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

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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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