JP7635391B2 - ２つの過負荷防止カップリングを備えるスプリングダンパ、およびパワートレイン - Google Patents

Description

本発明は、乗用車、トラック、バス、または他の商用車などの、自動車のドライブトレイン、好ましくは自動車のハイブリッド式ドライブトレインのためのスプリングダンパであって、主要部と、主要部に対してばね緩衝式に、回転可能に受容されている補助部と、補助部とハブ要素との間に動作可能に挿入されている第１の過負荷防止カップリングであって、第１の過負荷防止カップリングは、閾値より低いトルクを伝達するべきときには恒久的に閉鎖され、閾値より高い少なくとも急激な場合のトルクを伝達するべきときには補助部とハブ要素との間の相対的回転を解放する、第１の過負荷防止カップリングと、を備える、スプリングダンパに関する。また、本発明は、このスプリングダンパを有するドライブトレインに関する。

ドライブトレインにおいて使用される関心対象のタイプのスプリングダンパは、既に先行技術において周知である。例えば、欧州特許第２ ７６５ ３３１（Ａ２）号は、緩衝コンポーネントと、ヒステリシス発生コンポーネントと、スピード制限コンポーネントと、を有するパワートランスミッション装置を開示している。

このように、過負荷防止カップリングの形態のトルクリミッタを備えるスプリングダンパが既知であり、トルクリミッタは、異なる位置で使用することもできる。しかしながら、使用されるスプリングダンパは、複雑な構造を有している場合が多いことが判明しており、その構造は、多数のコンポーネントおよび比較的大きな慣性質量を有する。トルクリミッタはまた、可能な限りダンパスプリングの近くに通常配置されて、万一、トルクのインパルスが発生した場合には、この領域を適切に保護する。しかしながら、これが意味するのは、動作中にトランスミッション入力シャフトに更に接続されているスプリングダンパのコンポーネントは、比較的大きな質量慣性モーメントを有し、この質量慣性モーメントは更に、トランスミッション入力シャフトのその部分に対して、またその部分から更にトランスミッション内に対して比較的大きなトルク負荷をもたらし得るということである。そのため、トランスミッション入力シャフトと、またその結果、トランスミッション内で接続されている、ギアなどの要素とは、ある動作状態において、過負荷状態となり得る。

したがって、本発明の目的は、可能な限り頑丈でかつ耐久性があり、トルクのインパルスが発生した場合であっても、動作中に接続されているトランスミッションが過負荷状態となるのを防止するスプリングダンパを提供することである。

本発明によれば、本目的は、第２の過負荷防止カップリングが、第１の過負荷防止カップリングの出力部とハブ要素との間に、径方向で第１の過負荷防止カップリング内に動作可能に挿入されていることによって実現される。その結果、ここでは、第２の過負荷防止カップリングは、先の第１の過負荷防止カップリング内に、直列に挿入されている。言うまでもなく、第２の過負荷防止カップリングはまた、閾値よりも低いトルクを伝達するべきときには、恒久的に閉鎖され、上記の閾値よりも高い少なくとも急激なトルクの場合のトルクを伝達するべきときには、特に、牽引動作においては、出力部とハブ要素との間の相対的回転を解放するように構成されている。

このことは、１つの過負荷防止カップリング、この場合には第１の過負荷防止カップリングが、スプリングダンパの緩衝機構、すなわち、ダンパスプリングの可能な限り近くに挿入され、かつ別の過負荷防止カップリング、この場合には第２の過負荷防止カップリングが、トランスミッション入力シャフトの可能な限り近くに挿入されるという利点をもたらす。これにより、トランスミッション入力シャフトとスプリングダンパの緩衝機構との両方に対して、信頼性の高い保護が提供される。別の肯定的態様は、ダンパスプリングを、従来既知の種類のダンパスプリングと比べてより弱くなるように、したがってより小型であるように構成することができることである。

更なる有利な実施形態は、従属請求項とともに特許請求され、以下により詳細に説明される。

トルク負荷を更に低減するためには、補助部が、ダンパスプリング上に直接的に周方向に支持されたフランジ要素を有し、更にそのフランジ要素が、第１の過負荷防止カップリングの入力部を直接的に形成する場合にもまた有利であると考えられる。

第１の過負荷防止カップリングの出力部が、マルチピース支持セグメントによって形成され、同時に、第２の過負荷防止カップリングの入力部を形成するという場合には、それらの過負荷防止カップリングはまた、可能な限り容易に製造することができる。

支持セグメントが、第１のディスク領域と、第１のディスク領域に接続されている第２のディスク領域と、を有し、補助部、好ましくはフランジ要素が、第１のディスク領域と第２のディスク領域との間で、軸方向にクランプ把持されている場合にもまた有利である。更に好ましくは、第１のディスク領域および第２のディスク領域は、それぞれ、シート状金属要素として形成される／金属シートから形成される。これは、ディスク領域を、可能な限り容易に製造することを可能にする。

第１の過負荷防止カップリングが可能な限り効果的であるためには、第１のディスク領域および第２のディスク領域がそれぞれ、（直接的に）補助部を支えている摩擦ライニングを受容する場合に有益である。

第１のディスク領域および第２のディスク領域がそれぞれ、単一のシートによって形成され、摩擦ライニングの領域内で軸方向に離間され、フランジ要素を収容し、また摩擦ライニング内で径方向に互いに接触しかつ／または軸方向に互いに支持されかつそこで互いに直接的に、好ましくはリベット結合による接続により接続されている場合に、製造は更に簡便になる。このことにより、効率的に組み立てることが可能になるとともに、第１のディスク領域および第２のディスク領域を互いに効率的に取り付けることが可能になる。

第１のディスク領域がまた、摩擦装置を介して主要部に接触している場合には、スプリングダンパの緩衝効果が更に改善される。

更に、支持セグメントが、第２のディスク領域に接続されている第３のディスク領域を有し、ハブ要素が、第２のディスク領域と第３のディスク領域との間に、軸方向にクランプ把持されている場合に有利である。更に好ましくは、第３のディスク領域はまた、第２のディスク領域のシートに直接的に接続されている単一のシートによって形成される。このことはまた、第２の過負荷防止カップリングの組立および構造に、肯定的な効果をもたらす。

この点について、第２のディスク領域および第３のディスク領域が、またはこれらの第２のディスク領域および第３のディスク領域を形成しているシートが、第２の過負荷防止カップリングの複数の摩擦ライニングの径方向外側で、互いに直接的に支持し、そこで好ましくはリベット結合によって互いに取り付けられている場合、更に有利である。

したがって、第２のディスク領域および第３のディスク領域がそれぞれ、ハブ要素を支持している摩擦ライニングを受容する場合にもまた有利である。

更に、本発明は、上述した実施形態のうちの少なくとも１つによる、本発明のスプリングダンパを有する、自動車用のドライブトレインであって、主要部は、原動機の出力シャフトに接続され、ハブ要素は、トランスミッション入力シャフトに接続されている、ドライブトレインに関する。

言い換えれば、スプリングダンパ、好ましくは弓形のスプリングダンパは、本発明により、上記のようにして実装され、そのスプリングダンパは、弓形スプリング（ダンパスプリング）の近くに配置されている第１の径方向外側スリップカップリング（第１の過負荷防止カップリング）と、出力シャフトの近く（すなわち、トランスミッション入力シャフトの近く）に配置されている第２の径方向内側スリップカップリング（第２の過負荷防止カップリング）と、を有する。両方のスリップカップリングは、直列に接続されており、弓形スプリングフランジ（フランジ要素）と、トランスミッション入力シャフトとが、各々のケースにおいて、衝撃を受けた場合に非常に小さい質量慣性モーメントでスリップし得るように調整されている。

以下において、本発明は、図面によって、より詳細に説明される。

唯一の図である図１は、本発明の好ましい例示的一実施形態によるスプリングダンパの長手方向断面図を示し、挿入された２つの過負荷防止カップリングの詳細な構造が明瞭に見られる。

図１に示す本発明によるスプリングダンパ１は、動作中に、原理的に示した自動車のドライブトレイン２、この場合には、ハイブリッド式ドライブトレイン２内に挿入されている。スプリングダンパ１は、原動機、好ましくは内燃機関（図の明瞭さのために図示せず）の出力シャフトと、トランスミッションのトランスミッション入力シャフトとの間に、動作可能に挿入される。その結果、スプリングダンパ１は、動作中に原動機とトランスミッションとの間に発生するトルクのある一部のピークを緩衝するように機能する。

他方で、図１によるスプリングダンパ１は、主要部３のようなハウジングを有するが、これは、動作中、好ましくは直接的に、回転不能に原動機（更に図の明瞭さのために図示せず）の出力シャフトに接続されている。主要部に加えて、スプリングダンパ１はまた、ばね緩衝式に、主要部３に対して相対的に回転可能に受容されている補助部４を有する。主要部３および補助部４は、ここでは弓形スプリングの形態の、周方向に分配されて配置された数個のダンパスプリング９によって、ばね緩衝式に、互いに対して支持されている。

ダンパスプリング９による補助部４に対する主要部３の弾性的支持に加え、追加的な摩擦装置１７が、必要な緩衝効果を生成するように、すなわち、運動エネルギーを廃熱に変換するように機能する。摩擦装置１７は、主要部３と補助部４との間に動作可能に挿入され、それらが互いに対して回転するのを阻止する効果を有する。

補助部４は、ダンパスプリング９に接触している領域から遠ざかるように径方向内側に延在するフランジ要素１０によって実質的に形成される。第１の過負荷防止カップリング６は、フランジ要素１０上に、直接的に配置される／挿入される。フランジ要素１０は、このように、第１の過負荷防止カップリング６の入力部１１を直接的に形成し、２つの（第１および第２の）摩擦ライニング１６ａ、１６ｂを介して、第１の過負荷防止カップリング６の出力部８に、動作可能に接続されている。第１の過負荷防止カップリング６は、従来のスリップカップリングとして実装され、閾値より低いあるトルクを伝達するべきときには恒久的に閉鎖され、その状態において、フランジ要素１０を、第１の過負荷防止カップリング６の出力部８に、摩擦係合により回転不能に、恒久的に接続する一方で、この閾値が超えられる場合、特に、この閾値を上回るトルクのインパルスが発生した場合に、フランジ要素１０と第１の過負荷防止カップリング６の出力部８との間の相対回転を解放する／可能にする。

第１の過負荷防止カップリング６の出力部８については、これもまた、マルチピース支持セグメント１２によって形成されていることが、更に示されている。支持セグメント１２は、第１のディスク領域１４と、第１のディスク領域１４に固定的に接続されている第２のディスク領域１５と、を有する。第１のディスク領域１４および第２のディスク領域１５は、第１の摩擦ライニング１６ａおよび第２の摩擦ライニング１６ｂの内部を互いに径方向に誘導され、軸方向ショルダー部１９を（第１のおよび第２の）ディスク領域１４、１５ごとに形成し、互いに接触している。２つの、第１のディスク領域１４および第２のディスク領域１５は、この接触領域で、第１のリベット結合２０によって一体に接続されている。

この第１のリベット結合２０の径方向外側には、ショルダー部１９の形成を通じて、２つのディスク領域１４、１５が、更に、軸方向に互いに離間しており、またそれらの間には、フランジ要素１０を、それぞれ対応する摩擦ライニング１６ａ、１６ｂを挟んで軸方向に受容している。フランジ要素１０はこのように、２つのディスク領域１４と１５との間にクランプ把持されている。

第１のディスク領域１４については、摩擦ライニング１６ａ、１６ｂの径方向外側に連続しており、摩擦装置１７のコンポーネントを形成していることもまた明らかである。第１のディスク領域１４はまたこのように、主要部３に摩擦接触している。

支持セグメント１２はまた、第２の過負荷防止カップリング７の入力部１３を形成しているため、第２の過負荷防止カップリング７は、第１の過負荷防止カップリング６と直列に配置されている。第２のディスク領域１５の、第１のディスク領域１４とは逆側の軸方向側部には、第３のディスク領域１８がこの第２のディスク領域１５に、この目的のために取り付けられている。第２のディスク領域１５は、第３のディスク領域１８に、更なる（第２の）リベット結合２１によって接続されている。本実施形態では、第２のリベット結合２１は、径方向では、第１の摩擦ライニング１６ａおよび第２の摩擦ライニング１６ｂと同じレベルに配置されている。

第２のリベット結合２１の径方向内側で、第２のディスク領域１５および第３のディスク領域１８は、それぞれのショルダー部１９が形成されていることによって、軸方向に互いに離間され、それらのディスク領域の間に、ハブ要素５またはハブ要素５のフランジ領域２２をそれぞれ軸方向に受容している。第１のリベット結合２０は、径方向で、第３の摩擦ライニング１６ｃおよび第４の摩擦ライニング１６ｄのレベルに位置していることに留意されたい。

フランジ要素１０が、第１のディスク領域１４と第３のディスク領域１８との間にクランプ把持されているのと同様の様式で、フランジ領域２２は、第２のディスク領域１５と第３のディスク領域１８との間にクランプ把持されている。その結果、フランジ領域２２は、第２のディスク領域１５と第３のディスク領域１８との間に、第３の摩擦ライニング１６ｃおよび第４の摩擦ライニング１６ｄの中間位置に、軸方向にクランプ把持されている。

第２の過負荷防止カップリング７の機能は、第１の過負荷防止カップリング６の機能と同様である。伝達されるべきトルク／トルクインパルスのある閾値が超過されるとき、第２の過負荷防止カップリング７が自動的に開き、それにより、ハブ要素５が、支持セグメント１２に対して相対的に回転し、その結果、補助部４に対して相対的に回転するのを可能にする。一方で、この閾値を下回る場合には、回転不能な接続が、ハブ要素５と支持セグメント１２との間に成立する。その結果、ハブ要素５は、第２の過負荷防止カップリング７の出力部２３を形成する。

第３の摩擦ライニング１６ｃおよび第４の摩擦ライニング１６ｄは、径方向で、第１の摩擦ライニング１６ａおよび第２の摩擦ライニング１６ｂの内側に位置している。また、第１の摩擦ライニング１６ａおよび第２の摩擦ライニング１６ｂを有する摩擦ライニングアセンブリは、第３の摩擦ライニング１６ｃおよび第４の摩擦ライニング１６ｄを有する摩擦ライニングアセンブリと、少なくとも部分的に軸方向で重なって配置されている。

ディスク領域１４、１５、１８については、それらがそれぞれ、金属シートから形成されるということに留意されたい。この点について、ショルダー部１９は、好ましくは、冷間成形を用いて製造される。

言い換えれば、本発明によれば、ダブルトルクリミッタ（第１の過負荷防止カップリング６および第２の過負荷防止カップリング７）を備えているダンパ（スプリングダンパ１）が実装されている。この場合では、トランスミッション入力シャフトを保護する１つのトルクリミッタ（第２の過負荷防止カップリング７）と、弓形スプリング（ダンパスプリング９）を保護する別のトルクリミッタ（第１の過負荷防止カップリング６）と、が存在している。

その概念は、次のように構造化されている：ハブ（ハブ要素５）は、トルクリミッタ内の回転部分として機能する。ハブは、２つのカップリングライニング（第３の摩擦ライニング１６ｃおよび第４の摩擦ライニング１６ｄ）の間に配置され、万一、衝撃が発生した場合には、スリップ機能が確実に作用することができる。カップリングライニングは、支持シート（第２のディスク領域１５および第３のディスク領域１８）上に取り付けられている。支持シートどうしは互いに、リベット結合（第２のリベット結合２１）によって接続されている。これらの部分は、上述の（第２の）トルクリミッタを形成し、トルクリミッタは、トランスミッションを保護するように機能する。

支持シート（第２のディスク領域１５）は、リベット結合（第１のリベット結合２０）により、支持シート（第１のディスク領域１４）に接続されている。２つのカップリングライニング（第１の摩擦ライニング１６ａおよび第２の摩擦ライニング１６ｂ）は、支持シート（第１のディスク領域１４および第２のディスク領域１５）上に取り付けられている。弓形スプリングフランジ（フランジ要素１０）は、２つのカップリングライニング（第１の摩擦ライニング１６ａおよび第２の摩擦ライニング１６ｂ）の間に位置している。弓形スプリングフランジは、トルクリミッタ内の回転部分として機能して、万一、衝撃が発生した場合には、スリップ機能が確実に作用することができる。これらの部分は、（第１の）トルクリミッタを形成し、このトルクリミッタは、ダンパの弓形スプリングを保護する。

両方のトルクリミッタは、支持シート（第２のディスク領域１５）を介して互いに接続されて、通常の牽引動作においては、一体部分（剛性接続）を形成する。したがって、牽引動作においては、部分５、１８、１５、２０、１６ｃ、１６ｄ、１４、２１、１６ａ、１６ｂ、１０の質量慣性モーメントが、トランスミッション入力シャフトに作用する。

万一、衝撃が発生した場合（例えば、急ブレーキをかけている間）には、トランスミッション入力シャフトおよびハブが、トランスミッション入力シャフトにかかる質量慣性モーメントが非常に小さい状態でスリップすることが可能である。並行して、弓形スプリングフランジもまた、弓形スプリングにかかる質量慣性モーメントが非常に小さい状態で、別個にスリップすることが可能である。この概念によって、最適で柔軟であり、最適な保護機能を備えた弓形スプリングの特性を構成することが可能となる。

１ スプリングダンパ
２ ドライブトレイン
３ 主要部
４ 補助部
５ ハブ要素
６ 第１の過負荷防止カップリング
７ 第２の過負荷防止カップリング
８ 第１の過負荷防止カップリングの出力部
９ ダンパ要素
１０ フランジ要素
１１ 第１の過負荷防止カップリングの入力部
１２ 支持セグメント
１３ 第２の過負荷防止カップリングの入力部
１４ 第１のディスク領域
１５ 第２のディスク領域
１６ａ 第１の摩擦ライニング
１６ｂ 第２の摩擦ライニング
１６ｃ 第３の摩擦ライニング
１６ｄ 第４の摩擦ライニング
１７ 摩擦装置
１８ 第３のディスク領域
１９ ショルダー部
２０ 第１のリベット結合
２１ 第２のリベット結合
２２ フランジ領域
２３ 第２の過負荷防止カップリングの出力部

Claims (9)

1. 自動車のドライブトレイン（２）用のスプリングダンパ（１）であって、主要部（３）と、前記主要部（３）に対してばね緩衝式に、回転可能に受容されている補助部（４）と、前記補助部（４）とハブ要素（５）との間に動作可能に挿入されている第１の過負荷防止カップリング（６）であって、前記第１の過負荷防止カップリング（６）は、閾値より低いトルクを伝達するべきときには恒久的に閉鎖され、前記閾値より高い少なくとも急激な場合のトルクを伝達するべきときには前記補助部（４）と前記ハブ要素（５）との間の相対的回転を解放する、第１の過負荷防止カップリング（６）と、を備える、スプリングダンパ（１）において、第２の過負荷防止カップリング（７）は、前記第１の過負荷防止カップリング（６）の出力部（８）と前記ハブ要素（５）との間に、径方向で前記第１の過負荷防止カップリング（６）内に動作可能に挿入されていることを特徴とする、スプリングダンパ（１）。
2. 前記補助部（４）は、ダンパスプリング（９）上に、周方向に直接的に支持されたフランジ要素（１０）を有し、前記フランジ要素（１０）は、前記第１の過負荷防止カップリング（６）の入力部（１１）を更に直接的に形成することを特徴とする、請求項１に記載のスプリングダンパ（１）。
3. 前記第１の過負荷防止カップリング（６）の前記出力部（８）は、マルチピース支持セグメント（１２）により形成され、同時に、前記出力部（８）は、前記第２の過負荷防止カップリング（７）の入力部（１３）を形成することを特徴とする、請求項１または２に記載のスプリングダンパ（１）。
4. 前記支持セグメント（１２）は、第１のディスク領域（１４）と、前記第１のディスク領域（１４）に接続された第２のディスク領域（１５）と、を有し、前記補助部（４）は、前記第１のディスク領域（１４）と前記第２のディスク領域（１５）との間で軸方向にクランプ把持されていることを特徴とする、請求項３に記載のスプリングダンパ（１）。
5. 前記第１のディスク領域（１４）および前記第２のディスク領域（１５）はそれぞれ、前記補助部（４）を支えている摩擦ライニング（１６ａ、１６ｂ）を受容することを特徴とする、請求項４に記載のスプリングダンパ（１）。
6. 前記第１のディスク領域（１４）はまた、摩擦装置（１７）を介して前記主要部（３）と接触していることを特徴とする、請求項４または５に記載のスプリングダンパ（１）。
7. 前記支持セグメント（１２）は、前記第２のディスク領域（１５）に接続された第３のディスク領域（１８）を有し、前記ハブ要素（５）は、前記第２のディスク領域（１５）と前記第３のディスク領域（１８）との間で軸方向にクランプ把持されていることを特徴とする、請求項４～６のいずれか一項に記載のスプリングダンパ（１）。
8. 前記第２のディスク領域（１５）および前記第３のディスク領域（１８）はそれぞれ、前記ハブ要素（５）を支えている摩擦ライニング（１６ｃ、１６ｄ）を受容することを特徴とする、請求項７に記載のスプリングダンパ（１）。
9. 自動車用のドライブトレイン（２）であって、請求項１～８のいずれか一項に記載のスプリングダンパ（１）を有し、前記主要部（３）は、原動機の出力シャフトに接続され、前記ハブ要素（５）は、トランスミッション入力シャフトに接続されている、ドライブトレイン（２）。

Images