JP4926228B2 - トルクコンバータの動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力伝達装置、特に、エンジン側の部材に連結されたフロントカバーとトルクコンバータ本体との間に配置され、トルクコンバータ本体のタービンから出力されるトルクをトランスミッション側の部材に伝達するための動力伝達装置に関する。

トルクコンバータは、エンジン側部材に連結されたフロントカバーと、フロントカバーに連結されたトルクコンバータ本体とを有している。そして、フロントカバーから入力されたトルクは、作動流体を介してトランスミッション側に伝達される。トルクコンバータ本体は、フロントカバーに連結されたインペラと、トランスミッション側の部材に連結されるタービンと、タービンからインペラに戻る作動流体を整流するステータと、を有している。

このようなトルクコンバータにおいて、特許文献１には、トーションスプリングを有するダンパ機構をタービンとトランスミッション側の部材との間に設けることが示されている。このようなトルクコンバータでは、タービンからのトルクはダンパ機構を介してトランスミッション側の部材に伝達される。

特開２０００−２３１２号公報

特許文献１に示されたトルクコンバータでは、イナーシャとしてのタービンが、ダンパ機構のトーションスプリングより入力側（エンジン側）に配置されることになる。このような構成では、共振回転数が常用回転数より低い回転域に移動し、振動をより低減することが可能である。

ここで、特許文献１に示された構成では、タービンとダンパ機構とを連結する係合部がタービンの外周側に設けられている。この場合は、係合部を構成するタービン側の部材及びダンパ機構側の部材が大きくなり、係合のための各部材の質量が重くなって軽量化の妨げになり、また省燃費化の妨げにもなる。

本発明の課題は、タービンをイナーシャとするトルクコンバータの動力伝達装置において、装置の小型、軽量化を図るとともに、軸方向寸法の拡大を抑えることにある。

請求項１に係るトルクコンバータの動力伝達装置は、エンジン側の部材に連結されたフロントカバーとトルクコンバータ本体との間に配置され、トルクコンバータ本体のタービンから出力されるトルクをトランスミッション側の部材に伝達するための装置であって、内周部がタービンに固定された出力部材と、フロントカバーとタービンとの間に配置されたダンパ機構と、係合部と、を備えている。ダンパ機構は、弾性部材を有し、出力部材からの動力を弾性部材を介してトランスミッション側の部材に伝達する。係合部はトルクコンバータ本体のトーラス中心より内周側において出力部材の外周部とダンパ機構とを連結する。

この装置では、フロントカバーからトルクコンバータ本体に入力されたトルクはタービンから出力され、このトルクは出力部材及びダンパ機構を介してトランスミッション側の部材に出力される。このとき、出力部材からのトルクは、係合部を介してダンパ機構に伝達され、さらにトランスミッション側の部材に伝達される。そして、出力部材とダンパ機構を連結する係合部はトーラス中心より内周側に設けられている。

ここでは、出力部材とダンパ機構とがトーラス中心より内周側の係合部によって連結されており、係合部が従来の装置に比較して径方向内方に位置している。このため、係合部を構成する部材が小型になり、軽量化を実現できる。また、トーラス中心より内周側は、タービンとフロントカバーとがより離れているので、比較的広いスペースが形成されている。このため、この比較的広いスペースに係合部を配置でき、軸方向寸法が長くなるのを抑えることができる。

請求項２に係るトルクコンバータの動力伝達装置は、請求項１の装置において、出力部材は外周部に複数の溝又は突起を有し、ダンパ機構は、出力部材の溝又は突起に係合する突起又は溝を有する入力側部材と、トランスミッション側の部材に連結される出力側部材と、入力側部材に保持され入力側部材と出力側部材とを回転方向に弾性的に連結する弾性部材と、を有している。そして、係合部は、出力部材の外周部に形成された複数の溝又は突起と、ダンパ機構の入力側部材に形成された複数の突起又は溝と、からなり、弾性部材よりも内周側に位置している。

ここでは、係合部がダンパ機構の弾性部材よりも内周側に位置しているので、前記同様に、係合部分を小型、軽量化でき、また軸方向寸法を抑えることができる。さらに、係合部が、出力部材及びダンパ機構の入力側部材の一部に形成されているので、構成が簡単になる。

請求項３に係るトルクコンバータの動力伝達装置は、請求項２の装置において、出力部材は、内周部がタービンの内周部に固定されるとともに、外周部に複数の溝又は突起が形成された円板状のプレートである。また、ダンパ機構の入力側部材は、弾性部材を支持する支持部を有するとともに内周部に出力部材の複数の溝又は突起に係合する複数の突起又は溝が形成された円板状のプレートである。

以上のような本発明によれば、タービンをイナーシャとするトルクコンバータの動力伝達装置において、装置を小型、軽量化でき、また軸方向寸法が長くなるのを抑えることができる。

本発明の一実施形態による動力伝達装置を備えたトルクコンバータの断面部分図。 前記動力伝達装置の正面部分図。

図１は、本発明の一実施形態としての動力伝達装置が設けられたトルクコンバータ１の断面部分図である。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。図２は動力伝達装置の正面部分図である。図２では、弾性部材としてのトーションスプリング及び一部の部材を省略している。なお、図１に示すＯ−Ｏがトルクコンバータの回転軸線である。

［トルクコンバータの全体構成］
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にトルクを伝達するための装置である。このトルクコンバータ１は、エンジン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３、タービン４、ステータ５）からなるトルクコンバータ本体６と、動力伝達装置７と、ロックアップ装置８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、その外周部には軸方向トランスミッション側に突出する外周筒状部１０が形成されている。インペラ３は、フロントカバー２の外周筒状部１０に溶接により固定されたインペラシェル１２と、その内側に固定された複数のブレード１３と、ブレード１３の内部に設けられたコア１４と、インペラシェル１２の内周側に設けられた筒状のインペラハブ１５とから構成されている。タービン４は流体室内でインペラ３に対向して配置されている。タービン４は、タービンシェル１６と、タービンシェル１６に固定された複数のブレード１７と、ブレード１７の内部に設けられたコア１８と、タービンシェル１６の内周側に固定されたタービンサポート１９と、から構成されている。タービンサポート１９は円板状のプレートであり、タービンシェル１６とタービンサポート１９とは複数のリベット２０によって固定されている。

ステータ５は、インペラ３とタービン４の内周部間に配置され、タービン４からインペラ３へと戻る作動油を整流するための機構である。ステータ５は円板状のステータキャリア２４と、その外周面に設けられた複数のブレード２５と、ブレード外周部に設けられたコア２６と、から構成されている。ステータキャリア２４は、ワンウェイクラッチ２７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、タービンサポート１９とワンウェイクラッチ２７との間、及びステータキャリア２４とインペラシェル１２との間には、それぞれスラストベアリング２８，２９が設けられている。

［動力伝達装置］
動力伝達装置７は、タービンサポート１９に固定されたトルク伝達プレート３４と、ダンパ機構３５と、を備えている。

＜トルク伝達プレート＞
トルク伝達プレート３４は、円板状に形成されており、内周端部がタービンシェル１６とともにタービンサポート１９にリベット２０により固定されている。トルク伝達プレート３４の外周には、円周方向に所定の間隔をあけて複数の溝が形成されている。

＜ダンパ機構＞
ダンパ機構３５は、図１及び図２に示すように、第１及び第２リティニングプレート３８，３９と、ハブフランジ４１と、タービンハブ４２と、１対のクラッチプレート４３と、外周側及び内周側のトーションスプリング４４，４５と、を有している。

第１及び第２リティニングプレート３８，３９は、円板状に形成されており、軸方向に間隔をあけて配置されている。また、両リティニングプレート３８，３９は、図２に示すように、外周部の複数箇所に絞り部３８ａ，３９ａが形成されている。なお、図２では第１リティニングプレート３８の絞り部３８ａだけが表れているが、第２リティニングプレート３９にも、同じ位置に同じ形状の絞り部３９ａが形成されている。両リティニングプレート３８，３９の絞り部３８ａ，３９ａは互いに当接しており、この絞り部３８ａ，３９ａがリベット４８によって連結されている。したがって、両リティニングプレート３８，３９は同期して回転する。また、両リティニングプレート３８，３９には円周方向に所定の間隔をあけて複数の窓孔３８ｂ，３９ｂが形成されている。この窓孔３８ｂ，３９ｂによって外周側トーションスプリング４４が支持されており、両リティニングプレート３８，３９に入力されたトルクは、この窓孔３８ｂ，３９ｂを介して外周側トーションスプリング４４に伝達される。

また、第１リティニングプレート３８の内周端には、軸方向トランスミッション側（図１の右方）に突出する複数の突起５０が形成されている。複数の突起５０は、図２に示すように、円周方向に所定の間隔をあけて配置されており、この突起５０が、トルク伝達プレート３４の外周部に形成された溝に係合している。なお、図２ではトルク伝達プレート３４を取り外して示している。

以上のように、トルク伝達プレート３４の外周に形成された複数の溝と、第１リティニングプレート３８に形成された複数の突起５０とにより係合部５１が構成されている。これらの係合によって、タービン４から第１及び第２リティニングプレート３８，３９にトルクが伝達される。そして、この係合部５１は、トルクコンバータ本体６のトーラスの中心Ｃ（図１参照）よりも内周側で、さらに外周側トーションスプリング４４の内周側に位置している。なお、トーラスの中心Ｃは、インペラ３、タービン４、及びステータ５の各コア１４，１８，２６で囲まれる空間の中心である。トルクコンバータ本体６は、図１からも明らかなように、一般的にインペラ３及びタービン４は断面円弧状に形成されている。そして、インペラ３及びタービン４の各シェル１２，１６は、トーラス中心と同じ径方向位置に位置する部分がもっとも外側（インペラ３においてはトランスミッション側で、タービン４においてはエンジン側）に張り出している。したがって、タービン側において、トーラス中心よりも内周側には、ダンパ機構３５との間に比較的広いスペースが形成されている。

そこで、ここでは、トーラス中心Ｃよりも内周側の比較的広いスペースを利用して、タービン４とダンパ機構３５との係合部５１を配置している。

さらに、第１及び第２リティニングプレート３８，３９の外周端には、外側に開く複数の切欠き３８ｃ，３９ｃが等角度間隔で形成されている。この切欠き３８ｃ，３９ｃはロックアップ装置８との係合部として機能する部分である。

ハブフランジ４１は、円板状に形成されており、第１リティニングプレート３８と第２リティニングプレート３９との間に挟まれるように配置されている。

図２から明らかなように、ハブフランジ４１の外周側には、円周方向に比較的長い複数の外周側長孔４１ａが形成され、内周側には、外周側長孔４１ａよりも円周方向長さが短い複数の内周側長孔４１ｂが形成されている。外周側長孔４１ａは第１及び第２リティニングプレート３８，３９の窓孔３８ｂ，３９ｂと同じ位置に形成されている。また、外周側長孔４１ａと内周側長孔４１ｂとは、それらの円周方向の中心がずれるように、かつ円周方向に交互になるように形成されている。そして、外周側長孔４１ａには外周側トーションスプリング４４が収納され、内周側長孔４１ｂには内周側トーションスプリング４５が収納されている。

また、ハブフランジ４１の外周端には、外周側に開く複数の切欠き４１ｃが等角度間隔で形成されている。この切欠き４１ｃ内に、リベット４８によって互いに連結された第１及び第２リティニングプレート３８，３９の絞り部３８ａ，３９ａが配置されている。したがって、第１及び第２リティニングプレート３８，３９がハブフランジ４１と相対回転した場合に、絞り部３８ａ，３９ａが切欠き４１ｃの円周方向端に当接することにより、相対回転が規制される。すなわち、切欠き４１ｃと絞り部３８ａ，３９ａによってストッパ機構が構成されている。

ハブフランジ４１の内周端には、内周側に開く複数の切欠き４１ｄが等角度間隔で形成されている。

タービンハブ４２は、ハブフランジ４１の内周側に配置されており、ボス部４２ａとフランジ部４２ｂとを有している。なお、図２では、タービンハブ４２のフランジ部４２ｂのみを示している。

ボス部４２ａは筒状の部材であり、トランスミッション側の端部でタービンサポート１９の内周端を相対回転自在に支持している。また、ボス部４２ａの内周面にはスプライン孔４２ｃが形成されており、このスプライン孔４２ｃがトランスミッションの軸と係合可能である。

フランジ部４２ｂは、ボス部４２ａから径方向外方に延び、円板状に形成されている。図２に示すように、フランジ部４２ｂの外周端には、複数の歯４２ｄが形成されている。この歯４２ｄはタービンハブ４１の切欠き４１ｄ内に位置している。歯４２ｄの円周方向の長さは切欠き４１ｄの円周方向長さに比較して短い。したがって、ハブフランジ４１とタービンハブ４２とは、歯４２ｄが切欠き４１ｄの円周方向端に当接するまで相対回転が可能である。

１対のクラッチプレート４３は、円板状に形成されており、同じ形状である。クラッチプレート４３には、ハブフランジ４１の内周側長孔４１ｂと同じ位置に、複数の窓孔４３ａが形成されている。この窓孔４３ａによって、内周側トーションスプリング４５が支持されている。そして、１対のクラッチプレート４３は複数のリベット５２によってハブフランジ４２に相対回転不能に固定されている。

また、１対のクラッチプレート４３の外周端部は、第１及び第２リティニングプレート３８，３９の内周部の中に挿入されている。より詳細には、トランスミッション側のクラッチプレート４３の外周端は、第１リティニングプレート３８の内周端部とハブフランジ４１との間に挿入されている。また、エンジン側のクラッチプレート４３の外周端は、第２リティニングプレート３９の内周端部とハブフランジ４１との間に挿入されている。ここで、トーションスプリング４４，４５が圧縮すると、第１及び第２リティニングプレート３８，３９と１対のクラッチプレート４３とは回転差が生じるので、両者が当接している部分は摺接し、この部分でヒステリシストルクが発生することになる。

［ロックアップ装置］
ロックアップ装置８は、フロントカバー２とダンパ機構３５との間の環状の空間に配置されている。ロックアップ装置８は、主に、ピストン５５と、フロントカバー２とピストン５５との間に設けられたドライブプレート５６及びドリブンプレート５７と、クラッチリング５８と、を有している。

ピストン５５は円板状のプレート部材であり、フロントカバー２とタービン４との間の空間を軸方向に２分割するように配置されている。ピストン５５の外周部は平坦な摩擦連結部５５ａとなっている。また、ピストン５５の摩擦連結部５５ａに対向して、フロントカバー２には平坦な摩擦面が形成されている。ピストン５５の内周縁には軸方向エンジン側に延びる内周筒状部５５ｂが設けられている。内周筒状部５５ｂの内周面はタービンハブ４２の筒状部４２ａの外周面に対して軸方向及び回転方向に移動可能に支持されている。内周筒状部５５ｂとタービンハブ４２の筒状部４２ａの外周面との間にはシールリング６０が設けられている。

ドライブプレート５６は、環状の部材であり、フロントカバー２の径方向中間部に固定されている。ドライブプレート５６の外周部は軸方向トランスミッション側に折り曲げられ、この折り曲げ部に複数の突起が形成されている。一方、ドライブプレート５７は、環状の部材であり、ピストン５５の径方向中間部にリベット６２により固定されている。ドライブプレート５７の外周部には、複数の溝が形成されており、この溝とドライブプレート５６の突起とが噛み合っている。以上のようなドライブプレート５６とドリブンプレート５７とにより、ピストン５５はフロントカバー２に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能に連結されている。

クラッチリング５８は、環状の部材であり、円板部５８ａと、円板部５８ａの外周端から軸方向トランスミッション側に延びる係合部５８ｂと、を有している。円板部５８ａは、ピストン５５の摩擦連結部５５ａとフロントカバー２の摩擦連結面との間に配置されており、両面に摩擦フェーシングが固定されている。係合部５８ｂは先端に複数の突起を有している。そして、この係合部５８ｂの突起が、第１及び第２リティニングプレート３８，３９の切欠き３８ｃ，３９ｃに係合している。

［動作］
次に、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フロントカバー２に入力される。これにより、インペラ３が回転し、作動油がインペラ３からタービン４へ流れる。この作動油の流れによりタービン４は回転し、タービン４に固定されたトルク伝達プレート３４も同様に回転する。

低速度域では、ロックアップ装置８はオフ（連結解除状態）であり、この場合は、タービン４から出力されたトルクが、トルク伝達プレート３４及びダンパ機構３５を介してトランスミッション側に出力される。

また、トルクコンバータ１の速度比があがり、所定の速度域になると、フロントカバー２とピストン５５との間の空間の作動油がドレンされる。この結果、ピストン５５がフロントカバー２側に移動させられる。この結果、ピストン５５とフロントカバー２の摩擦連結面の間にクラッチリング５８の摩擦フェーシングが挟持され、ロックアップ装置８がオン（連結状態）になる。このため、フロントカバー２のトルクは、ピストン５５及びクラッチリング５８を介してダンパ機構３５に伝達され、インペラ３及びタービン４を介することなくトランスミッション側に出力される。

以上のように、エンジン側からフロントカバー２に入力されたトルクは、ロックアップ装置８がオフの場合は、トルクコンバータ本体６及びトルク伝達プレート３４を介してダンパ機構３５に入力され、ロックアップ装置８がオンの場合は、ロックアップ装置８を介してダンパ機構３５に入力される。

ダンパ機構３５においては、タービン４からのトルクは、トルク伝達プレート３４から第１及び第２リティニングプレート３８，３９に伝達され、さらに、外周側トーションスプリング４４、ハブフランジ４１、及び内周側トーションスプリング４５に伝達される。このとき、各トーションスプリング４４，４５は、圧縮されつつトルクをタービンハブ４２に伝達する。

このときのダンパ機構３５の特性を静的に説明する。ダンパ機構３５にトルクが入力され、各トーションスプリング４４，４５が圧縮されると、ハブフランジ４１とタービンハブ４２とは相対回転する。この相対回転角度（捩り角度）が大きくなると、タービンハブ４２の歯４２ｄがハブフランジ４１の切欠き４１ｄの円周方向端に当接する。このため、以降はハブフランジ４１とタービンハブ４２とは一体回転する。

タービンハブ４２の歯４２ｄがハブフランジ４１の切欠き４１ｄの端部に当接した後、エンジンからのトルクがさらに大きくなると、ハブフランジ４１に対する第１及び第２リティニングプレート３８，３９の捩り角度が大きくなり、外周側トーションスプリング４４がさらに圧縮される。この場合、タービンハブ４２とハブフランジ４１とは一体回転するので、内周側トーションスプリング４５は圧縮されず、外周側トーションスプリング４４のみが圧縮されることになる。

以上のようにしてダンパ機構３５が作動する際、各トーションスプリング４４，４５が圧縮、伸長すると、入力側と出力側との間には相対回転が生じる。具体的には、第１及び第２リティニングプレート３８，３９と、タービンハブ４２に固定されたクラッチプレート４３とは、トルク変動に応じて相対回転することになる。このため、動的な状態では、第１及び第２リティニングプレート３８，３９の内周部とクラッチプレート４３の外周部との間が摺接し、ヒステリシストルクが発生する。

なお、ダンパ機構３５に過大なトルクが入力された場合は、ハブフランジ４１に対する第１及び第２リティニングプレート３８，３９の捩り角度が非常に大きくなる。したがって、両リティニングプレート３８，３９に形成された絞り部３８ａ，３９ａがハブフランジ４１の外周に形成された切欠き４１ｃの円周方向端に当接し、これ以上の相対回転が禁止される。

［特徴］
以上のような実施形態では、タービン４に固定されたトルク伝達プレート３４とダンパ機構３５とがトーラス中心より内周側で係合しているので、係合部５１を構成する部材が小型になり、軽量化を実現できる。また、トーラス中心より内周側には比較的広いスペースが形成されており、このスペースに係合部５１を配置しているので、軸方向寸法が長くなるのを抑えることができる。

［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

例えば、前記実施形態ではロックアップ装置を備えたトルクコンバータに本発明を適用したが、ロックアップ装置を備えていないトルクコンバータにも同様に本発明を適用することができる。

また、前記実施形態では、ダンパ機構が外周側及び内周側トーションスプリングを有していたが、外周側トーションスプリングのみを有するダンパ機構にも本発明を同様に適用することができる。

さらに、係合部を構成する部材の溝及び突起は、それぞれ逆の部材に構成されていてもよい。

１ トルクコンバータ
２ フロントカバー
４ タービン
６ トルクコンバータ本体
７ 動力伝達装置
８ ロックアップ装置
３４ トルク伝達プレート（出力部材）
３５ ダンパ機構
３８，３９ リティニングプレート
４１ ハブフランジ
４２ タービンハブ
５０ 突起

Claims (3)

1. エンジン側の部材に連結されたフロントカバー(2)とトルクコンバータ本体(6)との間に配置され、トルクコンバータ本体(6)のタービン(4)から出力されるトルクをトランスミッション側の部材に伝達するための動力伝達装置であって、
   内周部が前記タービン(4)に固定された出力部材(34)と、
   前記フロントカバー(2)と前記タービン(4)との間に配置されるとともに弾性部材(44)を有し、前記出力部材からの動力を前記弾性部材(44)を介して前記トランスミッション側の部材に伝達するダンパ機構(35)と、
   前記トルクコンバータ本体(6)のトーラス中心より内周側において前記出力部材(34)の外周部と前記ダンパ機構(35)とを連結する係合部(51)と、
   を備えたトルクコンバータの動力伝達装置。
2. 前記出力部材(34)は、外周部に複数の溝又は突起を有し、
   前記ダンパ機構(35)は、
   前記出力部材(34)の複数の溝又は突起に係合する突起(50)又は溝を有する入力側部材(38)と、
   前記トランスミッション側の部材に連結される出力側部材(41)(42)と、
   前記入力側部材(38)に保持され、前記入力側部材(38)と前記出力側部材(41)(42)とを回転方向に弾性的に連結する弾性部材(44)と、
   を有し、
   前記係合部(51)は、前記出力部材(34)の外周部に形成された複数の溝又は突起(50)と、前記ダンパ機構(35)の入力側部材(38)に形成された複数の突起又は溝と、からなり、前記弾性部材(44)よりも内周側に位置している、
   請求項１に記載のトルクコンバータの動力伝達装置。
3. 前記出力部材(34)は、内周部が前記タービン(4)の内周部に固定されるとともに、外周部に複数の溝又は突起が形成された円板状のプレートであり、
   前記ダンパ機構(35)の入力側部材(38)は、前記弾性部材(44)を支持する支持部を有するとともに内周部に前記出力部材(34)の複数の溝又は突起に係合する複数の突起(50)又は溝が形成された円板状のプレートである、
   請求項２に記載のトルクコンバータの動力伝達装置。

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