(57)【要約】入力トルク源と自動化された比変更装置の間に設置されている制御可能なパワートレイン入力モジュールであって、それらは全て、無数の入力及び出力用途シナリオを満たすと共に効率を最大化するようにパワートレイン制御モジュールＰＣＭによって制御される。【選択図】図１
2019522762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御可能なパワートレイン入力モジュール１００であって、
ａ）入力トルク源へ接続されている筐体と、
ｂ）遊星ギヤセット組立体と、
ｃ）前記ハウジングの内径へスプライン結合されているマルチプレート湿式摩擦入力クラッチ組立体と、
ｄ）軸方向可動油圧入力クラッチピストンであって、当該クラッチピストンは、前記入力クラッチ組立体へ特定の制御されたクランプ力を印加し、高圧力体積を介して前記入力クラッチ組立体の少なくとも１つの摩擦板へ特定の冷却流れを供給する、軸方向可動油圧入力クラッチピストンと、
ｅ）前記ハウジングの前記内径へスプライン結合されているマルチプレート湿式摩擦モードシフトクラッチ組立体と、
ｆ）前記モードシフトクラッチ組立体へ特定の制御されたクランプ力を印加する軸方向可動油圧モードシフトクラッチピストンと、
ｇ）前記ハウジングの前記内径内に配置されている反動板であって、当該反動板は、前記入力クラッチ組立体と前記モードシフトクラッチ組立体の両方と機能的にインターフェースしている、反動板と、
ｈ）前記遊星ギヤセットの一方向のみへの角回転を許容するように構成されているロッキング装置と、
を備えている制御可能なパワートレイン入力モジュール１００。
【請求項２】
請求項１に記載の入力モジュールにおいて、前記入力クラッチ組立体は、
ａ）前記入力クラッチ組立体への入力トルク経路として機能する複数の鋼分離板と、
ｂ）各鋼分離板の間に配置されている、前記入力クラッチ組立体のための出力トルク経路として機能する複数の摩擦板と、
ｃ）前記パワートレイン入力モジュールと一体化されている環状連続滑り湿式摩擦クラッチであって、出力対入力速度比が０（ゼロ）から１：１の間で変動する間は互いと係合するようになっている少なくとも１対の環状インターフェースを有し、前記インターフェースの一方は、規定幅と、当該一方のインターフェースを周って規定の環状距離を延びている少なくとも１つの遠回りの溝であって、前記インターフェースの外縁での高圧力体積からの油圧流体を当該インターフェースの前記幅を横切って少なくとも３つの移動通路の遠回り経路で当該一方のインターフェースの内縁での低圧力体積へ方向決めするように適合されている溝と、を有しており、前記通路のそれぞれは前記一方のインターフェースの実質的に全幅を延びており、前記溝は、前記通路の１つを画定していて前記一方のインターフェースの前記外縁にて前記溝を前記高圧力体積へ開放するようにされた入口を有している入口区分、を有しており、前記溝は、前記通路の別の１つを画定していて前記入口から遠隔の角度場所で前記一方のインターフェースの前記内縁にて前記溝を前記低圧力体積へ開放するようにされた出口を有している出口区分、を有している、環状連続滑り湿式摩擦クラッチと、
を備えている、入力モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の入力モジュールにおいて、前記入力クラッチ組立体は、入口と出口のある１つ又はそれ以上の遠回りの溝を有する少なくとも１対の環状インターフェースを有している環状連続スリップ湿式摩擦クラッチを備えており、前記入口は前記高圧力体積と連通し、前記高圧力体積は、前記インターフェース表面への冷却流体流れの精密な分配を画定するように前記低圧力体積と連通している前記出口と協調して圧力を印加する前記クラッチピストンと連通しており、前記冷却流体流れは、トルク及びスリップ速度の機能的需要に基づいて制御され、前記モードシフトクラッチピストンは、それぞれの要求される機能的要求に対して、圧力対要求されるトルク及びスリップ速度対インターフェースにて生成される熱対インターフェースの温度を軽減するために要求される冷却流体流れ、のうちの１つ又はそれ以上を適用し、絶対流れは、前記高圧力体積と低圧力体積の間の圧力差と溝断面積と各インターフェースの溝数の関数である、入力モジュール。
【請求項４】
請求項２に記載の入力モジュールにおいて、前記入力クラッチ組立体は、環状連続スリップ湿式摩擦クラッチを備えており、前記入口区分は概して入力回転方向とは逆の方向に角度が付けられており、前記出口区分は概して入力回転方向の方向に角度をなしている、入力モジュール。
【請求項５】
請求項２に記載の入力モジュールにおいて、前記入力クラッチ組立体は、前記一方のインターフェースを形成している紙ベースの摩擦材料フェーシングを更に備えており、前記溝は前記摩擦材料フェーシングを通って形成され延びている、入力モジュール。
【請求項６】
請求項２に記載の入力モジュールにおいて、前記入力クラッチ組立体は、前記一方のインターフェースを形成している非紙ベースの摩擦材料フェーシングを備えており、前記溝は前記インターフェースに形成され、前記インターフェースを通って延びている、入力モジュール。
【請求項７】
請求項２に記載の入力モジュールにおいて、前記入力クラッチ組立体は、前記高圧力体積と前記低圧力体積の間で前記一方のインターフェースを周って角度的に離間されている複数の溝を備えており、前記溝は互いと平行に接続されている、入力モジュール。
【請求項８】
請求項２に記載の入力モジュールにおいて、前記溝は均一断面流れ面積を有している、入力モジュール。
【請求項９】
請求項２に記載の入力モジュールにおいて、前記複数の摩擦板は、摩擦材料フェーシングを更に備えており、前記摩擦材料フェーシングは、規定幅と、当該摩擦材料フェーシングの周りの少なくとも１つの遠回りの距離であって、当該摩擦材料フェーシングの外縁での前記高圧力体積からの油圧流体を少なくとも３つの移動通路の遠回り経路で当該摩擦材料フェーシングの内縁での前記低圧力体積へ方向決めするようになっている遠回りの距離と、を有しており、前記通路のそれぞれは前記摩擦材料フェーシングの実質的に全幅を延びており、前記溝の前記入口区分は、前記通路の１つを画定していて前記摩擦材料フェーシングの前記外縁にて前記溝を前記高圧力体積へ開放するようになっており、前記溝の前記出口区分は、前記入口から遠隔の角度場所で前記摩擦材料フェーシングの前記内縁にて前記溝を前記低圧力体積へ開放するようになっている、入力モジュール。
【請求項１０】
請求項９に記載の入力モジュールにおいて、前記摩擦材料フェーシングは、前記摩擦材料フェーシングを周って等しく離間されている４つの溝を備えており、移動通路は５つある、入力モジュール。
【請求項１１】
請求項９に記載の入力モジュールにおいて、前記摩擦材料フェーシングは、前記遠回りの溝によって移動通路が形成されていない前記摩擦材料フェーシングの区分を冷却するために外側半径と内側半径の両方への油圧流体暴露を提供するように設置されている複数の戦略的に設置された半円形状のカットアウト区分、を更に備えている、入力モジュール。
【請求項１２】
請求項９に記載の入力モジュールにおいて、前記摩擦材料フェーシングは、一定した断面流れ面積の直線移動通路と、前記直線移動通路を接合している１つ又はそれ以上の先の尖った返しベンドと、を有する前記溝、を備えており、前記返しベンドは、前記摩擦材料フェーシングの外部直径と内部直径の両方にて前記縁に間近に隣接して配置されている、入力モジュール。
【請求項１３】
請求項９に記載の入力モジュールにおいて、前記摩擦材料フェーシングの前記溝は、前記摩擦材料フェーシングの外部直径縁及び内部直径縁に間近に隣接して配置されている頂点を有する滑らかな正弦波形状を有している、入力モジュール。
【請求項１４】
請求項９に記載の入力モジュールにおいて、前記摩擦材料フェーシングの前記溝は、頂点区域を有する連続断面区域を呈しておらず、前記入口区域及び前記出口区域は、前記溝内の二次流体ポンプ作用を促進する増加された断面流れ面積の局所的区域を呈して、前記遠回りの溝に沿って戦略的に設置される貯留ゾーンを提供するように構成されている、入力モジュール。
【請求項１５】
請求項２に記載の入力モジュールにおいて、前記入力クラッチ組立体は、クラッチ出力トルク及びクラッチスリップ速度を決定付ける力を印加し、前記力は、パワートレイン制御モジュールから指令される前記入力クラッチピストンへの油圧である、入力モジュール。
【請求項１６】
請求項１に記載の入力モジュールにおいて、前記入力クラッチ組立体は、次のうちの１つ又はそれ以上として機能し、即ち、
ａ）精密なスリップ速度制御及び熱遮断特性を有しそれにより滑らかな出力トルクを発生させる始動発進装置、
ｂ）パワートレイン制御モジュールから指令される精密に制御されたスリップを使用するねじれ伝達性軽減装置、
ｃ）パワートレイン制御モジュールからのコマンドに基づく発進及びギヤ比シフトを通して全体の系効率を最大化するように構成されているゼロスリップロックアップ装置、
ｄ）入力トルク源への実質的にゼロのトルクドレインを生じさせる開状態のニュートラル装置、
のうちの１つ又はそれ以上として機能し、
ｅ）前記入力クラッチ組立体が起動されると、前記遊星ギヤセット組立体が下流パワートレイン伝達系への追加の入力比を提供し、前記入力比はパワートレイン制御モジュールによって前記既存の下流伝達系比と対照して利用されて、前記全体伝達系内に新たな比の組合せを作り出し、それにより、前記全体パワートレイン伝達系はエンジンを更に高頻度でそれの最大効率点にて又は最大効率点近くにて稼働させることができる、
入力モジュール。
【請求項１７】
請求項１に記載の制御可能なパワートレイン入力モジュールにおいて、前記遊星ギヤセット組立体は、
ａ）遊星ギヤセット組立体の入力として機能するリングギヤと、
ｂ）遊星ギヤセット組立体２２の反動部材として機能するサンギヤと、
ｃ）複数の個別ピニオンギヤを所定位置に収納していてフランジ付きスプライン結合型ハブを用いてモジュール出力装置としての働きをしている、前記遊星ギヤセット組立体のための担持部組立体と、
を備えている、制御可能なパワートレイン入力モジュール。
【請求項１８】
請求項１７に記載の入力モジュールにおいて、
ａ）前記遊星ギヤセット組立体は、所望のトルク比を作り出すための運動学的トルク流れ切り替えに適応する能力で以て２通りの相異なる入力及び出力トルク比を提供し、
ｂ）前記遊星ギヤセット組立体はトルク流れ配列を備えていて、前記入力クラッチ組立体が入力トルクをリングギヤに提供し、前記サンギヤが反動要素として機能し、前記担持部組立体が出力トルク要素として機能し、前記サンギヤは出力部材の役目を果たす前記ロッキング装置を収納しており、前記ロッキング装置は前記サンギヤと一体化されていて、前記ロッキング装置が前記サンギヤの回転をロックすると前記担持部組立体にて１．０より大きいトルク比が作り出される、
入力モジュール。
【請求項１９】
請求項１７に記載の入力モジュールにおいて、前記遊星ギヤセットは、トルク流れ配列を備えていて、前記モードクラッチが作動的に起動されると入力シャフトを前記サンギヤ反動要素へ接続し、それと協調して、前記モードクラッチは前記入力シャフトを前記リングギヤへ作動的に接続し、それにより前記リングギヤと前記サンギヤを前記入力シャフトへ固定可能に接続し、その結果、前記遊星ギヤセット組立体は入力シャフトを出力担持部組立体へ固定可能に接続する１つのユニットとして回転し、この運動学的接続は、前記入力シャフトと共に回転する前記サンギヤの回転を固定可能に決定付け、固定位置から回転への移行は、前記ロッキング装置がロック解除しそれにより前記サンギヤが自由に回転できるようになり前記担持部組立体にて１．０のトルク比が作り出されることを決定付ける、入力モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]（関連出願の相互参照）
本願は２０１６年７月１日出願の「制御可能なパワートレイン入力モジュール」と題された米国仮特許出願第６２／３５７，４０４号に対する優先権並びに同仮出願の恩典全てを主張する。
【０００２】
[0002]本発明は伝達系の分野に関する。より厳密には、本発明はトルク伝達系のための制御可能なパワートレイン入力モジュールに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]トルク伝達系及びその様な系を制御するための手段の様々な形態が技術的に知られている。公道用並びに不斉地用車両、全地形対応車両、及び商用車両のためのトルク伝達系の様な、典型的な先行技術トルク伝達系は、以下の１つ又はそれ以上を含んでおり、即ち、
ａ）流体力学的トルク移送ユニットであって、
ｉ）純粋な流体連結、又は
ｉｉ）自身の性能曲線内の特定点にて入力トルクを増倍する能力を示す流体力学的トルク変換機の様な、上記ａ）ｉ）のより複雑な構成、
を使用して作動する流体力学的トルク移送ユニット；
ｂ）上記ａ）ｉｉ）の特性を示す流体力学的トルク変換機ユニットであって、一体型摩擦クラッチ及びねじれ減衰ユニットを追加的に組み入れている流体力学的トルク変換機ユニット；
ｃ）手動式に適用される摩擦クラッチ；及び、
ｄ）遠心分離式に適用される摩擦クラッチ、
のうちの１つ又はそれ以上を含んでいる。
【０００４】
[0004]公道用車両を典型例として使用すると、流体力学的トルク変換機は、それの初期始動トルク増倍率及びそれの滑らかなパワー伝達特定に因り、最も高い頻度で利用されている伝達装置である。しかしながら、流体力学的トルク変換機には幾つか難点がある。流体連結装置及び流体力学的トルク変換機を含む流体力学的トルク移送装置は、それらの性能包絡線内の全ての点で過剰な相対スリップを示し、装置効率の損失を生じさせてしまう傾向がある。また、特定の用途の構成について、流体連結又は流体力学的トルク変換機の設計及び性能特性は固定されていて使用中に変更することもできなければ外部条件に適合させることもできない。流体力学的トルク変換機について、流体力学的トルク変換機の入力速度が高く出力速度がゼロであるとき、作り出されるトルク比はそれの最大可能値即ち空転状態にあり、伝達装置は最大可能非効率にある。そして流体力学的トルク変換機の出力速度が入力速度に決して到達するわけではないが近づくにつれ、トルク増倍比は指数関数的に減少する。
【０００５】
[0005]典型的な流体力学的トルク変換機は、上述の負の特性全てを示している。しかしながら、一体型ロックアップクラッチの追加が、流体力学的トルク変換機の特有で非効率なスリップを取り除く。ロックアップクラッチは、流体力学的トルク変換機の入力と出力の間に直接的な機械的接続を作り出す。但し、これは伝達系のねじれ伝達性（振動）の原因となる。結果として、一体型ロックアップクラッチを組み入れている流体力学的トルク変換機は、特定のねじれ減衰装置を必要とする。後段の実施形態の詳細な説明を見れば、既存システムに係る追加の難題が自明であろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国仮特許出願第６２／３５７，４０４号
【発明の概要】
【０００７】
[0006]１つの態様では、本発明は、伝達系の機能の提供における効率、制御性、及び性能を最適化し、向上した効率、制御性、及び性能を示すように、パワートレイン制御モジュールによって制御される制御可能なパワートレイン入力モジュールに向けられている。
【０００８】
[0007]１つの態様では、発明は、ハウジングを備える制御可能なパワートレイン入力モジュールに向けられている。ハウジングは入力トルク源へ接続されている。入力モジュールは、遊星ギヤセット組立体と、ハウジングの内径へスプライン結合されているマルチプレート湿式摩擦入力クラッチ組立体と、軸方向可動油圧入力クラッチピストンと、を含んでいる。クラッチピストンは、入力クラッチ組立体へ特定の制御されたクランプ力を印加し、高圧力体積を介して入力クラッチ組立体の少なくとも１つの摩擦板へ特定の冷却流れを供給する。入力モジュールは、更に、ハウジングの内径へスプライン結合されているマルチプレート湿式摩擦モードシフトクラッチ組立体と、モードシフトクラッチ組立体へ特定の制御されたクランプ力を印加する軸方向可動油圧モードシフトクラッチピストンと、ハウジングの内径内に配置されている反動板と、を備えている。反動板は、入力クラッチ組立体とモードシフトクラッチ組立体の両方と機能的にインターフェースしている。また、遊星ギヤセットの一方向のみへの角回転を許容するように構成されているロッキング装置も含まれている。
【０００９】
[0008]一部の実施形態では、入力クラッチ組立体は、
入力クラッチ組立体への入力トルク経路として機能する複数の鋼分離板と、各鋼分離板の間に配置されている、入力クラッチ組立体のための出力トルク経路として機能する複数の摩擦板と、パワートレイン入力モジュールと一体化されている環状連続滑り湿式摩擦クラッチであって、出力対入力速度比が０（ゼロ）から１：１の間で変動する間は互いと係合するように適合されている少なくとも１対の環状インターフェースを有し、インターフェースの一方は、規定幅と、当該一方のインターフェースを周って規定の環状距離を延びている少なくとも１つの遠回りの溝であって、インターフェースの外縁での高圧力体積からの油圧流体をインターフェースの幅を横切って少なくとも３つの移動通路の遠回り経路で当該一方のインターフェースの内縁での低圧力体積へ方向決めするように適合されている溝と、を有しており、それら通路のそれぞれは当該一方のインターフェースの実質的に全幅を延びており、溝は、それら通路の１つを画定していて当該一方のインターフェースの外縁にて溝を高圧力体積へ開放するように適合された入口を有している入口区分、を有しており、溝は、それら通路の別の１つを画定していて入口から遠隔の角度場所で当該一方のインターフェースの内縁にて溝を低圧力キャビティへ開放するように適合された出口を有している出口区分、を有している、環状連続滑り湿式摩擦クラッチと、
を備えている。
【００１０】
[0009]一部の実施形態では、環状インターフェースは、高圧力体積と連通し、またインターフェース表面への冷却流体流れの精密な分配を画定するように出口と協調して圧力を印加するクラッチピストンと連通している。冷却流体流れは、トルクとスリップ速度の機能的需要に基づいて制御され、ピストンは、それぞれの要求される機能的要求に対して、圧力対要求されるトルク及びスリップ速度対インターフェースにて生成される熱対インターフェースの温度を軽減するために要求される冷却流体流れ、のうちの１つ又はそれ以上を適用する。故に、絶対流れは、体積間の圧力差と溝断面積と各インターフェースの溝数の関数ということになる。
【００１１】
[0010]一部の実施形態では、入口は概して入力回転方向とは逆の方向に角度が付けられており、出口は概して入力回転方向の方向に角度をなしている。
[0011]一部の実施形態では、入力クラッチ組立体は一方のインターフェースを形成している紙又は非紙ベースの摩擦材料フェーシングを備え、溝は摩擦材料フェーシングを通って形成され延びているか又はインターフェースを通って延びている。
【００１２】
[0012]一部の実施形態では、入力クラッチ組立体は、インターフェースを周って角度的に離間されていて高圧力体積と低圧力体積の間で互いに平行に接続されている複数の溝、を備えている。少なくとも一部の実施形態では、溝は均一の断面流れ面積を有していてもよい。
【００１３】
[0013]少なくとも一部の実施形態では、複数の摩擦板は、更に、摩擦材料フェーシングを備えており、当該摩擦材料フェーシングは、規定幅と、当該摩擦材料フェーシングの周りの少なくとも１つの遠回りの距離であって、摩擦材料フェーシングの外縁での高圧力体積からの油圧流体を少なくとも３つの移動通路の遠回り経路で当該摩擦材料フェーシングの内縁での低圧力体積へ方向決めするように適合されている遠回りの距離と、を有しており、それら通路のそれぞれは当該摩擦材料フェーシングの実質的に全幅を延びており、溝は、それら通路の１つを画定していて当該摩擦材料フェーシングの外縁にて溝を高圧力体積へ開放するように適合された入口区分、を有しており、溝は、入口から遠隔の角度場所で当該摩擦材料フェーシングの内縁にて溝を低圧力体積へ開放するように適合された出口区分、を有している。
【００１４】
[0014]一部の実施形態では、摩擦材料フェーシングは、摩擦材料フェーシングを周って等しく離間されている４つの溝を備えており、移動通路は５つある。摩擦材料フェーシングは、更に、遠回りの溝によって移動通路が形成されていない摩擦材料フェーシングの狭い区分を冷却するために外側半径と内側半径の両方への油圧流体暴露を提供するように設置されている複数の戦略的に設置された半円形状のカットアウト区分を備えていてもよい。溝は、更に、一定した断面流れ面積の直線移動通路を有しており、直線移動通路には１つ又はそれ以上の先の尖った返しベンドが接合しており、返しベンドは摩擦材料フェーシングの外部直径と内部直径の両方にて縁に間近に隣接して配置されている。
【００１５】
[0015]一部の実施形態では、溝は、摩擦材料フェーシングの外部直径縁及び内部直径縁に間近に隣接して配置されている頂点を有する滑らかな正弦波形状を有している。
[0016]一部の実施形態では、クラッチフェーシングの溝は、頂点区域を有する連続断面区域を呈しておらず、入口区域及び出口区域は、溝内の二次流体ポンプ作用を促進する増加された断面流れ面積の局所的区域を呈して、遠回りの溝に沿って戦略的に設置される貯留ゾーンを提供するように構成されている。
【００１６】
[0017]一部の実施形態では、入力クラッチ組立体は、クラッチ出力トルク及びクラッチスリップ速度を決定付ける力を印加し、力は、パワートレイン制御モジュールから指令される入力クラッチピストンへの油圧によって生じる。
【００１７】
[0018]一部の実施形態では、入力クラッチ組立体は、精密なスリップ速度制御及び熱遮断特性を有しそれにより滑らかな出力トルクを現出させる始動発進装置、パワートレイン制御モジュールから指令される精密に制御されたスリップを使用するねじれ伝達性軽減装置、パワートレイン制御モジュールからのコマンドに基づく発進及びギヤ比シフトを通して全体システム効率を最大化するように構成されているゼロスリップロックアップ装置、及び、入力トルク源への実質的にゼロのトルクドレインをもたらす開状態のニュートラル装置、のうちの１つ又はそれ以上として機能する。作動時、入力クラッチ組立体が起動されると、遊星ギヤセット組立体が下流パワートレイン伝達系への追加の入力比を提供し、入力比はパワートレイン制御モジュールによって既存の下流伝達系比と対照して利用されて、全体伝達系内に新たな比の組合せを作り出し、その結果、全体パワートレイン伝達系はエンジンを更に高頻度でそれの最大効率点にて又は最大効率点近くにて稼働させることができる。
【００１８】
[0019]一部の実施形態では、遊星ギヤセット組立体は、入力部として機能するリングギヤと、反動部材として機能するサンギヤと、複数の個別ピニオンギヤを所定位置に収納していてフランジ付きスプライン結合型ハブを用いてモジュール出力装置としての働きをしている担持部と、から構成されている。
【００１９】
[0020]遊星ギヤセット組立体は、更に、所望のトルク比を作り出すための運動学的トルク流れ切り替えに適応する能力で以て２通りの相異なる入力及び出力トルク比を提供することができ、遊星ギヤセットはトルク流れ配列を備えていて、入力クラッチ組立体が入力トルクをリングギヤに提供し、サンギヤが反動要素として機能し、担持部組立体が出力トルク要素として機能し、サンギヤが出力部材の役目を果たすロッキング装置を収納しており、ロッキング装置はサンギヤと一体化されていて、ロッキング装置が反動サンギヤの回転をロックすると担持部組立体にて１．０より大きいトルク比が作り出される。
【００２０】
[0021]遊星ギヤセット組立体は、更に、トルク流れ配列を備えていて、モードクラッチが作動的に起動されると入力シャフトをサンギヤへ接続し、それと協調して、モードクラッチは入力シャフトをリングギヤへ作動的に接続し、それによりリングギヤとサンギヤを入力シャフトへ固定可能に接続し、その結果、遊星ギヤセット組立体は入力シャフトを担持部組立体へ固定可能に接続する１つのユニットとして回転し、この運動学的接続は、入力シャフトと共に回転するサンギヤの回転を固定可能に決定付け、固定位置から回転への移行は、ロッキング装置がロック解除しサンギヤが自由に回転できるようにしてそれにより担持部組立体にて１．０のトルク比が作り出されることを決定付ける。
【００２１】
[0022]ここでは、「前」、「左」、「右」、「頂」、「底」、「上方」、「下方」、「レベル」、「直立」、「平行」、「直角」、「直線」、「水平」、「垂直」、又は「逆」の様な記述上の参照は、単に説明の便宜を図ってのことである。当業者には、要素の設置は本開示の範囲内に留まりながらもこれらの構成から外れることもあり得る、ということが理解されるであろう。
【００２２】
[0023]詳細な説明及び図面は、ここに構想されている発明の非限定的な実施形態を、一例として示している。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】[0024]本発明の或る実施形態によるパワートレイン入力モジュールの部分縦断面図である。
【図２】[0025]本発明の或る実施形態による入力クラッチ及びモードクラッチのためのクラッチ摩擦板の循環溝パターンの部分断面図である。
【図３】[0026]図２の３−３線に沿って取られた循環溝パターンの、矢印の方向に見た部分図である。
【図４】[0027]本発明の或る実施形態による入力クラッチ及びモードクラッチのためのクラッチ摩擦板の循環溝パターンの部分断面図である。
【図５】[0028]図４の５−５線に沿って取られた循環溝パターンの、矢印の方向に見た部分図である。
【図６】[0029]本発明の或る実施形態によるパワートレイン入力モジュールを使用している伝達系でのパワー流れ構成の回路図である。
【図７】[0030]本発明の或る実施形態によるパワートレイン入力モジュールを使用している伝達系での或る代わりのパワー構成流れの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
[0031]図１を参照して、本発明の或る実施形態によれば、本発明はパワートレイン入力モジュール１００に向けられている。パワートレイン入力モジュールは筐体１１に封入されている。パワートレイン入力モジュール１００の上側接続部は、用途関連のアダプタ板１０を用いて入力パワー源９へ作動的に接続されているものとして示されている。入力モジュール１００の出力は、下流パワートレインシステムの入力シャフト１３へ作動的に接続されている。入力モジュール１００が接続されている下流パワートレインシステム（図示せず）は、技術的に既知の何れのパワートレインシステムであってもよく、例えば車両の自動変速機又は他の伝達系であってもよい。パワートレイン入力モジュール１００は、更に、入力部構成要素として機能する鋼セパレータ板３６によってモジュール筐体１１へ作動的に接続されている精密スリップ制御湿式摩擦モード入力クラッチ組立体５７を含んでいる。摩擦板３５が遊星ギヤセット組立体２２のリングギヤ２５へ作動的に接続されていて出力部構成要素として機能する。更に、モジュール筐体１１へは、遊星ギヤセット組立体２２及びサンギヤ２４の付着構成要素４１を通して作動的に接続されている入力部構成要素としての鋼セパレータ板３６と出力部構成要素としての摩擦板３５とを有する第２のクラッチである湿式摩擦モードシフトクラッチ５５が作動的に接続されている。遊星ギヤセット組立体２２は、更に、図６の回路図に見ることのできる複数のピニオンギヤを含んでいてもよい。
【００２５】
[0032]本発明の或る態様によれば、遊星ギヤセット組立体２２は、入力クラッチ５７からの入力パワーを受け入れ、出力部材担持部組立体２３を通して下流パワートレイン入力シャフト１３へトルク増倍化（速度低減化）を提供する。遊星ギヤセット組立体２２のトルク増倍化は、サンギヤ２４の反動要素の機能的モードに依存している。サンギヤ組立体２４は、１つの方向への一体型角回転ロッキング装置２９を組み入れている。一部の実施形態では、ロッキング装置２９は一方向クラッチであってもよい。作動時、ロッキング装置２９は、サンギヤ２４を逆方向に回転する自身の運動学的反動力に応じないように強制することによって作動する。したがってサンギヤ２４は静止したままである。そういう訳で、以上に説明されている運動学的シナリオは、遊星ギヤ組立体２２及び出力部材担持部組立体２３がトルク増倍化（速度低減化）モードで機能することを図っている。
【００２６】
[0033]現在技術のトルク変換機装置に比べ、制御可能なパワートレイン入力モジュール２０内の遊星ギヤセット２２は、こうして、効率的且つ継続的な入力トルク増倍化を発進始動事象全体を通して維持し、車両内の伝達系の様な伝達系全体へ供給される牽引力の加速力の全体的増加をもたらすことができる。
【００２７】
[0034]ロッキング装置２９は、一部の実施形態ではサンギヤ２４へ一体化されているものであって、ホストパワートレイン筐体１２からの静止部材へ接地されている。入力クラッチ５７とモードクラッチ５５の両方が、入力クラッチ５７とモードクラッチ５５への特定の機能コマンドに依存して遊星ギヤセット組立体２２への入力を提供する。機能コマンドは、パワートレイン制御モジュール（ＰＣＭ）２０によって送信されるようになっていてもよい。ＰＣＭユニットは、技術的に知られているものであって、入力モジュール１００と関連付けて使用されることができる。ＰＣＭ２０は、様々なセンサ並びにエンジン制御ユニット及び伝達制御ユニットを含む様々な制御ユニットを組み入れていてもよく、また入力モジュール１００と双方向に通信していてもよい。入力クラッチ５７及びモードクラッチ５５のそれぞれへのコマンドは、入力クラッチ５７へは回路１５経由で、またモードクラッチ５５へは回路１４経由で、印加される油圧の形態をしていてもよい。コマンドは、伝達系の性質に依存して他の手段で入力クラッチ５７及びモードクラッチ５５へ送信されてもよい。例えば、電子伝達系は、入力クラッチ５７及びモードクラッチ５５へコマンドを送信するのに電子的手段を使用することができる。
【００２８】
[0035]作動時、油圧流体例えば自動変速機流体が入力クラッチ５７へ回路１５経由で方向決めされると、流体は入力クラッチピストン３３の背後の封止されたれた体積を充填、加圧し、入力クラッチ５７の復帰ばね３２（例えば皿ばね）に逆らってピストン運動を発生させ、入力クラッチ５７のセパレータ板３６、摩擦板３５、及び反動板３７に対してクランプ力を印加して、入力クラッチ５７が遊星ギヤセット組立体２２のリングギヤ２５へ分配される出力トルクを生成することを可能にする。本発明の一部の実施形態では、入力クラッチ５７は、ＰＣＭ２０が指令した発進トルクをクラッチスリップの精密管理によって送達するように機能し、全体システムロックアップで要求されている様に、ねじれ伝達性軽減化のための精密なマイクロスリップ（初期から４０ＲＰＭまで）を送達する。
【００２９】
[0036]モードクラッチ５５についても同様に、作動時、油圧流体（例えば自動変速機流体）がモードクラッチ５５へ回路１４経由で方向決めされると、流体はモードクラッチピストン３８の背後の封止された体積を充填、加圧し、モードクラッチ復帰ばね３９（本発明の一部の実施形態では皿ばねである）に逆らってピストン運動を提供し、モードクラッチのセパレータ板３６、摩擦板３５、及び反動板３７に対してクランプ力を印加して、モードクラッチ５５がサンギヤ２４を介して遊星ギヤセット組立体２２へ分配される出力トルクを生成するよう仕向ける。本発明の一部の実施形態では、モードクラッチ５５は、ＰＣＭ２０が指令したトルクをサンギヤ２４へ送達してそれの運動学的反動力を打ち負かし、遊星ギヤセット組立体２２の構成要素に１つのユニットとして回転するように仕向ける運動学的環境を生成するように機能する。この配列は、１：１入力／出力速度及びトルク送達へのシステムシフトを現出させ、作動時には、ロッキング装置２９を使用して、サンギヤ２４が単一方向にしか作動しないように仕向け、こうして入力方向への全体システム回転を可能にさせる。モードクラッチ５５も同じく、ねじれ伝達性軽減化並びに全体システムロックアップのためにＰＣＭ２０によって指令される通りに、入力クラッチ５７と協調して精密なマイクロスリップ（初期から４０ＲＰＭまで）を送達する。
【００３０】
[0037]パワートレイン入力モジュール内の内部スリップの精密制御、最小化、又は排除は、現在技術のトルク変換機に比べ、伝達系の作動包絡線内の全ての点における全体システム効率の改善をもたらす。
【００３１】
[0038]本発明の実施形態は、用途に依存する数々のやり方で伝達系へ一体化されることができる。例えば、公道用車両向けの伝達系は不斉地用車両向けの伝達系とは異なる構成を必要とするだろう。図６及び図７は、本発明の実施形態を使用している伝達系のための一例としてのパワー流れ構成を示している。入力モジュール１００を技術的に知られている各種伝達系へ一体化する場合に、様々な修正がなされることもあれば異なる構成が使用されることもあるものと理解しておきたい。例えば、パワー源入力は図６に示されている様にエンジンであってもよく、またパワー源は、入力クラッチ組立体５７又はモードクラッチ組立体５５の１つ又はそれ以上の組立体の構成要素である固定子支持体や一方向クラッチの様な追加の構成要素を含んでいてもよい。伝達系の潤滑を提供するために、ポンプ２１の様なオイルポンプ又はポンプ駆動部が更に含まれていてもよい。これら及び他の下位システムの場所及び構成は特定の用途に依って変わり得る。
【００３２】
[0039]本発明の１つの態様では、入力クラッチ５７とモードクラッチ５５の機能インターフェースゾーン４７へ油圧冷却流体を送達する新規性のある手段が提供されている。各印加クラッチピストン３３、３８は、それの背後に、油圧制御流体を給送される環状体積であってピストン３３、３８の内径（Ｉ．Ｄ．）側でピストンシール３４によって封止されている環状体積を有し、外形（Ｏ．Ｄ．）側には筐体１１と反動板３７とクラッチ摩擦板３５によって画定されている環状体積を有し、Ｏ．Ｄ．高圧力区域４３からＩ．Ｄ．低圧力区域４４への流れ面積を呈し、流れ面積は流れ対圧力を制御するべく遠回りの溝４８の数及び各溝４８のサイズによって画定されている。この構成は、最適湿潤及び冷却条件を維持する全摩擦インターフェースゾーン４７への冷却液流れの体積に対するクラッチ印加圧力への入力エネルギー要求の直接相関を記述している。
【００３３】
[0040]本発明の１つの態様では、更に、入力クラッチ５７及びモードクラッチ５５の各インターフェースゾーン４７には１つ又はそれ以上の有効性の高い遠回りの溝４８が提供されており、溝４８は互いに別々で独立していて、十分な冷却を提供する機能を果たすとともに、クラッチインターフェースの境界層湿潤を維持して、壊滅的なインターフェース温度を生じさせる乾式摩擦の発生を軽減する機能を果たす。
【００３４】
[0041]これより図２から図５を参照して、遠回りの溝４８のそれぞれは、インターフェース４７を周って環状方向に実質的な距離を延びていて、一方の端に入口４９を反対側の端に出口５０を有している。入口４９は摩擦材料インターフェース４７のＯ．Ｄ．にて高圧力体積４３へ開いており、出口５０は摩擦材料インターフェース４７のＩ．Ｄ．にて低圧力体積４４へ開いている。各溝４８は、溝の入口４９と出口５０の間を、少なくとも３つ又はそれより多い通路５１で、各摩擦フェーシング材料４５ひいてはそれのインターフェースゾーン４７の実質的に全幅を横切って折り返しながら形成され、ここに説明されている油圧流体を高圧力体積４３から係合クラッチ面（インターフェースゾーン４７）を遠回りの移動流れ通路で通りぬけながら低圧力体積へ方向決めして以下の事柄を確立させるようにしており、即ち、
ａ）本質的にクラッチインターフェースの活動区域全体を湿潤すること、
ｂ）圧力差によって誘導される、冷却用油圧流体流れを増強する粘性ポンプ作用でクラッチを冷却すること、及び、
ｃ）溝４８がパワートレイン入力モジュール１００内で高圧力入口４９と低圧力出口５０の間の臨界流れ制限オリフィスとして機能するという流れ制限作用、
を確立させる。入力部及び出力部それぞれの構成要素並びに関係付けられているインターフェースの滑り（速度差）による粘性ポンプ作用を支援するために、遠回りの溝４８は、同じく通路５１の１つを形成していて主題となる発明の入力回転の方向に角度を付けられている移動通路入口区分４９、を有している。溝４８の移動通路５１の数、溝４８の長さ、溝４８の幅及び深さ、及び、入口４９／出口５０の角度並びに移動通路５１の角度は、パワートレイン入力モジュール１００の用途（自動車、公道用車両、又は他の用途）に依存して変えられてもよい。
【００３５】
[0042]パワートレイン入力モジュール１００の多機能的湿潤／冷却／流れ制限溝４８は、クラッチインターフェースゾーン４７を通る油圧流体の、インターフェース４７の外縁又は外径での高圧力体積４３の相対的に高い圧力及びインターフェース４７の内縁又は内径での低圧力体積４４の相対的に低い圧力に曝されたときの制御における柔軟性を提供しており、入力クラッチ５７及び／又はモードクラッチ５５の制御では、体積４３と体積４４の間の圧力差は、例えば、クラッチスリップ速度を制御するために約１３０ｐｓｉの高から約１０ｐｓｉの低まで変動し得る。加えて、入口４９及び出口５０のそれぞれでは、移動通路５１によって賄えない狭いＩ．Ｄ．／Ｏ．Ｄ．インターフェース区域が存在する。インターフェース区域４７全てが有効な湿潤作用を受けることを確約するために、遠回りの溝４８の移動通路５１によって賄えない恐れのあるインターフェース区域へ、冷却支援への追加の暴露を提供するべく小さいＩ．Ｄ．／Ｏ．Ｄ．リリーフ５４が戦略的に設けられている。
【００３６】
[0043]本発明の少なくとも幾つかの実施形態では、全ての内燃ピストンエンジンパワー入力システムに典型的なねじれシグネチャ特性（torsional signature characteristics）は変動する周波数及び振幅のねじれ外乱を示すものであるが、この特性が、現在技術の機械的ねじれ減衰装置を一体化すること無しにパワートレインモジュール１００によって制御され軽減され得る。また、制御可能なパワートレイン入力モジュール１００を取り付けられた何れかの公道用並びに不斉地用車両／全地形対応車両／商用車両の性能は、既存の下流パワートレイン伝達系パワー流れアーキテクチャ又はハードウェアへの何らの修正も無しに下流パワートレイン伝達系比の慎重な拡大によって強化され得る。
【００３７】
[0044]外部パワートレイン制御モジュール２０は、更に、可変で移り変わってゆく作動条件によって決定付けられるパワートレイン入力モジュール１００特性のリアルタイム修正を指令することができる。
【００３８】
[0045]現在技術のトルク変換機に比べ、パワートレイン入力モジュール１００は、更に、下流パワートレイン伝達系パワー流れアーキテクチャ又はハードウェアへの何らの修正の必要性も無しに、多様な用途要件を満たし得る。
【００３９】
[0046]以上に説明されている本願の実施形態は、単に一例とすることを意図している。当業者は、本願の意図される範囲から逸脱することなく、特定の実施形態に対する変更、修正、及び変形を達成することができるだろう。具体的には、上述の実施形態の１つ又はそれ以上からの特徴を選択して、以上に明示的に説明されていない特徴の部分的組合せから構成される代わりの実施形態を作り出すこともできるだろう。加えて、上述の実施形態の１つ又はそれ以上からの特徴を選択し組み合わせて、以上に明示的に説明されていない特徴の組合せから構成される代わりの実施形態を作り出すこともできるだろう。その様な組合せ及び部分的組合せに適する特徴は、当業者には、本願全体を考察すれば容易に明らかになるはずである。本明細書及び記載の特許請求の範囲に説明されている主題は、技術における全ての適切な変更を網羅し包含するものとする。
【符号の説明】
【００４０】
９  入力パワー源
１０  アダプタ板
１１  筐体
１２  ホストパワートレイン筐体
１３  下流パワートレイン入力シャフト
１４  モードクラッチへの油圧印加回路
１５  入力クラッチへの油圧印加回路
２０  パワートレイン制御モジュール（ＰＣＭ）
２１  ポンプ
２２  遊星ギヤセット組立体
２３  出力部材担持部組立体
２４  サンギヤ、サンギヤ組立体
２５  リングギヤ
２９  一体型角回転ロッキング装置
３２  復帰ばね
３３  クラッチピストン
３４  ピストンシール
３５  摩擦板
３６  鋼セパレータ板
３７  反動板
３８  クラッチピストン
３９  復帰ばね
４１  付着構成要素
４３  高圧力区域、高圧力体積
４４  低圧力区域、低圧力体積
４５  摩擦フェーシング材料
４７  インターフェースゾーン
４８  遠回りの溝
４９  入口
５０  出口
５１  通路
５４  リリーフ
５５  湿式摩擦モードシフトクラッチ
５７  精密スリップ制御湿式摩擦モード入力クラッチ組立体
１００  パワートレイン入力モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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