JP6581899B2 - ロックアップクラッチ - Google Patents

Description

本発明は、エンジン出力を変速機側に伝達するためのトルクコンバータに適用されるロックアップクラッチに関する。

この種のロックアップクラッチは、ロックアップ時において、エンジンからの出力トルクをトルタコンバータのタービンシェルにバネを介して伝達するように構成されているのが一般的である。バネを介してトルク伝達を行なうことにより、ロックアップ時のショックを防止する効果や、エンジン回転数の変動に起因する捩じり振動などを吸収緩和する効果が得られる。

このようなロックアップクラッチの具体例として、特許文献１，２に記載されたものがある。
これらの文献に記載されたロックアップクラッチにおいては、エンジンにより回転されるフロントカバーと、トルクコンバータのタービンシェルとの相互間に、フロントカバーに対して接離自在なピストンを配設している。このピストンには、コイル状の複数のバネを周方向に並べ、かつ円弧状に湾曲した状態で保持させている。また、前記複数のバネには、タービンシェルに取り付けられたロックアッププレートの爪部を係合させている。複数のバネの周囲には、外周ガイド壁部が設けられており、複数のバネがロックアッププレートの爪部によって圧縮された際には、各バネがピストンの半径方向外方へ所定以上に変形または変位することが規制されるように構成されている。
このような構成によれば、ピストンをフロントカバーに接触させた際には、フロントカバーのトルクが複数のバネおよびロックアッププレートの爪部を介してタービンシェルに伝達される。したがって、既述したように、ロックアップ時のショック防止効果や、エンジン回転数の変動に起因する捩じり振動などの吸収緩和効果を得ることができる。

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地がある。

すなわち、前記バネとしては、側面視円形のコイル状のバネが用いられているが、このようなバネが、湾曲した状態においてロックアッププレートの爪部によって圧縮されると、このバネはピストンの半径方向外方に膨らむように変形し、外周ガイド壁部に当接する。この当接により、バネと外周ガイド壁部との間に大きなフリクションが発生し、バネのヒステリシスが大きくなる。このような現象は、バネの伸縮動作の円滑性、ひいてはロックアップクラッチ全体の動作の円滑性を優れたものとする上で好ましいものではない。したがって、適切に解消することが望まれる。

一方、前記したようなロックアップクラッチにおいては、ロックアップ時のショック防止効果など、ロックアップクラッチが有すべき機能を優れたものとする上では、低バネ化（バネの低バネ定数化）を促進することが望まれる。ところが、バネ定数を小さくする場合には、バネの伸縮ストロークを長くとる必要があり、バネの全長も長くする必要がある。ところが、バネを取り付けるためのスペースは限定的であるなどの理由から、バネの全長を長くするには一定の限界がある。したがって、従来においては、低バネ化を図りつつ、バネの伸縮量を十分に確保することも難しいものとなっている。

特開２００８−１５１２９１号公報 特開平９−２５０６２２号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、バネが圧縮される際のフリクションおよびヒステリシスを減少させ得るとともに、低バネ化をも適切に図ることが可能なロックアップクラッチを提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供されるロックアップクラッチは、エンジンにより回転されるフロントカバーとトルクコンバータのタービンシェルとの相互間に配され、かつ前記フロントカバーに接離自在なピストンと、このピストンの周方向に並び、かつ円弧状に湾曲した状態で前記ピストンに保持されているコイル状の複数のバネと、前記タービンシェルに取り付けられ、かつ前記複数のバネに係合する爪部を有するロックアッププレートと、前記ピストンまたは前記ピストンに取り付けられた別部材により形成され、かつ前記複数のバネが前記ピストンの半径方向外方へ所定以上変形または変位することを規制可能に前記複数のバネの外周に設けられている外周ガイド壁部と、を備えている、ロックアップクラッチであって、前記複数のバネのそれぞれは、前記ピストンの中心寄りの内周側部分が外周側部分よりもバネ定数が大きい側面視非円形状とされていることを特徴としている。
ここで、複数のバネのそれぞれの「側面視」とは、各バネ自体の側面視であり、ロックアップクラッチの側面視とは必ずしも一致しない。また、バネの側面視は、バネの軸長方向の断面視と同義である。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
第１に、湾曲状に設定された各バネが、ロックアップ動作時に圧縮された際には、各バネのバネ定数が大きい側である内周側部分が、ピストンの中心側に復元しようとする。このため、バネ定数が小さい側である外周側部分が外側に張り出そうとする力は小さくなる。その結果、各バネが外周ガイド壁部に強く圧接することが抑制され、各バネが伸縮する際に発生するフリクション、およびヒステリシスを小さくし、バネの伸縮動作、ひいてはロックアップクラッチ全体の動作を円滑なものとすることが可能となる。
第２に、各バネは、側面視円形状ではないため、所定のバネ取付けスペースに各バネを取り付ける場合に、側面視円形状のバネでは有効に利用できないスペースにもバネの一部を配置させるような形態とし、バネの大径化（巻き径あるいは巻き幅の大型化）を図り得ることとなる。バネの大径化を図れば、バネの全長寸法が従来のバネと同一寸法であったとしても、コイル巻き数を減らすことができるため、低バネ化を図りつつ、バネの伸縮ストロークを長くする上で有利となる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

本発明に係るロックアップクラッチの一例を示す概略断面図である。 （ａ）は、図１のII−II線のロックアッププレートを省略した状態の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大説明図である。 （ａ）は、図２（ａ）のIIIa−IIIa断面図であり、（ｂ）は、IIIb−IIIb断面図であり、（ｃ）は、IIIc−IIIc断面図であり、（ｄ）は、IIId−IIId断面図である。 （ａ）は、図１に示すロックアップクラッチにおいて用いられているバネの正面図であり、（ｂ）は、その右側面図である。 バネの設置状態の例を概略的に示した要部断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明において用いられるバネの他の例を示す側面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１に示すように、本実施形態のロックアップクラッチＬＣは、不図示のエンジンにより回転されるフロントカバー１とトルクコンバータ２のタービンシェル２０との相互間に配されたダンパアッセンブリＡ、タービンシェル２０に固定されたロックアッププレート３、および補助中間子４を備えている。図１においては、トルクコンバータ２のステータを省略しているが、トルクコンバータ２は、インペラ２１なども備えており、その基本的な構成は、従来既知のものと同様である。

ダンパアッセンブリＡは、ピストン５に複数のバネ６を保持させたものであり、リテーニングプレート７（図２（ａ）では網点模様領域）、および中間子８（図２ではクロスハッチング領域）をさらに備えている。ダンパアッセンブリＡの前記した構成要素は、バネ６を除き、いずれも全体の概略形状が円形リング状の部材である。

ピストン５は、タービンハブ２２にスライド可能に外嵌されており、フロントカバー１の内側面に接離自在である。ピストン５は、ピストン５とフロントカバー１との相互間領域から作動オイルが排出されることによりフロントカバー１に圧接し、ロックアップ状態となる。フロントカバー１へのピストン５の圧接箇所には、フェイシング材９０（図１以外では省略）が接合されている。

リテーニングプレート７は、中間子８と協働して複数のバネ６の位置規制を図るとともに、中間子８をピストン５側に保持させる役割を果たす部材であり、ピストン５にリベット９１を利用して固定連結されている。中間子８は、内周縁部８ａがリテーニングプレート７とピストン５との相互間に挟み込まれていることにより、中心軸Ｃ周りに回転可能にピストン５に保持されており、後述する２つの爪部８０を有している。

図４に示すように、各バネ６は、側面視非円形のコイル状の圧縮バネである。より詳細には、バネ６は、同図（ｂ）に示すように、たとえば二辺６０が他の一辺６１よりも長くされた側面視略二等辺三角形である。同図（ｂ）の左右方向において、バネ６の各所のバネ定数は均一ではなく、同図左側の符号６２で示す部分（後述する内周側部分６２）は、同図右側の符号６３で示す部分（後述する外周側部分６３）よりもバネ定数が大きくなっている。

複数のバネ６は、図２（ａ）および図３（ａ）に示すように、ピストン５の半径方向において、中間子８の外周縁に起立状に形成された外周ガイド壁部８ｂと、リテーニングプレート７の外周縁に起立状に形成された内周ガイド壁部７ａとの間に挟まれ、半径方向への一定以上の変形または変位が規制されるようにして、ピストン５の片面側に保持されている。この場合、図２（ａ）に示すように、複数のバネ６は、円弧状に湾曲し、かつピストン５の周方向に直列に並んだ状態に設定される。図２（ｂ）において、バネ６の内周側部分６２は、外周側部分６３よりもバネ定数が大きい状態にある。

図２（ａ）に示すように、リテーニングプレート７の外周縁部には、半径方向外方側に突出する２つのストッパ片部７０が中心軸Ｃを挟んで対向して設けられている。本実施形態では、３つのバネ６（６ａ〜６ｃ）が１組をなして、１つのバネ列Ｒを構成しており、
かつこのバネ列Ｒは、図２（ａ）の正面断面視において左右に分かれた計２列に設けられている。各バネ列Ｒの一端部Ｒａおよび他端部Ｒｂは、２つのストッパ片部７０に当接している。
中間子８には、中心軸Ｃを挟んで対向する２つの爪部８０が設けられている。この爪部８０は、バネ６ｂ，６ｃ間に介装されている（図３（ｄ）も参照）。

図１において、ロックアッププレート３は、タービンシェル２０に固定されている。図３（ｂ）に示すように、このロックアッププレート３には、ピストン５側に向けて突出し、かつ中心軸Ｃを挟んで対向する２つの爪部３０が設けられている。これら２つの爪部３０は、図２（ａ）において仮想線で示すように、リテーニングプレート７のストッパ片部７０に対応する位置であって、２列のバネ列Ｒの相互間の位置に介装されている。同図の矢印Ｄａ方向は、エンジンの出力軸およびフロントカバー１の回転方向であり、ピストン５が同方向に回転する際には、爪部３０が各バネ列Ｒの一端部Ｒａに当接し、かつこの一端部Ｒａを同方向に押圧するようになっている。各バネ列Ｒは、その他端部Ｒｂがストッパ片部７０の端部７０ｂによって支持されているため、前記押圧により圧縮変形する。このような状態で、ピストン５の回転力は、ロックアッププレート３に伝達する。

補助中間子４は、ロックアッププレート３の内周縁部とタービンシェル２０との相互間に外周縁部４ａが挟み込まれていることにより、中心軸Ｃ周りに回転可能にタービンシェル２０に保持されている。この補助中間子４には、ピストン５側に突出する２つの爪部４０が中心軸Ｃを挟んで対向して設けられており、これら２つの爪部４０は、図２（ａ）および図３（ｃ）に示すように、各バネ列Ｒの２つのバネ６ａ，６ｂの相互間に介装されている。

次に、前記したロックアップクラッチＬＣの作用について説明する。

まず、ロックアップクラッチＬＣがロックアップ状態に設定され、かつダンパアッセンブリＡおよびタービンシェル２０が、図２（ａ）の矢印Ｄａ方向に回転する状態においては、ロックアッププレート３の爪部３０が、複数のバネ６を前記回転方向に押圧する。ここで、図２（ｂ）に示すバネ６（６ａ）を考察すると、このバネ６ａは、爪部３０，４０間において力Ｆａにより圧縮され、外周ガイド壁部８ｂ側へ張り出そうとする。ただし、その際には、バネ６ａのバネ定数が大きい内周側部分６２側が弾発力Ｒａを主に発生し、湾曲中心側に復元しようとする。このため、バネ定数が小さい外周側部分６３が外周ガイド壁部８ｂ側に張り出す力Ｆｂは、小さくなる。その結果、バネ６ａが外周ガイド壁部８ｂに強く圧接しないようにし、バネ６ａが伸縮する際のフリクション、およびヒステリシスを小さくすることが可能となる。このような作用は、他のバネ６ｂ，６ｃについても同様に得られる。

このようなことから、各バネ６の伸縮動作、ひいてはロックアップクラッチＬＣの全体の動作の円滑化を図ることが可能となる。各バネ６は、全体のバネ定数が大きく、または小さく設定されている訳ではないため、圧縮変形時には適度な弾発力を発生させることが可能である。

図３（ａ）によく表われているように、バネ６は、側面視略三角形状とされていることにより、外周ガイド壁部８ｂと内周ガイド壁部７ａとの間の取付けスペースに、スペース効率良く配置されている。同図に示すバネ６ｅは、側面視円形状であるが、このバネ６ｅを前記取付けスペースに配置する場合と比較すると、バネ６の方が、バネ６ｅよりも大径にすることが可能である。

図５は、図３の場合と比較して、バネ６をロックアッププレート３に対してかなり接近
させた場合の構造を概略的に示している。バネ６は、側面視略三角状であるため、その一部をロックアッププレート３の傾斜面３９と略平行にするなどして、側面視円形状のバネ６ｅでは未使用のスペースを有効に利用した配置が可能である。このようなことから、バネ６の大径化を図ることが可能である。ここで、バネ６の大径化を図ると、コイル巻き数を少なくすることができるため、低バネ化を促進しつつ、バネの伸縮ストロークを長くとる上で有利となる。

本実施形態におけるダンパアッセンブリＡは、タービンシェル２０に固定されたロックアッププレート３の爪部３０に加え、タービンシェル２０に保持された補助中間子４の爪部４０によってもタービンシェル２０に接続された構成とされている。このため、たとえばダンパアッセンブリＡをロックアッププレート３の爪部３０のみによってタービンシェル２０に接続した構成と比較すると、非ロックアップ時におけるダンパアッセンブリＡの支持状態が安定し、その振動を抑制する効果が得られる。

また、各バネ列Ｒは、３つのバネ６ａ〜６ｃに分割されており、各バネ６の個々の寸法を短くすることが可能である。このことにより、各バネ６が伸縮する際の挙動を小さくし、各バネ６の伸縮時のフリクション、およびヒステリシスを一層小さくすることが可能となる。補助中間子４および中間子８は、回転可能であるため、各バネ６の寸法を短くすることに起因して全体の伸縮ストロークが不当に短くなるといった不具合はない。

さらに、ダンパアッセンブリＡおよびタービンシェル２０が、矢印Ｄａ方向に回転する際には、ロックアッププレート３の爪部３０は、前記回転方向に複数のバネ６を押圧するが、前記回転方向において、ロックアッププレート３の爪部３０の次には、バネ６ａを挟んで補助中間子４の爪部４０が位置し、その次にバネ６ｂを挟んで中間子８の爪部８０が位置している。なお、その次の最終位置には、バネ列Ｒの端部Ｒｂの位置規制を図るストッパ片部７０の端部７０ｂが位置している。ここで、ロックアッププレート３の爪部３０と補助中間子４の爪部４０の双方は、いわばタービンシェル２０側の部位であるのに対し、中間子８の爪部８０およびストッパ片部７０の端部７０ｂは、いわばピストン５側の部位である。このため、たとえばバネ６ａが、他のバネ６ｂ，６ｃよりも大きな変形量で圧縮されるようなことは解消され、３つのバネ６ａ〜６ｃの圧縮変形量の均一化を図ることが可能である。このような効果は、全ての爪部をタービンシェル側の爪部とした場合、あるいはピストン側の爪部としたような場合には得られない効果である。

このようなことから、本実施形態では、３つのバネ６ａ〜６ｃのうち、たとえばバネ６ａの伸縮量が、他のバネ６ｂ，６ｃよりも大きくなって、バネ６ａの伸縮時のフリクションが大きくなるといったことも回避される。その結果、複数のバネ６の全体のヒステリシスを、より小さくすることができる。
なお、エンジンの出力軸およびフロントカバー１が前記した方向Ｄａとは反対方向に回転する際には、前記した効果は得られないが、予め前記した方向Ｄａに沿うように爪部４０，８０を設定しておけば何ら問題はない。車両の急減速時には、ロックアップクラッチＬＣが一時的に前記した方向Ｄａとは反対方向に若干量だけ相対回転する現象は生じるものの、このような動作を生じたとしても、既に圧縮状態になったバネ６の圧縮変形量が減少するに過ぎず、実用面において不具合はない。

図６は、本発明の他の実施形態を示している。
同図（ａ）〜（ｃ）に示すバネ６Ａ〜６Ｃは、それぞれ側面視略台形状、略五角形状、および略水滴状である。これらのいずれにおいても、同図左右方向において、左側の符号６２で示す領域が、右側の符号６３で示す領域よりもバネ定数が大きくなっている。したがって、バネ６Ａ〜６Ｃは、それらのバネ定数が大きい側の領域６２を、ピストン５の中心側の内周側部分とするように設定される。
本発明で用いられるバネとしては、図４や図６に示したものとは異なった形状とすることが可能であり、直線部を有しない形態とすることもできる。要は、バネは、内周側部分が外周側部分よりもバネ定数が大きい側面視非円形状とされていればよい。基本的には、バネの側面視において、内周側部分よりも外周側部分の方が幅（図４や図６における上下方向の幅）の広い形状とすることにより、前記した要件を備えたバネとすることができる。
もちろん、本発明では、バネの具体的なサイズ、材質、バネ定数、数なども限定されない。また、複数のバネは、サイズやバネ定数が同一に揃えられていなくてもよく、サイズやバネ定数を相違させた構成とすることもできる。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係るロックアップクラッチの各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

ロックアップ時にバネを圧縮させるための爪部としては、少なくともタービンシェルに取り付けられたロックアッププレートの爪部が設けられていればよく、たとえば上述実施形態における補助中間子４の爪部４０、および中間子８の爪部８０の双方または一方を省略することが可能である。
外周ガイド壁部８ｂは、ピストン５とは別体の部材によって形成されていなくてもよく、ピストン５に形成することもできる。

ＬＣ ロックアップクラッチ
Ａ ダンパアッセンブリ
１ フロントカバー
２ トルクコンバータ
２０ タービンシェル
３ ロックアッププレート
３０ 爪部（ロックアッププレートの）
５ ピストン
６（６ａ〜６ｃ） バネ
６Ａ〜６Ｃ バネ
６２ 内周側部分
６３ 外周側部分
８ｂ 外周ガイド壁部

Claims (1)

1. エンジンにより回転されるフロントカバーとトルクコンバータのタービンシェルとの相互間に配され、かつ前記フロントカバーに接離自在なピストンと、
   このピストンの周方向に並び、かつ円弧状に湾曲した状態で前記ピストンに保持されているコイル状の複数のバネと、
   前記タービンシェルに取り付けられ、かつ前記複数のバネに係合する爪部を有するロックアッププレートと、
   前記ピストンまたは前記ピストンに取り付けられた別部材により形成され、かつ前記複数のバネが前記ピストンの半径方向外方へ所定以上変形または変位することを規制可能に前記複数のバネの外周に設けられている外周ガイド壁部と、
   を備えている、ロックアップクラッチであって、
   前記複数のバネのそれぞれは、前記ピストンの中心寄りの内周側部分が外周側部分よりもバネ定数が大きい側面視非円形状とされていることを特徴とする、ロックアップクラッチ。

Images