JP5399644B2 - 補助ダンパ付きトルクコンバータ - Google Patents

Description

本発明はロックアップダンパ装置の他に補助ダンパを備えたトルクコンバータに関するものである。

トルクコンバータとは周知の通りエンジンの動力を、作動流体を媒体としてトランスミッションへ伝えることが出来る一種の継手であり、エンジンによって回されるポンプインペラ、そして該ポンプインペラの回転により送り出される作動流体の動きを受けて回るタービンランナ、さらにタービンランナから出た作動流体の向きを変えてポンプインペラへ導くステータから構成されている。

そこで、これらポンプインペラ、タービンランナ、及びステータには複数枚のブレードが所定の角度をもって一定間隔で配列されている。トルクコンバータ内に封入されている作動流体は、ポンプインペラからその各ブレードを介して外周方向へ送り出され、トルクコンバータのケース内壁を伝い、タービンランナのブレードに当って該タービンランナをポンプインペラと同方向に回す働きをする。又タービンランナに当たってから送り出される作動流体は、ステータのブレードに当たってポンプインペラの回転を助長するように流れ方向が変えられ、再び内周からポンプインペラに流入する。

図４は従来のトルクコンバータの断面を示している。同図の(イ)はポンプインペラ、(ロ)はタービンランナ、(ハ)はステータ、そして(ニ)はピストンをそれぞれ示し、これらはトルクコンバータ外殻（ホ）内に収容されている。そこでエンジンからの動力を得てフロントカバー（ヘ）が回転し、該フロントカバー（ヘ）と一体となっているポンプインペラ(イ)が回転し、その結果、作動流体を媒介としてタービンランナ(ロ)が回る。

そしてタービンランナ(ロ)のタービンハブ（ト）には軸（ル）が嵌って、タービンランナ(ロ)の回転をトランスミッション(図示なし)へ伝達することが出来る。トルクコンバータは一種の流体クラッチである為、ポンプインペラ(イ)の回転速度が高くなるにしたがってタービンランナ(ロ)は回り始め、さらに高速になるにしたがってタービンランナ(ロ)の速度はポンプインペラ(イ)の回転速度に近づく。しかし作動流体を媒介としているトルクコンバータでは、タービンランナ(ロ)の回転速度はポンプインペラ(イ)と同一速度にはなり得ない。

そこで、同図にも示しているようにトルクコンバータ外殻（ホ）内にはピストン(ニ)が設けられていて、タービンランナ(ロ)の回転速度が所定の領域を越えた場合には、該ピストン(ニ)が軸方向に移動してフロントカバー（ヘ）に係合するように作動する。ピストン外周には摩擦材（チ）が取り付けられている為に、該ピストン(ニ)は滑ることなくフロントカバー（ヘ）と同一速度で回転することが出来る。そしてこのピストン(ニ)はタービンランナ(ロ)と連結していて、タービンランナ(ロ)はピストン(ニ)によって直接回されることになり、エンジンからの動力をトランスミッションへ、作動流体を介することによるロスを伴うことなくほぼ１００％の高効率で伝達することが出来る。

このように、タービンランナ(ロ)の回転速度が高くなって、ある条件になった時に、ピストン(ニ)はフロントカバー（ヘ）に係合するが、しかし係合前はタービンランナ(ロ)とフロントカバー（ヘ）の回転速度は完全に同一ではない為に、ピストン(ニ)がフロントカバー（ヘ）に係合することで、速度差に基づく衝撃が発生する。この係合時の衝撃を緩和し、一方では係合後にエンジンのトルク変動を伝えない為にピストン(ニ)とタービンランナ(ロ)との間にはダンパスプリング（リ）、（リ）…、を備えたロックアップダンパ装置(ヌ)が取り付けられている。

したがって、タービンランナ(ロ)と共に同一速度で回転しているピストン(ニ)が僅かに速いフロントカバー(ホ)に係合する際、ピストン(ニ)の速度は瞬間的に高くなってタービンランナ(ロ)をより速く回そうとするトルクが作用する。この衝撃的トルクをダンパスプリング（リ）、（リ）…が圧縮変形して吸収するように構成されている。ピストン(ニ)はタービンランナ(ロ)のタービンハブ（ト）に同軸を成して取り付けられているが、ダンパスプリング（リ）、（リ）・・の圧縮変形によって上記タービンランナ(ロ)と位相差を生じることが出来る構造となっている。

従来において、ロックアップダンパ装置（ヌ）の構造は色々知られているが、例えば特開平１０−１６９７１４号に係る「ダンパー機構」は、広い捩れ角特性確保の為に中間部材を介して直列に連結された複数の弾性部材(ダンパスプリング)を外周部に配置したダンパー機構で、中間部材を含む弾性部材の連結部分の移動を規制し、ダンパー特性を安定させることを目的としている。

そこで、該ロックアップダンパ機構は、リティニングプレートと、ドリブン部材と、外周部において直列に配置されるコイルスプリングと、中間部材と、中間部材の軸方向の移動を規制する押さえプレートとを備えている。コイルスプリングは、リティニングプレートとドリブン部材とを弾性的に連結する。この場合、中間部材は、リティニングプレート及びドリブン部材に対して相対回転可能で、コイルスプリング間に配置される中間支持部と、中間支持部の径方向外側への移動を規制する環状の連結部とを有している。

ところで、近年では燃費を向上させる為に上記ロックアップダンパ装置（ヌ）が低速回転数の時に作動するように制御されている。この場合、ポンプインペラ（イ）とタービンランナ（ロ）との回転速度差が大きいことから、ロックアップ時の衝撃を低減する為にバネ定数の低いダンパスプリング（リ）、（リ）・・を用いなくては成らなくなる。すなわち、ダンパスプリング（リ）、（リ）・・のバネ定数が低くなることで、ロックアップ時の捩り角は大きくなり、大きな衝撃トルクを伴うことはない。

しかし、一方で、低速回転時にロックアップする為にダンパスプリング（リ）、（リ）・・のバネ定数を低くして圧縮変形領域を大きくするならば、ロックアップ時の「こもり音」が問題に成る可能性がある。さらに、近年では振動に対する要求が厳しくなり、ロックアップ解除時の「アイドル振動」、及びピストンがフトントカバーに係合する際のスリップ時に発生する「ジャダ現象」が問題と成っている。
特開平１０−１６９７１４号に係る「ダンパー機構」

このように、ロックアップを低速回転数時に行うようにすれば上記のような振動及び騒音が発生する可能性がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であって、低速回転時のロックアップ時に発生する振動や騒音を抑制することが出来るように補助ダンパを備えたトルクコンバータを提供する。

本発明に係るトルクコンバータは、従来通りポンプインペラ、タービンランナ、ステータ、ピストン、及びロックアップダンパ装置をトルクコンバータ外殻に内蔵している。そして、トルクコンバータ外殻と共に回転するポンプインペラは作動流体を介してタービンランナを回転し、タービンランナの回転速度が上昇してポンプインペラの回転速度に近づいたところで、ピストンがフロントカバーに係合してタービンランナを直接回転駆動するようにしている。

ところで、発生する衝撃トルクは上記ロックアップダンパ装置によって吸収され、同時にロックアップ後のエンジントルク変動もロックアップダンパ装置のダンパスプリングによって緩和される。そして、本発明のトルクコンバータには上記ロックアップダンパ装置の他に補助ダンパを備えている。この補助ダンパは出力軸が嵌るタービンハブ外周部に設けられ、この補助ダンパによってロックアップダンパ装置のダンパスプリングでは吸収出来ない微振動が吸収されるように構成している。

補助ダンパは１本ないし複数本のコイルバネを有し、タービンランナ及びロックアップダンパ装置とタービンハブの間に介在している。タービンランナ及びロックアップダンパ装置はタービンハブに固定されることなく軸支され、コイルバネが間に介在することで、タービンランナのトルクはタービンハブの軸穴に嵌る軸に直接伝達されないで、上記コイルバネを介して伝達される。ここで、補助ダンパを構成するコイルバネは、小さなトルク変動のみならず、微振動を吸収することが可能と成る。ところで、上記コイルバネの取付け構造は色々あり、本発明はその具体的な取付け構造を限定するものではない。

本発明に係るトルクコンバータは補助ダンパを備え、この補助ダンパはロックアップ時だけでなく、ロックアップ解除時においても作動することで車両振動の低減を図ることが出来る。すなわち、ロックアップ時では該補助ダンパはロックアップダンパ装置と直列状態で配列されている為に、超低剛性のステージを作ることが出来る。そして、タービンランナは補助ダンパを間に介して出力軸が嵌るタービンハブと連結している為に、該タービンランナは作動流体の粘性抵抗を受けてマスダンパとして作用する。このことで、トルクコンバータの共振点が避けられ、車両の振動を抑制することが出来る。

一方、ロックアップ解除時においては、補助ダンパが介在していることで、タービンランナ及びピストンがイナーシャとして作用し、トルクコンバータの共振点を避けることで、車両の振動を抑制することが出来る。さらに、ピストンがフロントカバーに係合する際のスリップ時に発生するジャダ現象に対しても、補助ダンパを設けることで振動を吸収して防止することが可能と成る。

図１は本発明に係る補助ダンパを備えたトルクコンバータを示す実施例であり、基本的な構造は前記図４に示すトルクコンバータと共通している。同図の１はポンプインペラ、２はタービンランナ、３はステータ、そして４はピストンをそれぞれ示し、これらはトルクコンバータ外殻５内に収容されている。そこでエンジンからの動力を得てフロントカバー６が回転し、該フロントカバー６と一体となっているポンプインペラ１が回転し、その結果、作動流体を媒介としてタービンランナ２が回る。

そしてタービンランナ２のタービンハブ７には軸８が嵌って、タービンランナ２の回転をトランスミッション(図示なし)へ伝達することが出来る。トルクコンバータは一種の流体クラッチである為、ポンプインペラ１の回転速度が高くなるにしたがってタービンランナ２は回り始め、さらに高速になるにしたがってタービンランナ２の速度はポンプインペラ１の回転速度に近づく。

そこで、同図にも示しているようにトルクコンバータ外殻５内にはピストン４が設けられていて、タービンランナ２の回転速度が所定の領域を越えた場合には、該ピストン４が軸方向に移動してフロントカバー６に係合するように作動する。ピストン外周には摩擦材９が取り付けられている為に、該ピストン４は滑ることなくフロントカバー６と同一速度で回転することが出来る。そして、このピストン４はタービンランナ２と連結していて、タービンランナ２はピストン４によって直接回されることになり、エンジンからの動力をトランスミッションへ、作動流体を介することによるロスを伴うことなくほぼ１００％の高効率で伝達することが出来る。

このように、タービンランナ２の回転速度が高くなって、ある条件になった時に、ピストン４はフロントカバー６に係合するが、しかし係合前は、タービンランナ２とフロントカバー６の回転速度は完全に同一ではない為に、ピストン４がフロントカバー６に係合することで、速度差に基づく衝撃が発生する。この係合時の衝撃を緩和し、一方では係合後にエンジンのトルク変動を伝えない為にピストン４とタービンランナ２との間にはダンパスプリング１１，１１・・を備えたロックアップダンパ装置１０が取り付けられている。

したがって、タービンランナ２と共に同一速度で回転しているピストン４が僅かに速いフロントカバー６に係合する際、ピストン４の速度は瞬間的に高くなってタービンランナ２をより速く回そうとするトルクが作用する。この衝撃的トルクをダンパスプリング１１，１１・・が圧縮変形して吸収するように構成されている。ピストン４はタービンランナ２のタービンハブ７に同軸を成して取り付けられているが、ダンパスプリング１１，１１・・の圧縮変形によって上記タービンランナ２と位相差を生じることが出来る構造となっている。

本発明のトルクコンバータは上記ロックアップダンパ装置１０の他に補助ダンパ１２を備えている。この補助ダンパ１２は上記タービンハブ７の外周部に設けられ、ロックアップダンパ装置１０の出力側プレート１３及びタービンランナ２の内周側プレート１５は互いに溶接されているが、前記図４に示す従来のトルクコンバータのようにタービンハブ７に固定されることなく軸支され、補助ダンパ１２のコイルバネ１４，１４・・を介して連結している。ここで、コイルバネ１４，１４・・・が配置される位置はステータ３を外周に設けているホイール１８の外径より内径側と成っていて、出力側プレート１３と内周側プレート１５の溶接位置１９はホイール１８のほぼ外周位置としている。

ロックアップダンパ装置１０の入力側プレート１６はピストン４にリベット止めされ、出力側プレート１３はタービンランナ２と溶接され、入力側プレート１６と出力側プレート１３との間に複数本のダンパスプリング１１，１１・・が介在している。そこで、ピストン４は回転速度の高いフロントカバー６に係合するならば、ダンパスプリング１１，１１・・が圧縮変形して衝撃トルクを吸収・緩和することが出来る。すなわち、ピストン４がフロントカバー６に係合する際の衝撃トルクがタービンランナ２へ直接伝わらない構造と成っている。

従って、該ロックアップダンパ装置１０によってピストン４がフロントカバー６に係合する際の衝撃トルク（ロックアップ時の衝撃トルク）、及び係合状態でのエンジントルク変動の殆どを吸収することが出来る。しかし、燃費を向上させる為には、トルクコンバータの回転速度が低い段階でピストン４をフトントカバー６に係合させることが必要になる。しかし、この段階ではポンプインペラ１とタービンランナ２との回転速度差は大きく、その為に係合時の衝撃トルクは必然的に大きくなり、これを緩和する為にはロックアップダンパ装置１０のダンパスプリング１１，１１・・のバネ定数を低くしなくてはならない。

このように、ダンパスプリング１１，１１・・のバネ定数を低くして圧縮変形領域が大きくなることで、ロックアップ時に「こもり音」が問題になる可能性がある。又、ロックアップ解除時の「アイドル振動」、及びピストンがフトントカバーに係合する際のスリップ時に「ジャダ現象」が発生する。そこで、本発明のトルクコンバータでは上記補助ダンパ１２を備えている。この補助ダンパ１２はコイルバネ１４，１４・・を有し、タービンハブ７とタービンランナ２の内周側プレート１５及び出力側プレート１３との間に介在して取付けられている。

図２はタービンハブ７の外周部に設けている補助ダンパ１２を表している。４本のコイルバネ１４，１４・・を配列しているが、対を成す２本のコイルバネ１４，１４は直列して配置され、上記内周側プレート１５と出力側プレート１３に形成した収容部に直列状態のコイルバネ１４，１４が収容され、タービンハブ７の外周から延びるバネ押え１７によって挟まれる。

従って、タービンランナ２及び出力側プレート１３とタービンハブ７との間に回転角の位相差が発生するならば、すなわち、タービンランナ２及び出力側プレート１３の回転速度が速くなった場合には、コイルバネ１４，１４・・は圧縮変形する。内径側に位置するコイルバネ１４，１４・・は、ロックアップダンパ装置１０のダンパスプリング１１，１１・・によって吸収出来ない小さなトルク変動及び微振動を抑制することが出来る。

図３は本発明に係るトルクコンバータを従来のトルクコンバータと比較して表している模式図である。同図から明らかなように、従来のトルクコンバータではタービンランナとロックアップダンパ装置は互いに連結し、出力軸と直結した構造と成っている。これに対して本発明の場合には、タービンランナとロックアップダンパ装置は出力軸と直結しないで間に補助ダンパ１２が介在した構造と成っている。

本発明に係る補助ダンパ付きトルクコンバータを示す実施例。 タービンハブの外周部に備えた補助ダンパの具体例。 従来のトルクコンバータと本発明のトルクコンバータを比較する模式図。 従来のトルクコンバータ。

符号の説明

１ ポンプインペラ
２ タービンランナ
３ ステータ
４ ピストン
５ トルクコンバータ外殻
６ フロントカバー
７ タービンハブ
８ 軸
９ 摩擦材
10 ロックアップダンパ装置
11 ダンパスプリング
12 補助ダンパ
13 出力側プレート
14 コイルバネ
15 内周側プレート
16 入力側プレート
17 バネ押え

Claims (1)

1. トルクコンバータ内に収容され、タービンランナとピストンとを弾性的に連結するロックアップダンパ装置を有すトルクコンバータにおいて、出力軸が嵌るタービンハブの外周部には補助ダンパを備え、上記タービンランナ及びロックアップダンパ装置をタービンハブに固定することなく軸支し、間に補助ダンパを介在して上記タービンハブと連結し、
   上記タービンハブの外周からはバネ押えを延ばし、そしてタービンランナの内周側プレートとロックアップダンパ装置の出力側プレートに形成した収容部に上記補助ダンパを構成するコイルバネを取付け、上記バネ押えとの間で該コイルバネを挟み込み、そしてコイルバネはステータを設けているホイールの外径より内側に配置し、さらにコイルバネの収容部を形成する為に内周側プレートと出力側プレートは上記ホイールの外周付近で互いに溶接したことを特徴とする補助ダンパ付きトルクコンバータ。

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