JP4961384B2 - ダンパー機構 - Google Patents

Description

本発明は、急激なトルク変動を減衰させるためのダンパー機構に関し、特に、車両用自動変速機が備えるトルクコンバータのロックアップ機構に用いて好適なダンパー機構に関する。

車両用自動変速機が備えるトルクコンバータは、流体（作動油）を介して動力を伝達するためにスムーズな走行を実現できる反面、流体のスリップによるエネルギーロスで燃費が悪化するという欠点がある。これを解消するために、トルクコンバータには、ロックアップクラッチ（ロックアップ機構）が設けられている。ロックアップクラッチは、特許文献１に示すように、エンジンから入力された動力で回転するトルコンカバーに対して隣接して配置されたクラッチピストン（第１伝動部材）を備えている。クラッチピストンは、タービン（第２伝動部材）のボス外周に回転及び摺動自在に支承されている。このロックアップクラッチは、車両の速度が所定以上になると、トルクコンバータ内の流体の流れが変化し、クラッチピストンの摩擦面がトルコンカバーに押圧される。これにより、クラッチが係合してエンジンの回転が変速機側へ機械的に伝達される状態となる。したがって、流体による滑りの影響を排除でき、燃費の向上を図ることができる。

このようなロックアップクラッチには、エンジンからの急激なトルク変動を吸収するためのダンパー機構が設けられている。ダンパー機構は、クラッチピストンの外周に形成された環状のチャンネル部と、チャンネル部内の周方向に沿って収容された複数のダンパスプリング（コイルバネ）とを備えている。隣接する各ダンパスプリングの対向する端部（端部にエンドワッシャなど他の部材を取り付けている場合は、該他の部材）は、ホルダ部材により近接間隔を規制された状態で係止されている。そして、ホルダ部材で係止された各ダンパスプリングの端部間には、タービンの外側面から突出する爪部（伝動腕）が挿入されている。これにより、エンジンからの入力トルクの変動でタービンとクラッチピストンとの間に回転速度差が生じると、爪部で押圧されたダンパスプリングが圧縮変形し、入力トルクの変動が減衰されるようになっている。
特開平９−１２６２９８号公報

ダンパー機構では、隣接する各ダンパスプリングの端部間にタービンの爪部を挿入して組み付けているが、この組付作業の容易性を考慮して、爪部の幅寸法（周方向の長さ寸法）は、ダンパスプリングの対向する端部間の規制間隔よりも若干小さい寸法に形成されている。これにより、爪部の組み付けが容易になる反面、ダンパスプリングの端部と爪部との間に微細な隙間が生じてしまう。ところが、この微細な隙間があると、ロックアップクラッチが係合し始める領域（タービンとクラッチピストンの相対捩り角度０度付近：極低トルク領域）において、爪部がダンパスプリングの端部に接触しないタイミングが生じる。そのため、エンジンからの入力トルクの変動を効果的に減衰できないという問題があった。

また、ダンパスプリングの端部と爪部との間に微細な隙間があると、ロックアップクラッチが係合する際、それまで接触していなかった爪部とダンパスプリングの端部とが衝突する。この衝突によりサージトルク（急激なトルク変化）が発生し、サージトルクに起因する振動が発生する。従来は、この振動を抑制するためにロックアップクラッチを滑らせていた。しかしながら、ロックアップクラッチを滑らせると、車両の燃費が悪化するという問題があった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、ロックアップクラッチ係合時の振動の発生を抑制し、トルク変動を効果的に減衰しながらも、車両の燃費を向上させることが可能なダンパー機構を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明にかかるダンパー機構は、回転方向へ相対変位可能に設置された第１伝動部材（１１）および第２伝動部材（３）と、第１伝動部材（１１）に設けた環状のチャンネル部（１４）と、チャンネル部（１４）内において周方向に並べて配置された複数のダンパスプリング（１６）と、第１伝動部材（１１）側に固定され、隣接する各ダンパスプリング（１６）の対向する端部間あるいは該端部に取り付けた他の部材（２４）間の近接間隔を所定の規制間隔（Ｌ）に規制する規制部材（２５）と、第２伝動部材（３）に設けた複数の伝動腕（２９）と、を備え、各伝動腕（２９）を各ダンパスプリング（１６）の端部間あるいは前記他の部材（２４）間に挿入し、第１伝動部材（１１）と第２伝動部材（３）間のトルク変動をダンパスプリング（１６）で減衰するように構成したダンパー機構（２０）において、複数の伝動腕（２９）の少なくとも１つは、周方向の寸法が、規制部材（２５）によるダンパスプリング（１６）の端部間あるいは他の部材（２４）間の規制間隔（Ｌ）以上の寸法に形成された拡大伝動腕（２９ａ）であることを特徴とする。なお、ここでの括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明にかかるダンパー機構では、第２伝動部材に設けた複数の伝動腕のうち少なくとも１つは、ダンパスプリングの対向する端部間（他の部材間）の規制間隔以上に形成された拡大伝動腕としている。この拡大伝動腕は、周方向の寸法が規制間隔以上なので、あらかじめダンパスプリングの端部（他の部材）に接触してこれを押圧した状態になっている。つまり、拡大伝動腕によりダンパスプリングにプリロードが印加された状態になっている。したがって、このダンパー機構をロックアップクラッチに用いれば、ロックアップクラッチが係合し始める際、伝動腕がダンパスプリングの端部（他の部材）に接触しないタイミングを無くすことができ、エンジンからの入力トルクの変動を効果的に減衰できるようになる。また、ロックアップクラッチが係合する際、伝動腕とダンパスプリングの端部（他の部材）との衝突を防止でき、あるいは衝突による衝撃を緩和できるので、サージトルクの発生、および該サージトルクに起因する振動の発生を抑制できる。これにより、ロックアップクラッチを滑らせる必要がなくなるので、燃費を向上させることができる。

ここで、仮に、第２伝動部材が備える複数の伝動腕のすべてを拡大伝動腕とすると、各伝動腕とダンパスプリングの端部（他の部材）との隙間がすべて無くなるが、その代わりに、ダンパスプリングの端部間（他の部材間）の間隔を規制する規制部材とダンパスプリングの端部（他の部材）との間に隙間が生じてしまう。これにより、ロックアップクラッチの係合時に規制部材とダンパスプリングの端部（他の部材間）とが衝突するため、やはり振動の発生などの問題が生じてしまう。そこで、本発明にかかるダンパー機構では、この点を考慮して、上記の拡大伝動腕（２９ａ）に加えて、複数の伝動腕（２９）の少なくとも１つは、周方向の寸法が、規制部材（２５）による上記の規制間隔（Ｌ）未満の寸法に形成された通常伝動腕（２９ｂ）とするとよい。このような通常伝動腕を備えれば、該通常伝動腕が挿入された箇所では、規制部材とダンパスプリングの端部（他の部材）との間に隙間が生じないため、ロックアップクラッチの係合時に振動の発生などの問題が起こらずに済む。これにより、ロックアップクラッチ係合時のトルクの変動をより効果的に減衰できるようになる。

また、上記のダンパー機構では、拡大伝動腕（２９ａ）は、ダンパスプリング（１６）の端部間あるいは該端部に取り付けた他の部材（２４）間に挿入される先端側の角部（３０，３０）が丸みを有するように形成するとよい。これにより、ダンパスプリングの端部間（他の部材間）に拡大伝動腕を挿入して組み付ける作業を容易かつ迅速に行えるので、伝動腕の寸法を拡大しても、ダンパー機構の組立効率を従来通り維持できるようになる。

本発明にかかるダンパー機構によれば、ロックアップクラッチ係合時の振動の発生を抑制し、トルク変動を効果的に減衰しながらも、車両の燃費を向上させることが可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる自動車用のトルクコンバータの側断面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ矢視図であり、後述するクラッチピストン１１におけるタービン３側の面を示す側面図である。また、図３は、タービン３におけるクラッチピストン１１側の面を示す側面図である。トルクコンバータ１は、ポンプ２、タービン３、ステータ４及びこれらを収容するトルコンカバー５を備えて構成されている。なお、以下では、軸方向というときは、後述する入力軸６の中心軸方向を示し、周方向というときは、後述するクラッチピストン１１に設けたチャンネル部１４の長手方向に沿う円周方向を示す。

トルコンカバー５は、エンジン（図示せず）の駆動で回転するもので、変速機（図示せず）の入力軸６及びミッションケース（図示せず）に対して回転自在に支承されている。ポンプ２は、トルコンカバー５における変速機側の側壁５ａの内側に一体形成されている。タービン３は、入力軸６にスプライン結合されている。ステータ４は、入力軸６に対して相対回転可能なステータ軸８に対して一方向クラッチ９を介して連結されている。このトルクコンバータ１では、エンジンからトルコンカバー５に与えられる駆動力でポンプ２が回転し、ポンプ２の回転がトルコンカバー５内の作動油を介してタービン３に伝達されて、入力軸６が回転するようになっている。

トルクコンバータ１には、ロックアップクラッチ１０が設けられている。ロックアップクラッチ１０は、トルクコンバータ１が後述するカップリングレンジで動作する際に、トルコンカバー５とタービン３を機械的に連結するもので、タービン３のボス３ａの外周に回転及び摺動可能に支承されたクラッチピストン（第１伝動部材）１１を備えて構成されている。クラッチピストン１１は、ステータ４の左右両側の作動油室７と、クラッチピストン１１とトルコンカバー５の間の作動油室１２との圧力差に応じて、軸方向に沿って移動可能となっている。

クラッチピストン１１は、タービン３に支承されたウエブ１３と、ウエブ１３の外周端に連設され、軸方向の一側面（タービン３側の面）が開放された環状のチャンネル部１４とからなる。チャンネル部１４は、断面略Ｕ字形状の凹部として形成されており、該チャンネル部１４の底部の外側面（トルコンカバー５側の面）には、トルコンカバー５の側面に摩擦係合させるためのライニング１５が取り付けられている。

ロックアップクラッチ１０には、ダンパー機構２０が設けられている。図４は、図２のＢ−Ｂ部分に対応する矢視図で、ダンパー機構２０の詳細構成を示す図である。ダンパー機構２０は、クラッチピストン１１のチャンネル部１４内に配置された複数組（本実施形態では三組）のダンパスプリング（コイルバネ）１６を備えている。各ダンパスプリング１６は、チャンネル部１４内で周方向に沿って等間隔に並べて配列されている。本実施形態の各ダンパスプリング１６は、一本のコイルバネで構成されているが、これ以外にも、例えば、ばね定数の異なる複数のコイルばねを直列に連結することで、圧縮変形の途中で弾性力が変化するように構成してもよい。なお、図４に示すように、チャンネル部１４の内面には、ダンパスプリング１６の摺接による磨耗を防ぐためのガイドシート１７が設置されている。ガイドシート１７は、耐摩耗性を有する薄肉鋼板で構成されている。

チャンネル部１４の開口には、厚肉鋼板製のガイドプレート２１が設置されている。ガイドプレート２１は、チャンネル部１４からのダンパスプリング１６の離脱を阻止するもので、ウエブ１３に対してリベット２２で固着されている（図２参照）。ガイドプレート２１は、ダンパスプリング１６と同数が設置されており、各ガイドプレート２１は、各ダンパスプリング１６の長手方向の中間部を覆っている。

図５は、図２のＣ部分を示す部分拡大図である。図５に示すように、ダンパスプリング１６の端部には、該端部を覆う円形平板状のエンドワッシャ２４が装着されている。そして、隣接するダンパスプリング１６，１６の対向するエンドワッシャ２４，２４間には、ホルダ部材（規制部材）２５が介在している。ホルダ部材２５は、クラッチピストン１１のウエブ１３に対してリベット２６で固着された固定部２５ａと、固定部２５ａから径方向外側へ突出する突出部２５ｂとを備えた形状であり、突出部２５ｂは、対向するエンドワッシャ２４，２４間に介在する幅寸法に形成された部位である。突出部２５ｂの前面（タービン３側の面）には、ガイド溝２８が形成されている。ガイド溝２８は、図４及び図５に示すように、ダンパスプリング１６の延長軸線に沿う円弧線状に形成された凹部からなる。そして、突出部２５ｂにおけるガイド溝２８の両端面は、エンドワッシャ２４を当接させるストッパ部２７，２７になっている。このストッパ部２７，２７により、対向するエンドワッシャ２４，２４間の近接距離が所定の規制間隔に規制されるようになっている。

一方、図３に示すように、タービン（第２伝動部材）３のクラッチピストン１１側の面（以下、背面という）３ｂには、爪部（伝動腕）２９が設けられている。爪部２９は、タービン３の背面３ｂの外周に等間隔で複数個（本実施形態では三個）が配列されている。各爪部２９は、略矩形状で、入力軸６の軸心を中心とする円弧面状に湾曲した薄板状の小片からなる部材であり、タービン３の背面３ｂからクラッチピストン１１に向かって突出している。各爪部２９は、図１に示すように、各ホルダ部材２５のガイド溝２８内に挿入されている。これにより、各爪部２９は、対向するエンドワッシャ２４，２４の間に介装されている。爪部２９は、タービン３とクラッチピストン１１の回転方向への相対変位により、ガイド溝２８内を周方向に沿って移動可能となっている。

図６は、爪部２９の構成を説明するための模式図である。なお、同図では、タービン３の外周に設置された三個の爪部２９を横方向に並べて表示し、かつタービン３やクラッチピストン１１やホルダ部材２５など各部材を模式的に表示している。同図に示す例では、タービン３に設けた３個の爪部２９のうち１個は、周方向の寸法（以下、幅寸法という）Ｌ１が、対向するエンドワッシャ２４，２４の規制間隔（ストッパ部２７，２７の間隔）Ｌ以上（Ｌ≦Ｌ１）に形成された拡大爪（拡大伝動腕）２９ａである。この拡大爪２９ａは、ガイド溝２８の中央に位置するとき、すなわち、タービン３とクラッチピストン１１の相対捩り角度が０度であるとき、両側のエンドワッシャ２４，２４に当接してこれを押圧した状態となっている。つまり、拡大爪２９ａにより、ダンパスプリング１６にプリロードが印加された状態になっている。一方、拡大爪２９ａの両側のエンドワッシャ２４，２４は、ホルダ部材２５のストッパ部２７，２７に対して微細な隙間Ｐ，Ｐを有する状態になっている。

上記の拡大爪２９ａに加えて、タービン３に設けた３個の爪部２９のうち残り２個は、その幅寸法Ｌ２が、エンドワッシャ２４，２４の規制間隔Ｌ未満（Ｌ＞Ｌ２）に形成された通常爪（通常伝動腕）２９ｂになっている。この通常爪２９ｂは、ガイド溝２８の中央に位置するとき、すなわち、タービン３とクラッチピストン１１の相対捩り角度が０度であるとき、両側のエンドワッシャ２４，２４との間に微細な隙間Ｑ，Ｑを有する状態になっている。一方、通常爪２９ｂの両側のエンドワッシャ２４，２４は、ホルダ部材２５のストッパ部２７，２７に対して隙間無く接触している。

次に、上記構成のトルクコンバータ１の動作について説明する。トルクコンバータ１をコンバータレンジで作動させる場合は、クラッチピストン１１をタービン３側へ付勢するように作動油室７，１２の圧力を調節する。これにより、クラッチピストン１１が移動してライニング１５がトルコンカバー５から離間し、ロックアップクラッチ１０は解除状態となる。したがって、エンジンからトルコンカバー５に与えられる動力は、ポンプ２とタービン３との間の作動油を介して流体力学的に入力軸６に伝達される。

一方、トルクコンバータ１をカップリングレンジで作動させる場合は、上記とは逆に、クラッチピストン１１をトルコンカバー５側へ付勢するように作動油室７，１２の圧力を調節する。これにより、クラッチピストン１１が移動してライニング１５がトルコンカバー５に圧接され、ロックアップクラッチ１０は係合状態となる。したがって、エンジンの動力は、トルコンカバー５からクラッチピストン１１、ダンパスプリング１６、エンドワッシャ２４及び爪部２９を介してタービン３、入力軸６へと機械的に伝達される。

ここで、ロックアップクラッチ１０が係合する際、あるいはロックアップクラッチ１０の係合後クラッチピストン１１を介しての動力伝達中に、エンジンからの入力トルクが変動すると、クラッチピストン１１とタービン３との間に相対回転変位が生じる。そうすると、爪部２９が周方向に移動することでダンパスプリング１６を押圧して圧縮変形させる。こうして、ダンパスプリング１６によりトルク変動を減衰させることができる。

そして、本実施形態のダンパー機構２０では、エンドワッシャ２４，２４間の規制間隔Ｌ以上の幅寸法に形成された拡大爪２９ａにより、ダンパスプリング１６にプリロードが印加された状態になっている。したがって、ダンパー機構２０でトルク変動が減衰される際、爪部２９がエンドワッシャ２４に接触しないタイミングを無くすことができる。これにより、エンジンからの入力トルクを入力軸６側へリニアに伝達することができ、トルク変動を効果的に減衰できるようになる。また、拡大爪２９ａがあらかじめエンドワッシャ２４に接触しているので、ロックアップクラッチ１０が係合する際に、拡大爪２９ａがエンドワッシャ２４と衝突することを防止できる。あるは、他の爪部２９がエンドワッシャ２４に衝突する衝撃を効果的に緩和することができる。したがって、サージトルクの発生および該サージトルクに起因する振動の発生を抑制できる。これにより、従来のようにロックアップクラッチを滑らせる必要がなくなるので、車両の燃費を向上させることができる。

ここで、仮に、タービン３に設置された３個の爪部２９のすべてを拡大爪２９ａとする場合について考察する。図７は、その場合の爪部２９を示す模式図である。同図のようにすべての爪部２９を拡大爪２９ａとすると、各爪部２９とその両側のエンドワッシャ２４，２４との隙間がすべて無くなるが、その代わりに、ホルダ部材２５の各ストッパ部２７，２７と各エンドワッシャ２４，２４との間に隙間Ｐが生じてしまう。これにより、ロックアップクラッチ１０が係合する際に、ストッパ部２７，２７とエンドワッシャ２４，２４とが衝突するようになるため、クラッチピストン１１側で振動が発生するようになってしまう。

この点を考慮して、本実施形態のダンパー機構２０では、図６に示すように、拡大爪２９ａを３個の爪部２９のうち１個だけとし、残りの２個の爪部２９は、エンドワッシャ２４，２４間の規制間隔Ｌ未満の幅寸法Ｌ２を有する通常爪２９ｂとしている。この通常爪２９ｂが挿入された箇所では、ストッパ部２７，２７とエンドワッシャ２４，２４との間に隙間が生じないため、ロックアップクラッチ１０の係合時における振動の発生を防止でき、トルクの変動を効果的に減衰することができるようになる。

また、図６に示すように、本実施形態のダンパー機構２０では、拡大爪２９ａは、対向するエンドワッシャ２４，２４間に挿入される先端側の両角部３０，３０が丸みを有する形状に形成されている。これにより、エンドワッシャ２４，２４間への拡大爪２９ａの挿入をスムーズに行えるので、爪部２９を組み付ける作業を容易かつ迅速に行えるようになる。したがって、拡大爪２９ａを設けていても、ダンパー機構２０の組立効率を従来通り維持できるようになる。

なお、爪部２９の組み付け容易性の観点では、タービン３に設置された３個の爪部２９のうち拡大爪２９ａは１個のみとし、残りの２個は通常爪２９ｂとすることが望ましい。しかしながら、本実施形態に示した拡大爪２９ａあるいは通常爪２９ｂの個数は一例であり、拡大爪２９ａの個数Ｘは、タービン３に設けた爪部２９の総数をＮとすると、１≦Ｘ≦Ｎ−１を満たす個数であれば、いずれの個数でもよい。また、爪部２９（拡大爪２９ａ、通常爪２９ｂ）の具体的な形状、配置なども本実施形態に示すものには限定されない。

なお、拡大爪２９ａの幅寸法Ｌ１をエンドワッシャ２４，２４間の規制間隔Ｌと等しい寸法（Ｌ＝Ｌ１）にする場合は、爪部２９のすべてを拡大爪２９ａにしても、ストッパ部２７，２７とエンドワッシャ２４，２４との隙間Ｐが生じない。したがって、そのような場合は、爪部２９のすべてを幅寸法Ｌの拡大爪２９ａとして、通常爪２９ｂを省略することも可能である。

また、クラッチピストン１１のチャンネル部１４内に配置したダンパスプリング１６の個数、形状、配置も本実施形態に示すものには限定されない。また、本実施形態では、ダンパスプリング１６の端部にエンドワッシャ２４，２４を取り付けた場合を説明したが、ダンパスプリング１６の端部とホルダ部材２５あるいは爪部２９とが直接接触するように構成する場合は、エンドワッシャ２４，２４を省略することも可能である。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。

本発明の一実施形態にかかる自動車用のトルクコンバータの側面図である。 図１のＡ−Ａ矢視図であり、クラッチピストンにおけるタービン側の面を示す側面図である。 タービンにおけるクラッチピストン側の面を示す側面図である。 図２のＢ−Ｂ部分に対応する矢視図で、ダンパー機構の詳細構成を示す図である。 図２のＣ部分を示す部分拡大図である。 爪部の構成を説明するための模式図である。 複数の爪部すべてを拡大爪とした場合について説明するための図である。

符号の説明

１ トルクコンバータ
２ ポンプ
３ タービン（第２伝動部材）
４ ステータ
５ トルコンカバー
６ 入力軸
７ 作動油室
８ ステータ軸
１０ ロックアップクラッチ
１１ クラッチピストン（第１伝動部材）
１２ 作動油室
１３ ウエブ
１４ チャンネル部
１５ ライニング
１６ ダンパスプリング
１７ ガイドシート
２０ ダンパー機構
２１ ガイドプレート
２４ エンドワッシャ（他の部材）
２５ ホルダ部材（規制部材）
２７ ストッパ部
２８ ガイド溝
２９ 爪部（伝動腕）
２９ａ 拡大爪（拡大伝動腕）
２９ｂ 通常爪（通常伝動腕）
３０ 角部
Ｌ 規制間隔

Claims (2)

1. 回転方向へ相対変位可能に設置された第１伝動部材および第２伝動部材と、
   前記第１伝動部材に設けた環状のチャンネル部と、前記チャンネル部内において周方向に並べて配置された複数のダンパスプリングと、
   前記第１伝動部材側に固定され、隣接する各ダンパスプリングの対向する端部間あるいは該端部に取り付けた他の部材間の近接間隔を所定の規制間隔に規制する規制部材と、
   前記第２伝動部材に設けた複数の伝動腕と、
   を備え、
   前記各伝動腕を前記各ダンパスプリングの端部間あるいは前記他の部材間に挿入し、前記第１伝動部材と前記第２伝動部材間のトルク変動を前記ダンパスプリングで減衰するように構成したダンパー機構において、
   前記複数の伝動腕の少なくとも１つは、前記周方向の寸法が、前記規制部材による前記ダンパスプリングの端部間あるいは前記他の部材間の規制間隔以上の寸法に形成された拡大伝動腕であり、かつ、前記複数の伝動腕の少なくとも１つは、前記周方向の寸法が、前記規制間隔未満の寸法に形成された通常伝動腕であることを特徴とするダンパー機構。
2. 前記拡大伝動腕は、前記ダンパスプリングの端部間あるいは前記他の部材間に挿入される先端側の角部が丸みを有する形状に形成されていること特徴とする請求項１に記載のダンパー機構。

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