JP2005282688A - ロックアップクラッチ付き流体伝動装置 - Google Patents

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淳一 土井
Shinya Kamata
真也 鎌田
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典生 岩下
Kazuhito Maeda
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Abstract

【課題】 ダンパスプリング支持部材の固定部が、ロックアップピストンの摩擦部材よりも内周側で、所定円周上の複数箇所に固定されたロックアップクラッチを有する流体伝動装置において、ロックアップピストンに、ロックアップクラッチ等の構造を大きく変更することなく、フロントカバーとピストンとの間の作動油を十分に保持可能な長い凸部を設け、もってエンジン逆駆動時のロックアップクラッチの締結応答性を改善する。
【解決手段】 ロックアップピストン21における摩擦部材22よりも内周側の部分のダンパスプリング23…23の支持部材24の固定部21a…21aに挟まれた位置に、半径方向に延びる凸部21b…21bをフロントカバー側に突出して設ける。
【選択図】 図2

Description

本発明は、ロックアップクラッチを有する流体伝動装置に関し、ロックアップクラッチの締結応答性改善技術の分野に属する。
エンジンと変速歯車機構との間には、ロックアップクラッチを有するトルクコンバータが備えられることがある。例えば、図6に示すように、このトルクコンバータ110は、入力軸101(エンジン出力軸)に連結されたフロントカバー111と、該フロントカバー111に固設されたポンプ112と、該ポンプ112に対向して配置されたタービン113と、変速機ケース102にワンウェイクラッチ114を介して支持されると共に、ポンプ112とタービン113との間に配置されてトルク増大機能を有するステータ115とを有する。フロントカバー111及びポンプ112のシェル112aで形成される内部空間には作動油(流体)が充填されており、タービン113はポンプ112により作動油を介して駆動される。タービン113の基部113aは出力軸103(タービン軸)にスプライン結合され、タービン113の回転が出力軸103を介して図示しない変速歯車機構に出力される。
上記フロントカバー111とタービン113との間には、これらを機械的に連結するためのロックアップクラッチ120が設けられている。このロックアップクラッチ120は、上記タービン113の基部113a上を作動油圧(流体圧)の変化によって軸方向に移動可能とされたロックアップピストン121(以下、単にピストン121という)を有する。該ピストン121は、フロントカバー111とポンプ112のシェル112aとで形成される空間をフロント室(解放用油圧室)X′とリア室(締結用油圧室)Y′とに区画している。
上記ピストン121のフロントカバー111に対向する面の外周部には、摩擦部材122が取り付けられている。また、該ピストン121のタービン113に対向する面の外周部には、複数のダンパスプリング123…123が備えられていると共に、該ダンパスプリング123…123の支持部材124が、ピストン121の上記摩擦部材122よりも内周側で環状の固定部121aに複数のリベット125…125で固定されている。一方、タービン113のピストン121側の面の外周部には、上記ダンパスプリング123…123に係合するドリブン部材126が固着されている。
このような構成によれば、リア室Y′に締結用油圧が供給されると、ピストン121が、該油圧によりフロントカバー111側に移動して該カバー111に摩擦部材122を介して押し付けられ、この結果、入力軸101と出力軸103とが、機械的に連結(直結)される。一方、フロント室X′に解放用油圧が供給されると、ピストン121が、該油圧により反フロントカバー111側に移動して該カバー111から離間し、入力軸101と出力軸103との機械的な連結が解除される。なお、フロント室X′及びリヤ室Y′には、上記油圧以外にも、作動油の回転により発生する遠心圧が作用している。この遠心圧は、作動油の回転速度(回転数等)が大きいほど大きくなり、また、回転中心から離れるほど大きくなる。
ところで、ロックアップクラッチ110が締結されていないコンバータ状態において減速状態に移行したときには、通常、入力軸101(エンジン出力軸)の回転速度よりも出力軸103の回転速度の方が大きくなる。つまり、フロントカバー111の回転速度がピストン121の回転速度よりも小さくなり、この結果、フロント室X′の作動油の回転速度が、フロントカバー111の回転の遅さに引きづられて、リア室Y′の作動油の回転速度よりも小さくなる。その場合、フロント室X′及びリア室Y′内の作動油の遠心圧は、両室X′,Y′がこれらの最外周部で連通されているため、この最外周部では、図7に示すようにほぼ同一となるが、該最外周部よりも内周側では異なった値となる。具体的には、作動油の回転速度がフロント室X′よりもリア室Y′の方が大きいので、作動油の遠心圧の半径方向変化が、フロント室X′よりもリア室Y′の方が大きくなり、この結果、フロント室X′の遠心圧がリア室Y′の遠心圧よりも相対的に大きくなる。
ここで、上記減速時には、例えばエンジンの制御として燃料カットが行われることがあり、この燃料カット時には、エンジンストールの防止や、エンジンブレーキ効果を実現するために、ロックアップクラッチ120が締結されて、エンジンが出力側から逆駆動されることがある。
しかし、ロックアップクラッチ120がコンバータ状態のときに減速状態に移行した場合、前述したように、内周側ではフロント室X′の作動油の遠心圧がリア室Y′の作動油の遠心圧よりも相対的に大きくなっていることから、ピストン121が解放側に付勢されてロックアップクラッチ120が締結しにくくなっている。つまり、ロックアップクラッチ120の締結応答性が低下する。そして、この状態で燃料カットが行われると、エンジンストールを生じる虞がある。
そこで、フロント室とリヤ室との間の作動油の遠心圧の差を小さくすることを目的として、例えば、特許文献1には、ロックアップピストンのフロントカバーに対向する面に羽根部材を設けて、該羽根部材でフロント室内の作動油を回転させることにより該作動油の回転速度をロックアップピストンの回転速度に近づけるようにしたものが開示されている。
また、特許文献2には、ロックアップピストンのフロントカバーに対向する面に、ケース側に突出して放射状に延びる複数のリブ(または反フロントカバー側に凹んだ溝)を設けたものが開示されている。なお、このリブは、特許文献2においては、ロックアップピストンのフロントカバーに対向する面に設けられたクラッチフェーシングとフロントカバー内面との接触による該フェーシングの剥離を防止することを目的として、フロント室内の作動油の圧力を高めるために設けられたものである。なお、これによれば、結果的にではあるが、上記特許文献1に記載の効果が得られる。
また、特許文献3には、ダンパスプリングの支持部材をリベットでロックアップピストンに固定するものにおいて、ロックアップピストンに放射状に延びる複数のリブ(または反フロントカバー側に凹んだ溝)を設けたものが開示されている。
特開平8−270751号公報 特開平11−351353号公報 特開昭58−225224号公報
ところで、上記図6に示す構造のトルクコンバータ110に、特許文献1に記載の羽根部材を適用しようとすると、ロックアップクラッチ120のピストン121のみならず、トルクコンバータ110自体の構造を大きく変更する必要がある。
一方、特許文献2に記載のリブを、このトルクコンバータ110のピストン121に適用するのは構造の大きな変更等を伴うことなく可能である。しかし、クラッチの締結応答性の改善のためには、できるだけリブを径方向に長くすることにより、可能な限り多くの作動油を保持できるようにすることが望ましいが、前述したように、トルクコンバータ110においては、ダンパスプリング123…123の支持部材124が環状の固定部121aに複数のリベット125…125で取り付けられているから、径方向にリブを長く延ばすとリベット125…125や固定部121aとの干渉が問題となる。
また、特許文献3に記載のものは、もともとロックアップピストンの補強を主目的としていると考えられ、リブはロックアップピストンの摩擦部材の設けられた面から反フロントカバー側に突出している。この場合、リブが設けられた部位ではロックアップピストンのフロントカバー側の面とフロントカバーのロックアップピストン側の面との間隔が増大するので、作動油が十分に保持されず、これらの面間の作動油を十分に周方向に回転させられるものではない。
そこで、本発明は、ダンパスプリング支持部材の固定部が、ロックアップピストンの上記摩擦部材よりも内周側で、所定円周上の複数箇所に固定されたロックアップクラッチを有する流体伝動装置において、ロックアップピストンに、ロックアップクラッチ等の構造を大きく変更することなく、フロントカバーとロックアップピストンとの間の作動油を十分に保持可能な長い凸部を設け、もってエンジン逆駆動時におけるロックアップクラッチの締結応答性を改善することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明は、次のように構成したことを特徴とする。
まず、本願の請求項1に記載の発明(以下、第1発明という)は、入力部材に結合されたフロントカバーと出力部材に結合されたタービンとの間に配置されて流体圧の変化によって軸方向に移動可能とされたロックアップピストンを有し、該ロックアップピストンの上記フロントカバーに対向する面の外周部に摩擦部材が設けられていると共に、該ロックアップピストンとタービンとを連結するダンパスプリングが備えられており、かつ該ダンパスプリングの支持部材が、ロックアップピストンの上記摩擦部材よりも内周側で、所定円周上の複数箇所に固定されたロックアップクラッチを有する流体伝動装置であって、上記ロックアップピストンにおける摩擦部材よりも内周側の部分の上記ダンパスプリング支持部材の固定部に挟まれた位置に、ほぼ半径方向に延びる凸部がフロントカバー側に突出して設けられていることを特徴とする。
また、本願の請求項2に記載の発明(以下、第2発明という)は、第1発明において、ロックアップピストンにおける摩擦部材よりも内周側の部分でほぼ半径方向に延びる凸部とダンパスプリング支持部材の固定部とは、周方向に交互に配置されていることを特徴とする。
そして、本願の請求項3に記載の発明(以下、第3発明という)は、第1発明または第2発明において、ロックアップピストンにおける摩擦部材よりも内周側の部分でほぼ半径方向に延びる凸部とダンパスプリングの支持部材の固定部とは、それぞれ周上に均等に配置されていることを特徴とする。
さらに、本願の請求項4に記載の発明(以下、第4発明という)は、第1発明から第3発明のいずれかにおいて、ダンパスプリングの支持部材の固定部は反フロントカバー側に膨出していることを特徴とする。
また、本願の請求項5に記載の発明(以下、第5発明という)は、第1発明から第4発明のいずれかにおいて、ロックアップピストンにおける摩擦部材よりも内周側の部分でほぼ半径方向に延びる凸部は、外周側が内周側に対してロックアップピストンの回転方向に進んだ位置となるように傾斜していることを特徴とする。
次に、本発明の効果について説明する。
まず、第1発明によれば、ダンパスプリングの支持部材が、ロックアップピストンの上記摩擦部材よりも内周側で、所定円周上の複数箇所に固定されたロックアップクラッチを有する流体伝動装置において、上記ロックアップピストンにおける摩擦部材よりも内周側の部分の上記ダンパスプリング支持部材の固定部に挟まれた位置に、ほぼ半径方向に延びる凸部が設けられているから、固定部と干渉することがなく、トルクコンバータ内の限られた空間に効率よく長い凸部を設けることができる。
また、凸部はフロントカバー側に突出して設けられているから、ロックアップピストンにおける摩擦部材よりも内周側の部分とフロントカバーとの間隔が狭まることとなり、この結果、凸部によりフロントカバーとロックアップピストンとの間の流体が良好に保持されると共に、この保持された流体がロックアップピストンと共に凸部により回転されることにより、該流体の回転速度が凸部がない場合よりも大きくなる。つまり、フロントカバーとロックアップピストンとの間の流体の遠心圧が小さくなって、ロックアップピストンの前後の流体の遠心圧の差が小さくなり、この結果、エンジン逆駆動時にロックアップピストンのフロントカバー側への軸方向移動が遠心圧の差により阻害されるのが防止され、ロックアップクラッチの締結応答性が改善される。
さらに、該凸部は、ロックアップピストンの表面から突出させたものであるから、例えばプレス等により容易に形成することができる。また、ロックアップピストンを変更するだけでよく、既存のロックアップクラッチひいてはトルクコンバータに対して大きな構造変更を施すことなく容易に設けることができる。
また、第2発明によれば、ロックアップピストンにおける摩擦部材よりも内周側の部分でほぼ半径方向に延びる凸部とダンパスプリング支持部材の固定部とは、周方向に交互に配置されているから、凸部及び固定部の配置及び形状を径方向に対して自由に設定することができる。
そして、第3発明によれば、ロックアップピストンにおける摩擦部材よりも内周側の部分でほぼ半径方向に延びる凸部とダンパスプリングの支持部材の固定部とは、それぞれ周上に均等に配置されているから、流体圧力及び回転の不規則変動が良好に防止され、この結果、ロックアップクラッチの締結性が安定したものとなる。特に、第2発明に本第3発明を適用すれば、凸部と固定部とは周方向に交互にかつ均等に配置されるので、流体圧力及び回転の不規則変動が一層良好に防止され、前述の作用が一層安定したものとなる。
さらに、第4発明によれば、ダンパスプリングの支持部材の固定部は反フロントカバー側に膨出しているから、ロックアップピストンとフロントカバーとの間の空間容量が増大し、この結果、凸部で運ぶことができる作動油量が増大して、ロックアップピストンとフロントカバーとの間の流体圧が低下しやすくなり、締結応答性改善効果が一層向上する。特に、第2発明、第3発明に本第4発明を適用すれば、各凸部間において上記空間容量が増大し、前述の効果がより一層確実なものとなる。
また、第5発明によれば、ロックアップピストンにおける摩擦部材よりも内周側の部分でほぼ半径方向に延びる凸部は、外周側が内周側に対してロックアップピストンの回転方向に進んだ位置となるように傾斜しているから、遠心力により外周側に流れ出そうとするロックアップピストンとフロントカバーとの間の作動油を良好に保持することができ、この結果、より一層安定して作動油の回転速度を大きくすることができ、締結応答性改善効果が一層良好なものとなる。
以下、本発明の実施の形態に係るトルクコンバータについて説明する。
図1(図2のC−C断面)に示すように、この実施の形態に係るトルクコンバータ10は、入力軸1(エンジン出力軸)に結合されたフロントカバー11と、該フロントカバー11に固設されたポンプ12と、該ポンプ12に対向して配置されたタービン13と、変速機ケース2にワンウェイクラッチ14を介して支持されると共に、ポンプ12とタービン13との間に配置されてトルク増大機能を有するステータ15とを有する。フロントカバー11及びポンプ12のシェル12aで形成される内部空間には作動油が充填されており、タービン13はポンプ12により作動油(流体)を介して駆動される。タービン13の基部13aは出力軸3(タービン軸)にスプライン結合され、タービン13の回転が出力軸3を介して図示しない変速歯車機構に出力される。
上記フロントカバー11とタービン13との間には、これらを機械的に連結するためのロックアップクラッチ20が設けられている。このロックアップクラッチ20は、上記タービン13の基部13a上を作動油圧の変化によって軸方向に移動可能とされたロックアップピストン21(以下、単にピストン21という)を有する。該ピストン21は、フロントカバー11とポンプ12のシェル12aとで形成される空間をフロント室(解放用油圧室)Xとリア室(締結用油圧室)Yとに区画している。なお、このピストン21は、後述するダンパスプリング23…23の伸縮範囲内でタービン13の基部13aに対して周方向に相対回転可能とされている。
ピストン21のフロントカバー11に対向する面の外周部には、摩擦部材22が取り付けられている。また、該ピストン21のタービン13に対向する面の外周部には、図2にも示すように、複数のダンパスプリング23…23が備えられていると共に、該ダンパスプリング23…23の支持部材24が、図1〜図3に示すように、ピストン21の上記摩擦部材22よりも内周側で同一円周上に設けられた複数の固定部21a…21aにリベット25…25で固定されている。この支持部材24は、環状円盤部24a及び外周筒部24bから切り起こされた内周側折れ曲がり部24c…24c及び外周側折れ曲がり部24d…24dにより、ダンパスプリング23…23の周方向端部内周側及び外周側を支持すると共に、上記外周筒部24bによりダンパスプリング23…23の側部外周側を支持し、上記環状円盤部24aから切り起された側方折れ曲がり部24e…24eにより、ダンパスプリング23…23の側部内周側を支持している。
タービン13のピストン21側の面の外周部には、ドリブン部材26が固着されている。該ドリブン部材26にはピストン21側に延びる係合部26aが設けられ、上記支持部材24の内周側折れ曲がり部24cと外周側折れ曲がり部24dとの間に挿入されている。
ピストン21における摩擦部材22よりも内周側の部分の上記ダンパスプリング23…23の支持部材24の固定部21a…21aに挟まれた位置には、複数の凸部21b…21bが設けられている。これらの凸部21b…21bは、図3、図4に示すように、それぞれ、半径方向に、ピストン21の内周筒部21cの近傍から上記固定部21a…21aの中心を通る周上Lcよりも外周側にまで延び、また、ピストン21のフロントカバー11側の基準面21dから該カバー11側に所定量D突出している。この所定量Dは、トルクコンバータ10の軸方向寸法に影響を与えず、かつ作動油を十分保持可能な値に設定される。
図3に示すように、ピストン21に設けられた支持部材24の固定部21a…21aは平面視円形状で、図1に示すように、反フロントカバー11側に(タービン13側に)膨出している。なお、上記凸部21b…21b及び固定部21a…21aは、金属製板材を、プレスすることにより成形される。
ダンパスプリング23…23の支持部材24の固定部21a…21aと凸部21b…21bとは、周方向に交互に配置されると共に、周上に等角度間隔で均等に配置されている。
次に、このトルクコンバータ10の作用について説明する。
まず、リア室Yに図示しない油圧回路から締結用油圧が供給されると、ピストン21が、該油圧によりフロントカバー11側に移動して該カバー11に摩擦部材22を介して押し付けられ、この結果、入力軸1からフロントカバー11に入力された動力が、摩擦部材22、ピストン21、支持部材24、ダンパスプリング23…23、ドリブン部材26を介して、タービン13に伝達され、タービン13の基部13aから出力軸3に伝達される。つまり、入力軸1と出力軸3とが、機械的に連結(直結)される。
一方、フロント室Xに解放用油圧が供給されると、ピストン21が、該油圧により反フロントカバー11側に移動して該カバー11から離間し、この結果、入力軸1からフロントカバー11に入力された動力が、作動油を介してタービン13に伝達され、タービン13の基部13aから出力軸3に伝達される。つまり、入力軸1と出力軸3との機械的な連結が解除される。
その場合に、フロント室X及びリア室Yには、前述のように、上記油圧以外にも、作動油の回転による遠心圧が作用するが、本実施の形態に係るトルクコンバータ10によれば、ピストン21における摩擦部材22よりも内周側の部分のダンパスプリング23…23の支持部材24の固定部21a…21aに挟まれた位置に、半径方向に延びる凸部21b…21bが設けられているから、該固定部21a…21a及びリベット25…25と干渉することがなく、トルクコンバータ10内の限られた空間に効率よく長い凸部21b…21bを設けることができる。
また、凸部21b…21bはフロントカバー11側に突出して設けられているから、ピストン21における摩擦部材22よりも内周側の部分とフロントカバー11との間隔が狭まることとなり、この結果、凸部21b…21bによりフロントカバー11とピストン21との間(フロント室X)の作動油が良好に保持されると共に、この保持された作動油がピストン21と共に回転されることにより、該作動油の回転速度が凸部21b…21bがない場合よりも大きくなる。また、このとき、フロント室Xの作動油の遠心圧が、図5に点線で示すように従来よりも内周側ほど低下してピストン21の前後差圧が小さくなり、この結果、エンジン逆駆動時に、ピストン21のフロントカバー11側への軸方向移動がピストン21前後の遠心圧差により阻害されるのが防止される。つまり、ロックアップクラッチ20の締結応答性が改善される。
さらに、凸部21b…21bは、ピストン21の表面から突出させたものであるから、プレス等により容易に形成することができる。また、ピストンを変更するだけで、既存のロックアップクラッチひいてはトルクコンバータに対して大きな構造変更を施すことなく容易に設けることができる。また、トルクコンバータの軸方向長等が長くなる等、トルクコンバータが大型化することもない。
また、凸部21b…21bと固定部21a…21aとは、周方向に交互に配置されているから、凸部21b…21b及び固定部21a…21aの配置及び形状を径方向に対して自由に設定することができる。
そして、凸部21b…21bと固定部21a…21aとは、それぞれ周上に均等に配置されているから、作動油圧及び回転の不規則変動が防止され、この結果、ロックアップクラッチ20の締結性が安定したものとなる。特に、本実施の形態においては、凸部21b…21bと固定部21a…21aとは周方向に交互にかつ均等に配置されているので、作動油圧及び回転の不規則変動が一層良好に防止され、前述の作用がより一層安定したものとなる。
さらに、ダンパスプリング23…23の支持部材24の固定部21a…21aは反フロントカバー11側に膨出しているから、ピストン21とフロントカバー11との間(フロント室X)の空間容量が増大し、この結果、凸部21b…21bで運ぶことができる作動油量が増大して、ピストン21とフロントカバー11との間の作動油圧が低下しやすくなり、締結応答性改善効果が一層向上する。特に、本実施の形態によれば、各凸部21b…21b間において上記空間容量が増大し、前述の効果がより一層確実なものとなる。
なお、本実施の形態においては、凸部21b…21bは、半径方向に延びるものとしたが、外周側が内周側に対してピストン21の回転方向に進んだ位置となるように傾斜させてもよい。これによれば、遠心力により外周側に流れ出そうとするピストン21とフロントカバー11との間の作動油を良好に保持することができ、この結果、より一層安定して作動油の回転速度を大きくすることができ、締結応答性改善効果が一層良好なものとなる。
また、本実施の形態においては、凸部21b…21bと固定部21a…21aとを交互にかつ均等に配置したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、固定部の間に複数の凸部を設けてもよく、また、逆に、固定部の間の全てに凸部を設けるのでなく、例えば1つおきに凸部を設けるようにしてもよい。
本発明は、ロックアップクラッチを有する流体伝動装置に広く適用することができる。
本実施の形態に係るトルクコンバータの縦断面図である。 図1の一部破断A−A矢視図である(ロックアップピストン以外のものは適宜省略してある)。 図1のB−B矢視図である(ロックアップピストン以外のものは適宜省略してある)。 ロックアップピストンの凸部周辺の拡大図である。 本実施の形態に係るトルクコンバータによるフロント室及びリア室内の作動油の遠心圧分布の説明図である。 従来のトルクコンバータの縦断面図である。 従来のトルクコンバータによるフロント室及びリア室内の作動油の遠心圧分布の説明図である。
符号の説明
1 入力軸(入力部材)
3 出力軸(出力部材)
10 トルクコンバータ
11 フロントカバー
13 タービン
20 ロックアップクラッチ
21 ロックアップピストン
21a…21a 固定部(ダンパスプリング支持部材の固定部)
21b…21b 凸部
22 摩擦部材
23…23 ダンパスプリング
24 支持部材
X フロント室
Y リア室

Claims (5)

  1. 入力部材に結合されたフロントカバーと出力部材に結合されたタービンとの間に配置されて流体圧の変化によって軸方向に移動可能とされたロックアップピストンを有し、該ロックアップピストンの上記フロントカバーに対向する面の外周部に摩擦部材が設けられていると共に、該ロックアップピストンとタービンとを連結するダンパスプリングが備えられており、かつ該ダンパスプリングの支持部材が、ロックアップピストンの上記摩擦部材よりも内周側で、所定円周上の複数箇所に固定されたロックアップクラッチを有する流体伝動装置であって、上記ロックアップピストンにおける摩擦部材よりも内周側の部分の上記ダンパスプリング支持部材の固定部に挟まれた位置に、ほぼ半径方向に延びる凸部がフロントカバー側に突出して設けられていることを特徴とするロックアップクラッチ付き流体伝動装置。
  2. ロックアップピストンにおける摩擦部材よりも内周側の部分でほぼ半径方向に延びる凸部とダンパスプリング支持部材の固定部とは、周方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のロックアップクラッチ付き流体伝動装置。
  3. ロックアップピストンにおける摩擦部材よりも内周側の部分でほぼ半径方向に延びる凸部とダンパスプリングの支持部材の固定部とは、それぞれ周上に均等に配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のロックアップクラッチ付き流体伝動装置。
  4. ダンパスプリングの支持部材の固定部は反フロントカバー側に膨出していることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のロックアップクラッチ付き流体伝動装置。
  5. ロックアップピストンにおける摩擦部材よりも内周側の部分でほぼ半径方向に延びる凸部は、外周側が内周側に対してロックアップピストンの回転方向に進んだ位置となるように傾斜していることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のロックアップクラッチ付き流体伝動装置。
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