JP6426026B2 - 流体継手 - Google Patents

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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有しており、内部の作動油を介してインペラからタービンへとトルクを伝達する。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へと作動油が流れ、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(例えば特許文献1参照)。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。
特開2010−285999号公報
近年、流体継手のコンパクト化が要求されている。これに対して、上述したようなロックアップ装置付きの流体継手は、ロックアップ装置の分だけ軸方向に大きくなってしまうという問題がある。
本発明の課題は、軸方向においてコンパクト化することができる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、インペラと、タービンと、ロックアップ部材と、を備えている。フロンカバーは、筒状の第1外周壁を有する。フロントカバーには、トルクが入力される。インペラは、第1外周壁に固定される筒状の第2外周壁を有する。タービンは、インペラと対向して配置される。タービンは、軸方向に移動可能である。ロックアップ部材は、第1又は第2外周壁から径方向内側に延びている。ロックアップ部材は、軸方向においてタービンの外周端部と対向する。
この流体継手によれば、ロックアップ部材が軸方向においてタービンの外周端部と対向しているため、タービンが軸方向に移動することによって、タービンの外周端部とロックアップ部材とが係合してロックアップすることができる。このように、ロックアップのための部材であるロックアップ部材は、タービンの外周端部と対向するように第1または第2外周壁から径方向内側に延びていればよい。すなわち、ロックアップ部材は、タービンとフロントカバーとの間に配置されていなくてもよい。この結果、軸方向において流体継手をコンパクト化することができる。
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、軸方向においてタービンとフロントカバーとの間に配置される。また、ダンパー機構は、タービンからのトルクが伝達される。
好ましくは、ロックアップ部材は、第1又は第2外周壁に対して、周方向に回転不能に取り付けられる。
好ましくは、流体継手は、ロックアップ部材の軸方向の移動を規制する規制部をさらに備える。
好ましくは、フロントカバーの第1外周壁は、インペラシェルの第2外周壁よりも径方向内側に配置されている。この場合、規制部は、第1外周壁の先端面によって構成することができる。
好ましくは、第1外周壁の先端面と前記ロックアップ部材との間に配置されたシール部材をさらに備える。
シール部材は、Oリングであってもよいし、第1外周壁の先端面とロックアップ部材との間を延びるリップ部であってもよい。
好ましくは、ロックアップ部材は、支持部と、摩擦材とを有する。支持部は、第1又は第2外周壁から径方向内側に延びる。摩擦材は、タービンの外周端部と支持部との間に配置される。
支持部は、円筒部と環状部とを有していてもよい。円筒部は、軸方向に延びる。環状部は、円筒部から径方向内側に延びる。
ロックアップ部材は、摩擦材とタービンの外周端部との間に配置されるリテーニングプレートをさらに有していてもよい。この構成によれば、摩擦材に掛かる面圧を均一化することができる。
ロックアップ部材がリテーニングプレートを有する場合、タービンの外周端部は、リテーニングプレートの径方向における中央部を押圧する押圧部を有することが好ましい。
好ましくは、流体継手は、出力ハブと、第2シール部材とをさらに備えている。出力ハブは、トルクを出力する。第2シール部材は、タービンの内周面と出力ハブの外周面との間に配置されている。
好ましくは、タービンは、インペラ側から作用する油圧によってフロントカバー側に移動してロックアップ部材と摩擦係合する。
本発明によれば、軸方向においてコンパクト化することができる流体継手を提供することができる。
トルクコンバータの側面断面図。 変形例1に係るトルクコンバータの側面断面図。 変形例2に係るトルクコンバータの側面断面図。 変形例3に係るトルクコンバータの側面断面図。 変形例4に係るトルクコンバータの側面断面図。 変形例5に係るトルクコンバータの側面断面図。 変形例7に係るトルクコンバータの側面断面図。
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断面図である。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、インペラ2、タービン3、及びロックアップ部材4を備えている。また、トルクコンバータ100は、ステータ5、及びダンパー機構6など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。フロントカバー1は、円板部11と、筒状の第1外周壁12とを有している。第1外周壁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。
インペラ2は、インペラシェル21と、複数のインペラブレード22とを有する。インペラシェル21は、フロントカバー1に固定されている。例えば、インペラシェル21は、フロントカバー1に溶接されている。インペラシェル21は、筒状の第2外周壁211を有している。この第2外周壁211が第1外周壁12に固定されている。
第2外周壁211は、第1外周壁12よりも径方向外側に位置している。すなわち、第1外周壁12は、第2外周壁211よりも径方向内側に配置されている。第1外周壁12の外周面は、第2外周壁211の内周面と当接している。第1外周壁12の先端面121は、ロックアップ部材4の軸方向の移動のうちフロントカバー1側への移動を規制している。すなわち、第1外周壁12の先端面121は、規制部の一例である。なお、この先端面121とロックアップ部材4との間には、第1シール部材81が配置されている。第1シール部材81は、周方向に延びる環状であり、例えばOリングである。第1シール部材81は、先端面121とロックアップ部材4との間を延びるような形状のリップ部であってもよい。なお、第1外周壁12は、第2外周壁211よりも径方向外側に配置されていてもよい。
インペラブレード22は、インペラシェル21に取り付けられている。詳細には、インペラブレード22は、インペラシェル21の内側面に固定されている。
タービン3は、インペラ2に対向して配置されている。タービン3は、軸方向に移動可能である。なお、タービン3は、規制部材35によって、インペラ2に向かう軸方向の移動が規制されている。例えば、規制部材35は、出力ハブ7に取り付けられたスナップリングによって構成される。
タービン3は、タービンシェル31、及び複数のタービンブレード32を有している。タービンシェル31は、外周端部311を有している。外周端部311は、周方向に延びる環状である。また、外周端部311は、径方向に延びている。すなわち、外周端部311は、実質的に、軸方向と垂直に延びている。
タービンシェル31は、出力ハブ7に支持されている。タービンシェル31は、出力ハブ7から径方向に延びている。タービンシェル31の内周面312は、出力ハブ7と接触している。タービンシェル31は、出力ハブ7と相対回転可能である。また、タービンシェル31は、出力ハブ7上を軸方向に摺動可能である。
タービンシェル31の内周面312と出力ハブ7の外周面との間には、第2シール部材82が配置されている。詳細には、出力ハブ7の外周面に、周方向に延びる環状の溝部が形成されており、この溝部内に第2シール部材82が配置されている。第2シール部材82は、例えばOリングである。
タービンブレード32は、タービンシェル31に取り付けられている。詳細には、タービンブレード32は、タービンシェル31の内側面に固定されている。
タービン3は、複数の係合部33をさらに有している。各係合部33は、タービンシェル31から後述するダンパー機構6の各第1外周側トーションスプリング61へと延びており、各外周側トーションスプリング61と係合している。詳細には、各第1係合部33は、周方向において、各外周側トーションスプリング61の端面と接触している。各第1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1係合部33は、タービンシェル31に溶接されている。
ステータ5は、タービン3からインペラ2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5は、回転軸O周りに回転可能である。詳細には、ステータ5は、固定シャフト(図示省略)に、ワンウェイクラッチ53を介して支持されている。このステータ5は、インペラ2とタービン3との間に配置される。ステータ5は円板状のステータキャリア51と、その外周面に設けられた複数のブレード52と、を有している。
ロックアップ部材4は、第2外周壁211から径方向内側に延びている。また、ロックアップ部材4は、軸方向において、タービン3の外周端部311と対向している。ロックアップ部材4は、第2外周壁21aに対して、周方向に回転不能に取り付けられている。なお、回転不能とは、完全に回転しないという意味だけではなく、クリアランスの分だけ周方向に移動することも含む概念である。このロックアップ部材4は、支持部41と、摩擦材42とを有している。
支持部41は、第2外周壁211から径方向内側に延びている。この支持部41は、環状のプレートによって形成されている。支持部41は、インペラ2に対して回転不能である。すなわち、インペラ2と支持部41とは、一体的に回転する。
具体的には、支持部41の外周端部は、複数の係合突起が形成されている。各係合突起は、周方向に間隔をあけて配置されている。この各係合突起と対応して、第2外周壁211の内周面には、軸方向に延びる複数の係合溝が形成されている。各係合溝は周方向に間隔をあけて配置されている。この各係合突起が各係合溝にそれぞれ係合することによって、支持部41はインペラ2と一体的に回転可能となる。なお、支持部41は、このようなスプライン嵌合によって第2外周壁211に取り付けられていてもよいし、キー及びキー溝などによって第2外周壁211に取り付けられていてもよい。
摩擦材42は、タービン3の外周端部311と支持部41との間に配置される。詳細には、摩擦材42は、支持部41に取り付けられている。摩擦材42は、環状であって、周方向に延びている。なお、摩擦材42は、タービン3の外周端部311に取り付けられていてもよい。
ダンパー機構6は、軸方向において、タービン3とフロントカバー1との間に配置されている。ダンパー機構6は、タービン3からトルクが伝達される。詳細には、ダンパー機構6は、ダンパー機構6は、タービン3と出力ハブ7とを周方向において弾性的に接続する。ダンパー機構6は、複数の外周側トーションスプリング61と、中間部材62と、複数の内周側トーションスプリング63と、出力プレート64とを有する。
外周側トーションスプリング61は、係合部33と中間部材62とを相対回転可能に連結する。具体的には、外周側トーションスプリング61は、係合部33と、第1中間プレート621とを相対回転可能に連結する。
外周側トーションスプリング61は、コイルスプリングであり、好ましくは、アークスプリングである。すなわち、各外周側トーションスプリング61は、自由状態で、すなわちダンパー機構6に組み付ける前の単独の状態で、外周側に膨らむ円弧状に形成されている。
中間部材62は、各外周側トーションスプリング61と、各内周側トーションスプリング63とを直列に連結する。また、中間部材62は、各内周側トーションスプリング63を保持する機能も有している。中間部材62は、第1中間プレート621と第2中間プレート622とを有している。中間部材62は、係合部33及び出力プレート64に対して相対回転可能である。
第1中間プレート621は、各外周側トーションスプリング61と各内周側トーションスプリング63とを直列に連結する。第2中間プレート622は、第1中間プレート621と一体的に回転する。例えば、第2中間プレート622は、リベットなどによって第1中間プレート621に固定されている。
第1中間プレート621は、複数の係止部621aを有している。各係止部621aは、各外周側トーションスプリング61に係止する。各係止部621aは、タービン3側に向かって軸方向に延びている。各係止部621aは、円周方向に互いに間隔をあけて配置されている。2つの係止部621aの間に、1つの外周側トーションスプリング61が配置されている。
第1中間プレート621及び第2中間プレート622には、それぞれ軸方向に貫通する複数の窓部621b,622bが形成されている。各窓部621b,622bは、円周方向に延びて形成されており、内周部と外周部には、軸方向に切り起こされた切り起こし部が形成されている。この各窓部621b,622b内に内周側トーションスプリング63が配置されている。そして、内周側トーションスプリング63は窓部621b,622bによって円周方向両端及び径方向両側が支持されている。さらに、内周側トーションスプリング63は窓部621b,622bの切り起こし部によって径方向及び軸方向への飛び出しが規制されている。
各内周側トーションスプリング63は、各外周側トーションスプリング61よりも径方向内側に配置される。各内周側トーションスプリング63は、コイルスプリングであり、好ましくは、アークスプリングである。すなわち、各内周側トーションスプリング63は、自由状態で、すなわちダンパー機構6に組み付ける前の単独の状態で、外周側に膨らむ円弧状に形成されている。
出力プレート64は、各内周側トーションスプリング63からの動力を出力する。出力プレート64は、環状かつ円板状の部材であり、内周部がリベット101によって出力ハブ7に固定されている。
出力プレート64は、第1中間プレート621と第2中間プレート622との間に配置されている。出力プレート64は、第1及び第2中間プレート621,622に対して相対回転可能である。出力プレート64は、第1及び第2中間プレート621,622の窓部621b,622bに対応して、窓孔641が形成されている。窓孔641は軸方向に貫通する孔であり、この窓孔641に内周側トーションスプリング63が配置されている。
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。まず、通常の状態においては、付勢部材35によって、タービン3はインペラ2側に付勢されているため、タービン3の外周端部311は、ロックアップ部材4に係合していない。すなわち、タービン3の外周端部311とロックアップ部材4とは互いに間隔があけて配置されている。
トルクコンバータ100においてロックアップさせるとき、タービンシェル31とインペラシェル21との間に作動油を供給する。詳細には、タービンシェル31とインペラシェル21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、このタービンシェル31とインペラシェル21との間の作動油の油圧を上昇させる。
タービンシェル31とインペラシェル21との間の作動油の油圧が上昇すると、タービン3は、インペラ2から離れる方向、すなわち、フロントカバー1側へと移動する。この結果、タービン3の外周端部311がロックアップ部材4と摩擦係合し、フロントカバー1とタービン3と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、作動油を介することなく、タービン3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、タービンシェル31とフロントカバー1との間に作動油を供給するとともに、タービンシェル31とインペラシェル21との間の作動油を排出し、タービンシェル31とインペラシェル21との間の作動油の油圧を元に戻す。これによって、タービン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、タービン3の外周端部311とロックアップ部材4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2及び作動油を介して、タービン3に伝達される。
以上、本実施形態に掛かるトルクコンバータ100は、ロックアップ部材4が軸方向においてタービン3の外周端部311と対向しているため、タービン3が軸方向に移動することによって、タービン3の外周端部311とロックアップ部材4とが係合してロックアップすることができる。このように、ロックアップのための部材であるロックアップ部材4は、タービン3の外周端部311と対向するように第2外周壁211から径方向内側に延びていればよい。すなわち、ロックアップ部材は、タービンとフロントカバーとの間に配置されていなくてもよい。この結果、軸方向においてトルクコンバータ100をコンパクト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
上記実施形態では、ロックアップ部材4は、第2外周壁211から径方向内側に延びているが、特にこれに限定されない。例えば、図2に示すように、ロックアップ部材4は、第1外周壁12から径方向内側に延びていてもよい。
変形例2
図3に示すように、摩擦材42は、支持部41ではなく、タービン3の外周端部311に取り付けられていてもよい。
変形例3
支持部41の形状は特に限定されない。例えば、図4に示すように、支持部41は、円筒部411と環状部412とを有している。円筒部411は、軸方向に延びている。円筒部411の一方の端部は、例えば、第1外周壁12の先端面121に当接している。環状部412は、円筒部411から径方向内側に延びている。詳細には、環状部412は、円筒部411の他方の端部から径方向内側に延びている。環状部412は、タービン3の外周端部311と間隔をあけて平行に延びている。この環状部412と外周端部311との間に摩擦材42が配置されている。例えば、摩擦材42は、環状部412に取り付けられる。
変形例4
図5に示すように、ロックアップ部材4は、リテーニングプレート43をさらに有していてもよい。リテーニングプレート43は、摩擦材42とタービン3の外周端部311との間に配置される。また、リテーニングプレート43は、タービン3と一体的に回転し、且つ、軸方向においてタービン3と相対移動可能に、タービン3に取り付けられている。詳細には、タービンシェル31に支持部材36が固定されている。支持部材36は、タービンシェル31からフロントカバー1側に向かって軸方向に延びる。リテーニングプレート43は、この支持部材36に対して、相対回転不能且つ、軸方向移動可能に取り付けられている。例えば、リテーニングプレート43と支持部材36とは、スプライン嵌合している。この場合、タービン3の外周端部311は、押圧部313を有していることが好ましい。押圧部313は、リテーニングプレート43の径方向の中央部を押圧するように配置されている。
変形例5
図6に示すように、ロックアップ部材4は、多板式の構造であってもよい。例えば、ロックアップ部材4は、第1及び第2支持部41a、41bと、第1及び第2摩擦材42a、42bと、を有する。第1及び第2支持部41a、41bは、軸方向において、互いに間隔をあけて配置される。第2支持部41bは軸方向に移動可能である。第1摩擦材42aは、第1支持部41aと第2支持部41bとの間に配置されている。第2摩擦材42bは、第2支持部41bとタービン3の外周端部311との間に配置されている。タービン3がフロントカバー1側に移動すると、タービン3の外周端部311が、第2摩擦材42bを介して第2支持部41bをフロントカバー1側に押圧する。続いて、第2支持部41bが第1摩擦材42aを介して第1支持部41aを押圧する。この結果、タービン3の外周端部311とロックアップ部材4とが摩擦係合する。
変形例6
上記実施形態においてロックアップ部材4は、第2外周壁211と別部材としているが、ロックアップ部材4は、第2外周壁211と1つの部材によって一体的に形成されていてもよい。同様に、ロックアップ部材4は、第1外周壁12と1つの部材によって一体的に形成されていてもよい。
変形例7
図7に示すように、トルクコンバータ100は、上記実施形態の先端面121とは別に規制部9をさらに備えていてもよい。規制部9は、ロックアップ部材4の軸方向の移動を規制する。詳細には、先端面121は、ロックアップ部材4のエンジン側への移動を規制し、規制部9は、ロックアップ部材4のトランスミッション側への移動を規制する。規制部9は、例えば、スナップリングなどである。規制部9は、第2外周壁211の内周面に形成された環状溝を利用して、第2外周壁211に取り付けることができる。
1 フロントカバー
12 第1外周壁
2 インペラ
211 第2外周壁
3 タービン
4 ロックアップ部材
41 支持部
42 摩擦材
6 ダンパー機構

Claims (16)

  1. 回転軸周りに回転可能な流体継手であって、
    筒状の第1外周壁を有し、トルクが入力されるフロントカバーと、
    前記第1外周壁に固定される筒状の第2外周壁を有するインペラと、
    インペラと対向して配置され、軸方向に移動可能なタービンと、
    前記第1又は第2外周壁から径方向内側に延び、軸方向において前記タービンの外周端部と対向するロックアップ部材と、
    を備え
    前記タービンは、前記インペラ側から作用する油圧によって前記フロントカバー側に移動して前記ロックアップ部材と摩擦係合する、
    流体継手。
  2. 軸方向において前記タービンと前記フロントカバーとの間に配置され、前記タービンからのトルクが伝達されるダンパー機構をさらに備える、
    請求項1に記載の流体継手。
  3. 前記ロックアップ部材は、前記第1又は第2外周壁に対して、周方向に回転不能に取り付けられる、
    請求項1又は2に記載の流体継手。
  4. 前記ロックアップ部材の軸方向の移動を規制する規制部をさらに備える、
    請求項1から3のいずれかに記載の流体継手。
  5. 前記フロントカバーの第1外周壁は、前記インペラシェルの第2外周壁よりも径方向内側に配置されており、
    前記規制部は、前記第1外周壁の先端面によって構成される、
    請求項4に記載の流体継手。
  6. 前記第1外周壁の先端面と前記ロックアップ部材との間に配置されたシール部材をさらに備える、
    請求項5に記載の流体継手。
  7. 前記シール部材は、Oリングである、
    請求項6に記載の流体継手。
  8. 前記シール部材は、前記第1外周壁の先端面と前記ロックアップ部材との間を延びるリップ部である、
    請求項6に記載の流体継手。
  9. 前記ロックアップ部材は、前記第1又は第2外周壁から径方向内側に延びる支持部と、前記タービンの外周端部と前記支持部との間に配置される摩擦材とを有する、
    請求項1から8のいずれかに記載の流体継手。
  10. 前記支持部は、軸方向に延びる円筒部と、前記円筒部から径方向内側に延びる環状部と、を有する、
    請求項9に記載の流体継手。
  11. 前記ロックアップ部材は、前記摩擦材と前記タービンの前記外周端部との間に配置されるリテーニングプレートをさらに有する、
    請求項9又は10に記載の流体継手。
  12. 前記タービンの外周端部は、前記リテーニングプレートの径方向における中央部を押圧する押圧部を有する、
    請求項11に記載の流体継手。
  13. トルクを出力する出力ハブと、
    前記タービンの内周面と前記出力ハブの外周面との間に配置された第2シール部材と、
    をさらに備える、請求項1から12のいずれかに記載の流体継手。
  14. 回転軸周りに回転可能な流体継手であって、
    筒状の第1外周壁を有し、トルクが入力されるフロントカバーと、
    前記第1外周壁に固定される筒状の第2外周壁を有するインペラと、
    インペラと対向して配置され、軸方向に移動可能なタービンと、
    前記第1又は第2外周壁から径方向内側に延び、軸方向において前記タービンの外周端部と対向するロックアップ部材と、
    前記ロックアップ部材の軸方向の移動を規制する規制部と、
    を備え、
    前記フロントカバーの第1外周壁は、前記インペラシェルの第2外周壁よりも径方向内側に配置されており、
    前記規制部は、前記第1外周壁の先端面によって構成される、
    流体継手。
  15. 回転軸周りに回転可能な流体継手であって、
    筒状の第1外周壁を有し、トルクが入力されるフロントカバーと、
    前記第1外周壁に固定される筒状の第2外周壁を有するインペラと、
    インペラと対向して配置され、軸方向に移動可能なタービンと、
    前記第1又は第2外周壁から径方向内側に延び、軸方向において前記タービンの外周端部と対向するロックアップ部材と、
    を備え、
    前記ロックアップ部材は、前記第1又は第2外周壁から径方向内側に延びる支持部と、前記タービンの外周端部と前記支持部との間に配置される摩擦材とを有し、
    前記支持部は、軸方向に延びる円筒部と、前記円筒部から径方向内側に延びる環状部と、を有する、
    流体継手。
  16. 回転軸周りに回転可能な流体継手であって、
    筒状の第1外周壁を有し、トルクが入力されるフロントカバーと、
    前記第1外周壁に固定される筒状の第2外周壁を有するインペラと、
    インペラと対向して配置され、軸方向に移動可能なタービンと、
    前記第1又は第2外周壁から径方向内側に延び、軸方向において前記タービンの外周端
    部と対向するロックアップ部材と、
    を備え、
    前記ロックアップ部材は、前記第1又は第2外周壁から径方向内側に延びる支持部と、前記タービンの外周端部と前記支持部との間に配置される摩擦材と、前記摩擦材と前記タービンの前記外周端部との間に配置されるリテーニングプレートと、を有する、
    流体継手。
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