JP4537752B2 - トルクコンバータ - Google Patents

Description

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ハブ（以下，ステータハブという。）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一方向クラッチ素子群及び，この一方向クラッチ素子群を保持するケージより構成され，ポンプ羽根車のハブ（以下，ポンプハブという。）とタービン羽根車のハブ（以下，タービンハブという。）との間で一対のスラストニードルベアリングを介してステータ羽根車の軸方向移動を規制するようにしたトルクコンバータの改良に関する。

かゝるトルクコンバータは，例えば特開２００３−３４３６９０号公報に開示されているように，既に知られている。

従来のかゝるトルクコンバータでは，フリーホイールのアウタレース及びケージ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，ステータハブ内には，アウタレースの外端面に当接すると共に，ケージの他端部を外側方から押さえるべくアウタレースの内周面に嵌合する端板を配設し，前記端壁とポンプハブとの間，並びに前記端板とステータハブとの間に前記一対のスラストニードルベアリングを介装している。したがって，前記一対のスラストニードルベアリングは，フリーホイールのアウタレース及びケージを軸方向で保持する，ステータハブの端壁及び端板の両外側に配置されることになるから，これらスラストニードルベアリングの両外側に配置されるポンプハブ及びタービンハブの間隔が広がってしまい，これがトルクコンバータ全体の軸方向寸法の短縮化の障害となっている。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，ポンプハブ及びタービンハブの間隔を狭めることができて，軸方向寸法の短縮化を可能にした前記トルクコンバータを提供することを目的とする。

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ハブ（以下，ステータハブという。）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一方向クラッチ素子群及び，この一方向クラッチ素子群を保持するケージより構成され，ポンプ羽根車のハブ（以下，ポンプハブという。）とタービン羽根車のハブ（以下，タービンハブという。）との間で一対のスラストニードルベアリングを介してステータ羽根車の軸方向移動を規制するようにしたトルクコンバータにおいて，ステータハブの内周に，雌スプラインと，この雌スプラインの一端に隣接してステータ軸側に突出する環状の支持段部とを形成する一方，前記フリーホイールのアウタレースの外周に，前記環状の支持段部の内周面に嵌合する同心位置決め部と，前記雌スプラインに嵌合して一端が前記支持段部の側面に当接する雄スプラインとを形成し，前記支持段部と協働して前記雌スプラインの軸方向移動を規制する環状の係止部材をステータハブに装着し，前記アウタレースは，前記支持段部及び係止部材の半径方向内方で露出する両側面を有し，その両側面と，ポンプハブ及びタービンハブとの間に前記一対のスラストニードルベアリングを，それぞれのニードルローラ群がアウタレースの両端面に接するように介装し，これらスラストニードルベアリングの内周側に，ポンプハブ及びタービンハブにそれぞれ当接して前記ケージの軸方向移動を規制する一対の端板を配設したことを第１の特徴とする。

尚，前記入力軸は，後述する本発明の実施例中のクランク軸１に対応し，一方向クラッチ素子はスプラグ１７に対応し，係止部材はサークリップ３２に対応する。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記各端板には，それのポンプハブ又はタービンハブに支承される外端面で半径方向に延びる複数のオイル溝を設けたことを第２の特徴とする。

さらにまた本発明は，第２の特徴に加えて，前記各端板には，前記オイル溝を前記アウタレース内に連通する複数のオイル孔とを設けたことを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，各一対のスラストニードルベアリング及び端板が，互いに半径方向に同心配置されることになり，ポンプハブ及びタービンハブの間隔を充分に狭めて，トルクコンバータ全体の軸方向寸法の短縮化を図ることができる。

また，アウタレースのステータハブに対する同心精度を確保しつゝ，両者の結合を簡単，確実に行うことができ，組立性が良好であり，しかもアウタレースの両端面を，前記スラストニードルベアリングに支承させるべく露出させることができる。

さらに本発明の第２の特徴によれば，作動オイルがオイル溝及びスラストニードルベアリングを通してトルクコンバータの循環回路に出入りすることになり，スラストニードルベアリングのみならず，端板とポンプハブ及びタービンハブとの各当接面をも良好に潤滑することができる。

さらにまた本発明の第３の特徴によれば，オイル溝を通る作動オイルの一部がオイル孔からアウタレース内に流入して，プラグ１７，１７…群などフリーホイール１１内部を確実に潤滑することができる。

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。

図１は本発明の第１実施例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は図２におけるフリーホイールの端板の外側端面図，図５は本発明の第２実施例を示す，図２との対応図である。

先ず，本発明の第１実施例の説明より始める。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。

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のハブ３ｈ（以下，タービンハブ３ｈという。）とサイドカバー５との間にスラストニードルベアリング２６が介裝される。

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。

出力軸１０の外周には，ステータ羽根車４のハブ４ｈ（以下，ステータハブ４ｈという。）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ラジアルニードルベアリング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。

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…群を有する環状のケージ１８とからなっている。

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の内周面に鋼鉄製のアウタレース１５が次のように取り付けられる。

即ち，ステータハブ４ｈの内周には雌スプライン２７と，この雌スプライン２７の一端に隣接してステータ軸１２側に突出する環状の支持段部２８とが形成される。また，アウタレース１５の外周には，前記環状の支持段部２８の内周面に嵌合する同心位置決め部２９と，前記雌スプライン２７に嵌合して一端が前記支持段部２８の側面に当接する雄スプライン３０とが形成され，支持段部２８と協働して雄スプライン３０を軸方向に挟持するサークリップ３２がステータハブ４ｈに係止される。こうして，ステータハブ４ｈの内周に取り付けられたアウタレース１５は，前記支持段部２８及びサークリップ３２の半径方向内方で軸方向両端面を露出させている。

一方，インナレース１６の軸方向両端部には，スプラグ１７，１７…群との接触部より小径の支持部１６ａ，１６ａが形成され，これら支持部１６ａ，１６ａには，前記ケージ１８を挟んでその軸方向移動を規制する一対の環状の端板３５，３５′がそれぞれ回転可能に嵌合され，またこれら端板３５，３５′の外周には，一対のスラストニードルベアリング３４，３４′が配設される。一側のスラストニードルベアリング３４及び端板３５には，ポンプ羽根車２のハブ２ｈ（以下，ポンプハブ２ｈという。）の内端面が，また他側のスラストニードルベアリング３４′及び端板３５′にはタービンハブ３ｈの内端面がそれぞれ対向配置され，これによってポンプハブ２ｈ及びタービンハブ３ｈは，ステータハブ４ｈと固着したアウタレース１５を一対のスラストニードルベアリング３４，３４′を介して軸方向に支承すると共に，一対の端板３５，３５′の軸方向移動を規制する。

上記スラストニードルベアリング３４，３４′は，何れも放射状配列のニードルローラ３４ａ，３４ａ…群と，これらニードルローラ３５ａ，３５ａ…群を保持するニードルケージ３４ａと，このニードルケージ３４ａの内周面に嵌合してニードルローラ３４ａ，３４ａ…群の外側面に接する硬質のスラスト板３４ｃとからなっており，ニードルローラ３４ａ，３４ａ…群は，アウタレース１５の対応する端面に転動可能に接し，スラスト板３４ｃは，対応するポンプハブ２ｈ又はタービンハブ３ｈの内端面に当接して軸方向移動が規制されるようになっている。而して，両スラストニードルベアリング３４，３４′は，ポンプハブ２ｈ及びタービンハブ３ｈ間でアウタレース１５を軸方向定位置に保持し，また両端板３５，３５′は，ポンプハブ２ｈ及びタービンハブ３ｈ間でインナレース１６及びケージ１８を軸方向定位置に保持する。

図２及び図４に示すように，各端板３５，３５′の，ポンプハブ２ｈ又はタービンハブ３ｈとの対向面には，放射状配置の複数のオイル溝３６，３６…が形成され，またこれらオイル溝３６，３６…をアウタレース１５内に連通する複数のオイル孔３７，３７…が各端板３５，３５′に穿設される。

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。

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。

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。

出力軸１０の中心部には，横孔２４及びスラストニードルベアリング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３６，３６…及びオイル孔３７，３７…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。

次に，この実施例の作用について説明する。

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及びスラストニードルベアリング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，スラストニードルベアリング３４，３４′及びオイル溝３６，３６…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。

その間，スラストニードルベアリング３４，３４′は，それらを通過する作動オイルによって潤滑され，またオイル溝３６，３６…を通過する作動オイルによって端板３５，３５′とポンプハブ２ｈ及びタービンハブ３ｈとの当接面が潤滑され，さらにオイル溝３６，３６…を通過する作動オイルの一部がオイル孔３７，３７…を通してアウタレース１５内に流入することにより，プラグ１７，１７…群などフリーホイール１１内部が潤滑される。

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。

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。

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。

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。

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のアウタレース１５を，その両端面が露出するようにしてタービンハブ３ｈに固着し，このアウタレース１５と，ポンプハブ２ｈ及びタービンハブ３ｈ間に一対のスラストニードルベアリング３４，３４′を，それぞれのニードルローラ３４ａ，３４ａ…群がアウタレース１５の両端面に接するように介装し，これらスラストニードルベアリング３４，３４′の内周側に，ポンプハブ２ｈ及びタービンハブ３ｈにそれぞれ当接してフリーホイール１１のケージ１８の軸方向移動を規制する一対の端板３５，３５′を配設したので，各一対のスラストニードルベアリング３４，３４′及び端板３５，３５′は，互いに半径方向に同心配置されることになり，ポンプハブ２ｈ及びタービンハブ３ｈの間隔を充分に狭めて，トルクコンバータＴ全体の軸方向寸法の短縮化を図ることができる。

またアウタレース１５のステータハブ４ｈへの固着構造は，ステータハブ４ｈの内周面に雌スプライン２７と，この雌スプライン２７の一端に隣接してステータ軸１２側に突出する環状の支持段部２８とを形成する一方，前記アウタレース１５の外周面には，前記環状の支持段部２８の内周面に嵌合する同心位置決め部２９と，前記雌スプライン２７に嵌合して一端が前記支持段部２８の側面に当接する雄スプライン３０とを形成し，前記支持段部２８と協働して雄スプライン３０を挟持するサークリップ３２をステータハブ４ｈに係止して構成されるので，アウタレース１５のステータハブ４ｈに対する同心精度を確保しつゝ，両者の結合を簡単，確実に行うことができ，組立性が良好であり，しかもアウタレース１５の両端面を，前記スラストニードルベアリング３４，３４′に支承させるべく前記支持段部２８及びサークリップ３２の半径方向内方で露出させることができる。

またアウタレース１５と，ポンプハブ２ｈ及びタービンハブ３ｈとの各間に介装される一対のスラストニードルベアリング３４，３４′の半径方向内側に，フリーホイール１１の一対の端板３５，３５′を配設し，これら端板３５，３５′の，ポンプハブ２ｈ及びタービンハブ３ｈとの対向面に放射状の複数のオイル溝３６，３６…を形成したことにより，作動オイルがオイル溝３６，３６…及びスラストニードルベアリング３４，３４′を通してトルクコンバータＴの循環回路６に出入りすることになり，スラストニードルベアリング３４，３４′の良好な潤滑状態を得ることができる他，端板３５，３５′とポンプハブ２ｈ及びタービンハブ３ｈとの当接面をも良好に潤滑することができる。

しかも端板３５，３５′には，上記オイル溝３６，３６…をアウタレース１５内に連通する複数のオイル孔３７，３７…を設けたので，オイル溝３６，３６…を通る作動オイルの一部がオイル孔３７，３７…からアウタレース１５内に流入して，プラグ１７，１７…群などフリーホイール１１内部を確実に潤滑することができる。

次に，図５に示す本発明の第２実施例について説明する。

この第２実施例は，スラストニードルベアリング３４，３４′からスラスト板を取り去り，ニードルローラ３４ａ，３４ａ…群の外側面をもポンプハブ２ｈ及びタービンハブ３ｈに直接接触させるようにしたものであり，その他の構成は，前実施例を同様の構成であるので，図中，前実施例と対応する部分については同一の符号を付して，その説明を省略する。

この第２実施例によれば，スラストニードルベアリング３４，３４′からスラスト板を取り去った分，ポンプハブ２ｈ及びタービンハブ３ｈの間隔を狭めることができて，トルクコンバータＴの軸方向寸法の更なる短縮化を図ることができる。

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。

本発明に係るトルクコンバータの縦断側面図 図１の２部拡大図 図２の３−３線断面図 図２におけるフリーホイールの端板の外側端面図。 本発明の第２実施例を示す，図２との対応図

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・・・・・一方向クラッチ素子（スプラグ）
１８・・・・・ケージ
２７・・・・・雌スプライン
２８・・・・・支持段部
２９・・・・・同心位置決め部
３０・・・・・雄スプライン
３２・・・・・係止部材（サークリップ）
３４，３４′・・・スラストニードルベアリング
３５，３５′・・・端板

Claims (3)

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）のハブ（以下，ステータハブという。）（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一方向クラッチ素子（１７，１７…）群及び，この一方向クラッチ素子（１７，１７…）群を保持するケージ（１８）より構成され，ポンプ羽根車（２）のハブ（以下，ポンプハブという。）とタービン羽根車（３）のハブ（以下，タービンハブという。）との間で一対のスラストニードルベアリング（３４，３４′）を介してステータ羽根車（４）の軸方向移動を規制するようにしたトルクコンバータにおいて，
   ステータハブ（４ｈ）の内周に，雌スプライン（２７）と，この雌スプライン（２７）の一端に隣接してステータ軸（１２）側に突出する環状の支持段部（２８）とを形成する一方，前記フリーホイール（１１）のアウタレース（１５）の外周に，前記環状の支持段部（２８）の内周面に嵌合する同心位置決め部（２９）と，前記雌スプライン（２７）に嵌合して一端が前記支持段部（２８）の側面に当接する雄スプライン（３０）とを形成し，前記支持段部（２８）と協働して前記雌スプライン（２７）の軸方向移動を規制する環状の係止部材（３２）をステータハブ（４ｈ）に装着し，
   前記アウタレース（１５）は，前記支持段部（２８）及び係止部材（３２）の半径方向内方で露出する両側面を有し，その両側面と，ポンプハブ（２ｈ）及びタービンハブ（３ｈ）との間に前記一対のスラストニードルベアリング（３４，３４′）を，それぞれのニードルローラ（３４ａ）群がアウタレース（１５）の両端面に接するように介装し，これらスラストニードルベアリング（３４，３４′）の内周側に，ポンプハブ（２ｈ）及びタービンハブ（３ｈ）にそれぞれ当接して前記ケージ（１８）の軸方向移動を規制する一対の端板（３５，３５′）を配設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，
   前記各端板（３５，３５′）には，それのポンプハブ（２ｈ）又はタービンハブ（３ｈ）に支承される外端面で半径方向に延びる複数のオイル溝（３６，３６…）を設けたことを特徴とするトルクコンバータ。
3. 請求項２記載のトルクコンバータにおいて，
   前記各端板（３５，３５′）には，前記オイル溝（３６，３６…）を前記アウタレース（１５）内に連通する複数のオイル孔（３７）とを設けたことを特徴とするトルクコンバータ。

Images