(57)【要約】【課題】減じられた軸方向幅と、軸方向の圧縮を回避する手段とを有する一方向クラッチを提供する。【解決手段】一方向クラッチ１００のための軸線１０４を中心として配置されたレース１０６と、レースに向かって延びておりかつレースと接触した複数のフィンガエレメント１１６を備えたくさびプレート１０２とが設けられており、くさびプレート及びレースの一方が、自動車装置におけるトルク伝達エレメントへの回転結合のために配置されており、かつ回転のためのくさびプレート及びレースの他方から独立して、くさびプレート及びレースの他方に対して第１の回転方向に回転するように配置されており、複数のフィンガが、くさびプレート及びレースの一方を、くさびプレートの他方及びレースの他方に対して、第１の回転方向とは反対の第２の回転方向に回転させるように、レースを掴んでくさびプレートとレースとを回転方向でロックする。【選択図】図８
2008157449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向クラッチにおいて、
該一方向クラッチのための軸線を中心として配置されたレースが設けられており、
該レースに向かって延びておりかつ該レースと接触した複数のフィンガエレメントを備えたくさびプレートが設けられており、該くさびプレート又はレースの一方が、自動車装置におけるトルク伝達エレメントに回転結合されるように配置されており、かつ回転のための前記くさびプレート又はレースの他方から独立して、前記くさびプレート又はレースの他方に対して第１の回転方向に回転するように配置されており、前記複数のフィンガが、前記くさびプレート又はレースの一方を、前記くさびプレート又はレースの他方に対して、前記第１の回転方向とは反対の第２の回転方向に回転させるために、前記レースを掴んで前記くさびプレートとレースとを回転方向でロックするように配置されていることを特徴とする、一方向クラッチ。
【請求項２】
前記複数のフィンガにおける少なくとも１つのフィンガにおいて、前記レースと接触した部分の周方向寸法が前記部分のための軸方向寸法よりも大きい、請求項１記載の一方向クラッチ。
【請求項３】
前記レースがさらに、半径方向で前記くさびプレートと向き合った周面を有しており、前記第１の方向での前記くさびプレート又はレースの前記一方の前記回転において、前記複数のフィンガが前記周面に沿って摺動するように配置されている、請求項１記載の一方向クラッチ。
【請求項４】
前記レースがさらに、半径方向で前記くさびプレートと向き合った周面を有しており、前記第２の方向での前記くさびプレート又はレースの前記一方の前記回転において、前記複数のフィンガが、前記くさびプレート又はレースの前記第１の一方の回転に抵抗するように前記周面に対して半径方向の力を加えるように配置されている、請求項１記載の一方向クラッチ。
【請求項５】
前記レースが、半径方向で前記くさびプレートと向き合った周面を有しており、前記複数のフィンガの各フィンガが、前記レースの前記周面に整合するように成形された周面を有している、請求項１記載の一方向クラッチ。
【請求項６】
軸方向に前記くさびプレートを貫通して配置された、前記クラッチの一方の軸方向端部から前記クラッチの他方の軸方向端部までの中実な軸方向経路を提供する間隔形成エレメントが設けられている、請求項１記載の一方向クラッチ。
【請求項７】
前記レース又は前記くさびプレートが、前記トルク伝達エレメントに結合されるように配置されている、請求項１記載の一方向クラッチ。
【請求項８】
一方向クラッチにおいて、
該一方向クラッチのための軸線を中心として配置されたレースが設けられており、
複数のフィンガエレメントを備えたくさびプレートが設けられており、前記レースが、半径方向で前記くさびプレートに向き合った周面を有しており、前記フィンガエレメントが半径方向に前記レースに向かって延びており、前記くさびプレート又はレースの一方が、自動車装置のトルク伝達エレメントに回転結合されるように配置されており、前記フィンガエレメントはそれぞれ、前記周面に対して相補的に成形された周方向エッジを備えた遠位端部を有していることを特徴とする、一方向クラッチ。
【請求項９】
前記周方向エッジが、前記レースの周面に整合するように係合している、請求項８記載の一方向クラッチ。
【請求項１０】
前記遠位エッジが、前記くさびプレートが前記第２のレースから解離された場合に前記くさびプレートのための長手方向軸線から不均一な半径方向距離に配置されている、請求項８記載の一方向クラッチ。
【請求項１１】
前記複数のフィンガの少なくとも１つのフィンガにおいて、前記レースと接触した部分の周方向寸法が前記部分の軸方向寸法よりも大きい、請求項８記載の一方向クラッチ。
【請求項１２】
前記くさびプレート又はレースの前記一方が、前記くさびプレート又はレースの他方から独立して、前記くさびプレート又はレースの前記他方に対して第１の回転方向に回転するように配置されており、前記複数のフィンガが、前記くさびプレート又はレースの前記一方の、前記くさびプレート又はレースの前記他方に対する、前記第１の回転方向とは反対の第２の回転方向への回転のために、前記レースを掴んで前記くさびプレート及びレースを回転方向でロックするように配置されている、請求項８記載の一方向クラッチ
【請求項１３】
前記レース又は前記くさびプレートが、前記トルク伝達エレメントに結合されるように配置されている、請求項１２記載の一方向クラッチ。
【請求項１４】
軸方向に前記くさびプレートを貫通して配置された、前記クラッチのための第１の軸方向端部と第２の軸方向端部との間に機械的な経路を提供する、間隔形成エレメントが設けられている、請求項８記載の一方向クラッチ。
【請求項１５】
前記間隔形成エレメントが、前記軸線を中心として半径方向に配置された、少なくとも１つの軸方向にずらされたフィンガを有するプレートを含み、前記少なくとも１つの軸方向にずらされたフィンガが、前記中実な軸方向経路の少なくとも部分を含む、請求項１４記載の一方向クラッチ。
【請求項１６】
トルクコンバータにおけるステータのための一方向クラッチにおいて、
前記ステータのためのステータシャフトに回転結合されるように配置されたハブが設けられており、
該ハブに向かって半径方向内方に延びた複数のフィンガエレメントを有するくさびプレートが設けられており、該くさびプレートが、前記ステータのためのブレードアセンブリに回転結合されるように配置されており、前記フィンガエレメントがそれぞれ、前記ハブのための周面に対して相補的に成形された周面を備えた遠位端部を有しており、前記周方向縁部が前記レースの周面に整合して係合することを特徴とする、トルクコンバータにおけるステータのための一方向クラッチ。
【請求項１７】
前記くさびプレートが前記ハブから解離されている場合に前記遠位エッジが前記くさびプレートのための長手方向軸線から不均一な半径方向距離に配置されている、請求項１６記載の一方向クラッチ。
【請求項１８】
前記複数のフィンガにおける少なくとも１つのフィンガにおいて、前記ハブと接触した部分の周方向寸法が前記部分のための軸方向寸法よりも大きい、請求項１６記載の一方向クラッチ。
【請求項１９】
前記複数のフィンガが、回転方向での外側レースの回転のために、前記ハブを掴んで前記ハブと前記外側レースとを回転方向でロックするように配置されている、請求項１６記載の一方向クラッチ。
【請求項２０】
前記周面が、前記軸線に対して第１の半径を備えた円筒面を含み、前記周方向エッジが、前記軸線に対して、実質的に前記第１の半径と等しい第２の半径を備えた円の区分を有する、請求項１６項記載の一方向クラッチ。
【請求項２１】
一方向クラッチにおいて、
前記一方向クラッチのための軸線を中心として配置されたレースが設けられており、
前記レースに向かって半径方向に延びた複数のフィンガエレメントを有するくさびプレートが設けられており、前記レースが、半径方向で前記くさびプレートと向き合った周面を有しており、前記くさびプレート又はレースの一方が、自動車装置のトルク伝達エレメントに回転結合されるように配置されており、前記フィンガエレメントがそれぞれ、前記周面に対して相補的に成形された周方向エッジを備えた遠位端部を有しており、前記周方向エッジが、前記レースの周面に整合して係合しており、前記遠位エッジが、前記くさびプレートが前記レースから解離されている場合に前記くさびプレートのための長手方向軸線から不均一な半径方向距離に配置されており、前記複数のフィンガにおける少なくとも１つのフィンガにおいて、前記レースと接触した部分の周方向寸法が該部分のための軸方向寸法よりも大きいことを特徴とする、一方向クラッチ。
【請求項２２】
一方向クラッチにおいて、
前記クラッチのための軸線を中心として配置されたレースが設けられており、
前記軸線を中心として半径方向に配置されたクラッチエレメントが設けられており、
軸方向に前記クラッチエレメントプレートを貫通して配置された間隔形成エレメントが設けられており、前記クラッチエレメント又はレースの一方が、自動車装置のトルク伝達エレメントに回転結合されるように配置されておりかつ、前記クラッチエレメント又はレースの他方から独立して、前記クラッチエレメント又はレースの前記他方に対して第１の回転方向に回転するように配置されており、前記クラッチエレメントが、前記クラッチエレメント又はレースの前記一方の前記クラッチエレメント又はレースの前記他方に対する第２の回転方向での回転のために、前記レースに半径方向で係合して前記クラッチエレメント及びレースを回転方向でロックするように配置されており、前記レースと接触した前記クラッチエレメントの周方向範囲が、前記レースと接触した前記クラッチエレメントの軸方向範囲よりも大きく、前記間隔形成エレメントが、前記クラッチのための第１の軸方向端部と第２の軸方向端部との間に軸方向に機械的経路を提供することを特徴とする、一方向クラッチ。
【請求項２３】
前記間隔形成エレメントが、前記軸方向端部の間でスラスト荷重を伝達するように配置されている、請求項２２記載の一方向クラッチ。
【請求項２４】
前記間隔形成エレメントが、前記軸線を中心として半径方向に配置された、少なくとも１つの軸方向にずらされたフィンガを有するプレートを含み、前記少なくとも１つの軸方向にずらされたフィンガが、少なくとも前記機械的な経路の一部を含む、請求項２２記載の一方向クラッチ。
【請求項２５】
前記レースが、半径方向で前記クラッチエレメントと向き合った周面を有しており、前記クラッチエレメントが、前記レースに向かって延びた複数のフィンガエレメントを有しており、前記フィンガエレメントがそれぞれ、前記周面に対して相補的に成形された周方向エッジを備えた遠位端部を有しており、前記周方向エッジが前記レースの周面に整合して係合している、請求項２２記載の一方向クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願とのクロスリファレンス
本願は、合衆国第３５法典第１１９条（ｅ）に基づいて、引用したことにより本明細書に記載されたものとする２００６年１２月２１日に出願された米国特許仮出願第６０／８７６４９９号明細書の利益を請求する。
【０００２】
発明の分野
本発明は、力を伝達するための装置における改良に関する。力は、回転駆動ユニット（例えば自動車のエンジン）と回転被駆動ユニット（例えば自動車における変速トランスミッション）との間で伝達されるか、又は力は回転駆動ユニット（例えば自動車のトランスミッション）内で伝達されることができる。特に、本発明は、軸方向寸法よりも大きな周方向寸法を有するくさびを備えた一方向クラッチ、及び軸方向間隔を備えた半径方向一方向クラッチに関する。
【背景技術】
【０００３】
図１は、典型的な車両における、エンジン７と、トルクコンバータ１０と、トランスミッション８と、ディファレンシャル／車軸アセンブリ９との関係を示す概略的なブロック線図を示している。自動車のエンジンからトランスミッションへトルクを伝達するためにトルクコンバータが使用されることがよく知られている。
【０００４】
トルクコンバータの３つの主要な構成要素は、ポンプ３７と、タービン３８と、ステータ３９とである。トルクコンバータは、ポンプがカバー１１に溶接されると、シールされたチャンバとなる。カバーはフレックスプレート４１に結合されており、このフレックスプレート４１自体はエンジン７のクランクシャフト４２にボルト留めされている。カバーは、カバーに溶接されたラグ又はスタッドを用いてフレックスプレートに結合されることができる。ポンプとカバーとの間の溶接された結合はエンジントルクをポンプに伝達する。したがって、ポンプは常にエンジン速度で回転する。ポンプの機能は、流体を半径方向外方及び軸方向へタービンに向かって送るためにこの回転運動を利用することである。したがって、ポンプは遠心ポンプであり、流体を小さな半径の入口から大きな半径の出口へ送り、流体のエネルギを増大させる。トランスミッションクラッチとトルクコンバータクラッチとを係合させるための圧力は、ポンプハブによって駆動される、トランスミッションにおける付加的なポンプによって提供される。
【０００５】
トルクコンバータ１０において、流体回路は、ポンプ（インペラと呼ばれる場合もある）と、タービンと、ステータ（リアクタと呼ばれる場合もある）とによって構成されている。流体回路は、車両が停止させられている場合にエンジンを回転させ続け、運転手によって望まれた場合に車両を加速する。トルクコンバータは、減速歯車装置と同様に、トルク比によってエンジントルクを補足する。トルク比は、入力トルクに対する出力トルクの比である。トルク比は、タービン回転速度が低い又はゼロである（ストールとも呼ばれる）場合に最も高くなる。ストールトルク比は通常１．８〜２．２の範囲である。これは、トルクコンバータの出力トルクが入力トルクよりも１．８〜２．２倍だけ大きいことを意味する。しかしながら、出力速度は入力速度よりも著しく低い。なぜならば、タービンは出力部に結合されておりかつ回転していないが、入力部はエンジン速度で回転しているからである。
【０００６】
タービン３８は、車両を推進するために、ポンプ３７から受け取る流体エネルギを利用する。タービンシェル２２はタービンハブ１９に結合されている。タービンハブ１９は、タービントルクをトランスミッションシャフト４３に伝達するためにスプライン結合を利用する。入力軸は、トランスミッション８における歯車及び軸と、車軸ディファレンシャル９とを介して、車輪に結合されている。タービンブレードに衝突する流体の力は、トルクとしてタービンから出力される。軸方向スラスト軸受３１は、構成要素を、流体によって与えられる軸方向の力から支持する。出力トルクが、静止中の車両の慣性を克服するのに十分であると、車両は動き始める。
【０００７】
流体エネルギはタービンによってトルクに変換された後、依然として流体には僅かなエネルギが残されている。小さな半径の出口４４から出てくる流体は、通常は、ポンプの回転に対抗するような形式でポンプに進入する。ステータ３９は、ポンプの加速を助けるために流体を方向転換させるために使用され、これにより、トルク比を増大させる。ステータ３９は一方向クラッチ４６を介してステータシャフト４５に結合されている。ステータシャフトはトランスミッションハウジング４７に結合されており、回転しない。一方向クラッチ４６は、ステータ３９が低速比において回転するのを阻止する（低速比では、ポンプがタービンよりも速く回転する）。タービン出口４４からステータ３９に進入する流体は、ステータブレード４８によって回転させられ、回転方向でポンプ３７に進入する。
【０００８】
ブレードの入口角度及び出口角度、ポンプ及びタービンシェルの形状、トルクコンバータの総直径とが、その性能に影響する。設計パラメータは、トルク比と、効率と、エンジンを"ランアウェイ"させることなくエンジントルクを吸収するためのトルクコンバータの能力とを含む。これは、トルクコンバータが小さすぎ、ポンプがエンジンを減速させることができない場合に起こる。
【０００９】
低速比においては、トルクコンバータは正常に機能し、車両が静止した状態でエンジンを回転させ、増大した性能のためにエンジントルクを補足する。１よりも小さな速度比では、トルクコンバータの効率は１００％に満たない。タービンの回転速度がポンプの回転速度に近づくにしたがって、トルクコンバータのトルク比は、約１．８〜２．２から、約１のトルク比まで次第に減少する。トルク比が１に達したときの速度比はカップリングポイントと呼ばれる。このポイントにおいては、ステータに進入する流体はもはや方向転換される必要はなく、ステータにおける一方向クラッチが、流体を、ポンプ及びタービンと同じ方向に回転させる。ステータが流体を方向転換していないので、トルクコンバータから出力されるトルクは、トルク入力と同じである。流体回路全体はユニットとして回転する。
【００１０】
最大トルクコンバータ効率は、流体における損失に基づき９２〜９３％に限定される。したがって、トルクコンバータクラッチ４９は、トルクコンバータ入力部を出力部に機械的に結合するために使用され、効率を１００％に改善する。クラッチピストンプレート１７は、トランスミッションコントローラによって命令されると、液圧によって作動させられる。ピストンプレート１７は、内径においてＯリング１８によってタービンハブ１９に対してシールされており、外径において摩擦材料リング５１によってカバー１１に対してシールされている。これらのシールは、圧力チャンバを形成し、ピストンプレート１７をカバー１１と係合させる。この機械的な結合は、トルクコンバータ流体回路をバイパスする。
【００１１】
トルクコンバータクラッチ４９の機械的結合は、ドライブトレーンに、より多くのエンジンねじれ変動を伝達する。ドライブトレーンが基本的にばね質量系であるので、エンジンからのねじれ変動は、系の固有振動数を励起することができる。ダンパは、ドライブトレーンの固有振動数を、駆動範囲から外れさせるように使用される。ダンパは、エンジン７及びトランスミッション８と直列に配置されたばね１５を有しており、これにより、系の有効ばね定数を減衰させ、固有振動数を低下させる。
【００１２】
トルクコンバータクラッチ４９は、４つの構成要素、すなわちピストンプレート１７と、カバープレート１２及び１６と、ばね１５と、フランジ１３とを有している。カバープレート１２及び１６はトルクをピストンプレート１７から圧縮ばね１５に伝達する。カバープレートウィング５２は、軸方向保持のためにばね１５の周囲に形成されている。ピストンプレート１７からのトルクは、リベット結合部を介してカバープレート１２及び１６に伝達される。カバープレート１２及び１６は、ばね窓の縁部と接触することによって、トルクを圧縮ばね１５に提供する。両カバープレートは、ばねの中心軸線の両側においてばねを支持するように協働する。ばね力は、フランジばね窓縁部との接触によって、フランジ１３に伝達される。場合によっては、フランジは、回転タブ又はスロットをも有しており、この回転タブ又はスロットは、カバープレートの一部に係合して、高トルク条件においてばねの過剰圧縮を阻止する。フランジ１３からのトルクは、タービンハブ１９と、トランスミッション入力軸４３とに伝達される。
【００１３】
エネルギ吸収は、望まれるならば、時にはヒステリシスと呼ばれる摩擦によって達せられることができる。ヒステリシスは、ダンパプレートの巻き上げ及び巻出しからの摩擦を含み、したがって実際の摩擦トルクの２倍である。ヒステリシスパッケージは、概して、ダイアフラムばね（又は皿ばね）１４から成り、このダイアフラムばね（又は皿ばね）は、フランジ１３と、カバープレート１６の一方との間に配置されており、フランジ１３を他方のカバープレート１２と接触させる。ダイアフラムばね１４によって加えられる力の大きさを制御することによって、摩擦トルクの大きさも制御されることができる。典型的なヒステリシスの値は、１０〜３０Ｎｍの範囲である。
【００１４】
クラッチ４６等のローラクラッチの使用は、クラッチにおけるローラと、ローラを半径方向にブラケットする構成部材との間の制限された接触により、高い応力をも生ぜしめる。したがって、ローラクラッチの軸方向は増大されなければならず、不都合なことに、ローラクラッチを収容する構成部材、例えばステータ３９、のために必要とされる軸方向空間を増大させる。米国特許第７０４０４６９号明細書（シラタキ他）は、ローラクラッチのためのリテーナにおける応力に取り組もうとしているが、ローラの軸方向を減じるという問題に取り組んでいない。スプラグ型一方向クラッチも同様の理由から同様の望ましくない軸方向長さ増大が存在する。米国特許第６９５３１１２号明細書（ミウラ）は、スプラグクラッチのためのフレームの非対称性に関連した問題に取り組んでいるが、クラッチの軸方向長さを減じるという問題には取り組んでいない。したがって、ローラ及びスプラグ型一方向クラッチは、ステータ３９の、ひいてはトルクコンバータ１０のコスト、重量及び複雑さを増大させる。一方向クラッチに関する前記説明は、トルクコンバータ以外の用途にも当てはまる。
【００１５】
幾つかの半径方向一方向クラッチは、１つ又は２つ以上の半径方向に配置されたプレートを使用する。あいにく、一方向クラッチを収容した装置に関連したスラスト荷重は、プレートの軸方向圧縮を生ぜしめるおそれがあり、クラッチの機能を損なわせる。荷重に耐えるために端部プレートの寸法及び強度を増大させることが知られているが、このアプローチは望ましくないことにクラッチの幅、重量及びコストを増大させる。
【００１６】
したがって、応力のより優れた分布を提供し、減じられた軸方向長さを有しかつ軸方向圧縮を回避する手段を有する一方向クラッチが長い間必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の一般的な目的は、減じられた軸方向幅を有する一方向クラッチを提供することである。
【００１８】
本発明の別の一般的な目的は、軸方向の圧縮を回避する手段を有する一方向クラッチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
発明の概要
本発明は、広くは、クラッチのための軸線を中心にして配置されたレースと、レースに向かって延びかつレースと接触した複数のフィンガエレメントを備えたくさびプレートとを有する一方向クラッチを含む。くさびプレート又はレースの一方は、自動車装置（図示せず）におけるトルク伝達エレメント（図示せず）への回転結合のために配置されておりかつ、第１の回転方向において、くさびプレート又はレースの他方に対して、回転のためにくさびプレート又はレースの他方から独立して回転するように配置されている。複数のフィンガは、くさびプレート又はレースの一方がくさびプレート又はレースの他方に対して第１の回転方向とは反対の第２の回転方向で回転するようにくさびプレート及びレースを回転方向でロックするようにレースを掴むために配置されている。
【００２０】
レースは、半径方向でくさびプレートと向き合った周面を有しており、くさびプレート又はレースの一方を第１の方向で回転させるために、複数のフィンガは周面に沿って摺動するように配置されている。第２の方向でのくさびプレート又はレースの回転のために、複数のフィンガは、くさびプレート又はレースの回転に抵抗するように周面に対して半径方向の力を加えるように配置されている。複数のフィンガは第２の方向に予め荷重がかけられている。
【００２１】
レースは、半径方向でくさびプレートと向き合った周面を有しており、複数のフィンガにおける各フィンガは、レースの周面に整合するように成形された周面を有している。幾つかの態様において、レースのための周面は、軸線に関して第１の半径を備えた円筒状の面を有しており、各フィンガのための周面は、実質的に第１の半径に等しい、軸線に関する第２の半径を備えた円筒状の面の区分を有している。幾つかの態様において、一方向クラッチは、軸方向にくさびプレートを貫通して配置された、クラッチの一方の軸方向端部からクラッチの他方の軸方向端部へ軸方向に機械的経路を提供する、間隔形成エレメントを有している。
【００２２】
本発明は、広くは、クラッチのための軸線を中心に配置されたレースと、複数のフィンガエレメントを備えたくさびプレートとを有する一方向クラッチを含む。レースは、半径方向でくさびプレートと向き合った周面を有しており、フィンガエレメントは半径方向にレースに向かって延びており、くさびプレート又はレースは、自動車装置におけるトルク伝達エレメントへの回転結合のために配置されており、各フィンガエレメントは、周面に関して相補的に成形された周方向エッジを備えた遠位端部を有している。
【００２３】
幾つかの態様において、遠位エッジは、くさびプレートがレースから解離されている場合にくさびプレートのための長手方向軸線から不均一な半径方向距離に位置する。レースと接触した複数のフィンガにおける少なくとも１つのフィンガの周方向範囲は、レースと接触した少なくとも１つのフィンガの軸方向範囲よりも大きい。くさびプレート又はレースは、くさびプレート又はレースの他方から独立して、くさびプレート又はレースの他方に対して第１の回転方向に回転するように配置されており、複数のフィンガは、第１の回転方向とは反対の第２の相対的な回転方向でのくさびプレート又はレースの回転のために、レースを掴んでプレートとレースとを回転方向でロックするように配置されている。
【００２４】
幾つかの態様において、周面は、軸線に関して第１の半径を備えた円筒状の面を有しており、周方向エッジは、実質的に第１の半径に等しい、軸線に関する第２の半径を備えた円の区分を有している。幾つかの態様において、一方向クラッチは、軸方向にくさびプレートを貫通して配置された、クラッチの一方の軸方向端部からクラッチの他方の軸方向端部へ機械的な軸方向経路を提供する、間隔形成エレメントを有している。
【００２５】
本発明はさらに広くは、ステータのステータシャフトに回転結合されるように配置されたハブと、ハブに向かって半径方向内方へ延びた複数のフィンガエレメントを有するくさびプレートとが設けられた、トルクコンバータにおけるステータのための一方向クラッチを含む。くさびプレートは、ステータのためのブレードアセンブリに回転結合されるように配置されており、各フィンガエレメントは、ハブのための周面に関して相補的に成形された周方向エッジを備えた遠位端部を有しており、周方向エッジはレースの周面に整合して係合する。
【００２６】
本発明は広くは、クラッチのための軸線を中心にして配置されたレースと、軸線を中心にして半径方向に配置されたクラッチエレメントと、軸方向にクラッチエレメントを貫通して配置された間隔形成エレメントとが設けられた一方向クラッチを含む。プレート又はレースは、自動車装置におけるトルク伝達エレメントに回転結合されるように配置されており、プレート又はレースの他方から独立して、プレート又はレースの他方に対して第１の回転方向に回転するように配置されている。プレートは、プレート又はレースが、プレート又はレースの他方に対して第１の回転方向とは反対の第２の回転方向に回転するように、レースに半径方向で係合してプレートとレースとを回転方向でロックするように配置されている。レースと接触したプレートの周方向範囲は、レースと接触したプレートの軸方向範囲よりも大きく、間隔形成エレメントは、クラッチのための第１及び第２の軸方向端部の間に軸方向に機械的な経路を提供する。
【００２７】
幾つかの態様において、間隔形成エレメントは、軸方向端部の間でスラスト荷重を伝達するように配置されている。幾つかの態様において、間隔形成エレメントは、軸線を中心にして半径方向に配置された、少なくとも１つの軸方向にずらされたフィンガを有するプレートを含み、少なくとも１つの軸方向にずらされたフィンガは、少なくとも機械的な経路の部分を含む。幾つかの態様において、レースは、半径方向でクラッチエレメントと向き合った周面を有しており、クラッチエレメントは、レースに向かって延びた複数のフィンガエレメントを有しており、各フィンガエレメントは、周面に対して相補的に成形された周方向エッジを備えた遠位端部を有しており、周方向エッジは、レースの周面に整合して係合する。
【００２８】
本発明のこれらの目的及び利点並びにその他の目的及び利点は、本発明の好適な実施形態の以下の説明と、添付の図面及び請求項とから容易に認められるであろう。
【００２９】
本発明の性質及び態様がここで、添付の図面を参照した発明の以下の詳細な説明により完全に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
まず、異なる図面における同じ参照符号は、発明の同じ又は機能的に類似の構造エレメントを表していることが認識されるべきである。本発明は、現時点で好適な態様であると考えられるものに関して説明されるが、請求項に記載の発明は開示された態様に限定されないと理解されるべきである。
【００３１】
さらに、発明は、記載された特定の方法、材料及び変更に限定されず、もちろん変更することができる。ここで使用されている用語は、特定の態様だけを説明するためのものであり、本発明の範囲を限定しようとするものではなく、発明の範囲は、添付の請求項によってのみ限定される。
【００３２】
特に定義されない限りは、ここで使用されている全ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術分野における当業者にとって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。ここに説明されたものと同じ又は均等のあらゆる方法、装置又は材料が発明の実施又は試験において使用されることができるが、好適な方法、装置及び材料がここでは説明されている。
【００３３】
図７Ａは、本願において用いられた空間的な用語を示している、円筒座標系８０の斜視図である。本発明は、少なくとも部分的に円筒座標系に関連して説明される。系８０は長手方向軸線８１を有しており、この長手方向軸線は、以下の方向及び空間の用語のための基準として使用される。"軸方向"、"半径方向"及び"周方向"という形容詞は、軸線８１、半径８２（軸線８１に対して直交する）及び円周８３のそれぞれに対して平行な方向に関する。"軸方向"、"半径方向"及び"周方向"という形容詞も、個々の平面に対して平行な方向をいう。様々な平面の配置を明らかにするために、物体８４，８５及び８６が用いられている。物体８４の面８７は軸方向平面を形成している。すなわち、軸線８１はこの面に沿った線を形成している。物体８５の面８８は半径方向平面を形成している。すなわち、半径８２はこの面に沿った線を形成している。物体８６の面８９は周方向平面を形成している。すなわち、円周８３はこの面に沿った線を形成している。別の例として、軸方向の移動又は配置は軸線８１に対して平行であり、半径方向の移動又は配置は半径８２に対して平行であり、周方向の移動又は配置は円周８３に対して平行である。回転は軸線８１に関する。
【００３４】
"軸方向"、"半径方向"及び"周方向"という副詞は、軸線８１、半径８２又は円周８３のそれぞれに対して平行な方向に関する。"軸方向"、"半径方向"及び"周方向"という副詞は、個々の平面に対して平行な方向にも関する。
【００３５】
図７Ｂは、本願において用いられる空間的な用語を示している、図７Ａの円筒座標系における物体９０の斜視図である。円筒状物体９０は、円筒座標系における円筒状物体を表しており、本願発明をどのようにも限定しようとするものではない。物体９０は、軸方向の面９１と、半径方向の面９２と、周方向の面９３とを有している。面９１は軸方向平面の一部であり、面９２は半径方向平面の一部であり、面９３は周方向平面の一部である。
【００３６】
図８は、本発明の一方向クラッチ１００の分解された前方斜視図である。
【００３７】
図９は、図８に示されたくさびプレート１０２及びレース１０６の後面図である。
【００３８】
図１０は、２つの位置における遠位端部１２６を示した、図９における領域１０の詳細である。以下の説明は図８から図１０までを参照すべきである。一方向クラッチ１００は、クラッチのための軸線１０４を中心にして少なくとも部分的に周方向に配置された少なくとも１つのくさびプレート１０２と、やはり軸線を中心にして少なくとも部分的に周方向に配置されたレース１０６とを有している。くさびプレート１０２又はレース１０６の一方は、技術上知られたあらゆる手段によって、自動車装置（図示せず）におけるトルク伝達エレメント（図示せず）に回転結合されるように配置されている。回転方向で結合又は固定されているとは、個々の構成部材が一緒に回転する、すなわち構成部材が回転に関して固定されているようにプレートとレースとが結合されていることを意味する。２つの構成要素を回転方向で結合することは、必ずしも他の方向での相対移動を制限するわけではない。例えば、回転方向で結合された２つの構成要素が、スプライン結合を介して互いに対して軸方向移動を行うことが可能である。しかしながら、回転方向での結合は、他の方向での移動が必ずしも存在することを意味すると理解されるべきではない。例えば、回転方向で結合された２つの構成要素は、軸方向で互いに固定されていることができる。回転方向での結合の前記説明は、以下の説明にも適用可能である。
【００３９】
幾つかの態様において、くさびプレート１０２は、伝達エレメントに結合されるように配置されている。例えば、くさびプレート１０２の円周１０８は、トルク伝達エレメントに結合されるように配置されている。幾つかの態様において、トルク伝達エレメントは、トルクコンバータにおけるステータのためのブレードアセンブリ、例えばアセンブリ１０９であり、プレート１０２、特に円周１０８は、技術上知られたあらゆる手段、例えばファスナ１１０及び開口１１２，１１４によってブレードアセンブリに結合されるように配置されている。技術上知られたあらゆるファスナ、例えばリベットが使用されることができる。次いで、レース１０６はハブであり、研磨されたステータシャフト（図示せず）に回転方向で固定されている。しかしながら、本発明のクラッチは、トルクコンバータのステータとの使用に限定されず、本発明のクラッチは、他の自動車装置におけるその他のトルク伝達エレメントと使用されることができる。
【００４０】
以下の説明のため及び例示の目的のために、くさびプレート１０２は、そうでないことが述べられない限り、トルク伝達装置に結合されている。しかしながら、くさびプレート１０２ではなく、レース１０６がトルク伝達装置に結合されることができ、以下の説明は概して、レース１０６がトルク伝達エレメントに結合されている態様に適用可能であることが理解されるべきである。
【００４１】
各くさびプレートは、レース１０６に向かって延びておりかつレース１０６と接触した複数のフィンガエレメント若しくはフィンガ１１６を有している。図８において、フィンガは半径方向内方へ延びている。
【００４２】
くさびプレート１０２は、レース１０６に対して回転方向１２０に回転するようにレース１０６から独立して回転するように配置されている。すなわち、くさびプレートは方向１２０での相対回転のために空転する。この相対運動は、回転するレース又は回転方向で固定されたレースに対するものであることができる。
【００４３】
方向１２０とは反対の方向１２２でのくさびプレートの相対回転のために、以下でさらに説明されるように、くさびプレートとレース１０６とを回転方向でロックすなわち結合するために、フィンガ１１６が、レース１０６、特に周面１２４を掴むように配置されている。図示の構成では、空転方向は方向１２０であり、ロッキング方向は方向１２２である。しかしながら、クラッチ１００はこの構成に制限されず、例えば、幾つかの態様では、空転方向とロッキング方向とは、図示のものとは逆であってもよい。
【００４４】
面１２４は、半径方向でくさびプレートと向き合っており、以下でさらに説明されるように、方向１２２でのくさびプレートの回転のために、フィンガは、レース１０２の回転に抵抗するように面１２４に対して半径方向の力を加えるように配置されている。幾つかの態様において、面１２４は円筒状の面である。概して、くさびプレート及びフィンガは、フィンガがくさびプレートの回転を阻止するだけでなく、フィンガが、ロッキングモード方向、例えば方向１２２でのくさびプレートの回転を停止させるように、トルク伝達エレメントから予想される最大トルクに従って構成されている。方向１２０でのくさびプレートの相対回転のために、フィンガはレース１０６及び面１２４に摺動可能に係合する。すなわち、フィンガは、面とロックすることなく面に沿って摺動する。
【００４５】
クラッチ１００は、回転方向で固定されたレース１０６及び回転可能なくさびプレートに限定されない。幾つかの態様において、レース１０６は、トルク伝達エレメントに結合されるように配置され、くさびプレートが固定されている。幾つかの態様において、くさびプレート及びレースが回転可能であり、くさびプレート又はレースであることができる１つ又は複数のトルク受取り部材と、１つ又は複数の他の部材との間の回転は、相対回転である。例えば、ロックアップモードをトリガするために、トルク伝達エレメントに結合された１つ又は複数の部材は、１つ又は複数の他の部材よりも高速でロックアップ方向に回転する。
【００４６】
ここで、クラッチ１００の動作をさらに詳細に説明する。概して、空転モードとロッキングモードとの間のフィンガ１１６の位置変化は比較的小さい。言い換えれば、空転モードとロッキングモードとの間のフィンガ１１６の移動はほとんどない。つまり、モードの間のシフトに関連した遊びの量が有利には減じられる。
【００４７】
フィンガ１１６は、周方向エッジ１２８を備えた個々の遠位端部１２６を有している。エッジ１２８は面１２４と接触している。エッジ１２８は面１２４に対して相補的に成形されている。つまり、エッジ１２８が面１２４の逆になっている。概して滑らかな、すなわち連続的な面１２４に凹凸すなわち不連続が存在することができ、概してエッジ１２８は少なくとも面１２４の連続的なセグメントに合致することが理解されるべきである。言い換えれば、エッジ１２８は面１２４に整合するように係合している。すなわち、少なくともエッジ１２８の部分は面１２４と完全に接触している。幾つかの態様において、面１２４は半径１３０を備えた円筒状の面であり、エッジ１２８は、実質的に半径１３０と等しい半径１３１を備えた円の区分である。すなわち、これらの半径は、面とエッジとの接触を可能にするために十分に近い。半径１３１は、軸線１０４に関するか又は、プレート１０２がクラッチ１００に装着された場合に軸線１０４と重なり合うくさびプレートの回転軸線に関することができる。幾つかの態様において、エッジ１２８は、遠位端部の周面１３２の部分であり、面１３２は面１２４を映し、面１２４及び１３２は、実質的に同じ半径を備えた個々の円筒状の面である。以下の説明のために、面１２４及び１３２は円筒状であると仮定されるが、面のためのその他の形状が、請求項に記載された発明の精神及び範囲に含まれることが理解されるべきである。
【００４８】
方向１２０での滑り係合及び方向１２２でのロッキング係合を達成するために、フィンガ１１６は方向１２２に予め荷重がかけられている。すなわち、フィンガがレース１０６から解離された場合、例えばレース１０６が除去された場合、フィンガは、少なくとも部分的に方向１２２に移動し、静止位置を占める。言い換えれば、フィンガがレース１０６と係合させられると、フィンガは、方向１２０に強制され、少なくとも部分的に方向１２２に向けられた押圧力をレースに加える。この点を例示するために、端部がレース１０６から解離された場合の端部１２６の大体の位置が、図１０に破線で示されている。破線によって示された位置の変化は、例示の目的のためであり、係合した位置と解離した位置との間での端部１２６のための移動のその他の程度が可能である。すなわち、その他の相対位置は、請求項に記載された発明の精神及び範囲に含まれる。
【００４９】
幾つかの態様において、遠位端部１２６が面１２４から解離されると、エッジ１２８は、半径１３１によって規定された円に関してずれる。言い換えれば、くさびプレートがレース１０６から解離されている場合、遠位縁部１２８は、くさびプレートのための長手方向軸線から不均一な半径方向距離に位置している。すなわち、フィンガ１１６のバイアスは、端部１２６を、半径１３１によって規定された、図１０に実線で示された位置から、破線で示された位置へ移動させる。破線の位置においては、エッジ１２８すなわち面１３２と、プレート軸線との間の半径方向の距離は、エッジすなわち面の周方向長さ１３４に亘って変化している。概して、クラッチ１００において、エッジ１２８は、軸線１０４に関する半径方向平面において整合させられている。さらに、上記不均一な半径方向距離は、エッジ１２８が、プレート１０８のための長手方向軸線すなわち回転軸線に関する半径方向平面にあることを前提とする。幾つかの態様において、フィンガのバイアスは、フィンガの全体的な形状を形成するように材料片を打抜き加工し、フィンガを、オフセット位置すなわちバイアスされた位置へたわませ、アーチ状の面１３２を形成するように遠位端部を打抜き加工し、そしてフィンガを解放することによって達成されることができる。
【００５０】
上述の予め荷重を加えることにより、フィンガが面１２４と係合させられるときに、面１３２は方向１２０へ押され、くさびプレートが方向１２０へ回転すると、面１３２は面１２４に沿って摺動する。すなわち、摺動動作は、面のための最も小さな抵抗の経路である。しかしながら、くさびプレートが方向１２２に回転する場合、フィンガ１１６のバイアスにより、面１２４は、面１３２の移動に抵抗する。すなわち、方向１２２での面１３２及び１２４の係合と、面１２４の抵抗とが、半径方向の力１３６を生ぜしめ、この力が面１３２を面１２４に対して押し付ける。言い換えれば、フィンガは面１２４に対して引っ掛かり、くさび１０２のさらなる回転に抵抗する。概して、方向１２２でくさびプレートを回転させることに加えられるエネルギを増大することにより、力１３６が増大され、フィンガ１１６とレース１０６とをさらにロックする。
【００５１】
レース１０６がトルク伝達装置に結合されている態様に、方向が反転されながら前記説明が適用可能である。特に、示された構成では、レースがくさびプレートに対して方向１２２に回転すると、レースが空転し、レースが方向１２０に回転すると、レース及びくさびプレートはロックする。
【００５２】
幾つかの態様（図示せず）においては、くさびプレート及びレースの半径方向構成が反転される。すなわち、レースはくさびプレートの半径方向外側に配置されており、フィンガは、レースにおける内方に面した周面に係合するように、プレートの外周に向かって半径方向外方に延びている。概して、図８から図１０までの説明におけるくさびプレート及びレースの記述は、回転方向の適当な調節と共に前の構成に適用可能である。例えば、この構成において、くさびプレート又はレースはトルク伝達エレメントに結合されていることができる。図８において、エッジ１２８は、端部１２６に関して凹面状である。逆の半径方向構成（フィンガが半径方向外方に延びている）において、フィンガの遠位端部はフィンガのボディに関して凸面状である。
【００５３】
幾つかの態様（図示せず）において、遠位端部１２６の構成は反転されている。すなわち、図８においてフィンガ１１６から方向１２２に周方向に延びている代わりに、遠位端部はフィンガ１１６から方向１２０に周方向に延びている。この場合、空転方向とロッキング方向とは反転されている。
【００５４】
図１１は、図８に示された線１１−１１に沿った断面図である。
【００５５】
図１２は、図１１における領域１２の詳細である。以下の説明には図８から図１２までを参照されるべきである。有利には、プレートとレースとの回転ロックアップの時、レース１０６の面１２４と接触したフィンガ１１６の面１３２の寸法１３４は、レース１０６と接触した面１３２の軸方向寸法１３８よりも大きい。言い換えれば、レースと接触したフィンガエレメントの周方向範囲は、レースと接触したフィンガの軸方向範囲よりも大きい。つまり、くさびプレート１０２の構成は、レースと接触した周方向範囲を増大させるので、プレート１０２の軸方向範囲は、エレメント１０２のための所要の荷重支持能力を維持しながら、減じられる。したがって、クラッチ１００の軸方向範囲は有利には減じられる。
【００５６】
幾つかの態様において、本発明のクラッチは、間隔形成エレメントを有している。概して、このようなクラッチは、クラッチのための軸線を中心にして配置されたレースと、軸線を中心に半径方向に配置されたクラッチエレメントとを有している。クラッチエレメント若しくはレースは、自動車装置におけるトルク伝達エレメントに結合されるように配置されている。クラッチエレメントは、回転方向でレースとロックするように半径方向に作動する。間隔形成エレメントは、クラッチの軸方向端部の間に軸方向に機械的な又は中実な経路を形成するために、軸方向にクラッチエレメントを貫通して配置されている。機械的な経路とは、中実な材料の連続的な経路を意味する。幾つかの態様において、スペース形成エレメントは、軸方向端部の間でスラスト荷重を伝達するように配置されている。
【００５７】
例えば、幾つかの態様において、クラッチはクラッチ１００であり、クラッチエレメントはプレート１０２であり、レースはレース１０６であり、プレート１４０は、少なくとも１つの軸方向フィンガ又は間隔形成エレメント１４２を含む。軸方向フィンガ１４２は、くさびプレートを貫通して、例えば開口１４４を貫通して軸方向に配置されている。概して、プレート１４０は軸線１０４を中心として半径方向に配置されている。軸方向フィンガは、クラッチ１００の軸方向端部１４８からクラッチの他方の軸方向端部、すなわち端部１５０まで中実の軸方向経路１４６を提供する。すなわち、フィンガは、上述の中実の又は機械的な軸方向経路の少なくとも一部を形成している。幾つかの態様において、フィンガ１４２は軸方向端部１４８と１５０との間でスラスト荷重を伝達するように配置されている。例えば、フィンガ１４２に関連したプレート１０９Ａ及び１０９Ｂは、クラッチに加えられるスラスト荷重のための連続的な機械的な経路を提供する。
【００５８】
幾つかの態様において、クラッチ１００はトルクコンバータのためのステータ一方向クラッチであり、半径方向でフィンガ１４２と整合させられた軸受（図示せず）からのスラスト荷重は、プレート１０９Ａ及び１０９Ｂにスラスト荷重を加え、荷重は経路１４６に沿ってプレート１４０及びフィンガ１４２を介して伝達される。
【００５９】
経路１４６に沿ったスラスト荷重はプレート１０２をバイパスし、プレートの軸方向圧縮を阻止し、プレートの適切な回転を可能にする。すなわち、荷重が、くさびプレートに衝突するのを阻止されている。幾つかの態様において、プレート１４０はスタンピングによって形成され、フィンガ１４２はプレートから打ち抜かれ、プレート１４０における開口１５２は、個々のフィンガ１４２が打ち抜かれる時に形成される。
【００６０】
クラッチ１００は、５つのくさびプレート１０２を備えて示されているが、クラッチ１００は、特定の数のくさびプレートに限定されない。例えば、クラッチ１００は、１つのくさびプレート又は５つ以上のくさびプレートを有することができる。有利には、クラッチ１００において使用されるくさびプレートの数は、トルク伝達エレメントから予測されるトルクに従って変更されることができる。例えば、プレートの数を増やすと、クラッチ１００のトルク能力が増大し、数を減らすとトルク能力が低下する。使用されるくさびプレートの数は、クラッチを使用する自動車装置の特定のトルク能力、及び製造上の考慮、例えば特定の製造プロセスに関するクラッチエレメントの最適な厚さを選択することに応じて決定されることができる。例えば、幾つかの態様では、クラッチエレメントはスタンピングによって形成され、クラッチエレメントの厚さは、使用されるスタンピング機械に対応するように決定されることができる。特に、クラッチがトルクコンバータステータにおいて使用される場合、クラッチにおいて使用されるクラッチエレメントの数は、トルクコンバータを収容した車両のためのエンジンのパワーが増大するのに応じて増大されることができ、減少するのに応じて減少されることができる。
【００６１】
幾つかの態様において、内側及び外側のレース、くさびプレート、又は間隔プレートは、スタンピングによって形成される。
【００６２】
したがって、本発明の目的は効率的に達成されるが、発明に対する修正及び変更が当業者に容易に明らかであるべきであり、これらの修正は、請求項に記載された発明の精神及び範囲に含まれるものである。前記説明は、本発明の例を示しており、限定するものと考えられるべきでないことも理解される。したがって、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明のその他の実施形態が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】ドライブトレーンにおけるトルクコンバータの関係及び機能を説明することを助けるための、自動車における動力伝達経路の概略的なブロック線図である。
【図２】自動車のエンジンに固定されて示されている、従来のトルクコンバータの断面図である。
【図３】図２に示された線３−３に沿って見た、図２に示されたトルクコンバータの平面図である。
【図４】概して図３に示された線４−４に沿って見た、図２及び図３に示されたトルクコンバータの断面図である。
【図５】図２に示されたトルクコンバータの第１の分解図であり、分解されたトルクコンバータを左から見たものとして示されている。
【図６】図２に示されたトルクコンバータの第２の分解図であり、分解されたトルクコンバータを右から見たものとして示されている。
【図７Ａ】本願において用いられた空間的な用語を示している、円筒座標系の斜視図である。
【図７Ｂ】本願において用いられた空間的な用語を示している、図７Ａの円筒座標系における物体の斜視図である。
【図８】本発明の一方向クラッチの分解された前方斜視図である。
【図９】図８に示されたくさびプレート及び内レースの後面図である。
【図１０】２つの位置における遠位端部を示した、図９における領域の詳細である。
【図１１】図８に示された線１１−１１に沿った断面図である。
【図１２】図１１における領域１２の詳細である。
【符号の説明】
【００６４】
１００  一方向クラッチ、  １０２  くさびプレート、  １０４  軸線、  １０６  レース、  １０８  円周、  １０９  ブレードアセンブリ、  １１０  ファスナ、  １１２，１１４  開口、  １１６  フィンガ、  １２４  面、  １２６  遠位端部、  １２８  エッジ、  １３０，１３１  半径、  １３８  軸方向寸法、  １４０  プレート、  １４２  間隔形成エレメント、  １４４  開口、  １４６  軸方向経路、  １４８，１５０  軸方向端部、  １５２  開口
【図１】
2008157449.tif 000003
【図２】
2008157449.tif 000004
【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７Ａ】
2008157449.tif 000009
【図７Ｂ】
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【図８】
2008157449.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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