JP2005188662A - Fluid transmission gear with lock-up clutch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロックアップクラッチのクラッチピストンに相対回転不能に結合されるドライブ部材と、タービン羽根車に相対回転不能に結合されるドリブン部材との間に、複数のアークスプリングが設けられ、ドライブ部材およびドリブン部材のいずれか一方には、複数のアークスプリングの少なくとも内周および外周に対向しつつ各アークスプリングをそれぞれ伸縮可能に保持する複数のスプリング保持部が設けられるロックアップクラッチ付流体伝動装置に関する。 According to the present invention, a plurality of arc springs are provided between a drive member coupled to a clutch piston of a lockup clutch so as not to rotate relative to a driven member coupled to a turbine impeller so as not to rotate relative thereto, and the drive member And a driven member is provided with a fluid transmission device with a lock-up clutch provided with a plurality of spring holding portions that hold the respective arc springs in a telescopic manner while facing at least the inner and outer circumferences of the plurality of arc springs. .
タービン羽根車に、複数のアークスプリングを覆う保持部を有するドリブン部材が固着されたロックアップクラッチ付トルクコンバータが、たとえば特許文献1等で既に知られている。
ところで、ロックアップクラッチによって入力側回転体およびタービン羽根車を接続する際に、各アークスプリングに作用する圧縮力によって各アークスプリングは、その中央部を外方側に膨らませるように変形しようとするが、上記従来のものでは、アークスプリングの外周側がスプリング保持部に摺接し、摺動抵抗が生じてしまう。その結果、ロックアップクラッチの直結作動時と、直結解除作動時とでアークスプリングによるトルク緩衝特性にヒステリシスが生じてしまい、好ましくない。 By the way, when connecting an input side rotary body and a turbine impeller by a lock-up clutch, each arc spring tends to be deformed so that its central portion is expanded outwardly by a compressive force acting on each arc spring. However, in the above-mentioned conventional one, the outer peripheral side of the arc spring comes into sliding contact with the spring holding portion, and sliding resistance is generated. As a result, hysteresis is generated in the torque buffering characteristic by the arc spring when the lockup clutch is directly connected and when the direct connection is released, which is not preferable.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、トルク緩衝特性にヒステリシスが生じることを抑制し得るようにしたロックアップクラッチ付流体伝動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a fluid transmission device with a lock-up clutch capable of suppressing the occurrence of hysteresis in torque buffering characteristics.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、ポンプ羽根車に結合される入力側回転体と、前記ポンプ羽根車に対置されるタービン羽根車とを直結可能なロックアップクラッチが、前記入力側回転体に摩擦係合可能として前記入力側回転体および前記タービン羽根車間に配置されるクラッチピストンを備え、該クラッチピストンに相対回転不能に結合されるドライブ部材と、前記タービン羽根車に相対回転不能に結合されるドリブン部材との間に、自然な状態では前記タービン羽根車の回転軸線を中心とする仮想円上に中心線を配置するようにして円弧状に構成される複数のアークスプリングが設けられ、前記ドライブ部材および前記ドリブン部材のいずれか一方には、複数の前記アークスプリングの少なくとも内周および外周に対向しつつ前記各アークスプリングをそれぞれ伸縮可能に保持する複数のスプリング保持部が設けられるロックアップクラッチ付流体伝動装置において、前記スプリング保持部のうち前記各アークスプリングの外周に対向する部分および各アークスプリング間には、前記仮想円に沿うアークスプリングの中央部が外方に膨らむように各アークスプリングが変形しても各アークスプリングの前記各スプリング保持部への接触を回避するための間隙が形成されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a lock-up clutch capable of directly connecting an input side rotating body coupled to a pump impeller and a turbine impeller opposed to the pump impeller. A drive piston coupled between the input-side rotator and the turbine impeller so as to be frictionally engageable with the input-side rotator, the drive member being coupled to the clutch piston so as not to be relatively rotatable, and the turbine impeller A plurality of arcs configured in an arc shape so that a center line is arranged on a virtual circle centering on the rotation axis of the turbine impeller in a natural state between the driven members coupled so as not to be relatively rotatable. A spring is provided, and one of the drive member and the driven member is opposed to at least an inner periphery and an outer periphery of the plurality of arc springs. In the fluid transmission device with a lock-up clutch provided with a plurality of spring holding portions that hold the respective arc springs so as to be extendable and contracted, between the portions of the spring holding portions facing the outer periphery of the arc springs and the arc springs Is formed with a gap for avoiding contact of each arc spring with each spring holding portion even if each arc spring is deformed so that a central portion of the arc spring along the virtual circle bulges outward. It is characterized by that.
また請求項2記載の発明は、上記請求項1記載の発明の構成に加えて、複数の前記スプリング保持部が、前記ドリブン部材に設けられることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the present invention, a plurality of the spring holding portions are provided on the driven member.
請求項1記載の発明によれば、アークスプリングがドライブ部材およびドリブン部材間で圧縮されることにより、外方側に膨らむように変形してもスプリング保持部に接触することが回避され、したがってスプリング保持部およびアークスプリング間で摺動抵抗が生じることはない。したがってロックアップクラッチの直結作動時と、直結解除作動時とでアークスプリングによるトルク緩衝特性にヒステリシスが生じることを抑えることができる。 According to the first aspect of the present invention, the arc spring is compressed between the drive member and the driven member, so that contact with the spring holding portion is avoided even if the arc spring is deformed so as to bulge outward. There is no sliding resistance between the holding part and the arc spring. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of hysteresis in the torque buffering characteristic by the arc spring during the direct connection operation of the lockup clutch and during the direct connection release operation.
また請求項2記載の発明によれば、複数のアークスプリングがタービン羽根車側に保持されるので、ロックアップクラッチのクラッチピストンを軽量化することができ、ロックアップクラッチの作動応答性を高めることができる。
According to the invention described in
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
図1〜図4は本発明の第1実施例を示すものであり、図1はロックアップクラッチ付トルクコンバータの縦断側面図、図2はロックアップクラッチが非接続状態にあるときの図1の2−2線に沿う断面図、図3はロックアップクラッチが接続状態にあるときの図2に対応した断面図、図4は図2の一部拡大図である。 1 to 4 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a longitudinal side view of a torque converter with a lock-up clutch, and FIG. 2 is a view of FIG. 1 when the lock-up clutch is in a disconnected state. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 2-2, FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 when the lockup clutch is in a connected state, and FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG.
先ず図1において、流体伝動装置であるトルクコンバータTAは、ポンプ羽根車11と、該羽根車11に対置されるタービン羽根車12と、ポンプ羽根車11およびタービン羽根車12の内周部間に配置されるステータ羽根車13とを備えるものであり、これらの羽根車11,12,13間には、作動オイルによる動力伝達のための循環回路14が形成される。
First, in FIG. 1, a torque converter TA which is a fluid transmission device includes a
ポンプ羽根車11には、タービン羽根車12を外側から覆う入力側回転体としてのフロントカバー15が溶接により結合されるものであり、該フロントカバー15の外周面には、図示しない始動用モータからの動力が入力されるリングギヤ16が溶接される。一方、エンジンのクランクシャフト17には、前記フロントカバー15に対向する駆動板18の内周部が複数のボルト19…によって締結されており、駆動板18の外周が複数のボルト20…により前記リングギヤ16に締結される。すなわちフロントカバー15には、クランクシャフト17からの動力が伝達されることになる。
A
タービン羽根車12の内周部にはクランクシャフト17と同軸のボス21が溶接されており、このボス21および前記フロントカバー15の内周部間にスラストニードルベアリング22が介装される。また前記クランクシャフト17と同軸の出力軸23が前記ボス21にスプライン結合されており、この出力軸23は図示しない変速機の主軸となる。
A
前記出力軸23は、フリーホイール30を介して前記ステータ羽根車13のハブ13aを支承するステータ軸24で同軸に囲繞されており、出力軸23およびステータ軸24間には軸受ブッシュ25が介装され、ステータ軸24はミッションケース等の固定支持部26に回転不能に支持される。またポンプ羽根車11の内周には、ステータ軸24を同軸に囲繞する補機駆動軸27が同軸に固着されており、トルクコンバータTAに作動オイルを供給するためのオイルポンプ(図示せず)が前記補機駆動軸27により駆動される。
The
前記フリーホイール30は、ステータ羽根車13のハブ13aの内周にスプライン嵌合するアウターレース31と、ステータ軸24の外周にスプライン嵌合するインナーレース32と、それらのレース31,32間に環状配列で介装される複数のスプラグ33…とから成る従来公知のものである。またフリーホイール30と、ポンプ羽根車11の内周に結合された補機駆動軸27およびタービン羽根車12のハブ21との間には、フリーホイール30の軸方向移動を規制するスラストニードルベアリング34,35がそれぞれ介装される。
The
ポンプ羽根車11には、その外周から半径方向外方に延びつつタービン羽根車12側に屈曲したポンプ延長部11aが一体に形成される。一方、フロントカバー15の外周部には、タービン羽根車12よりも半径方向外方に延出してポンプ羽根車11側に屈曲したカバー延長部15aが一体に形成されており、このカバー延長部15aに前記リングギヤ16が溶接され、カバー延長部15aにポンプ延長部11aが溶接される。
The
タービン羽根車12の周囲にはクラッチ室36が画成されており、このクラッチ室36の外周部が、ポンプ羽根車11およびタービン羽根車12間の循環回路14の外周部に連通する。
A
前記クラッチ室36には、フロントカバー15およびタービン羽根車12間を接続し得るロックアップクラッチ37Aが配設される。このロックアップクラッチ37Aの主体をなすクラッチピストン38は、前記クラッチ室36内を、タービン羽根車12側の内側室36aおよびフロントカバー15側の外側室36bに区画するようにしてクラッチ室36内に配置されており、クラッチピストン38の内周部に固着された円筒状のボス39がタービン羽根車12のボス21に液密にかつ軸方向スライド可能に支承される。
In the
クラッチピストン38の外周には、フロントカバー15におけるカバー延長部15aの内側面に対向しつつタービン羽根車12の半径方向外方に延びるウエブ40が一体に形成されており、該ウエブ40の外周には、前記カバー延長部15aの内周面に対向する円筒状のリム41が一体に連設される。しかも前記ウエブ40には、前記カバー延長部15aの内側面に対向する摩擦ライニング42が付設されており、クラッチピストン38は、前記摩擦ライニング42をフロントカバー15のカバー延長部15aに圧接させる接続位置と、前記摩擦ライニング42を前記カバー延長部15aから離間させる非接続位置(図1の位置)との間で移動可能である。
A
図2を併せて参照して、前記クラッチピストン38には第1および第2ドライブ部材43,44が相対回転不能として結合され、タービン羽根車12には、相対回転不能としてドリブン部材45が結合されており、第1および第2ドライブ部材43,44と、ドリブン部材45との間には、自然な状態ではタービン羽根車12の回転軸線を中心とする仮想円C上に中心線を配置するようにして円弧状に構成される一対ずつ複数組のアークスプリング46…,47…が設けられる。
Referring also to FIG. 2, first and
また第1および第2ドライブ部材43,44ならびにドリブン部材45のいずれか一方、この第1実施例では第1および第2ドライブ部材43,44に、複数組の前記アークスプリング46…,47…の少なくとも内周および外周に対向しつつそれらのアークスプリング46…,47…をそれぞれ伸縮可能に保持する複数のスプリング保持部48A…が設けられる。
In addition, in the first embodiment, a plurality of sets of the
タービン羽根車12側の第1ドライブ部材43と、クラッチピストン38側の第2ドライブ部材44とは、軸方向に相互に対置されてクラッチピストン38の外周部に固着されるものであり、リング状に形成されつつ相互に重ねられて複数のリベット49,49…でクラッチピストン38に固着される取付け部43a,44aと、軸方向に相互に間隔をあけて前記取付け部43a,44aから半径方向外方に延びるリング板状の作動板部43b,44bとを一体に備える。
The
第1および第2ドライブ部材43,44の作動板部43b,44bには、前記仮想円Cに沿って間隔をあけて複数の円弧状の開口部50…,51…が設けられており、比較的小径であるアークスプリング46…と、そのアークスプリング46を囲繞する比較的大径のアークスプリング47…とが、同心状に組み合わされて対をなすようにして、前記各開口部50…,51…に挿入される。
The
第1および第2ドライブ部材43,44には、前記各開口部50…,51…の内周縁に連なって側方に突出する内周側庇部43c,44cと、前記各開口部50…,51…の外周縁に連なって側方に突出する外周側庇部43d,44dとが一体に設けられる。しかも内周側庇部43c,44cは、アークスプリング46,47の内周側を収容する内周側収容溝52を協働して構成するようにしてそれぞれ円弧状に曲げられ、外周側庇部43d,44dは、アークスプリング46,47の外周側を収容する外周側収容溝53を協働して構成するようにしてそれぞれ円弧状に曲げられており、前記スプリング保持部48A…は、各開口部50…,51…に個別に対応した内周側収容溝52…および外周側収容溝53…によって構成される。
The first and
ドリブン部材45は、第1および第2ドライブ部材43,44の作動板部43b,44b間に、相対回動可能に収容されるようにしてリング板状に形成されるものであり、前記アークスプリング46…,47…を収容せしめる複数の開口部54…が、第1および第2ドライブ部材43,44の開口部50…,51…に対応するようにしてドリブン部材45にも設けられる。
The driven
ドリブン部材45の外周は、第1および第2ドライブ部材43,44の外周から突出しており、このドリブン部材45の外周の周方向に間隔をあけた複数箇所には係合溝55…が設けられる。一方、タービン羽根車12の外周には、前記ドリブン部材45の外周側に向けて延びる連結部材56が溶接されており、この連結部材56には、前記各係合溝55…に係合する複数の係合突起56a…が軸方向に延びるようにして一体に突設される。
The outer periphery of the driven
したがってドリブン部材45は、軸方向の相対移動は許容されつつ相対回転不能としてタービン羽根車12に結合されることになる。
Therefore, the driven
第1および第2ドライブ部材43,44の開口部50…,51…と、ドリブン部材45の開口部54…とは、トルクコンバータTAの非作動状態では相互に対応する位置にあり、アークスプリング46…,47…の両端は、仮想円Cの周方向に沿う前記各開口部50…,51…,54…の両端に当接している。
The
出力軸23には第1油路58が同軸に設けられており、この第1油路58はスラストニードルベアリング22を介してクラッチ室36の外側室36bに連通する。また補機駆動軸27およびステータ軸24間には環状の第2油路59が形成されており、この第2油路59は、スラストニードルベアリング34を介して循環回路14の内周部に連通する。しかも第1および第2油路58,59は、前記オイルポンプの吐出側に接続される状態と、前記オイルポンプでくみ上げられる作動オイルを貯留する油溜め(図示せず)に接続される状態とを択一的に切換えられる。
A
第1油路58にオイルポンプの吐出側が接続されている状態では、エンジンの出力トルクが駆動板18からフロントカバー15を介してポンプ羽根車11に伝達され、それによりオイルポンプが駆動されると、作動オイルが第1油路58からスラストニードルベアリング22を介してクラッチ室36の外側室36bおよび内側室36aを経て循環回路14に流入し、循環回路14を満たした後、第2油路59から油溜めに還流する。この際、クラッチ室36では外側室36bの方が内側室36aよりも高圧となっており、クラッチピストン38はフロントカバー15から離間する側に押圧され、ロックアップクラッチ37Aは非接続状態となっている。したがってクランクシャフト17からの動力伝達によりポンプ羽根車11が回転駆動されると、循環回路14を満たしている作動オイルが循環回路14を循環することで、ポンプ羽根車11の回転トルクがタービン羽根車12に伝達され、出力軸23が駆動されることになる。
In a state where the discharge side of the oil pump is connected to the
この際、ポンプ羽根車11およびタービン羽根車12間でトルクの増幅作用が生じていると、それに伴う反力がステータ羽根車13で負担され、ステータ羽根車13はフリーホイール30のロック作用によって固定される。またトルクの増幅作用が終了すると、ステータ羽根車13は、該羽根車13が受けるトルク方向の反転により、フリーホイール30を空転させつつ、ポンプ羽根車11およびタービン羽根車12と同一方向に回転することになる。
At this time, if a torque amplifying action is generated between the
トルクコンバータTAが上述のようにカップリング状態となったときに、第2油路59にオイルポンプの吐出側を接続すると、作動オイルは、第2油路59からスラストニードルベアリング34を経て循環回路14に流入して該循環回路14を満たし、さらにクラッチ室36の内側室36aに移って該内側室36aを満たす。一方、クラッチ室36の外側室36bは、スラストニードルベアリング22よび第1油路58を介して油溜めに通じているので、クラッチ室36内では内側室36aの方が外側室36bよりも高圧となり、クラッチピストン38がフロントカバー15側に押され、摩擦ライニング42がフロントカバー15に圧接されることにより、ロックアップクラッチ37Aが接続状態となる。
If the discharge side of the oil pump is connected to the
このようにロックアップクラッチ37Aが接続状態となると、クランクシャフト17から駆動板18を介してフロントカバー15に伝達される動力は、ポンプ羽根車11に伝達されるとともに、クラッチピストン38、第1および第2ドライブ部材43,44の開口部50…,51…の一端からアークスプリング46…,47…を介してドリブン部材45の開口部54…の他端および連結部材56を介してタービン羽根車12に機械的に伝達されることになる。すなわちポンプ羽根車11およびタービン羽根車12は直結の状態となり、クランクシャフト17の出力を出力軸23に効率よく伝達することができる。
When the lock-up clutch 37A is thus connected, the power transmitted from the crankshaft 17 to the
この際、ポンプ羽根車11およびタービン羽根車12間で急激なトルク変動が生じると、図3で示すように、第1および第2ドライブ部材43,44の矢印60で示す方向への回転に応じて、アークスプリング46…,47…が開口部50…,51…の一端および開口部54…の他端間で圧縮され、それによりポンプ羽根車11およびタービン羽根車12が相対回転することでトルクショックが吸収されることになる。
At this time, if a sudden torque fluctuation occurs between the
ところで、ロックアップクラッチ37Aによってフロントカバー15およびタービン羽根車12を接続する際に、各アークスプリング46…,47…に作用する圧縮力によって各アークスプリング46…,47…は、その中央部を外方側に膨らませるように変形しようとする。このような変形が生じたときに、アークスプリング46…,47…のうち大径であるアークスプリング47…の外周側がスプリング保持部48A…に摺接してしまうと、摺動抵抗が生じ、ロックアップクラッチ37Aの直結作動時と、直結解除作動時とでアークスプリング46…,47…によるトルク緩衝特性にヒステリシスが生じてしまう。
By the way, when the
そこで、スプリング保持部48Aのうちアークスプリング47の外周に対向する部分と、アークスプリング47との間には、仮想円Cに沿うアークスプリング47の中央部が外方に膨らむようにアークスプリング47が変形してもアークスプリング47のスプリング保持部48Aへの接触を回避するための間隙61が形成される。このような間隙61の形成のために、この第1実施例では、第1および第2ドライブ部材43,44に設けられる開口部50,51の外周縁が、仮想円Cよりも曲率半径が小さくなるように形成され、スプリング保持部48A…のうちアークスプリング47の外周部を収容する外周側収容溝53…を協働して構成するようにして第1および第2ドライブ部材43,44に設けられる庇部43d…,44d…に前記アークスプリング47…の外周が接触しないように前記間隙61…が形成される。
Therefore, between the portion of the spring holding portion 48 </ b> A facing the outer periphery of the
またドリブン部材45に設けられる開口部54…は、その外周縁に前記アークスプリング47…の外周部が接触することがないようにするために、前記外周縁が、開口部50…,51…の外周縁よりも半径方向外方に位置するように形成されている。
Further, the
このようにして、アークスプリング47…が第1および第2ドライブ部材43,44とドリブン部材45との間で圧縮されることにより外方側に膨らむように変形しても、スプリング保持部48A…にアークスプリング47…が接触することを回避することができ、したがってスプリング保持部48A…およびアークスプリング47…間で摺動抵抗が生じることはなく、ロックアップクラッチ37Aの直結作動時と、直結解除作動時とでアークスプリング47…によるトルク緩衝特性にヒステリシスが生じることを抑えることができる。
Thus, even if the arc springs 47 are deformed so as to bulge outward by being compressed between the first and
図5は本発明の第2実施例を示すものであり、上記第1実施例に対応する部分には同一の参照符号を付す。 FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention, and parts corresponding to the first embodiment are given the same reference numerals.
このトルクコンバータTBのクラッチ室36には、フロントカバー15およびタービン羽根車12間を接続し得るロックアップクラッチ37Bが配設され、該ロックアップクラッチ37Bの主体をなすクラッチピストン38にはドライブ部材63が軸方向相対移動を許容されつつ相対回転不能として結合され、タービン羽根車12には、相対回転不能として第1および第2ドリブン部材64,65が結合されており、ドライブ部材63と、第1および第2ドリブン部材64,65との間には、一対ずつ複数組のアークスプリング46…,47…が設けられる。
A lockup clutch 37B that can connect the
ドライブ部材63は、上記第1実施例のドリブン部材45と同様にリング板状に形成されるものであり、クラッチピストン38に固着された支持部材66に、ドライブ部材63の内周部が、軸方向相対移動を許容するものの相対回転不能として支持される。
The
また第1および第2ドリブン部材64,65は、前記ドライブ部材63を相互間に挟むように配置されるものであり、タービン羽根車12に固着された連結部材67に第1および第2ドリブン部材64,65の外周部が固着される。
The first and second driven
ところで、ドライブ部材63、ならびに第1および第2ドリブン部材64,65のいずれか一方、この第2実施例では第1および第2ドリブン部材64,65に、複数組の前記アークスプリング46…,47…の少なくとも内周および外周に対向しつつそれらのアークスプリング46…,47…をそれぞれ伸縮可能に保持する複数のスプリング保持部48B…が設けられるものであり、それらのスプリング保持部48B…は、第1実施例において第1および第2ドライブ部材43,44に設けられたスプリング保持部48A…と同様に構成される。
By the way, in the
この第2実施例によれば、上記第1実施例と同様の効果を奏することができる上に、複数のアークスプリング46…,47…がタービン羽根車12側に保持されるので、ロックアップクラッチ37Bのクラッチピストン38を軽量化することができ、ロックアップクラッチ37Bの作動応答性を高めることができる。
According to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the plurality of arc springs 46, 47,. The
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the present invention described in the claims. It is.
たとえば上記各実施例ではトルクコンバータTA,TBについて説明したが、トルクコンバータ以外の流体伝動装置、すなわちステータ羽根車を備えない流体継ぎ手に関連して本発明を実施することも可能である。 For example, although the torque converters TA and TB have been described in the above embodiments, the present invention can also be implemented in connection with a fluid transmission device other than the torque converter, that is, a fluid joint that does not include a stator impeller.
11・・・ポンプ羽根車
12・・・タービン羽根車
15・・・入力側回転体としてのフロントカバー
37A,37B・・・ロックアップクラッチ
38・・・クラッチピストン
43,44,63・・・ドライブ部材
45,64,65・・・ドリブン部材
46・・・アークスプリング
48A,48B・・・スプリング保持部
61・・・間隙
C・・・仮想円
TA,TB・・・流体伝動装置であるトルクコンバータ
DESCRIPTION OF
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