JPS5986750A - ロツクアツプトルクコンバ−タのスリツプ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動変速機等に用いられるロックアツプトルク
コンバータに関するものである０ロツクアツプトルクコ
ンバータは、エンジン駆動される入力要素（通割ポンプ
インペラ）からのかき廻し作動油によってステータによ
る反力下で出力％％出力要素（通常タービンランチ）を
トルク増大させつつ回転させる動作態様（コンバータ状
態）と、ロックアツプクラッチの結合により上記入出力
要素を直結して入力要素に向かう回転をそのまま取出す
動作態様（ロックアツプ状態）との２樵の動作態様を持
ち、エンジンのトルク駆動が問題となり且つトルク増大
の必要な比較的低エンジン回転域で前者の動作態様を、
又それ以外の高エンジン回転域で後者の動作態様を使用
するものである。従ってロックアツプトルクコンバータ
は、前者の動作態様しか持たない通常のトルクコンバー
タに較べ、高エンジン回転域（高車速域）で入出力要素
間のスリップがなくなる分、エンジンの燃費を向上させ
ることができ、今日多くの自動車に実用されつつある。

ところで従来のロックアツプトルクコンバータは上記２
橿の動作態様を選択的に使い分けていただけのため、そ
の判断基準となるロックアツプ車速をエンジンのトルク
変動が車体を振動させない程小さくなる相当な高車速に
設定せざるをえず、ロックアツプ期間が短かくなって十
分な燃費向上効果を果たし得ないのが実情であった。

そこで、エンジンのトルク変動が若干問題になるものの
、そのトルクが十分な低回転域で、ロックアツプクラッ
チを滑らせながら結合し、これによりエンジンのトルク
変動を問題とならないよう吸収しつつトルクコンバータ
のスリップを抑えて上述の問題をなくすようにしたロッ
クアツプトルクコンバータのスリップ制御技術が今次、
米国特許第４００２２２８号明細蕾（文献ｌ）、米国特
許第ａ９ｅａｏａ２号明細書（文献２）、米国特許第４
１６９５２６号明細４（文献３）及び特開昭５ｌ−１２
１ｆ１０１号公報（文献４）により提案されている。

しかして５文献１〜８に記載の技術はいずれも、ロック
アツプトルクコンバータをエンジン回転数が８００〜ｌ
　（１（ｌ　ｔｌ　ｒｐｍの低速域でコンバータ状態と
し、エンジン回転数が２０００　ｒｐｍ以上の高速域で
ロックアツプ状態とし、エンジン回転数が１０００〜２
００　（ｌ　ｒｐｍの中速域でロックアツプクラッチが
滑り結合する状態となすと言ったような、車速（′エン
ジン回転数）に応じた適切なスリップ制御を行なうもの
でなく、ロックアツプトルクコンバータのスリップ制御
技術としてなお不十分なものであった。

とりわけ１文献ｌの技術はタービントルクによりスリッ
プ量を制御するものであるが、可変オリフィスの形状（
四角形と円の組合せ〕により良好なスリップ特性が得ら
れず、又スプリング等を有し、構造が複雑になるばかり
か、前記スプリングは遠心力を受け、収縮及び伸長時に
はスプリングガイド面との強い摩擦力によりヒストルク
が生じ、前記可変オリフィスの開閉制御の精度が悪化す
る問題も存在する。又、文献２の技術はトルクコンバー
タ入出力要素を一定回転差に制御するものであるが、そ
のためこの回転差がスロットル開度とエンジン回転数等
のエンジン運転状態に常時対応したものでなく、適切な
スリップ制御を常時達成できるものでなし、図車機構等
を必要とするため構造が複雑になる問題も生ずること必
至である。

更に、文献８の技術はロックアツプクラッチのトルクと
タービントルクとの比を一定に制御するものであるが、
タービンランチとロックアツプクラッチとを連結するア
ーム及びスプリング等を必要とし、構造が複雑で、部品
点数が多い欠点も免れ得なく、また、コンバータの半径
方向に長いアームを有する為、高速回転時には、遠心力
が作用することにより制御系へ外乱を与えることになり
制御上の精度が悪化する。なお、文献４の技術はスリッ
プ制御をｍ予約に行なうもので、各個センサ、アクチュ
エータ及びコントロールユニット等の高画な構成要素を
多く必要とし、装置が全体的に割高となってしまう〇 本発明はこのような問題点を解決することを目的として
なしたもので、この目的のため本発明装置ハ、トルクコ
ンバータ入力要素からのがキ廻し作動油を受けてトルク
増大されつつ回転されるトルクコンバータ出力（に累を
具え、コンバータ室内とロックアツプ制カ１１室内との
圧力差により適宜作動されてトルクコンバータ入力要素
に向かう回転を直接トルクコンバータ出力軸に伝達する
ロックアツプクラッチを設けたロックアツプトルクコン
バータにおいて、トルクコンバータ出力要素を上記圧力
差により軸方向移動し得るようトルクコンバータ出力軸
に摺動自在に嵌合すると共に、該トルクコンバータ出力
軸にトルクコンバータ出力要素を、その発生トルク及び
ロックアツプクラッチの伝達トルクの差に応じ相対回転
して軸方向移動Ｔるようカム機構を介して駆動結合し、
トルクコンバータ出力要素及びトルクコンバータ出力軸
間に上記軸方向移動により開度変化してコンバータ室及
びロックアツプ制御室間の連通度を加減する可変オリフ
ィスを設けたことを特徴とする。

カカル本発明の構成によれば、ロックアツプトルクコン
バータのスリップ制御がロックアツプ制御室内に、コン
バータの軸方向に移動するカム機構を介して作動する上
記可変オリフィスを経てコンバータ室内の圧力を導ひく
ことにより、ロックアツプ制御室内の圧力、即ちロック
アツプクラッチの結合力を当該可変オリフィスの開度で
調整し、又この開度をタービントルクに応じｕＪ変とし
、これに応じロックアツプクラッチの結合力を制御する
よう構成したから、機械式の簡単且つｉ価な構成ながら
、高速回転時に生じる遠ｒｌ、１力が、０１Ｊ記ｉｉＪ
変オリフイスの開度ａｌｌ＊に外乱を与えることなくロ
ックアツプクラッチのトルクとトルクコンバータ出力要
素のトルクとの比を一定に保って、エンジンのトルク変
動を問題とならないよう吸収しっつトルクコンバータの
スリップを押え、燃費の向上を図ることができる。しか
も、ロックアツプ制御室内の圧力を、設定車速域でドレ
ンする固定オリフィスを有するロックアツプ１ｔｔｌＪ
　暉弁と連結するとこのスリップ制御をこれが要求され
る設定車速域でのみ行なわせ、又このスリップ制御中入
出力２２間のスリップ率をエンジン運転状態に常時対応
１．た値に遂−制御できるため、エンジンのトルク変動
による撮動発生の防止と燃費の向上という相反する２要
件を同時且つ確実に満足するようロックアツプトルクコ
ンバータのスリップを制御することができる。

以下、図示の実施例に基づき本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明装置を具えるロックアツプトルクコンバ
ータで、この図中ｌはトルクコンバータを示し、トルク
コンバータｌはポンプインペラ（トルクコンバータ人力
要素）２と、タービンランチ（トルクコンバータ出力要
素）８と、ステータ４とで王に構成する。ボンプインベ
９２ハコｔＬに溶接したコンバータカバー５を介してエ
ンジンクランクシャフト（図示せず〕に駆動結合し、エ
ンジン運転中これにより常時駆動されているものとする
。ポンプインペラ２には更に中空のポンプ駆動軸６を溶
接し、この軸を介しポンプ７をエンジン運転中これによ
り常時駆動する。

タービンランナ８はその内周縁部にリベット８により鋲
着したタービンハブ９を具え、これヲ介してタービンラ
ンナ８をスリーブｌＯ上に摺動自在に嵌合し、このスリ
ーブｌＯをトルクコンバータ出力軸１１に軸方向へ移動
しないようスプライン結合して該出力軸１１の一部とな
す。タービンハブ９及びスリーブｌＯに夫々、互に向い
合って半径方向外方へ延在するフランジ９ａ、ｔｏａを
一体に形成し、これら７ランジを相互に摺動自在に嵌合
して両者間に圧力室１２を画成する０７ランジ９ａ、ｌ
Ｏａの対向面に夫々ボール溝ｌδ。

１４を形成し、これらボール溝１８．１４はトルクコン
バータ出力軸ｌｌを中ルとする半径Ｒの円弧に沿って延
在させると共に、相互に対向させる。

更に、ホール溝ｔａ、ｉ＋の７５面ｘａａ、１４ａは相
互に平行となすも、夫々を第５図に明示する如く７ラン
ジｏａ、ｔｏａの回転面に対しθの角度だけ傾斜させ、
これらボール溝底面１８ａ。

］、　４　ａ間に介在させてボール溝１８．１４間に共
通な１個のボール１Ｂを挟圧するよう、カム機構を構成
する。

スリーブｌＯ〜にには別にロックアツプクラッチ１６を
摺動自在に嵌介し、該ロックアツプクラッチ１６がその
外周ｆｉｌ（クラッチフェーシングＬ６ａヲコンハータ
ヵＡ　　５に圧接する時両者間にコンバータ室１７から
隔絶されたロックアツプ制御室１８が生ずるようにする
。ロックアツプ制御室１８番まスリーブ１０に形成した
（ＬｌＯｂ、１０ｃにより圧力室１２に常＋１＆　７８
通させると共に、スリーブｌＯの孔Ｊｏｂ、ｌＯｄ及び
タービンハブ９に形成した軸方向スリット９ｂによりコ
ンパ−３１室１’／に通じさせる。なお、スリット９ｂ
及び孔１０ｄはそのオーバーラツプ量により第６図に斜
線で示す開度を変更される可変オリフィス１９を構成し
、該可変オリフィスはその開度に応じコンバータ室１７
及びロックアツプ制御室１８間の連通度を加減する。尚
、前記孔１００には、ロックアツプ制御室１８の油圧を
圧力室１２にフィードバックする際の定常安定性の向上
及びステップ応答時等のハンチング防止の為にオリフィ
スを形成することも可能である。

ロックアツプクラッチ１６には更にＬ字形断面の環状部
イΔ２０を固着し、その遊端縁に形成した＋１’１２０
　ａとフランジ１０　ａの外周縁に形成した歯１０ｆ３
とを＋１合させることにより、ロックアツプクラッチＪ
６をスリーブｌＯに軸方向相対移動可能に駆動結合する
。

又、トルクコンバータｌの前記ステータ４は一方向クラ
ッチ２１を介して中空固定軸２２上に置き、この軸２２
とポンプ駆動軸６及びトルクコンバータ出力軸１１との
間に夫々環状通路２８゜２４を設定する。環状通路２８
は前記オイルポンプ７からの作動油をトルクコンバータ
ｌ内に導び色、この作動油を環状通路２４より排除する
が、この間その後の作動油通路中に設けられた保圧弁等
によりトルクコンバータ１内、即らコンバータ室１７内
は一定の圧力ｐｃに保たれている。

又、ロックアツプ１ＩｉｌＩ＃室１８はトルクコンバー
タ出力ｌ１ｉ１１１１１の中空孔１１　ａを経てロック
アツプ制御弁２５の夕１！、Ｉ・ａボー）２５ａに通じ
させ、この制御弁をスプール２６ｂ、プラグ２５Ｃ１こ
れらを図中右向きに付勢するばね２５ｄ、２５ｅで構成
する。ロックアツプ制御弁２５は室２５ｆに供給される
車速相当のガバナ圧ＰＧに応じスプール２５ｂを移動さ
れ、連絡ボート２５ａを入口ボート２５　ｇ、固定オリ
フィス２６付のドレンボート２５ｈ又はドレンボートｇ
５ｉに選択的に連通させるよう機能し、人口ボート２５
ｇには前記コンバータ室圧ｐｏを導ひく。

上述の構成とした本発明スリップ制御装置を具えるロッ
クアツプトルクコンバータの作用を次に説明する。

ｇ速が低く１例えば１１１￥７図中Ｖ、　（２０ｋｍ／
ｈ　）以下のコンバータ領域Ａの時、これに対応するガ
バナＩＥＰＧがスプール２５ｂをばね２５ｄに抗し押１
動し得ず、ロックアツプ制御弁２５は第１図及び第８図
の状態を保つ。この場合、コンバータ室圧Ｐ○がボー）
２５ｇ、２５＆及び中空孔ｉｉａを経てロックアツプ制
御室１８に供給され、この室１８がコンバータ室１７と
同圧にされるから、ロックアツプクラッチ１６は第１図
に示す解放位置を保チ、ロックアツプトルクコンバータ
をコンバータ状態で作動さゼる。即ち、エンジン駆動さ
れるポンプインペラ２は作動油をタービンランナ８に向
かわけ、この作動油はその後ステータ４を経てポンプ駆
動軸２２に戻る。この１川、作動油は夕〜ビンライナ８
をステータ４にょる反力下でトルク増大しつつ回転させ
、この回転動力をタービンハブ９、ボール１５及びスリ
ーブ１０を経てトルクコンバータ出力軸１１より取出す
ことができる。

一方、車速か高く、例えば第７図中Ｖ、　（６０ｋｍ／
ｈ　）以上のロックアツプ領域００時、これに対応する
高いガバナ圧Ｐｃがスプール２５ｂをばね２５ｄに抗し
てだけでなくはね２５８に抗しても押動することができ
、ロックアツプ：Ｉｉｌ　ｉ卸弁２５は第４１図に示す
状態となる。この場合、ロックアツプ制御室１８が中空
孔１１ａ、ボート２５ａ及びドレンボー）２５Ｔｈ、２
５１に通じ、無圧状態に保たｎるから、ロックアツプク
ラッチ１６はコンバーク室圧ｐｃにより第１図中左行さ
れてクラッチフェーシング１６ａをコンバータカバー５
に圧接した継合位ｆｌを保ら、ロックアツプトルクコン
バータをロックアツプ状態で作物させる。即ら、ポンプ
インペラ２に向ウエンジン回転はトルクコンバータｌを
経白けず、ロックアツプクラッチ１６．ｆｉ状部材２０
及びスリーブＩｎを経てそのまま・トルクコンバータ出
力軸ｉｔより取出され、−トルクコンバータのスリップ
−＋ｓｅを導となすことができる。

そして、車速がｒｎ　７　ｚ中Ｖ□〜Ｖ２間のスリップ
領域Ｂの時は、これに対応したガバナ圧Ｐａがロックア
ツプ制御弁２５を第２図に示す状態とな’ｆｉ。

この場合ロックアツプ制御室１８内の圧力ＰＬは固定オ
リフィス２６を経て抜取られる一方、可変オリフィス１
９を経てコンバータ室１７からの圧ヵＰｏの補充を受け
る。かくて、この間口ツクアップ１制御室１８内の圧力
ＰＬは可変オリフィス１９の開度により決定さｎ、この
圧力ＰＬに応じた度合でローツタアップクラッチ１６は
すべりなからコンノく一タカバー５に摩擦継合し、コン
バータ状態とロックアツプ状態との中間状態で動力伝達
を行なう。

ここで、タービンハブ９に作用する力を考察するに、こ
れとボール１５との間の摩擦力が軽０にであるから、こ
れを無を児すると、タービンノ・プ９には第５図に示す
゛如くその発生トルクＴＴによる力ＦＴと、コンバータ
室圧力ＰＣ及びロックアツプ制御室圧力ＰＬの圧力差が
室１２内でタービン・・ブ９の受圧面慎Ｓに作用して生
ずる力ｒＬとが加わり、ボール１５が抗力Ｎを持ってこ
れら一力の合力と釣合う。ところで、上記ＦＴ　、　Ｆ
Ｌ、は夫々ＦＴ−ＴＴ／Ｒ’・・（１）、ＦＬ−（Ｐｏ
−ＰＬ）ＸＳ−（２）で表わされ、又上記釣合状態では
ＦＴ、ＦＬは夫々ＦＴ　−Ｎ　ｓｉｎθ、ＦＬ、−Ｈｃ
ｏｓθでも表わされるから、ｌｉ’Ｌｔａｎθ−ＦＴ・
・・（８）の開先式が求まる。

ロックアツプクラッチ１６の伝達トルクＴＬについては
、その受圧面積及び半径で決まる定数をＫとすると、　
　Ｔ、−Ｋ　（ｐｏ−ＰＬ　）・・（４）の式で表わさ
れ、この式と前記（１）〜（８）人とからＴＩ、　Ｘ−
ｔａｎ　１９−及が求Ｋ　　　　　　　Ｒ まり、結果としてＴ、とＴＴとの間にはＩ Ｔ　り−××ＴＴ ”　　Ｓ　　Ｒｔａｎθ の関係式が成立する０この式中、に、Ｓ、Ｒ，θｌ は固定値であるから、上式の−×□は定数でＳ　　Ｒｔ
ａｎθ あり、これをｋと置換えると、上式は ’（ｂ−ｊ（Ｘ　Ｔ”ｒ　　・・・・・・・・・・・（
５）となる。

上記（５）式から、ロックアツプクラッチの伝達トルク
ＴＬとタービンランナ８の発生トルクＴＴは一定の比で
バランスしていることが判る。

この釣合状態から、タービントルクＴＴが大きくなると
、第５図においてボール１５が下方に移動され、ボール
溝底面１８ａ、１４ａとのカム作用によりタービンハブ
９はこの図中右方に軸方向移動される。この軸方向移動
は第６図においてスリン）９ｂを点線矢印方向に変位さ
せ、可変オリフィス１９の関度を減少させる。これによ
りこの可変オリフィス１９を経てコンバータ室１７から
ロックアツプ制御室１８に向う圧力が減少し、一方ロツ
クアップ制御室１８から固定オリフィス２６を経て前述
した如く排除される圧力が一定であることから、ロック
アツプ制御室１８内の圧力は前記（５）式の関係が成立
するよう低下される。

逆に、上記釣合状態から、タービントルクＴＴが小さく
なると、第６因においてボール１５が上方に移動され、
タービンハブ９をこの図中左方に軸方向移動させる。こ
の軸方向移動は第６図においてスリン）９ｂを実線矢印
方向へ変位させ、”Ｊ変オリフィス１９の開度を増大さ
せる。これにより、この可変オリフィス１９を経てコン
バータ室１７からロックアツプ制御室１８に向う圧力が
増し、この室１８内の圧力は前記（５）氏の関係が成立
するよう高められる。上記の制御を行うに当り、カム機
構を構成するボール１５は、コンバータの軸方向に移動
することにより、遠心力による制御等への悪影響は極力
小さくできる。

かかる作用の繰返しにより第７図中Ｂで示すスリップ領
域では、タービントルクＴＴの変化に応じ可変オリフィ
ス１９の開度制御によりロックアツプ制御室１８内の圧
力、即ちロックアツプクラッチ１６のすべり結合力を加
減して、前記（５）式で示すｙ日くタービントルりＴＴ
とロックアツプクラッチ１６の伝達トルクＴＬとの比が
一定になるようロックアツプトルクコンバータをスリッ
プ制御することができる。そして、かかるスリップ領域
Ｂでトルクコンバータのスリップ率ｅは、前記（５）式
中のｋが４となるようＩｆｆ　ｆｉｌ’　した場合１例
えば第７図に示す如く連続的に変化しく図中ｅ−ｏ、１
．ｅ−０，０６・・・・・・等は代表的なスリップ率を
例示している）、スリップ率をエンジンの運転状態に常
に対応した適正な値となるよう制御することができる。

かくして本発明スリップ制御装置は上述の如くに可変オ
リフィスの開度変化を行うのに、コンバータの軸方向に
移動するカム４＠ｌ構を用い、た為、機械式の簡単且つ
な価な構成ながら、スリップ制御すべき領域Ｂで遠ノ）
力の作用による制御系への外乱を防ぎタービントルクＴ
Ｔとロックアツプクラッチ伝達トルクＴＬとの比が一定
となるようロックアツプクラッチ１６のすべり結合を高
精度で制御するから、トルク変動を問題とならないよう
吸収しつつトルクコンバータのスリップを最少限に抑え
て、振動発生の防止と燃費の向上という相反する２要件
を同時且つ確実に満足゛することができる。

更に、上記スリップ制御はトルクコンバータのスリップ
率ｅを例えば第７図の如くエンジンの運転状態に常時対
応した値になるよう遂−制御できるため、この点でも上
記相反する２要件を同時且つ確実に満足するという作用
効果を−＃顕著なものとなし得る。

しかも第１図に示すように、ロックアツプ制御室内の圧
力を設定車速域でドレンする固定オリフィスを有するよ
うなロックアツプ制御弁を設けると、第７図に示す如く
トルクが絶対的に低くてトルク増大機能を必要とし、且
つトルク変動が大きくてその吸収機能も必要とするエン
ジンの低速達転領Ｋｈでは兎に１匂、ロックアツプトル
クコンパをコンバータ ーＳＷεして当１亥物求にかなうようにし、又トルク開
動が少なく、トルク増大機能も必要としないようなエン
ジンのｆ４；速達転領域Ｃではロックアツプトルクコン
バータをロックアツプ状態にしてトルクコンバークのス
リップをなくシ、エンジンの燃費を向上させ、更にこれ
らエンジン運転域の中間ニあってｌ・ルクに比較的余裕
があるものの、トルク変動が未だ問題となるような運転
領域Ｂでは、ロックアツプクラッチ１６を滑らせながら
結合し、これによりエンジンのトルク変動を吸収しつつ
トルクコンバータのスリップをできるだけ抑えると言っ
たよう１．ｒ　ａ　顧様でロックアツプトルクコンバー
タを効率よく作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１１１は本発明スリップ制御装置を具えたロックアツ
プトルクコンバータの縦断側面図、第２図乃至第４肉は
夫々同トルクコンバータのロックアツプ制御弁に詠ねる
作用説明図、第６図は第１図のｖ−ｖ線上における展開
断面図、 第６図は第１図の■矢視図、 第７図は本発明装置によるロックアツプトルクｊ　’７
　／＜−夕のスリップ率変化特性図である。 ｌ・・・トルクコンバーク ２・・・ポンプインペ２（トルクコンバータ入カ要Ｘ）
８・・・タービンランチ（トルクコンバータ出力要素〕
４・・・ステータ　　　　　５　用コンバータカバー９
・・・タービンハブ　　　９ａ・・・ハブ７ランジ９ｂ
・・・軸方向スリット　１０・・・スリーブ１０ａ・・
・スリーブ７ランジ　ｔｏｂ　、　１００．　ｌＯｄ・
・・孔ｌＯｅ・・・ｍ　　　　　　　　　ｔｔ・・・ト
ルクコンバータ４Ｂカ軸１２・・・圧力￥　　　　　　
１８　、１４川ボールｌ＃（カム機＃ｌ）１．８ａ　、
　ｘ４ｂ・・・ボール溝底面（カム機構）１５・・・ボ
ニル（カム機構）１７・・・コン°バニ：り室１８・・
・ロックアツプ制御室　１９・・・可変オリアイス２０
・・・環状部材　　　　　ｇｏａ・・・歯２１・・・一
方向クラッチ　　２２・・・中空固定軸２５・・・ロッ
クアツプ制御弁　ｇ６・・・固定オリフィス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　トルクコンバータ入力要素からのかき廻し作動油を
   受けてトルク増大されつつ回転されるトルクコンバータ
   出力要素を具え、コンバータ室内とロックアツプ制御室
   内との圧力差により適宜作動されてトルクコンバータ入
   力要素に向かう回転を直接トルクコンバータ出力軸に伝
   達するロックアツプクラッチを設けたロックアツプトル
   クコンバータにおいて、ｎｆＪ記トルクコンバータ出力
   要素をＩＩＪ記圧方圧力差り軸方向移動し得るよう前記
   トルクコンバータ出力軸に摺動自在に嵌合すると共に、
   該トルクコンバータ出力軸に前記トルクコンバータ出力
   要メ；を、その発生トルク及び前記ロックアツプクラッ
   チの伝達トルクの差に応じ相対回転して軸方向移動する
   ようカム機構を介して駆動結合し、トルクコンバータ出
   力要素及びトルクコンバータ出力軸間にｎｉＪ記軸記聞
   方向移動り開度変化してｎｉＪ記ごンベータ室及びロッ
   クアツプ制御室間の連通度を加減する可変オリフィスを
   設けてなることを特徴とするロックアツプトルクコンバ
   ータのスリップ制御装置。