JP6233163B2 - スラスト感応型回転制御装置 - Google Patents
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Description
前記トルクカムは、前記軸方向楔溝面の対向面間に挟圧されるロック状態と、前記軸方向楔溝面の対向面間に拘束されないフリー状態と、の切り替えを、前記回転部材に対して軸方向に作用するスラスト力の発生方向により決定する。
すなわち、軸方向楔溝面とトルクカムを用いた構造とし、ワンウェイクラッチを廃止した構成としているため、ワンウェイクラッチを用いる場合に比べ、部品点数が削減され、軽量化及びコスト低減になる。
そして、回転部材に対して軸方向に作用するスラスト力に着目し、ロック状態とフリー状態の切り替えを、回転部材に対して軸方向に作用するスラスト力の発生方向により決定するようにしている。このため、回転部材に作用するスラスト力の発生方向が一方向のときはロック状態(又はフリー状態)であるが、スラスト力の発生方向が一方向とは逆方向に変わるとフリー状態(又はロック状態)に切り替わるというように、ロック状態とフリー状態の切り替え機能が達成される。
この結果、軽量化及びコスト低減を図りながら、ロック状態とフリー状態の切り替え機能を達成することができる。
実施例1におけるロックアップクラッチ付きトルクコンバータ(スラスト感応型回転制御装置の一例)の構成を、「全体構成」、「ステータのロック/フリー切り替え構成」に分けて説明する。
図1は、実施例1のロックアップクラッチ付きトルクコンバータAを示す。以下、図1に基づき、全体構成を説明する。
図2はステータロック状態を示し、図3はステータフリー状態を示す。以下、図1〜図3に基づき、ステータ3のロック/フリー切り替え構成を説明する。
そして、タービンスラスト力をFt、ステータスラスト力をFs、ポンプインペラ1からの反力をFiというとき、これらのスラスト力の関係が、Fi<(Ft+Fs)になったとき、ステータ3をフリー状態からロック状態へ切り替える。また、タービンスラスト力Ftとステータスラスト力Fsと反力Fiの関係が、Fi>(Ft+Fs)になったとき、ステータ3をロック状態からフリー状態へ切り替える(図2、図3)。
実施例1のロックアップクラッチ付きトルクコンバータAにおける作用を、「トルクコンバータ作用」、「ステータのロック/フリー切り替え作用」、「他の特徴作用」に分けて説明する。
ワンウェイクラッチを介してステータを静止部材に支持するトルクコンバータ(特開2007−333212号公報の図2等)を比較例1とする。
この比較例1にあっては、ワンウェイクラッチのロック/フリーの切り替えが、ポンプインペラとタービンランナの作動状態、特に、ステータに流れ込む油の角度変化により決まってしまう。このため、ポンプインペラとタービンランナの差回転数が小さい速度比が1に近い領域において、伝達トルクを増大するトルク飛躍ができない。なお、速度比とは、速度比=(タービンランナ回転数/ポンプインペラ回転数)の式により与えられる回転数比である。
この比較例2にあっては、ワンウェイクラッチを廃止しているため、伝達トルクを増大するトルク飛躍をしない状態のカップリング領域では、常時固定されているステータが油の流れにとって抵抗になってしまう。以下、これらの問題を解消する実施例1のトルクコンバータ作用を説明する。
実施例1では、ステータ内輪3aに対して軸方向に作用するスラスト力の発生方向が一方向(ポンプインペラ方向)のとき、軸方向楔溝面14,15の対向面間にトルクカム6が挟圧され、ステータシャフト4とステータ内輪3aを拘束するロック状態にする。一方、ステータ内輪3aに対して軸方向に作用するスラスト力の発生方向が一方向とは反対方向(タービンランナ方向)のとき、ステータシャフト4とステータ内輪3aがトルクカム6により拘束されないフリー状態にする構成とした。
すなわち、軸方向楔溝面14,15とトルクカム6を用いた構造とし、ワンウェイクラッチを廃止した構成としているため、ワンウェイクラッチを用いる場合に比べ、部品点数が削減され、軽量化及びコスト低減することができる。
そして、ステータ内輪3aに対して軸方向に作用するスラスト力に着目し、ロック状態とフリー状態の切り替えを、ステータ内輪3aに対して軸方向に作用するスラスト力の発生方向により決定するようにしている。このため、ステータ内輪3aに作用するスラスト力の発生方向が一方向のときはロック状態(又はフリー状態)であるが、スラスト力の発生方向が一方向とは逆方向に変わるとフリー状態(又はロック状態)に切り替わるというように、ロック状態とフリー状態の切り替え機能が達成される。
この結果、軽量化及びコスト低減を図りながら、ロック状態とフリー状態の切り替え機能を達成することができる。
ステータ内輪3aに作用するスラスト力は、バネ力や油圧力等を用いて調整することが可能である。したがって、スラスト力の調整自由度を活用し、要求に応じてロック状態とフリー状態の切り替え条件を適切に決めることができるという切り替え制御機能を達成することができる。
実施例1では、スラスト感応型回転制御装置をロックアップクラッチ付きトルクコンバータAに適用した。そして、トルクカム6によるステータ3のロック状態とフリー状態の切り替えを、ステータ内輪3aに対してポンプインペラ1に向かう方向に作用するタービンスラスト力Ftとステータスラスト力Fsの合計スラスト力(Fs+Ft)と、ポンプインペラ1からの反力Fiと、の大小関係に応じて決定する構成とした。
すなわち、ステータ3のロック状態とフリー状態の切り替え、言い換えると、トルクコンバータ領域とカップリング領域の切り替えが、合計スラスト力(Fs+Ft)とポンプインペラ1からの反力Fiとの大小関係に応じて決定される。
したがって、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータAにおいて、ステータ内輪3aに対して軸方向に作用するスラスト力を用い、トルクコンバータ領域とカップリング領域を規定することができる。
すなわち、速度比が上昇し、ポンプインペラ1からの反力Fiを、ステータ内輪3aに対して軸方向に作用するタービンスラスト力Ftとステータスラスト力Fsの合計スラスト力(Fs+Ft)が上回ると、ステータ3がロック状態からフリー状態へ切り替えられる。
したがって、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータAがトルクコンバータ領域からカップリング領域に移行するとき、ステータ内輪3aに作用する軸方向力の関係がFi>(Ft+Fs)になると、ステータ3を確実にフリー状態にすることができる。
すなわち、速度比が低下し、ステータ内輪3aに対して軸方向に作用するタービンスラスト力Ftとステータスラスト力Fsの合計スラスト力(Fs+Ft)が、ポンプインペラ1からの反力Fiを上回ると、ステータ3がフリー状態からロック状態へ切り替えられる。
したがって、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータAがカップリング領域からトルクコンバータ領域に移行するとき、ステータ内輪3aに作用する軸方向力の関係がFi<(Ft+Fs)になると、ステータ3を確実にロック状態にすることができる。
すなわち、ポンプインペラ1からの反力Fiが、調整代を持つ皿バネ16によるバネ力の大きさにて設定される。
したがって、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータAのトルクコンバータ領域とカップリング領域の境界になる切り替え速度比を、皿バネ16によるバネ力設定により制御することができる。
すなわち、ポンプインペラ1からの反力Fiが、差圧制御により変更可能なロックアップクラッチ5のクラッチ締結力の大きさにて設定される。
したがって、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータAのトルクコンバータ領域とカップリング領域の境界になる切り替え速度比を、ロックアップクラッチ5のクラッチ締結力設定により制御することができる。さらに、走行状況や車両状況等に応じて目標差圧を変えることで、トルクコンバータ領域とカップリング領域の境界になる切り替え速度比の変更制御を行うこともできる。
実施例1のロックアップクラッチ付きトルクコンバータAにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
軸部材(ステータシャフト4)の中心軸CLを回転中心軸とし、軸部材(ステータシャフト4)の対向位置に隙間を介して配置された回転部材(ステータ内輪3a)と、
軸部材(ステータシャフト4)と回転部材(ステータ内輪3a)の径方向に対向する面の少なくとも一方に設けられた軸方向楔溝面14,15と、
軸方向楔溝面14,15の対向面間に介装されたトルクカム6と、を備え、
トルクカム6は、軸方向楔溝面14,15の対向面間に挟圧されるロック状態と、軸方向楔溝面14,15の対向面間に拘束されないフリー状態と、の切り替えを、回転部材(ステータ内輪3a)に対して軸方向に作用するスラスト力の発生方向により決定する(図1)。
このため、軽量化及びコスト低減を図りながら、ロック状態とフリー状態の切り替え機能を達成することができる。
軸部材を、静止部材(コンバータケース11)に固定されたステータシャフト4とし、
回転部材を、ステータシャフト4の中心軸CLを回転中心軸とするステータ3に有するステータ内輪3aとし、
トルクカム6は、ステータ3のロック状態とフリー状態の切り替えを、ステータ内輪3aに対してポンプインペラ1に向かう方向に作用するタービンスラスト力Ftとステータスラスト力Fsの合計スラスト力(Fs+Ft)と、ポンプインペラ1からの反力Fiと、の大小関係に応じて決定する(図2、図3)。
このため、(1)の効果に加え、トルクコンバータ(ロックアップクラッチ付きトルクコンバータA)において、ステータ内輪3aに対して軸方向に作用するスラスト力を用い、トルクコンバータ領域とカップリング領域を規定することができる。
このため、(2)の効果に加え、トルクコンバータ(ロックアップクラッチ付きトルクコンバータA)がトルクコンバータ領域からカップリング領域に移行するとき、ステータ内輪3aに作用する軸方向力の関係がFi>(Ft+Fs)になると、ステータ3を確実にフリー状態にすることができる。
このため、(3)の効果に加え、トルクコンバータ(ロックアップクラッチ付きトルクコンバータA)がカップリング領域からトルクコンバータ領域に移行するとき、ステータ内輪3aに作用する軸方向力の関係がFi<(Ft+Fs)になると、ステータ3を確実にロック状態にすることができる。
ポンプインペラ1からの反力Fiを、バネ(皿バネ16)によるバネ力の大きさにて設定する(図1)。
このため、(2)〜(4)の効果に加え、トルクコンバータ(ロックアップクラッチ付きトルクコンバータA)のトルクコンバータ領域とカップリング領域の境界になる切り替え速度比を、バネ(皿バネ16)によるバネ力設定により制御することができる。
ポンプインペラ1からの反力Fiを、ロックアップクラッチ5のクラッチ締結力の大きさにて設定する(図1)。
このため、(2)〜(5)の効果に加え、トルクコンバータ(ロックアップクラッチ付きトルクコンバータA)のトルクコンバータ領域とカップリング領域の境界になる切り替え速度比を、ロックアップクラッチ5のクラッチ締結力設定により制御することができる。さらに、走行状況や車両状況等に応じて目標差圧を変えることで、トルクコンバータ領域とカップリング領域の境界になる切り替え速度比の変更制御を行うこともできる。
1 ポンプインペラ
2 タービンランナ
3 ステータ
3a ステータ内輪(回転部材)
4 ステータシャフト(軸部材)
5 ロックアップクラッチ
6 トルクカム
7 入力軸
8 コンバータカバー
9 出力ハブ
10 出力軸
11 コンバータケース(静止部材)
14,15 軸方向楔溝面
16 皿バネ(バネ)
Claims (6)
- 軸部材と、
前記軸部材の中心軸を回転中心軸とし、前記軸部材の対向位置に隙間を介して配置された回転部材と、
前記軸部材と前記回転部材の径方向に対向する面の少なくとも一方に設けられた軸方向楔溝面と、
前記軸方向楔溝面の対向面間に介装されたトルクカムと、を備え、
前記トルクカムは、前記軸方向楔溝面の対向面間に挟圧されるロック状態と、前記軸方向楔溝面の対向面間に拘束されないフリー状態と、の切り替えを、前記回転部材に対して軸方向に作用するスラスト力の発生方向により決定する
ことを特徴とするスラスト感応型回転制御装置。 - 請求項1に記載されたスラスト感応型回転制御装置において、
前記スラスト感応型回転制御装置は、ポンプインペラ、タービンランナ、ステータを含んで構成されるトルクコンバータであり、
前記軸部材を、静止部材に固定されたステータシャフトとし、
前記回転部材を、前記ステータシャフトの中心軸を回転中心軸とする前記ステータに有するステータ内輪とし、
前記トルクカムによる前記ステータのロック状態とフリー状態の切り替えを、前記ステータ内輪に対して前記ポンプインペラに向かう方向に作用するタービンスラスト力とステータスラスト力の合計スラスト力と、前記ポンプインペラからの反力と、の大小関係に応じて決定する
ことを特徴とするスラスト感応型回転制御装置。 - 請求項2に記載されたスラスト感応型回転制御装置において、
前記タービンスラスト力をFt、前記ステータスラスト力をFs、前記ポンプインペラからの反力をFiというとき、前記タービンスラスト力Ftと前記ステータスラスト力Fsと前記反力Fiの関係が、Fi>(Ft+Fs)になったとき、前記トルクカムにより前記ステータをロック状態からフリー状態へ切り替える
ことを特徴とするスラスト感応型回転制御装置。 - 請求項3に記載されたスラスト感応型回転制御装置において、
前記タービンスラスト力Ftと前記ステータスラスト力Fsと前記反力Fiの関係が、Fi<(Ft+Fs)になったとき、前記トルクカムにより前記ステータをフリー状態からロック状態へ切り替える
ことを特徴とするスラスト感応型回転制御装置。 - 請求項2から4までの何れか一項に記載されたスラスト感応型回転制御装置において、
前記ポンプインペラと前記ステータ内輪との間にバネを介装し、
前記ポンプインペラからの反力を、前記バネによるバネ力の大きさにて設定する
ことを特徴とするスラスト感応型回転制御装置。 - 請求項2から5までの何れか一項に記載されたスラスト感応型回転制御装置において、
前記トルクコンバータの入力軸と前記ポンプインペラをコンバータカバーにより連結すると共に、前記コンバータカバーと前記タービンランナとの間にロックアップクラッチを介装し、
前記ポンプインペラからの反力を、前記ロックアップクラッチのクラッチ締結力の大きさにて設定する
ことを特徴とするスラスト感応型回転制御装置。
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