JP2009019649A - ロックアップダンパー - Google Patents

Abstract

【課題】捩り振動減衰性能の向上を実現できるロックアップダンパーを提供する。
【解決手段】ロックアップダンパー６２は、一体で回転する１対の入力プレート６３と、出力プレート６４と、複数の第１スプリング６５と、複数の第２スプリング（図示せず）と、摩擦部材６６と、を備えている。出力プレート６４は、複数の長孔６４ｂを有しており、長孔６４ｂの縁には回転方向に対向するように配置された１対の当接部６４ｃが形成されている。摩擦部材６６は、１対の当接部６４ｃの回転方向間に隙間Ｓ１を介して配置された複数のピン６７と、ピン６７の両端に固定された１対のベースプレート６８と、ベースプレート６８に固定され１対の入力プレート６３と当接する複数の摩擦フェーシング６９と、を有している。ベースプレート６８同士の軸方向間の寸法は、出力プレート６４の軸方向寸法よりも大きい。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体式トルク伝達装置に用いられるロックアップダンパーに関する。

流体式トルク伝達装置として、例えば、ロックアップ装置を備えたトルクコンバータが知られている。ロックアップ装置は、フロントカバーとタービンを機械的に連結するための機構であり、タービンとフロントカバーとの間の空間に配置されている。ロックアップ装置によりフロントカバーからタービンへトルクが直接伝達される。

従来のロックアップ装置は、ピストンと、ロックアップダンパーと、を有している。ピストンは、軸方向に移動可能に配置されており、フロントカバーに押し付けられるとフロントカバーと摺動する。ロックアップダンパーは、１対のリティーニングプレートと、ハブフランジと、リティーニングプレートとハブフランジとを回転方向に弾性的に連結する複数のスプリングと、を有している。リティーニングプレートは、スプリングを回転方向に弾性変形可能なように保持しており、ピストンと一体で回転する。ハブフランジは、１対のリティーニングプレートの間に配置されており、タービンに固定されている。

油圧によりピストンがフロントカバーに押し付けられると、フロントカバーに入力されたトルクは、ピストンおよびロックアップダンパーを介してタービンへ伝達される。このとき、ロックアップダンパーにより捩り振動が吸収および減衰される（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００６−１６２０５４号公報

特許文献１に記載のロックアップダンパーでは、捩り振動を吸収および減衰する性能を高めるために、スプリングと並列に作用する摩擦発生機構が採用されている。この摩擦発生機構では、エンジンにおける燃焼変動に起因する微小捩り振動に対してヒステリシストルクの発生を抑制する回転方向の隙間が確保されている。これにより、エンジンからフロントカバーへ微小捩り振動が伝達されても、ヒステリシストルクの発生が抑制され、微小捩り振動がタービンへ伝達されるのを抑制できる。

しかし、この回転方向の隙間の範囲内でも、実際には、摩擦部材が設けられた金属プレートなどがハブフランジと摺動するため、不要なヒステリシストルクが発生する。この結果、所定角度の範囲内でヒステリシストルクを抑制することが困難となっている。

このように、所定角度の範囲内でヒステリシストルクの発生を確実に抑制することで、捩り振動減衰性能の向上を実現することが求められている。

本発明の課題は、捩り振動減衰性能の向上を実現できるロックアップダンパーを提供することにある。

第１の発明に係るロックアップダンパーは、一体で回転する１対の入力部材と、出力部材と、少なくとも１つの弾性部材と、摩擦部材と、を備えている。出力部材は、１対の入力部材の間に入力部材に対して所定角度の範囲内で回転可能に配置された部材であって、回転方向に対向するように配置された少なくとも１対の当接部を有している。弾性部材は１対の入力部材と出力部材とを回転方向に弾性的に連結する。摩擦部材は、１対の当接部の回転方向間に隙間を介して配置された少なくとも１つのピンと、ピンの両端に固定され１対の入力部材と当接する１対の摩擦プレートと、を有している。摩擦プレート同士の軸方向間の寸法は、出力部材の軸方向寸法よりも大きい。

フロントカバーを介して入力部材にトルクが伝達されると、出力部材に対して入力部材が回転し、入力部材と出力部材との間で弾性部材が圧縮される。このとき、摩擦部材のピンが出力部材の当接部に当接すると、入力部材に対して摩擦部材が回転する。この結果、１対の摩擦プレートが１対の入力部材と摺動し、ヒステリシストルクが発生する。

一方、エンジンにおける燃焼変動に起因する微小捩り振動が入力部材に伝達されると、ピンおよび当接部の間に確保された隙間の分だけ、摩擦部材は入力部材と一体回転する。この結果、所定角度の範囲内で摩擦部材と入力部材との間におけるヒステリシストルクの発生を抑制できる。

さらに、１対の摩擦プレートの軸方向間寸法が出力部材の軸方向寸法よりも大きいため、摩擦プレートが出力部材と摺動するのを防止できる。このため、所定角度の範囲内において不要なヒステリシストルクの発生を防止できる。

以上のように、このロックアップダンパーでは、所定角度の範囲内でヒステリシストルクの発生を確実に抑制できるため、捩り振動減衰性能の向上を実現できる。

第２の発明に係るロックアップダンパーは、第１の発明に係るロックアップダンパーにおいて、ピンが、出力部材の軸方向寸法よりも長い本体部と、本体部の両端に形成され摩擦プレートを本体部との間に挟み込む１対の固定部と、を有している。

第３の発明に係るロックアップダンパーは、第１または第２の発明に係るロックアップダンパーにおいて、摩擦プレートが、ピンの端部に固定されたベースプレートと、ベースプレートに固定された少なくとも１つの摩擦フェーシングと、を有している。

第４の発明に係るロックアップダンパーは、第３の発明に係るロックアップダンパーにおいて、摩擦プレートが、環状のベースプレートと、回転方向に並んで配置された複数の摩擦フェーシングと、を有している。

第５の発明に係るロックアップダンパーは、第３の発明に係るロックアップダンパーにおいて、摩擦プレートが、環状のベースプレートと、環状の摩擦フェーシングと、を有している。

第６の発明に係るロックアップダンパーは、第１から第５のいずれかの発明に係るロックアップダンパーにおいて、出力部材が、弾性部材が収容される開口部と、開口部とは異なる半径方向位置に配置された孔と、を有している。１対の当接部は、孔の縁により形成されている。

第７の発明に係るロックアップダンパーは、第１から第５のいずれかの発明に係るロックアップダンパーにおいて、弾性部材が収容される開口部を出力部材が有している。１対の当接部は開口部の周辺部に設けられた切欠きの縁により形成されている。

本発明であれば、上記の構成を有しているため、ロックアップダンパーの性能を高めることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

＜トルクコンバータの全体構成＞
図１および図２を用いて本発明の第１実施形態に係るロックアップダンパー６２が採用されたトルクコンバータ１について説明する。図１はトルクコンバータ１の縦断面概略図である。図１の左側にはエンジン（図示せず）が配置され、図１の右側にトランスミッション（図示せず）が配置されている。また、図１に示す線Ｏ−Ｏは、トルクコンバータ１の回転軸線である。

トルクコンバータ１は、エンジンのクランクシャフト（図示せず）からトランスミッションの入力シャフトにトルクを伝達するための装置であり、主に、トルクが入力されるフロントカバー２と、インペラ３と、タービン４と、ステータ５と、ロックアップ装置６と、から構成されている。

フロントカバー２にはインペラ３が固定されており、フロントカバー２とインペラ３とにより流体室が形成されている。タービン４は流体室内でインペラ３に対向するように配置されている。タービン４は、タービンシェル４１と、タービンシェル４１に固定された複数のタービンブレード４２と、タービンシェル４１に固定されたタービンハブ４３と、を有している。タービンハブ４３は、図示しないトランスミッションの入力シャフトに連結されている。ステータ５は、タービン４からインペラ３への作動油の流れを調節するための機構であり、インペラ３とタービン４との間に配置されている。

＜ロックアップ装置の構成＞
ロックアップ装置６は、必要に応じてフロントカバー２とタービン４とを機械的に連結するための装置であり、図１に示すようにフロントカバー２とタービン４と間に配置されている。ロックアップ装置６は、フロントカバー２と摺動可能なピストン６１と、ピストン６１とタービン４とを回転方向に弾性的に連結するロックアップダンパー６２と、を有している。

ピストン６１は、タービンハブ４３により相対回転可能にかつ軸方向へ移動可能に支持されており、環状の摩擦フェーシング６１ａが固定されている。

ロックアップダンパー６２は、ピストン６１とタービン４との間に配置された機構であって、入力プレート６３と、出力部材としての出力プレート６４と、弾性部材としての複数の第１スプリング６５と、複数の第２スプリング（図示せず）と、摩擦部材６６と、を有している。

入力プレート６３は、複数のリベット６３ｃにより固定された１対のリティーニングプレート６３ａ、６３ｂ（１対の入力部材）を有しており、ピストン６１に対して一体回転可能かつ軸方向に移動可能に設けられている。出力プレート６４は、リティーニングプレート６３ａ、６３ｂに対して所定角度の範囲内で回転可能なように配置されており、タービンハブ４３に固定されている。

第１スプリング６５および第２スプリングは、リティーニングプレート６３ａ、６３ｂにより回転方向に弾性変形可能なように保持されており、入力プレート６３と出力プレート６４とを回転方向に弾性的に連結する。第１スプリング６５は出力プレート６４に形成された複数の開口６４ａ内に配置されている。第２スプリングは、第１スプリング６５と並列に作用するように配置されている。第１スプリング６５および第２スプリングにより、正側および負側において２段階の捩り特性が実現されている（図４参照）。

＜摩擦部材の構成＞
このロックアップダンパー６２では、２段特性に加えて、摩擦部材６６によりヒステリシストルクを発生させる機構が実現されている。図２および図３を用いて摩擦部材６６の構成について説明する。図２は摩擦部材６６およびその周辺の断面図である。図３は摩擦部材６６およびその周辺の平面図である。

図２および図３に示すように、摩擦部材６６は、入力プレート６３と出力プレート６４との間でヒステリシストルクを発生させるための部材であり、複数のピン６７と、環状の１対のベースプレート６８と、ベースプレート６８に固定された複数の摩擦フェーシング６９と、を有している。

ピン６７は、１対のベースプレート６８を連結するための部材であり、図３に示すように、出力プレート６４に形成された長孔６４ｂ内に配置されている。ピン６７および長孔６４ｂは、例えば回転方向に等ピッチで配置されている。例えば図３に示すように、ピン６７および長孔６４ｂは、開口６４ａ同士の間であって開口６４ａの半径方向内側に配置されている。

図２に示すように、ピン６７は、円柱状の本体部６７ａと、本体部６７ａの両端に設けられた固定部６７ｂと、を有している。本体部６７ａの外径は長孔６４ｂの回転方向の寸法よりも小さい。このため、長孔６４ｂの縁に形成されている一方の当接部６４ｃと本体部６７ａとが当接している状態では、他方の当接部６４ｃと本体部６７ａとの回転方向間には隙間Ｓ１が形成されている。この隙間Ｓ１に対応する捩り角度は隙間角度θ１である。この隙間角度θ１の範囲内では出力プレート６４が摩擦部材６６に対して回転可能であるため、微小捩り角度に対してヒステリシストルクの発生を抑制することができる。

また、本体部６７ａの外径は長孔６４ｂの半径方向寸法よりも小さい。これにより、ピン６７が出力プレート６４に対して回転方向に移動する場合に、出力プレート６４にピン６７が接触するのを防止できる。

なお、図３では本体部６７ａが長孔６４ｂの端部に当接しているが、ロックアップダンパー６２にトルクが作用していない中立状態では、ピン６７は長孔６４ｂの回転方向のほぼ中央に位置している。

本体部６７ａの軸方向の長さは、出力プレート６４の厚みよりも長くなるように設定されている。本体部６７ａの両端には軸方向を向く１対の当接面６７ｃが形成されており、１対の当接面６７ｃは出力プレート６４に対して軸方向の外側（エンジン側およびトランスミッション側）に配置されている。図２に示すように、ベースプレート６８は、当接面６７ｃに当接した状態で、本体部６７ａと固定部６７ｂとの間に挟み込まれている。本体部６７ａによりベースプレート６８の軸方向間寸法が決定されている。本体部６７ａの軸方向の長さが出力プレート６４の厚みよりも長いため、ベースプレート６８と出力プレート６４との間には隙間Ｓ２が形成されている。これにより、ベースプレート６８が出力プレート６４と摺動するのを防止できる。

複数の摩擦フェーシング６９は、回転方向に並んで配置されている。具体的には図３に示すように、摩擦フェーシング６９は、ベースプレート６８に沿って回転方向に延びる円弧状のプレートである。複数の摩擦フェーシング６９は１対のベースプレート６８の軸方向外側の面に接着などにより固定されている。摩擦フェーシング６９は、回転方向に等ピッチで配置されており、ピン６７のかしめ作業を考慮して、隣り合うピン６７の回転方向間に配置されている。ピン６７の周辺には摩擦フェーシング６９は設けられていないため、固定部６７ｂは外部に露出している。図２に示すように、１対の固定部６７ｂはリティーニングプレート６３ａ、６３ｂと軸方向に対向している。また、摩擦フェーシング６９の厚みの分だけ、固定部６７ｂとリティーニングプレート６３ａとの間および固定部６７ｂとリティーニングプレート６３ｂとの間には隙間Ｓ３が形成されている。

摩擦部材６６の軸方向寸法（より詳細には、摩擦フェーシング６９の摩擦面の軸方向間の寸法）はリティーニングプレート６３ａ、６３ｂの軸方向間の内側寸法よりも若干大きく設定されている。このため、リティーニングプレート６３ａ、６３ｂの弾性力により、リティーニングプレート６３ａ、６３ｂの間に摩擦部材６６は挟み込まれており、この結果、リティーニングプレート６３ａ、６３ｂは摩擦フェーシング６９に押し付けられている。

＜トルクコンバータの動作＞
トルクコンバータ１の動作について説明する。

フロントカバー２およびインペラ３が回転すると、インペラ３からタービン４へ作動油が流れ、作動油を介してインペラ３からタービン４へトルクが伝達される。タービン４に伝達されたトルクはタービンハブ４３を介して入力シャフト（図示せず）に伝達される。

入力シャフトの回転速度が一定になると、ロックアップ装置６が作動する。具体的には、油圧によりピストン６１がエンジン側へ移動し、ピストン６１の摩擦フェーシング６１ａがフロントカバー２に押し付けられる。この結果、ピストン６１がフロントカバー２と一体回転し、フロントカバー２からピストン６１を介してロックアップダンパー６２の入力プレート６３にトルクが伝達される。ロックアップダンパー６２では、入力プレート６３から第１スプリング６５および第２スプリングを介して出力プレート６４にトルクが伝達され、タービン４を介して入力シャフトにトルクが伝達される。

ロックアップ装置６がフロントカバー２とタービン４とを連結している状態で、捩り角度が隙間角度θ１よりも大きい捩り振動がフロントカバー２に入力されると、入力プレート６３が出力プレート６４に対して回転する。このとき、第１スプリング６５および第２スプリングにより捩り振動が吸収されるとともに、摩擦部材６６のピン６７が出力プレート６４の当接部６４ｃにより回転方向に押される。この結果、出力プレート６４と一体で摩擦部材６６が入力プレート６３に対して回転し、一方の摩擦フェーシング６９とリティーニングプレート６３ａとの間および他方の摩擦フェーシング６９とリティーニングプレート６３ｂとの間で摩擦抵抗が発生し、入力プレート６３と出力プレート６４との間でヒステリシストルクＨ１が発生する。これにより、捩り角度が比較的大きい捩り振動を吸収および減衰することができる。

また、エンジンにおける燃焼変動に起因する微小捩り振動がフロントカバー２に入力されると、微小捩り角度が隙間角度θ１よりも小さい場合はピン６７が、当接部６４ｃと接触することなく長孔６４ｂ内を回転方向に移動する。これにより、隙間角度θ１の範囲内では、入力プレート６３とともに摩擦部材６６が出力プレート６４に対して回転し、入力プレート６３と出力プレート６４との間でヒステリシストルクＨ１の発生を抑制できる。

さらに、ピン６７の本体部６７ａが出力プレート６４の軸方向寸法よりも長いため、ベースプレート６８と出力プレート６４との間には隙間Ｓ２が確保されている。これにより、ベースプレート６８が出力プレート６４と摺動するのを防止でき、不要なヒステリシストルクの発生を防止できる。

実際には、摩擦部材６６以外の部材（例えば、第１スプリング６５および第２スプリングなど）がリティーニングプレート６３ａ、６３ｂおよび出力プレート６４と摺動する場合があるため、図４に示すように、隙間角度θ１の範囲内ではヒステリシストルクＨ１よりも大幅に小さいヒステリシストルクＨ２が発生する。しかし、このヒステリシストルクＨ２には、摩擦部材６６により発生するヒステリシストルクは含まれていない。

＜特徴＞
ロックアップダンパー６２の特徴は以下の通りである。

（１）
以上に説明したように、このロックアップダンパー６２では、摩擦部材６６のピン６７と出力プレート６４の当接部６４ｃとの間に隙間Ｓ１が確保されているため、この隙間Ｓ１に対応する隙間角度θ１の範囲内では比較的大きなヒステリシストルクＨ１の発生を抑制できる。

さらに、ピン６７の本体部６７ａが出力プレート６４の軸方向寸法よりも長いため、ベースプレート６８と出力プレート６４との間には隙間Ｓ２が確保されている。これにより、ベースプレート６８が出力プレート６４と摺動するのを防止でき、隙間角度θ１の範囲内で不要なヒステリシストルクの発生を防止できる。

以上のように、このロックアップダンパー６２では、微小捩り振動に対してヒステリシストルクの発生を確実に防止することができ、捩り振動減衰性能を高めることができる。

（２）
このロックアップダンパー６２では、摩擦部材６６が、ピン６７と、ピン６７の端部に固定された１対のベースプレート６８と、ベースプレート６８に固定された複数の摩擦フェーシング６９と、を有している。このため、構造の簡素化が可能となる。

（３）
このロックアップダンパー６２では、回転方向に並んで配置された複数の摩擦フェーシング６９を摩擦部材６６が有しており、ピン６７の固定部６７ｂが外部に露出している。このため、ピン６７のかしめ作業が容易となり、組み付け性が向上する。

（４）
このロックアップダンパー６２では、１対の当接部６４ｃが長孔６４ｂにより形成されているため、当接部６４ｃの加工が容易になるとともに、当接部６４ｃの強度を確保しやすくなる。

また、長孔６４ｂが開口６４ａとは異なる半径方向位置に配置されているため、長孔６４ｂが開口６４ａの配置に影響を及ぼしにくくなり、設計の自由度の低減を防止できる。

（５）
このように、このトルクコンバータ１では、ロックアップダンパー６２を有しているため、微小捩り振動によるこもり音と加速時（あるいは減速時）の振動との両方を低減することができ、ロックアップ可能領域を拡大することができる。すなわち、このトルクコンバータ１であれば燃費を向上させることができる。

＜他の実施形態＞
本発明の具体的な構成は、前述の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の修正および変更が可能である。

（１）
出力プレート６４に設けられた１対の当接部６４ｃの構成は前述の実施形態に限定されない。例えば図５に示すように、出力プレート６４の開口６４ａの縁（より詳細には、開口６４ａの半径方向内側の縁）に切欠き１６４ｂが設けられていてもよい。この場合、切欠き１６４ｂの縁により１対の当接部１６４ｃが形成されている。

（２）
摩擦フェーシング６９の構成は前述の実施形態に限定されない。例えば、摩擦フェーシング６９が環状の部材であってもよい。この場合、ピン６７の固定部６７ｂがベースプレート６８から軸方向外側へ突出しない構成が好ましい。

また、ベースプレート６８および摩擦フェーシング６９が一体で成形されていてもよい。

（３）
摩擦部材６６の配置は前述の実施形態に限定されない。例えば、摩擦部材６６が第１スプリング６５の半径方向外側に配置されていてもよい。

（４）
ロックアップダンパー６２以外の構成は、前述の実施形態に限定されない。例えば、このロックアップダンパー６２は、トルクコンバータ以外に流体継手にも適用可能である。

トルクコンバータの縦断面概略図。 ロックアップダンパーの捩り特性線図。 摩擦部材およびその周辺の部分断面図。 摩擦部材およびその周辺の部分平面図。 摩擦部材およびその周辺の部分断面図（他の実施形態）。 摩擦部材およびその周辺の部分平面図（他の実施形態）。

符号の説明

１ トルクコンバータ
２ フロントカバー
３ インペラ
４ タービン
５ ステータ
６ ロックアップ装置
６１ ピストン
６２ ロックアップダンパー
６３ 入力プレート
６３ａ、６３ｂ リティーニングプレート（入力部材）
６４ 出力プレート（出力部材）
６４ａ 開口
６４ｂ 長孔（孔）
６４ｃ 当接部
６５ 第１スプリング（弾性部材）
６６ 摩擦部材
６７ ピン
６７ａ 本体部
６７ｂ 固定部
６７ｃ 当接面
６８ ベースプレート（摩擦プレート）
６９ 摩擦フェーシング（摩擦プレート）

Claims (7)

1. 一体で回転する１対の入力部材と、
   前記１対の入力部材の間に前記入力部材に対して所定角度の範囲内で回転可能に配置された部材であって、回転方向に対向するように配置された少なくとも１対の当接部を有する出力部材と、
   前記１対の入力部材と前記出力部材とを回転方向に弾性的に連結する少なくとも１つの弾性部材と、
   前記１対の当接部の回転方向間に隙間を介して配置された少なくとも１つのピンと、前記ピンの両端に固定され前記１対の入力部材と当接する１対の摩擦プレートと、を有する摩擦部材と、を備え、
   前記１対の摩擦プレートの軸方向間寸法は、前記出力部材の軸方向寸法よりも大きい、
   ロックアップダンパー。
2. 前記ピンは、前記出力部材の軸方向寸法よりも長い本体部と、前記本体部の両端に形成され前記摩擦プレートを前記本体部との間に挟み込む１対の固定部と、を有している、
   請求項１に記載のロックアップダンパー。
3. 前記摩擦プレートは、前記ピンの端部に固定されたベースプレートと、前記ベースプレートに固定された少なくとも１つの摩擦フェーシングと、を有している、
   請求項１または２に記載のロックアップダンパー。
4. 前記摩擦プレートは、環状の前記ベースプレートと、回転方向に並んで配置された複数の前記摩擦フェーシングと、を有している、
   請求項３に記載のロックアップダンパー。
5. 前記摩擦プレートは、環状の前記ベースプレートと、環状の摩擦フェーシングと、を有している、
   請求項３に記載のロックアップダンパー。
6. 前記出力部材は、前記弾性部材が収容される開口部と、前記開口部とは異なる半径方向位置に配置された孔と、を有しており、
   前記１対の当接部は、前記孔の縁により形成されている、
   請求項１から５のいずれかに記載のロックアップダンパー。
7. 前記出力部材は、前記弾性部材が収容される開口部を有しており、
   前記１対の当接部は、前記開口部の周辺部に設けられた切欠きの縁により形成されている、
   請求項１から５のいずれかに記載のロックアップダンパー。

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