JP2011122622A - トルクコンバータ用ロックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向スペースをコンパクトにできるとともに、ロックアップ装置におけるダンパー捩り角度をより広くし、ダンパー特性のさらなる向上を図る。
【解決手段】このトルクコンバータは、トルクコンバータ本体６と、ロックアップ装置７と、を備えている。ロックアップ装置７は、複数の外周側トーションスプリング３２と、複数の内周側トーションスプリング３３と、を有している。複数の外周側トーションスプリング３２は取付径Ｄｏで円周方向に並べて配置されている。複数の内周側トーションスプリング３３は、複数の外周トーションスプリング３２の内周側において取付径Ｄｉで円周方向に並べて配置され、外周トーションスプリング３２と直列に作用する。そして、取付径Ｄｏはトーラス６ａの外径Ｔｏ以上であり、取付径Ｄｉはトーラス６ａの内径Ｔｉ以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、トルクコンバータ、特に、外周及び内周にそれぞれ複数のトーションスプリングを有するロックアップ装置を備えたトルクコンバータに関する。

トルクコンバータには、トルクをフロントカバーからタービンに直接伝達するためのロックアップ装置が設けられている場合が多い。このロックアップ装置は、フロントカバーに摩擦連結可能なピストンと、ピストンに固定されるドライブプレートと、ドライブプレートに支持される複数のトーションスプリングと、複数のトーションスプリングによってピストンに回転方向に弾性的に連結されるドリブンプレートとを有している。ドリブンプレートはタービンに固定されている。

ピストンは、フロントカバーとタービンとの間の空間を軸方向に分割しており、軸方向両側の油圧差によって軸方向に移動可能である。そして、ピストンの外周部に環状に張られた摩擦フェーシングがフロントカバーの平坦な摩擦面に押し付けられると、フロントカバーのトルクがロックアップ装置に伝達される。

ここで、ロックアップ装置によってトルクを伝達している場合、エンジンから入力されるトルク変動を吸収・減衰するためには、トーションスプリングの低剛性化・広捩じり角化が必要である。そこで、特許文献１に示されるように、外周部と内周部にそれぞれトーションスプリングを配置し、外周側のトーションスプリングと内周側のトーションスプリングとを中間部材によって連結する装置が既に提案されている。

また、ロックアップ装置を備えたトルクコンバータにおいて、軸方向の寸法を短縮するために、特許文献２に示されるような構成が提案されている。ここでは、トーラスを小型、かつ扁平化してすることによって、軸方向の短縮を図っている。

特開２００１−８２５７７号公報 特開２００２−１４７５６３号公報

特許文献１に示されたトルクコンバータによれば、外周側のトーションスプリングと内周側のトーションスプリングとは中間部材を介して直列に作用するようになっている。また、内周側のトーションスプリングにおいては、２つのコイルスプリングが直列に作用するように配置されている。このため、ダンパー捩り角度は広くなっている。

しかし、特許文献１に示された装置では、特に内周側のトーションスプリングとタービンとの干渉を避けるために、軸方向寸法が長くなっており、コンパクト化を図ることができない。また、特許文献１に示された構成で軸方向寸法を短縮するためには、トーションスプリングのコイル径が小さくなってしまい、良好なダンパー特性を得ることができない。

一方、特許文献２に示されたトルクコンバータでは、トーラスが扁平化されているので、軸方向寸法が短縮されている。しかし、この場合は、捩り角度を広くとることができず、やはり良好なダンパー特性を得ることができない。

本発明の課題は、軸方向スペースをコンパクトにできるとともに、ロックアップ装置におけるダンパー捩り角度をより広くし、ダンパー特性のさらなる向上を図ることにある。

請求項１に係るトルクコンバータは、フロントカバーから入力されたトルクをトランスミッション側の部材に伝達するトルクコンバータであって、インペラ、タービン及びステータを有するトルクコンバータ本体と、ロックアップ装置と、を備えている。ロックアップ装置は、フロントカバーとタービンとを機械的に接続するための装置であって、複数の外周側トーションスプリングと、複数の内周側トーションスプリングと、を有している。複数の外周側トーションスプリングは第１取付径で円周方向に並べて配置されている。複数の内周側トーションスプリングは、複数の外周トーションスプリングの内周側において第２取付径で円周方向に並べて配置され、外周トーションスプリングと直列に作用する。そして、第１取付径はトルクコンバータ本体の各ブレードによって形成されるトーラスの外径以上であり、第２取付径はトーラスの内径以下である。

ここでは、ロックアップ装置がオン（連結状態）のときには、エンジンからのトルクは、フロントカバーから複数の外周側トーションスプリングに伝達され、さらに複数の内周側トーションスプリングに伝達されてタービンに出力される。

ここでは、外周側トーションスプリングと内周側トーションスプリングとがそれぞれトーラスの外周側及び内周側に配置されているので、トーションスプリングとトルクコンバータ本体とが干渉しにくく、装置全体の軸方向スペースをコンパクトにすることができる。また、同様の理由により、従来に比較してコイル径の大きなトーションスプリングを用いることができるので、車両振動に有効なダンパー特性を設定することができる。

また、外周側トーションスプリングと内周側トーションスプリングとが直列に作用するので、捩り角を広くとることができ、さらに車両振動に有効なダンパー特性にすることができる。

請求項２に係るトルクコンバータは、請求項１のトルクコンバータにおいて、タービンの最もフロントカバーに近い部位は、外周トーションスプリング及び内周トーションスプリングにおける最もトルクコンバータ本体に近い部位よりもフロントカバー側に位置している。

ここでは、トーションスプリングとトルクコンバータ本体とが軸方向において重なって配置されているので、トルクコンバータ全体の軸方向寸法を短縮できる。

請求項３に係るトルクコンバータは、請求項１又は２のトルクコンバータにおいて、回転方向に移動自在であり、複数の外周側トーションスプリングの少なくとも２つを直列に作用させるフロート部材をさらに備えている。

ここでは、外周側トーションスプリングと内周側トーションスプリングとが直列に作用するだけではなく、フロート部材によって複数の外周側トーションスプリングのうちの少なくとも２つが直列に作用するので、捩り角度をさらに広くすることができる。

請求項４に係るトルクコンバータは、請求項３のトルクコンバータにおいて、フロート部材は外周側トーションスプリングの外周部を覆うように設けられている。

ここでは、フロート部材によって外周側トーションスプリングの遠心力による外周側への飛び出しを防止できる。そして、外周側トーションスプリングが伸縮する際には、外周側トーションスプリングの外周部とフロート部材の内周面とが摺接することになるが、フロート部材は回転方向に移動自在であるので、両者の摺接抵抗が小さくなり、ヒステリシストルクを小さくすることができる。

以上のような本発明によれば、軸方向スペースをコンパクトにできるとともに、ロックアップ装置におけるダンパー捩り角度をより広くして、ダンパー特性を向上することができる。

本発明の一実施形態によるトルクコンバータの断面部分図。 前記ロックアップ装置の正面部分図。

図１は、本発明の一実施形態によるトルクコンバータ１の断面部分図である。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。図２はロックアップ装置の正面部分図である。図２では、弾性部材としてのトーションスプリングを省略している。なお、図１に示すＯ−Ｏがトルクコンバータ及びロックアップ装置の回転軸線である。

［トルクコンバータの全体構成］
トルクコンバータ１は、エンジン側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、入力側の部材に固定されるフロントカバー２と、３種の羽根車（インペラ３、タービン４、ステータ５）からなるトルクコンバータ本体６と、ロックアップ装置７とから構成されている。

フロントカバー２は、円板状の部材であり、その外周部には軸方向トランスミッション側に突出する外周筒状部１０が形成されている。インペラ３は、フロントカバー２の外周筒状部１０に溶接により固定されたインペラシェル１２と、その内側に固定された複数のインペラブレード１３と、インペラシェル１２の内周側に設けられた筒状のインペラハブ１４とから構成されている。タービン４は流体室内でインペラ３に対向して配置されている。タービン４は、タービンシェル１５と、タービンシェル１５に固定された複数のタービンブレード１６と、タービンシェル１５の内周側に固定されたタービンハブ１７とから構成されている。タービンハブ１７は外周側に延びるフランジ１７ａを有しており、このフランジ１７ａにタービンシェル１５の内周部が複数のリベット１８によって固定されている。また、タービンハブ１７の内周部には、図示しないトランスミッションの入力シャフトがスプライン係合している。

ステータ５は、インペラ３とタービン４の内周部間に配置され、タービン４からインペラ３へと戻る作動油を整流するための機構である。ステータ５は円板状のステータキャリア２０と、その外周面に設けられた複数のステータブレード２１とから主に構成されている。ステータキャリア２０は、ワンウエイクラッチ２２を介して図示しない固定シャフトに支持されている。なお、フロントカバー２とタービンハブ１６との軸方向間にはスラストワッシャ２５が設けられ、タービンハブ１７とステータキャリア２０との間、及びステータキャリア２０とインペラシェル１２との間には、それぞれスラストベアリング２６，２７が設けられている。

以上のようなトルクコンバータ１において、インペラブレード１３、タービンブレード１６及びステータブレード２１によって、作動油が充填されるトーラス６ａが形成されている。

［ロックアップ装置］
ロックアップ装置７は、フロントカバー２とタービン４との間の環状の空間に配置されている。ロックアップ装置７は、主に、ピストン３０と、ドライブプレート３１と、それぞれ複数の外周側及び内周側のトーションスプリング３２，３３と、外周側のトーションスプリング３２と内周側のトーションスプリング３３とを連結する中間部材３４と、ドリブンプレート３５と、を有している。

＜ピストン＞
ピストン３０は円板状のプレート部材であり、フロントカバー２とタービン４との間の空間を軸方向に２分割するように配置されている。ピストン３０の外周部は平坦な摩擦連結部３０ａとなっており、この摩擦連結部３０ａの軸方向エンジン側には摩擦フェーシング３７が設けられている。この摩擦フェーシング３７に対向して、フロントカバー２には平坦な摩擦面が形成されている。また、ピストン３０の内周縁には軸方向トランスミッション側に延びる内周筒状部３０ｂが設けられている。内周筒状部３０ｂの内周面はタービンハブ１７の外周面に対して軸方向及び回転方向に移動可能に支持されている。なお、内周筒状部３０ｂの先端がタービンハブ１７の一部に当接した状態で、ピストン３０がそれ以上軸方向トランスミッション側に移動するのが規制されている。内周筒状部３０ｂとタービンハブ１７の外周面との間にはシールリング３８が設けられている。

このようにして、フロントカバー２とピストン３０との間には、空間Ａが形成されている。空間Ａの外周部は摩擦フェーシング３７がフロントカバー２に当接した状態で遮断され、空間Ａの内周部は、スラストワッシャ２５に形成された溝を介して入力シャフトに形成された油路に連通している。

＜ドライブプレート＞
ドライブプレート３１は、板金製の環状の部材であり、ピストン３０における摩擦連結部３０ａの軸方向トランスミッション側に配置されている。このドライブプレート３１の内周部が複数のリベット４０によってピストン３０に固定されている。また、ドライブプレート３１の外周部には、軸方向トランスミッション側に延びる複数の係止部３１ａが形成されている。複数の係止部３１ａは円周方向に所定の間隔をあけて形成されており、外周側トーションスプリング３２の端面を支持している。さらに、ドライブプレート３１のピストン取付部の上方には、軸方向トランスミッション側に延びる支持部３１ｂが形成されている。この支持部３１ｂによって外周側トーションスプリング３２の内周側が支持されている。

＜外周側トーションスプリング＞
複数の外周側トーションスプリング３２のそれぞれは、大コイルスプリングと、大コイルスプリングの内部に挿入され大コイルスプリングのスプリング長より短い小コイルスプリングと、の組合せからなる。ここでは、１組２個で合計８個の外周側トーションスプリング３２が回転方向に並べて配置されており、各組の２個の外周側トーションスプリング３２が直列に作用するように、フロート部材４２が設けられている。フロート部材４２は、断面Ｃ字状で環状の部材であり、ドライブプレート３１の支持部３１ｂの上方に配置されている。このフロート部材４２は、ドライブプレート３１と相対回転可能に配置されており、外周部が外周側トーションスプリング３２の外周部を支持している。すなわち、フロート部材４２によって外周側トーションスプリング３２の外周側への飛び出しを規制している。フロート部材４２の軸方向トランスミッション側の先端部４２ａは、内周側でかつエンジン側に折り曲げられており、この先端部の折り曲げ部４２ａが１組の外周側トーションスプリング３２の間に挿入されている。すなわち、折り曲げ部４２ａの円周方向の両端面が、対応するトーションスプリング３２の端面に当接している。

以上のように、複数の外周側トーションスプリング３２は、１組の外周側トーションスプリング３２の円周方向両端がドライブプレート３１の係止部３１ａによって支持され、１組の外周側トーションスプリング３２の中間部にフロート部材４２の折り曲げ部４２ａが挿入されている。また、外周側トーションスプリング３２の外周部はフロート部材４２の外周部によって支持されている。

＜中間部材＞
中間部材３４は、ピストン３０とタービンシェル１５との間に配置された環状かつ円板状のプレート部材である。中間部材３４は第１プレート４４と第２プレート４５とから構成されている。第１プレート４４と第２プレート４５とは軸方向に間隔を開けて配置されている。第１プレート４４が軸方向トランスミッション側に配置され、第２プレート４５が軸方向エンジン側に配置されている。第１プレート４４と第２プレート４５とは、外周部が複数のストッパピン４６によって互いに相対回転不能でかつ軸方向に移動不能に連結されている。第１プレート４４及び第２プレート４５には、それぞれ軸方向に貫通する窓部４４ａ，４５ａが形成されている。窓部４４ａ，４５ａは、図２から明らかなように、円周方向に延びて形成されており、内周部と外周部には、軸方向に切り起こされた切り起こし部が形成されている。

また、第１プレート４４の外周端には、外周側トーションスプリング３２にまで延びる複数の係止部４４ｂが形成されている。複数の係止部４４ｂは第１プレート４４の先端を軸方向エンジン側に折り曲げて形成されたものである。この複数の係止部４４ｂは、円周方向に所定の間隔をあけて配置されており、２つの係止部４４ｂの間に、直列に作用する１組の外周側トーションスプリング３２が配置されている。

＜内周側トーションスプリング＞
複数の内周側トーションスプリング３３のそれぞれは、大コイルスプリングと、大コイルスプリングの内部に挿入され大コイルスプリングのスプリング長と同じ長さの小コイルスプリングと、の組合せからなる。複数の内周側トーションスプリング３３は外周側トーションスプリング３２の内周側で回転方向に並べて配置されている。各内周側トーションスプリング３３は、中間部材３４の両プレート４４，４５の窓部４４ａ，４５ａ内に配置されている。そして、各内周側トーションスプリング３３は窓部４４ａ，４５ａによって円周方向両端及び半径方向両側が支持されている。さらに、各内周側トーションスプリング３３は窓部４４，４５の切り起こし部によって軸方向への飛び出しが規制されている。

＜ドリブンプレート＞
ドリブンプレート３５は、環状かつ円板状の部材であり、内周部がタービンシェル１５とともにリベット１８によってタービンハブ１７のフランジ１７ａに固定されている。このドリブンプレート３５は、第１プレート４４と第２プレート４５との間に、両プレート４４，４５に対して相対回転可能に配置されている。そして、ドリブンプレート３５の外周部には、第１及び第２プレート４４，４５の窓部４４ａ，４５ａに対応して、窓孔３５ａが形成されている。窓孔３５ａは軸方向に貫通する孔であり、この窓孔３５ａに内周側トーションスプリング３３が配置されている。また、ドリブンプレート３５の外周部には、図２の破線で示すように、円周方向に長い複数の切欠き３５ｂが形成されている。そして、この切欠き３５ｂをストッパピン４６が軸方向に貫通している。したがって、ドリブンプレート３５と中間部材３４を構成する両プレート４４，４５とは、この切欠き３５ｂが形成された角度範囲内で相対回転が可能である。

［トーラスとトーションスプリングの配置］
ここで、この実施形態におけるトルクコンバータ本体６のトーラス６ａは比較的小型に形成されており、ロックアップ装置の複数の外周側トーションスプリング３２はトーラス６ａの外周側に配置され、複数の内周側トーションスプリング３３はトーラス６ａの内周側に配置されている。

より詳細には、図１に示すように、複数の外周側トーションスプリング３２は取付径Ｄｏの位置において回転方向に並べて配置されている。また、複数の内周側トーションスプリング３３は取付径Ｄｉの位置において回転方向に並べて配置されている。そして、外周側トーションスプリング３２の取付径Ｄｏはトーラス６ａの最外径Ｔｏより大きく、内周側トーションスプリング３３の取付径Ｄｉはトーラス６ａの最内径Ｔｉより小さい。

また、この実施形態では、外周側トーションスプリング３２は、内周側トーションスプリング３３よりトランスミッション側に配置されており、軸方向の位置においてはトルクコンバータ本体６により近い。そして、タービン４において最もフロントカバー２に近い部位は、外周側トーションスプリング３２のトルクコンバータ本体６に最も近い部位よりも、フロントカバー２により近い。すなわち、トルクコンバータ本体６と外周側トーションスプリング３２とは軸方向において距離Ｌだけ重なるように配置されている。

［動作及び特徴］
次に、動作について説明する。エンジン側のクランクシャフトからのトルクはフロントカバー２に入力される。これにより、インペラ３が回転し、作動油がインペラ３からタービン４へ流れる。この作動油の流れによりタービン４は回転し、タービン４のトルクは図示しない入力シャフトに出力される。

トルクコンバータ１の速度比があがり、入力シャフトが一定の回転速度になると、空間Ａの作動油が入力シャフト内部の油路を通ってドレンされる。この結果、ピストン３０がフロントカバー２側に移動させられる。この結果、ピストン３０の摩擦フェーシング３７がフロントカバー２の摩擦面に押し付けられ、フロントカバー２のトルクはロックアップ装置７に出力される。

ロックアップ装置７において、トルクは、ピストン３０、ドライブプレート３１、外周側トーションスプリング３２、中間部材３４、内周側トーションスプリング３３、ドリブンプレート３５の順に伝達され、タービンハブ１７に出力される。

ロックアップ装置７においては、トルクを伝達すると共にフロントカバー２から入力されるトルク変動を吸収・減衰する。具体的には、ロックアップ装置７において捩り振動が発生すると、外周側トーションスプリング３２と内周側トーションスプリング３３とがドライブプレート３１とドリブンプレート３５との間で直列に圧縮される。さらに、外周側トーションスプリング３２においても、１組の外周側トーションスプリング３２が直列に圧縮される。

以上のような構成によって、捩り角度を広くすることができる。しかも、特に円周方向距離を長くとれる外周側トーションスプリング３２を直列に作用させているので、より広い捩り角度を確保することができる。このことは、捩り特性をより低剛性化できることを意味し、振動吸収・減衰性能をより向上させることができる。

なお、ドリブンプレート３５に形成された切欠き３５ｂの端面にストッパピン４６が当接するまでは、外周側トーションスプリング３２のうちの大コイルスプリングのみと内周側トーションスプリング３３の大小のコイルスプリングが作用し、ストッパピン４６が切欠き３５ｂの端面に当接した後は、外周側トーションスプリング３２の大小のコイルスプリングが作用する（内周側トーションスプリング３３は作用しない）。したがって、このロックアップ装置７は２段の捩り特性を有している。

ここで、外周側トーションスプリング３２は遠心力によって外周側に移動しようとする。このために、外周側トーションスプリング３２の外周側への移動を規制する部材が必要になる。この実施形態では、外周側トーションスプリング３２の外周部をフロート部材４２によって支持することによって、外周側トーションスプリング３２の外周側への移動を規制している。このとき、フロート部材４２は外周側トーションスプリング３２とともに移動するので、従来装置のように、ドライブプレートによって外周側トーションスプリングの外周部を支持する場合に比較して、摺動抵抗を小さくすることができる。

そして、この実施形態では、外周側トーションスプリング３２と内周側トーションスプリング３３とを中間部材３４で連結しているので、全体としてのヒステリシストルクは内周側と外周側のヒステリシストルクの連成となる。すなわち、本実施形態では、従来の特許文献１に示されるものと比較して、外周側トーションスプリングのヒステリシストルクは小さく、内周側トーションスプリングのヒステリシストルクは差異がないため、全体としてのヒステリシストルクもより小さくなる。このため、振動吸収・減衰性能を向上させることができ、ロックアップ領域の拡大により低燃費化を実現できる。

また、外周側及び内周側のトーションスプリング３２，３３を、外周側トーションスプリング３２の取付径Ｄｏがトーラス６ａの最外径Ｔｏより大きくなるように、かつ内周側トーションスプリング３３の取付径Ｄｉがトーラス６ａの最内径Ｔｉより小さくなるように配置している。このため、トルクコンバータ本体６とロックアップ装置７とを、従来のトルクコンバータに比較してより近づけることができる。また、トルクコンバータ本体６と外周側トーションスプリング３２とは軸方向において距離Ｌだけ重なるように配置されている。したがって、トルクコンバータ全体の軸方向スペースをよりコンパクトにすることができる。

［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

前記実施形態では、外周側トーションスプリングの取付径Ｄｏをトーラスの最外径Ｔｏより大きくしたが、これらは同じ径であってもよい。同様に、内周側トーションスプリング３３の取付径Ｄｉとトーラスの最内径Ｔｉとを同じ径にしてもよい。

外周側及び内周側トーションスプリングを構成するコイルスプリングの数や長さ等については、前記実施形態に限定されない。

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 トルクコンバータ本体
６ａ トーラス
７ ロックアップ装置
１３ インペラブレード
１６ タービンブレード
２１ ステータブレード
３２ 外周側トーションスプリング
３３ 内周側トーションスプリング
４２ フロート部材

Claims (4)

1. フロントカバーから入力されたトルクをトランスミッション側の部材に伝達するトルクコンバータであって、
   インペラ、タービン及びステータを有するトルクコンバータ本体と、
   第１取付径で円周方向に並べて配置された複数の外周側トーションスプリングと、前記複数の外周側トーションスプリングの内周側において第２取付径で円周方向に並べて配置され前記外周側トーションスプリングと直列に作用する複数の内周側トーションスプリングと、を有し、前記フロントカバーとタービンとを機械的に接続するためのロックアップ装置と、
   を備え、
   前記第１取付径は前記トルクコンバータ本体の各ブレードによって形成されるトーラスの外径以上であり、前記第２取付径は前記トーラスの内径以下である、
   トルクコンバータ。
2. 前記タービンの最も前記フロントカバーに近い部位は、前記外周側トーションスプリング及び前記内周側トーションスプリングにおける最も前記トルクコンバータ本体に近い部位よりも前記フロントカバー側に位置している、請求項１に記載のトルクコンバータ。
3. 回転方向に移動自在であり、前記複数の外周側トーションスプリングの少なくとも２つを直列に作用させるフロート部材をさらに備えた、請求項１又は２に記載のトルクコンバータ。
4. 前記フロート部材は前記外周側トーションスプリングの外周部を覆うように設けられている、請求項３に記載のトルクコンバータ用ロックアップ装置。

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