JP3664629B2 - 流体式トルク伝達装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体式トルク伝達装置、特に、装置本体の外部にダンパー機構が設けられた流体式トルク伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トルクコンバータは、３種の羽根車（インペラー，タービン，ステータ）を内部に有し、内部の流体によって動力を伝達する装置である。トルクコンバータの流体室内には、トルクを機械的に出力側部材に伝達するためのロックアップ装置が設けられている。ロックアップ装置は、主に、軸方向に移動可能なピストンと、ピストンと出力部材との間に設けられたダンパー機構を有している。ロックアップ連結中にエンジン側から伝達されるトルク変動は、ダンパー機構によって吸収・減衰される。
【０００３】
また、トルクコンバータの流体室の外部にダンパー機構を設けた構造も知られている。この外部に設けられたダンパー機構は、クランクシャフトの先端とトルクコンバータのフロントカバーとの間に配置され、通常のクラッチディスク組立体のダンパー機構と同様の構造を有している。例えば、ダンパー機構は、第１円板状部材と、第１円板状部材の軸方向両側に配置された１対の第２円板状部材と、第１円板状部材の窓孔内に配置されさらに１対の第２円板状部材の支持部によって支持された弾性部材とから構成されている。このようなダンパー機構は、例えば内周端がクランクシャフトにボルト等によって固定され、外周端がボルト等によってトルクコンバータのフロントカバーに固定される。すなわち、トルクコンバータをクランクシャフトに組み付ける際に、必ずボルト等との締結部材を使用することになる。
【０００４】
本発明の目的は、流体式トルク伝達装置の組み付け性を向上させることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の流体式トルク伝達装置は、エンジンのクランクシャフトからトランスミッションにトルクを伝達するための装置である。流体式トルク伝達装置は、流体室を内部に有する装置本体と、装置本体を直接クランクシャフトに回転方向に弾性的に連結するためのダンパー機構とを備えている。装置本体は、対向して配置されたインペラー及びタービンと、エンジン側に配置されるとともに円板状部と円板状部の外周縁から軸方向トランスミッション側に延びインペラーに固定された筒状部とを外周側に有するフロントカバーとを含んでいる。そして、ダンパー機構は、クランクシャフトに固定されたドライブ部材と、フロントカバーの内周側部分に軸方向トランスミッション側に突出するように形成された保持部と、保持部に収容されドライブ部材とフロントカバーとを円周方向に弾性的に連結する弾性部材とを有している。
【０００６】
この流体式トルク伝達装置では、装置本体が直接ダンパー機構を介してクランクシャフトに連結されているため、全体の構造が簡単になっている。また、この装置では、弾性部材が予めフロントカバーの保持部によって保持されて、脱落不能となっている。
【０００７】
請求項２に記載の流体式トルク伝達装置では、請求項１において、ダンパー機構の弾性部材は、ドライブ部材に対して軸方向に着脱可能に係合している。
【０００８】
この流体式トルク伝達装置では、装置本体をクランクシャフトに対して軸方向に接近させることで組み付けることが可能である。すなわち、ダンパー機構において軸方向への離脱が可能であるため、流体式トルク伝達装置の組み付け性が向上している。
【０００９】
請求項３に記載の流体式トルク伝達装置は、請求項１又は２において、クランクシャフトに固定された質量体をさらに備えている。
【００１０】
この流体式トルク伝達装置では、質量体はクランクシャフトに直接固定されており、流体式トルク伝達装置やダンパー機構に係合していない。このため構造が簡単になる。
【００１１】
請求項４に記載の流体式トルク伝達装置では、請求項３において、質量体は、内周端がクランクシャフトに固定された円板状部材と、円板状部材の外周端に固定された環状部材とを有している。
【００１２】
この流体式トルク伝達装置では、環状部材が円板状部材の外周端に固定されているため、十分なイナーシャを保持しつつ流体式トルク伝達装置全体の軸方向寸法を短くしている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態としてのトルクコンバータ１の縦断面概略図を示している。図１におけるＯ−Ｏはトルクコンバータ１の回転軸である。トルクコンバータ１は、エンジンのクランクシャフト２からトランスミッションのメインドライブシャフト３にトルクを伝達するための装置である。
【００１４】
トルクコンバータ１は、主に、流体室を構成するトルクコンバータ本体５（装置本体）と、トルクコンバータ本体５をクランクシャフト２に直接連結するためのダンパー機構６とから構成されている。
【００１５】
また、クランクシャフト２には質量体７が設けられている。質量体７はクランクシャフト２の先端に固定され、クランクシャフト２側に大きな慣性モーメントを確保するための部材である。質量体７は円板状部材１１と環状部材１２とから構成されている。円板状部材１１は内周端が複数のボルト１５によってクランクシャフト２の先端に固定されている。ボルト１５は軸方向トランスミッション側から取り付けられている。円板状部材１１の内周面は、クランクシャフト２の先端に形成された環状突出部２ａの外周面によって支持されている。環状部材１２は円板状部材１１の外周端軸方向トランスミッション側に複数のボルト１４によって固定されている。環状部材１２は軸方向厚みの大きいイナーシャ部材である。さらに、円板状部材１１の外周縁にはエンジン始動用リングギヤ１３が固定されている。なお、質量体は一体の部材から構成されていてもよい。
【００１６】
ダンパー機構６は、トルクコンバータ本体５をクランクシャフト２に対して直接回転方向に弾性的に連結するための機構である。ダンパー機構６は、ドライブ部材１９と、後述のフロントカバー１８（プレート）の内周側部分と、複数の弾性部材２０とから構成されている。ドライブ部材１９は、環状のプレート部材であり、前述の複数のボルト１５によってクランクシャフト２の先端に固定されている。ドライブ部材１９は、円板状部材１１の内周端の軸方向トランスミッション側に当接する環状部分１９ａと、その外周縁から軸方向トランスミッション側に延びる複数の当接部１９ｂとを有している。
【００１７】
フロントカバー１８の内周側部分には、回転方向に延びる複数のばね保持部２５が形成されている。ばね保持部２５は他の部分に比べて軸方向トランスミッション側に突出するように絞り加工で形成された突出部分であり、軸方向エンジン側に凹んでいる。各ばね保持部２５の円周方向間には、ばね保持部２５に比べて半径方向長さが短い凹部２６が形成されている。
【００１８】
各弾性部材２０は、円周方向に長く延びるコイルスプリングであり、各ばね保持部２５内に収容されている。弾性部材２０の円周方向両端にはスプリングシート２８が配置されている。スプリングシート２８は各弾性部材２０の円周方向両端を支持すると共に、凹部２６の半径方向両側すなわちばね支持部２５の両端面に当接している。スプリングシート２８は、弾性部材２０を支持する支持部と、その支持部から弾性部材２０のコイル内に延びる突出部とを有している。ここで、前述のドライブ部材１９の当接部１９ｂは凹部２６内に延びて、その円周方向両端がスプリングシート２８の支持部背面に当接又は近接している。このようにして、ドライブ部材１９のトルクは弾性部材２０を介してフロントカバー１８に伝達されるようになっている。さらに、ばね保持部２５の外周側部分には、弧状又は環状の保持プレート２１が複数のリベット２２によって固定されている。保持プレート２１は弾性部材２０の半径方向外側においてその軸方向エンジン側を支持するようになっている。これにより、弾性部材２０の半径方向外側においてその軸方向エンジン側を支持するようになっている。これにより、弾性部材２０はフロントカバー１８に保持され、軸方向に脱落しないようになっている。また、ドライブ部材１９の当接部１９ｂはこの保持された弾性部材２０に対して軸方向からの移動のみによって係合又は係合解除することができる。なお、弾性部材の種類はコイルスプリングに限定されず、板状部材を折り曲げて複数のばね要素を形成した曲がり板ばねであってもよい。
【００１９】
以上に述べたように、フロントカバー１８は、内周側部分によってダンパー機構６の出力側部材を構成している。このように１つの部材に複数の機能を持たせることで全体の部品点数が少なくなっている。
【００２０】
トルクコンバータ本体５では、フロントカバー１８とインペラー３５のインペラーシェル４１とによって作動油が充填された環状の流体室が形成されている。フロントカバー１８はエンジン側に配置された円板状のプレート部材である。フロントカバー１８の内周部には前述のばね支持部２５が形成されている。また、フロントカバー１８の最内周部分は、筒状部５７とその先端から内周側に延びるフランジ部５８とからなる。筒状部５７の外周面は突出部２ａの外周面によって支持されており、フランジ部５８の軸方向エンジン側面はクランクシャフト２の軸方向端面２ｂに当接している。このようにして、フロントカバー１８のクランクシャフト２に対する半径方向及び軸方向位置が定められている。また、筒状部５７とメインドライブシャフト３の先端との間には軸受５９が配置されている。すなわち、メインドライブシャフト３の先端は軸受５９を介してクランクシャフト２の先端によって半径方向に支持されている。この軸受５９は軸方向両側がシールされている。フロントカバー１８の外周側は、平坦な円板状部３１と、円板状部３１の外周縁から軸方向トランスミッション側に延びる筒状部３２とから構成されている。筒状部３２の先端にはインペラーシェル４１の外周縁が溶接等によって固定されている。
【００２１】
インペラーシェル４１の流体室内側には複数のブレード４２が設けられている。さらに、インペラーシェル４１の内周縁にはインペラーハブ４３が固定されている。インペラーハブ４３は後述のステータ３７に対向する円板状部４３ａと、円板状部４３ａの内周縁から軸方向トランスミッション側に延びる筒状部４３ｂとを有している。このようにインペラー３５は主にインペラーシェル４１，ブレート４２及びインペラーハブ４３から構成されている。
【００２２】
流体室内においてインペラー３５と軸方向に対向する位置にはタービン３６が配置されている。タービン３６は、タービンシェル４４と、それに固定された複数のブレード４５とから構成されている。タービンシェル４４の内周縁は、複数のリベット４０によってタービンハブ４６に固定されている。タービンハブ４６はメインドライブシャフト３にスプライン係合している。
【００２３】
ステータ３７は、インペラー３５の内周部とタービン３６の内周部との間に配置されており、主に、キャリア４７とその外周面に設けられた複数のブレード４８とから構成されている。ステータ３７は、タービン３６からインペラー３５へと流れる作動油を整流するための機構である。ステータ３７は、ワンウエイクラッチ４９を介して固定シャフト５０に支持されている。固定シャフト５０は、インペラーハブ４３の筒状部４３ｂの内周側に配置された筒状の部材であり、トランスミッションのフロントカバー（図示せず）に固定されている。以上に述べたインペラー３５，タービン３６及びステータ３７によって、流体が作動することでトルクが伝達されるトーラス形状の流体作動室が形成されている。
【００２４】
ステータ３７のキャリア４７やワンウエイクラッチ４９は、インペラーハブ４３とタービンハブ４６との軸方向間に支持されて配置されると共に、両部材との間に半径方向に貫通する流体通路をそれぞれ確保している。ステータ３７とインペラーハブ４３との間の隙間５１は、インペラーハブ４３と固定シャフト５０との間の第１油路５２に連通している。ステータ３７とタービンハブ４６との間の隙間５３は、固定シャフト５０とメインドライブシャフト３との間に形成された第２油路５４に連通している。第１油路５２及び第２油路５４は、オイルポンプ、コントロールバルブや各種油路からなる図示しない油圧作動機構に連通している。
【００２５】
タービンハブ４６とフロントカバー１８の内周部（ばね支持部２５よりさらに内周側の部分）との軸方向間にはワッシャー５５が配置されている。ワッシャー５５は半径方向に貫通する複数の溝を有しており、これによりワッシャー５５の半径方向両側で作動油が移動可能となっている。このワッシャー５５によって確保された半径方向の隙間は、メインドライブシャフト３内に形成された第３油路５６に連通している。
【００２６】
ロックアップクラッチ３８は主にピストン６０から構成されている。ピストン６０はフロントカバー１８とタービン３６との間に配置された円板状かつ環状のプレート部材である。ピストン６０の外径は概ねトーラスの外径に等しいが、内径はダンパー機構６の外径より大きい。ピストン６０の外周側でかつ軸方向エンジン側には湿式摩擦フェーシングが貼られている。摩擦フェーシングはフロントカバー１８の平坦な摩擦面に対向している。ピストン６０の内周面は、タービンシェル４４に固定された環状部材６１の外周面によって支持されている。これにより、ピストン６０の半径方向位置が定められている。また、ピストン６０の外周縁には、軸方向トランスミッション側に延びる複数の係合爪６６が形成されている。タービンシェル４４の外周側部分には、ドリブンプレート６２が設けられている。ドリブンプレート６２は環状のプレート部材であり、タービンシェル４４に固定された環状部６２ａと、環状部６２ａから半径方向に延び係合爪６６に係合する係合爪６２ｂを有している。この係合により、ピストン６０はタービン３６に対して一体回転するが軸方向には移動可能となっている。
【００２７】
次にトルクコンバータ１の動作について説明する。クランクシャフト２からのトルクは、ダンパー機構６を介してトルクコンバータ本体５に伝達される。トルクコンバータ本体５では、インペラー３５が回転すると、流体を介してタービン３６が回転させられ、そのトルクはタービンハブ４６からメインドライブシャフト３に出力される。エンジン始動時及び低速走行時には、第３油路５６からワッシャー５５の溝を介してタービンシェル４４とフロントカバー１８との間の空間に作動油が供給される。この作動油は外周側に流れ、ピストン６０とフロントカバー１８との間を通り、さらにインペラー３５出口とタービン３６入口との間の隙間から流体作動室内に流れる。流体作動室内の作動油は、例えば、隙間５３から第２油路５４に流れ出す。このような作動油の流れによって、ピストン６０は軸方向トランスミッション側に移動し、摩擦フェーシングはフロントカバー１８から離れている。
【００２８】
車速が例えば１０ｋｍ／ｈを越えると、第３油路５６からピストン６０とフロントカバー１８との間の空間の作動油をドレンする。すると、流体室内の圧によってピストン６０が軸方向エンジン側に移動し、摩擦フェーシングがフロントカバー１８に押し付けられる。この結果、フロントカバー１８のトルクは直接機械的にタービン３６に伝達される。このとき、例えば、作動油は第１油路５２から隙間５１を通って流体作動室内に流れ込み、隙間５３から第２油路５４に流れ出す。
【００２９】
以上のロックアップ動作において、ピストン６０にはダンパー機構が設けられていないため、ピストンの重量が軽くなり、ピストン応答性が向上している。
【００３０】
また、ロックアップ連結中においてエンジン側から伝達されるトルク変動は、ダンパー機構６の弾性部材２０によって吸収・減衰される。このとき、図３の機械回路図から明らかなように、ダンパー機構６の弾性部材２０を中心とする振動系において、質量体７が入力側のマスとして機能し、トルクコンバータ本体５全体が出力側のマスとして機能する。このようにトルクコンバータ本体５を出力側のイナーシャとして使用することができ、出力側のイナーシャが入力側に比べて十分に大きくなっている。この結果、いわゆる振動減衰のための分割型フライホイールと同様の効果が得られる。
【００３１】
次に、トルクコンバータ１の組み付け動作について説明する。図３に示すように、エンジン側の構成としては、ボルト１５によってクランクシャフト２の先端に質量体７とドライブ部材１９とが予め固定されている。また、フロントカバー１８には弾性部材２０が予め取り付けられている。このことは、組み付け動作前に、ダンパー機構６を主に構成する弾性部材２０が予めトルクコンバータ本体５の一部即ちフロントカバー１８に装着されていることを意味する。このため、組み付け前のトルクコンバータ本体５及び弾性部材２０の運搬や保管が便利になっている。
【００３２】
この状態から例えばエンジン及びクランクシャフト２を軸方向トランスミッション側に移動させていく。すると、ドライブ部材１９の当接部１９ｂは軸方向トランスミッション側各弾性部材２０の円周方向間にてより具体的にはスプリングシート２８の間に挿入される。クランクシャフト２の軸方向端面２ｂがフロントカバー１８のフランジ部５８に当接すると、両者の軸方向相対移動が停止する。以上に述べたように、トルクコンバータ本体５をクランクシャフト２に組み付ける際の動作は、両側の部材を軸方向に相対移動させるだけで完了し、ボルトやリベットの締結部材等を必要としない。このようにトルクコンバータ１の組み付け時の作業が簡単になり、組み付け作業が短時間で行える。
【００３３】
組み付け前にダンパー機構はクランクシャフト側に取り付けられていてもよい。
【００３４】
ダンパー機構の形態は前記実施形態に限定されない。ダンパー機構はばねと摩擦発生機構との組み合わせであってもよいし、ばねと粘性抵抗発生機構との組み合わせであってもよい。
【００３５】
流体式トルク伝達装置としては、トルクコンバータではなく、フルイド・カップリングであってもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に係る流体式トルク伝達装置では、装置本体が直接ダンパー機構を介してクランクシャフトに連結されているため、全体の構造が簡単になっている。また、流体式トルク伝達装置をクランクシャフトに対して軸方向に接近させることで組み付けることが可能であため、流体式トルク伝達装置の組み付け性が向上している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態としてのトルクコンバータの縦断面概略図。
【図２】 ダンパー機構を説明するための部分平面図。
【図３】 トルクコンバータの機械回路図。
【図４】 トルクコンバータをクランクシャフトに組み付ける際の動作を説明するための縦断面概略図。
【符号の説明】
１ トルクコンバータ
２ クランクシャフト
３ メインドライブシャフト
５ トルクコンバータ本体
６ ダンパー機構
７ 質量体
１８ フロントカバー
１９ ドライブ部材
２０ 弾性部材

Claims (4)

1. エンジンのクランクシャフトからトランスミッションにトルクを伝達するための流体式トルク伝達装置であって、
   対向して配置されたインペラー及びタービンと、エンジン側に配置されるとともに円板状部と前記円板状部の外周縁から軸方向トランスミッション側に延び前記インペラーに固定された筒状部とを外周側に有するフロントカバーとを含み、流体室を内部に有する装置本体と、
   前記装置本体を直接前記クランクシャフトに回転方向に弾性的に連結するためのダンパー機構とを備え、
   前記ダンパー機構は、前記クランクシャフトに固定されたドライブ部材と、前記フロントカバーの内周側部分に軸方向トランスミッション側に突出するように形成された保持部と、前記保持部に収容され前記ドライブ部材と前記フロントカバーとを円周方向に弾性的に連結する弾性部材とを有している、
   流体式トルク伝達装置。
2. 前記ダンパー機構の弾性部材は、前記ドライブ部材に対して軸方向に着脱可能に係合している、請求項１に記載の流体式トルク伝達装置。
3. 前記クランクシャフトに固定された質量体をさらに備えている、請求項１又は２に記載の流体式トルク伝達装置。
4. 前記質量体は、内周端が前記クランクシャフトに固定された円板状部材と、前記円板状部材の外周端に固定された環状部材とを有している、請求項３に記載の流体式トルク伝達装置。

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