JP5318618B2

JP5318618B2 - 流体継手装置

Info

Publication number: JP5318618B2
Application number: JP2009060971A
Authority: JP
Inventors: 卓也吉川; 誠山口; 達也飯田
Original assignee: Aisin AW Industries Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Industries Co Ltd
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2029-03-13
Also published as: JP2010216500A

Description

本発明は、車両等の自動変速装置に用いられる流体継手装置に関する。

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流体継手装置として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、出力軸に連結されるタービンランナ及び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１４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。

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。

こうした流体継手装置では、フロントカバーにピストンの摩擦板が密着してロックアップ係合する場合やスリップ制御する場合に摩擦による発熱が生じ、摩擦板の寿命を著しく低下させる。そのため、摩擦板を冷却して寿命低下を抑えるための対策が必要となる。

例えば、特許文献１では、ピストンの摩擦フェーシングに対するフロントカバーの対向位置に摺動面板を取り付け、フロントカバー及び摺動面板の間に油が流通する空間が確保されるように設定されているトルクコンバータが記載されている。また、特許文献２では、摩擦板が設けられたピストンに貫通孔を形成し、貫通孔に油が流通することで、フロントカバー、摩擦板及びピストンが冷却される回転力伝達機構が記載されている。

特開平１０−１４８２４９号公報特開２０００−３３７４７５号公報

上述した特許文献１に記載されているように、ピストンの摩擦板をフロントカバーに直接接合せずに摺動面板に接合すると、摩擦熱は油の流通により効率よく放熱することができるが、ピストン部材の押圧時におけるピストンの変形と摺動面板の変形方向の不一致により摩擦板との接触面積が小さくなってスリップ領域が減少するようになる。また、特許文献２では、ピストンの貫通孔を油が流通するもののフロントカバーが摩擦領域に接触しているため、十分な放熱効果を得ることが難しい。

そこで、本発明は、スリップ領域を減少させることなく効率よく冷却することができる流体継手装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る流体継手装置は、エンジンの回転駆動軸に連結された一体ケースと、出力軸に連結されたタービンハブと、前記一体ケースに設けられたポンプインペラ及び前記タービンハブに設けられたタービンランナからなるとともに前記一体ケースから前記タービンハブに回転を伝達する流体継手と、内径側端部が前記タービンハブに固定されて前記一体ケースの側面部との間に隙間を空けて配設されるとともに外径側端部が前記一体ケースの外周面部に対向配置されたピストン部材と、外径側端部が前記一体ケースの前記外周面部に固定されて前記一体ケースの側面部との間に隙間を空けて配設されるとともに内径側端部が前記一体ケースと前記ピストン部材との間に延設された接合プレートとを備え、前記ピストン部材の押圧時の変形に対応して前記接合プレートが変形することを特徴とする。さらに、前記接合プレートには、外周側端部の近傍に油の流通する貫通孔が形成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、内径側端部がタービンハブに固定されて一体ケースの側面部との間に隙間を空けて配設されるとともに外径側端部が一体ケースの外周面部に対向配置されたピストン部材に対して、外径側端部が一体ケースの外周面部に固定されて一体ケースの側面部との間に隙間を空けて配設されるとともに内径側端部が一体ケースとピストン部材との間に延設された接合プレートを設けているので、ピストン部材の強度に合わせて接合プレートを強度を設定すれば、ピストン部材の押圧時の変形に対応して接合プレートが変形して両者が接触する面積を広くするように設定することができ、スリップ領域を十分確保することが可能となる。

すなわち、従来のようにピストン部材を一体ケースに直接接触させる場合には、一体ケースの材質が高強度であるため、ピストン部材の材質が低強度であると両者の接触面積を十分得ることができなかったが、一体ケースと別部材の接合プレートを用いることで、ピストン部材の強度に合わせて接合プレートの強度を設定することができる。

また、接合プレートの外周側端部を一体ケースの外周面部に固定して内周側端部をピストン部材の方に延設するように取り付けているので、ピストン部材の自由端である外周部分が接合プレートに押圧した場合にピストン部材の外周部分の変形に対応して接合プレートが一体ケース側に傾斜するように変形して両者の接触面積を広くすることができる。また、接合プレートの自由端である内周側端部は一体ケース側に変形して一体ケースの側面部に接触して保持されるため、変形時の接合プレートの強度についても十分確保される。

本発明に係る実施形態に関する断面図である。ピストン部材及び接合プレートの動作状態を示す一部拡大断面図である。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。

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、本発明の実施形態に関する断面図である。なお、図１では、流体継手装置１の構造が中心軸Ｔを中心に線対称となるため、上半分の断面構造のみを描画している。

流体継手装置１は、一体ケースであるカップリングハウジング２内に収容されており、その前側（図面では左側）は内燃エンジン機関が配置され、後側（図面では右側）には多段変速機構が配置されて、それぞれ接続されるようになっている。

流体継手装置１は、一体ケースを構成するフロントカバー３及びリアカバー４を備えており、両者は溶接により一体化されている。フロントカバー３の中心部にはセンタピース５が突設されており、センタピース５にエンジンクランクシャフト（図示せず）が嵌合してフロントカバー３と接続される。

フロントカバー３は、外周側端部が軸方向に沿ってリアカバー４側に折れ曲がるように湾曲して外周面部３ａが形成されており、センタピース５に接続された内周側端部から外周面部３ａまでの側面部３ｂには、内部部品を収容するように外方に向かって湾曲した部分が形成されている。

リアカバー４の外周部には、ポンプインペラ６の外郭を形成するように外方に向かって湾曲しており、その内周端にはカバーボス７が溶接により固着されている。カバーボス７の内部には出力軸である出力シャフト８が収容されており、出力シャフト８の先端部の外周にはタービンハブ９が連結されている。

ポンプインペラ６の内側には、ポンプインペラ６とほぼ同形状のタービンランナ１０が対向配置されており、タービンランナ１０の内径側に延設された支持部がタービンハブ９の後端外周部と接続して固定されている。

タービンハブ９の後端外周部にはタービンランナ１０とともにロックアップダンパ機構１１が取り付けられている。ロックアップダンパ機構１１は、タービンハブ９に接続する出力側プレート１１ａ、後述するピストン部材１２に接続する入力側プレート１１ｂ及び中間プレート１１ｃをコイルスプリング１１ｄにより弾性的に連結した構造を備えている。したがって、ピストン部材１２を介して入力側プレート１１ｂに伝達されるエンジンのトルク変動をコイルスプリングの圧縮変形により吸収しながら出力側プレート１１ａに伝達することができる。

フロントカバー３とロックアップダンパ機構１１との間には、ピストン部材１２が設けられている。ピストン部材１２は、内周側端部がタービンハブ９の前側外周部に回動可能に支持されており、外周側端部がフロントカバー３の外周面部３ａに対向する位置まで延設されている、ピストン部材１２の外周側端部は軸方向に沿って後方に折れ曲がるように湾曲形成されており、ロックアップダンパ機構１１の入力側プレート１１ｂと係合している。

ピストン部材１２の外周部においてフロントカバー３の側面部３ｂと対向する位置にリング状の摩擦板１２ａが貼着されている。ピストン部材１２の外周部と側面部３ｂとの間には接合プレート１３が配置されており、接合プレート１３の外周側端部１３ｂはピストン部材１２の方に湾曲形成されてフロントカバー３の外周面部１３ａの内周面に溶接により固定されている。

そして、接合プレート１３は、その内周側端部がフロントカバー３の側面部３ｂ及びピストン部材１２の摩擦板１２ａの間を通過して内方に位置し、側面部３ｂ及び摩擦板１２ａの両方との間に隙間が形成されるように設定されている。また、接合プレート１３の外周側端部１３ａの近傍には、接合プレート１３を軸方向に貫通する貫通孔１３ｂが形成されており、接合プレート１３の前側及び後側の間で貫通孔１３ｂを介して流通するようになっている。

カップリングハウジング２内は作動油で満たされており、エンジンの回転がカップリングハウジング２に伝達されると、リアカバー４に形成されたポンプインペラ６が回転し、それに伴ってタービンランナ１０が回転するようになる。そのため、タービンランナ１０の回転がタービンハブ９を介して出力シャフト８に伝達されて回転するようになる。

出力シャフト８に回転が伝達された状態において、ピストン部材１２を作動させて摩擦板１２ａを接合プレート１３に押圧するロックアップ状態に設定すると、ロックアップダンパ機構１１では、ピストン部材１２を介してフロントカバー３側に連結する入力側プレート１１ｂとタービンハブ９側に連結する出力側プレート１１ａとの間に生じる回転速度差によりコイルスプリング１１ｄが圧縮変形されて、回転速度差による衝撃が緩和される。そして、入力側プレート１１ｂのトルクが大きくなるにしたがいコイルスプリング１１ｄがさらに圧縮変形され、入力側プレート１１ｂ及び出力側プレート１１ａが中間プレート１１ｃを介して直結された状態となり、フロントカバー３がピストン部材１２及びロックアップダンパ機構１１を介してタービンハブ９に直結されて出力シャフト８がエンジンの回転と同期して回転するようになる。

図２は、ピストン部材１２の作動により摩擦板１２ａが接合プレート１３に押圧される状態を示す一部拡大断面図である。図２（ａ）では、ピストン部材１２は作動しておらず、接合プレート１３は、フロントカバー３の側面部３ｂ及びピストン部材１２の摩擦板１２ａの間に設定されている。図２（ｂ）では、ピストン部材１２が作動して接合プレート１３に対して摩擦板１２ａが押圧されており、接合プレート１３は、固定された外周側端部１３ａの立ち上がり部分からフロントカバー３側に傾斜するように変形する。そして、接合プレート３の内周側端部がフロントカバー３の内周面に接触した状態になる。

一方、ピストン部材１２は、外周部分に設けられた摩擦板１２が接合プレート１３に接触して接合プレート１３がフロントカバー３側に傾斜するように変形すると、接合プレート１３からの反発力を受けて外周部分が接合プレート１３に沿うように傾斜して変形する。したがって、接合プレート１３と摩擦板１２ａとが十分密着した状態に設定することができ、両者の間に最適な面圧状態を実現することが可能となり、スリップ領域を十分確保できる。

接合プレート１３が傾斜して内周側端部がフロントカバー３に接触した状態では、接合プレート１３の内周側及び外周側の両端部がフロントカバー３に支持された状態となるため、ピストン部材１２の押圧に対して十分な強度を得ることができる。また、ピストン部材１２及び接合プレート１３の強度を適宜設定することで、両者を変形させて最適な密着状態を実現することができる。そのため、従来のようにフロントカバー３とピストン部材１２とを直接接触させる場合に比べてフロントカバー３及びピストン部材１２の強度設計の自由度が大きくなる。例えば、ピストン部材１２の強度に合わせて接合プレート１３の剛性や板厚を調整すれば、容易に最適な密着状態を実現することができる。

また、接合プレート１３には貫通孔１３ｂが形成されているので、カップリングハウジング２内に流通する作動油が接合プレート１３の前側及び後側にスムーズに流通するようになり、ピストン部材１２の摩擦板１２ａの密着時に発生する摩擦熱の放熱効率を高めることができる。接合プレート１３の内周側端部がフロントカバー３に接触した状態でも、例えば、内周側端部に作動油が流通可能な刻みを複数形成しておくことで、作動油のスムーズな流通を行うことができる。

Ｔ中心軸
１流体継手装置
２カップリングハウジング
３フロントカバー
４リアカバー
５センタピース
６ポンプインペラ
７カバーボス
８出力シャフト
９タービンハブ
10 タービンランナ
11 ロックアップダンパ機構
12 ピストン部材
13 接合プレート

Claims

エンジンの回転駆動軸に連結された一体ケースと、出力軸に連結されたタービンハブと、前記一体ケースに設けられたポンプインペラ及び前記タービンハブに設けられたタービンランナからなるとともに前記一体ケースから前記タービンハブに回転を伝達する流体継手と、内径側端部が前記タービンハブに固定されて前記一体ケースの側面部との間に隙間を空けて配設されるとともに外径側端部が前記一体ケースの外周面部に対向配置されたピストン部材と、外径側端部が前記一体ケースの前記外周面部に固定されて前記一体ケースの側面部との間に隙間を空けて配設されるとともに内径側端部が前記一体ケースと前記ピストン部材との間に延設された接合プレートとを備え、前記ピストン部材の押圧時の変形に対応して前記接合プレートが変形することを特徴とする流体継手装置。
前記接合プレートには、外周側端部の近傍に油の流通する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体継手装置。