JP2012229719A - ロックアップクラッチ付きトルクコンバータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロックアップ時におけるトルク伝達効率の低下を抑制し、トルクコンバータの車両への搭載性を向上させることを目的とする。
【解決手段】入力回転体のトルクを出力回転体に伝達するロックアップクラッチ付きトルクコンバータ１００であって、入力回転体と一体となって回転するフロントカバー１１と、フロントカバー１１よりも剛性の高い部材で構成されるとともに、フロントカバー１１に取り付けられて入力回転体からのトルクを受けるボス部材７と、フロントカバー１１よりも耐磨耗性の高い部材で構成されるとともに、フロントカバー１１に取り付けられてロックアップクラッチ５と摩擦係合する係合部材８と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はロックアップクラッチ付きトルクコンバータに関する。

従来のロックアップクラッチ付きトルクコンバータは、いわゆるロックアップ時に、ロックアップクラッチをアルミニウム製の部材で構成されたフロントカバーに摩擦係合させることで、入力軸と出力軸とを機械的に連結していた。また、エンジン側からのトルクをフロントカバーに形成したボス部に直接受けて、フロントカバーに伝達していた（特許文献１参照）。

特開平２００４−２８６１０５号公報

しかしながら、アルミニウム製の部材は鉄製の部材等と比べて耐摩耗性が低い。そのため、従来のロックアップクラッチ付きトルクコンバータは、ロックアップクラッチが摩擦係合するフロントカバーの端面が徐々に磨耗して摩擦係数が低下してしまい、ロックアップ時のトルク伝達効率が低下するという問題点があった。

また、アルミニウム製の部材は鉄製の部材等と比べて剛性も低い。そのため、エンジン側からのトルクをフロントカバーに形成したボス部に直接受ける構造とすると、ボス部の強度を確保するために、フロントカバーの肉厚を厚くする必要がある。その結果、トルクコンバータが大型化し、車両への搭載性が悪化するという問題点があった。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、ロックアップ時におけるトルク伝達効率の低下を抑制するとともに、トルクコンバータの車両への搭載性を向上させることを目的とする。

本発明は、入力回転体のトルクを出力回転体に伝達するロックアップクラッチ付きトルクコンバータである。そして、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータが、入力回転体と一体となって回転するフロントカバーと、フロントカバーよりも剛性の高い部材で構成されるとともにフロントカバーに取り付けられて入力回転体からのトルクを受けるボス部材と、フロントカバーよりも耐磨耗性の高い部材で構成されるとともにフロントカバーに取り付けられてロックアップクラッチと摩擦係合する係合部材と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ロックアップクラッチが摩擦係合する係合部材を、フロントカバーよりも耐磨耗性の高い部材で構成した。これにより、係合部材の磨耗を抑制できるので、ロックアップ時のトルク伝達効率の低下を抑制できる。

また、入力側回転体からのトルクを受けるボス部材を、フロントカバーよりも剛性の高い部材で構成した。これにより、ボス部の強度を確保することができるので、フロントカバーの肉厚が厚くなるのを抑制できる。よって、トルクコンバータの小型化が可能となって、トルクコンバータの車両への搭載性を向上させることができる。

本発明の第１実施形態によるトルクコンバータの要部断面図である。 フロントカバーに取り付けられる各部品を、フロントカバーと共に個別に示した図である。 本発明の第２実施形態によるトルクコンバータの要部断面図である。 フロントカバーに取り付けられる各部品を、フロントカバーと共に個別に示した図である。

以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。以下の説明において、軸方向とはエンジンの出力軸（クランクシャフト）の軸方向をいい、径方向とはエンジンの出力軸の径方向をいう。上側とは径方向にエンジンの出力軸から離れる側をいい、下側とは径方向にエンジンの出力軸に向かう側をいう。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるトルクコンバータ１００の要部断面図である。

トルクコンバータ１００は、エンジンと変速機との間に配置され、エンジンの出力軸から伝達されたトルクを、トルクコンバータケース１の内部に充填された作動油を介して変速機の入力軸に伝達する。図１では、エンジンはトルクコンバータ１００の右側に配置され、変速機はトルクコンバータ１００の左側に配置される。エンジンの出力軸と変速機の入力軸とは同軸上に配置される。

トルクコンバータケース１は、蓋としてのフロントカバー１１と、容器としてのインペラシェル１２と、を接合させて一体化したものである。フロントカバー１１及びインペラシェル１２は、トルクコンバータ１００の軽量化のために、それぞれ鉄製の部材よりも軽量なアルミニウム製の部材で構成されている。トルクコンバータケース１の内部は、作動油が充填される作動油室２となっており、作動油室内にポンプインペラ３やタービンランナ４、ロックアップクラッチ５などのトルクコンバータ１００の構成部品が設けられる。

フロントカバー１１は、エンジンの出力軸を中心として、エンジンの出力軸と一体となって回転する円板状の部材である。

図２は、フロントカバー１１に取り付けられる各部品を、フロントカバー１１と共に個別に示した図である。フロントカバー１１の構成と、フロントカバー１１に取り付けられる各部品の構成については、図２も参照して説明する。

フロントカバー１１には、フロントカバー１１を軸方向に貫通する貫通孔１１１と、フロントカバー１１の変速機側の端面１１ａに形成される凹部１１２と、フロントカバー１１のエンジン側の端面１１ｂに形成される円環状の溝部１１３と、が形成される。

貫通孔１１１は、フロントカバー１１の外縁部近傍に形成される。貫通孔１１１は、フロントカバー１１の円周方向に沿って、所定の間隔を空けて複数形成される。

凹部１１２は、その底面１１２ａに貫通孔１１１の一端が開口するように、貫通孔１１１の周りに形成される。

円環状の溝部１１３は、貫通孔１１１が中心となるように形成される。円環状の溝部１１３には、シール機能を有するＯリング６が嵌め込まれる。

貫通孔１１１には、ボス部材７と、係合部材８と、伝達部材９と、が取り付けられる。

ボス部材７及び係合部材８は、鉄製の部材によって一体成形される。

ボス部材７は、伝達部材９を保持する円筒状の部材である。ボス部材７は、内周面７ａに雌ねじが切られており、変速機側から貫通孔１１１に挿入される。ボス部材７は、その軸方向長さが、貫通孔１１１の軸方向長さよりも短くなるように形成される。

係合部材８は、後述するロックアップピストン５３に取り付けられる摩擦材５３１が摩擦係合する板状の部材である。係合部材８は、フロントカバー１１の凹部１１２に嵌合する。係合部材８は、その厚さがフロントカバー１１の凹部１１２の深さと等しくなるように形成される。これにより、係合部材８がフロントカバー１１の凹部１１２に嵌合したときに、係合部材８の係合面８ａとフロントカバー１１の変速機側の端面１１ａとの間に段差が生じないようになっている。

伝達部材９は、エンジンの出力軸からのトルクが入力されてそのトルクをフロントカバー１１に伝達する部材であり、鉄製の部材で構成される。伝達部材９は、円板９１と、円板９１の中央部から軸方向左側に突出する雄ねじ部９２と、円板９１の中央部から軸方向右側に突出する突出部９３と、を備える。伝達部材９の雄ねじ部９２をボス部材７の雌ねじに螺合することで、ボス部材に一体化された係合部材８と伝達部材９とがフロントカバー１１に締結される。

円板９１は、伝達部材９がフロントカバー１１に締結されたときに貫通孔１１１を閉じる蓋部材として機能し、円環状の溝部１１３を覆うようにフロントカバー１１のエンジン側の端面１１ｂに当接する。円板９１と、円環状の溝部１１３に嵌め込まれたＯリング６とによって、貫通孔１１１が面シールされる。これにより、トルクコンバータケース１の密封性が確保され、トルクコンバータケース１の内部に充填された作動油が、貫通孔１１１を介してフロントカバー１１の外部に漏れないようになっている。

突出部９３には、エンジンの出力軸と一体となって回転するドライブプレート（図示せず）が締結される。これにより、エンジンの出力軸が回転すると、その回転力がドライブプレートから突出部９３に入力される。突出部９３にエンジンの回転力が入力されると、その回転力が雄ねじ部９２及びボス部材７を介して最終的にフロントカバー１１に伝達され、フロントカバー１１がエンジンの出力軸と一体となって回転する。

インペラシェル１２は、フロントカバー１１を接合するための鉤爪状のフランジ部１２１と、トルクコンバータ１００の構成部品を収容するための椀状の収容部１２２と、を備える。係合部材８の外縁部上側は、フロントカバー１１の凹部１１２の底面１１２ａと、インペラシェル１２のフランジ部１２１の開口端面１２１ａと、によって挟まれる。

インペラシェル１２は、フランジ部１２１の内周面１２１ｂがフロントカバー１１の外周面１１ｃに接合されて、フロントカバー１１と一体化される。これにより、フロントカバー１１が回転すると、インペラシェル１２もフロントカバー１１と一体となって回転する。インペラシェル１２は、変速機の入力軸を中心として回転する。

ポンプインペラ３は、インペラシェル１２の収容部１２２と、収容部１２２の内壁に形成されて複数の羽根を備える羽根部３１と、によって構成される羽根車である。ポンプインペラ３は、変速機の入力軸を中心として、インペラシェル１２と一体となって回転する。ポンプインペラ３が回転すると、ポンプインペラ３の内部の作動油が、羽根によってタービンランナ４へ向かって押し出される。

タービンランナ４は、ポンプインペラ３と対向するようにインペラシェル１２の収容部１２２の内部に設けられる。タービンランナ４は、変速機の入力軸を中心として変速機の入力軸と一体となって回転するタービンシェル４１と、タービンシェル４１の内壁に形成されて複数の羽根を備える羽根部４２と、よって構成される羽根車である。タービンランナ４は、ポンプインペラ３によって押し出された作動油を羽根によって受け取り、この受け取った作動油によって回転させられる。

ロックアップクラッチ５は、タービンランナ４とフロントカバー１１との間に設けられ、動力伝達部材５１と、ダンパ５２と、ロックアップピストン５３と、を備える。ロックアップクラッチ５は、フロントカバー１１とタービンシェル４１とを機械的に連結することで、エンジンの出力軸からフロントカバー１１に伝達されたトルクを、作動油を介さずに直接変速機の入力軸に伝達する。

動力伝達部材５１は、タービンシェル４１の外壁に固定され、タービンシェル４１と一体となって回転する。

ダンパ５２は、動力伝達部材５１とロックアップピストン５３とに連結されて、エンジンのトルク変動を吸収する。

ロックアップピストン５３は、円環状の部材である。ロックアップピストン５３の外縁部のフロントカバー側の端面５３ａには、フロントカバー１１に取り付けた係合部材８と対向するように摩擦材５３１が取り付けられる。

ロックアップピストン５３は、動力伝達部材５１とロックアップピストン５３との間に形成される第１油圧室２ａと、フロントカバー１１とロックアップピストン５３との間に形成される第２油圧室２ｂと、に充填されている作動油の油圧差に応じて軸方向左右に移動する。第１油圧室２ａの油圧が第２油圧室２ｂの油圧よりも大きくなると、ロックアップピストン５３が軸方向右側に移動する。これにより、ロックアップピストン５３に取り付けられた摩擦材５３１がフロントカバー１１に取り付けられた係合部材８に押し付けられ、このとき発生する摩擦力によってフロントカバー１１とタービンシェル４１とが機械的に連結する。

以下、本実施形態によるトルクコンバータ１００の効果について説明する。

前述したように、本実施形態ではトルクコンバータ１００の軽量化のため、フロントカバー１１及びインペラシェル１２を、鉄製の部材に比べて軽量なアルミニウム製の部材で構成している。しかしながら、アルミニウム製の部材は、鉄製の部材に比べて耐摩擦性が低い。

そのため、フロントカバー全体をアルミニウム製の部材で構成してしまうと、フロントカバー１１とタービンシェル４１とを機械的に連結するロックアップ時に、摩擦材５３１が押し付けられる部位のフロントカバー１１の端面が徐々に磨耗して、その端面の摩擦係数が小さくなってしまう。その結果、摩擦材５３１が押し付けられたときに安定した摩擦力を発生できなくなってしまい、ロックアップ時のトルク伝達効率が低下するおそれがある。

そこで本実施形態では、フロントカバー１１に鉄製の部材で構成される係合部材８を取り付け、この係合部材８に摩擦材５３１を押し付けることにしたのである。係合部材８は、耐摩耗性の高い鉄製の部材で構成されているため、摩擦材５３１が係合する係合面８ａの磨耗を抑制できる。これにより、係合面８ａの摩擦係数の低下を抑制できるので、摩擦材５３１が押し付けられたときに安定した摩擦力を発生でき、ロックアップ時のトルク伝達効率の低下を抑制できる。

また、トルクコンバータ１００の車両への搭載性を考慮すると、伝達部材９を保持するボス部材７の軸方向長さは、可能な限り短くすることが求められる。伝達部材９には、ドライブプレートを介してエンジンの出力軸からの大きなトルクが入力される。そのため、ボス部材７の軸方向長さは、ボス部材７に螺合される伝達部材９が緩まないように、伝達部材９の雌ねじ部の軸力を確保できる長さとしなければならない。

しかしながら、アルミニウム製の部材は、鉄製の部材に比べて剛性も低い。そのため、伝達部材９を保持するボス部材７をアルミニウム製の部材で構成してしまうと、伝達部材９の雄ねじ部９２の軸力を確保するためには、ボス部材７の軸方向長さを長くする必要がある。その結果、トルクコンバータ１００が大型化し、トルクコンバータ１００の車両への搭載性が悪化する。

そこで本実施形態では、ボス部材７を鉄製の部材で構成したのである。これにより、ボス部材７をアルミニウム製の部材で構成するよりも、ボス部材７の軸方向長さを短くすることができ、結果としてフロントカバー１１の肉厚を薄くできる。よって、トルクコンバータ１００の小型化が可能となって、トルクコンバータ１００の車両への搭載性を向上させることができる。

また、本実施形態では、ボス部材７と係合部材８とを一体化し、ボス部材７をフロントカバー１１の貫通孔１１１に挿入するとともに、係合部材８をフロントカバー１１の凹部１１２に嵌合させた。つまり、ボス部材７をフロントカバー１１によって保持するときに、ボス部材７と一体化された係合部材８をフロントカバー１１の凹部１１２に嵌合させて、係合部材８も同時にフロントカバー１１によって保持されるようにした。

このように、ボス部材７と係合部材８とを一体化することで、ボス部材７を保持する部位として、貫通孔１１１の他に凹部１１２が追加されるので、ボス部材７を保持する部位を増加させることができる。よって、フロントカバー１１によってボス部材７を十分に保持することでき、ボス部材７が傾いたり抜けたりするのを抑制することができる。さらに、ボス部材７と係合部材８とを一体化することで、これらをフロントカバー１１に取り付ける作業が容易となる。

また、本実施形態では、係合部材８の外縁部上側が、フロントカバー１１の凹部１１２の底面１１２ａと、インペラシェル１２のフランジ部１２１の開口端面１２１ａと、によって挟まれるようにトルクコンバータケース１を形成した。

これにより、係合部材８の外縁部上側を、フロントカバー１１とインペラシェル１２とによって挟んだ状態でフロントカバー１１とインペラシェル１２とを接合できる。そのため、フロントカバー１１とインペラシェル１２との接合時に係合部材８が凹部１１２から浮き上がって位置決め精度が悪化することがなく、組み付け作業が容易となる。また、フロントカバー１１とインペラシェル１２との接合後に、係合部材８及びボス部材７がトルクコンバータケース１の内部に脱落するのを防止できる。

また、本実施形態では、ボス部材７がフロントカバー１１のエンジン側の端面１１ｂから飛び出ないように、ボス部材７の軸方向長さを、貫通孔１１１の軸方向長さよりも短くなるようにした。そして、ボス部材７の雌ねじに伝達部材９の雄ねじ部９２を螺合し、Ｏリング６を介して貫通孔１１１を伝達部材９の円板９１で閉じるようにした。

これにより、フロントカバー１１のエンジン側の端面１１ｂが、経時変化等によって陥没等した場合であっても良好なシール性を確保でき、トルクコンバータケース１の密封性を確保することができる。

また、本実施形態では、変速機側からフロントカバー１１の貫通孔１１１にボス部材７を挿入し、エンジン側からボス部材７の雌ねじに伝達部材９の雄ねじ部９２を螺合させて、係合部材８と伝達部材９とをフロントカバー１１に締結した。

これにより、ボス部材７と一体化された係合部材８が、伝達部材９によって軸方向右側に引っ張られることになるので、係合部材８をフロントカバー１１の凹部１１２の底面１１２ａに密着させることができ、係合部材８とフロントカバー１１との接触熱抵抗を小さくすることができる。そのため、ロックアップ時に発生する摩擦熱を、係合部材８からフロントカバー１１へと効率的に伝達することができる。また、フロントカバー１１が膨張等によって変形した場合でも、その変形に追従して係合部材８とフロントカバー１１との密着性を確保することができる。

また、トルクコンバータケース１の内圧によるフロントカバー１１の変形を抑えるためには、フロントカバー１１の肉厚を厚くしてフロントカバー１１の剛性を確保する必要があるが、本実施形態では、鉄製の部材で構成された係合部材８及び伝達部材９の円板９１がフロントカバー１１に密着して一体的にその変形に抗うことになる。そのため、同等の肉厚を確保するにあたり、フロントカバー１１の肉厚を薄くできるので、トルクコンバータ１００の小型化が可能となって、トルクコンバータ１００の車両への搭載性を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図３及び図４を参照して説明する。本実施形態は、ボス部材７及び係合部材８を、フロントカバー１１の鋳造時に鋳包んでフロントカバー１１と一体化した点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、以下に示す各実施形態では前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。

図３は、本実施形態によるトルクコンバータ１００の要部断面図である。図４は、フロントカバー１１に取り付けられる各部品を、フロントカバー１１と共に個別に示した図である。

本実施形態によるフロントカバー１１は、溶融状態のアルミニウム製の部材（以下「アルミ溶湯」という。）を、一体成形されたボス部材７及び係合部材８が予め内部に設置された鋳型の中に流し込んで冷却することで製造される。

これにより、図４に示すように、ボス部材７及び係合部材８を、フロントカバー１１に一体化させることができる。そのため、部品搬送時に、フロントカバー１１とボス部材７及び係合部材８とを、別途に搬送する必要がなくなるので、部品搬送時の作業性を向上させることができる。

また、本実施形態では、フロントカバー１１によって鋳包まれる係合部材８の鋳包み面８ｂに、径方向に放射状に形成された溝８１を形成する。これにより、鋳造時において、アルミ溶湯が係合部材８の鋳包み面８ｂに形成された溝８１に充填されるので、係合部材８とフロントカバー１１との密着性を向上させることができる。また、係合部材８とフロントカバー１１との接触面積も増加するので、接触熱抵抗を小さくできる。そのため、ロックアップ時発生する摩擦熱を、より効率的に係合部材８からフロントカバー１１に伝達することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、上記各実施形態では、ボス部材７及び係合部材８を鉄製の部材によって一体成形したが、それぞれを別途に製造し、溶接等によって接合しても良い。

５ ロックアップクラッチ
６ Ｏリング（シール部）
７ ボス部材
８ 係合部材
９ 伝達部材
９１ 円板（蓋部）
１１ フロントカバー
１１ａ 変速機側の端面（出力回転体側の端面）
１１１ 貫通孔
１１２ 凹部
１１３ 溝部（シール部）
１２ インペラシェル

Claims (4)

1. 入力回転体のトルクを出力回転体に伝達するロックアップクラッチ付きトルクコンバータであって、
   前記入力回転体と一体となって回転するフロントカバーと、
   前記フロントカバーよりも剛性の高い部材で構成されるとともに、前記フロントカバーに取り付けられて前記入力回転体からのトルクを受けるボス部材と、
   前記フロントカバーよりも耐磨耗性の高い部材で構成されるとともに、前記フロントカバーに取り付けられて前記ロックアップクラッチと摩擦係合する係合部材と、
   を備えることを特徴とするロックアップクラッチ付きトルクコンバータ。
2. 前記係合部材は、前記ボス部材と一体化され、前記フロントカバーの前記出力回転体側の端面に形成された凹部に嵌合する、
   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トルクコンバータ。
3. 前記フロントカバーに接合されて、前記フロントカバーと一体となって回転するインペラシェルを備え、
   前記係合部材の外縁部の一部が、前記フロントカバーと前記インペラシェルとによって挟まれる、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロックアップクラッチ付きトルクコンバータ。
4. 前記フロントカバーを前記入力回転体の回転軸方向に貫通するとともに、前記ボス部材が取り付けられる貫通孔と、
   前記ボス部材に螺合されて前記フロントカバーに締結され、前記ボス部材を介して前記フロントカバーに前記入力回転体からのトルクを伝達する伝達部材と、
   前記伝達部材に設けられて、前記フロントカバーの前記入力回転体側の端面に当接して前記貫通孔を閉じる蓋部と、
   前記蓋部が当接する前記フロントカバーの端面に形成され、前記貫通孔からの作動油の流出を防止するシール部と、
   を備え、
   前記ボス部材の軸方向長さは、前記貫通孔の軸方向長さよりも短い、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載のロックアップクラッチ付きトルクコンバータ。

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