JP2006300099A - ロックアップクラッチ付き流体伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成でロックアップクラッチおよびブレーキの制御を行なうことができるトルクコンバータを提供する。
【解決手段】 トルクコンバータ１はポンプ１２およびタービン２１を有し、入力部材１０からの入力を流体を介して受取り回転軸２を中心として回転可能な出力部材２０とステータ４０と、出力部材２０とともに回転し入力部材１０に係合することで入力部材１０から出力部材２０へ直接駆動力を伝達することが可能なロックアップクラッチ３０とステータ４０に係合して回転抵抗を加えることが可能なステータクラッチ５０とを備える。ロックアップクラッチ３０およびステータクラッチ５０はトルクコンバータ１内でのロックアップオン圧とロックアップオフ圧との差圧に応じて入力部材１０およびステータ４０との係合力を変化させる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ロックアップクラッチ付き流体伝動装置に関し、より特定的には、車両に搭載されるロックアップクラッチ付き流体伝動装置に関するものである。

従来、流体伝動装置は、たとえば特開平２−２２５８７６号公報（特許文献１）に開示されている。
特開平２−２２５８７６号公報

特許文献１では、係合手段によりステータがケースに係合されるように構成されたロックアップクラッチ付き可変容量型トルクコンバータが開示されている。このようなトルクコンバータでは、ステータの固定制御のための油圧回路、ソレノイド等の回路構成が複雑となり、コスト増を招いていた。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構成でステータをケースに係合させることが可能なロックアップクラッチ付き流体伝動装置を提供することを目的とする。

この発明に従ったロックアップクラッチ付き流体伝動装置は、ポンプを有し、回転軸を中心として回転可能な入力部材と、ポンプに対向して配置されるタービンを有し、入力部材からの入力を流体を介して受取り、回転軸を中心として回転可能な出力部材と、ポンプとタービンとの間に介在してタービンからポンプへの流体の流れを調整し、回転軸を中心として回転可能なステータと、出力部材とともに回転し、入力部材に係合することで入力部材から出力部材へ直接動力を伝達することが可能なロックアップクラッチと、ステータに係合して回転抵抗を加えることが可能なブレーキとを備える。ロックアップクラッチおよびブレーキは流体伝動装置内でのロックアップオン圧とロックアップオフ圧との差圧に応じて入力部材およびステータとの係合力を変化させる。

このように構成されたロックアップクラッチ付き流体伝動装置では、流体伝動装置内でのロックアップオン圧およびロックアップオフ圧の差圧に応じてブレーキとステータとの係合力を変化させることができる。その結果、ステータの固定制御を行なうバルブまたはソレノイドが不要となり、重量コストが低減され、簡単な構成でステータの固定制御を行なうことができる。

好ましくは、流体伝動装置内には圧力室が設けられて、その圧力室にはブレーキに接続されるピストンがスライド可能に嵌め合わされ、ロックアップオン圧がピストンの一方の面に付与され、ロックアップオフ圧がピストンの他方の面に付与される。この結果、簡単な構成でロックアップクラッチ付き流体伝動装置を実現でき、コストの低減を図ることができる。

好ましくはロックアップクラッチ付き流体伝動装置は、ブレーキを開放するようにブレーキに付勢する付勢部材をさらに備える。この場合、ロックアップオン圧とロックアップオフ圧が均衡した状態でステータを開放することが可能となるため、ブレーキの摺動抵抗を低減することができ、伝達効率悪化を抑制することができる。

この発明に従えば、簡単な構成でステータの固定制御を行なうことができ、重量およびコストの低減を図ることができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照番号を付し、その説明については繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態に従ったトルクコンバータの模式図である。図１を参照して、トルクコンバータ１は、エンジンのクランクシャフトからトランスミッションのインプットシャフトへトルクを伝達するための装置である。図１の左側にエンジンが配置され、右側にインプットシャフトに連なるようにトランスミッションが配置される。トルクコンバータ１は、扁平なトーラス（ポンプ１２、タービン２１およびステータ４０で形成される環状流路）断面を持つ動力伝達装置である。入力部材１０は、エンジンからの出力を受取るフロントカバー１１と、フロントカバー１１に接続されてフロントカバー１１とともに回転するポンプ１２とを有する。フロントカバー１１およびポンプ１２は回転軸２を中心として回転することが可能である。出力部材２０は、ポンプ１２と向かい合うタービン２１と、タービン２１に接続されたシャフト２２とを有する。タービン２１およびシャフト２２は回転軸２を中心として回転することが可能である。ポンプ１２およびタービン２１の間にはステータ４０が設けられる。ステータ４０はタービン２１からポンプ１２へ戻るオートマチックフルード（ＡＴＦ）の流れの向きを調整する部材であり、ステータクラッチ５０により回転または固定される。ステータ４０は回転軸２を中心として回転することが可能である。ポンプ１２、タービン２１およびステータ４０にはそれぞれ羽根車が設けられており、ポンプ１２が回転することにより、ポンプ１２内に設けられた羽根車が作動油（ＡＴＦ）をタービン２１側へ押出す。この作動油の動力をタービン２１が受けたタービン２１が回転する。さらにタービン２１からステータ４０を介して作動油がポンプ１２へ送られる。

ステータ４０に回転抵抗を付与するブレーキとしてのステータクラッチ５０はケース５１に固定されている。ステータクラッチ５０は圧力室５２に設けられたピストン５９と接続されており、ピストン５９の変位に応じて、ステータクラッチ５０がステータ４０に係合する係合力が変化する。これによりステータ４０に加える回転抵抗が連続的に変化する。

入力部材１０と出力部材２０との間にはロックアップクラッチ３０が設けられる。ロックアップクラッチ３０はシャフト２２に接続されるロックアップピストン３２と、ロックアップピストン３２に取付けられたフェーシング材３１とを有する。フェーシング材３１はフロントカバー１１に当接することが可能であり、ロックアップピストン３２のフェーシング材３１がフロントカバー１１へ強く押付けられるとフロントカバー１１はロックアップピストン３２およびシャフト２２と一体となって回転する。ロックアップクラッチ３０のオンオフは矢印１２１および１２２で示すロックアップオン圧およびロックアップオフ圧の圧力差に応じて決定される。矢印１２１で示す方向に加えられるロックアップオン圧が矢印１２２で示す方向に加えられるロックアップオフ圧よりも大きければ、ロックアップピストン３２はフロントカバー１１側へ移動する。これに伴い、フェーシング材３１がフロントカバー１１と接触しスリップ状態となる。この状態では、フロントカバー１１の回転トルクの一部がフェーシング材３１およびロックアップピストン３２を通じてシャフト２２へ伝えられる。さらにロックアップオン圧を大きくし、ロックアップオフ圧を小さくすると、より強い力でフェーシング材３１がフロントカバー１１へ押付けられる。これによりフロントカバー１１がロックアップピストン３２およびシャフト２２と一体的に回転する。

ロックアップオフ圧がロックアップオン圧よりも大きくなるか、またはロックアップオン圧とロックアップオフ圧とが同一となればロックアップピストン３２がフロントカバー１１から遠ざかる方向へ移動し、フェーシング材３１とフロントカバー１１との間に隙間が生じる。これにより、フロントカバー１１がフェーシング材３１へ回転トルクを伝えることはない。

シャフト２２はベアリング２４によりケース５１に回転可能に保持されている。シャフト２２の孔２３と圧力室５２の孔３８が繋がっており、シャフト２２内と圧力室５２内とは同一圧力となる。ロックアップオン圧は第一油圧室１１１に付与され、ロックアップオフ圧は第二油圧室１１２へ付与される。第一油圧室１１１および第二油圧室１１２の間にはロックアップピストン３２が存在し、ロックアップピストン３２は第一油圧室１１１の圧力（ロックアップオン圧）と、第二油圧室１１２の圧力（ロックアップオフ圧）の差圧に応じてフロントカバー１１へ近づく方向とフロントカバー１１から遠ざかる方向とに移動する。また、圧力室５２に嵌め合わされたピストン５９にもロックアップオン圧とロックアップオフ圧が作用する。ピストン５９の一方の面５９１にはロックアップオン圧が付与され、他方の面５９２にはロックアップオフ圧が付与される。ロックアップオン圧とロックアップオフ圧との差に応じてピストン５９の変位が決定される。さらに、ピストン５９にはリターンスプリング５３からの圧力も加えられる。これらの力の釣り合いによりピストン５９の変位が決定し、ピストン５９の変位が決定すればステータクラッチ５０がステータ４０に係合する係合力および回転抵抗が決まる。

本発明に従ったトルクコンバータ１は、ステータ４０をケース５１に固定するためのステータクラッチ５０を有する。また、ステータクラッチ５０に油圧がかからない状態、または油圧が釣り合った状態でステータクラッチ５０を開放するためのリターンスプリング５３を有する。ロックアップクラッチ３０のオンとオフ、およびスリップ制御をロックアップオン圧とロックアップオフ圧の差圧で制御している。圧力室（油圧室）５２にピストン外側にはロックアップクラッチのオフ圧がかかる。また圧力室５２にはロックアップクラッチオン圧が導入される。

図２は、図１で示すトルクコンバータにおけるロックアップオン圧およびロックアップオフ圧の制御を示すグラフである。まずロックアップオン領域について説明する。図２中のロックアップオン領域２０１はロックアップクラッチ３０が作動しフロントカバー１１の回転力がフェーシング材３１、ロックアップピストン３２を経由してシャフト２２へ伝達される。このような状態となるために、ロックアップオン圧がロックアップオフ圧よりも十分大きくなり、ロックアップオン圧によりフェーシング材３１がフロントカバー１１へ強く押付けられる。このようなロックアップオン圧およびロックアップオフ圧の制御はロックアップ制御バルブの切換によって行なわれる。ロックアップクラッチ３０が作動している状態では、エンジンからの動力はロックアップピストン３２を経由して直接シャフト２２へ伝達されるので伝達効率は向上する。ロックアップ制御はトルクコンバータへの作動油の流路を切換えるバルブによって制御され、これは車速に応じて変化する油圧により行なわれてもよい。つまり、走行中のある一定条件において、車速が定められた値以上になった場合に制御バルブが切換えられ、ロックアップピストン３２が作動するようにされてもよい。また、電子制御式のオートマチックトランスミッションの場合には、シフトされているギアの位置、加速などの走行条件に応じて木目細かくロックアップクラッチ３０を作動させてもよい。

ロックアップオン領域からロックアップオン圧が小さくなるか、またはロックアップオフ圧が大きくなると、図２中のロックアップスリップ領域２０２に入る。ロックアップスリップ領域２０２では、フェーシング材３１とフロントカバー１１とが接触しているものの、その接触が完全ではないため、フェーシング材３１はフロントカバー１１に対して摩擦摺動しながら接触する。このような状態では、フロントカバー１１の回転力の一部がフェーシング材３１およびロックアップピストン３２を経由してシャフト２２へ伝えられる。ロックアップオン領域２０１およびロックアップスリップ領域２０２のいずれにおいてもロックアップオン圧がロックアップオフ圧よりも大きいため、圧力室５２に嵌め合わされたピストン５９では、一方の面５９１に大きなロックアップオン圧が加わり、他方の面５９２に小さなロックアップオフ圧が加わる。これに伴い、ピストン５９は図１中の左方向へ押し戻される。その結果、ピストン５９に接続されたステータクラッチ５０がオフ状態となり、ステータクラッチ５０はステータ４０に回転抵抗を加えることができない。

ロックアップスリップ領域２０２からロックアップオン圧が小さくなるかまたはロックアップオフ圧が大きくなればステータクラッチオフ領域２０４に入る。ステータクラッチオフ領域２０４ではロックアップクラッチ３０が機能しておらずロックアップオフ領域となる。ステータクラッチオフ領域２０４ではロックアップオフ圧がロックアップオン圧よりも大きいために圧力室５２内のピストン５９はリターンスプリング５３へ近づく方向へ移動しようとするが、この領域ではリターンスプリング５３の荷重がロックアップオフ圧とロックアップオン圧の圧力差よりも大きいためピストン５９が図１中の右方向（リターンスプリング５３へ近づく方向へ移動することができない。その結果、ステータクラッチ５０がステータ４０に係合できずステータ４０に回転抵抗を付与することができない。このステータクラッチオフ領域２０４はリターンスプリング５３の荷重によってその幅が決まる。すなわち、リターンスプリング５３の荷重が大きければ、ステータクラッチオフ領域２０４が広く存在する。これとは逆に、リターンスプリング５３のばね定数が小さくこの荷重が小さくなればステータクラッチオフ領域２０４も小さくなる。

ステータクラッチオフ領域２０４からさらにロックアップオフ圧が大きくなるかまたはロックアップオン圧が小さくなるとコンバータ容量可変制御領域２０５へ入る。コンバータ容量可変制御領域２０５はロックアップオフ領域２０３の一種であり、ロックアップオン圧およびロックアップオフ圧の差圧に応じてステータクラッチ５０とステータ４０との係合力が変化し、ステータ４０に与えられる回転抵抗が連続的に変化する領域である。ステータ４０に回転力を加えることで、ステータ４０を経由する作動油の流れの向きを調整し、トルクの増幅機能を発揮させることが可能である。

本発明では、自動変速機に用いられるトルクコンバータ１において、ステータ４０のクラッチ部に油圧制御によるトルク伝達機構を備えたものであり、ロックアップクラッチ３０のオンオフ制御を行なうロックアップオン圧およびロックアップオフ圧によりトルク伝達量（可変容量）をコントロールすることができる。

さらに、新たな油圧回路を設けることなく、またソレノイドを増加させることもなくステータクラッチの圧力を制御することができる。

この発明に従ったロックアップクラッチ３０付きの流体伝動装置としてのトルクコンバータ１はポンプ１２を有し、回転軸２を中心として回転可能な入力部材１０と、ポンプ１２に対向して配置されるタービン２１を有し、入力部材１０からの入力を流体を介して受取り、回転軸２を中心として回転可能な出力部材２０と、ポンプ１２とタービン２１との間に介在してタービン２１からポンプ１２への流体の流れを調整し、回転軸２を中心として回転可能なステータ４０と、出力部材２０とともに回転し、入力部材１０に係合することで入力部材１０から出力部材２０へ直接駆動力を伝達することが可能なロックアップクラッチ３０とステータ４０に係合して回転抵抗を加えることが可能なブレーキとしてのステータクラッチ５０とを備える。ロックアップクラッチ３０およびステータクラッチ５０はトルクコンバータ１内でのロックアップオン圧とロックアップオフ圧との差圧に応じて入力部材１０およびステータ４０との係合力を変化させる。トルクコンバータ１内には圧力室５２が設けられてその圧力室５２には、ステータクラッチ５０に接続されるピストン５９がスライド可能に嵌め合わされ、ロックアップオン圧がピストン５９の一方の面５９１に付与され、ロックアップオフ圧がピストン５９の他方の面５９２に付与される。またステータクラッチ５０を開放するようにステータクラッチ５０に付勢する付勢部材としてのリターンスプリング５３をさらに備える。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、たとえば車両に搭載されるトルクコンバータの分野に用いることができる。

この発明の実施の形態に従ったトルクコンバータの模式図である。 図１で示すトルクコンバータにおけるロックアップオン圧およびロックアップオフ圧の制御を示すグラフである。

符号の説明

１ トルクコンバータ、１０ 入力部材、１１ フロントカバー、１２ ポンプ、２０ 出力部材、２１ タービ、２２ シャフト、２３ 孔、２４ ベアリング、３０ ロックアップクラッチ、３１ フェーシング材、３２ ロックアップピストン、４０ ステータ、５０ ステータクラッチ、５１ ケース、５２ 圧力室、５３ リターンスプリング、５９ ピストン、１１１ 第一油圧室、１１２ 第二油圧室。

Claims (3)

1. ポンプを有し、回転軸を中心として回転可能な入力部材と、
   前記ポンプに対向して配置されるタービンを有し、前記入力部材からの入力を流体を介して受取り、前記回転軸を中心として回転可能な出力部材と、
   前記ポンプと前記タービンとの間に介在して前記タービンから前記ポンプへの流体の流れを調整し、前記回転軸を中心として回転可能なステータと、
   前記出力部材とともに回転し、前記入力部材に係合することで前記入力部材から前記出力部材へ直接動力を伝達することが可能なロックアップクラッチと、
   前記ステータに係合して回転抵抗を加えることが可能なブレーキとを備えた流体伝動装置であって、
   前記ロックアップクラッチおよび前記ブレーキは流体伝動装置内でのロックアップオン圧とロックアップオフ圧との差圧に応じて前記入力部材および前記ステータとの係合力を変化させる、ロックアップクラッチ付き流体伝動装置。
2. 前記流体伝動装置内には、圧力室が設けられ、その圧力室には前記ブレーキに接続されるピストンがスライド可能に嵌め合わされ、ロックアップオン圧が前記ピストンの一方の面に付与され、前記ロックアップオフ圧が前記ピストンの他方の面に付与される、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. 前記ブレーキを開放するように前記ブレーキに付勢する付勢部材をさらに備えた、請求項１または２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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