JP5076117B2

JP5076117B2 - トルクコンバータのための緩衝装置

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Publication number: JP5076117B2
Application number: JP2008529462A
Authority: JP
Inventors: アーヴィンスデイヴィッド; マクドナルドフレイザー; フレイリーマシュー
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2012-11-21
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Description

本発明は、トルクコンバータのための緩衝装置に関し、特に、トルク伝達路内でトルクコンバータのタービン翼車と伝動装置に通じる被動軸若しくは出力軸との間に複数列に若しくは並列にコイルばねを配置してあり、タービン翼車と伝動装置との間の急激なエネルギー変動若しくはトルク変動を緩衝するための複数段の直列及び／又は並列配置式の緩衝装置に関する。

４シリンダー若しくは８シリンダー内の可変行程容積を備えたエンジンにおいて、エンジン振動の伝達を減少させることは困難であり、エンジンの高いトルクに基づき、緩衝装置は改善された制御装置及び改善された緩衝作用（トルクをポテンシャルエネルギーとして蓄え、かつ再び放出してトルク伝達を平滑にするトルク吸収容量）を備えていなければならない。同様に、緩衝装置のねじれ角当たりの小さい連結度、つまり小さいトルク伝達量は、騒音レベル（Noise Vibration Harshness, NVH）、つまり車両内の運転者若しくは乗員に感じられる騒音及び振動を減少するために所望されるようになっている。多くのタービン翼車用緩衝装置によっては、４気筒若しくは８気筒式の最新のエンジンから伝動装置へのトルク伝達の際のトルク伝達量若しくは騒音レベルに対する要求は満たされていない。

エンジンの駆動部からトルクコンバータへのトルク伝達の際の振動の緩衝のための市販の単段式若しくは二段式のタービン翼車用緩衝装置によっては、必要な能力及び連結度に関して問題がある。さらに公知のタービン翼車用緩衝装置はトルク伝達路内に大きな組み込み容積を必要とし、かつ大きなヒステリシスを有しており、つまり、緩衝過程中に摩擦に基づきエネルギー損失を生ぜしめている。高い能力及び小さい連結度を達成する場合でも、複雑な構造、高い費用及び釣り合いに大きな問題がある。

公知のタービン翼車用緩衝装置は米国特許出願第２００４／０１８５９４０号明細書に記載してある。該緩衝装置の構成は、低いばね力のばね５８Ａ及び５８Ｂを備えた同列配置のばね組、ばね組５８Ａ及び５８Ｂに並列に配置された中間のばね力のばね５９、及びばね５８Ａ，５８Ｂ及び５９に並列に配置された最大のばね力のばね６０を含んでいる。該公知の緩衝装置には、該緩衝装置の発明者は気付いていないものの、同列配置のばね組５８Ａ及び５８Ｂをばね５９及び６０よりも弱く若しくは軟らかく形成してあることに著しい欠点がある。ばね５９及び６０を並列に作用させる前に、ばね５８Ａ及び５８Ｂは該ばねのばね行程の終端点（終端位置）に達し、作動開始時に小さいねじり角を生ぜしめている。終端点に達したばねは力を生ぜしめ、該力はばねを外側へたわませて、ばねの損傷を惹起することになる。さらにすべてのばねは互いに同軸に配置されねばならない。

米国特許出願第２００４／２１６９７９号明細書に類似の装置を記載してあり、この場合に相違点として、第１の組のばね１１は、外側ばねと該外側ばね内に配置された内側ばねから成るダブルばね組として形成されており、作動開始時には外側ばねのみを作用させ、内側ばねは、外側ばねが所定の距離にわたって圧縮された場合にようやく外側ばねに対して並列に作用するようになっている。このような構成においては明らかな欠点として、内側ばねは外側ばねよりも小さい直径を有していて、一般的に著しく軟らかいものになっている。このような欠点を避けるために、内側ばねにとって外側ばねよりも太い線材を用いることになる。外側ばねの有効なばね力は、容積と長さのパラメータによって制限されている。軟らかい方のばねを力伝達から外すことはできない。例えばトルクコンバータに両方の回転方向で同一の特性を与えるために、内側ばねの特性と外側ばねの特性とを互いに適合させようとする場合に、このような適合は極めて困難であり、ばねの直径を互いに著しく異ならせなければならないことに基づき実際には全く実現されないものである。さらなる欠点は、種々のタイプのばねを準備して、正確に組み込まなければならないことにある。トルクが十分に大きい場合に、ばね組１１に対して並列に第２の組のばね１５を作用させるようになっている。

米国特許第４１３８００３号明細書に、複数列のばねを備えた緩衝装置を記載してあり、この場合にも多くのばねは互いに入れ子式に配置されており、このことは前述の欠点を含んでいることを意味している。

従って本発明の課題は、高い緩衝容量若しくは能力を有する信頼性の高い緩衝装置を提供し、該緩衝装置は大きなねじれ角（回動角）を有しており、この場合に作動開始時には小さな連結度（ねじれ角当たりの低いトルク）を達成し、かつねじれ角の増大に伴って連結度を大きくできるようになっていることである。

トルクコンバータのための緩衝装置は本発明の構成では次の構成要素を含んでおり、つまり、原動機に結合された駆動ユニット、駆動ばねとしての第１のばねを有する第１のばね組、第２のばねを有する第２のばね組、並列のばねを有する第３のばね組、所定のばね力によって自由に移動できる滑り装置、並びに、被動ユニットを含んでおり、この場合に、第１のばね組のばねは、駆動ユニットに作用するトルクに基づき前進方向で被動ユニットに向けて圧縮され、かつ被動ユニットを介して生ぜしめられるトルクに基づき逆方向で前動ユニットに向けて圧縮されるようになっており；第１と第２とのばね組は、第１のばね組の前進方向での第１の圧縮中には駆動ユニットと被動ユニットとの間に同列に配置されており；第１と第２とのばね組は、第１のばね組の前進方向での第２の中間の強さの圧縮中には駆動ユニットと被動ユニットとの間に同列に配置され、かつばね組の該列は、前記駆動装置（駆動ユニット）と前記被動装置（被動ユニット）との間の第３のばね組に対して並列に配置されており；第１のばね組は、第１のばね組の前進方向での第３の圧縮中には駆動装置（駆動ユニット）と被動装置（被動ユニット）との間の第３のばね組に対して並列に位置しているのに対して、駆動装置（駆動ユニット）と被動装置（被動ユニット）との間に設けられている滑り装置は、第１のばね組の前進方向での第１の圧縮中には、少なくとも第１及び第２のばね組のばね間に位置していて、前記受容装置から第１のばね組に生ぜしめられたトルクの一部分を第２のばね組に伝達するようになっており、該第２のばね組は生じているトルクの一部分を前記被動装置（被動ユニット）に伝達するようになっている。

本発明の対象のトルクコンバータは、エンジンによって回転方向に駆動されるポンプ翼車、及びポンプ翼車によって回転方向に駆動される液圧式のタービン翼車を含んでいる。タービン翼車は、本発明に基づく緩衝装置を介して伝動装置の駆動軸若しくは入力軸に連結されるようになっている。タービン翼車は１つの軸を中心として回転するようになっていて、このために一般的に中央ハブを備えている。緩衝装置は、トルクコンバータのタービン翼車からトルクを被動ハブへ伝達するようになっており、被動ハブは例えば伝動装置の駆動軸（入力軸）に結合されている。

タービン翼車から到来するトルクが、回転エネルギーとして伝動装置に伝達されるべきトルクに比べて、例えば伝動装置及び接続されるべき構成部分、例えば車輪駆動部の慣性、並びに駆動されるべき車両の慣性に基づき大きい場合には、緩衝装置は余剰なトルクの大部分を吸収して、エネルギーとして蓄え、後に回転エネルギーとして伝動装置に放出するようになっている。緩衝装置は逆の方向でも作用し、つまり、伝動装置からの余剰のトルクのエネルギーを吸収して蓄えて、後に再び放出するようになっている。

本発明に基づく緩衝装置は駆動装置、例えばエンジンからのトルクのエネルギーの受容のための駆動ユニット、並びに被動装置、例えば伝動装置へのトルクのエネルギーの伝達のための被動ユニットを備えている。この場合に被動ユニットは、ばね組１のばねの一方（第１）の端部（組１の一方の端部）に結合されており、ばね組１のばねの他方（第２）の端部（組１の他方の端部）は滑り装置の一方（第１）の接触面に接触するようになっており、滑り装置の他方（第２）の接触面は、ばね組２のばねの一方（第１）の端部（組２の一方の端部）に接触するようになっており、ばね組２のばねの他方（第２）の端部（組２の他方の端部）は被動ユニットに接触するようになっている。滑り装置は、作用しているばね力によって前進方向（トルクをタービン翼車から伝動装置へ伝達する方向）である第１の回動方向で、ばね組１のばねのばね行程の０パーセントと９９パーセントとの間の第１の位置まで自由に回動運動（回動）できるようになっていて、かつ係止装置若しくは係合装置によってばね組１のばねのばね行程の４０パーセントと９０パーセントとの間の第２の位置で駆動ユニット若しくは被動ユニットと連結（係止若しくは係合）されるようになっている。滑り装置は、逆方向に作用するばね力によって前記第１の回動方向と逆の第２の回動方向でも、ばね組１のばねのばね行程の０パーセントと９９パーセントとの間の第１の位置まで自由に回動運動できるようになっていて、かつ係止装置によってばね組１のばねのばね行程の４０パーセントと９０パーセントとの間の第２の位置で駆動ユニット若しくは被動ユニットと連結されるようになっている。被動ユニットは被動ディスク若しくは被動ハブである。第３のばね組は、駆動ユニットと中間フランジと（若しくは選択的に駆動ユニットと被動ユニットと）の間に次のように配置されており、つまり、第３のばね組のばねの一方（第１）の端部は、駆動ユニットに連結されていて、トルクを第３のばね組のばねの他方（第２）の端部から、ばね組１のばねのばね行程の５パーセントと３０パーセントとの間の位置で（一般的には中間フランジを介して）被動ユニットに伝達するようになっている。

第１の作動段階では、ばね組１及び２は通常の駆動方向で直列に作用し、受けたトルクに依存して大きなねじれ角（小さな連結度）を生ぜしめるようになっている。第２の段階では、ばね組３はばね組１及び２に対して並列に作用し、その結果、受けたトルクに依存したねじれ角は第１の段階よりも小さくなっており、ねじれ角当たり比較的に大きなトルクを伝達できるようになっている（中間値の連結度）。第３の段階では、ばね組２はばね組１との直列作用から外され、その結果、ねじれ角当たり第２段階より大きなトルクを伝達するようになっており（高い連結度）。緩衝装置は逆方向でも作動し、つまり緩衝装置は、伝動装置から緩衝装置へ生ぜしめられるトルクがエンジンから緩衝装置へ生ぜしめられるトルクを上回る場合に、伝動装置からのトルクをエンジンに伝達するようになっている。ばね組２は、ばね組１と同じ強さのばね、若しくはばね組１よりも軟らかい、つまり弱い若しくは硬い、つまり強いばねを含んでいてよい。ばね組１よりも軟らかいばねの場合には、利点として始動連結度（クラッチ連結度）は通常の運転方向（駆動方向若しくは前進方向）で低くなっている。前進方向では、滑り装置と駆動ユニット若しくは被動ユニットとの間の少なくとも１つのストッパーによってばね２を、ばね組１との直列作用から外し、これによってばね組２のばねは該ばねの終端点に達するのを防止され、つまりばね組２のばねは過度に圧縮されないようにされている。同様に少なくとも１つのストッパーは、ばね組２のばねが逆方向で該ばねの終端点に達するのを防止するようになっている。

有利な実施態様では、緩衝装置はカバーディスクを有し、カバーディスクはタービン翼車に対して半径方向に向けられていて、タービン翼車に結合され、例えばタービン翼車ハブを介してタービン翼車によって駆動されるようになっており、カバーディスクは被動ハブ若しくは出力ハブと同軸に配置され、しかしながら被動ハブ若しくは出力ハブに対して自由に回動できるようになっている。緩衝装置に中間フランジを設けてあり、中間フランジは同じく被動ハブに対して半径方向に向けられ、つまり半径方向で被動ハブの周りに配置されており、さらに被動フランジを設けてあり、被動フランジは被動ハブに結合されている。

実施態様では複数のばね組を設けてあり、ばね組は必要な弾性作用を生ぜしめるようになっており、これによって緩衝装置は相対回動を行い、つまり相対回動に際してトーションエネルギー（ねじりエネルギー）若しくはトルクを蓄えるようになっている。第１のばね組は駆動ばねを含んでおり、第２のばね組のばねは、必要に応じて駆動ばねよりも軟らかく形成されており、並列のばね組のばねは一般的には駆動ばねと同じほぼ同じばね特性及びばね力を有しており、しかしながら選択的に、駆動ばねと異なるばね力および異なるばね特性を有していてよい。

すべてのばねは半径方向で被動ハブの周りに配置されていて、カバーディスク内に収容されており、その結果タービン翼車及び、該タービン翼車と連結されたカバーディスクの始動運動に際して、駆動ばねの第１の端部はカバーディスクに接触し、かつ各駆動ばねの第２の端部は中間フランジに接触し、第２の各ばねの第１の端部は中間フランジに接触し、第２の各ばねの第２の端部は被動フランジに接触するようになっており、その結果、駆動ばねは圧縮されて、力を中間フランジに伝達し、これによって該中間フランジは回動させられ、その結果、第２のばねは圧縮されるようになっている。第２のばねは被動フランジ及び被動ハブを回動させるようになっている。駆動ばね及び第２のばねは、始動開始時に被動フランジよりも大きな回動角を可能にしていて、タービン翼車から到来するエネルギーを吸収し、若しくは蓄えるようになっており、その結果、」被動ハブ及びこれと結合された機構若しくは構成部分の始動慣性の克服に際して発生している遅延は補償されるようになっている。

並列のばねは中間フランジ（若しくはカバーディスク）の、該並列のばねよりも長い開口部内に収容されており、その結果並列のばねは、タービン翼車の始動時の回動に際してカバーディスクからのトルクを中間フランジに伝達しないようになっており、カバーディスクは、駆動ばね及び第２のばねの所定の圧縮の後にようやく、中間フランジに対して相対的に所定の距離にわたって運動し、つまり回動し、その結果並列のばねは、カバーディスクにも中間フランジにも接触して、トルクをカバーディスクから中間フランジに伝達し、次いで並列に駆動ばねでもって被動フランジに伝達するようになっており、駆動ばねは、被動フランジに伝達されるトルク量をトルクの増大に伴って高めるようになっている。

中間フランジ及び被動フランジはストッパー面を備えており、これによって被動フランジと中間フランジとはストッパー面でもって互いに接触するようになっており、その結果、回動運動のエネルギーは、中間フランジと被動フランジとの間に配置されている第２のばねが該ばねの終端点に達する前に、直接に中間フランジから被動フランジに伝達されるようになっており、これによって駆動ばねは、並列的に第２のばねよりも高いトルクを、中間フランジから被動フランジへ伝達できるようになっている。

本発明の実施例を図面に示してある。図面において、
図１は、本発明に基づく緩衝装置の有利な実施例を含むトルクコンバータの断面図であり、
図２は、図１の緩衝装置部分の分解斜視図であり、
図３は、図２の緩衝装置を組み立てられた状態で被動側から見た部分斜視図であり、
図４は、図３の緩衝装置を、カバーディスクの縁部を部分的に破断した状態で被動側から見た部分斜視図であり、
図５は、トルクをねじれ角の関数として表しており、この場合に図１の緩衝装置の連結度及びトルク伝達量の推移を示しており、
図６Ａは、図３の緩衝装置を、ねじれ角ゼロ度の位置で駆動側から見た平面図であり、
図６Ｂは、図６Ａの緩衝装置の個別の部品のねじれ角ゼロ度の位置での平面図であり、
図７Ａは、図６Ａの緩衝装置のねじれ角２．４度の位置での駆動側からの平面図であり、
図７Ｂは、緩衝装置の個別の部品のねじれ角２．４度の位置での平面図であり、
図８Ａは、図６Ａの緩衝装置のねじれ角１３．８２度の位置での駆動側からの平面図であり、
図８Ｂは、緩衝装置の個別の部品のねじれ角１３．８２度の位置での平面図であり、
図９Ａは、図６Ａの緩衝装置のねじれ角１５．５度の位置での駆動側からの平面図であり、
図９Ｂは、緩衝装置の個別の部品のねじれ角１５．５度の位置での平面図であり、
図１０は、本発明に基づく緩衝装置内のばね組の配列の実施例の概略図であり、この場合にばね組３は駆動ユニットと被動ユニットとの間で作用するようになっており、
図１０Ａは、本発明に基づく緩衝装置内のばね組の配列の別の実施例の概略図であり、この場合にばね組３は駆動ユニットと滑り装置との間で作用するようになっており、
図１０Ｂは、本発明に基づく緩衝装置内のばね組の配列のさらに別の実施例の概略図であり、この場合にストッパーは駆動ユニットと被動ユニットとの間でばね組２の保護のために作用するようになっている。

次に本発明を図示の実施例に基づき説明する。

ねじれ角は、緩衝装置のカバーディスクと被動フランジとの間の相対的な角度であり、該角度は基準位置（自由な位置）では角度ゼロ度である。基準位置は、すべてのばねが最小の圧力を受けた状態での位置である。緩衝装置能力は、トルクを吸収若しくは受け止める能力であり、一般的にニュートンメートル（Ｎｍ）で表され、吸収若しくは受け止められたトルクは再び放出可能なエネルギーとして蓄えられるものである。

緩衝装置の相対回動時の連結度は、ねじれ角に応じて吸収されたトルクの大きさ若しくは伝達可能なトルク値に同じである。ヒステリシスは、相対回動及び基準位置への戻りに際して生じる摩擦に起因したエネルギー損失である。組み込み容積は、駆動系内に緩衝装置を組み込むために必要な容積若しくはスペースである。

緩衝装置駆動は、緩衝装置によってエネルギーがタービン翼車又はエンジンから受け取られるか若しくは伝動装置から受け取られるかを意味している。説明の簡略化のために、実施例は、駆動を常にタービン翼車から伝動装置に向かって行うものとして、つまりトルクを常にタービン翼車から伝動装置に伝達する状態で説明してあるものの、緩衝装置は伝動装置からタービン翼車への逆方向でも作動することは明らかである。同様に緩衝装置被動は、緩衝装置からエネルギーが伝動装置に向けて放出されるか若しくはタービン翼車又はエンジンに向けて放出されるかを意味している。

パーセントの圧縮は、コイルばねの圧縮量が無負荷状態のばねの全長から、ばね行程の終端点が達成された状態、つまりばねの巻条が互いに接触するまで圧縮された状態での長さを引いた値を基準として百分率で表されていることを意味している。

本発明は、トルク容量の大きなトルクコンバータのためのねじれ角の大きな緩衝装置に関し、この場合に作動開始時に連結度を低くしてあり、連結度は回動に伴って次第に増大するようになっている。緩衝装置は３つのばね組を含んでおり、該ばね組は互いに異なるねじれ段階で直列にかつ並列的に作用するようになっている。六気筒若しくは八気筒エンジンのためのタービン翼車モジュールを不要にするタービン翼車用緩衝装置を含むものである。段階的な連結度により、遮断可能なシリンダーを備えるエンジンの三気筒モジュール若しくは四気筒モジュールでのトルク伝達を改善するようになっている。

特に本発明は、トルクコンバータのための緩衝装置に関する。トルクコンバータは、エンジンによって回転方向に駆動されるポンプ翼車、及びポンプ翼車によって液圧で回転駆動されるタービン翼車を有している。タービン翼車は、本発明に基づく緩衝装置を介して伝動装置入力軸に結合されるようになっている。タービン翼車は、１つの軸を中心として回転するようになっていて、このために一般的に中央ハブを備えている。緩衝装置は、トルクコンバータのタービン翼車からトルクを被動ハブへ伝達して、例えば伝動装置の駆動軸、つまり入力軸を駆動するために用いられるものの、緩衝装置は逆の方向でも作動するようになっている。

図１０，１０ａ及び１０ｂは、本発明の有利な実施例の緩衝装置（減衰装置）を示しており、該緩衝装置は所定の力Ｐ_１で作動される駆動ユニット１２（若しくは逆方向に所定の力Ｐ_２で作動される駆動ユニッ２２）、例えばタービン、タービンと結合されたプレート（圧力プレート）、若しくは原動機又はエンジンと結合されたプレート若しくは軸を有している。駆動ユニット１２は、第１のばね組１の駆動ばね１４の第１の端部１４ａ（組１の第１の端部）に結合されている。第１のばね組１の駆動ばね１４の第２の端部１４ｂ（組１の第２の端部）は、滑り装置１８に接触し、例えば自由に運動可能なディスク（中間フランジ）、自由に運動可能なレバー、若しくは自由に運動可能なカムに接触している。滑り装置１８は、ばね組２の第２のばね１６の第１の端部１６ａ（ばね組２の第１の端部）に接触している。滑り装置１８は所定のばね力Ｐ_１の作用下で、ばね組１のばね１４のばね行程の０と９０パーセントの間の第１の位置まで自由に運動できるようになっていてよく、かつ滑り装置１９は係合装置１３を介して、ばね組１のばね１４のばね行程の４０と９０パーセントの間の第２の位置で被動ユニット２に係合するようになっている。係合装置１３は例えば、被動装置（被動ユニット）及び滑り装置の接触面、被動装置と滑り装置との間の単数又は複数の係合ピン、若しくはスプラインから成っており、或いは当業者に知られる別の構成手段によって形成されていてよい。ばね組２のばね１６の第２の端部１６ｂは被動ユニット２２、例えば被動ディスク若しくは被動ハブに接触している。図１０に示す実施例では、第３のばね組３のばね１７を駆動ユニット１２と被動ユニット２２との間に配置できるようになっており、第３のばね組のばねの第１及び第２の端部１７ａ，１７ｂは、駆動ユニット１２の面１３ａ若しくは被動ユニット２２の面１３ｃに接触するようになっている。図１０Ａに示す実施例では、第３のばね組３のばね１７を駆動ユニット１２と滑り装置１８との間に配置できるようになっており、第３のばね組のばね１７の第１及び第２の端部１７ａ，１７ｂは、該ばね組のばね行程の５と３０パーセントの間の位置で駆動ユニット１２の面１３ａ若しくは滑り装置１８の面１３ｂに接触するようになっている。図１０Ｂは、本発明の緩衝器内のばね組の機能を示しており、この場合には駆動ユニット１２と被動ユニット２２との間でばね組２の保護のためにばね組２のストッパー１３を作用させるようになっている。

図１０、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す実施例の第１の作動段階では、ばね組１及び２は駆動力Ｐ１の作用下で直列に作用していて、設定のトルクに依存して大きな相対回動を許すようになっている（低い連結度）。第２の段階では、ばね組３はばね組１及び２に対して並列に作用し、その結果、相対回動は設定のトルクに関連して減少され、ねじれ角当たり第１段階より大きなトルクを伝達するようになっている（中間値の連結度）。図１０及び図１０Ａの第３の段階では、ばね組はばね組１との直列作用から外され（短絡され、つまりばね組２は圧縮されないようにされ）、ねじれ角当たりさらに大きなトルクを伝達するようになっており（高い連結度）、ばね組２のばね１６は該ばねの終端点に達するのを防止されている。図１０Ｂに示す実施例では、ばね組１と２とは互いに係止されるようになっている。前述のように、緩衝装置は逆方向でも作動し、つまり緩衝装置は、伝動装置から緩衝装置へ生ぜしめられるトルクがエンジンから緩衝装置へ生ぜしめられるトルクよりも大きい場合に、伝動装置からのトルクをエンジンに伝達するようになっている。ばね組１及び２のうちの１つ（一般的にばね組２）は、有利には別のばね組よりも軟らかく形成されており、その結果、連結度は作動開始時にエンジンから伝動装置への通常の運転方向で低くなっている。

図１に示してある有利な実施例では、トルクコンバータ１０はポンプ翼車２４を備えており、ポンプ翼車は原動機若しくはエンジンによってカバー２０を介して回転駆動されるようになっており、カバーは保持部材３４を介して直接にエンジンに取り付けられ、若しくは間接的にエンジンに取り付けられている。ポンプ翼車２４は流体を介してタービン翼車２６を回転させるようになっている。タービン翼車２６は、本発明に基づく緩衝装置１１を介して駆動軸３２、ひいては伝動装置に連結されている。タービン翼車は軸３２の周りを回転するようになっていて、このために中央ハブ３６を備えている。伝動装置の駆動軸（入力軸）３２とエンジンとの間の回転数の比が所定の値に達すると、緩衝装置１１に結合されたピストンディスク２１は、液圧によってカバー２０に向けて移動させられて、連結面２８でもってカバー２０と連結し、カバー２０と同じ回転数で伝動装置の駆動軸３２を回転させるようになっている。ピストンディスクの移動のための液圧装置の作動は制御ユニットによって制御され、制御ユニットは種々のセンサーから、例えばエンジンと伝動装置の駆動軸との間の回転数比やトルクコンバータのトルクの変化に依存した信号を受け取るようになっている。

緩衝装置１１は、トルクコンバータ１０のタービン翼車２６からトルクを被動ハブ３０に伝達するために、被動ハブと例えば伝動装置の駆動軸とを連結するのに用いられており、緩衝装置は逆方向でも有効である。

図２乃至図９ｂＢ明瞭に示してあるように、緩衝装置１１は有利には１つのカバーディスク１２ａ／１２ｂを含んでおり、該カバーディスク（カバープレート）はタービン翼車２６と同軸に配置され、実施例では半径方向でタービン翼車ハブの周囲に配置され、かつタービン翼車に結合されていて、タービン翼車によって、例えばタービン翼車ハブ３６によって駆動されるようになっており、タービン翼車ハブは被動ハブ３０と同軸に配置され、かつ自由に相対回動できるようになっている。カバーディスク１２ａ／１２ｂは、実施例ではカバーディスク半割部１２ａ，１２ｂから成っており、両方のカバーディスク半割部は、緩衝装置１１の別の構成部分の周囲に配置されていて、結合孔１２ｃを貫通するねじ若しくはリベット１２ｄによって相互に結合されており、この場合に結合孔１２ｃは図２に示してあるように、カバーディスク半割部１２ａ，１２ｂの外周部分に配置されている。両方のカバーディスク半割部間に中間フランジ１８を設けてあり、中間フランジは同じく半径方向で被動ハブ３０の周囲に配置されている。さらに被動フランジ２２を設けてあり、被動フランジは被動ハブ３０に結合されるようになっている。

ばね１４，１６，１７から成る複数のばね組１，２，３を設けてあり、ばね組は弾性作用を生ぜしめるようになっており、これによって緩衝装置は相対回動を行い、つまり相対回動に際してトーションエネルギー（ねじりエネルギー）若しくはトルクを蓄えるようになっている。ばね組１のばねは第１のばね、つまり駆動ばね１４であり、ばね組２のばねは第２のばね１６であり、該第２のばねは、必須ではなく選択的に有利には駆動ばね１４よりも軟らかく形成されており、ばね組３のばねは第１及び第２のばねに対して並列のばね１７である。

すべてのばね１４，１６，１７は半径方向で被動ハブ３０の周囲に配置されていて、カバーディスク１２ａ／１２ｂ内に収容されており、タービン翼車２６及び、該タービン翼車と連結されたカバーディスク１２ａ／１２ｂの始動運動に際して、各駆動ばね１４の第１の端部１４ａはカバーディスク１２ａ／１２ｂに接触し、各駆動ばね１４の第２の端部１４ｂは中間フランジ１８に接触し、第２の各ばね１６の第１の端部１６ａは中間フランジ１８に接触し、かつ第２の各ばね１６の第２の端部１６ｂは被動フランジ２２に接触するようになっている（図１０、図１０Ａ及び図１０Ｂも参照）。図２乃至図９Ｂに示してある実施例においては、駆動ばね１４は圧縮されて、力を中間フランジ１８に伝達し、該中間フランジを回動させ、ひいては第２のばね１６を圧縮するようになっている。

駆動ばね１４及び第２のばね１６は、タービン翼車２６からのエネルギーを吸収して、タービン翼車が被動フランジ２２よりも大きな角度αにわたって回動できるようにしていて、被動フランジ２２、被動ハブ３０及び該被動ハブに結合された構成部分の始動慣性モーメントの克服に際して時間的な遅延を補償するようになっている。中間フランジ１８及び被動フランジ２２はストッパー面１３ａ，１３ｂを備えており、これによって被動フランジ２２と中間フランジ１８とは前進方向１９で互いに接触するようになっており、回転エネルギーは中間フランジ１８から直接に被動フランジ２２に伝達され、この場合にばね１６はばね組１４との直列作用から外され、ばね１７に対して並列的にばね１４を運動させるためには、より大きなトルクを必要とし、その結果、ばね１７に対して並列に配置された第２のばね１６及び駆動ばね１４よりも大きなトルクは被動フランジ２２に伝達される。逆方向に設けられているストッパー面、例えば図１０Ｂに示してあるストッパー面１３は、中間フランジ若しくは滑りフランジ１８を被動フランジ２２に係合（係止）させ、このために駆動ばね１４並びに第２のばね１６の圧縮を制限するようになっており、若しくは図２のストッパー１３ｃ，１３ｄ（図１０及び図１０Ａのストッパー）は、逆方向で中間フランジをカバーディスクに係合させ、このためにもっぱら第２のばね１６を短絡させるようになっている。

並列のばね１７はカバーディスク１２ａ／１２ｂの開口部１７ｃ内に収容されていて、作動開始段階では中間フランジの開口部１７ｄ内を滑動（スライド）するようになっており、それというのは開口部１７ｄは第２のばね１７よりも長くなっているからであり、従って並列のばね１７はタービン翼車２６の始動若しくは作動開始に際して、カバーディスク１２ａ／１２ｂからのトルクを中間フランジ１８、ひいては被動フランジに伝達しないようになっており、この場合にカバーディスク１２ａ／１２ｂは、駆動ばね１４及び第２のばね１６の十分な圧縮の後にようやく、中間フランジ１８に対して相対的に所定の十分な距離にわたって運動し、つまり回動し、その結果、開口部１７ｄ内を所定の十分な距離にわたって滑動したばね１７は中間フランジ１８にも、カバーディスク１２ａ／１２ｂにも接触し、これによって並列のばねは、駆動ばね１４に対して並列に（作動開始段階では第２のばね１６に対して並列に）カバーディスク１２ａ／１２ｂからのトルクを中間フランジ２８、ひいては被動フランジ２２に伝達するようになり、被動フランジ２２に伝達可能なトルク量をトルクの増大に伴って高めるようになっている。

本発明に基づくトルクコンバータのための緩衝装置及び方法は、著しい利点を有しており、このことは図５に緩衝装置のためのねじれ角の関数としてトルクの特性線で表されている。特性線の駆動側に見られるように、緩衝装置の始動連結度は極めて小さく（軟らかく）、最初の２．５度のねじれ角ではほぼ６５Ｎｍ若しくはねじれ角当たり２６Ｎｍの低いトルクしか伝達されない。特性線は、駆動部と被動部との間でトルク変動が生じる場合に緩衝装置を介して伝達されるトルク衝撃の著しい緩衝を表している。点Ｒ１までは第１のばね組と第２のばね組とは直列配置されており、この直列配置並びに第２のばね組の選択される小さい強度は高い連結度を避けるようになっており、つまり、第１のばね組は所定のトルクの作用によって比較的に大きく圧縮されるようになっている。点Ｒ１ではばね組１，２に対して並列にばね組３も作用するようになっており、その結果、トルク伝達量は大きくなり、つまり、約１２度のねじれ角で４００Ｎｍまでのトルクを達成しており、この場合にしかしながらねじれはばね組１とばね組２との弱い直列配置並びに弱いばね組２に基づきねじれ角当たり約３２Ｎｍの低い連結度を生ぜしめている。点Ｒ２でばね組２は短絡され、つまり力伝達は迂回され、その結果、ばね組１とばね組３とが直列配置されている。比較的に弱いばね組２を直列作用から外すことによって、連結度は強く高められ、これによってばね組２のばねが終端点に達することは避けられる。エンジンブレーキ時若しくは無負荷側、つまり空転側の特性線も駆動側の特性線と同様に推移しており、この場合にもっぱら回動のみが逆方向に行われている。逆方向では、駆動側から緩衝装置内に蓄えられたエネルギーは被動側に与えられるのに対して、伝動装置を介して駆動される被動フランジ２２はばね組２のばね１６を部分的に圧縮し、該ばねは中間フランジ１８を介してばね組１のばね１４をカバーディスクに向けて押圧するようになっており、カバーディスクはピストンディスク２１を介してタービン翼車に連結されているか若しくはエンジンに連結されている。駆動側の場合と類似して、ばね組３のばね１７は作用するようになっており、ねじれの強さに応じて、ばね組２は中間フランジ１８とカバーディスク１２ａ／１２ｂとの間の連結によってか、若しくは中間フランジ１８と被動フランジ２２との間の連結によって短絡される。ばね組１とばね組２とが同じばね強さを有している場合に、若しくは中間フランジが前進方向で被動フランジに係合して、ばね組２の終端点への到達を防止し、かつ中間フランジ１８が逆方向でカバーディスク１２ａ／１２ｂと係合して、ばね組２の終端点への到達を防止するようになっている場合に、空転側特性線の上昇は駆動側特性線の上昇と同じである。

図６Ａ乃至図９Ｂには、本発明に基づく緩衝装置は種々のねじれ段階で示してあり、この場合にカバーディスク、中間フランジ及び被動フランジは互いに異なる距離で移動させられ、ばねは異なる強さで圧縮されている。

図６Ａには本発明に基づく完全な緩衝装置の有利な実施例を示してあり、この場合に緩衝装置の構成部分は中立の位置にあり、つまり前進方向若しくは逆方向での相対回動は生じていない。図６Ｂは図６Ａの緩衝装置の構成部分を分解して互いに整合している状態で示している。駆動ばね１４及び第２のばね１６は、緩衝装置の全角度３６０度のうちのそれぞれ２６度を占めており、並列のばね１９はそれぞれ１９度を占めている。

図７Ａには本発明に基づく完全な緩衝装置の有利な実施例を示してあり、この場合には緩衝装置の構成部分は前進方向（矢印１９）で約２．４度にわたって回動している。図７Ｂは図７Ａの緩衝装置の構成部分を分解して互いに整合している状態で示しており、ばねはより強く圧縮されている。カバーディスクは約２．４度だけ移され、つまり回動させられ、中間フランジは約１．２度だけ移され、被動フランジは全く移されていない。カバーディスクと中間フランジとの間の運動、つまり相対回動は、エンジンから入力したトルクと伝動装置に出力したトルクとの間のトルク変動、並びにばね組１，２，３のばねの強度に依存している。

図８Ａには本発明に基づく完全な緩衝装置の有利な実施例を示してあり、この場合には緩衝装置の構成部分は前進方向で１３．８２度にわたって回動している。図８Ｂは図８Ａの緩衝装置の構成部分を分解して互いに整合している状態で示しており、ばねはさらに強く圧縮されている。カバーディスクは約１３．８２度だけ移され、つまり回動させられ、中間フランジは約９度だけ移され、被動フランジは全く移されていない。カバーディスクと中間フランジとの間の運動、つまり相対回動は、エンジンから入力したトルクと伝動装置に出力したトルクとの間のトルク変動、並びにばね組１，２，３のばねの強度に依存している。

図９Ａには本発明に基づく完全な緩衝装置の有利な実施例を示してあり、この場合には緩衝装置の構成部分は前進方向で１５．５度にわたって回動している。図９Ｂは図９Ａの緩衝装置の構成部分を分解して互いに整合している状態で示しており、ばねはさらに強く圧縮されている。カバーディスクは約１５．５度だけ移され、中間フランジは約９度だけ移され、被動フランジは全く移されていない。カバーディスクと中間フランジとの間の相対回動は、エンジンから入力したトルクと伝動装置に出力したトルクとの間のトルク変動、並びにばね組１，３のばねの強度に依存している。

本発明は、トルクコンバータのタービン翼車から伝動装置に与えられるトルクの緩衝若しくは減衰のための方法にも関するものである。方法は特に次のステップを含んでいる：
ａ）ばね組の一つ、及びこれに対して直列配置のばね組の二つを作動させて、入力のトルクと出力のトルクとの間で大きな回動を可能にする（低い連結度）；
ｂ）直列配置と並列配置の３つのばね組において直列配置のばね組の一つ、次いで二つを用いて、これによってトルク伝達量を高め、入力のトルクに対してねじれ若しくは相対回動をステップａ）よりも小さくして、ねじれ角当たりに大きなトルクを受け止め、つまり伝達し若しくは蓄える（中間の連結度）；
ｃ）第２のばね組を第１のばね組との直列作用から外し（短絡し）、かつこれによって大きなばね強度のばね組２及び並列のばね組３のみを用いて、ねじれ角当たりにステップｂ）よりもさらに大きなトルクを受け止め、つまり伝達し若しくは蓄える（高い連結度）。

本発明に基づく緩衝装置の有利な実施例を含むトルクコンバータの断面図図１の緩衝装置部分の分解斜視図図２の緩衝装置の組み立てられた状態での被動側からの部分斜視図図３の緩衝装置の、カバーディスクの縁部を部分的に破断した状態での被動側からの部分斜視図本発明に基づく緩衝装置の緩衝特性線図図６Ａ＝図３の緩衝装置の、ねじれ角ゼロ度の位置での駆動側からの平面図図６Ａの緩衝装置の個別の部品のねじれ角ゼロ度の位置での平面図図６Ａの緩衝装置のねじれ角２．４度の位置での駆動側からの平面図緩衝装置の個別の部品のねじれ角２．４度の位置での平面図図６Ａの緩衝装置のねじれ角１３．８２度の位置での駆動側からの平面図緩衝装置の個別の部品のねじれ角１３．８２度の位置での平面図図６Ａの緩衝装置のねじれ角１５．５度の位置での駆動側からの平面図緩衝装置の個別の部品のねじれ角１５．５度の位置での平面図本発明に基づく緩衝装置内のばね組の配列の実施例の概略図本発明に基づく緩衝装置内のばね組の配列の別の実施例の概略図本発明に基づく緩衝装置内のばね組の配列のさらに別の実施例の概略図

符号の説明

１，２，３ばね組、１０トルクコンバータ、１１緩衝装置、１２ｃ結合孔、１２ｄねじ若しくはリベット、１２駆動ユニット、１２ａ，１２ｂカバーディスク半割部、１３係合装置、１４駆動ばね、１４ａ，１４ｂ端部、１６ばね、１６ａ第端部、１７ばね、１８滑り装置、１８中間フランジ、２１ピストンディスク、２２被動ユニット、２２被動フランジ、２４ポンプ翼車、２６タービン翼車、２８連結面、３０被動ハブ、３２駆動軸、３４保持部材、３６中央ハブ

Claims

トルクコンバータのための緩衝装置であって、トルクコンバータは、エンジンによって回転方向に駆動されるポンプ翼車、及びポンプ翼車によって液圧で回転方向に駆動されるタービン翼車を含んでおり、この場合にタービン翼車は中央ハブを備えており、緩衝装置は、トルクコンバータのタービン翼車からトルクを被動ハブへ、かつさらに伝動装置の駆動軸へ伝達するために用いられるようになっており、この場合に緩衝装置はカバーディスクを有しており、カバーディスクは半径方向でタービン翼車軸の周りに配置され、かつタービン翼車によって駆動されるようになっていて、被動ハブと同軸に位置していて、該被動ハブに対して自由に回動できるようになっており；トルクコンバータはさらに中間フランジを含んでおり、中間フランジは半径方向で被動ハブの周りに配置されており；被動ハブは被動フランジの構成部分を成しており、駆動ばねの組、第２のばねの組及び並列のばねの組を備えており、これらのばねはすべて半径方向で被動ハブの周囲に配置されていて、カバーディスク内に収容されており、タービン翼車及びこれと結合されたカバーディスクの始動運動に際して、各駆動ばねの第１の端部はカバーディスクに接触し、かつ各駆動ばねの第２の端部は中間フランジに接触するようになっており、第２の各ばねの第１の端部は中間フランジに接触し、かつ第２の各ばねの第２の端部は被動フランジに接触するようになっており、これによってタービン翼車からカバーディスクへ、かつ該カバーディスクから駆動ばねへのトルクの伝達に際して、駆動ばねは圧縮され、かつ力を中間フランジに伝達して、該中間フランジを回動させ、これによって第２のばねを圧縮するようになっており、該第２のばねは被動フランジ及び被動ハブを回動させるようになっており、この場合に駆動ばね及び第２のばねはタービン翼車からのエネルギーを吸収して、被動ハブ及びこれと結合された構成部分の始動トルクの克服に際して遅延時間を補償するようになっており；並列のばねは互いに離間してカバーディスク内に配置されていて、作動開始時に中間フランジの開口部内を自由に回動できるようになっており、これによって並列のばねはタービン翼車の始動に際してはカバーディスクから中間フランジへのトルクの伝達を行わず、カバーディスクは第２のばね及び駆動ばねの所定の圧縮に際してようやく中間フランジによって回動させられるようになっており、その結果、並列のばねはカバーディスクにも中間フランジにも接触するようになっており、これによって該ばねと並列にかつ第２のばねと同列配置されている駆動ばねは、カバーディスクからトルクを中間フランジに伝達するようになっていて、かつトルクの増大に伴って、中間フランジ、ひいては被動フランジに伝達されるトルク量をさらに高めるようになっており、この場合に中間フランジと被動フランジとは、回動運動のエネルギーを直接に中間フランジから被動フランジに伝達するために、ストッパー面を備えていて、該ストッパー面でもって互いに接触するようになっており、これによって第２のばねは、駆動ばねとの直列作用から外され、その結果、駆動ばね及び並列のばねは第２のばねよりも高いトルクを中間フランジに伝達し、かつ該中間フランジも高いトルクを被動フランジに伝達するようになっていることを特徴とする、トルクコンバータのための緩衝装置。
第２のばねは駆動ばねよりも軟らかく形成されている請求項１に記載の緩衝装置。