JP2005265021A - 流体伝動装置およびロックアップクラッチ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 容易に低コスト化することができる流体伝動装置およびロックアップクラッチ機構の提供。
【解決手段】 トルクコンバータ１のロックアップクラッチ機構８は、軸方向に移動自在であり、フロントカバー２に対して接近離間可能なロックアップピストン８０と、フロントカバー２と回転方向に一体化されると共に、フロントカバー２に対して軸方向に移動自在である第１摩擦ディスク８１と、ロックアップピストン８０と回転方向に一体化されると共に、ロックアップピストン８０に対して軸方向に移動自在である第２摩擦ディスク８２とを備え、第２摩擦ディスク８２は、更に、タービンハブ５に連結されたダンパユニット７と回転方向に一体化されると共に、ダンパユニット７に対して軸方向に移動自在である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体伝動要素を介して入力部材から出力部材へと動力を伝達する流体伝動装置およびそのような流体伝動装置に備えられるロックアップクラッチ機構に関する。

従来から、ポンプおよびタービンを介してフロントカバーからタービンハブへと動力を伝達するトルクコンバータ（流体伝動装置）が広く採用されているが（例えば、特許文献１参照。）、この種のトルクコンバータとしては、多板ロックアップクラッチ機構を備えたものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。このトルクコンバータの多板ロックアップクラッチ機構は、ロックアップピストンと摺動自在に係合する第１の摩擦部材と、フロントカバーと摺動自在に係合する第２の摩擦部材とを有し、ロックアップピストンは、ダンパを介してタービンと係合している。

特開平１０−４７４５３号公報 特開平０７−０４４９７号公報

しかしながら、上述の従来の多板ロックアップクラッチ機構では、ロックアップピストンと第１の摩擦部材との間、フロントカバーと第２の摩擦部材との間、およびロックアップピストン（ダンパ）とタービンとの間に係合部（嵌合部）が必要となる。このため、従来のトルクコンバータでは、部品点数を削減し、低コスト化を図ることは困難であった。

そこで、本発明は、部品点数の削減を可能とし、容易に低コスト化することができる流体伝動装置およびロックアップクラッチ機構の提供を目的とする。

本発明による流体伝動装置は、流体伝動要素を介して入力部材から出力部材に動力を伝達可能であると共に、入力部材と出力部材とを機械的に直結させることができるロックアップクラッチ機構を含む流体伝動装置において、ロックアップクラッチ機構は、軸方向に移動自在であり、入力部材に対して接近離間可能なロックアップピストンと、入力部材と回転方向に一体化されると共に、入力部材に対して軸方向に移動自在である第１摩擦部材と、ロックアップピストンと回転方向に一体化されると共に、ロックアップピストンに対して軸方向に移動自在である第２摩擦部材とを備え、この第２摩擦部材は、更に、出力部材と回転方向に一体化されると共に、出力部材に対して軸方向に移動自在であることを特徴とする。

この流体伝動装置は、第１摩擦部材および第２摩擦部材を含むロックアップクラッチ機構を備えている。ロックアップクラッチ機構の第１摩擦部材は、入力部材と回転方向に一体化されると共に、入力部材に対して軸方向に移動自在とされる。また、第２摩擦部材は、ロックアップピストンと回転方向に一体化されると共に、ロックアップピストンに対して軸方向に移動自在とされる。そして、この流体伝動装置では、更に、第２摩擦部材が出力部材と回転方向に一体化されると共に出力部材に対して軸方向に移動自在とされる。

すなわち、この流体伝動装置では、第２摩擦部材を介してロックアップピストンと出力部材とが連係することになるので、ロックアップピストンと出力部材とを連係するための構成を簡略化することが可能となり、それに要する部品点数を削減することができる。従って、本発明によれば、ロックアップクラッチ機構の部品点数を削減し、流体伝動装置を容易に低コスト化することが可能となる。

また、第１摩擦部材は、ロックアップピストンと摩擦接触し、第２摩擦部材は、入力部材と摩擦接触し、第１摩擦部材と第２摩擦部材とが互いに摩擦接触すると好ましい。

このような構成を採用すれば、ロックアップピストンを介して入力部材から出力部材へと伝達されるトルクを低減することができるので、ロックアップピストンを容易に小型化することが可能となる。

更に、出力部材に連結されており、入力部材から出力部材に伝達されるトルクの変動を吸収するダンパユニットを更に備え、第２摩擦部材は、ダンパユニットと回転方向に一体化されると共に、ダンパユニットに対して軸方向に移動自在であると好ましい。

本発明によるロックアップクラッチ機構は、入力部材と、この入力部材から流体伝動要素を介して動力が伝達される出力部材とを機械的に直結させることができるロックアップクラッチ機構において、軸方向に移動自在であり、入力部材に対して接近離間可能なロックアップピストンと、入力部材と回転方向に一体化されると共に、入力部材に対して軸方向に移動自在である第１摩擦部材と、ロックアップピストンと回転方向に一体化されると共に、ロックアップピストンに対して軸方向に移動自在である第２摩擦部材とを備え、この第２摩擦部材は、更に、出力部材と回転方向に一体化されると共に、出力部材に対して軸方向に移動自在であることを特徴とする。

本発明によれば、部品点数の削減を可能とし、容易に低コスト化することができる流体伝動装置およびロックアップクラッチ機構の実現が可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明による流体伝動装置の一例であるトルクコンバータを示す部分断面図である。トルクコンバータ１は、エンジンを備えた車両に適用されるものであり、図１に示されるように、フロントカバー（入力部材）２、ポンプインペラ（流体伝動要素）３、タービンランナ（流体伝動要素）４、タービンハブ（出力部材）５、ステータ６、ダンパユニット７およびロックアップクラッチ機構８を含む。フロントカバー２には、図示されないエンジンの回転軸が固定される。また、タービンハブ５には、図示されない自動変速機（ＡＴ）あるいは無段変速機（ＣＶＴ）の入力軸（図示省略）が固定（スプライン嵌合）される。

ポンプインペラ３は、ポンプシェル３ａと複数のブレード３ｂとを有し、ポンプシェル３ａは、フロントカバー２に密に固定される。同様に、タービンランナ４は、タービンシェル４ａと複数のブレード４ｂとを有し、タービンシェル４ａはタービンハブ５に固定される。フロントカバー２側のポンプインペラ３と、タービンハブ５側のタービンランナ４とは互いに対向し合い、両者の間には、入力軸と同軸に回転可能な複数のブレード６ｂを有するステータ６が配置される。ステータ６は、その回転方向を一方向のみに設定するワンウェイクラッチ９を有しており、ステータ６（およびワンウェイクラッチ９）は、ハブ３ｃとタービンハブ５との間でスラスト軸受１０ａおよび１０ｂによりタービンハブ５の軸方向に位置決めされる。これらのポンプインペラ３、タービンランナ４およびステータ６は、作動油を循環させるトーラス（環状流路）を形成する。

ここで、本実施形態のトルクコンバータ１は、図１に示されるように、ポンプインペラ３、タービンランナ４およびステータ６により形成されるトーラス（環状流路）を基準面ＲＳによって分割した際に、基準面ＲＳの図中左側にポンプインペラ３のブレード３ｂが位置し、基準面ＲＳの図中右側にタービンランナ４のブレード４ｂおよびステータ６のブレード６ｂが位置するように構成されている。基準面ＲＳは、タービンハブ５の軸方向に垂直な面であり、ポンプインペラ３、タービンランナ４およびステータ６により形成されるトーラスを概ね中央で縦に２等分にするものである。更に、本実施形態では、ポンプインペラ３の各ブレード３ｂの流体入口側縁部３ｉと流体出口側縁部３ｏとが、基準面ＲＳと平行に、すなわち、タービンハブ５の軸方向と垂直に延在している。

このように構成されるトルクコンバータ１では、トーラス内を充分な量の流体が循環するようにポンプ容量を確保することができるので、装置全体（トーラス）を小型化、扁平化しても、トルク容量を充分に確保することが可能となる。そして、ポンプインペラ３の各ブレード３ｂの流体入口側縁部３ｉおよび流体出口側縁部３ｏを基準面ＲＳと平行に延びるようにすることで、ポンプ容量を最大限に確保することが可能となる。また、トルクコンバータ１では、タービンシェル４ａがいわゆるステータシェル（ブレード６ｂの側壁）を兼ねており、ステータ６のブレード６ｂとタービンシェル４ａとの間には、僅かな隙間が形成される。これにより、トーラスを小型化すると共に、低速速度比でのトルク容量を増加させることが可能となる。

更に、本実施形態では、タービンランナ４の各ブレード４ｂの子午面（タービンハブ５の軸を含む紙面と平行な面）に対する投影面積は、基準面ＲＳよりもタービンランナ３側（図中右側）のトーラス領域（概ね基準面ＲＳとタービンシェル４ａとで囲まれる領域）の子午面における面積の半分以上とされる。これにより、トルク伝達効率を良好に維持しつつ、トルクコンバータ１をコンパクト化することが可能となる。この場合、子午面におけるトーラスの基準面ＲＳよりも他側（図中右側）の領域において、タービンランナ４のブレード４ｂの子午面に対する投影面積と、ステータ６のブレード６ｂの子午面に対する投影面積との比は、５：５〜７：３（タービンブレード：ステータブレード）とされると好ましい。

なお、本実施形態のポンプインペラ３は、図２に示されるようなブレード３ｂと、図３に示されるようなコア部材３０とを含む。この場合、概ね半円形状を呈するブレード３ｂは、流体入口側縁部３ｉと流体出口側縁部３ｏとの間に所定の間隔を隔てて形成された２つのタブ３ｔを有する。また、コア部材３０は、図３に示されるように、細幅の環状部材として形成されている。コア部材３０の外周縁部には、外側に開放された複数のスリット３０ｓが放射状に形成されており、コア部材３０の内周縁部には、内側に開放された複数のスリット３０ｓが形成されている。

ブレード３ｂの各タブ３ｔは、コア部材３０のスリット３０ｓに差し込まれると共に、コア部材３０の周方向に折り曲げられ、所定の手法によりコア部材３０に対して固定される。このような構成を採用すれば、コア部材３０のサイズを小さくしても、周方向の力に対するブレード３ｂの安定性を確保することができるので、ポンプインペラ３の耐久性を向上させることが可能となる。もちろん、かかる構成をタービンランナ４に対して適用し得ることはいうまでもない。

一方、トルクコンバータ１のダンパユニット７は、タービンシェル４ａと共にタービンハブ５に連結されている。ダンパユニット７は、図１に示されるように、中間プレート７１、複数のスプリング（弾性体）７２、ガイドプレート７３および７４を含む。中間プレート７１は、その外周縁の周方向における複数箇所から概ね台形状の突起が外方に向けて延出されている環状部材として形成されており、その内周部は、リベット等を介してタービンハブ５に固定されている。中間プレート７１の突起同士の間には、スプリング７２が所定数ずつ配置され、中間プレート７１および各スプリング７２は、ガイドプレート７３および７４によって両側から挟持される。

ガイドプレート７３，７４は、環状に形成されており、周方向の複数箇所にプレートの一部を外方に膨らませると共に開口することにより形成されたスプリング保持部７３ａ，７４ａを有する。ガイドプレート７３とガイドプレート７４とは、それぞれの外周側縁部の周方向における複数箇所でリベット等によって互いに連結（固定）される。そして、中間プレート７１は、ガイドプレート７３および７４との間に、両者に対して回転自在になるように保持され、中間プレート７１の突起間に配置されたスプリング７２は、それぞれ対応するスプリング保持部７３ａおよび７４ａ内に収容される。この際、スプリング７２の一方の外端（突起とは反対側の端部）が、スプリング保持部７３ａおよび７４ａの一方の端部と当接する。

そして、トルクコンバータ１のロックアップクラッチ機構８は、上述のダンパユニット７と、フロントカバー２との間に配置される。図１に示されるように、ロックアップクラッチ機構８は、ロックアップピストン８０、第１摩擦ディスク（第１摩擦部材）８１および第２摩擦ディスク（第２摩擦部材）８２を含む。ロックアップピストン８０は環状に形成されており、その中心部は、タービンハブ５のフロントカバー２側の端部５ａの周りに摺動自在に支持されている。これにより、ロックアップピストン８０は、タービンハブ５の軸方向に移動自在となり、フロントカバー２に対して接近離間することができる。

本実施形態では、タービンハブ５の端部５ａにはめ込まれるロックアップピストン８０の内周側位置決め端部８０ａがフロントカバー２側に延出されている。そして、フロントカバー２には、この内周側位置決め端部８０ａとタービンハブ５の端部５ａとに対向するように凹部２ａが形成されており、端部５ａと凹部２ａとの間には、スラスト軸受１０ｃが配置される。このような構成を採用すれば、ロックアップピストン８０のタービンハブ５の軸方向における位置決めと、スラスト軸受１０ｃの配置とに要するスペースを削減することができる。

図１および図４に示されるように、第１摩擦ディスク８１は、環状に形成された本体８１０を含み、ロックアップピストン８０とフロントカバー２との間に配置される。本体８１０の外周側の表裏面（ロックアップピストン８０側の面およびフロントカバー２側の面）には、摩擦板８３が固定されている。また、本体８１０の内縁部には、複数の溝が放射状に形成されており、各溝は、フロントカバー２の内面に固定されたディスク支持部材１１のガイド部１１ａと係合する。これにより、第１摩擦ディスク８１は、ディスク支持部材１１によってフロントカバー２およびタービンハブ５の回転方向への移動（フロントカバー２等に対する回転）を規制された状態でディスク支持部材１１に対して軸方向に摺動自在となる。すなわち、第１摩擦ディスク８１は、フロントカバー２およびタービンハブ５の回転方向においてフロントカバー２と一体化される一方、フロントカバー２に対してタービンハブ５等の軸方向に移動自在となる。

また、第２摩擦ディスク８２も、環状に形成された本体８２０を含み、図１および図４に示されるように、ダンパユニット７のガイドプレート７３および７４と、ロックアップピストン８０との外周に配置される。本体８２０は、タービンハブ５の径方向に延びる基部８２ａと、基部８２ａからタービンハブ５の軸方向に延びる複数のスプライン８２ｂとを有する。そして、基部８２ａのフロントカバー２側の面には、摩擦板８３が固定されている。

更に、ロックアップピストン８０の外周部には、図５に示されるように、第２摩擦ディスク８２のスプライン８２ｂと対応するように凹部８０ｂが形成されている。同様に、ダンパユニット７を構成するガイドプレート７３，７４の外周部にも、第２摩擦ディスク８２のスプライン８２ｂと対応するように凹部７３ｂ，７４ｂが形成されている。図５に示されるように、第２摩擦ディスク８２の各スプライン８２ｂは、ロックアップピストン８０の凹部８０ｂと、ガイドプレート７３，７４の凹部７３ｂ，７４ｂとに軸方向に摺動自在に係合させられる。

これにより、第２摩擦ディスク８２は、（タービンハブ５等の）回転方向においてロックアップピストン８０と一体化されると共に、ロックアップピストン８０に対して（タービンハブ５等の）軸方向に移動自在となる。更に、第２摩擦ディスク８２は、（タービンハブ５等の）回転方向においてダンパユニット７のガイドプレート７３および７４と一体化されると共に、ガイドプレート７３および７４に対して（タービンハブ５等の）軸方向に移動自在となる。従って、ダンパユニット７（中間プレート７１）が上述のようにタービンハブ５に連結されていることから、第２摩擦ディスク８２は、タービンハブ５と回転方向において一体化されると共に、タービンハブ５に対して軸方向に移動自在となる。

さて、上述のように構成されるトルクコンバータ１では、図示されないエンジンが作動されてフロントカバー２およびポンプインペラ３が回転すると、作動油の流れによりタービンランナ４が引きずられるようにして回転し始める。ステータ６は、ポンプインペラ３とタービンランナ４との回転速度差が大きい時に、作動油の流れをポンプインペラ３の回転を助ける方向に変換する。これにより、トルクコンバータ１は、ポンプインペラ３とタービンランナ４との回転速度差が大きい時には、トルク増幅機として作動し、両者の回転速度差が小さくなると、ステータ６がワンウェイクラッチ９を介して空転し、流体継手として作動する。すなわち、エンジンの動力は、タービンランナ４（作動流体）を介してフロントカバー２からタービンハブ５に伝達される。

そして、車両の発進後、所定の条件が満たされると（例えば、車速が所定値に達すると）、ロックアップクラッチ機構８が作動され、エンジンからフロントカバー２に伝えられた動力が、出力部材としてのタービンハブ５に直接伝達（機械的に〔直接〕伝達）されるようになり、これにより、エンジンと変速機の入力軸とが機械的に直結される。また、フロントカバー２からタービンハブ５に伝達されるトルクの変動は、ダンパユニット７によって吸収されることになる。

かかるロックアップに際しては、図示されない油圧装置によってロックアップピストン８０とポンプシェル３ａとの間に画成される油室に作動油が供給される。これにより、ロックアップピストン８０は、当該油室からの作動油の流れによって押圧され、フロントカバー２に向けて移動する。これに伴い、第１摩擦ディスク８１および第２摩擦ディスク８２がロックアップピストン８０によって押圧され、フロントカバー２に向けて移動する。

これにより、第１摩擦ディスク８１および第２摩擦ディスク８２は、ロックアップピストン８０とフロントカバー２とによって挟持される。そして、第１摩擦ディスク８１の一方（図中左側）の摩擦板８３は、ロックアップピストン８０と摩擦接触し、第２摩擦ディスク８２の摩擦板８３は、フロントカバー２と摩擦接触する。また、第１摩擦ディスク８１の他方（図中右側）の摩擦板８３は、第２摩擦ディスク８２の基部８２ａと摩擦接触するので、第１摩擦ディスク８１と第２摩擦ディスク８２とが互いに摩擦接触する。この結果、ロックアップピストン８０とフロントカバー２とが強固に連結され、両者は一体となって回転する。なお、トルクコンバータ１では、フロントカバー２とロックアップピストン８０との間に画成される油室に作動油が供給されると、フロントカバー２とロックアップピストン８０の連結が断たれ、両者間には回転差が生じることになる。

ロックアップピストン８０とフロントカバー２とが連結され、両者が共に回転を始めると、フロントカバー２およびロックアップピストン８０の回転（動力）は、ダンパユニット７を介して出力部材としてのタービンハブ５に機械的に直接伝達される。この際、本実施形態では、フロントカバー２からダンパユニット７（ガイドプレート７３および７４）への動力伝達経路が、図５において矢印で示されるように３系統に分けられる。

すなわち、第１の動力伝達経路は、フロントカバー２→摩擦板８３→第２摩擦ディスク８２→ダンパユニット７という順番でフロントカバー２からダンパユニット７に動力を伝達するものである。また、第２の動力伝達経路は、フロントカバー２→ディスク支持部材１１→第１摩擦ディスク８１→摩擦板８３→第２摩擦ディスク８２→ダンパユニット７という順番でフロントカバー２からダンパユニット７に動力を伝達するものである。そして、第３の動力伝達経路は、フロントカバー２→ディスク支持部材１１→第１摩擦ディスク８１→摩擦板８３→ロックアップピストン８０→第２摩擦ディスク８２→ダンパユニット７という順番でフロントカバー２からダンパユニット７に動力を伝達するものである。

このように、トルクコンバータ１では、フロントカバー２からの動力（トルク）は、第１から第３の動力伝達経路に分散された状態でダンパユニット７（タービンハブ５）に伝達されることになる。従って、トルクコンバータ１では、各部材に加わる応力を小さくすると共に特定の部位に応力が集中してしまうことを確実に防止することができる。特に、本実施形態では、ロックアップピストン８０を経由してフロントカバー２からからダンパユニット７（タービンハブ５）へと伝達されるトルクを従来のものに比べて大幅に低減することが可能となるので、ロックアップピストン８０を容易に薄肉化（小型化）することが可能となる。

そして、トルクコンバータ１では、第２摩擦ディスク８２を介してロックアップピストン８０とダンパユニット７（タービンハブ５）とが連係することになるので、ロックアップピストン８０とダンパユニット７（タービンハブ５）とを連係するための係合部（嵌合部）を簡略化（削減）することが可能となり、それに要する部品点数を削減することができる。また、第２摩擦ディスク８２のスプライン８２ｂや、ロックアップピストン８０、ガイドプレート７３および７４の凹部８０ｂ，７３ｂ，７４ｂは、いずれも比較的容易かつ低コストで形成可能なものである。従って、本発明によれば、ロックアップクラッチ機構８の部品点数を削減して、トルクコンバータ１を低コスト化することが可能となる。

本発明による流体伝動装置を示す断面図である。 図１の流体伝動装置に含まれるポンプインペラのブレードを示す模式図である。 図１の流体伝動装置に含まれるポンプインペラのコア部材を示す模式図である。 図１の流体伝動装置の要部拡大図である。 図１の流体伝動装置の要部拡大図である。

符号の説明

１ トルクコンバータ
２ フロントカバー
３ ポンプインペラ
３ａ ポンプシェル
３ｂ ブレード
３ｉ 流体入口側縁部
３ｏ 流体出口側縁部
４ タービンランナ
４ａ タービンシェル
４ｂ ブレード
５ タービンハブ
６ ステータ
６ｂ ブレード
７ ダンパユニット
８ ロックアップクラッチ機構
１１ ディスク支持部材
７３，７４ ガイドプレート
７３ｂ，７４ｂ，８０ｂ 凹部
８０ ロックアップピストン
８１ 第１摩擦ディスク
８２ 第２摩擦ディスク
８２ａ 基部
８２ｂ スプライン
８３ 摩擦板
ＲＳ 基準面
Ｓ 入力軸

Claims (4)

1. 流体伝動要素を介して入力部材から出力部材に動力を伝達可能であると共に、前記入力部材と前記出力部材とを機械的に直結させることができるロックアップクラッチ機構を含む流体伝動装置において、
   前記ロックアップクラッチ機構は、
   軸方向に移動自在であり、前記入力部材に対して接近離間可能なロックアップピストンと、
   前記入力部材と回転方向に一体化されると共に、前記入力部材に対して軸方向に移動自在である第１摩擦部材と、
   前記ロックアップピストンと回転方向に一体化されると共に、前記ロックアップピストンに対して軸方向に移動自在である第２摩擦部材とを備え、この第２摩擦部材は、更に、前記出力部材と回転方向に一体化されると共に、前記出力部材に対して軸方向に移動自在であることを特徴とする流体伝動装置。
2. 前記第１摩擦部材は、前記ロックアップピストンと摩擦接触し、前記第２摩擦部材は、前記入力部材と摩擦接触し、前記第１摩擦部材と前記第２摩擦部材とが互いに摩擦接触することを特徴とする請求項１に記載の流体伝動装置。
3. 前記出力部材に連結されており、前記入力部材から前記出力部材に伝達されるトルクの変動を吸収するダンパユニットを更に備え、前記第２摩擦部材は、前記ダンパユニットと回転方向に一体化されると共に、前記ダンパユニットに対して軸方向に移動自在であることを特徴とする請求項１または２に記載の流体伝動装置。
4. 入力部材と、この入力部材から流体伝動要素を介して動力が伝達される出力部材とを機械的に直結させることができるロックアップクラッチ機構において、
   軸方向に移動自在であり、前記入力部材に対して接近離間可能なロックアップピストンと、
   前記入力部材と回転方向に一体化されると共に、前記入力部材に対して軸方向に移動自在である第１摩擦部材と、
   前記ロックアップピストンと回転方向に一体化されると共に、前記ロックアップピストンに対して軸方向に移動自在である第２摩擦部材とを備え、この第２摩擦部材は、更に、前記出力部材と回転方向に一体化されると共に、前記出力部材に対して軸方向に移動自在であることを特徴とするロックアップクラッチ機構。

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