JP4021244B2 - トルクコンバータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，車両や産業機械に使用されるトルクコンバータに関し，特に，入力軸に結合されるポンプ羽根車と，このポンプ羽根車に対置されて出力軸が結合されるタービン羽根車と，それらポンプ羽根車及びタービン羽根車の内周部間に配置されるステータ羽根車とを備え，このステータ羽根車のステータハブと，その中心部に配置されるステータ軸との間に介装されるフリーホイールが，ステータハブに結合されるアウタレース，ステータ軸に結合されるインナレース，その両レース間に介装される環状配列のスプラグ群，及びこのスプラグ群を保持する環状配列の保持窓群を有する環状のリテーナより構成され，そのアウタレース及びリテーナの一端を支承する端壁をステータハブに一体に形成する一方，リテーナの他端に対向する押さえ板をアウタレースに設けたトルクコンバータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かゝるトルクコンバータは，例えば特開２０００−１３０５５２号公報に開示されているように，既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かゝるトルクコンバータのフリーホイールでは，一般に，各スプラグの，両レースに対する接触部の軸方向長さが大きい程，負荷容量が増加して耐久性を高めることができるところ，従来のトルクコンバータでは，前記端壁及び押さえ板間の狭小なスペースにスプラグ群を単に収容していたので，両レースの軸方長さを増加させない限り，各スプラグの両レースに対する接触部の軸方向長さを充分に確保することができない。しかしながら，特にアウタレースの軸方向長さの増加には，アウタレースを内周面に結合するステータハブの軸方向長さの増加を必要するため，ステータハブのコンパクト化を損じることになって好ましくない。
【０００４】
本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，ステータハブやアウタレースの軸方向長さを特に増加させずに，前記端壁及び押さえ板間の狭小なスペースでも，各スプラグ及びアウタレースの接触部の軸方向長さを充分に確保しながら，スプラグ群の収容を可能にする前記トルクコンバータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために，本発明は，入力軸に結合されるポンプ羽根車と，このポンプ羽根車に対置されて出力軸が結合されるタービン羽根車と，それらポンプ羽根車及びタービン羽根車の内周部間に配置されるステータ羽根車とを備え，このステータ羽根車のステータハブと，その中心部に配置されるステータ軸との間に介装されるフリーホイールが，ステータハブに結合されるアウタレース，ステータ軸に結合されるインナレース，その両レース間に介装される環状配列のスプラグ群，及びこのスプラグ群を保持する環状配列の保持窓群を有する環状のリテーナより構成され，そのアウタレース及びリテーナの一端を支承する端壁をステータハブに一体に形成する一方，リテーナの他端に対向する押さえ板をアウタレースに設けたトルクコンバータにおいて，前記端壁に，前記リテーナの，保持窓外に延びる一端部を受容する環状凹部を形成したことを第１の特徴とする。
【０００６】
尚，前記入力軸は，後述する本発明の実施例中のエンジンのクランク軸１に対応する。
【０００７】
上記第１の特徴によれば，フリーホイールのリテーナの一端部が，端壁の環状凹部に受容される分だけ，アウタレースの内周面におけるスプラグ群の接触面を軸方向に拡張することが可能となり，端壁及び押さえ板間の狭小なスペースでも軸方向長さが比較的長いスプラグ群を収めることができ，その結果，スプラグ群とアウタレースとの接触面の拡大，それに伴なう面圧の低下を得てフリーホイールの負荷容量を増加させ，その耐久性の向上を図ることができる。したがって，負荷容量の大なるフリーホイールを使用するためにステータハブやアウタレースの軸方向長さを特別に増加させる必要もないからステータハブのコンパクト化，延いてはトルクコンバータのコンパクト化に寄与することができる。
【０００８】
また本発明は，第１の特徴に加えて，前記アウタレースをステータハブの内周面に圧入し，このアウタレースの内周面の仕上げ切削と同時に，前記端壁に前記環状凹部を切削により形成したことを第２の特徴とする。
【０００９】
この第２の特徴によれば，端壁への環状凹部の形成を，圧入後のアウタレースの内周面の仕上げ切削と同時に簡単に行うことができ，その形成によるコストアップは殆どない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の実施例に基づいて以下に説明する。
【００１１】
図１は本発明に係るトルクコンバータの縦断側面図，図２は図１の２部拡大図，図３は図２の３−３線断面図，図４はフリーホイールの一部の加工工程説明図である。
【００１２】
先ず，図１において，トルクコンバータＴは，ポンプ羽根車２と，それと対置されるタービン羽根車３と，それらの内周部間に配置されるステータ羽根車４とを備え，これら羽根車２，３，４間には作動オイルによる動力伝達のための循環回路６が画成される。
【００１３】
ポンプ羽根車２には，タービン羽根車３の外側面を覆うサイドカバー５が溶接により一体的に連設される。サイドカバー５の外周面には，始動用のリングギヤ７が嵌合して溶接されており，このリングギヤ７に，クランク軸１に結合した駆動板８がボルト９で固着される。タービン羽根車３のタービンハブ３ｈとサイドカバー５との間にスラストベアリング２６が介裝される。
【００１４】
トルクコンバータＴの中心部にクランク軸１と同軸上に並ぶ出力軸１０が配置され，この出力軸１０は，タービンハブ３ｈにスプライン嵌合されると共に，サイドカバー５中心部の支持筒５ａに軸受ブッシュ２３を介して回転自在に支承される。出力軸１０は図示しない多段変速機の主軸となる。
【００１５】
出力軸１０の外周には，ステータ羽根車４のステータハブ４ｈをフリーホイール１１を介して支承する中空円筒状のステータ軸１２が配置され，これら出力軸１０及びステータ軸１２間には，それらの相対回転を許容する軸受ブッシュ１３が介裝される。ステータ軸１２の外端部はミッションケース１４に回転不能に支持される。
【００１６】
図２及び図３に明示するように，フリーホイール１１は，ステータハブ４ｈの内周面に圧入により結合されるアウタレース１５と，ステータ軸１２の外周にスプライン結合されるインナレース１６と，これらレース１５，１６間に介裝される環状配列のスプラグ１７，１７…群と，このスプラグ１７，１７…群を保持する環状配列の保持窓１８ｃ，１８ｃ…群を有する環状のリテーナ１８と，スプラグ１７，１７…群を起立方向に付勢するリングばね１９とからなっており，リテーナ１８は，保持窓１８ｃ，１８ｃ…群の軸方向外方で半径方向外方に屈曲するフランジ状の両端部１８ａ，１８ｂを有する。アウタレース１５は，インナレース１６よりも軸方向長さが短くなっている。
【００１７】
ステータ羽根車４は，Ａｌ合金等の軽合金製であり，そのステータハブ４ｈの内周面に圧入されるアウタレース１５は鋼鉄製である。このアウタレース１５の一端面を支承する端壁２７がステータハブ４ｈに一体に形成され，この端壁２７とポンプ羽根車２のポンプハブ２ｈとの間にスラストベアリング２９が介装される。
【００１８】
図４に示すように，アウタレース１５の内周面は，アウタレース１５のステータハブ４ｈへの圧入後に仕上げ切削されるもので，その切削と同時に，アウタレース１５の内周面に連なる環状凹部３０が端壁２７に切削加工される。そして，この環状凹部３０に前記リテーナ１８の一端部１８ａが受容される（図２参照）。
【００１９】
またステータハブ４ｈ内には，アウタレース１５の外端面に当接すると共に，前記リテーナ１８の他端部１８ｂを外側方から押さえるべくアウタレース１５の内周面に嵌合する押さえ板２８が配置され，この押さえ板２８とステータハブ４ｈとの間にスラストベアリング２９′が介装される。このスラストベアリング２９′は，前記スラストベアリング２９と協働してステータハブ４ｈをポンプハブ２ｈ及びタービンハブ３ｈ間の定位置に保持する。両スラストベアリング２９，２９′は，何れも内外一対のスラスト板３１，３２と，両スラスト板３１，３２間に介装される環状配列のニードル３３，３３…群と，このニードル３３，３３…群を保持するリテーナ３４とから構成されており，各内側スラスト板３１はステータハブ４ｈの内周面に回転不能に係止されると共に，押さえ板２８側の内側スラスト板３１は止環３５によりステータハブ４ｈに軸方向にも固定される。
【００２０】
端壁２７及び押さえ板２８の，各対応する内側スラスト板３１に対面する外側面には放射状に延びる複数のオイル溝３６，３７がそれぞれ設けられ，またこれらオイル溝３６，３７を前記リテーナ１８の半径方向内方でアウタレース１５内に連通する通孔３８，３９が端壁２７及び押さえ板２８に穿設される。
【００２１】
また端壁２７及び押さえ板２８の内周端部は，それらの協働により前記インナレース１６の両端部を押さえて，その軸方向移動を阻止するようになっている。
【００２２】
再び図１において，ステータ軸１２の外周には，ポンプ羽根車２に結合した補機駆動軸２０が相対回転可能に配置され，この補機駆動軸２０によって，トルクコンバータＴに作動オイルを供給するオイルポンプ２１が駆動されるようになっている。
【００２３】
タービン羽根車３及びサイドカバー５には，前記循環回路６と外周部で連通するクラッチ室２２画成され，このクラッチ室２２には，タービン羽根車３及びサイドカバー５間を直結し得るロックアップクラッチＬが設けられる。即ち，ロックアップクラッチＬの主体をなすクラッチピストン２５が，クラッチ室２２をタービン羽根車３側の内側室２２ａとサイドカバー５側の外側室２２ｂとに区画するようにクラッチ室２２に配置される。クラッチピストン２５は，その一端面に備えた摩擦ライニング２５ａをサイドカバー５内側壁に圧接させる接続位置と，その内壁から離間する非接続位置との間を軸方向に移動し得るように，タービンハブ３ｈの外周面に摺動可能に支承される。
【００２４】
またクラッチ室２２には，クラッチピストン２５及びタービン羽根車３間を緩衝的に連結する公知のトルクダンパＤが配設される。
【００２５】
出力軸１０の中心部には，横孔２４及びスラストベアリング２６を介してクラッチ室２２の外側室２２ｂに連通する第１油路４０が設けられる。また補機駆動軸２０とステータ軸１２との間には，前記オイル溝３６，３７及び通孔３８，３９を介して循環回路６の内周部に連通する第２油路４１が画成され，これら第１油路４０及び第２油路４１は，ロックアップ制御弁４２により，オイルポンプ２１の吐出側とオイル溜め４３とに交互に接続されるようになっている。
【００２６】
次に，この実施例の作用について説明する。
【００２７】
エンジンのアイドリングないし極低速運転域では，ロックアップ制御弁４２は，図１に示すように，第１油路４０をオイルポンプ２１の吐出側に接続する一方，第２油路４１をオイル溜め４３に接続するように，図示しない電子制御ユニットにより制御される。したがって，エンジンのクランク軸１の出力トルクが駆動板８，サイドカバー５，ポンプ羽根車２へと伝達して，それを回転駆動し，更にオイルポンプ２１をも駆動すると，オイルポンプ２１の吐出作動オイルがロックアップ制御弁４２から第１油路４０，横孔２４及びスラストベアリング２６，クラッチ室２２の外側室２２ｂ，内側室２２ａを順次経て循環回路６に流入し，該回路６を満たした後，オイル溝３６，３７及び通孔３８，３９を経て第２油路４１に移り，ロックアップ制御弁４２からオイル溜め４３に還流する。通孔３８，３９を通過する作動オイルによってフリーホイール１１のスプラグ１７，１７…群が潤滑される。
【００２８】
而して，クラッチ室２２では，上記のような作動オイルの流れにより外側室２２ｂの方が内側室２２ａよりも高圧となり，その圧力差によりクラッチピストン２５がサイドカバー５の内壁から引き離される方向へ押圧されるので，ロックアップクラッチＬは非接続状態となっており，ポンプ羽根車２及びタービン羽根車３の相対回転を許容している。したがって，クランク軸１からポンプ羽根車２が回転駆動されると，循環回路５を満たしている作動オイルが矢印のように循環回路５を循環することにより，ポンプ羽根車３の回転トルクをタービン羽根車４に伝達し，出力軸１０を駆動する。
【００２９】
このとき，ポンプ羽根車２及びタービン羽根車３間でトルクの増幅作用が生じていれば，それに伴う反力がステータ羽根車４に負担され，ステータ羽根車４は，フリーホイール１１のロック作用により，即ちスプラグ１７，１７…群がアウタレース１５及びインナレース１６の相対回転を阻止するように両レース１５，１６間にロックされることにより，ステータ軸１２に連結，固定される。
【００３０】
トルク増幅作用を終えると，ステータ羽根車４は，これが受けるトルク方向の反転により，フリーホイール１１が空転すること，即ちスプラグ１７，１７…群が両レース１５，１６の相対回転を許容することでポンプ羽根車２及びタービン羽根車３と共に同一方向へ回転するようになる。
【００３１】
トルクコンバータＴがこのようなカップリング状態となったところで，電子制御ユニットによりロックアップ制御弁４２を切換える。その結果，オイルポンプ２１の吐出作動オイルは，先刻とは反対に，ロックアップ制御弁４２から第２油路４１を経て循環回路６に流入して，該回路６を満たした後，クラッチ室２２の内側室２２ａに移って，該内側室２２ａをも満たす。一方，クラッチ室２２の外側室２２ｂは，第１油路４０及びロックアップ制御弁４２を介してオイル溜め４３に開放されるので，クラッチ室２２では，内側室２２ａの方が外側室２２ｂよりも高圧となり，クラッチピストン２５は，その圧力差によりサイドカバー５側に押圧され，摩擦ライニング２５ａをサイドカバー５の内側壁に圧接させ，ロックアップクラッチＬは接続状態となる。すると，クランク軸１からポンプ羽根車２に伝達した回転トルクは，サイドカバー５からクラッチピストン２５，トルクダンパＤを介してタービン羽根車３に機械的に伝達することになるから，ポンプ羽根車２及びタービン羽根車４は直結の状態となり，クランク軸１の出力トルクを出力軸１０に効率良く伝達することができ，燃費の低減を図ることができる。
【００３２】
ところで，このようなトルクコンバータＴにおいて，フリーホイール１１のリテーナ１８の一端部１８ａが，ステータハブ４ｈの端壁２７に形成された環状凹部３０に受容されるので，その分，アウタレース１５の内周面において，スプラグ１７，１７…群が接する接触面を軸方向に拡張することが可能となり，したがって端壁２７及び押さえ板２８間の狭小なスペースでも軸方向長さが比較的長いスプラグ１７，１７…群を収めることができるから，スプラグ１７，１７…群とアウタレース１５との接触面の拡大，それに伴なう面圧の低下を得てフリーホイール１１の負荷容量を増加させ，その耐久性の向上を図ることができる。したがって，負荷容量の大なるフリーホイールを使用するためにステータハブ４ｈやアウタレース１５の軸方向長さを特別に増加させる必要もないからステータハブ４ｈのコンパクト化，延いてはトルクコンバータＴのコンパクト化に寄与し得る。
【００３３】
また前記環状凹部３０は，アウタレース１５をステータハブ４ｈの内周面に圧入した後，このアウタレース１５の内周面の仕上げ切削と同時に，端壁２７に切削加工されるので，その環状凹部３０の形成を簡単に行うことができ，その形成によるコストアップは殆どない。
【００３４】
またこの実施例にように，フリーホイール１１のリテーナ１８を単一型とすることは，リテーナ１８の一端を受容する端壁２７の環状凹部３０を溝幅の狭い一条の環状溝とすることが可能にするので，環状凹部３０による端壁２７の強度低下を最小限に留めることができて好ましい。
【００３５】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明の第１の特徴によれば，入力軸に結合されるポンプ羽根車と，このポンプ羽根車に対置されて出力軸が結合されるタービン羽根車と，それらポンプ羽根車及びタービン羽根車の内周部間に配置されるステータ羽根車とを備え，このステータ羽根車のステータハブと，その中心部に配置されるステータ軸との間に介装されるフリーホイールが，ステータハブに結合されるアウタレース，ステータ軸に結合されるインナレース，その両レース間に介装される環状配列のスプラグ群，及びこのスプラグ群を保持する環状配列の保持窓群を有する環状のリテーナより構成され，そのアウタレース及びリテーナの一端を支承する端壁をステータハブに一体に形成する一方，リテーナの他端に対向する押さえ板をアウタレースに設けたトルクコンバータにおいて，前記端壁に，前記リテーナの，保持窓外に延びる一端部を受容する環状凹部を形成したので，フリーホイールのリテーナの一端部が，端壁の環状凹部に受容される分だけ，アウタレースの内周面におけるスプラグ群の接触面を軸方向に拡張することが可能となり，端壁及び押さえ板間の狭小なスペースでも軸方向長さが比較的長いスプラグ群を収めることができ，その結果，スプラグ群とアウタレースとの接触面の拡大，それに伴なう面圧の低下を得てフリーホイールの負荷容量を増加させ，その耐久性の向上を図ることができる。したがって，負荷容量の大なるフリーホイールを使用するためにステータハブやアウタレースの軸方向長さを特別に増加させる必要もないからステータハブのコンパクト化，延いてはトルクコンバータのコンパクト化に寄与することができる。
【００３７】
また本発明の第２の特徴によれば，前記アウタレースをステータハブの内周面に圧入し，このアウタレースの内周面の仕上げ切削と同時に，前記端壁に前記環状凹部を切削により形成したので，端壁への環状凹部の形成を，圧入後のアウタレースの内周面の仕上げ切削と同時に簡単に行うことができ，その形成によるコストアップは殆どない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトルクコンバータの縦断側面図
【図２】図１の２部拡大図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】フリーホイールの一部の加工工程説明図
【符号の説明】
Ｔ・・・・・・トルクコンバータ
１・・・・・・入力軸（エンジンのクランク軸）
２・・・・・・ポンプ羽根車
３・・・・・・タービン羽根車
４・・・・・・ステータ羽根車
１０・・・・・出力軸
１１・・・・・フリーホイール
１２・・・・・ステータ軸
１５・・・・・アウタレース
１６・・・・・インナレース
１７・・・・・スプラグ
１８・・・・・リテーナ
１８ａ・・・・リテーナの一端部
１８ｂ・・・・リテーナの他端部
１８ｃ・・・・保持窓
２７・・・・・アウタレースの端壁
２８・・・・・押さえ板
３０・・・・・環状凹部

Claims (2)

1. 入力軸（１）に結合されるポンプ羽根車（２）と，このポンプ羽根車（２）に対置されて出力軸（１０）が結合されるタービン羽根車（３）と，それらポンプ羽根車（２）及びタービン羽根車（３）の内周部間に配置されるステータ羽根車（４）とを備え，このステータ羽根車（４）のステータハブ（４ｈ）と，その中心部に配置されるステータ軸（１２）との間に介装されるフリーホイール（１１）が，ステータハブ（４ｈ）に結合されるアウタレース（１５），ステータ軸（１２）に結合されるインナレース（１６），その両レース（１５，１６）間に介装される環状配列のスプラグ（１７）群，及びこのスプラグ（１７）群を保持する環状配列の保持窓（１８ｃ）群を有する環状のリテーナ（１８）より構成され，そのアウタレース（１５）及びリテーナ（１８）の一端を支承する端壁（２７）をステータハブ（４ｈ）に一体に形成する一方，リテーナ（１８）の他端に対向する押さえ板（２８）をアウタレース（１５）に設けたトルクコンバータにおいて，
   前記端壁（２７）に，前記リテーナ（１８）の，保持窓（１８ｃ）外に延びる一端部（１８ａ）を受容する環状凹部（３０）を形成したことを特徴とするトルクコンバータ。
2. 請求項１記載のトルクコンバータにおいて，
   前記アウタレース（１５）をステータハブ（４ｈ）の内周面に圧入し，このアウタレース（１５）の内周面の仕上げ切削と同時に，前記端壁（２７）に前記環状凹部（３０）を切削により形成したことを特徴とするトルクコンバータ。

Images