JP2014228119A - トルクコンバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロックアップクラッチピストンのフェーシングに偏摩耗を生じないようにする。
【解決手段】タービンランナのハブの軸部１１に沿って所定の間隙Ｓをもってロックアップクラッチピストンのディスク部１６からアプライ室Ｒ１側へピストンスリーブ３２を延ばし、ピストンスリーブの先端から根元方向に複数のスリット３５を形成するとともに先端外形を円錐面で鋭角に尖らせてある。スリット３５で区画されたピストンスリーブの弁片３６がロックアップ時にはアプライ室Ｒ１とレリーズ室Ｒ２間の圧力差により弾性変形して、ピストンスリーブ３２の先端側で間隙Ｓを閉じて実質的にレリーズ室Ｒ２を油密にしながら、所定量の作動油がスリット３５の根元側の開口から流れて循環冷却が確保される。ロックアップクラッチピストンの径方向中間位置に貫通孔を設けないから不均一な圧力が加わらない。アプライ室Ｒ１とレリーズ室Ｒ２間のシール部材も不要となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば車両等用のトルクコンバータ装置、とくにそのロックアップクラッチのピストン構造に関する。

従来のトルクコンバータ装置は、図４に示すように、ポンプインペラ４とコンバータカバー６とで構成したコンバータハウジング２内に、ポンプインペラ４、タービンランナ７およびステータ１２で形成した流体伝動部３を備えている。ポンプインペラ４と一体のコンバータカバー６は不図示のドライブプレートを介してエンジンのクランク軸と連結される。
タービンランナ７は、タービン羽根７ａを保持した羽根殻８と、連結部材９と、ハブ１０とを順次一体に結合して構成され、ハブ１０は変速機の入力軸２５とスプライン結合している。これによりタービンランナ７は入力軸２５と一体に回転するようになっている。ハブ１０は連結部材９からコンバータカバー６側へ突出する軸部１１を有している。
ステータ１２は固定側のステータシャフト１３に支持されている。

コンバータハウジング２内には、ロックアップクラッチを構成するため、タービンランナ７とコンバータカバー６の間にロックアップクラッチピストン１５’が配置されている。ロックアップクラッチピストン１５’はディスク部１６のコンバータカバー６と対面する側の外周部にフェーシング１７を備えるとともに、内径部に筒部１８を有し、ハブ１０の軸部１１に沿って移動可能に支持され、筒部１７と軸部１１の間にはシール部材１９を配置してある。
ロックアップクラッチピストン１５’とタービンランナ７（連結部材９）とはスプリング１４を介して回転を伝達可能に連結されている。

コンバータハウジング２内はロックアップクラッチピストン１５’によってアプライ室Ｒ１とレリーズ室Ｒ２とに区画されている。
レリーズ室Ｒ２は入力軸２５に設けられる油路２６と連通している。アプライ室Ｒ１は、ポンプインペラ４から延びるコンバータスリーブ５の内壁とステータシャフト１３の外壁との間の油路２４と連通している。各油路２４、２６は不図示の油圧制御装置につながり、流体伝動状態（トルコン状態）ではレリーズ室Ｒ２とアプライ室Ｒ１を同圧としているが、アプライ室Ｒ１への油圧を増大し、レリーズ室Ｒ２への油圧を低下させることにより、ロックアップクラッチピストン１５’（フェーシング１７）がコンバータカバー６に押し付けられ、これにより入力軸２５がコンバータカバー６（エンジン）と一体回転するロックアップ状態となる。
同様のトルクコンバータ装置が例えば特許第２８３９２６９号公報にも示されている。

特許第２８３９２６９号公報

上述のようなトルクコンバータ装置では、コンバータハウジング２内で高温になる作動油を冷却する必要があり、レリーズ室Ｒ２につながる油路２６を不図示のオイルクーラーに接続して循環冷却系を形成している。
トルコン状態ではレリーズ室Ｒ２とアプライ室Ｒ１が同圧でフェーシング１７とコンバータカバー６間が開いているので、油路２４からアプライ室Ｒ１に供給された作動油はレリーズ室Ｒ２を通ってオイルクーラへ流れる。一方、ロックアップ状態ではロックアップクラッチピストン１５’の外径側ではフェーシング１７がコンバータカバー６に押し付けられて閉じて、内径側はシール部材１９で油密となっているので、アプライ室Ｒ１の作動油は閉じ込められてオイルクーラへ流れ得ないこととなる。

このため、従来より、ロックアップクラッチピストン１５’のディスク部１６には径方向中間位置にアプライ室Ｒ１とレリーズ室Ｒ２間を連通する貫通孔２０が設けられ、ロックアップ状態でも作動油がアプライ室Ｒ１からレリーズ室Ｒ２を経てオイルクーラへ流れるようにしている。
すなわち、一方で油密のためコスト高要因となるシール部材１９を採用しながら、他方でオイルを流す貫通孔２０を設けており、このような矛盾する構成は好ましくない。
同じく、この貫通孔２０はロックアップクラッチの作動に必要なアプライ室Ｒ１／レリーズ室Ｒ２の圧力差を確保しながら、所定量の作動油を通過させるものであるから、通常、小径の１個である。しかしながら、当該１個の貫通孔２０において相当の圧力差をもってアプライ室Ｒ１からレリーズ室Ｒ２内に作動油が流れ込むため、局部的な反力を受けてロックアップクラッチピストン１５’に加わる圧力が不均一になる。この結果、ロックアップ途中のフェーシング１７滑り時に当該フェーシング１７が片当たりになって偏摩耗してしまうおそれがある。

したがって本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ロックアップ状態でも作動油の循環冷却を確保しながら、ロックアップクラッチピストンのフェーシングに偏摩耗を生じないようにし、さらにはアプライ室とレリーズ室間のシール部材を不要としたトルクコンバータ装置を提供することを目的とする。

このため、本発明は コンバータハウジング内にポンプインペラ、タービンランナおよびステータからなる流体伝動部を形成するとともに、タービンランナのハブに支持されたロックアップクラッチピストンを有して、コンバータハウジング内を流体伝動部側のアプライ室とレリーズ室とに区画したトルクコンバータ装置において、ロックアップクラッチピストンの内径部とタービンランナのハブとの間に、ロックアップ時に閉じる開閉構造を設け、該開閉構造は閉じたときにも限定された所定の開口を残して、アプライ室からレリーズ室側へ所定量の作動油を流すものとした。

本発明によれば、ロックアップ時にもアプライ室からレリーズ室側へ所定量の作動油を流す開閉構造をロックアップクラッチピストンの内径側に設けたことにより、従来の貫通孔なしに作動油の循環冷却が確保される結果、、ロックアップクラッチピストンに加わる圧力の不均一がなくなって、フェーシングの偏摩耗が防止される。
また、ロックアップクラッチピストンの内径部におけるシール部材も不要となり、部品点数とコストが低減する。

実施の形態の構成を示す断面図である。 開閉構造を示す拡大図である。 開閉構造が閉じた作動状態を示す拡大図である。 従来例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は実施の形態を示す断面図である。実施の形態のトルクコンバータ装置１は従来例に対してロックアップクラッチピストンのみが異なるので、他の構成については従来例と同じ参照番号を付して重複する説明は省略する。
ロックアップクラッチピストン１５は、貫通孔２０を廃するとともに、内径部とタービンランナ７のハブ１０の軸部１１との間のシール部材１９を廃している。その代わりに、内径部に開閉構造３０（図２参照）を備えている。

図２はロックアップクラッチピストン１５の内径部の開閉構造３０、すなわち図１におけるＡ部の詳細を示し、（ａ）は拡大断面図、（ｂ）は後述するピストンスリーブを軸方向から見た図、（ｃ）は斜視図である。（ｃ）では軸部１１を除いている。
なお、図２および後掲の図３における各部材のサイズや間隙等は、理解を容易にするため誇張して示している。
ロックアップクラッチピストン１５はディスク部１６の外周部にフェーシング１７を備えるとともに、図２の（ａ）に示すように、ディスク部１６の中央にはタービンランナ７のハブ１０の軸部１１に嵌合するピストンスリーブ３２を有している。ピストンスリーブ３２はディスク部１６からタービンランナ７側へ延びている。トルコン状態では、ピストンスリーブ３２の先端がタービンランナ７の連結部材９に当接する位置にあり、ディスク部１６とコンバータカバー６との間には所定の間隙がある。（図１参照）

ピストンスリーブ３２は一定の内径を有してハブ１０の軸部１１との間に所定の間隙Ｓを有しているとともに、図２の（ｃ）にも示すように、外形には先端を尖らせた円錐面３４を有している。円錐面の傾斜は軸線に対して２０°〜３０°でよい。
図２の（ｂ）および（ｃ）に示すように、ピストンスリーブ３２には周方向所定間隔（ここでは９０°間隔）で軸方向にスリット３５が形成されている。スリット３５は所定のスリット幅Ｗを有して、隣接するスリット３５間に区画された各部位はそれぞれ弁片３６となる。

このようなピストンスリーブ３２を備えたロックアップクラッチピストン１５では、トルコン状態ではピストンスリーブ３２が自由状態でハブ１０の軸部１１との間が所定間隙Ｓを保持している。一方、ロックアップ状態へ移行するときにはロックアップクラッチピストン１５全体がコンバータカバー６方向へ変位するとともに、その内径部においてはアプライ室Ｒ１とレリーズ室Ｒ２の圧力差によりピストンスリーブ３２の先端側から根元側へ間隙Ｓを通るオイルの流れが生じる。
この際、ピストンスリーブ３２はその外形に設けた円錐面３４により先端を鋭角に尖らせてあるので、間隙Ｓ内では剥離現象による渦で圧力損失が生じて、ピストンスリーブ３２の弁片３６が弾性変形により撓むのを助けて間隙Ｓを容易に閉じる。また、ピストンスリーブ３２の先端部分は同じく円錐面３４により薄肉となるので、この点からも撓みやすくなっている。

図３はこの状態を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は軸方向から見た図、（ｃ）は斜視図であり、それぞれ図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応している。
すなわち、図３の（ａ）に示すように弁片３６が撓んでその先端がハブ１０の軸部１１に接することにより、軸方向に見たとき（ｂ）に示すようにピストンスリーブ３２の先端の開口（間隙Ｓ）が閉じるとともに、側方から見たとき（ｃ）に示すようにピストンスリーブ３２の先端から根元方向への所定区間は隣接する弁片３６が周方向にも互いに接近して、スリット幅Ｗを実質なくしている。
こうして弁片３６による開閉構造３０が形成される。そして、自由状態時と同じスリット幅Ｗはピストンスリーブ３２の根元側に残るのみとなる。

この結果、ロックアップ状態では、全周にわたる所定間隙Ｓを通るオイルの流れは実質的に遮断されて、シール部材を備えずとも当該ロックアップ状態を保持する油密が確保される一方、循環冷却のための所定量の作動油のみがピストンスリーブ３２の根元側に残る局部的なスリット幅Ｗ部分を通じてレリーズ室Ｒ２側へ流れる。
ピストンスリーブ３２の長さや肉厚、スリット幅等は機種ごとに実験で求めればよいが、乗用車用のトルクコンバータ装置１で、例えばピストンスリーブ３２の長さＬ＝６．５ｍｍ、肉厚ｔ＝１．２ｍｍとして、ピストンスリーブ３２の内径とハブ１０の軸部１１間の間隙はＳ＝０．１ｍｍ、スリット幅はＷ＝０．１ｍｍ、スリット３５の長さＦ（図示なし）はピストンスリーブ３２の先端から根元まで、すなわちＬと同じＦ＝６．５ｍｍとすることができる。

上記のように構成されたロックアップクラッチピストン１５は、ディスク部１６の径方向中間位置から貫通孔を廃し、内径部においてタービンランナ７のハブ１０の軸部１１との間を開閉するものとしたので、ロックアップクラッチピストン１５に加わる圧力が不均一になることがなく、フェーシング１７が偏摩耗するおそれが解消した。
また、シール部材の廃止により、部品点数とコストが低減する。

実施の形態は以上のように構成され、コンバータハウジング２内にポンプインペラ４、タービンランナ７およびステータ１２からなる流体伝動部３を形成するとともに、タービンランナ７のハブ１０に支持されたロックアップクラッチピストン１５を有して、コンバータハウジング２内を流体伝動部３側のアプライ室Ｒ１とレリーズ室Ｒ２とに区画したトルクコンバータ装置１において、ロックアップクラッチピストン１５の内径部とタービンランナ７のハブ１０との間に、ロックアップ時に閉じるが、その閉じたときにも限定された所定の開口を残して、アプライ室Ｒ１からレリーズ室Ｒ２側へ所定量の作動油を流すようにした開閉構造３０を設けたので、従来のディスク部１６の径方向中間位置に設けられた貫通孔が不要となり、これによりロックアップクラッチピストン１５に加わる圧力の不均一がなくなって、フェーシング１７の偏摩耗が防止される。
そして、ロックアップクラッチピストン１５の内径部におけるシール部材も不要となり、部品点数とコストが低減する。
（請求項１に対応する効果）

開閉構造３０は、より具体的には、ハブ１０の軸部１１に沿って所定の間隙をもってロックアップクラッチピストン１５のディスク部１６からアプライ室Ｒ１側へピストンスリーブ３２を延ばし、ピストンスリーブ３２の先端から根元方向に複数のスリット３５を形成して構成され、隣接するスリット３５で区画された各弁片３６がロックアップ時のアプライ室Ｒ１とレリーズ室Ｒ２間の圧力差により内径方向に弾性変形するものとしたので、ロックアップ状態でも先端側で間隙Ｓによる作動油の通路を閉じながら、根元側でスリット３５の開口を残してここから所定量の作動油がレリーズ室Ｒ２側へ流れ循環冷却が確保される。（請求項２に対応する効果）
また、ピストンスリーブ３２は、その先端を円錐面で鋭角に尖らせているので、間隙Ｓ内の剥離現象による渦で圧力損失を生じさせ、ピストンスリーブ３２の弁片３６が撓むのを助けて、間隙Ｓの閉じ作動を一層確実にする。（請求項３に対応する効果）

なお、上記実施の形態では、ロックアップクラッチピストン１５のスリット３５はピストンスリーブ３２の根元までとしたが、ロックアップ状態で必要なオイル流量に応じて途中まででも、あるいはディスク部１６にまで及ぶ長さとしてもよい。
スリット３５の数は４本としたが、少な過ぎると剛性のため弁片３６が変形困難となる一方、多過ぎると漏れによって圧力差が弱まって同じく変形困難となるので、３以上６本以下が好ましい。
その他の数値も例示であって、記載のものに限定されず、ロックアップ時の必要な油密特性と循環冷却のためのオイル流量に応じて決定されるべきものである。
また、ピストンスリーブ３２は必要に応じてディスク部１６とは別材質で形成し、弁片３６に適切な弾性変形特性を得るようにしてもよい。

１ トルクコンバータ装置
２ コンバータハウジング
３ 流体伝動部
４ ポンプインペラ
５ コンバータスリーブ
６ コンバータカバー
７ タービンランナ
７ａ タービン羽根
８ 羽根殻
９ 連結部材
１０ ハブ
１１ 軸部
１２ ステータ
１３ ステータシャフト
１４ スプリング
１５ ロックアップクラッチピストン
１６ ディスク部
１７ フェーシング
２４、２６ 油路
２５ 入力軸
３０ 開閉構造
３２ ピストンスリーブ
３４ 円錐面
３５ スリット
３６ 弁片
Ｒ１ アプライ室
Ｒ２ レリーズ室

Claims (3)

1. コンバータハウジング内にポンプインペラ、タービンランナおよびステータからなる流体伝動部を形成するとともに、タービンランナのハブに支持されたロックアップクラッチピストンを有して、コンバータハウジング内を流体伝動部側のアプライ室とレリーズ室とに区画したトルクコンバータ装置において、
   前記ロックアップクラッチピストンの内径部と前記タービンランナのハブとの間に、ロックアップ時に閉じる開閉構造を設け、
   該開閉構造は閉じたときにも限定された所定の開口を残して、前記アプライ室からレリーズ室側へ所定量の作動油を流すことを特徴とするトルクコンバータ装置。
2. 前記開閉構造が、前記ハブの軸部に沿って所定の間隙をもって前記ロックアップクラッチピストンのディスク部から前記アプライ室側へピストンスリーブを延ばし、該ピストンスリーブの先端から根元方向に複数のスリットを形成して構成され、
   隣接する前記スリットで区画された各弁片がロックアップ時の前記アプライ室とレリーズ室間の圧力差により内径方向に弾性変形することを特徴とする請求項１に記載のトルクコンバータ装置。
3. 前記ピストンスリーブは、その先端を鋭角に尖らせていることを特徴とする請求項２に記載のトルクコンバータ装置。

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