JP2005299715A - 自動車用トルクコンバータ - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関からロックアップクラッチ上流までの慣性モーメントを減らして、ロックアップクラッチが解放される発進加速時等において入力軸回転速度を高いレスポンスで上昇させる。
【解決手段】 内燃機関の出力軸トルクを変換して変速機に入力する自動車用トルクコンバータにおいて、作動油室を形成するトルコンカバーにタービンを固定して変速機の入力軸に直結する一方、前記タービンに対向して配置されるインペラを内燃機関の出力軸に直結する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の出力軸トルクを増幅して変速機に入力する自動車用トルクコンバータに関する。

特許文献１には、ロックアップクラッチ付きのトルクコンバータにおいて、ロックアップクラッチの締結状態における動力伝達部材の配列を、入力軸→バネ→ピストン→クラッチ→出力軸とすることで、出力側機構の入力側機構に対する慣性モーメント比を大きくし、以って、トランスミッション側で生じるこもり音や歯打ち音等の異音を生じ難くする構成の開示がある。
特開平０８−２７７９０５号公報

上記従来技術は、バネよりも下流側（トルコン出力軸側）の慣性モーメントを低減させる構成であるが、ロックアップクラッチを境にした慣性モーメントのバランスでは、最も慣性モーメントが大きな部材であるトルコンカバーがロックアップクラッチよりも上流（トルコン入力軸側）に存在する。
このため、従来の構成では、エンジンからロックアップクラッチ上流までの慣性モーメントが大きく、ロックアップクラッチが完全に解放される発進加速時等では、前記大きな慣性モーメントによって入力軸回転速度の上昇レスポンスが抑制されてしまうという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、エンジンからロックアップクラッチ上流までの慣性モーメントを減らして、ロックアップクラッチが解放される発進加速時等において入力軸回転速度を高いレスポンスで上昇させることができる自動車用トルクコンバータを提供することを目的とする。

そのため、本発明では、作動油室を形成するトルコンカバーにタービンを固定して変速機の入力軸に直結する一方、前記タービンに対向して配置されるインペラを内燃機関の出力軸に直結する構成とした。

かかる構成によると、慣性モーメントが大きいトルコンカバーが、ロックアップクラッチを境に下流側（トルクコンバータの出力軸側）に配設されることになるから、内燃機関からロックアップクラッチ上流までの慣性モーメントが小さく、ロックアップクラッチが解放される発進加速時等において入力軸回転速度を高いレスポンスで上昇させることができる。

以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、第１実施形態の自動車用トルクコンバータを示す。
図１において、内燃機関１と変速機２とは、内燃機関１の出力軸１ａと変速機２の入力軸２ａとが同一軸上に並ぶように配置され、内燃機関１と変速機２との間に、内燃機関１の出力軸トルクを変換して変速機２に入力するためのトルクコンバータ３が介装される。

前記トルクコンバータ３は、駆動側（内燃機関側）のインペラ４と、被駆動側（変速機側）のタービン５と、ワンウェイクラッチ６を介して固定端に支持されるステータ７とからなり、各羽根車が作動流体である油に浸って、該油を媒体としてトルクを伝達する構成である。
前記変速機２の入力軸２ａには、作動油室を構成するトルコンカバー８が固定され、該トルコンカバー８の内燃機関１側の内面には、前記タービン５が固定される。

前記トルコンカバー８の内燃機関１側の中央には開口部８ａが設けられ、内燃機関１の出力軸１ａは、前記開口部８ａに挿通されて、トルコンカバー８内部にまで延設される。
そして、トルコンカバー８内部に位置する内燃機関１の出力軸１ａには、前記タービン５に対向するように配置されるインペラ４が固定される。
また、前記インペラ４の背面と前記トルコンカバー８の変速機２側の内面との間には、インペラ４とトルコンカバー８とを選択的に直結するためのロックアップクラッチ９が設けられる。

前記ロックアップクラッチ９は、前記トルコンカバー８内部に位置する内燃機関１の出力軸１ａに固定され、前記インペラ４の背面と前記トルコンカバー８の変速機２側の内面との間に配設される可撓性を有するプレート９１と、インペラ４の背面とプレート９１と間に配設されるロックアップピストン９２と、該ロックアップピストン９２が設けられる側と反対側のプレート９１の面に固定される摩擦板９３とから構成される。

そして、前記ロックアップピストン９２に作動油が供給されると、前記ロックアップピストン９２の伸長によって、前記プレート９１が撓んで摩擦板９３がトルコンカバー８の内面に押し当てられることで、クラッチ締結状態となってインペラ４とトルコンカバー８とが機械的に直結される。
また、前記変速機２のハウジング１１の内燃機関１側の端面１１ａは、トルクコンバータ３を内包するように凹状に形成され、該凹状端面１１ａの内燃機関１側の開口端を覆うように、ハウジングカバー１２が固定される。

前記ハウジングカバー１２に対して、前記トルコンカバー８の開口部８ａが回転可能に支持される。
更にハウジングカバー１２には、ステータ支持部材１３の一端が支持され、該ステータ支持部材１３は、トルコンカバー８の開口部８ａ内周と内燃機関１の出力軸１ａ外周とで挟まれる環状空間に挿通されて、トルコンカバー８の内部まで延設され、このトルコンカバー８の内部に位置するステータ支持部材１３の他端部に前記ステータ７がワンウェイクラッチ６を介して固定される。

即ち、前記変速機２側に固定されるステータ支持部材１３が、前記トルコンカバー８の外側を迂回してトルコンカバー８の内燃機関側開口８ａから内部にまで延設され、該ステータ支持部材１３に対しステータ７がワンウェイクラッチ６を介して支持される。
また、ハウジングカバー１２に、トランスミッションオイルポンプ１４が支持され、内燃機関１の出力軸１ａによって回転駆動されるようになっている。

更に、トランスミッションオイルポンプ１４よりも上流側の出力軸１ａには、外周にスタータ用ギヤが形成されるドライブプレート１５が支持される。
そして、機関本体側に固定されるスタータモータ１６の出力軸に設けられたギヤと前記スタータ用ギヤとが噛み合わされ、スタータモータ１６が駆動されると、その駆動力がスタータ用ギヤを介して出力軸１ａに伝達され、内燃機関１が回転駆動されるようになっている。

上記構成によると、ロックアップクラッチ９の完全解放状態で、慣性モーメントの大きなトルコンカバー８が、作動油を介した変速機側に配設されることになり、トルコンカバー８にインペラが固定される場合よりも内燃機関１側の慣性モーメントが小さくなる。
従って、ロックアップクラッチ９が完全解放される発進加速等において、トルクコンバータ３の入力軸回転速度を高いレスポンスで上昇させることができ、以って、発進加速性能を向上させることができる（図２参照）。

図３は、第２実施形態の自動車用トルクコンバータを示す。
図３に示す構成は、ステータ７の支持構造が前記図１の第１実施形態と異なる。
図において、内燃機関１のブロック１ｂがトルクコンバータ３側に延設され、該延設部に前記トルコンカバー８の開口部８ａが回転可能に支持され、更に、前記ブロック１ｂは、トルコンカバー８の開口部８ａ内周と出力軸１ａ外周とで挟まれる環状空間に挿通されて、トルコンカバー８の内部まで延設され、このトルコンカバー８の内部に位置するブロック１ｂの延設部（ステータ支持部材）に前記ステータ７がワンウェイクラッチ６を介して固定される。

尚、図３では図示を省略したが、ドライブプレート１５及びスタータモータ１６からなる始動用機構が、内燃機関１のトルクコンバータ３とは逆側の端部に設けられるものとする。
上記第２実施形態によると、図１に示す構成のようにステータ７を変速機側に支持させる場合に比べて、ステータ７の支持構造が簡略化されるので、構造部材を少なくでき、また、組み立て工数を削減できる。

図４は、第３実施形態の自動車用トルクコンバータを示す。
図４に示す第３実施形態は、前記図３に示した第２実施形態の構造に対してスタータ用ギヤ及びスタータモータ１６からなる始動用構成部品の配置が異なり、更に、始動を可能にするために、ロックアップクラッチ９の作用を異ならせてある。
図４では、トルコンカバー８の内燃機関１側の外周にスタータ用ギヤ２１を形成し、更に、該スタータ用ギヤ２１に噛み合うように、内燃機関１側にスタータモータ１６が固定される。

係る構成では、スタータモータ１６を駆動することで、トルコンカバー８が回転駆動されることになるが、トルコンカバー８は機関１の出力軸１ａに直結されていないので、ロックアップクラッチ９が締結されていないと、スタータモータ１６で直接内燃機関１を回転駆動させることができない。
そこで、本実施形態では、ロックアップピストン９２に対する作動油の非供給状態において、バネ２２の付勢力によって、前記プレート９１が撓んで摩擦板９３がトルコンカバー８の内面に押し当てられてクラッチ締結状態になり、ロックアップピストン９２（アクチュエータ）に作動油を供給すると、前記バネ２２の付勢力に抗してクラッチが解放されるように構成される。

従って、機関１の始動時に、ロックアップピストン９２に対する作動油の供給を行わない状態に放置すれば、スタータモータ１６を駆動することでトルコンカバー８が回転駆動されると、締結状態のロックアップクラッチ９を介して出力軸１ａに駆動力が伝達し、内燃機関１がスタータモータ１６によって回転駆動される。
ここで、トルコンカバー８が回転駆動されることで、変速機２の入力軸２ａも同時に回転駆動されることになるが、機関１の始動は、変速機のニュートラル状態（Ｐレンジ又はＮレンジ）を前提に行われるから、入力軸２ａは空回りするだけで、始動に影響を与えることはない。

機関１の始動後は、ロックアップピストン９２に対する作動油の供給を行うことで、ロックアップクラッチ９を解放させることができ、車速とアクセル開度等に基づくロックアップ領域になったときに再び作動油の供給を停止させることで、通常にロックアップを行わせることができる。
また、前記第２実施形態のように、ドライブプレート１５及びスタータモータ１６からなる始動用機構を、内燃機関１のトルクコンバータ３とは逆側の端部に設けられる構成とすると、このトルクコンバータ３とは逆側の機関端部には、エアコンデショナー用の圧縮機や発電機などの補機駆動構造が配置されるので、レイアウトが複雑になってしまう。

これに対して、図４に示すように、スタータ用ギヤ及びスタータモータ１６からなる始動用構成部品を配置する構成であれば、前記補機駆動構造の影響を与えることがなく、然も、トルコンカバー８にタービン５を固定される構成において、ステータ７を簡便な構造で支持できる。
尚、上記実施形態では、ロックアップクラッチ９が作動油の供給制御によって締結・解放が切り換えられる構成としたが、電磁力によって締結・解放が切り換えられる構成の電磁式ロッククラッチを適用することも可能である。

図４の第３実施形態に電磁式ロックアップクラッチを適用する場合には、非通電状態でクラッチ解放状態になる設定とし、始動時に通電制御によってクラッチ締結させて、始動を行わせる構成とすることができる。

第１実施形態を示すトルクコンバータの断面図。 発進加速時の車両Ｇの変化特性を示すタイムチャート。 第２実施形態を示すトルクコンバータの断面図。 第３実施形態を示すトルクコンバータの断面図。

符号の説明

１…内燃機関、１ａ…出力軸、２…変速機、２ａ…入力軸、３…トルクコンバータ、４…インペラ、５…タービン、６…ワンウェイクラッチ、７…ステータ、８…トルコンカバー、８ａ…開口部、９…ロックアップクラッチ、１３…ステータ支持部材、１５…ドライブプレート、１６…スタータモータ

Claims (5)

1. 内燃機関の出力軸トルクを変換して変速機に入力する自動車用トルクコンバータであって、
   作動油室を形成するトルコンカバーにタービンを固定して変速機の入力軸に直結する一方、前記タービンに対向して配置されるインペラを前記内燃機関の出力軸に直結してなる自動車用トルクコンバータ。
2. 前記変速機側に固定されるステータ支持部材が、前記トルコンカバーの外側を迂回してトルコンカバーの内燃機関側開口から内部にまで延設され、該ステータ支持部材に対しステータがワンウェイクラッチを介して支持されることを特徴とする請求項１記載の自動車用トルクコンバータ。
3. 前記内燃機関側に固定されるステータ支持部材が、前記トルコンカバーの内燃機関側開口から内部にまで延設され、該ステータ支持部材に対しステータがワンウェイクラッチを介して支持されることを特徴とする請求項１記載の自動車用トルクコンバータ。
4. 前記インペラの出力軸と前記トルコンカバーとを直結するロックアップクラッチを備えると共に、前記トルコンカバーの外周にスタータ用ギヤを形成し、
   前記内燃機関の始動時に前記ロックアップクラッチを締結させることで、スタータモータの回転駆動力を、前記トルコンカバー，ロックアップクラッチ，インペラを介して前記内燃機関の出力軸に伝達することを特徴とする請求項３記載の自動車用トルクコンバータ。
5. 前記ロックアップクラッチが弾性体の付勢力によってクラッチ締結側に付勢され、アクチュエータによってクラッチが解放される構成であることを特徴とする請求項４記載の自動車用トルクコンバータ。

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