JP6348414B2 - トルクコンバータのロックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロックアップ装置、特に、フロントカバーとタービンとの間に配置されたトルクコンバータのロックアップ装置に関する。

トルクコンバータは、内部の作動流体を介してエンジンからのトルクをトランスミッション側へ伝達する装置であり、主に、エンジンからのトルクが入力されるフロントカバーと、インペラと、タービンと、ステータと、を備えている。フロントカバーに入力されたトルクは、インペラから作動油を介してタービンに伝達され、トランスミッション側に出力される。タービンからインペラに戻る作動油はステータによって整流される。

また、トルクコンバータの多くは、フロントカバーとタービンとの間に配置されたロックアップ装置を備えている。ロックアップ装置は、例えば、摩擦部材を有しフロントカバーに押圧されるピストンと、ピストンとタービンとの間に配置されたダンパ機構と、を備えている。

ロックアップ装置においては、ロックアップ状態（ロックアップ装置によるトルク伝達状態）のときに、ピストンに対して所定の油圧を維持する必要がある。一方、特許文献１には、ロックアップ状態において、ピストンに対する油圧を不要にした装置が開示されている。

この特許文献１の装置は、第１クラッチ部と、第２クラッチ部と、を備えている。第１クラッチ部は摩擦部材を有するピストンを有している。このピストンが作動油によって軸方向に摺動させられることにより、フロントカバーとタービンとの間が、トルク伝達状態とトルク伝達解除状態とで切り換えられる。一方、第２クラッチ部は連結部材を有している。連結部材は、作動油によって軸方向に摺動し、フロントカバーとピストンとを機械的に連結可能である。

この装置では、第１クラッチ部によっていったんロックアップ状態にした後、第２クラッチ部によって、フロントカバーとピストンとを機械的に連結することができる。このため、フロントカバーとピストンとが機械的に連結されてしまえば、ピストンには油圧を作用させる必要がなくなる。このため、作動油の供給によるロスを抑えることができる。

特開２０１３−２５６９８６号公報

特許文献１の装置において、ロックアップ状態では第２クラッチ部のみによって機械的にトルクが伝達されている状態である。このような状態から第２クラッチ部でのトルク伝達状態を解除すると、遷移状態としてのクラッチのすべりが生じないので、第２クラッチ部のトルク伝達解除時にショックが生じるおそれがある。

本発明の課題は、ロックアップ状態において、フロントカバーと出力側とを機械的に連結してロックアップ状態での作動油の供給を不要にした装置において、ロックアップ状態からロックアップ解除状態に移行する際のショックを抑えることにある。

（１）本発明の一側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置は、フロントカバーとタービンとの間に配置され、第１クラッチ部と、トルク伝達部材と、第２クラッチ部と、を備えている。第１クラッチ部は、作動油によって作動し、ロックアップ解除状態とロックアップ状態との間の移行時にフロントカバーとタービンとの間をトルク伝達状態にするとともに、ロックアップ解除状態及びロックアップ状態ではフロントカバーとタービンとの間をトルク伝達解除状態にする。トルク伝達部材は、第１クラッチ部とタービンとの間に配置され、第１クラッチ部からのトルクをタービンに伝達する。第２クラッチ部は、作動油によって軸方向に摺動してフロントカバーとトルク伝達部材とを機械的に連結可能な連結部材を有し、連結部材の作動によってロックアップ状態ではフロントカバーとトルク伝達部材との間を連結状態にするとともに、ロックアップ解除状態ではフロントカバーとトルク伝達部材との間を連結解除状態にする。

この装置では、作動油によって第１クラッチ部を作動させることによって、フロントカバーとタービンとの間でトルクが伝達される。また、作動油によって第２クラッチ部の連結部材を作動させることによって、連結部材がフロントカバーとトルク伝達部材とを機械的に連結し、フロントカバーとトルク伝達部材との間でトルクが伝達される。

ここでは、第１クラッチ部をトルク伝達状態にすることによってフロントカバーとトルク伝達部材との相対回転を小さくしながら、第２クラッチ部における機械的な連結によって、フロントカバー→トルク伝達部材→タービンの経路でトルクを伝達することができる。このため、連結部材を介してフロントカバーとトルク伝達部材との間でトルクが伝達されれば、第１クラッチ部及び第２クラッチ部には作動油を作用させる必要がなくなる。

また、ここでは、ロックアップ状態からロックアップ解除状態に移行する際に、いったん第１クラッチ部をトルク伝達状態にした後に第２クラッチ部の連結を解除している。このため、第１クラッチ部をいったんトルク伝達状態にすることなく第２クラッチ部での連結を解除する場合に比較して、ロックアップ解除時におけるショックを抑えることができる。

（２）本発明の別の側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置では、第１油圧ポートと第２油圧ポートとをさらに備えている。第１油圧ポートは、第１クラッチ部をトルク伝達状態にするとともに、連結部材を作動させて第２クラッチ部を連結状態にするための作動油を供給する。第２油圧ポートは、第１クラッチ部をトルク伝達解除状態にするとともに、連結部材を作動させて第２クラッチ部を連結解除状態にする作動油を供給する。

ここでは、従来装置と同様の２つの油圧ポートを有するトルクコンバータに用いられる油圧回路を用いて、本装置を作動させることができる。

（３）本発明のさらに別の側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置では、トルク伝達部材は、作動油によって軸方向に移動可能なピストンである。また、第１クラッチ部はピストンに固定された摩擦部材を有し、摩擦部材はフロントカバーに押圧されてフロントカバーとピストンとの間でトルクを伝達する。第２クラッチ部の連結部材はフロントカバーとピストンとを機械的に連結する。

（４）本発明のさらに別の側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置では、第２クラッチ部は、第１リングギアと、第２リングギアと、を有している。第１リングギアは、フロントカバーに設けられ、内周面に複数の歯を有する。第２リングギアは、ピストンに設けられ、内周面に複数の歯を有する。連結部材は、第１リングギア及び第２リングギアの歯に噛み合い可能な複数の歯を外周面に有する。

ここでは、連結部材の外周面に形成された歯が、第１リングギア及び第２リングギアの歯に噛み合うことによって、フロントカバーとピストンとの間で連結部材を介してトルクが伝達される。

（５）本発明のさらに別の側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置では、第１クラッチ部、第２クラッチ部、及びタービンからのトルクを出力する出力部材をさらに備えている。出力部材は、円板状のフランジと、フランジから軸方向フロントカバー側に延びる筒状部と、を有している。連結部材は出力部材の筒状部外周面に軸方向に摺動自在に支持されている。

（６）本発明のさらに別の側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置では、連結部材と出力部材との間には油室が形成されている。この装置は、出力部材に設けられ、第１油圧ポートからの作動油圧力と第２油圧ポートからの作動油圧力との差が所定値以上になったときに、油室に第１油圧ポートからの作動油を導入する第１バルブをさらに備えている。

ここでは、第１油圧ポートから作動油が供給されると、第１クラッチ部が作動してトルク伝達状態になり、トルク伝達部材の回転数がフロントカバーの回転数に近づく。その後、出力部材に設けられた第１バルブを介して油室に作動油が供給され、連結部材が作動する。この連結部材の作動によって、フロントカバーとトルク伝達部材とが機械的に連結される。

ここでは、第１バルブの作動によって、連結部材の作動を第１クラッチ部の作動開始より遅らせることができる。したがって、フロントカバーとトルク伝達部材とが連結部材によってスムーズに連結される。

（７）本発明のさらに別の側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置では、出力部材に設けられ、第１油圧ポートから供給される作動油圧力が所定値以下になったときに、油室の作動油を排出する第２バルブをさらに備えている。

ここでは、第１油圧ポートからの作動油圧力が所定値以下になると、それまで油室に溜められていた作動油が第２バルブを通して排出される。このため、連結部材を移動させて、フロントカバーとトルク伝達部材との連結をスムーズに解除することができる。

（８）本発明のさらに別の側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置では、連結部材は、内部の容積が変化可能な調整油室と、油室と調整油室とを連通する連通油路と、を有している。

例えば、連結部材を作動させるために１つの油室が設けられているだけでは、いったん油室に作動油が供給されると、この油室の作動油が排出されるまで連結部材を独立して作動させることができない。

そこで、この装置では、連結部材に調整油室を設け、油室と調整油室との間で作動油が連通できるようにして、油室から作動油が排出されない状態でも、連結部材を作動できるようにしている。このような構成にすることによって、第１クラッチ部をトルク伝達状態に維持したまま、連結部材のみを移動させて第２クラッチ部の連結を解除することができる。すなわち、ロックアップの解除時に、第１クラッチ部をトルク伝達状態にした後に第２クラッチ部の連結を解除し、その後第１クラッチ部をトルク伝達解除状態にすることができる。

以上のような本発明では、ロックアップ状態において、フロントカバーと出力側とを機械的に連結してロックアップ状態での作動油の供給を不要にした装置において、ロックアップ状態からロックアップ解除状態に移行する際のショック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。 位置決め機構を示す図１の拡大部分図。 図１のダンパ機構を抽出して示す図。 油圧回路を説明するための図。 メインバルブを示す断面構成図。 開放バルブを示す断面構成図。 ロックアップ装置の油圧制御を説明するためのフロー図。

図１は、本発明の一実施形態としての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）が配置される。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る。トルクコンバータ１は、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はエンジン側の部材に固定される。フロントカバー２は、円板状の本体部２ａと、外周部に形成された軸方向トランスミッション側に突出する外周筒状部２ｂと、を有している。

インペラ３は、フロントカバー２の外周筒状部２ｂ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の内周部に溶接さ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（出力部材の一例）１７と、から構成されている。

タービンハブ１７は、フランジ１７ａと、第１筒状部１７ｂと、第２筒状部１７ｃと、第３筒状部１７ｄと、を有している。フランジ１７ａは外周側に延びる円板状に形成されている。フランジ１７ａにはタービンシェル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。第１筒状部１７ｂはフランジ１７ａの外周部からフロントカバー２側に突出して形成されている。第２筒状部１７ｃ及び第３筒状部１７ｄはフランジ１７ａの内周部に形成されている。第２筒状部１７ｃはフランジ１７ａからフロントカバー２側に突出して形成されている。第３筒状部１７ｄは第２筒状部１７ｃの先端の内周部からさらにフロントカバー２側に突出して形成されている。第３筒状部１７ｄは第２筒状部１７ｃの外径より小さい。

なお、タービンハブ１７の内周面にはスプライン孔が形成されている。このスプライン孔にトランスミッションの入力軸が噛み合い可能である。

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、環状のステータキャリア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、ワンウェイクラッチ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、タービンハブ１７とワンウェイクラッチ２２との間、及びワンウェイクラッチ２２とインペラシェル１２との間には、それぞれ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］
ロックアップ装置７は、フロントカバー２とタービン４との間の空間に配置され、これらの間でトルクを伝達（以下、「ロックアップ状態」又は「ロックアップオン」と記す）あるいはトルク伝達を解除（以下、「ロックアップ解除」又は「ロックアップオフ」と記す）するための装置である。ロックアップ装置７は、摩擦部材２８（第１クラッチ部の一例）と、ピストン３０（トルク伝達部材の一例）と、ドグクラッチ（第２クラッチ部の一例）３２と、ダンパ機構３４と、を備えている。また、ロックアップ装置７には、油圧回路が設けられている。

＜摩擦部材２８及びピストン３０＞
摩擦部材２８は、環状に形成されており、ピストン３０のフロントカバー２側の外周部側面に固定されている。摩擦部材２８は、作動油によって軸方向に移動するピストン３０によって、フロントカバー２とダンパ機構３４及びタービン４との間でトルクを伝達あるいはトルク伝達を解除するためのものである。以下、この摩擦部材２８を「第１クラッチ部２８」と記す。

図２に示すように、ピストン３０は、概ね円板状の部材であって、外周円板部３０ａと、外周筒状部３０ｂと、内周円板部３０ｃと、内周筒状部３０ｄと、を有している。ピストン３０は、フロントカバー２とダンパ機構３４との間に配置され、作動油によって軸方向に移動自在である。なお、図２は図１におけるロックアップ装置７の部分を抽出して示したものである。

前述のように、外周円板部３０ａの外周部には、環状の摩擦部材２８が固定されている。外周筒状部３０ｂは、外周円板部３０ａから斜め内周側に延び、さらに軸方向タービン４側に延びている。内周円板部３０ｃは外周筒状部３０ｂから内周側に延びている。内周筒状部３０ｄは内周円板部３０ｃの内周端からタービン４側に延びている。内周筒状部３０ｄは、タービンハブ１７の第１筒状部１７ｂの外周面に摺動自在に支持されている。また、タービンハブ１７の第１筒状部１７ｂの外周面にはシール部材３６が配置されており、これによりピストン３０の内周面とタービンハブ１７の第１筒状部１７ｂとの間がシールされている。

＜ドグクラッチ３２＞
図２に示すように、ドグクラッチ３２は、作動油によって作動する連結部材４０と、第１リングギア４１と、第２リングギア４２と、を有している。ドグクラッチ３２は、連結部材４０によってフロントカバー２とピストン３０とを機械的に連結し、フロントカバー２とタービン４との間でトルクを伝達あるいはトルク伝達を解除するためのものである。

連結部材４０は、環状に形成され、フロントカバー２とタービンハブ１７との間に、軸方向に移動自在に配置されている。連結部材４０の内部には環状の空間が形成されている。この環状の空間には、内部にヘリウムガスが封入されたベローズ４４が収容されている。ベローズ４４は、軸方向に伸縮自在であり、外部、すなわち環状空間内部の圧力が変化することによって、その体積が変化するようになっている。

連結部材４０の外周面には複数の歯４０ａが形成されている。各歯４０ａのフロントカバー側の先端には、面取りが形成されている。連結部材４０の内周面は、タービンハブ１７の第３筒状部１７ｄの外周面及びスラストワッシャ４６（後述）の外周面に摺動自在に支持されている。タービンハブの第３筒状部１７ｄの外周面にはシール部材４７が配置されており、これにより連結部材４０の内周面と第３筒状部１７ｄとの間がシールされている。

また、連結部材４０の内周部において、タービン４側の側面には、タービン４側に突出する環状の突出部４０ｂが形成されている。この環状突出部４０ｂはタービンハブ１７の第２筒状部１７ｃの外周面に摺動自在に支持されている。環状突出部４０ｂの内周面にはシール部材４８が配置されており、これにより環状突出部４０ｂの内周面と第２筒状部１７ｃとの間がシールされている。

第１リングギア４１は、フロントカバー２のタービン４側の側面において、径方向中間部に固定されている。第１リングギア４１の内周面には複数の歯４１ａが形成されている。また、第２リングギア４２は、ピストン３０の外周筒状部３０ｂの内周面に、ピストン３０と一体に形成されている。第２リングギア４２の内周面には複数の歯４２ａが形成されている。

連結部材４０の歯４０ａは第２リングギア４２の歯４２ａに常時噛み合っている。そして、連結部材４０が作動油によってフロントカバー２側に移動することにより、外周面の歯４０ａが第１リングギア４１の歯４１ａにも噛み合う。すなわち、連結部材４０の歯４０ａが、第１リングギア４１及び第２リングギア４２の両方の歯４１ａ，４２ａに噛み合った状態が、ドグクラッチ３２のトルク伝達状態（クラッチオン）であり、第２リングギア４２の歯４２ａのみに噛み合った状態がドグクラッチ３２のトルク伝達解除状態（クラッチオフ）である。

＜位置決め機構＞
このロックアップ装置７は、連結部材４０の軸方向の位置決めを行うための位置決め機構４９を有している。位置決め機構４９は、スラストワッシャ４６を有している。スラストワッシャ４６は、図２に示すように、タービンハブ１７の第３筒状部１７ｄとフロントカバー２との間で、連結部材４０の内周側に配置されている。

図３に拡大して示すように、スラストワッシャ４６には、径方向に対向する位置に２つの貫通孔４６ａが形成されている（図３では一方の孔のみ示している）。この２つの孔４６ａのそれぞれに、スプリングシート５０が配置されている。スプリングシート５０は、円板状のつば部５０ａと、つば部５０ａの中心から突出する位置決め突起５０ｂと、を有している。そして、位置決め突起５０ｂが、スラストワッシャ４６の内周側から孔４６ａに挿入されている。また、２つのスプリングシート５０のつば部５０ａの間に、２つのスプリングシート５０を外方に付勢するようにスプリング５１が設けられている。

一方、連結部材４０の内周面には、軸方向に並べて２つの環状凹部４０ｃ，４０ｄが形成されている。この環状凹部４０ｃ，４０ｄに、２つのスプリングシート５０の位置決め突起５０ｂの先端が嵌合可能である。

このような構成により、連結部材４０がフロントカバー２側に移動してドグクラッチ３２がトルク伝達状態（クラッチオン）のときには、連結部材４０の一方の環状凹部４０ｃに位置決め突起５０ｂが嵌合し、連結部材４０の軸方向の移動が規制される。また、連結部材４０がタービン４側に移動してドグクラッチ３２がトルク伝達解除状態（クラッチオフ）のときには、連結部材４０の他方の環状凹部４０ｄに位置決め突起５０ｂが嵌合し、連結部材４０の軸方向の移動が規制される。

＜ダンパ機構３４＞
ダンパ機構３４はピストン３０とタービン４との間に配置されている。図４に示すように、ダンパ機構３４は、入力プレート５４と、複数のトーションスプリング５５と、フロート部材５６と、出力プレート５７と、を有している。

入力プレート５４は、環状の部材であり、内周部がリベット５８によって、ピストン３０に固定されている。入力プレート５４は、支持部５４ａと、複数の係合部５４ｂと、複数のストッパ爪５４ｃと、を有している。支持部５４ａは、入力プレート５４の径方向中間部をタービン４側に折り曲げて形成され、筒状に形成されている。複数の係合部５４ｂは、支持部５４ａの一部を外周側に折り曲げ、その先端をさらにタービン４側に折り曲げて形成されている。係合部５４ｂはトーションスプリング５５の円周方向の端面に当接している。ストッパ爪５４ｃは、支持部５４ａの一部を、さらにタービン４側に延長して形成されている。

複数のトーションスプリング５５は、円周方向に間隔を隔てて配置され、フロート部材５６によって移動が規制されている。

フロート部材５６は、環状に形成され、側部５６ａ、外周部５６ｂ、及び中間係合部５６ｃを有している。

側部５６ａは、ピストン３０とトーションスプリング５５との間に配置され、トーションスプリング５５のフロントカバー２側への移動を規制している。側部５６ａの内周面は、入力プレート５４の支持部５４ａの外周面に支持されており、これによりフロート部材５６は径方向に位置決めされている。

外周部５６ｂは側部５６ａの外周端部をタービン４側に延ばして形成されたものである。この外周部５６ｂによって、トーションスプリング５５の外周側への飛び出しが規制されている。なお、トーションスプリング５５の内周側への移動は、入力プレート５４のストッパ爪５４ｃによって規制されている。

中間係合部５６ｃは、側部５６ａの一部をタービン４側に切り起こして形成された部分と、外周部５６ｂの一部を内周側及びフロントカバー２側に折り曲げて形成された部分と、を有している。中間係合部５６ｃはトーションスプリング５５の端面に当接可能である。また、外周部５６ｂの一部を内周側に折り曲げて形成された中間係合部５６ｃによって、トーションスプリング５５のタービン４側への移動が規制されている。

以上のような構成では、複数のトーションスプリング５５のうちの１組２個のトーションスプリング５５の円周方向の両端面に入力プレート５４の係合部５４ｂが係合し、１組２個のトーションスプリング５５の間に中間係合部５６ｃが挿入されてトーションスプリング５５の端面に当接している。これにより、１組２個のトーションスプリング５５は直列的に作用する。

出力プレート５７は、概ね円板状の部材であり、内周部がリベット１８によりタービンシェル１５とともにタービンハブ１７のフランジ１７ａに固定されている。出力プレート５７の外周部には、筒状部５７ａと、複数の係合部５７ｂと、が形成されている。筒状部５７ａは、外周部をフロントカバー２側に折り曲げて形成されている。複数の係合部５７ｂは、筒状部５７ａの先端の一部を外周側及びフロントカバー２側に折り曲げて形成されている。

筒状部５７ａには、複数の係合部５７ｂが形成されていない部分に円周方向に延びる切欠きが形成されている。この切欠きに、入力プレート５４のストッパ爪５４ｃが差し込まれている。したがって、ストッパ爪５４ｃが切欠き内で移動し得る範囲で、入力プレート５４と出力プレート５７とは相対回転が可能である。

複数の係合部５７ｂは、複数のトーションスプリング５５のうちの１組２個のトーションスプリング５５の円周方向両端面に係合可能である。

＜油圧回路＞
図５により油圧回路について説明する。油圧回路は、第１油圧ポートＰ１と、第２油圧ポートＰ２と、第１油室Ｑ１と、第２油室Ｑ２と、第３油室Ｑ３及び調整油室Ｒを含むドグ油室Ｑｄと、メインバルブ（第１バルブの一例）Ｖｃと、開放バルブ（第２バルブの一例）Ｖｏ（図７参照）と、を有している。

第１油圧ポートＰ１は、タービンハブ１７とワンウェイクラッチ２２との間に形成されている。第１油圧ポートＰ１は、トルクコンバータ本体６内に作動油を供給するとともに、第１油室Ｑ１に作動油を供給する。また、第１油圧ポートＰ１がドレンに接続されると、第１油室Ｑ１の作動油は第１油圧ポートＰ１を介して排出される。第２油圧ポートＰ２は、スラストワッシャ４６のフロントカバー２側の端部に形成された切欠き４６ｂによって形成されている。第２油圧ポートＰ２は第２油室Ｑ２に作動油を供給する。また、第２油圧ポートＰ２がドレンに接続されると、第２油室Ｑ２の作動油は第２油圧ポートＰ２を介して排出される。

第１油室Ｑ１はピストン３０のタービン４側に形成された空間である。第２油室Ｑ２はフロントカバー２とピストン３０及び連結部材４０との間に形成された空間である。第１油室Ｑ１の作動油の油圧（以下、単に「油圧」と記す）を第２油室Ｑ２の油圧より高めることによって、ピストン３０はフロントカバー２側に移動する。

ドグ油室Ｑｄは、第３油室Ｑ３及び調整油室Ｒを含んでいる。第３油室Ｑ３は連結部材４０の内周部とタービンハブ１７との間に形成された空間である。調整油室Ｒは、連結部材４０の内部に形成された環状空間のうち、ベローズ４４によって閉められた空間以外の空間である。ベローズ４４は伸縮するので、調整油室Ｒはベローズ４４が伸縮することによって、その容積が変化する。第３油室Ｑ３と調整油室Ｒとは、連結部材４０に形成された連結孔４０ｅによって連通している。

メインバルブＶｃは、図５及び図５の一部拡大図である図６に示すように、タービンハブ１７の第２筒状部１７ｃの内部に配置されている。より詳細には、第２筒状部１７ｃには軸方向に貫通する段付きの孔が形成されており、この孔にメインバルブＶｃが配置されている。メインバルブＶｃは、第１油室Ｑ１と第３油室Ｑ３（ドグ油室Ｑｄ）の差圧が所定値以上になったときに開いて、第１油圧ポートＰ１から第３油室Ｑ３側に作動油を導く。メインバルブＶｃは、軸方向に移動可能なスプール６１と、シート６２と、スプリング６３と、を有している。

スプール６１は、胴部６１ａと、シール部６１ｂと、を有している。胴部６１ａには、横孔６１ｃ及び縦孔６１ｄが形成されている。横孔６１ｃは、胴部６１ａの中心部において軸方向に延びている。横孔６１ｃの第３油室Ｑ３側の端部は開放されており、他方の端部は閉じられている。縦孔６１ｄは、胴部６１ａのシール部６１ｂ側の端部に、径方向に貫通して形成されている。シール部６１ｂは、円錐台状に形成されており、一部に環状の溝６１ｅが形成されて、この溝６１ｅにＯリング６４が装着されている。

シート６２は、スプール６１のシール部６１ｂが嵌合可能なテーパ状の凹部６２ａを有している。そして、この凹部６２ａの底部には、第１油圧ポートＰ１に連通する連通孔６２ｂが形成されている。スプリング６３は、スプール６１の胴部６１ａ外周に配置され、スプール６１のシール部６１ｂをシート６２の凹部６２ａに押し付けるように作用する。

ここでは、スプリング６３によってシール部６１ｂのＯリング６４がシート６２の凹部６２ａに押し付けられた状態では、第１油圧ポートＰ１からの作動油は第３油室Ｑ３には流入しない。一方で、第１油圧ポートＰ１から供給される作動油の油圧が第３油室Ｑ３側の油圧に対して相対的に高くなって、両者の差圧が所定値以上になると、スプール６１がスプリング６３の付勢力に抗して第３油室Ｑ３側に移動する。この状態では、第１油圧ポートＰ１からの作動油は、シート６２の連通孔６２ｂから凹部６２ａに流入し、さらにスプール６１の縦孔６１ｄ及び横孔６１ｃを通って第３油室Ｑ３に流入する。

開放バルブＶｏは、タービンハブ１７の第２筒状部１７ｃの内部において、メインバルブＶｃと円周方向の位相が異なる場所（例えば径方向で対応する位置）に装着されている。開放バルブＶｏは、メインバルブＶｃと同様に、第２筒状部１７ｃに形成された軸方向に貫通する段付きの孔に配置されている。開放バルブＶｏは、第３油室Ｑ３側の油圧が第１油室Ｑ１側の油圧より相対的に高くなると、第３油室Ｑ３と第１油室Ｑ１（第１油圧ポートＰ１）とを連通し、第３油室Ｑ３及び調整油室Ｒの作動油を排出する。

開放バルブＶｏは、図７に示すように、軸方向に移動可能なスプール７１と、シート７２と、スプールガイド７３と、を有している。

スプール７１は、組み付けられた方向が異なるが、メインバルブＶｃのスプール６１と同様の構成である。すなわち、胴部７１ａと、シール部７１ｂと、を有している。胴部７１ａには横孔７１ｃ及び縦孔７１ｄが形成されている。シール部７１ｂには環状の溝７１ｅが形成され、この溝７１ｅにＯリング７４が配置されている。

シート７２は、組み付けられた方向が異なるが、メインバルブＶｃのシート６２と同様の構成である。すなわち、テーパ状の凹部７２ａを有し、凹部７２ａの底部には、第３油室Ｑ３に連通する連通孔７２ｂが形成されている。

スプールガイド７３は、第２筒状部１７ｃの孔に配置され、筒状に形成されている。このスプールガイド７３の内部の孔７３ａを、スプール７１の胴部７１ａが摺動自在である。なお、スプールガイド７３の端部には大径の凹部７３ｂが形成されている。この凹部７３ｂにスプール７１のシール部７１ｂの端面が当接することによって、スプール７１の軸方向の移動が規制されている。

ここでは、第１油室Ｑ１（第１油圧ポートＰ１）側の油圧が第３油室Ｑ３側の油圧より相対的に高い場合は、スプール７１のシール部７１ｂがシート７２の凹部７２ａに押し付けられ、第３油室Ｑ３及び調整油室Ｒの作動油は第１油室Ｑ１（第１油圧ポートＰ１）側に排出されない。一方、第１油室Ｑ１（第１油圧ポートＰ１）側の油圧が第３油室Ｑ３側の油圧より相対的に低くなれば、第３油室Ｑ３及び調整油室Ｒの作動油は第１油室Ｑ１（第１油圧ポートＰ１）側に排出される。

［ロックアップ装置の動作］
図８に、ロックアップ装置に対する油圧制御フローと、そのときのロックアップ装置の状態と、を示している。図の上部には、経過時間（横軸）に対する各部の油圧（左側縦軸）と、ピストン３０及び連結部材４０の変位（右側縦軸）と、を示している。なお、「変位」については、絶対移動量ではなく、最大変位を１００％とした場合の割合（％）で示している。また、図の下部には、油圧制御の各ステージにおけるピストン３０と連結部材４０の動きを示している。

以下の説明では、第１クラッチ部２８及びドグクラッチ３２において、トルクを伝達する状態を「（クラッチ）オン」と記す。また、各クラッチにおいてトルク伝達が解除された状態を「（クラッチ）オフ」と記す。

図８において、Ｃ１は第１油室Ｑ１の油圧、Ｃ２は第２油室Ｑ２の油圧、Ｃ３はドグ油室Ｑｄの油圧を示している。Ｄｐはピストン３０の変位、Ｄｄは連結部材４０の変位を示している。

＜第１ステージＩ（ロックアップオフ）＞
第１ステージは、トルクコンバータ本体６によるトルク伝達状態を示している。この場合は、第２油圧ポートＰ２から供給される作動油の油圧Ｃ２が比較的高く、第１油室Ｑ１及びドグ油室Ｑｄの油圧Ｃ１，Ｃ３よりも第２油室Ｑ２の油圧Ｃ２の方が高い。したがって、第１クラッチ部２８及びドグクラッチ３２ともにオフであり、フロントカバー２に入力されたトルクはトルクコンバータ本体６を介してタービン４に伝達される。すなわち、ロックアップオフである。

＜第２ステージＩＩ（ロックアップオン）＞
エンジンの回転数が所定の回転数に上昇すると、第２ステージに移行する。この第２ステージでは、第１油圧ポートＰ１から供給される作動油の油圧Ｃ１が第１ステージの油圧から上昇する。一方、第２油圧ポートＰ２から供給される作動油の油圧Ｃ２が低下する。したがって、第１油室Ｑ１の油圧Ｃ１の方が第２油室Ｑ２の油圧Ｃ２より高くなり、ピストン３０がフロントカバー２側に移動して、第１クラッチ部２８がオンになる。すなわち、ロックアップオンとなる。

なお、この第２ステージでは、メインバルブＶｃは閉じたままである。したがって、ドグ油室Ｑｄの油圧Ｃ３は第１ステージのまま維持され、連結部材４０はフロントカバー２側に移動しない。すなわち、連結部材４０は第２リングギア４２に噛み合っているが、第１リングギア４１には噛み合っておらず、ドグクラッチ３２はオフのままである。

この状態では、フロントカバー２からのトルクは、ピストン３０に伝達され、さらにダンパ機構３４を介してタービン４に伝達される。

＜第３ステージＩＩＩ→第４ステージＩＶ（機械的連結への移行）＞
第２ステージの状態を所定時間維持した後は、第３ステージに移行する。この第３ステージでは、第１油室Ｑ１の油圧Ｃ１を維持したまま第２油圧ポートＰ２から供給される作動油の油圧Ｃ２をさらに下げる。このとき、ドグ油室Ｑｄの作動油（油圧）は第２ステージのまま維持されているので、第２油室Ｑ２の油圧Ｃ２を下げることによって、ドグ油室Ｑｄの油圧Ｃ３が第２油室Ｑ２の油圧Ｃ２よりも高くなる。このため、連結部材４０がフロントカバー２側に移動するとともに、第１油室Ｑ１とドグ油室Ｑｄとの差圧がより大きくなり、メインバルブＶｃが開く。

メインバルブＶｃが開くことによって、第１油圧ポートＰ１からの作動油は、メインバルブＶｃを介してドグ油室Ｑｄ（第３油室Ｑ３及び調整油室Ｒ）に流入する。ここで、調整油室Ｒに作動油が流入することによって、ベローズ４４は圧縮されることになる。そして、ドグ油室Ｑｄの油圧Ｃ３は第１油室Ｑ１の油圧Ｃ１まで上昇する。

このように、ドグ油室Ｑｄの油圧Ｃ３が第１油室Ｑ１の油圧Ｃ１まで上昇することによって、連結部材４０はフロントカバー２側に移動する。ただし、このとき、連結部材４０の外周面の歯４０ａが第１リングギア４１の歯４１ａの端面に衝突し、確実に噛み合っていない場合が考えられる。図８では、連結部材４０の変位Ｄｄが、途中でとまった状態を示している。

そこで、次に第４ステージＩＶに移行する。この第４ステージでは、第１油圧ポートＰ１から供給される作動油の油圧Ｃ１を所定の油圧まで下げる。この所定の油圧は、第１クラッチ部２８において、すべりが生じる程度の油圧である。このようにして、第１クラッチ部２８ですべりを生じさせることによって、連結部材４０（第２リングギア４２）と第１リングギア４１（フロントカバー２）との間に相対回転が生じる。このため、連結部材４０の歯４０ａと第１リングギア４１の歯４１ａの位相がずれ、互いの衝突が回避される。これにより、連結部材４０は確実に第１リングギア４１と噛み合うことになる。また、連結部材４０の歯４０ａの端面には面取りが形成されているので、よりスムーズに噛み合うことになる。

そして、第４ステージの後半では、第１油圧ポートＰ１及び第２油圧ポートＰ２をドレンに接続し、第１油室Ｑ１及び第２油室Ｑ２の作動油を排出する。これにより、第１及び第２油室Ｑ１，Ｑ２の油圧Ｃ１，Ｃ２は「０」になる。また、ドグ油室Ｑｄの油圧が第１油室Ｑ１の油圧より相対的に高くなるので、開放バルブＶｏは開き、ドグ油室Ｑｄ内の作動油も排出されて、油圧Ｃ３は「０」になる。このとき、それまで圧縮されていたベローズ４４は伸びた状態になる。

ここでは、フロントカバー２に入力されたトルクは、ドグクラッチ３２を介してピストン３０に伝達され、その後、ダンパ機構３４を介してタービン４に伝達される。すなわち、機械的連結によるロックアップオンである。

また、この状態では、第１油室Ｑ１に作動油は供給されないので、第１クラッチ部２８はトルクを伝達しない。さらに、第２油室Ｑ２にも作動油は供給されないので、作動油を供給するためのポンプを駆動する必要がない。すなわち、トルクコンバータに作動油を供給することなく、ロックアップ状態を維持して、フロントカバー２に入力されたトルクをタービン４に伝達することが可能になる。

＜第５ステージＶ（機械的連結によるロックアップオン）＞
第５ステージは、フロントカバー２からのトルクがドグクラッチ３２を介して機械的にタービン４に伝達されるロックアップ状態である。なお、第５ステージにおいて、ピストン３０の変位は第４ステージと同じ変位を示しているが、ここでは、ピストン３０に作動油による押圧力は作用していない。したがって、この第５ステージでは、第１クラッチ部２８はオフである。この状態では、前述のように、第１油圧ポートＰ１及び第２油圧ポートＰ２はドレンに接続されており、各室の油圧Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は「０」である。すなわち、ロックアップ装置に作動油を供給することなく、ロックアップ状態を維持することができる。

＜第６ステージＶＩ→第７ステージＶＩＩ（ロックアップオフへの移行）＞
第６ステージ及び第７ステージは、ロックアップ状態からロックアップ状態を解除する場合の油圧制御を示している。ここで、ロックアップ状態では、ドグクラッチ３２のみによって機械的にトルクが伝達されている状態である。このような状態からドグクラッチ３２をオフすると、遷移状態としてのクラッチのすべりが生じないので、ドグクラッチ３２のオフ時にショックが生じるおそれがある。

そこで、ここでは、ロックアップ状態からロックアップ解除状態にする際に、いったん第１クラッチ部２８をオンした後にドグクラッチ３２をオフし、その後第１クラッチ部２８をオフするようにしている。

具体的には、まず、第１油圧ポートＰ１から作動油を供給し、第１油室Ｑ１の油圧Ｃ１を上昇させる。これにより、ピストン３０に固定された摩擦部材２８はフロントカバー２に押し付けられて第１クラッチ部２８はオンになる。この状態では、フロントカバー２からのトルクは、ドグクラッチ３２のみではなく、第１クラッチ部２８をも介してダンパ機構３４及びタービン４に伝達される。

その後、第１油室Ｑ１の油圧Ｃ１の上昇に遅れて、第２油圧ポートＰ２から作動油を供給し、第２油室Ｑ２の油圧Ｃ２を所定の油圧まで上昇させる。このとき、メインバルブＶｃは閉じられているが、ベローズ４４が圧縮されることによって第３油室Ｑ３の作動油が連結部材４０内部の調整油室Ｒに流れ込む。これによって、連結部材４０は第２リングギア４２側に移動する。このため、連結部材４０と第１リングギア４１との噛合が解除され、ドグクラッチ３２はオフになる。

ここでは、ロックアップ解除時に、いったん第１クラッチ部２８をオンにし、その後ドグクラッチ３２をオフにしているので、第１クラッチ部２８をオンすることなくドグクラッチ３２をオフする場合に比較して、ロックアップ解除時におけるショックを抑えることができる。

その後、第７ステージに移行する。第７ステージの各部の油圧及び変位は第１ステージと同様である。ここでは、第２油室Ｑ２の油圧Ｃ２が第１油室Ｑ１の油圧Ｃ１より高くなるので、ピストン３０はフロントカバー２から離れる方向に移動し、第１クラッチ部２８は完全にオフになる。

［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、第１クラッチ部をピストンに固定された摩擦部材としたが、複数のクラッチプレートを有する多板型のクラッチにしてもよい。また、第２クラッチ部をドグクラッチとしたが、他の機械的にトルクを伝達するものであれば、構成は限定されない。

（ｂ）前記実施形態では、第２クラッチ部によってフロントカバーとピストンとを機械的に連結するようにしたが、トルク伝達経路はこれに限定されない。例えば、第２クラッチ部によって、フロントカバーとダンパ機構の入力部材とを機械的に連結するようにしてもよい。

１ トルクコンバータ
２ フロントカバー
４ タービン
７ ロックアップ装置
１７ タービンハブ（出力部材）
２８ 摩擦部材（第１クラッチ部）
３０ ピストン（トルク伝達部材）
３２ ドグクラッチ（第２クラッチ部）
４０ 連結部材
４１ 第１リングギア
４２ 第２リングギア
Ｖｃ メインバルブ（第１バルブ）
Ｖｏ 開放バルブ（第２バルブ）
Ｑ１ 第１油圧室
Ｑ２ 第２油圧室
Ｑ３ 第３油圧室
Ｒ 調整油室
Ｑｄ ドグ油室
Ｐ１ 第１油圧ポート
Ｐ２ 第２油圧ポート

Claims (8)

1. フロントカバーとタービンとの間に配置され、トルクを伝達あるいは遮断するためのトルクコンバータのロックアップ装置であって、
   作動油によって作動し、ロックアップ解除状態とロックアップ状態との間の移行時に前記フロントカバーと前記タービンとの間をトルク伝達状態にするとともに、ロックアップ解除状態及びロックアップ状態では前記フロントカバーと前記タービンとの間をトルク伝達解除状態にする第１クラッチ部と、
   前記第１クラッチ部と前記タービンとの間に配置され、前記第１クラッチ部からのトルクを前記タービンに伝達するトルク伝達部材と、
   作動油によって軸方向に摺動して前記フロントカバーと前記トルク伝達部材とを機械的に連結可能な連結部材を有し、前記連結部材の作動によってロックアップ状態では前記フロントカバーと前記トルク伝達部材との間を連結状態にするとともに、ロックアップ解除状態では前記フロントカバーと前記トルク伝達部材との間を連結解除状態にする第２クラッチ部と、
   を備えたトルクコンバータのロックアップ装置。
2. 前記第１クラッチ部をトルク伝達状態にするとともに、前記連結部材を作動させて前記第２クラッチ部を連結状態にするための作動油を供給する第１油圧ポートと、
   前記第１クラッチ部をトルク伝達解除状態にするとともに、前記連結部材を作動させて前記第２クラッチ部を連結解除状態にする作動油を供給するための第２油圧ポートと、
   をさらに備えた、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. 前記トルク伝達部材は、作動油によって軸方向に移動可能なピストンであり、
   前記第１クラッチ部は前記ピストンに固定された摩擦部材を有し、前記摩擦部材は前記フロントカバーに押圧されて前記フロントカバーと前記ピストンとの間でトルクを伝達し、
   前記第２クラッチ部の連結部材は前記フロントカバーと前記ピストンとを機械的に連結する、
   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. 前記第２クラッチ部は、
   前記フロントカバーに設けられ、内周面に複数の歯を有する第１リングギアと、
   前記ピストンに設けられ、内周面に複数の歯を有する第２リングギアと、
   を有し、
   前記連結部材は、前記第１リングギア及び前記第２リングギアの歯に噛み合い可能な複数の歯を外周面に有する、
   請求項３に記載のトルクコンバータのロックアップ装置。
5. 前記第１クラッチ部、前記第２クラッチ部、及び前記タービンからのトルクを出力する出力部材をさらに備え、前記出力部材は、円板状のフランジと、前記フランジから軸方向フロントカバー側に延びる筒状部と、を有し、
   前記連結部材は前記出力部材の筒状部外周面に軸方向に摺動自在に支持されている、
   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. 前記連結部材と前記出力部材との間には油室が形成されており、
   前記出力部材に設けられ、前記第１油圧ポートからの作動油圧力と前記第２油圧ポートからの作動油圧力との差が所定値以上になったときに、前記油室に前記第１油圧ポートからの作動油を導入する第１バルブをさらに備えた、
   請求項５に記載のトルクコンバータのロックアップ装置。
7. 前記出力部材に設けられ、前記第１油圧ポートから供給される作動油圧力が所定値以下になったときに、前記油室の作動油を導出する第２バルブをさらに備えた、請求項６に記載のトルクコンバータのロックアップ装置。
8. 前記連結部材は、
   内部の容積が変化可能な調整油室と、
   前記油室と前記調整油室とを連通する連通油路と、
   を有している、
   請求項６又は７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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