JP5685304B2 - トルクコンバータのロックアップ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ロックアップ装置、特に、エンジン側の部材に連結されるフロントカバーとトルクコンバータ本体との間に配置され、フロントカバーからのトルクをトルクコンバータ本体のタービンに直接伝達するためのトルクコンバータのロックアップ装置に関する。
トルクコンバータにおいては、燃費低減のためにロックアップ装置が設けられている。ロックアップ装置は、タービンとフロントカバーとの間に配置されており、フロントカバーとタービンとを機械的に連結して両者の間でトルクを直接伝達するものである。
ロックアップ装置は、一般に、ピストンとダンパ機構とを有している。ピストンは、油圧の作用によってフロントカバーに押し付けられ、フロントカバーからトルクが伝達される。また、ダンパ機構は複数のトーションスプリングを有しており、この複数のトーションスプリングによって、ピストンとタービンに連結された出力側の部材とが弾性的に連結されている。このようなロックアップ装置では、ピストンに伝達されたトルクは、複数のトーションスプリングを介して出力側の部材に伝達され、さらにタービンに伝達される。
また、特許文献1には、出力側の部材にイナーシャ部材を装着することにより、エンジンの回転変動を抑えるようにしたロックアップ装置が示されている。この特許文献1に示されたロックアップ装置は、タービンに固定された出力部材に相対回転可能にイナーシャ部材が装着されている。また、出力部材とイナーシャ部材との間には弾性部材としてのトーションスプリングが設けられている。
この特許文献1のロックアップ装置では、出力部材にトーションスプリングを介してイナーシャ部材が連結されているため、イナーシャ部材及びトーションスプリングがダイナミックダンパとして機能し、これらによって出力側の部材(タービン)の回転速度変動が減衰される。
特開2009−293671号公報
特許文献1のロックアップ装置では、ピストンとタービンとの間にダイナミックダンパ装置を構成するトーションスプリングが配置されるとともに、前述のように、このトーションスプリングを介して出力部材に環状のプレート部材が弾性的に連結されている。そして、環状のプレートの外周部にイナーシャリングが固定されている。
このような特許文献1の構成では、ダイナミックダンパ装置の軸方向における占有スペースが大きくなり、また重量も増加する。
本発明の課題は、特に軸方向における占有スペースが小さく、かつ軽量化を実現できるダイナミックダンパ装置を提供することにある。
本発明の第1側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置は、エンジン側の部材に連結されるフロントカバーとトルクコンバータ本体との間に配置され、フロントカバーからのトルクをトルクコンバータ本体のタービンに直接伝達するための装置であり、クラッチ部と、出力回転部材と、複数のトルク伝達用弾性部材と、中間部材と、ダイナミックダンパ装置と、を有している。クラッチ部はフロントカバーからのトルクを出力側に伝達する。出力回転部材は、クラッチ部と相対回転自在であり、タービンに連結されている。複数のトルク伝達用弾性部材はクラッチ部と出力回転部材とを回転方向に弾性的に連結する。中間部材は、クラッチ部及び出力回転部材と相対回転自在であり、複数のトルク伝達用弾性部材のうちの少なくとも2つを直列的に作用させる。ダイナミックダンパ装置は、第1及び第2イナーシャリングと、複数のダイナミックダンパ用弾性部材と、を有している。第1及び第2イナーシャリングは、軸方向に分割され互いに軸方向に対向する収容凹部を有する。複数のダイナミックダンパ用弾性部材は、第1及び第2イナーシャリングの収容凹部に収容され中間部材とイナーシャリングとを弾性的に連結する。
この装置では、クラッチ部がオン(動力伝達状態)の際には、フロントカバーからの動力はクラッチ部に入力され、複数のトルク伝達用弾性部材及び出力回転部材を介してタービンに伝達される。このとき、複数の弾性部材のうちの少なくとも2つは中間部材によって直列的に作用する。そして、中間部材にダイナミックダンパ装置が設けられており、このダイナミックダンパ装置によって回転変動を抑えることができる。
ここでは、イナーシャリングの収容凹部にダイナミックダンパ用弾性部材が収容配置されているので、従来のダイナミックダンパ装置に比較して、ダイナミックダンパ装置の占有スペースを小さくできる。また弾性部材を慣性として機能させることができるので、トルクコンバータ全体の重量の増加を抑えつつ、効果的に回転速度変動を抑えることができる。
また、ここでは、イナーシャリングが軸方向に分割されており、各イナーシャリングに設けられた収容凹部に弾性部材が配置されている。したがって、弾性部材の組付が容易になる。
さらに、この発明では、ダイナミックダンパ装置を中間部材に連結し、ダイナミックダンパ装置と出力回転部材との間にトルク伝達用弾性部材が配置されるように構成している。このため、ダイナミックダンパ装置を構成する部材に製造誤差等があってとしても、所望のトルク変動吸収特性を得ることができ、回転変動を効果的に抑えることができる。
本発明の第2側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置は、第1側面の装置において、複数のトルク伝達用弾性部材は、複数の第1弾性部材と、複数の第2弾性部材と、を有している。複数の第1弾性部材はクラッチ部と中間部材とを回転方向に弾性的に連結する。複数の第2弾性部材は、複数の第1弾性部材と中間部材を介して直列的に作用し、中間部材と出力回転部材とを回転方向に弾性的に連結する。
本発明の第3側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置は、第2側面の装置において、複数の第1弾性部材は複数の第2弾性部材の外周側に配置されている。
本発明の第4側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置は、第1から第3側面のいずれかの装置において、クラッチ部は、複数のクラッチプレートと、複数のクラッチプレートを互いに押圧するためのピストンと、複数のクラッチプレートと複数のトルク伝達用弾性部材とを連結するドライブプレートと、を有している。ピストンは、複数のクラッチプレートを挟んでフロントカバーに対向するように配置されている。
本発明の第5側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置は、第4側面の装置において、油圧室形成部材をさらに備えている。油圧室形成部材は、ピストンのフロントカバーと逆側に配置されるとともにフロントカバーと同期して回転可能であり、ピストンとの間に油圧室を形成する。
本発明の第6側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置は、第4又は第5側面の装置において、クラッチ部のトルクコンバータ本体側において、クラッチプレートに近接して配置された仕切り板をさらに備えている。
本発明の第7側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置は、第6側面の装置において、油圧室形成部材は円板状に形成されており、仕切り板は、油圧室形成部材の外周をさらに径方向外方に延長して形成されている。
本発明の第8側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置は、第2側面の装置において、複数の第1弾性部材のうちの少なくとも2つの第1弾性部材を直列的に作用させるためのフロート部材をさらに備えている。
本発明の第9側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置は、第2側面の装置において、複数の第1弾性部材は複数の第2弾性部材の内周側に配置されている。
本発明の第10側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置は、第1側面の装置において、クラッチ部は、フロントカバーと中間部材との間に軸方向移動自在に配置されたピストンを有する。ピストンは、外周部にフロントカバーに圧接される摩擦部材を有する。
本発明の第11側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置は、第2又は第9側面の装置において、ダイナミックダンパ装置は、中間部材とダイナミックダンパ用弾性部材との間に設けられたダンパプレートをさらに有している。ダンパプレートは、内周部が中間部材の第1弾性部材と第2弾性部材との径方向間に連結され、外周部にダイナミックダンパ用弾性部材に係合する係合部を有する。
以上のような本発明では、トルクコンバータのロックアップ装置において、特に軸方向における占有スペースを小さくでき、かつ軽量化を実現できる。また、イナーシャリングへの弾性部材の組付が容易になる。さらに、ダイナミックダンパ装置の副次共振を避けることによってダイナミックダンパ装置をより効果的に作用させることができ、回転変動を抑え、特に低燃費を図ることができる。
本発明の第1実施形態によるロックアップ装置を備えたトルクコンバータの断面構成図。 図1のロックアップ装置を抽出して示す図。 図1の中間部材及びダイナミックダンパ装置を抽出して示す図。 図3の一部を拡大して示す図。 中間子の斜視部分図。 図3の一部を拡大して示す図。 ダイナミックダンパ装置の正面部分図。 ダイナミックダンパ装置を構成する第1イナーシャリングの正面部分図。 ダイナミックダンパ装置を構成する第2イナーシャリングの正面部分図。 エンジン回転数と回転速度変動の特性図。 本発明の第2実施形態の図1に相当する図。 図9のロックアップ装置を抽出して示す図。 図9のダイナミックダンパ装置を抽出して示す図。
−第1実施形態−
図1は、本発明の第1実施形態によるロックアップ装置を有するトルクコンバータ1の断面部分図である。図1の左側にはエンジン(図示せず)が配置され、図の右側にトランスミッション(図示せず)が配置されている。なお、図1に示すO−Oがトルクコンバータ及びロックアップ装置の回転軸線である。
[トルクコンバータの全体構成]
トルクコンバータ1は、エンジン側のクランクシャフト(図示せず)からトランスミッションの入力シャフトにトルクを伝達するための装置であり、入力側の部材に固定されるフロントカバー2と、3種の羽根車(インペラ3、タービン4、ステータ5)からなるトルクコンバータ本体6と、ロックアップ装置7と、から構成されている。
フロントカバー2は、円板状の部材であり、その外周部にはトランスミッション側に突出する外周筒状部10が形成されている。インペラ3は、フロントカバー2の外周筒状部10に溶接により固定されたインペラシェル12と、その内側に固定された複数のインペラブレード13と、インペラシェル12の内周側に設けられた筒状のインペラハブ14と、から構成されている。
タービン4は流体室内でインペラ3に対向して配置されている。タービン4は、タービンシェル15と、タービンシェル15に固定された複数のタービンブレード16と、タービンシェル15の内周側に固定されたタービンハブ17と、から構成されている。タービンハブ17は外周側に延びるフランジ17aを有しており、このフランジ17aにタービンシェル15の内周部が複数のリベット18によって固定されている。また、タービンハブ17の内周部には、図示しないトランスミッションの入力シャフトがスプライン係合している。
ステータ5は、インペラ3とタービン4の内周部間に配置され、タービン4からインペラ3へと戻る作動油を整流するための機構である。ステータ5は主に、ステータキャリア20と、その外周面に設けられた複数のステータブレード21と、から構成されている。ステータキャリア20は、ワンウエイクラッチ22を介して図示しない固定シャフトに支持されている。なお、ステータキャリア20の軸方向両側には、スラストベアリング24,25が設けられている。
[ロックアップ装置7]
図2に、図1のロックアップ装置7を抽出して示している。ロックアップ装置7は、フロントカバー2とタービン4との間の環状の空間に配置されている。ロックアップ装置7は、クラッチ部28と、外周側トーションスプリング(第1弾性部材)29と、フロート部材30と、中間部材31と、内周側トーションスプリング(第2弾性部材)32と、ドリブンプレート(出力回転部材)33と、位置決め機構Pと、ダイナミックダンパ装置34と、中間子35と、を有している。
<クラッチ部28>
クラッチ部28は、複数のクラッチプレート36と、ピストン37と、油圧室形成部材38と、ドライブプレート39と、を有している。
−クラッチプレート36−
複数のクラッチプレート36は、フロントカバー2とピストン37との間に配置され、2枚の第1クラッチプレート36aと、2枚の第2クラッチプレート36bと、を有している。第1クラッチプレート36a及び第2クラッチプレート36bは、ともに環状に形成され、軸方向に交互に並べて配置されている。第1クラッチプレート36aは内周部に複数の歯が形成されている。第2クラッチプレート36bは、両面に摩擦フェーシングが固定されており、外周部に複数の歯が形成されている。
−ピストン37−
ピストン37は、環状に形成され、フロントカバー2のトランスミッション側に配置されている。ここで、フロントカバー2の内周部には、クラッチ用ボス40が固定されている。クラッチ用ボス40は、径方向外方に延びるフランジ40aと、軸方向タービン側に延びる円筒部40bと、を有している。ピストン37の内周面は、クラッチ用ボス40のフランジ40aの外周面に、軸方向に移動自在に支持されている。また、ピストン37の径方向中間部には、フロントカバー2側に突出する円筒部37aが形成されている。そして、この円筒部37aが、フロントカバー2の段付き部2aに、軸方向に移動自在に支持されている。円筒部37aの外周側には、円周方向に所定の間隔を開けて複数の開口37bが形成されている。
ピストン37の外周部は、複数のクラッチプレート36に軸方向に対向するように配置されており、複数のクラッチプレート36をフロントカバー2側に押圧する押圧部37cとなっている。
−油圧室形成部材38−
油圧室形成部材38はピストン37のタービン側に配置されている。油圧室形成部材38の内周部は、クラッチ用ボス40の円筒部40bに固定されている。油圧室形成部材38の径方向中間部には、フロントカバー2側に延びる円筒部を形成する段付き部38aが形成されている。また、段付き部38aの外周部には、フロントカバー2側に突出する複数の突出部38bが形成されている。複数の突出部38bは円周方向に所定の間隔で形成されており、この突出部38bに第1クラッチプレート36aの内周部に形成された歯が係合している。したがって、第1クラッチプレート36aと油圧室形成部材38とは、相対回転不能で、かつ軸方向に相対移動が可能である。
また、油圧室形成部材38の外周部には、径方向外方に延びる仕切り板としての延長部38cが形成されている。延長部38cは、ピストン37及びクラッチプレート36のタービン側を覆っている。
−油室−
以上のような構成において、クラッチ用ボス40のフランジ40aの外周面及びフロントカバー2の段付き部2aには、シール部材42,43が設けられている。これにより、ピストン37の内周面とクラッチ用ボス40との間及びピストン37の円筒部37aとフロントカバー2の段付き部2aとの間がシールされ、クラッチオフ用の第1油室44aが形成されている。また、ピストン37のタービン4側に突出した環状の突出部37dにはシール部材45が設けられている。これにより、ピストン37と油圧室形成部材38との間がシールされ、クラッチオン用の第2油室44bが形成されている。
クラッチ用ボス40には、第1油室44aに連通する第1油路40cと、第2油室44bに連通する第2油路40dが形成されている。
−ドライブプレート39−
ドライブプレート39はクラッチ部28の出力側に設けられている。具体的には、ドライブプレート39は、クラッチプレート36の外周側に設けられている。ドライブプレート39は、フロントカバー2側に延びるクラッチ係合部39aと、複数のスプリング係合部39bと、を有している。
クラッチ係合部39aは、円筒状に形成されており、円周方向に所定の間隔で軸方向に延びる溝が形成されている。そして、この溝に、第2クラッチプレート36bの外周部に形成された歯が係合している。したがって、第2クラッチプレート36bとドライブプレート39とは、相対回転不能であり、かつ軸方向に相対移動が可能である。
複数のスプリング係合部39bは、クラッチ係合部39aのタービン側から径方向外方に延びており、外周側トーションスプリング29の両端面に係合している。
また、クラッチ係合部39aとスプリング係合部39bとの間の部分39cには、タービン側に延びる複数の爪39dが形成されている。複数の爪39dはドライブプレート39の一部をタービン側に切り起こして形成されたものである。
<外周側トーションスプリング29及びフロート部材30>
複数の外周側トーションスプリング29は、例えば、1組2個で合計8個のスプリングからなり、各組の2個の外周側トーションスプリング29が直列に作用するように、フロート部材30が設けられている。
フロート部材30は、断面C字状で環状の部材であり、ドライブプレート39のクラッチ係合部39aの外周側に配置されている。このフロート部材30は、ドライブプレート39と相対回転可能に配置されており、外周部が外周側トーションスプリング29の外周部を支持し、側部が外周側トーションスプリング29のエンジン側の側部を支持している。すなわち、フロート部材30によって外周側トーションスプリング29の外周側及び軸方向エンジン側への飛び出しが規制されている。フロート部材30の軸方向トランスミッション側の先端部30aは、内周側でかつエンジン側に折り曲げられており、この先端部の折り曲げ部30aが1組の外周側トーションスプリング29の間に挿入されている。すなわち、折り曲げ部30aの円周方向の両端面が、対応する外周側トーションスプリング29の端面に当接している。
以上のように、複数の外周側トーションスプリング29は、1組の外周側トーションスプリング29の円周方向両端がドライブプレート39のスプリング係合部39bに係合し、1組の外周側トーションスプリング29の中間部にフロート部材30の折り曲げ部30aが挿入されている。
<中間部材31>
図3は、図1の中間部材31及びダイナミックダンパ装置34を抽出して示したものである。図3に示すように、中間部材31は、第1プレート48と第2プレート49とから構成されており、ドライブプレート39及びドリブンプレート33に対して相対回転自在である。第1及び第2プレート48,49はクラッチ部28とタービンシェル15との間に配置された環状かつ円板状の部材である。第1プレート48と第2プレート49とは、連結部を除いて、軸方向に間隔をあけて配置されている。第1プレート48がエンジン側に配置され、第2プレート49がトランスミッション側に配置されている。第1プレート48と第2プレート49とは、外周部が複数のリベット50によって互いに相対回転不能でかつ軸方向に移動不能に連結されている。第1プレート48及び第2プレート49には、それぞれ軸方向に貫通する窓部48a,49aが形成されている。窓部48a,49aは、円周方向に延びて形成されており、内周部と外周部には、軸方向に切り起こされた切り起こし部が形成されている。
また、第1プレート48の外周端には、外周側トーションスプリング29にまで延びる複数の係止部48bが形成されている。複数の係止部48bは第1プレート48の先端を軸方向エンジン側に折り曲げて形成されたものである。この複数の係止部48bは、円周方向に所定の間隔をあけて配置されており、2つの係止部48bの間に、直列に作用する1組の外周側トーションスプリング29が配置されている。
以上のような中間部材31によって、外周側トーションスプリング29と内周側トーションスプリング32とを直列的に作用させることが可能となる。
<内周側トーションスプリング32>
複数の内周側トーションスプリング32のそれぞれは、大コイルスプリングと、大コイルスプリングの内部に挿入され大コイルスプリングのスプリング長と同じ長さの小コイルスプリングと、の組合せからなる。各内周側トーションスプリング32は、中間部材31の両プレート48,49の窓部48a,49a内に配置されている。そして、各内周側トーションスプリング32は窓部48a,49aによって円周方向両端及び外周側及び内周側が支持されている。さらに、各内周側トーションスプリング32は窓部48a,49aの切り起こし部によって軸方向への飛び出しが規制されている。
<ドリブンプレート33>
ドリブンプレート33は、環状かつ円板状の部材であり、内周部がタービンシェル15とともにリベット18によってタービンハブ17のフランジ17aに固定されている。このドリブンプレート33は、第1プレート48と第2プレート49との間に、両プレート48,49に対して相対回転可能に配置されている。そして、ドリブンプレート33の外周部には、第1及び第2プレート48,49の窓部48a,49aに対応して、窓孔33aが形成されている。窓孔33aは軸方向に貫通する孔であり、この窓孔33aに内周側トーションスプリング32が配置されている。
ドリブンプレート33は第2プレート49によって径方向に位置決めされている。具体的には、図4に示すように、第2プレート49の外周部でリベット50によって第1プレート48と固定された部分の内周側には、複数の位置決め部49dが形成されている。位置決め部49dは、円周方向に所定の間隔で設けられており、リベット50による固定部の内周側に形成された段付き部(第1プレート48側に折り曲げられた部分)を、さらに内周側にプレス加工して形成されている。そして、この位置決め部49dの内周面にドリブンプレート33の外周面が当接することによって、ドリブンプレート33が径方向に位置決めされている。
−中間子35−
前述のように、複数の内周側トーションスプリング32のそれぞれは、大コイルスプリング及び小コイルスプリングから構成されている。そして、ドリブンプレート33の1つの窓孔33aには、2つの内周側トーションスプリング32が配置されており、この2つの内周側トーションスプリング32は中間子35によって直列に作用する。すなわち、中間子35は、フロート部材30と同様の機能を有するものである。
図3の一部拡大図である図4及び図5に中間子35を示している。なお、図5は中間子35及びドリブンプレート33を第1プレート48側から視た部分図である。
これらの図で示すように、中間子35は、連結部35aと、複数の係合爪35bと、を有している。連結部35aは、環状に形成されており、軸方向において第1プレート48とドリブンプレート33の外周部との間に挟持され、径方向において内周側トーションスプリング32の外周側に配置されている。複数の係合爪35bは、連結部35aから第2プレート49側にかつ内周側に延び、先端内周部はドリブンプレート33の窓孔33aに配置されている。この複数の係合爪35bは、円周方向に所定の間隔で形成されており、各係合爪35bはドリブンプレート33の窓孔33aに収容された2つの内周側トーションスプリング32の間に位置している。
中間子35は第1プレート48によって径方向に位置決めされている。具体的には、図4に示すように、第1プレート48の径方向中間部でリベット50によって第2プレート49と固定された部分の内周側には、複数の位置決め部48dが形成されている。位置決め部48dは、円周方向に所定の間隔で設けられており、リベット50による固定部の内周側に形成された段付き部(第2プレート49側に折り曲げられた部分)を、さらに内周側にプレス加工して形成されている。そして、この位置決め部48dの内周面に中間子35の外周面が当接することによって、中間子35が径方向に位置決めされている。
<位置決め機構P>
位置決め機構Pについて、図3の一部拡大図である図6を用いて具体的に説明する。
前述のように、ドライブプレート39はクラッチ係合部39aと複数のスプリング係合部39bとを有しており、クラッチ係合部39aとスプリング係合部39bとの間の部分39cには、タービン側に延びる複数の爪39dが形成されている。
一方、第1及び第2プレート48,49の外周部には、軸方向に貫通する複数の孔48c,49cが形成されている。各孔48c,49cは円周方向に沿って延びる円弧状に形成されている。そして、この孔48c,49cにドライブプレート39の爪39dが挿入されている。爪39dの円周方向の長さは、孔48c,49cの円周方向の長さより短く、爪39dの円周方向両側には隙間が形成されている。したがって、この隙間の分だけ、ドライブプレート39は第1及び第2プレート48,49に対して相対回転が可能である。言い換えれば、ドライブプレート39の爪39dが第1及び第2プレート48,49の孔48c,49cに挿入されることによって、両者の相対回転角度範囲が規制されている。
爪39dの外周面は第1及び第2プレート48,49の孔48c,49cの内周面に当接しており、これにより、爪39dを有するドライブプレート39は径方向に位置決めされている。すなわち、ドライブプレート39、複数の外周側トーションスプリング29、及びフロート部材30からなるダンパ機構が、ドライブプレート39の爪39dが第1及び第2プレート48,49の孔48c,49cに係合することによって、径方向に位置決めされている。
また、爪39dには径方向に貫通する孔39eが形成されており、この孔39eにクリップ51が係合することによって、ダンパ機構が軸方向に位置決めされている。
より詳細には、クリップ51は、板状の部材であって、固定部51aと、弾性部51bと、を有している。固定部51aはリベット50によって第1プレート48のフロントカバー側の側面に固定されている。弾性部51bは、固定部51aの外周側においてタービン側に延びている。弾性部51bは、外周側に膨らむ突起部51cを有しており、この突起部51cは内周側に弾性変形が可能である。
そして、突起部51cが爪39dの孔39eに係合し、突起部51cの側面が孔39eの内面に当接することによって、ドライブプレート39の軸方向の移動が禁止されている。すなわち、ダンパ機構は、クリップ51の突起部51cがドライブプレート39の爪39dの孔39eに係合することによって、軸方向に位置決めされている。
<ダイナミックダンパ装置34>
ダイナミックダンパ装置34は、図1〜図3に示すように、中間部材31の第2プレート49の外周延長部であるダンパプレート52と、第1及び第2イナーシャリング53,54と、複数のコイルスプリング(ダイナミックダンパ用弾性部材)55と、を有している。
ダンパプレート52は、前述のように、中間部材31を構成する第2プレート49の外周を延長して形成された部分であり、図7に示すように、円周方向に所定の間隔で、複数のスプリング収納部52aを有している。このスプリング収納部52aには、円周方向に所定長さの開口52bが形成されている。
図8に第1イナーシャリング53の一部を、図9に第2イナーシャリング54の一部を、それぞれ示している。
第1イナーシャリング53には、円周方向に所定の間隔で複数の凹部53aが形成されている。この凹部53aはエンジン側に凹むように形成されている。そして、凹部53aの円周方向の長さはダンパプレート52の開口52bの長さと同じ長さである。隣接する凹部53aの円周方向間には、軸方向に貫通する孔53bと、インロー用突起53cと、が形成されている。孔53bは、両イナーシャリング53,54を連結するボルト(図示せず)が貫通する孔である。インロー用突起53cは、孔53bの外周側に形成されており、円周方向に所定の長さを有している。
第2イナーシャリング54には、円周方向に所定の間隔で複数の凹部54aが形成されている。凹部54aは、トランスミッション側に凹むように、かつ第1イナーシャリング53の凹部53aに対向して形成されている。凹部54aの円周方向の長さはダンパプレート52の開口52bの長さと同じ長さである。隣接する凹部54aの円周方向間には、軸方向に延びるネジ孔54bと、インロー用凹部54cと、が形成されている。ネジ孔54bは、両イナーシャリング53,54を連結するボルト(図示せず)が螺合する。インロー用凹部54cは、ネジ孔54bの外周側に形成されており、円周方向に所定の長さを有している。そして、このインロー用凹部54cに第1イナーシャリング53のインロー用突起53cが係合する。
第1イナーシャリング53のインロー用突起53cが第2イナーシャリング54のインロー用凹部54cに係合した状態では、これらの円周方向間、すなわち凹部53a,54aが形成された部分を含む所定の角度範囲の間は、軸方向に所定の隙間が形成されている。この隙間に、ダンパプレート52のスプリング収納部52aが差し込まれている。そして、ダンパプレート52のスプリング収納部52aは、両イナーシャリング53,54の間の隙間に差し込まれた状態で、所定の角度範囲で相対回転が可能である。
複数のコイルスプリング55は、それぞれ両イナーシャリング53,54の凹部53a,54aによって形成される収納空間に収納され、かつダンパプレート52のスプリング収納部52aの開口52bに収納されている。
[動作]
まず、トルクコンバータ本体の動作について簡単に説明する。フロントカバー2及びインペラ3が回転している状態では、インペラ3からタービン4へ作動油が流れ、作動油を介してインペラ3からタービン4へトルクが伝達される。タービン4に伝達されたトルクはタービンハブ17を介してトランスミッションの入力シャフト(図示せず)に伝達される。
トルクコンバータ1の速度比があがり、入力シャフトが一定の回転速度になると、第1油圧室44aの作動油が第1油路40cを介してドレンされ、第2油圧室44bに第2油路40dを介して作動油が供給される。すると、ピストン37がフロントカバー2側に移動させられる。この結果、ピストン37の押圧部37cがクラッチプレート36をフロントカバー2側に押圧し、クラッチ部28はオンになる。
以上のようなクラッチオン状態では、トルクは、クラッチプレート36→ドライブプレート39→外周側トーションスプリング29→中間部材31→内周側トーションスプリング32→ドリブンプレート33の経路で伝達され、タービンハブ17に出力される。
ロックアップ装置7においては、トルクを伝達すると共にフロントカバー2から入力されるトルク変動を吸収・減衰する。具体的には、ロックアップ装置7において捩り振動が発生すると、外周側トーションスプリング29と内周側トーションスプリング32とがドライブプレート39とドリブンプレート33との間で直列に圧縮される。さらに、外周側トーションスプリング29においても、1組の外周側トーションスプリング29が直列に圧縮される。このため、捩り角度を広くすることができる。しかも、特に円周方向距離を長くとれる外周側トーションスプリング29において直列に作用させているので、より広い捩り角度を確保することができる。このことは、捩り特性をより低剛性化できることを意味し、振動吸収・減衰性能をより向上させることができる。
[ダイナミックダンパ装置の動作]
中間部材31に伝達されたトルクは、内周側トーションスプリング32を介してドリブンプレート33に伝達され、さらにタービンハブ17を介してトランスミッション側の部材に伝達される。このとき、中間部材31にはダイナミックダンパ装置34が設けられているので、エンジンの回転変動を効果的に抑制することができる。すなわち、ダンパプレート52の回転と2つのイナーシャリング53,54との回転は、コイルスプリング55の作用によって位相にズレが生じる。具体的には、所定のエンジン回転数においてイナーシャリング53,54はダンパプレート52の回転速度変動を打ち消す位相で変動する。この位相のズレによって、トランスミッションの回転速度変動を吸収することができる。
また、本実施形態では、ダイナミックダンパ装置34を中間部材31に固定し、ダイナミックダンパ装置34とタービンハブ17との間に振動を抑えるための内周側トーションスプリング32を配置している。この内周側トーションスプリング32の作用によって、図10に示すように、より効果的に回転変動を抑えることができる。図10において、特性C1は、エンジンの回転変動を示している。特性C2はダイナミックダンパ装置をタービンハブに装着し、ダイナミックダンパ装置の出力側に弾性部材(トーションスプリング)がない場合の変動を示している。また、特性C3は本実施形態のように、ダイナミックダンパ装置を中間部材に装着し、ダイナミックダンパ装置の出力側に弾性部材(内周側トーションスプリング32)を設けた場合の変動を示している。
図10の特性C2と特性C3とを比較して明らかなように、ダイナミックダンパ装置の出力側に弾性部材を設けた場合は、回転変動のピークが低くなり、かつエンジン回転数の常用域においても回転変動が抑えることができる。
[特徴]
(1)イナーシャリング53,54の内部にコイルスプリング55を収容しているので、特に、軸方向におけるダイナミックダンパ装置の占有スペースをコンパクトにすることができる。そして、これらの部材を慣性(イナーシャ)として機能させることができ、トルクコンバータ全体の重量を軽くすることができる。
(2)イナーシャリングを軸方向に分割しているので、ダンパプレート52の差し込み、及びコイルスプリング55の組付が容易になる。
(3)中間部材31にダイナミックダンパ装置34を装着し、ダイナミックダンパ装置34の出力側に内周側トーションスプリング32を設けているので、より効果的に回転変動を抑えることができる。
(4)ドライブプレート39の一部である爪39dと第1プレート48とを係合して、ドライブプレート39等を含むダンパ機構を径方向に位置決めしているので、位置決めのための構成が簡単になる。また、爪39dと第1プレート48との相対回転数差が比較的小さいので、位置決め部の摩耗が抑えられる。
(5)ドライブプレート39の爪39dの孔39eにクリップ51を係合させてダンパ機構を軸方向に位置決めしているので、先の構成に併せて、さらに位置決めのための構成が簡単になる。
(6)クリップ51の弾性部51bを爪39dの孔39eに弾性的に係合させているので、組み付け作業が容易になる。
(7)内周側トーションスプリング32を直列的に作用させるための中間子35は、連結部35aが第1プレート48とドリブンプレート33との間の隙間に配置されているので、中間子35のために広いスペースが不要になる。
(8)中間子35及びドリブンプレート33が、第1プレート48及び第2プレート49によって径方向に位置決めされている。このため、構成がより簡単になる。
−第2実施形態−
図11に本発明の第2実施形態によるロックアップ装置を備えたトルクコンバータ60の断面部分図を示している。第1実施形態と同様に、図11の左側にはエンジンが配置され、図の右側にトランスミッションが配置されている。また、図11に示すO−Oがトルクコンバータ及びロックアップ装置の回転軸線である。
[トルクコンバータの全体構成]
トルクコンバータ60は、基本的な構成は第1実施形態と同様であり、フロントカバー62と、3種の羽根車(インペラ63、タービン64、ステータ65)からなるトルクコンバータ本体66と、ロックアップ装置67と、を備えている。
また、フロントカバー62及びトルクコンバータ本体66の構成も、第1実施形態と同様である。すなわち、フロントカバー2は、円板状の部材であり、その外周部には外周筒状部70が形成されている。インペラ63は、インペラシェル72と、複数のインペラブレード73と、インペラハブ74とから構成されている。タービン64は、タービンシェル75と、複数のタービンブレード76と、タービンハブ77と、から構成されている。タービンハブ77は、タービンシェル75の内周部が複数のリベット78によって固定されたフランジ77aを有し、タービンハブ17の内周部には、トランスミッションの入力シャフトがスプライン係合している。ステータ65は、ステータキャリア80と、複数のステータブレード81と、から構成されている。ステータキャリア80は、ワンウエイクラッチ82を介して図示しない固定シャフトに支持されている。
[ロックアップ装置67]
図12に、図11のロックアップ装置67を抽出して示している。ロックアップ装置67は、フロントカバー62とタービン64との間の環状の空間に配置されている。ロックアップ装置67は、クラッチ部85と、ドライブプレート94と、複数の内周側トーションスプリング86と、中間部材87と、複数の外周側トーションスプリング88と、ドリブンプレート(出力回転部材)89と、ダイナミックダンパ装置90と、を有している。
<クラッチ部85>
クラッチ部85は、フロントカバー62に対向して軸方向に移動自在に配置されており、フロントカバー62からのトルクが入力される。クラッチ部85は、ピストン92と、摩擦部材93と、を有している。
ピストン92は、環状に形成され、円板部92aと、内周筒状部92bと、外周筒状部92cと、を有している。円板部92aはフロントカバー62に対向して配置されている。内周筒状部92bは、軸方向に延びており、円板部92aの内周部をトランスミッション側に折り曲げて形成されている。そして、この内周筒状部92bがタービンハブ77の外周面に軸方向移動自在に支持されている。外周筒状部92cは、軸方向に延びており、円板部92aの外周部をトランスミッション側に折り曲げて形成されている。外周筒状部92cはフロントカバー62の外周筒状部70の内周側に位置している。
なお、タービンハブ77の外周面にはシール部材95が設けられており、これによりピストン92の内周筒状部92bとタービンハブ77の外周面との間がシールされている。
摩擦部材93は、ピストン92の円板部92aの外周部において、フロントカバー62と対向するように固定されている。ピストン92が軸方向に移動し、摩擦部材93がフロントカバー62に押圧されることにより、クラッチオン(動力伝達状態)となる。
<ドライブプレート94及び内周側トーションスプリング86>
ドライブプレート94は、円板状の部材であり、内周部がリベット96によってピストン92の内周部に固定されている。また、ドライブプレート94の外周部には複数の窓部94aが形成されている。この複数の窓部94aに内周側トーションスプリング86が収容されている。
<中間部材87及び外周側トーションスプリング88>
中間部材87は、ピストン92とタービン64との間に配置されており、第1プレート98と第2プレート99とから構成されている。第1プレート98及び第2プレート99は、環状かつ円板状の部材であり、ドライブプレート94及びドリブンプレート89に対して相対回転自在である。第1プレート98はエンジン側に配置され、第2プレート99はトランスミッション側に配置されている。第1プレート98と第2プレート99とは、複数のリベット100によって互いに相対回転不能でかつ軸方向に移動不能に連結されている。
第1プレート98及び第2プレート99には、それぞれ軸方向に貫通する窓部98a,99aが形成されている。窓部98a,99aは、円周方向に延びて形成されており、内周部と外周部には、軸方向に切り起こされた切り起こし部が形成されている。これらの窓部98a,99a及びドライブプレート94の窓部94aに内周側トーションスプリング86が収容され、両プレート98,99の窓部98a,99aの切り起こし部によって、内周側トーションスプリング86が支持されている。
第1プレート98の外周部には、断面C字状のスプリング支持部98bが形成されている。このスプリング支持部98bの内部に外周側トーションスプリング88が支持されている。すなわち、スプリング支持部98bは、外周側トーションスプリング88の径方向外周と、軸方向エンジン側を覆うように設けられている。
また、第2プレート99の外周部には、トランスミッション側に折り曲げて形成された複数の係止部99bが形成されている。複数の係止部99bは、円周方向に所定の間隔をあけて配置されており、2つの係止部99bの間に外周側トーションスプリング88が配置されている。
以上のような中間部材87によって、内周側トーションスプリング86と外周側トーションスプリング88とを直列的に作用させることが可能となる。
<ドリブンプレート89>
ドリブンプレート89は、環状かつ円板状の部材であり、内周部がタービンシェル75とともにリベット78によってタービンハブ77のフランジ77aに固定されている。このドリブンプレート89は、中間部材87とタービン64との間に配置されている。そして、ドリブンプレート89の外周部には、外周側トーションスプリング88の両端に係合する複数の係合部89aが形成されている。複数の係合部89aは、ドリブンプレート89の外周部をエンジン側に折り曲げて形成されたものである。
<入力側ダンパ機構及び出力側ダンパ機構>
以上のような構成では、ドライブプレート94と、中間部材87を構成する第1及び第2プレート98,99と、複数の内周側トーションスプリング86と、によって、入力側ダンパ機構Diが構成されている。このような構成では、ドライブプレート94及び内周側トーションスプリング86が第1及び第2プレート98,99によって軸方向に挟み込まれている。このタイプの入力側ダンパ機構Diにおいて発生するヒステリシストルクは比較的小さい。
また、第1及び第2プレート98,99の外周部と、ドリブンプレート89と、複数の外周側トーションスプリング88と、によって、出力側ダンパ機構Doが構成されている。この出力側ダンパ機構Doにおいて発生するヒステリシストルクは、入力側ダンパ機構Diで発生するヒステリシストルクより大きい。
<ダイナミックダンパ装置90>
図13にダイナミックダンパ装置90を抽出して示している。ダイナミックダンパ装置90は、寸法形状は異なるが、基本的な構成は第1実施形態のダイナミックダンパ装置34と同様である。すなわち、ダンパプレート102と、第1及び第2イナーシャリング103,104と、複数のコイルスプリング(ダイナミックダンパ用弾性部材)105と、を有している。
ダンパプレート102は、第1実施形態とは異なり、中間部材87を構成するプレート98,99とは別の部材であり、内周部がリベット100によって第1プレート98及び第2プレート99に固定されている。ダンパプレート102は、円周方向に所定の間隔で、複数のスプリング収納部102aを有している。このスプリング収納部102aには、円周方向に所定長さの開口が形成されている。
第1イナーシャリング103及び第2イナーシャリング104の構成は第1実施形態と同様である。すなわち、両イナーシャリング103,104には、円周方向に所定の間隔で複数の凹部103a,104aが形成されている。両凹部103a,104aは、開口部が軸方向に対向するように形成され、円周方向の長さはダンパプレート102の開口の長さと同じ長さである。コイルスプリング105は、それぞれ両イナーシャリング103,104の凹部103a,104aによって形成される収納空間に収納され、かつダンパプレート102のスプリング収納部102aの開口に収納されている。
また、両イナーシャリング103,104を連結する構成も第1実施形態と同様であり、インロー用突起及び凹部によって径方向及び軸方向の位置決めが行われ、両イナーシャリング103,104の軸方向間の一部に所定の隙間をあけた状態で、ボルトによって連結されている。
なお、第1及び第2イナーシャリング103,104は、外周側トーションスプリング88のさらに外周側に配置されており、かつ外周側トーションスプリング88と軸方向において重なる位置に配置されている。また、第1及び第2イナーシャリング103,104は、ピストン92の外周筒状部92cの内周側に配置され、径方向において摩擦部材93と重なる位置に配置されている。
以上のような構成によって、第1実施形態と同様に、ダンパプレート102のスプリング収納部102aが、両イナーシャリング103,104の間の隙間に差し込まれた状態で、所定の角度範囲で相対回転が可能である。
[動作]
トルクコンバータ本体の動作については第1実施形態と同様である。トルクコンバータ60の速度比があがり、入力シャフトが一定の回転速度になると、フロントカバー62とピストン92との間の作動油がドレンされ、ピストン92のタービン64側に作動油が供給される。すると、ピストン92はフロントカバー62側に移動させられ、この結果、ピストン92の外周部に固定された摩擦部材93がフロントカバー62に押圧され、クラッチ部85はオンになる。
以上のようなクラッチオン状態では、トルクは、ピストン92→ドライブプレート94→内周側トーションスプリング86→中間部材87→外周側トーションスプリング88→ドリブンプレート89の経路で伝達され、タービンハブ77に出力される。
ロックアップ装置67におけるトルク変動を吸収・減衰する動作、及びダイナミックダンパ装置90における動作は、第1実施形態と同様であるので、詳細は省略する。なお、この第2実施形態では、第1実施形態におけるフロート部材が設けられていないので、外周側トーションスプリング88のうちの1対のトーションスプリングが直列的に作用することはない。
この第2実施形態においても、第1実施形態と同様の作用効果に加えて、以下の作用効果を得ることができる。
(1)第1及び第2イナーシャリング103,104が外周側トーションスプリング88のさらに外周側に、外周側トーションスプリング88と軸方向において重なる位置に配置されている。このため、イナーシャリング103,104が軸方向において占めるスペースを短縮化でき、ダイナミックダンパ装置90を含むロックアップ装置全体の軸方向スペースを短縮することができる。
(2)第1及び第2イナーシャリング103,104が径方向においてより外周側に配置されているので、両イナーシャリング103,104による慣性モーメントを大きくでき、より効果的に回転速度変動を抑えることができる。
(3)ダイナミックダンパ装置90の出力側に、入力側ダンパ機構Diにおけるヒステリシストルクよりも大きなヒステリシストルクを発生する出力側ダンパ機構Doが設けられている。このため、特に、中回転数域から高回転数域における回転速度変動の減衰効果を大きくすることができる。
(4)入力側ダンパ機構Diは出力側ダンパ機構Doより内周側に配置されているので、出力側ダンパ機構Doにおけるヒステリシストルクを入力側ダンパ機構Diのそれに比較して大きくすることが容易になる。
(5)入力側ダンパ機構Diを、1対のプレート98,99によってドライブプレート94及び内周側トーションスプリング86を挟み込むようにして構成しているので、入力側ダンパ機構Diにおけるヒステリシストルクを小さくすることができる。
[他の実施形態]
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
(a)前記実施形態では、外周側トーションスプリングと内周側トーションスプリングとを連結する中間部材にダイナミックダンパ装置を固定したが、ダイナミックダンパ装置の配置はこれに限定されない。
例えば、2つの外周側トーションスプリングを直列的に作用させるためのフロート部材にダイナミックダンパ装置を固定してもよい。また、同様に、2つの内周側トーションスプリングを直列的に作用させるための部材にダイナミックダンパ装置を固定してもよい。いずれにしても、ダイナミックダンパ装置の出力側にダンパ機構としてのトーションスプリングを配置することによって、副次共振を抑えることができる。
(b)中間部材にダイナミックダンパ装置を連結するための構成は、前記実施形態の構成に限定されない。例えば、歯や爪及び切欠き等を中間部材とダイナミックダンパ装置を構成する部材とに形成し、両者を連結するようにしてもよい。
(c)前記実施形態では弾性部材をコイルスプリングによって構成したが、他の樹脂等によって形成された弾性部材を用いてもよい。
1,60 トルクコンバータ
2,62 フロントカバー
4,64 タービン
6,66 トルクコンバータ本体
7,67 ロックアップ装置
28,85 クラッチ部
29,88 外周側トーションスプリング
31,87 中間部材
32,86内周側トーションスプリング
33,89 ドリブンプレート
34,90 ダイナミックダンパ装置
36 クラッチプレート
37,92 ピストン
38 油圧室形成部材
39,94 ドライブプレート
52,102 ダンパプレート
53,103 第1イナーシャリング
53a,103a 凹部
54,104 第2イナーシャリング
54a,104a 凹部
55,105 コイルスプリング(ダイナミックダンパ用弾性部材)

Claims (10)

  1. エンジン側の部材に連結されるフロントカバーとトルクコンバータ本体との間に配置され、前記フロントカバーからのトルクを前記トルクコンバータ本体のタービンに直接伝達するためのロックアップ装置であって、
    前記フロントカバーからのトルクを出力側に伝達するクラッチ部と、
    前記クラッチ部と相対回転自在であり、前記タービンに連結された出力回転部材と、
    前記クラッチ部と前記出力回転部材とを回転方向に弾性的に連結するための複数のトルク伝達用弾性部材と、
    前記クラッチ部及び前記出力回転部材と相対回転自在であり、前記複数のトルク伝達用弾性部材のうちの少なくとも2つを直列的に作用させるための中間部材と、
    前記中間部材とともに回転するダンパプレートと、前記ダンパプレートの外周端部において前記ダンパプレートを挟むように軸方向に分割されて配置された第1及び第2イナーシャリングと、前記中間部材と前記第1及び第2イナーシャリングとを弾性的に連結する複数のダイナミックダンパ用弾性部材と、を有するダイナミックダンパ装置と、
    を備え、
    前記ダンパプレートは、円周方向に所定長さの開口が形成されたスプリング収納部を有し、
    前記第1及び第2イナーシャリングは、互いに軸方向に対向して設けられた収容凹部を有し、
    前記ダイナミックダンパ用弾性部材は、前記ダンパプレートの開口に収納され、かつ前記第1及び第2イナーシャリングの収容凹部に収納されている、
    トルクコンバータのロックアップ装置。
  2. 前記複数のトルク伝達用弾性部材は、
    前記クラッチ部と前記中間部材とを回転方向に弾性的に連結する複数の第1弾性部材と、
    前記複数の第1弾性部材と前記中間部材を介して直列的に作用し、前記中間部材と前記出力回転部材とを回転方向に弾性的に連結する複数の第2弾性部材と、
    を有する、
    請求項1に記載のトルクコンバータのロックアップ装置。
  3. 前記複数の第1弾性部材は前記複数の第2弾性部材の外周側に配置されている、請求項2に記載のトルクコンバータのロックアップ装置。
  4. エンジン側の部材に連結されるフロントカバーとトルクコンバータ本体との間に配置され、前記フロントカバーからのトルクを前記トルクコンバータ本体のタービンに直接伝達するためのロックアップ装置であって、
    前記フロントカバーからのトルクを出力側に伝達するクラッチ部と、
    前記クラッチ部と相対回転自在であり、前記タービンに連結された出力回転部材と、
    前記クラッチ部と前記出力回転部材とを回転方向に弾性的に連結するための複数のトルク伝達用弾性部材と、
    前記クラッチ部及び前記出力回転部材と相対回転自在であり、前記複数のトルク伝達用弾性部材のうちの少なくとも2つを直列的に作用させるための中間部材と、
    軸方向に分割され互いに軸方向に対向する収容凹部を有する第1及び第2イナーシャリングと、前記第1及び第2イナーシャリングの収容凹部に収容され前記中間部材と前記第1及び第2イナーシャリングとを弾性的に連結する複数のダイナミックダンパ用弾性部材と、を有するダイナミックダンパ装置と、
    を備え、
    前記クラッチ部は、
    複数のクラッチプレートと、
    前記複数のクラッチプレートを互いに押圧するためのピストンと、
    前記複数のクラッチプレートと前記複数のトルク伝達用弾性部材とを連結するドライブプレートと、
    を有し、
    前記ピストンは、前記複数のクラッチプレートを挟んで前記フロントカバーに対向するように配置されており、
    前記クラッチ部の前記トルクコンバータ本体側において、前記クラッチプレートに近接して配置された仕切り板をさらに備えている、
    トルクコンバータのロックアップ装置。
  5. 前記ピストンの前記フロントカバーと逆側に配置されるとともに前記フロントカバーと同期して回転可能であり、前記ピストンとの間に油圧室を形成するための油圧室形成部材さらに備えた、請求項4に記載のトルクコンバータのロックアップ装置。
  6. 前記油圧室形成部材は円板状に形成されており、
    前記仕切り板は、前記油圧室形成部材の外周をさらに径方向外方に延長して形成されている、請求項に記載のトルクコンバータのロックアップ装置。
  7. 前記複数の第1弾性部材のうちの少なくとも2つの第1弾性部材を直列的に作用させるためのフロート部材をさらに備えている、請求項2に記載のトルクコンバータのロックアップ装置。
  8. 前記複数の第1弾性部材は前記複数の第2弾性部材の内周側に配置されている、請求項2に記載のトルクコンバータのロックアップ装置。
  9. 前記クラッチ部は、前記フロントカバーと前記中間部材との間に軸方向移動自在に配置されたピストンを有し、前記ピストンは、外周部に前記フロントカバーに圧接される摩擦部材を有する、請求項1に記載のトルクコンバータのロックアップ装置。
  10. 前記ダイナミックダンパ装置は、前記中間部材と前記ダイナミックダンパ用弾性部材との間に設けられたダンパプレートをさらに有し、
    前記ダンパプレートは、内周部が前記中間部材の前記第1弾性部材と前記第2弾性部材との径方向間に連結され、外周部に前記ダイナミックダンパ用弾性部材に係合する係合部を有する、
    請求項2又はに記載のトルクコンバータのロックアップ装置。
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