JP6051195B2

JP6051195B2 - 流体継手

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Publication number: JP6051195B2
Application number: JP2014237612A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　佳司; 佳司佐藤
Original assignee: Exedy Corp
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2034-11-25
Also published as: DE112015004651T5; US20170299032A1; CN107110322A; WO2016084431A1; US10295035B2; JP2016098935A; KR20170090415A

Description

本発明は、流体継手に関するものである。

流体継手は、インペラ及びタービンを内部に有し、内部の作動油を介してトルクを伝達する。インペラは、エンジンからのトルクが入力されるフロントカバーに固定されている。タービンは流体室内でインペラに対向して配置されている。インペラが回転すると、インペラからタービンに作動油が流れ、タービンを回転させることでトルクを出力する。

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いる。ロックアップ装置は、タービンとフロントカバーとを機械的に連結することによって、フロントカバーからタービンにトルクを直接伝達させる。

特許文献１に開示されたトルクコンバータは、その寸法を小さくするため、ロックアップ装置の設置を省略している。この結果、このトルクコンバータは、その軸方向の寸法を小さくすることができる。

米国特許出願公開第２０１３／０２３０３８５号明細書

上述した特許文献１のトルクコンバータは、ロックアップ装置を省略する代わりに、軸方向に移動可能なタービンを有している。そして、このトルクコンバータは、タービンとインペラとが摩擦係合するように、摩擦材をタービンとインペラとの間に有している。タービンをインペラ側に移動させて、タービンとインペラとを摩擦材を介して摩擦係合させることによって、エンジンからのトルクをタービンに直接伝達する、すなわちロックアップすることができる。

ところで、一般的なロックアップ装置ではタービンをフロントカバー側へと移動させることでロックアップしている。これに対して、特許文献１のトルクコンバータではタービンをインペラ側、すなわちフロントカバーと反対側へ移動させることによってロックアップする。このため、特許文献１のトルクコンバータにおけるロックアップのために供給する作動油の供給方向は、一般的なトルクコンバータにおけるものと異なってしまうという問題が生じる。

本発明の課題は、ロックアップ時の作動流体の供給方向を変更することなく、コンパクト化が可能な流体継手を提供することにある。

本発明のある側面に係る流体継手は、回転軸周りに回転可能である。この流体継手は、フロントカバーと、出力軸部材と、ピストンと、クラッチと、インペラと、タービンとを備えている。フロントカバーは、トルクが入力される。出力軸部材は、回転軸周りに回転可能である。出力軸部材は、トルクを出力する。ピストンは、出力軸部材に支持される。ピストンは、出力軸部材上を軸方向に摺動可能である。ピストンは、径方向に延びる。クラッチは、フロントカバーとピストンとの間に配置される。インペラは、インペラシェル、及びインペラブレードを有する。インペラシェルは、フロントカバーに固定される。インペラブレードは、インペラシェルに取り付けられる。タービンは、タービンシェル、タービンブレード、及び接続部を有する。タービンシェルは、インペラに対向して配置される。タービンブレードは、タービンシェルに取り付けられる。接続部は、ピストンとタービンシェルとを一体回転可能に接続する。

この構成によれば、ピストンがフロントカバー側に移動することによって、ピストンとフロントカバーとがクラッチを介して係合する。この結果、フロントカバーからのトルクが、クラッチを介してピストンへと直接伝達される。このように、本願発明の流体継手では、ロックアップ時においてピストンはフロントカバー側へ移動するため、作動流体の供給方向は、一般的な流体継手のものと同じである。

また、タービンシェルは、接続部を介してピストンに接続されている。すなわち、タービンシェルは、ピストンを介して出力軸部材に支持されているため、タービンシェルの径方向内側において、タービンシェルを支持するための部材を設置する必要が無い。このため、タービンシェルの径方向内側のスペースの分だけ、流体継手の寸法を小さくすることができる。

好ましくは、タービンシェルの内周面は、径方向において軸部材から離れて位置する。すなわち、タービンシェルは、出力軸部材によって半径方向、軸方向、及び回転方向の保持をされていない。

好ましくは、流体継手は、ダンパー機構をさらに備える。ダンパー機構は、タービン又はピストンと出力軸部材とを相対回転可能に連結する。

好ましくは、ダンパー機構は、保持部材と、弾性部材とを有する。保持部材は、径方向に延びる。保持部材は、出力軸部材と一体的に回転する。弾性部材は、保持部材に保持される。

好ましくは、ダンパー機構は、支持部をさらに有する。支持部は、軸方向においてタービンを支持する。

好ましくは、支持部は、軸方向に保持部材と間隔をおいて配置される。タービンは、引っ掛かり部を有する。引っ掛かり部は、タービンシェルから延びる。引っ掛かり部は、支持部と保持部材との間に配置される。

好ましくは、タービンは、第１係合部をさらに有する。第１係合部は、弾性部材と係合する。

好ましくは、ピストンは、第２係合部を有する。第２係合部は、弾性部材と係合する。

好ましくは、接続部は、ピストンとタービンシェルとを軸方向において相対移動可能に接続する。この構成によれば、ロックアップ時において、タービンシェルを動かすことなく、ピストンのみを移動させることができる。

好ましくは、接続部は、ピストンとタービンシェルとを軸方向において相対移動不能に接続する。

好ましくは、接続部は、ピストン及びタービンシェルと一体的に形成される。

好ましくは、クラッチは、ピストンに取り付けられた摩擦材である。

本発明に係る流体継手によれば、ロックアップ時の作動流体の供給方向を変更することなく、コンパクト化が可能である。

トルクコンバータの概略図。変形例１に係るトルクコンバータの概略図。変形例１に係るトルクコンバータの概略図。変形例１に係るトルクコンバータの概略図。変形例２に係るトルクコンバータの概略図。変形例２に係るトルクコンバータの概略図。変形例３に係るトルクコンバータの概略図。変形例４に係るトルクコンバータの概略図。変形例５に係るトルクコンバータの概略図。変形例６に係るトルクコンバータの概略図。

以下、本発明に係る流体継手の実施形態であるトルクコンバータ１００について図面を参照しつつ説明する。図１は、トルクコンバータの概略図である。以下の説明において「軸方向」とはトルクコンバータ１００の回転軸Ｏが延びる方向を意味する。また、径方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の径方向を意味する。また、周方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の周方向を意味する。図１の左右方向と「軸方向」とは同義である。なお、図示していないが、図１の左側にはエンジンが配置されており、図１の右側にはトランスミッションが配置されている。

図１に示すように、トルクコンバータ１００は、回転軸Ｏを中心に回転可能である。このトルクコンバータ１００は、フロントカバー１、出力軸部材２、ピストン３、クラッチ４、インペラ５、及びタービン６を備えている。また、トルクコンバータ１００は、ステータ７、及びダンパー機構８、をさらに備えている。

フロントカバー１は、エンジンからのトルクが入力される。詳細には、フロントカバー１は、円板部１１と、第１筒状部１２とを有している。第１筒状部１２は、円板部１１の外周端部からトランスミッション側へと延びている。

出力軸部材２は、回転軸Ｏ周りに回転可能である。出力軸部材２は、トルクを出力する。詳細には、出力軸部材２は、エンジンからのトルクを、トランスミッションへと出力する。なお、ロックアップされていない時は、フロントカバー１、インペラ５、タービン６、ダンパー機構８の順で伝達されたトルクを、出力軸部材２はトランスミッションへと出力する。ロックアップされている時は、フロントカバー１、ピストン３、タービン６、ダンパー機構８の順で伝達されたトルクを、出力軸部材２はトランスミッションへと出力する。

例えば、出力軸部材２は、軸方向に延びる円筒状である。この出力軸部材２内にトランスミッション側の部材（例えば入力軸部材）が嵌合する。これによって、出力軸部材２とトランスミッション側の部材とが一体的に回転する。

ピストン３は、出力軸部材２から径方向に延びる。詳細には、ピストン３は、出力軸部材２から径方向の外側に延びる。ピストン３は、フロントカバー１の第１筒状部１２の近傍まで延びている。

ピストン３は、出力軸部材２に支持されている、ピストン３は、出力軸部材２上を軸方向に摺動可能である。また、ピストン３は、出力軸部材２と相対回転可能である。詳細には、ピストン３は、円板状であり、中央に貫通孔３１１を有している。出力軸部材２は、この貫通孔３１１を貫通している。このピストン３の内周面が出力軸部材２と接触している。

クラッチ４は、フロントカバー１とピストン３との間に配置される。クラッチ４は、フロントカバー１からのトルクをピストン３に伝達又は遮断するように構成されている。クラッチ４は、ピストン３に取り付けられた摩擦材４１である。摩擦材４１は、ピストン３の外周端部に取り付けられている。なお、摩擦材４１は、フロントカバー１に取り付けられていてもよい。この場合、摩擦材４１は、ピストン３と対向する。

インペラ５は、インペラシェル５１と、複数のインペラブレード５２とを有する。インペラシェル５１は、フロントカバー１に固定されている。詳細には、インペラシェル５１は、フロントカバー１に溶接されている。

インペラブレード５２は、インペラシェル５１に取り付けられている。詳細には、インペラブレード５２は、インペラシェル５１の内側面に固定されている。

タービン６は、タービンシェル６１、複数のタービンブレード６２、及び接続部６３を有している。タービン６は、インペラ５に対向して配置されている。

タービンシェル６１は、インペラ５に対向して配置されている。タービンシェル６１は、中央に開口部を有している。タービンシェル６１の内周面６５は、径方向において出力軸部材２から離れて位置している。すなわち、タービンシェル６１の内周面６５は、出力軸部材２と接触していない。このため、タービンシェル６１と出力軸部材２との間にスペースが形成されている。

タービンシェル６１の径方向及び軸方向の位置は、出力軸部材２と完全に切り離されて構成されている。また、タービンシェル６１の周方向のトルク伝達は、出力軸部材２と完全に切り離されて構成されている。

例えば、タービンシェル６１の内周面６５と出力軸部材２の外周面との距離は、約３０ｍｍ以上である。また、タービンシェル６１の内径は、例えば、出力軸部材２の外径の約２倍以上程度である。なお、トルクコンバータの大きさは様々であるため、タービンシェル６１の内周面６５と出力軸部材２の外周面との距離の上限は特に限定されない。

タービンブレード６２は、タービンシェル６１に取り付けられている。詳細には、タービンブレード６２は、タービンシェル６１の内側面に固定されている。

接続部６３は、ピストン３とタービンシェル６１とを一体回転可能に接続する。接続部６３は、ピストン３とタービンシェル６１とを軸方向において相対移動不能に接続する。詳細には、接続部６３は、ピストン３及びタービンシェル６１と一体的に形成される。接続部６３は、ピストン３及びタービンシェル６１に溶接などによって固定されていてもよい。また、ピストン３、タービンシェル６１、及び接続部６３は、１つの部材によって形成されていてもよい。

接続部６３は、ピストン３の外周端部と、タービンシェル６１の外周端部とを接続している。接続部６３は、円筒状であって、軸方向に延びている。接続部６３は、ダンパー機構８よりも径方向外側に位置する。

タービン６は、複数の第１係合部６４をさらに有している。各第１係合部６４は、各弾性部材８２と係合している。各第１係合部６４は、タービンシェル６１から後述するダンパー機構８の各弾性部材８２へと延びている。詳細には、各第１係合部６４は、周方向において、各弾性部材８２の端面と接触している。各第１係合部６４は、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。各第１係合部６４は、タービンシェル６１に溶接されている。

ステータ７は、タービン６からインペラ５へと戻る作動油を整流するように構成されている。ステータ７は、インペラ５とタービン６との間に配置される。ステータ７は円板状のステータキャリア７１と、その外周面に設けられた複数のブレード７２と、を有している。

ステータ７は、回転軸Ｏ周りに回転可能である。詳細には、ステータ７は、固定シャフト（図示省略）に、ベアリング（図示省略）を介して支持されている。

ダンパー機構８は、タービン６と出力軸部材２とを相対回転可能に連結する。詳細には、ダンパー機構８は、タービン６と出力軸部材２とを周方向において弾性的に連結する。ダンパー機構８は、保持部材８１と、複数の弾性部材８２とを有する。

保持部材８１は、径方向に延びる。保持部材８１は、出力軸部材２と一体的に回転する。すなわち、保持部材８１は、出力軸部材２に固定されている。例えば、保持部材８１は、カシメなどの締結部材によって固定されている。なお、保持部材８１は、出力軸部材２と一つの部材によって形成されていてもよい。

保持部材８１は、複数の第３係合部８３を有している。各第３係合部８３は、各弾性部材８２と係合する。詳細には、各第３係合部８３は、周方向において、各弾性部材８２の端面と接触している。第３係合部８３の数は、第１係合部６４の数と同じである。この各第３係合部８３と各第１係合部６４とによって、周方向において各弾性部材８２を挟み込んでいる。

各弾性部材８２は、保持部材８１に保持されている。各弾性部材８２は、例えばコイルバネである。なお、各弾性部材８２は、周方向において互いに間隔をあけて配置されている。

次に、トルクコンバータ１００のロックアップ時の動作について説明する。トルクコンバータ１００においてロックアップさせるとき、ピストン３とインペラシェル５１との間に作動油を供給する。詳細には、ピストン３とインペラシェル５１との間には既に作動油が充填されているので、作動油をさらに供給することによって、このピストン３とインペラシェル５１との間の作動油の油圧を上昇させる。

ピストン３とインペラシェル５１との間の作動油の油圧が上昇すると、ピストン３は、フロントカバー１側へと移動する。この結果、ピストン３に取り付けられた摩擦材４１がフロントカバー１と摩擦係合し、フロントカバー１、ピストン３、及びタービン６が一体的に回転する。すなわち、フロントカバー１からのトルクは、インペラ５を介することなく、タービン６に伝達される。

トルクコンバータ１００のロックアップを解除するときは、ピストン３とフロントカバー１との間に作動油を供給する。これによって、ピストン３は、フロントカバー１から離れる方向に移動する。この結果、ピストン３に取り付けられた摩擦材４１とフロントカバー１との摩擦係合が解除される。すなわち、フロントカバー１からのトルクは、インペラ５を介してタービン６に伝達される。

上記実施形態に係るトルクコンバータ１００において、ロックアップしたり、ロックアップを解除したりする際の作動油の供給方向が、一般的なトルクコンバータのそれと同じである。

また、従来のトルクコンバータでは、タービンシェルを径方向において支持するように、タービンシェルの内周面は出力軸部材２と接触している必要がある。これに対して、上記実施形態に係るトルクコンバータ１００では、タービンシェル６１は、接続部６３、及びピストン３を介して出力軸部材２に支持されている。すなわち、タービンシェル６１の内周面６５は出力軸部材２と接触している必要がない。このため、タービンシェル６１の内周面６５と出力軸部材２との間にスペースを形成することができる。したがって、このスペースにトルクコンバータの構成部品を配置したりすることによって、このスペースの分だけトルクコンバータを小型化することができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

変形例１
図２に示すように、タービン６の接続部６３は、タービンシェル６１とピストン３とを軸方向において相対移動可能に接続してもよい。例えば、ピストン３は、ピストン本体部３１と、第２筒状部３２とを有している。

ピストン本体部３１は、径方向に延びている。第２筒状部３２は、ピストン本体部３１の外周端部からタービン６に向かって軸方向に延びている。好ましくは、第２筒状部３２は、円筒状である。

接続部６３は、第２筒状部３２と、周方向において係合する。このため、ピストン３とタービン６とは、一体的に回転する。例えば、第２筒状部３２と接続部６３とは周方向において互いに噛み合う。

具体的には、第２筒状部３２の外周面には、軸方向に延びる複数の突出部が周方向に間隔をあけて形成されている。また、接続部６３の内周面には、軸方向に延びる複数の溝が周方向に間隔をあけて形成されている。この第２筒状部３２の突出部と、接続部６３の溝とが、互いに噛み合っている。例えば、第２筒状部３２と接続部６３とは、スプライン嵌合している。

この第２筒状部３２の突出部と、接続部６３の溝とが、互いに噛み合うことによって、ピストン３とタービン６とは一体的に回転する。一方、第２筒状部３２と接続部６３とは、軸方向において、互いに摺動可能である。このため、タービン６とピストン３とは、軸方向において相対移動可能である。なお、図３に示すように、接続部６３の外周面と、第２筒状部３２の内周面とが周方向において係合していてもよい。

また、変形例１において、図４に示すように、ダンパー機構８は、支持部８４を有していてもよい。支持部８４は、軸方向においてタービン６を支持する。支持部８４は、軸方向に保持部材８１と間隔をおいて配置されている。この保持部材８１と支持部８４とによって画定されたスペースは、環状であって、周方向に延びている。なお、支持部８４の一部は、保持部材８１に固定されている。例えば、支持部８４は、保持部材８１に溶接されている。

タービン６は、引っ掛かり部６６を有する。引っ掛かり部６６は、タービンシェル６１から延び、保持部材８１と支持部８４との間に配置される。なお、引っ掛かり部６６は、保持部材８１及び支持部８４と接触していることが好ましい。このように、引っ掛かり部６６が保持部材８１と支持部８４との間に配置されているため、タービン６の軸方向の移動が規制される。なお、タービン６とダンパー機構８とは相対回転可能である。

変形例２
上記実施形態では、ダンパー機構８は、タービン６と出力軸部材２とを相対回転可能に連結しているが、特にこれに限定されない。例えば、ダンパー機構８は、ピストン３と出力軸部材２とを相対回転可能に連結していてもよい。

詳細には、図５に示すように、ピストン３は、複数の第２係合部３３を有している。各第２係合部３３は、各弾性部材８２と係合する。例えば、各第２係合部３３は、周方向において、各弾性部材８２の端面と接触している。各第２係合部３３は、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。各第２係合部４６と各第１係合部６４とによって、周方向において各弾性部材８２を挟み込んでいる。

各第２係合部３３は、第２筒状部３２から延びている。例えば、各第２係合部３３は、第２筒状部３２に溶接されている。なお、図６に示すように、各第２係合部３３は、ピストン本体部３１から延びていてもよい。この場合、各第２係合部３３は、例えば、ピストン本体部３１に溶接されている。

変形例３
図７に示すように、接続部６３に、連通孔６３１を形成してもよい。連通孔６３１は、径方向において、接続部６３の外側と内側とを連通する。連通孔６３１は、例えば、周方向に互いに間隔をあけて、複数形成される。この連通孔６３１を、作動油が通過する。

変形例４
図８に示すように、ダンパー機構８の保持部材８１は、複数のプレートによって構成されていてもよい。例えば、図８に示すように、保持部材８１は、出力プレート８１１と、２つの入力プレート８１２とを有している。出力プレート８１１は、出力軸部材２と一体的に回転する。

出力プレート８１１は、複数の収容孔（図示省略）を有している。各収容孔は、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。この各収容孔に、弾性部材８２が収容されている。

各入力プレート８１２は、出力プレート８１１を挟み込んだ状態で、互いにカシメなどによって固定されている。各入力プレート８１２は、出力プレート８１１に対して相対回転可能である。また、各入力プレート８１２によって、各弾性部材８２を収容する収容空間を画定している。

各入力プレート８１２は、ピストン３又はタービン６からのトルクが入力される。例えば、一方の入力プレート８２１は、ピストン３又はタービン６と固定されている。図８では、一方の入力プレート８２１が接続部６３に固定されている。

変形例５
図９に示すように、ダンパー機構８は、内周側弾性部材８２ａと、外周側弾性部材８２ｂとを有していてもよい。内周側弾性部材８２ａと外周側弾性部材８２ｂとは、互いに直列に接続されている。例えば、中間プレート８１３によって内周側弾性部材８２ａと外周側弾性部材８２ｂとが直列に接続されている。

変形例６
図１０に示すように、トルクコンバータ１００は、動吸振器９をさらに備えていてもよい。

変形例７
クラッチ４は、多板クラッチであってもよい。すなわち、クラッチ４は、複数の摩擦プレートを有する構成であってもよい。

１フロントカバー
２出力軸
３ピストン
４クラッチ
５インペラ
５１インペラシェル
５２インペラブレード
６タービン
６１タービンシェル
６２タービンブレード
６３接続部
６４第１係合部
６５第２係合部
６６引っ掛かり部
８ダンパー機構
８１保持部材
８２弾性部材
８４支持部

Claims

回転軸周りに回転可能な流体継手であって、
トルクが入力されるフロントカバーと、
前記回転軸周りに回転可能であり、前記トルクを出力する出力軸部材と、
前記出力軸部材上を軸方向に摺動可能に支持され、径方向に延びるピストンと、
前記フロントカバーと前記ピストンとの間に配置されるクラッチと、
前記フロントカバーに固定されたインペラシェル、及び前記インペラシェルに取り付けられたインペラブレード、を有するインペラと、
前記インペラに対向して配置されたタービンシェル、前記タービンシェルに取り付けられたタービンブレード、及び前記ピストンと前記タービンシェルとを一体回転可能に接続する接続部、を有するタービンと、
を備え、
前記タービンシェルの内周端部は、径方向において、前記出力軸部材とスペースをあけて配置される、
流体継手。
前記タービンシェルの内周面は、径方向において前記出力軸部材から離れて位置する、
請求項１に記載の流体継手。
前記タービン又は前記ピストンと前記出力軸部材とを相対回転可能に連結するダンパー機構をさらに備える、
請求項１又は２に記載の流体継手。
前記ダンパー機構は、
径方向に延び、前記出力軸部材と一体的に回転する保持部材と、
前記保持部材に保持される弾性部材と、
を有する、
請求項３に記載の流体継手。
前記ダンパー機構は、軸方向において前記タービンを支持する支持部をさらに有する、
請求項４に記載の流体継手。
前記支持部は、軸方向に前記保持部材と間隔をおいて配置され、
前記タービンは、前記タービンシェルから延び、前記支持部と前記保持部材との間に配置される引っ掛かり部をさらに有し、
前記タービンは、前記引っ掛かり部によって、前記ダンパー機構の前記支持部に対して相対回転可能に支持される、
請求項５に記載の流体継手。
前記タービンは、前記弾性部材と係合する第１係合部をさらに有する、
請求項４から６のいずれかに記載の流体継手。
前記ピストンは、前記弾性部材と係合する第２係合部を有する、
請求項４から６のいずれかに記載の流体継手。
前記接続部は、前記ピストンと前記タービンシェルとを軸方向において相対移動可能に接続する、
請求項１から８のいずれかに記載の流体継手。
前記接続部は、前記ピストンと前記タービンシェルとを軸方向において相対移動不能に接続する、
請求項１から８のいずれかに記載の流体継手。
前記接続部は、前記ピストン及び前記タービンシェルと一体的に形成される、
請求項１０に記載の流体継手。
前記クラッチは、前記ピストンに取り付けられた摩擦材である、
請求項１から１１のいずれかに記載の流体継手。
回転軸周りに回転可能な流体継手であって、
トルクが入力されるフロントカバーと、
前記回転軸周りに回転可能であり、前記トルクを出力する出力軸部材と、
前記出力軸部材上を軸方向に摺動可能に支持され、径方向に延びるピストンと、
前記フロントカバーと前記ピストンとの間に配置されるクラッチと、
前記フロントカバーに固定されたインペラシェル、及び前記インペラシェルに取り付けられたインペラブレード、を有するインペラと、
前記インペラに対向して配置されたタービンシェル、前記タービンシェルに取り付けられたタービンブレード、及び前記ピストンと前記タービンシェルとを一体回転可能に接続する接続部、を有するタービンと、
前記タービン又は前記ピストンと前記出力軸部材とを相対回転可能に連結するダンパー機構と、
を備え、
前記ダンパー機構は、
径方向に延び、前記出力軸部材と一体的に回転する保持部材と、
前記保持部材に保持される弾性部材と、
軸方向において前記タービンを支持する支持部と、
を有し、
前記支持部は、軸方向に前記保持部材と間隔をおいて配置され、
前記タービンは、前記タービンシェルから延び、前記支持部と前記保持部材との間に配置される引っ掛かり部をさらに有し、
前記タービンは、前記引っ掛かり部によって、前記ダンパー機構の前記支持部に対して相対回転可能に支持される、
流体継手。