JP6240149B2 - 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、トルク入力要素およびトルク出力要素と、これらのトルク入力要素とトルク出力要素との間に取り付けられて、トルク入力要素とトルク出力要素との相対的な回転に抗して作用する弾性部材とを含んでいる。
トルク伝達装置がロングトラベルダンパ(LTD:Long Travel Damper)タイプである場合、この装置は、複数グループの弾性部材を含んでおり、同一グループの弾性部材が、位相合わせ部材を介して直列に配置されることにより、各グループの弾性部材が互いに位相変形するようにされている。
一般に、トルク入力要素とトルク出力要素とは、反対の2つの回転方向にそれらの相対回転を制限する第1の係止手段および第2の係止手段を有し、トルク入力要素と位相合わせ部材とは、反対の2つの回転方向にそれらの相対回転を制限する第3の係止手段および第4の係止手段を有している。
この構成では、環状プレートに対する位相合わせ部材の角度方向のストロークを制限する手段がまったく設けられていない。
エンジンの振動減衰を改善するとともに回転非周期性を吸収するために、位相合わせ部材に振り子式の質量体を取り付ける構成にすることができる。この場合、位相合わせ部材が著しく強い慣性を有することがあり、その結果、位相合わせ部材は、動作時に、正の方向といわれる回転方向と、負の方向といわれる反対の回転方向とに弾性部材を完全に圧縮する可能性がある。正の方向は、トルク入力要素からトルク出力要素に向けてトルクが伝達される動作の事例に対応する。特定の動作段階、たとえばユーザがアクセルから急に足を引っ込めた場合、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、負の方向への位相合わせ部材の回転が引き起こされることがある。
弾性部材が圧縮コイルスプリングであるとき、これらのスプリングの圧縮が強すぎると、スプリングの巻きが互いに接触することがある。その場合、スプリングは密着されているという。伝達されるトルクが大きいと、スプリングの巻きがつぶされて、スプリングが疲労し、時期尚早の摩耗が発生する。
一般に、トルク伝達装置のすべての可動要素の間で角度方向の揺動を制限可能にすることが必要であり、これは従来技術では実現されていない。
米国特許第8047922号明細書は、トルク入力要素とトルク出力要素とを含み、これらの要素の間に、位相合わせ部材を介して直列に配置された複数グループの弾性部材が配設された、トーショナルダンパを開示している。トルク入力要素と、位相合わせ部材または環状プレートとの間には、複数の係止手段が設けられている。
このようなダンパの構造は比較的複雑であり、スプリングの揺動制御および/または損傷制御という上記の課題を解決することができない。
本発明は、特に、上記の課題を簡単、有効かつ経済的に解決することを目的とする。
このため、本発明は、自動車用のトルク伝達装置を提案するものであり、この装置は、トルク入力要素と、トルク出力要素と、これらのトルク入力要素とトルク出力要素との間に取り付けられてトルク入力要素とトルク出力要素との相対的な回転に抗して作用する少なくとも1つのグループの弾性部材と、を備え、このグループの弾性部材は、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、トルク出力要素と位相合わせ部材とは、反対の2つの回転方向にそれらの相対回転を制限する第1および第2の係止手段を有し、トルク入力要素と位相合わせ部材とは、反対の2つの回転方向にそれらの相対回転を制限する第3および第4の係止手段を有し、トルク入力要素とトルク出力要素とは、反対の2つの回転方向にそれらの相対回転を制限する第5および第6の係止手段を有していることを特徴とする。
したがって、本発明によれば、この装置が3組の係止手段を含み、すなわち、各々の回転方向(負の方向と正の方向)に対して3個の係止手段を含むことによって、トルク出力要素に対するトルク入力要素の回転と、位相合わせ部材に対するトルク入力要素の回転と、位相合わせ部材に対するトルク出力要素の相対的な回転とを制限するようにされている。このようにして、トルク伝達装置のこれらのすべての可動要素の間の角度方向の揺動が制限される。
さまざまな係止手段の位置に応じて、これらの各要素の角度方向の揺動を制御することが可能であり、これによって、特に、トルク入力要素と位相合わせ部材との間、および、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る弾性部材の圧縮が制限される。
好ましくは、弾性部材が圧縮コイルスプリングであり、係止手段が、スプリングの圧縮を制限して、スプリングの巻きがそれらの圧縮時に密着することを妨げるように構成される。
このようにして、コイルスプリングは、それらの巻きがつぶれたときに損傷を被らないようにされている。
本発明の1つの特徴によれば、1つまたは各グループの弾性部材は、一方では、トルク出力要素またはトルク入力要素を形成する環状プレートに当接し、他方では、環状プレートの両側に半径方向に延びて環状プレートに対して回転移動する2つのガイドリングに当接し、これらのガイドリングが、トルク入力要素またはトルク出力要素を形成する。
本発明の別の特徴によれば、環状プレートは、N個の係止手段を有し、位相合わせ部材は、N個の係止手段を有し、ガイドリングの少なくとも一方は、環状プレートおよび位相合わせ部材のN個の係止手段と動作時に協働するための2N個の突出要素を有しており、突出要素の各々は、2つの対向する係止面を含み、突出要素は、ガイドリングの円周上に2つのグループとして配分され、環状プレートの係止手段は、第1の回転方向において第1のグループの突出要素の第1の面に当接可能であり、また、その反対の第2の回転方向において第2のグループの突出要素の第1の面に当接可能であり、位相合わせ部材の係止手段は、第1の回転方向において第2のグループの突出要素の第2の面に当接可能であり、また、その反対の第2の回転方向において第1のグループの突出要素の第2の面に当接可能である。
このようにして、各突出要素は、2つの係止機能を有し、これにより、トルク伝達装置の構造が著しく簡素化される。
有利には、環状プレートは、半径方向内側の環状部を含み、この環状部を起点として、弾性部材の支持脚が半径方向外側に延びている。
弾性部材の組立開口部を有する環状プレートと比較した場合、上記の環状プレートは、より大型の直径の円周にわたってスプリングを配置することができる。したがって、エンジンの振動と回転の非周期性とのフィルタリングが改善される。
環状プレートと位相合わせ部材とは、それぞれ、半径方向に延びて弾性部材を支持する役割を果たす支持ゾーンを有することが可能であり、環状プレートの係止突起が位相合わせ部材の係止突起に当接可能であるように、係止突起が、これらの支持ゾーンの各ゾーンの両側に周方向に延びている。
このような構造によって、2つの回転方向における位相合わせ部材と環状プレートとの間の係止機能を簡単かつ高い信頼性で行うことができる。
さらに、ガイドリングの突出要素に協働する環状プレートと位相合わせ部材との係止手段は、弾性部材の支持ゾーンから延びる突起を有し、これらの突起の各々は、2つのグループの突出要素の対応する係止面に当接可能な、2つの対向する係止面を有している。
好ましくは、トルク伝達装置は、半径方向外周位置でリベット締めおよび/または溶接により互いに固定される2つのガイドリングを含んでいる。
この場合、ガイドリングの少なくとも一方は、双方を互いに確実に固定するように、その半径方向外周に、他方のガイドリングに折り曲げ可能な可変の小突起を有している。
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挙げら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。
図1は、油圧トルクコンバータの形態を呈する、本発明によるトルク伝達装置を示す概略図である。 図2は、本発明によるトルク伝達装置の一部を示す長手方向の斜視図である。 図3は、図2のトルク伝達装置の一部を示す正面図である。 図4は、トルク伝達装置の一部を示す斜視図である。 図5は、環状プレートを示す斜視図である。 図6は、位相合わせ部材の一部を示す斜視図である。 図7は、ガイドリングの2つの係止手段を示す、詳細な斜視図である。 図8は、さまざまな可動要素の複数の角度位置におけるトルク伝達装置の一部を示す正面図である。 図9は、さまざまな可動要素の複数の角度位置におけるトルク伝達装置の一部を示す正面図である。 図10は、さまざまな可動要素の複数の角度位置におけるトルク伝達装置の一部を示す正面図である。 図11は、さまざまな可動要素の複数の角度位置におけるトルク伝達装置の一部を示す正面図である。 図12は、さまざまな可動要素の複数の角度位置におけるトルク伝達装置の一部を示す正面図である。 図13は、本発明の変形実施形態によるトルク伝達装置の一部を示す斜視図である。 図14は、図13の装置の細部を示す図である。 図15は、環状プレートに対する位相合わせ部材の別の位置における図13に対応する図である。 図16は、環状プレートに対する位相合わせ部材の別の位置における図14に対応する図である。
図1に、本発明による油圧トルクコンバータの一部を概略的に示す。このトルクコンバータは、たとえばクランクシャフト1等の自動車の内燃機関の出力シャフトから、ギヤボックスの入力シャフト2にトルクを伝達することができる。
トルクコンバータは、一般に、駆動装置5を介してタービンランナ4を流体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に結合され、タービンランナ4は、タービンハブ6に結合され、タービンハブ自体が、2個のガイドリング7(以下、それぞれ前方ガイドリング7a、後方ガイドリング7bという)に結合される。
前方ガイドリング7aとタービンハブ6は、ギヤボックスの入力シャフト2に結合される中央のスプラインハブ8を中心として、回転式に取り付けられる。
前方ガイドリング7aは、タービンハブ6を中心として取り付けられ、タービンハブに固定される。2個のガイドリング7a、7bは、半径方向に延びており、相互の間に内部スペース9を画定し、弾性部材10a、10bを収容する。これらの弾性部材は、たとえば圧縮コイルスプリングである。
後方ガイドリング7bは、その半径方向外周に円筒形のリム11を含み、このリムは、前方ガイドリング7aに向かって延長されて、前方ガイドリングに固定されている。
円筒形のリム11の自由端は、切欠き12を含み(図4)、この切欠きは、前方ガイドリング7aの半径方向外周から延びる位置決めセンタリング用の突起13を収容する役割を果たす。
円筒形のリム11の自由端は、2個のガイドリング7a、7bを互いに固定する前に、軸方向に延びる小突起14をさらに含んでいる。これらの小突起14は、リベット締め操作のときに前方ガイドリング7aの外周上で折り曲げて前方ガイドリングに溶接可能であり、これによって、2個のガイドリング7a、7bを確実に固定するようにされている。図示された実施形態では、各々の小突起14が、2個の突起13の間に周方向に配置されていることが分かる。
ガイドリング7a、7bは、一般に、弾性部材10a、10bを収容する役割を果たす開口部15を有している。
ガイドリング7a、7bの少なくとも一方、ここでは前方ガイドリング7aは、たとえば全部で6個の突出要素16、17を含み、これらの突出要素は、後方ガイドリング7bに向かって型打ち鍛造により変形された部分の形状を呈している。各々の突出要素16、17は、2個の対向する係止面、それぞれ16a、16bと17a、17bとを含んでいる。
スプラインハブ18(図2)は、同様に後方ガイドリング7bの背面に固定される。このスプラインハブ18は、後方ガイドリング7bの上記の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の半径方向外周から後方に向かって延びる円筒形のスプライン縁20とを含んでいる。
クラッチ21(図1)は、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、所定の動作段階でクランクシャフト1のトルクをガイドリング7に伝達することができる。上記クラッチ21は、クランクシャフト1に結合された入力要素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プレート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からよりよく分かるように、環状プレート24は、半径方向内側の環状部25を含み、この環状部から、たとえば全部で3個の脚部26が半径方向外側に延びている。各々の脚部26は、弾性部材10a、10bを支持する役割を果たす2個の対向する面27を含み、これらの面は、互いに、また半径方向に対して傾斜している。2個の係止突起28a、28bは、各脚部の外周位置で各脚部26の両側に周方向に延びている。各脚部26は、さらに、その外周に、半径方向外側に延びる係止突起29を含んでいる。
弾性部材10a、10bは、環状プレート24とガイドリング7a、7bとの間に周方向に取り付けられる。
特に、弾性部材10a、10bは、2つ1組で配置される。同一組の弾性部材(図1)は、これらの弾性部材10a、10bが互いに位相変形するように、共通する1つの位相合わせ部材30を介して直列に配置される。図示された実施形態では、トルクコンバータが3組の弾性部材10a、10bを含んでいる。
そのため、各組の弾性部材10a、10bに対して、環状プレート24に対するガイドリング7a、7bの回転方向に応じて、一方の弾性部材(たとえば10a)が、一方では、ガイドリング7a、7bの開口部15の対応する端部で、他方では、位相合わせ部材30で支持され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30で、他方では、環状プレート24の対応する脚部26の片面27で支持される。
図3は、位相合わせ部材30と環状プレート24との相対回転によって、スプリング10aが部分的に圧縮されるところを示している。休止時には、弾性部材10a、10bは、ほぼ同じ長さを有している。
位相合わせ部材30は、部分的にしか示されていないが、環状部(図示せず)を含んでおり、ここでは全部で3個の支持部材31が、リベットを介して、この環状部に固定されている。各々の支持部材31は、弾性部材10a、10bを支持する役割を果たす2個の対向する面32を含み、これらの面は、互いに、また、半径方向に対して傾斜している(図6)。2個の係止突起33a、33b(図6)は、各支持部材の外周位置で各支持部材の両側に周方向に延びている。各々の支持部材31は、さらに、その外周に、半径方向外側に延びる係止突起34を含んでいる。
環状プレート24の脚部26の係止突起28a、28bは、位相合わせ部材30の支持部材31の係止突起33a、33bでそれぞれ支持できるようにされている。
したがって、環状プレート24と位相合わせ部材30は、それぞれが3個の突起28a、28b、29と、33a、33b、34とを有し、前方ガイドリング7aは、動作時に環状プレート24と位相合わせ部材30との突起29、34に協働するための6個の突出要素16、17を含んでいる。
図示されていない実施形態では、位相合わせ部材30が、さらに、振動と回転非周期性とのフィルタリングを改善するための振り子式の質量体を含むことができる。
突出要素16は、2個のガイドリングのうちの一方のガイドリングの円周上に配分可能であり、その場合、突出要素17は、他方のガイドリングに配分される。
好ましい実施形態では、突出要素16、17が、2つのグループとして2個のガイドリングのうちの一方(すなわち前方ガイドリング)の円周上に配分され、環状プレート24の突起29が、第1の回転方向(いわゆる正の方向、矢印Dで示す)において第1のグループの突出要素16の第1の面16aに当接可能であり、また、その反対の第2の回転方向(いわゆる負の方向、矢印Rで示す)において第2のグループの突出要素17の第1の面17aに当接可能である。同様に、位相合わせ部材30の突起34は、第1の回転方向(正の方向)において第2のグループの突出要素17の第2の面16bに当接可能であり、また、その反対の第2の回転方向(負の方向)において第1のグループの突出要素16の第2の面16bに当接可能である。
突起28a、28b、29、33a、33b、34と突出要素16、17は、弾性部材10a、10bの圧縮を制限するように、また、コイルスプリングに関与する場合は、トルクコンバータの動作モードがどのようなものであろうと、スプリングの巻きがその圧縮時に密着しないように、配置かつ寸法決定される。
図8は、本発明によるトルクコンバータが休止位置にあるところを示し、突起28a、28bと33a、33bが互いに離隔され、突起29、34は、突出要素16、17から離隔されている。このような休止位置では、弾性部材10a、10bは、最小圧縮応力にしたがう。
第1の動作の場合、位相合わせ部材30は、その休止位置から負の方向に旋回する。その場合、位相合わせ部材の揺動は、突出要素16の面16bへの突起34の係止により制限することができる(図9)。
図10に示された第2の動作の場合、位相合わせ部材30と環状プレート24は、環状プレート24と位相合わせ部材30との突起28b、33bが互いに係止される端位置まで、互いに旋回可能である。先に述べたように、これらの突起28b、33bは、弾性部材10a、10bの圧縮を制限するように寸法決定される。同じく図10に示した事例では、突起29と34が、それぞれ突出要素17と16の面17aと16bで係止可能にされている。
図11は、図9に示した休止位置から正の方向(矢印D)に位相合わせ部材30が旋回した第3の動作の事例を示しており、この旋回は、突出要素17の支持面17bに突起34が係止することにより制限されている。
さらに、図12は、図9に示した休止位置から正の方向(矢印D)に環状プレート24が旋回した第4の動作の事例を示しており、この旋回は、突出要素16の面16aに突起29が係止することにより制限されている。
図13から図16は、環状プレート24の脚部26が、半径方向内側に配置された拡大基部35を含んでいる変形実施形態を示しており、拡大基部は、2個の対向する支持面36a、36bを含んでいる(図14と図16)。環状プレート24に対する位相合わせ部材30の回転方向に応じて、支持部材31は、それらの内周によって(図13と図14)、基部35の支持面36aまたは基部35の支持面36bに当接可能である(図14と図16)。
特に、基部35の支持面36a、36bは、半径方向に対して傾斜させることができる。同様に、支持部材31は、それらの内周に、支持面36a、36bに係合する形状の斜面37a、37b(図14と図16)を含むことができる。
係止突起28a、28b、33a、33bの位置および、基部35の支持面36a、36bと支持部材31の支持面37a、37bの位置で、同時または、ほぼ同時に支持を行うことができる。
あるいは、本発明の好ましい実施形態では、図15に示したように、上記の支持面36a、36b、37a、37bの位置でのみ支持を実施可能である。
したがって、本発明は、環状プレート24に対するガイドリング7a、7bの回転と、位相合わせ部材30に対するガイドリング7a、7bの回転と、位相合わせ部材30に対する環状プレート24の回転とを制限可能な、たとえばトルクコンバータまたはデュアルマスフライホイールの形態を呈するトルク伝達装置を提案するものである。
さまざまな係止手段の位置に応じて、これらの各々の要素の角方向の揺動を制御することが可能であり、それによって、特に、一方ではガイドリング7a、7bと位相合わせ部材30との間、他方では位相合わせ部材30と環状プレート24との間に取り付けられた、弾性部材10a、10bの圧縮を制限するとともに、損傷を回避するようにされる。

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(7a、7b)と、
    トルク出力要素(24)と、
    前記トルク入力要素(7a、7b)と前記トルク出力要素(24)との間に取り付けられて、前記トルク入力要素(7a、7b)と前記トルク出力要素(24)との相対的な回転に抗して作用する少なくとも1つのグループの弾性部材(10a、10b)と、
    を備え、
    前記グループの弾性部材(10a、10b)は、各グループの弾性部材(10a、10b)が互いに位相変形するように、位相合わせ部材(30)を介して直列に配置され、
    前記トルク出力要素(24)と前記位相合わせ部材(30)とは、反対の2つの回転方向(D、R)にそれらの相対回転を制限する第1の係止手段(28a、33a)と第2の係止手段(28b、33b)とを有し、
    前記トルク入力要素(7a、7b)と前記位相合わせ部材(30)とは、反対の2つの回転方向(D、R)にそれらの相対回転を制限する第3の係止手段(34、17b)と第4の係止手段(34、16b)とを有し、
    前記トルク入力要素(7a、7b)と前記トルク出力要素(24)とは、反対の2つの回転方向(D、R)にそれらの相対回転を制限する第5の係止手段(29、16a)と第6の係止手段(29、17a)とを有する
    ことを特徴とする装置。
  2. 前記弾性部材(10a、10b)は、圧縮コイルスプリングであり、
    前記係止手段は、前記スプリング(10a、10b)の圧縮を制限し、前記スプリングの巻きがそれらの圧縮時に密着することを妨げるように構成されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
  3. 前記グループまたは各グループの弾性部材(10a、10b)は、一方では、トルク出力要素またはトルク入力要素を形成する環状プレート(24)に当接し、他方では、前記環状プレート(24)の両側に半径方向に延びて前記環状プレートに対して回転移動する2つのガイドリング(7a、7b)に当接し、
    前記ガイドリング(7a、7b)は、トルク入力要素またはトルク出力要素を形成することを特徴とする請求項1または2に記載の装置。
  4. 前記環状プレート(24)は、複数の係止手段(29)を有し、
    前記位相合わせ部材(30)は、前記環状プレート(24)の係止手段(29)の数と同じ数の係止手段(34)を有し、
    前記ガイドリング(7a、7b)の少なくとも一方は、前記環状プレート(24)および前記位相合わせ部材(30)の係止手段(29、34)と動作時に協働するための、前記環状プレート(24)の係止手段(29)の数の2倍の数の突出要素(16、17)を有しており、
    前記突出要素(16、17)の各々は、2つの対向する係止面(16a、16b、17a、17b)を有し、
    前記突出要素(16、17)は、前記ガイドリング(7a)の円周上に2つのグループとして配分され、
    前記環状プレート(24)の係止手段(29)は、第1の回転方向(D)において第1のグループの突出要素(16)の第1の面(16a)に当接可能であり、また、その反対の第2の回転方向(R)において第2のグループの突出要素(17)の第1の面(17a)に当接可能であり、
    前記位相合わせ部材(30)の前記係止手段(34)は、第1の回転方向(D)において第2のグループの突出要素(17)の第2の面(17b)に当接可能であり、また、その反対の第2の回転方向(R)において第1のグループの突出要素(16)の第2の面(16b)に当接可能である
    ことを特徴とする請求項3に記載の装置。
  5. 前記環状プレート(24)は、半径方向内側の環状部(25)を有し、この環状部を起点として、前記弾性部材(10a、10b)の支持脚(26)が半径方向外側に延びていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の装置。
  6. 前記環状プレート(24)と前記位相合わせ部材(30)とは、それぞれ、半径方向に延びて前記弾性部材(10a、10b)を支持する役割を果たすゾーン(26、31)を有し、
    前記環状プレート(24)の係止突起(28a、28b)が、前記位相合わせ部材(30)の係止突起(33a、33b)に当接可能であるように、係止突起(28a、28b、33a、33b)が、前記ゾーン(26、31)の各々の両側に周方向に延びている
    ことを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載の装置。
  7. 前記環状プレート(24)と前記位相合わせ部材(30)とは、それぞれ、半径方向に延びて前記弾性部材(10a、10b)を支持する役割を果たすゾーン(26、31)を有し、
    これらの支持ゾーンは、前記環状プレート(24)に対する前記位相合わせ部材(30)の回転時に、それらの内周位置で互いに当接可能にされている
    ことを特徴とする、請求項1乃至6のいずれかに記載の装置。
  8. 前記ガイドリング(7a)の突出要素(16、17)に協働する前記環状プレート(24)および前記位相合わせ部材(30)の前記係止手段は、前記弾性部材(10a、10b)の支持ゾーン(26、31)から延びる突起(29、34)を有し、
    前記突起(29、34)の各々は、2つのグループの突出要素(16、17)の対応する係止面(16a、16b、17a、17b)に当接可能な、2つの対向する係止面を有する
    ことを特徴とする請求項4乃至7のいずれかに記載の装置。
  9. 半径方向外周位置においてリベット締めおよび/または溶接により互いに固定される2つのガイドリング(7a、7b)を備えたことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の装置。
  10. 前記ガイドリング(7a、7b)の少なくとも一方(7b)は、それによって双方を互いに確実に固定するように、その半径方向外周に、前記ガイドリングの他方(7a)に折り曲げ可能な可変の小突起(14)を有していることを特徴とする請求項9に記載の装置。
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