WO2005012767A1

WO2005012767A1 - ロックアップ装置のダンパー機構

Info

Publication number: WO2005012767A1
Application number: PCT/JP2004/010925
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Mizukami
Original assignee: Exedy Corporation
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2005-02-10
Also published as: JP2005054845A; JP4395343B2; US20050023103A1; US7108112B2

Abstract

　ロックアップ装置７のダンパー機構は、トルクコンバータ１において機械的にトルク伝達を行うための装置である。コイルスプリング５８は、互いに重なり合う第１窓部６１及び第２窓部６２内に配置され、ドライブ部材５２とドリブン部材５３とが相対回転することにより回転方向に圧縮される。また、ドライブ部材５２とドリブン部材５３とが相対回転してコイルスプリング５８が最も圧縮された状態である最大捩り角度はθｍである。第１窓部６１及び第２窓部６２は、それぞれ外周縁が内周縁よりも長い形状である。さらに第１及び第２窓部６１，６２の回転方向端６１ａ，６１ｂがダンパー機構の中心Ｏと第１窓部６１及び第２窓部６２の回転方向中心Ｃ１，Ｃ２とを結ぶ直線である中心線に対してなす角度θが、最大捩り角度θｍに対して０．０５～０．６０倍の範囲にある。

Description

明細書

ロックアップ装置のダンパー機構

技術分野

[0001] 本発明は、ダンパー機構、特にロックアップ装置のダンパー機構に関する。

背景技術

[0002] ダンパー機構は、例えば動力伝達系に用いられ、トルクの伝達と共に捩り方向の振動を吸収 ·減衰するための機構である。ダンパー機構は、第 1回転部材と、第 2回転部材と、両回転部材間に配置されて両部材が相対回転するとその間で圧縮されるスプリングや弾性体 (以下、弾性部材と総称）とを備えている。スプリングとしては、例えばコイルスプリングが用いられる。また、弾性体としては、ゴムや樹脂が用いられる。ダンパー機構が組み込まれる装置としては、クラッチディスク組立体、フライホイール組立体、トルクコンバータのロックアップ装置などがある（例えば、特許文献 1参照。）。特許文献 1：特開平 8 - 254246号公報

発明の開示

[0003] 上記の弾性部材は、第 1及び第 2回転部材のそれぞれに設けられている窓部の内部に配置されている。第 1及び第 2回転部材が相対回転すると、この窓部の回転方向端同士が弾性部材を圧縮する。これにより、ダンパー機構は、第 1回転部材から第 2回転部材へトルクを伝達すると共に、捩り振動の吸収 ·減衰を行う。

一般に、窓部の回転方向端は、直線状であり、ダンパー中心と窓部回転方向中心とを結ぶ直線に対して、平行になっている。ここで、第 1及び第 2回転部材が相対回転すると、窓部の回転方向端は、外周側が内周側よりも移動量が大きい（図 4参照。ここで、〇は回転部材の回転中心、 Cは窓部の回転方向中心、 θ πιは弾性部材が最も圧縮された状態での第 1及び第 2回転部材の相対回転角度。）。すなわち、弾性部材は、窓部の回転方向端により、その内周側よりも外周側がより圧縮されることになる。よって、弾性部材は、外周側の橈み量増大による内周側の応力増大が生じるため、寿命が低下してしまう。

この対策として、例えば、窓部の回転方向端を、ダンパー中心と窓部回転方向中心とを結ぶ直線に対して傾けて、窓部の形状を台形にすることが行われている。すなわち、窓部の外周縁の回転方向両端が内周縁の回転方向両端より回転方向外側に位置している。このように窓部の形状を変更することにより、弾性部材が圧縮された場合の外周側の橈み量増大を抑えることができる。

しかし一方、窓部の回転方向端の傾斜角度を大きくしすぎると、第 1及び第 2回転部材の相対回転開始時に、弾性部材の内周側だけが窓部と当接することになり、弾性部材に半径方向外側 (弾性部材の横方向）への力が作用することになる。弾性部材がその横方向に加わる力に対して弱い場合には、弾性部材の変形が生じる。さらに、これが原因となって、弾性部材が窓部に接触するため、ヒストルクの増大や弾性部材の摩耗の増大が生じる。

特に、トルクコンバータ等の流体式トルク伝達装置のロックアップ装置では、ダンバ一機構は振動吸収のために、弾性部材の低剛性化 ·広捩り角化が求められている。そのため、弾性部材例えばコイルスプリングは回転方向に長くなり、また低剛性化が進んでいる。したがって、ロックアップ装置のダンパー機構では、上記の問題がより顕著であると考えられる。

本発明の課題は、弾性部材の寿命を延ばすことができるロックアップ装置のダンパ一機構を提供することにある。

請求項 1に記載のロックアップ装置のダンパー機構は、流体式トルク伝達装置において機械的にトルク伝達を行うためのロックアップ装置のダンパー機構であって、第 1 回転部材、第 2回転部材、及び複数の弾性部材を備える。第 1回転部材は、回転方向に並べられた複数の第 1窓部を有する。第 2回転部材は、第 1窓部に重なり合うように設けられた複数の第 2窓部を有し、第 1回転部材に対して相対回転可能に配置される。弾性部材は、互いに重なり合う第 1窓部及び第 2窓部内に配置され、第 1回転部材と第 2回転部材とが相対回転することにより回転方向に圧縮される。また、第 1回転部材と第 2回転部材とが相対回転して弾性部材が最も圧縮された状態である最大捩り角度は Θ mである。第 1窓部及び第 2窓部は、それぞれ外周縁が内周縁よりも長い形状である。さらに第 1及び第 2窓部の回転方向端がダンパー機構の中心と第 1窓部及び第 2窓部の回転方向中心とを結ぶ直線である中心線に対してなす角度 Θ力最大捩り角度 θ πιに対して 0· 05-0. 60倍の範囲にある。

このロックアップ装置のダンパー機構では、第 1及び第 2窓部のそれぞれにおいて対となる回転方向端が、ダンパー機構の中心と第 1窓部及び第 2窓部の回転方向中心とを結ぶ直線 (以下、中心線と称する）に対して傾いている。第 1及び第 2窓部により圧縮される弾性部材が最も圧縮された状態で第 1回転部材と第 2回転部材の捩れ角度である最大捩り角度 Θ mに対して、この中心線と回転方向端とがなす角度 Θ力 ¾ . 05倍以上 0. 60倍以下となっている。角度 Θが Θ mに対して上記の範囲にあるため、弾性部材を半径方向外側へ押し出す力が抑えられると共に、弾性部材の外周部の圧縮量増大を抑えることができる。これにより、弾性部材の寿命を延ばすことが可能となる。

請求項 2に記載のロックアップ装置のダンパー機構は、請求項 1に記載のロックアツプ装置のダンパー機構であって、角度 Θは角度 Θ mに対して 0. 10-0. 45倍の範囲にある。

このロックアップ装置のダンパー機構では、角度 θは角度 Θ mに対して 0. 10倍以上 0. 45倍以下となっている。角度 Θが Θ mに対して上記の範囲にあるため、弾性部材を半径方向外側へ押し出す力が抑えられると共に、弾性部材の外周側の圧縮量増大を抑えることができる。これにより、弾性部材の寿命を延ばすことが可能となる。請求項 3に記載のロックアップ装置のダンパー機構は、請求項 2に記載のロックアツプ装置のダンパー機構であって、角度 Θは角度 Θ mに対して 0. 20-0. 40倍の範囲にある。

このロックアップ装置のダンパー機構では、角度 θは角度 Θ mに対して 0. 20倍以上 0. 40倍以下となっている。角度 Θが Θ mに対して上記の範囲にある場合には、弹性部材を半径方向外側へ押し出す力が抑えられると共に、弾性部材の外周部の圧縮量増大を抑えることができる。これにより、弾性部材の寿命をより延ばすことが可能となる。

請求項 4に記載のロックアップ装置のダンパー機構は、請求項 1から 3のいずれかに記載のロックアップ装置のダンパー機構であって、弾性部材が螺旋状に延びる素線からなるコイルスプリングであり、コイルスプリングは、自由長がコイル径に対して 3. 0倍以上である。

このロックアップ装置のダンパー機構では、形状が比較的細長レ、コイルスプリングが記載されている。このようなコイルスプリングでは、コイルの長手方向に直交して働く力に対して歪みやすい。このため、弾性部材は、半径方向外側へ押し出す力に対して弱い。ここで、第 1及び第 2窓部の回転方向端の角度 Θが Θ mに対して適切に設定されているため、比較的細長いコイルスプリングを弾性部材として用いた場合にも、ヒストルクの増大や摩耗の増大を抑えることができる。

本発明のロックアップ装置のダンパー機構においては、角度 Θの角度 Θ mに対する大きさを適切に設定することで、弾性部材の寿命を延ばすことができる。

図面の簡単な説明

[図 1]本発明に係るトルクコンバータの断面図。

[図 2]本発明に係るロックアップ装置の平面図。

[図 3]本発明に係る第 1窓部及び第 2窓部の形状。

[図 4]従来の窓部形状の一例を示す模式図（窓部の両端が平行になっている。）。

[図 5]窓部の端部の拡大図。

符号の説明

1 トノレクコンバータ

7 ロックアップ装置

45 ダンパーディスク組立体

52 ドライブ部材 (第 1回転部材)

53 ドリブン部材 (第 2回転部材)

56、 57 プレート部材

58 コイルスプリング（弾性部材）

59 コイルスプリング

61 第 1窓部

62 第 2窓部

発明を実施するための最良の形態

くトルクコンバータの構成 > 図 1は本発明の一実施形態が採用されたトルクコンバータ 1の縦断面概略図である。トルクコンバータ 1は、エンジンのクランクシャフト（図示せず）からトランスミッションの入力シャフト（図示せず）にトルクの伝達を行うための装置である。図 1の左側に図示しないエンジンが配置され、図 1の右側に図示しなレ、トランスミッションが配置されている。図 1に示す o_o線がトルクコンバータ 1の回転軸である。

トルクコンバータ 1は、 3種の羽根車（インペラ一 18、タービン 19、ステータ 20)からなるトーラス 6と、ロックアップ装置 7とから主に構成されてレ、る。

フロントカバー 14は、円板状の部材であり、図示しないエンジンのクランクシャフト先端に近接して配置されている。フロントカバー 14の内周部には、センターボス 15が溶接により固定されている。フロントカバー 14の外周側かつ軸方向エンジン側には、回転方向に等間隔で複数のナット 11が固定されている。

フロントカバー 14の外周部には、軸方向トランスミッション側に延びる外周筒状部 1 6が形成されている。この外周筒状部 16の先端にインペラ一 18のインペラ一シェル 2 2の外周縁が溶接により固定されている。この結果、フロントカバー 14とインペラ一 18 が、内部に作動油（流体）が充填された流体室を形成している。インペラ一 18は、主に、インペラーシェノレ 22と、インペラ一シェル 22の内側に固定された複数のインペラ一ブレード 23と、インペラ一シェル 22の内周部に固定されたインペラーハブ 24とから構成されている。

タービン 19は、流体室内でインペラ一 18に軸方向に対向して配置されている。タ一ビン 19は、主に、タービンシェル 25と、タービンシェル 25のインペラ一側の面に固定された複数のタービンブレード 26と力ら構成されている。タービンシェル 25の内周部は、タービンハブ 27のフランジに、複数のリベット 28により固定されている。

タービンハブ 27は、図示しなレ、トランスミッションの入力シャフトに相対回転不能に連結されている。

ステータ 20は、タービン 19からインペラ一 18に戻る作動油の流れを整流するための機構である。ステータ 20は、樹脂やアルミ合金等で錡造により製作された一体の部材である。ステータ 20はインペラ一 18の内周部とタービン 19の内周部間に配置されている。ステータ 20は、主に、環状のキャリア 29と、キャリア 29の外周面に設けられた複数のステータブレード 30とから構成されている。キャリア 29はワンウェイクラッチ 35を介して図示しない固定シャフトに支持されている。

インペラーハブ 24とキャリア 29との間には、スラストベアリング 39が配置されている。キャリア 29とタービンハブ 27との間には、スラストベアリング 40が配置されている。これにより、キャリア 29と各ハブ 24、 27とが所定間隔を保ちつつ相対回転自在となる。ぐロックアップ装置 >

次にロックアップ装置 7について説明する。ロックアップ装置 7は、主に、ピストン部材 44とダンパーディスク組立体 45とから構成されている。

ピストン部材 44は、フロントカバー 14の軸方向トランスミッション側に近接して配置された円板状の部材である。ピストン部材 44の内周部には、軸方向トランスミッション側に延びる内周筒状部 48が形成されている。内周筒状部 48は、タービンハブ 27の外周面に相対回転可能であり、さらに軸方向に移動可能に支持されている。内周筒状部 48の軸方向トランスミッション側端部は、タービンハブ 27のフランジ部分に当接することにより軸方向トランスミッション側への移動が所定位置までに制限されている。タ一ビンハブ 27の外周面には、ピストン部材 44の内周部において軸方向にシールするシールリング 49が配置されている。

ピストン部材 44の外周部のエンジン側には、環状の摩擦フエ一シング 46が固定されている。摩擦フエ一シング 46は、フロントカバー 14の外周部内側面に形成された環状でかつ平坦な摩擦面に対向している。ピストン部材 44の外周部には、軸方向トランスミッション側に延びる筒状部 44aが形成されており、この筒状部 44aには等角度間隔で複数のスロットが形成されている。

ダンパーディスク組立体 45は、ピストン部材 44からタービン 19を回転方向に弾性的に連結するための装置であって、ピストン部材 44からタービン 19にトルクを伝達するとともに捩り振動を吸収する機能を有している。ダンパーディスク組立体 45は、一対のプレート部材 56、 57から主に構成されるドライブ部材 52と、ドリブン部材 53と、複数のコイルスプリング 58、 59とから構成されている。なお、図 2において、一点鎖線より左側にはプレート部材 57を取り外した場合のダンパーディスク組立体 45が示されている。ドライブ部材 52を構成する一対のプレート部材 56、 57は、環状かつ円板状の部材であり、回転軸方向に並んで配置されている。一対のプレート部材 56、 57は、外周部で複数のリベット 60により互いに固定されており、内周部において互いに間隔を開けて配置されている。ドライブ部材 52は、半径方向外方に突出する複数の突起を有している。突起は、ピストン部材 44の筒状部 44aに形成されたスロットに係合しており、ピストン部材 44からのトルクが入力されるトノレク入力部となっている。この係合により、ピストン部材 44とドライブ部材 52とは軸方向に相対移動可能であり、回転方向に一体に回転するようになっている。

ドライブ部材 52を構成する一対のプレート部材 56、 57の中央部には、回転方向に等間隔に並べられた複数の切り起こし部 56a、 56b及び 57a、 57bが 6箇所に形成されており、この切り起こしき 56a、 56b、 57a、 57b力 S囲む切欠としてドライブ咅 B材 52の第 1窓部 61が設けられている。ここで、切り起こし部 56a、 57aは、それぞれ第 1窓部 61の外周側の半径方向端となっており、切り起こし部 56b、 57bは、それぞれ第 1窓部 61の内周側の半径方向端となっている。切り起こし部 56b、 57bは、回転方向中央部がその両端に比べて大きく切り起こされている。また、プレート部材 56、 57の外周部には、回転方向に等間隔に並べられた複数の第 2切り起こし部 56c、 57cが 3箇所に形成され、この第 2切り起こし部 56c、 57cにより小窓部 66が形成されている。ドリブン部材 53は、環状且つ円板状の部材であり、一対のプレート部材 56、 57の内周部においてその軸方向の間に配置されている。ドリブン部材 53は、リベット 28によりタービンハブ 27に固定されている。これにより、ドリブン部材 53とタービンハブ 27 とは一体回転する。

ドリブン部材 53の中央部には、ドライブ部材 52の第 1窓部 61と同様な形状の第 2 窓部 62がそれぞれ対応して形成されている。また、ドリブン部材 53の外周部には、ドライブ部材 52の小窓部 66に対応する位置に空隙部 67が配されるように複数の突起 68が設けられている。

複数のコイルスプリング 58は、第 1窓部 61及び第 2窓部 62の内部に収容される。各コイルスプリング 58は、回転方向に延びるばね部材であり、比較的低剛性の特性を有している。コイルスプリング 58は、回転方向に細長く延びており、コイル径に対して自由長が 3. 0倍以上である。コイルスプリング 58は、第 1窓部 61及び第 2窓部 62 の回転方向長さとほぼ同じ自由長である。コイルスプリング 58の回転方向両端は、第 1窓部 61及び第 2窓部 62の回転方向端 61a、 62aにより支持されている。さらに、コイノレスプリング 58fま、切り起こしき 56a、 56b, 57a, 57bにより、車由方向への移動力 S 制限されている。ドライブ部材 52及びドリブン部材 53が相対回転すると、このコィノレスプリング 58が第 1窓部 61及び第 2窓部 62の回転方向端により圧縮されて変形する第 1窓部 61及び第 2窓部 62の回転方向端 61a， 62aは、第 1窓部 61及び第 2窓部 62の回転方向中心 Cl、 C2と回転中心 Oとを結んだ直線（以下、中心線と称する）に対して、所定の角度 Θをなしている（図 3参照）。この結果、第 1窓部 61及び第 2窓部 62の形状は台形又は扇形状になっている。すなわち、第 1窓部 61及び第 2窓部 62 の外周縁の回転方向両端が内周縁の回転方向両端より回転方向外側に位置している。

さらに、コイルスプリング 58の回転方向端は、自由状態において、第 1窓部 61及び第 2窓部 62の回転方向端 61a, 62aの形状に沿った形状を有している。そのため、コィルスプリング 58の回転方向両端は、第 1窓部 61及び第 2窓部 62の回転方向端 61 a, 62aに当接又は近接している力荷重を付与していない。そのため、第 1窓部 61 及び第 2窓部 62の回転方向端 61a, 62aやコイルスプリング 58において摩耗が生じにくくなつている。

ここで、ドライブ部材 52及びドリブン部材 53が相対回転してコイルスプリング 58が最も圧縮された状態でドライブ部材 52とドリブン部材 53との捩れ角度を最大捩り角度 Θ mとする。前述の角度 Θは、上記の最大捩り角度 Θ mに対して 0. 05-0. 60倍の範囲である。また、角度 Θは、 0. 10-0. 45倍の範囲内であることが好ましぐ 0. 20-0. 40倍の範囲にあることがさらに好ましい。

コイルスプリング 59は小窓部 66及び空隙部 67の内部に収容される。コイルスプリング 59は、小窓部 66の回転方向長さとほぼ同じ自由長である。コイルスプリング 59の回転方向両端は、第 2切り起こし部 56c、 57cの回転方向端により支持されている。さらに、コイルスプリング 59は、第 2切り起こし部 56c、 57cにより軸方向への移動が制限されている。コイルスプリング 59の長さは、突起 68の間隔に比べて短いため、ドライブ部材 52及びドリブン部材 53が十分に相対回転した場合に、第 2切り起こし部 56 c、 57c及び突起 68によりコイルスプリング 59が圧縮される。

<動作 >

図示しないエンジンのトルクは、図示しなレ、クランクシャフトからフロントカバー 14及びインペラ一 18に伝達される。インペラ一 18のインペラ一ブレード 23により駆動された作動油は、タービン 19を回転させる。このタービン 19のトルクはタービンハブ 27を介して図示しなレ、トランスミッションの入力シャフトに出力される。タービン 19からインペラ一 18へと流れる作動油は、ステータ 20の通路を通ってインペラ一 18側へと流れる。

フロントカバー 14とピストン部材 44との間の空間の作動油が内周側からドレンされると、油圧差によってロックアップ装置 7のピストン部材 44がフロントカバー 14側（軸方向エンジン側）に移動し、摩擦フエ一シング 46がフロントカバー 14の摩擦面に押しつけられる。この結果、フロントカバー 14からロックアップ装置 7を介してタービンハブ 27にトルクが伝達される。

ロックアップ装置 7によりトルクが伝達される際には、ドライブ部材 52とドリブン部材 5 3とが相対回転し、それらにより圧縮されるコイルスプリング 58によって捩り振動を吸収する。ドライブ部材 52とドリブン部材 53とが大きく相対回転した場合には、コイルスプリング 58に加えてコイルスプリング 59も圧縮される。

<特徴 >

上記実施形態におけるトルクコンバータ 1では、ドライブ部材 52の第 1窓部 61、ドリブン部材 53の第 2窓部、これらの形状に特徴を有することにより、コイルスプリング 58 の寿命を延ばしている。このコイルスプリング 58は、その直径に対する自由長が 3. 2 倍以上であり、剛性が大変低レ、。そのため、コイルスプリング 58は、横方向に作用する力に対して弱い。

ドライブ部材 52とドリブン部材 53とが相対回転すると、コイルスプリング 58は、第 1 窓部 61及び第 2窓部 62の回転方向端 61a、 62aにより圧縮される。ここで、回転方向端 61a、 62aの傾き角度 Θ力最大捩り角度 Θ mに対して所定の値以上であるため、コイルスプリング 58が圧縮されたときに、コイルスプリング 58の外周側の橈み量増大を抑えられ、これに伴レヽ発生する応力も抑えることもできる。

さらに、回転方向端 61a、 62aの傾き角度 Θ力最大捩り角度 Θ mに対して所定の値以下であるため、回転方向端 61a、 62aによりコイルスプリング 58を半径方向外側へ押し出す力（コイルスプリング 58の長手方向に直交して働く力）が抑えられている。よって、比較的細長い形状のコイルスプリング 58を用いたとしても、トルクコンバータ 1 のヒストルクや弾性部材の摩耗を抑えることができる。

ぐ他の実施例 >

本発明は力かる上記実施形態に限定されるものではなぐ本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

例えば、ロックアップ装置の構造は前記実施形態に限定されない。さらに、本発明はトルクコンバータのみならず他の流体式トルク伝達装置にも適用できる。産業上の利用可能性

本発明に力かるロックアップ装置は、車両のトノレクコンバータ等の流体式トルク伝達装置に用いることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 流体式トルク伝達装置において機械的にトルク伝達を行うためのロックアップ装置のダンパー機構であって、

回転方向に並べられた複数の第 1窓部を有する第 1回転部材と、

前記第 1窓部に重なり合うように設けられた複数の第 2窓部を有し、前記第 1回転部材に対して相対回転可能に配置された第 2回転部材と、

互いに重なり合う前記第 1窓部及び前記第 2窓部内に配置され、前記第 1回転部材と前記第 2回転部材とが相対回転することにより回転方向に圧縮される複数の弾性部材と、

を備え、

前記第 1回転部材と前記第 2回転部材とが相対回転して前記弾性部材が最も圧縮された状態である最大捩り角度は Θ mであり、

前記第 1窓部及び前記第 2窓部は、それぞれ外周側縁が内周側縁よりも長い形状であり、さらにそれぞれの回転方向端が前記ダンパー機構の中心と前記第 1窓部及び前記第 2窓部の回転方向中心とを結ぶ直線である中心線に対してなす角度 Θ力前記最大捩り角度 θ πιに対して 0. 05-0. 60倍の範囲にある、

ロックアップ装置のダンパー機構。

[2] 前記角度 Θは前記角度 Θ mに対して 0. 10-0. 45倍の範囲にある、請求項 1に記載のロックアップ装置のダンパー機構。

[3] 前記角度 Θは前記角度 Θ mに対して 0. 20-0. 40倍の範囲にある、請求項 2に記載のロックアップ装置のダンパー機構。

[4] 前記弾性部材は、螺旋状に延びる素線からなるコイルスプリングであり、

前記コイルスプリングは、自由長がコイル径に対して 3. 0倍以上である、請求項 1から 3のいずれかに記載のロックアップ装置のダンパー機構。