JP7003162B2

JP7003162B2 - パワートレーン用のトルクリミッタ

Info

Publication number: JP7003162B2
Application number: JP2019569244A
Authority: JP
Inventors: ミンガスコンスタンティン
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2038-09-12
Also published as: DE112018005116A5; CN111065836A; KR102605855B1; EP3682129A1; WO2019052603A1; US11788582B2; CN111065836B; KR20200054179A; EP3682129B1; US20210062870A1; JP2020524766A; DE102017121437A1

Description

本発明は、パワートレーン用の、特に自動車のパワートレーン用のトルクリミッタに関する。パワートレーンは、特にハイブリッド車両用のパワートレーンである。パワートレーンは、特に第１の駆動ユニット（たとえば、内燃機関）と、第２の駆動ユニット（たとえば、電気機械）とを有している。これらの駆動ユニットは、トルクリミッタを介してトルクを伝達するように接続可能、または互いに遮断可能である。

トルクリミッタは、少なくとも、軸方向に沿って延びる回転軸線ならびに駆動側および被駆動側を有している。駆動側と被駆動側とは、少なくとも１つの摩擦ライニングを介して、かつ軸方向に作用する予圧を加えられて、少なくとも周方向に作用する限界トルクに到達するまで、互いにトルクを伝達するように接続されている。少なくとも１つの摩擦ライニングは、（パワートレーンの運転中に）限界トルクの超過時に、駆動側および被駆動側の一方のみに存在する第１の摩擦面においてスリップするように配置されていて、駆動側および被駆動側の他方に存在する第２の摩擦面に力結合式に接続されている。

このようなトルクリミッタは既知である。この場合、限界トルクの超過時に、２つの摩擦面のうちの一方の摩擦面においてのみ、摩擦ライニングのスリップが可能にされる。他方の摩擦面ではスリップが阻止される。駆動側または被駆動側に設けられた２つの摩擦面のうちの一方の摩擦面をこのように意図的に位置固定することは、（限界トルクの超過時に）目標スリップモーメントの小さな変動を確保するために必要である。このために、スリップのために設けられた摩擦面上に特別な材料対が設けられる。

駆動側および被駆動側の一方に設けられた摩擦ライニングの位置固定は、公知のトルクリミッタでは、摩擦面と摩擦ライニングとの間の周方向で形状結合式の接続を介して（たとえば、リベット結合により、または互いにかみ合って延びる成形部により）確保される。代替的には、摩擦ライニングは、接着剤を介して材料結合式に摩擦面に結合されている。

しかし、摩擦面の一方における摩擦ライニングのこの形状結合式または材料結合式の位置固定は、組付けまたは製造の手間の増加を必要とし、より高いコストを招来する。

これを起点として、本発明の根底を成す課題は、先行技術において明らかとなった欠点を少なくとも部分的に克服し、特に摩擦ライニングの、予め規定された一方の側での位置固定が異なって実現されるトルクリミッタを提供することにある。

この課題は、独立請求項１に記載の特徴によって解決される。有利な改良形態は従属請求項の対象である。請求項に個別に記載された特徴は、技術的に有意な形式で互いに組み合わせ可能であり、明細書において説明された状況および図面からの詳細により補うことができ、本発明の別の実施形態が示される。

本発明は、軸方向に沿って延びる回転軸線ならびに駆動側および被駆動側を少なくとも有している、パワートレーンのためのトルクリミッタに関する。駆動側と被駆動側とは（トルクリミッタの運転中に）少なくとも１つの摩擦ライニングを介して、かつ軸方向に作用する予圧を加えられて、少なくとも、周方向に作用する限界トルクに到達するまで、互いにトルクを伝達するように接続されている。少なくとも１つの摩擦ライニングは、限界トルクの超過時に、駆動側および被駆動側の一方のみに存在する第１の摩擦面においてスリップするように配置されている。この際に、少なくとも１つの摩擦ライニングは、駆動側および被駆動側の他方に存在する第２の摩擦面に（引き続き）力結合式に接続されている。少なくとも１つの摩擦ライニングと第１の摩擦面との間の第１の接触面は、第１の平均摩擦半径を有しており、少なくとも１つの摩擦ライニングと第２の摩擦面との間の第２の接触面は、第１の平均摩擦半径とは異なる第２の平均摩擦半径を有している。

通常、平均摩擦半径は、摩擦ライニングと摩擦面との間の接触面の中心にある。この中心は、半径方向に沿って、接触面の外側半径と、接触面の内側半径とからそれぞれ同じだけ離間して配置されている。

互いに異なる平均摩擦半径を有する接触面の構成は、（予め規定された）摩擦面において（すなわち常に第１の摩擦面において）予め規定されたスリップ（つまり周方向での摩擦面に対する摩擦ライニングの回転）を可能にする一方で、別の（第２の）摩擦面は、引き続き力結合式に摩擦ライニングに接続されている（つまりスリップしない）。

特に第１の摩擦面は特殊鋼から成っている。

特に、第１の平均摩擦半径は、第２の平均摩擦半径よりも小さく形成されている。好適には、第１の平均摩擦半径は、第２の平均摩擦半径よりも少なくとも１％、特に少なくとも２％だけ、好適には少なくとも５％だけ小さく形成されている。

平均摩擦半径の差は、少なくとも１つの切欠きによって実現されていてよい。少なくとも１つの切欠きは、少なくとも１つの摩擦ライニングにおいて、摩擦面に向かってかつ／または少なくとも１つの摩擦面において実現されており、その際に切欠きによって接触面が減らされている。

少なくとも１つの切欠きが、好適には単に少なくとも１つの摩擦ライニングにおいて第２の摩擦面に向かってかつ／または第２の摩擦面において設けられている。スリップのために設けられている第１の接触面はさらに出来るだけ大きく形成されていてよく、これにより摩滅、ひいては摩耗が常に２つの接触面のうちの大きな接触面において行われる（ここでは第１の接触面であり、切欠きによって減少した第２の接触面において行われるのではない）。

少なくとも１つの切欠きは、特に半径方向で第１の平均摩擦半径の内側に配置されている。

少なくとも１つの切欠きは、好適には周方向で環状に延びるように形成されている。

特に、切欠きによって減少した接触面の、切欠きに隣接する縁部は、周方向に沿って一定の第１の半径上に延びている。

接触面は、半径方向に沿って特に外側半径と内側半径との間に延びている。切欠きが半径方向で接触面の外側に配置され、外側半径が（摩擦ライニングの他方の接触面における外側半径に対して）縮小されることにより、平均摩擦半径を切欠きによって減らすことができる。切欠きが半径方向で接触面の内側に配置され、内側半径が（摩擦ライニングの他方の接触面における内側半径に対して）拡大されることにより、平均摩擦半径を切欠きによって拡大することができる。

切欠きは特に、第２の接触面が減少し、ひいては第２の平均摩擦半径が第１の平均摩擦半径に対して拡大されるように、配置されている。

少なくとも１つの平均摩擦半径は、接触面内で摩擦面に配置された、少なくとも軸方向で摩擦ライニングに向かって延びる少なくとも１つの凸部によって、（付加的に）増加されるかまたは減少されていてよい。この凸部は、特に周方向に沿って環状に延びるように（かつ一定の第２の半径に沿って延びるように）形成されている。凸部によって、摩擦ライニングと摩擦面との間の圧着が増強され、これにより平均摩擦半径を変更することができる。

凸部は、摩擦面を形成する構成部材に設けられたエンボス加工部によって実現されていてよい。

少なくとも１つの摩擦ライニングは、限界トルクが達成されるまで、駆動側および被駆動側と一緒に、少なくとも周方向に対して、専ら力結合式の接続を形成する。つまり、ここではまさに、周方向に作用する（たとえば、接着剤による）材料結合式または（たとえば、互いにかみ合う成形部またはリベットによる）形状結合式の接続は設けられていない。提案された凸部は、特に周方向で作用する形状結合式の接続を形成するものではない。

つまり、特に摩擦ライニングは、駆動側と被駆動側との間に、または摩擦面の間に配置され、予圧ばねの予圧によって回転軸線に対して位置固定される。したがって、簡単な組付けを実現することができる。

トルクリミッタは、少なくとも第１の摩擦ライニングと第２の摩擦ライニングとを有していてよく、第１の摩擦ライニングと第２の摩擦ライニングとの間に駆動側または被駆動側が配置されている。

トルクリミッタは、特に公知のトーションダンパと一緒に形成される。トーションダンパは、トルク変動を減衰する働きをする。特にトーションダンパは、半径方向で少なくとも１つの摩擦ライニングの内側に配置されている。

少なくとも１つの摩擦ライニング、回転軸線ならびに駆動側および被駆動側は、特に互いに同軸に配置されている。

さらに、第１の駆動トルクを提供するための第１の駆動ユニット（たとえば、内燃機関）と、第２の駆動トルクを提供するための第２の駆動ユニット（たとえば、電気機械）とを少なくとも有しており、第１の駆動ユニットと第２の駆動ユニットとが上述のトルクリミッタを介してトルクを伝達するように接続可能であり、または限界トルクへの到達時に互いに遮断可能である、自動車のためのパワートレーンが提案される。

なお、本明細書において使用される数詞（「第１」、「第２」．．．）は、主として（単に）同じ種類の複数の対象物、サイズまたはプロセスを区別するために役立つものであり、つまり必ずしもこれらの対象物、サイズまたはプロセスの互いに対する関係および／または順序を示すものではないことを予め述べておく。関係および／または順序が必要である場合、関係および／または順序は本明細書において明記されるか、または具体的に説明される構成の研究時に当業者にとって明らかとなる。

本発明ならびに技術的環境を以下に図面に基づき詳しく説明する。本発明は示した実施例により制限されるべきではないことに留意されたい。特に、別に明示されない限り、図面において説明された状況の一部の構成を採用し、本明細書および／または図面から得られる別の構成部分および知識と組み合わせることも可能である。特に、図面および特に示されたサイズは単に概略的であることに留意されたい。同一の参照符号は同一の対象物を示すので、場合によっては別の図面の説明を補足的に参照することができる。

パワートレーンにおける公知のトルクリミッタの第１の実施形態を切断した側面図である。公知のトルクリミッタの第２の実施形態を切断した側面図である。図１の詳細図である。互いに異なる平均摩擦半径を有するトルクリミッタを切断した側面図である。図４の詳細図である。

図１は、パワートレーン２における公知のトルクリミッタ１の第１の実施形態を切断した側面図で示している。パワートレーン２は、第１の駆動トルク２２を提供するための第１の駆動ユニット２１（たとえば、内燃機関）と、第２の駆動トルク２４を提供するための第２の駆動ユニット２３（たとえば、電気機械）とを有している。第１の駆動トルク２２は、トルクリミッタ１の駆動側５に直接に作用する。第２の駆動トルク２４は、トルクリミッタの被駆動側６に直接に作用する。被駆動側６は、さらに伝動装置（ここでは図示せず）にトルクを伝達するように接続されていてよい。トーションダンパ２５が、被駆動側６に、かつ半径方向１８で摩擦ライニング７，８の内側に配置されている。第１の駆動ユニット２１と第２の駆動ユニット２３とは、トルクリミッタ１を介してトルクを伝達するように接続可能、または限界トルクへの到達時に互いに遮断可能である。

トルクリミッタ１は、軸方向３に沿って延びる回転軸線４ならびに駆動側５および被駆動側６を有している。駆動側５と被駆動側６とは、２つの摩擦ライニング７，８を介して、かつ軸方向３で作用する予圧９を加えられて、少なくとも、周方向１０で作用する限界トルクに到達するまで、互いにトルクを伝達するように接続されている。第１の摩擦ライニング７と第２の摩擦ライニング８との間には駆動側５が配置されている。被駆動側６は、この実施形態では２つの金属薄板を含んでいる。これらの金属薄板の間に摩擦ライニング７，８と駆動側５とが配置されている。被駆動側６の金属薄板と、一方の摩擦ライニング７，８（ここでは第２の摩擦ライニング８）との間には、予圧ばねが配置されている。この予圧ばねは、力結合式の接続のために必要となる予圧９を形成する。

摩擦ライニング７，８は、パワートレーン２の運転中に限界トルクを超過すると、駆動側５および被駆動側６の一方（ここでは被駆動側６）のみに存在する第１の摩擦面１１においてスリップするように配置されていて、駆動側５および被駆動側６の他方（ここでは駆動側５）に存在する第２の摩擦面１２に力結合式に接続されている。

摩擦ライニング７，８、回転軸線３ならびに駆動側５および被駆動側６は、互いに同軸に配置されている。

図２は、公知のトルクリミッタ１の第２の実施形態を切断した側面図で示している。図１に関する説明が参照される。第１の実施形態との差異は、第２の実施形態では、第１の摩擦ライニング７と第２の摩擦ライニング８との間に被駆動側６が配置されていることにある。駆動側５は、この実施形態では２つの金属薄板を含んでいる。これらの金属薄板の間には、摩擦ライニング７，８および被駆動側６が配置されている。駆動側５の金属薄板と、一方の摩擦ライニング７，８（ここでは第２の摩擦ライニング８）との間に、予圧ばねが配置されている。この予圧ばねは、力結合式の接続のために必要となる予圧９を形成する。

図３は、図１の詳細図を示している。図１に関する説明が参照される。摩擦ライニング７，８は、限界トルクを超過すると、第１の摩擦面１１（この実施形態ではこの摩擦面１１は被駆動側６に配置されている）においてスリップするように配置されている。摩擦ライニング７，８は、（この実施形態では駆動側５に配置されている）第２の摩擦面１２に引き続き力結合式に接続されている。これは、図１～図３に示した実施形態では、第２の摩擦面１２とそれぞれの摩擦ライニング７，８との間の（たとえば、接着剤による）材料結合式または（たとえば互いにかみ合って延びる成形部またはリベットによる）形状結合式の接続によって実現されている。

図４は、相異なる平均摩擦半径１４，１６を有するトルクリミッタ１を切断した側面図で示している。図１～図３に関する説明が参照される。図１～図３に図示した公知の第１の実施形態との差異は、図４では切欠き１７が第２の接触面１５の領域に設けられていることにある。

各摩擦ライニング７，８と、第１の摩擦面１１との間の第１の接触面１３は、第１の平均摩擦半径１４を有していて、各摩擦ライニング７，８と、第２の摩擦面１２との間の第２の接触面１５は、第１の平均摩擦半径１４とは異なる第２の平均摩擦半径１６を有している。

平均摩擦半径１４，１６はそれぞれ、摩擦ライニング７，８と摩擦面１１，１２との間の接触面１３，１５の中心に存在している。この中心は、半径方向１８に沿って、接触面１３，１５の外側半径２６と、接触面１３，１５の内側半径２７とからそれぞれ同じだけ離間して配置されている。

平均摩擦半径１４，１６の差は、切欠き１７によって実現されていてよい。この切欠き１７は、各摩擦ライニング７，８において第２の摩擦面１２に向かって、かつ同時に第２の摩擦面１２において実現されている。切欠き１７により、第２の接触面１５が減らされている。切欠き１７は、半径方向１８で第１の平均摩擦半径１４の内側に配置されている。切欠き１７によって減少した第２の接触面１５の、切欠き１７に隣接する縁部１９は、周方向１０に沿って一定の第１の半径２０上に延びている。

接触面１３，１５は、半径方向１８に沿って外側半径２６と内側半径２７との間で延びている。切欠き１７が半径方向１８で第２の接触面１５の内側に配置され、内側半径２７が（それぞれの摩擦ライニング７，８の第１の接触面１３における内側半径２７に対して）拡大されることによって、第２の平均摩擦半径１６は切欠き１７により拡大される。

図５は、図４の詳細図を示している。図４に関する説明が参照される。図５では、切欠き１７の他に凸部２８も図示されている。

接触面１３，１５内で摩擦面１１，１２に配置された、少なくとも軸方向３で摩擦ライニング７，８に向かって延びる凸部２８によって、平均摩擦半径１４，１６は増加するかまたは減少する。この凸部２８は、周方向１０に沿って環状に延びるように（かつ一定の第２の半径２９に沿って延びるように）形成されている。凸部２８により、摩擦ライニング７，８と摩擦面１１，１２との間の圧着が増強され、これにより平均摩擦半径１４，１６を変化させることができる。

凸部２８は、本実施形態では、摩擦面１１，１２を形成する構成部材（駆動側５または被駆動側６の金属薄板）に設けられたエンボス加工部（Ｓｉｃｋｅ）により実現される。

１トルクリミッタ
２パワートレーン
３軸方向
４回転軸線
５駆動側
６被駆動側
７第１の摩擦ライニング
８第２の摩擦ライニング
９予圧
１０周方向
１１第１の摩擦面
１２第２の摩擦面
１３第１の接触面
１４第１の摩擦半径
１５第２の接触面
１６第２の摩擦半径
１７切欠き
１８半径方向
１９縁部
２０第１の半径
２１第１の駆動ユニット
２２第１の駆動トルク
２３第２の駆動ユニット
２４第２の駆動トルク
２５トーションダンパ
２６外側半径
２７内側半径
２８凸部
２９第２の半径

Claims

軸方向（３）に沿って延びる回転軸線（４）ならびに駆動側（５）および被駆動側（６）を少なくとも有している、パワートレーン（２）のためのトルクリミッタ（１）であって、前記駆動側（５）と前記被駆動側（６）とが少なくとも１つの摩擦ライニング（７，８）を介して、かつ前記軸方向（３）に作用する予圧（９）を加えられて、少なくとも、周方向（１０）に作用する限界トルクに到達するまで、互いにトルクを伝達するように接続されており、前記少なくとも１つの摩擦ライニング（７，８）が、前記限界トルクの超過時に、駆動側（５）および被駆動側（６）の一方のみに存在する第１の摩擦面（１１）においてスリップするように配置されていて、駆動側（５）および被駆動側（６）の他方に存在する第２の摩擦面（１２）に力結合式に接続されており、前記少なくとも１つの摩擦ライニング（７，８）と前記第１の摩擦面（１１）との間の第１の接触面（１３）が、第１の平均摩擦半径（１４）を有しており、前記少なくとも１つの摩擦ライニング（７，８）と前記第２の摩擦面（１２）との間の第２の接触面（１５）が、前記第１の平均摩擦半径（１４）とは異なる第２の平均摩擦半径（１６）を有し、
前記平均摩擦半径（１４，１６）の差が、少なくとも１つの切欠き（１７）により、前記少なくとも１つの摩擦ライニング（７，８）と少なくとも１つの摩擦面（１１，１２）との少なくとも一方が切り欠かれて、少なくとも１つの接触面（１３，１５）が減らされることで実現されている、パワートレーン（２）のためのトルクリミッタ（１）。
前記少なくとも１つの切欠き（１７）が、前記第２の摩擦面（１２）に対向する摩擦ライニング（７，８）と前記第２の摩擦面（１２）との少なくとも一方のみにおいて設けられている、請求項１記載のトルクリミッタ（１）。
前記少なくとも１つの切欠き（１７）が、半径方向（１８）で前記第１の平均摩擦半径（１４）の内側に配置されている、請求項２記載のトルクリミッタ（１）。
前記少なくとも１つの切欠き（１７）が、前記周方向（１０）で環状に延びるように形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のトルクリミッタ（１）。
前記切欠き（１７）によって減少した前記接触面（１３，１５）の、前記切欠き（１７）に隣接した縁部（１９）が、前記周方向（１０）に沿って一定の第１の半径（２０）上に延びている、請求項１から４までのいずれか１項記載のトルクリミッタ（１）。
軸方向（３）に沿って延びる回転軸線（４）ならびに駆動側（５）および被駆動側（６）を少なくとも有している、パワートレーン（２）のためのトルクリミッタ（１）であって、前記駆動側（５）と前記被駆動側（６）とが少なくとも１つの摩擦ライニング（７，８）を介して、かつ前記軸方向（３）に作用する予圧（９）を加えられて、少なくとも、周方向（１０）に作用する限界トルクに到達するまで、互いにトルクを伝達するように接続されており、前記少なくとも１つの摩擦ライニング（７，８）が、前記限界トルクの超過時に、駆動側（５）および被駆動側（６）の一方のみに存在する第１の摩擦面（１１）においてスリップするように配置されていて、駆動側（５）および被駆動側（６）の他方に存在する第２の摩擦面（１２）に力結合式に接続されており、前記少なくとも１つの摩擦ライニング（７，８）と前記第１の摩擦面（１１）との間の第１の接触面（１３）が、第１の平均摩擦半径（１４）を有しており、前記少なくとも１つの摩擦ライニング（７，８）と前記第２の摩擦面（１２）との間の第２の接触面（１５）が、前記第１の平均摩擦半径（１４）とは異なる第２の平均摩擦半径（１６）を有し、
少なくとも１つの接触面（１３，１５）内で、前記摩擦面（１１，１２）に配置され、前記軸方向（３）で前記摩擦ライニング（７，８）に向かって延びる少なくとも１つの凸部（２８）によって、前記摩擦ライニングと前記摩擦面との圧着が増強される、パワートレーン（２）のためのトルクリミッタ（１）。
前記第１の平均摩擦半径（１４）が、前記第２の平均摩擦半径（１６）よりも小さく形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のトルクリミッタ（１）。
前記第１の平均摩擦半径（１４）が、前記第２の平均摩擦半径（１６）よりも少なくとも１％だけ小さく形成されている、請求項７記載のトルクリミッタ（１）。
第１の駆動トルク（２２）を提供するための第１の駆動ユニット（２１）と、第２の駆動トルク（２４）を提供するための第２の駆動ユニット（２３）とを少なくとも有しており、前記第１の駆動ユニット（２１）と前記第２の駆動ユニット（２３）とが、請求項１から８までのいずれか１項記載のトルクリミッタ（１）を介してトルクを伝達するように接続可能である、自動車のためのパワートレーン（２）。