JP4073739B2

JP4073739B2 - 流体式トルク伝達装置

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Publication number: JP4073739B2
Application number: JP2002259045A
Authority: JP
Inventors: 福永　　孝夫; 知寛田坂
Original assignee: Exedy Corp
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2022-09-04
Also published as: JP2004100714A

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、エンジンからのトルクを流体によってトランスミッションの入力軸に伝達するための流体式トルク伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体式トルク伝達装置の一つである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、内部の作動流体を介してトルクを伝達する流体式トルク伝達装置の一種である。インペラーは、エンジンからのトルクが入力されるフロントカバーのトランスミッション側に配置・固定されており、インペラーシェルとフロントカバーとによって内部に作動流体が充填された流体室を形成している。タービンは、流体室内においてインペラーのエンジン側に対向するように設けられており、トランスミッションにトルクを出力することが可能である。ステータは、インペラーとタービンとの間に配置されており、タービンからインペラーへ向かう作動流体の流れを整流することが可能である。このようなトルクコンバータには、ロックアップ装置が設けられていることが多い。
【０００３】
ロックアップ装置は、タービンとフロントカバーとの間に配置されており、フロントカバーとタービンとを機械的に連結することでフロントカバーからタービンにトルクを直接伝達するための装置である。そして、ロックアップ装置は、フロントカバーの摩擦面に押圧されることで連結及び連結解除可能な円板状のピストンと、ピストンとタービンとの間に配置されピストンとタービンとの間でトルクを伝達するための弾性連結機構とを備えている。ピストンの外周部には、フロントカバーの摩擦面に対向するように摩擦フェーシングが貼り付けられた摩擦連結部が形成されている。
【０００４】
このようなトルクコンバータにおいて、エンジンを始動してエンジンからフロントカバーにトルクが入力されると、インペラーはフロントカバーとともに回転する。これにより、インペラーからタービンに作動流体が流れてタービンを回転させる。そして、タービンに伝達されたトルクは、トランスミッションの入力軸に伝達される。このとき、ロックアップ装置のピストンは、フロントカバーの摩擦面から離れた状態（ロックアップＯＦＦ）になっているため、タービンに弾性連結機構を介して連れ回りの状態になっている。すなわち、エンジンからフロントカバーに入力されたトルクは、インペラーとタービンとの流体駆動によって、トランスミッションに伝達されている。
【０００５】
次に、トルクコンバータの速度比が上昇して、インペラー及びタービンの回転数が所定の回転数（ロックアップ点）になると、ピストンとフロントカバーとの軸方向間の空間（第１流体室）の作動流体を排出して、ピストンのタービン側の空間（第２流体室）の流体圧力を相対的に高くする。これにより、ピストンがフロントカバー側に移動して、ピストンの摩擦連結部がフロントカバーの摩擦面に押圧された状態（ロックアップＯＮ）になり、フロントカバーに入力されたトルクは、ピストン、弾性連結機構、タービンの順に伝達されるようになる。そして、タービンに伝達されたトルクは、トランスミッションの入力軸に伝達される。
【０００６】
上記のようなエンジン始動からロックアップ点付近までの状態（ドライブ状態）において、第１流体室はフロントカバーとピストンとの間に挟まれた空間であるため、第１流体室の作動流体にはフロントカバー及びピストンの回転数に起因する遠心力が作用する。また、第２流体室はタービンとピストンとの間に挟まれた空間であるため、第２流体室の作動流体にはタービン及びピストンの回転数に起因する遠心力が作用する。そして、タービン及びピストンの回転数はフロントカバーの回転数よりも小さいため、第１流体室の作動流体に作用する遠心力は、第２流体室の作動流体に作用する遠心力よりも大きい。この遠心力は第１流体室及び第２流体室の作動流体の流速に影響しており、第２流体室の作動流体の圧力は、作用する遠心力が小さい分だけ第１流体室の作動流体の圧力よりも高くなる。つまり、ドライブ状態において、ピストンには、摩擦連結部を摩擦面に押し付ける程ではないが、ピストンをフロントカバー側に押圧するような力が作用している。このため、ピストンの摩擦連結部をフロントカバーの摩擦面に押圧する動作の応答性（ロックアップ応答性）は良好である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
また、上記のドライブ状態以外にロックアップＯＦＦからロックアップＯＮにする場合として、アクセルの踏み込みを解除して慣性走行している場合がある。このような場合、トルクコンバータは、タービンの回転数がエンジンの回転数すなわちインペラーの回転数よりも大きい状態（コースト状態）になっている。
【０００８】
コースト状態においては、ドライブ状態とは異なり、第１流体室の作動流体に作用する遠心力よりも第２流体室の作動流体に作用する遠心力のほうが大きくなるため、第１流体室の作動流体の圧力が第２流体室の作動流体の圧力よりも高くなる。つまり、ピストンには、フロントカバー側からタービン側に押圧するような力が作用している。このため、コースト状態からロックアップＯＮにする場合は、ドライブ状態からロックアップＯＮにする場合のような十分なロックアップ応答性を得ることができない。
【０００９】
本発明の課題は、ロックアップ装置を備えた流体式トルク伝達装置において、ドライブ状態におけるロックアップ応答性を損なうことなく、コースト状態におけるロックアップ応答性を向上させることにある。
【００１０】
【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、エンジンからのトルクを作動流体によってトランスミッションの入力軸に伝達するための流体式トルク伝達装置であって、フロントカバーと、インペラーと、タービンと、ロックアップ装置とを備えている。フロントカバーは、エンジンからのトルクが入力される。インペラーは、フロントカバーのトランスミッション側に配置され、フロントカバーとともに流体室を形成する。タービンは、流体室内においてインペラーのエンジン側に対向するように設けられ、トランスミッションにトルクを出力可能である。ロックアップ装置は、フロントカバーとタービンとの間に配置され、フロントカバーに連結及び連結解除可能なピストンと、ピストンとタービンとの間に配置されピストンとタービンとの間でトルクを伝達するための弾性連結機構とを有する。ピストンは、フロントカバーのトランスミッション側の面に押圧される摩擦連結部と、摩擦連結部の半径方向内周側のエンジン側の面に設けられ半径方向内周側に向かうとともにエンジン側に傾斜するピストン傾斜面とを有している。フロントカバーは、摩擦連結部が押圧される摩擦面と、摩擦面の半径方向内周側に設けられ半径方向内周側に向かうとともにエンジン側に傾斜するカバー傾斜面を有している。軸中心からピストン傾斜面の外周端までの半径Ｒ₃と、軸中心からピストン傾斜面の内周端までの半径Ｒ₄と、軸中心からカバー傾斜面の外周端までの半径Ｒ₁と、軸中心からカバー傾斜面の内周端までの半径Ｒ₂との関係は、Ｒ₁＞Ｒ₃＞Ｒ₂＞Ｒ₄である。ピストン傾斜面の外周端とピストン傾斜面の内周端とを結ぶ面がピストンの摩擦連結部のエンジン側の面に対して半径方向外周側に向かってなす角度θ₂と、カバー傾斜面の外周端とカバー傾斜面の内周端を結ぶ面がフロントカバーの摩擦面に対して半径方向外周側に向かってなす角度θ₁との関係は、θ₁＞θ₂である。また、ピストン傾斜面の外周端とピストン傾斜面の内周端とを結ぶ面とカバー傾斜面の外周端とカバー傾斜面の内周端を結ぶ面とを半径方向外周側に延長して交差させたときに形成される角度θ ₃ を２等分する仮想的な仮想傾斜面を有している。ピストン傾斜面の外周端から仮想傾斜面に直交するようにフロントカバー側に向かって延びる線がフロントカバーのピストン側の面に交差する位置は、カバー傾斜面の外周端とカバー傾斜面の内周端とを結ぶ面上にある。カバー傾斜面の内周端から仮想傾斜面に直交するようにピストン側に向かって延びる線がピストンのフロントカバー側の面に交差する位置は、ピストン傾斜面の外周端とピストン傾斜面の内周端とを結ぶ面上にある。
【００１１】
本願発明者は、コースト状態においてピストンとフロントカバーとの間の作動流体の圧力のほうがタービンとピストンとの間の空間の作動流体の圧力よりも高くなる傾向が各空間に作用する遠心力によって生じる作動流体の半径方向の流れによって形成されることに着目して、ロックアップ応答性を向上させるための検討を行った。
【００１２】
通常、ピストンとフロントカバーとの間の空間の作動流体には、ピストン及びフロントカバーの回転に伴う遠心力によって半径方向への流れが生じている。この作動流体の流速は、ピストンとフロントカバーとの間の空間の各所において作用する遠心力の大きさによって変化する。そして、ピストンとフロントカバーとの間の空間において作用する遠心力は半径方向外方の領域ほど大きくなるため、それに起因して生じる作動流体の圧力損失についても半径方向外方に向かって大きくなる。このため、ピストンとフロントカバーとの間の空間には作動流体の圧力が小さくなるような圧力分布が形成される傾向にある。
【００１３】
しかし、作動流体の圧力損失に影響する因子は、作動流体に作用する遠心力だけではなく、作動流体が流れる領域の流路面積や流路形状がある。作動流体は、流路面積が小さいほど流速が高くなる傾向にあり、また、流路形状が複雑な形状であるほどスムーズに流れない傾向にある。この点に着目して、従来の流体式トルク伝達装置のピストンとフロントカバーとの間の空間、特に、ロックアップ応答性に対して影響が大きい摩擦連結部の半径方向内周側のカバー傾斜面とピストン傾斜面との間の領域を見ると、軸中心からピストン傾斜面の半径方向内周端までの半径Ｒ₄と、軸中心からカバー傾斜面の半径方向内周端まで半径Ｒ₂との関係はＲ₄≒Ｒ₂であり、また、ピストン傾斜面と摩擦連結部とのなす角度θ₂と、カバー傾斜面と摩擦面とのなす角度θ₁との関係はθ₂≒θ₁であることが分かった。つまり、従来の流体式トルク伝達装置のピストンとフロントカバーとの間の空間のうち、摩擦連結部の半径方向内周側のカバー傾斜面とピストン傾斜面との間の領域では、θ₂≒θ₁であるために流路面積が半径方向外周側に向かうほど大きくなっており、また、Ｒ₄≒Ｒ₂であるためにピストン傾斜面とカバー傾斜面との半径方向端部の流路が急に曲がったような形状となっている。このため、従来の流体式トルク伝達装置では、ピストンとフロントカバーとの間の空間のうち摩擦連結部及びその半径方向内周側の領域における流体の流速が小さくなるため、結果的に、この領域における圧力損失が小さくなる傾向になっていた。
【００１４】
以上の点を考慮して、本願発明者は、半径Ｒ₁〜Ｒ₄の関係をＲ₁＞Ｒ₃＞Ｒ₂＞Ｒ₄とし、かつ、角度θ₂と角度θ₁との関係をθ₁＞θ₂として、ピストンとフロントカバーとの間の空間のうち摩擦連結部の半径方向内周側の領域における流体をスムーズに流すことができるようにし、かつ、従来よりも作動流体の流速を増加させる。このようにすると、ピストンとフロントカバーとの間の空間のうち摩擦連結部及びその半径方向内周側の領域における作動流体の圧力損失が大きくなるため、この領域における作動流体の圧力が低くなる。これにより、コースト状態において、ピストンとフロントカバーとの間の空間の作動流体の圧力がピストンとタービンとの間の空間の作動流体の圧力よりも高くなる傾向を小さくすることができるため、コースト状態におけるロックアップ応答性を向上させることができる。
【００１５】
また、コースト状態においては、フロントカバーよりもピストンの回転数が相対的に高いため、ピストンの回転ピストンとフロントカバーとの間の空間のうちピストン側の領域の流体に大きな遠心力が作用しており、流体の流速が大きくなる傾向にある。本願発明では、ピストン傾斜面及びカバー傾斜面を摩擦連結部の内周側から半径方向内周側に向かうとともにエンジン側に傾斜するように傾斜させ、かつ、角度θ₂と角度θ₁との関係をθ₁＞θ₂としてピストン傾斜面が軸方向に向けることで、ピストンの回転による遠心力の影響を十分に受けて流体の減速を抑えている。これにより、コースト状態におけるロックアップ応答性をさらに向上させることができる。
【００１６】
さらに、本願発明は、ドライブ状態における作動流体の圧力分布に対しても悪影響を与える傾向にはないため、ドライブ状態におけるロックアップ応答性を損なうことなく、コースト状態におけるロックアップ応答性を向上させることができる。
【００１７】
さらに、この流体式トルク伝達装置では、カバー傾斜面とピストン傾斜面との間の領域と、その半径方向外周側の領域とが滑らかに連通される。同様に、カバー傾斜面とピストン傾斜面との間の領域と、その半径方向内周側の領域とが滑らかに連通される。これにより、ピストンとフロントカバーとの間の空間を流れる流体を半径方向内周側から外周側の摩擦連結部までスムーズに流すことができるため、流体の流速が小さくなるのをさらに抑えることができるため、コースト状態におけるロックアップ応答性の向上に寄与できる。
【００１８】
請求項２に記載の流体式トルク伝達装置は、請求項１において、角度θ₂と角度θ₁との関係は、θ₁≧θ₂＋５°である。
【００１９】
この流体式トルク伝達装置では、角度θ₂と角度θ₁との関係をθ₁≧θ₂＋５°とすることで、コースト状態においても、従来の流体式トルク伝達装置のドライブ状態におけるロックアップ応答性に近い応答性を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態としての流体式トルク伝達装置について、図面に基づいて説明する。
【００２１】
（１）トルクコンバータの構成
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を示している。トルクコンバータ１は、車両に搭載されており、図１の紙面左側に配置されたエンジン（図示せず）からのトルクを作動流体によって図１の紙面右側に配置されたトランスミッション（図示せず）に伝達するためのものである。ここで、図１の軸Ｏ−Ｏは、トルクコンバータ１の回転軸線である。
【００２２】
図１において、トルクコンバータ１は、主に、フロントカバー２と、インペラー３と、タービン４と、ステータ５と、ロックアップ装置６とから構成されている。
【００２３】
フロントカバー２は、クランクシャフト等のエンジン側の構成部材に装着されて、エンジンからのトルクが入力されるようになっている。フロントカバー２は、略円板状の部材であり、その外周部からトランスミッション側に向かって延びるように形成された外周筒状部２ａと、その内周部から軸方向エンジン側に延びるように形成されたボス部２ｂとを有している。外周筒状部２ａのトランスミッション側端部は、インペラー３を構成するインペラーシェル３１の外周側端部と溶接により固定されている。ボス部２ｂは、クランクシャフト（図示せず）の中心孔に挿入されている。
【００２４】
インペラー３は、フロントカバー２のトランスミッション側に配置されフロントカバーとともに流体室を形成している。インペラー３は、主に、インペラーシェル３１と、インペラーシェル３１の内側に固定された複数のインペラーブレード３２と、インペラーシェル３１の内周部に固定されたインペラーハブ３３とから構成されている。上記のように、インペラーシェル３１の外周側端部はフロントカバー２の外周筒状部２ａに固定されているため、インペラー３にはフロントカバー２を介してエンジンからのトルクが入力されるようになっている。
【００２５】
タービン４は、流体室内においてインペラー３のエンジン側に対向するように設けられており、トランスミッションにトルクを出力することが可能である。タービン４は、主に、タービンシェル４１と、タービンシェル４１のインペラー側の面に固定された複数のタービンブレード４２と、タービンシェル４１の内周部に固定されたタービンハブ４３とから構成されている。タービンハブ４３は、フランジ部４３ａとボス部４３ｂとから構成されている。そして、タービンシェル４１は、フランジ部４３ａに複数のリベット７によって固定されている。ボス部４３ｂの内周部には、トランスミッションの入力軸に係合するスプライン４３ｃが形成されている。これにより、タービン４は、トランスミッションの入力軸と一体回転するようになっている。
【００２６】
ステータ５は、インペラー３の内周部とタービン４の内周部との軸方向間に配置されており、タービン４からインペラー３に向かう作動流体の流れを整流するためのものである。ステータ５は、主に、環状のステータキャリア５１と、ステータキャリア５１の外周面に設けられた複数のステータブレード５２とから構成されている。ステータキャリア５１は、ワンウェイクラッチ８を介して固定軸（図示せず）に支持されている。
【００２７】
ロックアップ装置６は、フロントカバー２とタービン４との軸方向間に配置されており、フロントカバー２とタービン４とを機械的に連結するためのものである。ロックアップ装置６は、主に、フロントカバー２に連結及び連結解除可能なピストン６１と、ピストン６１とタービン４との間に配置されてピストン６１とタービン４との間でトルクを伝達するための弾性連結機構７１とから構成されている。
【００２８】
弾性連結機構７１は、主に、ドライブプレート７２と、ドリブンプレート７３と、両プレート７２、７３間に配置された複数のトーションスプリング７４とから構成されている。ドライブプレート７２は、ピストン６１の外周筒状部６１ａの内周部に固定された環状の部材である。ドライブプレート７２は、トーションスプリング７４の周囲を保持するとともに回転方向両端を支持している。具体的には、ドライブプレート７２は、円周方向に配置された複数のトーションスプリング７４の外周側及び内周側をそれぞれ支持するための保持部７２ａ、７２ｂと、各トーションスプリング７４の回転方向両端を支持するための係合部７２ｃ、７２ｄとを有している。ドリブンプレート７３は、タービンシェル４１の外周部のフロントカバー側面に固定された環状の部材である。ドリブンプレート７３は、円周方向に配置された複数の爪部７３ａを有している。爪部７３ａは、各トーションスプリング７４の回転方向端に係合している。これにより、ドライブプレート７２からのトルクは、トーションスプリング７４を介してドリブンプレート７３に伝達されるようになっている。
【００２９】
ピストン６１は、円板状の部材であり、フロントカバー２とタービンシェル４１との間の空間をフロントカバー２側の第１流体室Ｓとタービン４側の第２流体室Ｔとに分割するように配置されている。ピストン６１は、その内周部にトランスミッション側に延びる内周筒状部６１ｂを有している。内周筒状部６１ｂは、タービンハブ４３のフランジ部４３ａの外周面に軸方向及び回転方向に相対移動可能に支持されている。タービンハブ４３のフランジ部４３ａの外周面には、ピストン６１の内周筒状部６１ｂの支持部における作動流体の漏れをなくすためのシールリング９が設けられている。これにより、シールリング９は、第１流体室Ｓの内周部と第２流体室Ｔの内周部との間をシールしている。ピストン６１は、その外周部にドライブプレート７２の外周部を支持するための外周筒状部６１ａと、その内周側にフロントカバー２のトランスミッション側の面に押圧される摩擦連結部６１ｃとを有している。摩擦連結部６１ｃには、フロントカバー２の摩擦面２ｃに対向する側に摩擦フェーシング６２が貼りつけられている。
【００３０】
次に、図２を用いて、ピストン６１及びフロントカバー２の詳細な形状について説明する。ピストン６１の摩擦連結部６１ｃの半径方向内周側には、ピストン傾斜面６１ｄが形成されている。ピストン傾斜面６１ｄは、ピストン６１の第１流体室Ｓ側の面の一部であり、摩擦連結部６１ｃの半径方向内周側の位置から半径方向内周側に向かうとともにエンジン側に傾斜するような形状を有している。ここで、ピストン傾斜面６１ｄの半径方向外周端の位置を位置Ａとし、ピストン傾斜面６１ｄの半径方向内周端の位置を位置Ｂとする。また、軸Ｏ−Ｏから位置Ａまでの半径を半径Ｒ₃とし、軸Ｏ−Ｏから位置Ｂまでの半径を半径Ｒ₄とする。さらに、ピストン傾斜面６１ｄ（すなわち、位置Ａと位置Ｂとを結ぶ面）と摩擦連結部６１ｃの摩擦フェーシング６２が設けられた面とが半径方向外周側に向かってなす角度を角度θ₂とする。
【００３１】
一方、フロントカバー２には、ピストン傾斜面６１ｄに対応するように、カバー傾斜面２ｄが形成されている。カバー傾斜面２ｄは、フロントカバー２の第１流体室Ｓ側の面の一部であり、ピストン傾斜面６１ｄと同様に、摩擦面２ｃの半径方向内周側の位置から半径方向内周側に向かうとともにエンジン側に傾斜するような形状を有している。ここで、カバー傾斜面２ｄの半径方向外周端の位置を位置Ｃとし、カバー傾斜面２ｄの半径方向内周端の位置を位置Ｄとする。また、軸Ｏ−Ｏから位置Ｃまでの半径を半径Ｒ₁とし、軸Ｏ−Ｏから位置Ｄまでの半径を半径Ｒ₂とする。さらに、カバー傾斜面２ｄ（すなわち、位置Ｃと位置Ｄとを結ぶ面）と摩擦面２ｃが設けられた面とが半径方向外周側に向かってなす角度を角度θ₁とする。
【００３２】
ここで、ピストン傾斜面６１ｄとカバー傾斜面２ｄとの寸法関係は、次のようになっている。まず、半径Ｒ₁〜Ｒ₄の関係は、Ｒ₁＞Ｒ₃＞Ｒ₂＞Ｒ₄になっている。また、角度θ₁と角度θ₂との関係は、θ₁＞θ₂になっている。すなわち、第１流体室Ｓの摩擦連結部６１ｃの半径方向内周側の空間は、ピストン傾斜面６１ｄとカバー傾斜面２ｄとによって、半径方向外周側に向かうにとともにピストン傾斜面６１ｄとカバー傾斜面２ｄとの軸方向の間隔が狭くなるようなテーパ形状の空間となっている。
【００３３】
次に、ピストン傾斜面６１ｄを半径方向外周側に延長した面とカバー傾斜面２ｄを半径方向外周側に延長した面とが交差する位置を位置Ｐとし、位置Ｐと位置Ａ及びＢとがなす角度を角度θ₃とする。そして、角度θ₃を角度θ₄に２等分する仮想的な面を仮想傾斜面６３とする。また、ピストン傾斜面６１ｄの位置Ａから仮想傾斜面６３を直交するように延びてカバー傾斜面２ｄに交差する位置を位置Ｘとする。さらに、カバー傾斜面２ｄの位置Ｄから仮想傾斜面６３を直交するように延びてピストン傾斜面６１ｄに交差する位置を位置Ｙとする。
【００３４】
ここで、位置Ｘ及び位置Ｙは、ピストン傾斜面６１ｄ及びカバー傾斜面２ｄに対して、以下のような寸法関係を有している。位置Ｘは、カバー傾斜面２ｄの位置Ｃと位置Ｄとを結ぶ面上にある。また、位置Ｙは、ピストン傾斜面６１ｄの位置Ａと位置Ｂとを結ぶ面上にある。これにより、位置Ｄは、位置Ｂに対して所定の距離だけ外周側に離れた位置に配置される。また、位置Ｃは、位置Ａに対して所定の距離だけ外周側に離れた位置に配置される。すなわち、ピストン傾斜面６１ｄ及びカバー傾斜面２ｄによって形成されるテーパ形状の空間は、その外周側の空間及び内周側の空間と滑らかに連結されている。
【００３５】
（２）トルクコンバータの動作
以下に、トルクコンバータ１の動作について説明する。
【００３６】
トルクコンバータ１において、エンジンを始動してエンジンからフロントカバー２にトルクが入力されると、インペラー３はフロントカバー２とともに回転する（ドライブ状態）。これにより、インペラー３からタービン４に作動流体が流れてタービン４を回転させる。そして、タービン４に伝達されたトルクは、トランスミッションの入力軸に伝達される。このとき、ロックアップ装置６のピストン６１は、ロックアップＯＦＦになっているため、タービン４に弾性連結機構７１を介して連れ回りの状態になっている。すなわち、エンジンからフロントカバー２に入力されたトルクは、インペラー３とタービン４との流体駆動によって、トランスミッションに伝達されている。
【００３７】
次に、トルクコンバータの速度比ｅが上昇して、インペラー及びタービンの回転数が所定の回転数（ロックアップ点）になると、第１流体室Ｓの作動流体を排出して、第２流体室Ｔの流体圧力を相対的に高くする。これにより、ピストン６１がフロントカバー２側に移動して、ロックアップＯＮになるため、フロントカバー２に入力されたトルクは、ピストン６１、弾性連結機構７１、タービン４の順に伝達される。そして、タービン４に伝達されたトルクは、トランスミッションの入力軸に伝達される。
【００３８】
また、アクセルの踏み込みを解除して慣性走行している場合のように、タービン４の回転数がエンジンの回転数すなわちインペラー３の回転数よりも大きい状態（コースト状態）においてもロックアップ動作を行う場合がある。この場合においても、ドライブ状態でのロックアップ動作と同様に、第１流体室Ｓの作動流体を排出して、第２流体室Ｔの流体圧力を相対的に高くすることによって、ロックアップ動作を行う。この場合、タービン４の回転数がエンジンの回転数よりも高い状態でロックアップＯＮになるため、タービン４が制動されて、車両にエンジンブレーキがかかる。
【００３９】
（３）トルクコンバータの特徴
以下に、トルクコンバータ１の特徴について説明する。
【００４０】
(i)ドライブ状態における特徴
上記のようなエンジン始動からロックアップ点付近までの状態（ドライブ状態）において、第１流体室Ｓ内の流体には、半径方向への流れが生じている。図３に速度比ｅ＝０．９における第１流体室Ｓ内の位置Ｂから摩擦連結部６１ｃまでの領域における半径方向の流速分布を従来例のトルクコンバータ（Ｒ₄≒Ｒ₂、θ₂≒θ₁）の流速分布とともに示す。いずれの場合においても半径方向外周側に向かうほど作動流体の流速が高くなる傾向であるが、流速の値は本発明のトルクコンバータ１のほうが大きくなっている。これは、半径Ｒ₁〜Ｒ₄の関係をＲ₁＞Ｒ₃＞Ｒ₂＞Ｒ₄とし、かつ、角度θ₂と角度θ₁との関係をθ₁＞θ₂（図３では、θ₁≧θ₂＋５°）としているためである。そして、このような作動流体の流れによって、位置Ｂから摩擦連結部６１ｃまでの圧力損失は従来よりも大きくなり、第１流体室Ｓの圧力は従来よりも小さくなっている。これにより、第１流体室Ｓと第２流体室Ｔとの圧力差は、従来よりも大きくなり、ピストン６１がフロントカバー２側に押圧されやすくなっている。このため、ロックアップ応答性は従来と同等か若しくは向上する傾向になっている。
【００４１】
(ii)コースト状態における特徴
図３にコースト状態（図３では、速度比ｅ＝１．２）における第１流体室Ｓ内の位置Ｂから摩擦連結部６１ｃまでの領域における半径方向の流速分布を従来例のトルクコンバータ（Ｒ₄≒Ｒ₂、θ₂≒θ₁）の流速分布とともに示す。本発明のトルクコンバータ１の場合、従来に比べて、半径方向の流速の値が大きくなっており、速度比ｅ＝０．９の場合に近い特性が得られている。これは、半径Ｒ₁〜Ｒ₄の関係をＲ₁＞Ｒ₃＞Ｒ₂＞Ｒ₄とし、かつ、角度θ₂と角度θ₁との関係をθ₁＞θ₂（図３では、θ₁≧θ₂＋５°）としているためである。
【００４２】
また、トルクコンバータ１では、ピストン傾斜面６１ｄ及びカバー傾斜面２ｄを摩擦連結部６１ｃの内周側から半径方向内周側に向かうとともにエンジン側に傾斜させ、かつ、θ₁＞θ₂としてピストン傾斜面６１ｄをカバー傾斜面２ｄよりも軸方向に向けることで、ピストン６１の回転による遠心力の影響を十分に受けることができるようにして、作動流体の減速を抑えている。
【００４３】
さらに、トルクコンバータ１では、カバー傾斜面２ｄとピストン傾斜面６１ｄとの間の領域と摩擦連結部６１ｃ側の領域とが滑らかに連通され、かつ、カバー傾斜面２ｄとピストン傾斜面６１ｄとの間の領域と半径方向内周側の領域とが滑らかに連通されているため、ピストン６１とフロントカバー２との間の空間を流れる流体を半径方向内周側から外周側の摩擦連結部６１ｃまでスムーズに流すことが可能になり、流体の流速が小さくなるのを抑えている。
【００４４】
このように、トルクコンバータ１では、第１流体室Ｓのピストン傾斜面６１ｄとカバー傾斜面２ｄとの間の領域における作動流体の流速を高めて摩擦連結部６１ｃ及びその半径方向内周側の領域における作動流体の圧力を低くすることによって、コースト状態における第１流体室Ｓの流体圧力が第２流体室Ｔの流体圧力よりも大きくなる傾向を小さくすることができるため、ロックアップ応答性を向上させることができる。
【００４５】
（４）他の実施形態
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００４６】
例えば、ロックアップ装置の弾性連結機構の具体的な構成は、前記実施形態のものと異なるものでもよい。
【００４７】
また、本発明の流体式トルク伝達装置の１つであるフルードカップリングに適用してもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、ピストンの摩擦連結部の半径方向内周側に設けられたピストン傾斜面とフロントカバーに設けられたカバー傾斜面とを所定の角度・寸法関係にすることによって、ドライブ状態におけるロックアップ応答性を損なうことなく、コースト状態におけるロックアップ応答性を向上させることができる。
【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縦断面概略図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】第１流体室における作動流体の半径方向の流速分布図。
【符号の説明】
１トルクコンバータ（流体式トルク伝達装置）
２フロントカバー
２ｃ摩擦面
２ｄカバー傾斜面
３インペラー
４タービン
６ロックアップ装置
６１ピストン
６１ｃ摩擦連結部
６１ｄピストン傾斜面
６３仮想傾斜面
Ｒ₁〜Ｒ₄ 半径
θ₁、θ₂ 角度

Claims

エンジンからのトルクを作動流体によってトランスミッションの入力軸に伝達するための流体式トルク伝達装置であって、
前記エンジンからのトルクが入力されるフロントカバーと、
前記フロントカバーのトランスミッション側に配置され、前記フロントカバーとともに流体室を形成するインペラーと、
前記流体室内において前記インペラーのエンジン側に対向するように設けられ、前記トランスミッションにトルクを出力可能なタービンと、
前記フロントカバーと前記タービンとの間に配置され、前記フロントカバーに連結及び連結解除可能なピストンと、前記ピストンと前記タービンとの間に配置され前記ピストンと前記タービンとの間でトルクを伝達するための弾性連結機構とを有するロックアップ装置とを備え、
前記ピストンは、前記フロントカバーのトランスミッション側の面に押圧される摩擦連結部と、前記摩擦連結部の半径方向内周側のエンジン側の面に設けられ半径方向内周側に向かうとともにエンジン側に傾斜するピストン傾斜面とを有しており、
前記フロントカバーは、前記摩擦連結部が押圧される摩擦面と、前記摩擦面の半径方向内周側に設けられ半径方向内周側に向かうとともにエンジン側に傾斜するカバー傾斜面を有しており、
軸中心から前記ピストン傾斜面の外周端までの半径Ｒ₃と、軸中心から前記ピストン傾斜面の内周端までの半径Ｒ₄と、軸中心から前記カバー傾斜面の外周端までの半径Ｒ₁と、軸中心から前記カバー傾斜面の内周端までの半径Ｒ₂との関係は、Ｒ₁＞Ｒ₃＞Ｒ₂＞Ｒ₄であり、
前記ピストン傾斜面の外周端と前記ピストン傾斜面の内周端とを結ぶ面が前記ピストンの摩擦連結部のエンジン側の面に対して半径方向外周側に向かってなす角度θ₂と、前記カバー傾斜面の外周端と前記カバー傾斜面の内周端を結ぶ面が前記フロントカバーの摩擦面に対して半径方向外周側に向かってなす角度θ₁との関係は、θ₁＞θ₂であり、
前記ピストン傾斜面の外周端と前記ピストン傾斜面の内周端とを結ぶ面と前記カバー傾斜面の外周端と前記カバー傾斜面の内周端を結ぶ面とを半径方向外周側に延長して交差させたときに形成される角度θ ₃ を２等分する仮想的な仮想傾斜面を有しており、
前記ピストン傾斜面の外周端から前記仮想傾斜面に直交するように前記フロントカバー側に向かって延びる線が前記フロントカバーのピストン側の面に交差する位置は、前記カバー傾斜面の外周端と前記カバー傾斜面の内周端とを結ぶ面上にあり、
前記カバー傾斜面の内周端から前記仮想傾斜面に直交するように前記ピストン側に向かって延びる線が前記ピストンのフロントカバー側の面に交差する位置は、前記ピストン傾斜面の外周端と前記ピストン傾斜面の内周端とを結ぶ面上にある、
流体式トルク伝達装置。
前記角度θ₂と、前記角度θ₁との関係は、θ₁≧θ₂＋５°である、請求項１に記載の流体式トルク伝達装置。