JP6873286B2

JP6873286B2 - パワートレーンのためのトルクリミッタ

Info

Publication number: JP6873286B2
Application number: JP2019569230A
Authority: JP
Inventors: ミンガスコンスタンティン
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2021-05-19
Anticipated expiration: 2038-09-12
Also published as: KR102605851B1; US11578765B2; CN111051719A; EP3682130A1; DE112018005124A5; CN111051719B; US20210062869A1; JP2020523537A; KR20200050974A; WO2019052602A1; DE102017121431A1; EP3682130B1

Description

本発明は、パワートレーン用の、特に自動車のパワートレーン用のトルクリミッタに関する。パワートレーンは、特にハイブリッド車両用のパワートレーンである。パワートレーンは、特に第１の駆動ユニット（たとえば、内燃機関）と、第２の駆動ユニット（たとえば、電気機械）とを有している。これらの駆動ユニットは、トルクリミッタを介してトルクを伝達するように接続可能、または互いに遮断可能である。

トルクリミッタは、少なくとも、軸方向に沿って延びる回転軸線ならびに駆動側および被駆動側を有している。駆動側と被駆動側とは、少なくとも１つの摩擦ライニングを介して、かつ軸方向に作用する予圧を加えられて、少なくとも周方向に作用する限界トルクに到達するまで、互いにトルクを伝達するように接続されている。少なくとも１つの摩擦ライニングは、（パワートレーンの運転中に）限界トルクの超過時に、駆動側および被駆動側の一方のみに存在する第１の摩擦面においてスリップするように配置されていて、駆動側および被駆動側の他方に存在する第２の摩擦面に力結合式に接続されている。

このようなトルクリミッタは既知である。この場合、限界トルクの超過時に、２つの摩擦面のうちの一方の摩擦面においてのみ、摩擦ライニングのスリップが可能にされる。他方の摩擦面ではスリップが阻止される。駆動側または被駆動側に設けられた２つの摩擦面のうちの一方の摩擦面をこのように意図的に位置固定することは、（限界トルクの超過時に）目標スリップモーメントの小さな変動を確保するために必要である。このために、スリップのために設けられた摩擦面上に特別な材料対が設けられる。

駆動側および被駆動側の一方に設けられた摩擦ライニングの位置固定は、公知のトルクリミッタでは、摩擦面と摩擦ライニングとの間の周方向で形状結合式の接続を介して（たとえば、リベット結合により、または互いにかみ合って延びる成形部により）確保される。代替的には、摩擦ライニングは、接着剤を介して材料結合式に摩擦面に結合されている。

しかし、摩擦面の一方における摩擦ライニングのこの形状結合式または材料結合式の位置固定は、組付けまたは製造の手間の増加を必要とし、より高いコストを招来する。

これを起点として、本発明の根底を成す課題は、先行技術において明らかとなった欠点を少なくとも部分的に克服し、特に摩擦ライニングの、予め規定された一方の側での位置固定が異なって実現されるトルクリミッタを提供することにある。

この課題は、独立請求項１に記載の特徴によって解決される。有利な改良形態は従属請求項の対象である。請求項に個別に記載された特徴は、技術的に有意な形式で互いに組み合わせ可能であり、明細書において説明された状況および図面からの詳細により補うことができ、本発明の別の実施形態が示される。

本発明は、軸方向に沿って延びる回転軸線ならびに駆動側および被駆動側を少なくとも有している、パワートレーンのためのトルクリミッタに関する。駆動側と被駆動側とは（トルクリミッタの運転中に）少なくとも１つの摩擦ライニングを介して、かつ軸方向に作用する予圧を加えられて、少なくとも、周方向に作用する限界トルクに到達するまで、互いにトルクを伝達するように接続されている。少なくとも１つの摩擦ライニングは、限界トルクの超過時に、駆動側および被駆動側の一方のみに存在する第１の摩擦面においてスリップするように配置されている。この際に、少なくとも１つの摩擦ライニングは、駆動側および被駆動側の他方に存在する第２の摩擦面に（引き続き）力結合式に接続されている。少なくとも１つの摩擦ライニングは、少なくとも第１の摩擦面に向かって、第１の摩擦値を備えた第１の材料を有しており、第２の摩擦面に向かって、第１の摩擦値とは異なる第２の摩擦値を備えた第２の材料を有している。

互いに異なる摩擦値を備えた摩擦ライニングの構成は、（予め規定された）摩擦面において（すなわち常に第１の摩擦面において）予め規定されたスリップ（つまり周方向での摩擦面に対する摩擦ライニングの回転）を可能にする一方で、別の（第２の）摩擦面は、引き続き力結合式に摩擦ライニングに接続されている（つまりスリップしない）。

特に第１の摩擦面は特殊鋼から成っている。

特に第１の摩擦値は、第２の摩擦値よりも小さい。好適には、第１の摩擦値は、第２の摩擦値よりも少なくとも１％、特に少なくとも２％、好適には少なくとも５％だけ小さい。

少なくとも１つの摩擦ライニングは、少なくとも第１の材料および第２の材料により形成されている複合材料であってよい。特に、摩擦ライニング内での材料の互いに異なる分布によって互いに異なる摩擦値を形成することができるので、摩擦ライニングは第１の摩擦面に向かって第１の摩擦値を有しており、第２の摩擦面に向かって第１の摩擦値とは異なる第２の摩擦値を有している。

複合材料（複合材またはコンポジット材とも呼ばれる）は、特に、２つ以上の材料から成る素材であり、複合材料は、その個別の材料とは異なる材料特性を有している。これらの材料は、破壊することなく互いに分離することはできない。

少なくとも１つの摩擦ライニングは、（いわゆるデュアルレイヤーを形成するための）互いに材料結合式に結合された少なくとも２つの層を有していてよい。第１の層は第１の摩擦面を形成し、第２の層は第２の摩擦面を形成する。特に層同士が互いに固く結合されているので、トルクリミッタの運転中の層の互いに対する移動は行われない。各層は、上述の複合材料によって形成されていてよい。

少なくとも１つの摩擦ライニングは、限界トルクに到達するまで、駆動側および被駆動側と、少なくとも周方向に対して、専ら力結合式の接続を形成する。つまり、ここではまさに、周方向に作用する（たとえば、接着剤による）材料結合式または（たとえば、互いにかみ合う成形部またはリベットによる）形状結合式の接続は存在しない。

つまり、特に摩擦ライニングは、駆動側と被駆動側との間に、または摩擦面の間に配置され、予圧ばねの予圧によって回転軸線に対して位置固定される。したがって、簡単な組付けを実現することができる。

トルクリミッタは、少なくとも第１の摩擦ライニングと第２の摩擦ライニングとを有していてよく、第１の摩擦ライニングと第２の摩擦ライニングとの間に駆動側または被駆動側が配置されている。

トルクリミッタは、特に既知のトーションダンパと一緒に形成される。トーションダンパは、トルク変動を減衰する働きをする。特にトーションダンパは、半径方向で少なくとも１つの摩擦ライニングの内側に配置されている。

少なくとも１つの摩擦ライニング、回転軸線ならびに駆動側および被駆動側は、特に互いに同軸に配置されている。

さらに、第１の駆動トルクを提供するための第１の駆動ユニット（たとえば、内燃機関）と、第２の駆動トルクを提供するための第２の駆動ユニット（たとえば、電気機械）とを少なくとも有しており、第１の駆動ユニットと第２の駆動ユニットとが上述のトルクリミッタを介してトルクを伝達するように接続可能であり、または限界トルクへの到達時に互いに遮断可能である、自動車のためのパワートレーンが提案される。

なお、本明細書において使用される数詞（「第１」、「第２」．．．）は、主として（単に）同じ種類の複数の対象物、サイズまたはプロセスを区別するために役立つものであり、つまり必ずしもこれらの対象物、サイズまたはプロセスの互いに対する関係および／または順序を示すものではないことを予め述べておく。関係および／または順序が必要である場合、関係および／または順序は本明細書において明記されるか、または具体的に説明される構成の研究時に当業者にとって明らかとなる。

本発明ならびに技術的環境を以下に図面に基づき詳しく説明する。本発明は示した実施例により制限されるべきではないことに留意されたい。特に、別に明示されない限り、図面において説明された状況の一部の構成を採用し、本明細書および／または図面から得られる別の構成部分および知識と組み合わせることも可能である。特に、図面および特に示されたサイズは単に概略的であることに留意されたい。同一の参照符号は同一の対象物を示すので、場合によっては別の図面の説明を補足的に参照することができる。

パワートレーンにおけるトルクリミッタの第１の実施形態を切断した側面図である。トルクリミッタの第２の実施形態を切断した側面図である。図１の詳細図である。

図１は、パワートレーン２におけるトルクリミッタ１の第１の実施形態を切断した側面図で示している。パワートレーン２は、第１の駆動トルク１８を提供するための第１の駆動ユニット１７（たとえば、内燃機関）と、第２の駆動トルク２０を提供するための第２の駆動ユニット１９（たとえば、電気機械）とを有している。第１の駆動トルク１８は、トルクリミッタ１の駆動側５に直接に作用する。第２の駆動トルク２０は、トルクリミッタの被駆動側６に直接に作用する。被駆動側６は、さらに伝動装置（ここでは図示せず）にトルクを伝達するように接続されていてよい。トーションダンパ２１が、被駆動側６に、かつ半径方向２２で摩擦ライニング７，８の内側に配置されている。第１の駆動ユニット１７と第２の駆動ユニット１９とは、トルクリミッタ１を介してトルクを伝達するように接続可能、または限界トルクへの到達時に互いに遮断可能である。

トルクリミッタ１は、軸方向３に沿って延びる回転軸線４ならびに駆動側５および被駆動側６を有している。駆動側５と被駆動側６とは、２つの摩擦ライニング７，８を介して、かつ軸方向３で作用する予圧９を加えられて、少なくとも、周方向１０で作用する限界トルクに到達するまで、互いにトルクを伝達するように接続されている。第１の摩擦ライニング７と第２の摩擦ライニング８との間には駆動側５が配置されている。被駆動側６は、この実施形態では２つの金属薄板を含んでいる。これらの金属薄板の間に、摩擦ライニング７，８と駆動側５とが配置されている。被駆動側６の金属薄板と、一方の摩擦ライニング７，８（ここでは第２の摩擦ライニング８）との間には、予圧ばねが配置されている。この予圧ばねは、力結合式の接続のために必要となる予圧９を形成する。

摩擦ライニング７，８は、パワートレーン２の運転中に限界トルクを超過すると、駆動側５および被駆動側６の一方のみに存在する第１の摩擦面１１においてスリップするように配置されていて、駆動側５および被駆動側６の他方に存在する第２の摩擦面１２に力結合式に接続されている。

摩擦ライニング７，８、回転軸線４ならびに駆動側５および被駆動側６は、互いに同軸に配置されている。

図２は、トルクリミッタ１の第２の実施形態を切断した側面図で示している。図１に関する説明が参照される。第１の実施形態との差異は、第２の実施形態では、第１の摩擦ライニング７と第２の摩擦ライニング８との間に被駆動側６が配置されていることにある。駆動側５は、この実施形態では２つの金属薄板を含んでいる。これらの金属薄板の間には、摩擦ライニング７，８および被駆動側６が配置されている。駆動側５の金属薄板と、一方の摩擦ライニング７，８（ここでは第２の摩擦ライニング８）との間に、予圧ばねが配置されている。この予圧ばねは、力結合式の接続のために必要となる予圧９を形成する。

図３は、図１の詳細図を示している。図１に関する説明が参照される。摩擦ライニング７，８は、限界トルクを超過すると、第１の摩擦面１１（この摩擦面１１はこの実施形態では駆動側５に配置されている）においてスリップするように配置されている。摩擦ライニング７，８は、（この実施形態では被駆動側６に配置されている）第２の摩擦面１２に引き続き力結合式に接続されている。摩擦ライニング７，８は、このために、第１の摩擦面１１に向かって第１の摩擦値を備えた第１の材料１３と、第２の摩擦面１２に向かって第１の摩擦値とは異なる第２の摩擦値を備えた第２の材料１４とを有している。

互いに異なる摩擦値を備えた各摩擦ライニング７，８の構成は、（予め規定された）摩擦面１１において（すなわち常に第１の摩擦面１１において）予め規定されたスリップを可能にする一方で、別の第２の摩擦面１２は、引き続き力結合式にそれぞれの摩擦ライニング７，８に接続されている。

摩擦ライニング７，８は、この実施形態ではいわゆるデュアルレイヤーとして形成されていて、互いに材料結合式に結合された２つの層１５，１６により形成される。第１の層１５は、第１の摩擦面１１を形成し、第２の層１６は第２の摩擦面１２を形成する。

各摩擦ライニング７，８は、限界トルクに到達するまで、駆動側５および被駆動側６と一緒に、少なくとも周方向１０に対して、専ら力結合式の接続を形成する。つまり、ここでは周方向１０で作用する（たとえば、接着剤による）材料結合式または（たとえば、互いにかみ合う成形部またはリベットによる）形状結合式の接続はまさに存在しない。

１トルクリミッタ
２パワートレーン
３軸方向
４回転軸線
５駆動側
６被駆動側
７第１の摩擦ライニング
８第２の摩擦ライニング
９予圧
１０周方向
１１第１の摩擦面
１２第２の摩擦面
１３第１の材料
１４第２の材料
１５第１の層
１６第２の層
１７第１の駆動ユニット
１８第１の駆動トルク
１９第２の駆動ユニット
２０第２の駆動トルク
２１トーションダンパ
２２半径方向

Claims

軸方向（３）に沿って延びる回転軸線（４）ならびに駆動側（５）および被駆動側（６）を少なくとも有している、パワートレーン（２）のためのトルクリミッタ（１）であって、前記駆動側（５）と前記被駆動側（６）とが少なくとも１つの摩擦ライニング（７，８）を介して、かつ前記軸方向（３）に作用する予圧（９）を加えられて、少なくとも、周方向（１０）に作用する限界トルクに到達するまで、互いにトルクを伝達するように接続されており、前記少なくとも１つの摩擦ライニング（７，８）が、前記限界トルクの超過時に、駆動側（５）および被駆動側（６）の一方のみに存在する第１の摩擦面（１１）においてスリップするように配置されていて、駆動側（５）および被駆動側（６）の他方に存在する第２の摩擦面（１２）に力結合式に接続されており、前記少なくとも１つの摩擦ライニング（７，８）が、少なくとも前記第１の摩擦面（１１）に向かって、第１の摩擦値を備えた第１の材料（１３）を有し、前記第２の摩擦面（１２）に向かって、前記第１の摩擦値とは異なる第２の摩擦値を備えた第２の材料（１４）を有しており、前記駆動側（５）と前記被駆動側（６）とは前記周方向（１０）で作用する材料結合式および形状結合式の接続を有さない、パワートレーン（２）のためのトルクリミッタ（１）。
前記第１の摩擦値が、前記第２の摩擦値よりも小さい、請求項１記載のトルクリミッタ（１）。
前記第１の摩擦値が、前記第２の摩擦値よりも少なくとも１％だけ小さい、請求項２記載のトルクリミッタ（１）。
前記少なくとも１つの摩擦ライニング（７，８）が、少なくとも前記第１の材料（１３）および前記第２の材料（１４）により形成されている複合材料である、請求項１から３までのいずれか１項記載のトルクリミッタ（１）。
前記少なくとも１つの摩擦ライニング（７，８）が、互いに材料結合式に結合された少なくとも２つの層（１５，１６）を有しており、第１の層（１５）が前記第１の摩擦面（１１）を形成し、第２の層（１６）が前記第２の摩擦面（１２）を形成する、請求項１から４までのいずれか１項記載のトルクリミッタ（１）。
前記少なくとも１つの摩擦ライニング（７，８）は、前記限界トルクに到達するまで、前記駆動側（５）および前記被駆動側（６）と、少なくとも前記周方向（１０）に対して、専ら力結合式の接続を形成する、請求項１から５までのいずれか１項記載のトルクリミッタ（１）。
前記トルクリミッタ（１）が、少なくとも第１の摩擦ライニング（７）と第２の摩擦ライニング（８）とを有しており、前記第１の摩擦ライニング（７）と前記第２の摩擦ライニング（８）との間に前記駆動側（５）または前記被駆動側（６）が配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のトルクリミッタ（１）。
第１の駆動トルク（１８）を提供するための第１の駆動ユニット（１７）と、第２の駆動トルク（２０）を提供するための第２の駆動ユニット（１９）とを少なくとも有しており、前記第１の駆動ユニット（１７）と前記第２の駆動ユニット（１９）とが、請求項１から７までのいずれか１項記載のトルクリミッタ（１）を介してトルクを伝達するように接続可能である、自動車のためのパワートレーン（２）。