JP5781134B2 - 振り子式ダンパ装置及びトルクコンバータのロックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、振り子式ダンパ装置及びこの装置を有する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は、トルクをフロントカバーからタービンに直接伝達するためのロックアップ装置が設けられている場合が多い。ロックアップ装置は、フロントカバーに摩擦連結可能なピストンと、ピストンに固定されるドライブプレートと、ドリブンプレートと、複数のトーションスプリングと、を有している。ドリブンプレートは、トルクコンバータのタービンに固定され、複数のトーションスプリングを介してドライブプレートに回転方向に弾性的に連結されている。

このようなロックアップ装置において、特許文献１には、フロントカバーのエンジン側に振り子ダンパを設け、振動を減衰するようにしたものがある。また、特許文献２には、回転する振り子フランジの両側面に振り子質量体を設けた振り子ダンパ装置が示されている。ここでは、対向する振り子質量体は、振り子フランジを軸方向に貫通するピンによって接合されている。そして、ピンは軸受によって振り子フランジの切欠きに移動自在に支持されている。

特開２０１１−２０８７７４号公報 特表２０１２−５２３５３３号公報

特許文献１に示されたロックアップ装置では、振り子ダンパによって振動を減衰することが可能である。しかし、特許文献１に示された装置では、フロントカバーとエンジンとの間にダンパ機構が設けられることになるので、軸方向が長くなることが避けられない。

また、特許文献２に示された装置では、比較的簡単な構成で振り子式ダンパ装置を構成することができる。しかし、この特許文献２の装置では、振り子質量体の揺動範囲が大きくなると、軸受が振り子フランジの切欠き端面に衝突し、振り子フランジ及び軸受の異常摩耗や損傷を招きやすい。

本発明の課題は、振り子式ダンパ装置において、振り子が装着された部材やそれに関連する部材の異常摩耗や損傷を抑えることにある。

本発明の別の課題は、従来のロックアップ装置に対して、省スペースかつ安価に振動減衰のための機構を追加でき、しかも異常摩耗や損傷を抑えることにある。

本発明の第１側面に係る振り子式ダンパ装置は、回転部材と、複数の振り子ユニットと、複数のストッパと、を備えている。回転部材は、回転軸線を中心に回転可能であり、円周方向に並べて設けられた複数のガイド溝部を有する。複数の振り子ユニットは、複数のガイド溝部に支持されるとともに、回転部材の回転時にガイド溝部に沿って揺動することにより振動を減衰する。複数のストッパは、回転部材に設けられ、振り子ユニットの一部に当接して振り子ユニットの揺動範囲を規制する。

この装置では、回転部材に複数の振り子ユニットが設けられており、この振り子ユニットを回転部材のガイド溝部に沿って揺動させることによって振動を減衰することができる。そして、振り子ユニットの揺動範囲は、回転部材に設けられたストッパによって規制される。

ここでは、振り子ユニットはストッパによって揺動範囲が規制されるので、振り子ユニットが回転部材のガイド溝部の端部に衝突するのを避けることができる。したがって、回転部材のガイド溝部が異常摩耗したり、回転部材が損傷したりするのを抑えることができる。

本発明の第２側面に係る振り子式ダンパ装置は、第１側面の装置において、ストッパは、少なくとも振り子ユニットの当接する部分に弾性部を有している。

ここでは、ストッパの、振り子ユニットが当接する部分には弾性部が設けられている。弾性部は、ストッパの本体とは別の部材でもよく、またストッパ全体が弾性部材によって形成されていてもよい。このような構成では、ストッパは弾性部に当接して揺動範囲が規制され、当接時の衝撃や異音が緩和される。

本発明の第３側面に係る振り子式ダンパ装置は、第１又は第２側面の装置において、複数のガイド溝部のそれぞれは、線対称に形成された円弧状の第１溝及び第２溝を有している。また、振り子ユニットは、第１ピン及び第２ピンと、１対の揺動プレートと、を有している。第１ピン及び第２ピンは、第１及び第２溝のそれぞれを軸方向に貫通し、各溝に沿って揺動可能である。１対の揺動プレートは、回転部材を挟むように軸方向に対向して配置されるとともに、それぞれが第１溝及び第２溝の両方にまたがるように形成され、第１及び第２ピンによって互いに固定されて、少なくとも１つがストッパに当接可能である。

ここでは、１対の揺動プレートを固定する第１ピンが第１溝に沿って揺動し、かつ第２ピンが第２溝に沿って揺動する。第１及び第２ピンは１対の揺動プレートを固定しており、この１対の揺動プレートが揺動することによって振動が減衰される。また、１対の揺動プレートの少なくとも一方がストッパに当接することによって、揺動プレートの揺動範囲が規制される。

本発明の第４側面に係る振り子式ダンパ装置は、第３側面の装置において、第１及び第２ピンは、それぞれ軸受を介して第１溝及び第２溝に揺動自在に支持されている。

本発明の第５側面に係る振り子式ダンパ装置は、第３又は第４側面の装置において、第１及び第２溝は、互いに近接する端部が互いに離反する端部より内周側に配置されている。

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、フロントカバーからのトルクをトルクコンバータのタービンに伝達するための装置であって、入力回転部材と、クラッチ部と、出力回転部材と、複数の弾性部材と、複数の振り子ユニットと、ストッパと、を備えている。クラッチ部はフロントカバーと入力回転部材との間に配置されている。出力回転部材は、タービンに連結され、円周方向に並べて設けられた複数のガイド溝部を有する。複数の弾性部材は入力回転部材と出力回転部材とを回転方向に弾性的に連結する。振り子ユニットは、出力回転部材のガイド溝部に支持されるとともに、出力回転部材の回転時にガイド溝部に沿って揺動することにより振動を減衰する。ストッパは、出力回転部材に設けられ、振り子ユニットの一部に当接して振り子ユニットの揺動範囲を規制する。

以上のような本発明の振り子式ダンパ装置では、振り子が装着された部材及びそれに関連する部材の異常摩耗や損傷を抑えることができる。また、本発明のロックアップ装置では、従来のロックアップ装置に対して、省スペースかつ安価に振動減衰のための機構を追加でき、しかも異常摩耗や損傷を抑えることができる。

本発明の一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図。 図１のロックアップ装置を抽出して示す図。 振り子ユニットの正面図。 図３のIV−O線断面図。 本発明の他の実施形態によるストッパの側面図。

［トルクコンバータの全体構成］
図１は、本発明の一実施形態としてのロックアップ装置が採用されたトルクコンバータ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。図１に示すＯ−Ｏは、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１は、フロントカバー２と、トルクコンバータ本体３と、ロックアップ装置４と、を有している。トルクコンバータ本体３は、トーラス形状の流体作動室を有しており、流体作動室は、インペラ５と、タービン６と、ステータ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、回転中心部にはボス２ａが形成されている。ボス２ａは、フロントカバー２の内周部をエンジン側に押し出して筒状に形成されており、クランクシャフト（図示せず）の中心孔内に挿入されている。フロントカバー２の外周側には、円周方向に等間隔で複数のナット１０が固定されている。このナット１０に螺合するボルト（図示せず）がフレキシブルプレート（図示せず）の外周部を、フロントカバー２に固定している。

インペラ５は、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の内周部に固定されたインペラハブ１４と、を有している。インペラシェル１２の外周縁は、フロントカバー２の外周部に形成された外周側筒状部２ｂの先端に溶接されている。

タービン６はインペラ５に対して軸方向に対向して配置されている。タービン６は、タービンシェル１６と、その内側に固定された複数のタービンブレード１７と、タービンシェル１６の内周縁に固定されたタービンハブ１８と、を有している。タービンシェル１６の内周端部が、複数のリベット２０によってタービンハブ１８に固定されている。また、タービンハブ１８の内周面には、トランスミッションの入力シャフト２１に係合するスプライン１８ａが形成されている。これによりタービンハブ１８は入力シャフトと一体回転するようになっている。

ステータ７は、インペラ５の内周部とタービン６の内周部と間に配置されており、タービン６からインペラ５に戻る作動油の流れを整流するための機構である。ステータ７は、環状のステータシェル２２と、シェル２２の外周面に設けられた複数のステータブレード２３と、を有している。ステータシェル２２はワンウェイクラッチ２４を介して筒状の固定シャフト２５に支持されている。固定シャフト２５は入力シャフト２１の外周面とインペラハブ１４の内周面との間を延びている。

フロントカバー２の内周部とタービンハブ１８との軸方向間にはスラストワッシャ２６が配置されている。また、タービンハブ１８とワンウェイクラッチ２４との間、及びステータ７とインペラ５との軸方向間には、それぞれスラストベアリング２７，２８が配置されている。

［ロックアップ装置４の構造］
ロックアップ装置４は、タービン６とフロントカバー２との間に配置されており、両者を機械的に連結するための機構である。ロックアップ装置４は、図１及び図２に示すように、ピストン３０と、ドライブプレート３１と、ドリブンプレート３２と、複数のトーションスプリング３３と、複数の振り子ユニット３４と、複数のストッパ３５（図３及び図４参照）と、を有している。図２は、図１におけるロックアップ装置４の部分を抽出して示したものである。

＜ピストン３０＞
ピストン３０は、クラッチの連結及び遮断を行うための部材であり、中心孔が形成された円板形状である。ピストン３０の内周縁には、軸方向トランスミッション側に延びる内周側筒状部３０ａが形成されている。内周側筒状部３０ａはタービンハブ１８のエンジン側の外周面によって回転方向及び軸方向に移動可能に支持されている。なお、ピストン３０は、タービンハブ１８のトランスミッション側の面に当接することで、軸方向トランスミッション側への移動が規制されている。

また、タービンハブ１８のエンジン側の外周面には、ピストン３０の内周側筒状部３０ａの内周面に当接するシールリング３７が設けられている。これにより、ピストン３０の内周縁はシールされている。さらに、ピストン３０の外周側には環状の摩擦連結部３０ｂが形成されている。摩擦連結部３０ｂの軸方向エンジン側には環状の摩擦フェーシング３８が固定されている。

＜ドライブプレート３１＞
ドライブプレート３１は、円板状の部材であり、内周部に固定部３１ａを有し、外周部に複数の係合部３１ｂを有している。固定部３１ａはリベット３９によってピストン３０に固定されている。また、複数の係合部３１ｂは、ドライブプレート３１の外周部の一部をタービン６側に折り曲げて形成されている。各係合部３１ｂはトーションスプリング３３の円周方向の端面に当接可能である。

＜ドリブンプレート３２＞
ドリブンプレート３２は、円板状の部材であり、内周部に固定部３２ａを有し、外周部に複数の係合部３２ｂを有している。固定部３２ａは、タービンシェル１６とともにリベット２０によってタービンハブ１８に固定されている。また、複数の係合部３２ｂは、ドリブンプレート３２の外周の一部をさらに外周に突出して形成し、この突出部をフロントカバー２側に折り曲げて形成されている。各係合部３２ｂはトーションスプリング３３の円周方向の端面に当接可能である。

図３にドリブンプレート３２の正面部分図を示している。ドリブンプレート３２は複数（この例では４個）のガイド溝部４０を有している。各ガイド溝部４０は線対称に形成された２つの溝３２ｃを有している。２つの溝３２ｃは、円弧状であって、互いに近接する端部が互いに離反する端部より内周側に配置されるように形成されている。

＜トーションスプリング３３＞
複数のトーションスプリング３３は、図１及び図２に示すように、ピストン３０、ドライブプレート３１、及びドリブンプレート３２によって支持されている。そして、トーションスプリング３３は、ドライブプレート３１によって、軸方向及び径方向の移動が規制されている。

＜振り子ユニット３４＞
複数の振り子ユニット３４は、それぞれ対応するガイド溝部４０に支持されており、ドリブンプレート３２の回転時にガイド溝部４０に沿って揺動することにより振動を減衰するものである。

振り子ユニット３４は、２つのピン４２と、各ピン４２に設けられた軸受４３と、１対の揺動プレート４４と、を有している。

２つのピン４２は、それぞれ溝３２ｃを軸方向に貫通し、各ピン４２の軸方向中間部に軸受４３が設けられている。したがって、ピン４２は、軸受４３を介して溝３２ｃに支持され、溝３２ｃに沿ってスライド自在である。

１対の揺動プレート４４は、図１及び図２に示すように、ドリブンプレート３２を挟むように軸方向に対向して配置されている。また、図３に示すように、揺動プレート４４は、扇形状であり、２つの隣り合う溝３２ｃの両方にまたがるように形成されている。また、揺動プレート４４の円周方向の端部において、内周部には、当接部４４ａが形成されている。そして、１対の揺動プレート４４は、２つのピン４２の両端にカシメ固定されて、互いに固定されている。

以上のような構成では、ピン４２及び軸受４３が溝３２ｃに沿って移動することにより、１対の揺動プレート４４は図３の二点鎖線で示すように揺動することが可能である。

＜ストッパ３５＞
複数のストッパ３５は、樹脂製の弾性部材であり、図３及び図４に示すように、ドリブンプレート３２に固定されている。なお、図４は図３のIV−O線断面図である。

具体的には、ストッパ３５は、隣接するガイド溝部４０の間に固定されている。より詳細には、１つのガイド溝部４０を構成する２つの溝３２ｃの離反する端部と、隣接するガイド溝部４０を構成する２つの溝３２ｃの離反する端部と、の間で、かつ各端部の内周側に、ストッパ３５が配置されている。ストッパ３５がこのような位置に設けられていることにより、２つの溝３２ｃに沿って揺動する振り子ユニット３４は、軸受４３が溝３２ｃの円周方向端面に当接する以前に、１対の揺動プレート４４の当接部４４ａがストッパ３５に当接することになる。すなわち、ストッパ３５によって、振り子ユニット３４の揺動範囲が規制されることになる。

［動作］
エンジン回転数が低回転数領域では、ピストン３０の軸方向両側の作動油の圧力差によって、ピストン３０はトランスミッション側に移動している。すなわち摩擦フェーシング３８はフロントカバー２から離れ、ロックアップが解除されている。このロックアップ解除時には、フロントカバー２からのトルクはインペラ５から作動油を介してタービン６に伝達される。

トルクコンバータ１の速度比が上がり、エンジン回転数が一定の回転数に達すると、ピストン３０のエンジン側の作動油が排出される。この結果、ピストン３０がフロントカバー２側に移動させられ、摩擦フェーシング３８がフロントカバー２の摩擦面に押し付けられる。この結果、フロントカバー２のトルクは、ピストン３０及びドライブプレート３１を介してトーションスプリング３３に伝達され、さらにドリブンプレート３２を介してタービンハブ１８に伝達される。すなわち、フロントカバー２が機械的にタービンハブ１８に連結され、フロントカバー２のトルクがタービン６を介して直接トランスミッションの入力シャフトに出力される。

ここで、エンジントルクに変動が生じると、トーションスプリング３３の伸縮及び各部のヒステリシストルクによって振動が吸収される。また、トルク変動が生じたときには、振り子ユニット３４はドリブンプレート３２の溝３２ｃに沿って移動することになる。しかし、ロックアップ装置４の作動中においては、振り子ユニット３４には遠心力が作用しているので、振り子ユニット３４は、図３に示すような円周方向の中心位置に戻ろうとする力が作用する。この振り子ユニット３４の作用によって、さらに振動を抑えることができる。

以上のような振り子ユニット３４の動作時に、トルク変動が大きい場合は、振り子ユニット３４の揺動範囲も大きくなる。この場合は、１対の揺動プレート４４の当接部４４ａがストッパ３５に当接し、揺動プレート４４、すなわち振り子ユニット３４の揺動範囲が規制される。

このため、ピン４２を溝３２ｃに対して支持する軸受４３が溝３２ｃの端面に衝突するのを避けることができ、溝３２ｃの異常摩耗やドリブンプレート３２の損傷、あるいは軸受４３の損傷を防止できる。また、ストッパ３５は弾性部材で構成されているので、衝突時の異音を抑え、しかも衝突時のショックを緩和して揺動プレート４４の摩耗や損傷を防止できる。

［特徴］
（１）振り子ユニット３４の揺動範囲がストッパ３５によって規制されるので、振り子ユニット３４の軸受４３がドリブンプレート３２の溝３２ｃの端部に衝突するのを避けることができる。したがって、ドリブンプレート３２の異常摩耗や損傷及び軸受４３の損傷を防止できる。

（２）ストッパ３５は弾性部材で構成されているので、振り子ユニット３４がストッパ３５に衝突した際の衝撃が緩和され、異音や各部の損傷を避けることができる。

（３）従来のロックアップ装置のドリブンプレート３２に溝３２ｃを形成し、揺動プレート４４等を装着しただけで、振動減衰機構を実現できる。このため、従来装置を簡単でかつ安価に改良することができる。

（４）振り子ユニット３４を簡単な部材で構成でき、省スペースでかつ安価に振動減衰機構を実現できる。

［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、ストッパを樹脂製の弾性部材で構成したが、ストッパの構成はこれに限定されない。例えば、図５に示すストッパ５０は、本体５１と弾性部材５２とを有している。本体５１は、ドリブンプレート３２を軸方向に貫通するピンであり、ドリブンプレート３２を挟むように２つの環状溝５１ａを有している。弾性部材５２は、例えばＯリングによって構成されており、本体５１の環状溝５１ａに装着されている。このような構成によっても、前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（ｂ）前記実施形態では、１対の揺動プレートの両方に当接するストッパを設けたが、一方の揺動プレートのみに当接するストッパを設けてもよい。

（ｃ）振り子ユニットの構成は前記実施形態に限定されない。ピン外周の軸受を省略してもよいし、また１つのピンによって１対の揺動プレートを連結するようにしてもよい。さらに、揺動プレートはドリブンプレート３２のいずれか一方側にのみ設けてもよい。

１ トルクコンバータ
４ ロックアップ装置
３１ ドライブプレート（入力回転部材）
３２ ドリブンプレート（出力回転部材）
３２ｃ 溝
３３ トーションスプリング
３４ 振り子ユニット
３５ ストッパ
４０ ガイド溝部
４２ ピン
４３ 軸受
４４ 揺動プレート

Claims (6)

1. 回転軸線を中心に回転可能であり、円周方向に並べて設けられた複数のガイド溝部を有する回転部材と、
   前記複数のガイド溝部に支持される支持部を有し、前記回転部材の回転時に前記ガイド溝部に沿って揺動することにより振動を減衰する複数の振り子ユニットと、
   前記回転部材に設けられ、前記支持部が前記ガイド溝の端面に衝突する前に前記振り子ユニットの一部に当接して前記振り子ユニットの揺動範囲を規制する複数のストッパと、
   を備えた振り子式ダンパ装置。
2. 前記ストッパは、少なくとも前記振り子ユニットの当接する部分に弾性部を有している、請求項１に記載の振り子式ダンパ装置。
3. 複数の前記ガイド溝部のそれぞれは、線対称に形成された円弧状の第１溝及び第２溝を有し、
   前記振り子ユニットは、
   前記第１及び第２溝のそれぞれを軸方向に貫通し、前記各溝に沿って揺動可能な第１ピン及び第２ピンと、
   前記回転部材を挟むように軸方向に対向して配置されるとともに、それぞれが前記第１溝及び前記第２溝の両方にまたがるように形成され、前記第１及び第２ピンによって互いに固定されて、少なくとも１つが前記ストッパに当接可能な１対の揺動プレートと、
   を有している、
   請求項１又は２に記載の振り子式ダンパ装置。
4. 前記第１及び第２ピンは、それぞれ軸受を介して前記第１溝及び前記第２溝に揺動自在に支持されている、請求項３に記載の振り子式ダンパ装置。
5. 前記第１及び第２溝は、互いに近接する端部が互いに離反する端部より内周側に配置されている、請求項３又は４に記載の振り子式ダンパ装置。
6. フロントカバーからのトルクをトルクコンバータのタービンに伝達するためのロックアップ装置であって、
   入力回転部材と、
   前記フロントカバーと前記入力回転部材との間に配置されたクラッチ部と、
   前記タービンに連結され、円周方向に並べて設けられた複数のガイド溝部を有する出力回転部材と、
   前記入力回転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弾性部材と、
   前記出力回転部材のガイド溝部に支持される支持部を有し、前記出力回転部材の回転時に前記ガイド溝部に沿って揺動することにより振動を減衰する複数の振り子ユニットと、
   前記出力回転部材に設けられ、前記支持部が前記ガイド溝の端面に衝突する前に前記振り子ユニットの一部に当接して前記振り子ユニットの揺動範囲を規制するストッパと、
   を備えたトルクコンバータのロックアップ装置。

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