JP4828266B2 - 流体式トルク伝達装置およびそれに用いられるロックアップ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、流体式トルク伝達装置およびそれに用いられるロックアップ装置、特に、トルクコンバータやフリュード・カップリング等の流体式トルク伝達装置およびそれに用いられるロックアップ装置に関する。
流体式トルク伝達装置として、例えばトルクコンバータが知られている。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、内部の作動油の循環によってトルクを伝達する装置である。インペラーは、入力側回転体に連結されたフロントカバーに固定されている。インペラーが回転すると、インペラーからタービンに向かって作動油が流れ、タービンが回転する。この結果、タービンから入力シャフトにトルクが出力される。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ることが多い。
ロックアップ装置は、主に、タービンとフロントカバーとの間の空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へ直接トルクを伝達するための装置である。ロックアップ装置は、軸方向に移動可能でフロントカバーに連結可能なピストンと、ピストンに固定されたリティーニングプレートと、タービンに固定されたドリブンプレートと、リティーニングプレートとドリブンプレートとを回転方向に弾性的に連結する複数のトーションスプリングとから構成されている。
このロックアップ装置では、ピストンの軸方向フロントカバー側の空間内の作動油を排出すると、ピストンの軸方向タービン側の空間内の油圧が軸方向フロントカバー側の空間内の油圧よりも高くなり、ピストンが軸方向フロントカバー側に移動する。この結果、ピストンの外周部に設けられた摩擦フェーシングがフロントカバーの摩擦面に押し付けられて、トルクがフロントカバーからピストンを介してリティーニングプレートに伝達され、トーションスプリングおよびドリブンプレートを介して、タービンに出力される(以下、ロックアップ装置の連結時とする)。このとき、トーションスプリングがリティーニングプレートとドリブンプレートとの間で回転方向に圧縮され、捩り振動を吸収・減衰する(例えば、特許文献1を参照。)。
特開2002−122211号公報
捩り振動により発生する異音の種類としては、主に、走行時異音と、ティップイン・ティップアウト(低周波振動)とがある。
走行時異音は、エンジンの回転変動がトランスミッションやデファレンシャルの駆動側ギヤと従動側のギヤの間に歯打ち現象を起こし、ハウジングを共鳴させたり、車室に音をこもらせたりするものである。そのため、ロックアップ装置のダンパー機構としては、共振点を常用域からできるだけ下げ、さらに共振のレベルを下げるために、低剛性・低ヒステリシストルクの捩り特性が必要とされる。
ティップイン・ティップアウトは、アクセルペダルを急に踏んだり、急に離したりした時に、タイヤに伝達されたトルクが逆にタイヤ側から駆動側に伝わり、その揺り返しとしてタイヤに過大トルクが発生し、その結果として過渡的に車体を前後に大きく振らすものである。そのため、ロックアップ装置のダンパー機構としては、捩り特性を限りなくソリッドにすること、つまり、高剛性・高ヒステリシストルクの捩り特性が必要とされる。
特許文献1に記載のロックアップ装置では、外周側に配置された複数のトーションスプリングが並列に作用するため高剛性の捩り特性を実現できる。このため、このロックアップ装置であれば、車体を大きく揺らすほどの大きな捩り振動を吸収・減衰することができ、ティップイン・ティップアウトの発生を防止することができる。
一方で、燃費向上を目的として、低回転数領域においてロックアップ装置を連結させる流体式トルク伝達装置の採用が増えてきている。エンジンからの入力トルクが小さい低回転数領域では、高回転数領域に比べてエンジンの回転が比較的変動しやすく、小さい捩り振動による走行時異音が発生しやすい。このため、低回転数領域における走行時異音の発生を防止することを考慮すると、ロックアップ装置のダンパー機構としては前述のように低剛性・低ヒステリシストルクの捩り特性が好ましい。
しかしながら、特許文献1に記載のロックアップ装置のダンパー機構は捩り特性が高剛性であるため、大きな捩り振動を吸収・減衰することができても、低回転数領域における小さな捩り振動を吸収・減衰することができない。また、特許文献1に記載のロックアップ装置において複数のトーションスプリングを直列に配置することで低剛性化を図ることができるが、この場合は大きな捩り振動を効果的に吸収・減衰することができず、ティップイン・ティップアウトの発生を防止することができない。
すなわち、従来のロックアップ装置では、低回転数領域および高回転数領域において高い振動減衰性能を両立することが課題となっている。
本発明の課題は、低回転数領域および高回転数領域において高い振動減衰性能を両立可能なロックアップ装置を提供することにある。
第1の発明に係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、フロントカバーとタービンとを機械的に連結するための流体式トルク伝達装置用ロックアップ装置である。このロックアップ装置は、タービンに相対回転可能にかつ軸方向に相対移動可能に支持され、フロントカバーに連結可能なピストンと、タービンに固定されたドリブン部材と、ピストンとドリブン部材とを回転方向に弾性的に連結する複数の第1弾性部材と、ピストンとドリブン部材とを回転方向に弾性的に連結する第2弾性部材と、ピストンに対して回転可能に配置されたサポート部材と、を備えている。サポート部材は、ピストンがフロントカバーに連結されていない状態において、第1弾性部材の第1端部と第2弾性部材の第1端部との間に挟み込まれた中間支持部を有している。ピストンがフロントカバーに連結されている状態において、フロントカバーの回転数が所定値以下では、サポート部材はピストンに対して回転可能であり、かつ、第1および第2弾性部材がピストンとドリブン部材との間で直列に圧縮される。ピストンがフロントカバーに連結されている状態において、フロントカバーの回転数が所定値を超えると、サポート部材がピストンに対して半径方向に押し付けられて摩擦抵抗によりピストンと一体回転し、かつ、第1および第2弾性部材のうち一方がピストンとドリブン部材との間で圧縮される。
このロックアップ装置では、連結時においてフロントカバーとピストンとが連結される。この結果、フロントカバーに入力されたトルクがピストン、リティーニングプレートおよび第1弾性部材を介してドリブン部材に入力される。すなわち、フロントカバーからタービンにトルクが直接伝達される。
このとき、フロントカバーの回転数が所定値以下であれば、第1および第2弾性部材がピストンとドリブン部材との間で直列に圧縮されるため、低捩り剛性・広捩り角度の捩り特性を実現できる。また、フロントカバーの回転数が所定値を超えると、第1および第2弾性部材のうち一方がピストンとドリブン部材との間で圧縮されるため、高剛性の捩り特性を実現できる。
このように、このロックアップ装置では、所定の回転数を境界として低剛性・広捩り角度の捩り特性と高剛性の捩り特性とを切り替えることができるため、高回転数領域においては高剛性の捩り特性を確保しつつ、低回転数領域においては低剛性・広捩り角度の捩り特性を実現することができる。すなわち、このロックアップ装置では低回転数領域および高回転数領域において高い振動減衰性能を両立することができる。
第2の発明に係るロックアップ装置は、第1の発明の装置において、サポート部材は、ピストンに対して半径方向に相対移動可能に配置されている。
第3の発明に係るロックアップ装置は、第1または第2の発明の装置において、サポート部材は、ピストンおよびドリブン部材よりも板厚が薄いプレートで形成されている。
第4の発明に係るロックアップ装置は、第1から第3のいずれかの発明の装置において、ピストンは、タービンに相対回転可能にかつ軸方向に相対移動可能に支持されたピストン本体と、ピストン本体の外周部から軸方向に延びた外周筒状部と、を有している。サポート部材は、ピストン本体および第1弾性部材の軸方向間に配置されたサポート部材本体と、外周筒状部の内周側に配置されサポート部材本体の外周部から軸方向に延びる摺動部と、をさらに有している。中間支持部は、サポート部材本体から軸方向に延びており、第1弾性部材の第1端部と第2弾性部材の第1端部との回転方向に挟み込まれている。
第5の発明に係るロックアップ装置は、第4の発明の装置において、サポート部材本体は、回転方向の延びる円弧状の部分である。摺動部は、外周筒状部に沿って軸方向および円周方向に延びる円弧状の部分であり、外周筒状部と第1弾性部材との間、および、外周筒状部と第2弾性部材との間、に配置されている。
第6の発明に係るロックアップ装置は、第4の発明の装置において、サポート部材本体は、環状の部分である。摺動部は、サポート部材本体の外周部から軸方向に延びる円筒状の部分である。
第7の発明に係るロックアップ装置は、第1から第5のいずれかの発明の装置において、ピストンに固定され第1および第2弾性部材を回転方向に弾性変形可能に支持するための保持部材をさらに備えている。保持部材は、第1弾性部材の第2端部を回転方向に支持する第1支持部と、第2弾性部材の第2端部を回転方向に支持する第2支持部と、を有している。
第8の発明に係るロックアップ装置は、第1から第7の発明のいずれかの装置において、第1弾性部材の内周側に配置されピストンとドリブン部材とを回転方向に弾性的に連結する複数の第3弾性部材をさらに備えている。ピストンは、第3弾性部材の少なくとも一部を軸方向に収容する凹部を有している。
ここでは、第3弾性部材の少なくとも一部がピストンに収容されるため、ロックアップ装置の軸方向寸法を短縮することができる。
第9の発明に係る流体式トルク伝達装置は、フロントカバーと、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、流体室内でインペラーに対向して配置されたタービンと、フロントカバーとタービンとの間に配置された第1から第8の発明に係るいずれかのロックアップ装置と、を備えている。
この流体式トルク伝達装置では、第1から第8の発明に係るいずれかのロックアップ装置を備えているため、低回転数領域および高回転数領域において高い振動減衰性能を両立することができる。
本発明に係るロックアップ装置および流体式トルク伝達装置では、上記の構成により、高回転数領域においては高剛性の捩り特性を確保しつつ、低回転数領域においては低剛性・広捩り角度の捩り特性を実現することができる。このため、このロックアップ装置では低回転数領域および高回転数領域において高い振動減衰性能を両立することができる。
以下、図面に基づいて、本発明に係る流体式トルク伝達装置のロックアップ装置の実施形態について説明する。
〔第1実施形態〕
(1)トルクコンバータの全体構造
図1に本発明の第1実施形態に係る流体式トルク伝達装置としてのトルクコンバータ1の縦断面概略図を示す。図1の左側にはエンジン(図示せず)が配置され、図の右側にトランスミッション(図示せず)が配置されている。また、図1に示すO−Oは、トルクコンバータ1の回転軸線である。
トルクコンバータ1は、エンジン側のクランクシャフト(図示せず)からトランスミッションの入力シャフト(図示せず)にトルクを伝達するための装置であり、入力側の部材に固定されるフロントカバー2と、3種の羽根車(インペラー9、タービン10、ステータ11)からなるトルクコンバータ本体3と、フロントカバー2とタービン10とを機械的に連結可能なロックアップ装置5とから構成されている。
フロントカバー2は、円板状の部材であり、主に、カバー円板部8aと、カバー円板部8aの外周部に形成された軸方向トランスミッション側に突出する外周筒状部8bとを有している。外周筒状部8bは、インペラー9のインペラーシェル12に溶接によって固定されている。
トルクコンバータ本体3は、主に、フロントカバー2とともに流体室を形成するインペラー9と、流体室に充填された作動油を介してインペラー9からトルクが伝達されるタービン10と、インペラー9からタービン10への作動油の流れを整流するステータ11とから構成されている。
インペラー9は、インペラーシェル12と、その内側に固定された複数のインペラーブレード13と、インペラーシェル12の内周側に設けられた筒状のインペラーハブ21とから構成されている。インペラー9のフロントカバー2側には、流体室内でインペラー9に対向してタービン10が配置されている。
タービン10は、タービンシェル14と、タービンシェル14に固定された複数のタービンブレード15と、タービンシェル14の内周側に固定されたタービンハブ16とから構成されている。タービンハブ16は、外周側に延びるフランジ16aを有しており、このフランジ16aには、タービンシェル14の内周部が、後述のドリブンプレート53とともに、複数のリベット17によって固定されている。また、タービンハブ16の筒状部16bには、図示しないトランスミッションの入力シャフトがスプライン係合している。
インペラー9とタービン10との内周部間にはステータ11が配置されている。ステータ11は、環状のステータキャリア18と、その外周面に設けられた複数のステータブレード19とから構成されている。ステータキャリア18は、ワンウェイクラッチ20を介して図示しない固定シャフトに支持されている。なお、フロントカバー2とタービンハブ16との軸方向間には第1スラストベアリング31が設けられ、タービンハブ16とステータ11との間には第2スラストベアリング32が設けられ、ステータ11とインペラーシェル12との間には第3スラストベアリング33が設けられている。各スラストベアリング31〜33においては、半径方向に作動油が流通可能なポートが形成されている。
(2)ロックアップ装置の構造
ロックアップ装置5は、フロントカバー2に連結可能なクラッチ機構6としての機能と、クラッチ機構6とタービン10とを回転方向に弾性的に連結するダンパー機構7としての機能とを有しており、必要に応じて、フロントカバー2とタービン10とを機械的に連結するための装置である。ロックアップ装置5は、主に、フロントカバー2からトルクが入力されるピストン51と、ピストン51に固定された保持部材としてのリティーニングプレート52と、タービン10に固定されたドリブン部材としてのドリブンプレート53と、ピストン51およびドリブンプレート53を回転方向に弾性的に連結する第1弾性部材および第2弾性部材としての第1トーションスプリング54および第2トーションスプリング56と、第1トーションスプリング54の端部を回転方向に支持するサポート部材としてのサポートプレート90とから構成されている。本実施形態のロックアップ装置5では、クラッチ機構6がピストン51から構成されており、ダンパー機構7がリティーニングプレート52と、ドリブンプレート53と、第1および第2トーションスプリング54、56と、サポートプレート90とから構成されている。
ここで、図1〜図4を用いて、ロックアップ装置5についてより詳細に説明する。図2にロックアップ装置5をトランスミッション側から見た平面概略図、図3にロックアップ装置5の縦断面概略図を示す。なお、図2では、左下1/4にドリブンプレート53、リティーニングプレート52、サポートプレート90、第1トーションスプリング54およびピストン51が描かれており、左上1/4ではドリブンプレート53が省略されており、さらに右上1/4ではリティーニングプレート52が省略されており、さらに右下1/4では第1トーションスプリング54が省略されている。
<ピストン>
ピストン51は、トルクコンバータ本体3内の油圧の制御によって、フロントカバー2のカバー円板部8aに接近または離反することが可能な部材である。図1および図2に示すように、ピストン51は、半径方向に延びる円板状のピストン本体61から主に構成されており、フロントカバー2とタービン10との間の空間を軸方向に2つに分割している。図3に示すように、ピストン本体61の外周部には、環状かつ平坦な押圧部62が形成されている。押圧部62の軸方向エンジン側の面には、摩擦フェーシング63が接着などにより固定されている。
図3に示すように、押圧部62の外周縁には、軸方向トランスミッション側に延びる筒状部としての外周筒状部64が設けられている。また、ピストン本体61の内周縁には、軸方向エンジン側に延びる内周筒状部66が固定されている。ピストン51は、内周筒状部66を介してタービンハブ16の筒状部16bにより軸方向および回転方向に移動可能に支持されている。内周筒状部66と筒状部16bと半径方向間には、シールリング67が設けられている。
さらに、ピストン本体61の第2トーションスプリング56に対応する部分には、軸方向エンジン側に窪んだ複数の凹部65が形成されている。凹部65はピストン本体61の外周部から内周部にかけて形成されている。凹部65により第2トーションスプリング56周辺の軸方向寸法の短縮を図ることができる。
これらの構成により、フロントカバー2とピストン51との間には空間S1が形成されており、またピストン51のトランスミッション側には空間S2が形成されている。空間S1の内周部は第1スラストベアリング31において形成されたポートを介して図示しない入力シャフトに形成された油路に連通している。空間S1およびS2の内周部は、シールリング67によりシールされている。
<リティーニングプレート>
リティーニングプレート52は、異なる円周上に配置された複数の第1および第2トーションスプリング54、56をピストン51側に保持するとともに、第2トーションスプリング56の端部を回転方向に支持するための部材である。図1〜図3に示すように、リティーニングプレート52は、ピストン51の外周筒状部64の半径方向内側であって、ピストン本体61の軸方向トランスミッション側の面に沿って配置された環状の部材であり、ピストン本体61に対して複数のリベット79により固定されている。図3に示すように、リティーニングプレート52は、主要部を構成する環状部70と、環状部70から半径方向外側へ突出する複数の回転方向支持部72と、回転方向支持部72同士の回転方向間に配置された複数の第1保持部76と、環状部70の内周側に形成された複数の第2保持部71とから構成されている。
環状部70はリベット79によりピストン本体61に固定されている。回転方向支持部72同士の回転方向間であって第1保持部76と押圧部62との軸方向間には、2つの第1トーションスプリング54が弾性変形可能に収容されている。第2保持部71には窓孔73が形成されており、窓孔73には第2トーションスプリング56が収容されている。第1保持部76と第2保持部71とは、円周方向位置がほぼ一致している。
<ドリブンプレート>
ドリブンプレート53は、ピストン51に入力されたトルクをタービン10に伝達する部材であり、第1および第2トーションスプリング54、56の端部(正確には、第1トーションスプリング54の場合は後述するスプリングシート57)を回転方向に支持している。
図2および図3に示すように、ドリブンプレート53は、ピストン51の軸方向トランスミッション側に配置された環状の部材であり、前述のタービン10とともに、複数の孔部85を貫通するリベット17により固定されている。ドリブンプレート53は、主要部を構成する環状のドリブンプレート本体55と、ドリブンプレート本体55から半径方向外側へ突出し第1トーションスプリング54の端部と回転方向に当接可能な複数の突出部59と、第2トーションスプリング56および第2保持部71が収容される複数の収容部58とから構成されている。突出部59は回転方向支持部72に対応する位置に配置されており、収容部58は第2トーションスプリング56に対応する位置に配置されている。
<第1および第2トーションスプリング>
第1および第2トーションスプリング54、56は、エンジンの回転変動により生じる微少捩り振動やロックアップ装置5の連結時のショックによる振動などを吸収・減衰する。本実施形態においては、第1および第2トーションスプリング54、56は径の異なる2種類のコイルスプリングであり、8つの第1トーションスプリング54と4つの第2トーションスプリング56とが配置されている。図2および図3に示すように、各第1トーションスプリング54は押圧部62と第1保持部76との軸方向間であって、隣り合う回転方向支持部72同士の間に配置されている。各第2トーションスプリング56は、ピストン本体61と第2保持部71との軸方向間に配置されており、第2トーションスプリング56の一部はピストン本体61に形成された凹部65に収容されている。また、第2トーションスプリング56の端部とドリブンプレート53の収容部58の回転方向の内側部分とは回転方向に当接可能となっており、リティーニングプレート52とドリブンプレート53とが所定の角度だけ相対回転すると、第2トーションスプリング56は第2保持部71と収容部58との間で圧縮される。
このように、第1トーションスプリング54はダンパー機構7の1段目および2段目範囲において作動し、第2トーションスプリング56はダンパー機構7の2段目範囲においてのみ作動する。第1トーションスプリング54は第2トーションスプリング56の内周側に配置されている。
なお、本実施形態においては、第1トーションスプリング54の回転方向両端には1対のスプリングシート57が装着されている。
<サポートプレート>
以上に述べた構成に加えて、本発明に係るロックアップ装置5では、ピストン51とドリブンプレート53との間で遊動子として機能し得るサポート部材としての4つのサポートプレート90を有している。図2〜図4を用いて、サポートプレート90の詳細について説明する。図4(a)にサポートプレート90の平面図、図4(b)に図4(a)のA−A断面図、図4(c)に図4(a)のB−B断面図を示す。
図2および図3に示すように、サポートプレート90は、ピストン51の外周筒状部64の内周側であって第1保持部76の回転方向間に回転方向および半径方向に相対移動可能に配置されており、外周筒状部64に沿った円弧形状を有している。サポートプレート90は、例えばピストン51、ドリブンプレート53、リティーニングプレート52よりも板厚が薄いプレートにより形成されている。
図4に示すように、サポートプレート90は、回転方向および半径方向に延びるサポートプレート本体91と、サポートプレート本体91の外周部から軸方向に延びる円弧状の摺動部92と、サポートプレート本体91のほぼ中央部に形成され外周部から半径方向内側へ切り起こされた第1突起93と、第1突起93に対応する位置に配置されサポートプレート本体91の内周部から軸方向へ延びる第2突起94とから主に構成されている。摺動部92の外周面は外周筒状部64の内周面と摺動可能であり、遠心力によりサポートプレート90が外周側へ移動すると、回転数に応じた摩擦抵抗が摺動部92と外周筒状部64との間に作用し、フロントカバー2の回転数が所定値付近に達するとサポートプレート90に作用する回転方向の荷重よりも摩擦抵抗の方が大きくなり、サポートプレート90とピストン51との相対回転が規制される。すなわち、摺動部92と外周筒状部64とは所定の回転数で作動するロック機構95を構成しているとも言える。なお、摺動部92は第1トーションスプリング54と外周筒状部64とが摺動するのを防止する役割も果たしている。
また図2に示すように、第1突起93および第2突起94は隣り合う第1トーションスプリング54の端部を回転方向に支持しており、回転方向支持部72および突出部59の回転方向間に配置された2つの第1トーションスプリング54に狭持された状態で、サポートプレート90は回転方向および半径方向に移動可能である。すなわち、サポートプレート90により2つの第1トーションスプリング54は回転方向支持部72および突出部59の間で直列に作用する。
(3)トルクコンバータの動作
図1〜3を用いてトルクコンバータ1の動作について説明する。
エンジン側のクランクシャフトからのトルクは、図示しないフレキシブルプレートを介してフロントカバー2に入力される。これにより、インペラー9が回転し、作動油がインペラー9からタービン10へと流れる。この作動油の流れによりタービン10は回転し、タービン10のトルクは図示しない入力シャフトに出力される。
空間S1の作動油が入力シャフト内部の油路を通って排出されると、ピストン51の軸方向タービン10側の空間S2内の油圧が軸方向フロントカバー2側の空間S1内の油圧よりも高くなり、ピストン51がフロントカバー2側に移動する。この結果、ピストン51がフロントカバー2側に移動し、摩擦フェーシング63がフロントカバー2の摩擦面に押し付けられる。これにより、フロントカバー2のトルクは、ピストン51およびリティーニングプレート52に伝達され、第1および第2トーションスプリング54、56、ドリブンプレート53を介して、タービン10に出力される。
ここで、ロックアップ装置5が連結された状態でのダンパー機構7の動作について説明する。
<低回転数領域における動作>
図5〜図7を用いて、低回転数領域(例えばアイドリング時などの1000〜1200〔rpm〕)におけるロックアップ装置5の連結動作について説明する。図5にダンパー機構7の初期状態図、図6に低回転数領域におけるダンパー機構7の動作説明図、図7に低回転数領域におけるダンパー機構7の捩り特性線図を示す。なお、図5および図6は第1トーションスプリング54の動作のみを示しており、第2トーションスプリング56の動作は省略している。
ロックアップ装置5が連結された状態でフロントカバー2に捩り振動が入力されると、図5の初期状態からピストン51とドリブンプレート53とが相対回転し、図6に示すように第1トーションスプリング54が回転方向に圧縮される。ピストン51とドリブンプレート53との相対回転がさらに進むと、第1および第2トーションスプリング54、56がともに回転方向に圧縮される。このとき、1対の第1トーションスプリング54の間にサポートプレート90の第1突起93および第2突起94が挟み込まれているため、図6に示すように、第1トーションスプリング54が回転方向に圧縮されるとピストン51およびリティーニングプレート52に対してサポートプレート90が圧縮方向に相対移動する。すなわち、図7に示すように、このロックアップ装置5では、1対の第1トーションスプリング54が直列に作用するため、低回転数領域においては低剛性の捩り特性81が得られる。
またそれに加えて、サポートプレート90の摺動部92により第1トーションスプリング54の半径方向外側が覆われている。このため、第1トーションスプリング54が遠心力により半径方向外側へ移動しても、第1トーションスプリング54とピストン51との摺動を抑制することができ、ヒステリシストルクを低減することができる。
以上より、このロックアップ装置5では、低回転数領域において低剛性および低ヒステリシストルクの捩り特性を実現することができ、低回転数領域における捩り振動を効果的に吸収・減衰することができる。
<高回転数領域におけるロックアップ動作>
次に、図7〜図9を用いて高回転数領域(例えば4000〜4500〔rpm〕)におけるロックアップ動作について説明する。図8に低回転数領域におけるダンパー機構7の動作説明図、図9に低回転数領域におけるダンパー機構7の動作説明図を示す。なお、図8および図9は第1トーションスプリング54の動作のみを示しており、第2トーションスプリング56の動作は省略している。
このロックアップ装置5では、サポートプレート90が半径方向に移動可能であるため、ロックアップ装置5が連結されピストン51がフロントカバー2とともに回転すると、サポートプレート90が遠心力により外周側へ移動し摺動部92が外周筒状部64に押し付けられ、摺動部92と外周筒状部64との間に摩擦抵抗が発生する。ピストン51の回転数が高回転数領域に達すると、サポートプレート90に作用する回転方向の荷重よりもこの摩擦抵抗の方が大きくなり、所定の回転数付近においてロック機構95が作動する。これにより、高回転数領域においては、ピストン51およびサポートプレート90の相対回転が規制され、サポートプレート90とピストン51とは一体で回転する部材となる。
そうすると、サポートプレート90は遊動子としては機能せず、1対の第1トーションスプリング54は直列に作用しなくなる。このため、フロントカバー2に捩り振動が入力されピストン51とドリブンプレート53とが相対回転すると、図8に示すように8つの第1トーションスプリング54のうち4つの第1トーションスプリング54a(図8では2つ)のみがドリブンプレート53の突出部59とサポートプレート90の第1突起93および第2突起94との間で回転方向に圧縮される。また、図8の場合とは逆方向にピストン51とドリブンプレート53とが相対回転すると、図9に示すように残りの4つの第1トーションスプリング54b(図9では2つ)のみが圧縮される。すなわち、図7に示すように、このロックアップ装置5では、第1トーションスプリング54が直列に作用せず並列に作用するため、高回転数領域においては高剛性の捩り特性82が得られる。
またそれに加えて、ピストン51とサポートプレート90とが一体であるため、遠心力により第1トーションスプリング54が外周側へ移動し第1トーションスプリング54と摺動部92とが摺動し、比較的大きなヒステリシストルクが発生する。
以上より、このロックアップ装置5では、高回転数領域において高剛性および高ヒステリシストルクの捩り特性を実現することができ、高回転数領域における捩り振動を効果的に吸収・減衰することができる。
(4)本発明の効果
以上の説明をまとめると、このロックアップ装置5では、所定の回転数付近までであれば、サポートプレート90はピストン51と相対回転可能であるため、ピストン51とドリブンプレート53部材との間でサポートプレート90が遊動子として機能し、4対の第1トーションスプリング54は直列に作用する。このため、所定の回転数付近までであれば、ロックアップ装置5において低剛性・広捩り角度の捩り特性を実現できる。
また、所定の回転数付近を超えると、摺動部92および外周筒状部64により構成されるロック機構95によりピストン51とサポートプレート90との相対回転が制限される。このため、ピストン51とサポートプレート90とは一体で回転し、サポートプレート90が遊動子として機能しなくなる。すなわち、隣り合う2つの第1トーションスプリング54が直列に作用しなくなり、ロックアップ装置5において高剛性の捩り特性を実現できる。
このように、このロックアップ装置5では、所定の回転数付近を境界として低剛性・広捩り角度の捩り特性と高剛性の捩り特性とを切り替えることができる。これにより、高回転数領域においては高剛性の捩り特性を確保しつつ、低回転数領域においては低剛性・広捩り角度の捩り特性を実現することができる。これにより、このロックアップ装置5では低回転数領域および高回転数領域において高い振動減衰性能を両立することができる。
また、サポートプレート90の重量を変えることで、摺動部92と外周筒状部64との間に発生する摩擦抵抗を変えることができ、ロック機構95が作動する回転数を調整することができる。
また、高回転数領域でのロックアップ動作時において、正捩り側と負捩り側とで異なる第1トーションスプリング54が圧縮されるため、各第1トーションスプリング54の圧縮回数が減少し、第1トーションスプリング54の寿命を従来よりも延ばすことができる。
さらに、サポートプレート90が一体の環状の部材ではなく、4つに分割された円弧状の部材であるため、製造時の材料の無駄を省くことができ、製造コストの低減を図ることができる。
〔第2実施形態〕
前述の実施形態に係るロックアップ装置5では、4つのサポートプレート90が設けられているが、図10に示すように、これらの部材が一体の環状のサポートプレート190であってもよい。サポートプレート190は、筒状の摺動部192と、サポートプレート90の第1突起93に対応する複数の第1突起193と、第2突起94に対応する複数の第2突起194とを有している。
この場合、サポートプレート190は半径方向外側へ移動しないため、サポートプレート90のように遠心力により半径方向外側へ移動してピストン51の外周筒状部64に押し付けられないが、摺動部192が遠心力により外周側へ弾性変形し、この結果として摺動部192と外周筒状部64とが摺動し、ロック機構195を実現することができる。これにより、前述の実施形態と同様に、高回転数領域においては高剛性の捩り特性を確保しつつ、低回転数領域に適した低剛性・広捩り角度の捩り特性を実現することができる。これにより、低回転数領域および高回転数領域において高い振動減衰性能を両立することができる。
なお、サポートプレート190の板厚を変えることで、ロック機構195が作動する回転数を調整することができる。
〔他の実施形態〕
本発明の具体的な構成は、前述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種々の変更および修正が可能である。
例えば、前述の第2実施形態では、サポートプレート190の摺動部192が筒状の部分として記載しているが、これに限定されず、サポートプレート190の摺動部192に複数のスリットを設けてもよい。この場合、板厚に加えてスリットの形状や数量を変えることで、ロック機構195が作動する回転数を調整することができる。
本発明の第1実施形態に係るトルクコンバータ1の縦断面概略図。 ロックアップ装置5をトランスミッション側から見た平面概略図。 ロックアップ装置5の縦断面概略図。 サポートプレート90の平面図および断面図。 ダンパー機構7の初期状態図。 低回転数領域におけるダンパー機構7の動作説明図。 低回転数領域および高回転数領域におけるダンパー機構7の捩り特性線図。 高回転数領域におけるダンパー機構7の動作説明図。 高回転数領域におけるダンパー機構7の動作説明図。 第2実施形態に係るサポートプレート190の平面図および断面図。
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
5 ロックアップ装置
6 クラッチ機構
7 ダンパー機構
10 タービン
51 ピストン
52 リティーニングプレート(保持部材)
53 ドリブンプレート(ドリブン部材)
54 第1トーションスプリング(第1弾性部材)
56 第2トーションスプリング(第2弾性部材)
90,190 サポートプレート(サポート部材)
91 サポートプレート本体
92,192 摺動部
93,193 第1突起
94,194 第2突起
95 ロック機構

Claims (9)

  1. フロントカバーとタービンとの間に配置され、前記フロントカバーと前記タービンとを機械的に連結するための流体式トルク伝達装置用ロックアップ装置であって、
    前記タービンに相対回転可能にかつ軸方向に相対移動可能に支持され、前記フロントカバーに連結可能なピストンと、
    前記タービンに固定されたドリブン部材と、
    前記ピストンと前記ドリブン部材とを回転方向に弾性的に連結する第1弾性部材と、
    前記ピストンと前記ドリブン部材とを回転方向に弾性的に連結する第2弾性部材と、
    前記ピストンが前記フロントカバーに連結されていない状態において、前記第1弾性部材の第1端部と前記第2弾性部材の第1端部との間に挟み込まれた中間支持部を有し、前記ピストンに対して回転可能に配置されたサポート部材と、を備え、
    前記ピストンが前記フロントカバーに連結されている状態において、前記フロントカバーの回転数が所定値以下では、前記サポート部材は前記ピストンに対して回転可能であり、かつ、前記第1および第2弾性部材が前記ピストンと前記ドリブン部材との間で直列に圧縮され、
    前記ピストンが前記フロントカバーに連結されている状態において、前記フロントカバーの回転数が所定値を超えると、前記サポート部材が前記ピストンに対して半径方向に押し付けられて摩擦抵抗により前記ピストンと一体回転し、かつ、前記第1および第2弾性部材のうち一方が前記ピストンと前記ドリブン部材との間で圧縮される、
    流体式トルク伝達装置用ロックアップ装置。
  2. 前記サポート部材は、前記ピストンに対して半径方向に相対移動可能に配置されている、
    請求項1に記載の流体式トルク伝達装置用ロックアップ装置。
  3. 前記サポート部材は、前記ピストンおよび前記ドリブン部材よりも板厚が薄いプレートで形成されている、
    請求項1または2に記載の流体式トルク伝達装置用ロックアップ装置。
  4. 前記ピストンは、前記タービンに相対回転可能にかつ軸方向に相対移動可能に支持されたピストン本体と、前記ピストン本体の外周部から軸方向に延びた外周筒状部と、を有しており、
    前記サポート部材は、前記ピストン本体および第1弾性部材の軸方向間に配置されたサポート部材本体と、前記外周筒状部の内周側に配置され前記サポート部材本体の外周部から軸方向に延びる摺動部と、をさらに有している、
    前記中間支持部は、前記サポート部材本体から軸方向に延びており、前記第1弾性部材の前記第1端部と前記第2弾性部材の前記第1端部との回転方向に挟み込まれている、
    請求項1から3のいずれかに記載の流体式トルク伝達装置用ロックアップ装置。
  5. 前記サポート部材本体は、回転方向の延びる円弧状の部分であり、
    前記摺動部は、前記外周筒状部に沿って軸方向および円周方向に延びる円弧状の部分であり、前記外周筒状部と前記第1弾性部材との間、および、前記外周筒状部と前記第2弾性部材との間、に配置されている、
    請求項4に記載の流体式トルク伝達装置用ロックアップ装置。
  6. 前記サポート部材本体は、環状の部分であり、
    前記摺動部は、前記サポート部材本体の外周部から軸方向に延びる円筒状の部分である、
    請求項4に記載の流体式トルク伝達装置用ロックアップ装置。
  7. 前記ピストンに固定され前記第1および第2弾性部材を回転方向に弾性変形可能に支持するための保持部材をさらに備え、
    前記保持部材は、前記第1弾性部材の第2端部を回転方向に支持する第1支持部と、前記第2弾性部材の第2端部を回転方向に支持する第2支持部と、を有している、
    請求項1から5のいずれかに記載の流体式トルク伝達装置用ロックアップ装置。
  8. 前記第1弾性部材の内周側に配置され、前記ピストンと前記ドリブン部材とを回転方向に弾性的に連結する複数の第3弾性部材をさらに備え、
    前記ピストンは、前記第3弾性部材の少なくとも一部を軸方向に収容する凹部を有している、
    請求項1から7のいずれかに記載の流体式トルク伝達装置用ロックアップ装置。
  9. フロントカバーと、
    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、
    前記流体室内で前記インペラーに対向して配置されたタービンと、
    前記フロントカバーと前記タービンとの間に配置された請求項1から8のいずれかに記載のロックアップ装置と、
    を備えた流体式トルク伝達装置。
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