JP5767067B2 - 車両用流体伝動装置 - Google Patents

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    • F16H2045/0294Single disk type lock-up clutch, i.e. using a single disc engaged between friction members

Description

本発明は、車両に備えられる流体伝動装置に関し、特にその流体伝動装置に備えられるダンパ装置をポンプシェルの外側に設ける構造に関するものである。
車両の動力源と自動変速機との間の動力伝達経路に設けられ、その動力源により発生させられたトルクを流体を介して上記自動変速機の入力軸へ伝達する車両用流体伝動装置が知られている。たとえば、エンジン等の駆動源によって一軸心まわりに回転駆動させられるポンプ翼車と、そのポンプ翼車によって送り出された作動流体によって上記一軸心まわりに回転させられるタービン翼車とを備えたフルードカップリングや、たとえば特許文献1、特許文献2に記載されている上記ポンプ翼車とタービン翼車との間で上記一軸心まわりに回転可能に配置されているステータ翼車をさらに備えたトルクコンバータがそれである。
上記のような車両用流体伝動装置においては、車両の駆動力源であるエンジンからのトルクをポンプ翼車へ入力させるドライブプレートやダンパ装置などの入力装置は、そのポンプ翼車のポンプシェルにおいて溶接などにより一円周上に所定間隔で固定された複数個のセットブロックにそれぞれ螺合される複数本のセットボルトによりそのポンプシェルに固定される。
実開平05−050202号公報 特開2010−084852号公報
ところで、上記ダンパの一種に、エンジンに連結されたダンパ入力部材であるダンパシェルと、そのダンパシェルに収容された弾性部材であるスプリングと、ポンプシェルに連結されたダンパ出力部材であるドリブンプレートとを有し、ダンパ入力部材とダンパ出力部材とを径方向及び軸方向に位置決めするベアリングを設けるようにしたダンパが考えられる。このようなダンパでは、トルクコンバータとのセンタリングのためにドリブンプレートを用いると、ドリブンプレートおよびベアリングを介して、大きな質量を有するダンパ入力部材が支持されるので、ダンパ入力部材の芯出し精度が低下するという不都合があった。このようにダンパ入力部材の芯出し精度が低下すると、回転時にアンバランスマスが大きくなるので、車両の振動の原因となる。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、ダンパを構成するダンパ入力部材の芯出し精度が得られる車両用流体伝動装置を提供することにある。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その要旨とするところは、(a)駆動源からのトルクが入力されるポンプシェル内に複数の羽根を有するポンプ翼車と、該ポンプ翼車の羽根に対向する位置に設けられた複数の羽根と該羽根を支持するハブ部とを有して出力軸の軸端部に支持され、該ポンプ翼車の羽根から送り出される作動流体を受けて回転させられるタービン翼車と、軸心方向において前記駆動源と前記ポンプシェルとの間に設けられて該駆動源に連結されたダンパ入力部材とそのダンパ入力部材内に収容された弾性部材と前記ポンプシェルに連結されたダンパ出力部材とを有して該駆動源からのトルクの脈動を抑制して該ポンプシェルに伝達するダンパ装置とを備える車両用流体伝動装置であって、(b)前記ポンプシェルには、前記ダンパ出力部材が連結される円環状の環状セット部材が固定され、(c)前記ダンパ入力部材は、前記環状セット部材により軸受装置を介して相対回転可能に支持され、(d)前記ダンパ出力部材は、前記ダンパ入力部材内に収容されて前記弾性部材を介して該ダンパ入力部材からのトルクが伝達される外周部と、前記環状セット部材の前記駆動源側の端面に固定された内周部とを有し、(e)前記ダンパ入力部材は、前記弾性部材およびダンパ出力部材の外周部を収容する外周部と、該ダンパ出力部材の内周部よりも内周側へ曲成された円筒状ボス部とを有し、(f)該円筒状ボス部の外周面と前記環状セット部材の内周面との間に前記軸受装置が嵌め着けられ、(g)前記軸受装置は、前記環状セット部材の内周面と同時に前記ダンパ出力部材の内周部の内周面にも嵌合されていることにある。
このように構成された車両用流体伝動装置によれば、ポンプシェルに固定された環状セット部材には、ダンパ出力部材が固定されるとともに、軸受装置を介してダンパ入力部材が相対回転可能に支持されることから、ダンパを構成する部品の中で比較的質量の大きいダンパ入力部材が軸受装置を介してポンプシェルに固定された環状セット部材に直接回転可能に支持されるので、ダンパ出力部材の芯出し精度が高められ、ダンパの回転時に発生する振動が好適に抑制される。また、軸受装置は、環状セット部材の内周側に設けられているので、ダンパ出力部材の板厚に拘わらず、環状セット部材より外周側の搭載スペースが確保され、ダンパの搭載性が高められる利点がある。さらに、軸受装置は、前記環状セット部材の内周面と同時に前記ダンパ出力部材の内周部の内周面にも嵌合されているので、ダンパ入力部材とダンパ出力部材との相互の芯出し精度が高められ、一層、車両の振動が抑制される。
ここで、好適には、前記環状セット部材には、前記複数本のセットボルトが螺合される複数の雌ねじ穴が前記軸心方向に形成されており、前記ダンパ出力部材の内周部は、該セットボルトにより環状セット部材に締結され、前記ダンパ入力部材の該セットボルトに対向する部分には貫通孔が形成されている。このようにすれば、ダンパ出力部材の板厚に拘わらず、環状セット部材より外周側の搭載スペースが確保され、ダンパの搭載性が高められる利点がある。
本発明の一実施例である車両用トルクコンバータの構成を説明する断面図である。 図1の車両用トルクコンバータを拡大してハウジング内に示す図である。 図1の車両用トルクコンバータのポンプシェルに固定されている環状セット部材の構成を説明する、半分を切り欠いた正面図である。 環状セット部材に形成された貫通溝を説明する図2のIII-III視断面図である。
以下、本発明の一実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は本発明の一実施例の車両用流体伝動装置であるトルクコンバータ10の構成を説明する断面図であり、図2はトルクコンバータ10が車両の円筒状のハウジング8内に設けられた状態を示している。トルクコンバータ10は、ポンプ翼車( ポンプインペラ) 12、タービン翼車( タービンランナ) 14、ロックアップクラッチ16、一方向クラッチ18、およびステータ翼車20を備え、駆動源として機能するエンジン21のクランク軸22から入力されるトルクを増幅し、トルクコンバータ10の出力軸として機能する変速機24の入力軸26から出力する。
ポンプ翼車12は、円盤状のフロントシェル12aおよびリヤシェル12bから成り、エンジン21のクランク軸22とドライブプレート32およびダンパ装置34を介して連結されてそのクランク軸22と同じ回転数で軸心Cまわりに回転させられるポンプシェル12cと、リヤシェル12bの外周部内側に周方向に重なるように複数枚配設されているポンプブレード12dとを備えている。タービン翼車14は、入力軸26の軸端部にスプライン嵌合され且つ摺動リング12eを介してフロントシェル12aに相対回転可能に当接させられた円盤状のハブ部14aと、ハブ部14aの中央から突設されて入力軸26の軸端部にスプライン嵌合された円筒軸部14bと、ハブ部14aの外周部においてポンプブレード12dに対向するように周方向に重なるように複数枚固定されたタービンブレード14dとを備え、入力軸26と共に軸心Cまわりに回転するように設けられている。ステータ翼車20は、ポンプ翼車12のポンプブレード12dとタービン翼車14のタービンブレード14dとの間に位置するステータブレード20dが外周部に形成された円板部20aと、円板部20aの内周部に形成され、一方向クラッチ18が嵌め入れられた円筒部20bとを備え、ハウジング8に固定された非回転部材である円筒状固定軸28により、一方向クラッチ18を介して軸心Cまわりに回転可能に支持されている。フロント側の第1スラストベアリング44がステータ翼車20とタービン翼車14のハブ部14aとの間に介在させられるとともに、リヤ側の第2スラストベアリング46がステータ翼車20とリヤシェル12bとの間に介在させられているため、ステータ翼車20の軸心C方向の位置が定められている。
ハウジング8内には、変速機24を収容する空間とトルクコンバータ10を収容する空間とを隔てるための隔壁24aが設けられており、その隔壁24aには、油圧ポンプ30が設けられている。油圧ポンプ30は、隔壁24aに固定されたポンプボデー30aとそれに固定されたポンプカバー30bと、それらの間に形成された空間内に回転可能に収容されて互いに噛み合うインナーリングギヤ30cおよびアウタリングギヤ30dとを備え、そのインナーリングギヤ30cには、ポンプ翼車12のリヤシェル12bの内周部から突設された円筒軸12fの軸端に相対回転不能に嵌合されることにより、油圧ポンプ30がエンジン21によって回転駆動されるようになっている。上記油圧ポンプ30すなわちポンプボデー30aは、隔壁24aからトルクコンバータ10側すなわちエンジン21側又は入力側へ円錐状に突き出している。入力軸26は、図示しないベアリングを介して隔壁24aにより回転可能に支持された状態で、トルクコンバータ10を収容する空間内へ突き出されており、トルクコンバータ10を支持している。
ポンプ翼車12のポンプシェル12cの出力側すなわち変速機24側を構成するリヤシェル12bの外周部および入力側すなわちエンジン21側を構成するフロントシェル12aの外周部は、その出力側すなわち変速機24側へ突き出すようにオフセットさせられている。このため、リヤシェル12bの内周部は入力側へ凹んだ凹状とされており、ポンプボデー30aの先端部を受け入れている。すなわち、ポンプボデー30aの先端部は、リヤシェル12bの外周部と径方向において重なっている。これにより、スペース効率が高められ、トルクコンバータ10の軸心C方向の寸法が短縮されている。
このため、変速機24側へ突き出すリヤシェル12bの外周部の内壁面に配設されているポンプ翼車12のポンプブレード12dも出力側へオフセットさせられているため、ステータ翼車20のステータブレード20dおよびタービン翼車14のタービンブレード14dも、ポンプ翼車12のポンプブレード12dと一定の相対位置関係を維持しつつ、同様に出力側すなわち変速機24側へオフセットさせられている。本実施例では、ステータ翼車20の円板部20aがその外周部が円筒部20bよりも変速機24側に位置する円錐形状に形成されることにより、ステータ翼車20のステータブレード20dが、一方向クラッチ18に対して径方向において重ならないように出力側へオフセットさせられている。また、タービン翼車14のハブ部14aは、その外周部が一方向クラッチ18と径方向に重なる円錐形状に形成されることにより、タービン翼車14のタービンブレード14dが一方向クラッチ18に対して径方向において一部は重ならないが一部重なるように、出力側へオフセットさせられている。
ロックアップクラッチ16は、入力軸26の軸端部に相対回転不能に嵌合されたタービン翼車14のハブ部14aの中央から突設された円筒軸部14bの外周面に中心部が摺動可能に嵌合され、且つタービン翼車14のタービンシェル14cから突設された係合突起14eと相対回転不能に係合した円板状のピストン16aと、そのピストン16aの外周部、または、フロントシェル12aの内側のうちその外周部に対向する部分に固着され、タービン翼車14とポンプ翼車12とを摩擦力によって直接的に相互に連結する環状の摩擦材16bとを備えている。前述のように、ポンプ翼車12のポンプシェル12cの入力側すなわちエンジン21側を構成するフロントシェル12aの外周部は、出力側すなわち変速機24側へ突き出すようにオフセットさせられているため、ピストン16aの外周部も同様に出力側すなわち変速機24側へ突き出すようにオフセットさせられて、フロントシェル12aやタービン翼車14との干渉が防止されるようになっている。このように、ロックアップクラッチ16のピストン16aおよびフロントシェル12aの外周部は、ロックアップクラッチ16のピストン16aの外周部およびそれに固着された摩擦材16bが一方向クラッチ18と径方向において重なるように、出力側へオフセットされている。
エンジン21のクランク軸22の軸端に固定されたドライブプレート32は、円板状部32aと、図示しないスタータモータのピニオンと噛み合うために円板状部32aの外周部に固定されたリングギヤ32bとを備えている。ダンパ装置34は、そのドライブプレート32とポンプシェル12cの前部を構成するフロントシェル12aとの間に設けられている。
ダンパ装置34は、軸心Cと同心の円環状の環状セット部材35を介してフロントシェル12aに内周部が固定され、ダンパ装置34の周方向に長手状となるようにコイル状に巻回され且つ相互に同心に構成された2種類の大径ダンパスプリング36aおよび小径ダンパスプリング36bを受け入れる外周側に開いた切欠38aが外周部の複数箇所に等間隔で形成された円板状のドリブンプレート38と、フロントシェル12aに固定された上記環状セット部材35により環状のベアリング40を介して軸心Cまわりに回転可能に支持されると共にドライブプレート32の円板状部32aに固定され、一対の大径ダンパスプリング36aおよび小径ダンパスプリング36bの外周を覆うようにして受け入れるための周方向に伸びる円柱状空間が周方向の複数箇所に等間隔で形成されたダンパーシェル42とを備え、ドリブンプレート38とダンパーシェル42との間の回転位相のずれに応じて大径ダンパスプリング36aおよび小径ダンパスプリング36bが周方向すなわちその長手方向に圧縮されることで、エンジン21から伝達されるトルクの脈動が吸収されるようになっている。本実施例では、上記ダンパーシェル42がダンパ入力部材として機能し、上記ドリブンプレート38がダンパ出力部材として機能し、上記環状のベアリング40が軸受装置として機能し、上記大径ダンパスプリング36aおよび小径ダンパスプリング36bが弾性部材として機能している。
ダンパ装置34において、それを構成する部品の中で最も質量の大きいダンパーシェル42は、フロントシェル12aに固定された環状セット部材35により環状のベアリング40を介して相対回転可能に支持されてその芯出し精度が高められ、回転時に発生する振動が抑制されるようになっている。すなわち、ドリブンプレート38は、ダンパーシェル42内に収容されて大径ダンパスプリング36aおよび小径ダンパスプリング36bを介してダンパーシェル42からのトルクが伝達される外周部と、環状セット部材35の駆動源側の端面に固定された内周部とを有し、ダンパーシェル42は、大径ダンパスプリング36aおよび小径ダンパスプリング36bをおよびドリブンプレート38の外周部を収容する外周部42aと、そのドリブンプレート38の内周部よりも内周側へ曲成された円筒状ボス部42bとを有し、円筒状ボス部42bの外周面と環状セット部材35の内周面との間に環状のベアリング40が嵌め着けられている。また、この環状のベアリング40のアウタレースはドリブンプレート38の内周部の内周面にも嵌合され、ダンパーシェル42とドリブンプレート38との間の芯出し精度も高められている。そして、ドリブンプレート38の内周部は、セットボルト52により環状セット部材35に締結され、ダンパーシェル42のセットボルト52に対応する部分には、セットボルト52を締結させる工具を通過させるための貫通孔42cが形成されている。このような構成により、ドリブンプレート38の板厚に拘わらず、環状セット部材35より外周側の搭載スペースが確保され、ダンパ装置34の搭載性が高められている。
ダンパーシェル42は、上記複数の円柱状空間とそれら複数の円柱状空間を周方向に連通させる連通空間とから成るスプリング収容空間Sと、少なく大径ダンパスプリング36aの径よりも小さな軸心C方向の開口幅を有して連通空間が内周側に開口する内周側開口Kとを、備えている。ドリブンプレート38の外周部はその開口K内に差し入れられており、そのドリブンプレート38の両面においてリベット48によって固着された一対のばね鋼製のシール部材50が上記開口Kを封止している。上記スプリング収容空間S内には、たとえばグリスのような潤滑剤が封入されている。
前述のように、ポンプ翼車12のポンプシェル12cの入力側すなわちエンジン21側を構成するフロントシェル12aの外周部は、出力側すなわち変速機24側へ突き出すようにオフセットさせられているため、フロントシェル12aの外周部の入力側すなわちエンジン21側には、ドライブプレート32との間に、環状空間Xが形成されており、上記ダンパ装置34はその環状空間X内に配置されている。ダンパ装置34は、その大径ダンパスプリング36aおよび小径ダンパスプリング36bの中心を通る軸心C方向の中心位置PDが入力軸26の軸端、タービン翼車14の内周部に位置する円筒軸部14bの入力側の端面、およびフロントシェル12aの内周部の入力側先端よりも出力側に位置していることから明らかなように、入力軸26の軸端部、およびタービン翼車14の内周部すなわち円筒軸部14b、およびフロントシェル12aの内周部と径方向において重なるように位置させられている。これにより、ポンプシェル12cの入力側を構成するフロントシェル12aの内周部は、外周部よりも入力側すなわちエンジン21側へ突き出しており、径方向においてダンパ装置34のほぼ全部と重なっている。
この結果、ダンパ装置34は、従来のものに比較して、大径ダンパスプリング36aおよび小径ダンパスプリング36bを外周側に位置させることにより、コイル径が大きく且つコイル線径の大きいものとすることができ、トルク変化に対してねじれ角が大きく柔らかな、高いダンパ性能を備えている。ダンパ装置34がこのような高いダンパ性能を備えていることにより、トルク振動が効率的に低減されるので、燃焼効率の良い低回転且つ高負荷の運転領域でエンジン21を作動させることができる。また、ロックアップクラッチ16による直結状態での走行時において、トルクコンバータ10はピストン16aおよびタービン翼車14を介して入力軸26により支持されるが、ダンパ装置34と入力軸26とが重なっているので、振れなどの外乱が入力されたとき、ダンパ装置34の振れが抑制されてより安定的にダンパ装置34が支持される。また、上記のように、ダンパ装置34は、その軸心C方向の中心位置PDが入力軸26の軸端およびタービン翼車14の円筒軸部14bと径方向において重なるように位置させられているため、トルクコンバータ10を支持して一方向クラッチ18および入力軸26を嵌合する組み付け時において、高い作業性が得られる。
図3は、溶接などによりフロントシェル12aに固着された環状セット部材35を、エンジン21側から見た正面図り、図4は、環状セット部材35の断面を示す図3のIII-III視断面図である。図3および図4において、環状セット部材35には、ドリブンプレート38をフロントシェル12aに固着するために、そのドリブンプレート38を通したセットボルト52が螺合される複数の雌ねじ穴54が貫通して形成されており、前記リベット48との干渉を防止しうるための複数の干渉防止穴56が止り穴として形成されている。そして、環状セット部材35のフロントシェル12a側の面であって上記干渉防止穴56が設けられている位置には、径方向に貫通する貫通溝58がそれぞれ形成されている。この貫通溝58は、環状セット部材35の外周面と環状ベアリング40とフロントシェル12aとの間の内周側に開口する環状空間SSに貯留された水を、遠心力或いは重力により外周側へ排出する連通路として機能している。
上述のように、本実施例のトルクコンバータ10によれば、ダンパ装置34において、それを構成する部品の中で最も質量の大きいダンパーシェル42は、フロントシェル12aに固定された環状セット部材35により環状のベアリング40を介して相対回転可能に支持されてその芯出し精度が高められ、回転時に発生する振動が抑制される。
また、本実施例のトルクコンバータ10によれば、ドリブンプレート38は、ダンパーシェル42内に収容されて大径ダンパスプリング36aおよび小径ダンパスプリング36bを介してダンパーシェル42からのトルクが伝達される外周部と、環状セット部材35の駆動源側の端面に固定された内周部とを有し、ダンパーシェル42は、大径ダンパスプリング36aおよび小径ダンパスプリング36bをおよびドリブンプレート38の外周部を収容する外周部42aと、そのドリブンプレート38の内周部よりも内周側へ曲成された円筒状ボス部42bとを有し、円筒状ボス部42bの外周面と環状セット部材35の内周面との間に環状のベアリング40が嵌め着けられている。このように、環状のベアリング40は、環状セット部材35の内周側に設けられているので、ドリブンプレート38の板厚に拘わらず、環状セット部材35より外周側の搭載スペースが確保され、ダンパの搭載性が高められる利点がある。
また、本実施例のトルクコンバータ10によれば、環状セット部材35には、複数本のセットボルト52が螺合される複数の雌ねじ穴54が軸心C方向に形成されており、ドリブンプレート38の内周部は、セットボルト52により環状セット部材35に締結され、ダンパーシェル42のセットボルト52に対向する部分には貫通孔42cが形成されているので、ドリブンプレート38の板厚に拘わらず、環状セット部材35より外周側の搭載スペースが確保され、ダンパ装置34の搭載性が高められる。
また、本実施例のトルクコンバータ10によれば、環状のベアリング40は、環状セット部材35の内周面と同時にドリブンプレート38の内周部の内周面にも嵌合されているので、ダンパーシェル42とドリブンプレート38との相互の芯出し精度が高められ、一層、車両の振動が抑制される。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
たとえば、前述の実施例においては、車両用流体伝動装置として、トルクコンバータ10が例示されていたが、フルードカップリングであってもよい。
また、前述の実施例では、軸受装置としてボールベアリングから成る環状のベアリング40が用いられていたが、メタルベアリング、ローラベアリングなどで構成されてもよい。
また、前述の実施例において、ダンパ装置34は、2種類の大径ダンパスプリング36aおよび小径ダンパスプリング36bを有するものであったが、1種類、或いは3種類のダンパスプリングを有したり、ダンパスプリングの大きさや位置の異なるものなど、他の構造或いは形式のものであってもよい。
また、前述の実施例において、ポンプ翼車12の羽根12d、タービン翼車14の羽根14d、ステータ翼車20の羽根20dが出力側へオフセットされていたが、そのオフセット量は、必ずしも、ステータ翼車20の羽根20dが一方向クラッチ18と重ならない位置までオフセットさせられていなくてもよい。
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
10:トルクコンバータ(車両用流体伝動装置)
12:ポンプ翼車
12c:ポンプシェル
14:タービン翼車
16:ロックアップクラッチ
21:エンジン( 駆動源)
34:ダンパ装置
35:環状セット部材
36a、36b:ダンパスプリング
38:ドリブンプレート(ダンパ出力部材)
40:環状のベアリング(軸受装置)
42a:ダンパーシェルの外周部
42b:ダンパーシェルの円筒状ボス部
42c:ダンパーシェルの貫通孔
52:セットボルト
54:雌ねじ穴

Claims (2)

  1. 駆動源からのトルクが入力されるポンプシェル内に複数の羽根を有するポンプ翼車と、該ポンプ翼車の羽根に対向する位置に設けられた複数の羽根と該羽根を支持するハブ部とを有して出力軸の軸端部に支持され、該ポンプ翼車の羽根から送り出される作動流体を受けて回転させられるタービン翼車と、軸心方向において前記駆動源と前記ポンプシェルとの間に設けられ、該駆動源に連結されたダンパ入力部材とそのダンパ入力部材内に収容された弾性部材と前記ポンプシェルに連結されたダンパ出力部材とを有して該駆動源からのトルクの脈動を抑制して該ポンプシェルに伝達するダンパ装置とを備える車両用流体伝動装置であって、
    前記ポンプシェルには、前記ダンパ出力部材が連結される円環状の環状セット部材が固定され、
    前記ダンパ入力部材は、前記環状セット部材により軸受装置を介して相対回転可能に支持され
    前記ダンパ出力部材は、前記ダンパ入力部材内に収容されて前記弾性部材を介して該ダンパ入力部材からのトルクが伝達される外周部と、前記環状セット部材の前記駆動源側の端面に固定された内周部とを有し、
    前記ダンパ入力部材は、前記弾性部材およびダンパ出力部材の外周部を収容する外周部と、該ダンパ出力部材の内周部よりも内周側へ曲成された円筒状ボス部とを有し、
    該円筒状ボス部の外周面と前記環状セット部材の内周面との間に前記軸受装置が嵌め着けられ、
    前記軸受装置は、前記環状セット部材の内周面と同時に前記ダンパ出力部材の内周部の内周面にも嵌合されていることを特徴とする車両用流体伝動装置。
  2. 前記環状セット部材には、前記複数本のセットボルトが螺合される複数の雌ねじ穴が前記軸心方向に形成されており、
    前記ダンパ出力部材の内周部は、該セットボルトにより環状セット部材に締結され、
    前記ダンパ入力部材の該セットボルトに対向する部分には貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項の車両用流体伝動装置。
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