(57)【要約】  本発明は、自動車のパワートレーン用の遠心クラッチ（１）であって、折曲げ金属薄板（３）に連結されており、遠心力によって生じる前記遠心質量体（２）の半径方向運動が前記折曲げ金属薄板（３）の軸方向運動を生じさせるようになっている遠心質量体（２）と、連結ピン（５）に対応配置された予荷重要素（４）とを備え、前記連結ピン（５）は、前記折曲げ金属薄板（３）の軸方向運動を少なくとも部分的に、複数の薄板（２４）の保持用に設計されたインナケージ（７）に伝達するように提供されており、前記連結ピン（５）は、前記折曲げ金属薄板（３）の長孔（６）内に挿入されており、これにより、中間運転状態において、前記折曲げ金属薄板（３）に対して相対的に前記インナケージ（７）が回転した場合に、前記折曲げ金属薄板（３）と前記連結ピン（５）との間の相対運動が可能になっており、前記中間運転状態では、前記折曲げ金属薄板（３）の、前記予荷重要素（４）に対する力伝達用に設けられた荷重受け部分（８）と、前記連結ピンに固定されたストッパ（９）と、前記予荷重要素に固定されたストッパ（１０）とが、前記折曲げ金属薄板（３）が前記荷重受け部分（８）において最大でも片面に力伝達用の接触領域を有するように互いに調整されている、遠心クラッチ（１）に関する。さらに本発明は、原動機と、本発明に基づくクラッチ（１）と、変速機とを備える、自動車のパワートレーンに関する。
2019518919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のパワートレーン用の遠心クラッチ（１）であって、
遠心質量体（２）であって、折曲げ金属薄板（３）に連結されており、遠心力によって生じる前記遠心質量体（２）の半径方向運動が前記折曲げ金属薄板（３）の軸方向運動を生じさせるようになっている遠心質量体（２）と、
連結ピン（５）に対応配置された予荷重要素（４）と、
を備え、
前記連結ピン（５）は、前記折曲げ金属薄板（３）の軸方向運動を少なくとも部分的に、複数の薄板（２４）の保持用に設計されたインナケージ（７）に伝達するように提供されており、
前記連結ピン（５）は、前記折曲げ金属薄板（３）の長孔（６）内に挿入されており、これにより、中間運転状態において、前記折曲げ金属薄板（３）に対して相対的に前記インナケージ（７）が回転した場合に、前記折曲げ金属薄板（３）と前記連結ピン（５）との間の相対運動が可能になっている、遠心クラッチにおいて、
前記中間運転状態では、前記折曲げ金属薄板（３）の、前記予荷重要素（４）に対する力伝達用に設けられた荷重受け部分（８）と、前記連結ピンに固定されたストッパ（９）と、前記予荷重要素に固定されたストッパ（１０）とが、前記折曲げ金属薄板（３）が前記荷重受け部分（８）において最大でも片面に力伝達用の接触領域を有するように互いに調整されていることを特徴とする、遠心クラッチ（１）。
【請求項２】
前記接触領域は、前記折曲げ金属薄板（３）の、前記予荷重要素に向けられた面に形成されている、請求項１記載の遠心クラッチ（１）。
【請求項３】
前記予荷重要素（４）と前記連結ピン（５）とは、前記折曲げ金属薄板（３）に対する前記連結ピン（５）の相対運動が前記予荷重要素（４）の予荷重なしで実施可能であるように形成されている、請求項１または２記載の遠心クラッチ（１）。
【請求項４】
前記連結ピンに固定されたストッパ（９）は、固定手段により前記連結ピン（５）に不動に固定された支持金属薄板（３０）によって形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の遠心クラッチ（１）。
【請求項５】
前記予荷重要素に固定されたストッパ（１０）は、前記予荷重要素（４）に装着可能な中間ディスク（３２）によって形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の遠心クラッチ（１）。
【請求項６】
前記予荷重要素（４）によって生じる力の導入が、前記折曲げ金属薄板（３）の片面に作用する、請求項１から５までのいずれか１項記載の遠心クラッチ（１）。
【請求項７】
前記折曲げ金属薄板（３）と前記連結ピン（５）とは、該連結ピン（５）が、該連結ピンから遠ざかる方向への前記折曲げ金属薄板（３）の運動を許容するように互いに連結されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の遠心クラッチ（１）。
【請求項８】
前記連結ピンに固定されたストッパ（９）は、前記連結ピン（５）に不動に結合された固定要素（３１）によって形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の遠心クラッチ（１）。
【請求項９】
前記連結ピン（５）は、段付きリベットとして形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の遠心クラッチ（１）。
【請求項１０】
原動機と、請求項１から９までのいずれか１項の記載に基づき形成されたクラッチ（１）と、変速機とを備える、自動車のパワートレーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のパワートレーン用の遠心クラッチであって、折曲げ金属薄板に連結されており、遠心力によって生じる遠心質量体の半径方向運動が折曲げ金属薄板の軸方向運動を生じさせるようになっている遠心質量体と、連結ピンに対応配置された予荷重要素と、を備え、連結ピンは、折曲げ金属薄板の軸方向運動を少なくとも部分的に、複数の薄板の保持用に設計されたインナケージに伝達するように提供されており、連結ピンは、折曲げ金属薄板の長孔内に挿入されており、これにより、中間運転状態において、折曲げ金属薄板に対して相対的にインナケージが回転した場合に、折曲げ金属薄板と連結ピンとの間の相対運動が可能になっている、遠心クラッチに関する。連結ピンは、少なくとも部分的に予荷重要素により包囲することができる。
【０００２】
さらに、原動機と、遠心クラッチと、変速機とを備える自動車のパワートレーンが、本発明の対象である。
【背景技術】
【０００３】
先行技術から種々様々な遠心クラッチが知られている。例えば国際公開第２０１５４６８８７１号に開示された遠心クラッチは、原動機に固定された入力部材を有しており、入力部材は薄板に結合されており、薄板は遠心質量体を介して出力部分と接触し、これにより、トルクを原動機出力軸から変速機入力軸に伝達することができるようになっている。
【０００４】
請求項１の上位概念に記載の遠心クラッチでは、連結は、回転数に応じて生じる。この場合、第１の遠心質量体は、原動機に固定された構成部材に、遠心力が第１の折曲げ金属薄板の軸方向運動を生じさせるように連結されている。第１の折曲げ金属薄板と変速機に固定された構成部材との間には、スラスト軸受が配置されており、スラスト軸受は、第１の折曲げ金属薄板と変速機に固定された構成部材との間で回転運動を一切伝達しない。これに対して、第１の遠心質量体によって生じる、第１の折曲げ金属薄板の軸方向運動は、変速機に固定された構成部材に伝達される。変速機に固定された構成部材は、第２の折曲げ金属薄板に不動に連結されている。軸方向運動は、第２の折曲げ金属薄板から、連結ピンを介して、薄板が配置されたインナケージに伝達され、インナケージ薄板は、原動機に固定された構成部材と相対回動不能に結合されたアウタケージ薄板と共に、摩擦接続式にトルクを伝達する。インナケージのトルクは、板ばねを介して、変速機入力軸に回転数を提供するハブに伝達される。
【０００５】
連結ピンは予荷重要素によって包囲されており、第１の遠心質量体と同様に、第２の折曲げ金属薄板の軸方向運動を生じさせる第２の遠心質量体によって生じる追加的な軸方向運動が薄板間の摩擦接続を強めた場合に、薄板による力が極度に高すぎると、予荷重要素によって吸収されるようになっている。第２の遠心質量体は、その慣性に基づき、遠心クラッチの解除を遅らせる一方で、締結は、低トルクおよび高回転数において既に可能である。
【０００６】
先行技術から周知の遠心クラッチは、クラッチの非定常状態、例えば発進プロセスでは、個々のコンポーネントの相対運動に基づき望ましくない摩擦力が発生する、という欠点を有している。
【０００７】
さらに、先行技術では、折曲げ金属薄板に対するインナケージの相対運動状態において、予荷重要素の全予荷重力が、予荷重要素と折曲げ金属薄板との間の連結領域に作用するように、予荷重要素が折曲げ金属薄板に連結されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の課題は、先行技術に基づく欠点を取り除くと共に、発進状態／中間運転状態における望ましくない摩擦力を除去するかまたは最小化する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、本発明によれば、中間運転状態では、折曲げ金属薄板の、予荷重要素に対する力伝達用に設けられた荷重受け部分と、連結ピンに固定されたストッパと、予荷重要素に固定されたストッパとが、折曲げ金属薄板が荷重受け部分において最大でも片面に力伝達用の接触領域を有するように互いに調整されていることによって解決される。こうして、好適には圧縮ばねとして形成された予荷重要素が折曲げ金属薄板の片面に作用する。これは、発生する摩擦力を最小化する。
【００１０】
有利な実施形態は、各従属請求項に記載すると共に、以下でより詳細に説明する。
【００１１】
例えば、接触領域が、折曲げ金属薄板の、予荷重要素に向けられた面に形成されていると、有利である。このようにすると、予荷重要素が折曲げ金属薄板に対して最短距離で配置されているため、構成空間上の利点が生じる。また、このようにすると、折曲げ金属薄板の、予荷重要素とは反対の側は、予荷重要素側からの押圧力を全く受けないので、このことも、目標とする摩擦最小化をさらに促進することになる。
【００１２】
予荷重要素と連結ピンとが、折曲げ金属薄板に対する連結ピンの相対運動が予荷重要素の予荷重なしで実施可能であるように形成されていると同時に、インナケージと折曲げ金属薄板との間で相対運動が行われた場合には、インナケージとハブとの間に配置された板ばねのみが、折曲げ金属薄板に押圧力を加えるに過ぎない。
【００１３】
板ばねにより加えられる予荷重力は、予荷重要素により加えられる予荷重力より何倍も小さい。こうして、連結ピンと予荷重要素とを本発明に基づき構成することにより、相対回転時に発生する摩擦を大幅に低下させることができる。
【００１４】
１つの別の有利な実施形態は、連結ピンに固定されたストッパが、ねじ等の固定手段により連結ピンに不動に固定された支持金属薄板によって形成されている、という点で優れている。このようにすると、従来の連結ピンを使用可能である。本発明に基づく利点を発揮するためには、追加的な支持金属薄板の取付けから成る後加工をすれば十分である。
【００１５】
予荷重要素に固定されたストッパが、予荷重要素に装着可能な中間ディスクによって形成されていると、予荷重要素を用いた時間的に効率的で経済的な、本発明による連結ピンの取付けが可能である。さらに、中間ディスクは、その幾何学形状および材料の性質に関して、予荷重要素と連結ピンと折曲げ金属薄板との間に作用する力を、パワーフローを最適化する形で吸収できるように形成することができる。
【００１６】
予荷重要素によって生じる力の導入が、折曲げ金属薄板の片面に作用する場合も、やはり有利である。片面への力の導入は、反作用力を誘発し得ない、という利点をもたらす。したがって、片面への力の導入によって可能になる相応の相対回転は、両面への力の導入に比べて大幅に摩擦が減少する。よって、それぞれ予荷重要素によって予荷重を加えられる２つの部分間での折曲げ金属薄板の挟込みが回避される。つまり、相対回動によってもたらされる比較的小さなエネルギ入力の他に、耐用年数の増大の利点も実現される。減少した摩擦には、折曲げ金属薄板のより少ない摩耗という意味も含まれ、これは一方では折曲げ金属薄板の耐用年数を延ばし、他方ではクラッチ内の粒子／チップを減少させる。よって、本発明による遠心クラッチの静かな回転も向上する。
【００１７】
１つの好適な実施形態では、折曲げ金属薄板と連結ピンとは、連結ピンが、連結ピンから遠ざかる方向への折曲げ金属薄板の運動を許容するように互いに連結されている。よって、連結ピンから遠ざかる方向への折曲げ金属薄板の軸方向運動は、遠心クラッチの別のコンポーネントによって制限される。
【００１８】
さらに、連結ピンに固定されたストッパが、連結ピンに不動に結合された固定手段によって形成されていると、有利である。このような不動の結合部は、高い振動においても相対摩擦を小さく抑え、これは遠心クラッチの耐用年数にプラスの影響を与える。
【００１９】
さらに有利なのは、連結ピンが、段付きリベットとして形成されている場合である。段付きリベットは、一方では規格構成要素であり、価格的に有利に製造可能であり、他方では遠心クラッチにおいて確実なストッパとして優れた肩部を有している。
【００２０】
本発明では、自動車のパワートレーンも同様に本発明の対象である。このパワートレーンは、原動機と、クラッチと、変速機とを有しており、この場合、クラッチは、上述した遠心クラッチの構成に従って製造されている。
【００２１】
本発明の対象は、換言すると、軸方向において第１の遠心質量体の変速機側に配置された折曲げ金属薄板が、第１および／または第２の遠心質量体により、軸方向で変速機に向かって動かされる、と表すことができる。この場合、遠心質量体は、低回転数において既に、原動機出力軸と変速機入力軸との間に連結を生じさせるように設計されている。つまり、遠心質量体は、既に低回転数において、自動車を駆動するために十分な原動機トルクを発生させる。低回転数において既に連結が行われることにより、結果として極めて高い回転数では、遠心質量体により誘発される軸方向力は、必要とされるよりも高くなっている。過剰に高い力入力を補償するために予荷重要素が用いられ、これにより押付け力および／または解除力を制限することができる。予荷重要素は、好適には最大の押付け力になるように予荷重をかけられた圧縮ばねとして形成されている。遠心質量体の側から、圧縮ばねの予荷重力よりも大きな力が誘発されると、圧縮ばねは押し縮められる。遠心質量体は、ストッパによって制限することができる。さらに、遠心クラッチのインナケージは板ばねを介してハブに結合されており、これは押付け力の追加的な増大を生じさせる。板ばねの軸方向運動が大きいほど、インナケージの回転も高くなる。
【００２２】
本発明に基づき、折曲げ金属薄板と、予荷重要素と、連結ピンとの間の作用領域は、これらが１つの摩擦箇所で力を伝達するように形成されている。したがって、折曲げ金属薄板と、予荷重要素に固定された構成部材、好適には支持ディスクとの間の摩擦接触部には、好適には板ばね剛性のみが力として加わるに過ぎない。
【００２３】
本発明による遠心クラッチは、多板クラッチとして形成可能であり、とりわけオートバイ、乗用車、デュアルクラッチおよび／またはハイブリッド式クラッチにおいて使用するために提供される。この場合は、乾式のクラッチ動作が好適である一方で、湿式に動作するクラッチも同様に考えられる。
【００２４】
本発明に基づき、車両の燃料消費量を減少させることができる。さらに、本発明に基づき遠心質量体／遠心力質量体を原動機側と変速機側とに分けることで、より早期のクラッチ同期化が可能になり、このことは低回転数での走行／発進を可能にする。これにより、遠心クラッチを用いる複数の用途に関する二酸化炭素排出が、本発明では大幅に削減される。
【００２５】
さらに、本発明に基づき遠心質量体を分ける、つまり原動機側と変速機側とに分けることで、従来のパワートレーンの特性に極めて類似した特性の走行が可能になる。特にクラッチに滑りが生じることなしに、原動機を低回転数において全負荷運転で運転することができる。したがって、遠心ディスクとしての自己補強手段と組み合わせると、本発明による構成は、あらゆる従来用途に、つまり遠心クラッチなしの変速機にも、車両構成に適合させることなく使用可能である。これは、本発明による装置の適用範囲を増大する。
【００２６】
まとめると、インナケージ側または押圧ポット側のピンに、軸方向においてコイルばねとディスク部分または傾斜板との間に配置された支持ディスクが取り付けられることにより、解除動作におけるインナケージまたは押圧ポットの回転が改善される、ということが言える。
【００２７】
以下、図面を用いて本発明をより詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による遠心クラッチを示す斜視縦断面図である。
【図２】遠心クラッチの縦断面図である。
【図３】本発明による連結ピンの拡大図である。
【図４】本発明による折曲げ金属薄板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図面は単に概略的なものであるに過ぎず、専ら本発明の理解に用いられるに過ぎない。同一部材には同一符号が付されている。個々の実施例の特徴は交換し合うことができる。
【００３０】
図１には遠心クラッチ１が示されている。遠心クラッチ１は遠心質量体２を有しており、遠心質量体２は折曲げ金属薄板３と作用結合している。さらに遠心クラッチ１は、予荷重要素４により包囲された連結ピン５を有している。長孔６を介して、インナケージ７と折曲げ金属薄板３との間のある程度の相対回動が可能である。予荷重要素４から折曲げ金属薄板３に力を伝達できるようにするために、折曲げ金属薄板３は荷重受け部分８を有している。さらに、予荷重要素４と折曲げ金属薄板３との間での力伝達用に、連結ピンに固定されたストッパ９と、予荷重要素に固定されたストッパ１０とが配置されている。
【００３１】
遠心クラッチ１への力導入は、リングギヤ１１を介して行われる。リングギヤ１１は入力部材１２と相対回動不能に結合されている。入力部材１２と第１の軸１３との間にはスラスト軸受が配置されており、これにより、入力部材１２と第１の軸１３とは互いに相対的に回転可能である。第１の遠心質量体１４ａは入力部材１２に、周方向では不動にかつ半径方向では可変に連結されている。第２の遠心質量体１４ｂは、第１の遠心質量体１４ａの変速機側に配置されている。第１の折曲げ金属薄板１６の傾斜部１５に基づき、第１の遠心質量体の、遠心力によって生じる半径方向運動が、第１の折曲げ金属薄板１６の軸方向運動に変換される。スラスト軸受１７は、第１の折曲げ金属薄板１６から遠心質量体支持部材１８への回転伝達を防いでいる。
【００３２】
結合部材１９によって、第１の折曲げ金属薄板の軸方向運動が第２の折曲げ金属薄板２０に伝達されるようになっている。連結ピン５は、本発明によれば、予荷重要素によって予荷重が加えられる最大の押付け力が達成されていない状態において、第２の折曲げ金属薄板の軸方向運動がインナケージ７の軸方向運動を結果的に生じさせるように、第２の折曲げ金属薄板２０に連結されている。インナケージは、連行体２１と押圧ポット２２とから構成されている。インナケージ７の押付け部分２３により、複数の薄板２４が互いに押圧され合い、これにより、トルクを原動機側から変速機に伝達することができる。
【００３３】
図１に矢印２５ａで示すパワーフローは、薄板２４同士の押付けを招くパワーフローである。符号２５ｂで示すパワーフローは、インナケージ７から第２の折曲げ金属薄板２０に回転を伝達するパワーフローである。この場合、長孔６の幾何学形状に基づき、相対回動が生じてよい。本発明では、予荷重要素に固定されたストッパ１０と、荷重受け部分８との間に摩擦が生じる。この摩擦は、本発明では板ばね２６の予荷重によって規定されている。
【００３４】
インナケージ７が回転すると、板ばね２６を介してハブ２７に回転が伝達される。ハブ２７は、変速機入力軸を駆動する。ハブ２７は、ピン２８を介してケーシング部分２９に不動に結合されている。
【００３５】
図２には、上述した構成部分の断面図が示されている。板ばね２６とハブ２７とインナケージ７との間の結合が明確に認められる。同じく、第１の折曲げ金属薄板１６を第２の折曲げ金属薄板２０に軸方向に不動に結合している結合部材１９も示されている。スラスト軸受１７により、第１の折曲げ金属薄板１６から第２の折曲げ金属薄板２０に、回転は一切伝達されない。
【００３６】
図３には、本発明による連結ピン５が組み込まれた状態で拡大されて示されている。予荷重要素４が、連結ピン５を包囲している。連結ピンに固定されたストッパ９は、支持金属薄板３０により形成されている。支持金属薄板３０はまた、固定要素３１を介して連結ピン５に不動に取り付けられている。折曲げ金属薄板３の荷重受け部分８と支持金属薄板３０との間には、予荷重要素に固定されたストッパ１０によって作用結合が生じている。予荷重要素に固定されたストッパ１０は、本実施例では中間ディスク３２として形成されている。
【００３７】
図４には、本発明による折曲げ金属薄板３の平面図が示されている。この場合、傾斜部１５は周方向において３つの位置に配置されている。傾斜部１５は、遠心質量体２が半径方向に動かされると、折曲げ金属薄板３を軸方向に動かす。折曲げ金属薄板３は、種々異なる開口を有している。中心開口３３の他に、本発明ではとりわけ長孔６が重要である。長孔６内には連結ピン５が配置されている。この平面図は折曲げ金属薄板３の、変速機に面した側３４を示している。
【符号の説明】
【００３８】
１  遠心クラッチ
２  遠心質量体
３  折曲げ金属薄板
４  予荷重要素
５  連結ピン
６  長孔
７  インナケージ
８  荷重受け部分
９  連結ピンに固定されたストッパ
１０  予荷重要素に固定されたストッパ
１１  リングギヤ
１２  入力部材
１３  軸
１４ａ  第１の遠心質量体
１４ｂ  第２の遠心質量体
１５  傾斜部
１６  第１の折曲げ金属薄板
１７  スラスト軸受
１８  遠心質量体支持部材
１９  結合部材
２０  第２の折曲げ金属薄板
２１  連行体
２２  押圧ポット
２３  押付け部分
２４  薄板
２５ａ  第１のパワーフロー
２５ｂ  第２のパワーフロー
２６  板ばね
２７  ハブ
２８  ピン
２９  ケーシング部分
３０  支持金属薄板
３１  固定要素
３２  中間ディスク
３３  中心開口
３４  変速機に面した側
【図１】
2019518919.tif 000003
【図２】
2019518919.tif 000004
【図３】
2019518919.tif 000005
【図４】
2019518919.tif 000006
【国際調査報告】
2019518919.tif 000007
2019518919.tif 000008
2019518919.tif 000009
2019518919.tif 000010
2019518919.tif 000011
2019518919.tif 000012