(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択的に係合可能な流体作働型の摩擦クラッチアセンブリであって、
ハウジングと、
前記ハウジング内にしゅう動可能に配置されたピストンと、
前記クラッチを係合させるように前記ピストンの軸運動を選択的に強化するため前記ハウジングと前記ピストンとの間に形成された第１のチャンバーと、
前記ハウジングと前記ピストンとの間に形成された第２のチャンバーであって、該第２のチャンバー内の遠心圧力に応答して前記クラッチを解放するように前記ピストンの軸運動を選択的に強化し、且つ、前記第１のチャンバーより径方向外側に配置されている、前記第２のチャンバーと、
前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーとの間で流体を連通させるための通路手段と、
を含むクラッチアセンブリ。
【請求項２】
前記ハウジングは、バランスリングを備え、該バランスリングは、前記ピストンとしゅう動可能に係合する内側円柱表面を有し、前記第２のチャンバーは、前記ピストン、前記バランスリング及び前記ハウジングの壁によって画定される、請求項１に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項３】
流体作働型の選択的に係合可能なクラッチであって、
外側円柱壁、中間円柱壁、内側円柱壁及びバランスリングを有する回転可能なハウジングと、
前記内側円柱壁としゅう動可能に係合する内側表面、前記中間円柱壁としゅう動可能に係合する中間表面、前記外側円柱壁としゅう動可能に係合する外側表面、及び、外側環状凹部を有するピストンと、
前記内側円柱壁及び前記中間円柱壁の間に、前記ピストン及び前記ハウジングによって形成された回転可能な作働チャンバーと、
前記外側円柱壁、及び、前記バランスリングの内側表面としゅう動可能に係合する前記ピストンの表面によって少なくとも部分的に形成された回転可能なバランスチャンバーと、
を含むクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転する流体作働型の選択的に係合可能な摩擦クラッチにおいて遠心力をバランスさせるための装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
流体作働型のクラッチは、クラッチが係合されるべきとき、圧縮された流体で満たされる実質的に円筒形の作働チャンバーを有する。クラッチが解放されるとき、流体の圧力は減少される。しかし、流体の全てが排出されず、このためクラッチハウジングの連続回転は、クラッチの作働チャンバー内で遠心圧力を生成する結果となり得る。これによって、遠心圧力が作働ピストン戻りスプリングの力に打ち勝つとき、クラッチの「ドリフトオン（drift on）」を引き起こす。
【０００３】
この問題を解決するため多数のアプローチが提案されてきた。これらの解決のうち最も一般的なものは、回転速度が設計速度を超え、クラッチが解放状態にあるとき、流体のクラッチ作働チャンバーから流体を排出するボールダンプバルブ（ball dump valve）の使用を含んでいる。これは、クラッチの作働通路が完全に空にされる場合、作働チャンバーに空気が吸い込まれる結果となる。
【０００４】
別の解決法は、予想される最大の遠心圧力を超えるレベルにまで戻りスプリングの解放力を増加させることである。これは、クラッチと係合するのに必要とされる作働圧力を増加させ、これによって油圧制御システムのエネルギー需要を増加させ、伝達の全効率を減少させる。
【０００５】
第３の解決法は、クラッチの作働チャンバーに対向してバランスチャンバーを形成することである。この設計オプションは、２又はそれ以上のクラッチが半径方向に整合して揃うとき、役立つようになる。しかし、このオプションは、油圧流体を連続的に供給するため、バランスチャンバーを、その作働を確実にするようにクラッチの作働流体から分離しておくことが要求される。この要求を満足させるため、追加の流体通路を、シャフト及び／又はクラッチ用の支持スリーブに組み込まなければならない。上記解決法の各々がクラッチの「ドリフトオン」を防止する一方で、いくつかの欠点及び設計上の複雑さが存在する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、回転するバランス装置を形成するため改善されたクラッチ構造を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様では、バランスチャンバーは、クラッチ作働ピストンの径方向外側に形成される。本発明の別の態様では、クラッチピストンの作働チャンバーをバランスチャンバーに接続するため流体通路が形成される。本発明の更に別の態様では、バランスチャンバーが作働ピストン内に部分的に形成される。本発明の更に別の態様では、バランスチャンバーは、作働ピストン、クラッチハウジング、及び、該クラッチリングに固定された閉止リングによって画定される。
【０００８】
本発明の更なる態様では、バランスチャンバー及びクラッチ作働チャンバーは、一緒に回転する。本発明の更に別の態様では、単一の流体源が、クラッチ作働チャンバー及びバランスチャンバーの両方に流体を供給する。本発明の更に別の態様では、バランスチャンバーは、作働チャンバーの有効面積より小さい有効面積を有する。本発明の更に別の態様では、バランスチャンバーは、作働チャンバーの径方向のより外側に配置される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
入れ子式クラッチアセンブリ１０は、流体作働型の選択的に係合可能なより内側の摩擦クラッチアセンブリ１２と、流体作働型の選択的に係合可能なより外側の摩擦クラッチアセンブリ１４と、を有する。入力シャフト１６が、クラッチアセンブリ１０に回転入力を提供するためステーター支持体１８に回転可能に取り付けられている。内側クラッチアセンブリ１２は、複数のクラッチプレート２０と、入力シャフトと共に一緒に回転するため入力シャフト１６に連結された補強プレート２２と、を有する。クラッチピストン２４も入力シャフト１６に連結され、ハウジング２６内にしゅう動可能に配置されている。ピストン２４及びハウジング２６は、通路３０と流体を介して連通するクラッチ作働チャンバーを形成する。クラッチが係合されるべきとき、圧縮された流体は、周知の態様で通路３０及びチャンバー２８に送られる。
【００１０】
内側クラッチアセンブリは、複数の摩擦プレート３２も有しており、これらのプレートは、交互にクラッチプレート２０から隔てられ、出力ハブ３４に連結される。出力ハブ３４は、クラッチがチャンバー２８内の圧縮流体によって係合されるとき、図示しない従来の遊星ギヤセットにクラッチ出力を伝達するクラッチ出力シャフト３６と接続される。ピストン２４は、１又はそれ以上の従来のボールダンプバルブアセンブリ３８を内部に設置している。周知のように、バルブアセンブリ３８は、その内部の圧力が減少されるとき作働チャンバーから流体を排出する。クラッチハウジングの速度が増加するとき、バルブアセンブリ３８は、バルブアセンブリの遠心性の広がる力に起因してより高いチャンバー圧力で排出する。クラッチ作働チャンバーが空にされたとき、戻りスプリングアセンブリ４０は、クラッチアセンブリ１２のトルク能力を解放するようにクラッチピストン２４を解放位置にまで押しやる。
【００１１】
ステーターシャフト１８は、クラッチアセンブリ１４の構成要素である入力ハウジング４２を回転可能に支持する。ハウジング４２は入力シャフト１６と一緒に回転するため、該入力シャフトに連結されている。ハウジング４２は、クラッチアセンブリ１２のハウジング１６に固定され、これらの部材が一斉に回転するようにしている。クラッチアセンブリ１４は、ハウジング４２内でしゅう動可能に配置された作働ピストン４４と、ハウジング４２に連結された複数のクラッチプレート４６と、出力ハブ４９に連結された複数の摩擦プレート４８と、複数の戻りスプリング５０と、も備える。ハウジング４２とピストン４４とは、クラッチ作働チャンバー５２を共同して形成し、該チャンバー５２は、該チャンバーから流体を受け取って排出するための通路５４と連通する。クラッチアセンブリ１４が係合されるべきとき、通路５４は、図示しない従来の制御手段及び圧力源と周知の態様で接続される。通路５４は、クラッチアセンブリ１４が解放されるべきときの制御によって、図示しない伝達リザーバーと接続される。しかし、チャンバー５２内の流体のすべては、特にクラッチが解放中に回転している場合では取り除かれない。
【００１２】
ピストン４４は、チャンバー５２から径方向のより外側に延びる環状のスカート部５６を有する。環状シール部５８は、チャンバー５２から、スカート部５６及びハウジング４２の間に形成された空間６０への流体の連通を防止する。スカート部５６はその外周辺部に形成された環状凹部６２を有する。環状凹部は、環状シール部６４によって空間６０との流体連通を密閉される。空間６０は、不注意な漏洩が空間６０内で蓄積することを防止するため、通路６６を通して伝達経路の内部に流体を排出する。
【００１３】
環状凹部６２は、バランスチャンバー７０が、スカート部５６、ハウジング４２及びバランスリング６８によって形成され境界を定められるように、閉止リング６８によって閉じられている。このバランスリングは、ハウジング４２に対するバランスリング６８の左方への運動を制限するためハウジング４２内に形成されたノッチ７４と共同する環状保持リップ７２を有する。従来型の保持リング７６が、ハウジング４２に対するバランスリング６８の右方への運動を制限するためハウジング４２に形成されたノッチ７８に固定されている。かくして、バランスリング６８は、バランスチャンバー７０がハウジング４２のピストン４４が軸運動する時に膨張及び収縮するようにハウジングに対して本質的に静止している。バランスチャンバーは、バランスリング６８に設置された環状シール部８０及びピストン４４に設置された環状シール部８２によってハウジングの内部で大気から密閉されている。バランスチャンバー７０及び作働チャンバー５２は、流体を連通させるため、通路８４により相互接続される。流体が供給されるとき、バランスチャンバー７０は、チャンバー５２が満たされる前に、遠心力のため流体で満たされる。このことは、クラッチアセンブリ１４が不注意に応用されないことを確実にする。
【００１４】
ハウジング２６は、チャンバー７０の外側境界を画成するためピストン４４の外側表面８８と共同する外側円柱壁８６を有し、バランスリング６８はチャンバー７０の内側境界を形成するため凹部６２の円柱表面９２と共同する内側円柱表面９０を有する。ハウジング２６は、中間表面９８及び内側表面１００と各々共同する中間円柱壁９４及び内側円柱壁９６も有する。チャンバー５２は、チャンバー７０の有効表面面積と比較してより大きい有効表面面積を有する。しかし、チャンバー７０は、チャンバー５２と比較してより大きい有効半径を有する。遠心圧力のヘッドがチャンバー５２及び７０の有効半径に比例するので、チャンバー７０の面積は、クラッチ１４を係合状態に押しやるピストン４４の遠心圧力ヘッドを相殺するために必要とされる圧力バランスを達成するため、より小さい。
【００１５】
入力シャフト１６は、一般に内燃機関とトルクコンバーターとを備える、図示しないパワー源に接続される。これらの装置のいずれも当業者に周知されている。パワー源は、入れ子式クラッチアセンブリ１０が設置されたときはいつでも、又は、車両のパワートレインがニュートラルでエンジンが作動するときはいつでも、クラッチハウジングを回転させる。
【００１６】
クラッチ１４を係合させるため、通路５４は、図示しない従来の制御システムから圧縮された流体が供給される。これが発生したとき、ハウジング４２は、作働チャンバー５２に流入する流体に作用する遠心力が、通路８４を介してバランスチャンバー７０に流体を連通させるように回転する。作働チャンバー５２及びバランスチャンバー７０の両方が同じ速度で回転するので、遠心圧力のヘッドはチャンバー５２及び７０の両方で増加する。
【００１７】
作働チャンバー５２は、バランスチャンバー７０の有効面積より大きい有効面積を持っているが、バランスチャンバー７０は作働チャンバー５２より大きい有効半径を持ち、これによってハウジング４２の与えられた回転速度に対してバランスチャンバー７０は、より高い遠心圧力ヘッドを生じる結果となる。チャンバー５２及び７０に対して適切な面積及び半径を選択することによって、遠心圧力ヘッドからピストン４４に作用する力は相殺される。しかし、チャンバー４２で作用する静止作働圧力は、チャンバー７０で作用する静止作働圧力よりピストン４４上に遥かに大きな軸方向力を及ぼす。制御手段は、必要な静止作働圧力を提供するため両チャンバー間の面積差を考慮するようにプログラムされている。しかし、遠心圧力ヘッドは、バランスチャンバー７０のバランス効果に起因してピストン４４にかかる作働圧力を増加させる効果を及ぼさない。
【００１８】
上述されたバランス装置は、ボールダンプバルブを超える顕著な利点を有する。作働チャンバー及びバランスチャンバーは、同じ流体源を有する。両方の空洞部は、作働中に満たされた状態を維持するので、クラッチが係合されようとも或いは解放されようとも、作働圧力の遠心効果による変動は存在しない。全ての作働条件に亘るクラッチバランスの一致は、戻りスプリングが、与えられたピストンサイズに対するクラッチ能力の増大及び／又はバランスチャンバーで作用する静止作働圧力の効果に打ち勝つことを可能とする最小のサイズを持つことを可能にする。遠心力のバランスは、全てのクラッチ速度で得られる。単一の流体源を使用することは、現在利用可能な他のバランスチャンバー装置を超える利点であり、これによって、別々の流体源を提供する上で必要とされる設計上の複雑さを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る、入れ子式クラッチアセンブリの断面状立面図である。
【符号の説明】
１０    入れ子式クラッチアセンブリ
１２    流体作働型の選択的に係合可能な内側の摩擦クラッチアセンブリ
１４    流体作働型の選択的に係合可能な外側の摩擦クラッチアセンブリ
１６    入力シャフト
２６    ハウジング
４０    戻りスプリングアセンブリ
４４    作働ピストン
５０    戻りスプリング
５２    クラッチ作働チャンバー
６２    環状凹部
６８    バランスリング
７０    バランスチャンバー
８６    外側円柱壁
８８    外側表面
９０    内側円柱表面
９２    円柱表面
９４    中間円柱壁
９６    内側円柱壁
９８    中間表面
１００    内側表面
【図１】
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