JP7136999B2 - チャージ圧力補償付トルクコンバータ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年９月５日に出願された米国特許出願第１６／１２２，２０６号に対する優先権を主張するものであり、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

技術分野
本開示は、オートマチックトランスミッションを有する車両のためのトルクコンバータに関する。特に、トルクコンバータは、ギアチェンジ中に発生する可能性のあるトルクコンバータ内のチャージ圧力を補償する構造を備えている。

オートマチックトランスミッションを有する自動車にはトルクコンバータが装備されていることが知られている。トルクコンバータは、回転動力をエンジンからオートマチックトランスミッションに伝達することができる流体継手である。トルクコンバータは通常、インペラに固定されたフロントカバーを含み、フロントカバーとインペラとが一体として回転し、流体を、トルクコンバータを通過して移送する。

一実施形態では、トルクコンバータは、入力トルクを受けるように構成されたフロントカバーと、フロントカバーに回転不能に結合された外側シェルを有するインペラと、を備える。カバーコンペンセータは、軸方向においてフロントカバーとインペラとの間に配設されている。カバーコンペンセータは、トランスミッション入力シャフトに対して封止するように構成された内側部分と、フロントカバーとインペラの外側シェルとの間でそれらに直接接続された外側部分と、を有する。

別の実施形態では、トルクコンバータは、入力トルクを受けるように構成されたフロントカバーと、フロントカバーに結合された外側シェルを有するインペラと、を備える。クラッチは、ピストンによって選択的に係合可能である。カバーコンペンセータは、軸方向においてフロントカバーとピストンとの間に位置する。カバーコンペンセータは、トランスミッション入力シャフトに係合して封止するように構成された径方向最内側のシール面を有する。カバーコンペンセータは、カバーコンペンセータのいずれかの軸方向側に位置する流体チャンバを流体結合するための開口部を有する。

別の実施形態では、トルクコンバータは、軸を中心に回転可能なフロントカバーと、フロントカバーに回転不能に固定されたカバーコンペンセータと、を有する。カバーコンペンセータは、トランスミッションの入力シャフトに対して封止するように構成された内面を有する。第１の流体チャンバは、軸方向においてフロントカバーとカバーコンペンセータとの間に画定される。ピストンは、軸方向にスライドしてクラッチに係合するように構成されている。第２の流体チャンバは、軸方向においてカバーコンペンセータとピストンとの間に画定される。

一実施形態による、カバーコンペンセータを有するトルクコンバータの断面図である。

本開示の実施形態が、本明細書に記載されている。しかしながら、開示された実施形態は単なる例であり、他の実施形態は様々な代替形態を取り得ることを理解されたい。図は必ずしも縮尺どおりではなく、いくつかの特徴は、特定の構成要素の詳細を示すために誇張または最小化されている場合がある。したがって、本明細書に開示される特定の構造的詳細および機能的詳細は、限定として解釈されるべきではなく、単に、当業者に実施形態を様々に使用することを教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。当業者が理解するように、図のいずれか１つを参照して図示および説明される様々な特徴は、１つまたはそれ以上の他の図に示される特徴と組み合わせて、明示的に図示または説明されない実施形態を生成することができる。図示された特徴の組み合わせは、典型的な用途のための代表的な実施形態を提供する。しかしながら、特定の用途または実装のために、本開示の教示と一致する特徴の様々な組み合わせおよび修正が望まれる可能性がある。

図１を参照すると、一実施形態による、トルクコンバータ１０の一部が図示されている。トルクコンバータ１０の少なくともいくつかの部分は、中心軸１１を中心に回転可能である。軸より上側の部分のみが図１に示されているが、トルクコンバータは、軸より下側に、軸の周りに延在する多くの構成要素を有して実質的に同様に現れ得ることを理解されたい。本明細書で使用される「軸方向」、「径方向」、「周方向」、「外側」などの単語は、中心軸１１に関していることを意図する。車両エンジン（図示せず）からの動力は、流体を介して、およびトルクコンバータを介してトランスミッションに伝達され得る。特に、動力は、最初にトルクコンバータ１０のフロントカバー１２に伝達され得る。トルクコンバータ１０はまた、フロントカバー１２が回転するにつれてインペラ１４が回転するように、フロントカバー１２に回転不能に接続された外側シェルまたはインペラシェル１５を有するポンプまたはインペラ１４を含む。以下に説明するように、典型的なトルクコンバータは、インペラ１４とフロントカバー１２との間に直接一体的な接続を有する一方、本開示は、フロントカバー１２とインペラ１４との間にカバーコンペンセータ５０を提供し、したがって、フロントカバー１２およびインペラ１４は、カバーコンペンセータ５０を介して互いに間接的に接続されていると言える。トルクコンバータはまた、タービン１６と、ステータ１８と、トルクコンバータを介してトルクを油圧的に伝達するための振動ダンパ２０と、を含む。これらの構成要素は、トルクコンバータの構成要素の例として示されており、他の実施形態では、当該技術分野において既知の任意の種類もしくはスタイルのカバー、インペラ、タービン、ステータ、および／または振動ダンパに置き換えられてもよく、いくつかの実施形態では、これらの構成要素のいくつかは含まれていなくてさえよい。

インペラ１４は、軸１１を中心に回転されると流体を外側に押し出すブレードを含む。流体は、トルクコンバータ１０のタービン１６を押し、タービン１６を軸１１の周りに回転させる。ステータ１８は、タービン１６からの流体を最小限の動力損失または動力損失なしでインペラ１４に戻すように機能する。駆動動力は、タービン１６からトランスミッション（図示せず）の入力シャフトに伝達される。

トルクコンバータ１０はピストン２２を含む。以下に説明するように、トルクコンバータ１０は、軸方向においてカバー１２とピストン２２との間に配設されたカバーコンペンセータ５０を含む。ピストン２２は、ばね２３（例えば、重ね板ばね）を介してカバーコンペンセータ５０に接続される。ばね２３は、ピストン２２とカバーコンペンセータ５０との間の複数の可能な接続の１つに過ぎない。ピストン２２は、ピストン２２の反対の軸方向側のトルクコンバータの様々なチャンバ（例えば、ピストンアプライチャンバ４０および流体補償チャンバ４２）内の媒体（例えば、油などの流体）の加圧に応じて、クラッチ２４に係合する。例えば、一実施形態では、ピストンアプライチャンバ４０内の流体圧力の増加は、ピストン２２をクラッチ２４に向かって移動させ、これにより、クラッチ２４にかかる圧縮力を増加させ、クラッチ２４を係合させる。ピストンアプライチャンバ４０内の流体圧力の減少は、ピストン２２がクラッチ２４から離れて移動することを可能にし、これにより、クラッチ２４にかかる圧縮力を減少させ、クラッチ２４を係合解除する。ピストン２２の軸方向移動の間、ピストン２２は、例えば、溶接部２９を介してカバーコンペンセータ５０に回転不能に固定されたカバーセンタリングプレート２１に沿ってスライドする。シール３１は、ピストン２２がカバーセンタリングプレート２１に沿ってスライドする間、チャンバ４０、４２間の流体分離を維持する。

クラッチ２４は、純粋にメカニカルな継手によりトランスミッション入力シャフトをカバー１２に機械的に結合するように構成され、すべりおよび実質的に動力損失をもたらさない、ロックアップクラッチである。一実施形態では、クラッチ２４は、振動ダンパ２０のカバープレート２８に回転可能に固定され、ピストン２２と、カバー１２に対して固定されたクラッチリアクションプレート２７との間で選択的に係合可能なクラッチプレート２６を含む。

例示の実施形態では、ピストン２２、およびダンパ２０のフランジ３０は、トランスミッション入力シャフトに直接係合している。ピストン２２は、カバーセンタリングプレートボア２５を画定する軸方向延在部分でシャフトに対して封止される一方、フランジ３０は、３２でスプライン接続を介してシャフトに係合される。一実施形態では、フランジ３０は、トランスミッション入力シャフトの周りに別個に接続されたハブの一部であってもよい。

ダンパ２０は、少なくとも１つのばね３４を含む。クラッチ２４がロックまたは閉鎖されると、トルクは、カバー１２およびカバーコンペンセータ５０からカバープレート２８に伝達され、カバープレート２８はトルクを、ばね３４を介し、フランジ３０を介して、スプライン接続３２でトランスミッション入力シャフトに伝達する。

トランスミッションまたはギアボックス（図示せず）は、オートマチックトランスミッションであり得る。典型的なトルクコンバータでは、トランスミッションがギアチェンジするよう命令されると、チャンバ（例えば、ピストンアプライチャンバ）内のチャージ圧力が大幅に増加する可能性がある。これにより、トルクコンバータのカバーがたわみ、アプライチャンバの容積が変化する可能性がある。これが起こると、アプライチャンバ内の圧力が影響を受け、予測不可能なトルクがトルクコンバータを通過することになる可能性がある。

したがって、本明細書に記載の様々な実施形態によれば、そして上記に簡単に言及したように、本開示のトルクコンバータは、カバーコンペンセータ５０を含む。カバーコンペンセータ５０は、軸方向においてカバー１２とピストン２２との間に位置する追加のプレートであるか、またはそれを含む。したがって、ピストンアプライチャンバ４０は、軸方向においてカバーコンペンセータ５０とピストン２２との間に位置する。カバーコンペンセータ５０は、ギアチェンジ時のチャージ圧力および回転圧力を完全に補償し、カバー１２をたわみから隔離する。図１において見ることができるように、カバーコンペンセータ５０のいずれかの軸方向側のチャンバは、カバーコンペンセータ５０のいずれかの側の圧力が同一であるように流体接続される。これにより、チャージ圧力の変化中のピストン２２に対するカバーコンペンセータ５０のたわみが最小限になる、またはなくなる。

例示の実施形態では、カバーコンペンセータ５０は、トランスミッション入力シャフトに接触するシール面５２を画定する径方向内向き表面を含む。トランスミッション入力シャフトは、シール面５２を受けるか、またはシール面５２に係合してシールを形成するように構成された仕上げ溝または仕上げ面の特徴を有してもよい。径方向外側端部において、カバーコンペンセータ５０は、（例えば、５５の溶接部を介して）フロントカバー１２に係合される第１の部分５４と、（例えば、５７の溶接部を介して）インペラ１４のインペラシェル１５に係合される第２の部分５６と、を含む。カバーコンペンセータ５０は、５５の溶接部以外のすべての部分でカバー１２から軸方向に分離された、カバー１２とは別個の構成要素であり得る。

カバーコンペンセータ５０、フロントカバー１２、およびインペラシェル１５はすべて、互いに固定的に接続されて、単一の構成要素の形態を取ることができる。図１において見ることができるように、トルクコンバータ１０およびダンパアセンブリ全体の径方向最外側の部分は、カバー１２の一部と、カバーコンペンセータ５０の一部と、インペラシェル１５の一部と、を含み得る。しかしながら、他の実施形態では、カバー１２はインペラシェル１５に直接溶接され、カバーコンペンセータは、カバー１２の内面に接続され、トルクコンバータおよびダンパアセンブリの径方向最外側の部分の一部を構成しない。

アプライチャンバ４０が加圧されると、流体は、ピストン２２をカバーコンペンセータ５０に対して軸方向に、かつカバーセンタリングプレート２１に沿って移動させる。そのような移動の間、シール５８は、カバーコンペンセータ５０から軸方向に延在する、軸方向延在シールプレート５９の内向きに面する表面に沿ってスライドする。ピストン２２が油圧に応答して軸方向に（例えば、図１に示される図の右側に）移動すると、クラッチ２４は、少なくとも部分的または完全に係合する。

軸方向においてカバー１２とピストン２２との間に位置するので、カバーコンペンセータ５０は、ギアチェンジが起きたときに、チャージ圧力および回転圧力を完全に補償することができる。この追加の材料の層は、さもなければこれらの時間中にカバー１２のたわみを引き起こす可能性のある、起こり得る衝撃を低減する。

カバーコンペンセータ５０はまた、カバーコンペンセータ５０のいずれかの軸方向側に流体連通するための１つ以上の開口部または流通孔６０を含む。これにより、トルクコンバータの部分間が流体結合され、圧力アプライチャンバ４０のすぐ外側の圧力平衡が維持される。特に、カバー１２とカバーコンペンセータ５０との間のチャージ圧力チャンバ６２は、クラッチ２４と直接軸方向に整列された流体チャンバ６４に流体結合される。チャージ圧力チャンバ６２はまた、ダンパ２０が存在する領域内に延在する。これにより、流体循環中に流体がクラッチ２４を通過させられ、クラッチの冷却を向上させる。強制冷却フローは、カバーコンペンセータ５０の追加のシール面５２を追加し、かつ、さもなければカバーコンペンセータ５０がない状態で提供され得るクラッチリアクションプレート２７内の孔を除去することによって達成される。

一実施形態によれば、カバーコンペンセータ５０は、アプライチャンバ４０および補償チャンバ４２の両方を、内部に流体圧力を有する他のチャンバで取り囲む。４パストルクコンバータでは、これにより、４パスカバーの機能が２つの異なる構成要素に分割される。こうすることにおいて、クラッチチャンバを支持するカバーコンペンセータ５０は、もはやチャージ圧力の変動によるたわみをそれほど有さず、動的なチャージ圧力が発生した場合のクラッチ制御を改善する。

例示的な実施形態が上記に説明されているが、これらの実施形態が、特許請求の範囲に含まれるすべての可能な形態を説明することは意図されていない。本明細書で使用される用語は、限定ではなく説明の用語であり、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができることが理解される。前述のように、様々な実施形態の特徴を組み合わせて、明示的に説明または図示されていない可能性がある本発明のさらなる実施形態を形成することができる。様々な実施形態は、１つまたは複数の所望の特性に関して、利点を提供するか、または他の実施形態または従来技術の実装よりも好ましいと説明できたが、当業者は、１つまたは複数の特徴または特性を妥協して特定の用途と実装に依存する所望の全体的なシステム属性を達成できることを認識する。これらの属性は、コスト、強度、耐久性、ライフサイクルコスト、市場性、外観、包装、サイズ、保守性、重量、製造性、組み立ての容易さなどを含み得るが、これらに限定されない。したがって、任意の実施形態が、１つ以上の特性に関して他の実施形態または先行技術の実装よりも望ましくないと記載される限りにおいて、これらの実施形態が本開示の範囲外ではなく、特定の用途に望ましい場合があり得る。

以下は、図に示されている参照番号のリストである。しかしながら、これらの用語の使用は、一実施形態に関して単に例示を目的とするものであることを理解されたい。そして、図に例示され、特許請求の範囲に存在する特定の用語を相関させる参照番号の使用は、例示された実施形態のみを網羅するように特許請求の範囲を限定することを意図しない。

１０ トルクコンバータ
１２ フロントカバー
１４ インペラ
１５ インペラシェル
１６ タービン
１８ ステータ
２０ 振動ダンパ
２１ カバーセンタリングプレート
２２ ピストン
２３ ばね
２４ クラッチ
２５ カバーセンタリングプレートボア
２６ クラッチプレート
２７ クラッチリアクションプレート
２８ カバープレート
２９ 溶接部
３０ フランジ
３２ スプライン接続
３４ ばね
４０ ピストンアプライチャンバ
４２ 補償チャンバ
５０ カバーコンペンセータ
５２ シール面
５４ カバーコンペンセータの第１の部分
５５ 溶接部
５６ カバーコンペンセータの第２の部分
５７ 溶接部
５８ シール
５９ シールプレート
６０ 流通孔
６２ チャージ圧力チャンバ
６４ 流体チャンバ

Claims (7)

1. トルクコンバータであって、
   入力トルクを受けるように構成されたフロントカバーと、
   前記フロントカバーに回転不能に接続された外側シェルを有するインペラと、
   軸方向において前記フロントカバーと前記インペラとの間に配設されたカバーコンペンセータであって、前記カバーコンペンセータは、トランスミッション入力シャフトに対して封止するように構成された内側部分と、前記フロントカバーと前記インペラの前記外側シェルとの間でそれらに直接接続された外側部分とを有する、カバーコンペンセータと、 ピストンによって選択的に係合可能なクラッチと、
   前記トランスミッション入力シャフトに対して封止するように構成された径方向最内側の表面を含み、前記カバーコンペンセータが回転不能に固定されているカバーセンタリングプレートと、を備え、
   前記ピストンが、前記クラッチの作動中に前記カバーセンタリングプレートに沿って軸方向にスライドする、トルクコンバータ。
2. 前記トルクコンバータは、前記フロントカバーの径方向最外側の表面と、前記インペラの前記外側シェルの径方向最外側の表面と、前記カバーコンペンセータの径方向最外側の表面とによって少なくとも部分的に画定される外表面を有する、請求項１に記載のトルクコンバータ。
3. 前記カバーコンペンセータは、軸方向において前記フロントカバーと前記カバーコンペンセータとの間に閉じ込められた第１の流体チャンバと、軸方向において前記カバーコンペンセータと前記クラッチとの間に閉じ込められた第２の流体チャンバと、を含む、請求項１または２に記載のトルクコンバータ。
4. 前記カバーコンペンセータは、前記第１の流体チャンバを前記第２の流体チャンバと流体結合する開口部を含む、請求項３に記載のトルクコンバータ。
5. 前記フロントカバーと前記カバーコンペンセータとの間を移動する流体が、流体圧力によって強制的に前記クラッチを経由する、請求項４に記載のトルクコンバータ。
6. トルクコンバータであって、
   軸を中心に回転可能なフロントカバーと、
   前記フロントカバーに回転不能に固定されたカバーコンペンセータであって、前記カバーコンペンセータが、トランスミッションの入力シャフトに対して封止するように構成された内面を有する、カバーコンペンセータと、
   軸方向において前記フロントカバーと前記カバーコンペンセータとの間に画定される第１の流体チャンバと、
   軸方向にスライドしてクラッチに係合するように構成されたピストンと、
   軸方向において前記カバーコンペンセータと前記ピストンとの間に画定される第２の流体チャンバと、
   軸方向において前記カバーコンペンセータと前記クラッチとの間に画定される第３の流体チャンバと、
   を備える、トルクコンバータ。
7. 前記カバーコンペンセータは、前記第１の流体チャンバを前記第３の流体チャンバに流体接続する開口部を含む、請求項６に記載のトルクコンバータ。

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