JP2007239914A - トルクコンバータ - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦材の偏摩耗を防止するロックアップクラッチを提供する。
【解決手段】ピストン２３が、カバー２から離れた状態で、軸方向において外周部ほどカバーに近接するように形成されるロックアップクラッチ２２を備えたトルクコンバータにおいて、ピストンは、外周部に薄板環状の弾性部材５０を固定し、この弾性部材はピストンに固定される外周部と、その内周側に形成され、カバーに平行な内周部とから構成され、この内周部に摩擦材２３ｄを固着し、摩擦材のカバーに係合する摺接面２３ｇをカバーの係合面２３ｅに平行に設置するようにしたことを特徴とするトルクコンバータである。
【選択図】図３

Description

本発明は、トルクコンバータ、特にロックアップクラッチを備えたトルクコンバータに関するものである。

従来のロックアップクラッチを備えたトルクコンバータの構成の一例として、図５に示すような構成がある。このロックアップクラッチの構成の特徴は、ロックアップピストン２３の形状である。ロックアップピストン２３は、円板状に形成されるが、徐々に内周部から外周部にかけてフェーシング２３ｄが摺接するカバー２の円板部２ａに近接するように形成されている。そして、ロックアップピストン２３の外周寄りにフェーシング２３ｄが固着されて、ロックアップピストン２３に作用する作動油の油圧に応じてカバー２の円板部２ａと摺接、係合する。ロックアップクラッチ２２が係合を完了する時に、ロックアップピストン２３は変形して円板部２ａと平行となる（図４参照）。

しかしながら、フェーシング２３ｄは、ロックアップピストン２３に沿って形成されるため、外周側ほど円板部２に近くなり、係合初期時にはフェーシング２３ｄの外周側のみが摺接することになる。このため、フェーシング２３ｄの外周側のみ摩耗が促進し、所謂偏摩耗を生じることになる。

本発明は、こうした事実を鑑みてなされたものであり、ロックアップクラッチのフェーシングの偏摩耗を防止するトルクコンバータを提供することを目的とする。

本発明は、エンジンの回転が伝達されるカバーと、このカバー内に固定されるポンプインペラーと、前記ポンプインペラーに対向して設置されて回転軸に連結されるタービンランナーと、前記ポンプインペラーと前記タービンランナーとの間に設置されるステータと、前記カバー内を前記回転軸の軸方向に区画するとともに前記回転軸の軸方向に摺動可能かつ回転自在に設けられ、供給される作動油の油圧に応じて前記カバーの係合面に摩擦材を係合させるピストンと、前記回転軸に固定されるとともに、前記ピストンに摺動可能、かつ相対回転不可となるように設置されるドライブプレートとからなり、前記ピストンは、前記カバーから離れた状態で、前記軸方向において外周部ほど前記カバーに近接するように形成されるロックアップクラッチと、を備えたトルクコンバータにおいて、前記ピストンは、前記外周部に薄板環状の弾性部材を固定し、この弾性部材は前記ピストンに固定される外周部と、その内周側に形成され、前記カバーに平行な内周部とから構成され、この内周部に前記摩擦材を固着し、前記摩擦材の前記カバーに係合する摺接面を前記カバーの係合面に平行に設置するようにしたことを特徴とするトルクコンバータである。

本発明は、ロックアップクラッチの係合状態に係わらず、摩擦材の摺接面をカバーの係合面に平行に設置することができ、摩擦材の偏摩耗を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面について説明する。図１は本発明の第１の実施形態を示す自動変速機の部分断面図であって、図中、１はトルクコンバータであり、このトルクコンバータ１はエンジン等の回転駆動源に連結されるフロントカバー２と、このフロントカバー２の後方側（変速機構側）に一体に取付けられ、且つ自動変速機３におけるミッションケース３Ｍの前端面に配設されたオイルポンプケース４に回転自在に保持されたリヤカバー５とで構成されるコンバータカバー６を有する。

フロントカバー２は、前端面の円板部２ａとこの円板部２ａの外周端から後方側に延長する円筒部２ｂとで構成されている。ここで、円板部２ａの中央部に外周部に比較して後方側に僅かに凹んだ凹部２ｃが形成され、この凹部２ｃの中心位置に前方側（エンジン側）に突出する軸部２ｄが形成されている。また、円板部２ａの外周側にエンジン等の回転駆動源と連結する連結部を構成するナット７が円周方向に所定間隔に固定されている。

そして、図１で二点鎖線で図示するように、回転駆動源としてのエンジンのクランクシャフト８に連結された連結部材としてのドライブプレート９がナット７に連結されている。このドライブプレート９は、クランクシャフト８にボルト締めされ、且つ外周部におけてボルト９ｃをナット７に螺合させることにより、フロントカバー２と一体に連結される。

また、リヤカバー５は、オイルポンプケース４に回転自在に支持された円筒部５ａとその前端縁から外方に延長する円板部５ｂとで形成されたインナ部材５ｃと、このインナ部材５ｃの円板部５ｂの外周部から後方側に湾曲しながら外周方向に延出し、フロントカバー２の円筒部２ｂの内周面に係合するアウタ部材５ｄとで構成され、インナ部材５ｃとアウタ部材５ｄとがその接合面で溶接されていると共に、アウタ部材５ｄの外周面におけるフロントカバー２の円筒部２ｂとの接合面でフロントカバー２に溶接されている。

そして、インナ部材５ｃの円筒部５ａがブッシュ４ａを介してオイルポンプケース４に回転自在に支持されていると共に、先端部がオイルポンプケース４に収納されたオイルポンプ４ｂに連結されている。また、リヤカバー５のアウタ部材５ｄの内周面にポンプインペラ１１が取付けられ、これと対向する位置にタービンランナー１２が配設され、ポンプインペラ１１及びタービンランナー１２の中央部にオイルポンプケース４の裏面側を覆うオイルポンプカバー１３に後方側に突出形成された円筒支持部１３ａにワンウェイクラッチ１４を介してステータ１５が配設されている。

タービンランナー１２は、タービンシェル１６と、このタービンシェル１６に取付られた多数のタービンブレード１７と、タービンシェル１６の内周側を支持するタービンハブ１８とで構成され、タービンハブ１８がミッションケース３Ｍに回転自在に支持された回転軸１９にスプライン結合されている。

また、タービンハブ１８は、図２に図示するように、タービンシェル１６及びロックアップクラッチ２２のクラッチハブ２４を支持すると共に、回転軸１９にスプライン結合されている。

ここで、リベット２０によりタービンハブ１８、タービンシェル１６及びクラッチハブ２４が一体的に固定される。また、タービンハブ１８とステータ１５との間に、スラストベアリングが配設されている。

また、フロントカバー２とタービンランナー１２との間には、ロックアップクラッチ２２が配設されている。このロックアップクラッチ２２は、中心部に係合円筒部２３ａを有すると共に外周部にも外円筒部２３ｂを有するロックアップピストン２３を備えており、このロックアップピストン２３の係合円筒部２３ａがタービンハブ１８の円筒部の外周面に軸方向に変位可能で、且つタービンハブ１８と回転可能に係合されている。ロックアップピストン２３の係合円筒部２３ａと外円筒部２３ｂとを繋ぐ縦壁部２３ｆは、薄板円板状に形成され、外周側ほどフロントカバー２の円板部２ａの内面に近づくように形成される。

また、外円筒部２３ｂに円周方向に所定間隔を保って複数の係合溝部２３ｃが形成されている。このロックアップピストン２３の外周側におけるフロントカバー２に配設したナット７に対向する位置には、後述する薄板環状の皿ばね５０が設けられ（図３参照）、この皿ばね５０にフェーシング材２３ｄが固着される。このフェーシング材２３ｄに対向するフロントカバー２の内周面が回転軸１６と直交する平坦な係合面２３ｅとされている。フェーシング材２３ｄ部の詳細構成については、図３を用いて後述する。ロックアップピストン２３は、フロントカバー２の円板部２ａとの間で潤滑油室３２を区画し、この潤滑油室３２に回転軸１９の潤滑油通路３０から潤滑油が供給される。また、ロックアップピストン２３の変速機構側において、ポンプインペラ１１及びタービンランナー１２を収納する区画である収納部３１にも潤滑油が供給される。

また、ロックアップクラッチ２２は、内周部にタービンハブ１８に連結されたクラッチハブ２４を有し、このクラッチハブ２４の外周部にダンパースプリング２５を介してドライブプレート２６が連結され、このドライブプレート２６にサイドプレート２７が一体化され、これらドライブプレート２６及びサイドプレート２７の外周端部がロックアップピストン２３の外円筒部２３ｂに形成した係合溝部２３ｃに摺動可能に係合している。

次に、作用を説明する。

今、エンジン等の回転駆動源が低速回転して車両が低速走行している状態では、回転軸１９の潤滑油通路３０内に、ロックアップピストン２３の後面側に配置された収納部３１に充填されている潤滑油の圧力より僅かに高い圧力の潤滑油が供給されている。このため、回転軸１９の潤滑油通路３０内の潤滑油がフロントカバー２の円板部２ａとロックアップピストン２３との間に形成された潤滑油室３２に供給され、この潤滑油室３２からロックアップピストン２３の外円筒部２３ｂの外径とフロントカバー２の円筒面２ｂの内径との差に基づく間隙を通じてロックアップピストン２３の反対側の収納部３１に潤滑油が流れる。

この結果、潤滑油室３２の圧力がロックアップピストン２３における反対側の収納部３１の潤滑油圧力に比較して高くなるので、図１に示すように、ロックアップピストン２３のフェーシング材２３ｄがフロントカバー２の係合面２３ｅに対して後方側に離間するロックアップ解除状態を維持する。このロックアップ解除状態で、エンジン等の回転駆動源が低速回転して車両が低速走行している状態では、エンジン等の回転駆動源の回転駆動力が連結部材９及びナット７を介してフロントカバー２に伝達され、このフロントカバー２に一体に形成されたリヤカバー５の内面側に形成されたポンプインペラ１１が回転してコンバータカバー６の収納部３１内に充填された作動油の運動エネルギに変換し、この作動油の運動エネルギによってタービンランナー１２を回転駆動し、このタービンランナー１２の回転駆動力がタービンハブ１８を介してこれにスプライン結合されている回転軸１９に伝達されて自動変速機３に入力される。

その後、車速が増加して、ポンプインペラ１１とタービンランナー１２との速度比（出力軸回転数／入力軸回転数）が１に近い値となって図示しない変速制御装置からロックアップ指令が出力されることにより、回転軸１９に形成された潤滑油通路３０の潤滑油圧力が低レベルに減少される。このため、潤滑油室３２に充填されていた潤滑油が回転軸１９に形成された潤滑油通路３０に戻され、潤滑油室３２の内圧が収納部３１の内圧より低くなるためロックアップピストン２３が軸方向に前方に移動して、フェーシング材２３ｄがフロントカバー２の内周面の係合面２３ｅに押し付けられ、このときの摩擦力によりフロントカバー２の回転駆動力がロックアップピストン２３、ドライブプレート２６及びサイドプレート２７、ダンパースプリング２５並びにタービンハブ１８を介して回転軸１９に直接伝達されてロックアップ状態となる。

図３は、本発明のフェーシング材２３ｄのロックアッププレート２３への取り付け構造を説明するためのトルクコンバータ１の模式図である。

ここで本発明に適用するロックアップクラッチ２２のロックアッププレート２３は、前述のように係合円筒部２３ａと外円筒部２３ｂとを繋ぐ縦壁部２３ｆが外周側ほど前方側（エンジン側、つまりフロントカバー２の円板部２ａ）に近くなるように形成され、その外周部に四角形断面を有する環状のフェーシング材２３ｄを固着した皿ばね５０が縦壁部２３ｆに沿って設けられる。

皿ばね５０は、薄板で形成された環状の弾性部材で、例えばバネ鋼からなり、その外周部５０ｂがロックアップピストン２３にピン５１によって取り付けられ、ロックアップピストン２３に取り付けた状態で、内周部５０ａが回転軸１９の回転中心に対して直角方向となるように、言い換えると皿バネ５０の内周部５０ａに固着されたフェーシング材２３ｄの摺接面２３ｇが、フロントカバー２の円板部２ａの内面に形成した平坦な係合面２３ｅに略平行に配置される。つまり、皿バネ５０の断面形状は、くの字状に形成される。

次に、本実施形態のロックアップクラッチ形状と従来のロックアップクラッチ形状とを図３と図４を用いて比較する。

まず図４を用いて従来のロックアップクラッチ形状とその作用を説明する。

従来のロックアップクラッチ２２を構成するロックアッププレート２３は、本実施形態と同様に、外周側ほどフロントカバー２に近くなる形状を備えており、その外周部に四角形断面の環状のフェーシング材２３ｄが直接固着されている。したがって、ロックアップ係合初期時には、フェーシング材２３ｄの外周側のみがフロントカバー２の係合面２３ｅに摺接することになり、フェーシング材２３ｄの外周側のみが摩耗し、偏摩耗を生じることになる。そして、ロックアップ係合完了時には、ロックアッププレート２３の内周側が前方に変位し、フェーシング材２３ｄの摺接面２３ｇがフロントカバー２の係合面２３ｅと平行になり、フェーシング材２３ｄの全面が係合面２３ｅに押し付けられる。なお、ロックアッププレート２３の形状を傾斜させる理由としては、係合完了時に掛かる油圧でロックアップピストン２３が係合面と平行になるように非係合状態で傾斜を設けている。

次に本実施形態に付いて図３を用いて説明する。

まず、図３（ア）に示すロックアップクラッチ２２が非係合状態にある状態では、フェーシング材２３ｄは、フロントカバー２の係合面２３ｅから離れており、（イ）に示すロックアップクラッチの係合初期時では、ロックアップピストン２３に作用する油圧によりピストン２３がエンジン側に移動し、フェーシング材２３ｄがフロントカバー２の係合面２３ｅに摺接する。このときフェーシング材２３ｄの摺接面２３ｇは、フロントカバー２の係合面２３ｅに平行な状態で摺接する。（ウ）に示すロックアップクラッチの係合完了時では、フェーシング材２３ｄがフロントカバー２の係合面２３ｅに摺接するとともに、ロックアップピストン２３が撓み、その反力によりフェーシング材２３ｄをフロントカバー２の係合面２３ｅに押し付ける。

このように本実施形態のロックアップクラッチ２２の構成では、その係合状態に係わらずフェーシング材２３ｄの摺接面２３ｇを常にフロントカバー２の係合面２３ｅに平行に面することが可能となり、従来技術の効果を維持したまま、フェーシング材２３ｄの偏摩耗を防止するとともに、フェーシング材２３ｄ摺接時の摺接面積を増大し、かつ係合状態の初期から完了時に渡って均等にすることができる。

本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本実施形態の自動変速機の部分構成図である。 ロックアップクラッチの詳細構成を説明する図である。 本実施形態のロックアップクラッチの構成を説明する図である。 従来のロックアップクラッチの構成を説明する図である。 従来の自動変速機の部分構成図である。

符号の説明

１ トルクコンバータ
２ フロントカバー
３ 自動変速機
５ リアカバー
６ コンバータカバー
１１ ポンプインペラ
１２ タービンランナー
１４ ワンウェイクラッチ
１５ ステータ
１６ タービンシェル
１７ タービンブレード
１８ タービンハブ
１９ 回転軸
２２ ロックアップクラッチ
２３ ロックアップピストン
２３ｄ フェーシング材
２３ｅ 係合面
２３ｆ 縦壁部
２３ｇ 摺接面
２４ クラッチハブ
２５ ダンパースプリング
２６ ドライブプレート
５０ 皿バネ
５１ ピン

Claims (4)

1. エンジンの回転が伝達されるカバーと、
   このカバー内に固定されるポンプインペラーと、
   前記ポンプインペラーに対向して設置されて回転軸に連結されるタービンランナーと、
   前記ポンプインペラーと前記タービンランナーとの間に設置されるステータと、
   前記カバー内を前記回転軸の軸方向に区画するとともに前記回転軸の軸方向に摺動可能かつ回転自在に設けられ、供給される作動油の油圧に応じて前記カバーの係合面に摩擦材を係合させるピストンと、前記回転軸に固定されるとともに、前記ピストンに摺動可能、かつ相対回転不可となるように設置されるドライブプレートとからなり、前記ピストンは、前記カバーから離れた状態で、前記軸方向において外周部ほど前記カバーに近接するように形成されるロックアップクラッチと、を備えたトルクコンバータにおいて、
   前記ピストンは、前記外周部に前記カバーの係合面に面する薄板環状の弾性部材を備え、この弾性部材は前記ピストンに固定される外周部と、その内周側に形成され、前記カバーの係合面に平行な内周部とから構成され、この内周部に前記摩擦材を固着し、前記摩擦材の前記カバーの係合面に係合する摺接面を前記カバーの係合面に平行に設置するようにしたことを特徴とするトルクコンバータ。
2. 前記弾性部材は、皿バネで構成され、前記摩擦材が前記カバーに平行に接触するようにバネ特性が設定されることを特徴とする請求項１に記載のトルクコンバータ。
3. 前記弾性部材の断面形状は、くの字状であることを特徴とする請求項１に記載のトルクコンバータ。
4. 前記ピストンは、前記ロックアップクラッチ係合完了時には、前記カバーの係合面と平行となるように変位することを特徴とする請求項１に記載のトルクコンバータ。

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