JP6869259B2 - 惰走係合ダイヤフラムスプリングのためのスペーサプレートを備えるトルクコンバータ - Google Patents

Description

本開示は、一般にトルクコンバータに関し、より具体的にはタービンピストンを備えるトルクコンバータに関する。

米国特許第９０８０６１６号明細書には、内包された戻しばねを備えるトランスミッションサブアッセンブリが開示されている。米国特許出願公開第２０１４／００９７０５５号には、ロックアップクラッチのピストンとして使用される軸方向可動なタービンであるタービンピストンを備えたトルクコンバータが開示されている。

トルクコンバータが提供される。このトルクコンバータは、ダンパアッセンブリと、このダンパアッセンブリに接続されたタービンアッセンブリと、を備える。タービンアッセンブリは、軸方向可動のタービンピストンと、タービンピストンに固定されたスペーサプレートと、付勢ばねと、を備える。スペーサプレートは、付勢ばねを予荷重力によってタービンピストン上に保持する。

このトルクコンバータは、以下の特徴の１つ以上を含んでいてよい：
ダンパアッセンブリは、トランスミッション入力軸に接続するように構成された駆動フランジを備え、駆動フランジは付勢ばねに接触する面を有し、付勢ばねは、ダンパアッセンブリが惰走方向へと移動すると、付勢ばねによりタービンピストンに軸方向の力を加えるように、構成されている；
付勢ばねは、駆動フランジの前記面に接触するように構成された外側タブを備える；
スペーサプレートは、タービンピストン上に固定された外側ベース区分と、ベース区分から軸方向および半径方向に突出するフィンガと、を備え、フィンガは、外側タブの間に形成されたスペースを通って延在する；
タービンピストンから付勢ばねへとスペーサプレートを介してトルクを伝達して、軸方向の力を発生させるために、フィンガのうちの少なくとも１つは、それぞれ１つの外側タブの側面に接触するように構成された接触縁を有する；
付勢ばねは、ベースリングを備えるダイヤフラムスプリングであって、外側タブは、ベースリングの外径に形成されており、フィンガは、ベースリングのフロントカバー側の面に接触して、ダイヤフラムスプリングをタービンピストンに向かって保持している；
スペーサプレートは、駆動フランジのタービン側の面に接触する内側のベース区分を有しており、フィンガは、外側のベース区分から内側のベース区分へと延在する；
駆動フランジの面の少なくとも１つと、外側タブの面とは、軸方向で減径して斜面を形成している；
インペラシェルであって、タービンピストンが、ロックアップクラッチを形成するためにインペラシェルに摩擦係合するように、かつインペラシェルから係合解除するように構成された半径方向外側延在部を有する、インペラシェル；
タービンピストンが、環状の半径方向内側延在部を有し、付勢ばねが、環状の半径方向内側延在部に接触する内側タブを備えている；
タービンアッセンブリは、ブレード支持部と、ブレード支持部に固定された駆動タブとを備え、ダンパアッセンブリは、周方向で間隔を置いて配置された複数のばねを備え、駆動タブは、ダンパアッセンブリにタービンアッセンブリを接続するためにばねに周方向で係合する。

さらに、トルクコンバータを形成する方法が提供される。この方法は、タービンピストンのフロントカバー側の面に接触する付勢ばねを設けるステップと、スペーサプレートが、タービンピストンのフロントカバー側の面に向かって付勢ばねを保持するように、タービンピストンにスペーサプレートを固定するステップと、を有している。

この方法は、以下の特徴の１つ以上を含んでいてよい：
タービンピストンを、駆動フランジを備えるダンパアッセンブリに接続するステップであって、駆動フランジの面は、ダンパアッセンブリが惰走方向に移動したとき、駆動フランジの前記面と付勢ばねとの間の接触の結果、付勢ばねによってタービンピストンに加えられる軸方向の力が生じるように、付勢ばねに接触するステップ；
タービンピストンのブレード支持部に駆動タブを固定するステップであって、ダンパアッセンブリは、周方向で間隔を置いて配置された複数のばねを備え、駆動タブは、ダンパアッセンブリにタービンピストンを接続するためにばねに周方向で係合する、ステップ；
スペーサプレートは、タービンピストンに接触して固定された外側ベース区分と、ベース区分から軸方向および半径方向に突出するフィンガと、を備え、フィンガは、付勢ばねの外側タブの間に形成されたスペースを通って延在する；
タービンピストンから付勢ばねへとスペーサプレートを介してトルクを伝達して、軸方向の力を発生させるために、フィンガのうちの少なくとも１つは、それぞれ１つの外側タブの側面に接触するように構成された接触縁を有する；
付勢ばねは、ベースリングを備えるダイヤフラムスプリングであって、外側タブは、ベースリングの外径に形成されており、フィンガは、ベースリングのフロントカバー側の面に接触して、ダイヤフラムスプリングをタービンピストンに向かって保持している。

以下の図面の参照により、本発明を以下に説明する。

本発明の一実施形態によるトルクコンバータを示す側方断面図である。 図１ａのＡ−Ａ線に沿って見た図である。 図１ａに示したトルクコンバータのタービンアッセンブリの半径方向内側部分を示す側方断面図である。 図２に示したタービンアッセンブリの全体を示す側面図である。 図２および図３に示したタービンアッセンブリのフロントカバー側の面を示す平面図である。 図３〜図５に示したタービンアッセンブリのフロントカバー側の面を示す斜視図である。

本開示により、ダイヤフラムスプリングを捕捉するスペーサプレートが提供されるので、予荷重を維持し、トルクを伝達するための、ダイヤフラムスプリングに形成される付加的な外径タブの必要性がなくなる。スペーサプレートは、斜面タブを介してスペーサプレートへとトルクを直接伝えることにより、１つで２つのタブの機能を有する。ばねの予荷重は、ばね本体の外径で保持される。トルクは好ましくは局所的に外径タブで伝達され、曲げモーメントは実質的になくなるので、疲労寿命が延びる。

図１には、本発明の一実施形態によるトルクコンバータ１０の側方断面図が示されている。トルクコンバータ１０は、中心軸線１１を中心として回転可能であり、内燃機関のクランクシャフトと接続させるためのフロントカバー１２と、インペラ又はポンプ１８のシェル１６を形成するリヤカバー１４とを有する。本明細書で使用される、軸方向、半径方向、および周方向の用語は、中心軸線１１に関して用いられている。トルクコンバータ１０は、本発明の一実施形態によるタービンアッセンブリ１９も有している。タービンアッセンブリ１９はタービン２０を備え、このタービンは、インペラ１８のインペラクラッチに係合するためにインペラ１８に向かって、またインペラ１８のインペラクラッチから分離するためにインペラ１８から離れるように軸方向可動に構成されており、このようにしてロックアップクラッチを形成している。タービンピストン２０は、タービンシェル２２とコアリング２４とを備え、タービンシェルとコアリングとの間には複数のタービンブレード２６が支持されている。

タービンシェル２２は、タービンブレード２６のエンジン側の縁部に接触するために、環状の椀のような形状の、丸みを帯びたブレード支持部２８を有している。ブレード支持部２８の半径方向外側では、ピストンを形成する半径方向外側延在部３０が、ブレード支持部２８の外周から半径方向外側へと突出しており、半径方向に延在する平坦な環状のインペラ側の面３０ａを有し、かつタービンピストン２０の最も外側の周を画成する最も外側の周面を有する、環状突出部を画成している。したがって、ピストンとタービンシェル２２とは単一の部分として形成されている。ブレード支持部２８の半径方向内側で、タービンシェル２２は、半径方向内側の環状の延在部３１を有しており、この延在部は、半径方向内側の端部で、軸方向に延在する内側の周区分３３に接続している。この周区分の内周面は、ハブ３５の外周面に接触している。

インペラ１８はインペラブレード３４を有しており、このインペラブレードはそれぞれ、インペラのトランスミッション側でインペラシェル１６に固定されており、それぞれインペラのエンジン側でタブによってインペラコアリング３７に固定されている。インペラシェル１６は、インペラブレード３４のトランスミッション側の縁部に接触するために、環状の椀のような形状の、丸みを帯びたブレード支持部３２を有している。ブレード支持部３２の半径方向外側では、インペラクラッチを形成する半径方向に延在する壁３６が、丸みを帯びたブレード支持部３２の外周から半径方向外側へと突出しており、半径方向に延在する平坦な環状のタービン側の面３６ａを有する環状の壁を画成している。したがって、インペラクラッチとインペラシェル１６とは単一の部分として形成されている。ブレード支持部３２の半径方向内側で、インペラシェル１６は、ブレード支持部３２から半径方向内側へと延在する環状の半径方向内側延在部３９を有している。延在部３９の半径方向内側端部はインペラハブ４１に接続されている。

半径方向に延在する壁３６に係合するために、半径方向外側延在部３０の半径方向に延在するインペラ側の面３０ａには、摩擦材料４０が接合されている。別の実施形態では、半径方向外側延在部３０への接合の代わりに、または半径方向外側延在部３０への接合に加えて、摩擦材料４０が、半径方向に延在する壁３６の半径方向に延在するタービン側の面３６ａに接合されていてもよい。摩擦材料４０が、半径方向外側延在部３０に接合されているか、半径方向に延在する壁３６に接合されているかに関わらず、摩擦材料４０は、軸方向で面３０ａ，３６ａの間に設けられている。

トルクコンバータ１０はさらに、軸方向でタービン２０とインペラ１８との間にステータ４２を有している。このステータは、トルクコンバータ１０の効率を上げるために、流体がインペラ１８に到達する前に、タービンブレード２６から流れる流体を再配向する。ステータ４２は、複数のブレード４６と１つのステータボディ４８とを備えるステータ鋳造品４４を備える。ステータ４２はさらに、センタリングプレート５２によりステータボディ４８内に保持されるワンウェイクラッチ５０を有する。軸方向でステータ４２とインペラ１８との間にある軸方向スラストワッシャ５４は、センタリングプレート５２の外周でステータ４２に固定されている。ワンウェイクラッチ５０は、内レース５６と、外レース５８と、半径方向で内レース５６と外レース５８との間にあるローラおよびばね６０と、を有している。ステータ鋳造品４４は外レース５８に相対回動不能に固定されており、トルクコンバータ１０の作動に応じて、内レース５６と外レース５８とが互いに相対回動不能に固定されるかまたは互いに相対回動可能に固定される。

ダンパアッセンブリ６２は、フロントカバー１２とタービン２０との間に配置されており、タービン２０からトランスミッション入力軸へとトルクを伝えるように構成されている。この実施形態では、ダンパアッセンブリ６２は、タービンピストン２０と共に回転するために、ダンパアッセンブリ６２の半径方向外側のばねセット６６に周方向で係合する駆動タブ６４によって、タービンピストン２０に接続されている。駆動タブ６４は、タービンアッセンブリ１９の駆動リング６８の部分として形成されている。駆動リング６８は、ブレード支持部２８で、タービンシェル２２のフロントカバー側の面に固定されている。駆動リング６８の環状ベース７０は、タービンシェル２２のフロントカバー側の面に接触して、溶接またはろう接により固定されている。駆動タブ６４は周方向で互いに間隔を置いて配置され、周方向でばね６６の間に形成されたスペース内へと延在して、ばね６６の周方向縁部に接触している。ばね６６は、ばね６６の外径の輪郭の周りに巻き付けられたばね保持器７２によって保持されている。ばね保持器７２は、ダンパアッセンブリ６２の第１のまたはタービン側のカバープレート７４の半径方向外側端部に形成されている。ダンパアッセンブリ６２はさらに、第２のまたはフロントカバー側のカバープレート７６を有している。

カバープレート７４，７６は、軸方向でこれらカバープレートの間にあり、かつばね６６の半径方向内側にある、半径方向内側ばね７８のセットを支持している。ダンパアッセンブリ６２はさらに、軸方向でカバープレート７４，７６の間に位置する駆動フランジ８０を有し、この駆動フランジはその半径方向内側端部にハブ８２を有し、このハブは、トランスミッション入力軸に相対回動可能に接続するように構成されている。ばね７８の半径方向外側で、カバープレート７４，７６は、周方向で間隔を置いて配置された複数のリベット８４によって一緒に固定されている。駆動フランジ８０は、内部に形成されたばね６６を収容する、周方向に延在するスロットと、その半径方向外側端部にある遠心振り子式ダンパ８６とを有する。ばね６６の半径方向内側では、駆動フランジ８０に、斜面として形成された複数の面８８が設けられている。これらの斜面はそれぞれ、タービン２０から軸方向で最も遠い第１縁部８８ａから、タービン２０に軸方向で最も近い第２縁部８８ｂへと軸方向で減径している。第１縁部８８ａは、フランジ８０の内径からフランジ８０の外径へと全体的に延在しているフランジ面であり、第２縁部８８ｂは、フランジ斜面の上部である。第２のカバープレート７６のフロントカバー側にはスラストワッシャ８９が設けられており、フロントカバー１２の内面に接触して、軸線１１を中心とした回転中にカバープレート７６がフロントカバー１２に摩擦係合するのを阻止している。

タービンアッセンブリ１９はさらに、タービン側の付勢ばね９０も有している。このばねは、この実施形態では、軸方向でフランジ７０と、タービン２０の半径方向内側延在部３１との間に設けられたダイヤフラムスプリングである。この付勢ばね９０のベースリング９１の内径で、付勢ばね９０は、半径方向内側延在部３１のフロントカバー側の面３１ａに接触するために、半径方向および軸方向に延在する複数のタブ９２を有している。ベースリング９１の外径で、付勢ばね９０は、軸方向に延在する複数の駆動フランジ係合タブ９４を有しており、各タブにはそれぞれ、タブの軸方向自由端部９６ａから減径する斜面として形成された傾斜接触面９６が側面に設けられており、駆動フランジ８０の各１つの斜面８８に接触している。斜面８８に関するタブ９４の配置は、図１ａのＡ−Ａ線に沿った、タブ９４の１つおよび斜面８８の１つを示す図１ｂにより示されている。図１ｂに示したように、斜面９６は、各斜面８８に合致し、かつ上方に進み縁部８８ｂ上に移動するように減径している。第１縁部８８ａと軸方向自由端部９６ａとの間に軸方向の隙間が設けられている。各斜面８８は、面９６の１つに接触して、駆動フランジ８０と付勢ばね９０との間の相対的な周方向の動きが、斜面８８と面９６との間を接触させて、タービンピストン２０への力を発生させるようになっている。ダンパアッセンブリ６２が惰走方向へと移動すると、斜面８８は面９６に接触して、付勢ばね９０によってタービンピストン２０へと伝えられる軸方向の力が形成される。代替的な実施形態では、面９６は、各斜面８８に合致するように減径する斜面として形成されてもよい。別の実施形態では、面９６は、面８８の代わりに斜面として形成されてよい。

タービンアッセンブリ１９はさらに、ダイヤフラムスプリング９０を捕捉するスペーサプレート９８を有している。スペーサプレート９８は、周方向で間隔を置いて配置された複数のリベット１００によってタービン２０の半径方向内側延在部３１に固定されている。スペーサプレート９８は、外側の環状ベース区分１０２を有し、このベース区分は、半径方向内側延在部３１のフロントカバー側の面３１ａに接触して、リベット１００を収容する。外側のベース区分１０２は、スペーサ９８の外径を形成する。周方向で間隔を置いて配置された複数のフィンガ１０４が、ベース区分１０２から軸方向で離れるように、かつ半径方向内側へと突出し、周方向でダイヤフラム係合タブ９４の間にある空間を通って軸方向に延在しており、スペーサ９８の内径を形成する内側の環状ベース区分１０６につながっている。フィンガ１０４は、フィンガのタービン側の面１０４ａを介して、ダイヤフラムスプリング９０のフロントカバー側の面９０ａに接触して、ダイヤフラムスプリング９０がタービン２０から軸方向で離れるように動くことを阻止している。内側ベース区分１０６のフロントカバー側の面１０６ａは、駆動フランジ８０のタービン側の面８０ａに接触している。

トルクコンバータ１０を形成する方法は、タービンピストン２０の半径方向内側延在部３１のフロントカバー側の面３１ａに接触する付勢ばね９０を設けるステップと、次いでスペーサプレート９８を、このスペーサプレート９８が付勢ばね９０をタービンピストン２０の半径方向内側延在部３１のフロントカバー側の面３１ａに向かって保持するように、リベット１００を介してタービンピストン２０に固定するステップと、を含んでいてよい。

図２〜図５には、タービンアッセンブリ１９の様々な図が示されている。図２には、タービンアッセンブリ１９の半径方向内側部分の断面図が示されており、ダイヤフラムスプリング９０とスペーサプレート９８とが拡大して示されている。図３には、タービンアッセンブリ１９の全体の側面図が示されている。図４には、タービンアッセンブリ１９のフロントカバー側の面の平面図が示されている。図５には、タービンアッセンブリ１９のフロントカバー側の面の斜視図が示されている。

図２には、リベット１００によってタービンシェル２２の半径方向内側延在部３１に固定されたスペーサプレート９８が示されている。フィンガ１０４は、外側ベース区分１０２からタブ９４の間を通って内側ベース区分１０６へと延在しており、ダイヤフラムスプリング９０のベースリング９１のフロントカバー側の面９１ａに、フィンガ１０４のタービン側の面１０４ａを介して接触しており、予荷重力Ｆ１を維持し、ピストンタービン２０からの惰走トルクをダイヤフラムスプリング９０へと伝達する。内側タブ９２は半径方向内側延在部３１のフロントカバー側の面３１ａに接触し、外側タブ９４は、斜面荷重力Ｆ２を発生させるように、駆動フランジ８０の斜面８８（図１ａ、図１ｂ）に接触するように構成されている。タブ９２はダイヤフラムスプリング９０のベースリング９１の内径から延在し、タブ９４はベースリング９１の外径から延在している。図２にはさらに、タービンブレード２６と、コアリング２４へのタービンブレード２６の取付け部とが示されている。

図３には、タービンシェル２２上のスペーサプレート９８とダイヤフラムスプリング９０の配置が示されている。外側タブ９４は、フィンガ１０４の間に形成されたスペースを通って半径方向に、フィンガ１０４を越えて外側へと延在していることが示されている。駆動リング６８は、タービンシェル２２のフロントカバー側の面にブレード支持部２８で固定されていることが示されており、環状ベース７０でタービンシェル２２のフロントカバー側の面に接触して固定され、駆動タブ６４は環状ベース７０から半径方向外側かつ軸方向で離れるように突出している。図３にはさらに、タービンシェル２２の半径方向外側延在部３０上のリングとして形成された摩擦材料４０が示されている。

図４および図５には、スペーサプレート９８の外側のベース区分１０２の形状が示されている。外側のベース区分は、スペーサプレート９８の外周面を形成する外側リング１１０と、リベット１００を収容するために、外側リング１１０から半径方向内側へと延在するリベット収容突出部１１２とを有している。図４に示したように軸方向で見たとき、突出部１１２の内面は、スペーサプレート９８に形成された円弧状の切欠１１４により画成される。円弧状の切欠１１４はさらに、２つの異なるフィンガ１０４の１つの縁部１０４ｂをそれぞれ画成している。軸方向で見たとき、湾曲した角隅を有する長方形の形状の別の切欠１１６が、切欠１１４の間に設けられており、これにより切欠１１４は周方向で切欠１１６と交互に設けられている。切欠１１６もそれぞれ、フィンガ１０４のうちの１つのフィンガの１つの接触縁１０４ｃを画成しており、その他全てのフィンガ１０４は、１つの接触縁１０４ｃを有する。標準的な作動では、付勢ばね９０のタブ９４のそれぞれのトルク伝達側の面９４ａは、それぞれ１つの接触縁１０４ｃに接触して、トルクを伝達している。したがって、タブ９４はトルクをタービン２０からスペーサプレート９８を通り接触縁１０４ｃを介して伝達して、斜面９６を介して軸方向の力を発生させている。切欠１１４，１１６は全て、半径方向で外側のベース区分１０２と内側のベース区分１０６との間に形成されている。外側タブ９４のそれぞれは半径方向で延在し、軸方向で切欠１１４のそれぞれ１つを通って延在している。内側タブ９２は、内側ベース区分１０６の内径の半径方向内側に延在している。丸みを帯びたブレード支持部２８は、スペーサプレート９８の半径方向外側に位置しており、環状ベース７０と、周方向で間隔を置いて配置された複数の駆動タブ６４とを備える駆動リング６８を支持している。タービンシェル２２の半径方向外側延在部３０は、駆動リング６８を越えて半径方向外側へと延在している。

上記明細書において、特定の典型的な実施形態およびその実施例に関して本発明を説明してきた。しかしながら、以下の請求項に示す本発明のより広い思想および範囲から逸脱することなく、それらに対して様々な修正および変更を成し得ることは明らかである。したがって、明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で見なされるべきである。

Claims (10)

1. トルクコンバータであって、
   ダンパアッセンブリと、
   前記ダンパアッセンブリに接続されたタービンアッセンブリと、を備え、
   前記タービンアッセンブリは、
   軸方向可動のタービンピストンと、
   前記タービンピストンに固定されたスペーサプレートと、
   付勢ばねと、を有し、
   前記スペーサプレートは前記付勢ばねを予荷重力によって前記タービンピストン上に保持する、トルクコンバータ。
2. 前記ダンパアッセンブリは、トランスミッション入力軸に接続するように構成された駆動フランジを備え、前記駆動フランジは前記付勢ばねに接触する面を有し、前記付勢ばねは、前記ダンパアッセンブリが惰走方向へと移動すると、前記付勢ばねにより前記タービンピストンに軸方向の力を加えるように構成されている、請求項１記載のトルクコンバータ。
3. 前記付勢ばねは、前記駆動フランジの前記面に接触するように構成された外側タブを備える、請求項２記載のトルクコンバータ。
4. 前記スペーサプレートは、前記タービンピストン上に固定された外側ベース区分と、前記ベース区分から軸方向および半径方向に突出するフィンガと、を備え、前記フィンガは、前記外側タブの間に形成されたスペースを通って延在する、請求項３記載のトルクコンバータ。
5. 前記タービンピストンから前記付勢ばねへと前記スペーサプレートを介してトルクを伝達して、前記軸方向の力を発生させるために、前記フィンガのうちの少なくとも１つは、それぞれ１つの前記外側タブの側面に接触するように構成された接触縁を有する、請求項４記載のトルクコンバータ。
6. 前記付勢ばねは、ベースリングを備えるダイヤフラムスプリングであり、前記外側タブは、前記ベースリングの外径に形成されており、前記フィンガは、前記ベースリングのフロントカバー側の面に接触して、前記ダイヤフラムスプリングを前記タービンピストンに向かって保持している、請求項４記載のトルクコンバータ。
7. 前記スペーサプレートは、前記駆動フランジのタービン側の面に接触する内側のベース区分を有しており、前記フィンガは、前記外側のベース区分から前記内側のベース区分へと延在する、請求項４記載のトルクコンバータ。
8. 前記駆動フランジの前記面の少なくとも１つと、前記外側タブの面とは、軸方向で減径して斜面を形成している、請求項３記載のトルクコンバータ。
9. トルクコンバータを形成する方法であって、
   タービンピストンのフロントカバー側の面に接触する付勢ばねを設けるステップと、
   スペーサプレートが、前記タービンピストンの前記フロントカバー側の面に向かって前記付勢ばねを保持するように、前記タービンピストンに前記スペーサプレートを固定するステップと、
   を含む、トルクコンバータを形成する方法。
10. 前記タービンピストンを、駆動フランジを備えるダンパアッセンブリに接続するステップであって、前記駆動フランジの面は、前記ダンパアッセンブリが惰走方向に移動したとき、前記駆動フランジの前記面と前記付勢ばねとの接触の結果、前記付勢ばねによって前記タービンピストンに加えられる軸方向の力が生じるように、前記付勢ばねに接触する、ステップと、
    前記タービンピストンのブレード支持部に駆動タブを固定するステップであって、前記ダンパアッセンブリは、周方向で間隔を置いて配置された複数のばねを備え、前記駆動タブは、前記ダンパアッセンブリに前記タービンピストンを接続するために前記ばねに周方向で係合する、ステップと、
    をさらに含む、請求項９記載の方法。

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