JP7341328B2 - トルクコンバータ - Google Patents

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Description

本発明は、流体式動力伝達装置のトルクコンバータに関し、より詳細には従来に比べて簡素な構造を有することにより製造コストが節減され、反共振ダンパの設置空間を最小化してトルクコンバータ全体のサイズを減少させながらも、ダンピング性能は向上させ得るトルクコンバータに関する。
車両のエンジンで発生した動力を変速機に伝達する流体式動力伝達装置として、特にロックアップ装置を備えたトルクコンバータが広く適用されている。
ロックアップ装置は、トルクコンバータのフロントカバーとタービンを機械的に連結してトルクを伝達するための装置であり、タービンとフロントカバーの間の空間に配置されている。このようなロックアップ装置によってインペラを経ずフロントカバーからタービンにトルクが直接伝達される。
一般にロックアップ装置は、ピストンとダンパ機構を有している。
ピストンは、中心軸方向に沿って移動可能に配置されており、フロントカバーに加圧されるとフロントカバーに係合して摩擦力によりフロントカバーからトルクの伝達を受けて回転することになる。
ダンパ機構は、フロントカバーに伝達されたねじり振動を吸収し減衰して出力部材に伝達する役割をし、ピストンと一体で回転する入力部材と出力部材の間を弾力的に連結する弾性体、好ましくはコイルスプリングを含む。
一方、ねじり振動の吸収および減衰を目的とするダンパ機構に追加し、共振周波数を実用回転速度以下に下げて振動減衰性能の向上を企てるための技術として、慣性質量体をトルク伝達経路上に設置して構成される反共振ダンパ（ａｎｔｉ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｄａｍｐｅｒ）と関連する技術が開発されて適用されている。
これと関連して、先行文献として韓国公開特許第１０－２０１７－００７８６０７号公報には、慣性質量体が出力部材の外側端部にコイルスプリングで連結されて構成される反共振ダンパが開示されている。
ただし、前記先行文献に開示された反共振ダンパは、ねじりダンパとして第１ダンパ機構に該当する外側コイルスプリングに対して半径方向外側に反共振ダンパが配置されてトルクコンバータの半径方向サイズが増加するという問題がある。
また、前記先行文献に開示された反共振ダンパは、反共振ダンパの占有空間上の制約により慣性質量体に対する十分なサイズを確保することが難しく慣性質量体の慣性力が不足し、そのため反共振ダンパのダンピング性能が不十分になる問題がある。
また、前記先行文献に開示された反共振ダンパは、出力部材の半径方向外側端部を延長して反共振ダンパに対する連結部を形成するように構成されて出力部材の形状が複雑になり、出力部材に対する製造コストが増加する問題がある。
韓国公開特許第１０－２０１７－００７８６０７号公報
本発明は前述した問題を解決するために案出されたものであって、中間部材に慣性質量体を直接設けるように構成し、連結部材を省略することによって構造を簡素化し、製造コストを節減できる反共振ダンパを備えたトルクコンバータを提供することを目的とする。
また、本発明は、ねじりダンパを構成するダンパスプリングに対して半径方向外側に慣性質量体を設けるようにして慣性質量体のための設置空間を節減して全体サイズを減少させることができ、追加的に慣性質量体としてタービンシェルを用いるようにしてダンピング性能が顕著に向上した反共振ダンパを備えたトルクコンバータを提供することを目的とする。
前述した課題を解決するために、本発明によるトルクコンバータは、エンジン出力側に連結されるフロントカバーと、前記フロントカバーに連結されて一体で回転するインペラと、流体を介して前記インペラから回転力を伝達されるタービンブレードおよび前記タービンブレードを支持するタービンシェルを備えるタービンと、前記フロントカバーと前記タービンの間に配置されるロックアップ装置と、前記ロックアップ装置に連結されるダンパ組立体と、前記ダンパ組立体に連結されて回転力を外部に伝達する出力ハブを含み、前記ダンパ組立体は、前記ロックアップ装置から回転力が入力される入力部材；前記入力部材に対して相対回転可能に備えられ、前記出力ハブに相対回転不可に連結される出力部材；前記入力部材と前記出力部材を回転方向に対して弾力的に連結する第１ダンパスプリングおよび第２ダンパスプリング；前記第１ダンパスプリングを介して前記入力部材に相対回転可能に連結され、前記第２ダンパスプリングを介して前記出力部材に相対回転可能に連結される中間部材；および前記中間部材に直接設けられる反共振ダンパを含み、前記反共振ダンパは、前記第１ダンパスプリングおよび前記第２ダンパスプリングに対して半径方向外側に配置されることを特徴とする。
また、前記反共振ダンパは、前記中間部材の前面に近接して配置されるリング形状の第１質量体プレート；前記第１質量体プレートと相対回転不可に結合し、前記ダンパプレートの後面に近接して配置されるリング形状の第２質量体プレート；および前記中間部材に収容され、前記第１質量体プレートおよび前記第２質量体プレートを前記中間部材に前記回転方向に対して弾力的に連結する第３ダンパスプリングを含み、前記第１質量体プレートと前記第２質量体プレートは前記入力部材に対して半径方向外側に配置される。
また、前記トルクコンバータの中心軸から前記反共振ダンパの半径方向最外側端部までの長さは、前記中心軸から前記ロックアップ装置の半径方向最外側端部までの長さの１００％～１０５％となる。
また、前記トルクコンバータの中心軸から前記反共振ダンパの半径方向最外側端部までの長さは、前記中心軸から前記タービンシェルの半径方向最外側端部までの長さの１１０％～１２０％となる。
また、前記中心軸方向に前記第１質量体プレートの前方端部面から前記第２質量体プレートの後方端部面までの占有領域は、前記第１ダンパスプリングおよび前記第２ダンパスプリングの軸方向占有領域と少なくとも部分的に重なる。
また、前記中心軸方向に前記第１質量体プレートの前方端部面から前記第２質量体の後方端部面までの占有領域は、前記第１ダンパスプリングおよび前記第２ダンパスプリングの軸方向占有領域にすべて重なる。
また、前記反共振ダンパは、前記第１質量体プレートと前記第２質量体プレートの間に配置され、前記第１質量体プレートおよび前記第２質量体プレートと一体で回転するように連結される追加質量体をさらに含む。
また、前記反共振ダンパは、前記第１質量体プレートまたは前記第２質量体プレートのうち少なくともいずれか一つを前記タービンシェルに相対回転不可の状態で連結する連結ブラケットをさらに含む。
また、前記入力部材は、前記中間部材の前面に近接して配置され、前記ロックアップ装置に相対回転不可に連結されるリング形状の第１プレート；および前記中間部材の後面に近接して配置され、前記第１プレートと一体で回転するように連結されるリング形状の第２プレートを含み、前記第１プレートと前記第２プレートは前記反共振ダンパに対して半径方向内側に配置される。
また、前記第１プレートと前記第２プレートはそれぞれ前記第１ダンパスプリングと前記第２ダンパスプリングを収容するための円弧形状の第１スプリング孔を含み、前記第１ダンパスプリングと前記第２ダンパスプリングは前記第１スプリング孔に同時収容される。
また、前記第１ダンパスプリングと前記第２ダンパスプリングは前記第１スプリング孔の内部で同一半径に沿って円弧形状に配置される。
また、前記第１ダンパスプリングは、前記第１スプリング孔の半径方向幅に対応する外径を有する第１コイルスプリングと、前記第１コイルスプリングの内部に配置される第２コイルスプリングを含み、前記第２ダンパスプリングは、前記第１コイルスプリングの外径と同じ外径を有する第３コイルスプリングと、前記第３コイルスプリングの内部に配置される第４コイルスプリングを含む。
また、前記中間部材は、リング形状のメインプレート；前記メインプレートの半径方向内側に形成され、前記第１スプリング孔に対応する円周方向長さを有して前記第１ダンパスプリングと前記第２ダンパスプリングが収容される円弧形状の第２スプリング孔；および前記第２スプリング孔の半径方向外側に形成されて前記第３ダンパスプリングを収容する第３スプリング孔を収容する第３スプリング孔を含む。
また、前記出力部材は、前記出力ハブに固定される円板形状のボディ部；および前記ボディ部から半径方向に延びて形成されるスプリング連結部を含み、前記スプリング連結部は、前記第１ダンパスプリングの第１端部と前記第２ダンパスプリングの第１端部の間に延びて、前記第１ダンパスプリングの第１端部と前記第２ダンパスプリングの第１端部は前記スプリング連結部によって同時に支持される。
また、前記第１ダンパスプリングの第２端部は、前記第１スプリング孔および第２スプリング孔の半径方向一端部によって同時に支持され、前記第２ダンパスプリングの第２端部は、前記第１スプリング孔および第２スプリング孔の半径方向他端部によって同時に支持される。
本発明によるトルクコンバータは、中間部材に慣性質量体を直接設けるように構成して連結部材を省略することによって構造を簡素化し、製造コストを節減できる効果を有する。
また、本発明によるトルクコンバータは、ダンパ機構を構成するダンパスプリングに対して半径方向外側に慣性質量体を設けるようにして慣性質量体のための設置空間を節減して全体サイズを減少させることができ、追加的に慣性質量体としてタービンシェルを用いるようにしてダンピング性能を顕著に向上させる効果を有する。
本発明の一実施形態による反共振ダンパを備えたトルクコンバータの中心軸方向の断面図である。 図１の部分拡大図である。 本発明によるダンパ組立体の正面図である。 図３の斜視図である。 図３に示すダンパ組立体の分解斜視図である。 図３に示すダンパ組立体の分解斜視図である。 図３に示す入力部材を説明するための分解斜視図である。 図３に示すダンパ組立体の中心軸に垂直な方向への断面図である。 本発明によるダンパ組立体の中間部材および出力部材を説明するための正面図である。 図９に示す中間部材の斜視図である。 図９に示す出力部材の斜視図である。 タービンシェルに連結ブラケットが付着した状態を示す斜視図である。 本発明によるトルクコンバータのトルク伝達過程を説明するための概略図である。
以下、本発明の好ましい実施形態を添付する図面を参照して詳細に説明する。
本発明は、以下に開示する実施形態に限定されるものではなく多様な変更を加えることができ、互いに異なる多様な形態で実現することができる。単に本実施形態は本発明の開示を完全にし、通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供される。したがって、本発明は、以下に開示する実施形態に限定されるものではなく、いずれか一つの実施形態の構成と他の実施形態の構成を互いに置き換えたり付加することは勿論本発明の技術的思想と範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものとして理解しなければならない。
添付する図面は本明細書に開示する実施形態の理解を深めるためのものであり、本明細書に開示された技術的思想は添付する図面によって制限されず、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものとして理解しなければならない。図面で構成要素は理解の便宜性などを考慮して大きさや厚さを誇張して大きくまたは小さく表現できるが、本発明の保護の範囲はこれによって制限的に解釈されるべきではない。
本明細書で使用した用語は単に特定の実施形態や実施形態を説明するために使用され、本発明を限定しようとする意図ではない。そして単数の表現は文脈上明白に異なる意味を示さない限り、複数の表現を含む。明細書で「～含む」、「～からなる」どの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するためである。すなわち、明細書で「～含む」、「～からなる」などの用語は一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらが組み合わせたものの存在または付加の可能性をあらかじめ排除しないものとして理解されなければならない。
第１、第２などのように序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために使用されるが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いる、または「接続されて」いると言及された時には、その他の構成要素に直接連結されているかまたは接続されていることもできるが、中間に他の構成要素が存在する場合もあると理解されなければならない。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いる、または「直接接続されて」いると言及された時には、中間に他の構成要素が存在しないものとして理解されなければならない。
本出願で使用した用語は単に特定の実施形態を説明するために使用されたものであり、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に異なる意味を示さない限り、複数の表現を含み得る。
ある構成要素が他の構成要素の「上部にある」、または「下部にある」と言及された時には、その他の構成要素の真上に配置されている場合だけでなく中間に他の構成要素が存在し得るものとして理解されなければならない。
本出願で、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するためであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加の可能性をあらかじめ排除しないものとして理解されることができる。
他に定義のない限り、ここで用いられる技術用語および科学用語を含むすべての用語は本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。一般に用いられている辞書で定義されているような用語は関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本出願で明白に定義しない限り、理想的や過度に形式的な意味に解釈されない。
便宜上本明細書における方向は次の通り定義する。
前後方向または軸方向は回転軸と並んだ方向であって、前方は動力源であるいずれか一方向、たとえばエンジン側に向かう方向を意味し、後方は他の一方向、たとえば変速機側に向かう方向を意味する。したがって、前面とはその表面が前方を臨む面を意味し、後面とはその表面が後方を臨む面を意味する。
半径方向または放射方向とは前記回転軸と垂直な平面上で前記回転軸の中心を通過する直線に沿って前記中心に近づく方向または前記中心から遠ざかる方向を意味する。前記中心から半径方向に遠ざかる方向を遠心方向といい、前記中心に近づく方向を求心方向という。
円周方向とは前記回転軸の円周を巡る方向を意味する。外周とは外側周囲、内周とは内側周囲を意味する。したがって、外周面は前記回転軸に背を向ける方向の面であり、内周面は前記回転軸を臨む方向の面を意味する。
円周方向側面とはその面の法線が概ね円周方向に向かう面を意味する。
＜トルクコンバータの全般的な構成＞
図１はトルクコンバータ１の中心軸Ｘ－Ｘ方向の断面図であり、図２は図１の部分拡大図である。図１および図２を参照して本発明の一実施形態によるダンパ組立体ＤＡを備えたトルクコンバータ１の全般的な構成について説明する。
トルクコンバータ１は、図示していないエンジンのクランクシャフトから図示していないトランスミッションの入力シャフトにトルクを伝達するための装置として、クランクシャフトの回転力が入力されるフロントカバー２と、フロントカバー２に連結されたインペラ３と、出力ハブ４３に連結されたタービン４と、インペラ３とタービン４の間に配置されるステータ５と、フロントカバー２とタービン４の間に配置されるロックアップ装置６と、ロックアップ装置６に連結されるダンパ組立体ＤＡと、ダンパ組立体ＤＡに連結されて回転力を外部に伝達する出力ハブ４３を含んで構成される。
フロントカバー２にはインペラ３が固定され、フロントカバー２とインペラ３により内部に流体室が形成される。
タービン４は流体室の内部でインペラ３に対向するように配置されている。タービン４は、タービンシェル４１と、タービンシェル４１に固定された複数のタービンブレード４２を含む。
出力ハブ４３は、トルクコンバータ１の外部に回転力を伝達できるように図示していないトランスミッションの入力シャフトに連結されている。出力ハブ４３のフランジ４３ａには後述する出力プレート６５がリベットＲ２により締結される。
ステータ５は、タービン４からインペラ３への作動油の流れを調節するための機構であり、インペラ３とタービン４の間に配置されている。
＜ロックアップ装置の構成＞
ロックアップ装置６は、必要に応じてフロントカバー２とタービン４を機械的に連結するための役割をし、図１に示すように、フロントカバー２とタービン４の間の空間に配置される。
より詳細には図２に示すように、ロックアップ装置６はピストン６１とドライブプレート６２を備え、ドライブプレート６２は後述するダンパ組立体ＤＡの入力プレート６３に一体で回転するように連結される。
ピストン
ピストン６１は、フロントカバー２とタービン４の間のトルク伝達経路を切り換えるための機能をし、油圧の作用によってフロントカバー２側に加圧されてフロントカバー２の内側面に密着すると摩擦力によりフロントカバー２のトルクを直接伝達されるように設けられる。
このために、ピストン６１の半径方向内側端部は出力ハブ４３により中心軸Ｘ－Ｘ方向に移動可能に支持され、また、出力ハブ４３に対して相対回転可能に支持されている。また、フロントカバー２の内側面に向かうピストン６１の一側面には摩擦力を高めてフロントカバー２のトルクが効率よくピストン６１に伝達されるようにするための手段として摩擦部材６１ａが設けられる。
ドライブプレート
ドライブプレート６２は、前述したピストン６１に固定されてピストン６１と共にトルク伝達経路を切り換える部材として機能する。
ピストン６１と共にトルク伝達経路切り換え部材として作用するように、ドライブプレート６２のメインボディ部６２ａの半径方向内側端部はリベットＲ１により複数の箇所でピストン６１に堅固に固定される。
一方、メインボディ部６２ａの半径方向外側端部には後述する入力プレート６３の連結突起６３ａ－６に係合する外側掛かり部６２ｂが歯形形態で備えられる。
＜ダンパ組立体の構成＞
ダンパ組立体ＤＡは、前述したロックアップ装置６を介して入力されるトルクに含まれた振動を吸収および減殺して出力ハブ４３に伝達する役割をし、図１に示すように、入力部材として入力プレート６３、第１ダンパスプリングＳ１、中間部材として中間プレート６４、第２ダンパスプリングＳ２および出力部材として出力プレート６５を備えるねじりダンパＴＤと、中間部材の中間プレート６４に直接連結される反共振ダンパＤＤを含んで構成される。
入力部材－入力プレート
本発明の一実施形態により入力部材として機能する入力プレート６３は、ロックアップ装置６のドライブプレート６２からトルクが入力されるようにドライブプレート６２に一体で回転するように連結される。
入力プレート６３の詳細な構成は図５～図７に示されている。図５～図７を参照すると、本発明の一実施形態による入力プレート６３は、図面に示すように前述したドライブプレート６２に隣接して配置されるリング形状の第１プレート６３ａ、およびタービンシェル４１に隣接して配置されて第１プレート６３ａと一体で回転するように連結されるリング形状の第２プレート６３ｂを含んで構成される。
第１プレート６３ａおよび第２プレート６３ｂは金属板材をプレス加工によりリング形状に製造することができる。添付する図面には第１プレート６３ａに中心軸Ｘ－Ｘ方向に延びる連結突起６３ａ－６が追加されることだけが異なり概ね同じ形状とサイズを有する第１プレート６３ａと第２プレート６３ｂが対向し配置されて構成される実施形態が示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。便宜上以下では第１プレート６３ａと第２プレート６３ｂが概ね同じ形状とサイズを有する実施形態を基準として説明する。
入力プレート６３はロックアップ装置６のドライブプレート６２から入力されたトルクを第１ダンパスプリングＳ１を経て中間部材の中間プレート６４に伝達する役割をする。このために第１プレート６３ａのボディ部６３ａ－１と第２プレート６３ｂのボディ部にはそれぞれ第１ダンパスプリングＳ１を収容するための第１スプリング孔６３ａ－３，６３ｂ－３が備えられる。
第１スプリング孔６３ａ－３，６３ｂ－３は回転方向に沿って延びる円弧形状に加工される。添付する図面には合計３個の第１スプリング孔６３ａ－３，６３ｂ－３が備えられる実施形態が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、必要に応じて多様に変形して適用できる。
さらに、第１スプリング孔６３ａ－３，６３ｂ－３には追加的に後述する中間プレート６４と出力プレート６５を連結する第２ダンパスプリングＳ２が同時に収容される。
すなわち、第１スプリング孔６３ａ－３，６３ｂ－３は、第１ダンパスプリングＳ１が収容される第１領域と第２ダンパスプリングＳ２が収容される第２領域に分割され、第１ダンパスプリングＳ１と第２ダンパスプリングＳ２の間に後述する出力プレート６５のスプリング連結部６５ｂが挿入される。より詳細には第１ダンパスプリングＳ１の第１端部Ｓ１－１と第２ダンパスプリングＳ２の第１端部Ｓ１－１，Ｓ２－１の間に出力プレート６５のスプリング連結部６５ｂが介在した状態で、第１ダンパスプリングＳ１の第１端部Ｓ１－１と第２ダンパスプリングＳ２の第１端部Ｓ１－１，Ｓ２－１は出力プレート６５のスプリング連結部６５ｂに同時に支持される。
このように単一の第１スプリング孔６３ａ－３，６３ｂ－３に第１ダンパスプリングＳ１と第２ダンパスプリングＳ２が同時に収容されるように構成することによって第１ダンパスプリングＳ１と第２ダンパスプリングＳ２がそれぞれ互いに異なる位置に形成される別の収容孔で収容される構成に比べて半径方向サイズが顕著に減少することができる。
第１ダンパスプリングＳ１と第２ダンパスプリングＳ２の細部配置関係については図８を参照して後述する。
なお、第１プレート６３ａの第１スプリング孔６３ａ－３と第２プレート６３ｂの第２スプリング孔６４ｄには第１ダンパスプリングＳ１と第２ダンパスプリングＳ２を効果的に収容し、これらの離脱を防止するための手段としてそれぞれスプリングホルダ６３ａ－２，６３ｂ－２が形成される。これらスプリングホルダ６３ａ－２，６３ｂ－２は、第１スプリング孔６３ａ－３，６３ｂ－３を形成するためにボディ部６３ａ－１，６３ｂ－１から切開された部分を折り曲げて形成される。したがって、別の追加部材を備えることなく第１ダンパスプリングＳ１と第２ダンパスプリングＳ２の中心軸Ｘ－Ｘ方向の離脱を効果的に防止する構造を達成できる。第１ダンパスプリングＳ１の第２端部Ｓ１－２と第２ダンパスプリングＳ２の第２端部はそれぞれ第１スプリング孔６３ａ－３，６３ｂ－３の両端部に形成された第１スプリング掛かり部６３ａ－４，６３ｂ－４に支持された状態で回転方向離脱が防止される。
第１プレート６３ａと第２プレート６３ｂは互いに一体で回転するようにリベットＲ４により連結される。第１プレート６３ａと第２プレート６３ｂのボディ部６３ａ－１，６３ｂ－１にはリベットＲ４のヘッド部Ｒ４－２が貫通して延びるリベット孔６３ｂ－５が形成される。ただし、後述するように本発明によるダンパ組立体ＤＡは第１プレート６３ａと第２プレート６３ｂの間に中間部材の中間プレート６４が挿入される構造を有するので、第１プレート６３ａと第２プレート６３ｂが所定の間隔を有するように離隔させる手段としてリベットＲ４は間隔維持部Ｒ４－１を備える。
図７には間隔維持部Ｒ４－１が所定の軸方向幅Ｄを有する直六面体形状を有する実施形態が示されているが、これは例示に過ぎなく第１プレート６３ａと第２プレート６３ｂが所定の間隔を有する状態で相互間締結させる手段であれば制限なく適用可能である。
中間部材－中間プレート
本発明の一実施形態により中間部材として機能する中間プレート６４は、第１ダンパスプリングＳ１を介して入力プレート６３に相対回転可能に連結され、第２ダンパスプリングＳ２を介して後述する出力プレート６５に相対回転可能に連結される。
図９および図１０に示すように、中間プレート６４は円板型金属板材をプレス加工により製造し、リング形状のメインプレート６４ａと、メインプレート６４ａに対して半径方向内側に形成されてリング形状を有するサブプレート６４ｂと、メインプレート６４ａおよびサブプレート６４ｂを連結する連結ブリッジ６４ｃを含んで構成される。
メインプレート６４ａの半径方向内側としてメインプレート６４ａとサブプレート６４ｂの間には第１ダンパスプリングＳ１と第２ダンパスプリングＳ２が収容される第２スプリング孔６４ｄが回転方向に沿って円弧形状で備えられる。添付する図面には第１スプリング孔６３ａ－３，６３ｂ－３に対応して合計３個の第２スプリング孔６４ｄが備えられる実施形態が示されているが、本発明はこれに限定されるのではなく、必要に応じて多様に変形して適用できる。
第２スプリング孔６４ｄは前述した第１スプリング孔６３ａ－３，６３ｂ－３と同じ円周方向長さを有するように貫通形成され、第１スプリング孔６３ａ－３，６３ｂ－３と同様に第２スプリング孔６４ｄの両端部はそれぞれ第１ダンパスプリングＳ１と第２スプリングを支持する役割をする。したがって、ダンパ組立体ＤＡにトルクが入力されない状態で、第１ダンパスプリングＳ１の第２端部Ｓ１－２は入力プレート６３の第１スプリング孔６３ａ－３，６３ｂ－３の一端部に形成される第１スプリング掛かり部６３ａ－４，６３ｂ－４および中間プレート６４の第２スプリング孔６４ｄの一端部に形成される第２スプリング掛かり部６４ｄ－１に同時に接触および支持され、第２ダンパスプリングＳ２の第２端部は入力プレート６３の第１スプリング孔６３ａ－３，６３ｂ－３の他端部に形成される第１スプリング掛かり部６３ａ－４，６３ｂ－４および中間プレート６４の第２スプリング孔６４ｄの他端部に形成される第２スプリング掛かり部６４ｄ－１に同時に接触および支持される。
また、第２スプリング孔６４ｄには前述した入力プレート６３のリベットＲ４の間隔維持部Ｒ４－１が貫通して延びる部分であってリベットＲ４の回転通路として機能するガイド溝部６４ａ－２が一体に形成される。
第２スプリング孔６４ｄの半径方向外側には後述する第３ダンパスプリングＳ３を収容する多数の第３スプリング孔６４ｅが形成される。すなわち、第１ダンパスプリングＳ１と第２ダンパスプリングＳ２が配置される半径Ｃ１よりもさらに大きい半径Ｃ２に沿って第３ダンパスプリングＳ３が配置されるように第３スプリング孔６４ｅが形成される。第３スプリング孔６４ｅの回転方向両端部は第３ダンパスプリングＳ３を支持および加圧する第３スプリング掛かり部６４ｅ－１として作用する。添付する図面には合計３個のダンパスプリングおよび第３スプリング孔６４ｅが等間隔で備えられる実施形態が示されているが、これは例示的なものに過ぎなく、必要に応じて多様に変形して適用できる。
なお、回転方向に第３スプリング孔６４ｅの間には半径方向内側に向かって凹んでいる収容溝部６４ａ－１が形成される。収容溝部６４ａ－１は後述する反共振ダンパＤＤの追加質量体６９が収容される空間を形成する部分に該当する。
第３ダンパスプリングＳ３および収容溝部６４ａ－１を含んで反共振ダンパＤＤに関する詳細な構成は図３～図６を参照して後述する。
出力部材－出力プレート
出力部材としての出力プレート６５はダンパ組立体ＤＡにより最終的に振動が減殺されたトルクを出力ハブ４３に伝達する役割をするように、入力プレート６３および中間プレート６４それぞれに対して相対回転可能に備えられ、出力ハブ４３に相対回転不可に連結される。
図１０に示すように、出力プレート６５は出力ハブ４３にリベットＲ２により固定される円板形状のボディ部６５ａと、ボディ部６５ａから半径方向に延びて形成されるスプリング連結部６５ｂを含む。
円板形状のボディ部６５ａには中央孔６５ａ－１およびリベットＲ２が貫通して延びるように多数のリベット孔６５ａ－２が形成されている。
スプリング連結部６５ｂは、ボディ部６５ａから半径方向外側に向かって延びて第２ダンパスプリングＳ２を介してトルクが伝達される部分に該当し、前述した通り第１ダンパスプリングＳ１の第１端部Ｓ１－１と第２ダンパスプリングＳ２の第１端部Ｓ２－１の間に延びてこれら第１端部Ｓ１－１，Ｓ２－１を同時に支持するスプリング連結突起６５ｂ－１を含む。
スプリング連結突起６５ｂ－１の半径方向内側および外側端部には第１ダンパスプリングＳ１および第２ダンパスプリングＳ２の第１端部Ｓ１－１，Ｓ２－１が半径方向に離脱することを防止するための内側ガイド突起６５ｂ－２および外側ガイド突起６５ｂ－３が形成される。
第１ダンパスプリングおよび第２ダンパスプリング
ねじりダンパＴＤを構成する第１ダンパスプリングＳ１と第２ダンパスプリングＳ２は、コイルスプリング形態で備えられ、前述した通り第１スプリング孔６３ａ－３，６３ｂ－３および第２スプリング孔６４ｄに同一半径に沿って円弧形状で同時に収容される。
ただし、本発明による第１ダンパスプリングＳ１と第２ダンパスプリングＳ２はスプリングの幅を最小限に維持してダンパ組立体ＤＡの中心軸Ｘ－Ｘ方向サイズを最小化するが、ダンピング性能を高めるために二重スプリング構造を有するように備えられる。
より詳細には図８および図９に示すように、第１ダンパスプリングＳ１は第１スプリング孔６３ａ－３，６３ｂ－３の半径方向幅に対応する外径を有する第１コイルスプリングＳ１ａと、第１コイルスプリングＳ１ａの内部に配置される第２コイルスプリングＳ１ｂを含み、第２ダンパスプリングＳ２は第１ダンパスプリングＳ１と同様に第１スプリング孔６３ａ－３，６３ｂ－３の半径方向幅に対応する外径を有する第３コイルスプリングＳ１ａと、第３コイルスプリングＳ１ａの内部に配置される第４コイルスプリングＳ１ｂを含む。
この場合に、製造コスト節減のために、第１コイルスプリングＳ１ａと第３コイルスプリングＳ１ａが同じ形状および長さを有し、第２コイルスプリングＳ１ｂと第４コイルスプリングＳ１ｂが同じ形状および長さ有するように構成されることが好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく他の設計変数を考慮して第１コイルスプリングＳ１ａが第３コイルスプリングＳ１ａより長く、第２コイルスプリングＳ１ｂが第４コイルスプリングＳ１ｂより長く構成されることもでき、このような変形例は本発明の範囲に当然属するといえる。
図８および図９にはこのように第１コイルスプリングＳ１ａが第３コイルスプリングＳ１ａより長く、第２コイルスプリングＳ１ｂが第４コイルスプリングＳ１ｂより長く構成された実施形態が図示されており、便宜上図示する実施形態を基準として説明する。
慣性質量体
反共振ダンパＤＤを構成する慣性質量体として、中間プレート６４の前面に近接して配置されるリング形状の第１質量体プレート６６と、第１質量体プレート６６と相対回転不可に結合し、ダンパプレートの後面に近接して配置されるリング形状の第２質量体プレート６７を含む。
図３～図６に示すように、第１質量体プレート６６および第２質量体プレート６７は、中間プレート６４の半径方向外側メインボディ部６３ａの形状と類似に板状のリング部材で形成され、それぞれ中間プレート６４のメインボディ部６３ａの中心軸Ｘ－Ｘ方向に前面および後面にそれぞれ近接して設けられるように構成される。
また、半径方向に第１ダンパスプリングＳ１と第２ダンパスプリングＳ２に対して半径方向外側の空間に、さらに入力プレート６３に対して半径方向外側に配置され、中心軸Ｘ－Ｘ方向に第１質量体プレート６６の前方端部面から第２質量体プレート６７の後方端部面までの占有領域Ｗ２が第１ダンパスプリングＳ１および第２ダンパスプリングＳ２の軸方向占有領域Ｗ１と少なくとも部分的に、好ましくはすべて重なるように配置される。
すなわち、従来の単一体で備えられた慣性質量体を分割してリング形状のプレート形態で中間プレート６４の中心軸Ｘ－Ｘ方向前面および後面にそれぞれ配置し、慣性質量体が占める占有空間を最小化し、中心軸Ｘ－Ｘ方向に第１ダンパスプリングＳ１および第２ダンパスプリングＳ２が占有する領域Ｗ１を外れないように配置して反共振ダンパＤＤの中心軸Ｘ－Ｘ方向サイズを顕著に減少させることができる。
さらに、図２に示すように本発明による反共振ダンパＤＤは、中心軸Ｘ－Ｘから反共振ダンパＤＤの半径方向最外側端部までの長さｄ１が、中心軸Ｘ－Ｘからロックアップ装置６の半径方向最外側端部までの長さｄ２の１００％～１０５％になるように、中心軸Ｘ－Ｘから前記タービンシェル４１の半径方向最外側端部までの長さｄ３の１１０％～１２０％になるように設定される。このように、反共振ダンパＤＤが占有する半径方向長さをロックアップ装置６のピストン６１とタービンシェル４１の半径方向長さに対して相対的に制限することによって従来に比べてダンパ組立体ＤＡの半径方向サイズを顕著に減少させることができる。
一方、第１質量体プレート６６と第２質量体プレート６７は単一質量体と同じ効果を有するように前述したリベットＲ３により相互間締結されて一体で動作する。
このために第１質量体プレート６６のボディ部６６ａと第２質量体プレート６７のボディ部６７ａにはそれぞれリベットＲ３が貫通して延びるリベット孔６６ｄ，６７ｄが形成される。
また、第１質量体プレート６６と第２質量体プレート６７は従来とは異なり中間連結部材なしで直接ダンパスプリングの第３ダンパスプリングＳ３に連結されるように構成される。
このために、第１質量体プレート６６と第２質量体プレート６７は相互協力して第３ダンパスプリングＳ３を少なくとも部分的に収容できるようにそれぞれ第４スプリング孔６６ｂ，６７ｂを備え、第４スプリング孔６６ｂ，６７ｂそれぞれの両端部面は第３ダンパスプリングＳ３の両端部に接触してダンピング作用時第３ダンパスプリングＳ３の両端部を加圧する第４スプリング掛かり部６６ｂ－１，６７ｂ－１として作用する。
図３～６には第１質量体プレート６６と第２質量体プレート６７にそれぞれ第４スプリング孔６６ｂ，６７ｂが形成される実施形態が示されているが、これは例示的なものに過ぎなく、第１質量体プレート６６および第２質量体プレート６７のいずれか一つにのみスプリング孔が形成される実施形態も本発明の範囲に当然属する。これに限定されるものではないが、便宜上以下では第１質量体プレート６６と第２質量体プレート６７にそれぞれ第４スプリング孔６６ｂ，６７ｂが形成される実施形態を基準として説明する。
第４スプリング孔６６ｂ，６７ｂは前述した中間プレート６４の第３スプリング孔６４ｅと概ね同じ回転方向幅を有するように形成される。
このように、第１質量体プレート６６および第２質量体プレート６７は従来とは異なり、中間連結部材なしで直接第３ダンパスプリングＳ３に連結されるように構成して反共振ダンパＤＤの構造を簡素化し、製造コストを顕著に節減できる。
また、図２に示すように、第１質量体プレート６６および第２質量体プレート６７の第４スプリング孔６６ｂ，６７ｂはそれぞれ入力プレート６３に向かう内側開口部の半径方向幅が外側開口部の半径方向幅よりもさらに大きく形成され、外側開口部の半径方向幅は第３ダンパスプリングＳ３の外径よりさらに小さく形成される。
したがって、第１質量体プレート６６は第４スプリング孔６６ｂを介して第３ダンパスプリングＳ３の中心軸Ｘ－Ｘ方向前面の全体でない一部分を外部に露出し、第２質量体プレート６７は第４スプリング孔６７ｂを介して第３ダンパスプリングＳ３の中心軸Ｘ－Ｘ方向後面の全体でない一部分を外部に露出する。
このように、第１質量体プレート６６および第２質量体プレート６７の第４スプリング孔６６ｂ，６７ｂの内側面の半径方向幅と外側面の半径方向幅の関係を設定することによって別途の追加的な部材を備えたり第１質量体プレート６６および第２質量体プレート６７に対する追加的な加工がなくとも第３ダンパスプリングＳ３の軸方向支持および離脱防止構造が具現される。
さらに、前述した通り本発明によるダンパ組立体ＤＡは、従来に比べて中心軸Ｘ－Ｘ方向および半径方向に減少したサイズを有するように構成されるので反共振ダンピング性能が低下する恐れがある。このために慣性質量体の慣性を増加させるための手段として本発明による反共振ダンパＤＤは、追加質量体６９をさらに含み、タービンシェル４１を質量体として用いるように構成される。
先に、追加質量体６９は、図５および図６に示すように、第１質量体プレート６６および第２質量体プレート６７の間の空間として前述した中間プレート６４の収容溝部６４ａ－１に挿入された状態で設けられる。
ただし、ダンピング作用時追加質量体６９と中間プレート６４の間の相対移動を妨げないように追加質量体６９と中間プレーの収容溝部６４ａ－１は所定の角度範囲ａ１を有するように離隔させることが好ましい。該当角度範囲ａ１は追加質量体６９が中間プレート６４に対して最大に相手移動した状態、すなわち第３ダンパスプリングＳ３が最大に圧縮された状態の相対回転量よりは大きいかまたは同じであるように設定される。
追加質量体６９は前述した第１質量体プレート６６および第２質量体プレート６７と一体で回転するように前述したリベットＲ３により第１質量体プレート６６および第２質量体プレート６７に締結され、追加質量体６９にはリベットＲ３が貫通して延びる貫通孔６９ａが形成される。
次に、タービンシェル４１を質量体として用いるための手段として本発明による反共振ダンパＤＤは、第１質量体プレート６６または第２質量体プレート６７の少なくともいずれか一つを前記タービンシェル４１に相対回転不可の状態で連結する連結ブラケット７を含む。
図１２に示すように、連結ブラケット７はリング形状のボディ部７１と、ボディ部７１から中心軸Ｘ－Ｘ方向に突出および延びる多数の係合突起７３と、ボディ部７１からタービンシェル４１の外形に対応するように折り曲げられて形成されてタービンシェル４１の外面に溶接などの方式で締結される付着部７２を含む。
連結ブラケット７の係合突起７３は第１質量体プレート６６および第２質量体プレート６７の半径方向外側端部に形成される連結溝部６６ｃ，６７ｃに挿入される方式で歯形結合される。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、第１質量体プレート６６または第２質量体プレート６７のいずれか一つに係合突起が備えられ、連結ブラケット７に係合溝部が形成される実施形態も適用可能であり、このような変形例は本発明の範囲に当然属する。
第３ダンパスプリング
第１質量体プレート６６および第２質量体プレート６７と中間プレート６４を回転方向に対して弾力的に連結する第３ダンパスプリングＳ３は、中間プレート６４の第３スプリング孔６４ｅに挿入された状態で収容されて両端部は第３スプリング孔６４ｅの第３スプリング掛かり部６４ｅ－１と、第１質量体プレート６６および第２質量体プレート６７の第４スプリング掛かり部６６ｂ－１，６７ｂ－１により回転方向に弾性変形可能に支持されて前述した半径Ｃ１よりもさらに大きい半径Ｃ２に沿って配置されている。
したがって、中間プレート６４と、第１質量体プレート６６および第２質量体プレート６７が相対回転すると、第３ダンパスプリングＳ３は回転方向に圧縮され、そのため中間プレート６４に入力される振動と逆位相を有する振動が中間プレート６４に加えられ、振動が減殺された状態のトルクが出力プレート６５に伝達される。
＜トルクコンバータの作動＞
以下、図１３を参照して本発明の一実施形態によるダンパ組立体ＤＡを備えたトルクコンバータ１の作動について説明する。
フロントカバー２およびインペラ３が回転している状態で、インペラ３からタービン４に作動油が流れて作動油によりインペラ３からタービン４にトルクが伝達される。タービン４に伝達されたトルクは第１質量体プレート６６、第２質量体プレート６７、中間プレート６４および出力プレート６５を経て出力ハブ４３を介して図示されていない変速機の入力シャフトに伝達される。
入力シャフトの回転速度が概ね一定に維持されると、ロックアップ装置６を介したトルク伝達が開始される。より詳細には、油圧の変化に応じてピストン６１がエンジン側に移動し、ピストン６１の摩擦部材６１ａがフロントカバー２の内側面に向かって加圧される。
この結果、ピストン６１がフロントカバー２と一体で回転し、フロントカバー２からピストン６１を介してドライブプレート６２にトルクが伝達される。
ドライブプレート６２にトルクが伝達されると、入力プレート６３がドライブプレートと一体で回転が開始され、入力プレート６３の第１スプリング掛かり部６３ａ－４，６３ｂ－４と中間プレート６４の第２スプリング掛かり部６４ｄ－１の間で一次的に第１ダンパスプリングＳ１が回転方向に圧縮されることによりねじり振動が減殺されたトルクが中間プレート６４に伝達される。
なお、中間プレート６４にトルクが伝達されると、中間プレート６４の第３スプリング掛かり部６４ｅ－１と、第１質量体プレート６６および第２質量体プレート６７の第４スプリング掛かり部６６ｂ－１，６７ｂ－１の間で第３ダンパスプリングＳ３が回転方向に圧縮され、中間プレート６４に入力される振動と逆位相を有する反共振ダンパＤＤの振動が第３ダンパスプリングＳ３を介して中間プレート６４に伝達される。
次に、中間プレート６４に伝達されたトルクは第２ダンパスプリングＳ２および出力プレート６５を経て最終的に振動が減殺されたトルクが出力ハブ４３に伝達される。
このように、上述した本発明の技術的構成は本発明が属する技術分野の当業者が本発明のその技術的思想や必須特徴を変更せず他の具体的な形態で実施できることを理解することができる。
したがって、上記一実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではないものとして理解されなければならず、本発明の範囲は前述した詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および範囲そしてその等価概念から導き出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれると解釈されなければならない。
１ トルクコンバータ
２ フロントカバー
３ インペラ
４ タービン
５ ステータ
６ ロックアップ装置
６１ ピストン
６２ ドライブプレート
６３ 入力プレート
６４ 中間プレート
６５ 出力プレート
Ｓ１ 第１ダンパスプリング
Ｓ２ 第２ダンパスプリング
Ｓ３ 第３ダンパスプリング
６６ 第１質量体プレート
６７ 第２質量体プレート
６９ 追加質量体

Claims (13)

  1. エンジン出力側に連結されるフロントカバーと、前記フロントカバーに連結されて一体で回転するインペラと、流体を介して前記インペラから回転力を伝達されるタービンブレードおよび前記タービンブレードを支持するタービンシェルを備えるタービンと、前記フロントカバーと前記タービンの間に配置されるロックアップ装置と、前記ロックアップ装置に連結されるダンパ組立体と、前記ダンパ組立体に連結されて回転力を外部に伝達する出力ハブを含むトルクコンバータであって、
    前記ダンパ組立体は、
    前記ロックアップ装置から回転力が入力される入力部材；
    前記入力部材に対して相対回転可能に備えられ、前記出力ハブに相対回転不可に連結される出力部材；
    前記入力部材と前記出力部材を回転方向に対して弾力的に連結する第１ダンパスプリングおよび第２ダンパスプリング；
    前記第１ダンパスプリングを介して前記入力部材に相対回転可能に連結され、前記第２ダンパスプリングを介して前記出力部材に相対回転可能に連結される中間部材；および
    前記中間部材に直接設けられる反共振ダンパ；
    を含み、
    前記反共振ダンパは、前記第１ダンパスプリングおよび前記第２ダンパスプリングに対して半径方向外側に配置され、
    前記反共振ダンパは、
    前記中間部材の前面に近接して配置されるリング形状の第１質量体プレート；
    前記第１質量体プレートと相対回転不可に結合し、前記中間部材の後面に近接して配置されるリング形状の第２質量体プレート；および
    前記中間部材に収容され、前記第１質量体プレートおよび前記第２質量体プレートを前記中間部材に前記回転方向に対して弾力的に連結する第３ダンパスプリング；
    を含み、
    前記第１質量体プレートと前記第２質量体プレートは、前記入力部材に対して半径方向外側に配置され、
    前記反共振ダンパは、前記第１質量体プレートまたは前記第２質量体プレートのうち少なくともいずれか一つを前記タービンシェルに相対回転不可の状態で連結する連結ブラケットをさらに含むことを特徴とする、トルクコンバータ。
  2. 前記トルクコンバータの中心軸から前記反共振ダンパの半径方向最外側端部までの長さは、前記中心軸から前記ロックアップ装置の半径方向最外側端部までの長さの１００％～１０５％になることを特徴とする、請求項１に記載のトルクコンバータ。
  3. 前記トルクコンバータの中心軸から前記反共振ダンパの半径方向最外側端部までの長さは、前記中心軸から前記タービンシェルの半径方向最外側端部までの長さの１１０％～１２０％になることを特徴とする、請求項１に記載のトルクコンバータ。
  4. 中心軸方向に前記第１質量体プレートの前方端部面から前記第２質量体プレートの後方端部面までの占有領域は、前記第１ダンパスプリングおよび前記第２ダンパスプリングの軸方向占有領域と少なくとも部分的に重なることを特徴とする、請求項１に記載のトルクコンバータ。
  5. 中心軸方向に前記第１質量体プレートの前方端部面から前記第２質量体プレートの後方端部面までの占有領域は、前記第１ダンパスプリングおよび前記第２ダンパスプリングの軸方向占有領域にすべて重なることを特徴とする、請求項１に記載のトルクコンバータ。
  6. 前記反共振ダンパは、前記第１質量体プレートと前記第２質量体プレートの間に配置され、前記第１質量体プレートおよび前記第２質量体プレートと一体で回転するように連結される追加質量体をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のトルクコンバータ。
  7. 前記入力部材は、
    前記中間部材の前面に近接して配置され、前記ロックアップ装置に相対回転不可に連結されるリング形状の第１プレート；および
    前記中間部材の後面に近接して配置され、前記第１プレートと一体で回転するように連結されるリング形状の第２プレート；
    を含み、
    前記第１プレートと前記第２プレートは、前記反共振ダンパに対して半径方向内側に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のトルクコンバータ。
  8. 前記第１プレートと前記第２プレートは、それぞれ前記第１ダンパスプリングと前記第２ダンパスプリングを収容するための円弧形状の第１スプリング孔を含み、
    前記第１ダンパスプリングと前記第２ダンパスプリングは、前記第１スプリング孔に同時収容されることを特徴とする、請求項７に記載のトルクコンバータ。
  9. 前記第１ダンパスプリングと前記第２ダンパスプリングは、前記第１スプリング孔の内部で同一半径に沿って円弧形状に配置されることを特徴とする、請求項８に記載のトルクコンバータ。
  10. 前記第１ダンパスプリングは、前記第１スプリング孔の半径方向幅に対応する外径を有する第１コイルスプリングと、前記第１コイルスプリングの内部に配置される第２コイルスプリングを含み、
    前記第２ダンパスプリングは、前記第１コイルスプリングの外径と同じ外径を有する第３コイルスプリングと、前記第３コイルスプリングの内部に配置される第４コイルスプリングを含むことを特徴とする、請求項９に記載のトルクコンバータ。
  11. 前記中間部材は、
    リング形状のメインプレート；
    前記メインプレートの半径方向内側に形成され、前記第１スプリング孔に対応する円周方向長さを有して前記第１ダンパスプリングと前記第２ダンパスプリングが収容される円弧形状の第２スプリング孔；および
    前記第２スプリング孔の半径方向外側に形成されて前記第３ダンパスプリングを収容する第３スプリング孔；
    を含むことを特徴とする、請求項８に記載のトルクコンバータ。
  12. 前記出力部材は、
    前記出力ハブに固定される円板形状のボディ部；および
    前記ボディ部から半径方向に延びて形成されるスプリング連結部；
    を含み、
    前記スプリング連結部は、前記第１ダンパスプリングの第１端部と前記第２ダンパスプリングの第１端部の間に延びて、
    前記第１ダンパスプリングの第１端部と前記第２ダンパスプリングの第１端部は、前記スプリング連結部によって同時に支持されることを特徴とする、請求項９に記載のトルクコンバータ。
  13. 前記第１ダンパスプリングの第２端部は、前記第１スプリング孔および第２スプリング孔の円周方向一端部によって同時に支持され、
    前記第２ダンパスプリングの第２端部は、前記第１スプリング孔および第２スプリング孔の円周方向他端部によって同時に支持されることを特徴とする、請求項１２に記載のトルクコンバータ。
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