JP5006063B2 - トルクコンバータのロックアップダンパ機構 - Google Patents

Description

本発明は、車両等の自動変速装置に用いられるトルクコンバータのロックアップダンパ機構に関する。

車両等の自動変速装置では、エンジンからの動力を伝達するためにトルクコンバータが設けられており、スムーズに動力伝達を行うためにオイル等の作動流体を用いている。一般に、トルクコンバータは、エンジンのクランクシャフトに連結されるポンプインペラと、出力軸に連結されるタービンランナと、両者の間に配設されたステータを備えている。ポンプインペラ、タービンランナ及びステータには、それぞれ周方向に同じ間隔で複数枚の羽根が設けられており、回転動作により羽根の間の作動流体が所定方向に押し流されるように羽根を所定角度傾斜させて設定されている。そして、ポンプインペラがエンジンにより回転すると、ポンプインペラの羽根の回転により作動流体がタービンランナの方に押し流されてタービンランナの羽根に衝突するようになり、その衝撃力によりタービンランナも回転するようになる。タービンランナ内に流入した作動流体はステータの方へ誘導されてステータの羽根に衝突してポンプインペラの方に流入する。その際に、ステータの羽根に衝突した作動流体の流動方向は、ポンプインペラの羽根の回転を妨げないように羽根の傾斜角度に沿うように制御される。こうして、作動流体が、ポンプインペラ、タービンランナ及びステータの羽根の間を循環することで、ポンプインペラからタービンランナに動力がスムーズに伝達され、エンジンの回転駆動に応じて出力軸が回転されるようになる。

図８は、従来のトルクコンバータに関する軸方向の断面図である。中心軸Ｔと同軸にエンジンのクランクシャフトが直結されたフロントカバー１００の周縁部にポンプインペラ１０１が固定されており、フロントカバー１００及びポンプインペラ１０１の間には、タービンランナ１０２が配置されている。タービンランナ１０２は、中心軸Ｔと同軸に配設された出力軸１０３にタービンハブ１０２ａを介して固定されており、出力軸１０３は固定軸１０９内に同軸となるように内装されている。ステータ１０４は、ポンプインペラ１０１とタービンランナ１０２との間に配置されて固定軸１０９にワンウェイクラッチを介して取り付けられている。そして、フロントカバー１００及びポンプインペラ１０１に囲まれた内空間にオイル等の作動流体が充填されている。

エンジンのクランクシャフトが回転すると、クランクシャフトにフロントカバー１００を介して固定されたポンプインペラ１０１が回転し、上述したように、ポンプインペラ１０１内に設けられた羽根により作動流体が押し流されることで、タービンランナ１０２内に設けられた羽根及びステータ１０４内に設けられた羽根に作動流体が衝突しながら循環してタービンランナ１０２が回転する。タービンランナ１０２の回転により出力軸１０３が回転し、エンジンの動力が伝達されるようになる。

以上のような構成のトルクコンバータでは、ポンプインペラ１０１とタービンランナ１０２との間に回転差がないと作動流体が押し流されないため、出力軸にエンジンと同じ回転を伝達することはできず、損失が生じることは避けられない。そのため、ポンプインペラ１０１の回転をそのままタービンランナ１０２に伝達するロックアップ機構１０５が設けられている。

ロックアップ機構１０５は、フロントカバー１００とタービンランナ１０２との間に配置された円板状のピストン１０６を備えており、ピストン１０６のフロントカバー１００側の側面にリング状の摩擦板１０７が固定されている。

ピストン１０６は、摩擦板１０７がフロントカバー１００の内側面に密着してフロントカバー１００に連結されて一体となって回転するようになることで、エンジンと出力軸１０３との間の回転差をなくして伝達効率を高めることができる。ピストン１０６の摩擦板１０７は、フロントカバー１００側において作動流体を中心から周縁に向かって流動させることでフロントカバー１００の内側面から離間した状態に保持され、逆に周縁から中心に向かって作動流体を流動させることでフロントカバー１００の内側面に密着した状態に保持される。

しかしながら、タービンランナ１０２と同一速度で回転しているピストン１０６がそれよりもわずかに速く回転するフロントカバー１００に連結する際に衝撃的なトルクが加わるため、ロックアップダンパ機構１０８が設けられる。

こうしたロックアップダンパ機構としては、例えば、特許文献１では、ピストンとプレートとの間に中間部材を配置し、中間部材の外方に突出する中間支持部の両側に１対のダンパスプリングを直列状態に配列し、ダンパスプリングの圧縮変形によりトルク変動を吸収するようにした機構が記載されている。

ロックアップダンパ機構１０８を設ける場合、ピストン１０６は出力軸１０３に対して同軸で相対的に回転可能となるようにタービンハブ１０２ａに取り付けられ、ロックアップダンパ機構１０８を介してタービンランナ１０２と連結される。したがって、ピストン１０６を連結する際に加わる衝撃的なトルクや定常運転時のエンジンに生じるトルク変動を吸収して出力軸側のトルク変動を小さくすることができる。
特開２００６−３７９７３号公報

定常運転時にエンジンから生じるトルク変動はエンジン内で発生する周期的な爆発振動に伴う回転変動によるものであるが、一般にこうした回転変動はエンジンの回転数が低いほど大きくなる傾向にある。そのため、エンジンの回転数が低い状態でトルクコンバータのロックアップ機構を作動させると、大きなトルク変動が出力軸に伝達されるため、ある程度エンジンの回転数を高めてからロックアップ機構を作動させている。

上述したロックアップダンパ機構を用いることで、エンジンから伝達される回転変動を吸収することができるが、エンジンの回転数が低い状態で大きい回転変動を吸収するためには変動吸収に使用する弾性部材の剛性を低くする必要がある。しかしながら、弾性部材の剛性を低く設定すると、入力側であるピストンと出力側であるタービンランナの回転方向のずれが大きくなるため、そうした大きなずれの動きに対応した空隙を考慮してロックアップダンパ機構を設計しなければならず、各部材自体の強度低下やダンパ構造の強度低下が避けられない。そのため、エンジンの回転数が低い状態ではロックアップ機構を作動させることが困難となり、トルクの伝達効率の向上を十分図ることができなかった。

そこで、本発明は、部材及び構造の強度を低下させることなく弾性部材を低剛性化して回転変動の吸収効率を高めることができるトルクコンバータのロックアップダンパ機構を提供することを目的とするものである。

本発明に係るトルクコンバータのロックアップダンパ機構は、エンジンの回転が伝達されるフロントカバーに接離するピストンと出力軸に固定されたタービンランナとの間に設けられてピストン側からタービンランナ側に回転変動を吸収しながらトルクを伝達するトルクコンバータのロックアップダンパ機構であって、前記ピストンに連結された入力側プレートと、前記タービンランナに連結された出力側プレートと、入力側プレート及び出力側プレートの回転方向に沿って直列に配置されて両者の間を弾性的に連結する第一及び第二弾性部材からなる少なくとも１つの対の弾性部材と、入力側プレート及び出力側プレートに対して相対的に回転可能に設けられるとともに第一及び第二弾性部材の間に配置されて当該弾性部材を支持する中間支持部が形成された中間プレートと、入力側プレート及び中間プレートを出力側プレートとの間で挟持する支持プレートとを備え、前記中間プレートは、前記入力側プレートの内周側に配置されて同一平面となるように設定されており、前記出力側プレート及び前記支持プレートは、前記入力側プレートの内周側と前記中間プレートの外周側との間に形成される空隙に貫設されたリベットにより連結されており、前記入力側プレートの内周縁部には、前記リベットが摺動可能なように長溝状に形成されるとともに両端部を前記リベットに嵌着されたスペーサに係合可能なように湾曲形成した切欠き部を周方向に設けるとともに当該切欠き部の両端部の内周側端部には周方向に突出した入力側当接部が形成されており、前記入力側プレートの切欠き部の間には、中心に向かって突出する当接支持部が形成されており、前記中間プレートの前記中間支持部は、前記入力側プレートの前記切欠き部に対向する位置に設定されるとともに外周側先端部の両側に周方向に突出する中間側当接部が形成されており、前記第一及び第二弾性部材は、前記中間プレートの前記中間支持部と前記入力側プレートの前記当接支持部との間に支持されており、前記入力側プレート及び前記出力側プレートが相対的に第一回転角度ずれることで前記第一及び第二弾性部材が圧縮変形し前記入力側当接部と前記中間側当接部とが当接した状態となってその間の第一又は第二弾性部材の一方が圧縮変形されなくなり、前記入力側当接部と前記中間側当接部とが当接した状態で前記入力側プレート及び前記出力側プレートが相対的に第一回転角度よりさらにずれることで前記第一又は第二弾性部材の他方が圧縮変形して前記スペーサが前記切欠き部の一方の端部の当接面に圧接した状態となるように設定されていることを特徴とする。さらに、前記入力側プレート及び前記出力側プレートの回転方向に沿って前記第一及び第二弾性部材に並列して配置された少なくとも１つの第三弾性部材を前記入力側プレート及び前記出力側プレートのいずれか一方に設けるとともに他方に当該第三弾性部材が回転方向に沿って摺動可能な所定の長さの溝部が形成されており、前記入力側当接部と中間側当接部とが当接した状態で前記入力側プレート及び前記出力側プレートが相対的にさらに第二回転角度ずれることで前記第三弾性部材が前記溝部の端部において前記入力側プレートと前記出力側プレートとの間で圧縮変形されるように設定されていることを特徴とする。

本発明は、上記のような構成を有することで、入力側部材及び出力側部材が相対的に第一回転角度ずれることで第一及び第二弾性部材が圧縮変形して入力側部材又は出力側部材と中間支持部とが当接した状態になるように設定されているので、第一及び第二弾性部材からなる直列に配置された対の弾性部材を低剛性に設定しても、第一回転角度だけ入力側部材及び出力側部材が互いにずれると入力側部材又は出力側部材と中間支持部とが当接してその間の弾性部材が圧縮変形されなくなり、１つの弾性部材のみが変動を吸収する状態に切り換わるようになる。

すなわち、入力側部材及び出力側部材が互いに第一回転角度ずれるまでは直列配列された２つの弾性部材により低剛性の状態で回転変動を吸収でき、エンジンの回転数が低下した状態でもロックアップ機構を作動させることが可能となる。そして、入力側部材及び出力側部材が互いに第一回転角度よりずれると、１つの弾性部材により高剛性の状態に切り換えられて回転変動を吸収するようになり、入力側部材及び出力側部材が互いにずれる量を抑えることができ、ずれに伴う部材の空隙を従来とほぼ同様に設計することが可能となる。そのためロックアップダンパ機構の構成部材や構造の強度を低下させることがない。

以上のように、回転変動を吸収する弾性部材の剛性を２段階で設定することができるので、エンジンの回転数が低く回転変動の大きい場合には弾性部材が低剛性の状態に設定されて回転変動を十分小さくすることができ、エンジンの回転数が高くなって回転変動が小さくなってきた場合には弾性部材が高剛性の状態に設定されてその回転変動に対応することができる。

また、入力側部材及び出力側部材の回転方向に沿って第一及び第二弾性部材に並列して配置された少なくとも１つの第三弾性部材を入力側部材及び出力側部材のいずれか一方に設けるとともに他方に当該第三弾性部材が回転方向に沿って摺動可能な所定の長さの溝部を形成し、入力側部材又は出力側部材と中間支持部とが当接した状態で入力側部材及び出力側部材が相対的にさらに第二回転角度ずれることで第三弾性部材が溝部の端部において入力側部材と出力側部材との間で圧縮変形するように設定すれば、中間支持部が入力側部材又は出力側部材と当接した状態となっている弾性部材の剛性に第三弾性部材の剛性が加わることでより高剛性の状態に設定することができる。

すなわち、入力側部材と出力側部材との間のずれが第一回転角度になるまでは直列配置された第一及び第二弾性部材による低剛性の状態で、第一回転角度からさらに第二回転角度ずれるまでは第一及び第二弾性部材のうちの１つの弾性部材による高剛性の状態で、第二回転角度以上にずれた場合には第一及び第二弾性部材のうちの１つの弾性部材と第三弾性部材とによるさらに高剛性の状態となり、３つの段階で弾性部材の剛性を切り換えることが可能となる。

このように入力側部材と出力側部材との間のずれが大きくなるに従い弾性部材の剛性を高くなるように切り換えることで、エンジンの回転数が高くなるに従い回転変動が小さくなるのに伴ってきめ細かく弾性部材の剛性を切り換えることができる。そして、弾性部材を高剛性にすることで入力側部材と出力側部材との間のずれ量を抑えていくことができ、入力側部材と出力側部材との間のずれに対応した空隙等を従来とほぼ同程度に設計することが可能となり、ロックアップダンパ機構の構成部材や構造上の強度を低下させることがない。

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態を内蔵したトルクコンバータ１に関する軸方向の断面図である。ロックアップダンパ機構１８以外は、図８に示す従来のトルクコンバータと同様の構成であり、中心軸Ｔと同軸にエンジンのクランクシャフトが直結されたフロントカバー１０の周縁部にポンプインペラ１１が固定されており、フロントカバー１０及びポンプインペラ１１の間には、タービンランナ１２が配置されている。タービンランナ１２は、中心軸Ｔと同軸に配設された出力軸１３にタービンハブ１２ａを介して連結されており、出力軸１３は固定軸１９内に同軸となるように内装されている。ステータ１４は、ポンプインペラ１１とタービンランナ１２との間に配置されて固定軸１９にワンウェイクラッチを介して取り付けられている。そして、フロントカバー１０及びポンプインペラ１１に囲まれた内空間にオイル等の作動流体が充填されている。

ロックアップ機構１５は、フロントカバー１０とタービンランナ１２との間に配置された円板状のピストン１６を備えており、ピストン１６のフロントカバー１０側の側面にリング状の摩擦板１７が固定されている。ピストン１６はタービンハブ１２ａに回動可能となるように取り付けられており、摩擦板１７がフロントカバー１０の内側面に密着してフロントカバー１０に連結されて一体となって回転するようになることでロックアップされた状態となる。そして、ピストン１６は、ロックアップダンパ機構１８を介してタービンランナ１２と連結しており、エンジンと出力軸１３との間の回転差をなくすことができる。

ロックアップダンパ機構１８は、ピストン１６とタービンランナ１２との間に配置されている。図２は、ロックアップダンパ機構１８をタービンランナ１２側から見た平面図（図２（ａ））及び平面図のＡ−Ａ断面図（図２（ｂ））である。

ロックアップダンパ機構１８は、ピストン１６と連結されるリング状の入力側プレート２０、タービンランナ１２側に配置されてタービンランナ１２と連結されるリング状の出力側プレート３０、入力側プレート２０と出力側プレート３０との間に配置されたリング状の中間プレート４０及びピストン１６側に配置された支持プレート５０を備えている。

そして、入力側プレート２０の内周側に中間プレート４０が配置されて両者は同一平面に設定されており、入力側プレート２０及び中間プレート４０を両側から挟持するように出力側プレート３０及び支持プレート５０が配置されている。出力側プレート３０及び支持プレート５０は、入力側プレート２０の内周側と中間プレート４０の外周側に形成される空隙に貫設されたリベット６０により連結されている。リベット６０は、周方向に所定の間隔を置いて３対取り付けられており、各リベット６０にはスペーサ６１が嵌着されている。スペーサ６１により出力側プレート３０及び支持プレート５０は所定の間隔を空けて連結されており、入力側プレート２０及び中間プレート４０の厚さはその間隔よりもわずかに薄く形成されているため、入力側プレート２０及び中間プレート４０は出力側プレート３０に対して相対的に回転可能に設定されている。なお、図２（ａ）では、内部構造に関する理解を容易にするために出力側プレート３０の上半分を切欠いて描画している。

入力側プレート２０は、外周縁部に６つの切欠き部２１が形成されており、切欠き部２１にピストン１６の係合爪部１６ａが係合して連結されている。内周縁部は、１対のリベット６０が摺動可能なように長溝状に形成された切欠き部２２が周方向に３箇所に設けられており、各切欠き部２２の両端部２２ａ及び２２ｂはスペーサ６１が嵌合可能なように湾曲形成されている。そして、両端部２２ａ及び２２ｂの内周側端部には周方向に突出した当接部２２ｃ及び２２ｄが形成されている。切欠き部２２の間には、中心に向かって突出するように形成された当接支持部２３が形成されており、その両側には後述するコイルスプリングの端部が圧接される当接面が形成されている。また、当接支持部２３の外周側には、嵌合溝部２４が周方向に形成されており、後述するスプリングが嵌着される。

出力側プレート３０は、内周縁部にタービンランナ１２とともに出力軸に取付固定される複数のリベット穴３１が形成されており、中間部には後述するコイルスプリングに沿うように摺動溝部３２が周方向に所定の間隔を空けて３箇所形成されている。また、摺動溝部３２の両端部３２ａ及び３２ｂは外方に折り曲げ形成されてコイルスプリングの端部が当接する当接面が形成されており、両側には外方に向かって庇状にカバー３２ｃが形成されてコイルスプリングが外れるのを防止している。各摺動溝部３２の長手方向の長さは、入力側プレート２０の当接支持部２３の間の間隔にほぼ一致するように設定されている。

摺動溝部３２と外周縁部との間には別の摺動溝部３３が周方向に所定の間隔を空けて３箇所形成されている。摺動溝部３３は、摺動溝部３２と同様に両端部３３ａ及び３３ｂは外方に折り曲げ形成されてコイルスプリングの端部の当接面となっており、同様に両側にはカバー３３ｃが形成されている。摺動溝部３３は、入力側プレート２０の嵌合溝部２４と対向するように形成されており、長手方向の長さは嵌合溝部２４のそれよりも長く設定されている。

支持プレート５０についても出力側プレート３０の摺動溝部３２及び３３と対向する位置に摺動溝部が形成されており、両プレートの摺動溝部でコイルスプリングが保持されるようになっている。

中間プレート４０は、内周縁部を出力軸に回動可能に保持されており、外周縁部において径方向に突出する３つの中間支持部４１が所定の間隔で形成されている。各中間支持部４１は、入力側プレート２０の切欠き部２２に対向する位置に設定されており、その両側にはコイルスプリングの端部を支持する当接面が形成されている。また、中間支持部４１の先端部には両側に周方向に突出する当接部４１ａ及び４１ｂが形成されており、中間支持部４１の先端面４１ｃは一対のリベット６０に沿うように形成されている。

入力側プレート２０の当接支持部２３と中間プレート４０の中間支持部４１の間には、中間支持部４１を挟んで一対の弾性部材として第一及び第二弾性部材であるコイルスプリング７０及び７１が直列に配列されて嵌め込まれており、コイルスプリング７０及び７１は全体として出力側プレート３０の摺動溝部３２にも嵌め込まれて両端部３２ａ及び３２ｂに当接した状態となっている。そして、当接支持部２３及び中間支持部４１に対応してコイルスプリング７０及び７１の対が周方向に３つ配置されている。このようにコイルスプリング７０及び７１を入力側プレート２０、中間プレート４０及び出力側プレート３０に取り付けることで、３つのプレートが出力軸の中心線Ｔを中心に一体で回転するようになる。コイルスプリング７０は、コイルスプリング７１と剛性は同じで、長さは短くなるように設定されている。

また、入力側プレート２０の３つの嵌合溝部２４にはそれぞれ第三弾性部材であるコイルスプリング７２が嵌め込まれており、コイルスプリング７２は出力側プレート３０の摺動溝部３３内の中間部分に収容されて摺動溝部３３の両端部３３ａ及び３３ｂと当接可能に設定されている。

図３から図６は、ロックアップダンパ機構１８の動作を示す平面図である。図３は、ロックアップダンパ機構１８にトルクが加えられていない状態を示しており、入力側プレート２０、中間プレート４０及び出力側プレート３０は、周方向に直列に配列されたコイルスプリング７０及び７１の付勢力によって一体に回転可能に設定されている。

図３の状態において、入力側プレート２０の当接部２２ｃと中間プレート４０の当接部４１ａとの間の中心線Ｔ周りの回転角度を角度θ₁₁、コイルスプリング７２の端部と摺動溝部３３の端部３３ｂの当接面との間の回転角度を角度θ₂、入力側プレート２０の切欠き部２２の端部２２ａの当接面とリベット６０のスペーサ６１との間の回転角度を角度θ₃、コイルスプリング７２の端部と摺動溝部３３の端部３３ａの当接面との間の回転角度を角度θ₄、入力側プレート２０の切欠き部２２の端部２２ｂの当接面とリベット６０のスペーサ６１との間の回転角度を角度θ₅とする。

図４は、ロックアップによりピストン１６が回転して入力側プレート２０にトルクが加わった状態を示している。入力側プレート２０はトルクが加わることで矢印方向に回転するようになり、入力側プレート２０の当接支持部２３がコイルスプリング７０及び７１を押圧しそれに連動して出力側プレート３０の摺動溝部３２の端部３２ｂの当接面が押圧されるようになり、出力側プレート３０に回転が伝達されるようになる。その際に中間プレート４０は、その中間支持部４１がコイルスプリング７０及び７１の間に挟持されているので、同様に回転するようになる。

この場合、コイルスプリング７０とコイルスプリング７１とは同じ剛性に設定されているので、入力側プレート２０に加えられるトルクが大きくなるにつれてコイルスプリング７０及び７１が同じように圧縮されるようになる。そのため中間プレート４０及び出力側プレート３０は、入力側プレート２０に対して次第にずれた状態で回転するようになる。

そして、コイルスプリング７０が圧縮されて入力側プレート２０と中間プレート４０との間の回転角度が角度θ₁₁ずれ、コイルスプリング７１が圧縮されて中間プレート４０と出力側プレート３０との間の回転角度が角度θ₁₂ずれて、入力側プレート２０と出力側プレート３０との間の回転角度が角度θ₁（＝θ₁₁＋θ₁₂）ずれると、図４に示すように、入力側プレート２０の当接部２２ｃ及び中間プレート４０の当接部４１ａが当接した状態になり、それ以上コイルスプリング７０が圧縮されることはなくなる。こうした当接状態において入力側プレート２０に加えられるトルクがさらに大きくなると、コイルスプリング７１が圧縮されるようになり、当接部２２ｃ及び４１ａが当接した状態のままさらに入力側プレート２０と出力側プレート３０との間のずれが大きくなっていく。

以上のような動作において、入力側プレート２０と出力側プレート３０との間の回転角度が角度θ₁ずれるまでは、直列に配列されたコイルスプリング７０及び７１により低剛性の状態で入力側プレート２０と出力側プレート３０との間の回転変動が吸収されるようになるため、伝達される回転変動を十分小さくすることができる。特に、エンジンの回転数が低い場合に生じる大きな回転変動にも十分対応することが可能となる。そして、入力側プレート２０に加えられるトルクが大きくなって入力側プレート２０と出力側プレート３０との間のずれ量が角度θ₁になると、コイルスプリング７１のみが圧縮されて高剛性の状態で両プレートの間の回転変動を吸収するようになる。エンジンの回転数が高くなるに従い発生する回転変動は小さくなるので、高剛性の状態でも十分対応することが可能となる。

図５は、入力側プレート２０に加わるトルクがさらに大きくなり、入力側プレート２０と出力側プレート３０との間のずれがさらに大きくなって角度θ₂ずれた場合を示している。この状態では、入力側プレート２０に嵌め込まれたコイルスプリング７２が出力側プレート３０の摺動溝部３３内を摺動して、その端部が摺動溝部３３の端部３３ｂの当接面に圧接されるようになる。したがって、コイルスプリング７１と並列配置されたコイルスプリング７２が圧縮されるようになるため、コイルスプリング７２の剛性が加わったさらに高剛性の状態に設定されるようになる。

図６は、入力側プレート２０に加わるトルクがさらに大きくなり、入力側プレート２０と出力側プレート３０との間のずれがさらに大きくなって角度θ₃ずれた場合を示している。この状態では、入力側プレート２０の切欠き部２２の端部２２ａの当接面がリベット６０のスペーサ６１に圧接された状態となって、出力側プレート３０はリベット６０により入力側プレート２０と直結されて回転するようになる。したがって、両プレートの間の回転変動はそのまま伝達されることになるが、エンジンの最大トルクを超えた状態で起こるように設定すれば、その影響を小さく抑えることができる。

図７は、以上説明したロックアップダンパ機構のダンパ特性に関するグラフである。縦軸に入力側プレート２０に加わるトルクをとり、横軸に入力側プレート２０と出力側プレート３０との間のずれを示す回転角度をとっている。回転角度は、図３から図６に示す正駆動（回転方向に対して入力側プレートが先に進むようにずれる場合）では正の値とし、逆駆動（回転方向に対して出力側プレートが先に進むようにずれる場合）では負の値としている。

ここで、コイルスプリング７０、７１及び７２のバネ定数をＫ１、Ｋ２及びＫ３とすると、グラフにおいて状態０（図３に示す状態）から状態１（図４に示す状態）までは入力側プレート２０と出力側プレート３０との間のコイルスプリングによるバネ定数は、
（Ｋ１×Ｋ２）／（Ｋ１＋Ｋ２）
となる。したがって、グラフに示すようにトルクの増大に伴って回転角度が大きく変化するようになる。入力側プレート２０及び中間プレート４０が当接しない場合を点線で示しているが、本実施形態では入力側プレート２０及び中間プレート４０が当接しない場合に比べて、同じ捩れ角で設定しても捩れ剛性を低く設定できる。そのため、回転変動が大きい場合でもコイルスプリングに吸収されて回転変動の伝達を抑えることができる。状態１（図４に示す状態）から状態２（図５に示す状態）ではコイルスプリングのバネ定数はＫ２となって高剛性の状態となり、状態２から状態３（図６に示す状態）ではコイルスプリングのバネ定数が（Ｋ２＋Ｋ３）となってさらに高剛性の状態となる。したがって、高剛性になるに従いトルクの増大に対して回転角度の変化が小さくなり、コイルスプリングによる回転変動の吸収が小さくなるが、エンジンの回転数が高くなると回転変動が小さくなるためその影響は抑えられる。また、回転角度の変化が抑えられるので、回転角度の変化に伴う空隙等の設定を小さくすることができる。

以上のように、回転角度の増加に伴って３段階でコイルスプリングの剛性を変化させることができ、最初の段階で低剛性に設定して大きな回転変動に対しても十分吸収できるように設計することが可能となる。こうした多段階の剛性の設定を行う場合には、コイルスプリングのバネ定数を適宜設定するとともに、コイルスプリング７０及び７１の長さの設定及び入力側プレート２０の当接部２２ｃと中間プレート４０の当接部４１ａとの間の間隔の設定を適宜行い必要な角度θ₁₁を設定すればよい。

逆駆動した場合には、出力側プレート３０が入力側プレート２０よりも先に進むようにずれていくが、角度θ₄までは直列に配列されたコイルスプリング７０及び７１が圧縮変形し、そのバネ定数は、
（Ｋ１×Ｋ２）／（Ｋ１＋Ｋ２）
となる。したがって、グラフに示すようにトルクの増大に伴って回転角度が大きく変化するようになる。

出力側プレート３０及び入力側プレート２０が角度θ₄ずれると（状態４）、コイルスプリング７２の端部が摺動溝部３３の端部３３ａの当接面に圧接するようになり、コイルスプリング７２も圧縮変形されるようになる。そのためバネ定数は、
（Ｋ１×Ｋ２）／（Ｋ１＋Ｋ２）＋Ｋ３
となる。したがって、高剛性の状態となってトルクの増加に伴う回転角度の変化が小さくなる。

出力側プレート３０及び入力側プレート２０が角度θ₅ずれると（状態５）、入力側プレート２０の切欠き部２２の端部２２ｂの当接面がリベット６０のスペーサ６１に圧接するようになり、入力側プレート２０はリベット６０により出力側プレート３０と直結されて回転するようになる。

このように逆駆動の際にも２段階でコイルスプリングの剛性を変化させることができ、逆駆動時においても低剛性の状態で大きな回転変動を吸収するように設定することが可能となる。

以上説明した例では、入力側プレート２０をピストン１６に連結して入力側部材とし、出力側プレート３０をタービンランナ１２に連結して出力側部材としているが、出力側プレート３０をピストン１６に連結して入力側部材とし、入力側プレート２０をタービンランナ１２に連結して出力側部材とすることも可能である。このように入力側部材及び出力側部材を設定しても、上述した作用効果を同じように奏することができる。

以上説明したように、多段階でダンパ特性を変化させることができるので、低剛性の状態を設定して大きな回転変動を吸収することが可能となり、ダンパ特性を設計する上でその自由度が大きくなる。

本発明の実施形態を内蔵したトルクコンバータに関する軸方向の断面図である。 ロックアップダンパ機構をタービンランナ１２側から見た平面図（図２（ａ））及び平面図のＡ−Ａ断面図（図２（ｂ））である。 ロックアップダンパ機構の動作を示す平面図である。 ロックアップダンパ機構の動作を示す平面図である。 ロックアップダンパ機構の動作を示す平面図である。 ロックアップダンパ機構の動作を示す平面図である。 ロックアップダンパ機構のダンパ特性に関するグラフである。 従来のトルクコンバータに関する軸方向の断面図である。

符号の説明

１ トルクコンバータ
12 タービンランナ
16 ピストン
18 ロックアップダンパ機構
20 入力側プレート
30 出力側プレート
40 中間プレート
50 支持プレート
60 リベット
70 コイルスプリング
71 コイルスプリング
72 コイルスプリング

Claims (2)

1. エンジンの回転が伝達されるフロントカバーに接離するピストンと出力軸に固定されたタービンランナとの間に設けられてピストン側からタービンランナ側に回転変動を吸収しながらトルクを伝達するトルクコンバータのロックアップダンパ機構であって、
   前記ピストンに連結された入力側プレートと、前記タービンランナに連結された出力側プレートと、入力側プレート及び出力側プレートの回転方向に沿って直列に配置されて両者の間を弾性的に連結する第一及び第二弾性部材からなる少なくとも１つの対の弾性部材と、入力側プレート及び出力側プレートに対して相対的に回転可能に設けられるとともに第一及び第二弾性部材の間に配置されて当該弾性部材を支持する中間支持部が形成された中間プレートと、入力側プレート及び中間プレートを出力側プレートとの間で挟持する支持プレートとを備え、
   前記中間プレートは、前記入力側プレートの内周側に配置されて同一平面となるように設定されており、前記出力側プレート及び前記支持プレートは、前記入力側プレートの内周側と前記中間プレートの外周側との間に形成される空隙に貫設されたリベットにより連結されており、
   前記入力側プレートの内周縁部には、前記リベットが摺動可能なように長溝状に形成されるとともに両端部を前記リベットに嵌着されたスペーサに係合可能なように湾曲形成した切欠き部を周方向に設けるとともに当該切欠き部の両端部の内周側端部には周方向に突出した入力側当接部が形成されており、前記入力側プレートの切欠き部の間には、中心に向かって突出する当接支持部が形成されており、
   前記中間プレートの前記中間支持部は、前記入力側プレートの前記切欠き部に対向する位置に設定されるとともに外周側先端部の両側に周方向に突出する中間側当接部が形成されており、
   前記第一及び第二弾性部材は、前記中間プレートの前記中間支持部と前記入力側プレートの前記当接支持部との間に支持されており、
   前記入力側プレート及び前記出力側プレートが相対的に第一回転角度ずれることで前記第一及び第二弾性部材が圧縮変形し前記入力側当接部と前記中間側当接部とが当接した状態となってその間の第一又は第二弾性部材の一方が圧縮変形されなくなり、前記入力側当接部と前記中間側当接部とが当接した状態で前記入力側プレート及び前記出力側プレートが相対的に第一回転角度よりさらにずれることで前記第一又は第二弾性部材の他方が圧縮変形して前記スペーサが前記切欠き部の一方の端部の当接面に圧接した状態となるように設定されていることを特徴とするロックアップダンパ機構。
2. 前記入力側プレート及び前記出力側プレートの回転方向に沿って前記第一及び第二弾性部材に並列して配置された少なくとも１つの第三弾性部材を前記入力側プレート及び前記出力側プレートのいずれか一方に設けるとともに他方に当該第三弾性部材が回転方向に沿って摺動可能な所定の長さの溝部が形成されており、前記入力側当接部と中間側当接部とが当接した状態で前記入力側プレート及び前記出力側プレートが相対的にさらに第二回転角度ずれることで前記第三弾性部材が前記溝部の端部において前記入力側プレートと前記出力側プレートとの間で圧縮変形されるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のロックアップダンパ機構。

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