JP2009047272A - ロックアップクラッチ付き流体伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発信時に最大エンジントルクが発生し、ドライバビリティを良くすること。
【解決手段】駆動側と負荷側との間に配設された流体継手１０のポンプインペラ１１とタービンランナ１３との間の動力伝達経路に並列に配設され、前記動力伝達経路を変更するロックアップクラッチ３０を具備し、駆動側の最大エンジントルクＴmaxを発生するエンジン回転数に基づきストール容量係数Ｃｓ〔Ｎ・ｍ／ｒｐｍ２〕を決定し、それを用いて駆動側の回転を負荷側に伝達するものである。したがって、ストール回転数が最大エンジントルク発生回転数付近になるように、ストール容量係数Ｃｓを設定することで最良の加速性が得られ、アクセルの踏み込み量と車速とが違和感のない制御量となりドライバビリティを良くすることができ、かつ、燃費を向上できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両等の自動変速機等の流体継手を用いたロックアップクラッチ付き流体伝動装置に関し、詳しくは流体継手にロックアップクラッチを有す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。

現在、自動車には燃費向上が求められており、車両の燃費向上の観点からトルクコンバータをみると、車両発進時のトルクを増幅する作用があるものの、長距離走行を前提とすると、その燃費向上に改善の余地がある。
そこで、従来のロックアップクラッチ付き流体伝動装置としては、特許文献１で開示された技術がある。特許文献１には、エンジン出力軸に連結される一体ケース（３，４）（なお、ここで（ ）内の数字は特許文献１の図面の構成部品を示すものである）と、変速機構の入力軸（３１）に連結されるタービンハブ（３０）と、一体ケースに設けられるポンプインペラ（７）及びタービンハブに連結されるタービンランナ（１０）からなる流体継手（１１）と、一体ケースと前記タービンハブとの間に介在するロックアップクラッチ（１３）とを備え、タービンハブ（３０）、流体継手（１１）及びロックアップクラッチ（１３）が一体ケース（３，４）内に収納されてなる、流体継手装置（１）において、ロックアップクラッチ（１３）が、シリンダ室（Ｂ）の油圧に基づき操作されるピストン部材（２０）により制御され、ピストン部材（２０）により、一体ケース（３，４）内が流体継手（１１）及びロックアップクラッチ（１３）を収納する流体継手室（Ａ）と、シリンダ室（Ｂ）とに油密状に区画してなり、流体継手室（Ａ）に作動油を供給する供給用油路と、流体継手室（Ａ）の作動油を排出する排出用油路と、シリンダ室（Ｂ）に連通するクラッチ制御用油路とをそれぞれ独立して設けた技術を開示している。

このような構成によれば、流体継手室（Ａ）の作動油を循環するための専用の供給用油路及び排出用油路を備え、作動油が高温になることを防止でき、ロックアップクラッチ（１３）等を確実に潤滑できるものであり、ピストン部材（２０）のシリンダ室（Ｂ）に専用のクラッチ制御用油路を連通するので、ロックアップクラッチ（１３）を高い精度で、かつ、きめ細かい制御を行うことができるものである。
特開２０００−２８３１８８

ところが、特許文献１のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の技術は、早い時期にロックアップクラッチ（１３）をロックにすることにより、燃費を良くすることができるものの、ステータを有する液体トルクコンバータと異なり、ステータが除去されたものでは、車両の発進時に希望するトルクが出ないので加速性能が低下する可能性がある。
流体継手（１１）の特性を自動車のエンジンの特性に適合させるには、エンジンの出力を受ける駆動側と、その駆動側のトルクから特定することができる。エンジン出力軸のトルクは、駆動側（一体ケース（３，４）側）から流体継手（１１）を介して負荷側（入力軸（３１）側）に伝達される速度比ｅはｅ＝負荷側回転速度／駆動側回転速度で表され、この速度比ｅと容量係数Ｃとの関係は、図１に示す特性のようになる。なお、図１は速度比ｅと容量係数Ｃとを示す特性図である。
ここで、アイドリング状態または停止状態等のストール状態、即ち、速度比ｅ＝０のときの容量係数Ｃの値を、単に、ストール容量係数Ｃｓと呼んでいる。なお、駆動側のトルクＴ〔Ｎ・ｍ〕は、Ｔ＝Ｃ・Ｎ²で表される。ここで、Ｎは駆動側のエンジン回転数〔ｒｐｍ〕である。
このストール容量係数Ｃｓは、ストール容量係数Ｃｓが小さいとアクセルに応じてエンジン回転数が上昇し、ストール容量係数Ｃｓが大きいと、アクセルに対するエンジン回転数上昇量が少なくなる。

従来のストール容量係数Ｃｓは、一般に、アクセルを踏んだ発進直後に、急に回転が上がるとよくないので、２０００〜２５００〔ｒｐｍ〕程度のエンジン回転数になるようにストール容量係数Ｃｓの値が選択されている。具体的には、例えば、２５００〔ｒｐｍ〕程度のエンジン回転数になるようにストール容量係数Ｃｓを設定していた。
しかし、仮に、燃費向上ができても、最大エンジントルクが高回転で発生する小排気量のエンジン等に上記特性の流体伝動装置を組合せた場合には、発進直後に最大エンジントルクが発生しないから、加速性能を向上できない可能性があった。

そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、発進時に最大エンジントルクが発生し、ドライバビリティをよくしたロックアップクラッチ付き流体伝動装置の提供を目的とするものである。

請求項１にかかる動力伝達を行う駆動側と負荷側との間に配設されたロックアップクラッチ付き流体伝動装置は、駆動側と負荷側との間に配設された流体継手のポンプインペラとタービンランナとの間の動力伝達経路に並列に配設され、前記流体継手の動力伝達経路を変更するロックアップクラッチを具備し、前記駆動側の最大エンジントルクのエンジン回転数に基づきストール容量係数〔Ｎ・ｍ／ｒｐｍ²〕を決定し、それを用いて駆動側の回転を負荷側に伝達するものである。
ここで、上記流体継手とは、技術的にフルードカップリング（流体継手）及びトルクコンバータの概念を含むものであって、フルードカップリングとトルクコンバータと呼称されるものの何れでもよい。即ち、上記流体継手は、ポンプインペラと作動油を媒介として対向するタービンランナを有するフルードカップリング、更にそこにトルクを増幅させるステータを有するトルクコンバータでもよい。
また、上記ロックアップクラッチは、前記駆動側と負荷側との間に配設された流体継手の前記ポンプインペラと前記タービンランナとの間の動力伝達経路に並列に配設され、前記動力伝達経路を切替えるものであればよい。なお、通常、上記ロックアップクラッチの動力伝達経路にダンパを入れ、走行する際の振動を吸収させているが、当然、ダンパを有しない構成としても実施できるものである。
そして、上記駆動側の最大エンジントルクのエンジン回転数で、ストール容量係数〔Ｎ・ｍ／ｒｐｍ²〕を決定する場合には、前記流体継手のポンプインペラとタービンランナの形状、作動油等の何れによって決定してもよい。
更に、上記駆動側の最大エンジントルクのエンジン回転数に基づくストール容量係数〔Ｎ・ｍ／ｒｐｍ²〕の決定とは、前記駆動側の最大エンジントルクを発生するエンジン回転数で決定してもよいが、前記駆動側のエンジン特性に依存することが大きいことから、最大エンジントルクを発生するエンジン回転数±１０００〔ｒｐｍ〕の範囲のエンジン回転数に基づきストール容量係数を決定すればよいことを意味する。

請求項２にかかるロックアップクラッチ付き流体伝動装置の前記駆動側の最大エンジントルクを発生するエンジン回転数に基づきとは、前記駆動側の最大エンジントルクを発生するエンジン回転数±１０００〔ｒｐｍ〕の範囲の回転数に基づきストール容量係数を決定したものである。ここでは、上記駆動側の最大エンジントルクのエンジン回転数に基づくストール容量係数〔Ｎ・ｍ／ｒｐｍ²〕の決定は、一義的に前記駆動側の最大エンジントルクを発生する回転数で決定されるものではなく、エンジンの特性を加味してエンジン回転数±１０００〔ｒｐｍ〕の範囲の回転数に基づきストール容量係数を決定するものである。

請求項３にかかるロックアップクラッチ付き流体伝動装置の前記ストール容量係数は、７．５〜２０．５〔Ｎ・ｍ／ｒｐｍ²〕に設定したものである。ここで、前記ストール容量係数Ｃｓは、７．５〜２０．５〔Ｎ・ｍ／ｒｐｍ²〕の範囲内で設定できる値であればよい。

請求項４にかかる前記ロックアップクラッチには、更にダンパを付加し、前記流体継手の動力伝達経路を変更する経路をロックアップクラッチ及びダンパとしたものである。ここで、上記ロックアップクラッチの動力伝達経路にエンジン振動を吸収させるダンパを入れたものとした構成を有するものである。

請求項１のロックアップクラッチ付き流体伝動装置は、駆動側と負荷側との間に配設された流体継手のポンプインペラとタービンランナとの間の動力伝達経路に並列に配設され、前記動力伝達経路を変更するロックアップクラッチを具備し、前記駆動側の最大エンジントルクを発生するエンジン回転数に基づきストール容量係数〔Ｎ・ｍ／ｒｐｍ²〕を決定し、それを用いて駆動側の回転を負荷側に伝達するものである。
したがって、最大エンジントルクを高速回転で発生する小排気量エンジンの場合でも、ストール回転数が最大エンジントルク発生回転数付近になるように、ストール容量係数Ｃｓを設定することで最良の加速性が得られる。
殊に、車両の燃費向上の観点から現在のトルクコンバータをみると、車両発進時のトルクを増幅する作用があるものの、長距離走行を前提とすると、作動油が介在してエンジン回転数を車輪に伝えていることから、車両の燃費を向上させることができない。だからといって、車両の発進時にクラッチのみの制御では、スムーズに発進することが難しい。そこで、流体継手を従来使用されていなかったストール容量係数Ｃｓの値、即ち、ストール容量係数Ｃｓを、最大エンジントルクが発生するエンジン回転数に設定し、かつ、ロックアップクラッチを通常よりも早い段階で係合させることで、必要なトルクを車輪に伝達させ、加速性を確保でき、特に、このとき、アクセルの踏み込み量と車速とが違和感のない制御量となるからドライバビリティをよくすることができる。

請求項２のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の前記駆動側の最大エンジントルクを発生するエンジン回転数に基づきとは、前記駆動側の最大エンジントルクを発生するエンジン回転数±１０００〔ｒｐｍ〕の範囲の回転数に基づきストール容量係数を決定したものであるから、請求項１に記載の効果に加えて、最大エンジントルクのエンジン回転数と一義的に特定の回転数に限定されるものではなく、従来の装置以上のトルクを得るには、最大エンジントルクを発生するエンジン回転数±１０００〔ｒｐｍ〕の範囲の回転数を対象とすることにより、小排気量エンジン等に組合せた場合、発進直後に略最大エンジントルクが発生し、加速性能をよくすることができる。

請求項３のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の前記ストール容量係数は、７．５〜２０．５〔Ｎ・ｍ／ｒｐｍ２〕に設定したものであるから、請求項１または請求項２に記載の効果に加えて、発明者等の実験結果では、燃費及びドライバビリティがよいことが確認された。

請求項４のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の前記ロックアップクラッチには、更にダンパを付加し、前記流体継手の動力伝達経路を変更する経路をロックアップクラッチ及びダンパとしたものであるから、請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の効果に加えて、上記ロックアップクラッチの動力伝達経路に配設したダンパで走行する際のエンジンの回転振動を吸収し、滑らかな回転とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、実施の形態において、同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここでは重複する説明を省略する。

図２は本発明の実施の形態のロックアップクラッチ付き流体伝動装置を示す縦断面図を示すものである。図３は本発明の実施の形態のロックアップクラッチ付き流体伝動装置と従来の装置との特性図の比較を示す特性図である。
図２において、フロントカバー３に固定されているピン２及びセンタピース１が駆動側であり、図示しないガソリンエンジン等の内燃機関に接続されている。タービンハブ２０はスプライン２１により負荷側の変速機構に連結されている。

駆動側のセンタピース１及びピン２は、フロントカバー３及びリヤカバー４と一体となっており、フロントカバー３に固定されているピン２が図示しないドライブプレートを介してエンジンクランクシャフト側に連結される。これらは、図示しないカップリングハウジング内に収納されており、カップリングハウジングは、図２の右方でエンジンブロック、また、その左方にてミッションケースに入るシャフト側に接続される。

リヤカバー４は、その一部でポンプインペラ１１の外郭を形成し、また、その内径端にはカバーボス１２が溶接により一体に固着されている。ポンプインペラ１１に対向して略同形状のタービンランナ１３が配置されており、これらポンプインペラ１１及びタービンランナ１３は、作動油（流体）を媒介として動力伝達する流体継手１０を構成している。

一方、フロントカバー３の内側には、多板クラッチからなるロックアップクラッチ３０が収納されている。ロックアップクラッチ３０は、フロントカバー３の内側に固着されたドラム部材３１、タービンハブ２０に固着されたクラッチハブ３２、外径側がドラム部材３１のスプラインに嵌合する複数枚のクラッチプレート３３、内径側がクラッチハブ３２のスプラインに嵌合し、摩擦材が貼着されているクラッチディスク３４を有しており、これらクラッチプレート３３、クラッチディスク３４が交互に配置されて、ドラム部材３１の先端部に装着されたスナップリング３５によりクラッチプレート３３等の離脱止めがなされている。
ドラム部材３１は断面略Ｌ字状形状の円環状からなり、その内周にスプライン３１ａを形成し、その外径部側はフロントカバー３の外周部分に僅かな間隔を隔てて併設し、その略径方向の面がフロントカバー３の一部に溶接により一体に固着されている。

ピストン部材４０は、フロントカバー３のセンタピース１のボス部外周面１ａ、センタピース１のボス部外周面１ａよりも径が大きい図示左側の内径側面、センタピース１の段部１ｃの外周面と相俟ってシリンダ室Ａを形成している。
即ち、ピストン部材４０は、シリンダ室Ａを形成するピストン部４０ｂを有し、センタピース１のボス部外周面１ａに、ピストン部４０ｂの内周面に摺接するＯリング４１を収納する凹環溝１ｂが形成され、また、センタピース１の段部１ｃの外周面に摺接するＯリング４２を収納する凹環溝１ｄが形成されて、油密状に嵌合して、フロントカバー３の一部と共に閉じられたシリンダ室Ａを構成している。
この円環状シリンダ室Ａを形成するピストン部材４０は、端部にクラッチプレート３３を押圧する押圧部４０ａを有し、押圧部４０ａはクラッチプレート３３の一端面に対向して、ロックアップクラッチ３０を操作するものである。

クラッチハブ３２は、ダンパ５０の円板状のドライブプレート５１の外径端を軸方向に屈曲して形成されており、ダンパ５０は、ドライブプレート５１を挟むように配置され、一体に連結されている２枚のドリブンプレート５２，５３及び振動吸収手段であるコイルスプリング５５から構成されている。コイルスプリング５５は、ドライブプレート５１の周方向に形成された長孔５４及びドリブンプレート５２，５３に形成された膨出部５２ａ，５３ａに受け入れられて、ドライブプレート５１及びドリブンプレート５２，５３の相対回転により圧縮して、両プレート間の急激なトルク変化を吸収する。なお、本実施の形態のダンパ５０は、コイルスプリング５５を用いないで、例えば、板バネ、油圧とすることもできる。

２枚のドリブンプレート５２，５３はその基端部にてタービンハブ２０に複数のリベット１６によって一体に固定されている。また、２枚のドリブンプレート５２側には外径方向に延びて、タービンランナ１３を端部に形成したタービンランナ基部１４がリベット１６によって一体に固着されている。タービンハブ２０はスプライン２１により、図示しない出力軸に連結され、当該出力軸は自動変速機構等に向って延びている。

また、タービンハブ２０とリヤカバーボス１２のフランジ面との間には、スラストベアリング５６が配設されており、また、タービンハブ２０の右前側面とセンタピース１の左後側端面との間にもスラストベアリング（スラストワッシャ）５７が介在されている。タービンハブ２０及びそれと一体のドリブンプレート５２，５３、タービンランナ基部１４の自由端に配設されたタービンランナ１３は、フロントカバー３及びリヤカバー４にスラストベアリング５６及びスラストベアリング５７を介して、タービンハブ２０と一体に回転自在としている。更に、ドリブンプレート５２，５３に挟持され、かつ、コイルスプリング５５を介して支持されるドリブンプレート５２，５３及びクラッチハブ３２も同様に支持されている。

このように、本実施の形態においては、フロントカバー３及びリヤカバー４が一体となったケース内に、流体継手１０、ロックアップクラッチ３０及びダンパ５０を収納する流体継手室Ｂ、ピストン部材４０のピストン部４０ｂ及びＯリング４１，４２により流体継手室Ｂから油密状に分離されているシリンダ室Ａとに区画されている。

そして、駆動側のセンタピース１に接続された入力軸８０の中央には、軸方向に延びる油路８１が形成されている。また、スラストベアリング５６にはローラを支持する偏平リング状の肉厚レース５８がタービンハブ２０との間に配設されており、肉厚レース５８に当接するタービンハブ２０の面に複数の凹環溝５９が形成されている。凹環溝５９は流体継手室Ｂと連通しており、流体継手室Ｂに作動油を供給したり、または排出したりする第１油路６１を構成している。

また、入力軸８０に形成された油路８１の先端は、センタピース１の中央凹部に挿入され、かつ、油密状となっている油路１ｅに連通している。センタピース１のボス部を貫通する複数の油路１ｅは、シリンダ室Ａと連通する。したがって、センタピース１の油路１ｅは、シリンダ室Ａに作動油を供給または排出する第２油路６２を構成している。

次に、本実施の形態のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の動作について説明する。
[ストール状態]
まず、車輌発進前では、図示しないロックアップリレーバルブはドレーン状態にあり、第２油路６２を介してシリンダ室Ａの作動油は排出されている。この状態では、ピストン部材４０は図示の状態にあり、ロックアップクラッチ３０は解放状態にある。詳しくは、ピストン部材４０の押圧部４０ａがクラッチプレート３３とクラッチディスク３４との押圧を解除して、両プレートは摩擦によるトルク容量を有さない状態にある。車輌発進直前までは、この状態下にある。
なお、このストール状態とは、ポンプインペラ１１とタービンランナ１３間が作動油を介して配置されているので、一般的にポンプインペラ１１がエンジン回転数と同じ回転数で回転し、タービンランナ１３の回転が止まっている状態である。ストール容量係数Ｃｓとは、この状態での作動油を介してトルク伝達できる容量を表します。当然、ストール容量係数Ｃｓはポンプインペラ１１や、タービンランナ１３のブレードの形状や角度等で作動油をどう流すかによって変化する。

[流体継手のみの伝達状態]
車輌発進時には、駆動側からのトルクは、フロントカバー３から流体継手１０のポンプインペラ１１に伝達され、ポンプインペラ１１の回転に基づく作動油の流れを介してタービンランナ１３が回転し、タービンランナ基部１４及びドリブンプレート５２，５３、タービンハブ２０がリベット１６で一体に固着されているから、タービンハブ２０の回転が負荷側に伝達され、そして自動変速機構を介して駆動車輪に伝達される。
この間、第１油路６１を介して作動油が流体継手室Ｂに供給され、流体継手１０のポンプインペラ１１とタービンランナ１３との間で動力伝達媒体となっている作動油を循環させながら、動力をタービンハブ２０に伝達する。

[流体継手及びロックアップクラッチの伝達状態]
タービンハブ２０の出力が比較的低速な所定速度に達すると、図示しないロックアップリレーバルブが供給状態になる。この状態では、入力軸８０に形成された油路８１からセンタピース１の油路１ｅを介して、即ち、第２油路６２を通してシリンダ室Ａに油圧が供給され、ピストン部材４０のピストン部４０ｂが図示左方向に移動するから、ピストン部材４０の押圧部４０ａがクラッチプレート３３を押圧する。これにより、クラッチプレート３３とクラッチディスク３４との間に摩擦力が生じ、ロックアップクラッチ３０が所定のトルク容量を担持する。

この状態では、駆動側のトルクは、フロントカバー３及びロックアップクラッチ３０を介してダンパ５０に伝達され、更に、タービンハブ２０を介して負荷側に伝達される。詳しくは、フロントカバー３のトルクは、ドラム部材３１、クラッチプレート３３、クラッチディスク３４、ドライブプレート５１に伝達され、そして、ロックアップクラッチ３０の接続及びエンジンのトルク振動等に伴うトルクの急激な変動をコイルスプリング５５にて吸収して、ドリブンプレート５２，５３に伝達され、タービンハブ２０に伝達される。
この間、駆動側からのトルクは、フロントカバー３からポンプインペラ１１に伝達され、ポンプインペラ１１の回転に基づく作動油の流れを介してタービンランナ１３が回転し、タービンランナ基部１４及びドリブンプレート５２，５３、タービンハブ２０がリベット１６で一体に固着されているから、タービンハブ２０の回転が出力軸に伝達されている。
即ち、第２油路６２を介してシリンダ室Ａに油圧が供給調整されると、ピストン部材４０の押圧部４０ａがクラッチプレート３３及びクラッチディスク３４に作用する押圧力が調整され、これらの間の摩擦力に基づくロックアップクラッチ３０のトルク容量が調整される。これにより、ロックアップクラッチ３０は、駆動側トルクを伝達し、即ち、クラッチプレート３３及びクラッチディスク３４を所定量だけスリップさせながらトルクを伝達し、所謂、スリップ制御を行う。

[ロックアップ状態]
第２油路６２を介してシリンダ室Ａに油圧が最大に供給されると、ピストン部材４０の押圧部４０ａがクラッチプレート３３及びクラッチディスク３４に作用する押圧力が最大となり、これらの間の摩擦力に基づくロックアップクラッチ３０の滑りがなくなり、ロックアップ状態となる。これにより、ロックアップクラッチ３０は直結され、駆動側トルクをクラッチプレート３３及びクラッチディスク３４を介してタービンハブ２０に伝達し、流体継手１０を介すことなく駆動側から負荷側にトルクが伝達される。この状態は、流体継手１０を使用せず、エンジン回転数及びトルクを直接ロックアップクラッチ３０を介して伝達でき、燃費を最高に良くすることができる。

ここで、図３に示すエンジン回転数からストール容量係数Ｃｓを決定した特性図は、最大エンジントルクＴmaxで高速回転となる比較的エンジン回転数が高い小排気量エンジンを用いて、本実施の形態のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の特性と、従来例の特性とを比較するものである。
図３で示すように、実験に使用したエンジンは、トルク特性τに示すトルクを有するものである。従来は、エンジン回転数を２５００〔ｒｐｍ〕とし、それをストール回転数としている。したがって、当該エンジンを搭載して自動車として発進する場合、最大エンジントルクに比較して１０〜２０％程度低いトルクを使用していることから、加速性が十分に発揮されず、ドライバビリティがよくなかった。

本発明の実施の形態においては、従来例と同じトルク特性τのエンジンを使用し、トルク特性τに示す最大エンジントルクＴmaxのエンジン回転数４０００〔ｒｐｍ〕をストール回転数としたものである。したがって、当該エンジンを搭載して自動車として発進する場合、最大エンジントルクＴmaxを具備しているから、十分な加速性が発揮され、ドライバビリティが向上した。

図４は本発明の実施の形態と従来のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の加速性比較の特性図であり、図５は本発明の実施の形態と従来のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の係合圧の違いによるエンジン回転数比較の特性図である。
更に詳述すると、図４に示すように、前述の[流体継手のみの伝達状態]から[[流体継手及びロックアップクラッチの伝達状態]に示す発進開始からロックアップクラッチの動作開始までの時間を１秒と設定し、また、ロックアップクラッチ３０の動作開始からロックアップまでの時間を１秒と設定した。即ち、発進開始からロックアップクラッチの動作開始までを１秒とし、ロックアップクラッチ３０の動作開始からロックアップまでの時間を１秒と設定し、合計２秒でロックアップ完了となる。ロックアップクラッチ３０の動作開始からロックアップまでは、時間に比例している。

図４から、前述の[流体継手のみの伝達状態]及び[流体継手及びロックアップクラッチの伝達状態]までは、本実施の形態が従来例のエンジン回転数よりも大きく、従来例では０．６秒から１秒の間で５０〔ｒｐｍ〕ほど変化しているが、本実施の形態では、２５〔ｒｐｍ〕の変化に過ぎず、車速は従来例よりも本発明の実施の形態の方が、加速性が良いことが分る。
また、前述の[流体継手及びロックアップクラッチの伝達状態]以降においても、本実施の形態が従来例のエンジン回転数よりも回転数変化が小さく、ストール容量係数Ｃｓを小さくできることを示している。

図６は従来のストール容量係数Ｃｓ＝３０のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の特性図である。また、図７は本発明の実施の形態のストール容量係数Ｃｓ＝２０．５のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の特性図、図８は本発明の実施の形態のストール容量係数Ｃｓ＝１５のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の特性図、図９は同様にストール容量係数Ｃｓ＝１２．５のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の特性図、図１０は同様にストール容量係数Ｃｓ＝１０．１５のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の特性図、図１１は同様にストール容量係数Ｃｓ＝７．５のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の特性図、図１２は本発明の実施の形態のロックアップクラッチ付き流体伝動装置において各種ストール容量係数の特性図を重ね書きした特性図である。

図６は従来のストール容量係数Ｃｓ＝３０のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の特性図で、ストール回転数２５００〔ｒｐｍ〕であり、前述したように、最大エンジントルクＴmaxに比較して１０〜２０％程度低いトルクを使用し、ストール容量係数Ｃｓ＝３０のため、時間と共に車速が速くなっているが、加速性が十分に発揮されず、ドライバビリティがよくない。

図７のストール容量係数Ｃｓ＝２０．５の特性図になると、図１２に示すように、ストール容量係数Ｃｓ＝２０．５、・・、１２．５、・・、７．５と順次、発進初期からのエンジン回転数が上がっており、ストール容量係数Ｃｓ＝２０．５よりも小さな値で車速が十分な加速性が発揮され、ドライバビリティが向上した。しかし、
ストール容量係数Ｃｓ＝７．５になると、初期のエンジン回転数の吹き上げが大きくなっており、ストール容量係数Ｃｓ＝７．５を下回ると、吹き上げすぎになる可能性がある。

また、上記実施の形態の駆動側の最大エンジントルクＴmaxを発生するエンジン回転数４０００〔ｒｐｍ〕に基づくと、駆動側の最大エンジントルクＴmaxを発生するエンジン回転数４０００〔ｒｐｍ〕を中心に、４０００±１０００〔ｒｐｍ〕の範囲、即ち、３０００〜５０００〔ｒｐｍ〕の範囲の回転数に基づきストール容量係数Ｃｓを決定したものであればよい。このとき、最大エンジントルクＴmaxの１０％以下のトルク減少に過ぎないから、従来のように、１０〜２０％程度低いトルクを使用する技術よりも有利になる。
そして、上記実施の形態の流体継手１０とロックアップクラッチ３０の動作のタイミングは、発進から１秒経過した時に、ロックアップクラッチ３０の動作を開始したものであるが、図５に示すように、ロックアップクラッチ３０の動作開始点は０．８乃至１．２秒の間であれば、燃費、ドライバビリティが好適である。

上記実施の形態のロックアップクラッチ付き流体伝動装置は、ポンプインペラ１１と作動油を媒介として対向するタービンランナ１３とを有する動力伝達を行う駆動側と負荷側との間に配設された流体継手１０と、駆動側と負荷側との間に配設されたポンプインペラ１１とタービンランナ１３との間の動力伝達経路に並列に配設され、前記動力伝達経路を変更するロックアップクラッチ３０とを具備し、前記駆動側の最大エンジントルクＴmaxを発生するエンジン回転数に基づきストール容量係数Ｃｓを決定し、その決定したストール容量係数Ｃｓを用いて駆動側の回転を負荷側に伝達するものである。

したがって、最大エンジントルクＴmaxで高速回転となる小排気量エンジンの場合、ストール回転数２５００〔ｒｐｍ〕等のように小さくすると、発進直後に最大エンジントルクＴmaxが発生しないから、エンジンの出力を直接車輪に伝達しても、必要な加速性能が得られなかったが、本発明では、それが解消された。即ち、ストール回転数が最大エンジントルクＴmaxの発生回転数付近になるように、ストール容量係数Ｃｓを設定することで最良の加速性が得られる。

殊に、車両の燃費向上の観点から現在のトルクコンバータをみると、車両発進時のトルクを増幅する作用があるものの、長距離走行を前提とすると、作動油が介在してエンジン回転数を車輪に伝えていることから、車両の燃費を向上させることができない。だからといって、車両の発進時にクラッチのみの制御では、スムーズに発進することが難しい。そこで、流体継手を従来使用されていなかったストール容量係数Ｃｓの値、即ち、ストール容量係数Ｃｓを、最大エンジントルクが発生するエンジン回転数に設定し、かつ、ロックアップクラッチを通常よりも早い段階で係合させることで、必要なトルクを車輪に伝達させ、加速性を確保できるものである。特に、このとき、アクセルの踏み込み量と車速とが違和感のない制御量となるからドライバビリティをよくすることができる。

更に、上記実施の形態のロックアップクラッチ３０の動作のタイミングは、発進開始から１秒でロックアップを開始し、そのロックアップの開始後、１秒後にロックアップを完了したものであるが、ロックアップの完了は、０．８〜１秒後であれば、燃費、ドライバビリティが好適である。
また、上記実施の形態のロックアップクラッチ３０には、更にダンパ５０を付加し、流体継手１０の動力伝達経路を変更する経路をロックアップクラッチ３０及びダンパ５０としたものとしているが、本発明を実施する場合には、ロックアップクラッチ３０の動力伝達経路にエンジン振動を吸収するダンパ５０機能を省略することもできる。

加えて、図３に示す従来例では、最大エンジントルクＴmaxに比較して１０〜２０％程度低いトルクを使用していることから、加速性が十分に発揮されず、ドライバビリティがよくなかった旨説明した。当該実施の形態のフルードカップリングに替えて、トルクコンバータを使用した場合には、エンジンの低回転速度域ではトルクコンバータがトルクを増幅してくれるため、フルードカップリングに比べドライバビリティはそれほど低下しない。
また、本発明の実施の形態では、当該エンジンを搭載して自動車として発進する場合、最大エンジントルクＴmaxを具備しているから、十分な加速性が発揮され、ドライバビリティが向上したが、フルードカップリングに替えて、トルクコンバータを使用した場合でも、発進後、直ぐにロックアップクラッチが係合するものでは、同様の結果となる。

図１は速度比とストール容量係数とを示す特性図である。 図２は本発明の実施の形態のロックアップクラッチ付き流体伝動装置を示す縦断面図である。 図３は本発明の実施の形態のロックアップクラッチ付き流体伝動装置と従来の装置との特性図の比較を示す特性図である。 図４は本発明の実施の形態と従来のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の加速性比較の特性図である。 図５は本発明の実施の形態と従来のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の係合圧の違いによるエンジン回転数比較の特性図である。 図６は従来のストール容量係数Ｃｓ＝３０のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の特性図である。 図７は本発明の実施の形態のストール容量係数Ｃｓ＝２０．５のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の特性図である。 図８は本発明の実施の形態のストール容量係数Ｃｓ＝１５のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の特性図である。 図９は本発明の実施の形態のストール容量係数Ｃｓ＝１２．５のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の特性図である。 図１０は本発明の実施の形態のストール容量係数Ｃｓ＝１０．１５のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の特性図である。 図１１は本発明の実施の形態のストール容量係数Ｃｓ＝７．５のロックアップクラッチ付き流体伝動装置の特性図である。 図１２は本発明の実施の形態のロックアップクラッチ付き流体伝動装置において各種ストール容量係数の特性図を重ね書きした特性図である。

符号の説明

１０ 流体継手
１１ ポンプインペラ
１３ タービンランナ
３０ ロックアップクラッチ
３３ クラッチプレート
３４ クラッチディスク
５０ ダンパ
Ａ シリンダ室
Ｂ 流体継手室

Claims (4)

1. 動力伝達を行う駆動側と負荷側との間に配設されたポンプインペラと作動油を媒介して対向するタービンランナとを有する流体継手と、前記駆動側と前記負荷側との間に配設された前記ポンプインペラと前記タービンランナとの間の動力伝達経路に並列に配設され、前記動力伝達経路を変更するロックアップクラッチとを具備するロックアップクラッチ付き流体伝動装置において、
   前記駆動側の最大エンジントルクを発生するエンジン回転数に基づきストール容量係数を決定し、その決定した前記ストール容量係数を用いて駆動側の回転を負荷側に伝達することを特徴とするロックアップクラッチ付き流体伝動装置。
2. 前記駆動側の最大エンジントルクを発生するエンジン回転数に基づきとは、前記駆動側の最大エンジントルクを発生するエンジン回転数±１０００〔ｒｐｍ〕の範囲のエンジン回転数に基づきストール容量係数を決定したことを特徴とする請求項１に記載のロックアップクラッチ付き流体伝動装置。
3. 前記ストール容量係数は、７．５乃至２０．５〔Ｎ・ｍ／ｒｐｍ²〕の範囲に設定したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロックアップクラッチ付き流体伝動装置。
4. 前記ロックアップクラッチには、更にダンパを付加し、前記流体継手の動力伝達経路を変更する経路をロックアップクラッチ及びダンパとしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つ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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