JP5271112B2 - 振動減衰機能を備えた発進装置 - Google Patents

Description

本発明は発進装置を対象とし、ロックアップＯＦＦの状態、ロックアップされないスリップ状態（以下、ロックアップスリップ状態）、及びロックアップＯＮの状態での振動を減衰することが出来るように機能する発進装置に関するものである。

図５は従来の発進装置の概略図を示している。エンジンからの動力を得てフロントカバー（イ）が回転し、該フロントカバー（イ）と共にポンプ（ロ）が回り、このポンプ（ロ）の回転によって外殻内部に満たされている作動流体が攪拌される。その結果、ポンプ（ロ）と対向して配置されているタービン（ハ）が回転する。該タービン（ハ）はタービンハブ（ニ）と連結している為に、タービンハブ（ニ）も同一速度で回転し、該タービンハブ（ニ）に嵌っているインプットシャフト（ホ）（出力軸）を回すことが出来る。

そこで、タービン（ハ）の回転速度が高くなって所定の領域に達したならば、クラッチ（ヘ）が作動する。クラッチ（ヘ）はドラム（ト）とクラッチプレート（チ）、及びクラッチディスク（リ）で構成されていて、クラッチプレート（チ）が移動してクラッチディスク（リ）が挟み込まれる。クラッチ（ヘ）が働き、クラッチプレート（チ）によりクラッチディスク（リ）が挟まれて互いに密着すると、フロントカバー（イ）の回転はクラッチディスク（リ）を回し、そしてダンパディスク（ヌ）が回転する。

ダンパディスク（ヌ）の回転は、ばね（ル）を介してダンパプレート（オ）へ伝わり、タービンハブ（ニ）を回すことが出来る。ところで、エンジンからの動力はその伝達径路は３ステージに分けることが出来、この３ステージとは、ロックアップＯＦＦの状態、ロックアップスリップ状態、そしてロックアップＯＮの状態である。

図６はこの３ステージでの動力伝達径路を示している。
（ロックアップＯＦＦの状態）
クラッチ（ヘ）が働いていないロックアップＯＦＦの状態では、ポンプ（ロ）の回転を作動流体を媒介としてタービン（ハ）が回り、タービンハブ（ニ）からインプットシャフト（ホ）へ伝達されるが、この場合、エンジンのトルク変動を作動流体によって吸収し切れず、上記インプットシャフト（ホ）へ伝わってしまう。
（ロックアップスリップ状態）
クラッチプレート（チ）によってクラッチディスク（リ）が挟持されると、ロックアップＯＮとなるが、ロックアップＯＮしないように制御することで、クラッチディスク（リ）はクラッチプレート（チ）と互いにスリップする。そして、この際にスティックスリップによる振動が発生し、この振動がダンパ（ワ）に備わっているばね（ル）と共振するが、該共振が低周波数域に現れることがある。

そして、スリップ時ではクラッチ（ヘ）がＯＮの状態でなく、ポンプ（ロ）の回転トルクも作動流体を介してタービン（ヘ）へ伝達されるが、その為に、ロックアップＯＦＦの場合と同じくエンジンのトルク変動及び振動がインプットシャフト（ホ）へ伝わることになる。
（ロックアップＯＮの状態）
クラッチプレート（チ）が移動し、クラッチディスク（リ）が完全に挟み込まれてスリップが停止してロックアップＯＮの状態と成る。この状態では、フロントカバー（イ）の回転はクラッチディスク（リ）を回し、そしてダンパディスク（ヌ）が回転する。そして、ダンパ（ワ）のばね（ル）を介してダンパプレート（オ）がタービンハブ（ニ）を回し、該タービンハブ（ニ）の軸穴に嵌っているインプットシャフト（ホ）へ動力が出力される。

ところで、燃費向上のためには低回転数（低周波数）でのロックアップＯＮによるロックアップ領域の拡大が要求される。しかし、低周波数側での振動が許容以上であるとロックアップＯＮした場合に車両振動などが発生し、ロックアップ領域を拡大出来ないといった問題がある。

このように、発進装置にはロックアップＯＦＦ状態、ロックアップスリップ状態、及びロックアップＯＮの状態で、夫々上記のごとき振動の問題がある。本発明ではこれら各ステージでの振動を抑制することが出来るように振動減衰機能を備えた発進装置を提供する。

本発明に係る発進装置では、ダンパを流体継手（ポンプインペラ及びタービンランナの組合せ）及びクラッチの前（入力側）に配置した構造としている。外殻内部にはポンプ、タービン、クラッチ、及びダンパを備えた構造としているが、これらの配置を変えることで振動を抑えるように構成している。ここで、上記ポンプ、タービン、クラッチ、及びダンパの具体的な構造は限定しないことにする。

本発明に係る発進装置はダンパを流体継手及びクラッチの前に配置したことで次のような効果が得られる。
（ロックアップＯＦＦの状態）
エンジンのトルク変動及び振動は発進装置へ伝わるが、ダンパが入力側に配置されることで、該ダンパにて減衰される。その為に、ポンプへ伝わるトルク変動及び振動は小さくなる。
（ロックアップスリップ状態）
クラッチの後にあるインプットシャフト（出力軸）は、ダンパを構成しているばね（ダンパスプリング）に比較してバネ剛性は非常に高く、スリップ時に発生するスティックスリップ振動による共振点を高周波数側へ移行させることが出来る。その為、通常の運転時ではスティックスリップ振動とばねとの共振を避けることが出来る。

従来の発進装置では前述の通り、スティックスリップによる振動と、クラッチの後にあるダンパのばねとが共振し、共振点が低周波数側に現れる場合がある。この共振点がエンジン振動の周波数領域に存在すると、車両振動など問題となるため、共振点を低周波数側又は高周波数側に移行させる必要がある。そこで、本発明ではクラッチの後にあるのはインプットシャフトであり、該インプットシャフトはダンパのばねに比較してバネ剛性が高いためにスティックスリップによる共振点を高周波側へ移行させることが出来る。
（ロックアップＯＮの状態）
ダンパを入力側に配置したことで、ばね（ダンパスプリング）より後のイナーシャが大きくなり、インプットシャフト（出力軸）の共振点を低周波数側へ移行することが出来る。
すなわち、エンジン振動の周波数領域にインプットシャフト共振点が存在すると、車両振動などの問題になるため、インプットシャフト共振点を低周波数側又は高周波数側へ移行する必要があり、本発明の場合は低周波数側へ移行させることが出来る。

図１は本発明に係る発進装置の概略図を示している。外殻６の内部には作動流体が満たされ、ダンパ２、クラッチ３、ポンプ４とタービン５から成る流体継手が配置され、入力された動力はこれらダンパ２、流体継手、又はクラッチ３を介して出力され、インプットシャフト７（出力軸）へ伝達される。

図２はロックアップＯＦＦの状態、ロックアップスリップ状態、ロックアップＯＮの状態でのトルクの伝達径路を３ステージに分けて表している。
（ロックアップＯＦＦの状態）
エンジンからの動力はフロントカバー１を回し、該フロントカバー１の回転はダンパ２へ伝わる。クラッチ３が働いていない低速域では、ダンパ２の回転はポンプ４へ伝達されて回転し、ポンプ４が回転することで対向して配置されているタービン５が外殻内に満たされている作動流体を媒介として回される。そして、タービン５の回転は上記インプットシャフト７（出力軸）へ出力される。ここで、インプットシャフト７はタービンハブ８の軸穴に嵌り、タービン５はタービンハブ８と連結している。
（ロックアップスリップ状態）
そして、タービン５の回転速度が上って所定の領域に達したならば、上記クラッチ３が働く。クラッチ３はドラム９とクラッチプレート１０、及びクラッチディスク１１から成り、クラッチプレート１０が移動してクラッチディスク１１を挟み込む。しかし、クラッチプレート１０にてクラッチディスク１１が完全に挟み込まれることなくスリップ状態がある。この状態では、ポンプ４にてタービン５を回すことで伝達されるトルクと、スリップ状態のクラッチ３を経て伝達されるトルクが存在する。
（ロックアップＯＮの状態）
クラッチディスク１１がクラッチプレート１０にて挟まれた状態であり、ダンパ２から出たトルクはクラッチ３を通過してインプットシャフト７へ出力される。すなわち、クラッチディスク１１はダンパ２のダンパプレート１２と連結している為に、該ダンパ２の回転はクラッチディスク１１へ伝達され、インプットシャフト７へ出力される。

ところで、上記ダンパ２はフロントカバー１に面して配置され、ダンパディスク１３と両ダンパプレート１２，１２、及び複数本のばね１４，１４・・・（ダンパスプリング）で構成され、両ダンパプレート１２，１２にて挟まれたダンパディスク１３の外周はフロントカバー１と連結している。ダンパディスク１３とダンパプレート１２，１２との間には上記ばね１４，１４・・が介在している為に、エンジンのトルク変動及び振動はこのばね１４，１４・・にてある程度吸収される。

従って、トルク変動及び振動が小さくなった状態でポンプ４へ伝達され、該ポンプ４のトルクは作動流体を介してタービン５へ伝えられる。この場合にも、僅かではあるが作動流体によってトルク変動及び振動は減衰され、インプットシャフト７へ出力される。本発明では、フロントカバー１からの動力を最初にダンパ２を通過することで、エンジンのトルク変動及び振動を減衰させて後方へ伝達するように構成している。

そして、タービン５の回転速度が上って所定の領域に達したところで、クラッチ３が作動するが、クラッチプレート１０が移動してクラッチディスク１１を完全に挟み込むことなく、クラッチプレート１０とクラッチディスク１１とが接してスリップが発生するように制御される。ところで、このスリップに伴ってスティックスリップ振動を発生するが、このスティックスリップ振動による共振点を本発明の発進装置は高周波数側へ移行している。

すなわち、クラッチ３より後方に配置されているインプットシャフト７の捩れ変形に基づくバネ剛性はばね１４より高いために、上記共振点は高周波数側へ移行することが出来、通常の運転時には共振しない領域となる。勿論、この場合のエンジントルク変動並びに振動はダンパ２にて減衰されている。

そして、クラッチディスク１１が両クラッチプレート１０，１０にて挟み込まれてクラッチ３がロックアップＯＮの状態と成れば、ダンパ２のばね１４より後のイナーシャが大きくなる。すなわち、ポンプ４、タービン５、クラッチ３、それにタービンハブ８、インプットシャフト７がばね１４の後方に配置されているために、後方のイナーシャは非常に大きく成っている。

その為の、インプットシャフト７の共振点は、ばね１４の固有振動数である低周波数側へ移行する。すなわち、ロックアップＯＮの状態では、ダンパ２より後方のイナーシャが大きくなることで、インプットシャフト７の共振点は低周波数側へ移行するが、ばね１４の共振点と一致しないようにしている。

図２においては、本発明の発進装置を、１次部分、中間部分、２次部分に分けて図示している。そこで、ロックアップＯＦＦの状態とロックアップスリップ状態では、ダンパ２のばね１４とインプットシャフト７と連結している２次部分の間に中間部分が存在し、その為にバネ剛性の高いインプットシャフト７の固有振動数とバネ１４が共振することはない。

ところが、ロックアップＯＮの状態になれば、中間部分がなくなって２次部分と一体化する。その為にインプットシャフト７と連結している２次部分のイナーシャが増大する。その結果、インプットシャフト７の共振点を低周波数側へ移行することが出来、エンジン振動の周波数領域から避けることが出来る。

図３は本発明に係る発進装置を示す実施例で、片側断面を表している。同図の６は外殻、４はポンプ、５はタービン、３はクラッチ、２はダンパを夫々表している。この発進装置の構造を動作に基づいて説明すると、エンジンからの動力はフトントカバー１に伝達され、フトントカバー１と一体化している上記外殻６が回転する。

外殻６の外周部にはポンプ４が配置され、外殻６と共にダンパ２を介してポンプ４が回転すると、外殻内に充填されている作動流体が攪拌されて対向して配置されているタービン５が回転を開始する。タービン５から延びるアーム１５はクラッチ３の外フレーム１６に連結・固定され、この外フレーム１６の中心穴にはタービンハブ８が嵌って固定されている。従って、ポンプ４の回転に伴ってタービン５が回転するならば、タービンハブ８が回転し、該タービンハブ８の軸穴に嵌っているインプットシャフト７（出力軸）が回転することになる。

そして、タービン５の回転速度が高くなって所定の領域に達したところで、上記クラッチ３が働く。クラッチ３が働くと、エンジンからの動力はダンパ２を間にしてタービンハブ８へ直接動力が伝達されるが、クラッチ３が作動することでポンプ４とタービン５との速度差に基づく衝撃トルクが発生し、この衝撃トルクは上記ダンパ２によって緩和される。

ダンパ２は中央ディスク１９と２枚の側プレート２０ａ，２０ｂ、ばね１４，１４・・・、及び補助ばね２１，２１・・・にて構成されている。中央ディスク１９は両側プレート２０ａ，２０ｂにて挟まれ、ばね１４は両側プレート２０ａ，２０ｂに形成しているばね収容部２２に収容されている。

そして、中央ディスク１９の外周には歯形が形成され、この歯形は外殻６の内周面に設けているスプライン歯２３と噛み合っている。従って、外殻６が回転するならば、上記ポンプ４と共にダンパ２も回転することになる。ダンパ２の側プレート２０ａにはクラッチ３の内フレーム２４が連結し、内フレーム２４はダンパ２と共に同速で回転する。

該クラッチ３の外フレーム１６にはリング状をした複数枚のクラッチ板２５，２５・・が噛み合い、内フレーム２４には同じくリング状をした複数枚のクラッチ板２６，２６・・・が噛み合っており、クラッチ３が作動していない状態ではクラッチ板２５，２５・・・とクラッチ板２６，２６・・・は夫々異なる速度で回転している。

すなわち、外フレーム１６と共に回転するクラッチ板２５，２５・・・の回転速度はタービン５と同じであり、内フレーム２４と共に回転するクラッチ板２６，２６・・・はダンパ２、外殻６、及びポンプ４と同一速度で回転している。クラッチ板２６，２６・・とクラッチ板２５，２５・・の速度差はポンプ４とタービン５との速度差と同じであり、該クラッチ３が働くことで、クラッチ板２６，２６・・とクラッチ板２５，２５・・は互いに係合して同一速度となる。

そこで、クラッチ３にはピストン２９が備わっており、該ピストン２９が軸方向に移動することで各クラッチ板２５，２５・・、２６，２６・・は互いに係合する。又、クラッチ３には戻しバネが設けられ、油圧が低下することでピストン２９は押戻されるようにバネ力が付勢されている。

このように、タービン５の回転速度が所定の領域に達したところで、クラッチ３が働き、該ダンパ２のばね１４が圧縮変形してポンプ４とタービン５との速度差に基づく衝撃トルクが吸収される。本発明の発進装置ではポンプ４及びタービン５が外殻６の片隅に配置されて、その大きさは小さく、外殻６と共にポンプ４が回転しても作動流体の攪拌能力は小さく、その為にタービン５の回転速度は直ぐには立上がり難い。従って、タービン５の回転速度が低い領域においてクラッチ３が働くように機能し、ロックアップスリップ状態が具現されるように制御している。

図４は本発明の発進装置を表している更なる他の実施例である。この実施例の発進装置はフロントカバー１の側にクラッチ３を設け、後方にダンパ２を配置した構造としている。そして、ポンプ４はダンパ２に取着され、タービン５はクラッチ３の外フレーム１６に連結している。ところで、ダンパ２の中央ディスク１９はその内径側が外殻６のリヤカバー２７に溶接されていて、外殻６が回転すればダンパ２も同一速度で回転することが出来る構造としている。

ダンパ２とクラッチ３が配置される位置が違っているだけで、動作は前記図３に示した発進装置の場合と同じである。ところで、ポンプ４はポンプシェル１７に複数枚のブレード１８，１８・・・を配列・固定し、又ブレード１８，１８・・・の上縁にはコア２８を取付けて連結している。このポンプ４の構造は前記図３に示した場合と共通している。

本発明に係る発進装置の概略図。 本発明に係る発進装置の各ステージにおける動力伝達径路。 本発明に係る発進装置の実施例。 本発明に係る発進装置の実施例。 従来の発進装置の概略図。 従来の発進装置の各ステージにおける動力伝達径路。

１ フロントカバー
２ ダンパ
３ クラッチ
４ ポンプ
５ タービン
６ 外殻
７ インプットシャフト
８ タービンハブ
９ ドラム
10 クラッチプレート
11 クラッチディスク
12 ダンパプレート
13 ダンパディスク
14 ばね
15 アーム
16 外フレーム
17 ポンプシェル
18 ブレード
19 中央ディスク
20 側プレート
21 補助ばね
22 ばね収容部
23 スプライン歯
24 内フレーム
25 クラッチ板
26 クラッチ板
27 リヤカバー
28 コア
29 ピストン

Claims (2)

1. 外殻内に作動流体を満たし、ポンプとタービンから成る流体継手、ダンパ、及びクラッチを有し、エンジンからの動力をインプットシャフト（出力軸）から出力する発進装置において、上記ダンパは中央ディスクを両側プレートによって挟み込むと共に、両側プレートに形成したばね収容部にはばねを収容し、中央ディスクの外周に設けた歯形を外殻内周面に形成したスプライン歯と噛み合わせ、そしてポンプをダンパの側プレートと連結し、又、クラッチは外フレームと共に回転するクラッチ板及び内フレームと共に回転するクラッチ板、それにこれら各クラッチ板を互いに係合する為のピストンを備え、上記外フレームとタービンを連結し、ダンパの側プレートを内フレームと連結したことを特徴とする振動減衰機能を備えた発進装置。
2. 外殻内に作動流体を満たし、ポンプとタービンから成る流体継手、ダンパ、及びクラッチを有し、エンジンからの動力をインプットシャフト（出力軸）から出力する発進装置において、上記ダンパは中央ディスクを両側プレートによって挟み込むと共に、両側プレートに形成したばね収容部にはばねを収容し、中央ディスクの内周部をリヤカバーに固定し、そしてポンプをダンパの側プレートと連結し、又、クラッチは外フレームと共に回転するクラッチ板及び内フレームと共に回転するクラッチ板、それにこれら各クラッチ板を互いに係合する為のピストンを備え、上記外フレームとタービンを連結し、ダンパの側プレートを内フレームと連結したことを特徴とする振動減衰機能を備えた発進装置。
   

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