KR20130038291A - 토크 컨버터용의 록업 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 코일 스프링에 기인하는 진동을 확실하게 억제할 수 있는 토크 컨버터용의 록업(lock up) 장치를 제공하는 것에 있다. 이 록업 장치((7))는, 각 쌍의 2개의 라지(large) 코일 스프링(74)은, 직렬로 배치되어 있다. 입력 회전 부재(71)와 출력 회전 부재(73)와의 사이의 상대 각도에 따라, 각 쌍의 2개의 라지 1 코일 스프링(74) 및 스몰 코일 스프링(75) 중 적어도 어느 하나를 압축함으로써 형성되는 복수 단의 토션(torsion) 특성에 있어서, 제N 토션 강성(剛性)과 제N＋1 토션 강성과의 강성비 α1, α2가, 1.5 이상 3.0 이하로 설정된다(N은 자연수).

Description

토크 컨버터용의 록업 장치{LOCK-UP APPARATUS FOR TORQUE CONVERTER}
본 발명은, 록업(lock up) 장치, 특히, 토크를 전달하고, 또한 토션 진동을 흡수·감쇠(減衰)하기 위한 토크 컨버터의 록업 장치에 관한 것이다.
토크 컨버터에는, 토크를 프론트 커버로부터 터빈에 직접 전달하기 위한 록업 장치가 설치되어 있는 경우가 많다. 이 록업 장치는, 프론트 커버에 마찰 연결 가능한 피스톤과, 피스톤에 고정되는 리테이닝 플레이트(retaining plate)와, 리테이닝 플레이트에 지지되는 복수 쌍의 토션 스프링(torsion spring)과, 복수의 토션 스프링을 통하여 회전 방향으로 피스톤에 탄성적으로 연결되는 드리븐 플레이트(driven plate)를 가지고 있다. 드리븐 플레이트는 터빈에 고정되어 있다(특허 문헌 1 참조).
여기서는, 피스톤은, 프론트 커버와 터빈과의 사이의 공간을 축 방향으로 분할하고 있고, 피스톤의 외주부에 환형(環形)으로 뻗은 마찰 페이싱(friction facing)이 프론트 커버의 마찰면에 가압되면, 프론트 커버의 토크가 록업 장치에 전달된다. 그러면, 토크가 록업 장치로부터 터빈으로 전달된다. 이 때는, 록업 장치의 외주부에 배치된 복수의 토션 스프링에 의해, 엔진으로부터 입력되는 토크 변동이, 흡수·감쇠된다.
일본공개특허 제2008-138797호 공보
특허 문헌 1에 개시된 록업 장치(이하, 종래의 록업 장치라고 함)에서는, 복수 쌍의 토션 스프링이 압축되면, 한쌍의 토션 스프링의 토션 특성에 기초하여, 복수 쌍의 토션 스프링의 토션 특성이 결정된다. 환언하면, 복수 쌍의 토션 스프링의 토션 특성을 결정하기 위해서는, 한쌍의 토션 스프링의 토션 특성을 설정할 필요가 있다.
토션 특성은, 한쌍의 토션 스프링의 토션 각도(회전 각도)와 한쌍의 토션 스프링이 감쇠 가능한 토크 변동량과의 관계를 나타낸 것이다. 그러므로, 한쌍의 토션 스프링이 압축된 경우에는, 한쌍의 토션 스프링의 토션 강성(剛性)에 대응하는 토크 변동이 감쇠된다.
종래의 록업 장치에서는, 토션 특성은 선형[1단(段)]이었기 때문에, 이 토션 특성을 사용하여 소정의 토크 변동을 감쇠하도록 하면, 토션 강성을 크게 하지 않을 수 없었다. 그러나, 이 경우, 토션 강성이 너무 커져, 토션 스프링의 압축이 개시되었을 때의 초기 진동이 발생할 우려가 있다. 그래서, 이 문제점을 해결하기 위해, 토션 특성을 바이리니어형(bilinear type)(2단)으로 설정하는 구성이, 고려되었다. 그러나, 토크 변동의 목표 감쇠량이 커지면, 초기 진동은 억제할 수 있지만, 목표 감쇠량을 확보하기 위해, 제2 토션 강성을 크게 할 필요가 있다. 그러므로, 이 경우, 제1 토션 강성에 대한 제2 토션 강성의 비가 커져, 토션 특성의 굴곡점 및 이 굴곡점을 초과한 범위에 있어서, 강성의 차이에 의한 새로운 진동이 발생할 우려가 있었다. 즉, 토션 특성을 바이리니어형(2단)으로 설정한 경우에도, 토션 스프링에 기인하는 진동을 억제할 수 없는 문제가 발생하고 있었다.
본 발명은, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 행해진 것이며, 본 발명의 목적은, 코일 스프링에 기인하는 진동을 확실하게 억제할 수 있는 토크 컨버터용의 록업 장치를 제공하는 것에 있다.
청구항 1에 관한 토크 컨버터용의 록업 장치는, 토크를 전달하고, 또한 토션 진동을 흡수·감쇠하기 위한 장치이다. 이 록업 장치는, 입력 회전 부재와, 출력 회전 부재와, 복수 쌍의 제1 코일 스프링과, 복수의 제2 코일 스프링을 구비하고 있다.
복수 쌍의 제1 코일 스프링은, 직경 방향 외측에 있어서, 입력 회전 부재와 출력 회전 부재와의 상대 회전에 의해, 회전 방향으로 압축된다. 각 쌍의 2개의 제1 코일 스프링은, 직렬로 배치되어 있다. 복수의 제2 코일 스프링은, 직경 방향 내측에 있어서, 입력 회전 부재와 출력 회전 부재와의 소정의 상대 각도 이상의 상대 회전에 의해, 회전 방향으로 압축된다. 이와 같은 구성을 가지는 록업 장치에서는, 입력 회전 부재와 출력 회전 부재와의 사이의 상대 각도와 토크와의 관계를 나타내는 복수 단의 토션 특성이, 입력 회전 부재와 출력 회전 부재와의 사이의 상대 각도에 따라, 각 쌍의 2개의 제1 코일 스프링 및 제2 코일 스프링 중 적어도 어느 하나를 압축함으로써 형성된다. 또한, 이 복수 단의 토션 특성에 있어서는, 제N 토션 강성과 제N＋1 토션 강성과의 강성비가, 1.5 이상 3.0 이하로 설정된다(N은 자연수).
이 록업 장치에서는, 엔진의 토크가, 입력 회전 부재로부터 출력 회전 부재로 전달된다. 이 때, 입력 회전 부재와 출력 회전 부재와의 상대 회전에 의해, 각 쌍의 제1 코일 스프링 및 복수의 제2 코일 스프링 중 적어도 어느 하나가 압축되고, 상대 각도에 따른 복수 단의 토션 특성에 기초하여, 토션 진동이 흡수·감쇠된다. 특히, 이 록업 장치에서는, 제N 토션 강성과 제N＋1 토션 강성과의 강성비(제N 토션 강성에 대한 제N＋1 토션 강성의 강성비)가, 1.5 이상 3.0 이하로 설정되어 있다.
본 발명에서는, 토션 특성을 복수 단으로 설정하고 있으므로, 토크 변동의 목표 감쇠량이 커져도, 코일 스프링에 기인하는 초기 진동을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 제N 토션 강성과 제N＋1 토션 강성과의 강성비를, 1.5 이상 3.0 이하로 설정하고 있으므로, 토션 특성의 굴곡점을 초과했을 때 발생할 우려가 있는 진동, 즉 강성의 차이에 의한 진동을 억제할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서는, 코일 스프링에 기인하는 진동을 확실하게 억제할 수 있다.
상세하게는, 제N 토션 강성과 제N＋1 토션 강성과의 강성비가 1.5 미만으로 된 경우, 제N 토션 강성과 제N＋1 토션 강성과의 강성의 차이가 너무 작기 때문에 감쇠량을 확보하기 위해 필요로 하는 토션 특성의 단수(段數; number of stage), 즉 상용역(常用域)에서의 토션 특성의 단수가 증가하여 토션 특성을 설정하거나 제어하거나 하는 것이 어려워질 우려가 있다. 또한, 토션 특성의 단수가 증가한 경우, 록업 장치의 구조가 복잡하게 될 우려도 있고, 이 경우에는, 록업 장치의 비용이 높아질 우려도 있다. 그러나, 본 발명에서는, 이와 같은 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 제N 토션 강성과 제N＋1 토션 강성과의 강성비가 3.0보다 크게 되었을 경우, 제N 토션 강성과 제N＋1 토션 강성과의 강성의 차이가 지나치게 커지므로, 제N 토션 강성으로부터 제N＋1 토션 강성으로 이행할 때, 전술한 강성의 차이에 의한 진동이 발생할 우려가 있다. 그러나, 본 발명에서는, 이와 같은 문제점을 해결할 수 있다.
청구항 2에 관한 토크 컨버터용의 록업 장치에서는, 청구항 1의 장치에 있어서, 상기한 토션 특성에서의 제N 토션 강성과 제N＋1 토션 강성과의 강성비가, 2.0 이상 2.5 이하로 설정된다. 이 경우, 제N 토션 강성과 제N＋1 토션 강성과의 강성비(제N 토션 강성에 대한 제N＋1 토션 강성의 강성비)를, 2.0 이상 2.5 이하로 설정하고 있으므로, 토션 특성의 굴곡점을 초과했을 때 발생할 우려가 있는 강성의 차이에 의한 진동을, 확실하게 억제할 수 있다.
청구항 3에 관한 토크 컨버터의 록업 장치에서는, 청구항 1 또는 2에 기재된 장치에 있어서, 최종단째의 토션 특성을 제외한 복수 단의 토션 특성에 있어서, 제N 토션 강성과 제N＋1 토션 강성과의 강성비가, 상기한 강성비로 설정된다. 이 경우, 최종단째의 토션 특성을 제외한 복수 단의 토션 특성을, 상용역에서 사용하는 토션 특성으로 하면, 여기서는, 상용역에서의 제N 토션 강성과 제N＋1 토션 강성과의 강성비를, 1.5 이상 3.0 이하로 설정한 경우, 토션 특성의 굴곡점을 초과했을 때 발생할 우려가 있는 진동, 즉 강성의 차이에 의한 진동을 억제할 수 있다. 또한, 이 강성비를, 2.0 이상 2.5 이하로 설정한 경우, 토션 특성의 굴곡점을 초과했을 때 발생할 우려가 있는 강성의 차이에 의한 진동을 확실하게 억제할 수 있다.
청구항 4에 관한 토크 컨버터의 록업 장치에서는, 청구항 3에 기재된 장치에 있어서, 복수 단의 토션 특성이, 3단의 토션 특성으로 되어 있다. 이 경우, 입력 회전 부재와 출력 회전 부재가 상대 회전하면, 먼저, 각 쌍의 2개의 제1 코일 스프링의 압축이 개시된다. 그러면, 각 쌍의 2개의 제1 코일 스프링의 토션 강성에 따라, 토션 진동이 흡수·감쇠된다. 다음에, 각 쌍의 2개의 제1 코일 스프링 중 어느 한쪽이 선간(線間) 밀착되고, 각 쌍의 2개의 제1 코일 스프링 중 어느 다른 쪽이 압축되면, 여기서 압축된 제1 코일 스프링의 토션 강성에 따라, 토션 진동이 흡수·감쇠된다. 마지막으로, 각 쌍의 2개의 제1 코일 스프링 중 어느 다른 쪽과 복수의 제2 코일 스프링이 압축되면, 여기서 압축된 제1 코일 스프링 및 제2 코일 스프링의 토션 강성에 따라, 토션 진동이 흡수·감쇠된다.
이와 같은 토션 특성을 가지는 록업 장치에서는, 각 쌍의 2개의 제1 코일 스프링이 압축되었을 때의 제1 토션 강성과 쌍을 이루는 2개의 제1 코일 스프링 중 어느 한쪽이 선간 밀착되고, 쌍을 이루는 2개의 제1 코일 스프링 중 어느 다른 쪽이 압축되었을 때의 제2 토션 강성과의 비가, 상기한 강성비로 설정되어 있다.
이와 같이, 본 발명에서는, 쌍을 이루는 2개의 제1 코일 스프링 중 어느 한쪽을 선간 밀착시킴으로써, 제2 토션 강성을 형성하고, 그 후, 쌍을 이루는 2개의 제1 코일 스프링 중 어느 다른 쪽과 제2 코일 스프링을 압축함으로써, 제3 토션 강성을 형성하고 있다. 이로써, 상기한 제1 코일 스프링 및 제2 코일 스프링은 다른 코일 스프링을, 특별히 준비하지 않아도, 3단의 토션 특성을 얻을 수 있다. 즉, 록업 장치를 복잡하게 하지 않고, 3단의 토션 특성을 용이하게 얻을 수 있다.
또한, 이 경우, 3단째의 토션 특성을 제외한 복수 단의 토션 특성(1단째의 토션 특성과 2단째의 토션 특성)을, 상용역에서 사용하는 토션 특성으로 하면, 여기서는, 상용역에서의 제1 토션 강성과 제2 토션 강성과의 강성비를, 1.5 이상 3.0 이하로 설정한 경우, 토션 특성의 굴곡점을 초과했을 때 발생할 우려가 있는 진동, 즉 강성의 차이에 의한 진동을 억제할 수 있다. 또한, 이 강성비를, 2.0 이상 2.5 이하로 설정한 경우, 토션 특성의 굴곡점을 초과했을 때 발생할 우려가 있는 강성의 차이에 의한 진동을 확실하게 억제할 수 있다.
청구항 5에 관한 토크 컨버터의 록업 장치에서는, 청구항 4에 기재된 장치에 있어서, 쌍을 이루는 2개의 제1 코일 스프링 중 어느 한쪽이 선간 밀착할 때의 상대 각도는, 제2 코일 스프링의 압축이 개시될 때의 소정의 상대 각도(청구항 1의 상대 각도)보다 작다.
여기서는, 쌍을 이루는 2개의 제1 코일 스프링 중 어느 한쪽이 선간 밀착될 때의 상대 각도를, 제2 코일 스프링의 압축이 개시될 때의 소정의 상대 각도보다 작게 설정함으로써, 제3 토션 강성이 형성된다. 이로써, 상기한 제1 코일 스프링 및 제2 코일 스프링은 다른 코일 스프링을, 특별히 준비하지 않아도, 3단의 토션 특성을 용이하게 얻을 수 있다.
청구항 6에 관한 토크 컨버터의 록업 장치는, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 장치에 있어서, 입력 회전 부재와 출력 회전 부재와의 상대 회전을 규제하기 위한 회전 규제 수단을 더 구비하고 있다.
이 경우, 회전 규제 수단에 의해, 입력 회전 부재와 출력 회전 부재와의 상대 회전이 규제된다. 그러면, 제1 코일 스프링 및 제2 코일 스프링에 의해 토션 진동을 흡수·감쇠하기 위한 동작(댐퍼 동작)이 정지한다. 즉, 회전 규제 수단에 의해, 토션 특성의 상한이 설정된다. 이와 같이, 회전 규제 수단에 의해 토션 특성의 상한을 설정함으로써, 토션 각도가 소정의 크기 이상으로 되었을 때, 토크를 입력 회전 부재로부터 출력 회전 부재로 확실하게 전달할 수 있다.
본 발명에서는, 토크 컨버터용의 록업 장치에 있어서, 코일 스프링에 기인하는 진동을 확실하게 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태가 채용된 토크 컨버터의 종단면 개략도이다.
도 2는 록업 장치를 트랜스미션측에서 본 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A' 단면도이다.
도 4는 도 2의 O-D 단면도이다.
도 5는 리테이닝 플레이트의 평면도이다.
도 6은 상기 록업 장치의 3단의 토션 특성을 나타낸 모델도이다.
도 7은 상기 록업 장치의 토션 스프링 작동 시의 모델도이다.
[토크 컨버터의 기본 구성]
도 1은 본 발명의 일 실시형태가 채용된 토크 컨버터(1)(유체식 토크 전달 장치)의 종단면 개략도이다. 토크 컨버터(1)는, 엔진의 크랭크샤프트(crankshaft)로부터 트랜스미션의 입력 샤프트에 토크를 전달하기 위한 장치이다. 도 1의 좌측에 도시하지 않은 엔진이 배치되고, 도 1의 우측에 도시하지 않은 트랜스미션이 배치되어 있다. 도 1에 나타낸 O-O가 토크 컨버터(1)의 회전축이다.
토크 컨버터(1)는, 프론트 커버(2)와, 임펠러(4)와, 터빈(5)과, 스테이터(stator)(6)와, 록업 장치(7)를 구비하고 있다. 그리고, 임펠러(4)와, 터빈(5)과, 스테이터(6)에 의해 원환체(圓環體; torus) 형상의 유체(流體) 작동실(3)이 형성되어 있다.
프론트 커버(2)는, 도시하지 않은 플렉시블 플레이트를 통하여 토크가 입력되는 부재이다. 프론트 커버(2)는, 엔진측에 배치되어 있는 부재로서, 환형부(21)와, 환형부(21)의 외주 에지로부터 트랜스미션측을 향해 연장되는 원통형의 부분(22)을 가지고 있다.
프론트 커버(2)의 내주단에는 센터보스(center boss)(23)가 설치되어 있다. 센터보스(23)는, 축 방향으로 연장되는 원통형상의 부재이며, 크랭크샤프트의 중심공의 내부에 삽입되어 있다.
또한, 프론트 커버(2)의 엔진측에는 도시하지 않은 플렉시블 플레이트가 복수의 볼트(24)에 의해 고정되어 있다. 이 플렉시블 플레이트는, 얇은 원판형의 부재로서 토크를 전달하고, 또한 크랭크샤프트로부터 토크 컨버터(1)의 본체에 전달되는 휨 진동을 흡수하기 위한 부재이다.
또한, 환형부(21)의 외주 에지에 형성된 원통형의 부분(22)의 트랜스미션측의 선단은, 임펠러(4)의 임펠러 쉘(impeller shell)(41)의 외주 에지와 용접에 의해 접속되어 있다. 프론트 커버(2)로 임펠러(4)에 의해, 내부에 작동유가 충전된 유체실이 형성되어 있다.
임펠러(4)는, 주로, 임펠러 쉘(41)과, 그 내부에 고정된 임펠러 블레이드(42)와, 임펠러 쉘(41)의 내주부에 고정된 임펠러 허브(43)로 구성되어 있다.
임펠러 쉘(41)은, 프론트 커버(2)에 대향하도록 프론트 커버(2)의 트랜스미션측에 배치되어 있고, 내주측의 면에는 임펠러 블레이드(42)를 고정시키기 위한 고정 오목부(41a)가 형성되어 있다. 임펠러 블레이드(42)는, 판형의 부재로서, 작동유에 의해 압압(押壓)되는 부분이다. 임펠러 블레이드(42)에는, 외주측 및 내주측에 임펠러 쉘(41)의 고정 오목부(41a)에 배치 가능한 볼록부(42a)가 형성되어 있다. 그리고, 이 임펠러 블레이드(42)의 터빈(5) 측에는 환형의 임펠러 코어(44)가 배치되어 있다. 임펠러 허브(43)는, 임펠러 쉘(41)의 내주단으로부터 트랜스미션측으로 연장되는 통형의 부재이다.
터빈(5)은, 유체실 내에서 임펠러(4)에 대하여 축 방향으로 대향하여 배치되어 있다. 터빈(5)은, 주로, 터빈 쉘(51)과, 복수의 터빈 블레이드(52)와, 터빈 쉘(51)의 내주부에 고정된 터빈 허브(53)를 가지고 있다. 터빈 쉘(51)은, 대략 원판형의 부재이다. 터빈 블레이드(52)는, 터빈 쉘(51)의 임펠러(4) 측의 면에 고정되어 있는 판형의 부재이다. 이 터빈 블레이드(52)의 임펠러(4) 측에는, 임펠러 코어(44)에 대향하도록 터빈 코어(54)가 배치되어 있다.
터빈 허브(53)는, 터빈 쉘(51)의 내주부에 배치되어 있고, 축 방향으로 연장되는 원통부(53a)와, 원통부(53a)로부터 외주를 향해 연장되는 원판부(53b)를 가지고 있다. 터빈 허브(53)의 원판부(53b)에는 터빈 쉘(51)의 내주부가 복수의 리벳(55)에 의해 고정되어 있다. 그리고, 터빈 허브(53)의 원통부(53a)의 내주부에는, 입력 샤프트에 걸어맞추어지는 스플라인이 형성되어 있다. 이로써 터빈 허브(53)는 입력 샤프트와 일체로 회전한다.
스테이터(6)는, 터빈(5)으로부터 임펠러(4)로 돌아오는 작동유의 흐름을 정류(整流)하기 위한 기구(機構)이다. 스테이터(6)는 수지나 알루미늄 합금 등으로 단조(鍛造)에 의해 일체로 제작된 부재이다. 스테이터(6)는, 주로, 환형의 스테이터 캐리어(61)와, 스테이터 캐리어(61)의 외주면에 설치된 복수의 스테이터 블레이드(62)와, 스테이터 블레이드(62)의 외주측에 설치된 스테이터 코어(63)로 구성되어 있다. 스테이터 캐리어(61)는 원웨이 클러치(one way cluch)(64)를 통하여 도시하지 않은 통형의 고정 샤프트에 지지되어 있다.
이상의 임펠러 쉘(41), 터빈 쉘(51), 스테이터 캐리어(61)에 의해, 유체실 내에 원환체 형상의 유체 작동실(3)이 형성되어 있다. 그리고, 유체실 내에 있어서 프론트 커버(2)와 유체 작동실(3)의 사이에는 환형의 공간이 확보되어 있다.
그리고, 프론트 커버(2)의 내주부와 터빈 허브(53)의 원통부(53a)와의 사이에는 수지 부재(10)가 배치되어 있고, 이 수지 부재(10)에는 반경 방향으로 작동유가 연통 가능한 제1 포트(11)가 형성되어 있다. 이 제1 포트(11)는 입력 샤프트 내에 설치된 오일 통로와 터빈(5)과 프론트 커버(2)와의 사이의 공간을 연통시키고 있다. 또한, 터빈 허브(53)와 스테이터(6)의 내주부와의 사이에는 제1 스러스트(thrust) 베어링(12)이 배치되어 있고, 이 제1 스러스트 베어링(12)에는 반경 방향으로 작동유가 연통 가능한 제2 포트(13)가 형성되어 있다. 그리고, 스테이터(6)와 임펠러(4)와의 축 방향 사이에는 제2 스러스트 베어링(14)이 배치되어 있고, 이 제2 스러스트 베어링(14)에는 반경 방향으로 작동유가 연통 가능한 제3 포트(15)가 형성되어 있다. 이 각 포트(11, 13, 15)는 독립적으로 작동유의 공급·배출이 가능하게 되어 있다.
[록업 장치의 구조]
록업 장치(7)는, 엔진의 크랭크샤프트로부터의 토크를 전달하고, 또한 토션 진동을 흡수 및 감쇠하기 위한 장치이다. 록업 장치(7)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 터빈(5)과 프론트 커버(2)와의 사이의 공간에 배치되어 있고, 필요에 따라 양자를 기계적으로 연결하기 위한 기구이다. 록업 장치(7)는, 프론트 커버(2)와 터빈(5)과의 축 방향 사이의 공간 A에 배치되어 있다. 록업 장치(7)는, 공간 A를 대략 축 방향으로 분할하도록 배치되어 있다. 여기서는, 프론트 커버(2)와 록업 장치(7)와의 사이의 공간을 제1 유압실 B로 하고, 록업 장치(7)와 터빈(5)과의 사이의 공간을 제2 유압실 C로 한다.
록업 장치(7)는, 클러치 및 탄성 연결 기구의 기능을 가지고, 주로, 피스톤(71)과, 리테이닝 플레이트(72)와, 출력 회전 부재로서의 드리븐 플레이트(73)와, 복수의 라지(large) 토션 스프링(74)(제1 코일 스프링)과, 복수의 스몰(small) 토션 스프링(75)(제2 코일 스프링)과, 서포트 부재(76)를 가지고 있다.
여기서, 도 2는 록업 장치(7)를 트랜스미션측에서 본 평면도이다. 또한, 도 3은 도 2의 A-A' 단면도이며, 도 4는 도 2의 O-D 단면도이다. 또한, 도 5는 리테이닝 플레이트(72)의 평면도이다.
피스톤(71)은, 클러치 연결·차단을 행하기 위한 부재이며, 또한 탄성 연결 기구로서의 록업 장치(7)에서의 입력 부재로서 기능한다. 피스톤(71)은 엔진의 크랭크샤프트에 대하여 회전 가능하게 배치되어 있다. 피스톤(71)은, 중심에 원형의 구멍이 형성된 원판 형상의 부재이다. 피스톤(71)의 외측단(71g)(도 3 참조)은 리테이닝 플레이트(72)의 외주 에지, 즉 후술하는 외주측 돌출부(72c)의 외주 에지에까지 연장되어 있다.
피스톤(71)은, 공간 A를 대략 축 방향으로 분할하도록, 공간 A의 내부에 있어서 반경 방향으로 연장되어 있다. 이 피스톤(71)에는, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 직경 방향 대략 중앙 부분에 엔진측을 향해 만곡된 오목부(71a)가 형성되어 있다. 오목부(71a)에는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 스몰 토션 스프링(75)의 일부가 배치되어 있다.
또한, 피스톤(71)에는, 오목부(71a)의 외주측에 있어서 트랜스미션측을 향해 만곡된 오목부(71b)와, 오목부(71b)의 더 외주측에 있어서 축 방향으로 직교하는 평탄부(71c)가 형성되어 있다. 이 평탄한 부분(71c)의 엔진측의 면에 마찰 페이싱(71d)이 설치되어 있다. 여기서, 프론트 커버(2)에는 평탄부(2a)가 형성되어 있고, 이 프론트 커버(2)의 평탄부(2a)는, 피스톤(71)의 마찰 페이싱(71d)에 대향하는 부분이다. 이 프론트 커버(2)의 평탄부(2a)와, 피스톤의 평탄부(71c)와, 피스톤(71)의 마찰 페이싱(71d)에 의해, 록업 장치(7)의 클러치 기능이 실현되어 있다.
피스톤(71)의 내주 에지에는 축 방향 엔진측으로 연장되는 내주측 통형부(71e)가 형성되어 있다. 내주측 통형부(71e)는 터빈 허브(53)의 외주면에 지지되어 있다. 그리고, 피스톤(71)은, 축 방향으로 이동 가능하게 되어 있고, 프론트 커버(2)에 접촉될 수 있도록 되어 있다. 또한 터빈 허브(53)의 외주부에는 내주측 통형부(71e)의 내주면과 맞닿은 환형의 밀봉링(71f)이 설치되어 있다(도 1 참조). 이 밀봉링(71f)에 의해 피스톤(71)의 내주 에지에 있어서 축 방향의 실링이 되어 있다.
리테이닝 플레이트(72)는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 환형의 부재로서, 금속제의 부재이다. 또한, 리테이닝 플레이트(72)는, 고정부(72a)와, 3개의 지지부(72b)와, 외주측 돌출부(72c)(직경 방향 지지부)와, 회전 규제부(72d)와, 스프링 수납부(72e)와, 주위 방향 지지부(72m)를 가지고 있다.
고정부(72a)는, 대략 환형으로 형성된 부분으로서, 피스톤(71)의 오목부(71b)에 복수의 리벳(72f)에 의해 고정되어 있다(도 3 참조). 지지부(72b)는, 라지 토션 스프링(74)의 주위 방향 단부를 지지하는 부분이다. 또한, 지지부(72a)는, 고정부(72a)로부터 외주측을 향해 돌출하고, 고정부(72a)에 일체로 형성되어 있다. 또한, 지지부(72b)는, 주위 방향으로 소정 간격으로 설치되어 있다.
지지부(72b)는, 외주부의 주위 방향 양단에 트랜스미션측으로 연장되는 판형의 주위 방향 지지부(72h)[외주측의 주위 방향 지지부(72h)]를 가지고 있다. 외주측의 주위 방향 지지부(72h)는, 라지 토션 스프링(74)의 주위 방향 단부에 접촉 가능하게 되어 있다. 외주측 돌출부(72c)는, 지지부(72b)로부터 더 외주측으로 돌출하는 부분이다. 외주측 돌출부(72c)는, 주위 방향에 있어서 인접하는 2개의 라지 토션 스프링(74)의 사이에 배치되어 있다.
회전 규제부(72d)는, 드리븐 플레이트(73)와 접촉함으로써, 리테이닝 플레이트(72)와 드리븐 플레이트(73)와의 상대 회전을 규제하는 부분이다. 회전 규제부(72d)는, 주위 방향으로 인접하는 지지부(72b)의 사이의 중앙부에 있어서, 고정부(72a)의 외주 에지로부터 트랜스미션측으로 돌출되어 판형으로 형성되어 있다. 이 회전 규제부(72d)의 주위 방향 양 단부에 있어서, 드리븐 플레이트(73)와 접촉될 수 있도록 되어 있다.
스프링 수납부(72e)는, 스몰 토션 스프링(75)을 수납 가능한 부분으로서, 고정부(72a)로부터 내주측을 향해 돌출되도록 설치되어 있다. 또한, 스프링 수납부(72e)는, 외주측의 주위 방향 지지부(72h)의 내주측에 형성되는 다른 주위 방향 지지부(72m)[내주측의 주위 방향 지지부(72m)]를 가지고 있다. 내주측의 주위 방향 지지부(72m)는, 스몰 토션 스프링(75)의 주위 방향 단부에 접촉 가능하게 되어 있다.
드리븐 플레이트(73)는, 금속판제의 환형의 부재이다. 드리븐 플레이트(73)의 내주부는, 복수의 리벳(55)에 의해 터빈 허브(53)에 고정되어 있다. 또한, 드리븐 플레이트(73)는, 직경 방향 대략 중앙부에 스몰 토션 스프링(75)이 배치되는 3개의 창공(窓孔)(73a)이 형성되어 있다. 드리븐 플레이트(73)의 외주측 단부에는, 엔진측을 향해 절곡된 주위 방향 지지부(73b)[외주측의 주위 방향 지지부(73b)]가 형성되어 있다. 또한, 드리븐 플레이트(73)의 반경 방향의 중앙부, 즉 외주측의 주위 방향 지지부(73b)의 내주측에는, 엔진측으로 만곡된 주위 방향 지지부(73f)[내주측의 주위 방향 지지부(73f)]가 형성되어 있다.
외주측의 주위 방향 지지부(73b)는, 라지 토션 스프링(74)의 주위 방향 단부에 접촉 가능하게 되어 있다. 그리고, 드리븐 플레이트(73)의 주위 방향 지지부(73b)와 리테이닝 플레이트(72)의 외주측의 주위 방향 지지부(72h)와의 사이에서, 각 쌍의 2개의 라지 토션 스프링(74)이 압축된다. 내주측의 주위 방향 지지부(73f)는, 스몰 토션 스프링(75)의 주위 방향 단부에 접촉 가능하게 되어 있다. 그리고, 드리븐 플레이트(73)의 주위 방향 지지부(73f)와 리테이닝 플레이트(72)의 내주측의 주위 방향 지지부(72m)와의 사이에서, 복수의 스몰 토션 스프링(75)이 각각 압축된다.
또한, 드리븐 플레이트(73)에는, 평판형의 부분(73c)이 형성되어 있다. 그리고, 평판형의 부분(73c)이 리테이닝 플레이트(72)의 회전 규제부(72d)에 접촉함으로써 드리븐 플레이트(73)의 회전이 규제된다. 그리고, 상기한 리테이닝 플레이트(72)의 회전 규제부(72d)와, 드리븐 플레이트(73)의 평판형의 부분(73c)에 의해, 회전 규제 수단이 구성되어 있다.
라지 토션 스프링(74)은, 리테이닝 플레이트(72)를 통하여 피스톤(71)와 드리븐 플레이트(73)와의 사이에서 동력의 전달을 행한다. 또한, 라지 토션 스프링(74)은, 토션 진동을 흡수·감쇠한다. 라지 토션 스프링(74)은, 피스톤(71)의 트랜스미션측에 배치되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 3쌍[3조(組)]의 라지 토션 스프링(74)[6개의 라지 토션 스프링(74)]이, 주위 방향으로 배열되어 배치되어 있다. 한쌍의 라지 토션 스프링(74)은, 2개의 라지 토션 스프링(74)으로 구성되어 있다. 라지 토션 스프링(74)의 주위 방향 양단에는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 스프링 시트(74a)가 배치되어 있다. 이 스프링 시트(74a)는, 라지 토션 스프링(74)의 주위 방향 단부를 지지하는 원판형의 부분(74b)과 원판형의 부분(74b)으로부터 주위 방향을 향해 돌출하는 돌출 지지부(74c)를 가지고 있고, 리테이닝 플레이트(72)에 지지되어 있다.
스몰 토션 스프링(75)은, 리테이닝 플레이트(72)와 드리븐 플레이트(73)와의 사이에서 동력의 전달을 행한다. 또한, 스몰 토션 스프링(75)은, 토션 진동을 흡수·감쇠한다. 스몰 토션 스프링(75)은, 라지 토션 스프링(74)의 내주측에 배치되어 있다. 스몰 토션 스프링(75)은, 피스톤(71)의 트랜스미션측에 배치되어 있다. 여기서는, 3개의 스몰 토션 스프링(75)이, 주위 방향으로 배열되어 배치되어 있다. 또한, 3개의 스몰 토션 스프링(75) 각각은, 한쌍의 라지 토션 스프링(74)과 협동하여 압축되고, 이 압축에 의해, 록업 장치(7)의 기본 토션 특성이 형성된다.
서포트 부재(76)는, 라지 토션 스프링(74)의 외주측을 지지하는 부재이다. 또한, 서포트 부재(76)는, 외주측 지지부(76a)와, 3개의 돌출부(76b)와, 이동 규제부(76c)와, 중간부(76d)를 가지고 있다.
외주측 지지부(76a)는, 라지 토션 스프링(74)의 외주측을 지지하는 부분으로서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 라지 토션 스프링(74)의 외주측에 배치되어 있다. 또한, 외주측 지지부(76a)는 축 방향을 따라 연장되는 원통형의 부분이다. 또한, 외주측 지지부(76a)는, 리테이닝 플레이트(72)의 외주측 돌출부(72c)의 선단에 의해 직경 방향으로 지지되어 있다. 외주측 지지부(76a)는 외주측 돌출부(72c)의 축 방향 트랜스미션측에 배치되어 있다.
돌출부(76b)는, 외주측 지지부(76a)의 엔진측 단부에 형성되어 있고, 외주측 지지부(76a)의 내주면으로부터 내주측으로 돌출되어 있다. 돌출부(76b)는, 주위 방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 또한, 돌출부(76b)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 피스톤(71)의 외측단(71g)과 리테이닝 플레이트(72)의 외주 에지(72j)와의 축 방향 사이에 배치되어 있는 부분이다. 서포트 부재(76)가 축 방향 트랜스미션측으로 이동하려고 하면, 돌출부(76b)가 외주측 돌출부(72c)의 엔진측의 면에 접촉함으로써 서포트 부재(76)의 이동이 규제된다. 또한, 서포트 부재(76)가 축 방향 엔진측으로 이동하려고 하면, 돌출부(76b)가 피스톤(71)의 외측단(71g)의 트랜스미션측의 면에 접촉함으로써 서포트 부재(76)의 엔진측으로의 이동이 규제된다. 이 돌출부(76b)는 외주측 돌출부(72c)에 대응하여 배치되어 있다. 즉, 주위 방향에 있어서 라지 토션 스프링(74)이 배치되어 있지 않은 위치에 설치되어 있다.
이동 규제부(76c)는, 라지 토션 스프링(74)의 트랜스미션측으로의 이동을 규제하기 위한 부분으로서, 외주측 지지부(76a)의 트랜스미션측 단부로부터 내주측을 향해 연장되는 부분이다. 또한, 이동 규제부(76c)는, 규제 부분(76e)과, 보강 부분(76f)을 가지고 있다. 규제 부분(76e)은, 라지 토션 스프링(74)이 트랜스미션측으로 이동하려고 할 때 라지 토션 스프링(74)에 접촉함으로써 라지 토션 스프링(74)의 이동을 규제하는 부분이다. 규제 부분(76e)은 외주측 지지부(76a)의 트랜스미션측 단부로부터 내주측을 향해 연장되는 부분이다. 그리고, 돌출부(76b)가 리테이닝 플레이트(72)에 접촉되어 있는 상태에서 이동 규제부(76c)와 피스톤(71)과의 축 방향 간격은, 라지 토션 스프링(74)의 직경보다 크다. 즉, 이동 규제부(76c)와 라지 토션 스프링(74)과의 사이에는 간극이 형성되어 있다. 보강 부분(76f)은, 이동 규제부(76c)의 강도를 높이기 위한 부분으로서, 규제 부분(76e)으로부터 트랜스미션측으로 돌출하는 부분이다.
중간부(76d)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 라지 토션 스프링(74)의 주위 방향 단부를 지지 가능한 부분으로서, 서로 인접하는 2개의 라지 토션 스프링(74)의 주위 방향 사이에 배치되어 있다. 또한, 중간부(76d)는, 이동 규제부(76c)로부터 엔진측을 향해 연장되는 부분이다.
[토크 컨버터의 동작]
엔진 시동 직후에는, 제1 포트(11) 및 제3 포트(15)로부터 토크 컨버터(1) 본체 내에 작동유가 공급되고, 제2 포트(13)로부터 작동유가 배출된다. 제1 포트(11)로부터 공급된 작동유는 피스톤(71)과 프론트 커버(2)와의 사이의 공간(제1 유압실 B)을 외주측으로 흘러 피스톤(71)과 터빈(5)과의 사이의 공간(제2 유압실 C)을 통과하여 유체 작동실(3) 내로 흘러든다.
그리고, 제3 포트(15)로부터 토크 컨버터(1)의 본체 내에 공급된 작동유는, 임펠러(4) 측으로 이동하여, 임펠러(4)에 의해 터빈(5) 측으로 이동된다. 그리고, 터빈(5) 측으로 이동한 작동유는, 터빈(5)에 의해 스테이터(6) 측으로 이동되고, 다시 임펠러(4)에 공급된다. 이 동작에 의해 터빈(5)이 회전된다.
터빈(5)에 전달된 동력은 입력 샤프트에 전달된다. 이와 같이 하여 엔진의 크랭크샤프트와 입력 샤프트와의 사이에서 동력의 전달이 행해진다. 그리고 이 때, 피스톤(71)은, 프론트 커버(2)로부터 이격(離隔)되어 있고, 프론트 커버(2)의 토크는 피스톤(71)에 전달되지 않는다.
[록업 장치의 동작]
토크 컨버터(1)의 회전 속도가 상승하여, 입력 샤프트가 일정한 회전수에 도달하면, 제1 포트(11)로부터 제1 유압실 B의 작동유가 배출된다. 이 결과, 제1 유압실 B와 제2 유압실 C와의 유압차(油壓差)에 의해, 피스톤(71)이 프론트 커버(2) 측으로 이동되고, 마찰 페이싱(71d)이 프론트 커버(2)의 평탄한 마찰면에 가압된다. 마찰 페이싱(71d)이 프론트 커버(2)에 가압되는 것에 의해, 프론트 커버(2)의 토크는, 피스톤(71)으로부터 리테이닝 플레이트(72) 및 라지 토션 스프링(74)을 통하여 드리븐 플레이트(73)에 전달된다. 또한, 드리븐 플레이트(73)에 전달된 토크는 드리븐 플레이트(73)로부터 터빈(5)으로 전달된다. 즉, 프론트 커버(2)가 기계적으로 터빈(5)에 연결되고, 프론트 커버(2)의 토크가 터빈(5)을 통하여 직접 입력 샤프트에 출력된다.
[록업 장치의 토션 특성]
전술한 록업 연결 상태에 있어서, 록업 장치(7)는, 토크를 전달한다. 록업 장치(7)는, 토크 전달과 함께, 프론트 커버(2)로부터 입력되는 토션 진동을, 토션 특성에 기초하여 흡수·감쇠한다.
이하에서는, 도 6 및 도 7을 참조하여, 록업 장치(7)의 토션 특성에 대하여 설명한다. 도 6은 록업 장치(7)의 3단의 토션 특성을 나타낸 모델도이며, 도 7은 록업 장치(7)에 있어서 토션 스프링이 압축되었을 때의 모델도이다. 또한, 도 6 및 도 7은 한쌍의 라지 토션 스프링(74)과 1개의 스몰 토션 스프링(75)이 압축되었을 때의 모델도이다.
그리고, 도 7에서는, 한쌍의 라지 토션 스프링(74), 즉 2개의 라지 토션 스프링(74)을 구별하기 위해, 2개의 라지 토션 스프링(74)의 한쪽의 라지 토션 스프링의 부호를 "74a"로 하고, 2개의 라지 토션 스프링(74)의 다른 쪽의 라지 토션 스프링의 부호를 "74b"로 한다.
구체적으로는, 프론트 커버(2)로부터 록업 장치(7)에 토션 진동이 입력되면, 드라이브 플레이트(drive plate)(72)와 드리븐 플레이트(73)와의 사이에서 토션 각도 θ가 생긴다. 그러면, 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 각 쌍의 2개의 라지 토션 스프링(74a, 74b)이, 리테이닝 플레이트(72)와 드리븐 플레이트(73)와의 사이에서 회전 방향으로 압축된다. 상세하게는, 각 쌍의 2개의 라지 토션 스프링(74a, 74b)은, 리테이닝 플레이트(72)의 외주측의 주위 방향 지지부(72h)와 드리븐 플레이트(73)의 주위 방향 지지부(73b)와의 사이에서 회전 방향으로 압축된다. 이 상태를, 제1 압축 상태 J1이라고 한다(도 6 참조). 이 제1 압축 상태 J1에서는, 2개의 라지 토션 스프링(74a, 74b)의 토션 강성을 합성한 토션 강성, 즉 제1 토션 강성 D1에 의해, 1단째의 토션 특성이 규정된다. 그리고, 이 1단째의 토션 특성에 기초하여, 토션 진동이 흡수 및 감쇠된다.
이 상태에 있어서 토션 각도 θ가 커지면, 각 쌍의 2개의 라지 토션 스프링(74) 중 어느 한쪽의 라지 토션 스프링(74a)이, 선간 밀착되어 압축 불가능하게 된다. 이 때의 상태가, 도 6에서의 제1 굴곡점 P1에 상당한다. 여기서, 상기한 라지 토션 스프링(74a)이, 선간 밀착하면, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 각 쌍의 2개의 라지 토션 스프링(74a, 74b) 중 어느 다른 쪽의 라지 토션 스프링(74b)이, 리테이닝 플레이트(72)와 드리븐 플레이트(73)와의 사이, 즉 리테이닝 플레이트(72)의 외주측의 주위 방향 지지부(72h)와 드리븐 플레이트(73)의 주위 방향 지지부(73b)와의 사이에서, 회전 방향으로 압축된다. 이 상태를, 제2 압축 상태 J2라고 한다(도 6 참조). 이 제2 압축 상태 J2에서는, 1개의 라지 토션 스프링(74b)의 토션 강성, 즉 제2 토션 강성 D2에 의해, 2단째의 토션 특성이 규정된다. 그리고, 이 2단째의 토션 특성에 기초하여, 토션 진동이 흡수 및 감쇠된다.
이 상태에 있어서 토션 각도 θ가 더 커지면, 각 쌍의 한쪽의 라지 토션 스프링(74a)이 선간 밀착되고, 각 쌍의 다른 쪽의 라지 토션 스프링(74b)이 압축된 상태에 있어서, 복수의 스몰 토션 스프링(75)의 압축이 개시된다. 이 때의 상태가, 도 6에서의 제2 굴곡점 P2에 상당한다. 그리고, 도 7의 (c)에 나타낸 바와 같이, 각 쌍의 다른 쪽의 라지 토션 스프링(74b)과 복수의 스몰 토션 스프링(75)이, 리테이닝 플레이트(72)와 드리븐 플레이트(73)와의 사이에서, 압축된다. 상세하게는, 각 쌍의 다른 쪽의 라지 토션 스프링(74b)이, 리테이닝 플레이트(72)의 외주측의 주위 방향 지지부(72h)와 드리븐 플레이트(73)의 주위 방향 지지부(73b)와의 사이에서, 회전 방향으로 압축된다. 또한, 복수의 스몰 토션 스프링(75)이, 리테이닝 플레이트(72)의 내주측의 주위 방향 지지부(72m)와 드리븐 플레이트(73)의 내주측의 주위 방향 지지부(73f)와의 사이에서, 회전 방향으로 압축된다. 이 상태를, 제3 압축 상태 J3라고 한다(도 6 참조). 이 제3 압축 상태 J3에서는, 1개의 라지 토션 스프링(74) 및 1개의 스몰 토션 스프링(75)의 토션 강성을 합성한 토션 강성, 즉 제3 토션 강성 D3에 의해, 3단째의 토션 특성이 규정된다. 그리고, 이 3단째의 토션 특성에 기초하여, 토션 진동이 흡수 및 감쇠된다.
이 상태에 있어서 토션 각도 θ가 더 커지면, 최종적으로는, 리테이닝 플레이트(72)의 회전 규제부(72d)가, 드리븐 플레이트(73)의 평판형의 부분(73c)과 맞닿는다. 이 상태가, 도 6에서의 한계점 P3의 상태에 상당한다. 그러면, 동작 중인 각 쌍의 라지 토션 스프링(74)과 동작 중인 각 쌍의 스몰 토션 스프링(75)과의 압축이 정지한다. 이 상태를, 압축 정지 상태 JF라고 한다(도 6을 참조). 즉, 토션 스프링(74, 75)의 댐퍼 동작이 정지한다.
[록업 장치의 토션 특성]
상기한 바와 같이, 토션 스프링(74, 75)이 동작하는 경우의 토션 강성을, 이하에서는, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 그리고, 설명을 용이하게 하기 위해, 여기서는, 한쌍의 라지 토션 스프링(74) 및 1개의 스몰 토션 스프링(75) 각각의 토션 강성을 사용하여, 설명을 행한다. 그리고, 2개의 라지 토션 스프링(74)의 토션 강성 각각을, 기호 K11 및 기호 K12로 하고, 1개의 스몰 토션 스프링(75)의 토션 강성을, 기호 K2로 한다.
도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 제1 압축 상태 J1에서는, 직렬로 배치된 2개의 라지 토션 스프링(74)의 토션 강성이, 제1 토션 강성 D1[=1/｛(1/K11＋1/K12)｝]로서 설정된다. 다음에, 1개의 라지 토션 스프링(74)이 선간 밀착되고, 제1 압축 상태 J1로부터 제2 압축 상태 J2로 이행하면, 제2 압축 상태 J2에서는, 압축 가능한 1개의 라지 토션 스프링(74)의 토션 강성 K12가, 제2 토션 강성 D2(=K12)로서 설정된다. 여기서는, 제1 토션 강성 D1에 대한 제2 토션 강성 D2가, 소정 범위 내 예를 들면 1.5 이상 3.0 이하로 되도록, 토션 특성이 설정되어 있다.
이어서, 1개의 라지 토션 스프링(74)이 압축되어 있는 상태에 있어서, 스몰 토션 스프링(75)의 압축이 개시되고, 제2 압축 상태 J2로부터 제3 압축 상태 J3로 이행하면, 병렬로 배치된 라지 토션 스프링(74) 및 스몰 토션 스프링(75)의 토션 강성이, 제3 토션 강성 D3(=K12＋K2)로서, 설정된다. 이와 같이 하여, 3단의 토션 특성이, 설정된다. 마지막으로, 제3 압축 상태 J3로부터 압축 정지 상태 JF로 이행하면, 토션 특성의 토션 각도 θ는 최대 토션 각도 θ에 도달한다. 토션 각도 θ가 최대 토션 각도 θ에 도달했을 때의 토크는, 토션 특성에서의 최대 토크로 된다.
그리고, 여기에 나타낸 토션 특성에서는, 1단째의 토션 특성과 2단째의 토션 특성이, 상용역에서의 토션 특성으로서 사용되고 있다. 그러므로, 상기에 있어서는, 제2 토션 강성 D2에 대한 제3 토션 강성 D3에 대해서는, 강성비를, 소정 범위 내, 예를 들면 1.5 이상 3.0 이하 또는 2.0 이상 2.5 이하로 설정하는 것을 특별히 요구하지 않고, 제1 토션 강성 D1에 대한 제2 토션 강성 D2만이 소정 범위 내로 설정되어 있다.
[토션 진동 감쇠 특성의 유리한 효과]
전술한 바와 같이, 본 록업 장치(7)에서는, 토션 특성을, 다단, 즉, 3단으로 설정할 수 있다. 이와 같이 토션 특성을 3단으로 설정함으로써, 토크 변동의 목표 감쇠량이 커져도, 토션 각도 θ를 따라 변화하는 토션 강성 D1, D2, D3를, 급격하게 변경하지 않고, 서서히 크게 할 수 있다. 이로써, 토션 각도 θ가 작은 경우에 발생할 수 있는 초기 진동을 억제할 수 있다. 또한, 본 록업 장치(7)에서는, 상용역에 있어서, 제N 토션 강성과 제N＋1 토션 강성과의 강성비(제N 토션 강성에 대한 제N＋1 토션 강성의 강성비；N은 자연수)를, 1.5 이상 3.0 이하로 설정하고 있으므로, 토션 특성의 굴곡점을 초과했을 때 발생할 우려가 있는 진동, 즉 강성의 차이에 의한 진동을 억제할 수 있다. 특히, 상용역에 있어서, 제N 토션 강성에 대한 제N＋1 토션 강성의 강성비를, 2.0 이상 2.5 이하로 설정한 경우, 토션 특성의 굴곡점을 초과했을 때 발생할 우려가 있는 강성의 차이에 의한 진동을 확실하게 억제할 수 있다. 이와 같이, 본 록업 장치(7)에서는, 토션 스프링의 강성의 변화에 기인하는 진동을 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 본 록업 장치(7)에서는, 쌍을 이루는 2개의 라지 코일 스프링(74) 중 어느 한쪽을 선간 밀착시킴으로써, 제2 토션 강성 D2를 형성하고, 그 후, 쌍을 이루는 2개의 라지 코일 스프링(74) 중 어느 다른 쪽과 스몰 코일 스프링(75)을 압축함으로써, 제3 토션 강성 D3를 형성하고 있다. 이로써, 상기한 라지 코일 스프링(74) 및 스몰 코일 스프링(75)과는 다른 코일 스프링을, 특별히 준비하지 않아도, 3단의 토션 특성을 얻을 수 있다. 즉, 록업 장치(7)를 복잡하게 하지 않고, 3단의 토션 특성을 용이하게 얻을 수 있다.
또한, 리테이닝 플레이트(72)의 회전 규제부(72d)와, 드리븐 플레이트(73)의 평판형의 부분(73c)에 의해 구성되는 회전 규제 수단에 의해, 리테이닝 플레이트(72)와 드리븐 플레이트(73)와의 상대 회전이 규제된다. 그러면, 라지 토션 스프링(74)과 스몰 토션 스프링(75)에 의해 토션 진동을 흡수·감쇠하기 위한 동작(댐퍼 동작)이 정지한다. 즉, 이 회전 규제 수단에 의해, 토션 특성의 상한이 설정된다. 이와 같이, 회전 규제 수단에 의해 토션 특성의 상한을 설정함으로써, 토션 각도가 소정의 크기 이상으로 되었을 때, 토크를 리테이닝 플레이트(72)로부터 드리븐 플레이트(73)로 확실하게 전달할 수 있다.
[다른 실시형태]
(a) 상기 실시형태에서는, 록업 장치(7)가 3단의 토션 특성을 가지는 경우의 예를 나타냈으나, 토션 특성은 3단인 것에 한정되지 않는다. 즉, 토션 특성이 복수 단이면, 전술한 본 발명의 효과와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
(b) 상기 실시형태에서는, 토션 특성이 3단이며, 1단째의 토션 특성과 2단째의 토션 특성이 상용역에서 사용되는 경우의 예를 나타냈으나, 토션 특성을 4단 이상으로 하고, 최종단째의 토션 특성을 제외한 다른 토션 특성을 상용역으로 사용하도록 해도 된다. 이 경우, 최종단의 토션 강성을 제외한 다른 토션 강성에 있어서, 인접하는 토션 강성의 비, 즉, 제N 토션 강성에 대한 제N＋1 토션 강성의 강성비가, 1.5 이상 3.0 이하, 또는 2.0 이상 2.5 이하로 설정된다. 이 경우에도, 상기와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
[산업 상의 이용 가능성]
본 발명은, 토크를 전달하고, 또한 토션 진동을 흡수·감쇠하기 위한 토크 컨버터의 록업 장치에 이용 가능하다.
7: 록업 장치
71: 피스톤
72: 리테이닝 플레이트
72d: 회전 규제부
73: 드리븐 플레이트
73c: 평판형의 부분
74, 74a, 74b: 라지 토션 스프링
75: 스몰 토션 스프링
D1: 제1 토션 강성
D2: 제2 토션 강성
D3: 제3 토션 강성

Claims (6)

  1. 토크를 전달하고, 또한 토션(torsion) 진동을 흡수·감쇠(減衰)하기 위한 토크 컨버터의 록업(lock up) 장치로서,
    입력 회전 부재;
    출력 회전 부재;
    직경 방향 외측에 있어서, 상기 입력 회전 부재와 상기 출력 회전 부재와의 상대 회전에 의해, 회전 방향으로 압축되는 복수 쌍의 제1 코일 스프링;
    직경 방향 내측에 있어서, 상기 입력 회전 부재와 상기 출력 회전 부재와의 소정의 상대 각도 이상의 상대 회전에 의해, 회전 방향으로 압축되는 복수의 제2 코일 스프링;
    을 포함하고,
    각 쌍의 2개의 상기 제1 코일 스프링은 직렬로 배치되고,
    상기 입력 회전 부재와 상기 출력 회전 부재와의 사이의 상대 각도에 따라, 각 쌍의 2개의 상기 제1 코일 스프링 및 상기 제2 코일 스프링 중 적어도 어느 하나를 압축함으로써 형성되는, 상기 상대 각도와 상기 토크와의 관계를 나타내는 복수 단(段)의 토션 특성에 있어서, 제N 토션 강성(剛性)과 제N＋1 토션 강성과의 강성비는, 1.5 이상 3.0 이하로 설정되는(N은 자연수), 토크 컨버터의 록업 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 토션 특성에서의 제N 토션 강성과 제N＋1 토션 강성과의 강성비는, 2.0 이상 2.5 이하로 설정되는, 토크 컨버터의 록업 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    최종단째의 상기 토션 특성을 제외한 복수 단의 상기 토션 특성에 있어서, 제N 토션 강성과 제N＋1 토션 강성과의 강성비는, 상기 강성비로 설정되는,
    토크 컨버터의 록업 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    복수 단의 상기 토션 특성은, 3단의 토션 특성이며,
    각 쌍의 2개의 상기 제1 코일 스프링이 압축되었을 때의 제1 토션 강성과, 쌍을 이루는 2개의 상기 제1 코일 스프링 중 어느 한쪽이 선간(線間) 밀착되고, 쌍을 이루는 2개의 상기 제1 코일 스프링 중 어느 다른 쪽이 압축되었을 때의 제2 토션 강성과의 비는, 상기 강성비로 설정되는, 토크 컨버터의 록업 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 어느 한쪽의 제1 코일 스프링이 선간 밀착될 때의 상대 각도는, 상기 제2 코일 스프링의 압축이 개시될 때의 소정의 상기 상대 각도보다 작은, 토크 컨버터의 록업 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 회전 부재와 상기 출력 회전 부재와의 상대 회전을 규제하기 위한 회전 규제 수단을 더 포함하는, 토크 컨버터의 록업 장치.
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