JP2836343B2 - ロックアップクラッチ付き流体伝動装置 - Google Patents

ロックアップクラッチ付き流体伝動装置

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JP2836343B2
JP2836343B2 JP4040295A JP4029592A JP2836343B2 JP 2836343 B2 JP2836343 B2 JP 2836343B2 JP 4040295 A JP4040295 A JP 4040295A JP 4029592 A JP4029592 A JP 4029592A JP 2836343 B2 JP2836343 B2 JP 2836343B2
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  • Control Of Fluid Gearings (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は車両用自動変速機にお
けるトルクコンバータなどのロックアップクラッチ付き
の流体伝動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】トルクコンバータなどの流体伝動装置で
は、駆動側の部材であるポンプインペラと従動側の部材
であるタービンランナとの回転数差を避けることができ
ないから、動力の伝達効率が、摩擦板を使用したクラッ
チ手段より劣ることになる。このような欠点を解消する
ため、従来、ポンプインペラと一体の部材とタービンラ
ンナと一体の部材とを直接連結するロックアップクラッ
チをトルクコンバータに内蔵するようになってきてい
る。
【0003】ロックアップクラッチは、流体を介さずに
トルクを伝達するものであるから、トルク変動に起因す
る振動やこもり音などをも伝達して車両の乗心地を損な
うおそれがあり、そのため従来一般には、ロックアップ
クラッチと併せてダンパー機構を設けている。このダン
パー機構は、基本的には弾性体によって振動を吸収する
ものであるが、最近では質量の大きいダンパーマス(質
量体)を併用することも行われるようになってきてい
る。本出願人は、その一例を例えば特願平3−3098
35号によって既に提案した。その基本的な構成を説明
すると、駆動部材と従動部材とを、円周方向もしくは接
線方向に向けて配置したコイルスプリングを介して連結
してなるダンパー機構のうち、駆動部材をポンプインペ
ラと一体のフロントカバーに一体回転するよう連結し、
かつ従動部材を外周部分のボリュームの大きい慣性質量
体として形成し、タービンランナに一体的に連結したロ
ックアップクラッチをその慣性質量体である従動部材に
選択的に連結するよう構成されている。
【0004】周知のようにトルクコンバータはそのフロ
ントカバーにエンジンのクランク軸を連結するので、上
記のトルクコンバータにあっては、ダンパー機構の従動
部材である慣性質量体がエンジンに対するフライホイー
ルとして機能し、エンジンのトルク変動や回転数変動を
抑制して例えば低回転数時の所謂ガラ音を低減するなど
の効果を得ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したトルクコンバ
ータでは、エンジンに直接連結されるフロントカバーと
慣性質量体である従動部材との間にコイルスプリングが
介在しているため、エンジンの各気筒で順に爆発が生じ
ることによるトルク変動を抑制するようその慣性質量体
が必ずしも充分には機能しない問題があった。すなわち
エンジンのトルク変動もしくは回転変動に伴うエネルギ
は、コイルスプリングの弾性変形および慣性質量体の回
転数の増減として吸収される。それらのうち慣性質量体
の回転数を変化させるトルクTは、 T=I・dω/dt(I:慣性モーメント、ω:角速
度) となるから、慣性質量体はエンジンのトルクもしくは回
転数変動の抑制に直接作用する。しかしながらダンパー
スプリング(コイルスプリング)の持つ弾性エネルギE
は、 E=k・x2 /2(k:バネ定数、x:変位) となるから、ダンパースプリングは弾性変形することに
より初めてエンジンのトルク変動もしくは回転数変動を
抑制するように機能し、エンジンのトルク変動や回転数
変動に直接的には作用しない。従来のトルクコンバータ
ではこのようにダンパースプリング(コイルスプリン
グ)がフロントカバーと慣性質量体との間に介在してい
るから、エンジンのトルク(もしくは回転数)変動をわ
ずかながら許容し、もしくは遅れを伴って抑制すること
になり、したがって従来の慣性質量体を内蔵したトルク
コンバータは、慣性質量体がエンジンに対するフライホ
イールとして必ずしも充分には機能せず、例えば所謂ガ
ラ音等を防止してアイドル回転数を低減することに対す
る効果が少ないものであった。
【0006】この発明は上記の事情に鑑み、ダンパー機
構での慣性質量体をエンジンに対するフライホイールと
してより効果的に機能させることのできるロックアップ
クラッチ付きの流体伝動装置を提供することを目的とす
るものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、入力トルクを伝達する駆動部材と慣
性質量体とを弾性部材を介して回転方向に連結したダン
パー機構と、ポンプインペラから流体を介してトルクを
伝達されるタービンランナに一体的に連結されかつ前記
慣性質量体に選択的に係合するロックアップクラッチと
を有するロックアップクラッチ付き流体伝動装置におい
て、前記ロックアップクラッチが慣性質量体から離隔し
ている際に前記駆動部材と慣性質量体とを相対回転が生
じないよう回転方向で一体化させ、かつ前記ロックアッ
プクラッチが慣性質量体に係合している際に駆動部材と
慣性質量体とを前記弾性部材の弾性変形によって相対回
転させるようこれら駆動部材と慣性質量体との一体化を
解除する結合手段が設けられていることを特徴とするも
のである。
【0008】
【作用】この発明の流体伝動装置においても、ポンプイ
ンペラで発生させた流体流によってタービンランナを回
転させることによりトルクが伝達されるが、ロックアッ
プクラッチを従動部材に係合させた所謂ロックアップ・
オンの状態では、トルクは主に、駆動部材から弾性体を
介して従動部材ならびにロックアップクラッチを経てタ
ービンランナに伝達され、したがってその際の入力トル
クの変動は、弾性体および慣性質量体である従動部材に
よって吸収もしくは減衰される。また一方、ロックアッ
プクラッチは、エンジン回転数が低回転数の状態で解放
されるが、その場合に、慣性質量体が結合手段によって
駆動部材に直接トルク伝達するよう一体化されるので、
その際のトルク伝達経路に弾性体が介在することがな
く、その結果、慣性質量体である従動部材が入力トルク
もしくは回転数の変動を抑制するよう直接機能する。
【0009】
【実施例】つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説
明する。図1はこの発明の一実施例を示す断面図であっ
て、ポンプインペラ1のシェル2は突条3を一体に形成
したリング状の中間部材4を介してフロントカバー5に
溶接して一体化され、これらシェル2と中間部材4とフ
ロントカバー5とでトルクコンバータハウジング6が形
成されている。ポンプインペラ1に対向してタービンラ
ンナ7が配置されており、このタービンランナ7はハブ
8にリベット9によって一体的に取付けられている。さ
らにこれらポンプインペラ1とタービンランナ7との内
周側の部分には、一方向クラッチ10のアウターレース
に一体化したステータ11が配置されている。そしてフ
ロントカバー5の内面とタービンランナ7との間にロッ
クアップクラッチ12とダンパー機構13とが設けられ
ている。
【0010】ロックアップクラッチ12はタービンラン
ナ7の背面(図1では左側面)に沿わせた環状の板状部
材であって、その内周部分に軸長の短い円筒状部分14
が形成されており、この円筒状部分14によってハブ8
の外周面に軸線方向へ移動自在に嵌合している。なお、
ハブ8の外周面と円筒状部分14との間は、ハブ8に取
付けたシールリング15によって液密状態にシールされ
ている。また噛み合い歯として作用する複数の突起16
が、円筒状部分14から内周側に向けて形成され、これ
に対してハブ8には突起16の間に入り込んで突起16
と噛み合う突部17が形成されており、ロックアップク
ラッチ12とハブ8とは、これらの突起16および突部
17によって円周方向に対して一体化されている。また
ロックアップクラッチ12のタービンランナ7側とは反
対側の面(図1では左側の面)の外周部に摩擦材18が
貼り付けられている。
【0011】ダンパー機構13は、ロックアップクラッ
チ12とフロントカバー5との間に配置されており、こ
のダンパー機構13は、環状の板状部材である駆動部材
19とこの駆動部材19を挟み込むと同時にダンパース
プリング20を保持する従動部材21とを主体として構
成されている。その従動部材21は更に、慣性質量の比
較的大きい環状の主部材(ダンパーマス)22とその一
方の側面(図1の左側面)に取付けられるカバー部材2
3とから構成されている。図2の(A)および(B)は
その駆動部材19を示す図であって、図2の(B)は図
2の(A)におけるB−B線矢視断面図であり、この駆
動部材19はこれらの図に示すように全体としてほぼ環
状をなす板状の部材であり、ダンパースプリング20を
配置するための窓穴や後述するリベットのための窓穴な
どの多数の窓穴が形成されている。また外周部には、外
周側に突出しかつ軸線方向に屈曲した複数の突起19a
が円周方向に一定の間隔をあけて形成されており、この
駆動部材19は、その突起19aをフロントカバー5の
筒状をなす箇所の内周部に形成した凹部5aに係合させ
ることにより、フロントカバー5と一体となって回転す
るようになっている。なお、突起19aの軸線方向での
先端部が、前記中間部材4における突条3の先端部に当
接することにより、駆動部材19の軸線方向での位置決
めがなされている。
【0012】また図3の(A)は主部材22の正面図で
あり、また図3の(B)は図3の(A)のB−B線矢視
断面図であり、この主部材22もこれらの図に示すよう
にほぼ環状の板状の部材であり、その外周側の部分は慣
性モーメントを大きくするために、厚肉に形成され、さ
らに駆動部材19を向く面のうち外周側の部分と内周側
の部分とに、ダンパースプリング20を収容するための
複数の凹部22aが形成されている。そしてこの主部材
22のうち駆動部材19に対向する面の外周部(図3の
(A)に符号Wで示す幅の部分)には、駆動部材19に
摩擦圧接して相対回転が生じないよう回転方向で一体化
するための結合手段24として、摩擦材の貼着やモリブ
デン溶射もしくはローレット加工等に凹凸面の形成など
の手段を備えている。さらに図4の(A)はカバー部材
23の正面図であり、また図4の(B)はそのB−B線
矢視断面図であり、これらの図に示すようにカバー部材
23は薄い環状の部材であり、その主部材22を向く面
には前記凹部22a対応して凹部23aが形成されてい
る。
【0013】そして前記主部材22はフロントカバー5
の内面内周部に突設した円筒状のボス部に、その内周端
で回転自在に嵌合しており、カバー部材23はこの主部
材22との間に駆動部材19を挟み込み、かつ駆動部材
19の窓穴の内部に配置したダンパースプリグ20を各
々の凹部22a,23aに嵌め込んで保持した状態で主
部材22のフロントカバー5側の面にリベット25によ
って取付けられている。したがって駆動部材19と従動
部材21とが相対的に回転することにより、これらの二
部材19,21でダンパースプリング20をその軸線方
向に挟んでエンジンからのトルクにより圧縮するように
なっている。
【0014】なお、ロックアップクラッチ12はその正
面側と背面側との圧力差(すなわちダンパー機構13側
とタービンランナ7側との圧力差)によって動作するも
のであるから、その圧力差を確保するために以下の構成
を備えている。すなわち前記主部材22のうち前記カバ
ー部材23の内径より小径の位置にフロントカバー5側
に突出した環状突起26が形成されるとともに、その環
状突起26の内径よりわずか小さい外径の円筒部27が
フロントカバー5の内面に形成されており、これらの環
状突起26と円筒部27とが嵌合するとともに、両者の
間が円筒部27に取付けたシールリング28によって液
密状態にシールされている。
【0015】つぎに上記のトルクコンバータの作用につ
いて説明する。図1はロックアップ・オフ状態を示して
おり、図1のAの部分から矢印で示すようにオイルを供
給することによりロックアップクラッチ12と主部材2
2との間の圧力が高くなってロックアップクラッチ12
が主部材22から離隔している。フロントカバー5がド
ライブプレート(図示せず)に連結されたエンジンによ
って回転させられると、フロントカバー5と共にポンプ
インペラー1が回転し、その結果生じたオイルの流れが
タービンランナ7に与えられてタービンランナ7が回転
し、タービンランナ7を取付けてあるハブ8を介して出
力軸(図示せず)にトルクが伝達される。すなわちオイ
ルを介してトルクの伝達が行われる。その場合、ダンパ
ー機構13における主部材22には図1の左向きの圧力
がかかるから、主部材22は駆動部材19側に移動して
駆動部材19に押し付けられる。そしてこの主部材22
には前述した結合手段24が設けられているから、その
摩擦力により主部材22と駆動部材19とが回転方向に
おいて実質的に一体化される。すなわち慣性質量体とし
て作用する主部材22が、ダンパースプリング20を介
さずにフロントカバー5を介してエンジンに連結される
ことになるので、主部材22のエンジンに対するフライ
ホイールとしての機能が高くなり、エンジンのトルク変
動や回転数変動を効果的に抑制できる。
【0016】一方、ロックアップクラッチ12を係合さ
せるためには、図1のBの部分から矢印方向にオイルを
供給することにより、ロックアップクラッチ12の背面
側を高圧にし、かつ正面側を低圧にしてロックアップク
ラッチ12をダンパー機構13側に移動させる。またこ
の状態では図1中、主部材22のC側の圧力が高く、D
側の圧力が低くなるので、主部材22が図中右側に移動
(ロックアップクラッチ12側に移動)する。このよう
なロックアップクラッチ12の移動によって摩擦材18
が主部材22の側面に押し付けられて一体化して両側の
圧力がバランスし、係合状態となる。この状態では、フ
ロントカバー5のトルクの大半はこれと一体となって回
転している前記駆動部材19からダンパースプリング2
0およびこれを保持している従動部材21を介してロッ
クアップクラッチ12に伝達される。すなわち主部材2
2およびこれに係合しているロックアップクラッチ12
は、駆動部材19に対しダンパスプリング20を圧縮し
て相対回転できる状態になる。その場合、摩擦材18を
主部材22に押し付ける力が充分大きくて入力されるト
ルクに対して充分大きい伝達トルク容量となれば、摩擦
材18が滑らずにトルクを伝達する完全ロックアップ状
態になり、これに対して伝達トルク容量が入力トルクに
対して小さければ、摩擦材18が滑りつつトルクを伝達
するハーフロックアップ状態となる。
【0017】なお、上記の実施例では、ロックアップク
ラッチ12とハブ8との間をシールしているシールリン
グ15の直径と主部材22とフロントカバー5との間を
シールしているシールリング28の直径とがほぼ等しい
ように図示してあるが、この発明においては、これらの
シールリング15,28のうち後者のシールリング28
すなわち前記環状突起26と円筒部27との間をシール
しているシールリング28ならびにこれらの環状突起2
6と円筒部27との直径を小さくしてもよい。このよう
な構成であれば、主部材22を駆動部材19に押し付け
るよう作用する油圧の受圧面積を広くすることができ
る。またこのような構成であれば、ロックアップ時には
互いに一体化したロックアップクラッチ12とダンパー
機構13とを図1の右方向に移動させるようフロントカ
バー5側の油圧に基づく押圧力が高くなるが、カバー部
材23の内周部分が駆動部材19の内周部分に接触する
ことにより力のアンバランスが解消される。このような
接触に伴う摩擦力をダンパー特性のヒステリシスとして
有効に作用させることもでき、またその摩擦力を低減す
る必要がある場合には、それらの接触面の少なくとも一
方にクロームメッキなどの摩擦係数の低減処理を施せば
よい。
【0018】図5はこの発明の他の実施例を示すもので
あって、ここに示す例は、主部材22を駆動部材19に
対して押し付ける油圧を高くするよう構成したものであ
る。すなわちロックアップクラッチ12とタービンラン
ナ7との間には、ロックアップクラッチ12をダンパー
機構13側に押圧する皿バネ状の弾性体30が配置され
ており、この弾性体30はロックアップクラッチ12の
円筒状部分14にスナップリング31によって固定され
ている。したがってこの図5に示す構成では、ロックア
ップクラッチ12を主部材22から離隔させて解放状態
とする油圧は、弾性体30の弾性力に抗してロックアッ
プクラッチ12を図5の右方向に移動させる圧力でなけ
ればならないから、ロックアップクラッチ12を解放さ
せている状態で主部材22に作用する圧力が弾性体30
の弾性力に応じて高くなり、その結果、慣性質量体であ
る主部材22の駆動部材19に対する係合力が大きくな
って、両者の間のトルク伝達が確実となる。
【0019】図6はこの発明の更に他の実施例を示すも
のであって、ここに示す例は、フロントカバーがダンパ
ー機構における駆動部材を兼ねるよう構成し、したがっ
てフロントカバーの内面とダンパーマスとの間に両者を
回転方向で実質的に一体化する結合手段を設けたもので
ある。すなわち図6において、ポンプインペラ41のシ
ェル42はフロントカバー43に溶接して一体化され、
これらシェル42とフロントカバー43とでトルクコン
バータハウジング44が形成されている。ポンプインペ
ラ41に対向してタービンランナ45が配置されてお
り、このタービンランナ45はハブ46に取付けられて
いる。さらにこれらポンプインペラ41とタービンラン
ナ45との内周側の部分には、一方向クラッチ47のア
ウターレースに一体化したステータ48が配置されてい
る。そしてフロントカバー43の内面とタービンランナ
45との間にロックアップクラッチ49とダンパー機構
50とが設けられている。
【0020】ロックアップクラッチ49は、クラッチデ
ィスク51とダンパー機構50の一部を兼ねるダンパー
マス52とを備えており、そのクラッチディスク51は
環状の円板であって前記タービンランナ45と共にハブ
46に固定され、またその外周部の一方の面(フロント
カバー43の内面側を向く面)にクラッチライニング5
3が設けられている。またダンパーマス52は、厚肉の
環状体であって、クラッチディスク51とフロントカバ
ー43の内面との間に配置されており、このダンパーマ
ス52は、フロントカバー43の内面のうち比較的中心
寄りの箇所に突設した環状の突起54に嵌合している。
そしてこの環状突起54の外周面側に介在させたブッツ
ュ55によってダンパーマス52が回転自在にかつ軸線
方向へ移動可能に支持されておりまた環状突起54の内
周面に接する部分に設けたシールリング56によってダ
ンパーマス52と環状突起54との間の液密性が保持さ
れている。したがってダンパーマス52とフロントカバ
ー43の内面との間、より正確には環状突起54より外
周側でかつダンパーマス52とフロントカバー43の内
面との間には、クラッチディスク51がダンパーマス5
2に接触した状態でこれらクラッチディスク51とダン
パーマス52との間に対して液密状態に遮蔽されかつク
ラッチディスク51とタービンランナ45との間に対し
て連通される油圧室57が形成されている。
【0021】さらにフロントカバー43の内面のうち前
記環状突起54より外周側で互いに半径位置の異なる三
箇所に、それぞれ円周方向に一定の間隔をあけて配列し
た複数の突起58,59,60が形成されており、それ
ぞれの突起58,59,60の間にはダンパースプリン
グ61,62,63が配置されている。また前記ダンパ
ーマス52にはこれらのダンパースプリング61,6
2,63を収容する開口部が形成され、それぞれの開口
部の円周方向での両端部がダンパースプリング61,6
2,63の端部に接触している。したがってダンパーマ
ス52がフロントカバー43に対して相対回転すること
により、突起58,59,60とダンパーマス52の開
口部の一方の端部との間にダンパースプリング61,6
2,63をその軸線方向に挟み込んで圧縮するようにな
っている。
【0022】そして上記のトルクコンバータでは、フロ
ントカバー43のダンパーマス52に対向する内面に結
合手段として摩擦材64が取り付けられており、ロック
アップクラッチ51を解放するよう作用する油圧によっ
てダンパーマス52がフロントカバー43側に押圧され
た場合にその摩擦材64によってフロントカバー43と
ダンパーマス52とを回転方向に実質的に一体化するよ
うになっている。また上記のトルクコンバータでは、図
6に矢印で示す方向およびこれとは反対の方向に選択的
に油圧を供給する油路が形成されている。
【0023】さらに図7はこの発明の他の実施例を示す
図であって、ここに示す例は上記の図6に示すトルクコ
ンバータを改良したものである。すなわち図7において
クラッチディスク51は、ハブ46に取付けた固定部5
1aとその外周側に嵌合させた可動部51bとの二分割
構造であって、固定部51aの外周部には円筒部51c
が形成され、その円筒部51cの外周面に可動部51b
がシールリング51dでシールした状態で嵌合してい
る。そしてこの円筒部51cと可動部51bとはそれぞ
れに形成した凹凸部51eによって噛み合っており、し
たがって可動部51bは軸線方向に移動でき、かつ円周
方向には固定部51aと一体化されている。そして可動
部51bの表裏両面にクラッチライニング65,66が
設けられている。
【0024】これに対してダンパーマス67はフロント
カバー43の内面の中心寄りの箇所とそれより外周側の
箇所とに突設した環状突起68,69とに嵌合してお
り、中心寄りの環状突起68の外周側に介在させたブッ
シュ70によって半径方向の位置が決められ、ダンパー
マス67はフロントカバー43の内面からわずか離れて
いる。また外周寄りの環状突起69に摺接する部分には
シールリング71が配置され、この摺接面での液密性が
保持されている。したがって環状突起69より外周側の
部分には、前述した実施例における油圧室57と同様な
油圧室72が形成されている。なお、この外周寄りの環
状突起69の内周面の半径と前記円筒部51cの外周面
の半径とはほぼ等しく設定されている。
【0025】さらにダンパーマス67の外周部には、前
記可動部51bを越えてタービンランナ45側に延びた
円筒部73が形成されており、その内周面には前記可動
部51bのリヤ側の面に対向する可動ブロック74が軸
線方向に移動し得るようスプライン嵌合しており、また
スナップリング75で抜け止めされている。そしてダン
パーマス67のフロントカバー43を向く面のうち外周
部に結合手段としてトルク伝達のための摩擦材76が取
り付けられている。他の構成は図6に示す実施例と同様
なので、図7に図6と同一の符号を付してその説明を省
略する。
【0026】上述した図6および図7に示すいずれのト
ルクコンバータにおいても、ロックアップクラッチ51
を解放するべく油圧を供給すると、ダンパーマス52,
67がフロントカバー43側に移動し、摩擦材64,7
6を介してフロントカバー43にトルク伝達可能に連結
されるので、ダンパーマス52,67をフライホイール
としてほぼ完全に作用させることができる。
【0027】なお、上記いずれの実施例もトルクコンバ
ータを例に採って説明したが、この発明は、トルクコン
バータに限らず、広く一般のロックアップクラッチ付き
の流体伝動装置に適用することができる。
【0028】
【発明の効果】以上の説明から明らかなようにこの発明
の流体伝動装置では、ダンパー機構における慣性質量体
を、ロックアップクラッチを解放している状態では、相
対回転が生じないよう駆動部材に回転方向で一体化する
成したから、その慣性質量体が入力側の駆動装置に対
するフライホイールとしてほぼ完全に作用し、したがっ
て車両の自動変速機に用いれば、エンジンのトルク変動
もしくは回転変動による振動を効果的に低減することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す断面図である。
【図2】その駆動部材を示す正面図および断面図であ
る。
【図3】その主部材を示す正面図および断面図である。
【図4】そのカバー部材を示す正面図および断面図であ
る。
【図5】この発明の他の実施例を示す断面部分図であ
る。
【図6】この発明の更に他の実施例を示す断面部分図で
ある。
【図7】この発明の第4の実施例を示す断面部分図であ
る。
【符号の説明】
1 ホンプインペラ 5 フロントカバー 7 タービンランナ 12 ロックアップクラッチ 19 駆動部材 20 ダンパースプリング 22 主部材 24 結合手段

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力トルクを伝達する駆動部材と慣性質
    量体とを弾性部材を介して回転方向に連結したダンパー
    機構と、ポンプインペラから流体を介してトルクを伝達
    されるタービンランナに一体的に連結されかつ前記慣性
    質量体に選択的に係合するロックアップクラッチとを有
    するロックアップクラッチ付き流体伝動装置において、 前記ロックアップクラッチが慣性質量体から離隔してい
    る際に前記駆動部材と慣性質量体とを相対回転が生じな
    いよう回転方向で一体化させ、かつ前記ロックアップク
    ラッチが慣性質量体に係合している際に駆動部材と慣性
    質量体とを前記弾性部材の弾性変形によって相対回転さ
    せるようこれら駆動部材と慣性質量体との一体化を解除
    る結合手段が設けられていることを特徴とするロック
    アップクラッチ付き流体伝動装置。
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