JP6864958B2 - ロックアップクラッチ - Google Patents

Description

本発明は、たとえば自動車に搭載されるトルクコンバータに組み込まれるなどして用いられるロックアップクラッチに関する。

トルクコンバータ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１〜３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（駆動回転部材）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（従動回転部材）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、これらの位置決めを図るための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、各バネがピストンの半径方向外方へ所定以上に大きく膨らむことが規制されるように構成されている。

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、改善すべき余地があった。

すなわち、従来では、バネの位置を規制するための手段として、バネの周囲に外周ガイド壁部が設けられており、バネが伸縮する際には、この外周ガイド壁部に摺接する。したがって、その際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原因となる。バネが回転する際には、その遠心力によってバネが外周ガイド壁部に押し付けられる作用も生じるため、前記フリクションおよびヒステリシスの増大は、より顕著となる。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。
なお、前記不具合を解消することを目的として、ただ単に外周ガイド壁部を無くしたのでは、バネの適切な位置決めが困難になるばかりか、バネがピストンの半径方向外方に過大に膨らみ、その挙動を適切にコントロールすることは困難となる。

特開２００５−２５７０２７号公報 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、バネが伸縮する際のフリクションおよびヒステリシスを減少させ、動作の円滑性を向上させることが可能なロ
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、駆動回転部材に接離自在であり、かつ前記駆動回転部材への接触時に前記駆動回転部材に連動して回転するピストンと、このピストンの周方向に沿う円弧状に湾曲した状態で前記ピストンに保持され、かつ従動回転部材側に設けられた係合部が係合するように設定されるバネと、を備えている、ロックアップクラッチであって、前記バネの軸長方向の端部および途中箇所の少なくとも一方が、前記ピストンの半径方向外方側に移動することを規制するための少なくとも１つのバネ用規制部材と、このバネ用規制部材を支持する部材として、前記バネよりも前記ピストンの中心寄りに位置するようにして、前記ピストンと同心状に設けられ、かつ前記ピストンに対して相対回転可能な回転ベースと、を、さらに備えており、前記バネ用規制部材は、前記回転ベースに設けられた回転支持部に基端部側が支持されていることにより、前記ピストンの周方向に変位可能であり、かつ前記回転ベース側から前記バネ側に向けて延びた形態であり、前記バネ用規制部材の先端部側には、前記バネのバネ線材どうしの隙間に差し込まれ、または前記バネの端部に当接されるバネ用接触部と、このバネ用接触部の先端側に屈曲して繋がり、かつ前記バネが前記ピストンの半径方向外方側に移動することを阻止可能に前記バネの外面部側に係合するバネ用係合部と、が具備されており、前記回転支持部は、前記バネ用規制部材および前記回転ベースの一方に、前記ピストンの半径方向外方側が凸状となるように湾曲して相互に対向した一対の湾曲面を内壁に有する円弧状長孔が設けられ、かつ他方には、前記円弧状長孔に嵌入し、前記一対の湾曲面にスライド可能に対向する一対の湾曲面を外面に有する凸状部が設けられた構成とされていることを特徴としている。

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、バネ用規制部材は、バネの軸長方向途中箇所がピストンの半径方向外方側に移動することを規制するため、少なくともバネ用規制部材が設けられている箇所およびその付近においては、従来技術で適用されていた外周ガイド壁部を設ける必要はなく、また仮に外周ガイド壁部が設けられている場合であっても、この外周ガイド壁部にバネが強く摺接することを回避することが可能である。一方、バネ用規制部材は、ピストンに相対してその周方向に変位可能であるため、バネが伸縮する際には、これに伴わせてバネ用規制部材をバネの伸縮方向に変位させることができる。したがって、バネ用規制部材とバネとの間に、大きなフリクションが生じないようにすることも可能である。このようなことから、本発明によれば、バネが伸縮する際のフリクションを小さくし、バネの低ヒステリシス化、伸縮動作の円滑化を促進し、ロックアップクラッチ全体の動作の円滑性を向上させることができる。
第２に、バネ用規制部材をピストンの周方向に変位可能とする手段として、バネ用規制部材をピストンの半径方向外方側が凸状の向きとされた湾曲面に沿う回転が可能とされた所定の構造が採用されているため、図６および図７を参照して後に詳述するように、バネ用規制部材の回転中心を、ピストンの中心に近付けることが可能である。このことにより、バネが伸縮する際に、このバネの伸縮方向とバネ用規制部材が回転する方向とのズレを小さくし、バネに不当な応力を極力生じないようにすることが可能である。これはバネの耐久寿命を長くする上で、好ましい。

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。 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に相当し、図１のダンパアッセンブリの正面図である。 図２の斜視図である。 （ａ）は、図２（ａ）のIVa−IVa断面図であり、（ｂ）は、IVb−IVb断面図である。 図３の要部拡大斜視図である。 図２に示すダンパアッセンブリの要部構造の概略説明図である。 （ａ）は、図６に示す構造との対比例を示す要部説明図であり、（ｂ）は、（ａ）のVII−VII断面図である。 図２に示すダンパアッセンブリの要部構造の説明図である。 図８に示す構造との対比例を示す要部説明図である。

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、およびタービンシェル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。フロントカバー１は、本発明でいう「駆動回転部材」の一例に相当し、タービンシェル２０は、本発明でいう「従動回転部材」の一例に相当する。

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、複数のリテーニングプレート７、アーム状の複数のバネ用規制部材８、および回転ベース４をさらに備えている。

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。このピストン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と、ピストン５はトルクコンバータ２内の油圧作用によってフロントカバー１の内側面に圧接し、ロックアップ状態となる。ピストン５には、耐摩耗性に優れるフェイシング材５０が設けられており、厳密には、このフェイシング材５０がフロントカバー１に圧接する。

図２および図３に示すように、バネ６は、圧縮コイルバネであり、本実施形態では、計３つのバネ６が用いられている。これらのバネ６は、ピストン５の外周縁に沿って円弧状に湾曲した状態でピストン５の周方向に並んでいる。複数のリテーニングプレート７は、ピストン５の外周縁寄りの位置に略等角度間隔で配置されており、かつリベット９１などを用いてピストン５に固定されている。各リテーニングプレート７は、ピストン５の厚み方向に突出するストッパ片部７０を有しており、バネ６は、ピストン５の周方向において、ストッパ片部７０どうしの間に位置するように配されている。

回転ベース４は、複数のバネ用規制部材８を支持するための部材であり、中空円板状である。この回転ベース４の中央の孔部４１には、ピストン５の中央開口部５１の周縁から起立した円筒状起立部５２が嵌入している（図４も参照）。このことにより、回転ベース４は、ピストン５と同心状となるようにピストン５に対する正確な位置決めが図られ、かつピストン５に対して相対回転可能である。リテーニングプレート７の内側縁部７１は、回転ベース４の外周縁の片面にオーバラップしており、このことにより回転ベース４がピストン５から離反する方向に移動することが阻止され、ピストン５の厚み方向における回転ベース４の位置決めが図られている。

バネ用規制部材８（８ａ〜８ｃ）は、バネ６の位置規制を図るようにしてバネ６を支持
する部材である。図５にバネ用規制部材８（８ｃ）の単品状態での外観図が示されているように、このバネ用規制部材８（８ｃ）は、全体がアーム状であって、先端部に形成された横向き略Ｌ字状に屈曲したバネ用係合部８１、このバネ用係合部８１に繋がり、かつピストン５の周方向を向く平面部８２ａを両面に有するバネ用接触部８２、および基端部に一体形成された回転用の凸状部８３を備えている。バネ用接触部８２は、ピストン５の周方向の幅が小さくされている。図２に示す他のバネ用規制部材８（８ａ，８ｂ）は、全体が湾曲したアーム状とされており、非湾曲状ではないバネ用規制部材８ｃとはこの点で相違するものの、それ以外の基本的な構成はバネ用規制部材８ｃと共通している。なお、図２に示すように、バネ用規制部材８ａ，８ｂは、左右対称状である。

各バネ用規制部材８は、ピストン５に対してその周方向に相対回転可能に設けられている。そのための手段として、回転ベース４に設けられた複数の円弧状長孔４０に各バネ用規制部材８の凸状部８３が嵌入された複数の回転支持部４４が設けられている。ただし、その詳細については、後述する。

バネ用規制部材８ａ，８ｂは、各バネ６の両端部６ａ，６ｂを支持するように設定されている。具体的には、それらのバネ用接触部８２は、各バネ６の両端部６ａ，６ｂのそれぞれと、これに隣接するリテーニングプレート７のストッパ片部７０との相互間に介装されている。バネ用規制部材８ａ，８ｂのバネ用係合部８１は、各バネ６の外面側に位置して、各バネ６の外面部に係合している。このことにより、各バネ６の両端部６ａ，６ｂがピストン５の半径方向外方に変位することが規制されている。

バネ用規制部材８ｃは、各バネ６の長手方向途中箇所を支持するように設定されている。具体的には、バネ用規制部材８ｃのバネ用接触部８２は、各バネ６の長手方向途中箇所におけるバネ線材６９どうしの隙間に差し込まれている。このことにより、各バネ６は、その軸長方向においてバネ用規制部材８ｃを介して複数（本実施形態では４つ）のブロックＢ（Ｂ１〜Ｂ４）に区分されている。また、バネ用規制部材８ｃのバネ用係合部８１は、各バネ６の長手方向途中箇所における外面側に位置して、その外面部に係合している。このことにより、各バネ６の長手方向途中の複数箇所（複数のブロックＢ１〜Ｂ４の端部に相当する箇所）がピストン５の半径方向外方に変位することも規制されている。

図１および図４に示されたロックアッププレート３は、タービンシェル２０に固定して取り付けられており、ピストン５側に向けて突出し、かつ複数の爪部３０（本発明でいう従動回転部材側の係合部の一例に相当する）を有している。これら複数の爪部３０は、図２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つのバネ用規制部材８ａ，８ｂの相互間の位置に介装されている。ロックアップクラッチＬＣのロックアップ時においては、ピストン５は、フロントカバー１と同方向に回転し、その際に爪部３０は、その両側に位置する２つのバネ用規制部材８ａ，８ｂのいずれか一方を押圧し、バネ６を圧縮させる。ピストン５の回転力は、バネ６を介してロックアッププレート３およびタービンシェル２０に伝達する。

図６において、バネ用規制部材８を回転可能とする回転支持部４４は、既述したように、円弧状長孔４０に凸状部８３を嵌入させた構造であり、凸状部８３は、円弧状長孔４０に対応した形状を有し、その長手方向に沿ってスライド可能である。円弧状長孔４０の内側面は、ピストン５の半径方向外方側が凸（半径方向内方側が凹）の湾曲面４０ａである。これに対応し、凸状部８３の外側面は、湾曲面４０ａに対応した湾曲面８３ａである。このような構成に基づき、バネ用規制部材８の実際の回転中心Ｏ１は、回転支持部４４よりもピストン５の半径方向内方側に位置している。

複数の回転支持部４４は、図８に示すような配置に設けられている。同図において、バ
ネ用規制部材８ａの回転支持部４４は、バネ６の端部６ａ（バネ用規制部材８ａとバネ６との接触点）とピストン５の中心Ｃとを結ぶ直線Ｌａ（以下、このような直線を適宜、法線と略称する）に対し、適当な寸法（角度αａに相当する寸法）だけバネ６の軸長方向中央部側にオフセットされている。バネ用規制部材８ｂの回転支持部４４も、それと同様に、バネ６の端部６ｂ（バネ用規制部材８ｂとバネ６との接触点）とピストン５の中心Ｃとを通過する法線Ｌｂに対し、適当な寸法（角度αｂに相当する寸法）だけ、バネ６の軸長方向中央部側にオフセットされている。角度αａ，αｂは、略同一である。

複数のバネ用規制部材８ｃのうち、バネ６の軸長方向中央部に差し込まれてそれらの中央に位置するバネ用規制部材８ｃの回転支持部４４については、このバネ用規制部材８ｃとバネ６との接触点（２箇所あるが、その中央）を通過する法線Ｌｄ上に位置しており、周方向へのオフセットはなされていない。これ以外の２つのバネ用規制部材８ｃについては、バネ用規制部材８ａ，８ｂと同様に、バネ６との接触点を通過する法線Ｌｃに対し、適当な寸法（角度αｃに相当する寸法）だけ、バネ６の軸長方向中央部側にオフセットされている。角度αｃは、角度αａ，αｂよりも小さくされている。なお、複数の回転支持部４４は、必ずしも同一円周上に位置している必要はなく、たとえばバネ用規制部材８ａ，８ｂの回転支持部４４については、他の回転支持部４４よりもピストン５の中心Ｃ寄りに配置されている。

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。

各バネ６の両端部６ａ，６ｂ、および軸長方向途中の複数箇所は、バネ用規制部材８によってピストン５の半径方向外方への移動が規制された状態とされている。このため、ピストン５の外周に、バネ６が外方へ移動することを規制するための外周ガイド壁部を設けることなく、バネ６を安定した状態でピストン５に保持させ、その配置および挙動を安定させることが可能である。バネ６が圧縮された際には、本来的には、バネ６の軸長方向中央部近辺がピストン５の半径方向外方に最も大きく膨らもうとするが、そのようなこともバネ用規制部材８を利用して適切に防止することが可能である。

このようなことから、本実施形態では、前記外周ガイド壁部は設けられていない。したがって、バネ６の伸縮時に、外周ガイド壁部との接触に起因する大きなフリクションが発生するようなことはない。なお、仮に外周ガイド壁部が設けられていたとしても、外周ガイド壁部にバネ６が強く当たることは回避される。本実施形態では、各バネ６の内側に位置して、各バネ６がピストン５の半径方向内方側に移動することを規制するための内周ガイド壁部も設けられていない。ピストン５の回転時には、遠心力によって各バネ６がピストン５の半径方向外方に変位しようとするため、内周ガイド壁部が設けられていなくても、各バネ６をピストン５に安定的に支持させておくことが可能である。

一方、バネ用規制部材８は、バネ６の伸縮に伴ってバネ６と同方向に変位する。このため、バネ６とバネ用規制部材８との相互間において、大きなフリクションが発生するようなこともない。このようなことから、バネ６の伸縮動作時に大きなフリクションが発生するようなことはなく、バネ６の低ヒステリシス化によるバネ６の伸縮動作の円滑化を図ることができる。

各バネ６は、既述したように、バネ用規制部材８ｃがバネ線材６９どうしの隙間に差し込まれていることによって複数のブロックＢ（Ｂ１〜Ｂ４）に区分されている。その一方、各ブロックＢの両端に相当する箇所は、バネ用規制部材８ａ〜８ｃによって、その位置規制が図られている。したがって、複数のブロックＢ１〜Ｂ４は、これと同寸の複数のバネを直列に配置し、かつそれらの端部をバネ用規制部材８によって支持させた構成と同様となる。このような構成によれば、バネ６が伸縮する際の各ブロックＢの伸縮量、変形量
を小さくし、バネ６とピストン５との間で発生するフリクションを少なくできる効果をもたらせる。その一方、バネ６の全長寸法を長くし、全体の伸縮ストロークを長くすることが可能である。本実施形態によれば、バネ６として、全長寸法が長めのバネを用いているにも拘わらず、前記したような利点が得られるのであって、バネ６の少数化を好適に図ることが可能である。また、バネ６の総数を少なくできれば、バネ６に施される端末処理の数も少なくできるため、バネ６のストロークを長くする上で一層有利となる。

図７は、第１の対比例を示している。第１の対比例において、本実施形態と同一または類似の要素には、本実施形態と同一の符号を付している。

同図に示す第１の対比例では、バネ用規制部材８に円柱状の凸状部材８９を接合し、かつこの凸状部材８９を回転ベース４の円形状の孔部４９に嵌入させた回転支持部４４Ａを構成している。このような構成によれば、凸状部材８９の接合作業が煩雑である。これに対し、本実施形態によれば、バネ用規制部材８の凸状部８３は、バネ用規制部材８に一体形成されているため、構成を簡素とし、製造コストを廉価にすることが可能である。

また、第１の対比例においては、回転支持部４４Ａの位置が、バネ用規制部材８の回転中心Ｏ２となる。ただし、この回転中心Ｏ２は、ピストン５の中心Ｃよりもピストン５の半径方向外方に図７（ａ）で示す寸法ｓ１で離間している。回転ベース４およびピストン５は、中央部が開口した中空状であるため、回転中心Ｏ２を、ピストン５の中心Ｃに一致させることは困難である。このため、バネ用規制部材８の先端部側の回転半径Ｒｂは、バネ６の曲率半径Ｒａと比較してかなり小さくなり、バネ用規制部材８がバネ６を押圧する方向と、バネ６の軸長方向との間には、厳密には、ズレを生じることとなる。このようなズレは、バネ６に伸縮動作以外の要因による応力を生じさせるため、できる限り小さくすることが望まれる。

これに対し、本実施形態によれば、図６に示すように、バネ用規制部材８の回転中心Ｏ１を、回転支持部４４よりもピストン５の半径方向内方側に位置させることができる。このため、バネ用規制部材８の先端側の回転半径Ｒｃを、第１の対比例の回転半径Ｒｂよりも大きくし、バネ用規制部材８がバネ６を押圧する方向を、バネ６の軸長方向により近付けることが可能となる。したがって、バネ６が押圧される際に発生する応力を少なくする効果が得られる。

図９は、第２の対比例を示している。この第２の対比例では、複数のバネ用規制部材８のそれぞれの回転支持部４４Ｂが、図８を参照して説明した直線Ｌａ〜Ｌｄ上に位置しており、周方向へのオフセットがなされていない。この第２の対比例においては、バネ用規制部材８ａがバネ６を押圧する方向Ｄａが、バネ６の軸長方向Ｄ１に対してズレを生じることとなる。バネ用規制部材８ｂがバネ６を押圧する際にも、これと同様となる。バネ用規制部材８ｃのうち、中央に位置するバネ用規制部材８ｃ以外においては、ズレが小さくなるものの、やはり前記したようなズレが発生する。したがって、バネ６には余計な応力が生じる。

これに対し、本実施形態においては、バネ用規制部材８の回転支持部４４が、図８を参照して説明したようにオフセットされている。このことにより、バネ用規制部材８がバネ６を押圧する方向Ｄｂが、バネ６の軸長方向Ｄ１に対して大きなズレを生じないようにすることが可能となる。このため、バネ６が押圧される際に発生する応力を一層少なくする効果が得られ、バネ６の耐久寿命を長くする上で好ましいものとなる。

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
。
バネの具体的なサイズ、材質、バネ定数、数などは、限定されない。また、バネ用規制部材は、必ずしもアーム状に限らず、それ以外の形態とすることも可能である。

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
４ 回転ベース
４０ 円弧状長孔
４０ａ 湾曲面
４４ 回転支持部
３０ 爪部（ロックアッププレートの）
５ ピストン
６ バネ
８ バネ用規制部材
８３ 凸状部
８３ａ 湾曲面

Claims (1)

1. 駆動回転部材に接離自在であり、かつ前記駆動回転部材への接触時に前記駆動回転部材に連動して回転するピストンと、
   このピストンの周方向に沿う円弧状に湾曲した状態で前記ピストンに保持され、かつ従動回転部材側に設けられた係合部が係合するように設定されるバネと、
   を備えている、ロックアップクラッチであって、
   前記バネの軸長方向の端部および途中箇所の少なくとも一方が、前記ピストンの半径方向外方側に移動することを規制するための少なくとも１つのバネ用規制部材と、
   このバネ用規制部材を支持する部材として、前記バネよりも前記ピストンの中心寄りに位置するようにして、前記ピストンと同心状に設けられ、かつ前記ピストンに対して相対回転可能な回転ベースと、
   を、さらに備えており、
   前記バネ用規制部材は、前記回転ベースに設けられた回転支持部に基端部側が支持されていることにより、前記ピストンの周方向に変位可能であり、かつ前記回転ベース側から前記バネ側に向けて延びた形態であり、
   前記バネ用規制部材の先端部側には、前記バネのバネ線材どうしの隙間に差し込まれ、または前記バネの端部に当接されるバネ用接触部と、このバネ用接触部の先端側に屈曲して繋がり、かつ前記バネが前記ピストンの半径方向外方側に移動することを阻止可能に前記バネの外面部側に係合するバネ用係合部と、が具備されており、
   前記回転支持部は、前記バネ用規制部材および前記回転ベースの一方に、前記ピストンの半径方向外方側が凸状となるように湾曲して相互に対向した一対の湾曲面を内壁に有する円弧状長孔が設けられ、かつ他方には、前記円弧状長孔に嵌入し、前記一対の湾曲面にスライド可能に対向する一対の湾曲面を外面に有する凸状部が設けられた構成とされていることを特徴とする、ロックアップクラッチ。

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