JP2001050314A - クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力媒体によって操作可能なクラッチにおい
て、無圧状態からの操作時にもトルクを迅速に伝達する
ことができるクラッチを提供する。 【解決手段】 圧力媒体によって操作可能なクラッチ１
２０において、圧力液を充填可能なシリンダ１２３と負
荷可能なピストン１２２とを備えたピストンシリンダユ
ニットが、クラッチを操作するために設けられており、
少なくとも１つの弁１３０，１４０を備えた圧力媒体供
給ユニットが設けられており、シリンダ１２３が少なく
ともほぼ無圧の場合には操作の開始時に、シリンダの迅
速な充填が高められた圧力によって行われ、シリンダ内
における圧力の目標値到達後又は所定可能な時間経過後
に、ゆっくりとして充填が行われるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力媒体によって
操作可能なクラッチ、特に自動車の駆動ストランドにお
ける、圧力媒体操作可能なクラッチに関する。本発明は
さらにこのようなクラッチを操作する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような圧力媒体によって操作可能な
クラッチは、例えばドイツ連邦共和国特許第１９８００
４９０号明細書に基づいて公知であるように、例えば、
オートマチック伝動装置を備えた自動車における始動エ
レメントとして使用可能である。この場合オートマチッ
ク伝動装置は段階式オートマチック伝動装置であって
も、又は、円錐プーリ巻掛け伝動装置のような無段階に
調節可能な伝動装置つまり無段変速機（ＣＶＴ）であっ
てもよい。また、クラッチは手動操作可能な伝動装置と
一緒に使用することもできる。

【０００３】このような圧力媒体によって操作可能なク
ラッチには一般に次のような欠点がある。すなわちこの
ようなクラッチでは、無圧状態からの操作時に、クラッ
チが係合ポイントにおいて小さなトルクを伝達し始める
まで、比較的長い時間がかかってしまう。それというの
は、シリンダはクラッチを操作するためにまず初め満た
されねばならないからである。そしてこの充填完了まで
の時間中に、臨界的な車両状況又は臨界的な安全状況の
生じる可能性がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ゆえに本発明の課題
は、安全状況に関して改善されたクラッチ及びこのクラ
ッチを操作する方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明によるクラッチの構成では、圧力媒体によって
操作可能なクラッチであって、圧力液を充填可能なシリ
ンダと負荷可能なピストンとを備えたピストンシリンダ
ユニットが、クラッチを操作するために設けられてお
り、少なくとも１つの弁を備えた圧力媒体供給ユニット
が設けられており、シリンダが少なくともほぼ無圧の場
合には操作の開始時に、シリンダの迅速な充填が高めら
れた圧力によって行われ、シリンダ内における圧力の目
標値到達後又は所定可能な時間経過後に、ゆっくりとし
た充填が行われる。

【０００６】本発明によるクラッチの別の有利な構成
は、請求項２及び請求項３に記載されている。

【０００７】また本発明による方法では、クラッチを操
作するために圧力液を充填可能なシリンダと負荷可能な
ピストンとを備えたピストンシリンダユニットと、少な
くとも１つの弁を備えた圧力媒体供給ユニットとを有す
る、圧力媒体によって操作可能なクラッチにおいて、シ
リンダが少なくともほぼ無圧の場合には操作の開始時
に、シリンダの迅速な充填を高められた圧力によって行
い、シリンダ内における圧力の目標値到達後又は所定可
能な時間経過後に、ゆっくりとした充填を行うようにし
た。

【０００８】

【発明の効果】本発明によって、従来技術における欠点
は排除され、無圧状態からの操作時にも、クラッチが迅
速にトルクを伝達することができ、ひいては臨界的な車
両状況又は臨界的な安全状況の発生を回避することがで
きる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に図面を参照しながら本発明の
実施の形態を説明する。

【００１０】図１には、多板クラッチ（Lamellenkupplu
ng）１の１実施例が断面図で示されている。多板クラッ
チ１の入力側には、図１に単に部分的に示された軸２が
設けられており、この軸２は、図示されていない遊星歯
車セット（Planetenradsatz）又は円錐ベルト車セット
（Kegelscheibensatz）を受容するためにも形成されて
いる。転がり軸受３と図示されていない別の転がり軸受
とを介して、軸２はケーシング内に回転可能に支承され
ており、図１にはケーシングのうちのカバー４だけが示
されている。多板クラッチは別の後退用クラッチ（Ruec
kwaertsfahrkupplung）を備えていてもよく、この後退
用クラッチはドイツ連邦共和国特許第１９８００４９０
号明細書によれば、例えばクラッチ１の半径方向外側に
配置されている。

【００１１】転がり軸受３には、軸２を受容するための
孔を備えた円形リング状のフランジ５が、軸方向で支持
されており、このフランジ５はその外周部において、横
断面Ｕ字形の金属薄板部材６によって取り囲まれてい
る。符号７で示された球は、回動防止部材として働き、
プレッシャプレート９に対する内側積層板保持体８の軸
方向運動を可能にするが、半径方向運動は阻止する。プ
レッシャプレート９はピストンと呼ぶこともできる。

【００１２】多板クラッチはその外側領域においてクラ
ッチベル（Kupplungsglocke）１０によって把持されて
おり、このクラッチベル１０は内部に内側積層板（Inne
nlamelle）１１と外側積層板（Aussenlamelle）１２と
を収容しており、かつ外側積層板１２の半径方向外側の
領域において同時に、軸方向歯列１４を備えた外側積層
板保持体１３として形成されている。同様な形式で内側
積層板１１は、内側積層板保持体８の、軸方向歯列とし
て形成された外歯列１５に、軸方向摺動可能に受容され
ている。

【００１３】リング体として形成されたボス１６は接触
面（Anlaufflaeche）１７を有しており、その結果縁部
積層板（Randlamelle）１８の間に配置された内側積層
板１１及び外側積層板１９には、接触面１７とプレッシ
ャプレート９の対応する接触面１９との間において、ト
ルク伝達のために垂直力を負荷することができる。

【００１４】図１にはさらに、符号２０でオイル分配器
が示されており、このオイル分配器２０はその半径方向
外側の領域において、符号２１で示されたダイヤフラム
ばねを覆っている。支持リング２２は、軸２の外周部の
領域において、図２に詳しく示されたダイヤフラム２３
を軸方向において固定するために働く。

【００１５】図示されていないポンプを介して、軸２内
に配置された又は形成された通路２４を介して圧力液が
圧力下でもたらされる。圧力液は通路２４を通過した後
で軸２における端部領域２５に達し、この端部領域２５
からは半径方向通路２６が分岐している。圧力液はこの
通路２６を介して、フランジ５とダイヤフラム２３とに
よって制限された第１の圧力室２７に進入し、この圧力
室２７においてダイヤフラム２３を負荷する。ダイヤフ
ラム２３は第１の圧力室２７とは反対側に位置する面
で、ピストン２８に接触しており、このピストン２８
の、ダイヤフラム２３とは反対側に位置していてダイヤ
フラムばね２１の側における面には、リング状のシール
材料２９が接触しており、そしてこのシール材料２９
は、ダイヤフラムばね２１側の面において、ダイヤフラ
ムばね２１によって負荷される。

【００１６】圧力室２７はピストン９と一緒に、クラッ
チを操作するためのピストンシリンダユニットを形成し
ている。

【００１７】第１の圧力室２７内にもたらされた圧力液
によって惹起される、圧力室２７における圧力上昇によ
って、ダイヤフラム２３は図平面において右に向かって
移動させられ、これによってピストン２８はダイヤフラ
ムばね２１のプレロード（Vorspannkraft）に抗して、
図平面において右に向かって押圧される。したがってプ
レッシャプレート９と一体的に形成されたピストン２８
はまた、第１の圧力室２７の圧力負荷時に、プレッシャ
プレート９の接触面１９を右に向かってシフトさせるた
めに、ひいては積層板１１，１２，１８を負荷するため
に働く。丸い折り目状の環状の２つのエンボス加工部３
０を備えたダイヤフラム３０の構成と、ダイヤフラム３
０の薄い構成とに基づいて、第１の圧力室２７の圧力負
荷によって、ピストン２８はほとんど摩擦無しにひいて
はヒステリシス無しに負荷される。

【００１８】このことに基づいて、第１の圧力室２７に
おける圧力のわずかな変化によって惹起されるダイヤフ
ラム２３の負荷により、ピストン２８のほとんど摩擦の
ない軸方向シフトが生ぜしめられ、ひいては積層板１
１，１２，１８を負荷するプレッシャプレート９の接触
面１９の軸方向シフトが生ぜしめられる。なおここで注
意を喚起しておけば、図２において選択された状態では
多板クラッチ１は開放状態で示されており、したがって
接触面１９はなお縁部積層板１８と接触した位置を占め
ていない。しかしながら容易に分かるように、第１の圧
力室２７における圧力上昇時には、ピストン２８、ひい
てはプレッシャプレート及び接触面１９は相応にシフト
され、その結果相応な垂直力が内側積層板１１と外側積
層板１２との間において反応力として生ぜしめられる。
多板クラッチ１によって伝達可能なトルクを、積層板１
１，１２，１８の可能なシフト距離の約１／１０の調整
範囲において調整するための、第１の圧力室２７におけ
るわずかな圧力変化によって、積層板は積層板保持体
８，１３の軸方向歯列１４，１５に沿って相応にわずか
に軸方向シフトする。

【００１９】多板クラッチ１によって伝達されるトルク
のわずかな変化が望まれている場合には、そのために制
御によって、第１の圧力室２７に供給される圧力液の圧
力レベルを、わずかに変化させることが可能であり、こ
れによってダイヤフラム２３、ピストン２８、プレッシ
ャプレート９及び接触面１９を介して、内側積層板１１
及び外側積層板１２の相応に小さな軸方向シフトが調節
される。内側積層板１１及び外側積層板１２はこの場
合、それぞれの軸方向歯列１４，１５に対する相補形状
を備えて形成されたばね舌片３１，３２を介して、内側
積層板保持体８及び外側積層板保持体１３の軸方向歯列
１４，１５と相対回動不能に係合している。第１の圧力
室２７における対応するわずかな圧力変化と、これに基
づく積層板のわずかな軸方向シフトとによって、積層板
の間において生じる垂直力が変化し、この際に、軸方向
歯列１４，１５に係合しているばね舌片３１，３２が歯
列の方向においてシフト運動されることはなく、その結
果所望の小さなトルク変化時には、ばね舌片３１，３２
の側面３３と軸方向歯列１４，１５との間における相対
運動はもはや生じない。符号３５によって軸内における
通路が示されている。

【００２０】多板クラッチ１は運転中に、回転運動させ
られるので、通路２４を介して第１の圧力室２７に導入
された圧力液もまた同様に回転運動させられる。通路２
４に対して同軸的に延びている通路３５と、この通路３
５に接続された分岐通路３６を通して、液体室３７に
は、例えば第１の圧力室２７に圧力液が供給される圧力
液回路から、圧力液が導入され、この圧力液は、オイル
分配器２０の半径方向内側に位置する領域に設けられた
貫通孔３８とボス１６における貫通開口３９とを介し
て、積層板１１，１２，１８の領域にまで達することが
でき、そこで、積層板間の摩擦係合に基づいて発生する
熱を冷却するために使用されることができる。

【００２１】オイル案内路は次のように、すなわちオイ
ル流が孔３６を起点として、クラッチの負荷時には多板
クラッチ１に向かって案内され、又はクラッチの無負荷
時には半径方向外側に位置する後退用クラッチに向かっ
て案内されるか又は導出されるように、構成される。相
応にピストン９の図示のピストン位置では、液体は矢印
５１で示されているように、部材２０，１６，１３にお
ける孔を通して導出される。部材２０はこの場合比較的
小さな孔を有している。

【００２２】ピストン９，２８が負荷されると、ピスト
ン２８と座５２との間における貫通孔がの半径方向内側
に向かって開放し、この場合貫通孔は、部材２０におけ
る孔３８よりも半径方向で見てさらに外側に配置されて
いる。これによって液体は矢印５０で示されているよう
にクラッチ１に向かって流れる。

【００２３】図３においてクラッチは符号１２０で示さ
れている。そしてこのクラッチは積層板ユニット１２１
とピストン１２２とを有しており、このピストン１２２
はシリンダ１２４の室１２３内において液圧であるクラ
ッチ圧によって始動クラッチ（Anfahrkupplung）１２０
の係合のために運動可能であり、つまりこの場合ピスト
ン１２２は室１２３を増大させながら、積層板ユニット
１２１の積層板を対応する摩擦フェーシングに押圧す
る。室１２３におけるクラッチ圧が大きければ大きいほ
ど、始動クラッチ１２０から伝達されるクラッチモーメ
ントは大きくなる。室１２３は油圧導管１２５を介して
手動スプール弁（Handschieber-Ventil）１３０と接続
されており、この手動スプール弁は安全の理由から位置
Ｐ及びＮへの切換え時には室１２３を急激に空にする。
位置Ｄでは導管１２５は導管１３１と接続されており、
この導管１３１は、さらに手動スプール弁１３０に後置
された減圧弁１４０と接続されている。この減圧弁１４
０は前制御圧を受容するための入口Ｅ１と、ポンプ１６
０から導管１６２を介して準備された全系圧を受容する
ための入口Ｅ２と、後で詳しく述べる入口Ｅ３と、導管
１３１に接続されていてクラッチ圧が準備される出口Ａ
とを有している。

【００２４】入口Ｅ１は導管１５１を介して、切換え弁
又は比例弁のような電磁弁１５０に接続されており、こ
の電磁弁１５０は、図示されていない制御ユニットによ
って、電磁石内を流れる電流を制御することにより、入
口Ｅ１における前制御圧を調節するために制御される。
ポンプ１６０によって生ぜしめられる圧力は、導管１６
１を介して減圧弁１７０に加えられ、この減圧弁１７０
は導管１６３に、例えば５バールの一定の圧力を加え、
この圧力から切換え弁１５０はその制御に相応して入口
Ｅ１において前制御圧を生ぜしめる。

【００２５】切換え弁１５０は電流に関連して減圧弁１
７０によって準備された圧力（例えば５バール）から入
口Ｅ１における前制御圧（例えば０〜５バール）を生ぜ
しめる。この場合電流は、クラッチ圧のための調節量
（Stellgroesse）として、有利にはソフトウエアを用い
て、例えばスロットルバルブ位置などのパラメータに基
づいて調節される。切換え弁１５０のスプール位置に応
じて、入口Ｅ１における一定の圧力は、出口もしくはタ
ンク１５２への液体放出によって、その都度の調節量に
相応した前制御圧に低下させられる。

【００２６】減圧弁１４０のスプールは符号１４１で示
されている。このスプール１４１は本発明によれば、有
利にはコイルばねの形をしたばね装置１４２によって、
図３において右に向かってプレロードをかけられてい
る。ばね１４２はこの場合スプール１４１の端面Ｓ１を
押圧している。この場合弁スプール１４１が終端位置に
達する前に、弁スプール１４１の制御縁１４４は入口Ｅ
２に向かってシフトされ、その結果系圧は入口Ｅ２から
出口Ａに向かって接続され、後退用クラッチ分岐部１４
５を介して入口Ｅ３に達し、そこでばね１４２に抗して
作用する圧力を制御面Ｓ２に加え、これによって弁スプ
ール１４１は、入口Ｅ２への制御縁１４４の接続が再び
中断されるまで、左に向かってシフトされる。始動クラ
ッチ１２０においては、ばね１４２の圧力と入口Ｅ１に
おける前制御圧とをプラスした値に相当するクラッチ圧
が生じる。

【００２７】以下においては上に述べた制御装置の作業
形式を詳しく述べる。始動クラッチ１２０のシリンダも
しくは室１２３が前充填されている場合又は空の場合に
は、クラッチ圧を正確に制御する必要はない。それとい
うのはこのような場合にはトルクが伝達されないからで
ある。減圧弁１４０はしたがってばね１４２によって次
のように、すなわち室１２３における最小のクラッチ圧
がダイヤフラムばね１２９によってもたらされる圧力に
相当するように、プレロードをかけられている。切換え
弁１５０によって調節される前制御圧はこの場合０であ
る。

【００２８】通常の走行運転では、切換え弁１５０の相
応な制御によって始動クラッチ１２０を係合させるため
に、入口Ｅ１における前制御圧は値０から高められ、こ
の場合減圧弁１４０におけるスプール１４１は次のよう
に、すなわち入口Ｅ２における全系圧がばね１４２の圧
力に前制御圧をプラスした値に相応してクラッチ１２０
に伝達されるように、シフトされる。所望のクラッチ圧
が得られるや否や、後退用クラッチ路１４５を介して制
御面Ｓ２に加えられる力によって、入口Ｅ２と出口Ａと
の間における接続部が中断される。これによって前制御
圧は、トルク伝達のために直ちに利用されることができ
る。したがってクラッチ係合時もしくはガス供給時に、
従来技術において室１２３を満たすために必要であった
時間を無駄に使うことがなくなる。つまり本発明による
クラッチでは、迅速な作動が可能である。

【００２９】通常の走行運転においてクラッチ圧はばね
１４２の作用に基づいて、ダイヤフラムばねのプレロー
ド（Vorspannkraft）の範囲におけるクリープモーメン
ト（クリープ圧）を伝達する圧力までだけが消滅させら
れる。

【００３０】クラッチによって伝達可能なトルクを調節
するために、トルクは目標値（Sollvorgabe）として与
えられる。コンピュータにおいてファイルされた特性線
に相応して、圧力は比例弁１５０によって調節される。
そのために、目標圧が調節されるように弁を操作する電
流ｉが、比例弁に与えられる。そこで本発明では、本来
そのために調節されるトルクが必要であるよりも著しく
大きな電流が、初期の時間において調節されるようにな
っている。これによって、絞り１９９の前における室領
域１２５は比較的高い圧力によって負荷され、シリンダ
１２３は早期に満たされる。シリンダ１２３における目
標圧が少なくともほぼ得られると、比例弁１５０を制御
するために、目標圧に相当する電流値ｉへの切換えが再
び行われる。この小さな電流値への切換えは、所定可能
な時間の経過後においても行うことができる。

【００３１】迅速充填に対する電流調節の関係は、この
場合例えば温度、伝動装置回転数又は車両速度又はスロ
ットルバルブ位置のような種々様々なパラメータによっ
て規定することができる。

【００３２】クラッチ圧はこの場合圧力センサによって
検出することができる。

【００３３】なお、本発明は図示の実施例に制限される
ものではなく、本発明の枠内において種々様々な変化実
施形態が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるクラッチを示す断面図である。

【図２】図１に示された多板クラッチの一点鎖線で囲ま
れたＢの領域を拡大して示す図である。

【図３】クラッチを操作するための液圧装置を示す回路
図である。

【符号の説明】

１ 多板クラッチ、 ２ 軸、 ３ 転がり軸受、 ４
カバー、 ５ フランジ、 ６ 金属薄板部材、 ７
球、 ８ 内側積層板保持体、 ９ プレッシャプレ
ート、 １０ クラッチベル、 １１ 内側積層板、
１２ 外側積層板、 １３ 外側積層板保持体、 １
４，１５ 軸方向歯列、 １６ ボス、１７，１９ 接
触面， １８ 縁部積層板、 ２０ オイル分配器、
２１ ダイヤフラムばね、 ２２ 支持リング、 ２３
ダイヤフラム、 ２４ 通路、２５ 端部領域、 ２
６ 半径方向通路、 ２７ 圧力室、 ２８ ピスト
ン、 ２９ シール材料、 ３１，３２ ばね舌片、
３３ 側面、 ３５ 通路、 ３６ 分岐通路、 ３７
液体室、 ３８ 貫通孔、 ３９ 貫通開口、１２０
クラッチ、 １２１ 積層板ユニット、 １２２ ピ
ストン、 １２３室、 １３０ 手動スプール弁、 １
３１ 導管、 １４０ 減圧弁、 １４１ スプール、
１４２ ばね装置、 １５０ 電磁弁、 １６０ ポ
ンプ、１６１ 導管、 １７０ 減圧弁、 １９９ 絞
り

フロントページの続き (72)発明者 ロベルト フィッシャー ドイツ連邦共和国 ビュール フィヒテン シュトラーセ 16

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力媒体によって操作可能なクラッチで
   あって、圧力液を充填可能なシリンダと負荷可能なピス
   トンとを備えたピストンシリンダユニットが、クラッチ
   を操作するために設けられており、少なくとも１つの弁
   を備えた圧力媒体供給ユニットが設けられており、シリ
   ンダが少なくともほぼ無圧の場合には操作の開始時に、
   シリンダの迅速な充填が高められた圧力によって行わ
   れ、シリンダ内における圧力の目標値到達後又は所定可
   能な時間経過後に、ゆっくりとして充填が行われること
   を特徴とするクラッチ。
2. 【請求項２】 高められた圧力が、シリンダの前の圧力
   室において調節され、かつシリンダが絞りを介して圧力
   室と接続されている、請求項１記載のクラッチ。
3. 【請求項３】 圧力室における圧力が比例弁を用いて調
   節される、請求項２記載のクラッチ。
4. 【請求項４】 請求項１から３までに記載のクラッチを
   制御する方法。