２パス多機能トルクコンバータ
【課題】３パス流体回路の機能を提供する２パス流体回路を備えた多機能トルクコンバータを提供し、"ランアウェイ"を回避するためにタービンクラッチが係合させられながらポンプクラッチが係合させられたままである多機能トルクコンバータを提供する
【解決手段】トルクコンバータクラッチのための提供圧力チャンバ１１６が設けられており、環状空間を有する第１の圧力チャンバ１１４が設けられており、提供圧力チャンバ及び第１の圧力チャンバと流体連通しておりかつ、第１の圧力チャンバから提供圧力チャンバへの流体の流れを制御するために配置された、弾性的な流れ制御エレメント１０２が設けられている。
【解決手段】トルクコンバータクラッチのための提供圧力チャンバ１１６が設けられており、環状空間を有する第１の圧力チャンバ１１４が設けられており、提供圧力チャンバ及び第１の圧力チャンバと流体連通しておりかつ、第１の圧力チャンバから提供圧力チャンバへの流体の流れを制御するために配置された、弾性的な流れ制御エレメント１０２が設けられている。
【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、２００７年７月１１日に出願された米国特許仮出願第６０／９５９１１３号明細書の利益を請求する。
【０００２】
発明の分野
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、３パスシステムとして機能する中実のトランスミッション入力シャフトを使用する２パスシステムを備えた多機能トルクコンバータに関する。
【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、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。
【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。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。タービン羽根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（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、ステータ羽根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。
【０００８】
羽根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、概して、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。
【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】
トルクコンバータのためのロックアップモードにおいて、タービンハブ１９に提供されるトルクはほとんど又は全くない。同時に、カバープレート１６はダンパを介してエンジントルクを受け取っている。すなわち、プレートとハブとの間のスプライン結合において、カバープレート１６とタービンハブとの間の断続的な接触が存在し、望ましくない振動及び騒音を生じる。換言すれば、カバープレートは、エンジントルクの変動によりスプライン結合においてタービンハブに対して衝突し、上述の振動及び騒音を生じる。２００６年６月２８日に出願された、共同で所有された米国特許仮出願第６０／８１６９３２号明細書は、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中の上述の振動及び騒音を回避するための手段を開示している。しかしながら、トルクコンバータモードにおける作動中のトルクコンバータクラッチにおける引きずりをさらに低減することが望ましい。
【００１５】
従来の３パストランスミッションシステムは、第３のパスのための中空のトランスミッション入力シャフトを必要とする。２パスシステムにおいて、ポンプクラッチが解離されかつタービンクラッチが係合しない場合にエンジン"フレア"を有することが可能であり、これは、エンジンが"ランアウェイ"する若しくは制限なく自由に回転することを意味する。別のシステムは、トルクコンバータクラッチが適用する場合にポンプクラッチが係合されたままであることを許容するが、中空の入力シャフト及び３パスシステムを必要とし続けている。
【００１６】
車両がアイドリングしているときにエンジンから多機能トルクコンバータにおけるポンプを切断するためにデュアルマス構成及びポンプクラッチを使用することが知られている。あいにく、様々な作動モード及び車両作動条件におけるこのようなトルクコンバータの性能は、一貫していない。
【００１７】
したがって、タービンクラッチを係合させながらポンプクラッチ係合を維持することができる２パスシステムを備えたトルクコンバータを提供することは長い間必要とされている。さらに、中実の入力シャフトを維持しながらエンジンの"ランアウェイ"を減じるトランスミッションシステムを提供することは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】
【００１８】
本発明の全体的な目的は、３パス流体回路の機能を提供する２パス流体回路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。
【００１９】
"ランアウェイ"を回避するためにタービンクラッチが係合させられながらポンプクラッチが係合させられたままである多機能トルクコンバータを提供することも本発明の全体的な目的である。
【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、トルクコンバータクラッチのための提供圧力チャンバと、環状空間を有する第１の圧力チャンバと、提供チャンバ及び第１の圧力チャンバと流体連通しておりかつ提供圧力チャンバへの流体を制御するために配置された弾性的な流れ制御エレメントとを有する多機能トルクコンバータを含む。第１の実施形態において、弾性的な流れ制御エレメントは、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提供圧力チャンバへの流体を遮断するように配置されている。第１の実施形態において、トルクコンバータは第２の圧力チャンバを有しており、クラッチは、少なくとも部分的に提供圧力チャンバと第２の圧力チャンバとを仕切ったピストンプレートを有しており、ピストンプレートは、提供圧力チャンバ及び第２の圧力チャンバと流体連通したオリフィスを有している。
【００２１】
第３の実施形態において、トルクコンバータは冷却流体を有しており、クラッチは摩擦材料を有しており、トルクコンバータのためのロックアップモードの間、冷却流体は、オリフィス及び第２の圧力チャンバを介して摩擦材料を通って提供圧力チャンバから流れるように配置されている。第４の実施形態において、第２の圧力チャンバは、トルクコンバータのためのトルクコンバータモード及びロックアップモードの間の圧力解放である。第５の実施形態において、第１の圧力チャンバは、トルクコンバータのためのアイドル切断モードの間の圧力解放である。第６の実施形態において、トルクコンバータはポンプクラッチを有しており、第１の圧力チャンバは、ポンプクラッチのための提供圧力チャンバを有しており、トルクコンバータのためのロックアップモードにおいて、弾性的な流れ制御エレメントは、提供圧力チャンバへの流体連通を可能にするように配置されている。
【００２２】
第７の実施形態において、トルクコンバータはポンプクラッチを有しており、第１の圧力チャンバは、ポンプクラッチのための提供圧力チャンバを有しており、第１の圧力チャンバ内の圧力は、トルクコンバータのためのロックアップ及びトルクコンバータモードにおいてポンプクラッチをつなぐように配置されている。第８の実施形態において、トルクコンバータは、第２の圧力チャンバとポンプクラッチとを有しており、第１の圧力チャンバは、ポンプクラッチのための提供圧力チャンバを有しており、トルクコンバータのためのアイドル切断モードの間、第２の圧力チャンバ内の圧力は、トルクコンバータクラッチとポンプクラッチとを切断するように増大されるように配置されている。第９の実施形態において、トルクコンバータは、提供圧力チャンバ及び第１の圧力チャンバに冷却流体を提供するように配置された第１の圧力チャネルを有するか、又はトルクコンバータは、第２の圧力チャンバに冷却流体を提供するように配置された第２の圧力チャネルを有している。
【００２３】
本発明は、広くは、トルクコンバータクラッチのための提供圧力チャンバと、弾性的な流れ制御エレメントとを有する多機能トルクコンバータをも含む。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、弾性的な流れ制御エレメントは、提供圧力チャンバへの流体流れを遮断するように配置されており、トルクコンバータのためのロックアップモードにおいて、弾性的な流れ制御エレメントは、提供圧力チャンバへの流体流れを可能にするように配置されている。１つの実施形態において、トルクコンバータは、トルクコンバータクラッチピストンプレートを有しており、提供圧力チャンバへの流体流れは、トルクコンバータクラッチピストンプレートを軸方向に変位させるように配置されている。別の実施形態において、トルクコンバータは、トルクコンバータクラッチを有しており、トルクコンバータクラッチピストンプレートの軸方向変位は、トルクコンバータクラッチを係合させる。
【００２４】
本発明は、さらに、広くは、ポンプクラッチのための提供圧力チャンバとトルクコンバータのための提供圧力チャンバとを有する第１の流体回路が設けられており、トルクコンバータのための個々の提供圧力チャンバとポンプクラッチとを少なくとも部分的に仕切っている第２の流体回路が設けられており、トルクコンバータクラッチのための提供圧力チャンバへの流れを制御するために配置された弾性的な流れ制御エレメントが設けられた、多機能トルクコンバータをも含む。１つの実施形態において、第２の流体回路における圧力が第１の流体回路における圧力よりも大きい場合にポンプクラッチが解離される。別の実施形態において、第２の流体回路における圧力が第１の流体回路における圧力よりも大きい場合にトルクコンバータクラッチが解離される。
【００２５】
本発明は、広くは、環状空間を有する第１の圧力チャンバと、第２の圧力チャンバと、トルクコンバータのためのロックアップモードの間、第及び第２の圧力チャンバの間の開口を制御するために軸方向に変位可能な弾性的な流れ制御エレメントとを有する、トルクコンバータをも含む。第１の実施形態において、弾性的な流れ制御エレメントは、トルクコンバータのためのトルクコンバータモードの間、開口を遮断する。第２の実施形態において、トルクコンバータは、第１及び第２の圧力チャンバから独立した切断チャンバを有する。第３の実施形態において、トルクコンバータのためのアイドル切断モードの間、流体圧力が、第１及び第２の圧力チャンバよりも、切断チャンバにおいて大きい。
【００２６】
第４の実施形態において、トルクコンバータは、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ピストンプレートと、ポンプクラッチとを有しており、トルクコンバータクラッチは、トルクコンバータクラッチピストンプレートに回転方向で結合された摩擦プレートを有する。第５の実施形態において、切断チャンバにおける流体圧力が第１及び第２の圧力チャンバにおける流体圧力よりも大きい場合、トルクコンバータクラッチ及びポンプクラッチは、切断位置へ押し付けられる。第６の実施形態において、第２の圧力チャンバ内の流体圧力が増大されると、流体圧力は、トルクコンバータクラッチピストンプレートを第１の流体圧力チャンバに向かって軸方向に押し付け、トルクコンバータクラッチをつなぐ。第７の実施形態において、トルクコンバータクラッチはポンプクラッチに固定されている。
【００２７】
本発明は、広くは、第１のチャンバを加圧するためにチャネルに流体を流れさせ、ポンプクラッチをつなぐために第１の圧力を提供し、第２の流体圧力を提供し、第２の流体圧力によって弾性的な流れ制御エレメントを軸方向に変位させ、第２の圧力によってトルクコンバータクラッチピストンプレートを軸方向に変位させるステップを含む、トルクコンバータを制御する方法をも含む。
【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。
【発明を実施するための最良の形態】
【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。
【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。
【００３２】
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。
【００３３】
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）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"という形容詞は、個々の平面に対して平行な方向にも関する。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。
【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。
【００３６】
図８は、本発明の多機能トルクコンバータ１００の断面図である。トルクコンバータ１００は、弾性的な流れ制御エレメント１０２と、トルクコンバータクラッチ１０６に回転方向で結合されたポンプクラッチ１０４と、カバー１１０に回転方向で結合されたダンパ１０８と、ポンプ１１２とを有する。ポンプクラッチは、圧力チャンバ１１４の一部を形成している。チャンバ１１４の一部を形成するとは、ポンプクラッチ１０４が圧力チャンバのための境界の少なくとも一部を形成していることを意味する。つまり、ポンプクラッチは、チャンバの外部の一部を形成している。弾性的な流れ制御エレメント１０２も、圧力チャンバ１１４のための境界の少なくとも一部を形成している。
【００３７】
チャンバ１１６内の圧力がチャンバ１２２内の圧力よりも大きい場合にトルクコンバータクラッチピストンプレート１１８を矢印１２０の方向に軸方向に変位させるように、提供チャンバ１１６が操作的に配置されている。チャンバ１１４内の圧力が、弾性的な流れ制御エレメント１０２の力を克服した場合、チャンバ１１６は、流れキー１２４を介してチャンバ１１４から流体流れを受け取る。弾性的な流れ制御エレメントは、プランジャ１２６と、ばね１２８と、シール１３０とを有する。ばね１２８は、コイルばね、波形座金、皿ばね、又は技術分野において知られたあらゆるその他のばねであることができる。流体が流れキー１２４を介して引き渡されるために、プランジャ１２６は矢印１３２の方向に軸方向に変位させられなければならない。プランジャ１２６が流れキー１２４を超えて変位させられると、チャンバ１１４からの流体は、流れキー１２４を通ってチャンバ１１６内へ流れる。
【００３８】
提供チャンバ１１６は、少なくとも部分的にトルクコンバータクラッチピストンプレート１１８と、シール１３４と、カバー１１０とによって形成されている。提供チャンバ１１６内の圧力がチャンバ１２２内の圧力よりも大きい場合、チャンバ１１６内の流体圧力は、トルクコンバータクラッチピストンプレート１１８を軸方向に変位させ、これにより、トルクコンバータクラッチ１０６を係合させる。チャンバ１１４内の流体圧力が、弾性的な流れ制御エレメント１０２の力を克服すると、チャンバの間の流体連通によりチャンバ１１４と１１６との間で圧力が平衡される。流体圧力がチャンバ１１４及び１１６に提供されると、チャンバ１２２は圧力解放として作用する。逆に、流体圧力がチャンバ１２２に提供されると、チャンバ１１４は圧力解放として作用する。
【００３９】
チャンバ１１４は、少なくとも部分的にポンプ１１２と、ポンプクラッチ１０４と、ポンプクラッチピストンプレート１３６と、タービンハブ１３８と、プランジャ１２６とによって形成されている。ポンプクラッチ１０４は、ピストンプレート１３６と、支持プレート１４０と、摩擦材料１４２とを有する。支持プレート１４０は、溶接１４６、リベット、又はあらゆるその他の結合手段であることができる技術分野において知られたあらゆる結合手段によってポンプシェル１４５に結合されている。支持プレート１４０は、チャンバ１１４における移動によって生ぜしめられるピストンプレート１３６の提供力に対抗するように操作的に配置されている。摩擦材料１４２は、ピストンプレート１３６の部分と支持プレート１４０との間に操作的に配置されている。ポンプクラッチ１０４は、チャンバ１１４内の圧力がチャンバ１２２内の圧力よりも大きい場合につながり、チャンバ１２２内の圧力がチャンバ１４４よりも大きい場合に切断されるように作用的に配置されている。幾つかの態様において、チャンバ１１４は、少なくとも部分的にタービンによって形成されたポンプクラッチ１０４のための提供圧力チャンバをも有する。
【００４０】
ピストンプレート１３６は、シールを用いてタービンハブ１３８にシールされておりかつ、結合手段１４４を介してクラッチ１０６に回転方向で結合されておりかつ、タービンハブ１３８に回転方向で結合されていることができる。回転方向での結合は、スプライン結合であることができる。回転方向で結合又は固定されているとは、２つの構成要素が一緒に回転する、すなわち２つの構成要素が回転に関して固定されているようにピストンプレートとクラッチ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つの構成部材は、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。
【００４１】
ピストンプレート１３６は、ダンパ１０８及びカバー１１０に結合された結合手段１４４を介してクラッチ１０６に回転方向で結合されているので、ピストンプレート１３６は、エンジン速度で回転するように作用的に配置されている。ポンプクラッチ１０４がつながれている場合、すなわちチャンバ１１４内の流体圧力がチャンバ１２２内の流体圧力よりも大きい場合、エンジン回転はポンプクラッチを介してポンプ１２に伝達される。ポンプ１１２がポンプクラッチ１０４を介して回転方向で結合されている場合、ポンプクラッチが流体ダンプニングを介して係合される又はつながれる場合はいつでもエンジン回転が調整される。調整されるとは、ポンプ１１２の回転が、チャンバ１１４内の流体によって抵抗され、これにより、エンジンの"ランアウェイ"を回避する。抵抗されるとは、チャンバ１１４内の流体がポンプ１１２の回転に対抗し、その他のダンプニングエレメントがトルク回路から除去された場合に加速を回避する。"ランアウェイ"とは、対抗する力の除去により予想を超えて増大する加速を意味する。言い換えれば、"ランアウェイ"は、ダンプニング力の除去によりエンジン速度が増大する望ましくない条件である。
【００４２】
トルクコンバータクラッチ１０６は、摩擦プレートと、摩擦プレートの間に配置された摩擦材料とを有する。摩擦プレート１４８Ａ，１４８Ｂ，１４８Ｃは、結合手段１４４に回転方向で結合されておりかつ、摩擦プレート１４８Ａ−Ｃと１５０Ａ−Ｃとの間の摩擦材料を介して摩擦プレート１５０Ａ及び１５０Ｂと摩擦係合するように配置されている。技術分野において知られたあらゆるタイプの摩擦材料が使用されることができる。摩擦材料は、技術分野において知られたあらゆる形式で構成されることもできる。例えば、摩擦材料は別のコンポーネント、例えば摩擦プレート１４８に取り付けられることができるか、又は別のコンポーネント、例えば摩擦プレート１４８Ａ，１４８Ｂ，１４８Ｃ等のその他のコンポーネントの間に配置される別個のエレメントであることができる。作動中、クラッチ１０６の圧縮は摩擦プレート１４８及び１５０を摩擦により係合させ、これにより、結合手段１４４とトルクコンバータクラッチピストンプレート１１８とを回転方向で係合させる。チャンバ１１４及び１１６の両方における流体圧力がチャンバ１２２内の流体圧力よりも大きい場合、クラッチ１０６はピストンプレート１１８及びピストンプレート１３６によって圧縮される。
【００４３】
ポンプクラッチ１０４は、以下に説明されるようにトルクコンバータのためのトルクコンバータモード及びトルクコンバータクラッチモードの間は係合させられるように操作的に配置されている。トルクコンバータモードにおいて、ポンプクラッチ１０４は、チャンバ１１４と流体連通したチャンバ１２２における流体圧力よりも大きいチャンバ１４４内の流体圧力によって係合させられる。クラッチがつながれている場合、冷却流体は、圧力チャンバ１１４から摩擦材料を通り、例えば摩擦材料（図示せず）における溝を通り、チャンバ１２２へ流れるように配置されている。つまり、トルクコンバータ１００は摩擦材料を通る有利な冷却流れを提供し、環状空間から冷却流れを受け取り続けながら、摩擦材料の性能及び耐久性を高める。幾つかの態様において、ピストンプレート１３６は、チャンバ１１４からチャンバ１２２への冷却流体の流れを可能にするように配置されたオリフィス（図示せず）を有する。例えば、オリフィスは、流れのための寸法的に安定した通路を提供する。幾つかの態様において、ピストンプレート１１８は、チャンバ１１６からチャンバ１２２への冷却流体の流れを可能にするように配置されたオリフィス１１９をも有する。
【００４４】
チャンバ１１４及び１１６がチャネル１５４を介して流体を受け取りながら、チャンバ１２２はチャネル１５２を介して流体を受け取る。つまり、弾性的な流れ制御エレメント１０２を使用することによって、チャネル１５４は２つのパスチャネルとして作用し、１つのチャネルだけで２つのチャンバに流体圧力を提供する。有利には、この配列は、２つの入力チャネルのみを備えた３つのチャンバの作動を許容する。作動中、流体がチャネル１５２を介して方向付けられる場合、チャネル１５４は、放圧チャネルとして作用し、これにより、流体は、チャネル１５２内の圧力を減じる手段としてチャネル１５４へ逸らされることができる。同じ形式において、チャネル１５２は、上述のようにチャネル１５４における圧力を減じる手段として作用する。
【００４５】
図９は、トルクコンバータのためのトルクコンバータモードの間の、トルクコンバータ１００の部分的な断面図である。トルクコンバータモードの間、流体圧力はチャネル１５４を介してチャンバ１１４に導入され、これにより、チャンバ１１４内の圧力は、チャンバ１２２及びチャンバ１１６内の圧力よりも大きい。トルクコンバータモードにおいて、チャンバ１１４内の流体圧力は、弾性的な流れ制御エレメント１０２の力を克服するための十分な力を生ぜしめず、したがって、チャンバ１１６は、トルクコンバータのためのトルクコンバータモードの間に存在する流体圧力を有しておらず、チャンバ１１４はチャンバ１１６と流体連通していない。
【００４６】
ピストンプレート１３６は、チャンバ１１４内の流体によって矢印１３２の方向に軸方向に強制される。ピストンプレート１３６の軸方向の移動は、ポンプクラッチ１０４を係合させ、ポンプ１１２とピストンプレート１３６とを回転方向で結合させる。ピストンプレート１３６はカバー１１０に回転方向で結合されているので、ポンプ１１２は、トルクコンバータモードの間はエンジン速度で回転し、トルクを増大させるように配置されている。ピストンプレート１３６はクラッチ１０６に向かって軸方向に移動するが、ピストンプレート１３６の軸方向の行程はトルクコンバータクラッチを圧縮するのに十分に大きくはないので、クラッチ１０６は係合しない。
【００４７】
図１０は、トルクコンバータのためのロックアップモードの間の、トルクコンバータ１００の部分的な断面図である。トルクコンバータモードの間のように、ロックアップモードの間、流体圧力はチャネル１５４を介してチャンバ１１４に導入され、これにより、チャンバ１１４内の圧力は、チャンバ１２２及びチャンバ１１６内の圧力よりも大きい。しかしながら、チャンバ１１４内の流体圧力は増大され、これにより、弾性的な流れ制御エレメント１０２は矢印１３２の方向にキーホール１２４を越えて軸方向に移動させられ、これにより、チャンバ１１４及び１１６を流体連通するように配置する。この配列において、流体は、チャンバ１１４からチャンバ１１６へ受け渡され、弾性的な流れ制御エレメント１０２が、変位した状態にとどまりながら、２つのチャンバの間で平衡させられる。上述のようなトルクコンバータモードと同様に、チャンバ１１４内の圧力は依然としてチャンバ１２２内の圧力よりも大きいのでロックアップモードの間はポンプクラッチ１０４は係合させられたままである。トルクコンバータモードとロックアップモードとの移行の間はポンプクラッチ１０４は係合させられたままであるので、エンジン（図示せず）は、ポンプ１１２によるダンプニングによって調整され続け、これにより、上述のような"ランアウェイ"を回避する。
【００４８】
ロックアップモードにおいて、ピストン１１８は、矢印１２０の方向に軸方向に変位させられ、トルクコンバータクラッチ１０６を圧縮し、これにより、カバー１１０とタービンハブ１３８とを回転方向で結合する。カバー１１０とタービンハブ１３８との回転方向での結合は、最小限のエネルギが損失される、仮想一対一結合を生ぜしめる。ロックアップモードにおいて、トルクコンバータクラッチ１０６及びポンプクラッチ１０４が係合したままであり、したがって、ダンパと、クラッチと、タービンと、タービンハブと、ポンプとは全てアセンブリとして回転する。
【００４９】
ロックアップモードからトルクコンバータモード変更するために、チャネル１５４における流体が減じられ、これにより、弾性的な流れ制御エレメント１０２はチャンバ１１４内の圧力を克服し、チャンバ１１４からチャンバ１１６をシールする。この配列において、チャンバ１１６はもはや流体圧力を受け取らず、ピストンプレート１１８はカバー１１０に向かって軸方向に押し付けられる。しかしながら、依然としてチャンバ１１４に流体圧力が存在するので、ロックアップモードからトルクコンバータモードへの移行時にはポンプクラッチ１０４は係合したままである。
【００５０】
図１１は、トルクコンバータのためのアイドル切断モードの間の、トルクコンバータ１００の部分的な断面図である。アイドル切断モードの間、流体はチャネル１５２を介してチャンバ１２２に導入され、これにより、チャンバ１２２内の圧力は、チャンバ１１４及びチャンバ１１６内の圧力よりも大きい。チャンバ１２２内の圧力はチャンバ１４４内の圧力よりも大きいので、ポンプクラッチ１０４は切断させられるか、又は言い換えれば、ピストンプレート１３６はポンプ１１２の方向に強制される。ポンプクラッチ１０４が切断されている場合、ピストンプレート１３６は自由に回転するので、ポンプ１１２はもはやカバー１１０と一緒にエンジン速度で回転せず、トルクは支持プレート１４０及びポンプ１２０へ伝達されない。幾つかの態様において、チャンバ１２２は、少なくとも部分的にタービンハブ１３８及びシール１３４及び１５６によってシールされている。好適な実施形態において、チャンバ１１４内の圧力は一定のままであり、ポンプクラッチ１０４を切断するために、チャンバ１２２内の圧力は増大される。有利には、この配列は、圧力が形成されることができるよりも迅速に圧力が減じられることができるので、ポンプクラッチのより迅速な係合を許容する。
【００５１】
さらに、チャンバ１２２内の圧力がチャンバ１１６におけるよりも大きいので、ピストンプレート１１８はトルクコンバータクラッチ１０６を係合させない。クラッチ１０６が解離、若しくは切断されているので、タービンハブ１３８は自由に回転させられる。上述のように、クラッチ１０４及び１０６は両方とも解離させられているので、カバー１１０及び外側ポンプシェル１４７は、トルクコンバータコンポーネントからの制限なく、エンジン速度で自由に回転する。有利には、この配列は、エンジン（図示せず）をより迅速に回転及び加速させ、これにより、アイドル又は減速時にエンジンを停止させ、動力が再び必要な場合に迅速に再始動させることができる。
【００５２】
以下の説明は図８から図１１までを参照すべきである。本発明は、さらに、トルクコンバータを操作する方法も含む。方法は、分かり易くするためにステップのシーケンスとして説明されているが、明らかに述べられない限り、オーダが推論されるべきではない。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、第１のステップは、トランスミッションポンプ（図示せず）によってチャネル１５４を介してチャンバ１１４に流体を導入し、ポンプクラッチ１０４を係合させるためにピストンプレート１３６を軸方向に変位させる。
【００５３】
トルクコンバータのためのロックアップモードにおいて、第１のステップは、トランスミッションポンプ（図示せず）によってチャネル１５４を介してチャンバ１１４に流体を導入し、ポンプクラッチ１０４を係合させるためにピストンプレート１３６を軸方向に変位させる。第２のステップは、チャンバ１１４及び１１６の間の流体平衡を可能にするために弾性的な流れ制御エレメント１０２を矢印１３２の方向に軸方向に変位させるために、ポンプクラッチが係合させられると、チャンバ１１４内の流体圧力を増大させる。第３のステップは、トルクコンバータクラッチ１０６を係合させるためにチャンバ１１６内の流体圧力とともにピストンプレート１３６を矢印１２０の方向に軸方向に変位させる。第４のステップは、ピストンプレートの軸方向変位によりクラッチ１０６を圧縮し、カバー１１０からダンパ１０８へのトルクの伝達を可能にする。第５のステップは、ピストンプレート１１０を介してダンパ１０８からタービンハブ１３８へトルクを伝達する。
【００５４】
トルクコンバータのためのアイドル切断モードにおいて、第１のステップは、トランスミッションポンプ（図示せず）によってチャネル１５２を介してチャンバに流体を導入し、ピストンプレート１３６を矢印１２０の方向に軸方向に変位させ、ピストンプレート１１８を矢印１３２の方向に軸方向に変位させる。ピストンプレート１２０及び１３２の個々の変位は、ポンプクラッチ及びトルクコンバータクラッチを解離、若しくは切断する。両方のクラッチが切断されているので、トルクはトルクコンバータを通じて伝達されない。
【００５５】
本発明のトルクコンバータは、図示されたコンポーネントのタイプ、寸法、数又は構成に限定されず、コンポーネントのその他のタイプ、寸法、数又は構成が、請求項に記載された発明の精神及び範囲に含まれている。例えば、本発明のトルクコンバータは、示された構成を備えたトルクコンバータクラッチ又はダンパの使用に限定されず、トルクコンバータクラッチ又はダンパのための、その他のタイプのコンポーネント及びコンポーネントのその他の数、寸法及び構成が、請求された発明の精神及び範囲に含まれる。
【００５６】
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】
【００５７】
【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】ポンプクラッチを備えた本発明によるトルクコンバータの部分的な断面図である。
【図９】トルクコンバータのためのトルクコンバータモードの間の、図８に示されたトルクコンバータの部分的な断面図である。
【図１０】トルクコンバータのためのロックアップモードの間の、図８に示されたトルクコンバータの部分的な断面図である。
【図１１】トルクコンバータのためのアイドル切断モードの間の、図８に示されたトルクコンバータの部分的な断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００ トルクコンバータ、 １０２ 流れ制御エレメント、 １０４ ポンプクラッチ、 １０６ トルクコンバータクラッチ、 １０８ ダンパ、 １１０ カバー、 １１２ ポンプ、 １１４ チャンバ、 １１６ チャンバ、 １１８ トルクコンバータクラッチピストンプレート、 １２２ チャンバ、 １２４ 流れキー、 １２６ プランジャ、 １２８ ばね、 １３０ シール、 １３６ ポンプクラッチピストンプレート、 １３８ タービンハブ、 １４０ 支持プレート、 １４２ 摩擦材料、 １４４ 結合手段、 １４５ ポンプシェル、 １４６ 溶接、 １４７ 外側ポンプシェル、 １４８，１５０ 摩擦プレート、 １５２，１５４ チャネル
【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、２００７年７月１１日に出願された米国特許仮出願第６０／９５９１１３号明細書の利益を請求する。
【０００２】
発明の分野
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、３パスシステムとして機能する中実のトランスミッション入力シャフトを使用する２パスシステムを備えた多機能トルクコンバータに関する。
【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、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。
【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。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。タービン羽根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（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、ステータ羽根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。
【０００８】
羽根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、概して、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。
【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】
トルクコンバータのためのロックアップモードにおいて、タービンハブ１９に提供されるトルクはほとんど又は全くない。同時に、カバープレート１６はダンパを介してエンジントルクを受け取っている。すなわち、プレートとハブとの間のスプライン結合において、カバープレート１６とタービンハブとの間の断続的な接触が存在し、望ましくない振動及び騒音を生じる。換言すれば、カバープレートは、エンジントルクの変動によりスプライン結合においてタービンハブに対して衝突し、上述の振動及び騒音を生じる。２００６年６月２８日に出願された、共同で所有された米国特許仮出願第６０／８１６９３２号明細書は、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中の上述の振動及び騒音を回避するための手段を開示している。しかしながら、トルクコンバータモードにおける作動中のトルクコンバータクラッチにおける引きずりをさらに低減することが望ましい。
【００１５】
従来の３パストランスミッションシステムは、第３のパスのための中空のトランスミッション入力シャフトを必要とする。２パスシステムにおいて、ポンプクラッチが解離されかつタービンクラッチが係合しない場合にエンジン"フレア"を有することが可能であり、これは、エンジンが"ランアウェイ"する若しくは制限なく自由に回転することを意味する。別のシステムは、トルクコンバータクラッチが適用する場合にポンプクラッチが係合されたままであることを許容するが、中空の入力シャフト及び３パスシステムを必要とし続けている。
【００１６】
車両がアイドリングしているときにエンジンから多機能トルクコンバータにおけるポンプを切断するためにデュアルマス構成及びポンプクラッチを使用することが知られている。あいにく、様々な作動モード及び車両作動条件におけるこのようなトルクコンバータの性能は、一貫していない。
【００１７】
したがって、タービンクラッチを係合させながらポンプクラッチ係合を維持することができる２パスシステムを備えたトルクコンバータを提供することは長い間必要とされている。さらに、中実の入力シャフトを維持しながらエンジンの"ランアウェイ"を減じるトランスミッションシステムを提供することは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】
【００１８】
本発明の全体的な目的は、３パス流体回路の機能を提供する２パス流体回路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。
【００１９】
"ランアウェイ"を回避するためにタービンクラッチが係合させられながらポンプクラッチが係合させられたままである多機能トルクコンバータを提供することも本発明の全体的な目的である。
【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、トルクコンバータクラッチのための提供圧力チャンバと、環状空間を有する第１の圧力チャンバと、提供チャンバ及び第１の圧力チャンバと流体連通しておりかつ提供圧力チャンバへの流体を制御するために配置された弾性的な流れ制御エレメントとを有する多機能トルクコンバータを含む。第１の実施形態において、弾性的な流れ制御エレメントは、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提供圧力チャンバへの流体を遮断するように配置されている。第１の実施形態において、トルクコンバータは第２の圧力チャンバを有しており、クラッチは、少なくとも部分的に提供圧力チャンバと第２の圧力チャンバとを仕切ったピストンプレートを有しており、ピストンプレートは、提供圧力チャンバ及び第２の圧力チャンバと流体連通したオリフィスを有している。
【００２１】
第３の実施形態において、トルクコンバータは冷却流体を有しており、クラッチは摩擦材料を有しており、トルクコンバータのためのロックアップモードの間、冷却流体は、オリフィス及び第２の圧力チャンバを介して摩擦材料を通って提供圧力チャンバから流れるように配置されている。第４の実施形態において、第２の圧力チャンバは、トルクコンバータのためのトルクコンバータモード及びロックアップモードの間の圧力解放である。第５の実施形態において、第１の圧力チャンバは、トルクコンバータのためのアイドル切断モードの間の圧力解放である。第６の実施形態において、トルクコンバータはポンプクラッチを有しており、第１の圧力チャンバは、ポンプクラッチのための提供圧力チャンバを有しており、トルクコンバータのためのロックアップモードにおいて、弾性的な流れ制御エレメントは、提供圧力チャンバへの流体連通を可能にするように配置されている。
【００２２】
第７の実施形態において、トルクコンバータはポンプクラッチを有しており、第１の圧力チャンバは、ポンプクラッチのための提供圧力チャンバを有しており、第１の圧力チャンバ内の圧力は、トルクコンバータのためのロックアップ及びトルクコンバータモードにおいてポンプクラッチをつなぐように配置されている。第８の実施形態において、トルクコンバータは、第２の圧力チャンバとポンプクラッチとを有しており、第１の圧力チャンバは、ポンプクラッチのための提供圧力チャンバを有しており、トルクコンバータのためのアイドル切断モードの間、第２の圧力チャンバ内の圧力は、トルクコンバータクラッチとポンプクラッチとを切断するように増大されるように配置されている。第９の実施形態において、トルクコンバータは、提供圧力チャンバ及び第１の圧力チャンバに冷却流体を提供するように配置された第１の圧力チャネルを有するか、又はトルクコンバータは、第２の圧力チャンバに冷却流体を提供するように配置された第２の圧力チャネルを有している。
【００２３】
本発明は、広くは、トルクコンバータクラッチのための提供圧力チャンバと、弾性的な流れ制御エレメントとを有する多機能トルクコンバータをも含む。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、弾性的な流れ制御エレメントは、提供圧力チャンバへの流体流れを遮断するように配置されており、トルクコンバータのためのロックアップモードにおいて、弾性的な流れ制御エレメントは、提供圧力チャンバへの流体流れを可能にするように配置されている。１つの実施形態において、トルクコンバータは、トルクコンバータクラッチピストンプレートを有しており、提供圧力チャンバへの流体流れは、トルクコンバータクラッチピストンプレートを軸方向に変位させるように配置されている。別の実施形態において、トルクコンバータは、トルクコンバータクラッチを有しており、トルクコンバータクラッチピストンプレートの軸方向変位は、トルクコンバータクラッチを係合させる。
【００２４】
本発明は、さらに、広くは、ポンプクラッチのための提供圧力チャンバとトルクコンバータのための提供圧力チャンバとを有する第１の流体回路が設けられており、トルクコンバータのための個々の提供圧力チャンバとポンプクラッチとを少なくとも部分的に仕切っている第２の流体回路が設けられており、トルクコンバータクラッチのための提供圧力チャンバへの流れを制御するために配置された弾性的な流れ制御エレメントが設けられた、多機能トルクコンバータをも含む。１つの実施形態において、第２の流体回路における圧力が第１の流体回路における圧力よりも大きい場合にポンプクラッチが解離される。別の実施形態において、第２の流体回路における圧力が第１の流体回路における圧力よりも大きい場合にトルクコンバータクラッチが解離される。
【００２５】
本発明は、広くは、環状空間を有する第１の圧力チャンバと、第２の圧力チャンバと、トルクコンバータのためのロックアップモードの間、第及び第２の圧力チャンバの間の開口を制御するために軸方向に変位可能な弾性的な流れ制御エレメントとを有する、トルクコンバータをも含む。第１の実施形態において、弾性的な流れ制御エレメントは、トルクコンバータのためのトルクコンバータモードの間、開口を遮断する。第２の実施形態において、トルクコンバータは、第１及び第２の圧力チャンバから独立した切断チャンバを有する。第３の実施形態において、トルクコンバータのためのアイドル切断モードの間、流体圧力が、第１及び第２の圧力チャンバよりも、切断チャンバにおいて大きい。
【００２６】
第４の実施形態において、トルクコンバータは、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ピストンプレートと、ポンプクラッチとを有しており、トルクコンバータクラッチは、トルクコンバータクラッチピストンプレートに回転方向で結合された摩擦プレートを有する。第５の実施形態において、切断チャンバにおける流体圧力が第１及び第２の圧力チャンバにおける流体圧力よりも大きい場合、トルクコンバータクラッチ及びポンプクラッチは、切断位置へ押し付けられる。第６の実施形態において、第２の圧力チャンバ内の流体圧力が増大されると、流体圧力は、トルクコンバータクラッチピストンプレートを第１の流体圧力チャンバに向かって軸方向に押し付け、トルクコンバータクラッチをつなぐ。第７の実施形態において、トルクコンバータクラッチはポンプクラッチに固定されている。
【００２７】
本発明は、広くは、第１のチャンバを加圧するためにチャネルに流体を流れさせ、ポンプクラッチをつなぐために第１の圧力を提供し、第２の流体圧力を提供し、第２の流体圧力によって弾性的な流れ制御エレメントを軸方向に変位させ、第２の圧力によってトルクコンバータクラッチピストンプレートを軸方向に変位させるステップを含む、トルクコンバータを制御する方法をも含む。
【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。
【発明を実施するための最良の形態】
【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。
【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。
【００３２】
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。
【００３３】
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）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"という形容詞は、個々の平面に対して平行な方向にも関する。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。
【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。
【００３６】
図８は、本発明の多機能トルクコンバータ１００の断面図である。トルクコンバータ１００は、弾性的な流れ制御エレメント１０２と、トルクコンバータクラッチ１０６に回転方向で結合されたポンプクラッチ１０４と、カバー１１０に回転方向で結合されたダンパ１０８と、ポンプ１１２とを有する。ポンプクラッチは、圧力チャンバ１１４の一部を形成している。チャンバ１１４の一部を形成するとは、ポンプクラッチ１０４が圧力チャンバのための境界の少なくとも一部を形成していることを意味する。つまり、ポンプクラッチは、チャンバの外部の一部を形成している。弾性的な流れ制御エレメント１０２も、圧力チャンバ１１４のための境界の少なくとも一部を形成している。
【００３７】
チャンバ１１６内の圧力がチャンバ１２２内の圧力よりも大きい場合にトルクコンバータクラッチピストンプレート１１８を矢印１２０の方向に軸方向に変位させるように、提供チャンバ１１６が操作的に配置されている。チャンバ１１４内の圧力が、弾性的な流れ制御エレメント１０２の力を克服した場合、チャンバ１１６は、流れキー１２４を介してチャンバ１１４から流体流れを受け取る。弾性的な流れ制御エレメントは、プランジャ１２６と、ばね１２８と、シール１３０とを有する。ばね１２８は、コイルばね、波形座金、皿ばね、又は技術分野において知られたあらゆるその他のばねであることができる。流体が流れキー１２４を介して引き渡されるために、プランジャ１２６は矢印１３２の方向に軸方向に変位させられなければならない。プランジャ１２６が流れキー１２４を超えて変位させられると、チャンバ１１４からの流体は、流れキー１２４を通ってチャンバ１１６内へ流れる。
【００３８】
提供チャンバ１１６は、少なくとも部分的にトルクコンバータクラッチピストンプレート１１８と、シール１３４と、カバー１１０とによって形成されている。提供チャンバ１１６内の圧力がチャンバ１２２内の圧力よりも大きい場合、チャンバ１１６内の流体圧力は、トルクコンバータクラッチピストンプレート１１８を軸方向に変位させ、これにより、トルクコンバータクラッチ１０６を係合させる。チャンバ１１４内の流体圧力が、弾性的な流れ制御エレメント１０２の力を克服すると、チャンバの間の流体連通によりチャンバ１１４と１１６との間で圧力が平衡される。流体圧力がチャンバ１１４及び１１６に提供されると、チャンバ１２２は圧力解放として作用する。逆に、流体圧力がチャンバ１２２に提供されると、チャンバ１１４は圧力解放として作用する。
【００３９】
チャンバ１１４は、少なくとも部分的にポンプ１１２と、ポンプクラッチ１０４と、ポンプクラッチピストンプレート１３６と、タービンハブ１３８と、プランジャ１２６とによって形成されている。ポンプクラッチ１０４は、ピストンプレート１３６と、支持プレート１４０と、摩擦材料１４２とを有する。支持プレート１４０は、溶接１４６、リベット、又はあらゆるその他の結合手段であることができる技術分野において知られたあらゆる結合手段によってポンプシェル１４５に結合されている。支持プレート１４０は、チャンバ１１４における移動によって生ぜしめられるピストンプレート１３６の提供力に対抗するように操作的に配置されている。摩擦材料１４２は、ピストンプレート１３６の部分と支持プレート１４０との間に操作的に配置されている。ポンプクラッチ１０４は、チャンバ１１４内の圧力がチャンバ１２２内の圧力よりも大きい場合につながり、チャンバ１２２内の圧力がチャンバ１４４よりも大きい場合に切断されるように作用的に配置されている。幾つかの態様において、チャンバ１１４は、少なくとも部分的にタービンによって形成されたポンプクラッチ１０４のための提供圧力チャンバをも有する。
【００４０】
ピストンプレート１３６は、シールを用いてタービンハブ１３８にシールされておりかつ、結合手段１４４を介してクラッチ１０６に回転方向で結合されておりかつ、タービンハブ１３８に回転方向で結合されていることができる。回転方向での結合は、スプライン結合であることができる。回転方向で結合又は固定されているとは、２つの構成要素が一緒に回転する、すなわち２つの構成要素が回転に関して固定されているようにピストンプレートとクラッチ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つの構成部材は、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。
【００４１】
ピストンプレート１３６は、ダンパ１０８及びカバー１１０に結合された結合手段１４４を介してクラッチ１０６に回転方向で結合されているので、ピストンプレート１３６は、エンジン速度で回転するように作用的に配置されている。ポンプクラッチ１０４がつながれている場合、すなわちチャンバ１１４内の流体圧力がチャンバ１２２内の流体圧力よりも大きい場合、エンジン回転はポンプクラッチを介してポンプ１２に伝達される。ポンプ１１２がポンプクラッチ１０４を介して回転方向で結合されている場合、ポンプクラッチが流体ダンプニングを介して係合される又はつながれる場合はいつでもエンジン回転が調整される。調整されるとは、ポンプ１１２の回転が、チャンバ１１４内の流体によって抵抗され、これにより、エンジンの"ランアウェイ"を回避する。抵抗されるとは、チャンバ１１４内の流体がポンプ１１２の回転に対抗し、その他のダンプニングエレメントがトルク回路から除去された場合に加速を回避する。"ランアウェイ"とは、対抗する力の除去により予想を超えて増大する加速を意味する。言い換えれば、"ランアウェイ"は、ダンプニング力の除去によりエンジン速度が増大する望ましくない条件である。
【００４２】
トルクコンバータクラッチ１０６は、摩擦プレートと、摩擦プレートの間に配置された摩擦材料とを有する。摩擦プレート１４８Ａ，１４８Ｂ，１４８Ｃは、結合手段１４４に回転方向で結合されておりかつ、摩擦プレート１４８Ａ−Ｃと１５０Ａ−Ｃとの間の摩擦材料を介して摩擦プレート１５０Ａ及び１５０Ｂと摩擦係合するように配置されている。技術分野において知られたあらゆるタイプの摩擦材料が使用されることができる。摩擦材料は、技術分野において知られたあらゆる形式で構成されることもできる。例えば、摩擦材料は別のコンポーネント、例えば摩擦プレート１４８に取り付けられることができるか、又は別のコンポーネント、例えば摩擦プレート１４８Ａ，１４８Ｂ，１４８Ｃ等のその他のコンポーネントの間に配置される別個のエレメントであることができる。作動中、クラッチ１０６の圧縮は摩擦プレート１４８及び１５０を摩擦により係合させ、これにより、結合手段１４４とトルクコンバータクラッチピストンプレート１１８とを回転方向で係合させる。チャンバ１１４及び１１６の両方における流体圧力がチャンバ１２２内の流体圧力よりも大きい場合、クラッチ１０６はピストンプレート１１８及びピストンプレート１３６によって圧縮される。
【００４３】
ポンプクラッチ１０４は、以下に説明されるようにトルクコンバータのためのトルクコンバータモード及びトルクコンバータクラッチモードの間は係合させられるように操作的に配置されている。トルクコンバータモードにおいて、ポンプクラッチ１０４は、チャンバ１１４と流体連通したチャンバ１２２における流体圧力よりも大きいチャンバ１４４内の流体圧力によって係合させられる。クラッチがつながれている場合、冷却流体は、圧力チャンバ１１４から摩擦材料を通り、例えば摩擦材料（図示せず）における溝を通り、チャンバ１２２へ流れるように配置されている。つまり、トルクコンバータ１００は摩擦材料を通る有利な冷却流れを提供し、環状空間から冷却流れを受け取り続けながら、摩擦材料の性能及び耐久性を高める。幾つかの態様において、ピストンプレート１３６は、チャンバ１１４からチャンバ１２２への冷却流体の流れを可能にするように配置されたオリフィス（図示せず）を有する。例えば、オリフィスは、流れのための寸法的に安定した通路を提供する。幾つかの態様において、ピストンプレート１１８は、チャンバ１１６からチャンバ１２２への冷却流体の流れを可能にするように配置されたオリフィス１１９をも有する。
【００４４】
チャンバ１１４及び１１６がチャネル１５４を介して流体を受け取りながら、チャンバ１２２はチャネル１５２を介して流体を受け取る。つまり、弾性的な流れ制御エレメント１０２を使用することによって、チャネル１５４は２つのパスチャネルとして作用し、１つのチャネルだけで２つのチャンバに流体圧力を提供する。有利には、この配列は、２つの入力チャネルのみを備えた３つのチャンバの作動を許容する。作動中、流体がチャネル１５２を介して方向付けられる場合、チャネル１５４は、放圧チャネルとして作用し、これにより、流体は、チャネル１５２内の圧力を減じる手段としてチャネル１５４へ逸らされることができる。同じ形式において、チャネル１５２は、上述のようにチャネル１５４における圧力を減じる手段として作用する。
【００４５】
図９は、トルクコンバータのためのトルクコンバータモードの間の、トルクコンバータ１００の部分的な断面図である。トルクコンバータモードの間、流体圧力はチャネル１５４を介してチャンバ１１４に導入され、これにより、チャンバ１１４内の圧力は、チャンバ１２２及びチャンバ１１６内の圧力よりも大きい。トルクコンバータモードにおいて、チャンバ１１４内の流体圧力は、弾性的な流れ制御エレメント１０２の力を克服するための十分な力を生ぜしめず、したがって、チャンバ１１６は、トルクコンバータのためのトルクコンバータモードの間に存在する流体圧力を有しておらず、チャンバ１１４はチャンバ１１６と流体連通していない。
【００４６】
ピストンプレート１３６は、チャンバ１１４内の流体によって矢印１３２の方向に軸方向に強制される。ピストンプレート１３６の軸方向の移動は、ポンプクラッチ１０４を係合させ、ポンプ１１２とピストンプレート１３６とを回転方向で結合させる。ピストンプレート１３６はカバー１１０に回転方向で結合されているので、ポンプ１１２は、トルクコンバータモードの間はエンジン速度で回転し、トルクを増大させるように配置されている。ピストンプレート１３６はクラッチ１０６に向かって軸方向に移動するが、ピストンプレート１３６の軸方向の行程はトルクコンバータクラッチを圧縮するのに十分に大きくはないので、クラッチ１０６は係合しない。
【００４７】
図１０は、トルクコンバータのためのロックアップモードの間の、トルクコンバータ１００の部分的な断面図である。トルクコンバータモードの間のように、ロックアップモードの間、流体圧力はチャネル１５４を介してチャンバ１１４に導入され、これにより、チャンバ１１４内の圧力は、チャンバ１２２及びチャンバ１１６内の圧力よりも大きい。しかしながら、チャンバ１１４内の流体圧力は増大され、これにより、弾性的な流れ制御エレメント１０２は矢印１３２の方向にキーホール１２４を越えて軸方向に移動させられ、これにより、チャンバ１１４及び１１６を流体連通するように配置する。この配列において、流体は、チャンバ１１４からチャンバ１１６へ受け渡され、弾性的な流れ制御エレメント１０２が、変位した状態にとどまりながら、２つのチャンバの間で平衡させられる。上述のようなトルクコンバータモードと同様に、チャンバ１１４内の圧力は依然としてチャンバ１２２内の圧力よりも大きいのでロックアップモードの間はポンプクラッチ１０４は係合させられたままである。トルクコンバータモードとロックアップモードとの移行の間はポンプクラッチ１０４は係合させられたままであるので、エンジン（図示せず）は、ポンプ１１２によるダンプニングによって調整され続け、これにより、上述のような"ランアウェイ"を回避する。
【００４８】
ロックアップモードにおいて、ピストン１１８は、矢印１２０の方向に軸方向に変位させられ、トルクコンバータクラッチ１０６を圧縮し、これにより、カバー１１０とタービンハブ１３８とを回転方向で結合する。カバー１１０とタービンハブ１３８との回転方向での結合は、最小限のエネルギが損失される、仮想一対一結合を生ぜしめる。ロックアップモードにおいて、トルクコンバータクラッチ１０６及びポンプクラッチ１０４が係合したままであり、したがって、ダンパと、クラッチと、タービンと、タービンハブと、ポンプとは全てアセンブリとして回転する。
【００４９】
ロックアップモードからトルクコンバータモード変更するために、チャネル１５４における流体が減じられ、これにより、弾性的な流れ制御エレメント１０２はチャンバ１１４内の圧力を克服し、チャンバ１１４からチャンバ１１６をシールする。この配列において、チャンバ１１６はもはや流体圧力を受け取らず、ピストンプレート１１８はカバー１１０に向かって軸方向に押し付けられる。しかしながら、依然としてチャンバ１１４に流体圧力が存在するので、ロックアップモードからトルクコンバータモードへの移行時にはポンプクラッチ１０４は係合したままである。
【００５０】
図１１は、トルクコンバータのためのアイドル切断モードの間の、トルクコンバータ１００の部分的な断面図である。アイドル切断モードの間、流体はチャネル１５２を介してチャンバ１２２に導入され、これにより、チャンバ１２２内の圧力は、チャンバ１１４及びチャンバ１１６内の圧力よりも大きい。チャンバ１２２内の圧力はチャンバ１４４内の圧力よりも大きいので、ポンプクラッチ１０４は切断させられるか、又は言い換えれば、ピストンプレート１３６はポンプ１１２の方向に強制される。ポンプクラッチ１０４が切断されている場合、ピストンプレート１３６は自由に回転するので、ポンプ１１２はもはやカバー１１０と一緒にエンジン速度で回転せず、トルクは支持プレート１４０及びポンプ１２０へ伝達されない。幾つかの態様において、チャンバ１２２は、少なくとも部分的にタービンハブ１３８及びシール１３４及び１５６によってシールされている。好適な実施形態において、チャンバ１１４内の圧力は一定のままであり、ポンプクラッチ１０４を切断するために、チャンバ１２２内の圧力は増大される。有利には、この配列は、圧力が形成されることができるよりも迅速に圧力が減じられることができるので、ポンプクラッチのより迅速な係合を許容する。
【００５１】
さらに、チャンバ１２２内の圧力がチャンバ１１６におけるよりも大きいので、ピストンプレート１１８はトルクコンバータクラッチ１０６を係合させない。クラッチ１０６が解離、若しくは切断されているので、タービンハブ１３８は自由に回転させられる。上述のように、クラッチ１０４及び１０６は両方とも解離させられているので、カバー１１０及び外側ポンプシェル１４７は、トルクコンバータコンポーネントからの制限なく、エンジン速度で自由に回転する。有利には、この配列は、エンジン（図示せず）をより迅速に回転及び加速させ、これにより、アイドル又は減速時にエンジンを停止させ、動力が再び必要な場合に迅速に再始動させることができる。
【００５２】
以下の説明は図８から図１１までを参照すべきである。本発明は、さらに、トルクコンバータを操作する方法も含む。方法は、分かり易くするためにステップのシーケンスとして説明されているが、明らかに述べられない限り、オーダが推論されるべきではない。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、第１のステップは、トランスミッションポンプ（図示せず）によってチャネル１５４を介してチャンバ１１４に流体を導入し、ポンプクラッチ１０４を係合させるためにピストンプレート１３６を軸方向に変位させる。
【００５３】
トルクコンバータのためのロックアップモードにおいて、第１のステップは、トランスミッションポンプ（図示せず）によってチャネル１５４を介してチャンバ１１４に流体を導入し、ポンプクラッチ１０４を係合させるためにピストンプレート１３６を軸方向に変位させる。第２のステップは、チャンバ１１４及び１１６の間の流体平衡を可能にするために弾性的な流れ制御エレメント１０２を矢印１３２の方向に軸方向に変位させるために、ポンプクラッチが係合させられると、チャンバ１１４内の流体圧力を増大させる。第３のステップは、トルクコンバータクラッチ１０６を係合させるためにチャンバ１１６内の流体圧力とともにピストンプレート１３６を矢印１２０の方向に軸方向に変位させる。第４のステップは、ピストンプレートの軸方向変位によりクラッチ１０６を圧縮し、カバー１１０からダンパ１０８へのトルクの伝達を可能にする。第５のステップは、ピストンプレート１１０を介してダンパ１０８からタービンハブ１３８へトルクを伝達する。
【００５４】
トルクコンバータのためのアイドル切断モードにおいて、第１のステップは、トランスミッションポンプ（図示せず）によってチャネル１５２を介してチャンバに流体を導入し、ピストンプレート１３６を矢印１２０の方向に軸方向に変位させ、ピストンプレート１１８を矢印１３２の方向に軸方向に変位させる。ピストンプレート１２０及び１３２の個々の変位は、ポンプクラッチ及びトルクコンバータクラッチを解離、若しくは切断する。両方のクラッチが切断されているので、トルクはトルクコンバータを通じて伝達されない。
【００５５】
本発明のトルクコンバータは、図示されたコンポーネントのタイプ、寸法、数又は構成に限定されず、コンポーネントのその他のタイプ、寸法、数又は構成が、請求項に記載された発明の精神及び範囲に含まれている。例えば、本発明のトルクコンバータは、示された構成を備えたトルクコンバータクラッチ又はダンパの使用に限定されず、トルクコンバータクラッチ又はダンパのための、その他のタイプのコンポーネント及びコンポーネントのその他の数、寸法及び構成が、請求された発明の精神及び範囲に含まれる。
【００５６】
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】
【００５７】
【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】ポンプクラッチを備えた本発明によるトルクコンバータの部分的な断面図である。
【図９】トルクコンバータのためのトルクコンバータモードの間の、図８に示されたトルクコンバータの部分的な断面図である。
【図１０】トルクコンバータのためのロックアップモードの間の、図８に示されたトルクコンバータの部分的な断面図である。
【図１１】トルクコンバータのためのアイドル切断モードの間の、図８に示されたトルクコンバータの部分的な断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００ トルクコンバータ、 １０２ 流れ制御エレメント、 １０４ ポンプクラッチ、 １０６ トルクコンバータクラッチ、 １０８ ダンパ、 １１０ カバー、 １１２ ポンプ、 １１４ チャンバ、 １１６ チャンバ、 １１８ トルクコンバータクラッチピストンプレート、 １２２ チャンバ、 １２４ 流れキー、 １２６ プランジャ、 １２８ ばね、 １３０ シール、 １３６ ポンプクラッチピストンプレート、 １３８ タービンハブ、 １４０ 支持プレート、 １４２ 摩擦材料、 １４４ 結合手段、 １４５ ポンプシェル、 １４６ 溶接、 １４７ 外側ポンプシェル、 １４８，１５０ 摩擦プレート、 １５２，１５４ チャネル
【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、
トルクコンバータクラッチのための提供圧力チャンバが設けられており、
環状空間を有する第１の圧力チャンバが設けられており、
提供圧力チャンバ及び第１の圧力チャンバと流体連通しておりかつ、第１の圧力チャンバから提供圧力チャンバへの流体の流れを制御するために配置された、弾性的な流れ制御エレメントが設けら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２】
弾性的な流れ制御エレメントがさらにばねとプランジャとを含む、請求項１記載のトルクコンバータ。
【請求項３】
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、弾性的な流れエレメントが、提供圧力チャンバへの流体の流れを遮断するように配置されている、請求項１記載のトルクコンバータ。
【請求項４】
第２の圧力チャンバが設けられており、クラッチが、少なくとも部分的に提供圧力チャンバと第２の圧力チャンバとを仕切っているピストンプレートを有しており、該ピストンプレートが、提供圧力チャンバ及び第２の圧力チャンバと流体連通したオリフィスを有する、請求項１記載のトルクコンバータ。
【請求項５】
冷却流体が設けられており、クラッチが摩擦材料を有しており、トルクコンバータのためのロックアップモードの間、冷却流体が、オリフィスと第２の圧力チャンバとを介して摩擦材料を通って提供圧力チャンバから流れるように配置されている、請求項４記載のトルクコンバータ。
【請求項６】
トルクコンバータモードからアイドル切断モードへの移行時、第２の圧力チャンバ内の圧力が増大される、請求項４記載のトルクコンバータ。
【請求項７】
ポンプクラッチが設けられており、第１の圧力チャンバが、ポンプクラッチのための提供圧力チャンバを有する、請求項１記載のトルクコンバータ。
【請求項８】
トルクコンバータのためのロックアップモードにおいて、弾性的な流れ制御エレメントが、提供圧力チャンバへの流体の流れを可能にするように配置されている、請求項１記載のトルクコンバータ。
【請求項９】
ポンプクラッチが設けられており、第１の圧力チャンバが、ポンプクラッチのための提供圧力チャンバを有しており、第１の圧力チャンバ内の圧力が、トルクコンバータのためのロックアップ及びトルクコンバータモードにおいてポンプクラッチをつなぐように配置されている、請求項１記載のトルクコンバータ。
【請求項１０】
第２の圧力チャンバとポンプクラッチとが設けられており、第１の圧力チャンバが、ポンプクラッチのための提供圧力チャンバを有しており、トルクコンバータのためのアイドル切断モードの間、第２の圧力チャンバ内の圧力が、トルクコンバータクラッチとポンプクラッチとを切断するように増大されるように配置されている、請求項１記載のトルクコンバータ。
【請求項１１】
トルクコンバータクラッチのための提供圧力チャンバと、第１の圧力チャンバとに冷却流体を提供するように配置された第１の圧力チャネルが設けられている、請求項１記載のトルクコンバータ。
【請求項１２】
多機能トルクコンバータにおいて、
トルクコンバータクラッチのための提供圧力チャンバが設けられており、
弾性的な流れ制御エレメントが設けられており、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、弾性的な流れ制御エレメントが、提供圧力チャンバへの流体の流れを遮断するように配置されており、トルクコンバータのためのロックアップモードにおいて、弾性的な流れ制御エレメントが、提供圧力チャンバへの流体の流れを可能にするように配置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１３】
多機能トルクコンバータにおいて、
ポンプクラッチのための提供圧力チャンバと、トルクコンバータクラッチのための提供圧力チャンバとを有する第１の流体回路が設けられており、
少なくとも部分的にトルクコンバータクラッチ及びポンプクラッチのための個々の提供圧力チャンバを仕切っている第２の流体回路が設けられており、
トルクコンバータクラッチのための提供圧力チャンバへの流れを制御するように配置された弾性的な流れ制御エレメントが設けら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１４】
トルクコンバータにおいて、
環状空間を有する第１の圧力チャンバと、
第２の圧力チャンバと、
第１の圧力チャンバと第２の圧力チャンバとの間の開口を制御するために軸方向に変位可能な弾性的な流れ制御エレメントが設けられていることを特徴とする、トルクコンバータ。
【請求項１５】
弾性的な流れ制御エレメントが、トルクコンバータのためのトルクコンバータモードの間、開口を遮断する、請求項１４記載のトルクコンバータ。
【請求項１６】
第１及び第２の圧力チャンバから独立した切断チャンバが設けられている、請求項１４記載のトルクコンバータ。
【請求項１７】
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ピストンプレートと、ポンプクラッチとが設けられている、請求項１４記載のトルクコンバータ。
【請求項１８】
トルクコンバータクラッチが、ポンプクラッチに回転方向で結合されている、請求項１７記載のトルクコンバータ。
【請求項１９】
トルクコンバータを制御する方法において、
第１のチャンバを加圧するために流体をチャネルに通過させるステップと、
ポンプクラッチをつなぐために第１のチャンバ内の第１の圧力を提供するステップと、
第２の流体圧力を提供するステップと、
第２の流体圧力によって弾性的な流れ制御エレメントを軸方向に変位させるステップと、
第２の圧力によってトルクコンバータクラッチピストンプレートを軸方向に変位させるステップとを含むことを特徴とする、トルクコンバータを制御する方法。
【請求項２０】
トルクコンバータクラッチを圧縮するステップと、
ダンパ及びトルクコンバータクラッチを介してカバーからタービンハブにトルクを伝達するステップとを含む、請求項１９記載の方法。
【請求項１】
多機能トルクコンバータにおいて、
トルクコンバータクラッチのための提供圧力チャンバが設けられており、
環状空間を有する第１の圧力チャンバが設けられており、
提供圧力チャンバ及び第１の圧力チャンバと流体連通しておりかつ、第１の圧力チャンバから提供圧力チャンバへの流体の流れを制御するために配置された、弾性的な流れ制御エレメントが設けら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２】
弾性的な流れ制御エレメントがさらにばねとプランジャとを含む、請求項１記載のトルクコンバータ。
【請求項３】
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、弾性的な流れエレメントが、提供圧力チャンバへの流体の流れを遮断するように配置されている、請求項１記載のトルクコンバータ。
【請求項４】
第２の圧力チャンバが設けられており、クラッチが、少なくとも部分的に提供圧力チャンバと第２の圧力チャンバとを仕切っているピストンプレートを有しており、該ピストンプレートが、提供圧力チャンバ及び第２の圧力チャンバと流体連通したオリフィスを有する、請求項１記載のトルクコンバータ。
【請求項５】
冷却流体が設けられており、クラッチが摩擦材料を有しており、トルクコンバータのためのロックアップモードの間、冷却流体が、オリフィスと第２の圧力チャンバとを介して摩擦材料を通って提供圧力チャンバから流れるように配置されている、請求項４記載のトルクコンバータ。
【請求項６】
トルクコンバータモードからアイドル切断モードへの移行時、第２の圧力チャンバ内の圧力が増大される、請求項４記載のトルクコンバータ。
【請求項７】
ポンプクラッチが設けられており、第１の圧力チャンバが、ポンプクラッチのための提供圧力チャンバを有する、請求項１記載のトルクコンバータ。
【請求項８】
トルクコンバータのためのロックアップモードにおいて、弾性的な流れ制御エレメントが、提供圧力チャンバへの流体の流れを可能にするように配置されている、請求項１記載のトルクコンバータ。
【請求項９】
ポンプクラッチが設けられており、第１の圧力チャンバが、ポンプクラッチのための提供圧力チャンバを有しており、第１の圧力チャンバ内の圧力が、トルクコンバータのためのロックアップ及びトルクコンバータモードにおいてポンプクラッチをつなぐように配置されている、請求項１記載のトルクコンバータ。
【請求項１０】
第２の圧力チャンバとポンプクラッチとが設けられており、第１の圧力チャンバが、ポンプクラッチのための提供圧力チャンバを有しており、トルクコンバータのためのアイドル切断モードの間、第２の圧力チャンバ内の圧力が、トルクコンバータクラッチとポンプクラッチとを切断するように増大されるように配置されている、請求項１記載のトルクコンバータ。
【請求項１１】
トルクコンバータクラッチのための提供圧力チャンバと、第１の圧力チャンバとに冷却流体を提供するように配置された第１の圧力チャネルが設けられている、請求項１記載のトルクコンバータ。
【請求項１２】
多機能トルクコンバータにおいて、
トルクコンバータクラッチのための提供圧力チャンバが設けられており、
弾性的な流れ制御エレメントが設けられており、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、弾性的な流れ制御エレメントが、提供圧力チャンバへの流体の流れを遮断するように配置されており、トルクコンバータのためのロックアップモードにおいて、弾性的な流れ制御エレメントが、提供圧力チャンバへの流体の流れを可能にするように配置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１３】
多機能トルクコンバータにおいて、
ポンプクラッチのための提供圧力チャンバと、トルクコンバータクラッチのための提供圧力チャンバとを有する第１の流体回路が設けられており、
少なくとも部分的にトルクコンバータクラッチ及びポンプクラッチのための個々の提供圧力チャンバを仕切っている第２の流体回路が設けられており、
トルクコンバータクラッチのための提供圧力チャンバへの流れを制御するように配置された弾性的な流れ制御エレメントが設けら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１４】
トルクコンバータにおいて、
環状空間を有する第１の圧力チャンバと、
第２の圧力チャンバと、
第１の圧力チャンバと第２の圧力チャンバとの間の開口を制御するために軸方向に変位可能な弾性的な流れ制御エレメントが設けられていることを特徴とする、トルクコンバータ。
【請求項１５】
弾性的な流れ制御エレメントが、トルクコンバータのためのトルクコンバータモードの間、開口を遮断する、請求項１４記載のトルクコンバータ。
【請求項１６】
第１及び第２の圧力チャンバから独立した切断チャンバが設けられている、請求項１４記載のトルクコンバータ。
【請求項１７】
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ピストンプレートと、ポンプクラッチとが設けられている、請求項１４記載のトルクコンバータ。
【請求項１８】
トルクコンバータクラッチが、ポンプクラッチに回転方向で結合されている、請求項１７記載のトルクコンバータ。
【請求項１９】
トルクコンバータを制御する方法において、
第１のチャンバを加圧するために流体をチャネルに通過させるステップと、
ポンプクラッチをつなぐために第１のチャンバ内の第１の圧力を提供するステップと、
第２の流体圧力を提供するステップと、
第２の流体圧力によって弾性的な流れ制御エレメントを軸方向に変位させるステップと、
第２の圧力によってトルクコンバータクラッチピストンプレートを軸方向に変位させるステップとを含むことを特徴とする、トルクコンバータを制御する方法。
【請求項２０】
トルクコンバータクラッチを圧縮するステップと、
ダンパ及びトルクコンバータクラッチを介してカバーからタービンハブにトルクを伝達するステップとを含む、請求項１９記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１９７７２（Ｐ２００９−１９７７２Ａ）
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８１５５９（Ｐ２００８−１８１５５９）
【出願日】平成２０年７月１１日（２００８．７．１１）
【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２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１１日（２００８．７．１１）
【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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