JP2005036958A

JP2005036958A - 流体伝動装置

Info

Publication number: JP2005036958A
Application number: JP2003366796A
Authority: JP
Inventors: Hiroya Abe; 浩也安部; Yorinori Kumagai; 頼範熊谷; Yoshiari Takagi; 良有高木; Hiroshi Takano; 高野　　博; Tetsuo Maruyama; 徹郎丸山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】クラッチ機構を係合させたままエンジンを低速回転させた場合にこもり音やサージング等が発生しにくくする。
【解決手段】カバー部材３１を介してクランクシャフト１０に結合されたポンプインペラ３２と、カバー部材３１の内部空間内においてポンプインペラ３２と対向するようにインプットシャフト２０に結合されたタービンランナ３３と、カバー部材３１とタービンランナ３３との間に位置した介在部材３７と、カバー部材３１と介在部材３７との間に設けられた多板式のクラッチ機構４０と、クラッチ機構４０が係合されたときにカバー部材３１とタービンランナ３３との間において緩衝力を発揮するダンパ３８とを有するトルクコンバータ１において、ダンパ３８はクラッチ機構４０よりも軸線ＡＸを中心とした半径方向外方に位置するように配置され、タービンランナ３３の外殻３３ａにおけるクラッチ機構４０及びダンパ３８と対向する部分の表面は平坦に形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体を介してエンジンの回転動力を伝達させる流体伝動装置に関する。

流体伝動装置は第１軸部材に入力された回転動力を一旦流体の運動エネルギーに変換した後、再び回転動力に変換して第２軸部材に伝達する装置であり、回転機械の動力伝達系統等において用いられている。また、このような流体伝動装置の一種として、第１軸部材から第２軸部材への動力伝達の際にトルク増幅を行うことができるようにしたトルクコンバータが知られており，自動車の動力装置等において用いられている。

流体伝動装置の第１軸部材にはカバー部材を介してポンプインペラが結合されており、第２軸にはタービンランナが結合されている。タービンランナはカバー部材の内部空間内においてインプットシャフトと対向配置されており、第１軸部材が回転するとポンプインペラが回転し、流体を介してタービンランナ、すなわち第２軸に回転動力が伝達される構成となっている。トルクコンバータではポンプインペラとタービンランナとの間にステータが介在し、このステータによる流体の流れの変換作用によりトルクの増幅が行われるようになっている。なお、車両用のトルクコンバータにおいては、上記第１軸部材がエンジンのクランクシャフトに相当し、第２軸部材がトランスミッションのインプットシャフトに相当する。

トルクコンバータ、特に車両用のトルクコンバータの中には、カバー部材とタービンランナとの間にクラッチ機構を有し、このクラッチ機構を係合させることにより、エンジンのクランクシャフトとトランスミッションのインプットシャフトとを直結させて高効率な動力伝達を行うことができるようにしたものもある。このようなクラッチ機構は、インプットシャフトより半径方向に延びたピストン部材をカバー部材に押し付ける構成のもののほか、複数の板状部材を押し付けて係合させる多板式と呼ばれる構成のものが知られている（下記の特許文献参照）。また、このようなクラッチ機構を係合させた際、エンジンの動力が急激にタービンランナに伝達されて過大な力がトルクコンバータに伝達されるのを防止するため、クラッチ機構の一方側を動力伝達軸（ここではクランクシャフト及びインプットシャフト）と垂直方向に延びる介在部材に連結するとともに、この介在部材とタービンランナとの間に複数のばね部材からなるダンパ（緩衝部材）を設けている。
特開平１１−７２１５６号公報

ところで、上記のように多板式のクラッチ機構を備えたトルクコンバータでは、上記特許文献にも示されるように、クラッチ機構をタービンランナと対向する位置に位置させるとともに、ダンパをクラッチ機構の半径方向内方側の位置（動力伝達軸に近い側の位置）に位置させる構成を採ることが多い。しかしながら、このような構成ではダンパが取り付けられる介在部材の半径方向長さ（動力伝達軸からダンパまでの距離に相当する長さ）が短いため、クラッチ機構を係合させた際、エンジントルクの変動に起因する「こもり音」や「サージング」を抑制しつつエンジンの最大出力トルクを吸収し得るダンパを設計しようとすると、ダンパを大型化せざるを得ず、トルクコンバータの軸方向寸法が増加してサイズのコンパクト化が妨げられてしまうという問題が生じてしまう。

その一方、このようなダンパの大型化を許容しつつサイズのコンパクト化を図る方法もあり、これには、上記動力伝達軸の延びる方向（以下、これを軸方向と称する）の寸法を小さくすればよい。具体的には、トルクコンバータ内を流体が循環する流路の断面を小さくすること、換言すれば、ポンプインペラ及びタービンランナから構成される流体継手部における流体流路断面の、動力伝達軸の中心軸線に垂直な方向の寸法をａ、流体継手部の軸線に平行な方向の寸法をｂとして定義される扁平率ｂ／ａを小さくすればよい。しかし、この扁平率を０．７０（７０％）よりも小さくした場合には、流路内での流体損失の増加によりトルク比や吸収トルク容量が急激に低下してしまうため、車両の走行中においてトルクコンバータの滑りが増大し、或いは発進時や登坂走行時にエンジン回転数が上昇して燃費を悪化させてしまうおそれがある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、クラッチ機構を係合させたままエンジンを低速回転させた場合であってもこもり音やサージング等が発生しにくく、サイズのコンパクト化も図ることが可能な構成の流体伝動装置を提供することを目的としている。

このような目的を達成するため、本発明に係る流体伝動装置は、中心軸線が同一の軸線上に位置するように配置された第１軸部材（例えば、実施形態におけるエンジンのクランクシャフト１０）及び第２軸部材（例えば、実施形態におけるトランスミッションのインプットシャフト２０）の間に設けられ、第１軸部材から第２軸部材への動力伝達を行う流体伝動装置（例えば、実施形態におけるトルクコンバータ１）であって、第１軸部材にカバー部材を介して結合されたポンプインペラと、第２軸部材に結合され、カバー部材の内部空間内においてポンプインペラと対向して設けられたタービンランナと、第２軸部材に対して相対回転自在に設けられ、カバー部材とタービンランナとの間に位置した介在部材と、カバー部材と介在部材との間に設けられた作動油圧室の油圧により係合・解除可能な多板式のクラッチ機構と、介在部材とタービンランナとの間に設けられ、クラッチ機構が係合されたときにカバー部材とタービンランナとの間において緩衝力を発揮する緩衝部材（例えば、実施形態におけるダンパ３８）とを有し、緩衝部材はクラッチ機構よりも上記軸線を中心とした半径方向外方に位置しており、タービンランナの外殻におけるクラッチ機構及び緩衝部材と対向する部分の表面は平坦形状に形成されている。

また、上記流体伝動装置では、ポンプインペラ及びタービンランナから構成される流体継手部における流体流路断面の上記軸線に垂直な方向の寸法をａ、流体継手部の上記軸線に平行な方向の寸法をｂとして定義される扁平率ｂ／ａが０．６５以下であることが好ましい。

またクラッチ機構は、カバー部材に繋がる第１のクラッチ部材（例えば、実施形態におけるクラッチドラム４１及びドラム側プレート４３或いはクラッチハブ２４２及びハブ側プレート２４４）と、介在部材に繋がる第２のクラッチ部材（例えば、実施形態におけるクラッチハブ４２及びハブ側プレート４４或いはクラッチドラム２４１及びドラム側プレート２４３）と、上記作動油圧室内の油圧により移動するピストン部材（例えば、実施形態におけるクラッチピストン１４５或いはクラッチピストン２４５）と、ピストン部材の移動に応じて揺動移動し、第１のクラッチ部材と第２のクラッチ部材との係合及びその解除を行うレバー部材とから構成されていることが好ましい。なお、この場合には、第１のクラッチ部材と第２のクラッチ部材との係合部がカーボン系摩擦材からなっていることが好ましい。

本発明に係る流体伝動装置では、クラッチ機構を係合させたときに第１軸部材と第２軸部材との間の動力伝達が滑らかに行われるようにするための緩衝部材が、クラッチ機構の半径方向外周面よりも半径方向外方に位置しており、動力伝達軸（第１軸部材及び第２軸部材）の中心軸線から緩衝部材までの距離の大きい（すなわちロングトーション化された）広角ダンパとなっている。また、タービンランナの外殻におけるクラッチ機構及び緩衝部材と対向する部分の表面は平坦形状に形成されているので、この平坦形状となっている面に近接するようにクラッチ機構及び緩衝部材を配置することにより軸方向寸法を小さくでき、サイズのコンパクト化を図ることができる。このため本発明に係る流体伝動装置では、軸方向寸法の増加を最小にしつつ、第１軸部材を駆動するエンジンの最大出力を吸収可能としながら、エンジンのトルク変動を容易に吸収することができ、クラッチ機構を係合させたままエンジンを低速回転（車両であれば低速走行に相当する）させたときに発生し易い「こもり音」や「サージング」等を抑制することが可能である。

また、本発明に係る流体伝動装置では、ポンプインペラ及びタービンランナから構成される流体継手部における流体流路断面の軸線に垂直な方向の寸法をａ、流体継手部の軸線に平行な方向の寸法をｂとして定義される扁平率ｂ／ａが０．６５以下であることが好ましく、このような構成であれば、タービンランナの外表面はフラットな面形状に近くなり、タービンランナの外殻の上記平坦化を十分に行うことが可能となる。また、このように流路断面の扁平率を小さく（０．６５以下と）することにより、流体損失の増加やトルク比・吸収トルク容量の低下が多少生じるが、作動油圧室の油圧により係合・解除可能な多板式クラッチ機構が制御性よく有効に機能し、緩衝部材は上記のように広角ダンパとしてとして有効に機能してエンジントルクを吸収するため、上記流体損失の増加やトルク比・吸収トルク容量の低下の影響による流体継手部内における滑りや、エンジン始動時（本トルクコンバータが車両に搭載される場合には発進時に相当）や登坂走行時等におけるエンジン回転数の上昇を抑えることができ、燃費が極端に低下することを防ぐことができる。

また、クラッチ機構が、カバー部材に繋がる第１のクラッチ部材と、介在部材に繋がる第２のクラッチ部材と、作動油圧室内の油圧により移動するピストン部材と、ピストン部材の移動に応じて揺動移動し、第１のクラッチ部材と第２のクラッチ部材との係合及びその解除を行うレバー部材とから構成されているのであれば、ピストン部材がレバー部材を押圧する力に比べてレバー部材が第１のクラッチ部材と第２のクラッチ部材とを係合させる力が格段に大きくなる（梃子の原理による力の増幅）。このため、両クラッチ部材間の係合力を変えることなく、作動油室内に供給する作動油の圧力を小さくすることができるので、作動油圧室に圧油を供給する油圧ポンプを小型化することが可能である。或いは、作動油室内に供給する圧力を従来と同等とする場合には、両クラッチ部材間の係合力を従来よりも大きくしてクラッチ容量を大きくすることができ、より広い走行状態に対して良好なロックアップ性能を発揮することが可能となる。このような構成では、介在部材とピストン部材との間にレバー部材を設けるためのスペースが必要となるが、本発明に係る流体伝動装置では、上述のようにタービンランナの外表面をフラットな面形状に近くすることで軸方向寸法が縮小化されているので、上記スペースを確保することは十分に可能である。なお、上記力の増幅の割合は、レバー部材における力点、支点及び作用点の配置及び力点と支点との間の距離及び作用点と支点との間の距離の比率により任意に設定することが可能である。また、第１のクラッチ部材と第２のクラッチ部材との係合部がカーボン系摩擦材からなっているのであれば、両クラッチ部材の接触面の耐熱性及び耐久性を向上させて使用寿命を高めることが可能である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１及び図２は本発明に係る流体伝動装置の第１実施形態である車両用トルクコンバータ（以下、単にトルクコンバータと称する）１を示している。このトルクコンバータ１は、エンジン（図示せず）のクランクシャフト１０に結合されたカバー部材（トルクコンバータカバー）３１と、このカバー部材３１に結合され、クランクシャフト１０と一体となって回転するポンプインペラ３２と、トランスミッション（図示せず）のインプットシャフト２０の外周部にスプライン結合されたタービンランナハブ３３ｂに結合されたタービンランナ３３とを備えている。タービンランナ３３はカバー部材３１の内部空間内においてポンプインペラ３２と対向して設けられており、ポンプインペラ３２とタービンランナ３３とにより囲まれる空間内には流体（ここではオイル。一般にフルードと呼ばれる）が充満されている。また、インプットシャフト２０の外周側には、図示しないトランスミッションケースに固定された中空円筒状のステータシャフト３４が設けられており、このステータシャフト３４の外周面にはワンウェイクラッチ３５を介してステータ３６が取り付けられている。

クランクシャフト１０の中心軸線及びインプットシャフト２０の中心軸線は同一の軸線ＡＸ上に配置されており、ステータシャフト３４の中心軸線もこの軸線ＡＸ上に配置されている。また、インプットシャフト２０の（タービンランナハブ３３ｂの）外周面上には、中心軸線を上記軸線ＡＸと一致させた円盤形状の介在部材３７がインプットシャフト２０に対して（タービンランナハブ３３ｂに対して）相対回転自在に設けられている。この介在部材３７はカバー部材３１とタービンランナ３３との間に位置しており、カバー部材３１と介在部材３７との間には多板式のクラッチ機構４０が設けられている。

介在部材３７とタービンランナ３３との間にはダンパ３８が設けられている。このダンパ３８は、一端側が介在部材３７に、他端側がタービンランナ３３に取り付けられた複数のコイルばねが動力伝達軸（クランクシャフト１０及びインプットシャフト２０）の軸線ＡＸを中心とする円形状に配置されており、後述するようにクラッチ機構４０が結合されたときに緩衝力を発揮して、エンジンの動力が急激にタービンランナ３３に伝達されることを防止する構成となっている。

クラッチ機構４０はカバー部材３１に固定された円筒状のクラッチドラム４１と、介在部材３７に固定された同じく円筒状のクラッチハブ４２と、クラッチドラム４１の内周側に外方側端部が固定された複数のドラム側プレート４３と、クラッチハブ４２の外周側に内方側端部が固定された複数のハブ側プレート４４と、インプットシャフト２０上を軸線ＡＸの延びる方向に移動自在に設けられたクラッチピストン４５と、このクラッチピストン４５を常時図１（又は図２）の右方に付勢するリターンスプリング４６（図１には示さず）とを有して構成されている。また、このリターンスプリング４６がない場合でも、油圧だけの力（トルクコンバータ１内部の圧力）により実用上問題なくクラッチピストン４５をロックアップの解放側（図１又は図２の右方）に作動させることは可能である。このような構成を採る場合には、コストダウン、レイアウト上有利となる。しかしながら、車両の機能上、より一層ロックアップを早期に解放する必要がある場合には、本実施形態のようにリターンスプリング４６を設置する方が好ましい。ドラム側プレート４３及びハブ側プレート４４の各々は金属板に摩擦材が張り合わされた構造であるとともに、これらプレート４３，４４は交互かつ平行に位置するように設けられているので、クラッチピストン４５が図１（又は図２）の左方に移動してこれら両プレート４３，４４の隣接するもの同士が互いに押し付けられた状態となったときには、両プレート４３，４４それぞれを保持するドラム側プレート４３とハブ側プレート４４は互いに結合された状態となる。

本実施形態に係るトルクコンバータ１のうち、ポンプインペラ３２及びタービンランナ３３からなる流体継手部における流体流路断面は、上記動力伝達軸の中心軸線ＡＸに垂直な方向の寸法をａ、軸線ＡＸに平行な方向の寸法をｂとした場合（図１参照）、ｂ／ａにより定義される扁平率は０．５０（５０％）台である。本実施形態のように流体継手部における流体流路断面の扁平率が０．６５（６５％）を下回る場合には、図１からも分かるように、ポンプインペラ３２（の外殻３２ａ）及びタービンランナ３３（の外殻３３ａ）それぞれの外表面はフラットな面形状、すなわち軸線ＡＸに垂直な面に対して平行な平面形状（図１における破線で示す面ＦＳ参照）に近くなる。そして、本実施形態に係るトルクコンバータ１では、このようなタービンランナ３３（の外殻３３ａ）の外表面のフラットな面形状の部分と対向する位置にダンパ３８が配置されている。また、このダンパ３８を構成する複数のコイルばねの一端側が取り付けられる介在部材３７は、ダンパ３８が配置される部分よりも半径方向内方側の部分（図１ではダンパ３８より下の部分）がタービンランナ３３に近接するように屈曲しており、この屈曲によりカバー部材３１との間に生じた空間内にクラッチ機構４０が収められている。

カバー部材３１とクラッチピストン４５との間には作動油圧室４７が形成されており、この作動油圧室４７はトランスミッションケース（図示せず）に形成された油路４８（図２に参照）と繋がっている。この油路４８は、ポンプインペラ３２の外殻３２ａに連結されてステータシャフト３４の外周面側に延びて設けられたポンプ駆動シャフト３９及びこのポンプ駆動シャフト３９に取り付けられたギヤ３９ａ（図２に参照）により駆動される油圧ポンプＰの吐出口と繋がっている。また、図２に示すように油路４８中には制御バルブ４９が介装されており、そのスプール（図示せず）は図示しないコントローラからの制御信号を受けて作動するようになっている。なお、上記作動油圧室４７の高圧を保持するため、クラッチピストン４５の外周部及び内周部にはそれぞれOリング４５ａ，４５ｂが設置されているが、これらOリング４５ａ，４５ｂは回転方向の摺動に対して摩耗の観点で弱いため、クラッチピストン４５はクラッチドラム４１、タービンランナハブ３３ｂとの間にて差回転を持たない状態でインプットシャフト２０上に支承された構成となっている。

制御バルブ４９は図２に示すように２位置３ポート弁であり、スプールが中立位置４９ａに位置しているときには油圧ポンプＰから供給される圧油はスプールによりブロックされるとともに、作動油圧室４７内の作動油は油路４８を介して油タンクＴに繋がるので、クラッチピストン４５はリターンスプリング４６の付勢力によりインプットシャフト２０上を図２の右方の方向へ移動した位置に位置する。このときドラム側プレート４３とハブ側プレート４４とは隣接するもの同士互いに離間するので、クラッチドラム４１とクラッチハブ４２は動力非伝達状態となる。このときエンジンの動力はクランクシャフト１０→カバー部材３１→ポンプインペラ３２→タービンランナ３３→タービンランナハブ３３ｂ→インプットシャフト２０と伝達される。ここで、ポンプインペラ３２とタービンランナ３３との間の動力伝達は流体を介してなされる。また、車速が比較的小さいときにはポンプインペラ３２とタービンランナ３３との間の流体の流れがステータ３６により変えられてトルクの増幅が行われる。なお、このように制御バルブ４９のスプールが中立位置４９ａに位置されてクラッチ機構４０が非係合状態（係合解除状態）とされるのは、アイドル運転時及び車両発進時等である。

一方、制御バルブ４９のスプールが駆動位置４９ｂに位置しているときには、油圧ポンプＰからの圧油は油路４８から作動油圧室４７内に供給され、クラッチピストン４５はリターンスプリング４６の付勢力に抗してインプットシャフト２０上を図２の左方へ移動する。これによりドラム側プレート４３とハブ側プレート４４とは互いに押圧し合ってクラッチドラム４１とクラッチハブ４２は結合され、介在部材３７はクラッチ機構４０を介してカバー部材３１と連結された状態となる。このときエンジンの動力はクランクシャフト１０→カバー部材３１→クラッチ機構４０→介在部材３７→ダンパ３８→タービンランナ３３→タービンランナハブ３３ｂ→インプットシャフト２０と伝達される。すなわちクランクシャフト１０とインプットシャフト２０とは直結された状態（いわゆるロックアップの状態）となる。このようなロックアップ状態ではクランクシャフト１０とインプットシャフト２０の間の動力伝達において流体は介在していないので、トルクの増幅作用は生じないものの、流体摩擦等による動力損失の少ない、効率のよい運転状態となる。

なお、このようにクラッチ機構４０を係合させてクランクシャフト１０とインプットシャフト２０とを直結の状態とする（すなわち制御バルブ４９のスプールを中立位置４９ａから駆動位置４９ｂに移動させる）のは前述のコントローラであるが、そのタイミングは車速センサやスロットル開度センサ（ともに図示せず）からの出力に基づいて決定される。本実施形態に係るトルクコンバータ１を搭載した車両では、トルクコンバータ１によるトルク増幅作用を積極的に利用するのは発進時など極めて低速のときのみとし、比較的低速のときからロックアップを行って燃料効率のよい走行が行われる。

本実施形態に係るトルクコンバータ１の説明は以上であるが、上述のように本トルクコンバータ１では、クラッチ機構４０を係合させたときにクランクシャフト１０とインプットシャフト２０との間の動力伝達が滑らかに行われるようにするためのダンパ３８が、クラッチ機構４０の半径方向外周面（クラッチドラム４１の外周面に相当する面）よりも動力伝達軸（クランクシャフト１０及びインプットシャフト２０）を中心とした半径方向外方に位置しているので、動力伝達軸からダンパ３８までの距離の大きい（すなわちロングトーション化された）広角ダンパとなっている。また、タービンランナ３３の外殻３３ａにおけるクラッチ機構４０及びダンパ３８と対向する部分の表面はフラットな面形状に（平坦な形状に）形成されているので、このフラットな面に近接するようにクラッチ機構４０及びダンパ３８を配置することにより軸方向寸法を小さくでき、サイズのコンパクト化を図ることができる。このため本トルクコンバータ１では、軸方向寸法の増加を最小にしつつ、クランクシャフト１０を駆動するエンジンの最大出力を吸収可能としながら、エンジンのトルク変動を容易に吸収することができ、クラッチ機構４０を係合させたままエンジンを低速回転（車両であれば低速走行に相当する）させたときに発生し易い「こもり音」や「サージング」等を抑制することが可能である。

また、本実施形態に係るトルクコンバータ１では、ポンプインペラ３２及びタービンランナ３３から構成される流体継手部における流体流路断面の軸線ＡＸに垂直な方向の寸法をａ、流体継手部の軸線に平行な方向の寸法をｂとして定義される扁平率ｂ／ａが０．６５以下であり（本実施形態では前述のように０．５０）、タービンランナ３３（の外殻３３ａ）の外表面がフラットな面形状に近くなっているので、上記効果を維持しつつ、サイズのコンパクト化を実現することが可能である。また、このように流路断面の扁平率を小さく（０．６５以下と）しても、本トルクコンバータ１では上述のように広角ダンパとしての機能が有効に働くため、扁平率を小さくすることにより流体損失の増加やトルク比・吸収トルク容量の低下が生じたとしても、その影響に伴う流体継手部内における滑りや、エンジン始動時（本実施形態のようにトルクコンバータ１が車両に搭載される場合には発進時に相当）や登坂走行時におけるエンジン回転数の上昇を抑えることができ、燃費が極端に低下することを防ぐことができる。

また、エンジントルクを吸収する場合、ダンパスプリング（ダンパ３８を構成するコイルばね）を外周方向に配置することで、ダンパスプリングに入力される荷重を小さくすることができるため、ダンパスプリングのコイル平均径を小さく設定することが設計上可能となり、クラッチ機構４０の配置場所より外周側に配置するレイアウト上の利点と併せて、よりトルクコンバータ１の軸方向寸法短縮に寄与し得る。更に、ダンパスプリングを外周方向に配置することで、ダンパスプリングを保持するタービンランナ３３側の保持部材３３ｃ及び介在部材３７に発生する荷重が小さくなることから、保持部材３３ｃ及び介在部材３７の肉厚を薄くでき、トルクコンバータ１の軸方向寸法の短縮に有利になる。

なお、上記トルクコンバータ１を備えた車両では、上述のように、アイドル運転時及び車両発進時はクラッチ機構４０を非係合状態（係合解除状態）とし、車両発進直後の極低車速時からクラッチ機構４０を係合させてロックアップ状態とするため、クラッチ機構４０係合時におけるドラム側プレート４３とハブ側プレート４４との間に滑りはなく発熱も少ない。よって冷却用のオイルをクラッチ機構４０に導入する必要はないが、クラッチ機構４０の係合をスリップ状態で使用しようとする場合には、図１中に示すＡ及びＢの空間内に冷却用のオイルを供給する必要がある。この場合は、例えばタービンランナハブ３３ｂにオイル導入用の連通穴を形成すればよい。

次に、本発明に係る流体伝動装置の第２実施形態について説明する。図３及び図４は本発明の第２実施形態に係る流体伝動装置としてのトルクコンバータ１０１を示しており、上述の第１実施形態に係る流体伝動装置（トルクコンバータ１）と同一の構成部材については同一の符号を付している。この第２実施形態に係るトルクコンバータ１０１が前述の第１実施形態に係るトルクコンバータ１と異なるところはクラッチ機構４０の構成であり、ドラム側プレート４３とハブ側プレート４４との係合及びその解除を行う装置が、インプットシャフト２０上を軸線ＡＸの延びる方向に移動自在に設けられたクラッチピストン１４５と、このクラッチピストン１４５の移動に応じて揺動移動するレバー部材１４６とを有して構成されている。ここでレバー部材１４６は円錐形状の側面を有した板ばねからなっており、その内周にはクラッチピストン１４５の中心側をタービンランナ３３側に屈曲して形成した屈曲部１４５ａがエンジン側から貫装されている。また、レバー部材１４６の外周縁はクラッチドラム４１に形成された係止溝４１ａに係止されており、上記内周縁は図３（又は図４）に示すようにクラッチピストン１４５と接触している。レバー部材１４６は自身の有するばね力（復元力）によりクラッチピストン１４５を常時図３（又は図４）の右方に付勢しており、第１実施形態におけるリターンスプリング４６の役目も兼ねている（したがって本第２実施形態では第１実施形態のようなリターンスプリング４６に対応するスプリングは有していない）。

クラッチピストン１４５は第１実施形態に係るトルクコンバータ１のクラッチピストン４５のように直接ドラム側プレート４３に接触してこれをハブ側プレート４４に押し付けるのではなく、直接にはレバー部材１４６をドラム側プレート４３側に押圧し、このレバー部材１４６を介してドラム側プレート４３をハブ側プレート４４に押し付けるようになっている。すなわち、クラッチピストン１４５とカバー部材３１との間に形成された作動油圧室１４７内に油圧ポンプＰからの圧油が供給されていないときには、上述のようにクラッチピストン１４５はレバー部材１４６により付勢されて図３（又は図４）の右方に位置しているが（図３及び図４に示す状態参照）、作動油圧室１４７内に油圧ポンプＰからの圧油が供給されると、クラッチピストン１４５はレバー部材１４６の付勢力に抗してインプットシャフト２０上を図３（又は図４）の左方へ移動する。このときレバー部材１４６はクラッチピストン１４５との接触点Ｃ（図４参照）を力点、係止溝４１ａに係止された外周縁を支点として揺動し、複数のドラム側プレート４３のうち最もレバー部材１４６側に位置したドラム側プレート４３からレバー部材１４６側（図３及び図４では紙面右側）に向かって突出して設けられた突起４３ａとの接触点を作用点としてドラム側プレート４３をハブ側プレート４４側に押圧する。これによりドラム側プレート４３とハブ側プレート４４とは係合し、トルクコンバータ１０１はロックアップ状態となる。なお、このときレバー部材１４６が上記作用点においてドラム側プレート４３を押圧する力はクラッチピストン１４５が接触点（力点）Ｃにおいてレバー部材１４６を押圧する力に比べて格段に大きくなるので（梃子の原理による力の増幅）、ドラム側プレート４３とハブ側プレート４４との係合力を第１実施形態に係るトルクコンバータ１の場合と同等に保ちつつ、作動油室１４７内に供給する作動油の圧力を小さくすることができるので、作動油圧室１４７に圧油を供給する油圧ポンプＰを小型化することが可能である。

或いは、作動油室１４７内に供給する圧力を第１実施形態に係るトルクコンバータ１の場合と同等にするのであれば、ドラム側プレート４３とハブ側プレート４４との係合力を第１実施形態に係るトルクコンバータ１の場合よりも大きくしてクラッチ容量を大きくすることができ、より広い走行状態に対して良好なロックアップ性能を発揮することが可能となる。このような構成では、介在部材３７とクラッチピストン１４５との間にレバー部材１４６を設けるためのスペースが必要となるが、本トルクコンバータ１０１では、上述のようにタービンランナの外表面をフラットな面形状に近くすることで軸方向寸法が縮小化されているので、上記スペースを確保することは十分に可能である。なお、上記力の増幅の割合は、レバー部材１４６における力点、支点及び作用点の配置及び力点と支点との間の距離及び作用点と支点との間の距離の比率により任意に設定することが可能である。

また、上記のようにクラッチ容量を大きくするように使用する場合には、ドラム側プレート４３とハブ側プレート４４との間の係合力が増大することから、ドラム側プレート４３とハブ側プレート４４との係合部が対摩耗性に優れたカーボン系摩擦材からなっていることが好ましい。これにより、両プレート４３，４４の接触面の耐熱性及び耐久性を向上させて使用寿命を高めることが可能である。なお、上記両プレート４３，４４の係合部をカーボン系摩擦材とすることには、プレート自体をカーボン系摩擦材から構成することのほか、プレート自体は金属等から構成し、その表面にカーボン系摩擦材を取り付ける構造とすることも含まれる。

次に、本発明に係る流体伝動装置の第３実施形態について説明する。図５及び図６は本発明の第３実施形態に係る流体伝動装置としてのトルクコンバータ２０１を示しており、上述の第１実施形態に係る流体伝動装置（トルクコンバータ１）と同一の構成部材については同一の符号を付している。この第３実施形態に係るトルクコンバータ２０１が前述の第１実施形態に係るトルクコンバータ１と異なるところは第２実施形態に係るトルクコンバータ１０１の場合と同様にクラッチ機構４０の構成である。

本第３実施形態に係るトルクコンバータ２０１では、クラッチドラム２４１は介在部材３７に固定されており、クラッチハブ２４２はカバー部材３１に固定されている。クラッチドラム２４１の内周側には複数のドラム側プレート２４３の外方側端部が固定されるとともに、クラッチハブ２４２の外周側には複数のハブ側プレート２４４の内方側端部が固定されており、これら両プレート２４３，２４４は交互かつ平行に位置するように設けられている。また、クラッチピストン２４５はインプットシャフト２０上を軸線ＡＸの延びる方向に移動自在に設けられており、更に、このクラッチピストン２４５を常時図５（又は図６）の右方に付勢するリターンスプリング（図５及び図６には示さず）と、クラッチハブ２４２に取り付けられた枢支ピン２４２ａにより図５（又は図６）の紙面面内方向揺動自在に枢支されたレバー部材２４６とが設けられている。レバー部材２４６における枢支ピン２４２ａよりも半径方向内方（軸線ＡＸ側。図５及び図６では紙面下方）の部分にはクラッチピストン２４５側（図５及び図６では紙面右側）に突出するように突起２４６ａが設けられており、この突起２４６ａはクラッチピストン２４５に接している。また、複数のハブ側プレート２４４のうち最も介在部材３７側（図５及び図６では紙面左側）に位置するハブ側プレート２４４には介在部材３７側に突出するように突起２４４ａが設けられており、この突起２４４ａはレバー部材２４６における枢支ピン２４２ａよりも半径方向外方（図５及び図６では紙面上方）の部分に接している。

クラッチピストン２４５とカバー部材３１との間に形成された作動油圧室２４７内に油圧ポンプＰからの圧油が供給されていないときには、クラッチピストン２４５は上記リターンスプリングにより付勢されて図５（又は図６）の右方に位置しているが（図５及び図６に示す状態参照）、作動油圧室２４７内に油圧ポンプＰからの圧油が供給されると、クラッチピストン２４５はリターンスプリングの付勢力に抗してインプットシャフト２０上を図５（又は図６）の左方へ移動する。このときレバー部材２４６は突起２４６ａとクラッチピストン２４５との接触点を力点、枢支ピン２４２ａを支点として揺動し、最も介在部材３７側（図５及び図６では紙面左側）に位置するハブ側プレート２４４に形成された上記突起２４４ａとの接触点を作用点としてこのハブ側プレート２４４をドラム側プレート２４３側（図５及び図６では紙面右側）に押圧する。このときレバー部材２４６が上記作用点においてハブ側プレート２４４を押圧する力はクラッチピストン２４５が上記力点においてレバー部材２４６を押圧する力に比べて格段に大きくなるので（梃子の原理による力の増幅）、上述の第２実施形態に係るトルクコンバータ１０１の場合と同様の効果を得ることができる。

また、この第３実施形態に係るトルクコンバータ２０１では、上述のようにクラッチドラム２４１が介在部材３７に固定されるとともに、クラッチハブ２４２がカバー部材３１に固定された構成を有しているため、カバー部材３１内の上部領域からその内壁に沿って下方に流れる流体（オイル）はスムーズにドラム側プレート２４３とハブ側プレート２４４との係合部に流入する（図７中に示す矢印参照）。このため両プレート２４３，２４４は良好に潤滑され、冷却効果も飛躍的に向上する。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施形態においては、本発明に係る流体伝動装置がポンプインペラとタービンランナに加えてステータを有するトルクコンバータに適用された例を示したが、本発明の適用対象はステータを有しない流体伝動装置、すなわちフルードカップリング装置であってもよい。なお、このようにステータを有さないフルードカップリング装置に本発明を適用した場合には、ポンプインペラとタービンランナとの間にステータが存在しない分、動力伝達軸の軸方向（上記例であれば軸線ＡＸの延びる方向）の寸法がより小さくなるという利点がある。また、上述の実施形態では、本発明に係る流体伝動装置が車両用として用いられる場合を示したが、これは一例であり、車両以外の他の回転機械等にも適用できるのは勿論である。

本発明の一実施形態に係るトルクコンバータの断面（上半分断面）図である。上記トルクコンバータの構成を示すスケルトン図である。本発明の第２実施形態に係るトルクコンバータの断面図（上半分断面図）である。図３におけるクラッチ機構の拡大図である。本発明の第３実施形態に係るトルクコンバータの断面図（上半分断面図）である。図５におけるクラッチ機構の拡大図である。第３実施形態に係るトルクコンバータにおいて、流体がクラッチ機構のプレートを潤滑する経路を示す図である。

符号の説明

１トルクコンバータ（流体伝動装置）
１０クランクシャフト（第１軸部材）
２０インプットシャフト（第２軸部材）
３１カバー部材
３２ポンプインペラ
３３タービンランナ
３６ステータ
３７介在部材
３８ダンパ（緩衝部材）
４０クラッチ機構
４５クラッチピストン
４７作動油圧室
ＡＸ軸線

Claims

中心軸線が同一の軸線上に位置するように配置された第１軸部材及び第２軸部材の間に設けられ、前記第１軸部材から前記第２軸部材への動力伝達を行う流体伝動装置であって、
前記第１軸部材にカバー部材を介して結合されたポンプインペラと、
前記第２軸部材に結合され、前記カバー部材の内部空間内において前記ポンプインペラと対向して設けられたタービンランナと、
前記第２軸部材に対して相対回転自在に設けられ、前記カバー部材と前記タービンランナとの間に位置した介在部材と、
前記カバー部材と前記介在部材との間に設けられた作動油圧室の油圧により係合・解除可能な多板式のクラッチ機構と、
前記介在部材と前記タービンランナとの間に設けられ、前記クラッチ機構が係合されたときに前記カバー部材と前記タービンランナとの間において緩衝力を発揮する緩衝部材とを有し、
前記緩衝部材は前記クラッチ機構よりも前記軸線を中心とした半径方向外方に位置しており、
前記タービンランナの外殻における前記クラッチ機構及び前記緩衝部材と対向する部分の表面は平坦形状に形成されていることを特徴とする流体伝動装置。
前記ポンプインペラ及び前記タービンランナから構成される流体継手部における流体流路断面の前記軸線に垂直な方向の寸法をａ、前記流体継手部の前記軸線に平行な方向の寸法をｂとして定義される扁平率ｂ／ａが０．６５以下であることを特徴とする請求項１記載の流体伝動装置。
前記クラッチ機構は、前記カバー部材に繋がる第１のクラッチ部材と、前記介在部材に繋がる第２のクラッチ部材と、前記作動油圧室内の油圧により移動するピストン部材と、前記ピストン部材の移動に応じて揺動移動し、前記第１のクラッチ部材と前記第２のクラッチ部材との係合及びその解除を行うレバー部材とから構成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の流体伝動装置。
前記第１のクラッチ部材と前記第２のクラッチ部材との係合部がカーボン系摩擦材からなっていることを特徴とする請求項３記載の流体伝動装置。