JP2008175338A - 流体伝動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ロックアップ機構の冷却効率を向上させた流体伝動装置を提供する。
【解決手段】駆動軸2に結合されたカバー部材11と、カバー部材11に結合されたポンプインペラ15、従動軸3に連結されたタービンランナ20及び両部材15,20間に配置されたステータ25から構成され、内部に作動流体を流動させるコンバータ室61が形成されたコンバータ機構と、カバー部材11及びタービンランナ20に囲まれて形成されるロックアップ室62内にクラッチピストン45を設け、クラッチピストン45の背面及びカバー部材11に囲まれて形成されるクラッチ油室63内に制御流体を供給して両軸2,3を係脱させるロックアップ機構40と、外部からロックアップ室62に作動流体を導く入口流路66と、ロックアップ室62からコンバータ室61に作動流体を導く連通流路67と、コンバータ室61から外部に作動流体を導く出口流路68とを有して構成されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、駆動軸と従動軸との間の動力伝達を流体を介して行わせるコンバータ機構と、駆動軸と従動軸とを係脱してコンバータ機構をバイパスして動力伝達を行わせるロックアップ機構とを有して構成される流体伝動装置に関する。
上記流体伝動装置について車両用トルクコンバータを例にして説明するに、この装置は、エンジン出力軸にカバー部材を介して連結されたポンプインペラと、ポンプインペラに対向配置されて変速機入力軸に連結されたタービンランナと、ポンプインペラおよびタービンランナの間に配置されたステータとから構成されるコンバータ機構を有し、機構内部に形成されたコンバータ室内を流動する作動油を介してエンジン出力軸の動力を変速機入力軸に伝達するように構成される。また、カバー部材およびタービンランナに囲まれて形成されたロックアップ室内にロックアップ機構を設け、エンジン出力軸および変速機入力軸を直結して動力伝達を行うことができるように構成されたロックアップ機構付きトルクコンバータが広く知られている。このロックアップ機構としては、複数のプレート状の摩擦係合部材を有して構成される多板式クラッチ機構を利用したものがある。
一般にロックアップ機構付きトルクコンバータは、低速時にはロックアップ機構を解放状態にして両軸間の動力伝達をコンバータ機構を介して行い、高速時にはロックアップ機構を締結状態にして両軸を直結し、コンバータ機構をバイパスして動力伝達を行うように構成されている。また、解放時と締結時の過渡状態においては、ロックアップ機構を滑らせる制御が行われ、車両の走行状態に適した動力伝達を行って燃費の向上が図られている。
但し、このような滑り制御を行うと、摩擦係合部材からの発熱量が増大してロックアップ機構の耐久性に影響を及ぼすおそれがある。このため従来から、コンバータ室内に供給された作動油をロックアップ室内に導いて、この作動油によりロックアップ機構を冷却するように構成したトルクコンバータが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このトルクコンバータにおいては、コンバータ室からロックアップ室へと作動油を導く流路が形成され、コンバータ室内の作動油を外部に排出させる流路中にロックアップ室(ロックアップ機構)が設けられている。
特開平6−221403号公報
しかしながら、この従来構成によると、コンバータ機構を介した動力伝達に際してコンバータ室内の作動油温が上昇するため、このように高温化した作動油をロックアップ機構の冷却に利用しても充分な冷却効果を得るのが難しいという課題があった。しかも、コンバータ室からロックアップ機構に作動油を供給するためには、コンバータ室の外径側からロックアップ機構を内径側に作動油を流す構成とせざるを得ず、回転するトルクコンバータにより生じる遠心力に反して径方向内径側に向けて作動油を流す必要があり、遠心力に打ち勝つために作動油供給圧を高圧に設定する必要があった。このため、耐圧性を確保するためにカバー部材やコンバータ機構を構成する部材の板厚を大きくしなければならず、トルクコンバータの重量やサイズが大きくなるおそれがあった。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、ロックアップ機構を効率良く冷却でき、且つ装置構成を小型コンパクト化できるような構成の流体伝動装置を提供することを目的とする。
上記目的達成のため、本発明に係る流体伝動装置は、駆動軸に結合されたカバー部材と、カバー部材に結合されたポンプインペラ、従動軸に連結されてポンプインペラと対向するとともにカバー部材に覆われて配置されたタービンランナ、および、ポンプインペラおよびタービンランナの間に配置されたステータから構成され、駆動軸と従動軸との間の動力伝達を内部に形成されたコンバータ室内を流動する作動流体を介して行わせるコンバータ機構と、カバー部材およびタービンランナの背面に囲まれて形成されるロックアップ室内に設けられたクラッチピストンを有し、カバー部材とクラッチピストンの背面とに囲まれて形成されるクラッチ油室内に供給される制御流体によってクラッチピストンを作動させ、駆動軸と従動軸とを係脱してコンバータ機構をバイパスして動力伝達を行わせるロックアップ機構と、外部からロックアップ室に作動流体を導く入口流路と、ロックアップ室からコンバータ室に作動流体を導く連通流路と、コンバータ室から外部に作動流体を導く出口流路とを有して構成されている。
また、ステータを従動軸の外周側において支持する支持部材を有し、入口流路が、支持部材の内周面を外周側に切り欠いて形成された第1入口流路を含んで構成されるとともに、出口流路が、支持部材の外周面を内周側に切り欠いて形成された第1出口流路を含んで構成され、第1入口流路と第1出口流路とが、支持部材に対して周方向位置をずらして形成されていることが好ましい。
また、ロックアップ機構が、カバー部材に連結されたクラッチガイドと、タービンランナに連結されたクラッチハブと、クラッチガイドおよびクラッチハブに囲まれたクラッチ空間内に配置されてクラッチピストンの作動に応じて係脱される摩擦係合部材とを有して構成され、ロックアップ室が、クラッチガイドおよびクラッチハブによりクラッチ空間を介して径方向内周側の内周側空間と径方向外周側の外周側空間とに仕切られており、クラッチガイドに、ロックアップ室における外周側空間および内周側空間の一方とクラッチ空間とを連通するガイド側連通孔を形成し、クラッチハブにロックアップ室における外周側空間および内周側空間の他方とクラッチ空間とを連通するハブ側連通孔を形成し、入口流路を内周側空間に繋げ、連通流路を外周側空間に繋げることが好ましい。
また、ポンプインペラが、ステータの側面に設けられた保持部材に保持されたスラストベアリングによって回転自在に支持され、出口流路が、保持部材の背面においてステータの側面に径方向に延びて形成された凹溝からなる流路を含んで構成されていてもよい。
本発明に係る流体伝動装置によると、この装置に供給される作動流体は、まず、入口流路を通ってロックアップ室内に供給される。なお、駆動軸と従動軸との係脱を行わせるための制御流体が、クラッチピストンの背面側にロックアップ室と分かれて形成されたクラッチ油室内に供給されるようになっているため、ロックアップ室内に供給された作動流体は、制御流体の給排状態やクラッチピストンの作動状態に関わらず、常に一方向に流れるようになる。そして、連通流路を通って連通流路を通ってコンバータ室内に供給されて動力伝達に用いられ、出口流路を通って外部に排出される。このような流れにより、供給作動流体をまずロックアップ機構の冷却に用いることができるようになるため、従来に比べてロックアップ機構の冷却効率を向上させることができる。
また、ステータを支持する支持部材の内周面に第1入口流路を形成し、この支持部材の外周面に、第1入口流路と周方向位置をずらして第1出口流路を形成することにより、支持部材の小型化と、剛性の確保とを両立することができる。
また、クラッチガイドに、ロックアップ室における外周側空間および内周側空間の一方とクラッチ空間とを連通するガイド側連通孔を形成し、クラッチハブに、ロックアップ室における外周側空間および内周側空間の他方とクラッチ空間とを連通するハブ側連通孔を形成し、入口流路を内周側空間に繋げて連通流路を外周側空間に繋げると、入口流路からの作動油が内周側空間に流入し、連通孔を介して摩擦係合部材が配設されるクラッチ空間内を通り、さらに連通孔を介して外周側空間に流入して連通流路へと導かれる。このように、ロックアップ室内を作動油が内周側から外周側に向けて流れるため、カバー部材等の回転に伴う遠心力を利用して作動油の流れを円滑にすることができる。したがって、作動油の供給圧を従来より低圧に設定しても作動油が整流となって円滑に流動し、カバー部材やコンバータ機構を構成する部材の耐圧性の確保が容易になる。
なお、出口流路を、ステータの側面に設けられてスラストベアリングを保持する保持部材の背面においてステータの側面に径方向に延びて形成された凹溝からなる流路を含んで構成することにより、作動流体を径方向に向けて円滑に流動させることができるとともに、流体伝動装置を軸方向に大型化させずに出口流路を形成することができる。
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図1に、本発明に係る流体伝動装置の一例として車両用パワーユニットに搭載されたトルクコンバータ1の断面図を示している。なお、パワーユニットには、トルクコンバータ1を軸方向に挟んで図示しないエンジンおよび自動変速機が設けられており、以降では、トルクコンバータ1に対してエンジンが配置される軸方向一端側を図1紙面の方向に従って右側とし、トルクコンバータ1に対して自動変速機が配置される軸方向他端側を図1紙面の方向に従って左側として説明している。
トルクコンバータ1は、同一軸線AX上に配置されたエンジンの出力軸2と自動変速機の入力軸3との間に設けられており、エンジン出力軸2に連結されたフロントカバー11と、エンジン出力軸2から変速機入力軸3への動力伝達を作動油を介して行わせるコンバータ機構とを有して構成されている。コンバータ機構は、フロントカバー11に結合されたポンプインペラ15と、変速機入力軸3に連結されてポンプインペラ15と軸方向に対向するとともにフロントカバー11に覆われて配置されたタービンランナ20と、ポンプインペラ15およびタービンランナ20の間に設けられたステータ25とを有して構成されている。
フロントカバー11は、椀状に形成され、エンジン出力軸2の左端中心部に形成された凹部2aに圧入されて支持されており、変速機入力軸3の右端部を相対回転自在に支持している。フロントカバー11の外周面11aには、エンジン始動時に作動する図示しない始動モータからの動力が伝達される始動歯車12が溶接され、始動歯車12には、エンジン出力軸2に締結された円盤状の駆動板13が結合されている。フロントカバー11は、これら始動歯車12および駆動板13を介してエンジン出力軸2に連結されている。
ポンプインペラ15は、椀状に形成されてフロントカバー11に軸方向に対向配置されたポンプシェル16と、ポンプシェル16の内周面16bに設けられた複数のポンプブレード17とを有して構成されている。フロントカバー11およびポンプシェル16は、互いの開口縁部11c,16cが嵌め合わされ、その嵌め合い部分において溶接されている。
タービンランナ20は、椀状に形成されてポンプシェル16と軸方向に対向するとともにフロントカバー11に覆われて配置されたタービンシェル21と、タービンシェル21の内周面21bに固設された複数のタービンブレード22とを有して構成されている。タービンシェル21は、変速機入力軸3の外周面3aにスプライン嵌合された円盤状のタービンランナボス24の外周縁部24cにリベット結合されている。タービンランナ20は、このタービンランナボス24を介して変速機入力軸3に連結されている。
ステータ25は、変速機入力軸3の外周側に設けられた中空円筒状のステータ軸29上にワンウェイクラッチ30を介して設けられており、これらステータ軸29およびワンウェイクラッチ30により変速機入力軸3の外周側において支持されている。ステータ25は、ワンウェイクラッチ30を保持するステータリング26と、ステータリング26の外周面26Aaから径方向に延びて設けられてポンプブレード17およびタービンブレード22の間に配置されるステータブレード27とを有して構成されている。なお、ステータ軸29は、図示しない左端部において自動変速機を収容する変速機ケース5に締結されて固定軸となっている。ステータ軸29の右端部内周面29bと変速機入力軸3の外周面3aとの間に囲まれた空間66g内にはベアリング71が設けられており、これにより変速機入力軸3およびステータ軸29が互いに支持されている。
ステータ軸29の外周側には、ポンプシェル16に結合されたポンプ駆動軸14が回転自在に設けられている。ポンプ駆動軸14は、ベアリング72を介して変速機ケース5に回転自在に支持されてステータ軸29の外周側に配置された中空円筒状のボス部14Aと、ボス部14Aの右端部から外周側に延びてポンプシェル16に溶接されたフランジ部14Bとを有している。ボス部14Aの左端部には、図示しないポンプ駆動鎖車が結合され、ポンプ駆動鎖車は、後述する作動油供給装置80を構成するオイルポンプ82のロータシャフトに結合されたポンプ従動鎖車にチェーンを介して連結されている。このようにポンプ駆動軸14が回転されるとオイルポンプ82が駆動される構成となっている。
上記トルクコンバータ1においては、フロントカバー11、ポンプインペラ15およびポンプ駆動軸14がエンジン出力軸2と一体回転し、タービンランナ20が変速機入力軸3と一体回転し、ステータ25がワンウェイクラッチ30の作用により一方向への回転作動のみを許容される。コンバータ機構の内部には、ポンプシェル16の内周面16b、タービンシェル21の内周面21bおよびステータリング26の外周面26Aaに囲まれてドーナツ状のコンバータ室61が形成される。コンバータ室61内には、ポンプブレード17、タービンブレード22およびステータブレード27が配置され、また、作動油供給装置80により供給される作動油が充たされる。
エンジンが作動してエンジン出力軸2が回転駆動されると、フロントカバー11が回転駆動され、ポンプシェル16が回転する。これにより、矢印Dで示すようにポンプブレード17の羽根の作用により作動油がコンバータ室61内を流動し、流動する作動油の動圧がタービンブレード22に作用してタービンシェル21が回転駆動される。このタービンシェル21の回転がタービンランナボス24に伝達され、変速機入力軸3が回転駆動される。このとき、ステータブレード27による作動油の流れの変換作用を受け、トルクを増幅させながら動力伝達が行われる。このように、トルクコンバータ1においてフロントカバー11はコンバータ機構に対して入力部材として機能し、タービンランナボス24はコンバータ機構に対して出力部材として機能している。
なお、図1の拡大図である図2に示すように、ステータリング26およびワンウェイクラッチ30は、ポンプ駆動軸14のフランジ部14Bの右側面14Baと、タービンランナハブ24の左側面24bとに囲まれた空間内に配設されている。
ステータリング26は、上記外周面26Aaを形成する外周壁部26Aと、外周壁部26Aから内周側に延びてリング状に形成された左側壁部26Bとを有して構成されており、右側が開放されている。この開放部分を利用してワンウェイクラッチ30が外周壁部26Aの内周面側に挿入配設され、この開放部分を覆ってバックプレート73が取り付けられており、ワンウェイクラッチ30が、ステータリング26の左側壁部26Bの内面26Bbとバックプレート73の内面とにより軸方向に挟持されている。
ステータリング26とタービンランナハブ24との間にはハブ側スラストベアリング74Aが設けられ、ステータリング26とフランジ部14Bとの間にはポンプ側スラストベアリング74Bが設けられており、タービンランナハブ24、ステータリング26およびポンプ駆動軸14が、互いに相対回転自在に支持されている。バックプレート73の外面には、ハブ側スラストベアリング74Aを保持するハブ側ベアリングホルダ75Aが密着されて取り付けられている。また、ステータリング26の左側壁部26Bの外面26Baには、ポンプ側スラストベアリング74Bを保持するポンプ側ベアリングホルダ75Bが密着されて取り付けられている。
ワンウェイクラッチ30は、ステータ軸29上に固定されるインナリング31を有して構成されている。インナリング31の左側面31dには、ステータリング26の左側壁部26Bに対して左側に突出するようにして、ポンプ駆動軸14のボス部14Aとフランジ部14Bとの繋ぎ目となる部分における内面14Cbに沿って円錐状に延びる突出部31Aが一体に形成されている。突出部31Aの外周面31Aaは、内周側に向かうに連れて左側に傾斜するテーパ面になっている。インナリング31は、右端部においてステータ軸29にスプライン嵌合され、左端部においてステータ軸29に密嵌されており、これによりステータ軸29上で周方向および軸方向に固定されている。
上記コンバータ機構を利用した動力伝達は内部の作動油の運動エネルギーを利用した動力伝達であり、動力伝達ロスが伴うため作動油温の上昇は避けられない。そこでこのトルクコンバータ1においては、一定の条件下で(ポンプインペラ15とタービンランナ20の回転速度比が1.0に近い条件下で)、コンバータ機構に対して入力部材として機能するフロントカバー11と出力部材として機能するタービンランナボス24とを係脱し(すなわち、エンジン出力軸2と変速機入力軸3とを係脱し)、係合時においてコンバータ機構をバイパスして両軸2,3間の動力伝達を行わせるロックアップ機構40を有して構成されている。ロックアップ機構40は、タービンシェル21の外周面(背面)21aと、フロントカバー11の内周面11bとに囲まれて形成されたロックアップ室62内に配設されている。
図1の拡大図である図3に示すように、ロックアップ機構40は、多板式クラッチ機構であり、フロントカバー11の内周面11bに接合された円筒状のクラッチガイド41と、タービンランナハブ24の外周縁部24cに支持されてクラッチガイド41の内周側に配置された円筒状のクラッチハブ42と、クラッチガイド41に形成された歯形状のスプライン溝41aに外周縁をスプライン嵌合させてクラッチガイド41およびクラッチハブ42に囲まれてドーナツ状に形成されたクラッチ空間69内を軸方向に摺動自在に設けられた複数のクラッチプレート43と、クラッチハブ42に形成された歯形状のスプライン溝42aに内周縁をスプライン嵌合させてクラッチ空間69内を軸方向に摺動自在に設けられた複数のディスクプレート44と、変速機入力軸3上にインナレース76を介して設けられたクラッチピストン45とを有して構成されている。
クラッチプレート43およびディスクプレート44は、クラッチ空間69内において軸方向に交互に並んで設けられている。クラッチピストン45は、円盤状に形成され、外周縁部45cをクラッチガイド41の内周面に嵌合させ(図3参照)、内周縁部45dをインナレース76の外周面に嵌合させて(図2参照)設けられており、クラッチガイド41の内周側においてインナレース76上を軸方向に摺動自在に取り付けられている。
このようにクラッチガイド41、クラッチハブ42およびクラッチピストン45が取り付けられているため、ロックアップ室62は、クラッチ空間69を介して、クラッチハブ42の内周面、クラッチピストン45の左側面45bおよびタービンランナハブ24の右側面24aに囲まれて形成される内周側空間62aと、クラッチガイド41の外周面、フロントカバー11の内周面11bおよびタービンシェル21の外周面21aに囲まれて形成される外周側空間62bとの2つの空間に径方向に仕切られている。さらに、クラッチピストン45の右側面(背面)45aおよびフロントカバー11の内周面11bに囲まれてクラッチ油室63が形成されている。クラッチ油室63および内周側空間62aは、クラッチピストン45を介して軸方向に並んで形成されるが、クラッチピストン45の外周縁部45cおよびクラッチガイド41の間と、クラッチピストン45の内周縁部45dおよびインナレース76の間とのそれぞれに設けられたOリング46A,46Bによって互いに密閉されており、クラッチ油室63は内周側空間62aから独立した空間を形成している。なお、クラッチ油室63内には、フロントカバー11の内周面11bに溶接された円盤状の内側嵌合部と、クラッチピストン45の右側面45aに設けられて内側嵌合部にスプライン嵌合された円筒状の外側嵌合部とからなる嵌合部47が設けられている。この嵌合部47により、クラッチピストン45の移動が軸方向に案内され、また、クラッチピストン45をフロントカバー11と確実に一体回転させてクラッチピストン45の外周縁部45cとクラッチプレート43との間の滑りが抑えられる。
また、このロックアップ機構40にはダンパ機構50が備えられている。ダンパ機構50は、クラッチハブ42に結合されてロックアップ室62における外周側空間62a内においてロックアップ機構40の左側を径方向に延びて設けられる円盤状のダンパプレート51と、ダンパプレート51の外周縁部51aに保持されたコイルばね52と、コイルばね52に連結されてタービンシェル21の外周面21aに溶接されたリブ53とを有して構成されている。このようにクラッチハブ42は、ダンパ機構50を介してタービンランナ20に結合されている。
ここで、外部からトルクコンバータ1に作動油を供給するための構成について説明すると、図1に示すように、このトルクコンバータ1においては、外部から作動油を流入させるオイル入口64が変速機入力軸3の外周面3aとステータ軸29の内周面29bとの間に形成され、外部へと作動油を排出するオイル出口65が、ステータ軸29の外周面29aとポンプ駆動軸14のボス部14Aの内周面14Abとの間に形成されている。なお、トルクコンバータ1の内部には、詳細は後述するが矢印A〜Eで示すように、オイル入口64に流入した作動油をロックアップ室62(内周側空間62aおよび外周側空間62b)を経てコンバータ室61に導き、コンバータ室61からオイル出口65に導く内部流路が形成されている。また、変速機入力軸3には、中心部を軸方向に延びる油路3bと、この油路3bに連通されて径方向に延びて外周面3aにおいてクラッチ油室63内に開放された油路3cとが形成されている。
車両にはトルクコンバータ1の外部において、作動油の給排を行う作動油供給装置80が備えられている。この作動油供給装置80は、ポンプ駆動軸14(すなわちエンジン出力軸2)により駆動されてオイルパン81に溜められた作動油を圧送するオイルポンプ82と、オイルポンプ82により吐出された作動油をオイル入口64に供給するコンバータ供給油路84と、オイル出口65から排出された作動油をオイルパン81に導くコンバータ排出油路85と、コンバータ供給油路84を流れる作動油圧を所定のコンバータ内圧に調圧するコンバータ用制御バルブ83と、コンバータ排出油路85上に設けられて作動油を冷却するオイルクーラ86とを有して構成されている。このように、オイル出口65からの作動油がオイルパン81に戻る過程でオイルクーラ86を通過して冷却され、オイルポンプ82から冷却された作動油が吐出されてオイル入口64に供給される構成となっている。さらに、この作動油供給装置80は、クラッチ油室63(油路3b)に対する作動油の給排を行うためのクラッチ給排部89を備えており、このクラッチ給排部89は、クラッチ油室63内の作動油圧をロックアップ制御圧として可変調節制御を行うためのクラッチ用制御バルブ89aを有して構成される。また、車両には、各部に配設されたセンサにより検出される車速等の運転状態に基づいてクラッチ用制御バルブ89aの作動制御を行い、これを通じてロックアップ制御圧の調節制御を行うように構成されたロックアップ制御装置(図示略)が備えられている。
上記ロックアップ機構40においては、内周側空間62aに供給される常にほぼ一定の作動油圧(コンバータ内圧)と、クラッチ油室63に供給される可変の作動油圧(ロックアップ制御圧)との差圧に応じてクラッチピストン45が軸方向に移動してクラッチプレート43とディスクプレート44とが係脱される。すなわち、ロックアップ制御装置によるロックアップ制御圧の調節制御を通じてロックアップ機構40の係脱制御が行われる。ロックアップ制御圧が低圧に設定されると、クラッチピストン45が右側へ移動し、クラッチプレート43とディスクプレート44とが離れた状態になる。このロックアップ機構40の解放状態においては、上記の通りコンバータ機構を介した動力伝達が行われて変速機入力軸3が回転駆動される。一方、ロックアップ制御圧が高圧に設定されると、クラッチピストン45が左側へ移動してクラッチプレート43が軸方向に押圧され、クラッチプレート43とディスクプレート44とが係合される。このロックアップ機構40の締結状態においては、フロントカバー11の回転駆動力が、クラッチガイド41、クラッチプレート43、ディスクプレート44およびクラッチハブ42を介して、タービンランナハブ24に伝達される。このようにエンジン出力軸2と変速機入力軸3とが直結されてコンバータ機構をバイパスした動力伝達が行われる。
なお、クラッチハブ42と、タービンランナハブ24に結合されたタービンシェル21との間にダンパ機構50が設けられているため、ロックアップ機構40が解放状態から急に締結状態に移行しても、変速機入力軸3側に過大な荷重が入力されるのを防止することができ、安定した車両走行が行われる。また、ロックアップ制御装置は、運転状態に応じてロックアップ機構40を滑らせる(完全には締結させない状態にする)制御を行うように構成されており、この滑り制御によりその運転状態に適した動力伝達が行われて燃費の向上が図られている。但し、滑り制御が行われるときには、摩擦によりクラッチプレート43およびディスクプレート44からの発熱量が増大してロックアップ機構40の耐久性に影響を及ぼすおそれがあるため、このトルクコンバータ1においては、ロックアップ機構40の冷却を効率良く行うことができるように内部流路を構成している。
以降では、このトルクコンバータ1の内部流路の構造について、ロックアップ機構40が解放状態であるとして説明する。この内部流路は、オイル入口64およびロックアップ室62の内周側空間62aを繋ぐ入口流路66と、ロックアップ室62の外周側空間62bおよびコンバータ室61を繋ぐ連通流路67と、コンバータ室61およびオイル出口65を繋ぐ出口流路68とを含んで構成されている。
図2に示すように、入口流路66は、オイル入口64に繋がって変速機入力軸3の外周面3aとステータ軸29の内周面29bとの間を軸方向に延びて形成された流路66aと、ステータ軸29を径方向に貫通して形成され、流路66aの右部に連通された流路66bと、インナリング31の内周部において軸方向に延びて形成され、左端がインナリング31の内周面31bに開口して流路66bに連通されて右端がインナリング31の右端面31cに開口する流路66cと、インナリング31の右端面31cとタービンランナハブ24の左側面24bとの間に囲まれて径方向に延びて形成され、流路66cに連通された流路66dと、タービンランナハブ24を貫通して形成され、流路66dとロックアップ室62の内周側空間62aとを連通させる流路66eとを含んで構成された主ルートを有している。オイル入口64からの作動油は、矢印Aで示すように主ルートを「66a→66b→66c→66d→66e」の順で通り、ロックアップ室62の内周側空間62aへと導かれる。
図4に示すように、流路66b,66cはそれぞれ、周方向に等間隔に並んで複数形成されており、これにより流路66aの作動油が流路66b,66c内に円滑に流れ込んで流路66dに導かれる。なお、流路66bは、ステータ軸29の外周面29aにおいてインナリング31と密嵌する部分に開口し、流路66cは、インナリング31の内周面31aにおいてステータ軸29と密嵌する部分に開口している。インナリング31およびステータ軸29には、この密嵌部分において両流路66b,66cを連通させるため、周方向に位置決めした上でスプライン嵌合させる所定の位置決め構造が設けられている。
また、バックプレート73はステータリング26に密着されて取り付けられ、ハブ側ベアリングホルダ75Aはバックプレート73の外面に密着されて取り付けられているため、流路66dの外周側がこれらの部材73,75Aによりコンバータ室61に対して密閉され、流路66dを流れる作動油の圧力損失が低減される。
なお、流路66aは、オリフィス66fを介して上記ベアリング71が設けられた空間66gに連通されており、空間66gは、ステータ軸29の右端に開放されて流路66dに連通されている。このように入口流路66は、このオリフィス66fと空間66gとを含んで構成される分岐ルートを有しており、流路66a内の作動油は、矢印A′で示すように分岐ルートを通り、ベアリング71の潤滑に利用されて主ルートを構成する流路66dに合流される。分岐ルートは、オリフィス66fを有して作動油流量が制限されており、主ルートにおける作動油の圧力損失の低減が図られている。
次いでロックアップ室62内での作動油の流れを説明するが、このロックアップ室62は、上記の通りクラッチ空間69を介して内周側空間62aおよび外周側空間62bに仕切られている。図3,図5に示すように、クラッチハブ42には、スプライン溝42aが形成される外周部42Aにおいて小径側の面を形成する歯先部42bに径方向に貫通する第1ハブ側連通孔42cが形成され、外周部42Aにおいて大径側の面を形成する歯底部42dに径方向に貫通する第2ハブ側連通孔42eが形成されており、これら第1および第2ハブ側連通孔42c,42eにより内周側空間62aとクラッチ空間69とが連通されている。また、クラッチガイド42の右端とクラッチピストン45の左端面45bとの間隙を介して内周側空間62aとクラッチ空間69とが連通されており、ハブ側のスプライン溝42aは、右端部においてこの間隙に開放されている。
一方、クラッチガイド41には、スプライン溝41aの大径側の面を形成する歯底部41bに径方向に貫通するガイド側連通孔41cが形成されており、このガイド側連通孔41cによりクラッチ空間69と外周側空間62bとが連通されている。また、クラッチガイド41の左端部とダンパプレート51の右端面との間隙を介してクラッチ空間69と外周側空間62bとが連通されており、ガイド側のスプライン溝41aは、左端部においてこの間隙に開放されている。
このため、入口流路66を通ってロックアップ室62の内周側空間62aに流入した作動油は、矢印Bで示すようにトルクコンバータ1の回転作動に伴う遠心力の影響を受けつつ外周側に向けて流れ、クラッチ空間69を通って外周側空間62bへと導かれる。なお、クラッチピストン45を作動させるためのロックアップ制御圧がクラッチ油室63に供給されるものの、そのクラッチ油室63はロックアップ室62から独立した空間であるため、このロックアップ室62内においては、ロックアップ制御圧の設定圧、クラッチ油室63に対する作動油の給排状態、クラッチピストン45の作動状態および両プレート43,44の係脱状態に関わらず、入口流路64が連通された内周側空間62aから外周側へ向けた一方向の流れが形成されるようになっている。
ロックアップ機構40が解放状態であると、内周側空間62aに流入した作動油は、第1ハブ側連通孔42cやクラッチハブ42とクラッチピストン45との間隙を通り、クラッチ空間69におけるハブ側のスプライン溝42a内へと導かれ、クラッチハブ42とディスクプレート44との潤滑に利用される。ハブ側のスプライン溝42a内の作動油は、隣り合うディスクプレート44,44の間からクラッチ空間69内を外周側に向けて流れ、また、ハブ側のスプライン溝42aの左端部からクラッチ空間69内における両プレート43,44が配置されている箇所の左外側をダンパプレート51の右側面に沿って外周側に向けて流れる。クラッチ空間69内をダンパプレート51の右側面に沿って流れる作動油は、ダンパプレート51とクラッチガイド41との間隙を通り、そのまま外周側空間62bへと流れ、また、ガイド側のスプライン溝41a内へと流れてクラッチガイド41とクラッチプレート43との潤滑に利用される。さらに、内周側空間62aに流入した作動油は、第2ハブ側連通孔42eを通ってハブ側のスプライン溝42aの外周側へと導かれ、隣り合うディスクプレート44,44間を通って外周側へ向けて流れる作動油と併せて、互いに離間しているクラッチプレート43およびディスクプレート44の間を外周側に向けて流れ、ガイド側のスプライン溝41a内へと流れる。この過程で、両プレート43,44の対向面と作動油との間で熱交換が行われて両プレート43,44が効率良く冷却される。ガイド側のスプライン溝41a内で潤滑に利用された作動油は、ガイド側連通孔41cを通って外周側空間62bへと導かれる。
このように、クラッチハブ42の歯先部42bに第1ハブ側連通孔42cを形成することにより、内周側空間62aの作動油がハブ側のスプライン溝42a内へと円滑に導かれ、クラッチハブ42とディスクプレート44との潤滑を効率良く行うことができる。また、クラッチハブ42の歯底部42dに第2ハブ側連通孔42eを形成することにより、内周側空間62aの作動油がクラッチ空間69内におけるハブ側のスプライン溝42aの外周側へと円滑に導かれ、ロックアップ機構40の解放状態において作動油がハブ側のスプライン溝42a内を通らずクラッチプレート43とディスクプレート44の間に直接的に供給され、両プレート43,44を効率良く冷却することができる。また、クラッチガイド41の歯底部41bにガイド側連通孔41cを形成することにより、クラッチ空間69内を流れる作動油をガイド側のスプライン溝41a内に導いた上で外周側空間62bへと導くことができ、クラッチ空間69内の作動油によってクラッチガイド41とクラッチプレート43との潤滑を効率良く行うことができる。
図3に示すように、連通流路67は、外周側空間62bに繋がってフロントカバー11の内周面11bとダンパプレート51の外周縁部51aとの間に形成された流路67aと、流路67aの左端に連通され、ポンプシェル16の開口縁部16cの内周面16bと、タービンシェル21の開口縁部21cの外周面21aおよびダンパ機構50のリブ53の外周面53aとに囲まれて形成された流路67bとを含んで構成されている。タービンシェル21の開口縁部21cは、ダンパ機構50のリブ53の縁部53cに対して左側に突出して設けられており、流路67bは、このように突出されたタービンシェル21の開口縁部21cとポンプシェル16の内周面16bとの間に形成された間隙(コンバータ室流入口)61aを介してコンバータ室61に繋がっている。このように外周側空間62bに流入した作動油は、矢印Cで示すように連通流路67を「67a→67b」の順で通ってコンバータ流入口61aへと導かれ、このコンバータ流入口61aを通ってコンバータ室61内へと導かれる。
なお、流路67b内において作動油は、流路67aの左端およびコンバータ室流入口61aの位置関係から左側且つ内周側に向けて流れる。ここで、ポンプシェル16の開口縁部16cは、流路67bをなす内周側が面取りされており、この開口縁部16cの内周面16bには、左側に向かうに連れて内周側に傾斜するテーパ面16dが形成されている。リブ53の縁部53cは、流路67bをなす外周側が面取りされており、この縁部53cの外周面53aには、左側に向かうに連れて内周側に傾斜するテーパ面53dが形成されている。さらに、タービンシェル21の開口縁部21cにおいても、流路67bをなす外周側が面取りされており、タービンシェル21の開口縁部21cの外周面21aには、左側に向かうに連れて内周側に傾斜するテーパ面21dが形成されている。したがって、流路67bに流入した作動油は、遠心力の作用に関わらず、ポンプシェル16のテーパ面16dや、リブ53のテーパ面53dに沿って左側且つ内周側に円滑に流れる。さらに、タービンシェル21のテーパ面21dに沿ってコンバータ室流入口61aへと円滑に流れ込み、コンバータ室61内へと導かれる。
コンバータ室61内に流入した作動油は、上記の通り矢印Dで示すように流動してタービンランナ20を回転させ、それに伴って作動油温が上昇する。そして、ポンプシェル16の内周面16bと、ステータリング26の外周壁部26Aとの間に形成されている間隙(コンバータ室流出口)61bを通ってコンバータ室61の外部に排出される。
図2に示すように、出口流路68は、コンバータ室流出口61bに繋がってステータリング26の外周壁部26Aの左側面26Abとポンプシェル16の内周面16bとの間に囲まれて径方向に延びて形成された流路68aと、ポンプ側ベアリングホルダ75Bにおいてポンプ側スラストベアリング74Bよりも外周側を貫通して形成された流路68bと、ステータリング26の左側壁部26Bの外面26Baに径方向に延びて形成された凹溝がこの外面26Baに密着されて取り付けられたポンプ側ベアリングホルダ75Bにより覆われて形成された流路68cと、インナリング31の突出部31Aの外周面31Aaとポンプ駆動軸14の内面14Cbとの間に囲まれて形成され、流路68cの径方向内周側に連通された流路68dと、インナリング31の突出部31Aの外周面31Aaに母線方向に延びて凹溝状に形成され、流路68d内に開放する流路68eと、流路68d,68eに繋がってステータ軸29の外周面29aとポンプ駆動軸14のボス部14Aの内周面14Abとの間を軸方向に延びて形成され、左端部においてオイル出口65に繋がる流路68fとを含んで構成された主ルートを有している。コンバータ室流出口61bを通った作動油は、矢印Eで示すように出口流路68の主ルートを「68a→68b→68c→68d,68e→68f」の順で通り、オイル出口65へと導かれる。
図6に示すように、流路68b,68cは、周方向に等間隔に並んで複数形成されており(すなわち、外面26Baに凹溝が複数形成されており)、これにより流路68aの作動油が流路68b,68c内に円滑に流れ込んで流路68d,68eへと導かれる。このように出口流路68が、ステータリング26に径方向に延びて形成された凹溝を覆って形成される流路68cを含んで構成されており、トルクコンバータ1を軸方向に大型化させることなく出口流路68を形成することができる。
また、インナリング31の外周面31Aaに流路68d内に開放する流路68eを形成することにより、流路68dが部分的に広がり、流路68dが狭くても流路68cの作動油が流路68fへと円滑に導かれるようになり、トルクコンバータ1の大型化を回避して出口流路68を形成することができる。また、図4に示すように、流路68eが周方向に等間隔に並んで複数形成されており、これにより流路68cの作動油が流路68e内に円滑に流れ込んで流路68fへと導かれる。
このように、インナリング31には、内周面31bを外周側に切り欠いて入口流路66を構成する複数の流路66cが形成され、外周面31Aaを内周側に切り欠いて出口流路68を構成する複数の流路68eが形成されているが、流路66cと流路68eとは互いの周方向位置(位相)をずらして形成されている。ここで、両流路66c,68eを周方向に同位置に形成した場合には、流路66cの底面部と流路68eの底面部との間に剛性を確保するだけの厚みを設定する必要がある。本実施形態では、両流路66c,68eの底面部の位置が周方向にずれるため、流路66cの底面部と外周面31Aaとの間の厚さにおいて剛性が確保されるように設定されるとともに、流路68eの底面部と内周面31bとの間の厚さにおいて剛性が確保されるように設定されていればよくなり、インナリング31の内周面31bおよび外周面31Aaの両面に溝状の流路を形成するにあたり、インナリング31の剛性を確保した上で径方向への大型化を回避することができる。
なお、出口流路68は、矢印E′で示すように流路68aに流入した作動油をポンプ側スラストベアリング74Bの内部に通して潤滑に利用した上で流路68d,68eに合流させる分岐ルートを有している。また、ステータリング26の左側壁部26Bには、流路68cを形成する凹溝内において軸方向に貫通する貫通孔68gが形成されており、流路68cを流れる作動油がこの貫通孔68gを通ってステータリング26とバックプレート73に囲まれた空間内へ供給され、ワンウェイクラッチ30の潤滑に利用される。
このように出口流路68により導かれた作動油は、オイル出口65からトルクコンバータ1の外部に排出され、コンバータ排出油路85によってオイルパン81へと戻される。その過程でオイルクーラ86を通過し、両プレート43,44との熱交換およびコンバータ室61内での流動により温度上昇された作動油が冷却される。そして、このように冷却されて戻された作動油がオイルポンプ82により吐出されてコンバータ供給油路84に導かれ、コンバータ用制御バルブ83によりコンバータ内圧に調圧された作動油がオイル入口64から入口流路66に流入する。このようにして作動油の循環が行われる。
なお、ロックアップ機構40が締結状態である場合は、係合されたクラッチプレート43およびディスクプレート44の間が閉じられるため、オイルポンプ82により吐出されて入口流路66を通って内周側空間62aに流入した作動油は、第1ハブ側連通孔42cやクラッチハブ42とクラッチピストン45との間隙を通ってハブ側のスプライン溝42a内に流入し、ダンパプレート51の右側面に沿ってクラッチ空間69内を外周側に向けて流れ、クラッチガイド41とダンパプレート51との間隙を通る。そして、この間隙からそのまま外周側空間62bに流入し、また、ガイド側のスプライン溝41a内に流入してガイド側連通孔41cを通って外周側空間62bに流入する。このように、締結状態である場合にも、スプライン溝41a,42a内に作動油が流入してクラッチプレート43およびディスクプレート44の潤滑が行われる。また、内周側空間62a内の作動油がクラッチ空間69内において両プレート43,44の周囲を通って外周側空間62bへと導かれるため、解放状態に比べれば効率は下がるもののロックアップ機構40が冷却されるようになっている。そして、外周側空間62bから連通流路67を通ってコンバータ室流入口61aからコンバータ室61内へと導かれた作動油は、コンバータ室61内を矢印Dで示すように流動するが、ロックアップ機構40が締結状態でありコンバータ機構を介した動力伝達は行われない状態であるため作動油温上昇は小さい。
また、ロックアップ機構40が滑り制御が行われている状態である場合にも、締結状態であるときと同様にして作動油がロックアップ室62内を流れる。この状態においては、両プレート43,44が摩擦して発熱量が大きくなるが、内周側空間62aの作動油がクラッチ空間69内において両プレート43,44の周囲を通り抜けるため、ロックアップ機構40の温度上昇が緩和される。そして、外周側空間62bから連通流路67を通ってコンバータ室流入口61aからコンバータ室61内へと導かれた作動油は、コンバータ室61内を矢印Dで示すように流動するが、滑り制御時にはポンプインペラ15とタービンランナ20の回転速度比が1.0に近い状態となり、作動油温上昇はあまり大きくない。
さらに、締結状態あるいは滑り制御が行われている状態においても、解放状態と同様に、コンバータ室流出口61bから出口流路68を通ってオイル出口65からコンバータ排出油路85へと導かれ、オイルクーラ86で冷却されてオイルパン81に戻される。
このように本実施形態のトルクコンバータ1においては、多板式クラッチ機構であるロックアップ機構40がロックアップ室62内に配設されており、オイルポンプ82から吐出された冷却されている作動油が、トルクコンバータ1の内部においてまずロックアップ室62に導かれる。このように、冷却されている作動油が直接的に供給されるため、ロックアップ機構40の冷却効果を高めることができる。冷却効果が高まると、ロックアップクラッチ40の耐久性の確保が容易になり、ロックアップ機構40の滑り制御を安全に行わせる頻度を高めることができる。これにより運転状態に適したロックアップ機構40の係脱制御を行って燃費を向上させることができる。
しかも、入口流路66がロックアップ室62の内周側空間62aに繋がっており、コンバータ室流入口61を介してコンバータ室61に繋がる連通流路67が外周側空間62bに繋がっている。このため、ロックアップ室62内においては作動油が内周側から外周側へ流れるが、トルクコンバータ1の回転作動に伴う遠心力を利用することができ、コンバータ内圧を低く設定しても作動油を円滑に整流として流動させることができる。
また、上記の通り入口流路66、連通流路67、出口流路68においても作動油が円滑に整流として流動するように構成されている。このように作動油の流れが円滑になると内部流路を流動する際における作動油圧の圧力損失が低減され、コンバータ内圧を従来より低く設定してもオイル入口64からオイル出口65まで作動油を流動させることができる。同時に、コンバータ内圧とロックアップ制御圧との差圧に応じてクラッチピストン45が移動される構成になっており、コンバータ内圧の低圧化に伴ってロックアップ制御圧を従来より低く設定することができる。したがって、フロントカバー11、ポンプ駆動軸14、ポンプシェル16、タービンシェル21、タービンランナハブ24、クラッチピストン45等の耐圧性の確保が容易になって例えばこれらの部材の板厚を従来より薄くすることができ、トルクコンバータ1が軽量かつ小型化され、車両への搭載性がよくなる。また、オイルポンプ82の吐出容量を小さくすることができ、エンジン出力軸2の回転駆動力が伝達されて駆動されるオイルポンプ82においてフリクションロスが低減され、燃費を向上させることが可能になる。
これまで、本発明に係る実施形態を説明したが、本発明の範囲は上記構成に限られない。例えば、両流路66c,68eの形成数は図4に示す例に限らず適宜変更可能である。また、両流路66c,68eを同数形成する構成に限らず、位相をずらして両流路66c,68eを形成可能であれば、各流路66c,68eの形成数を相違させても上記実施形態と同様の効果が得られる。また、ステータ25を、ステータ軸29およびワンウェイクラッチ30により変速機入力軸3の外周側において支持させる構造を示したが、ワンウェイクラッチを省略してステータ軸上にステータを固設する構成のトルクコンバータにおいても、ステータ軸の内周面と外周面に流路66c,68eを形成することにより、上記実施形態と同様の効果が得られる。なお、この構成においては流路66b,66cを連通させるための位置決め構造を省略することができる。
本発明に係る流体伝動装置の実施形態であるトルクコンバータの断面図である。 図1の部分拡大図である。 図1の部分拡大図である。 図2の矢印IV−IVに沿って示すトルクコンバータの断面図である。 図3の矢印V−Vに沿って示すロックアップ機構の部分断面図である。 ステータの左側面図である。
符号の説明
1 トルクコンバータ(流体伝動装置)
2 エンジン出力軸(駆動軸)
3 変速機入力軸(従動軸)
11 フロントカバー(カバー部材)
15 ポンプインペラ
20 タービンランナ
25 ステータ
29 ステータ軸(支持部材)
30 ワンウェイクラッチ(支持部材)
31 インナリング(支持部材)
40 ロックアップ機構
41 クラッチガイド
41c ガイド側連通孔
42 クラッチハブ
42c 第1ハブ側連通孔
42e 第2ハブ側連通孔
43 クラッチプレート(摩擦係合部材)
44 ディスクプレート(摩擦係合部材)
61 コンバータ室
62 ロックアップ室
62a 内周側空間
62b 外周側空間
63 クラッチ油室
64 オイル入口
65 オイル出口
66 入口流路
66c 流路(第1入口流路)
67 連通流路
68 出口流路
68e 流路(第1出口流路)
69 クラッチ空間
73 バックプレート
74A ハブ側スラストベアリング
74B ハブ側ベアリングホルダ
75A ポンプ側スラストベアリング
75B ポンプ側ベアリングホルダ
80 作動油供給装置

Claims (4)

  1. 駆動軸に結合されたカバー部材と、
    前記カバー部材に結合されたポンプインペラ、前記従動軸に連結されて前記ポンプインペラと対向するとともに前記カバー部材に覆われて配置されたタービンランナ、および、前記ポンプインペラおよび前記タービンランナの間に配置されたステータから構成され、前記駆動軸と前記従動軸との間の動力伝達を内部に形成されたコンバータ室内を流動する作動流体を介して行わせるコンバータ機構と、
    前記カバー部材と前記タービンランナの背面とに囲まれて形成されるロックアップ室内に設けられたクラッチピストンを有し、前記カバー部材と前記クラッチピストンの背面とに囲まれて形成されるクラッチ油室内に供給される制御流体によって前記クラッチピストンを作動させ、前記駆動軸と前記従動軸とを係脱して前記コンバータ機構をバイパスして動力伝達を行わせるロックアップ機構と、
    外部から前記ロックアップ室に作動流体を導く入口流路と、
    前記ロックアップ室から前記コンバータ室に作動流体を導く連通流路と、
    前記コンバータ室から外部に作動流体を導く出口流路とを有して構成されていることを特徴とする流体伝動装置。
  2. 前記ステータを前記従動軸の外周側において支持する支持部材を有し、
    前記入口流路が、前記支持部材の内周面を外周側に切り欠いて形成された第1入口流路を含んで構成されるとともに、前記出口流路が、前記支持部材の外周面を内周側に切り欠いて形成された第1出口流路を含んで構成され、
    前記第1入口流路と前記第1出口流路とが、前記支持部材に対して周方向位置をずらして形成されていることを特徴とする請求項1に記載の流体伝動装置。
  3. 前記ロックアップ機構が、前記カバー部材に連結されたクラッチガイドと、前記タービンランナに連結されたクラッチハブと、前記クラッチガイドおよび前記クラッチハブに囲まれたクラッチ空間内に配置されて前記クラッチピストンの作動に応じて係脱される摩擦係合部材とを有して構成され、
    前記ロックアップ室が、前記クラッチガイドおよび前記クラッチハブにより前記クラッチ空間を介して径方向内周側の内周側空間と径方向外周側の外周側空間とに仕切られており、
    前記クラッチガイドに、前記ロックアップ室における前記外周側空間および前記内周側空間の一方と前記クラッチ空間とを連通するガイド側連通孔が形成され、前記クラッチハブに、前記ロックアップ室における前記外周側空間および前記内周側空間の他方と前記クラッチ空間とを連通するハブ側連通孔が形成されており、
    前記入口流路が前記内周側空間に繋がり、前記連通流路が前記外周側空間に繋がっていることを特徴とする請求項1又は2に記載の流体伝動装置。
  4. 前記ポンプインペラは、前記ステータの側面に設けられた保持部材に保持されたスラストベアリングによって回転自在に支持されており、
    前記出口流路が、前記保持部材の背面において前記ステータの側面に径方向に延びて形成された凹溝からなる流路を含んで構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の流体伝動装置。
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