シールされたインペラクラッチ提供チャンバを備えた多機能トルクコンバータ及び多機能トルクコンバータを形成及び操作する方法
【課題】ピストンプレートの操作による軸方向の力をハウジング構成部材及び軸受から隔離する多機能トルクコンバータを提供する。
【解決手段】トルクをトルクコンバータ１００のためのトルク入力部からトルクコンバータのためのインペラ１１２へ伝達するように配置されたインペラクラッチ１０２が設けられており、インペラクラッチのための少なくとも１つのインペラピストンプレート１０４が設けられており、シールされた流体含有チャンバ１３３が設けられており、該シールされたチャンバが、ポンプへの結合のために配置されたチャネル１１６を除いて液密であり、少なくとも１つのインペラピストンプレート１０４がシールされたチャンバ１３３の第１の部分を形成している。
【解決手段】トルクをトルクコンバータ１００のためのトルク入力部からトルクコンバータのためのインペラ１１２へ伝達するように配置されたインペラクラッチ１０２が設けられており、インペラクラッチのための少なくとも１つのインペラピストンプレート１０４が設けられており、シールされた流体含有チャンバ１３３が設けられており、該シールされたチャンバが、ポンプへの結合のために配置されたチャネル１１６を除いて液密であり、少なくとも１つのインペラピストンプレート１０４がシールされたチャンバ１３３の第１の部分を形成している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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）との間で力を伝達するための装置の改良に関する。特に、本発明は、トルクコンバータクラッチのためのシールされたピストンと、インペラクラッチのためのシールされたピストンとの一方又は両方を備えた多機能トルクコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、この回転運動を利用し、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ことである。したがって、ポンプは、流体を小さな半径の入口から大きな半径の出口へ推進する遠心ポンプであり、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。
【０００４】
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、トルク比を介し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。
【０００５】
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。
【０００６】
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（ポンプがタービンよりも速く回転している）において回転するのを阻止する。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によって方向転換させられ、回転方向でポンプ３７に進入する。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。時には、フランジは、高トルク時にばねの過剰圧縮を回避するために、カバープレートの一部に係合する回転タブ又はスロットも有している。
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。
【００１２】
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。
【００１３】
トルクコンバータにおけるシールされていないインペラピストンの使用が知られている。しかしながら、このようなピストンの制御性及び反応性は、ピストンと流体接続されたトルクコンバータにおける包囲する構成部材からの流体力学的効果により、低下させられる。
【００１４】
軸方向の力は、インペラ又はトルクコンバータクラッチの操作のためのチャンバの加圧によってトルクコンバータにおいて生ぜしめられる。あいにく、これらの軸方向の力はトルクコンバータにおけるハウジング構成部材又は軸受にかかり、構成部材及び軸受の定格能力又は荷重支持キャパシティの増大を要求し、このことは、望ましくないことにトルクコンバータのコスト、重量及び複雑さを増大する。
【００１５】
インペラクラッチ及びトルクコンバータクラッチを備えたトルクコンバータのためのトルクコンバータモードにおける動作の間に、クラッチのための所望のトルク支持キャパシティを維持するためにインペラクラッチのためのピストンにおいて最小差圧を維持することが必要である。さらに、トーラスの冷却を増大することが望ましい。あいにく、トーラスのための冷却を増大することは、差圧の減少につながる可能性がある。
【００１６】
したがって、インペラクラッチ及びトルクコンバータクラッチを有するトルクコンバータにおいて、インペラクラッチのためのピストンプレートのための制御性及び応答性を増大する手段と、ハウジング構成部材及び軸受を、ピストンプレートを操作することに関連した軸方向荷重から保護するための手段と、トルクコンバータモードにおいてインペラピストンプレートのための十分な差圧を維持しながらトーラスのための冷却流を増大するための手段とが、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】
本発明の全体的な目的は、シールされたインペラピストンプレートを備えた多機能トルクコンバータを提供することである。
【００１８】
本発明の別の全体的な目的は、ピストンプレートの操作による軸方向の力をハウジング構成部材及び軸受から隔離する多機能トルクコンバータを提供することである。
【００１９】
本発明のさらに別の全体的な目的は、トルクコンバータモードにおいて、トーラスのための増大した冷却流れを提供しながらインペラピストンプレートのための十分な差圧を維持する、多機能トルクコンバータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
発明の概要
本発明は、広くは、トルクをトルクコンバータのためのトルク入力部からトルクコンバータのためのインペラへ伝達するために配置されたインペラクラッチと、インペラクラッチのための少なくとも１つのインペラピストンプレートと、シールされた流体含有チャンバとを有する多機能トルクコンバータを含み、シールされたチャンバは、ポンプへの接続のために配置されたチャネルを除いて液密である。少なくとも１つのインペラピストンプレートはシールされたチャンバの第１の部分を形成している。幾つかの態様において、トルクコンバータは、シールされたチャンバの加圧によって生ぜしめられる第１の軸方向の力と第２の軸方向の力とをそれぞれ平衡させるように配置されている。幾つかの態様において、多機能トルクコンバータはプレートを有しており、プレートは、シールされたチャンバの第２の部分を形成しており、プレートと少なくとも１つのインペラプレートとは、第１の軸方向の力と第２の軸方向の力とをそれぞれ平衡させるように配置されている。幾つかの態様において、多機能トルクコンバータは結合エレメントを有しており、プレートは結合エレメントに結合されており、少なくとも１つのインペラプレートは、第２の軸方向の力をインペラクラッチを介して結合エレメントに伝達するように配置されている。幾つかの態様において、少なくとも１つのインペラプレートは、第１の軸方向の力と第２の軸方向の力とをそれぞれ平衡させるように配置された、第１のインペラプレートと第２のインペラプレートとを含む。幾つかの態様において、多機能トルクコンバータは、個々の複数のハウジング構成部材と軸受とを有しており、チャンバは、個々の複数のハウジング構成部材と軸受とを、チャンバにおける圧力によって生ぜしめられる軸方向の力から隔離するように配置されている。
【００２１】
幾つかの態様において、多機能トルクコンバータは、トーラスと、少なくとも１つの流体含有チャンバと、トーラス及び少なくとも１つの流体含有チャンバを通過する流体循環経路とを有している。トルクコンバータのためのトルクコンバータモードにおいて、シールされたチャンバと少なくとも１つの流体含有チャンバとの差圧は、特定のトルク支持キャパシティを備えるインペラクラッチを閉じるように働き、トルクコンバータは、流体が流体循環経路を流過するときに差圧を維持するように配置されている。幾つかの態様において、多機能トルクコンバータは、トーラスと、トーラスを通過する流体循環経路とを有しており、流体循環経路は、シールされたチャンバから隔離されている。
【００２２】
本発明は広くは、トルクをトルクコンバータ入力部からトルクコンバータのためのタービンへ伝達するように配置されたトルクコンバータクラッチと、トルクコンバータクラッチのためのロックアップピストンプレートとを有し、ロックアップピストンプレートが一方向開口を有し、第１の流体含有チャンバと、少なくとも１つの第２の流体含有チャンバとを有する、多機能トルクコンバータをも含む。第１のチャンバは、ポンプとの流体接続のために配置されたチャネルを除いて、少なくとも１つの第２のチャンバにおける圧力レベルよりも高い第１のチャンバにおける圧力レベルのために液密である。ロックアップピストンプレートは第１の流体含有チャンバの第１の部分を形成しており、トルクコンバータモードにおけるトルクコンバータの作動中、流体は、トルクコンバータのためのトーラスから少なくとも１つの第２のチャンバと一方向開口とを通って第１のチャンバ内へ流れる。幾つかの態様において、一方向開口は逆止め弁である。
【００２３】
幾つかの態様において、多機能トルクコンバータは、トルクをトルク入力部からトルクコンバータのためのインペラへ伝達するように配置されたインペラクラッチを有しており、トルクコンバータクラッチの半径方向範囲の少なくとも一部は軸方向でインペラクラッチと整合させられている。幾つかの態様において、トルクコンバータは、インペラクラッチのためのインペラピストンプレートを有しており、第１のチャンバは、加圧されるとインペラプレートに軸方向の力を生ぜしめるように配置されており、第１のチャンバと少なくとも１つの第２のチャンバとの差圧が軸方向の力を平衡させる。概して、多機能トルクコンバータは個々の複数のハウジング構成部材と軸受とを有しており、幾つかの態様において、トルクコンバータは、差圧によって軸方向の力を平衡させることが個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を軸方向の力から隔離するように配置されている。
【００２４】
本発明はさらに広くは、トルクをトルクコンバータのためのカバーからトルクコンバータのためのインペラへ伝達するように配置されたインペラクラッチと、インペラクラッチのための少なくとも１つのインペラピストンプレートと、プレートと、流体含有チャンバとを有する多機能トルクコンバータを含む。チャンバは少なくとも部分的に少なくとも１つのインペラプレート及びプレートのうちの１つ又は２つ以上の組合せによって形成されており、チャンバはインペラクラッチと係合するように加圧されるように配置されており、少なくとも１つのインペラプレート及びプレートの１つ又は２つ以上の組合せはチャンバの加圧によって生ぜしめられる軸方向の力を平衡させるように少なくとも間接的に結合されている。
【００２５】
本発明は、広くは、多機能トルクコンバータを形成及び操作するための方法を含む。
【００２６】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
さらに、発明は、記載された特定の方法、材料及び変化態様に限定されず、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。
【００３０】
特に定義されない限りは、ここで使用され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。
【００３１】
図７Ａは、本願において用いられる空間に関する用語を説明する円筒座標系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）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"という形容詞は、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、軸線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、軸線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。
【００３２】
"軸方向"、"半径方向"及び"周方向"という副詞はそれぞれ、軸線８１、半径８２又は円周８３に対して平行な方向をいう。"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をいう。
【００３３】
図７Ｂは、本願において用いられる空間に関する用語を説明する図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。
【００３４】
"ロックするように"及び"摺動するように"という用語は、２つの物体の間の相対移動を表し、この場合、"ロックするように"は、互いに対する移動を阻止するために２つの物体が互いに係合させられている条件を表すために使用される。"摺動するように"は、２つの物体が互いに係合させられ、物体が互いに対して移動しかつ相対移動の間接触している状況を表すために使用される。"回転方向でロックする"という用語は、相対回動を指し、２つの物体の相対回動は、２つの物体の間の接触のために妨げられる。
【００３５】
図８は、シールされたインペラクラッチピストンを備えた本発明のトルクコンバータ１００の部分的な断面図である。トルクコンバータ１００は、インペラクラッチ１０２と、インペラピストンプレート１０４と、トルクコンバータクラッチ１０６と、ロックアップピストンプレート１０８とを有している。クラッチ１０２は、トルクをコンバータのための入力部、例えば外側カバーアセンブリ１１０からインペラ１１２へ伝達するように配置されている。トルクは、技術上知られたあらゆる手段によってコンバータ１００へ入力されることができることが理解されるべきである。例えば、幾つかの態様（図示せず）において、フレックスプレートがトルクコンバータのためのカバーに結合されており、トルクはフレックスプレートを介してカバーに伝達される。
【００３６】
コンバータ１００はチャンバ１１４をも有しており、チャンバ１１４の一部はプレート１０４によって形成されている。チャンバ１１４は、流体チャネル１１６を除いては、シールされたチャンバである。すなわち、チャンバ１１４は、流体のチャンバへの流入及びチャンバからの流出（チャンバの充填及び排出）を提供するために使用されるチャネル１１６を除いては、液密である。チャンバ１１４は、プレート１２０と外側カバーアセンブリ１１０との間のシール１１８と、プレート１０４とハブ１２６との間のシール１２４と、プレート１０４と１３０との間のシール１２８とによってシールされている。プレート１３０は、技術上知られたあらゆる手段、例えば溶接又はリベット留めによってプレート１２０に固定されている。チャネル１１６は、ポンプ（図示せず）、例えばコンバータが接続されたトランスミッションにおけるポンプへの接続のために配置されたチャネル１３２に接続されている。プレート１０４は前記シールされたチャンバの一部を形成している。本発明のトルクコンバータのためのシールされたインペラピストンは、図示された構成に限定されず、記載された機能を可能にするその他の構成が、請求項に記載の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。
【００３７】
チャンバ１３３は部分的にプレート１０４及び１０８によって形成されている。チャンバ１３３は、主としてクラッチ１０６を介したチャンバ１３４との流体接続を介して排出及び充填される。例えば、さらに以下に説明されるように、トルクコンバータモードにおいて、クラッチ１０６は開いており、チャンバ１３３と１３４との間の比較的無制限の流体接続を提供する。流体のチャンバ１３３への流入及びチャンバ１３３からの流出は、さらに以下で説明するように、チャネル１３５によっても提供される。チャンバ１３４への及びチャンバ１３４からの流体は部分的にチャネル１３６を介して提供され、このチャネルは、上述のポンプに接続されるように配置されたチャネル１３８に接続されている。
【００３８】
以下は、トルクコンバータモードにおけるコンバータ１００の作動の説明である。トルクコンバータモードにおいて、クラッチ１０２は係合され、クラッチ１０６は解離される。インペラピストンプレート１０４は、インペラクラッチを作動するように配置されている。チャンバ１１４は、チャネル１１６を介して所望の圧力レベルに充填又は加圧され、チャンバ１３３の圧力は、チャンバ１１４が軸方向の力を方向１３９にプレート１０４に対して加えるように調整され、チャンバ１４４と１３３との圧力差は、方向１３９でのプレート１０４に対する正味の軸方向の力が、クラッチ１０２に所望のトルク支持キャパシティを付与するのに十分であるようになっている。すなわち、プレート１０４は、プレート１０４のセグメント１４２と、プレート１４０，１４４及び１４６と、プレート１０４，１４０，１４４及び１４６の間に配置された摩擦材料１４８とを係合させるように方向１３９に変位させられる。摩擦材料１４８は、技術上知られたあらゆるタイプであることができ、技術上知られたあらゆる形式でプレート１０４，１４０，１４４及び１４６の間に配置されることができる。トルクは、アセンブリ１１０から、ダンパ１４９へ、プレート１０４へ、クラッチ１０２を介してインペラリング１５０へ、インペラシェル１５２へ伝達され、インペラシェルがインペラ１１２を回転させる。さらに以下に説明されるように、クラッチ１０６は開いたままである。クラッチ１０２は図示された構成部材の数及び構成に限定されず、構成部材のその他の数及び構成は請求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。
【００３９】
有利には、トルクコンバータ１００は、チャンバ１１４の加圧に関連した軸方向の力、例えば方向１３９でのプレート１０４への軸方向の力と方向１５４でのプレート１２０への軸方向の力とを平衡させるように構成されている。すなわち、概して、プレート１０４と１２０とは、軸方向の力を平衡させるために、インターロックされているか、少なくとも間接的に結合されているか、又は相互結合されている。幾つかの態様において、プレートは、溶接１５６を含むがこれに限定されない技術上知られたあらゆる手段によってインペラリング１５０に結合されている。リング１５０自体は、溶接１５８を含むがこれに限定されない技術上知られたあらゆる手段によってインペラシェル１５２に結合されている。したがって、方向１５４でプレート１２０に加えられる軸方向の力はリングに伝達される。方向１３９でプレート１０４に加えられる軸方向の力はクラッチ１０２を介してリングに伝達される。知られているように、チャンバ１１４の加圧は、プレート１０４及び１２０における実質的に等しい、反対向きの軸方向の力を生ぜしめる。したがって、これらの等しい、反対向きの力は、両方ともインペラリングに作用し、リングにおいて互いに実質的に相殺し、力を平衡させる。したがって、トルクコンバータにおける構成部材の構造への軸方向の力の効果は、チャンバ１１４のバルーニング条件に限定される。
【００４０】
コンバータ１００は、個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を有する。例えば、幾つかの態様において、ハウジング構成部材はカバー１１０及び１６０を含み、軸受は軸受１６２，１６４，１６６を含む。有利には、ハウジング構成部材及び軸受は、上述の軸方向の力を平衡させることによって、チャンバ１１４を充填することによって生ぜしめられる軸方向の力から隔離されている。したがって、ハウジング構成部材の構成は、構成部材が上述の軸方向の力を受けないのでより頑丈でなく形成されることができ、構成部材のコスト及び複雑さを低減する。さらに、軸受は、軸方向の力によって課せられるであろう付加的なスラスト荷重を受けないので、軸受のコスト及び複雑さが低減されることができる。すなわち、軸受の定格荷重が低減されることができる。さらに、軸方向の荷重はプレートの両側で平衡されるので、荷重は、トルクコンバータのダイナミックスに影響するおそれのある望ましくない力ベクトルを与えない。
【００４１】
インペラとタービン１７０とは異なる速度で回転するので、トルクコンバータモードの間にコンバータのトーラス１６８に著しい熱が生ぜしめられる。有利には、インペラクラッチのための所望のトルク支持キャパシティを維持しながら、トルクコンバータモードにおける動作中にトーラスの冷却を最適化するようにコンバータ１００は配置されている。幾つかの態様において、流体循環路１７２は、チャンバ１３３を通り、（開いている）クラッチ１０６を横切り、チャンバ１３４及びトーラスの内部へ通じている。トーラスから、経路はチャネル１３６及び１３８を通って冷却装置（図示せず）へ通じている。流体は、チャネル１３６及び１７４を通ってチャンバ１３３内に供給される。上述のように、クラッチ１０２のための所望のトルク支持キャパシティを得るためにチャンバ１４４と１３３との間に最小圧力差が必要とされる。有利には、経路１７２は、所望の圧力差を維持しながらトーラスに冷却流れを提供する。特に、経路の構成は、チャンバ１３３に、望ましくないことに上述の圧力差を低減する背圧がチャンバ１３３に形成されるのを妨げる。実際には、チャンバ１３３からトーラス内への流れは、チャンバ１３３における真空効果を形成する傾向があり、チャンバ１３３における圧力を低下させ、上述の差圧を増大させる。同時に、チャンバ１３４における圧力は、クラッチ１０６を開いておくために十分に低く保たれる。
【００４２】
幾つかの態様において、経路１７２のための付加的な流れが望まれるか又はチャンバ１３３における付加的な吸引効果が望まれるならば、経路１７２は、摩擦材料１４８、通路１７６、チャンバ１７８及び逆止め弁１８０における通路又は溝（図示せず）によって増大される。すなわち、流体は、チャンバ１３３から、摩擦材料における溝を通り、通路１７６を通り、チャンバ１７８を通り、逆止め弁を通り、チャンバ１３４へ流れる。トーラスの内側において、流体流れは、上述された経路を結合する。有利には、クラッチ１０２を通る流れはクラッチを冷却し、クラッチの作動条件及び寿命を改善する。
【００４３】
トルクコンバータ１００をロックアップモードで作動させるために、チャンバ１１４における圧力は、クラッチ１０２をつないだままにしておくために維持され、チャンバ１３４における圧力は、チャンバ１３３における圧力を抜きながら増大される。すなわち、クラッチ１０２をつなぐ差圧はさらに増大され、チャンバ１３３及び１３４の間の差圧はプレート１０８に方向１５４で軸方向に力を加え、クラッチ１０６をつなぐ。チャンバ１３４は部分的にシール１８２によってシールされている。幾つかの態様において、（リング１５０又はプレート１０８に結合されることができる）摩擦インターフェース１８４に溝が設けられており、これにより、冷却流れを摩擦インターフェースに流過させ、クラッチの作動条件及び寿命を改善する。チャンバ１３５及び１７４を介して冷却装置へチャンバ１３３を排出することにより、流体はチャンバ１３４からクラッチ１０６を通ってチャンバ１３３へ抜き出される。
【００４４】
トルクコンバータ１００をアイドリング切断モードにおいて作動させるために、チャンバ１１４における流体はチャネル１１６及び１３２を介して排出され、チャンバ１３３における圧力を高く保ちながら、チャンバにおける圧力を減じる。チャンバ１３４はチャネル１３６及び１３８を介して排出される。したがって、プレート１０４は方向１５４に移動させられ、プレート１０８は方向１３９に移動させられ、クラッチ１０２及び１０６を開く。
【００４５】
図９は、シールされたインペラクラッチピストンを備えた本発明のトルクコンバータ２００の部分的な断面図である。トルクコンバータ２００は、インペラクラッチ２０２と、インペラピストンプレート２０４及び２０５と、トルクコンバータクラッチ２０６と、ロックアップピストンプレート２０８とを有している。クラッチ２０２は、トルクをコンバータのための入力部、例えば外側カバーアセンブリ２１０からインペラ２１２へ伝達するように配置されている。トルクは、技術上知られたあらゆる手段によってコンバータ２００へ入力されることができることが理解されるべきである。例えば、幾つかの態様（図示せず）において、トルクコンバータのためのフレックスプレートがカバーに結合されており、トルクはフレックスプレートを介してカバーに伝達される。
【００４６】
コンバータ２００はチャンバ２１４をも有しており、チャンバ２１４の一部はプレート２０４及び２０５によって形成されている。チャンバ２１４は、流体チャネル２１６を除いては、シールされたチャンバである。すなわち、チャンバ２１４は、流体のチャンバへの流入及びチャンバからの流出（チャンバの充填及び排出）を提供するために使用されるチャネル２１６を除いては、液密である。チャンバ２１４は、プレート２０４と外側カバーアセンブリ２１０との間のシール２１８と、プレート２０５とハブ２２６との間のシール２１９と、プレート２０４と２３０との間のシール２２８とによってシールされている。プレート２３０は、技術上知られたあらゆる手段、例えば溶接又はリベット留めによってプレート２０５に固定されている。チャネル２１６は、ポンプ（図示せず）、例えばコンバータが接続されたトランスミッションにおけるポンプへの接続のために配置されたチャネル２８２に接続されている。プレート２０４及び２０５は、シールされたチャンバの一部を形成している。本発明のトルクコンバータのためのシールされたインペラピストンは、図示された構成に限定されず、記載された機能を可能にするその他の構成が、請求項に記載の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。
【００４７】
チャンバ２３３は部分的にプレート２０５及び２０８によって形成されている。チャンバ２３３は排出され、主としてクラッチ２０６を介したチャンバ２３４との流体接続を介して充填される。例えば、さらに以下に説明されるように、トルクコンバータモードにおいて、クラッチ２０６は開いており、チャンバ２３３と２３４との間の比較的無制限の流体接続を提供する。チャンバ２３４への及びチャンバ１３４からの流体は部分的にチャネル２３６を介して提供され、このチャネルは、上述のようなポンプに接続されるように配置されたチャネル２３８に接続されている。チャンバ２３９は少なくとも部分的にプレート２０４及びカバー２４０によって形成されており、チャネル２３２に接続されたチャネル２４１を介して充填及び排出される。
【００４８】
以下は、トルクコンバータモードにおけるコンバータ２００の作動の説明である。トルクコンバータモードにおいて、クラッチ２０２は係合され、クラッチ２０６は解離される。インペラピストンプレート２０４及び２０５は、インペラクラッチを作動するように配置されている。チャンバ２１４はチャネル２１６を介して所望の圧力レベルまで充填若しくは加圧される。チャンバ２３３及び２３９における個々の圧力は、チャンバ２１４が方向２４２での軸方向の力をプレート２０４に加え、プレート２０５に方向２４３で反対の軸方向の力を加えるように調節される。チャンバ２１４と、チャンバ２３３及び２３９とのそれぞれの差圧は、方向２４２及び２４３でのプレート２０４及び２０５における正味の軸方向の力がそれぞれ、クラッチ２０２に所望のトルク支持キャパシティを与えるようになっている。すなわち、プレート２０４及び２０５はインペラリング２４４及び２４６それぞれと、プレート２０４と２０５との間に配置された摩擦材料２４８と、リング２４４及び２４６とに係合するように移動させられる。摩擦材料は、技術上知られたあらゆるタイプであることができ、技術上知られたあらゆる形式でプレート２０４及び２０５、及びリング２４４及び２４６の間に配置されることができる。トルクは、アセンブリ２１０から、ダンパ２４９、（プレートの外周においてプレート２０４に接続された）プレート２０５へ伝達され、クラッチ２０２を介して、インペラリング、インペラシェル２５２へ伝達され、インペラシェルがインペラ２１２を回転させる。さらに以下に説明されるように、クラッチ２０６は開いたままである。クラッチ２０２は図示された構成部材の数及び構成に限定されず、構成部材のその他の数及び構成は請求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。
【００４９】
有利には、トルクコンバータ２００は、チャンバ２１４の加圧に関連した軸方向の力、例えば方向２４２でのプレート２０４への軸方向の力と方向２４３でのプレート２０５への軸方向の力とを平衡させるように構成されている。すなわち、概して、プレート２０４と２０５とは、軸方向の力を平衡させるために、インターロックされているか、相互結合されているか、又は少なくとも間接的に結合されている。インペラリング２４４は、溶接２５６を含むがこれに限定されない技術上知られたあらゆる手段によってリング２４６に結合されている。リング２４６自体は、溶接２５８を含むがこれに限定されない技術上知られたあらゆる手段によってインペラシェル２５２に結合されている。したがって、リング２４４及び２４６は中実な結合されたユニットを形成している。方向２４３でプレート２０５に加えられる軸方向の力は、リング２４６に伝達され、方向２４２でプレート２０４に加えられる軸方向の力は、リング２４４に伝達される。知られているように、チャンバ２１４の加圧は、プレート２０４及び２０５における実質的に等しい、反対向きの軸方向の力を生ぜしめる。したがって、これらの等しい、反対向きの力は、両方ともインペラリングに作用し、リングにおいて互いに実質的に相殺し、力を平衡させる。したがって、トルクコンバータにおける構成部材の構造への軸方向の力の効果は、チャンバ２１４のバルーニング条件に限定される。
【００５０】
コンバータ２００は、個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を有する。例えば、幾つかの態様において、ハウジング構成部材はカバー２４０及び２６０を含み、軸受は軸受２６２，２６４及び２６６を含む。有利には、チャンバ２１４を充填することによって生ぜしめられる軸方向の力は、上述の軸方向の力を平衡させることによって、ハウジング構成部材及び軸受から隔離されている。したがって、ハウジング構成部材の構成は、構成部材が上述の軸方向の力を受けないのでより頑丈でなく形成されることができ、構成部材のコスト及び複雑さを低減する。さらに、軸受は、軸方向の力によって課せられるであろう付加的なスラスト荷重を受けないので、軸受のコスト及び複雑さが低減されることができる。すなわち、軸受の定格荷重が低減されることができる。さらに、軸方向の荷重はプレートの両側で平衡されるので、荷重は、トルクコンバータのダイナミックスに影響するおそれのある望ましくない力ベクトルを与えない。
【００５１】
インペラとタービン２７０とは異なる速度で回転するので、トルクコンバータモードの間にコンバータのトーラス２６８に著しい熱が生ぜしめられる。有利には、コンバータ２００は、トルクコンバータモードにおける作動中にトーラスの冷却を最適化するように配置されている。幾つかの態様において、流体循環経路２７２は、チャンバ２３９を通り、通路２７３を通り、クラッチ２０２を横切り、摩擦材料２４８における溝（図示せず）を通り、通路２７４を通り、（開いた）クラッチ２０６を通り、チャンバ２３４及びトーラス内へ進入する。有利には、クラッチ２０２を通る流れはクラッチを冷却し、クラッチの作動条件及び寿命を改善する。
【００５２】
トーラスから、経路はチャネル２３６及び２３８を通って冷却装置（図示せず）へ通じている。流体は、チャネル２４１及び２３２を通ってチャンバ２３９内に供給される。上述のように、クラッチ２０２のための所望のトルク支持キャパシティを得るためにチャンバ２１４とチャンバ２３３及び２３９との間に最小差圧が必要とされる。有利には、経路２７２は、所望の差圧を維持しながらトーラスに冷却流れを提供する。特に、経路の構成は、チャンバ２３３及び２３９に、望ましくないことに上述の差圧を低減する背圧がチャンバ１３３に形成されるのを妨げる。実際には、チャンバ２３３及び２３９からトーラス内への流れは、チャンバ２３３及び２３９における真空効果を形成する傾向があり、チャンバ２３３及び２３９における圧力を低下させ、上述の差圧を増大させる。同時に、チャンバ２３４における圧力は、クラッチ２０６を開いておくために十分に低く保たれる。
幾つかの態様において、通路２７３及び２７４は含まれておらず、流体は、チャンバ２３９から、摩擦材料２４８における溝を通ってチャンバ２３３へ流れる。
【００５３】
トルクコンバータ２００をロックアップモードで作動させるために、チャンバ２１４における圧力は、クラッチ２０２をつないだままにしておくために維持され、チャンバ２３４における圧力は、（クラッチ２０２、チャンバ２３９及びチャネル２４１を介して）チャンバ２３３における圧力を抜きながら増大される。すなわち、クラッチ２０２をつなぐ差圧はさらに増大され、チャンバ２３３及び２３４の間の差圧はプレート２０８に方向２４２で軸方向に力を加え、クラッチ２０６をつなぐ。チャンバ２３４は部分的にシール２７６によってシールされている。幾つかの態様において、（リング２４６又はプレート２０８に結合されることができる）摩擦インターフェース２８４に溝が設けられており、これにより、冷却流れを摩擦インターフェースに流過させ、クラッチの作動条件及び寿命を改善する。チャンバ２３３の排出により、流体は、チャンバ２３４からクラッチ２０６を通ってチャンバ２３３へ引き出される。
【００５４】
トルクコンバータ２００をアイドリング切断モードにおいて作動させるために、チャンバ２１４における流体はチャネル２１６を介して排出され、チャンバにおける圧力を減じる。チャンバ２３９は、チャンバにおける圧力を上昇させるためにチャネル２４１及び２３２を介して充填される。流体は、クラッチ２０２（及び存在するならば開口２７３及び２７４）を介して、チャンバ２３３も充填する。流体は、チャネル２３６及び２３８を通ってチャンバ２３４から排出される。したがって、プレート２０４及び２０５はそれぞれ方向２４３及び２４２に移動させられ、クラッチ２０２を開き、プレート２０８は方向２４３に移動させられ、クラッチ２０６を開く。
【００５５】
図１０は、シールされたトルクコンバータクラッチピストンを備えた本発明のトルクコンバータ３００の部分的な断面図である。トルクコンバータ３００は、インペラクラッチ３０２と、インペラピストンプレート３０４と、トルクコンバータクラッチ３０６と、ロックアップピストンプレート３０８とを有している。クラッチ３０２は、トルクをコンバータのための入力部、例えば外側カバーアセンブリ３１０からインペラ３１２へ伝達するように配置されている。トルクは、技術上知られたあらゆる手段によってコンバータ３００へ入力されることができることが理解されるべきである。例えば、幾つかの態様（図示せず）において、トルクコンバータのためのフレックスプレートがカバーに結合されており、トルクはフレックスプレートを介してカバーに伝達される。
【００５６】
コンバータ３００はチャンバ３１４をも有しており、チャンバの一部はプレート３０４及び３０８によって形成されている。チャンバ３１４は、流体チャネル３１６を除いては、シールされたチャンバである。すなわち、チャンバ３１４は、流体のチャンバへの流入及びチャンバからの流出（チャンバの充填及び排出）を提供するために使用されるチャネル３１６を除いては、液密である。チャンバ３１４は、プレート３０４と外側カバーアセンブリ３１０との間のシール３１８と、プレート３０８とハブ３２６との間のシール３１９と、プレート３０４と３０８との間のシール３２８とによってシールされている。チャネル３１６は、ポンプ（図示せず）、例えばコンバータが接続されたトランスミッションにおけるポンプへの接続のために配置されたチャネル３３２に接続されている。プレート３０４及び３０８は、シールされたチャンバの一部を形成している。本発明のトルクコンバータのためのシールされたインペラ又はトルクコンバータピストンは、図示された構成に限定されず、記載された機能を可能にするその他の構成が、請求項に記載の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。
【００５７】
チャンバ３３３は部分的にプレート３０８及びタービンカバー３３５によって形成されている。チャンバ３３３は、主としてクラッチ３０６を介したチャンバ３３４との流体接続を介して排出及び充填される。チャンバ３３３と３３４とは流体接続されている。チャンバ３３４への及びチャンバ３３４からの流体は部分的にチャネル３３６を介して提供され、このチャネルは、上述のようなポンプに接続されるように配置されたチャネル３３８に接続されている。チャンバ３３９は少なくとも部分的にプレート３０４及びカバー３４０によって形成されており、チャネル３４２に接続されたチャネル３４１を介して充填及び排出される。
【００５８】
以下は、トルクコンバータモードにおけるコンバータ３００の作動の説明である。トルクコンバータモードにおいて、クラッチ３０２は係合され、クラッチ３０６は解離される。プレート３０４は、インペラクラッチを作動するように配置されている。チャンバ３１４はチャネル３１６を介して所望の圧力レベルまで充填若しくは加圧される。チャンバ３３９における圧力は、チャンバ３１４がプレート３０４に方向３４３で軸方向の力を加えるように逃がされる。チャンバ３３３及び３３４における圧力はより高く保たれ、チャンバ３３３における圧力は、チャンバ３１４における圧力と実質的に等しく、クラッチ３０６を開いたまま保つ。チャンバ３１４とチャンバ３３９との個々の差圧は、方向３４３でのプレート３０４への正味の軸方向の力がそれぞれ、クラッチ３０２に所望のトルク支持キャパシティを与えるのに十分である。すなわち、プレート３０４は、インペラリング３４４と、プレート３４５及び３４６と、プレート３０４、３４５及び３４６の間に配置された摩擦材料３４８と、リング３４４とに係合するように移動させられる。摩擦材料は、技術上知られたあらゆるタイプであることができ、技術上知られたあらゆる形式でプレート３０４，３４５及び３４６と、リング３４４の間に配置されることができる。トルクは、アセンブリ３１０から、ダンパ３４９、クラッチ３０２及びリング３４４、インペラシェル３５２へ伝達され、インペラシェルはインペラ３１２を回転させる。インペラリング３４４は、溶接３５４を含むがこれに限定されない技術上知られたあらゆる手段によってリング３５２に結合されている。さらに以下に説明されるように、クラッチ３０６は開いたままである。クラッチ３０２は図示された構成部材の数及び構成に限定されず、構成部材のその他の数及び構成は請求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。
【００５９】
有利には、トルクコンバータ３００は、トルクコンバータモードにおけるトルクコンバータの作動に関連した軸方向の力を平衡させるように構成されている。例えば、チャンバ３１４を加圧することにより、方向３４３でプレート３０４に軸方向の力が生ぜしめられる。さらに、上述のように、チャンバ３３９は排出され、チャンバ３３３及び３３４における圧力が高く保たれる。したがって、チャンバ３３３及び３３４とチャンバ３３９との差圧がインペラシェル３５２を方向３５３へ押圧する。インペラリング３４４は、技術上知られたあらゆる手段、例えば溶接３５４によってシェル３５２に結合されている。したがって、プレート３０４における軸方向の力はクラッチ３０２を介してリング３４４に伝達される。上述のように、チャンバ３３３及び３３４とチャンバ３３９との差圧はシェル３５２を方向３５３に押圧し、リング３５２に（プレート３０４に課せられた軸方向の力に関して）等しく反対向きの力を生じる。したがって、プレート３０５における力と、チャンバ３３３及び３３４とチャンバ３３９との差圧によって生ぜしめられた力とは、両方ともリング３５２に作用させられ、リングの両側において互いに平衡する。
【００６０】
幾つかの態様において、プレート３０８はプレート３０４と軸方向にかつ摺動するように係合させられ、例えば、プレート３０８のセグメント３５６は、プレート３０４のセグメント３５７と軸方向にかつ摺動するように係合させられる。したがって、プレートは、チャンバ３１４における圧力が変化させられると互いに対して軸方向に移動することができる。しかしながら、プレートの個々の軸方向移動は制限されている。幾つかの態様において、トルクコンバータ３００はプレート３０４にスナップリング３５８を有する。リング３５８は方向３５３でのプレート３０８の移動を妨害する。
【００６１】
コンバータ３００は、個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を有する。例えば、幾つかの態様において、ハウジング構成部材はカバー３４０及び３６０を含み、軸受は軸受３６２，３６４，３６６及び３６７を含む。有利には、チャンバ３１４を充填することによって生ぜしめられる軸方向の力は、上述の軸方向の力を平衡させることによって、ハウジング構成部材及び軸受から隔離されている。したがって、ハウジング構成部材の構成は、構成部材が上述の軸方向の力を受けないのでより頑丈でなく形成されることができ、構成部材のコスト及び複雑さを低減する。さらに、軸受は、軸方向の力によって課せられるであろう付加的なスラスト荷重を受けないので、軸受のコスト及び複雑さが低減されることができる。すなわち、軸受の定格荷重が低減されることができる。さらに、軸方向の荷重はプレートの両側で平衡されるので、荷重は、トルクコンバータのダイナミックスに影響するおそれのある望ましくない力ベクトルを与えない。
【００６２】
インペラとタービン３７０とは異なる速度で回転するので、トルクコンバータモードの間にコンバータのトーラス３６８に著しい熱が生ぜしめられる。有利には、コンバータ３００は、トルクコンバータモードにおける作動中にトーラスの冷却を最適化するように配置されている。幾つかの態様において、流体循環経路３７２はトーラスからチャンバ３３３を通り、クラッチ一方向開口３７４を通り、チャンバ３１４に流入する。開口３７４はチャンバ３３４からチャンバ３１４へのみ流れさせ、チャンバ３１４からチャンバ３３４への流れを遮断する。経路３７２は、チャンバ３３８及び３３６からトーラスに進入し、経路は、チャネル３１６及び３３２を通ってチャンバ３１４から排出される。開口３７４は技術上知られたあらゆる一方向開口であることができる。幾つかの態様において、開口３７４は逆止め弁である。
【００６３】
上述のように、クラッチ３０２のための所望のトルク支持キャパシティを得るためにチャンバ３１４と３３９との間に最小圧力差が必要とされる。有利には、経路３７２は、所望の差圧を維持しながらトーラスに冷却流れを提供する。同時に、チャンバ３３４における圧力は、クラッチ３０６を開いておくために十分に低く保たれる。
【００６４】
トルクコンバータ３００をロックアップモードにおいて作動させるために、チャンバ３１４における圧力が増大され、チャンバ３３９における圧力が抜かれ、チャンバ３３４における圧力は、チャンバ３３９における圧力よりも高く、チャンバ３１４における圧力よりも低い。すなわち、クラッチ３０２をつなぐ差圧はさらに増大され、チャンバ３１４及び３３４の間の差圧はプレート３０６に方向３５３で軸方向に力を加え、クラッチ３０６をつなぐ。幾つかの態様において、摩擦インターフェースは、摩擦インターフェースに冷却流を流過させるように溝が形成されており、クラッチの作動条件及び寿命を改善する。チャンバ３３９の排出により、流体は、チャンバ３３４からクラッチ３０２を通ってチャンバ３３９へ引き出される。
【００６５】
トルクコンバータ３００をアイドリング切断モードにおいて作動させるために、チャンバ３１４における流体はチャネル３１６及び３３２を介して排出され、チャンバにおける圧力を減じる。チャンバ３３９は、チャンバにおける圧力を上昇させるためにチャネル３４１及び３４２を介して充填され、チャンバ３３４は、チャンバにおける圧力を上昇させるためにチャネル３３６及び３３８を介して充填される。したがって、プレート３０４及び３０８はそれぞれ方向３５３及び３４３に移動させられ、クラッチ３０２及び３０６を開く。幾つかの態様において、ピストン３０４における軸方向ストッパ（図示せず）は、アイドリング切断モードにおいてプレート３０４がクラッチ３０６に当接するのを妨げる。
【００６６】
以下の説明は図８から図１０までに適用可能である。上述のように、トルクコンバータにおけるクラッチのためのシールされていないピストンは制御性問題を示すことができる。有利には、シールされたチャンバは、個々のクラッチのより正確な、反復可能な制御を提供するために本発明のトルクコンバータにおいて使用されている。例えば、図８、図９及び図１０におけるチャンバ１１４，２１４及び３１４はそれぞれ、シールされており、クラッチ１０２，２０２及び３０２それぞれのより正確な制御を可能にする。特に、シールされたチャンバの容積が知られているので、特定の圧力及び温度における特定容積流体によるチャンバの圧力変化は、正確に予測されることができる。さらに、有利には、チャンバがシールされていない場合にチャンバと流体接続されるであろう、包囲する構成部材の液圧効果が排除されることができる。例えば、これらの効果は容易に予測可能ではなく、適切な流体制御の実行を妨げ、予測可能であるとしても、これらの効果は望ましくないことにクラッチの作動を減速させる。
【００６７】
クラッチ１０２，２０２及び３０２のための上述の冷却は、クラッチのスリッピング又は部分係合を伴う発進時又はクラッチ制御シーケンス時に特に有利であることができる。例えば、このようなイベント又は制御シーケンスは、２００６年１２月１２日に出願された、共同で所有されており、ひいては引用不能な米国特許出願第１１／６３７６３９号明細書、"METHOD ANS SYSTEM FOR CONTROLLING ENGINE SPEED, ENGINE TORQUE AND OUTPUT FROM A TORQUE CONVERTER"、及び２００６年１２月２２日に出願された、共同で所有された、ひいては引用不能な米国特許仮出願第６０／８７６６５０号明細書、"METHOD OF OPERATING A CLUTCH DURING A VEHICLE LAUNCH"に記載されている。
【００６８】
本発明は、多機能トルクコンバータを形成及び操作する方法を含む。第１のステップは、インペラクラッチのための少なくとも１つのインペラピストンを備えたシールされた流体含有チャンバの第１の部分を形成し、第２のステップは、インペラクラッチをつなぐために、シールされたチャンバを加圧する。概して、トルクコンバータは、個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を有しており、第２のステップは複数の軸方向の力を生ぜしめる。次いで、第３のステップは、個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を複数の軸方向の力から隔離するか、又は第４のステップは複数の軸方向の力を平衡させる。幾つかの態様において、トルクコンバータはプレートを有し、第５のステップは、プレートを備えたシールされたチャンバの第２の部分を形成し、第２のステップが、プレート及び少なくとも１つのインペラプレートそれぞれにおける第１及び第２の軸方向で反対向きの力を生ぜしめ、第４のステップが、プレート及び少なくとも１つのインペラプレートの両側の第１及び第２の軸方向の力を平衡させることを含む。
【００６９】
幾つかの態様において、トルクコンバータは結合エレメントを有し、第６のステップはプレートを結合エレメントに結合し、第４のステップは、第２の軸方向の力をインペラクラッチを介して結合エレメントに伝達することを含む。
【００７０】
幾つかの態様において、少なくとも１つのインペラプレートは第１及び第２のインペラプレートを含み、第７のステップが、第１及び第２のインペラプレートを備えたシールされたチャンバの第３の部分を形成し、第４のステップが、第１及び第２のインペラプレートの両側の第１及び第２の軸方向の力を平衡させる。
【００７１】
概して、トルクコンバータはトーラスを有しており、幾つかの態様において、少なくとも１つの流体含有チャンバをも有している。次いで、第８のステップは、シールされたチャンバ及び少なくとも１つの流体含有チャンバを加圧し、シールされたチャンバと少なくとも１つの流体含有チャンバとの間の差圧を生ぜしめ、差圧が、所望のトルク支持キャパシティでインペラクラッチを作動させるのに必要な値又はレベルを有しており、第９のステップが、流体をトーラスに循環させ、差圧を維持しながら少なくとも１つの流体含有チャンバにトーラスを冷却させる。幾つかの態様において、第９のステップは循環流体をシールされたチャンバから隔離する。
【００７２】
本発明は、多機能トルクコンバータを形成及び操作する別の方法を含む。第１のステップは、トルクコンバータクラッチのためのロックアップピストンプレートから第１の流体含有チャンバの第１の部分を形成する。第２のステップは、ロックアッププレートを備えた第２の流体含有チャンバの部分を形成する。第３のステップは、ポンプとの流体接続のために配置されたチャネルを除いて、第２のチャンバにおける第２の圧力レベルよりも高い第１のチャンバ内の第１の圧力レベルのために液密であるように第１のチャンバをシールする。第４のステップは、トルクコンバータモードにおけるトルクコンバータの作動に関連して第１のチャンバ内の圧力を第３の圧力レベルに調節する。第５のステップは、流体をトルクコンバータのためのトーラスから第２のチャンバ及びロックアッププレートを介して第１のチャンバへ循環させる。第６のステップは第１のチャンバ内の圧力を第３の圧力レベルに維持する。
【００７３】
幾つかの態様において、トルクコンバータはインペラクラッチを有しており、第７のステップは、トルクコンバータクラッチがインペラクラッチと少なくとも部分的に軸方向で整合させられるように、トルクコンバータクラッチ及びインペラクラッチの少なくとも１つを半径方向で整合させる。幾つかの態様において、インペラクラッチはインペラピストンプレートを有しており、第８のステップは、インペラピストンプレートを備えた第１のチャンバの第２の部分を形成し、第９のステップは、第１のチャンバにおける圧力を調節することによってインペラピストンに軸方向に力を加え、第１０のステップは、第１のチャンバと少なくとも１つの第２のチャンバとの間の差圧を生ぜしめるように少なくとも１つの第２のチャンバにおける圧力を調節し、第１０のステップは差圧によって軸方向の力を平衡させる。概して、トルクコンバータは、個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を有し、ステップ１０は、個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を軸方向の力から隔離することを含む。
【００７４】
本発明は、多機能トルクコンバータを形成及び操作する別の方法を含む。第１のステップは、インペラクラッチのための少なくとも１つのピストンプレートとプレートとのうちの１つ又は２つ以上の組合せによって、流体含有チャンバの少なくとも一部を形成する。第２のステップは、インペラクラッチをつなぐためにチャンバを加圧する。第３のステップは、少なくとも１つのインペラプレートとプレートとのうちの１つ又は２つ以上の組合せを少なくとも間接的に結合する。第４のステップは、チャンバの加圧によって生ぜしめられる、少なくとも１つのインペラプレート及びプレートの１つ又は２つ以上の組合せの中で、軸方向の力を平衡させる。
【００７５】
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】
【００７６】
【図１】図１は、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る空間に関する用語を説明する図７Ａの円筒座標系における物体の斜視図である。
【図８】シールされたインペラクラッチピストンを備えた本発明のトルクコンバータの部分的な断面図である。
【図９】シールされたインペラクラッチピストンを備えた本発明のトルクコンバータの部分的な断面図である。
【図１０】シールされたトルクコンバータクラッチピストンを備えた本発明のトルクコンバータの部分的な断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１００，２００，３００ トルクコンバータ、 １０２，２０２，３０２ インペラクラッチ、 １０４，２０４，２０５，３０４ インペラピストンプレート、 １０６，２０６，３０６ トルクコンバータクラッチ、 １０８，２０８，３０８ ロックアップピストンプレート、 １１０，２１０，３１０ 外側カバーアセンブリ、 １１２，２１２，３１２ インペラ、 １１４，２１４，３１４ チャンバ、 １１６，２１６，３１６ チャネル、 １１８，２１８，３１８ シール、 １２０ プレート、 １２４ シール、 １２６，２２６ ハブ、 １２８，２２８ シール、 １３２，２３２，３３２ チャネル、 １３３，１３４，３３３，３３４ チャンバ、 １３５，１３６，１３８，２３６，２３８，３３６，３３８ チャネル、 １４０，１４４，１４６ プレート、 １４８ 摩擦材料、 １５０ インペラリング、 １５２ インペラシェル、 １５６，１５８ 溶接、 １６０ カバー、 １６２，１６４，１６６ 軸受、 １６８，２６８，３６８ トーラス、 １７０，２７０，３７０ タービン、 １７２ 流体循環経路、 １７４，２７４ チャネル、 １７６ 通路、 １７８ チャンバ、 １８０ 逆止め弁、 １８２ シール、 １８４ 摩擦インタフェース、 ２３３，２３９，３３９ チャンバ、 ２４０，２６０ カバー、 ２４４，２４６ リング、 ２４９ ダンパ、 ２５２ インペラシェル、 ２６２，２６４，２６６ 軸受、 ２７３ 通路、 ３７２ 流体循環経路、 ３７４ クラッチ一方向開口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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）との間で力を伝達するための装置の改良に関する。特に、本発明は、トルクコンバータクラッチのためのシールされたピストンと、インペラクラッチのためのシールされたピストンとの一方又は両方を備えた多機能トルクコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、この回転運動を利用し、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ことである。したがって、ポンプは、流体を小さな半径の入口から大きな半径の出口へ推進する遠心ポンプであり、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。
【０００４】
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、トルク比を介し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。
【０００５】
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。
【０００６】
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（ポンプがタービンよりも速く回転している）において回転するのを阻止する。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によって方向転換させられ、回転方向でポンプ３７に進入する。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。時には、フランジは、高トルク時にばねの過剰圧縮を回避するために、カバープレートの一部に係合する回転タブ又はスロットも有している。
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。
【００１２】
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。
【００１３】
トルクコンバータにおけるシールされていないインペラピストンの使用が知られている。しかしながら、このようなピストンの制御性及び反応性は、ピストンと流体接続されたトルクコンバータにおける包囲する構成部材からの流体力学的効果により、低下させられる。
【００１４】
軸方向の力は、インペラ又はトルクコンバータクラッチの操作のためのチャンバの加圧によってトルクコンバータにおいて生ぜしめられる。あいにく、これらの軸方向の力はトルクコンバータにおけるハウジング構成部材又は軸受にかかり、構成部材及び軸受の定格能力又は荷重支持キャパシティの増大を要求し、このことは、望ましくないことにトルクコンバータのコスト、重量及び複雑さを増大する。
【００１５】
インペラクラッチ及びトルクコンバータクラッチを備えたトルクコンバータのためのトルクコンバータモードにおける動作の間に、クラッチのための所望のトルク支持キャパシティを維持するためにインペラクラッチのためのピストンにおいて最小差圧を維持することが必要である。さらに、トーラスの冷却を増大することが望ましい。あいにく、トーラスのための冷却を増大することは、差圧の減少につながる可能性がある。
【００１６】
したがって、インペラクラッチ及びトルクコンバータクラッチを有するトルクコンバータにおいて、インペラクラッチのためのピストンプレートのための制御性及び応答性を増大する手段と、ハウジング構成部材及び軸受を、ピストンプレートを操作することに関連した軸方向荷重から保護するための手段と、トルクコンバータモードにおいてインペラピストンプレートのための十分な差圧を維持しながらトーラスのための冷却流を増大するための手段とが、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】
本発明の全体的な目的は、シールされたインペラピストンプレートを備えた多機能トルクコンバータを提供することである。
【００１８】
本発明の別の全体的な目的は、ピストンプレートの操作による軸方向の力をハウジング構成部材及び軸受から隔離する多機能トルクコンバータを提供することである。
【００１９】
本発明のさらに別の全体的な目的は、トルクコンバータモードにおいて、トーラスのための増大した冷却流れを提供しながらインペラピストンプレートのための十分な差圧を維持する、多機能トルクコンバータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
発明の概要
本発明は、広くは、トルクをトルクコンバータのためのトルク入力部からトルクコンバータのためのインペラへ伝達するために配置されたインペラクラッチと、インペラクラッチのための少なくとも１つのインペラピストンプレートと、シールされた流体含有チャンバとを有する多機能トルクコンバータを含み、シールされたチャンバは、ポンプへの接続のために配置されたチャネルを除いて液密である。少なくとも１つのインペラピストンプレートはシールされたチャンバの第１の部分を形成している。幾つかの態様において、トルクコンバータは、シールされたチャンバの加圧によって生ぜしめられる第１の軸方向の力と第２の軸方向の力とをそれぞれ平衡させるように配置されている。幾つかの態様において、多機能トルクコンバータはプレートを有しており、プレートは、シールされたチャンバの第２の部分を形成しており、プレートと少なくとも１つのインペラプレートとは、第１の軸方向の力と第２の軸方向の力とをそれぞれ平衡させるように配置されている。幾つかの態様において、多機能トルクコンバータは結合エレメントを有しており、プレートは結合エレメントに結合されており、少なくとも１つのインペラプレートは、第２の軸方向の力をインペラクラッチを介して結合エレメントに伝達するように配置されている。幾つかの態様において、少なくとも１つのインペラプレートは、第１の軸方向の力と第２の軸方向の力とをそれぞれ平衡させるように配置された、第１のインペラプレートと第２のインペラプレートとを含む。幾つかの態様において、多機能トルクコンバータは、個々の複数のハウジング構成部材と軸受とを有しており、チャンバは、個々の複数のハウジング構成部材と軸受とを、チャンバにおける圧力によって生ぜしめられる軸方向の力から隔離するように配置されている。
【００２１】
幾つかの態様において、多機能トルクコンバータは、トーラスと、少なくとも１つの流体含有チャンバと、トーラス及び少なくとも１つの流体含有チャンバを通過する流体循環経路とを有している。トルクコンバータのためのトルクコンバータモードにおいて、シールされたチャンバと少なくとも１つの流体含有チャンバとの差圧は、特定のトルク支持キャパシティを備えるインペラクラッチを閉じるように働き、トルクコンバータは、流体が流体循環経路を流過するときに差圧を維持するように配置されている。幾つかの態様において、多機能トルクコンバータは、トーラスと、トーラスを通過する流体循環経路とを有しており、流体循環経路は、シールされたチャンバから隔離されている。
【００２２】
本発明は広くは、トルクをトルクコンバータ入力部からトルクコンバータのためのタービンへ伝達するように配置されたトルクコンバータクラッチと、トルクコンバータクラッチのためのロックアップピストンプレートとを有し、ロックアップピストンプレートが一方向開口を有し、第１の流体含有チャンバと、少なくとも１つの第２の流体含有チャンバとを有する、多機能トルクコンバータをも含む。第１のチャンバは、ポンプとの流体接続のために配置されたチャネルを除いて、少なくとも１つの第２のチャンバにおける圧力レベルよりも高い第１のチャンバにおける圧力レベルのために液密である。ロックアップピストンプレートは第１の流体含有チャンバの第１の部分を形成しており、トルクコンバータモードにおけるトルクコンバータの作動中、流体は、トルクコンバータのためのトーラスから少なくとも１つの第２のチャンバと一方向開口とを通って第１のチャンバ内へ流れる。幾つかの態様において、一方向開口は逆止め弁である。
【００２３】
幾つかの態様において、多機能トルクコンバータは、トルクをトルク入力部からトルクコンバータのためのインペラへ伝達するように配置されたインペラクラッチを有しており、トルクコンバータクラッチの半径方向範囲の少なくとも一部は軸方向でインペラクラッチと整合させられている。幾つかの態様において、トルクコンバータは、インペラクラッチのためのインペラピストンプレートを有しており、第１のチャンバは、加圧されるとインペラプレートに軸方向の力を生ぜしめるように配置されており、第１のチャンバと少なくとも１つの第２のチャンバとの差圧が軸方向の力を平衡させる。概して、多機能トルクコンバータは個々の複数のハウジング構成部材と軸受とを有しており、幾つかの態様において、トルクコンバータは、差圧によって軸方向の力を平衡させることが個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を軸方向の力から隔離するように配置されている。
【００２４】
本発明はさらに広くは、トルクをトルクコンバータのためのカバーからトルクコンバータのためのインペラへ伝達するように配置されたインペラクラッチと、インペラクラッチのための少なくとも１つのインペラピストンプレートと、プレートと、流体含有チャンバとを有する多機能トルクコンバータを含む。チャンバは少なくとも部分的に少なくとも１つのインペラプレート及びプレートのうちの１つ又は２つ以上の組合せによって形成されており、チャンバはインペラクラッチと係合するように加圧されるように配置されており、少なくとも１つのインペラプレート及びプレートの１つ又は２つ以上の組合せはチャンバの加圧によって生ぜしめられる軸方向の力を平衡させるように少なくとも間接的に結合されている。
【００２５】
本発明は、広くは、多機能トルクコンバータを形成及び操作するための方法を含む。
【００２６】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
さらに、発明は、記載された特定の方法、材料及び変化態様に限定されず、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。
【００３０】
特に定義されない限りは、ここで使用され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。
【００３１】
図７Ａは、本願において用いられる空間に関する用語を説明する円筒座標系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）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"という形容詞は、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、軸線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、軸線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。
【００３２】
"軸方向"、"半径方向"及び"周方向"という副詞はそれぞれ、軸線８１、半径８２又は円周８３に対して平行な方向をいう。"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をいう。
【００３３】
図７Ｂは、本願において用いられる空間に関する用語を説明する図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。
【００３４】
"ロックするように"及び"摺動するように"という用語は、２つの物体の間の相対移動を表し、この場合、"ロックするように"は、互いに対する移動を阻止するために２つの物体が互いに係合させられている条件を表すために使用される。"摺動するように"は、２つの物体が互いに係合させられ、物体が互いに対して移動しかつ相対移動の間接触している状況を表すために使用される。"回転方向でロックする"という用語は、相対回動を指し、２つの物体の相対回動は、２つの物体の間の接触のために妨げられる。
【００３５】
図８は、シールされたインペラクラッチピストンを備えた本発明のトルクコンバータ１００の部分的な断面図である。トルクコンバータ１００は、インペラクラッチ１０２と、インペラピストンプレート１０４と、トルクコンバータクラッチ１０６と、ロックアップピストンプレート１０８とを有している。クラッチ１０２は、トルクをコンバータのための入力部、例えば外側カバーアセンブリ１１０からインペラ１１２へ伝達するように配置されている。トルクは、技術上知られたあらゆる手段によってコンバータ１００へ入力されることができることが理解されるべきである。例えば、幾つかの態様（図示せず）において、フレックスプレートがトルクコンバータのためのカバーに結合されており、トルクはフレックスプレートを介してカバーに伝達される。
【００３６】
コンバータ１００はチャンバ１１４をも有しており、チャンバ１１４の一部はプレート１０４によって形成されている。チャンバ１１４は、流体チャネル１１６を除いては、シールされたチャンバである。すなわち、チャンバ１１４は、流体のチャンバへの流入及びチャンバからの流出（チャンバの充填及び排出）を提供するために使用されるチャネル１１６を除いては、液密である。チャンバ１１４は、プレート１２０と外側カバーアセンブリ１１０との間のシール１１８と、プレート１０４とハブ１２６との間のシール１２４と、プレート１０４と１３０との間のシール１２８とによってシールされている。プレート１３０は、技術上知られたあらゆる手段、例えば溶接又はリベット留めによってプレート１２０に固定されている。チャネル１１６は、ポンプ（図示せず）、例えばコンバータが接続されたトランスミッションにおけるポンプへの接続のために配置されたチャネル１３２に接続されている。プレート１０４は前記シールされたチャンバの一部を形成している。本発明のトルクコンバータのためのシールされたインペラピストンは、図示された構成に限定されず、記載された機能を可能にするその他の構成が、請求項に記載の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。
【００３７】
チャンバ１３３は部分的にプレート１０４及び１０８によって形成されている。チャンバ１３３は、主としてクラッチ１０６を介したチャンバ１３４との流体接続を介して排出及び充填される。例えば、さらに以下に説明されるように、トルクコンバータモードにおいて、クラッチ１０６は開いており、チャンバ１３３と１３４との間の比較的無制限の流体接続を提供する。流体のチャンバ１３３への流入及びチャンバ１３３からの流出は、さらに以下で説明するように、チャネル１３５によっても提供される。チャンバ１３４への及びチャンバ１３４からの流体は部分的にチャネル１３６を介して提供され、このチャネルは、上述のポンプに接続されるように配置されたチャネル１３８に接続されている。
【００３８】
以下は、トルクコンバータモードにおけるコンバータ１００の作動の説明である。トルクコンバータモードにおいて、クラッチ１０２は係合され、クラッチ１０６は解離される。インペラピストンプレート１０４は、インペラクラッチを作動するように配置されている。チャンバ１１４は、チャネル１１６を介して所望の圧力レベルに充填又は加圧され、チャンバ１３３の圧力は、チャンバ１１４が軸方向の力を方向１３９にプレート１０４に対して加えるように調整され、チャンバ１４４と１３３との圧力差は、方向１３９でのプレート１０４に対する正味の軸方向の力が、クラッチ１０２に所望のトルク支持キャパシティを付与するのに十分であるようになっている。すなわち、プレート１０４は、プレート１０４のセグメント１４２と、プレート１４０，１４４及び１４６と、プレート１０４，１４０，１４４及び１４６の間に配置された摩擦材料１４８とを係合させるように方向１３９に変位させられる。摩擦材料１４８は、技術上知られたあらゆるタイプであることができ、技術上知られたあらゆる形式でプレート１０４，１４０，１４４及び１４６の間に配置されることができる。トルクは、アセンブリ１１０から、ダンパ１４９へ、プレート１０４へ、クラッチ１０２を介してインペラリング１５０へ、インペラシェル１５２へ伝達され、インペラシェルがインペラ１１２を回転させる。さらに以下に説明されるように、クラッチ１０６は開いたままである。クラッチ１０２は図示された構成部材の数及び構成に限定されず、構成部材のその他の数及び構成は請求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。
【００３９】
有利には、トルクコンバータ１００は、チャンバ１１４の加圧に関連した軸方向の力、例えば方向１３９でのプレート１０４への軸方向の力と方向１５４でのプレート１２０への軸方向の力とを平衡させるように構成されている。すなわち、概して、プレート１０４と１２０とは、軸方向の力を平衡させるために、インターロックされているか、少なくとも間接的に結合されているか、又は相互結合されている。幾つかの態様において、プレートは、溶接１５６を含むがこれに限定されない技術上知られたあらゆる手段によってインペラリング１５０に結合されている。リング１５０自体は、溶接１５８を含むがこれに限定されない技術上知られたあらゆる手段によってインペラシェル１５２に結合されている。したがって、方向１５４でプレート１２０に加えられる軸方向の力はリングに伝達される。方向１３９でプレート１０４に加えられる軸方向の力はクラッチ１０２を介してリングに伝達される。知られているように、チャンバ１１４の加圧は、プレート１０４及び１２０における実質的に等しい、反対向きの軸方向の力を生ぜしめる。したがって、これらの等しい、反対向きの力は、両方ともインペラリングに作用し、リングにおいて互いに実質的に相殺し、力を平衡させる。したがって、トルクコンバータにおける構成部材の構造への軸方向の力の効果は、チャンバ１１４のバルーニング条件に限定される。
【００４０】
コンバータ１００は、個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を有する。例えば、幾つかの態様において、ハウジング構成部材はカバー１１０及び１６０を含み、軸受は軸受１６２，１６４，１６６を含む。有利には、ハウジング構成部材及び軸受は、上述の軸方向の力を平衡させることによって、チャンバ１１４を充填することによって生ぜしめられる軸方向の力から隔離されている。したがって、ハウジング構成部材の構成は、構成部材が上述の軸方向の力を受けないのでより頑丈でなく形成されることができ、構成部材のコスト及び複雑さを低減する。さらに、軸受は、軸方向の力によって課せられるであろう付加的なスラスト荷重を受けないので、軸受のコスト及び複雑さが低減されることができる。すなわち、軸受の定格荷重が低減されることができる。さらに、軸方向の荷重はプレートの両側で平衡されるので、荷重は、トルクコンバータのダイナミックスに影響するおそれのある望ましくない力ベクトルを与えない。
【００４１】
インペラとタービン１７０とは異なる速度で回転するので、トルクコンバータモードの間にコンバータのトーラス１６８に著しい熱が生ぜしめられる。有利には、インペラクラッチのための所望のトルク支持キャパシティを維持しながら、トルクコンバータモードにおける動作中にトーラスの冷却を最適化するようにコンバータ１００は配置されている。幾つかの態様において、流体循環路１７２は、チャンバ１３３を通り、（開いている）クラッチ１０６を横切り、チャンバ１３４及びトーラスの内部へ通じている。トーラスから、経路はチャネル１３６及び１３８を通って冷却装置（図示せず）へ通じている。流体は、チャネル１３６及び１７４を通ってチャンバ１３３内に供給される。上述のように、クラッチ１０２のための所望のトルク支持キャパシティを得るためにチャンバ１４４と１３３との間に最小圧力差が必要とされる。有利には、経路１７２は、所望の圧力差を維持しながらトーラスに冷却流れを提供する。特に、経路の構成は、チャンバ１３３に、望ましくないことに上述の圧力差を低減する背圧がチャンバ１３３に形成されるのを妨げる。実際には、チャンバ１３３からトーラス内への流れは、チャンバ１３３における真空効果を形成する傾向があり、チャンバ１３３における圧力を低下させ、上述の差圧を増大させる。同時に、チャンバ１３４における圧力は、クラッチ１０６を開いておくために十分に低く保たれる。
【００４２】
幾つかの態様において、経路１７２のための付加的な流れが望まれるか又はチャンバ１３３における付加的な吸引効果が望まれるならば、経路１７２は、摩擦材料１４８、通路１７６、チャンバ１７８及び逆止め弁１８０における通路又は溝（図示せず）によって増大される。すなわち、流体は、チャンバ１３３から、摩擦材料における溝を通り、通路１７６を通り、チャンバ１７８を通り、逆止め弁を通り、チャンバ１３４へ流れる。トーラスの内側において、流体流れは、上述された経路を結合する。有利には、クラッチ１０２を通る流れはクラッチを冷却し、クラッチの作動条件及び寿命を改善する。
【００４３】
トルクコンバータ１００をロックアップモードで作動させるために、チャンバ１１４における圧力は、クラッチ１０２をつないだままにしておくために維持され、チャンバ１３４における圧力は、チャンバ１３３における圧力を抜きながら増大される。すなわち、クラッチ１０２をつなぐ差圧はさらに増大され、チャンバ１３３及び１３４の間の差圧はプレート１０８に方向１５４で軸方向に力を加え、クラッチ１０６をつなぐ。チャンバ１３４は部分的にシール１８２によってシールされている。幾つかの態様において、（リング１５０又はプレート１０８に結合されることができる）摩擦インターフェース１８４に溝が設けられており、これにより、冷却流れを摩擦インターフェースに流過させ、クラッチの作動条件及び寿命を改善する。チャンバ１３５及び１７４を介して冷却装置へチャンバ１３３を排出することにより、流体はチャンバ１３４からクラッチ１０６を通ってチャンバ１３３へ抜き出される。
【００４４】
トルクコンバータ１００をアイドリング切断モードにおいて作動させるために、チャンバ１１４における流体はチャネル１１６及び１３２を介して排出され、チャンバ１３３における圧力を高く保ちながら、チャンバにおける圧力を減じる。チャンバ１３４はチャネル１３６及び１３８を介して排出される。したがって、プレート１０４は方向１５４に移動させられ、プレート１０８は方向１３９に移動させられ、クラッチ１０２及び１０６を開く。
【００４５】
図９は、シールされたインペラクラッチピストンを備えた本発明のトルクコンバータ２００の部分的な断面図である。トルクコンバータ２００は、インペラクラッチ２０２と、インペラピストンプレート２０４及び２０５と、トルクコンバータクラッチ２０６と、ロックアップピストンプレート２０８とを有している。クラッチ２０２は、トルクをコンバータのための入力部、例えば外側カバーアセンブリ２１０からインペラ２１２へ伝達するように配置されている。トルクは、技術上知られたあらゆる手段によってコンバータ２００へ入力されることができることが理解されるべきである。例えば、幾つかの態様（図示せず）において、トルクコンバータのためのフレックスプレートがカバーに結合されており、トルクはフレックスプレートを介してカバーに伝達される。
【００４６】
コンバータ２００はチャンバ２１４をも有しており、チャンバ２１４の一部はプレート２０４及び２０５によって形成されている。チャンバ２１４は、流体チャネル２１６を除いては、シールされたチャンバである。すなわち、チャンバ２１４は、流体のチャンバへの流入及びチャンバからの流出（チャンバの充填及び排出）を提供するために使用されるチャネル２１６を除いては、液密である。チャンバ２１４は、プレート２０４と外側カバーアセンブリ２１０との間のシール２１８と、プレート２０５とハブ２２６との間のシール２１９と、プレート２０４と２３０との間のシール２２８とによってシールされている。プレート２３０は、技術上知られたあらゆる手段、例えば溶接又はリベット留めによってプレート２０５に固定されている。チャネル２１６は、ポンプ（図示せず）、例えばコンバータが接続されたトランスミッションにおけるポンプへの接続のために配置されたチャネル２８２に接続されている。プレート２０４及び２０５は、シールされたチャンバの一部を形成している。本発明のトルクコンバータのためのシールされたインペラピストンは、図示された構成に限定されず、記載された機能を可能にするその他の構成が、請求項に記載の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。
【００４７】
チャンバ２３３は部分的にプレート２０５及び２０８によって形成されている。チャンバ２３３は排出され、主としてクラッチ２０６を介したチャンバ２３４との流体接続を介して充填される。例えば、さらに以下に説明されるように、トルクコンバータモードにおいて、クラッチ２０６は開いており、チャンバ２３３と２３４との間の比較的無制限の流体接続を提供する。チャンバ２３４への及びチャンバ１３４からの流体は部分的にチャネル２３６を介して提供され、このチャネルは、上述のようなポンプに接続されるように配置されたチャネル２３８に接続されている。チャンバ２３９は少なくとも部分的にプレート２０４及びカバー２４０によって形成されており、チャネル２３２に接続されたチャネル２４１を介して充填及び排出される。
【００４８】
以下は、トルクコンバータモードにおけるコンバータ２００の作動の説明である。トルクコンバータモードにおいて、クラッチ２０２は係合され、クラッチ２０６は解離される。インペラピストンプレート２０４及び２０５は、インペラクラッチを作動するように配置されている。チャンバ２１４はチャネル２１６を介して所望の圧力レベルまで充填若しくは加圧される。チャンバ２３３及び２３９における個々の圧力は、チャンバ２１４が方向２４２での軸方向の力をプレート２０４に加え、プレート２０５に方向２４３で反対の軸方向の力を加えるように調節される。チャンバ２１４と、チャンバ２３３及び２３９とのそれぞれの差圧は、方向２４２及び２４３でのプレート２０４及び２０５における正味の軸方向の力がそれぞれ、クラッチ２０２に所望のトルク支持キャパシティを与えるようになっている。すなわち、プレート２０４及び２０５はインペラリング２４４及び２４６それぞれと、プレート２０４と２０５との間に配置された摩擦材料２４８と、リング２４４及び２４６とに係合するように移動させられる。摩擦材料は、技術上知られたあらゆるタイプであることができ、技術上知られたあらゆる形式でプレート２０４及び２０５、及びリング２４４及び２４６の間に配置されることができる。トルクは、アセンブリ２１０から、ダンパ２４９、（プレートの外周においてプレート２０４に接続された）プレート２０５へ伝達され、クラッチ２０２を介して、インペラリング、インペラシェル２５２へ伝達され、インペラシェルがインペラ２１２を回転させる。さらに以下に説明されるように、クラッチ２０６は開いたままである。クラッチ２０２は図示された構成部材の数及び構成に限定されず、構成部材のその他の数及び構成は請求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。
【００４９】
有利には、トルクコンバータ２００は、チャンバ２１４の加圧に関連した軸方向の力、例えば方向２４２でのプレート２０４への軸方向の力と方向２４３でのプレート２０５への軸方向の力とを平衡させるように構成されている。すなわち、概して、プレート２０４と２０５とは、軸方向の力を平衡させるために、インターロックされているか、相互結合されているか、又は少なくとも間接的に結合されている。インペラリング２４４は、溶接２５６を含むがこれに限定されない技術上知られたあらゆる手段によってリング２４６に結合されている。リング２４６自体は、溶接２５８を含むがこれに限定されない技術上知られたあらゆる手段によってインペラシェル２５２に結合されている。したがって、リング２４４及び２４６は中実な結合されたユニットを形成している。方向２４３でプレート２０５に加えられる軸方向の力は、リング２４６に伝達され、方向２４２でプレート２０４に加えられる軸方向の力は、リング２４４に伝達される。知られているように、チャンバ２１４の加圧は、プレート２０４及び２０５における実質的に等しい、反対向きの軸方向の力を生ぜしめる。したがって、これらの等しい、反対向きの力は、両方ともインペラリングに作用し、リングにおいて互いに実質的に相殺し、力を平衡させる。したがって、トルクコンバータにおける構成部材の構造への軸方向の力の効果は、チャンバ２１４のバルーニング条件に限定される。
【００５０】
コンバータ２００は、個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を有する。例えば、幾つかの態様において、ハウジング構成部材はカバー２４０及び２６０を含み、軸受は軸受２６２，２６４及び２６６を含む。有利には、チャンバ２１４を充填することによって生ぜしめられる軸方向の力は、上述の軸方向の力を平衡させることによって、ハウジング構成部材及び軸受から隔離されている。したがって、ハウジング構成部材の構成は、構成部材が上述の軸方向の力を受けないのでより頑丈でなく形成されることができ、構成部材のコスト及び複雑さを低減する。さらに、軸受は、軸方向の力によって課せられるであろう付加的なスラスト荷重を受けないので、軸受のコスト及び複雑さが低減されることができる。すなわち、軸受の定格荷重が低減されることができる。さらに、軸方向の荷重はプレートの両側で平衡されるので、荷重は、トルクコンバータのダイナミックスに影響するおそれのある望ましくない力ベクトルを与えない。
【００５１】
インペラとタービン２７０とは異なる速度で回転するので、トルクコンバータモードの間にコンバータのトーラス２６８に著しい熱が生ぜしめられる。有利には、コンバータ２００は、トルクコンバータモードにおける作動中にトーラスの冷却を最適化するように配置されている。幾つかの態様において、流体循環経路２７２は、チャンバ２３９を通り、通路２７３を通り、クラッチ２０２を横切り、摩擦材料２４８における溝（図示せず）を通り、通路２７４を通り、（開いた）クラッチ２０６を通り、チャンバ２３４及びトーラス内へ進入する。有利には、クラッチ２０２を通る流れはクラッチを冷却し、クラッチの作動条件及び寿命を改善する。
【００５２】
トーラスから、経路はチャネル２３６及び２３８を通って冷却装置（図示せず）へ通じている。流体は、チャネル２４１及び２３２を通ってチャンバ２３９内に供給される。上述のように、クラッチ２０２のための所望のトルク支持キャパシティを得るためにチャンバ２１４とチャンバ２３３及び２３９との間に最小差圧が必要とされる。有利には、経路２７２は、所望の差圧を維持しながらトーラスに冷却流れを提供する。特に、経路の構成は、チャンバ２３３及び２３９に、望ましくないことに上述の差圧を低減する背圧がチャンバ１３３に形成されるのを妨げる。実際には、チャンバ２３３及び２３９からトーラス内への流れは、チャンバ２３３及び２３９における真空効果を形成する傾向があり、チャンバ２３３及び２３９における圧力を低下させ、上述の差圧を増大させる。同時に、チャンバ２３４における圧力は、クラッチ２０６を開いておくために十分に低く保たれる。
幾つかの態様において、通路２７３及び２７４は含まれておらず、流体は、チャンバ２３９から、摩擦材料２４８における溝を通ってチャンバ２３３へ流れる。
【００５３】
トルクコンバータ２００をロックアップモードで作動させるために、チャンバ２１４における圧力は、クラッチ２０２をつないだままにしておくために維持され、チャンバ２３４における圧力は、（クラッチ２０２、チャンバ２３９及びチャネル２４１を介して）チャンバ２３３における圧力を抜きながら増大される。すなわち、クラッチ２０２をつなぐ差圧はさらに増大され、チャンバ２３３及び２３４の間の差圧はプレート２０８に方向２４２で軸方向に力を加え、クラッチ２０６をつなぐ。チャンバ２３４は部分的にシール２７６によってシールされている。幾つかの態様において、（リング２４６又はプレート２０８に結合されることができる）摩擦インターフェース２８４に溝が設けられており、これにより、冷却流れを摩擦インターフェースに流過させ、クラッチの作動条件及び寿命を改善する。チャンバ２３３の排出により、流体は、チャンバ２３４からクラッチ２０６を通ってチャンバ２３３へ引き出される。
【００５４】
トルクコンバータ２００をアイドリング切断モードにおいて作動させるために、チャンバ２１４における流体はチャネル２１６を介して排出され、チャンバにおける圧力を減じる。チャンバ２３９は、チャンバにおける圧力を上昇させるためにチャネル２４１及び２３２を介して充填される。流体は、クラッチ２０２（及び存在するならば開口２７３及び２７４）を介して、チャンバ２３３も充填する。流体は、チャネル２３６及び２３８を通ってチャンバ２３４から排出される。したがって、プレート２０４及び２０５はそれぞれ方向２４３及び２４２に移動させられ、クラッチ２０２を開き、プレート２０８は方向２４３に移動させられ、クラッチ２０６を開く。
【００５５】
図１０は、シールされたトルクコンバータクラッチピストンを備えた本発明のトルクコンバータ３００の部分的な断面図である。トルクコンバータ３００は、インペラクラッチ３０２と、インペラピストンプレート３０４と、トルクコンバータクラッチ３０６と、ロックアップピストンプレート３０８とを有している。クラッチ３０２は、トルクをコンバータのための入力部、例えば外側カバーアセンブリ３１０からインペラ３１２へ伝達するように配置されている。トルクは、技術上知られたあらゆる手段によってコンバータ３００へ入力されることができることが理解されるべきである。例えば、幾つかの態様（図示せず）において、トルクコンバータのためのフレックスプレートがカバーに結合されており、トルクはフレックスプレートを介してカバーに伝達される。
【００５６】
コンバータ３００はチャンバ３１４をも有しており、チャンバの一部はプレート３０４及び３０８によって形成されている。チャンバ３１４は、流体チャネル３１６を除いては、シールされたチャンバである。すなわち、チャンバ３１４は、流体のチャンバへの流入及びチャンバからの流出（チャンバの充填及び排出）を提供するために使用されるチャネル３１６を除いては、液密である。チャンバ３１４は、プレート３０４と外側カバーアセンブリ３１０との間のシール３１８と、プレート３０８とハブ３２６との間のシール３１９と、プレート３０４と３０８との間のシール３２８とによってシールされている。チャネル３１６は、ポンプ（図示せず）、例えばコンバータが接続されたトランスミッションにおけるポンプへの接続のために配置されたチャネル３３２に接続されている。プレート３０４及び３０８は、シールされたチャンバの一部を形成している。本発明のトルクコンバータのためのシールされたインペラ又はトルクコンバータピストンは、図示された構成に限定されず、記載された機能を可能にするその他の構成が、請求項に記載の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。
【００５７】
チャンバ３３３は部分的にプレート３０８及びタービンカバー３３５によって形成されている。チャンバ３３３は、主としてクラッチ３０６を介したチャンバ３３４との流体接続を介して排出及び充填される。チャンバ３３３と３３４とは流体接続されている。チャンバ３３４への及びチャンバ３３４からの流体は部分的にチャネル３３６を介して提供され、このチャネルは、上述のようなポンプに接続されるように配置されたチャネル３３８に接続されている。チャンバ３３９は少なくとも部分的にプレート３０４及びカバー３４０によって形成されており、チャネル３４２に接続されたチャネル３４１を介して充填及び排出される。
【００５８】
以下は、トルクコンバータモードにおけるコンバータ３００の作動の説明である。トルクコンバータモードにおいて、クラッチ３０２は係合され、クラッチ３０６は解離される。プレート３０４は、インペラクラッチを作動するように配置されている。チャンバ３１４はチャネル３１６を介して所望の圧力レベルまで充填若しくは加圧される。チャンバ３３９における圧力は、チャンバ３１４がプレート３０４に方向３４３で軸方向の力を加えるように逃がされる。チャンバ３３３及び３３４における圧力はより高く保たれ、チャンバ３３３における圧力は、チャンバ３１４における圧力と実質的に等しく、クラッチ３０６を開いたまま保つ。チャンバ３１４とチャンバ３３９との個々の差圧は、方向３４３でのプレート３０４への正味の軸方向の力がそれぞれ、クラッチ３０２に所望のトルク支持キャパシティを与えるのに十分である。すなわち、プレート３０４は、インペラリング３４４と、プレート３４５及び３４６と、プレート３０４、３４５及び３４６の間に配置された摩擦材料３４８と、リング３４４とに係合するように移動させられる。摩擦材料は、技術上知られたあらゆるタイプであることができ、技術上知られたあらゆる形式でプレート３０４，３４５及び３４６と、リング３４４の間に配置されることができる。トルクは、アセンブリ３１０から、ダンパ３４９、クラッチ３０２及びリング３４４、インペラシェル３５２へ伝達され、インペラシェルはインペラ３１２を回転させる。インペラリング３４４は、溶接３５４を含むがこれに限定されない技術上知られたあらゆる手段によってリング３５２に結合されている。さらに以下に説明されるように、クラッチ３０６は開いたままである。クラッチ３０２は図示された構成部材の数及び構成に限定されず、構成部材のその他の数及び構成は請求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。
【００５９】
有利には、トルクコンバータ３００は、トルクコンバータモードにおけるトルクコンバータの作動に関連した軸方向の力を平衡させるように構成されている。例えば、チャンバ３１４を加圧することにより、方向３４３でプレート３０４に軸方向の力が生ぜしめられる。さらに、上述のように、チャンバ３３９は排出され、チャンバ３３３及び３３４における圧力が高く保たれる。したがって、チャンバ３３３及び３３４とチャンバ３３９との差圧がインペラシェル３５２を方向３５３へ押圧する。インペラリング３４４は、技術上知られたあらゆる手段、例えば溶接３５４によってシェル３５２に結合されている。したがって、プレート３０４における軸方向の力はクラッチ３０２を介してリング３４４に伝達される。上述のように、チャンバ３３３及び３３４とチャンバ３３９との差圧はシェル３５２を方向３５３に押圧し、リング３５２に（プレート３０４に課せられた軸方向の力に関して）等しく反対向きの力を生じる。したがって、プレート３０５における力と、チャンバ３３３及び３３４とチャンバ３３９との差圧によって生ぜしめられた力とは、両方ともリング３５２に作用させられ、リングの両側において互いに平衡する。
【００６０】
幾つかの態様において、プレート３０８はプレート３０４と軸方向にかつ摺動するように係合させられ、例えば、プレート３０８のセグメント３５６は、プレート３０４のセグメント３５７と軸方向にかつ摺動するように係合させられる。したがって、プレートは、チャンバ３１４における圧力が変化させられると互いに対して軸方向に移動することができる。しかしながら、プレートの個々の軸方向移動は制限されている。幾つかの態様において、トルクコンバータ３００はプレート３０４にスナップリング３５８を有する。リング３５８は方向３５３でのプレート３０８の移動を妨害する。
【００６１】
コンバータ３００は、個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を有する。例えば、幾つかの態様において、ハウジング構成部材はカバー３４０及び３６０を含み、軸受は軸受３６２，３６４，３６６及び３６７を含む。有利には、チャンバ３１４を充填することによって生ぜしめられる軸方向の力は、上述の軸方向の力を平衡させることによって、ハウジング構成部材及び軸受から隔離されている。したがって、ハウジング構成部材の構成は、構成部材が上述の軸方向の力を受けないのでより頑丈でなく形成されることができ、構成部材のコスト及び複雑さを低減する。さらに、軸受は、軸方向の力によって課せられるであろう付加的なスラスト荷重を受けないので、軸受のコスト及び複雑さが低減されることができる。すなわち、軸受の定格荷重が低減されることができる。さらに、軸方向の荷重はプレートの両側で平衡されるので、荷重は、トルクコンバータのダイナミックスに影響するおそれのある望ましくない力ベクトルを与えない。
【００６２】
インペラとタービン３７０とは異なる速度で回転するので、トルクコンバータモードの間にコンバータのトーラス３６８に著しい熱が生ぜしめられる。有利には、コンバータ３００は、トルクコンバータモードにおける作動中にトーラスの冷却を最適化するように配置されている。幾つかの態様において、流体循環経路３７２はトーラスからチャンバ３３３を通り、クラッチ一方向開口３７４を通り、チャンバ３１４に流入する。開口３７４はチャンバ３３４からチャンバ３１４へのみ流れさせ、チャンバ３１４からチャンバ３３４への流れを遮断する。経路３７２は、チャンバ３３８及び３３６からトーラスに進入し、経路は、チャネル３１６及び３３２を通ってチャンバ３１４から排出される。開口３７４は技術上知られたあらゆる一方向開口であることができる。幾つかの態様において、開口３７４は逆止め弁である。
【００６３】
上述のように、クラッチ３０２のための所望のトルク支持キャパシティを得るためにチャンバ３１４と３３９との間に最小圧力差が必要とされる。有利には、経路３７２は、所望の差圧を維持しながらトーラスに冷却流れを提供する。同時に、チャンバ３３４における圧力は、クラッチ３０６を開いておくために十分に低く保たれる。
【００６４】
トルクコンバータ３００をロックアップモードにおいて作動させるために、チャンバ３１４における圧力が増大され、チャンバ３３９における圧力が抜かれ、チャンバ３３４における圧力は、チャンバ３３９における圧力よりも高く、チャンバ３１４における圧力よりも低い。すなわち、クラッチ３０２をつなぐ差圧はさらに増大され、チャンバ３１４及び３３４の間の差圧はプレート３０６に方向３５３で軸方向に力を加え、クラッチ３０６をつなぐ。幾つかの態様において、摩擦インターフェースは、摩擦インターフェースに冷却流を流過させるように溝が形成されており、クラッチの作動条件及び寿命を改善する。チャンバ３３９の排出により、流体は、チャンバ３３４からクラッチ３０２を通ってチャンバ３３９へ引き出される。
【００６５】
トルクコンバータ３００をアイドリング切断モードにおいて作動させるために、チャンバ３１４における流体はチャネル３１６及び３３２を介して排出され、チャンバにおける圧力を減じる。チャンバ３３９は、チャンバにおける圧力を上昇させるためにチャネル３４１及び３４２を介して充填され、チャンバ３３４は、チャンバにおける圧力を上昇させるためにチャネル３３６及び３３８を介して充填される。したがって、プレート３０４及び３０８はそれぞれ方向３５３及び３４３に移動させられ、クラッチ３０２及び３０６を開く。幾つかの態様において、ピストン３０４における軸方向ストッパ（図示せず）は、アイドリング切断モードにおいてプレート３０４がクラッチ３０６に当接するのを妨げる。
【００６６】
以下の説明は図８から図１０までに適用可能である。上述のように、トルクコンバータにおけるクラッチのためのシールされていないピストンは制御性問題を示すことができる。有利には、シールされたチャンバは、個々のクラッチのより正確な、反復可能な制御を提供するために本発明のトルクコンバータにおいて使用されている。例えば、図８、図９及び図１０におけるチャンバ１１４，２１４及び３１４はそれぞれ、シールされており、クラッチ１０２，２０２及び３０２それぞれのより正確な制御を可能にする。特に、シールされたチャンバの容積が知られているので、特定の圧力及び温度における特定容積流体によるチャンバの圧力変化は、正確に予測されることができる。さらに、有利には、チャンバがシールされていない場合にチャンバと流体接続されるであろう、包囲する構成部材の液圧効果が排除されることができる。例えば、これらの効果は容易に予測可能ではなく、適切な流体制御の実行を妨げ、予測可能であるとしても、これらの効果は望ましくないことにクラッチの作動を減速させる。
【００６７】
クラッチ１０２，２０２及び３０２のための上述の冷却は、クラッチのスリッピング又は部分係合を伴う発進時又はクラッチ制御シーケンス時に特に有利であることができる。例えば、このようなイベント又は制御シーケンスは、２００６年１２月１２日に出願された、共同で所有されており、ひいては引用不能な米国特許出願第１１／６３７６３９号明細書、"METHOD ANS SYSTEM FOR CONTROLLING ENGINE SPEED, ENGINE TORQUE AND OUTPUT FROM A TORQUE CONVERTER"、及び２００６年１２月２２日に出願された、共同で所有された、ひいては引用不能な米国特許仮出願第６０／８７６６５０号明細書、"METHOD OF OPERATING A CLUTCH DURING A VEHICLE LAUNCH"に記載されている。
【００６８】
本発明は、多機能トルクコンバータを形成及び操作する方法を含む。第１のステップは、インペラクラッチのための少なくとも１つのインペラピストンを備えたシールされた流体含有チャンバの第１の部分を形成し、第２のステップは、インペラクラッチをつなぐために、シールされたチャンバを加圧する。概して、トルクコンバータは、個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を有しており、第２のステップは複数の軸方向の力を生ぜしめる。次いで、第３のステップは、個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を複数の軸方向の力から隔離するか、又は第４のステップは複数の軸方向の力を平衡させる。幾つかの態様において、トルクコンバータはプレートを有し、第５のステップは、プレートを備えたシールされたチャンバの第２の部分を形成し、第２のステップが、プレート及び少なくとも１つのインペラプレートそれぞれにおける第１及び第２の軸方向で反対向きの力を生ぜしめ、第４のステップが、プレート及び少なくとも１つのインペラプレートの両側の第１及び第２の軸方向の力を平衡させることを含む。
【００６９】
幾つかの態様において、トルクコンバータは結合エレメントを有し、第６のステップはプレートを結合エレメントに結合し、第４のステップは、第２の軸方向の力をインペラクラッチを介して結合エレメントに伝達することを含む。
【００７０】
幾つかの態様において、少なくとも１つのインペラプレートは第１及び第２のインペラプレートを含み、第７のステップが、第１及び第２のインペラプレートを備えたシールされたチャンバの第３の部分を形成し、第４のステップが、第１及び第２のインペラプレートの両側の第１及び第２の軸方向の力を平衡させる。
【００７１】
概して、トルクコンバータはトーラスを有しており、幾つかの態様において、少なくとも１つの流体含有チャンバをも有している。次いで、第８のステップは、シールされたチャンバ及び少なくとも１つの流体含有チャンバを加圧し、シールされたチャンバと少なくとも１つの流体含有チャンバとの間の差圧を生ぜしめ、差圧が、所望のトルク支持キャパシティでインペラクラッチを作動させるのに必要な値又はレベルを有しており、第９のステップが、流体をトーラスに循環させ、差圧を維持しながら少なくとも１つの流体含有チャンバにトーラスを冷却させる。幾つかの態様において、第９のステップは循環流体をシールされたチャンバから隔離する。
【００７２】
本発明は、多機能トルクコンバータを形成及び操作する別の方法を含む。第１のステップは、トルクコンバータクラッチのためのロックアップピストンプレートから第１の流体含有チャンバの第１の部分を形成する。第２のステップは、ロックアッププレートを備えた第２の流体含有チャンバの部分を形成する。第３のステップは、ポンプとの流体接続のために配置されたチャネルを除いて、第２のチャンバにおける第２の圧力レベルよりも高い第１のチャンバ内の第１の圧力レベルのために液密であるように第１のチャンバをシールする。第４のステップは、トルクコンバータモードにおけるトルクコンバータの作動に関連して第１のチャンバ内の圧力を第３の圧力レベルに調節する。第５のステップは、流体をトルクコンバータのためのトーラスから第２のチャンバ及びロックアッププレートを介して第１のチャンバへ循環させる。第６のステップは第１のチャンバ内の圧力を第３の圧力レベルに維持する。
【００７３】
幾つかの態様において、トルクコンバータはインペラクラッチを有しており、第７のステップは、トルクコンバータクラッチがインペラクラッチと少なくとも部分的に軸方向で整合させられるように、トルクコンバータクラッチ及びインペラクラッチの少なくとも１つを半径方向で整合させる。幾つかの態様において、インペラクラッチはインペラピストンプレートを有しており、第８のステップは、インペラピストンプレートを備えた第１のチャンバの第２の部分を形成し、第９のステップは、第１のチャンバにおける圧力を調節することによってインペラピストンに軸方向に力を加え、第１０のステップは、第１のチャンバと少なくとも１つの第２のチャンバとの間の差圧を生ぜしめるように少なくとも１つの第２のチャンバにおける圧力を調節し、第１０のステップは差圧によって軸方向の力を平衡させる。概して、トルクコンバータは、個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を有し、ステップ１０は、個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を軸方向の力から隔離することを含む。
【００７４】
本発明は、多機能トルクコンバータを形成及び操作する別の方法を含む。第１のステップは、インペラクラッチのための少なくとも１つのピストンプレートとプレートとのうちの１つ又は２つ以上の組合せによって、流体含有チャンバの少なくとも一部を形成する。第２のステップは、インペラクラッチをつなぐためにチャンバを加圧する。第３のステップは、少なくとも１つのインペラプレートとプレートとのうちの１つ又は２つ以上の組合せを少なくとも間接的に結合する。第４のステップは、チャンバの加圧によって生ぜしめられる、少なくとも１つのインペラプレート及びプレートの１つ又は２つ以上の組合せの中で、軸方向の力を平衡させる。
【００７５】
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】
【００７６】
【図１】図１は、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る空間に関する用語を説明する図７Ａの円筒座標系における物体の斜視図である。
【図８】シールされたインペラクラッチピストンを備えた本発明のトルクコンバータの部分的な断面図である。
【図９】シールされたインペラクラッチピストンを備えた本発明のトルクコンバータの部分的な断面図である。
【図１０】シールされたトルクコンバータクラッチピストンを備えた本発明のトルクコンバータの部分的な断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１００，２００，３００ トルクコンバータ、 １０２，２０２，３０２ インペラクラッチ、 １０４，２０４，２０５，３０４ インペラピストンプレート、 １０６，２０６，３０６ トルクコンバータクラッチ、 １０８，２０８，３０８ ロックアップピストンプレート、 １１０，２１０，３１０ 外側カバーアセンブリ、 １１２，２１２，３１２ インペラ、 １１４，２１４，３１４ チャンバ、 １１６，２１６，３１６ チャネル、 １１８，２１８，３１８ シール、 １２０ プレート、 １２４ シール、 １２６，２２６ ハブ、 １２８，２２８ シール、 １３２，２３２，３３２ チャネル、 １３３，１３４，３３３，３３４ チャンバ、 １３５，１３６，１３８，２３６，２３８，３３６，３３８ チャネル、 １４０，１４４，１４６ プレート、 １４８ 摩擦材料、 １５０ インペラリング、 １５２ インペラシェル、 １５６，１５８ 溶接、 １６０ カバー、 １６２，１６４，１６６ 軸受、 １６８，２６８，３６８ トーラス、 １７０，２７０，３７０ タービン、 １７２ 流体循環経路、 １７４，２７４ チャネル、 １７６ 通路、 １７８ チャンバ、 １８０ 逆止め弁、 １８２ シール、 １８４ 摩擦インタフェース、 ２３３，２３９，３３９ チャンバ、 ２４０，２６０ カバー、 ２４４，２４６ リング、 ２４９ ダンパ、 ２５２ インペラシェル、 ２６２，２６４，２６６ 軸受、 ２７３ 通路、 ３７２ 流体循環経路、 ３７４ クラッチ一方向開口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多機能トルクコンバータにおいて、
トルクをトルクコンバータのためのトルク入力部から前記トルクコンバータのためのインペラへ伝達するように配置されたインペラクラッチが設けられており、
前記インペラクラッチのための少なくとも１つのインペラピストンプレートが設けられており、
シールされた流体含有チャンバが設けられており、該シールされたチャンバが、ポンプへの結合のために配置されたチャネルを除いて液密であり、前記少なくとも１つのインペラピストンプレートが前記シールされたチャンバの第１の部分を形成していることを特徴とする、多機能トルクコンバータ。
【請求項２】
前記トルクコンバータが、前記シールされたチャンバの加圧によって生ぜしめられる第１の軸方向の力と第２の軸方向の力とをそれぞれ平衡させるように配置されている、請求項１記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項３】
プレートが設けられており、該プレートが前記シールされたチャンバの第２の部分を形成しており、前記プレートと前記少なくとも１つのインペラプレートとが、前記第１の軸方向の力と前記第２の軸方向の力とをそれぞれ平衡させるように配置されている、請求項２記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項４】
結合エレメントが設けられており、前記プレートが前記結合エレメントに結合されており、前記少なくとも１つのインペラプレートが、前記第２の軸方向の力を前記インペラクラッチを介して前記結合エレメントに伝達するように配置されている、請求項３記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項５】
前記少なくとも１つのインペラプレートが、前記第１の軸方向の力と第２の軸方向の力とをそれぞれ平衡させるように配置された第１のインペラプレートと第２のインペラプレートとを含む、請求項２記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項６】
個々の複数のハウジング構成部材及び軸受が設けられており、前記チャンバが、前記個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を、前記チャンバにおける圧力によって生ぜしめられる軸方向の力から隔離するように配置されている、請求項１記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項７】
トーラスと、少なくとも１つの流体含有チャンバと、前記トーラスと前記少なくとも１つの流体含有チャンバとを通過する流体循環経路とが設けられており、前記トルクコンバータのためのトルクコンバータモードにおいて、前記シールされたチャンバと前記少なくとも１つの流体含有チャンバとの間の差圧が、所定のトルク支持キャパシティを備える前記インペラクラッチをつなぐように働き、前記トルクコンバータが、流体が前記流体循環経路を流過する時に前記差圧を維持するように配置されている、請求項１記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項８】
トーラスと、該トーラスを通過する流体循環経路とが設けられており、該流体循環経路が前記シールされたチャンバから隔離されている、請求項１記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項９】
多機能トルクコンバータにおいて、
トルクを前記トルク入力部から前記トルクコンバータのためのタービンへ伝達するように配置されたトルクコンバータクラッチが設けられており、
該トルクコンバータクラッチのためのロックアップピストンプレートが設けられており、該ロックアップピストンプレートが一方向開口を有しており、
トルクを前記トルク入力部から前記トルクコンバータのためのインペラに伝達するように配置されたインペラクラッチが設けられており、
第１の流体含有チャンバが設けられており、
少なくとも１つの第２の流体含有チャンバが設けられており、前記第１のチャンバが、ポンプとの流体接続のために配置されたチャネルを除いて、前記少なくとも１つの第２のチャンバよりも高い前記第１のチャンバにおける圧力レベルのために液密であり、前記ロックアップピストンプレートが前記第１の流体含有チャンバの第１の部分を形成しており、トルクコンバータモードにおける前記トルクコンバータの作動時に、流体が前記トルクコンバータのためのトーラスから前記少なくとも１つの第２のチャンバと一方向開口とを通って前記第１のチャンバへ流れることを特徴とする、多機能トルクコンバータ。
【請求項１０】
前記一方向開口が逆止め弁である、請求項９記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項１１】
前記トルクコンバータクラッチの半径方向範囲の少なくとも一部が前記インペラクラッチと軸方向で整合させられている、請求項９記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項１２】
前記インペラクラッチのためのインペラピストンプレートが設けられており、該インペラプレートが前記第１のチャンバの第２の部分を形成しており、前記チャンバが、加圧された場合に前記インペラプレートに軸方向の力を生ぜしめるように配置されており、前記第１のチャンバと前記少なくとも１つの第２のチャンバとの差圧が前記軸方向の力を平衡させるようになっている、請求項１１記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項１３】
個々の複数のハウジング構成部材及び軸受が設けられており、前記トルクコンバータが、前記差圧による前記軸方向の力の前記平衡が前記個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を前記軸方向の力から隔離するように配置されている、請求項１２記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項１４】
多機能トルクコンバータを形成及び操作する方法において、
インペラクラッチのための少なくとも１つのインペラピストンプレートを備えたシールされた流体含有チャンバの第１の部分を形成するステップと、
前記インペラクラッチをつなぐように、前記シールされたチャンバを加圧するステップとを含むことを特徴とする、多機能トルクコンバータを形成及び操作する方法。
【請求項１５】
前記トルクコンバータがさらに個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を含み、前記シールされたチャンバを加圧することがさらに複数の軸方向の力を生ぜしめることを含み、前記方法がさらに、前記個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を前記複数の軸方向の力から隔離することを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記シールされたチャンバがさらに複数の軸方向の力を生ぜしめることを含み、前記方法がさらに前記複数の軸方向の力を平衡させることを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記トルクコンバータがさらにプレートを含み、前記方法がさらに、前記プレートを備えた前記シールされたチャンバの第２の部分を形成することを含み、軸方向の力を生ぜしめることがさらに前記プレート及び前記少なくとも１つのインペラプレートにそれぞれ第１及び第２の軸方向で反対向きの力を生ぜしめることを含み、前記複数の軸方向の力を平衡させることがさらに、前記プレート及び前記少なくとも１つのインペラプレートとの両側において前記第１及び第２の軸方向の力を平衡させることを含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記トルクコンバータがさらに結合エレメントを含み、前記方法がさらに、前記プレートを前記結合エレメントに結合することを含み、前記プレート及び前記少なくとも１つのインペラプレートの両側において前記第１及び第２の軸方向の力平衡させることがさらに前記第２の軸方向の力を前記インペラクラッチを介して前記結合エレメントに伝達することを含む、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのインペラプレートがさらに第１のインペラプレート及び第２のインペラプレートを含み、前記方法がさらに前記第１のインペラプレート及び第２のインペラプレートによって、前記シールされたチャンバの第３の部分を形成することを含み、前記複数の軸方向の力を平衡させることが、前記第１及び第２のインペラプレートの両側における前記第１及び第２の軸方向の力を平衡させることを含む、請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
前記トルクコンバータがさらにトーラス及び少なくとも１つの流体含有チャンバを含み、前記方法がさらに、
前記シールされたチャンバと前記少なくとも１つの流体含有チャンバとの差圧を生ぜしめるために前記シールされたチャンバと前記少なくとも１つの流体含有チャンバとを加圧することを含み、前記差圧が、所望のトルク支持キャパシティで前記インペラクラッチを作動させるのに必要な値を有し、
前記差圧を維持しながら前記トーラスを冷却するために前記トーラス及び前記少なくとも１つの流体含有チャンバに流体を循環させることを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２１】
前記トーラス及び前記少なくとも１つのチャンバに流体を循環させることがさらに前記循環する流体を前記シールされたチャンバから隔離することを含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
多機能トルクコンバータを形成及び操作する方法において、
トルクコンバータクラッチのためのロックアップピストンから第１の流体含有チャンバの第１の部分を形成するステップと、
前記ロックアッププレートによって、少なくとも１つの第２の流体含有チャンバを形成するステップと、
ポンプとの流体接続のために配置されたチャネルを除いて、前記少なくとも１つの第２のチャンバにおける第２の圧力レベルよりも高い前記第１のチャンバ内の第１の圧力レベルのために液密であるように、前記第１のチャンバをシールするステップと、
トルクコンバータモードにおける前記トルクコンバータの作動に関連した第３の圧力レベルに前記第１のチャンバ内の圧力を調節するステップと、
前記トルクコンバータのためのトーラスから前記少なくとも１つの第２のチャンバ及び前記ロックアッププレートを介して前記第１のチャンバへ流体を循環させるステップと、
前記第１のチャンバ内の圧力を前記第３の圧力レベルに維持するステップとを含み、前記トルクコンバータがさらにインペラクラッチを含むことを特徴とする、多機能トルクコンバータを形成及び操作する方法。
【請求項２３】
前記トルクコンバータクラッチの半径方向範囲の少なくとも一部が前記インペラクラッチと軸方向で整合させられるように、前記トルクコンバータクラッチ又は前記インペラクラッチの少なくとも一方を半径方向で整合させることを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記インペラクラッチがさらにインペラピストンプレートを含み、前記方法がさらに、前記インペラピストンプレートによって前記第１のチャンバの第２の部分を形成することを含み、前記第１のチャンバ内の前記圧力を調整することが、前記インペラピストンプレートに軸方向の力を加えることを含み、
前記方法がさらに、
前記第１のチャンバと前記少なくとも１つの第２のチャンバとの間に差圧を形成するために前記少なくとも１つの第２のチャンバにおける圧力を調節し、
前記差圧によって前記軸方向の力を平衡させることを含む、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記トルクコンバータがさらに個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を含み、前記差圧によって前記軸方向の力を平衡させることがさらに前記個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を前記軸方向の力から隔離することを含む、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
多機能トルクコンバータにおいて、
トルクをトルクコンバータのためのカバーから前記トルクコンバータのためのインペラへ伝達するように配置されたインペラクラッチが設けられており、
前記インペラクラッチのための少なくとも１つのインペラクラッチピストンプレートが設けられており、
プレートが設けられており、
流体含有チャンバが設けられており、前記チャンバが少なくとも部分的に前記少なくとも１つのインペラプレート又は前記プレートのうちの１つ又は２つ以上の組合せによって形成されており、前記チャンバが、前記インペラクラッチをつなぐように加圧されるように配置されており、前記少なくと１つのインペラプレート又は前記プレートのうちの１つ又は２つ以上の組合せが、前記チャンバの加圧によって生ぜしめられる軸方向の力を平衡させるために少なくとも間接的に結合されていることを特徴とする、多機能トルクコンバータ。
【請求項２７】
多機能トルクコンバータを形成及び操作する方法において、
インペラクラッチのための少なくとも１つのピストンプレート又はプレートのうちの１つ又は２つ以上の組合せによって、流体含有チャンバの少なくとも一部を形成するステップと、
前記インペラクラッチをつなぐために前記チャンバを加圧するステップと、
前記少なくとも１つのインペラプレート又は前記プレートのうちの１つ又は２つ以上の前記組合せを少なくとも間接的に結合するステップと、
前記チャンバの加圧によって生ぜしめられた、前記少なくとも１つのインペラプレート又は前記プレートのうちの１つ又は２つ以上の前記組合せの中で、軸方向の力を平衡させるステップとを含むことを特徴とする、多機能トルクコンバータを形成及び操作する方法。
【請求項１】
多機能トルクコンバータにおいて、
トルクをトルクコンバータのためのトルク入力部から前記トルクコンバータのためのインペラへ伝達するように配置されたインペラクラッチが設けられており、
前記インペラクラッチのための少なくとも１つのインペラピストンプレートが設けられており、
シールされた流体含有チャンバが設けられており、該シールされたチャンバが、ポンプへの結合のために配置されたチャネルを除いて液密であり、前記少なくとも１つのインペラピストンプレートが前記シールされたチャンバの第１の部分を形成していることを特徴とする、多機能トルクコンバータ。
【請求項２】
前記トルクコンバータが、前記シールされたチャンバの加圧によって生ぜしめられる第１の軸方向の力と第２の軸方向の力とをそれぞれ平衡させるように配置されている、請求項１記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項３】
プレートが設けられており、該プレートが前記シールされたチャンバの第２の部分を形成しており、前記プレートと前記少なくとも１つのインペラプレートとが、前記第１の軸方向の力と前記第２の軸方向の力とをそれぞれ平衡させるように配置されている、請求項２記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項４】
結合エレメントが設けられており、前記プレートが前記結合エレメントに結合されており、前記少なくとも１つのインペラプレートが、前記第２の軸方向の力を前記インペラクラッチを介して前記結合エレメントに伝達するように配置されている、請求項３記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項５】
前記少なくとも１つのインペラプレートが、前記第１の軸方向の力と第２の軸方向の力とをそれぞれ平衡させるように配置された第１のインペラプレートと第２のインペラプレートとを含む、請求項２記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項６】
個々の複数のハウジング構成部材及び軸受が設けられており、前記チャンバが、前記個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を、前記チャンバにおける圧力によって生ぜしめられる軸方向の力から隔離するように配置されている、請求項１記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項７】
トーラスと、少なくとも１つの流体含有チャンバと、前記トーラスと前記少なくとも１つの流体含有チャンバとを通過する流体循環経路とが設けられており、前記トルクコンバータのためのトルクコンバータモードにおいて、前記シールされたチャンバと前記少なくとも１つの流体含有チャンバとの間の差圧が、所定のトルク支持キャパシティを備える前記インペラクラッチをつなぐように働き、前記トルクコンバータが、流体が前記流体循環経路を流過する時に前記差圧を維持するように配置されている、請求項１記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項８】
トーラスと、該トーラスを通過する流体循環経路とが設けられており、該流体循環経路が前記シールされたチャンバから隔離されている、請求項１記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項９】
多機能トルクコンバータにおいて、
トルクを前記トルク入力部から前記トルクコンバータのためのタービンへ伝達するように配置されたトルクコンバータクラッチが設けられており、
該トルクコンバータクラッチのためのロックアップピストンプレートが設けられており、該ロックアップピストンプレートが一方向開口を有しており、
トルクを前記トルク入力部から前記トルクコンバータのためのインペラに伝達するように配置されたインペラクラッチが設けられており、
第１の流体含有チャンバが設けられており、
少なくとも１つの第２の流体含有チャンバが設けられており、前記第１のチャンバが、ポンプとの流体接続のために配置されたチャネルを除いて、前記少なくとも１つの第２のチャンバよりも高い前記第１のチャンバにおける圧力レベルのために液密であり、前記ロックアップピストンプレートが前記第１の流体含有チャンバの第１の部分を形成しており、トルクコンバータモードにおける前記トルクコンバータの作動時に、流体が前記トルクコンバータのためのトーラスから前記少なくとも１つの第２のチャンバと一方向開口とを通って前記第１のチャンバへ流れることを特徴とする、多機能トルクコンバータ。
【請求項１０】
前記一方向開口が逆止め弁である、請求項９記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項１１】
前記トルクコンバータクラッチの半径方向範囲の少なくとも一部が前記インペラクラッチと軸方向で整合させられている、請求項９記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項１２】
前記インペラクラッチのためのインペラピストンプレートが設けられており、該インペラプレートが前記第１のチャンバの第２の部分を形成しており、前記チャンバが、加圧された場合に前記インペラプレートに軸方向の力を生ぜしめるように配置されており、前記第１のチャンバと前記少なくとも１つの第２のチャンバとの差圧が前記軸方向の力を平衡させるようになっている、請求項１１記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項１３】
個々の複数のハウジング構成部材及び軸受が設けられており、前記トルクコンバータが、前記差圧による前記軸方向の力の前記平衡が前記個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を前記軸方向の力から隔離するように配置されている、請求項１２記載の多機能トルクコンバータ。
【請求項１４】
多機能トルクコンバータを形成及び操作する方法において、
インペラクラッチのための少なくとも１つのインペラピストンプレートを備えたシールされた流体含有チャンバの第１の部分を形成するステップと、
前記インペラクラッチをつなぐように、前記シールされたチャンバを加圧するステップとを含むことを特徴とする、多機能トルクコンバータを形成及び操作する方法。
【請求項１５】
前記トルクコンバータがさらに個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を含み、前記シールされたチャンバを加圧することがさらに複数の軸方向の力を生ぜしめることを含み、前記方法がさらに、前記個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を前記複数の軸方向の力から隔離することを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記シールされたチャンバがさらに複数の軸方向の力を生ぜしめることを含み、前記方法がさらに前記複数の軸方向の力を平衡させることを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記トルクコンバータがさらにプレートを含み、前記方法がさらに、前記プレートを備えた前記シールされたチャンバの第２の部分を形成することを含み、軸方向の力を生ぜしめることがさらに前記プレート及び前記少なくとも１つのインペラプレートにそれぞれ第１及び第２の軸方向で反対向きの力を生ぜしめることを含み、前記複数の軸方向の力を平衡させることがさらに、前記プレート及び前記少なくとも１つのインペラプレートとの両側において前記第１及び第２の軸方向の力を平衡させることを含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記トルクコンバータがさらに結合エレメントを含み、前記方法がさらに、前記プレートを前記結合エレメントに結合することを含み、前記プレート及び前記少なくとも１つのインペラプレートの両側において前記第１及び第２の軸方向の力平衡させることがさらに前記第２の軸方向の力を前記インペラクラッチを介して前記結合エレメントに伝達することを含む、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのインペラプレートがさらに第１のインペラプレート及び第２のインペラプレートを含み、前記方法がさらに前記第１のインペラプレート及び第２のインペラプレートによって、前記シールされたチャンバの第３の部分を形成することを含み、前記複数の軸方向の力を平衡させることが、前記第１及び第２のインペラプレートの両側における前記第１及び第２の軸方向の力を平衡させることを含む、請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
前記トルクコンバータがさらにトーラス及び少なくとも１つの流体含有チャンバを含み、前記方法がさらに、
前記シールされたチャンバと前記少なくとも１つの流体含有チャンバとの差圧を生ぜしめるために前記シールされたチャンバと前記少なくとも１つの流体含有チャンバとを加圧することを含み、前記差圧が、所望のトルク支持キャパシティで前記インペラクラッチを作動させるのに必要な値を有し、
前記差圧を維持しながら前記トーラスを冷却するために前記トーラス及び前記少なくとも１つの流体含有チャンバに流体を循環させることを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２１】
前記トーラス及び前記少なくとも１つのチャンバに流体を循環させることがさらに前記循環する流体を前記シールされたチャンバから隔離することを含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
多機能トルクコンバータを形成及び操作する方法において、
トルクコンバータクラッチのためのロックアップピストンから第１の流体含有チャンバの第１の部分を形成するステップと、
前記ロックアッププレートによって、少なくとも１つの第２の流体含有チャンバを形成するステップと、
ポンプとの流体接続のために配置されたチャネルを除いて、前記少なくとも１つの第２のチャンバにおける第２の圧力レベルよりも高い前記第１のチャンバ内の第１の圧力レベルのために液密であるように、前記第１のチャンバをシールするステップと、
トルクコンバータモードにおける前記トルクコンバータの作動に関連した第３の圧力レベルに前記第１のチャンバ内の圧力を調節するステップと、
前記トルクコンバータのためのトーラスから前記少なくとも１つの第２のチャンバ及び前記ロックアッププレートを介して前記第１のチャンバへ流体を循環させるステップと、
前記第１のチャンバ内の圧力を前記第３の圧力レベルに維持するステップとを含み、前記トルクコンバータがさらにインペラクラッチを含むことを特徴とする、多機能トルクコンバータを形成及び操作する方法。
【請求項２３】
前記トルクコンバータクラッチの半径方向範囲の少なくとも一部が前記インペラクラッチと軸方向で整合させられるように、前記トルクコンバータクラッチ又は前記インペラクラッチの少なくとも一方を半径方向で整合させることを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記インペラクラッチがさらにインペラピストンプレートを含み、前記方法がさらに、前記インペラピストンプレートによって前記第１のチャンバの第２の部分を形成することを含み、前記第１のチャンバ内の前記圧力を調整することが、前記インペラピストンプレートに軸方向の力を加えることを含み、
前記方法がさらに、
前記第１のチャンバと前記少なくとも１つの第２のチャンバとの間に差圧を形成するために前記少なくとも１つの第２のチャンバにおける圧力を調節し、
前記差圧によって前記軸方向の力を平衡させることを含む、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記トルクコンバータがさらに個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を含み、前記差圧によって前記軸方向の力を平衡させることがさらに前記個々の複数のハウジング構成部材及び軸受を前記軸方向の力から隔離することを含む、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
多機能トルクコンバータにおいて、
トルクをトルクコンバータのためのカバーから前記トルクコンバータのためのインペラへ伝達するように配置されたインペラクラッチが設けられており、
前記インペラクラッチのための少なくとも１つのインペラクラッチピストンプレートが設けられており、
プレートが設けられており、
流体含有チャンバが設けられており、前記チャンバが少なくとも部分的に前記少なくとも１つのインペラプレート又は前記プレートのうちの１つ又は２つ以上の組合せによって形成されており、前記チャンバが、前記インペラクラッチをつなぐように加圧されるように配置されており、前記少なくと１つのインペラプレート又は前記プレートのうちの１つ又は２つ以上の組合せが、前記チャンバの加圧によって生ぜしめられる軸方向の力を平衡させるために少なくとも間接的に結合されていることを特徴とする、多機能トルクコンバータ。
【請求項２７】
多機能トルクコンバータを形成及び操作する方法において、
インペラクラッチのための少なくとも１つのピストンプレート又はプレートのうちの１つ又は２つ以上の組合せによって、流体含有チャンバの少なくとも一部を形成するステップと、
前記インペラクラッチをつなぐために前記チャンバを加圧するステップと、
前記少なくとも１つのインペラプレート又は前記プレートのうちの１つ又は２つ以上の前記組合せを少なくとも間接的に結合するステップと、
前記チャンバの加圧によって生ぜしめられた、前記少なくとも１つのインペラプレート又は前記プレートのうちの１つ又は２つ以上の前記組合せの中で、軸方向の力を平衡させるステップとを含むことを特徴とする、多機能トルクコンバータを形成及び操作する方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２０９００５（Ｐ２００８−２０９００５Ａ）
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４６１０７（Ｐ２００８−４６１０７）
【出願日】平成２０年２月２７日（２００８．２．２７）
【出願人】（３９０００９０７０）ルーク ラメレン ウント クツプルングスバウ ベタイリグングス コマンディートゲゼルシャフト (236)
【氏名又は名称原語表記】ＬｕＫ Ｌａｍｅｌｌｅｎ ｕｎｄ Ｋｕｐｐｌｕｎｇｓｂａｕ Ｂｅｔｅｉｌｉｇｕｎｇｓ ＫＧ
【住所又は居所原語表記】Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｔｒａｓｓｅ ３， Ｄ−７７８１５ Ｂｕｅｈｌ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２７日（２００８．２．２７）
【出願人】（３９０００９０７０）ルーク ラメレン ウント クツプルングスバウ ベタイリグングス コマンディートゲゼルシャフト (236)
【氏名又は名称原語表記】ＬｕＫ Ｌａｍｅｌｌｅｎ ｕｎｄ Ｋｕｐｐｌｕｎｇｓｂａｕ Ｂｅｔｅｉｌｉｇｕｎｇｓ ＫＧ
【住所又は居所原語表記】Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｔｒａｓｓｅ ３， Ｄ−７７８１５ Ｂｕｅｈｌ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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