容を本件に組み込んだものとする独国特許出願第１０２０１４２０６２５４．７号に類似して形成されていてもよい。これとは異なり、この遠心振り子は、出力部のハブ上に回動可能にセンタリングされており、ハブに相対回動不能には結合されていない。この点では、提案する遠心振り子は、中間フランジに配設されており、出力部には配設されていない。

本発明について、図１ないし４に示した実施例を参照しながら詳しく説明する。

提案するクラッチディスクの一実施例の断面図である。 図１のクラッチディスクの断面図である。 図１および２のクラッチディスクの分解立体図である。 提案するクラッチディスクの原理回路図である。

図１は、回転軸線ｄを中心として配置され、入力部２および出力部３ならびに入力部２と出力部３との間に配置されるねじり振動ダンパ４を備えるクラッチディスク１と、遠心振り子５とを断面図で示している。

入力部２は、軸方向で間隔を置いた２つのフランジ部６，７から形成されている。本実施の形態では、フランジ部６は、フェーシング支持体として用いられ、半径方向外側に摩擦フェーシング８を取り付けている。フランジ部６，７は、スペーサピン９により堅固に互いに結合されている。

出力部３は、２つのフランジ部１０，１１から形成されており、両フランジ部１０，１１は、歯列１３により、所定の回動遊び１４を形成しつつ、回転を伝えることができるようにハブ１２に結合されている。軸方向で両フランジ部１０，１１間には、浮動式に中間フランジ１５が配置されている。

ばね装置１６は、第１のばね要素１７と第２のばね要素１８とから形成されている。第１のばね要素１７および第２のばね要素１８は、フランジ部１０，１１のそれぞれ一方と、中間フランジ１５との間に取り付けられており、フランジ部１０，１１のそれぞれ一方と、中間フランジ１５とにより周方向で付勢されている。ばね要素１７，１８は、図１に示した実施例では、入れ子状に構成された圧縮コイルばね１９，２０から形成されている。

出力側のフランジ部１０，１１には、入力部２または出力部３に導入されたトルクに応じて交互に力が加えられ、出力側のフランジ部１０，１１は、かかったトルクを、中間フランジ１５を含むばね装置１６を介して出力部３あるいは入力部２に伝達する。ドライビング期間中、トルクは、摩擦フェーシング８を介して入力部２に伝達される。入力部２のスペーサピン９は、一方のフランジ部１０，１１に当接し、その結果、この一方のフランジ部１０，１１は、ばね装置１６を付勢する。ばね要素１７，１８と中間フランジ１５とを介して、トルクは他方の出力側のフランジ部１１，１０に伝達され、この他方の出力側のフランジ部１１，１０は、歯列１３に当接し、トルクをハブ１２に伝達する。コースティング期間中、トルクは、反対にハブ１２から摩擦フェーシング８に向かって伝達される。このために、一方のフランジ部１１，１０は、歯列１３との当接によりトルクをばね要素１７，１８および中間フランジ１５に伝達し、そして他方のフランジ部１０，１１に伝達する。この他方のフランジ部１０，１１は、スペーサピン９に当接し、その結果、スペーサピン９を介して、トルクはフランジ部６，７に、そして最終的に摩擦フェーシング８に伝達される。

フランジ部６，７は、プラスチックブシュ２１，２２を介挿してハブ１２上にセンタリングされている。中間フランジ１５は、ハブ１２に対して浮動式に配置されている。中間フランジ１５は、フランジ部１０およびフランジ部６の空所２４，２５に軸方向で貫通係合するスペーサピン２６により振り子質量体支持体２３に堅固に結合されている。空所２４，２５は、中間フランジ１５がフランジ部６，１０に対して障害なく回動することができるように形成されている。

振り子質量体支持体２３は、スペーサピン２７により軸方向で間隔を置いて互いに結合される２つの側部２８，２９から形成されている。両側部２８，２９間には、周囲に分配配置される複数の振り子質量体３０が取り付けられている。振り子質量体３０は、それ自体は公知の形式で振り子軸受により振り子質量体支持体２３に対して、遠心力が働く場において揺動するように取り付けられており、回転数適応型のねじり振動動吸振器を形成している。側部２８，２９の内周部には、例えばプラスチックから製造される摩擦スリーブ３１が取り付けられており、摩擦スリーブ３１により振り子質量体支持体２３は、ハブ１２の軸方向の付設部３２上にセンタリングされ、制限された範囲で回動可能に取り付けられている。中間フランジ１５は、浮動式に取り付けられ、スペーサピン２６を介して同じくハブ１２上にセンタリングされている。

振り子質量体３０は、遠心力が十分であるとき、半径方向外向きに加速され、その振り子軸受によって揺動可能に側部２８，２９に支持される。クラッチディスク１の回転数が低く、遠心力が減少するとき、あるいはクラッチディスク１が停止していて、遠心力がゼロであるとき、それぞれ回転軸線ｄに関して半径方向で存在する振り子質量体３０は、半径方向内向きに支持される。このために、振り子質量体３０は、半径方向で作用するばね要素３３、例えば圧縮コイルばねによって半径方向内向きに支持されている。

遠心振り子５は、振動絶縁されてばね要素１７，１８間に取り付けられているため、振り子質量体３０以外の関連する質量慣性モーメントは、振り子質量体支持体２３、スペーサピン２６，２７および中間フランジ１５によってのみ形成される。

図２は、図１のクラッチディスク１を断面図で示している。入力部２からは、フランジ部６のみが、摩擦フェーシング８およびスペーサピン９とともに示してある。スペーサピン９は、そのうちの一部が周方向遊びを伴って中間フランジ１５の空所３４に貫通係合するとともに、それぞれ、トルク方向で、出力側のフランジ部１０，１１用のストッパ３５、図示の運転位置ではフランジ部１１用のストッパ３５を形成している。フランジ部１０と中間フランジ１５との間およびフランジ部１１と中間フランジ１５との間には、直径方向で互いに反対側に位置し、圧縮コイルばね１９，２０から形成されているそれぞれ２つのばね要素１７，１８が、例えば軽く予圧を加えた状態で取り付けられている。フランジ部１０，１１は、回動遊びを有する歯列１３によって回転伝達可能にハブ１２に取り付けられている。中間フランジ１５は、スペーサピン２６によって遠心振り子５（図１）の不可視の振り子質量体支持体２３に堅固に結合されている。

図３は、遠心振り子５を備えるクラッチディスク１を分解立体図で示している。遠心振り子５は、振り子質量体支持体２３と振り子質量体３０とから形成されている。振り子質量体支持体２３は、スペーサピン２６によって互いに軸方向で間隔を置いて結合された２つの側部２８，２９から形成されている。振り子質量体３０は、半径方向内向きにばね要素３３により支持されている。側部２８，２９に取り付けられた摩擦スリーブ３１により、振り子質量体支持体２３は、ハブ１２の軸方向の付設部３２にセンタリングされて取り付けられている。遠心振り子５は、スペーサピン２６によって堅固に中間フランジ１５に結合されている。出力側のフランジ部１０，１１は、中間フランジ１５の側面に位置し、回動遊びを伴ってハブ１２の歯列１３に取り付けられている。ばね要素１７，１８は、両フランジ部１０，１１のそれぞれ一方と、中間フランジ１５との間に伸縮可能に取り付けられており、圧縮コイルばね１９，２０から形成されている。摩擦フェーシング８を有するフランジ部６と、フランジ部７とは、スペーサピン９により互いに結合されており、プラスチックブシュ２１，２２によりハブ１２上にセンタリングされている。

図４は、図１ないし３のクラッチディスク１の原理回路図である。クラッチディスク１のドライビング期間中、摩擦クラッチと摩擦フェーシングとを介してクラッチディスク１に矢印３６方向で入力されたトルクは、入力部２からストッパ３５を介してフランジ部１０に伝達される。フランジ部１０は、ハブ１２の歯列１３から持ち上がり、ばね要素１７と中間フランジ１５とばね要素１８とを含むばね装置１６を付勢する。ばね要素１７，１８の剛性は、同じであってもよいし異なっていてもよい。ばね要素１７，１８の特性線は、単段であってもよいし多段であってもよい。トルクは、フランジ部１１に伝達される。フランジ部１１は、歯列１３においてハブ１２と形状結合し、その結果、矢印３７方向で、ねじり振動ダンパ４と遠心振り子５とにより振動絶縁されたトルクが、トランスミッション入力軸に伝達される。クラッチディスク１の回転軸線に対して垂直な一平面内で双方向矢印３８に沿って振動する振り子質量体３０を有する遠心振り子５は、遠心振り子５の振り子質量体支持体および中間フランジ１５の小さな質量の結果、小さな質量慣性モーメントを有する、あるいは揺動しない質量に対する振り子質量体３０の有利な質量比を有する。入力部２とハブ１２との間には、摩擦装置３９が設けられており、摩擦装置３９は、例えば振り子支持体とハブ１２との間に配置される摩擦スリーブによって形成することができる。矢印３６，３７とは反対方向のコースティング方向では、ハブ１２は、フランジ部１１を連れ動かし、ばね装置１６を付勢する。ばね装置１６を介して導入されたトルクは、フランジ部１０によりストッパ３５を介して入力部２に伝達される。

１ クラッチディスク
２ 入力部
３ 出力部
４ ねじり振動ダンパ
５ 遠心振り子
６ フランジ部
７ フランジ部
８ 摩擦フェーシング
９ スペーサピン
１０ フランジ部
１１ フランジ部
１２ ハブ
１３ 歯列
１４ 回動遊び
１５ 中間フランジ
１６ ばね装置
１７ ばね要素
１８ ばね要素
１９ 圧縮コイルばね
２０ 圧縮コイルばね
２１ プラスチックブシュ
２２ プラスチックブシュ
２３ 振り子質量体支持体
２４ 空所
２５ 空所
２６ スペーサピン
２７ スペーサピン
２８ 側部
２９ 側部
３０ 振り子質量体
３１ 摩擦スリーブ
３２ 付設部
３３ ばね要素
３４ 空所
３５ ストッパ
３６ 矢印
３７ 矢印
３８ 双方向矢印
３９ 摩擦装置
ｄ 回転軸線

Claims (8)

1. クラッチディスク（１）であって、
   ねじり振動ダンパ（４）を備え、該ねじり振動ダンパ（４）は、入力部（２）と、出力部（３）と、周方向で前記入力部（２）と前記出力部（３）との間に作用可能に配置されるばね装置（１６）とを有し、前記ばね装置（１６）は、順に接続され、中間フランジ（１５）により分けられる第１および第２のばね要素（１７，１８）から形成されており、
   さらに遠心振り子（５）を備え、該遠心振り子（５）は、前記クラッチディスク（１）の回転軸線（ｄ）を中心として配置される振り子質量体支持体（２３）と、振り子軌道上を揺動可能に前記振り子質量体支持体（２３）に取り付けられ、周囲に分配配置される複数の振り子質量体（３０）とを有する、
   クラッチディスク（１）において、
   前記振り子質量体支持体（２３）は、相対回動不能に前記中間フランジ（１５）に連結されているとともに、前記出力部（３）上にセンタリングされて取り付けられており、
   前記ばね要素（１７，１８）は、出力側のハブ（１２）に形成された歯列（１３）に回動遊びを伴って取り付けられていてかつそれぞれ前記入力部（２）によりトルク方向に応じて交互に力が加えられる、２つの出力側のフランジ部（１０，１１）間に取り付けられており、該２つの出力側のフランジ部（１０，１１）は、トルク方向に応じて、前記歯列（１３）から持ち上がるように構成されており、前記中間フランジ（１５）は、前記第１および第２のばね要素（１７，１８）間に取り付けられており、
   前記振り子質量体支持体（２３）は、前記ハブ（１２）上に制限された範囲で回動可能に取り付けられ、前記ハブ（１２）上にセンタリングされていることを特徴とする、クラッチディスク（１）。
2. 前記振り子質量体支持体（２３）と、前記出力部（３）、特に前記ハブ（１２）との間に摩擦スリーブ（３１）が配置されていることを特徴とする、請求項１記載のクラッチディスク（１）。
3. 前記ねじり振動ダンパ（４）と前記遠心振り子（５）とは、軸方向で隣り合って配置されていることを特徴とする、請求項１または２記載のクラッチディスク（１）。
4. 前記振り子質量体支持体（２３）は、軸方向で方向付けられたスペーサピン（２６）であって、前記入力部（２）、特にフランジ部（６）、特に摩擦フェーシング（８）を取り付けるフランジ部（６）に貫通係合するスペーサピン（２６）により、前記中間フランジ（１５）に結合されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のクラッチディスク（１）。
5. 前記振り子質量体支持体は、両側に配置される複数の振り子質量体を有する振り子フランジとして形成されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のクラッチディスク（１）。
6. 前記振り子質量体支持体（２３）は、軸方向で隣接配置される２つの側部（２８，２９）から形成されており、両前記側部（２８，２９）は、振り子区域において軸方向で間隔を置いており、両前記側部（２８，２９）間に前記振り子質量体（３０）を収容することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のクラッチディスク（１）。
7. 前記振り子質量体（３０）は、半径方向で作用するばね要素（３３）により前記振り子質量体支持体（２３）に対して支持されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のクラッチディスク（１）。
8. 前記第１および第２のばね要素（１７，１８）は、同じ剛性を有することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のクラッチディスク（１）。

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