JP4769088B2 - ロックアップダンパ装置のダンパスプリング - Google Patents

Description

本発明はトルクコンバータのロックアップダンパ装置において、両端にスプリングシートを取付けたダンパスプリングに関するものである。

トルクコンバータとは周知の通りエンジンの動力を、作動流体を媒体としてトランスミッションへ伝えることが出来る一種の継手であり、エンジンによって回されるポンプインペラ、そして該ポンプインペラの回転により送り出される作動流体の動きを受けて回るタービンランナ、さらにタービンランナから出た作動流体の向きを変えてポンプインペラへ導くステータから構成されている。

そこで、これらポンプインペラ、タービンランナ、及びステータには複数枚のブレードが所定の角度をもって一定間隔で配列されている。トルクコンバータ内に封入されている作動流体は、ポンプインペラからその各ブレードを介して外周方向へ送り出され、トルクコンバータのケース内壁を伝い、タービンランナのブレードに当って該タービンランナをポンプインペラと同方向に回す働きをする。又タービンランナに当たってから送り出される作動流体は、ステータのブレードに当たってポンプインペラの回転を助長する方向に流れ方向が変えられ、再び内周からポンプインペラに流入する。

図４は従来の一般的なトルクコンバータの断面を示している。同図の(イ)はポンプインペラ、(ロ)はタービンランナ、(ハ)はステータ、そして(ニ)はピストンをそれぞれ示し、これらはトルクコンバータ外殻(ム)内に収容されている。そこでエンジンからの動力を得てフロントカバー(ホ)が回転し、該フロントカバー(ホ)と一体となっているポンプインペラ(イ)が回転し、その結果、作動流体を媒介としてタービンランナ(ロ)が回る。

そしてタービンランナ(ロ)のタービンハブ(ヘ)には軸(図示なし)が嵌って、タービンランナ(ロ)の回転をトランスミッション(図示なし)へ伝達することが出来る。トルクコンバータは一種の流体クラッチである為、ポンプインペラ(イ)の回転速度が低い場合には、タービンランナ(ロ)の回転を停止することが出来(車を停止することが出来)、しかしポンプインペラ(イ)の回転速度が高くなるに従ってタービンランナ(ロ)は回り始め、さらに高速になるに従ってタービンランナ(ロ)の速度はポンプインペラ(イ)の回転速度に近づく。しかし作動流体を媒介としているトルクコンバータでは、タービンランナ(ロ)の回転速度はポンプインペラ(イ)と同一速度にはなり得ない。

そこで、同図にも示しているようにトルクコンバータ外殻(ム)内にはピストン(ニ)が設けられていて、タービンランナ(ロ)の回転速度が所定の領域を越えた場合には、該ピストン(ニ)が軸方向に移動してフロントカバー(ホ)に係合するように作動することが出来る。ピストン外周には摩擦材(ト)が取り付けられている為に、該ピストン(ニ)は滑ることなくフロントカバー(ホ)と同一速度で回転することが出来る。そして、このピストン(ニ)はタービンランナ(ロ)と連結していて、タービンランナ(ロ)はピストン(ニ)によって回されることになり、エンジンからの動力をトランスミッションへ、流体を介することによるロスを伴うことなくほぼ１００％の高効率で伝達することが出来る。

このように、タービンランナ(ロ)の回転速度が高くなって、ある条件になった時にピストン(ニ)はフロントカバー(ホ)に係合して、作動流体を媒体としないでタービンランナ(ロ)を直接回転駆動させることが出来る。しかし係合前は、タービンランナ(ロ)とフロントカバー(ホ)の回転速度は完全に同一ではなく、ピストン(ニ)がフロントカバー(ホ)に係合することで、速度差に基づく衝撃が発生する。この係合時の衝撃を緩和し、一方では係合後にエンジンのトルク変動を伝えない為にピストン(ニ)とタービンランナ(ロ)との間にはダンパスプリング(チ)、(チ)…、を備えたロックアップダンパ装置(ヌ)が取り付けられている。

したがって、タービンランナ(ロ)と共に同一速度で回転しているピストン(ニ)が僅かに速いフロントカバー(ホ)に係合する際、ピストン(ニ)の速度は瞬間的に高くなってタービンランナ(ロ)をより速く回そうとするトルクが作用する。この衝撃的トルクをダンパスプリング(チ)、(チ)…が圧縮変形して吸収するように構成されている。ピストン(ニ)はタービンランナ(ロ)のタービンハブ(ヘ)に同軸を成して取り付けられているが、ダンパスプリング(チ)、(チ)…の圧縮変形によって上記タービンランナ(ロ)と位相差を生じることが出来る構造となっている。

従来において、ロックアップダンパの構造は色々知られているが、例えば特開平１０−１６９７１４号に係る「ダンパー機構」は、広い捩れ角特性確保の為に中間部材を介して直列に連結された複数の弾性部材(ダンパスプリング)を外周部に配置したダンパー機構で、中間部材を含む弾性部材の連結部分の移動を規制し、ダンパー特性を安定させることを目的としている。

そこで、該ロックアップダンパ機構は、リティニングプレートと、ドリブン部材と、外周部において直列に配置されるコイルスプリング(ダンパスプリング)と、中間部材と、中間部材の軸方向の移動を規制する押さえプレートとを備えている。コイルスプリングは、リティニングプレートとドリブン部材とを弾性的に連結する。この場合、中間部材は、リティニングプレート及びドリブン部材に対して相対回転可能で、コイルスプリング間に配置される中間支持部と、中間支持部の径方向外側への移動を規制する環状の連結部とを有している。

複数のコイルスプリング(ダンパスプリング)が中間部材を介して直列に連結されることで捩れ角が大きく成って、ピストン(リティニングプレート)がフロントカバーに係合する際の衝撃を一段と緩和することが出来、トランスミッションへの伝達トルクの変動が小さくなる。

ところが、ピストン(リティニングプレート)がフロイントカバーに係合する際にはダンパスプリングが圧縮変形するが、ピストン外周に沿って配置されているダンパスプリングは圧縮変形に際してピストン外周と擦れ合い、動力の損失を招く。又、隣り合うダンパスプリング間に介在する中間支持部を有す中間部材はダンパスプリングの伸縮変形と共に相対回転する。そして、該中間部材はスペーサーにて位置決めされているが、回転に伴う滑り摩擦によって伝達動力の損失が発生する。ダンパスプリング及び中間部材の摩擦に伴う動力損失のみならず、ダンパスプリングのバネ特性に影響して伸縮変形に影響を与える。

図５は中間部材(カ)を備えたロックアップダンパ装置(ヌ)を表している。該ロックアップダンパ装置(ヌ)では、ピストン(ニ)の外周にダンパスプリング(チ)、(チ)・・が直列状態で配置され、ダンパスプリング(チ)、(チ)・・はピストン(ニ)から外れないように、ピストン外周には概略「ヘ」形断面の拘束部(レ)を形成している。

このロックアップダンパ装置(ヌ)では、ダンパスプリング(チ)、(チ)・・がピストン外周の拘束部(レ)に配置される為に、トルクコンバータの高速回転に伴う遠心力は大きくなり、該ダンパスプリング(チ)、(チ)・・は拘束部(レ)に強く押圧される。そして、この状態でダンパスプリング(チ)、(チ)・・は変形するが、伸縮変形に伴ってピストン(ニ)との間に滑りが発生し、摩擦損失を生じる。

同図に示すロックアップダンパ装置(ヌ)は、２本のダンパスプリング(チ)、(チ)が回転自在に取付けられた中間部材(カ)の中間支持部(リ)を間にして直列状態に配置されている。そして、円盤状の押えプレート(ソ)がピストン(ニ)にリベット止めされ、押えプレート(ソ)の外周にはバネ押え（ツ）、（ツ）・・が突出して設けられ、連結状態にあるダンパスプリング(チ)、(チ)・・の先端に当っている。すなわち、バネ押え（ツ）、（ツ）・・間には連結状態にある２本のダンパスプリング(チ)、(チ)・・が介在している。

そして、同図には図示していないが、バネ押え（ツ）、（ツ）・・の位置にはタービンランナ(ロ)から延びるバネ受けが設けられている。従って、連結状態にある２本のダンパスプリング(チ)、(チ)は押えプレート(ソ)のバネ押え（ツ）、（ツ）・・とバネ受けとで挟まれている。その為に、回転速度が高くなってピストン(ニ)がフロントカバーに係合する際には、バネ押え（ツ）、（ツ）・・とバネ受けとで挟まれたダンパスプリング(チ)、(チ)・・は圧縮変形して衝撃を吸収し、タービンランナ(ロ)へ衝撃が伝わらないように成っている。

図６は先端にスプリングシート(オ)を取付けたダンパスプリング(チ)の一部を表している。該ダンパスプリング(チ)はその先端のコイル径を小さくしてスプリングシート(ル)のピン(ワ)を嵌めた状態で取付けているが、該ダンパスプリング(チ)の伸縮に伴ってダンパスプリング自身もピストン(ニ)に接して擦れ合うが、スプリングシート(ル)のツバ(ヨ)も擦れ合う。その結果、スプリングシート(オ)がダンパスプリング(チ)から外れてしまう。すなわち、ロックアップダンパ装置が高速回転することで大きな遠心力が発生し、この遠心力に伴ってダンパスプリング(チ)及びスプリングシート(オ)はピストン(ニ)と接して擦れ合うことに成る。
特開平１０−１６９７１４号に係る「ダンパー機構」

このように従来のロックアップダンパ装置に取付けられるダンパスプリングには上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、ダンパスプリングの伸縮に伴ってピストンと擦れ合ってもスプリングシートが外れることのなく、安定したダンパ機能を発揮することが出来るダンパスプリングを提供する。

本発明に係るトルクコンバータのロックアップダンパ装置を構成するダンパスプリングは、従来通りその先端にはスプリングシートを取付けている。該スプリングシートはダンパスプリングをバネ受けとバネ押えにて挟む場合に安定した当接状態を確保することが出来る。そして、該スプリングシートは大径円盤のツバと小径軸のピンとを有し、ピンの外周には必要に応じて樹脂層が設けられ、本発明のダンパスプリングは上記ツバとピンが共に先端部のスプリング内径に嵌合出来る形状と成っている。

すなわち、スプリングシートはダンパスプリング端面から突出することなく、その為に、ダンパスプリングの両端はそのコイル径を大きくして大径円盤形状のツバが嵌合し、２〜３巻き目が絞られてコイル径を小さくし、小径軸と成るピンを嵌合している。ただし、両端部を除いたダンパスプリングのコイル径の大きさに関しては特に限定しないことにする。そして、本発明に係るダンパスプリングはロックアップダンパ装置に取付けられるが、ロックアップダンパ装置の形式及び構造は制約されず、あらゆるロックアップダンパ装置に使用することが出来る。

本発明のダンパスプリングはロックアップダンパ装置に取付けられ、ピストンがフロントカバーに係合する際の衝撃トルクを吸収することが出来、又エンジンのトルク変動を吸収してトランスミッションへ動力の伝達を行うことが出来る。そして、トルクコンバータの高速回転に伴って発生する遠心力の影響で、ダンパスプリングはピストンに接し、この状態でダンパスプリングが伸縮すれば該ピストンと擦れ合う。

しかし、ダンパスプリングの両端に取付けているスプリングシートはスプリング穴に嵌合し、その為にスプリングシートはピストンと擦れ合うことはなく、外れることもない。特に、小径軸部の外周に樹脂層が設けられることでスプリングコイルと噛合って外れ防止効果を向上する。従って、安定したダンパ機能を発揮することが出来る。一方、スプリングシートはダンパスプリングのスプリング内径に嵌合して両端から突出しない為に、バネ受けとバネ押えに挟まれるダンパスプリングはその分だけ長くなり、ロックアップダンパ装置の機能は向上する。

図１は本発明に係るダンパスプリングを備えたロックアップダンパ装置を示す実施例であり、(ａ)は正面図、(ｂ)は断面図を示している。このロックアップダンパ装置１はピストン２の外周に６本のダンパスプリング３，３・・と２本の補助ダンパスプリング４，４を配置している。そしてピストン２の外周部にはリング状のプレート５がリベット６，６・・を介して取着されている。

ところで、上記リング状のプレート５には収容空間８，８・・が形成され、各収容空間８，８・・の間にはバネ受け７，７・・が設けられている。そこで、ダンパスプリング３，３・・及び補助ダンパスプリング４，４は上記収容空間８，８・・に収容され、バネ受け７，７・・によって挟まれている。

ピストン２の外周には拘束部９が設けられて、ダンパスプリング３，３・・及び補助ダンパスプリング４，４を抱き込み、そしてプレート５には内側ガイド１０，１０・・が収容空間８，８・・の部位に起立している。収容空間８，８・・に嵌っているダンパスプリング３，３・・及び補助ダンパスプリング４，４は、上記拘束部９と内側ガイド１０にて挟み込まれ、そして両端はバネ受け７，７・・によって位置決めされている。

このように取付けられたダンパスプリング３，３・・はピストン２の中心に対して対称位置に配置され、同じく補助ダンパスプリング４，４もピストン２の中心に対して対称となっている。このようにダンパスプリング３，３・・及び補助ダンパスプリング４，４を取付けたロックアップダンパ装置１は、前記図４に示すようにトルクコンバータのタービンハブ(ヘ)に取付けられる。そして、タービンランナ(ロ)に取着されたバネ押え(ル)はバネ受け７と重なり合って配置され、ロックアップダンパ装置１のピストン２がフロントカバー(ホ)に係合する際には、バネ受け７，７・・とバネ押え(ル)、(ル)・・にて挟まれたダンパスプリング３，３・・は圧縮変形する。

ところで、上記ダンパスプリング３，３・・及び補助ダンパスプリング４，４の両端にはスプリングシート１１，１１・・が取付けられ、バネ受け７，７・・に当接している。図２はスプリングシート１１を先端に取付けたダンパスプリング３の一部を表している。

図２(ａ)はダンパスプリング３の外径Ｂは先端の第１コイル１２のコイル外径Ａより大きく成っており、第２コイル１３の外径Ｃは第１コイル外径Ａより小さく成っている。図２(ｂ)のダンパスプリング３の場合には、その外径Ｂは先端の第１コイル１２のコイル外径Ａより小さく成っており、第２コイル１３の外径Ｃは第１コイル外径Ａより小さく成っている。

ところで、該ダンパスプリング３の先端にはスプリングシート１１が取付けられているが、該スプリングシート１１はダンパスプリング３のスプリング内径１４に嵌っている。スプリングシート１１はツバ付きピンとして構成され、ツバ１５は第１コイル１２の内径に嵌合し、ピン１６は第２コイル１３の内径に嵌合して取付けられている。

このようにスプリングシート１１はダンパスプリング３の先端にスプリング内径に嵌った状態で取付けられ、ツバ１５が第１コイル１２の内径に嵌合することで、図１に示すロックアップダンパに組み付けられた場合にピストン２と接することはない。勿論、ピストン２がフロントカバーに係合する際に伸縮してもスプリングシート１１のツバ１５がピストン２と擦れ合うことはなく、その為にダンパスプリング３から離脱することはない。

そして、スプリングシート１１のツバ１５の厚さはダンパスプリング３のコイル線径と同一寸法と成っている。従って、図２(ａ)、(ｂ)のようにダンパスプリング先端に取付けられた場合、ツバ１５の表面１７はダンパスプリング３の先端１８と同一面と成る。第２コイル１３は外径を小さくすると共に第１コイル１２との間に隙間を残さないで巻かれ、その為に第２コイル１３に当接して位置決めされたツバ１５の表面１７は先端１８と一致する。

そこで、図１に示すロックアップダンパ装置１に組み込まれてプレート５のバネ受け７，７に挟まれたダンパスプリング３は、スプリングシート１１，１１のツバ１５，１５が当接すると共に、ダンパスプリング３の両先端１８，１８がバネ受け７，７に当接することになる。従って、ダンパスプリング３の伸縮動作は安定し、しかもダンパスプリング３の全長を有効に活用した伸縮動と成っている。すなわち、従来のようにツバを先端から突出した状態でスプリングシートを取付けるならば、該ツバの厚さ分だけはダンパスプリング３の長さが短く成ってしまう。

図３はスプリングシート１１を示している他の実施例である。基本的な形態は前記図２に示したスプリングシートと同じであって、ピン１６の一端に外径を大きくした円盤状のツバ１５を有している。そして、ピン１６の外周には軟質樹脂をコーティングした樹脂層１９を設けている。ピン１６の外周にはネジ溝などで凹凸面が形成され、この凹凸面に樹脂がコーティングされて樹脂層１９が設けられている。従って、該スプリングシート１１をダンパスプリング３に取付けるならば、樹脂層１９が第２コイル１３と噛合って固定される。

ところで、前記図２のダンパスプリング３では、第２コイル１３だけが絞られて小径と成っているが、第３コイルも小径としてピン１６が嵌合出来るように構成する場合もある。

本発明のダンパスプリングを備えたロックアップダンパ装置。 スプリングシートを取付けたダンパスプリングの一部。 ピン外周に樹脂層を設けたスプリングシート。 一般的なトルクコンバータ。 ロックアップダンパ装置。 従来のダンパスプリング。

符号の説明

１ ロックアップダンパ装置
２ ピストン
３ ダンパスプリング
４ 補助ダンパスプリング
５ プレート
６ リベット
７ バネ受け
８ 収容空間
９ 拘束部
10 内側ガイド
11 スプリングシート
12 第１コイル
13 第２コイル
14 スプリング内径
15 ツバ
16 ピン
17 表面
18 先端
19 樹脂層

Claims (4)

1. トルクコンバータ内に収容され、タービンランナとピストンとを弾性的に連結し、上記ピストンが係合したロックアップ状態においてはエンジンのトルク変動を吸収するロックアップダンパのダンパスプリングにおいて、該ダンパスプリングの両端にはスプリングシートを取付け、上記ダンパスプリングの両端における第１コイルの外径を大きくすると共に第２コイルを絞って外径を小さくし、上記スプリングシートはピンの一端に外径を大きくした円盤状のツバを形成し、このスプリングシートのピンを第２コイルの内径に嵌合すると共に、ツバを第１コイルの内径に嵌めて取付けたことを特徴とするロックアップダンパ装置のダンパスプリング。
2. トルクコンバータ内に収容され、タービンランナとピストンとを弾性的に連結し、上記ピストンが係合したロックアップ状態においてはエンジンのトルク変動を吸収するロックアップダンパのダンパスプリングにおいて、該ダンパスプリングの両端にはスプリングシートを取付け、上記ダンパスプリングの両端における第１コイルの外径を大きくすると共に第２コイル及び第３コイルを絞って外径を小さくし、上記スプリングシートはピンの一端に外径を大きくした円盤状のツバを形成し、このスプリングシートのピンを第２コイルと第３コイルの内径に嵌合すると共に、ツバを第１コイルの内径に嵌めて取付けたことを特徴とするロックアップダンパ装置のダンパスプリング。
3. 上記スプリングシートのピン外周に軟質樹脂層を設けた請求項１、又は請求項２記載のロックアップダンパ装置のダンパスプリング。
4. 上記スプリングシートの厚さをコイル線径と同一寸法にした請求項１、請求項２、又は請求項３記載のロックアップダンパ装置のダンパスプリング。

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