JP2019163811A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来より摩擦面の温度に近い温度を測定することのできる動力伝達装置を提供する。【解決手段】動力伝達装置１００は、筐体２０と、クラッチ部６と、熱伝導部８と、温度検出部９とを備えている。筐体２０は、貫通孔２１１が形成された壁部２１を有する。クラッチ部６は、筐体２０に対して係合可能な摩擦面を有する。摩擦面は、貫通孔２１１と対向するように配置されている。また、クラッチ部６は、筐体２０と相対回転可能に筐体２０内に配置される。熱伝導部８は、貫通孔２１１内に取り付けられ、筐体２０内に露出する。温度検出部９は、熱伝導部８を介して摩擦面の温度を検出する。【選択図】図２

Description

本発明は、動力伝達装置に関するものである。

動力伝達装置は、駆動源からのトルクで回転する筐体と、筐体内において筐体と相対回転可能なロックアップクラッチとを備えている。例えば、トルクコンバータは、フロントカバー、インペラ、タービン、及びロックアップクラッチを有している。このフロントカバーとインペラシェルとで筐体を構成している。駆動源の単位時間あたりの回転数（以下、単に回転数という。）の低い領域では、ロックアップクラッチはオフ状態となっており、駆動源からのトルクはインペラ及びタービンを介して出力される。一方、所定の回転数を超えると、ロックアップクラッチはオン状態となってフロントカバーに摩擦係合する。この結果、駆動源からのトルクはロックアップクラッチを介して出力される。

近年、燃費の向上とノイズ及び振動の低減とを両立させるために、ロックアップクラッチをフロントカバーなどに滑らせながら摩擦係合させる、いわゆるスリップ制御を行うトルクコンバータが提案されている。しかしながら、このようなスリップ制御を行うと、ロックアップクラッチの摩擦材が過熱して損傷するという問題が生じ得る。この摩擦材の損傷を防止するため、このスリップ制御を行う領域は限定されている。このスリップ制御を行う領域を拡大するためには、摩擦材の表面温度を取得する必要がある。そこで、特許文献１に記載されたトルクコンバータは、作動油の油温から摩擦材の表面温度を算出している。

特開２００１−６５６８５号公報

上述したトルクコンバータでは作動油温から摩擦面の温度を算出しているが、作動油温は種々の要因によって変化するため、作動油温から算出された摩擦面の温度は正確ではないという問題がある。

本発明の課題は、従来より摩擦面の温度に近い温度を測定することのできる動力伝達装置を提供することにある。

本発明のある側面に係る動力伝達装置は、駆動源からのトルクを駆動輪へと伝達するように構成されている。この動力伝達装置は、筐体と、クラッチ部と、熱伝導部と、温度検出部とを備えている。筐体は、貫通孔が形成された壁部を有する。また、筐体は、駆動源からのトルクが伝達され、回転可能に配置されている。クラッチ部は、筐体と相対回転可能に筐体内に配置されている。クラッチ部は、筐体に対して係合可能な摩擦面を有する。摩擦面は貫通孔と対向するように配置されている。熱伝導部は、貫通孔内に取り付けられ、筐体内に露出する。温度検出部は、熱伝導部の温度を検出する。

この構成によれば、摩擦面と対向して筐体内外を繋ぐ貫通孔に設けた熱伝導部の温度を検出するため、筐体での熱拡散や作動油の流動や撹拌による熱拡散の影響を低減して、従来より摩擦面の温度に近い温度を測定することができる。

好ましくは、クラッチ部は、筐体内において摩擦面が壁部に対して接近及び離間する方向に移動可能に配置される。

好ましくは、温度検出部は、熱伝導部内に埋設される。

好ましくは、熱伝導部は、貫通孔内に嵌合して筐体内に露出する金属栓を含む。

好ましくは、熱伝導部は、貫通孔内における隙間を充填するモールド材を含む。

好ましくは、熱伝導部は、モールド材中に含まれる熱伝導粒子を含む。この熱伝導粒子は、モールド材よりも熱伝導率が高い。

好ましくは、モールド材と熱伝導粒子とは混合されている。

好ましくは、動力伝達装置は、制御部をさらに備える。制御部は、温度検出部によって検出された温度に基づき、動力伝達装置の駆動状態を制御する。

好ましくは、制御部は、クラッチ部を制御することによって動力伝達装置の駆動状態を制御する。

好ましくは、制御部は、温度検出部によって検出された温度が閾値を超えると、クラッチ部を移動させて摩擦面を壁部に摩擦係合させる。

好ましくは、制御部は、温度検出部によって検出された温度が閾値を超えると、クラッチ部を移動させて摩擦面を壁部と非接触にする。

本発明によれば、従来より摩擦面の温度に近い温度を測定することができる。

動力伝達装置の断面図。 動力伝達装置の拡大断面図。 制御部の動作を示すフローチャート。

以下、本発明に係る動力伝達装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
［全体構成］
図１は、本発明の一実施形態による動力伝達装置９９の断面図である。動力伝達装置９９はトルクコンバータ１００を備える。以下の説明において、「軸方向」とは、トルクコンバータ１００の回転軸Ｏが延びる方向を意味する。また、「周方向」とは、回転軸Ｏを中心とした円の周方向を意味し、「径方向」とは、回転軸Ｏを中心とした円の径方向を意味する。径方向の内側とは、径方向において回転軸Ｏに近付く側を意味し、径方向の外側とは径方向において回転軸Ｏから離れる側を意味する。なお、図示していないが、図１の左側にはエンジンが配置されており、図１の右側にはトランスミッションが配置されている。

トルクコンバータ１００は、駆動源であるエンジンからのトルクを駆動輪へと伝達するように構成されている。トルクコンバータ１００は、回転軸Ｏを中心に回転可能である。トルクコンバータ１００は、フロントカバー２、インペラ３、タービン４、ステータ５、ロックアップ装置１０、及び動吸振器１５を備えている。また、動力伝達装置９９は、トルクコンバータ１００、熱伝導部８、温度検出部９、受電部１１、送電部１２、及び制御部１３を備えている。

［フロントカバー２］
フロントカバー２は、エンジン（駆動源の一例）からのトルクが入力される。フロントカバー２は、円板部２１及び筒状部２２を有している。筒状部２２は、円板部２１の外周端部からインペラ３側へ軸方向に延びている。

［インペラ３］
インペラ３は、インペラシェル３１、複数のインペラブレード３２、及びインペラハブ３３を有する。インペラシェル３１の外周端部は、フロントカバー２の筒状部２２の先端部に固定されている。例えば、インペラシェル３１は、溶接によって、フロントカバー２に固定されている。

インペラブレード３２はインペラシェル３１の内側面に固定されている。インペラハブ３３はインペラシェル３１の内周部に溶接などによって固定されている。

このインペラシェル３１とフロントカバー２とによって、トルクコンバータ１００の筐体２０を構成している。筐体２０内は流体が充填されている。詳細には、筐体２０内は作動油が充填されている。筐体２０は、エンジンからのトルクが伝達され、回転可能に配置されている。筐体２０は、貫通孔２１１を有している。貫通孔２１１は、例えば、円柱状である。貫通孔２１１は、筐体２０の内部と外部とを連通している。貫通孔２１１は、フロントカバー２の円板部２１に形成されている。貫通孔２１１は、フロントカバー２の円板部２１を軸方向に貫通している。この貫通孔２１１が形成された円板部２１が、本発明の壁部に相当する。

［タービン４］
タービン４は、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４１、複数のタービンブレード４２、及びタービンハブ４３を有している。タービンブレード４２は、タービンシェル４１の内側面に、ろう付けなどによって固定されている。

タービンシェル４１は、リベット１０１によってタービンハブ４３に固定されている。タービンハブ４３の内周面にはスプライン孔４３３が形成されている。このスプライン孔４３３に対してトランスミッションの入力軸がスプライン嵌合する。

［ステータ５］
ステータ５は、タービン４からインペラ３へと戻る作動油を整流するように構成されている。ステータ５は、回転軸Ｏ周りに回転可能である。ステータ５は、ステータキャリア５１と、複数のステータブレード５２と、を有している。

［ロックアップ装置１０］
ロックアップ装置１０は、フロントカバー２からタービンハブ４３にトルクを機械的に伝達するように構成されている。ロックアップ装置１０は、軸方向において、フロントカバー２とタービン４との間に配置されている。ロックアップ装置１０は、クラッチ部６と、ダンパ機構７とを有している。

クラッチ部６は、ピストン６１と摩擦材６２とを有している。ピストン６１は円板状である。ピストン６１は、中央部に貫通孔を有している。そして、タービンハブ４３がピストン６１の貫通孔内を延びている。タービンハブ４３の外周面とピストン６１の内周面との間はシールされている。

ピストン６１は、筐体２０と相対回転可能に配置されている。また、ピストン６１は、タービンハブ４３と相対回転可能に配置されている。ピストン６１は、軸方向に移動可能に配置されている。詳細には、ピストン６１は、タービンハブ４３上を軸方向に摺動可能である。

摩擦材６２は、環状である。摩擦材６２は、ピストン６１に固定されている。詳細には、摩擦材６２は、ピストン６１の外周端部に固定されている。摩擦材６２は、フロントカバー２の円板部２１に形成された貫通孔２１１と対向するように配置されている。すなわち、摩擦材６２と貫通孔２１１とは軸方向において対向している。なお、摩擦材６２の貫通孔２１１側を向く面が本発明の摩擦面に相当する。

クラッチ部６が軸方向において、フロントカバー２側（図１の左側）に移動することで、クラッチ部６の摩擦材６２がフロントカバー２の円板部２１に対して接触して摩擦係合する。この結果、クラッチ部６は、摩擦係合状態となり、フロントカバー２と一体的に回転する。この摩擦係合状態では、フロントカバー２に入力されたトルクは、ロックアップ装置１０を介してタービンハブ４３から出力される。

一方、クラッチ部６が軸方向においてフロントカバー２から離れる側（図１の右側）に移動することで、クラッチ部６の摩擦材６２がフロントカバー２の円板部２１から離間し、摩擦材６２は円板部２１と非接触となる。この結果、クラッチ部６は、摩擦材６２と円板部２１との摩擦係合が解除された解除状態となり、フロントカバー２と相対回転可能となる。なお、この解除状態では、フロントカバー２に入力されたトルクは、インペラ３及びタービン４を介してタービンハブ４３から出力される。

また、クラッチ部６は、スリップ状態をとることができる。このスリップ状態では、クラッチ部６は、摩擦材６２と円板部２１とは互いに接触している一方、摩擦係合状態よりも弱い力で摩擦係合している。このため、摩擦材６２と円板部２１とはスリップしながら摩擦係合する。このスリップ状態では、フロントカバー２に入力されたトルクは、一部がインペラ３及びタービン４を介してタービンハブ４３から出力され、その他がロックアップ装置１０を介してタービンハブ４３から出力される。

ダンパ機構７は、軸方向においてピストン６１とタービン４との間に配置されている。ダンパ機構７は、ドライブプレート７１と、ドリブンプレート７２と、複数のトーションスプリング７３とを有している。

ドライブプレート７１は円板状に形成されており、外周端部がピストン６１と係合している。このため、ドライブプレート７１は、ピストン６１と一体的に回転する。また、ドライブプレート７１とピストン６１とは、軸方向において相対移動する。ドライブプレート７１は、周方向に間隔をあけて配置される複数の収容部７１１を有している。

ドリブンプレート７２は円板状に形成されている。ドリブンプレート７２は、タービンハブ４３に固定されている。詳細には、ドリブンプレート７２の内周端部がタービンハブ４３に溶接などによって固定されている。ドリブンプレート７２は、周方向に間隔をあけて配置される複数の収容部７２１を有している。ドリブンプレート７２の収容部７２１は、軸方向視において、ドライブプレート７１の収容部７１１と重複するように配置されている。

トーションスプリング７３は、ドライブプレート７１の収容部７１１及びドリブンプレート７２の収容部７２１内に収容されている。トーションスプリング７３は、ドライブプレート７１とドリブンプレート７２とを弾性的に連結している。

以上のような構成によって、クラッチ部６に入力されたトルクは、ドライブプレート７１、トーションスプリング７３、及びドリブンプレート７２を介してタービンハブ４３から出力される。

［動吸振器］
動吸振器１５は、ロックアップ装置１０とタービン４との間に配置されている。動吸振器１５は、タービン４に取り付けられている。詳細には、動吸振器１５は、タービンハブ４３に取り付けられている。

［熱伝導部］
図２に示すように、熱伝導部８は、フロントカバー２の円板部２１に形成された貫通孔２１１内に取り付けられている。そして、熱伝導部８は、筐体２０内に露出している。詳細には、熱伝導部８の摩擦材６２を向く面は、円板部２１の内側面と実質的に段差がなく面一となっている。

熱伝導部８は、金属栓８１と、モールド材８２とを含んでいる。金属栓８１は、貫通孔２１１を塞ぐように貫通孔２１１内に嵌合している。具体的には、金属栓８１は、貫通孔２１１内に圧入されている。

金属栓８１は、フロントカバー２よりも熱伝導率が高い。例えば、金属栓８１の熱伝導率は、フロントカバー２の熱伝導率の１．５倍以上であることが好ましい。フロントカバー２が鉄系材料の場合、金属栓８１は、例えば、１００ｗ／ｍＫが好ましく、銅、アルミニウム、又は銀などによって形成できる。

金属栓８１は、円柱状である。金属栓８１は、凹部８１１を有している。凹部８１１は、摩擦材６２と反対側（図２の左側）に向かって開口している。この凹部８１１内に温度検出部９が収容されている。

モールド材８２は、貫通孔２１１内の隙間を充填している。詳細には、モールド材８２は、温度検出部９が収容された金属栓８１の凹部８１１内における隙間を充填している。モールド材８２は、上記のように隙間を充填することによって、金属栓８１と温度検出部９とをより確実に熱伝導させる。

モールド材８２は、例えば、樹脂によって構成することができる。モールド材８２を構成する樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、又はフェノール樹脂等を用いることができる。また、モールド材８２には、熱伝導粒子が含まれている。熱伝導粒子は、モールド材８２内に分散されている。この熱伝導粒子は、モールド材８２を構成する樹脂よりも熱伝導率が高い。例えば、熱伝導粒子の熱伝導率は、金属栓８１と同様にフロントカバー２の熱伝導率の１．５倍以上であることが好ましい。このように、熱伝導粒子を含むモールド材８２を、温度検出部９が収容された金属栓８１の凹部８１１内の隙間に流し込み固化させることで、熱伝導部８が構成される。

［温度検出部］
温度検出部９は、熱伝導部８の温度を検出するように構成されている。温度検出部９は、例えば、負特性サーミスタであり、図示しないブリッジ回路を構成するように他の素子と接続される。なお、温度検出部９は、温度に感応して出力が変化するものであればよく、その他、正特性サーミスタ又は熱電対であってもよい。

温度検出部９は、熱伝導部８内に埋設されている。詳細には、温度検出部９は、金属栓８１の凹部８１１内に収容されている。そして、凹部８１１内に収容された温度検出部９を埋めるように、モールド材８２が凹部８１１内に充填されている。温度検出部９は、受電部１１と電線などで有線接続されている。

［受電部］
図１に示すように、受電部１１は、温度検出部９と電気的に接続されている。詳細には、受電部１１と温度検出部９とは電線などによって有線接続されている。受電部１１は、筐体２０の外周面に取り付けられている。詳細には、受電部１１は、筐体２０の外周壁を構成する筒状部２２の外周面に取り付けられている。受電部１１は、例えば、受電コイルによって構成される。

［送電部］
送電部１２は、径方向において受電部１１の外側において受電部１１と間隔をあけて配置されている。例えば、送電部１２は、トルクコンバータ１００を収容するハウジングの内壁面に取り付けることができる。送電部１２は、受電部１１に非接触で電力を送電するように構成されている。すなわち、送電部１２は、ワイヤレス給電によって受電部１１に電力を送電している。なお、送電部１２と受電部１１との間のワイヤレス給電の方式は、磁界結合方式、電界結合方式、又は電磁界結合方式とすることができる。送電部１２は、例えば、送電コイルによって構成される。

［制御部］
制御部１３は、温度検出部９によって検出された温度に基づき、トルクコンバータ１００の駆動状態を制御する。本実施形態では、制御部１３は、トルクコンバータ１００の駆動状態として、クラッチ部６を制御する。具体的には、制御部１３は、コントロールバルブ１４を制御することによって、クラッチ部６に作用する油圧を制御しクラッチ部６を軸方向に移動させる。

次に、制御部１３の動作について説明する。まず、図３に示すように、制御部１３は、温度検出部９によって検出された温度に関する情報を無線通信により取得する（ステップＳ１）。この無線通信のために、トルクコンバータ１００に図示していない無線チップおよびアンテナを設けるとともに、制御部１３に図示していないアンテナを設け、デジタル変調方式またはアナログ変調方式の無線通信を行うテレメトリーシステムを構築することができる。なお、この無線通信は、受電部１１及び送電部１２を介した負荷変調通信方式とすることもできる。

制御部１３は、温度検出部９によって検出された温度が予め設定された閾値を超えたか否か判断する（ステップＳ２）。制御部１３は、温度検出部９によって検出された温度が閾値を超えていないと判断すると（ステップＳ２のＮｏ）、再度、ステップＳ１の処理を実行する。

制御部１３は、温度検出部９によって検出された温度が閾値を超えていると判断すると（ステップＳ２のＹｅｓ）、クラッチ部６を制御する（ステップＳ３）。例えば、制御部１３は、クラッチ部６を軸方向においてフロントカバー２側に移動させて、クラッチ部６を摩擦係合状態とする。もしくは、制御部１３は、クラッチ部６を軸方向においてフロントカバー２から離れる側に移動させて、クラッチ部６を解除状態とする。なお、上記制御部１３による制御は、クラッチ部６がスリップ状態のときに実行させることが好ましい。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

変形例１
筐体２０の外周壁部は、主にフロントカバー２の筒状部２２によって構成されているが、特にこれに限定されない。例えば、インペラシェル３１がフロントカバー２のように、円板部と筒状部とを有していてもよい。そして、このインペラシェル３１の筒状部によって筐体２０の外周壁部を構成してもよいし、フロントカバー２の筒状部２２とインペラシェル３１の筒状部との双方によって筐体２０の外周壁部を構成してもよい。

変形例２
上記実施形態では、ピストン６１の摩擦面が軸方向を向いているが、ピストン６１の摩擦面が向く方向は軸方向に限定されない。例えば、ピストン６１の摩擦面は径方向の外側を向いていてもよい。具体的には、ピストン６１の外周面に摩擦材６２が固定されていてもよい。この場合、ピストン６１が径方向に移動することによって、ピストン６１の摩擦面が筐体２０の外周壁部の内周面と摩擦係合する。また、貫通孔２１１は、筐体２０の外周壁部に形成される。

変形例３
上記実施形態では、クラッチ部６は、ピストン６１と摩擦材６２とを有しているが、これに限定されない。例えば、ピストン６１の外周端部に摩擦面が直接形成されていてもよい。

変形例４
上記実施形態では、制御部１３は、クラッチ部６を制御するが、これに限定されない。例えば、制御部１３は、駆動源であるエンジンの回転数を制御してもよい。制御部１３は、閾値を超えたと判断すると、エンジンの回転数が下がるようにエンジンを制御してもよい。

変形例５
上記実施形態では、樹脂製のモールド材８２に熱伝導粒子を含ませたが、モールド材８２の構成はこれに限定されない。例えば、モールド材８２は、樹脂製ではなく、金属製とすることができる。例えば、モールド材８２は、銅、アルミニウム、又は銀などを材料とすることができる。この場合、熱伝導粒子をモールド材８２に入れなくてもよい。又、例えば、凹部８１１内に複数の熱伝導粒子を充填し、モールド材８２を凹部８１１に蓋をするように配置する構造とすることもできる。

変形例６
上記実施形態では、摩擦材６２が直接、筐体２０に接触するようにクラッチ部６を構成したが、クラッチ部６の構成はこれに限定されない。例えば、筐体２０の近傍であり筐体２０から離れた位置で摩擦面が他部材に摩擦係合するようにクラッチ部６が構成されてもよい。その場合でも、摩擦面の近傍において摩擦面と対向する位置で筐体２０に貫通孔２１１を設け、上記実施形態と同様に熱伝導部８と温度検出部９とを設けるとよい。

６ ：クラッチ部
８ ：熱伝導部
８１ ：金属栓
８２ ：モールド材
９ ：温度検出部
１３ ：制御部
２０ ：筐体
２１１ ：貫通孔

Claims (11)

1. 駆動源からのトルクを駆動輪へと伝達する動力伝達装置であって、
   貫通孔が形成された壁部を有し、前記駆動源からのトルクが伝達され、回転可能に配置された筐体と、
   前記筐体に対して係合可能で前記貫通孔と対向するように配置された摩擦面を有し、前記筐体と相対回転可能に前記筐体内に配置されたクラッチ部と、
   前記貫通孔内に取り付けられ、前記筐体内に露出する熱伝導部と、
   前記熱伝導部の温度を検出する温度検出部と、
   を備える、動力伝達装置。
   
2. 前記クラッチ部は、前記筐体内において前記摩擦面が前記壁部に対して接近及び離間する方向に移動可能に配置される、
   請求項１に記載の動力伝達装置。
   
3. 前記温度検出部は、前記熱伝導部内に埋設される、
   請求項1又は２に記載の動力伝達装置。
   
4. 前記熱伝導部は、前記貫通孔内に嵌合して前記筐体内に露出する金属栓を含む、
   請求項1から３のいずれかに記載の動力伝達装置。
   
5. 前記熱伝導部は、前記貫通孔内における隙間を充填するモールド材を含む、
   請求項１から４のいずれかに記載の動力伝達装置。
   
6. 前記熱伝導部は、前記モールド材と熱伝導粒子とを含み、
   前記熱伝導粒子は、前記モールド材よりも熱伝導率が高い、
   請求項５に記載の動力伝達装置。
   
7. 前記モールド材と前記熱伝導粒子とは混合されている、
   請求項６に記載の動力伝達装置。
   
8. 前記温度検出部によって検出された温度に基づき、前記動力伝達装置の駆動状態を制御する制御部をさらに備える、
   請求項１から７のいずれかに記載の動力伝達装置。
   
9. 前記制御部は、前記クラッチ部を制御することによって前記動力伝達装置の駆動状態を制御する、
   請求項８に記載の動力伝達装置。
   
10. 前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度が閾値を超えると前記クラッチ部を移動させて前記摩擦面を前記壁部に摩擦係合させる、
    請求項９に記載の動力伝達装置。
    
11. 前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度が閾値を超えると前記クラッチ部を移動させて前記摩擦面を前記壁部と非接触にする、
    請求項９に記載の動力伝達装置。

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