JPS6346764Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は例えばクラツチのような速度応答係合
機構に関する。

従来技術において流体動力学的装置のタービン
とインペラとをクラツチによつて互いに錠止め結
合して両者間の滑りを除去して該装置の効率を向
上させることは知られている。この場合一方の機
素（タービン又はインペラ）の回転を、クラツチ
の結合、非結合を発動させる信号として使用する
ことが好都合な場合がある。例えば自動変速装置
と組合せで流体動力学的装置内に錠止めクラツチ
が使用される場合にはクラツチの結合時期が特に
重要である。自動的速度変化を行う場合流体動力
学的装置が衝撃の吸収を行わなければならないか
ら、シフト（変速操作）時のトルク変化が過大に
ならないためクラツチが確実に非結合になること
が望ましいのである。何故ならばシフト時に流体
動力学的装置のクラツチが結合状態に留つている
と、流体動力学的装置の正常な衝撃吸収機能が失
われるから、円滑な変速を得るためにはさらに正
確なシフト制御が要求されることになるからであ
る。

上述のような流体動力学的装置の錠止めクラツ
チとして速度応答クラツチを使用することは知ら
れている。適切な時期にクラツチを係合させるた
めに通常機械的、電気的又は油圧的な高価で複雑
な制御装置が使用されている。さらにクラツチ自
体の構造もこのような機能を達成するために著し
く複雑なものになる。

本考案の主目的は係合非係合の時期を決定する
ために外部的制御機構を使用しないで適切な時期
に係合、非係合を行い得る流体動力学的装置用の
簡単な錠止めクラツチを提供することである。

さらに本考案の１つの目的は物理的に最小の軸
線方向および半径方向の寸法を有し得るような速
度およびトルク応答形式の流体動力学的装置用の
クラツチを提供することである。

さらに他の本考案の目的は例えば変速操作のよ
うな特定の作動条件下において自動的に速度差を
与え得る流体動力学的装置用クラツチを提供する
ことである。

本考案の上述の目的は、摩擦シユーの速度およ
びトルク応答形式の、且つ自己楔作用形式の係合
を利用することによつて達成されるのである。環
状の金属板リングが流体動力学的装置のタービン
部材に固着され、その内部で一連のランプ（傾斜
路）を形成する凹入部を有して形成され、各凹入
部には摩擦ライニングを有する摩擦シユーが収容
される。遠心力によつてシユーは半径方向に外方
に運動してインペラ駆動部材の内側環状面と係合
する。一連の板ばねが環状リングに連結されて摩
擦シユーと係合し、各摩擦シユーの半径方向に外
方に向う運動に抵抗を与える。

摩擦シユーの初期摩擦係合後に摩擦シユーが装
架された傾斜面状の凹入部が摩擦シユーを係合さ
せる楔作用を与える。楔作用のために各摩擦シユ
ーは係合時よりも低い回転速度で非係合となるか
ら、ヒステリシス効果を生ずる。板ばねの他にさ
らに各摩擦シユーの孔内にコイルばねが装架され
て傾斜面に相対的な摩擦シユーの運動に抵抗を与
える。

楔係合によるヒステリシス効果の他にさらに本
考案によればトルク検知機能も与えられている。
例えば自動的変速装置の増速シフト時のように大
きいトルク変動の生じた場合には本考案による錠
止めクラツチはインペラ部材とタービン部材との
間に一時的な速度差を許容する。さらに、減速シ
フト時の場合のようにトルクが正常な方向でなく
インペラ部材からタービン部材に向つて伝達され
るような速度逆転状態の場合には摩擦シユーはイ
ンペラ部材とタービン部材との間の一時的な速度
差を許容する。このように速度差（スリツプ）が
錠止めクラツチによつてインペラ部材とタービン
部材との間に与えられる状態は以下においてクラ
ツチの「解放」と称するが、この状態において
は、摩擦シユーは接触状態に保持されていてもよ
い。このシフト時のクラツチの自動的「解放」は
シフト時のこのトルクコンバータ装置の衝撃吸収
機能を保持するために特に重要である。

本考案の望ましい実施例を示す添付図面を参照
して以下に本考案を詳細に説明する。

第１図には本考案による錠止めクラツチ装置す
なわち係合機構１０が示されている。クラツチ機
構１０は通常流体トルクコンバータと称される形
式の流体動力学的装置１２内に配置され、トルク
コンバータ１２はベーン付きのインペラ部材１６
を駆動するためこれと一体的に固定された駆動シ
エル１４と、インペラ部材１６によつて流体動力
学的に駆動されるベーン付きのタービン部材１８
と、ステーター部材２０とを含んでいる。クラツ
チ機構１０は該クラツチ機構１０とシエル１４の
内側環状面２２との間の摩擦係合によつて、ター
ビン部材１８とシエル１４によつて駆動されるイ
ンペラ部材１６とを互いに錠止めする。シエル１
４は通常の構造のものである。乗物に装着される
時シエル１４は乗物のエンジンに連結されて駆動
される。タービン部材１８にはスプライン１９が
設けられて変速装置の入力軸に連結され、該入力
軸をインペラ部材によるタービン部材の駆動回転
に応答して駆動する。

第１図、第２図および第４図に示されるよう
に、クラツチ機構１０は複数の係合装着すなわち
摩擦シユー２６と作動的に関連する環状の成形板
反作用リングすなわち支持部材２４を含む。

第４図および第５図に詳細に示されるように、
反作用リング２４はその周縁に一連のカム装置す
なわちランプ３０を有して成形された環状の金属
板リングより成つている。ランプ３０はリング２
４の周縁に等間隔に設けられているが、回転釣合
状態が得られるならば必ずしも等間隔でなくても
よい。ランプ３０は、最初に一連の横方向溝孔３
２を打抜き、次に第４図に示されるように環状の
リング２４の円に対して半径方向に内方に変形さ
せることによつて形成される。ランプ３０の端部
３４は最初は溝孔３２の一部分を形成していたも
のである。衝当面３６も同じく溝孔３２の一部分
を形成していたものである。ランプ３０は環状の
リング２４の接線に対して角度「α」をランプ３
０の全体的な平面とリング２４の円との交点にお
いて形成している。本考案の１つの望ましい実施
例において、角度「α」は約6゜である。ランプ３
０の間で、且つリング２４の周縁上に１対のリベ
ツト孔３８が設けられている。各ランプ３０が形
成されると、リング２４には楔形の開口すなわち
凹入部４０が形成されることになる。各凹入部４
０は摩擦シユー２６に係合するカム面すなわち楔
面をなす底面４２を有している。環状のリング２
４は成形された曲つた外側環状部分４４（第１
図）と成形された曲つた内側環状部分４６とを含
んでいる。環状部分４４，４６は第１図に示され
るようにタービン部材１８の曲つた外面と適当に
対応する形状のものになされ、リング２４はター
ビン１８上に組付けられ、スポツト溶接その他の
公知の方法で環状部分４４，４６とタービン部材
１８とが連結されるのである。

第３図および第６図に示される板ばね５０はば
ね腕部分５２と支持部分５４とを有する。ばね部
分５２は弓形の係合面５６を含み、支持部分５４
には２つのリベツト孔５８が設けられている。支
持部分５４から或る角度をなして第３図にて上方
に伸長する反作用部分５７が設けられている。

第３図、第７図および第８図には摩擦シユー２
６の詳細が示されている。摩擦シユー２６は大体
矩形のブロツクで弓形の表面６０を有していて、
この面に接着等の方法によつて例えばクラツチブ
レーキバンド等にて公知の紙の形式の摩擦ライニ
ング６２が固着されている。シユー２６には縦方
向に伸長するＵ字形の溝６４が面６０内に設けら
れ、さらに、孔６６が設けられていて、後述する
ばねを受入れている。摩擦シユー２６には下方に
向つて伸長する中央矩形部分６７が設けられ、部
分６７の各側にはその長さに沿つて伸長する１対
の肩６９が設けられている。摩擦シユー２６がト
ルクコンバータ１２内に配置された時部分６７は
リング２４の凹入部４０内に収容され、肩６９は
凹入部４０の各側の環状面にそれぞれ接触してい
る。

第２図に示されるように、シユー２６はその孔
６６内に復帰コイルばね６８を有して組立られて
いる。ばね６８はばねキヤツプ７０内に保持さ
れ、ばねキヤツプ７０はばね６８によつて孔６６
から外方に押圧されている。シユー２６の溝６４
内にはばね５０の係合部分５６が係合してシユー
２６を半径方向に内方に押圧している。反作用リ
ング２４の孔３８と板ばね５０の孔５８とを貫通
してリベツト７２が伸長していて、これによつて
板ばね５０がリング２４に固着されるのである。
溝６４に係合する板ばね５０は摩擦シユー２６を
シエル１４の内側環状面２２から離れる方向に押
圧している。

板ばね５０の反作用部分５７は隣接する摩擦シ
ユー２６のキヤツプ７０と係合する。第２図にお
いて、反作用リング２４の周縁に沿つて設けられ
た一連の摩擦シユー２６は板ばね５０によつて半
径方向に内方に向つて環状表面から離れる方向に
押圧されると同時に隣接する板ばね５０の反作用
部分５７とキヤツプ７０とが係合することによつ
て溝孔３２の縁部３６に係合されるために所定の
位置に保持されるのである（第３図）。

図示のクラツチ機構は作動時にタービン部材１
８の回転速度が所定値に達すると摩擦シユー２６
に作用する遠心力が大となり、摩擦シユー２６が
ばね５０の力に抗して半径方向に外方に押圧さ
れ、その弓形の摩擦表面６０の摩擦ライニング６
２がシエル１４の環状の内面２２と係合する。こ
の時摩擦シユー２６はインペラ部材１６と一体の
のシエル１４と摩擦係合してタービン部材１８と
インペラ部材とを錠止めする。この摩擦係合によ
つてランプすなわちカム３０は楔作用によつてさ
らに強く摩擦シユー２６を内面２２に押圧する。
すなわちクラツチ装着１０はランプ３０の楔作用
によつて係合方向に自己附勢されるのである。

第２図および第３図の摩擦シユー２６の係合、
非係合位置を参照すると、シユー２６の端部と孔
３２の縁部との間の間隙９０（第２図）に明示さ
れるように摩擦シユー２６は実質上ばね６８の作
用に抗して円周方向にも運動することが判る。こ
の摩擦シユー２６の円周方向の運動はシエル１４
に対して相対的な円周に沿う運動とシエル１４に
対して相対的な傾斜面４２に沿う弦方向の運動と
の両者から成ることが判る。この摩擦シユー２６
の運動は係合時の楔作用よつて生ずる。

本考案による構造はこの楔作用によつて所望の
ヒステリシス効果を実質的に有している。この機
構は予め定められた回転速度において摩擦シユー
２６の錠止め係合を生ずるが、楔作用によつて係
合保持されるようになるから、係合時の回転速度
よりも低い或る回転速度に達しなければばね５
０，６８の作用によつて非係合になることはな
い。本考案による１つの実施例についてダイナモ
メータ試験を行つた結果クラツチ１０は1600−
1660rpmにおいて錠止め状態となり、同一のトル
ク条件下において回転数が1550−1450rpmに低下
しなければ解放しなかつた。摩擦シユー２６はこ
のように楔係合を行うのでクラツチ１０のハンテ
イング現象すなわち錠止めと解放とが短時間で繰
返される現象を防止できる。

この場合「非係合」なる用語は摩擦シユー２６
が半径方向に内方に動いてシエル１４の内側環状
面２２と係合しなくなる状態を言う。クラツチ１
０の場合の「解放」と言う用語はシユー２６が内
側環状面２２と接触しているが係合力が小さくス
リツプすなわち内側環状面２２とシユー２６との
相対的な運動が生ずるようなもので、換言すれば
タービン部材１８とインペラ部材１６とが異なる
速度で回転している状態を示す。勿論解放状態は
広い意味で上述の非係合の状態を含むものであ
る。

第９図に示される速度線図において線Ａは変速
装置が第３図すなわち速度比１：１で駆動されて
いる時の出力軸のトルクを示し、線Ｂはタービン
部材の各速度におけるクラツチ機構のトルク能力
を示している。図面のＹ軸は０，138Kgｍ（フート
ポンド）単位で示したトルクを、またＸ軸はrpm
で示したタービン部材の速度と毎時1.61Km／ｈ
（毎時マイル）で示した乗物の速度とを示してい
る。

乗物の実際の運転試験から求められた線Ａは乗
物が変速装着の速度比１：１で運行されている時
のもので「路上負荷」トルクと通常称される。線
Ｂはクラツチ１０のトルク能力の計算値を示し、
これは各回転数において作用するトルクが測定可
能であり、且つその時の各シユーに作用する遠心
力が決定可能であるから計算できるのである。こ
のクラツチのトルク能力とはシユー２６と表面２
２間にスリツプを生ずることなく伝達可能のクラ
ツチの最大トルクを示す。

線Ｃは遠心力のみによる場合、すなわちランプ
３０の楔作用を考慮しない場合のクラツチのトル
ク伝達能力を示す。

低い回転数においては、楔作用が生じないで、
線Ｂと線Ｃとが一致する。エンジン回転数が約
2400rpmまではクラツチ１０の能力は緩やかに上
昇するのみである。この緩やかな上昇はシユー２
６を表面２２に押圧する遠心力の増大を示してい
る。約2400rpmにおいてシユー２６と表面２２と
の間の摩擦力はシユー２６のランプ３０に沿う運
動を生じさせるのに充分な大きさになり、楔係合
効果を生じ、これによつてクラツチ１０の全トル
ク伝達能力が線Ｂに沿つて上昇する。

第９図において、クラツチ１０は、線Ａと線Ｂ
とが交わる位置までエンジンの回転数が増大した
時すなわちクラツチ１０のトルク能力が、１：１
の速度比にある時に線Ａによつて示される駆動力
によつて伝達されるトルクを超えた時にタービン
部材１８とインペラ部材１６とを連結するもので
あることが判る。

高いトルクを得るために乗物のスロツトルペダ
ルが急に押下げられると駆動力トルクは図面の線
Ａよりも高くなり、クラツチ１０のトルク能力
（線Ｂ）よりも高くなることがある。クラツチ１
０は解放してトルクコンバータがスリツプ状態に
戻すようになるが、このことはこのような場合に
望ましいのである。この状態は増速シフト時にも
生ずるもので、この時の前述のようなトルクの急
激な増大が瞬間的に生ずる。

駆動系統中にトルク逆転状態が生ずると、クラ
ツチ１０の固有の特性に基いて楔作用が失われ、
クラツチ１０のトルク伝達能力は線Ｃで示される
値に低下する。これは、クラツチ１０が減速シフ
ト時に瞬間的に解放される理由による。なお、減
速シフト時にこのトルク逆転状態が生ずるもので
ある。前述のように減速シフト時にはクラツチ１
０が解放してトルクコンバータの衝撃吸収能力が
与えられるようになるのが望ましい。

この機構は、運転時に自動変速装置のシフト時
すなわち速度比が変化する時の衝撃的トルクまた
はトルク逆転現象がクラツチ１０を解放させる特
性を有することを示す。この本考案による機構の
固有の特性は著しく重要であり、トルクコンバー
タが解放状態すなわち正常状態で作動している時
に自動的シフトが著しく円滑に行われるのであ
る。もしトルクコンバータが例えば錠止めクラツ
チによつてシフト時に錠止めされたまゝであれ
ば、シフトは過度に急激に行われることになる。

第１０図には本考案の機構を乗物に搭載して行
つた試験としてスロツトル全開の加速試験結果が
示されている。インペラ部材の回転数の曲線とタ
ービン部材の回転数の曲線とが示されている。約
3350rpmでインペラ部材の回転数とタービン部材
の回転数とが一致し、この時クラツチは係合すな
わち錠止め状態になる。正常な状態で、流体動力
学的トルクコンバータにおいてはタービン部材は
約５％だけインペラ部材よりも遅く回転するので
あるが、前述の状態ではクラツチは錠止め状態に
なる。さらに図面にはインペラ部材とタービン部
材との回転数の差を示す回転数差曲線が示されて
いる。図面の時間零の点におけるタービン部材の
回転数零の点から約５秒の点まで達すると回転数
の差は零となり、錠止め状態が達成されることが
判る。この回転数の差の曲線の大体水平な部分は
インペラ部材およびタービン部材の各回転数曲線
が合致する時期と一致している。

この回転数の差の曲線は、使用された測定装置
の感度によつて変動の多い曲線となつているが、
全体的として回転数の差の変化を示すには充分で
ある。この回転数の差の曲線は約5100rpmで行わ
れた第１速から第２速への１−２シフト時に著し
く変動していることが判る。この時クラツチは解
放され、シフト時にトルクコンバータが部分的に
作動する。クラツチが解放したことはタービン部
材の回転数の曲線とインペラ部材の回転数の曲線
とが離れることからも判る。

前述のようにシユー２６には例えば紙の形式の
摩擦ライニング６２が設けられている。本考案の
実施例においては、シユー２６はアルミニウム製
であつて、リング２４は鋼板製である。摩擦ライ
ニング６２の摩擦係数はランプ３０に係合するシ
ユー２６の摩擦係数とは異つていて、この場合摩
擦ライニング６２の材料またはシユー２６の材料
またはその両者を変えることによつて作動特性を
変化させることができる。面２２に係合する摩擦
ライニング６２の摩擦係数をシユー２６の摩擦係
数よりも大きく、すなわちシユー２６とランプ３
０との間およびシユー２６と面２２との間に同一
の大きさの直角方向の力が作用した場合にランプ
３０に対して相対的にシユー２６を運動させる力
が面２２に対して相対的にシユー２６を運動させ
る力よりも小さくするのが望ましいことが判つて
いる。

前述のように、リング２４は金属製の単一の環
状部材であつて、ランプ３０は通常の板金技術に
よつて成形される。勿論各ランプ３０を別々の部
材として成形し、これらを溶接その他の適当な技
術によつてリング２４に固着することもできる。
別な方法としてランプ３０をタービン部材１８の
外側シエル内に予め、すなわち流体偏向用羽根を
設ける以前に形成し、シエルの寸法は周縁に複数
のランプ面を形成するのに充分なものとし、且つ
タービン部材を通る流体の流路として充分な間隙
を与えるものとすることができる。シユー２６を
ランプ３０に向つて押圧して面２２に係合しない
ようになすばね装置を図示のものと異なる形式の
ものとしてもよい。例えば単一のガータ型ばねを
全部の摩擦シユー２６を取囲むように設け、シユ
ー２６を面２２から離れる方向に押圧するものと
することもできる。この場合には各シユー２６の
溝６４はこのガータ型ばねを収容するために充分
深いものとするのが望ましい。

上述の説明によつて本考案による速度応答クラ
ツチが流体動力学的装置のための錠止めクラツチ
として独特の作用効果を有し、このようなクラツ
チとして望まれる作動特性を、著しく少数の部品
より成る簡単な構造によつて達成し得るものであ
ることが判る。本考案によるクラツチによつて達
成される諸特性として次のものを挙げることがで
きる。すなわち タービン部材とインペラ部材との錠止め作用が
適切な時期に行われ得ること。

自動的速度変化時にクラツチの解放が行われ
て、流体動力学的装置の本質的な特性である衝撃
吸収特性が活用可能であること。

係合および解放状態の間を変動するいわゆるハ
ンテイング現象が生じないこと。

円滑な係合と解放とが行われること。

複雑な機械的または電気的速度応答制御装置を
使用しないで、適切な時期にクラツチの係合、非
係合を行い得ること。

等である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１つの実施例として示された
速度応答クラツチを含む液圧作動トルクコンバー
タの要部を示す縦断面図。第２図は第１図の線２
−２に沿う断面図。第３図は第２図の一部分を示
す拡大断面図。第４図は第１図における環状リン
グの部分的断面図。第５図は第４図の環状リング
の一部分を線５−５によつて示される面上に投影
して示す図面。第６図は第１図および第２図に示
された板ばねの平面図。第７図は第１図ないし第
３図に示された摩擦シユーの端面図。第８図は第
７図の摩擦シユーの底面図。第９図はトルク−速
度特性を示す線図。第１０図は加速性能試験の成
績を示す線図。 １０……錠止めクラツチすなわち係合機構、１
２……液圧作動トルクコンバータすなわち流体動
力学的装置、１４……駆動用シエル、１６……イ
ンペラ部材、１８……タービン部材、１９……ス
プライン、２０……ステータ部材、２２……シエ
ル１４の環状内面、２４……反作用リングすなわ
ち支持部材、３０……ランプすなわちカム装置、
３２……溝孔、４０……凹入部、５０……板ば
ね、６２……摩擦ライニング、６４……溝、６８
……コイルばね。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第一および第二の相対的に回転する部材１８，
   １４と、円周部を有し、該第一の部材１８に固定
   された環状の金属板より成る支持体２４と、該支
   持体２４および該第二の部材１４の間に装架され
   て前記円周部に摩擦係合可能の摩擦ライニング６
   ２を有し、該支持体に固定されたばね装置５０に
   よつて前記第二の部材１４から前記摩擦ライニン
   グを離隔させるように半径方向の内方に押圧され
   る複数の摩擦シユー２６と、該支持体２４の材料
   によつて成形されて該支持体に配置され、前記円
   周部から半径方向に内方に傾斜して伸長して前記
   シユー２６を円周方向および半径方向に移動可能
   に受入れるカム装置３０と、回転速度の上昇によ
   る遠心力が前記シユー２６を前記第二の部材１４
   に係合させて前記第一および第二の部材１８，１
   ４をともに錠止めするように押圧可能になされて
   いることゝ、前記カム装置が前記支持体２４の円
   周部の廻りに分布された一連のランプ３０より成
   つていることゝ、前記第二の部材１４に対する前
   記ライニング６２の摩擦係数が前記ランプ３０に
   対する前記シユー２６の摩擦係数よりも大きく選
   定されていることゝ、前記カム装置３０は、前記
   ばね装置５０に抗して前記シユー２６と前記第二
   の部材１４との最初の係合が行われた後で遠心力
   の増大により前記第二の部材１４の前記第一の部
   材１８に対する摩擦的相対的回転によつて該シユ
   ーを前記支持体および前記第二の部材の間で該シ
   ユーの全円弧にわたつて楔係合させるように働く
   ことゝ、一端を前記支持体２４に支持され、前記
   摩擦シユー２６内に配置されて、前記ばね装置５
   ０と協働して前記シユー２６を前記第二の部材１
   ４から離隔する方向に働くコイルばね６８を有す
   ることゝを含み、トルクの急増およびトルクの逆
   転の間に前記シユーおよび前記第二の部材の係合
   が解除されて瞬間的に前記第一および第二の部材
   の間の相対的な回転を許すようになされているこ
   とを特徴とする係合機構。