JP2009243536A - ダンパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 衝撃トルク及びトルク変動を緩和・吸収することが出来、ダンパスプリングが収容される収容空間のコーナー部に応力が集中して亀裂を生じることなく、又プレートの板厚を大きくすることのないダンパ装置の提供。
【解決手段】 入力側と成る中央ディスク８を出力側と成る両プレート９，１０にて挟み込み、上記中央ディスク８の内周にはバネ押え１７，１７・・を突出して設け、隣り合うバネ押え１７，１７の間には２本のダンパスプリング１１，１１を直列状態で配置し、両プレート９，１０には窓を有すことなく閉じた収容空間１３を形成して円弧状に湾曲した収容部１９を一体成形し、この収容空間１３には上記直列した２本のダンパスプリング１１，１１を収容すると共に収容部内面に接しないように適度なクリアランスを設けている。
【選択図】 図１

Description

本発明はトルクコンバータ等に取付けられて、衝撃的な入力トルクやエンジンのトルク変動を緩和・吸収することが出来るダンパ装置に関するものである。

今日、トルクコンバータは大半の車両に装着されているが、該トルクコンバータは周知の通りエンジンの動力を、作動流体を媒体としてトランスミッションへ伝えることが出来る一種の継手であり、エンジンによって回されるポンプインペラ、そして該ポンプインペラの回転により送り出される作動流体の動きを受けて回るタービンランナ、さらにタービンランナから出た作動流体の向きを変えてポンプインペラへ導くステータから構成されている。

そこで、これらポンプインペラ、タービンランナ、及びステータには複数枚のブレードが所定の角度をもって一定間隔で配列されている。トルクコンバータ内に封入されている作動流体は、ポンプインペラからその各ブレードを介して外周方向へ送り出され、トルクコンバータのケース内壁を伝い、タービンランナのブレードに当って該タービンランナをポンプインペラと同方向に回す働きをする。又タービンランナに当たってから送り出される作動流体は、ステータのブレードに当たってポンプインペラの回転を助長するように流れ方向が変えられ、再び内周からポンプインペラに流入する。

図３は従来のトルクコンバータの断面を示している。同図の(イ)はポンプインペラ、(ロ)はタービンランナ、(ハ)はステータ、そして(ニ)はピストンをそれぞれ示し、これらはトルクコンバータ外殻(ム)内に収容されている。そこでエンジンからの動力を得てフロントカバー(ホ)が回転し、該フロントカバー(ホ)と一体となっているポンプインペラ(イ)が回転し、その結果、作動流体を媒介としてタービンランナ(ロ)が回る。

そしてタービンランナ(ロ)のタービンハブ(ヘ)には軸(図示なし)が嵌って、タービンランナ(ロ)の回転をトランスミッション(図示なし)へ伝達することが出来る。トルクコンバータは一種の流体クラッチである為、ポンプインペラ(イ)の回転速度が高くなるにしたがってタービンランナ(ロ)は回り始め、さらに高速になるにつれてタービンランナ(ロ)の速度はポンプインペラ(イ)の回転速度に近づく。しかし作動流体を媒介としているトルクコンバータでは、タービンランナ(ロ)の回転速度はポンプインペラ(イ)と同一速度にはなり得ない。

そこで、同図にも示しているようにトルクコンバータ外殻(ム)内にはピストン(ニ)が設けられていて、タービンランナ(ロ)の回転速度が所定の領域を越えた場合には、該ピストン(ニ)が軸方向に移動してフロントカバー(ホ)に係合するように作動することが出来る。ピストン外周には摩擦材(ト)が取り付けられている為に、該ピストン(ニ)は滑ることなくフロントカバー(ホ)と同一速度で回転することが出来る。そしてこのピストン(ニ)はタービンランナ(ロ)と連結していて、タービンランナ(ロ)はピストン(ニ)によって回されることになり、エンジンからの動力をトランスミッションへ、流体を介することによるロスを伴うことなくほぼ１００％の高効率で伝達することが出来る。

このように、タービンランナ(ロ)の回転速度が高くなって、ある条件になった時に、ピストン(ニ)はフロントカバー(ホ)に係合して、作動流体を媒体としないでタービンランナ(ロ)を直接回転駆動させることが出来る。しかし係合前は、タービンランナ(ロ)とフロントカバー(ホ)の回転速度は完全に同一ではなく、ピストン(ニ)がフロントカバー(ホ)に係合することで、速度差に基づく衝撃トルクが発生する。この係合時の衝撃を緩和し、一方では係合後(ロックアップ状態)にエンジンのトルク変動を和らげる為にピストン(ニ)とタービンランナ(ロ)との間にはダンパスプリング(チ)、(チ)…、を備えたロックアップダンパ装置(ヌ)が取り付けられている。

従って、タービンランナ(ロ)と共に同一速度で回転しているピストン(ニ)が僅かに速いフロントカバー(ホ)に係合する際、ピストン(ニ)の速度は瞬間的に高くなってタービンランナ(ロ)をより速く回そうとするトルクが作用する。この衝撃的トルクをダンパスプリング(チ)、(チ)…が圧縮変形して吸収するように構成されている。ピストン(ニ)はタービンランナ(ロ)のタービンハブ(ヘ)に同軸を成して取り付けられているが、ダンパスプリング(チ)、(チ)…の圧縮変形によって上記タービンランナ(ロ)と位相角度差を生じることが出来る構造となっている。

ところで、ロックアップダンパ装置（ヌ）は、一部断面を含む平面図を図４に示すように、入力側と成る中央ディスク（リ）を出力側となる両プレート（ル）、（オ）にて挟み込んだ構造とし、両プレート（ル）、（オ）には収容空間（ワ）、（ワ）・・を形成して上記ダンパスプリング（チ）、（チ）・・を収容している。この収容空間（ワ）、（ワ）・・に収容されているダンパスプリング（チ）、（チ）・・は上記中央ディスク（リ）が両プレート（ル）、（オ）より速く回転することで圧縮され、一方のプレート（オ）はタービンランナ（ロ）と共にタービンハブ（ヘ）に連結・固定されている。

その為にプレート（オ）の内周側にはタービンハブ（ヘ）に固定される取着部（カ）を設けている。中央ディスク（リ）の外周はピストン（ニ）と係合しており、ピストン（ニ）から入力するトルクはダンパスプリング（チ）、（チ）・・を介してプレート（ル）、（オ）に伝達し、そして片方のプレート（オ）からタービンハブ（ヘ）へ伝達され、タービンハブ（ヘ）の軸穴に嵌る出力軸へ伝えられる。

ダンパスプリング（チ）、（チ）・・は互いにリベット止めされている両プレート（ル）、（オ）によって挟まれているが、ダンパスプリング（チ）、（チ）・・を収容している収容空間（ワ）、（ワ）・・のコーナー部に大きな負荷（応力）が作用して亀裂を発生する虞がある。すなわち、リング状の中央ディスク（リ）内周に設けたバネ押えはダンパスプリング（チ）、（チ）・・の端面中心に当って押圧するが、ダンパスプリング（チ）、（チ）・・が圧縮変形するに際して湾曲した収容空間（ワ）の受け面に当る。

特に、１つの収容空間（ワ）にセパレータ（ヨ）を介して２本のダンパスプリング（チ）、（チ）を直列状態で収容する場合、ダンパスプリング（チ）、（チ）の湾曲長さはさらに大きくなり、隣り合う収容空間（ワ）、（ワ）の間に残される支持領域（タ）の幅Ｍは小さくなってしまう。その為に、大きな衝撃トルクが作用してダンパスプリング（チ）、（チ）が大きく圧縮変形する際の負荷に耐えることが出来ないことがある。

さらに、中央ディスク（リ）の外周部に形成した長穴には補助ダンパスプリング（レ）が嵌っていて、両プレート（ル）、（オ）にて挟まれている。該補助ダンパスプリング（レ）はダンパスプリング（チ）、（チ）・・の圧縮変形では吸収出来ない極端に大きな衝撃トルクが発生した際に機能する。そこで、ダンパスプリング（チ）、（チ）が大きく圧縮変形して中央ディスク（リ）が回転するならば、中央ディスク（リ）の回転に伴い両プレート（ル）、（オ）に形成した収容空間（ソ）に沿って補助ダンパスプリング（レ）は移動し、収容空間（ソ）の受け面に当る。従って、該受け面には大きな負荷が生じ、コーナー部には応力の集中にて亀裂が発生する虞がある。

さらに、補助ダンパスプリング（レ）の圧縮変形によっても吸収出来ない極端に大きな衝撃トルクが発生した時にはストッパーが働く。そこで、該ストッパーを支えているプレート（ル）、（オ）には大きな応力が作用する。そこで、従来では収容空間（ワ）、（ソ）のコーナー部強度をアップする為に、又ストッパー支持部の強度を向上する為に、プレート（ル）、（オ）の板厚を大きくしている。

このように、従来のロックアップダンパ装置には上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、ダンパスプリングを挟み込む両プレートの強度、特にダンパスプリングが収容される収容空間のコーナー部に応力が集中して亀裂を生じることなく、又プレートの板厚を大きくすることのないトルクダンパ装置を提供する。ここで、本発明が対象とするダンパ装置は、トルクコンバータに限定することなく、ハイブリッド車に装着されるリミッタ付きダンパ、及び発進装置にも適用可能である。

本発明に係るダンパ装置は、複数のダンパスプリングを備え、中央ディスクを２枚のプレートにて挟み込んだ構造であって、両プレートには収容空間を形成して上記ダンパスプリングを収容しているが、該収容空間には窓を開口することなく閉鎖している。そこで、中央ディスクとプレートが相対回転するならば、ダンパスプリングは圧縮される。本発明のダンパ装置では、上記中央ディスクはその外周がトルクの入力側となり、プレートは出力軸が嵌るハブと連結してトルクの出力側と成っている。又、これとは逆に、プレートを入力側とし、中央ディスクを出力側とすることも可能である。

上記中央ディスクは概略リング状を成し、その内周には複数のバネ押えを突出し、隣り合うバネ押え間には２本のダンパスプリングが直列して配置され、そしてリング状の中間部材の外周に突出したセパレータは直列状態にある上記２本のダンパスプリングの間に介在している。この直列した２本のダンパスプリングは両プレートに形成した収容部の収容空間に収容され、しかもダンパスプリングは収容空間の端部に形成した受け面に当接する。すなわち、セパレータを介在して直列状態にある２本のダンパスプリングの両端は収容空間の両受け面に当接すると共に、中央ディスクの両バネ押えに挟まれる。

しかも、ダンパスプリングは収容空間の内面に接することがないように、適度なクリアランスを有している。一方、セパレータを介して２本のダンパスプリングを直列状態で配置する場合に限らず、中央ディスクに所定の間隔をおいて１本づつ配置し、各ダンパスプリングを両プレートにて形成した収容部の収容空間に収める場合もある。

本発明に係るダンパ装置は、両プレートにて中央ディスクを挟み、両プレートに形成した収容空間にダンパスプリングを収容しているが、該収容空間は閉鎖されて開口した窓を有していない。その為に、プレート強度は高くなり、板厚を厚くしなくても収容空間の端部と成る受け面コーナー部に亀裂が発生することはない。又両収容空間の間に形成される支持領域の幅が小さくなっても圧縮されたバネ力に耐えることが出来る。

従って、ダンパスプリングの長さを大きくして、衝撃トルクの緩和能力を高めることも可能である。又、プレート板厚を薄くして軽量化を図ることも出来る。一方、収容空間には開口した窓を有していない為に、ダンパスプリングに衝撃荷重が加わった際の座屈現象が防止され、その結果、ダンパスプリングの耐久性は大きく向上する。

図１は本発明に係るダンパ装置を装着したトルクコンバータであり、同図の１はポンプインペラ、２はタービンランナ、３はステータ、そして４はピストン、５はダンパ装置をそれぞれ示し、これらはトルクコンバータ外殻６内に収容されている。そこでエンジンからの動力を得てフロントカバー７が回転し、該フロントカバー７と一体となっているポンプインペラ１が回転し、その結果、作動流体を媒介としてタービンランナ２が回る。

そして、タービンランナ２の回転速度は所定の領域を超えたところで、上記ピストン４が作動してフロントカバー７と係合し、フロントカバー７の回転トルクはタービンランナ２へ直接伝達される。ところで、ピストン４がフロントカバー７に係合するロックアップ作動時に発生する衝撃トルクは上記ダンパ装置５にて緩和することが出来、係合状態でのエンジントルク変動もダンパ装置５にて吸収される。

ところで、本発明のダンパ装置５は中央ディスク８と２枚のプレート９，１０、及び複数本のダンパスプリング１１，１１・・、それに複数本の補助ダンパスプリング１２，１２・・から成り、中央ディスク８は両プレート９，１０の間に挟まれ、両プレート９，１０と中央ディスク８は相対回転することが出来る。そして、複数本のダンパスプリング１１，１１・・及び補助ダンパスプリング１２，１２・・は両プレート９，１０の間に挟持されている。

両プレート９，１０には収容空間１３，１３・・を形成し、この収容空間１３，１３・・にダンパスプリング１１，１１・・を収容している。ピストン４が作動して多少高速で回転しているフロントカバー７に係合するならば、該ピストン４と中央ディスク８の回転速度は急速に高まり、この際に衝撃トルクが発生する。この衝撃トルクは上記ダンパスプリング１１，１１・・が圧縮変形することで緩和され、滑らかなトルク変動となってタービンランナ２へ伝達する。

上記中央ディスク８の外周はピストン外周と係合し、又、一方のプレート１０はタービンランナ２と共にタービンハブ１４に固定されている。従って、ピストン４がフロントカバー７に係合する前は、ダンパ装置５はタービンランナ２によって回される。しかし、ピストン４がフロントカバー７に係合することで、該ピストン４と係合している中央ディスク８の回転速度は瞬間的に高くなり、タービンランナ２と共に回転しているプレート９，１０に衝撃トルクが生じないように上記ダンパスプリング１１，１１・・が圧縮変形する。すなわち、ピストン４がフロントカバー７に係合するロックアップ作動時はダンパスプリング１１，１１・・が圧縮変形して中央ディスク８と両プレート９，１０及びタービンランナ２との間には回転位相差を生じる。

図２は本発明に係るダンパ装置５を表している実施例である。同図の８は中央ディスク、１０はプレート、１１はダンパスプリング、１５は中間部材、１６はセパレータを夫々表している。中央ディスク８は概略リング状を成して、内周にはバネ押え１７，１７・・を設けている。そして、隣り合うバネ押え１７，１７の間には２本のダンパスプリング１１，１１が直列状態で配置され、両ダンパスプリング１１，１１の間にはセパレータ１６が介在している。

上記セパレータ１６はリング状の中間部材１５の外周に突出して設けられ、セパレータ１６の先端には小さな突片１８，１８が両側に突出している。従って、ダンパスプリング１１の一方端はセパレータ１６の側端面に当接し、他方端はバネ押え１７の側端面に当接して挟まれている。そして、セパレータ１６を間にして直列状態にある２本のダンパスプリング１１，１１は収容空間１３に嵌っている。

該収容空間１３、１３はプレート９，１０を成形した収容部１９、１９にて形成され、中央ディスク８を中心として外側に膨らんだ収容部１９，１９の収容空間１３，１３にダンパスプリング１１，１１は収容されている。図２に示すように、収容部１９は円弧状に湾曲し、しかも収容されている２本のダンパスプリング１１，１１との間には適当なクリアランスが設けられている。すなわち、収容部１９，１９に接することがないクリアランスと成っている。そして、ダンパスプリング１１，１１の両端は円弧状の収容部１９の端部２０，２０に形成している受け面に当って支持されている。

従って、ピストン４がフロントカバー７に係合することでプレート９，１０より中央ディスク８が速く回転するならば、ダンパスプリング１１，１１が圧縮変形して衝撃トルクが生じないようにプレート９，１０が回転する。上記直列状態にある２本のダンパスプリング１１，１１が圧縮変形するならば、タービンハブ１４の外周に軸支されている中間部材１５は回転することが出来、両ダンパスプリング１１，１１は均等に圧縮変形する。

一方、中央ディスク８の外周部に形成した長穴に補助ダンパスプリング１２が嵌り、この補助ダンパスプリング１２はプレート９，１０に形成した収容空間２１，２１に収容されている。この収容空間２１は円弧状に湾曲すると共に開口した窓が形成され、しかも補助ダンパスプリング１２より長く成っている。そこで、中央ディスク８が回転し、ダンパスプリング１１，１１が大きく圧縮変形する場合、補助ダンパスプリング１２は収容空間２１に沿って移動し、ダンパスプリング１１，１１の圧縮変形量が一定領域を超えたならば、補助ダンパスプリング１２は収容空間の端部２２に形成した受け面に当接する。

このように、ピストン４がフロントカバー７に係合する際の衝撃トルクが極端に大きくなる場合には、ダンパスプリング１１，１１・・の圧縮変形だけでは吸収・緩和することが出来ないために、補助ダンパスプリング１２が端部２２の受け面に当接する。補助ダンパスプリング１２はバネ定数が大きく、その為に収容部１９の端部２２に当接するならば大きな負荷を発生するが、プレート９，１０が破損したり、亀裂が生じることはない。すなわち、ダンパスプリング１，１１・・が収容される収容部１９，１９・・は開口した窓を有していないために、プレート全体の強度は大きく向上している。

さらに、補助ダンパスプリング１２の圧縮変形によっても吸収出来ない極端に大きな衝撃トルクの場合は、ストッパー２３が中央ディスク８のストッパー受け面２４に当る。この場合、該ストッパー２３を支持しているプレート９，１０には大きな負荷を発生するが、亀裂を生じることはない。

本発明に係るダンパ装置を装着しているトルクコンバータ。 本発明に係るダンパ装置の具体例。 従来のダンパ装置を装着しているトルクコンバータ。 従来のダンパ装置。

符号の説明

１ ポンプインペラ
２ タービンランナ
３ ステータ
４ ピストン
５ ダンパ装置
６ トルクコンバータ外殻
７ フロントカバー
８ 中央ディスク
９ プレート
10 プレート
11 ダンパスプリング
12 補助ダンパスプリング
13 収容空間
14 タービンハブ
15 中間部材
16 セパレータ
17 バネ押え
18 突片
19 収容部
20 端部
21 収容空間
22 端部
23 ストッパー
24 ストッパー受け面

Claims (3)

1. 衝撃トルク及びトルク変動を緩和・吸収するダンパ装置において、入力側と成る中央ディスクを出力側と成る両プレートにて挟み込み、概略リング状の上記中央ディスクの内周にはバネ押えを突出して設け、隣り合うバネ押えの間には２本のダンパスプリングを直列状態で配置すると共に、２本のダンパスプリングの間には出力軸が嵌るハブの外周に軸支したリング状の中間部材の外周に突出して設けたセパレータを介在し、そして両プレートには窓を有すことなく閉じた収容空間を形成して円弧状に湾曲した収容部を一体成形し、この収容空間には上記直列した２本のダンパスプリングを収容すると共に、径方向に保持しつつ軸方向は収容部内面に接しないように適度なクリアランスを設け、さらに、中央ディスクの外周部に形成した長穴には補助ダンパスプリングを嵌め、両プレートに円弧状に湾曲して形成した収容空間に収容したことを特徴とするダンパ装置。
2. 衝撃トルク及びトルク変動を緩和・吸収するダンパ装置において、入力側と成る中央ディスクを出力側と成る両プレートにて挟み込み、概略リング状の上記中央ディスクに設けた空間にはダンパスプリングを配置し、そして両プレートには窓を有すことなく閉じた収容空間を形成して収容されるバネ形状に対応した収容部を一体成形し、この収容空間には上記ダンパスプリングを収容すると共に、径方向に保持しつつ軸方向は収容部内面に接しないように適度なクリアランスを設け、さらに中央ディスクに形成した長穴には補助ダンパスプリングを嵌め、両プレートに円弧状に湾曲して形成した収容空間に収容したことを特徴とするダンパ装置。
3. 上記中央ディスクを出力側とし、該中央ディスクを挟む両プレートを入力側とした請求項１又は請求項２記載のダンパ装置。

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