JP2023059510A - トルクコンバータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロックアップ係合装置を小型化し、トルクコンバータを小型化する。【解決手段】トルクコンバータ１００は、ポンプインペラ１と、タービンランナ２と、ロックアップ係合装置３とを備える。ロックアップ係合装置３の第１摩擦部材３１及び第２摩擦部材３２は、タービンランナ２に対して軸方向第１側Ｌ１に、軸方向Ｌに対向するように配置される。タービンランナ２と一体的に回転する支持部材４に支持されたピストン３３は、第１摩擦部材３１及び第２摩擦部材３２に対して軸方向第１側Ｌ１に配置され、第１摩擦部材３１及び第２摩擦部材３２を軸方向第２側Ｌ２へ向けて押圧することで、第１摩擦部材３１と第２摩擦部材３２とを係合させる。【選択図】図１

Description

本発明は、ロックアップ係合装置を備えたトルクコンバータに関する。

特開２０２０－７６４７５号公報には、駆動力源からの動力入力軸（ＩＳ）に駆動連結されるハウジング（３ｃ）の内部に配置されてハウジング（３ｃ）と一体的に回転するように連結されたポンプインペラ（５）と、ポンプインペラ（５）と対向するようにハウジング（３ｃ）の内部に配置されたタービンランナ（６）と、ハウジング（３ｃ）の内部に配置されてポンプインペラ（５）とタービンランナ（６）とを係合するロックアップ係合装置（８）とを備えたトルクコンバータが開示されている（背景技術において括弧内の符号は参照する文献のもの。）ロックアップ係合装置（８）は、ピストン（８２）と、弾性プレート（８３）と、これらに挟まれたクラッチプレート（８０）とを備えている。弾性プレート（８３）はタービンランナ（６）と連結され、クラッチプレート（８０）はハウジング（３ｃ）に連結されている。ピストン（８２）は、タービンランナ（６）と弾性プレート（８３）との間に配置され、タービンランナ（６）とピストン（８２）との間には、ポンプインペラ（５）からタービンランナ（６）にトルクを伝達する流体室（３０）が形成され、ピストン（８２）と弾性プレート（８３）との間には油室（８４）が形成され、タービンランナ（６）とハウジング（３ｃ）との間には第２の油室（８８）が形成されている。

流体室（３０）の圧力が高くなると、ピストン（８２）が弾性プレート（８３）の方向に押圧され、第２の油室（８８）の圧力が高くなると、弾性プレート（８３）がピストン（８２）の方向へ押圧され、クラッチプレート（８０）がピストン（８２）及び弾性プレート（８３）によって挟まれる形で、これらに摩擦係合する。これにより、ロックアップ係合装置（８）は係合状態となる。弾性プレート（８３）は、ロックアップ係合装置（８）の出力部材に相当する。一方、ピストン（８２）と弾性プレート（８３）との間に形成された油室（８４）の圧力が高くなると、ピストン（８２）及び弾性プレート（８３）が互いに離間する方向に押圧され、クラッチプレート（８０）がピストン（８２）及び弾性プレート（８３）から離れる。これにより、ロックアップ係合装置（８）は、解放状態となる。ロックアップ係合装置（８）の状態が変化する際、ピストン（８２）は、タービンランナ（６）を支持しているタービンハブ（６５）におけるピストン支持部（６５ｓ）上を摺動する。

特開２０２０－７６４７５号公報

上記のトルクコンバータでは、ロックアップ係合装置（８）の出力部材に相当する弾性プレート（８３）がピストン（８２）から見てタービンランナ（６）の反対側に位置している。そして、ピストン（８２）は、タービンランナ（６）を支持している部材におけるピストン支持部（６５ｓ）上を、弾性プレート（８３）の側に向かって摺動することによってロックアップ係合装置（８）を係合状態とする。即ち、タービンランナ（６）からピストン（８２）を迂回するように弾性プレート（８２）が延在しており、ロックアップ係合装置（８）の形状が複雑化し、その寸法も大きくなる傾向がある。

そこで、ロックアップ係合装置を小型化し、トルクコンバータを小型化する技術の実現が望まれる。

上記に鑑みたトルクコンバータは、駆動力源に駆動連結されるハウジングと、前記ハウジングの内部に配置され、前記ハウジングと一体的に回転するように連結されたポンプインペラと、前記ポンプインペラと対向するように前記ハウジングの内部に配置されたタービンランナと、前記ハウジングの内部に配置され、前記ポンプインペラと前記タービンランナとを係合するロックアップ係合装置と、を備えたトルクコンバータであって、前記ロックアップ係合装置は、前記ポンプインペラと一体的に回転するように連結された第１摩擦部材と、前記タービンランナと一体的に回転するように連結された第２摩擦部材と、ピストンと、を備え、前記ポンプインペラの回転軸に沿う方向を軸方向とし、前記軸方向における前記ポンプインペラに対して前記タービンランナが配置された側を軸方向第１側とし、その反対側を軸方向第２側として、前記第１摩擦部材と前記第２摩擦部材とは前記軸方向に対向するように配置され、前記ピストンは、前記タービンランナと一体的に回転する支持部材に支持され、前記第１摩擦部材及び前記第２摩擦部材は、前記タービンランナに対して前記軸方向第１側に配置され、前記ピストンは、前記第１摩擦部材及び前記第２摩擦部材に対して前記軸方向第１側に配置され、前記第１摩擦部材及び前記第２摩擦部材を前記軸方向第２側へ向けて押圧することで、前記第１摩擦部材と前記第２摩擦部材とを係合させる。

この構成によれば、タービンランナと第１摩擦部材と第２摩擦部材とピストンとを軸方向に並べて配置できると共に、タービンランナと一体的に回転する支持部材によって第２摩擦部材とピストンとを支持することができる。このため、第１摩擦部材及び第２摩擦部材と、ピストンとをまとめて小さいスペースに配置することができる。従って、トルクコンバータの小型化を図り易い。即ち、本構成によれば、ロックアップ係合装置を小型化し、トルクコンバータを小型することができる。

トルクコンバータのさらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する実施形態についての以下の記載から明確となる。

トルクコンバータの軸方向断面図 トルクコンバータにおける油の流通経路の一部を示す図 トルクコンバータの模式的なスケルトン図

以下、トルクコンバータの実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態のトルクコンバータは、例えば車両に搭載されて内燃機関や回転電機などの駆動力源からのトルクを伝達する。トルクコンバータ１００の軸方向断面図である図１、トルクコンバータ１００の模式的なスケルトン図である図３に示すように、トルクコンバータ１００は、ハウジング１０と、ポンプインペラ１と、タービンランナ２と、ロックアップ係合装置３とを備えている。ハウジング１０は、図３に示すように駆動力源２０に駆動連結されている。上述したように、駆動力源２０は、例えば内燃機関や回転電機などである。ハウジング１０は、トルクコンバータ１００の入力部材に相当する。

ポンプインペラ１は、ハウジング１０の内部に配置されてハウジング１０と一体的に回転するように連結されている。タービンランナ２は、ポンプインペラ１と対向するようにハウジング１０の内部に配置されている。ロックアップ係合装置３は、ハウジング１０の内部に配置されてポンプインペラ１とタービンランナ２とを係合する。また、タービンランナ２は、後述する軸部材９に連結されており、軸部材９を介して例えば自動変速機（不図視）や車輪（不図示）に駆動連結される。

以下の説明においては、ポンプインペラ１の回転軸心Ｘ（回転軸）に沿う方向を軸方向Ｌとし、軸方向Ｌにおけるポンプインペラ１に対してタービンランナ２が配置された側を軸方向第１側Ｌ１とし、その反対側を軸方向第２側Ｌ２とする。また、回転軸心Ｘに直交する方向を、回転軸心Ｘを基準とした径方向Ｒとし、径方向Ｒにおける外側を径方向外側Ｒ１、内側を径方向内側Ｒ２とする。尚、以下の説明における各部材についての方向は、トルクコンバータ１００が、例えば車両に組み付けられた状態（車両搭載状態）での方向を表す。また、各部材についての寸法、配置方向、配置位置等に関する用語は、誤差（製造上許容され得る程度の誤差）による差異を有する状態を含む概念である。

また、本明細書では、２つの部材の配置に関して、「特定方向視で重複する」とは、その視線方向に平行な仮想直線を当該仮想直線に直交する各方向に移動させた場合に、当該仮想直線が２つの部材の双方に交わる領域が少なくとも一部に存在することを意味する。また、本明細書では、２つの部材の配置に関して、「軸方向Ｌの配置領域が重複する」とは、一方の部材の軸方向Ｌの配置領域内に、他方の部材の軸方向Ｌの配置領域の少なくとも一部が含まれることを意味する。この場合における２つの部材の径方向Ｒの配置領域は互いにずれていても良い。

また、本明細書では、「駆動連結」とは、２つの回転要素が駆動力（トルクと同義）を伝達可能に連結された状態を指し、当該２つの回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いは当該２つの回転要素が１つ又は２つ以上の伝動部材（軸、ギヤなど）を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む。尚、電動部材には、回転及び駆動力を選択的に伝達する係合装置（例えば、摩擦係合装置、噛み合い式係合装置等）が含まれていてもよい。

図１に示すように、ロックアップ係合装置３は、ポンプインペラ１と一体的に回転するように連結された第１摩擦部材３１と、タービンランナ２と一体的に回転するように連結された第２摩擦部材３２と、ピストン３３とを備えている。本実施形態では、ロックアップ係合装置３は、ピストン３３と共に油室８を形成する油室形成部材３４をさらに備えている。図１に示すように、油室８は、ピストン３３に対して軸方向第１側Ｌ１に隣接して形成されている。第１摩擦部材３１及び第２摩擦部材３２は軸方向Ｌに対向するように配置され、摩擦係合装置３０を構成している。また、第１摩擦部材３１及び第２摩擦部材３２は、タービンランナ２に対して軸方向第１側Ｌ１に配置されている。

トルクコンバータ１００は、タービンランナ２を支持し、タービンランナ２と一体的に回転する支持部材４を備えている。この支持部材４は、トルクコンバータ１００の出力部材に相当する。そして、支持部材４は、さらにピストン３３も支持している。ピストン３３は、第１摩擦部材３１及び第２摩擦部材３２に対して軸方向第１側Ｌ１に配置されている。つまり、軸方向第２側Ｌ２から軸方向第１側Ｌ１に向かって、軸方向Ｌに沿ってタービンランナ２、摩擦係合装置３０（第１摩擦部材３１及び第２摩擦部材３２）、ピストン３３の順に配置されている。ピストン３３が、摩擦係合装置３０（第１摩擦部材３１及び第２摩擦部材３２）を軸方向第２側Ｌ２へ向けて押圧することによって、第１摩擦部材３１と第２摩擦部材３２とを係合させることができる。

尚、ピストン３３は、付勢部材３５によって軸方向第１側Ｌ１に向けて付勢されている。上述したように、ピストン３３と油室形成部材３４との間には油室８が形成されている。後述するように、この油室８に油が供給されることによって生じる油圧によってピストン３３が軸方向第２側Ｌ２に移動し、摩擦係合装置３０を押圧して係合させる。これにより、ロックアップ係合装置３を介して、駆動力源２０に連結されたハウジング１０（ポンプインペラ１）と、支持部材４（タービンランナ２）とが直接連結される。つまり、トルクコンバータ１００の入力部材と出力部材とが直接連結され、トルクコンバータ１００は、ロックアップ係合装置３が係合状態、すなわち、ロックアップ係合状態となる。油室８に供給される油が少なく、摩擦係合装置３０を係合状態にするための油圧が十分に生じていない場合には、付勢部材３５によってピストン３３が軸方向第１側Ｌ１に移動しており、入力部材と出力部材との間では、ポンプインペラ１とタービンランナ２により作動油を介してトルクが伝達される。

支持部材４は、タービンランナ２を支持すると共に、タービンランナ２に対して軸方向第１側Ｌ１に突出するように形成された筒状支持部５と、筒状支持部５に対して径方向内側Ｒ２において軸方向Ｌに延在する軸部６とを備えている。また、ハウジング１０は、摩擦係合装置３０（第１摩擦部材３１及び第２摩擦部材３２）の径方向外側Ｒ１を囲むように形成された包囲部１１を備えている。この包囲部１１は、筒状支持部５と径方向Ｒに対向するように配置されている。具体的には、径方向外側Ｒ１を向く筒状支持部５の外周面５ａと、径方向内側Ｒ２を向く包囲部１１の内周面１１ｂとが径方向Ｒに対向している。そして、第２摩擦部材３２は、筒状支持部５に支持されている。具体的には、第２摩擦部材３２は、筒状支持部５の外周面５ａに支持されている。また、第１摩擦部材３１は、包囲部１１の内周面１１ｂに支持されている。

このように、支持部材４に筒状支持部５を設けることで適切に第２摩擦部材３２を支持することができる。また、支持部材４により、タービンランナ２及び第２摩擦部材３２が適切に支持されるので、支持部材４を介して第２摩擦部材３２とタービンランナ２とを、簡単な構成により一体的に回転するように連結することができる。

また、ハウジング１０に包囲部１１が形成されることで、適切に第１摩擦部材３１を支持することができる。また、ハウジング１０により、ポンプインペラ１及び第１摩擦部材３１が適切に支持されるので、ハウジング１０を介してポンプインペラ１と第１摩擦部材３１とを、簡易な構成により一体的に回転するように連結することができる。さらに、第１摩擦部材３１が包囲部１１の内周面１１ｂに支持され、第２摩擦部材３２が筒状支持部５の外周面５ａに支持されているので、適切に摩擦係合装置３０を構成することができる。

上述したように、支持部材４は、筒状支持部５の径方向内側Ｒ２において軸方向Ｌに延在する軸部６を備えている。そして、ピストン３３は、この軸部６の外周面６ａに支持されている。軸部６により、適切にピストン３３を支持することができる。ピストン３３が摩擦係合装置３０を押圧する状態（ロックアップ係合状態）では、第１摩擦部材３１及び第２摩擦部材３２と共に、ピストン３３がタービンランナ２と一体的に回転することが好ましい。軸部６の外周面６ａでピストン３３が支持されることにより、タービンランナ２と一体的に回転する支持部材４により適切にピストン３３を支持することができる。

このように、本実施形態のトルクコンバータ１００は、タービンランナ２と摩擦係合装置３０（第１摩擦部材３１及び第２摩擦部材３２）と、ピストン３３とが軸方向Ｌに並べて配置されている。また、タービンランナ２と一体的に回転する支持部材４によって第２摩擦部材３２とピストン３３とが支持されている。このため、摩擦係合装置３０（第１摩擦部材３１及び第２摩擦部材）とピストン３３とをまとめて小さいスペースに配置することができ、トルクコンバータ１００の小型化を図り易い。また、タービンランナ２からトルク伝達される部材と、ロックアップ係合装置３からトルク伝達される部材とが、共通の支持部材４であり、構造の簡素化を図り易く、トルクコンバータ１００の小型化が図り易い。

図１に示すように、回転軸心Ｘには、支持部材４の径方向内側Ｒ２を貫通するように軸部材９が配置されている。支持部材４の軸部６の内周面６ｂと、軸部材９の外周面９ａとには、互いに係合するスプライン係合部９６が形成されている。即ち、支持部材４は、軸部６において軸部材９とスプライン係合により連結されている。また、軸部６の内周面６ｂと軸部材９の外周面９ａとの間には、これらに挟まれるように、筒状部材７が配置されている。この筒状部材７は、スプライン係合部９６に対して軸方向第１側Ｌ１に隣接して配置されている。本実施形態では、筒状部材７は、軸部材９の軸方向第１側の端部に嵌め込まれている。

また、軸部材９には、回転軸心Ｘ上に軸方向油路９１が形成されている。つまり、筒状の軸部材９の内周面９ｂを内壁として軸方向油路９１が形成されている。筒状部材７には、筒状部材７を径方向Ｒに貫通する径方向油路７１が形成されている。上述したように、油室８は、ピストン３３に対して軸方向第１側Ｌ１に隣接して形成されている。この径方向油路７１を介して軸方向油路９１と油室８とが連通し、ピストン３３を移動させるための油圧を発生させる油が油室８に供給される。

図１に示すように、軸部材９には、径方向Ｒに沿って軸方向油路９１に連通する軸部材径方向油路９２が形成されている。そして、筒状部材７には、径方向Ｒに沿って、軸部材径方向油路９２に連通する径方向油路７１（筒状部材径方向油路）が形成されている。そして、支持部材４には、径方向油路７１及び油室８に連通する軸部第１径方向油路６１が形成されている。即ち、軸方向油路９１と油室８とは、軸部材径方向油路９２、径方向油路７１、軸部第１径方向油路６１を介して連通されている（図２：第３流通経路Ｋ３）。尚、軸部材９と筒状部材７との間におけるシール径は、スプライン係合部９６における径よりも小さい。つまり、軸部材９に筒状部材７が嵌め込まれる前には、スプライン係合部９６における軸部材９の径は、スプライン係合部９６よりも軸方向第１側Ｌ１の軸部材９の径よりも大きく、スプライン係合部９６の加工を行い易い。

筒状部材７を設けたことで、スプライン係合部９６に対して軸方向第１側Ｌ１における軸部６の内周面６ｂの径を大きく、軸部材９の外周面９ａの径を小さくしても、軸部６と軸部材９との間の隙間を筒状部材７によって埋めることができる。従って、スプライン係合部９６の加工を容易にすることができ、製造コストを抑制することができる。また、筒状部材７に径方向油路７１を形成したことで、軸部材９に形成された軸方向油路９１から油室８に適切に油を供給して油圧を発生させることができる。

図２は、油室８への油の流通経路を含む、トルクコンバータ１００における代表的な油の流通経路を例示している。第１流通経路Ｋ１は、トルクコンバータ１００の外部から油が流入する流通経路を示している。第１流通経路Ｋ１から流入した油は、軸部材９の外周面９ａに形成された外周面油路９３、支持部材４の軸部６に径方向Ｒに沿って形成された軸部第２径方向油路６２を通る第２流通経路Ｋ２を通って、支持部材４とピストン３３との間の空間に供給され、摩擦係合装置３０（第１摩擦部材３１及び第２摩擦部材３２）を潤滑する。

また、上述したように、第１流通経路Ｋ１から流入した油は、軸方向油路９１、軸部材径方向油路９２、径方向油路７１、軸部第１径方向油路６１を通る第３流通経路Ｋ３を通って、油室８に供給される。そのほか、図２に示す第４流通経路Ｋ４や第５流通経路Ｋ５を通って、種々の供給対象箇所へ油が供給される。

〔その他の実施形態〕
以下、その他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記においては、支持部材４が軸方向第１側Ｌ１に突出するように形成された筒状支持部５を備え、この筒状支持部５に第２摩擦部材３２が支持されている形態を例示した。しかし、支持部材４は筒状支持部５のように軸方向第１側Ｌ１に突出するように形成された部分を有さずに構成されて第２摩擦部材３２を支持する形態であってもよい。

（２）上記においては、図１に示すように、ハウジング１０が、タービンランナ２の径よりも小径の包囲部１１を備えている形態を例示した。しかし、このような小径の包囲部１１を備えることなく、ハウジング１０が構成されていてもよい。そして、上記においては包囲部１１の内周面１１ｂに第１摩擦部材３１が支持されていたが、ハウジング１０の中にハウジング１０と連結されて配置された摩擦部材支持部に第１摩擦部材３１が支持されていてもよい。

（３）上記においては、支持部材４が軸部６を備えている形態を例示したが、支持部材４は軸部６を備えることなく構成されていてもよい。この場合において、ピストン３３が別の部材に支持されていても良い。

（４）上記においては、軸部材９と支持部材４の軸部６との間に筒状部材７が配置される形態を例示した。しかし、スプライン係合部９６の加工の容易性は損なわれるが、軸部材９と軸部６とがそのような筒状部材７を介することなく配置されていてもよい。

１：ポンプインペラ、２：タービンランナ、３：ロックアップ係合装置、４：支持部材、５：筒状支持部、５ａ：外周面、６：軸部、６ａ：外周面、６ｂ：内周面、７：筒状部材、８：油室、９：軸部材、９ａ：外周面、９ｂ：内周面、１０：ハウジング、１１：包囲部、１１ｂ：内周面、２０：駆動力源、３１：第１摩擦部材、３２：第２摩擦部材、３3：ピストン、３３：ピストン、７１：径方向油路、９１：軸方向油路、９６：スプライン係合部、１００：トルクコンバータ、Ｌ：軸方向、Ｌ１：軸方向第１側、Ｌ２：軸方向第２側、Ｒ：径方向、Ｒ１：径方向外側（径方向の外側）、Ｒ２：径方向内側（径方向の内側）、Ｘ：回転軸心（ポンプインペラの回転軸）

Claims (5)

1. 駆動力源に駆動連結されるハウジングと、
   前記ハウジングの内部に配置され、前記ハウジングと一体的に回転するように連結されたポンプインペラと、
   前記ポンプインペラと対向するように前記ハウジングの内部に配置されたタービンランナと、
   前記ハウジングの内部に配置され、前記ポンプインペラと前記タービンランナとを係合するロックアップ係合装置と、を備えたトルクコンバータであって、
   前記ロックアップ係合装置は、前記ポンプインペラと一体的に回転するように連結された第１摩擦部材と、前記タービンランナと一体的に回転するように連結された第２摩擦部材と、ピストンと、を備え、
   前記ポンプインペラの回転軸に沿う方向を軸方向とし、前記軸方向における前記ポンプインペラに対して前記タービンランナが配置された側を軸方向第１側とし、その反対側を軸方向第２側として、
   前記第１摩擦部材と前記第２摩擦部材とは前記軸方向に対向するように配置され、
   前記ピストンは、前記タービンランナと一体的に回転する支持部材に支持され、
   前記第１摩擦部材及び前記第２摩擦部材は、前記タービンランナに対して前記軸方向第１側に配置され、
   前記ピストンは、前記第１摩擦部材及び前記第２摩擦部材に対して前記軸方向第１側に配置され、前記第１摩擦部材及び前記第２摩擦部材を前記軸方向第２側へ向けて押圧することで、前記第１摩擦部材と前記第２摩擦部材とを係合させる、トルクコンバータ。
2. 前記支持部材は、前記タービンランナを支持すると共に、前記タービンランナに対して前記軸方向第１側に突出するように形成された筒状支持部を備え、
   前記第２摩擦部材は、前記筒状支持部に支持されている、請求項１に記載のトルクコンバータ。
3. 前記ハウジングは、前記第１摩擦部材及び前記第２摩擦部材の径方向の外側を囲むように形成された包囲部を備え、
   前記包囲部は、前記筒状支持部と前記径方向に対向するように配置され、
   前記第１摩擦部材は、前記包囲部の内周面に支持され、
   前記第２摩擦部材は、前記筒状支持部の外周面に支持されている、請求項２に記載のトルクコンバータ。
4. 前記支持部材は、前記筒状支持部に対して径方向の内側において前記軸方向に延在する軸部を備え、
   前記ピストンは、前記軸部の外周面に支持されている、請求項２又は３に記載のトルクコンバータ。
5. 前記支持部材の前記径方向の内側を貫通するように軸部材が配置され、
   前記支持部材の前記軸部の内周面と、前記軸部材の外周面とに、互いに係合するスプライン係合部が形成され、
   前記スプライン係合部に対して前記軸方向第１側に隣接し、前記軸部の内周面と前記軸部材の外周面との間に挟まれるように、筒状部材が配置され、
   前記ピストンに対して前記軸方向第１側に隣接して油室が形成され、
   前記筒状部材を前記径方向に貫通する径方向油路が形成され、
   前記径方向油路を介して、前記軸部材に形成された軸方向油路と前記油室とが連通している、請求項４に記載のトルクコンバータ。

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