(57)【要約】  トルクコンバータバイパスクラッチのディスクアセンブリは、環状のスプリング用凹部を画成するディスクと、隣り合うアークスプリングの間に画成されたギャップを有して凹部内に周方向に配置された複数のアークスプリングと、を備えている。各アークスプリングは、アークスプリングの一端に嵌められた端部キャップを有している。ギャップにはそれぞれスプリングコネクタが配置されており、スプリングコネクタは、対応する端部キャップ内に受け入れられた端部を有している。
2020537092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクコンバータ用のクラッチであって、該クラッチは、
クラッチディスクと、
環状のスプリング用凹部を画成する被動ディスクと、
当該バイパスクラッチがつながれるとき、前記クラッチディスクから前記被動ディスクにトルクを伝達する複数のアークスプリングであって、該アークスプリングは、隣り合う前記アークスプリングの間に画成されたギャップを有して前記スプリング用凹部内に周方向に配置されており、前記アークスプリングはそれぞれ、端部キャップを有している、アークスプリングと、
前記ギャップのうちの１つにそれぞれ配置され、前記端部キャップ内に受け入れられた端部と、前記クラッチディスクに接続された中心部とを有している、スプリングコネクタと、
を備える、トルクコンバータ用のクラッチ。
【請求項２】
前記端部キャップは、内部を画成しており、前記端部は、前記内部の壁に接して配置された内面を画成している、請求項１記載のクラッチ。
【請求項３】
前記端部はさらに、外面と、前記内面と前記外面との間に延びる突出部とを画成しており、前記外面は、前記被動ディスクの半径方向に対して傾斜角を成すように方向付けられている、請求項２記載のクラッチ。
【請求項４】
前記中心部は、前記クラッチディスクを前記スプリングコネクタに接続するために、内部に前記クラッチディスクの一部を受け入れるスロットを画成している、請求項１記載のクラッチ。
【請求項５】
前記端部キャップは、前記アークスプリングの開放端部内に受け入れられた挿入部と、前記開放端部に隣接するフランジ部とを有している、請求項１記載のクラッチ。
【請求項６】
前記被動ディスクは、前記ギャップに配置された当接部を画成しており、前記フランジ部に係合するように配置されている、請求項５記載のクラッチ。
【請求項７】
前記内部は中心孔である、請求項２記載のクラッチ。
【請求項８】
トルクコンバータであって、
インペラを有するケースと、
ダンパフランジに取り付けられたタービンと、
バイパスクラッチと、を備えており、該バイパスクラッチは、
該バイパスクラッチがつながれるとき前記ケースに摩擦係合するように構成されたクラッチディスクと、
前記ダンパフランジに接続されており、前記バイパスクラッチがつながれるとき前記ケースの回転を前記ダンパフランジに伝達するように構成され、環状のスプリング用凹部を画成している被動ディスクと、
前記スプリング用凹部に配置され、互いに反対の側の開放端部と該開放端部にそれぞれ受け入れられた端部キャップとを有する、少なくとも第１および第２のアークスプリングと、
前記第１のアークスプリングと前記第２のアークスプリングとの間に配置され、前記第１のアークスプリングの対応する一方の端部キャップ内に受け入れられた第１の端部と、前記第２のアークスプリングの対応する一方の端部キャップ内に受け入れられた第２の端部と、前記クラッチディスクに接続された中心部とを有しており、前記クラッチディスクの回転が前記アークスプリングを介して前記被動ディスクに伝達されるようになっている、スプリングコネクタと、
を有している、トルクコンバータ。
【請求項９】
前記クラッチディスクは、半径方向に延びる複数のフィンガを有しており、前記中心部は、前記クラッチディスクを前記スプリングコネクタに接続するために、内部に前記フィンガのうちの１つを受け入れるスロットを画成している、請求項８記載のトルクコンバータ。
【請求項１０】
前記中心部はさらに、前記フィンガのうちの別の１つを受け入れる第２のスロットを画成している、請求項９記載のトルクコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１７年１１月２１日付けで出願された米国特許出願第１５／８１９，１７７号の優先権を主張し、参照によりその開示の全体が本明細書に援用される。
【０００２】
技術分野
本開示は、トルクコンバータ用のバイパスクラッチに関し、より具体的には、バイパスクラッチのアークスプリングを固定するためのスプリング保持器に関する。
【背景技術】
【０００３】
オートマチックトランスミッションを備えた自動車は、典型的にはエンジン出力をトランスミッションの入力軸に伝達するために用いられるトルクコンバータを有している。燃費を向上させるために、とりわけ、多くのトルクコンバータが、入力軸をトルクコンバータのケースに結合するバイパスクラッチを備えている。トルクコンバータは、エンジンのパワースパイクを平滑化して騒音および振動を減少させる、１つ以上のダンパ装置を有している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態では、トルクコンバータバイパスクラッチのディスクアセンブリは、環状のスプリング用凹部を画成するディスクと、隣り合うアークスプリングの間に画成されたギャップを有して凹部内に周方向に配置された複数のアークスプリングと、を備えている。各アークスプリングは、アークスプリングの一端に嵌められた端部キャップを有している。端部キャップは内部を画成する。ギャップにはそれぞれスプリングコネクタが配置されており、スプリングコネクタは、対応する第１の内部に受け入れられた第１の端部を有している。
【０００５】
別の実施形態では、トルクコンバータ用のクラッチは、クラッチディスクと、環状のスプリング用凹部を画成する被動ディスクとを備えている。スプリング用凹部内には、複数のアークスプリングが、隣り合うアークスプリングの間に画成されたギャップを有して周方向に配置されている。アークスプリングは、バイパスクラッチがつながれると、クラッチディスクから被動ディスクにトルクを伝達する。アークスプリングはそれぞれ、端部キャップを有している。ギャップにはそれぞれスプリングコネクタが配置されており、スプリングコネクタは、端部キャップ内に受け入れられた端部と、クラッチディスクに接続された中心部とを有している。
【０００６】
さらに別の実施形態では、トルクコンバータは、インペラを有するケースと、ダンパフランジに取り付けられたタービンと、バイパスクラッチと、を備えている。バイパスクラッチは、バイパスクラッチがつながれるとケースに摩擦係合するように構成されたクラッチディスクと、ダンパフランジに接続されており、バイパスクラッチがつながれるとケースの回転をダンパフランジに伝達するように構成された被動ディスクとを有している。被動ディスクは、環状のスプリング用凹部を画成している。スプリング用凹部内には、少なくとも第１および第２のアークスプリングが配置されている。各アークスプリングは、互いに反対の側の開放端部と、各開放端部内に受け入れられた端部キャップとを有している。第１のアークスプリングと第２のアークスプリングとの間には、スプリングコネクタが配置されており、スプリングコネクタは、第１のアークスプリングの対応する一方の端部キャップ内に受け入れられた第１の端部と、第２のアークスプリングの対応する一方の端部キャップ内に受け入れられた第２の端部と、クラッチディスクに接続された中心部とを有しており、これにより、クラッチディスクの回転が、アークスプリングを介して被動ディスクに伝達されるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】トルクコンバータの側面断面図である。
【図２】トルクコンバータのクラッチの正面図である。
【図３】断面線３−３に沿ったクラッチの側面断面図である。
【図４】断面線４−４に沿ったクラッチの正面断面図である。
【図５】断面線５−５に沿ったクラッチの平面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ここで、本開示の実施形態を説明する。ただし、開示する実施形態は単に例であるに過ぎず、他の実施形態が様々な代替的な形態を取ってもよいと理解される。図面は縮尺通りである必要はなく、いくつかの特徴が個々の構成要素の詳細を示すために誇張または最小化されてもよい。よって、本明細書に開示される特定の構造および機能の詳細は、限定的なものとして解釈されるのではなく、様々な実施形態の使用を当業者に教示するための単なる代表的な基準として解釈される。当業者が理解するように、図面のうちのいずれか１つを参照して説明する図示の様々な特徴は、１つ以上の別の図面に図示された特徴と組み合わせて、明示的に図示または説明されない実施形態を形成することができる。図示の特徴の組合せは、典型的な用途のための代表的な実施形態をもたらすものである。ただし、本開示の教示と一致する各特徴の様々な組合せおよび変更が、特別な用途または実装のために望まれることがある。
【０００９】
図１を参照すると、エンジンとトランスミッションとの間に、トルクコンバータ２０を結合することができる。トルクコンバータ２０は、インペラ２４が取り付けられたケース２２を有している。ケース２２は、可撓板２６または別種の取付け手段を介して、エンジンに結合することができる。ケース２２内でインペラ２４に隣接して、タービン２８が配置されている。インペラ２４およびタービン２８は、インペラ２４がタービン２８よりも速く回転すると流体接続して、インペラ２４からタービン２８に力を伝達するように構成されている。タービン２８は、ダンパフランジ３０に取り付けられていてよい。ダンパフランジ３０は、トランスミッションの入力軸に結合している。例えば、ダンパフランジ３０は、入力軸の外側スプラインを受け入れる内側スプライン３１を有していてよい。
【００１０】
トルクコンバータ２０は、ダンパフランジ３０をケース２２に機械的に結合して、インペラ２４とタービン２８との間の流体結合を迂回するように構成されたバイパスクラッチ３４を有している。クラッチ３４は、トルクコンバータ２０の中心線の周りに回転するように支持されかつ互いに同心的であってよい、クラッチディスク３６と被動ディスク４４とを有している。クラッチディスク３６は、１つ以上の摩擦面３８を有している。図示のクラッチディスク３６は、ケース２２に係合する第１の摩擦面と、ピストン４０に係合する第２の摩擦面とを有している。
【００１１】
バイパスクラッチ３４は、ピストン４０がクラッチディスク３６に向かう方向に作動することによってつながれ、またはクラッチディスク３６から離れる方向に作動することによって切断される。ピストン４０は、液圧式に作動されてよい。バイパスクラッチ３４は、ピストンのストロークによって第１の摩擦面をケース２２に押し当てかつ第２の摩擦面をピストンに押し当てることにより、つながれる（ロックされる）。バイパスクラッチ３４は、クラッチディスク３６がケース２２と実質的に一体で回転した場合に、完全にロックされたと見なされる。被動ディスク４４は、アークスプリング５２を介してクラッチディスク３６に接続されている。クラッチディスク３６は、アークスプリング５２の一端に接続する半径方向延在部４２を有しており、被動ディスク４４は、アークスプリング５２の他端に係合する当接部５４を有している。アークスプリング５２は、エンジンとトランスミッションの入力軸との間にダンパを提供して、エンジンの燃焼により生じるトルクスパイクを吸収すると共に、騒音、振動およびハーシュネス（ＮＶＨ）をも改善する。
【００１２】
被動ディスク４４は、被動ディスク４４の周囲５０を取り囲む、スプリング用凹部４８を有している。スプリング用凹部４８はＣ字形であってよく、その中にアークスプリング５２を受け入れるように寸法決めされている。スプリング用凹部４８の壁は、当接部５４を画成していてよい。被動ディスク４４は、別のダンパ５６によってダンパフランジ３０に接続されている。トルクコンバータ２０は、やはりダンパフランジ３０に接続された振り子ダンパ５８も有している。
【００１３】
トルクコンバータの作動中、被動ディスクは回転して、アークスプリングを半径方向外側に向かって押し退ける遠心力を発生させる。現行の設計の多くは、発生した遠心力がアークスプリングを被動ディスクに押し当てることによるヒステリシスの発生を許すアークスプリングの適切な拘束に失敗している。ヒステリシスは、スプリングと被動ディスクとの間の摩擦に基づき生じる。この摩擦が、被動ディスクに対するアークスプリングの動きを妨げ、これによりばね定数を、設計ばね定数から実効ばね定数へと増加させる。（エンジン速度が大きいと、実効ばね定数は設計ばね定数の４倍の大きさになることがある。）ヒステリシスに起因するＮＶＨを補償するために、これらのトルクコンバータは、システムをさらに減衰し、アークスプリングの非効率性をカバーするための、比較的大型の振り子ダンパを有している。
【００１４】
ヒステリシスは、アークスプリングのＮＶＨ性能を低下させる。バイパスクラッチ３４は、アークスプリング５２を半径方向において拘束し、被動ディスク４４とアークスプリング５２との間の接触を減らすという機能を有している。これについて、以下でより詳細に説明する。
【００１５】
図２および図３を参照すると、アークスプリング５２は、スプリング用凹部４８内に、隣り合うアークスプリング５２の間に画成されたギャップ７０を有して周方向に配置されている。図示の実施形態では、クラッチディスク３６から被動ディスク４４にトルクを伝達するために、４つのアークスプリング（５２ａ，５２ｂ，５２ｃおよび５２ｄ）が使用されている。半径方向延在部４２は、それぞれクラッチディスク３６の周囲に配置されており、ギャップ７０と整合するように配置されている。図示の実施形態では、クラッチディスク３６は４つのギャップと整合する４つの半径方向延在部を有している。延在部４２は、アークスプリング５２と接続するように、スプリング用凹部４８内へ延びている。
【００１６】
各アークスプリング５２は、第１の端部７２および第２の端部７４を有するコイル状金属体から形成されていてよい。アークスプリング５２は環状であってよく、端部７２，７４の間に延びる通路７６を画成する中空の中心部を有している。
【００１７】
図３、図４および図５を参照すると、第１の端部７２は、通路７６の一方の開口７８を画成しており、第２の端部７４は、他方の開口８０を画成している。端部７２，７４にはそれぞれ端部キャップ８４が取り付けられており、例えば、端部キャップはアークスプリングにプレス嵌めされている。端部キャップ８４は、環状の断面を有していてよい。各端部キャップ８４は、挿入部８８およびフランジ部９２を有していてよい。挿入部８８は先細になっていてよく、通路７６内への端部キャップ８４の挿入を容易にするために、略円錐台形形状を有していてよい。フランジ部９２は、挿入部８８よりも大きく、通路７６内に受け入れられない直径を有している。代わりに、フランジ部９２は、アークスプリング５２の端部に接触している。フランジ部９２は、アークスプリング５２の直径に近似した直径を有していてもよい。端部キャップ８４を貫通して中心孔９０が延在しているか、または止まり穴が形成されていてもよい。
【００１８】
組立てられると、アークスプリング５２は互いに連結されると共に、スプリングコネクタ８６によってクラッチディスク３６に連結される。各スプリングコネクタ８６は、複数のギャップ７０のうちの１つに配置されており、隣り合うアークスプリングの間に差し挟まれている。スプリングコネクタ８６は、金属または他の材料から成る細長い部品であってよい。スプリングコネクタ８６は、被動ディスク４４の半径方向に延びる高さと、トルクコンバータ２０の軸方向に延びる幅と、被動ディスク４４の周方向に延びる長さとを有していてよい。スプリングコネクタ８６は、幅よりも高さが大きい矩形の断面を有していてよい。スプリングコネクタ８６は円弧状であってよく、被動ディスク４４の曲率に実質的に一致する曲率を有している。代替的な実施形態では、各スプリングコネクタ８６は、中心孔９０の曲率半径に一致するように、全て同じ寸法の、またはそれぞれ異なる寸法の多積層板から形成されていてよい。
【００１９】
例えば、スプリングコネクタ８６ａは、アークスプリング５２ａと５２ｂとの間に配置されている。スプリングコネクタ８６ａは、端部キャップ８４ａの中心孔９０内に配置される第１の端部９６と、端部キャップ８４ｂの中心孔９０内に配置される第２の端部９８と、各端部間に延びる中心部１００とを有している。各端部９６，９８は、突出部１０２と、内面１０４と、外面１０６とを有していてよい。外面１０６は、被動ディスク４４の半径方向に対して傾斜角を成すように角度付けられている。これは、端部キャップ８４ａおよび８４ｂ内へのスプリングコネクタ８６ａの挿入を容易にする。
【００２０】
中心部１００は、半径方向延在部４２のうちの対応する１つに接続している。中心部１００は、半径方向延在部４２の１つ以上のフィンガ１１０を受け入れる１つ以上のスロット１０８を画成していてよい。図示の実施形態では、中心部１００は、一対のフィンガ１１０を受け入れる一対のスロット１０８を画成している。スロットの内壁は、タブ１１２を画成していてよい。タブは、スプリング接続部を回転式に位置決めする。スロット１０８は、スプリングコネクタ８６の長手方向に引き伸ばされていてもよい。別のスプリングコネクタ８６は、スプリングコネクタ８６ａと同じまたは類似の構造を有していてよい。
【００２１】
各フィンガ１１０は、端部キャップ８４のうちの１つに隣接するタブ１１４を有していてよい。タブ１１４は、フランジ部９２のプレート係合面９４に係合し、クラッチディスク３６からアークスプリング５２にトルクを伝達するように構成されている。
【００２２】
トルクは、クラッチディスク３６の半径方向延在部４２からスプリングコネクタ８６を介してアークスプリング５２に伝達される。エンジンクランクシャフトが反時計回りに回転すると仮定すると、トルクはフィンガ１１０から、第１経路１１６および第２経路１１８を通ってアークスプリング５２ａ内へと流れる。第１経路１１６は、端部キャップ８４ａのフランジ部９２に係合しているタブ１１４により形成されている。第２経路１１８は、フィンガ１１０から、フィンガ１１０の係合部とスロット１０８の壁とを通ってスプリングコネクタ８６ａ内に流れ、端部９６から端部キャップ８４ａ内に流れる。他のアークスプリングは、同一または類似のトルク流路を有している。
【００２３】
トルクはアークスプリング５２を圧縮し、第１の端部７２を被動ディスク４４と係合させるように押圧する。一例としてアークスプリング５２ｂに着目すると、端部キャップ８４ｂが当接部５４に係合して、アークスプリング５２ｂから被動ディスク４４内へトルクを伝達するトルク流路を形成している。より具体的には、フランジ部９２は、アークスプリング５２ｂがクラッチディスク３６からのトルクによって圧縮されると当接部５４に接触する、当接係合面を有している。
【００２４】
上述したように、バイパスクラッチ３４の回転が、アークスプリング５２を半径方向外側に押し退ける。アークスプリングの上述したヒステリシスを減少させるために、スプリングコネクタ８６の端部９６，９８は、対応する端部キャップ８４の中心孔９０内に受け入れられている。スプリングコネクタ８６は、フィンガ１１０によって半径方向において保持されている。内面１０４は、対応する端部キャップ８４の内壁１３２に係合して、アークスプリング５２の端部７２，７４を半径方向において拘束している。これは、アークスプリング５２と、被動ディスク４４の外壁１３０との間の摩擦を減少させ、その結果、アークスプリング５２の実効ばね定数が、上述した以前の設計に比べて、設計ばね定数により一層近づくことになる。上述したスプリングコネクタ８６および端部キャップ８４を用いてヒステリシスを減少させることにより、振り子ダンパ５８の性能が向上し、トルクコンバータ２０の利用に応じた振り子ダンパ５８の小型化または省略を可能にすることができる。
【００２５】
例示的な実施形態を上で説明したが、これらの実施形態は、請求項に包含されるあらゆる可能な形態を説明することを意図したものではない。本明細書中で用いた用語は、限定用語ではなくむしろ説明用語であり、本開示の思想および範囲から逸脱すること無しに様々な変更が行われてよいことが理解される。上述したように、様々な実施形態の特徴が組み合わされて、明示的に記載または図示されない本発明の別の実施形態を形成することができる。
【図１】
2020537092.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2020537092.tif 000008
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