JP5120705B2 - 流体伝動装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体を介して駆動軸と従動軸との間で回転動力の伝達を行う流体伝動装置に関し、より詳細には、駆動軸と従動軸とを直結して回転動力の伝達効率を高めることが可能なロックアップ機構を備えた流体伝動装置に関する。

流体伝動装置は、駆動軸に入力された回転動力を、一旦流体の運動エネルギーに変換し、その後に再び回転動力に変換して従動軸に伝達する装置である。かかる流体伝動装置は、典型的には、カバーを介して駆動軸に連結されるポンプインペラと、タービンハブを介して従動軸に連結されるタービンランナとを備えている。そして、ポンプインペラとタービンランナとがカバーの内部空間内で互いに対向して配置され、その間に流体の循環路が形成されている。ポンプインペラは、駆動軸と共に回転して流体を循環路に送りだし、送りだされた流体は、タービンランナを回転させながら循環路を循環する。それにより従動軸に回転動力が伝達される。

このような流体伝動装置の一種として、駆動軸から従動軸への動力伝達の際にトルクを増幅するトルクコンバータが知られており、自動車等の車両に用いられている。かかるトルクコンバータは、典型的には、ポンプインペラとタービンランナとの間に設けられて流体の流れの向きを変換するステータを備えており、このステータの流れの変換作用によりトルクが増幅される。尚、車両用のトルクコンバータでは、エンジンのクランクシャフトが上記駆動軸に相当し、トランスミッションのインプットシャフトが上記従動軸に相当する。

そして、車両用のトルクコンバータでは、カバーとタービンランナとの間にクラッチを備え、このクラッチを繋ぐことによりエンジンのクランクシャフトとトランスミッションのインプットシャフトとを直結して高効率な動力伝達を可能とするロックアップ機構を備えたものが知られている。ここで、流体を介さずにクランクシャフトとインプットシャフトとが直結されると、エンジンの回転変動により励起されるクランクシャフトの捩り振動がインプットシャフトに直接伝達されることになる。

そこで、ロックアップ機構を備えたトルクコンバータにおいては、クランクシャフトからインプットシャフトに伝達される捩り振動を減衰するダンパ機構を備えるのが一般的である。従来のダンパ機構は、典型的には、円周方向に並んで配置された複数のコイルスプリングを含み、各コイルスプリングの一端をクラッチに係合させるとともに他端をタービンランナもしくはインプットシャフトに係合させて構成されている。さらに、質量要素とコイルスプリングで構成されて回転方向に自由度を有する振動系をクラッチとインプットシャフトとの間に追加したダンパ機構も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示された流体伝動装置において、そのダンパ機構は、外周側と内周側とで円周方向に並んで２列に配置された複数のコイルスプリングと、外周側のコイルスプリングと内周側のコイルスプリングとの間に介在する中間伝達要素と、を含んでいる。この中間伝達要素は、外周側のコイルスプリングを介してクラッチに接続され、また内周側のコイルスプリングを介してインプットシャフトに接続されている。即ち、クラッチとインプットシャフトとの間に、中間伝達要素およびコイルスプリングで構成されて回転方向に自由度を有する振動系が追加されている。この中間伝達要素には、溶接などの固定手段によってタービンランナが接合されており、タービンランナは質量要素として用いられている。
特開２００４−３０８９０４号公報

近年、自動車等の車両の分野では、燃費の向上を図るべく、伝達効率に優れるロックアップ領域をエンジンの回転数が比較的低い低回転域へ拡大する傾向にある。例えば自動車では、アイドリング状態で一般に５００〜７００ｒｐｍであり、従来１２００ｒｐｍ程度でロックアップしているところ、走り始めの１０００ｒｐｍ程度でロックアップする要望がある。しかしながら、低回転域で励起される低周波振動は知覚され易く、その振動による異音も聞こえ易い傾向にある。車両走行時の快適性も求められる近年、ロックアップ領域を低回転域へ拡大するにあたって、低回転域で励起される振動に対するダンパ機構の減衰能の向上が求められ、さらに、振動特性の異なる車種毎にダンパ機構も最適化されることが望まれる。

しかしながら、特許文献１では、ダンパ機構の減衰能に影響を及ぼす質量要素の慣性質量をいかに設定するかについては具体的な説明がなされていない。さらに、特許文献１に開示されたダンパ機構では、タービンランナを中間伝達要素に接合し、このタービンランナを質量要素として用いている。かかる構成では、ダンパ機構の振動特性を変えるにあたってタービンランナの設計変更が必要となり、ダンパ機構の振動特性を大きく変えることは難しい。そのため、振動特性の異なる車種毎にダンパ機構を最適化するにも限界がある。尚、特許文献１では、タービンランナに追加の質量要素を付加することも開示されているが、それによると部品点数が多くなりコスト高となる。

また、特許文献１に開示された流体伝動装置では、タービンランナは、中間伝達要素および内周側のコイルスプリングを介してインプットシャフトに連結されている。かかる構成では、ロックアップされていない際にも、タービンランナからインプットシャフトへの回転動力の伝達経路に内周側のコイルスプリングが介在することになる。そして、内周側のコイルスプリングにばね定数の小さいコイルスプリングを用いた場合に、例えば車両では、低車速領域において、アクセル操作に対する応答性が鈍りドライバビリティが低下する可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、振動特性の変更が容易であり、低回転域で励起される振動の減衰能に優れる流体伝動装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の流体伝動装置（例えば、後述の実施形態の流体伝動装置１）は、駆動軸（例えば、後述の実施形態のクランクシャフト２）に連結されるポンプインペラ（例えば、後述の実施形態のポンプインペラ１０）と、従動軸（例えば、後述の実施形態のインプットシャフト３）に連結されるタービンランナ（例えば、後述の実施形態のタービンランナ１１）と、を備え、前記ポンプインペラと前記タービンランナとの間に形成された循環路（例えば、後述の実施形態の循環路３０）に流体を循環させ、該流体を介して前記ポンプインペラから前記タービンランナに回転動力が伝達される流体伝動装置であって、前記タービンランナを前記駆動軸に直結するロックアップクラッチ（例えば、後述の実施形態のロックアップクラッチ２４）と、前記タービンランナと前記ロックアップクラッチとの間に介在するダンパ機構（例えば、後述の実施形態のダンパ機構４０）と、をさらに備え、前記ダンパ機構が、前記ロックアップクラッチおよび前記タービンランナに対して相対回転可能な慣性質量体（例えば、後述の実施形態の慣性質量体４１）と、前記慣性質量体を前記ロックアップクラッチに接続する第１の弾性体（例えば、後述の実施形態の第１の弾性体４２）と、前記慣性質量体を前記タービンランナに接続する第２の弾性体（例えば、後述の実施形態の第２の弾性体４３）と、を含み、前記第１の弾性体は前記タービンランナの最大膨らみ点よりも内径側に配置され、前記第２の弾性体は前記タービンランナの最大膨らみ点よりも外径側、且つ、前記慣性質量体の半径方向外側端に配置され、前記タービンランナと前記第２の弾性体とを連結する突起部材（例えば、後述の実施形態の突起部材１７ａ）が前記タービンランナの半径方向外側端から軸方向に延在し、前記慣性質量体は、前記第２の弾性体を収容する収容凹部（例えば、後述の実施形態の収容凹部４４）を前記タービンランナ側に備えており、前記慣性質量体の前記収容凹部を形成する、前記第２の弾性体に対し前記タービンランナの軸方向反対側の箇所の板厚が前記慣性質量体の他の箇所の板厚よりも厚くなっており、前記慣性質量体の慣性質量が、前記タービンランナの慣性質量の０．７倍以上であることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明の流体伝動装置は、半径方向及び軸方向において前記第１の弾性体と前記第２の弾性体との間に前記ロックアップクラッチが配置されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明の流体伝動装置によれば、ロックアップクラッチとタービンランナとの間に、ダンパ機構として第１の弾性体および第２の弾性体ならびに慣性質量体で大略構成されて回転自由度を有する振動系が介在することとなる。駆動軸の捩り振動がロックアップクラッチを介して慣性質量体に伝達されると、慣性質量体には位相遅れもしくは逆位相の振動が励起される。それにより、従動軸に伝達される振動を減衰し、もしくは打ち消すことができる。そして、慣性質量体の慣性質量をタービンランナの慣性質量の０．７倍以上とすることにより、特に低回転域での捩り振動の減衰能を向上させることができる。さらに、慣性質量体とタービンランナとは互いに独立している。それにより、慣性質量体を種々に変更することで、タービンランナの設計変更を伴うことなく、ダンパ機構の振動特性を容易に且つ大きく変えることができる。そして、ダンパ機構はタービンランナとロックアップクラッチとの間に介在しており、ロックアップされていない際には、ダンパ機構を介することなくタービンランナからインプットシャフトへ回転動力が直接伝達される。それにより、例えば車両では、低車速領域において、アクセル操作に対する応答性を良好に保つことができる。さらに、第１の弾性体は前記タービンランナの最大膨らみ点よりも内径側に配置され、第２の弾性体は前記タービンランナの最大膨らみ点よりも外径側に配置される。それにより、タービンランナに対し、第１の弾性体及び第２の弾性体を効率よく配置することができ、流体伝動装置の全幅（軸方向長さ）を短縮することができる。

さらに、請求項２に記載の発明の流体伝動装置によれば、半径方向及び軸方向において第１の弾性体と第２の弾性体との間の隙間にロックアップクラッチが配置されるため、流体伝動装置の全幅を短縮することができ、流体伝動装置を小型化することができる。

以下、本発明に係る流体伝動装置の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明に係る流体伝動装置の第１実施形態の断面図、図２は図１の流体伝動装置の振動モデルを示す模式図である。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態の流体伝動装置１は、例えば自動車等の車両に搭載されるトルクコンバータであり、エンジン（図示せず）のクランクシャフト２と、トランスミッション（図示せず）のインプットシャフト３との間に介在し、クランクシャフト２に入力された回転動力をインプットシャフト３に伝達する。

流体伝動装置１は、クランクシャフト２に連結されるポンプインペラ１０と、クランクシャフト２と同軸上に配置されたインプットシャフト３に連結されるタービンランナ１１とを備えている。ポンプインペラ１０とタービンランナ１１とは互いに対向して配置され、断面において略紡錘形をなしている。両者の間には、一般にフルードと呼ばれるオイル等の流体を循環させる循環路３０が形成されている。この循環路３０に流体を循環させ、この流体を介してポンプインペラ１０からタービンランナ１１に回転動力が伝達される。

さらに、流体伝動装置１は、ポンプインペラ１０とタービンランナ１１との間に設けられ、循環路３０上に位置するステータ１２を備えている。ステータ１２は、循環路３０を循環する流体の流れの向きを変換し、トルクの増幅を行う。

ポンプインペラ１０のシェル１３は、タービンランナ１１を覆うカバー１４に溶接等の適宜の手段で接合されている。カバー１４の外周面には締結ボス１５が円周方向に複数配設されており、これらの締結ボス１５にドライブプレート１６が締結されている。そして、ドライブプレート１６はクランクシャフト２に例えばボルト等の締結手段を介して締結されている。ポンプインペラ１０は、カバー１４およびドライブプレート１６を介してクランクシャフト２に連結され、クランクシャフト２と一体に回転する。

タービンランナ１１のシェル１７は、インプットシャフト３にスプライン嵌合したタービンハブ１８に溶接等の適宜の手段で接合されている。タービンランナ１１は、タービンハブ１８を介してインプットシャフト３に連結され、インプットシャフト３と一体に回転する。また、タービンランナ１１のシェル１７の外周縁部には、カバー１４側に向けて軸方向に伸びる複数の突起部材１７ａが設けられている。

インプットシャフト３の外周には、円筒状のステータシャフト４がインプットシャフト３と同軸に配置されている。ステータシャフト４は、ワンウェイクラッチ２０を介してステータ１２のハブ２１を支承している。尚、ステータシャフト４は、例えばその端部をトランスミッションのケースに固定されて回転しない状態に支持される。尚、ステータ１２のハブ２１とポンプインペラ１０のシェル１３との間には、スラストベアリング２２ａが設けられており、また、ステータ１２のハブ２１とタービンハブ１８との間にはスラストベアリング２２ｂが設けられている。

タービンランナ１１とカバー１４との間には、循環路３０と連通した作動室２３が形成されている。流体伝動装置１は、タービンランナ１１とカバー１４とを連結し得るロックアップクラッチ２４を備えている。このロックアップクラッチ２４は、所謂多板クラッチであり、円盤状の複数枚のクラッチディスク６０およびクラッチプレート６１と、これらクラッチディスク６０およびクラッチプレート６１を付勢する円環状のクラッチピストン６４と、を有し、後述する第２の弾性体４３を保持した質量体本体４７とカバー１４との間に設けられている。

複数枚のクラッチディスク６０は、ダンパプレート２５の外縁部に設けられた円筒状の内径ハブ６３にその内周部を保持され、軸方向に移動可能である。また、複数枚のクラッチプレート６１は、カバー１４に固定された円筒状の外径ハブ６２に外周部を保持され、軸方向に移動可能である。そして、クラッチディスク６０とクラッチプレート６１とは互いに平行に且つ軸方向に間隔をおいて交互に重ねられて配置されている。尚、ダンパプレート２５は、タービンハブ１８に対して回転可能であるが、軸方向には移動しないようになっている。また、クラッチピストン６４は、カバー１４に固定された円筒状の間座６６の外周面上を軸方向に摺動可能に、その内周部を間座６６に支持されている。

クラッチピストン６４は、作動室２３をタービンランナ１１側の内側作動室２３ａと、カバー１４側の外側作動室２３ｂとに区画しており、この外側作動室２３ｂは、内側作動室２３ａから隔絶されている。

そして、流体伝動装置１は、タービンランナ１１とロックアップクラッチ２４との間に設けられ、両者を連結するダンパ機構４０を備えている。尚、ダンパ機構４０の詳細は後述する。

上述のとおり構成された流体伝動装置１は、上記流体を供給するポンプ（図示せず）に接続され、流体伝動装置１とポンプとの間で流体の授受が行われる。ポンプから供給される流体は、インプットシャフト３とステータシャフト４との間に形成された第１の流路２６を通り、タービンハブ１８に設けられた貫通穴１８ａを介してトルクコンバータの内部空間である内側作動室２３ａへと流れ、内側作動室２３ａは所定の圧力に保たれている。なお、内側作動室２３ａに供給された流体は、タービンランナ１１のシェル１７とポンプインペラ１０のシェル１３の間から循環路３０に入り、ポンプインペラ１０のシェル１３とステータ１２のハブ２１およびステータシャフト４との間の第２の流路２８から排出される。また、間座６６には、外側作動室２３ｂに連通する第３の流路２９が形成されており、インプットシャフト３に形成された油路３ａから供給された流体は、この第３の流路２９を介して、ポンプから外側作動室２３ｂに上記流体が供給され、外側作動室２３ｂ内の圧力が適宜調節される。第１の流路２６と第３の流路２９との切り替えは、ポンプ側に設けられた弁を制御してなされる。

外側作動室２３ｂ内の圧力が開放され、内側作動室２３ａに比べて外側作動室２３ｂの圧力が低くなった際には、クラッチピストン６４はカバー１４側に移動する。それにより、隣り合うクラッチディスク６０とクラッチプレート６１とが離間し、ロックアップクラッチ２４は切断される。このとき、クランクシャフト２の回転動力は、クランクシャフト２からドライブプレート１６およびカバー１４を介してポンプインペラ１０に伝達され、そして、ポンプインペラ１０から循環路３０を循環する流体を介してタービンランナ１１に伝達され、そして、タービンランナ１１からタービンハブ１８を介してインプットシャフト３に伝達される。

一方、外側作動室２３ｂ内が昇圧され、内側作動室２３ａに比べて外側作動室２３ｂの圧力が高くなった際には、クラッチピストン６４はタービンランナ１１側に移動する。それに伴い、クラッチピストン６４は、クラッチディスク６０およびクラッチプレート６１を付勢してタービンランナ１１側に移動させ、これらのクラッチディスク６０およびクラッチプレート６１を外径ハブ６２に固定されたストッパ６５との間で挟持する。それにより、隣り合うクラッチディスク６０とクラッチプレート６１とが摩擦係合し、ロックアップクラッチ２４が繋がれ、タービンランナ１１がクランクシャフト２に直結されてロックアップされる。このとき、クランクシャフト２の回転動力は、クランクシャフト２からドライブプレート１６、カバー１４、ロックアップクラッチ２４、ダンパ機構４０を介してタービンランナ１１に伝達され、タービンランナ１１からタービンハブ１８を介してインプットシャフト３に伝達される。このように、ロックアップによりタービンランナ１１がクランクシャフト２に直結されている状態では、流体の滑りに起因した伝達ロスがなくなる。

タービンランナ１１とロックアップクラッチ２４との間にはダンパ機構４０が設けられており、このダンパ機構４０はタービンランナ１１とロックアップクラッチ２４とを連結している。ダンパ機構４０は、慣性質量体４１と、慣性質量体４１をロックアップクラッチ２４に接続する第１の弾性体４２と、慣性質量体４１をタービンランナ１１に接続する第２の弾性体４３とを含んでいる。

第１の弾性体４２は、ロックアップクラッチ２４のダンパプレート２５の中間部に円周方向に並んで形成された複数の収容孔２７のそれぞれに配設されている。第１の弾性体４２は、その収容孔２７内で円周方向もしくは円周の接線方向に弾性変形可能である。第１の弾性体４２としては、例えばコイルスプリング等が用いられる。

慣性質量体４１は、主たる構成要素である質量体本体４７と、後述するカバープレート４６ａ、４６ｂとを有している。この質量体本体４７は、円環状に成形され、その内側にタービンハブ１８を挿通させており、一端を係合手段５０を介してダンパプレート２５に支持されている。このように支持された質量体本体４７は、ダンパプレート２５、およびタービンハブ１８に接合されたタービンランナ１１に対して相対回転可能である。

そして、慣性質量体４１の質量体本体４７には、各収容孔２７に対応する位置に、第１の弾性体４２を収容する収容孔４８が形成されている。

係合手段５０は、円環状に成形され、質量体本体４７の内周側にダンパプレート２５を挟んで対向して配置されたホルダプレート５１を有している。そして、ホルダプレート５１には、ダンパプレート２５を挟んだ状態でダンパプレート２５に設けられた各収容孔２７に対応する位置に、第１の弾性体４２を収容する収容孔５５が形成されている。

尚、符号４６ａは、第１の弾性体４２を収容孔４８、２７、５５内に止めおくカバープレートを示し、このカバープレート４６ａは質量体本体４７に固定されている。一方、符号５６は、第１の弾性体４２を収容孔４８，２７、５５内に止めおくカバープレートを示し、このカバープレート５６はホルダプレート５１に固定されている。質量体本体４７とホルダプレート５１は、その内側にタービンハブ１８を挿通させ、第１の弾性体４２を収容した収容孔２７の外周側および内周側においてダンパプレート２５を貫通する複数の締結部材５２によって一体となっている。

ダンパプレート２５には、締結部材５２を挿通させる貫通孔５３が形成されている。各貫通孔５３には、慣性質量体４７とホルダプレート５１の間に介在して質量体本体４７とホルダ５１との間に所定の隙間を確保する円筒状のスペーサ５４が締結部材５２と共に挿通されている。そして、各貫通孔５３は、円周方向に所定の長さを有しており、締結部材５２およびそれに外嵌しているスペーサ５４は、貫通孔５３内で円周方向に変位可能となっている。よって、慣性質量体４１は、所定の捩り角度の範囲内で、ダンパプレート２５に対して相対回転可能である。

ダンパプレート２５と慣性質量体４１の質量体本体４７との間で相対回転が生じた際には、第１の弾性体４２は、一端を質量体本体４７の収容孔２７の縁に支持されると共に、他端を第１の弾性体４２を収容する収容孔４８、５５の縁に支持されることにより、ダンパプレート２５と質量体本体４７との間で弾性的に圧縮される。第１の弾性体４２の圧縮の反作用として、ダンパプレート２５および質量体本体４７には、第１の弾性体４２の弾性反力が作用し、それによりダンパプレート２５から質量体本体４７に回転動力が伝達される。尚、第１の弾性体４２を介したダンパプレート２５と慣性質量体４１との接続の形態は、ダンパプレート２５と慣性質量体４１との間で相対回転が生じた際に、ダンパプレート２５および慣性質量体４１に第１の弾性体４２の弾性反力が作用するものであればよく、上述した形態に限定されるものではない。

第２の弾性体４３は、慣性質量体４１の質量体本体４７の外周縁部に形成された環状の収容凹部４４内において円周方向に並んで複数配設されている。各第２の弾性体４３は、円周方向もしくは円周の接線方向に弾性変形可能である。第２の弾性体４３としては、例えばコイルスプリング等が用いられる。円周方向に隣り合う第２の弾性体４３，４３の間には、質量体本体４７に固定された支持部材４５が介在しており、支持部材４５は、その両側に配置された第２の弾性体４３、４３それぞれの一端を支持している。尚、質量体本体４７には、第２の弾性体４３を収容凹部４４内に止めおくカバープレート４６ｂが固定されている。

タービンランナ１１のシェル１７の外周縁部に設けられた各突起部材１７ａは、クラッチピストン２５の収容凹部４４内において円周方向に隣り合う第２の弾性体４３，４３の間に介入している。

慣性質量体４１の質量体本体４７とタービンランナ１１との間で相対回転が生じた際には、第２の弾性体４３は、一端を質量体本体４７の支持部材４５に支持されると共に、他端を突起部材１７ａに支持されることにより、質量体本体４７とタービンランナ１１との間で弾性的に圧縮される。第２の弾性体４３の圧縮の反作用として、質量体本体４７および突起部材１７ａには、第２の弾性体４３の弾性反力が作用する。それにより慣性質量体４１からタービンランナ１１に回転動力が伝達される。尚、第２の弾性体４３を介した慣性質量体４１とタービンランナ１１との接続の形態は、慣性質量体４１とタービンランナ１１の間で相対回転が生じた際に、慣性質量体４１とタービンランナ１１に第２の弾性体４３の弾性反力が作用するものであればよく、上述した形態に限定されるものではない。

尚、第１の弾性体４２および第２の弾性体４３にコイルスプリングを用いる場合に、ばね定数が小さいものほどコイル径が大きくなる。ここで、第１の弾性体４２は、断面において略紡錘形をなすタービンランナ１１の最大膨らみ点の内周側に配置されており、また、第２の弾性体４３はタービンランナ１１の最大膨らみ点の外周側に配置されている。このように配置スペース上もっとも制約の大きいタービンランナ１１の最大膨らみ点を避けて両弾性体４２,４３を配置することにより、両弾性体４２,４３の配置スペースを十分に確保することができる。それにより、両弾性体４２,４３のばね定数の選定自由度が向上し、そして、ロックアップクラッチ２４およびタービンランナ１１に対する慣性質量体４１の捩り角度の広角化が可能となっている。尚、タービンランナ１１の最大膨らみ点とは、実質的に循環路３０を構成するタービンランナ１１が軸方向においてカバー部材側に最も膨らんだ部分を意味する。

そして、上述のとおり構成された流体伝動装置１において、低回転域でロックアップされた状態で、クランクシャフト２からインプットシャフト３に伝達される捩り振動を減衰するため、慣性質量体４１の慣性質量は、タービンランナ１１の慣性質量の０．７倍以上とされている。なお、慣性質量体４１の慣性質量とは、本実施形態では上述した構造上、質量体本体４７と、支持部材４５と、カバープレート４６ａ、４６ｂに加え、質量体本体４７に締結部材５２によって締結された、ホルダプレート５１と、カバープレート５６とを含めた慣性質量をいう。

ロックアップされた状態では、クランクシャフト２の捩り振動は、回転動力と同一の経路を経てインプットシャフト３に伝達される。図２を参照して、ロックアップクラッチ２４とタービンランナ１１との間には、第１の弾性体４２および第２の弾性体４３ならびに上記慣性質量を有する慣性質量体４１で構成されて回転自由度を有する振動系が介在しており、慣性質量体４１には、位相遅れもしくは逆位相の振動が励起される。それにより、インプットシャフト３に伝達される振動は減衰され、もしくは打ち消される。さらに、流体が満たされた内側作動室２３ａ内で回転する慣性質量体４１には流体の粘性抵抗が作用し、それによってもインプットシャフト３に伝達される振動が減衰される。

以上、説明したとおり、本実施形態の流体伝動装置によれば、クランクシャフト２の捩り振動がロックアップクラッチ２４を介して慣性質量体４１に伝達されると、慣性質量体４１には位相遅れもしくは逆位相の振動が励起される。それにより、インプットシャフト３に伝達される振動は減衰され、もしくは打ち消される。そして、慣性質量体４１の慣性質量がタービンランナ１１の慣性質量の０．７倍以上であることにより、低回転域での捩り振動の減衰能に優れる。以上より、低回転域における良好な振動特性を確保してロックアップ領域を低回転域に拡大することができる。

また、第１の弾性体４２は、断面において略紡錘形をなすタービンランナ１１の最大膨らみ点の内周側に配置されており、また、第２の弾性体４３はタービンランナ１１の最大膨らみ点の外周側に配置されている。このように配置スペース上もっとも制約の大きいタービンランナ１１の最大膨らみ点を避けて両弾性体４２,４３を配置することにより、両弾性体４２,４３の配置スペースを十分に確保することができる。また、第１の弾性体４２を第２の弾性体４３よりも内径側に設けたことで、ロックアップクラッチ２４のクラッチピストン６４の長さを内径側にある第１の弾性体４２近傍まで伸ばせばよく、第１の弾性体が第２の弾性体よりも外径側にある場合に比べ、ロックアップクラッチ２４のクラッチピストン６４の長さを短くすることができる。これにより振動低減効果を維持しつつ流体伝動装置の全幅（軸方向長さ）を短縮することができ、流体伝動装置を小型化することができる。

また、半径方向において第１の弾性体４２と第２の弾性体４３との間にロックアップクラッチ２４が配置されるため、第１の弾性体４２と第２の弾性体４３との間に形成された隙間を有効利用することができる。さらに、半径方向において慣性質量体４１の第２の弾性体４３との接続部と第１の弾性体４２との間にロックアップクラッチ２４が配置されるため、慣性質量体４１と第２の弾性体４３との接続部よりも内径側に形成された隙間を有効利用することができる。これにより、流体伝動装置１の全幅を短縮することができ、流体伝動装置１を小型化することができる。

さらに、慣性質量体４１とタービンランナ１１とは互いに独立しており、慣性質量体４１を種々に変更することで、タービンランナ１１の設計変更を伴うことなく、ダンパ機構４０の振動特性を容易に且つ大きく変えることが可能である。それにより、振動特性の異なる車種毎にダンパ機構４０を容易に最適化することができる。

次に、図３〜図６を参照して、本発明に係る流体伝動装置の実施例を説明する。図３（Ａ）は上述した本実施形態の流体伝動装置１をモデル化した振動モデルであり、ロックアップクラッチとタービンランナとの間に第１の弾性体および第２の弾性体ならびに慣性質量体で構成されて回転自由度を有する振動系が介在している。図３（Ｂ）は、従来の流体伝動装置の振動モデルであって、同図（Ａ）に示す振動モデルからロックアップクラッチとタービンランナとの間の振動系が省かれている。

図４中の実施例１は、図３（Ａ）に示す振動モデルで、慣性質量体の慣性質量がタービンランナの慣性質量に対して０．７倍である。実施例２は、図３（Ａ）に示す振動モデルで、慣性質量体の慣性質量がタービンランナの慣性質量に対して２．０倍である。比較例１は、図３（Ａ）に示す振動モデルで、慣性質量体の慣性質量がタービンランナの慣性質量に対して０．３倍である。比較例２は、図３（Ｂ）に示す振動モデルである。実施例１，２および比較例１，２の振動伝達率の周波数特性を計算により求めた。尚、周波数特性の計算にあたり、実施例および比較例の振動モデルの諸元は一般的な自動車を参考にして設定している。

周波数特性の計算結果を図４に示す。図４において、横軸はエンジンの回転数あるいは気筒数によって決定される回転変動の周波数を示し、縦軸は従動軸から出力される振動振幅と駆動軸に入力される振動振幅との比である振動伝達率を示している。エンジンの回転数が１０００ｒｐｍに達した際にロックアップすることを想定して、１０００ｒｐｍ相当以降の周波数特性に着目すると、図３（Ａ）に示す振動モデルで慣性質量体の慣性質量がタービンランナの慣性質量の０．７倍以上である実施例１、２は、図３（Ｂ）に示す振動モデルの比較例２に比べて振動伝達率が低減されていることがわかる。一方、図３（Ａ）に示す振動モデルであっても慣性質量体の慣性質量がタービンランナの慣性質量の０．７倍未満である比較例１は、１０００ｒｐｍ相当以降の周波数帯域に共振周波数が存在し、その共振周波数において、図３（Ｂ）に示す振動モデルの比較例２に比べて振動伝達率が高くなっている。

次に、図３（Ａ）に示す振動モデルで、慣性質量体の慣性質量をタービンランナの慣性質量に対して１．０倍とした実施例３、および上記実施例１、比較例１について、慣性質量体とタービンランナとを接続する弾性体のばね定数（図３（Ａ）において符号ｋで示す）を大小２種に変え、また、比較例２についてはロックアップクラッチとタービンランナとを接続する弾性体のばね乗数（図３（Ｂ）において符号ｋ´で示す）を大小２種に変え、振動伝達率の周波数特性を計算により求めた。

ばね定数が小さい場合の実施例１，３および比較例１，２の周波数特性を図５に、またばね定数が大きい場合の実施例１，３および比較例１，２の周波数特性を図６に示す。エンジンの回転数が１０００ｒｐｍに達した際にロックアップすることを想定して、１０００ｒｐｍ相当以降の周波数特性に着目すると、図５および図６から、ばね定数の大小にかかわらず、図３（Ａ）に示す振動モデルで慣性質量体の慣性質量がタービンランナの慣性質量の０．７倍以上である実施例１、３は、図３（Ｂ）に示す振動モデルの比較例２に比べて振動伝達率が低減されていることがわかる。一方、図３（Ａ）に示す振動モデルであっても慣性質量体の慣性質量がタービンランナの慣性質量の０．７倍未満である比較例１は、ばね定数が小さい場合には、図５に示すように、１０００ｒｐｍ相当近傍の周波数帯域で図３（Ｂ）に示す振動モデルの比較例２と振動伝達率に大差なく、また、ばね定数が大きい場合には、図６に示すように、１０００ｒｐｍ相当以降の周波数帯域に共振周波数が存在し、その共振周波数において、図３（Ｂ）に示す振動モデルの比較例２に比べて振動伝達率が高くなっている。

以上のことから、ロックアップクラッチとタービンランナとの間に、ダンパ機構として第１の弾性体および第２の弾性体ならびに慣性質量体で大略構成されて回転自由度を有する振動系を介在させ、慣性質量体の慣性質量をタービンランナの慣性質量の０．７倍以上とすることにより、低回転域での捩り振動の減衰能が向上することがわかる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明に係る流体伝動装置の第１実施形態の断面図である。 図１の流体伝動装置の振動モデルを示す模式図である。 （Ａ）は実施例の流体伝動装置の振動モデルを示す模式図、（Ｂ）は比較例の流体伝動装置の振動モデルを示す模式図である。 実施例および比較例の周波数特性を示すグラフである。 実施例および比較例の振動伝達率の周波数特性を示すグラフである。 実施例および比較例の振動伝達率の周波数特性を示すグラフである。

符号の説明

１ 流体伝動装置
２ クランクシャフト（駆動軸）
３ インプットシャフト（従動軸）
４ ステータシャフト
１０ ポンプインペラ
１１ タービンランナ
１２ ステータ
１３ ポンプインペラのシェル
１４ カバー
１５ 締結ボス
１６ ドライブプレート
１７ タービンランナのシェル
１８ タービンハブ
２０ ワンウェイクラッチ
２１ ステータハブ
２３ 作動室
２３ａ 内側作動室
２３ｂ 外側作動室
２４ ロックアップクラッチ
２５ クラッチピストン
２６ 第１の流路
２９ 第３の流路
３０ 循環路
４０ ダンパ機構
４１ 慣性質量体
４２ 第１の弾性体
４３ 第２の弾性体

Claims (2)

1. 駆動軸に連結されるポンプインペラと、従動軸に連結されるタービンランナと、を備え、
   前記ポンプインペラと前記タービンランナとの間に形成された循環路に流体を循環させ、該流体を介して前記ポンプインペラから前記タービンランナに回転動力が伝達される流体伝動装置であって、
   前記タービンランナを該駆動軸に直結するロックアップクラッチと、前記タービンランナと前記ロックアップクラッチとの間に介在するダンパ機構と、をさらに備え、
   前記ダンパ機構が、前記ロックアップクラッチおよび前記タービンランナに対して相対回転可能な慣性質量体と、前記慣性質量体を前記ロックアップクラッチに接続する第１の弾性体と、前記慣性質量体を前記タービンランナに接続する第２の弾性体と、を含み、
   前記第１の弾性体は前記タービンランナの最大膨らみ点よりも内径側に配置され、
   前記第２の弾性体は前記タービンランナの最大膨らみ点よりも外径側、且つ、前記慣性質量体の半径方向外側端に配置され、
   前記タービンランナと前記第２の弾性体とを連結する突起部材が前記タービンランナの半径方向外側端から軸方向に延在し、
   前記慣性質量体は、前記第２の弾性体を収容する収容凹部を前記タービンランナ側に備えており、
   前記慣性質量体の前記収容凹部を形成する、前記第２の弾性体に対し前記タービンランナの軸方向反対側の箇所の板厚が前記慣性質量体の他の箇所の板厚よりも厚くなっており、
   前記慣性質量体の慣性質量が、前記タービンランナの慣性質量の０．７倍以上であることを特徴とする流体伝動装置。
2. 半径方向及び軸方向において前記第１の弾性体と前記第２の弾性体との間に前記ロックアップクラッチが配置されることを特徴とする請求項１に記載の流体伝動装置。

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