JP2017155786A - トルクコンバータ - Google Patents

Abstract

【課題】ヒステリシストルクを低減することができる、トルクコンバータを提供する。【解決手段】トルクコンバータ１は、フロントカバー１１とタービンランナ１４とを直結／分離するロックアップピストンと、ロックアップピストンに固定されるリテーニングプレート２３と、リテーニングプレート２３に支持されるスプリング２４と、タービンランナに対して固定され、スプリング２４を介して回転方向にリテーニングプレート２３と弾性的に連結されるドリブンプレート２５と、スプリング２４の外周を取り囲む外周部材とを含み、スプリング２４は、ばね定数が相対的に小さい第１スプリング３３およびばね定数が相対的に大きい第２スプリング３４をスプリングシート３５を挟んで連結した構成を有し、スプリングシート３５は、外周部材２６に共回り可能に結合されている。【選択図】図２

Description

本発明は、トルクコンバータに関する。

自動変速機が搭載された車両では、エンジンからの動力がトルクコンバータを介して自動変速機に入力され、自動変速機で変速された動力が駆動輪に伝達される。

トルクコンバータは、フロントカバー、ポンプインペラおよびタービンランナを備えている。フロントカバーおよびポンプインペラは、互いに固定されて、それらの間に空間を形成している。タービンランナは、フロントカバーとポンプインペラとの間の空間に収容されて、フロントカバーおよびポンプインペラと同一の回転軸線を中心に、それらに対して相対回転可能に設けられている。

エンジンからの動力は、フロントカバーに入力される。その入力される動力により、フロントカバーおよびポンプインペラが一体的に回転する。ポンプインペラが回転すると、ポンプインペラからタービンランナに向かうオイルの流れが生じる。このオイルの流れがタービンランナで受けられて、タービンランナが回転する。このとき、動力の増幅作用が生じる。タービンランナには、自動変速機のインプット軸が相対回転不能に連結されている。タービンランナが回転すると、自動変速機のインプット軸がタービンランナと一体に回転し、これにより、トルクコンバータから自動変速機に動力が伝達される。

トルクコンバータのトルク伝達効率の向上による車両の燃費の向上を図るため、多くのトルクコンバータには、ポンプインペラとタービンランナとを直結するためのロックアップ機構が組み込まれている。ロックアップ機構は、フロントカバーとタービンランナとの間に配置されるロックアップピストンを備えている。ロックアップピストンにおけるフロントカバーと対向する面には、摩擦材が貼着されている。油圧により、ロックアップピストンがフロントカバー側に移動し、摩擦材がフロントカバーの内面に押し付けられると、ポンプインペラとタービンランナとが直結（一体に接続）され、エンジンからの動力が自動変速機に直接に伝達される。

また、ロックアップ機構には、ポンプインペラとタービンランナとの直結時にエンジンからの振動を減衰するためのダンパ機構が設けられている。ダンパ機構は、ロックアップピストンに固定されるリテーニングプレートと、リテーニングプレートに支持されるスプリングと、スプリングを介して回転方向にリテーニングプレートと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、タービンランナに固定されている。エンジンから入力される振動は、リテーニングプレートとドリブンプレートとの間でスプリングが圧縮および復元を繰り返すことによって減衰される。

ダンパ機構のスプリングには、自由状態で直線状をなすストレートスプリングまたは自由状態で弧状をなすアークスプリングが用いられる。たとえば、アークスプリングを用いることにより、低剛性かつ広い捩れ角を有するばね特性（ダンパ特性）を得ることができる。

特開２０１５−９８９２８号公報

振動減衰時のスプリングの圧縮により、スプリングの途中部が径方向外側に迫り出すと、スプリングの外周を取り囲む外周抑え部材にスプリングが摺動し、摺動による摩擦抵抗、すなわちヒステリシストルクが発生する。ヒステリシストルクが発生すると、ダンパ機構（スプリング）による振動減衰効果が薄れるため、車両のノイズバイブレーション特性が悪化するおそれがある。

本発明の目的は、ヒステリシストルクを低減することができる、トルクコンバータを提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係るトルクコンバータは、動力が入力されるフロントカバーと、フロントカバーに固定され、フロントカバーとの間に空間を形成するポンプインペラと、フロントカバーとポンプインペラとの間の空間に収容されたタービンランナと、タービンランナにと一体回転可能に設けられ、フロントカバーとの圧接／離間によりフロントカバーとタービンランナとを直結／分離するロックアップピストンと、ロックアップピストンに固定されるリテーニングプレートと、リテーニングプレートに支持されるスプリングと、タービンランナに対して固定され、スプリングを介して回転方向にリテーニングプレートと弾性的に連結されるドリブンプレートと、スプリングの外周を取り囲む外周部材とを含み、スプリングは、ばね定数が相対的に小さい第１スプリングおよびばね定数が相対的に大きい第２スプリングをスプリングシートを挟んで連結した構成を有し、スプリングシートは、外周部材に共回り可能に結合されている。

この構成によれば、フロントカバーに入力される振動は、リテーニングプレートとドリブンプレートとの間でスプリングが圧縮および復元を繰り返すことによって減衰される。

ドリブンプレートにより第２スプリングから第１スプリングへ向かう側に捩られるときには、第１スプリングと第２スプリングとの合成ばね定数で第１スプリングおよび第２スプリングが圧縮され、ばね特性（ダンパ特性）が１段目の特性となる。１段目の特性では、図３に示されるように、捩れ角の増大に対して捩れに必要なトルクが相対的に緩やかに上昇する。第１スプリングが圧縮されるので、第１スプリングと第２スプリングとの間に介在されているスプリングシートが回動し、外周部材がスプリングシートと共回りする。そのため、外周部材が静止している場合と比較して、第１スプリングおよび第２スプリングが外周部材に摺動するときの摩擦抵抗（摺動抵抗）が低減される。その結果、ヒステリシストルクを低減することができる。

第１スプリングが圧縮されなくなるまで捩れると、それ以降は、第２スプリングのみが圧縮される。そのため、ばね特性が２段目の特性となる。２段目の特性では、１段目より高いばね定数にて必要捩れ角でストッパートルクを有するので、図３に示されるように、捩れ角の増大に対して捩れに必要なトルクが相対的に急峻に上昇する。

第１スプリングおよび第２スプリングは、アークスプリングであることが好ましい。

これにより、第１スプリングおよび第２スプリングが圧縮されるときに、第１スプリングおよび第２スプリングの各途中部が径方向外側に迫り出すことを抑制できる。また、低剛性かつ広い捩れ角を有するばね特性を得ることができる。

本発明によれば、ヒステリシストルクを低減することができる。また、２段階のばね特性を得ることができる。よって、トルクコンバータに入力される振動を効果的に減衰することができ、ひいては、車両のノイズバイブレーションを低減することができる。

本発明の一実施形態に係るトルクコンバータの断面図である。 ダンパ機構の構成を図解的に示す図である。 ばね特性（ダンパ特性）を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜トルクコンバータの構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るトルクコンバータ１を回転中心線Ｃを含む平面で切断した断面図である。図１では、断面を示すハッチングの付与が省略されている。

トルクコンバータ１は、エンジンと自動変速機との間に介裝されて、エンジンの動力を自動変速機の入力軸２に伝達する。

トルクコンバータ１は、フロントカバー１１、ポンプインペラ１２、タービンハブ１３、タービンランナ１４およびロックアップ機構１５を備えている。

フロントカバー１１は、エンジンの出力軸（図示せず）と連結されている。これにより、フロントカバー１１には、エンジンからの動力が入力される。

ポンプインペラ１２は、フロントカバー１１に固定されており、フロントカバー１１に入力される駆動力により、フロントカバー１１と一体的に回転する。フロントカバー１１とポンプインペラ１２との間には、オイル（ＡＴＦ：Automatic Transmission Fluid）で満たされる油室１６が形成されている。ポンプインペラ１２の内面（油室１６側の面）には、複数のブレード１７が放射状に並べて配置されている。

タービンハブ１３は、油室１６内に収容されている。タービンハブ１３は、略円筒状のボス部１８と、ボス部１８から径方向外側に延出したフランジ部１９とを一体的に有している。油室１６には、自動変速機の入力軸２が回転中心線Ｃに沿って挿通されており、ボス部１８は、入力軸２に外嵌されて、入力軸２とスプライン嵌合している。

タービンランナ１４は、タービンハブ１３のフランジ部１９のポンプインペラ１２側の面に固定されている。タービンランナ１４のポンプインペラ１２との対向面には、複数のブレード２０が放射状に並べて配置されている。

ロックアップ機構１５は、ロックアップピストン２１およびダンパ機構２２を備えている。

ロックアップピストン２１は、略円環板状をなし、その内周がタービンハブ１３のフランジ部１９に外嵌されて、フロントカバー１１とタービンランナ１４との間に位置している。ロックアップピストン２１に対してタービンランナ１４側の油圧がフロントカバー１１側の油圧よりも高いと、その差圧により、ロックアップピストン２１がフロントカバー１１側に移動する。ロックアップピストン２１に対してフロントカバー１１側の油圧がタービンランナ１４側の油圧よりも高いと、その差圧により、ロックアップピストン２１がタービンランナ１４側に移動する。

ロックアップピストン２１のフロントカバー１１側の面には、その外周端部に摩擦材Ｆが貼着されている。油圧により、ロックアップピストン２１がフロントカバー１１側に移動し、摩擦材Ｆがフロントカバー１１に押し付けられると、ポンプインペラ１２とタービンランナ１４とが直結され、エンジンからの動力が自動変速機の入力軸２に直接に伝達される。

図２は、ダンパ機構２２の構成を図解的に示す図である。

ダンパ機構２２は、ポンプインペラ１２とタービンランナ１４との直結時にエンジンからの振動を減衰するための機構である。ダンパ機構２２は、図１に示されるように、ロックアップピストン２１に支持されるリテーニングプレート２３と、リテーニングプレート２３に支持されるスプリング２４と、スプリング２４を介して回転方向にリテーニングプレート２３と弾性的に連結されるドリブンプレート２５と、スプリング２４の外周を取り囲む外周部材２６とを備えている。

リテーニングプレート２３は、ロックアップピストン２１に対してタービンランナ１４側に設けられている。リテーニングプレート２３は、固定部３１および複数（この実施形態では、３個）の支持部３２を一体的に有している。固定部３１は、略円環板状をなし、その内周端部がロックアップピストン２１に固定されている。複数の支持部３２は、等角度間隔で配置され、各支持部３２は、固定部３１から径方向外側に延出している。各支持部３２は、タービンランナ１４側に開いた略Ｃ字状を有している。

スプリング２４は、図２に示されるように、第１スプリング３３および第２スプリング３４を１組として、リテーニングプレート２３の支持部３２の個数と同数組設けられている。第１スプリング３３および第２スプリング３４は、自由状態で弧状をなすアークスプリングである。第１スプリング３３のばね定数は、第２スプリング３４のばね定数よりも小さい。

組をなす第１スプリング３３と第２スプリング３４とは、スプリングシート３５を挟んで連結されている。具体的には、第１スプリング３３の円周方向一方側の端部３６およびその第１スプリング３３と組をなす第２スプリング３４の円周方向他方側の端部３７は、端部３６，３７間に介在されるスプリングシート３５に固定されている。第１スプリング３３のスプリングシート３５側と反対側の端部には、スプリングシート３８が取り付けられている。スプリングシート３８は、リテーニングプレート２３に固定されている。第２スプリング３４のスプリングシート３５側と反対側の端部には、スプリングシート３９が取り付けられている。

ドリブンプレート２５は、略円環板状のプレート部材であり、タービンランナ１４に固定されている。ドリブンプレート２５の外周部には、リテーニングプレート２３の支持部３２の個数と同数の当接部４１が等角度間隔で形成されている。当接部４１は、ドリブンプレート２５の外周端からリテーニングプレート２３側に延出し、リテーニングプレート２３の支持部３２内に進入している。

外周部材２６は、図１に示されるように、ロックアップピストン２１とリテーニングプレート２３との間に設けられている。外周部材２６は、ロックアップピストン２１の外周端部にほぼ沿って延びる介在部４２と、介在部４２からタービンランナ１４側に延出し、スプリング２４の外周を取り囲む外周受け部４３とを一体的に有している。介在部４２には、スプリング２４と対向する部分に開口４４が形成されており、スプリング２４の一部は、その開口４４に嵌っている。第１スプリング３３と第２スプリング３４とに挟まれるスプリングシート３５には、径方向外側に突出する略矩形状の嵌合部４５が形成されており、その嵌合部４５は、外周受け部４３に形成された嵌合穴４６に嵌合している。これにより、スプリングシート３５は、外周部材２６に共回り可能に結合されている。

嵌合部４５は、嵌合穴４６に圧入状態で嵌合していてもよいし、嵌合穴４６に嵌合した状態で外周受け部４３と溶接されていてもよい。

＜作用効果＞
以上の構成により、フロントカバー１１に入力される振動は、リテーニングプレート２３とドリブンプレート２５との間でスプリング２４が圧縮および復元を繰り返すことによって減衰される。

ドリブンプレート２５により第２スプリング３４から第１スプリング３３へ向かう側、つまり図２における時計回りに捩られるときには、第１スプリング３３と第２スプリング３４との合成ばね定数で第１スプリング３３および第２スプリング３４が圧縮され、ばね特性（ダンパ特性）が１段目の特性となる。１段目の特性では、図３に示されるように、捩れ角の増大に対して捩れに必要なトルクが相対的に緩やかに上昇する。第１スプリング３３が圧縮されるので、第１スプリング３３と第２スプリング３４との間に介在されているスプリングシート３５が回動し、外周部材２６がスプリングシート３５と共回りする。そのため、外周部材２６が静止している場合と比較して、第１スプリング３３および第２スプリング３４が外周部材２６の外周受け部４３に摺動するときの摩擦抵抗（摺動抵抗）が低減される。その結果、ヒステリシストルクを低減することができる。

第１スプリング３３が圧縮されなくなるまで捩れると、それ以降は、第２スプリング３４のみが圧縮される。そのため、ばね特性が２段目の特性となる。２段目の特性では、１段目より高いばね定数にて必要捩れ角でストッパートルクを有するので、図３に示されるように、捩れ角の増大に対して捩れに必要なトルクが相対的に急峻に上昇する。

また、第１スプリング３３および第２スプリング３４は、アークスプリングである。そのため、第１スプリング３３および第２スプリング３４が圧縮されるときに、第１スプリング３３および第２スプリング３４の各途中部が径方向外側に迫り出すことを抑制できる。また、低剛性かつ広い捩れ角を有するばね特性を得ることができる。

よって、トルクコンバータ１に入力される振動を効果的に減衰することができ、ひいては、車両のノイズバイブレーションを低減することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、第１スプリング３３および第２スプリング３４がアークスプリングである構成を取り上げたが、自由状態で直線状をなすストレートスプリングが第１スプリング３３および第２スプリング３４に用いられてもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ トルクコンバータ
１１ フロントカバー
１２ ポンプインペラ
１３ タービンハブ
１４ タービンランナ
２１ ロックアップピストン
２３ リテーニングプレート
２４ スプリング
２５ ドリブンプレート
２６ 外周部材
３３ 第１スプリング
３４ 第２スプリング
３５ スプリングシート

Claims (1)

1. 動力が入力されるフロントカバーと、
   前記フロントカバーに固定され、前記フロントカバーとの間に空間を形成するポンプインペラと、
   前記フロントカバーと前記ポンプインペラとの間の空間に収容されたタービンランナと、
   前記タービンランナにと一体回転可能に設けられ、前記フロントカバーとの圧接／離間によりフロントカバーとタービンランナとを直結／分離するロックアップピストンと、
   前記ロックアップピストンに固定されるリテーニングプレートと、
   前記リテーニングプレートに支持されるスプリングと、
   前記タービンランナに対して固定され、前記スプリングを介して回転方向に前記リテーニングプレートと弾性的に連結されるドリブンプレートと、
   前記スプリングの外周を取り囲む外周部材とを含み、
   前記スプリングは、ばね定数が相対的に小さい第１スプリングおよびばね定数が相対的に大きい第２スプリングをスプリングシートを挟んで連結した構成を有し、
   前記スプリングシートは、前記外周部材に共回り可能に結合されている、トルクコンバータ。

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