WO2009122827A1 - ロックアップ装置 - Google Patents

Abstract

　ロックアップ装置の設計の自由度を高める。トルクコンバータ（１）のロックアップ装置（５）は、ピストン（５）と、ドライブプレート（６）と、ダンパー機構（７）と、を備えている。ダンパー機構（７）は、複数の外側コイルスプリングセット（７１）と、複数の内側コイルスプリングセット（７２）と、中間部材（７３）と、出力プレート（７４）と、を有している。中間部材（７３）は、外側コイルスプリングセット（７１）および内側コイルスプリングセット（７２）が直列に作用するように外側コイルスプリングセット（７１）および内側コイルスプリングセット（７２）を回転方向に弾性変形可能に支持している。

Description

ロックアップ装置

　本発明は、流体式動力伝達装置のロックアップ装置に関する。

　流体式動力伝達装置として、例えばトルクコンバータが知られている。トルクコンバータは、動力が入力されるフロントカバーと、インペラと、トランスミッションの入力シャフトに連結されたタービンと、ステータと、を有している。フロントカバーに入力された動力は、作動油を介してタービンに伝達される。フロントカバーとタービンとを機械的に連結するために、トルクコンバータにはロックアップ装置が設けられている。

　ロックアップ装置は、タービンとフロントカバーとの間に配置されており、フロントカバーとタービンとを機械的に連結することでフロントカバーからタービンに動力を直接伝達するための機構である。

　通常、このロックアップ装置は、ピストンと、リティーニングプレートと、フロントカバーとタービンとを回転方向に弾性的に連結するダンパー機構と、を有している（例えば、特許文献１を参照）。

　ピストンは、円板状のピストン本体と、ピストン本体の外周部から軸方向に延びる筒状部と、を有している。リティーニングプレートは、ピストンに固定されている。ダンパー機構は、第１コイルスプリングと、第２コイルスプリングと、中間プレートと、タービンに固定された出力プレートと、を有している。第１コイルスプリングは、筒状部の内周側に配置されており、ピストンおよびリティーニングプレートにより弾性変形可能に支持されている。第２コイルスプリングは、第１コイルスプリングの内周側に配置されており、中間プレートにより弾性変形可能に支持されている。
特開２００１－８２５７７号公報

　従来のロックアップ装置では、第１コイルスプリングに作用する遠心力を考慮して、ピストンの筒状部の内周側に第１コイルスプリングが配置されている。このため、筒状部の厚みの分だけ第１コイルスプリングの寸法が制限を受け、ロックアップ装置の設計の自由度が低下する傾向にある。

　本発明の課題は、ロックアップ装置の設計の自由度を高めることにある。

　第１の発明に係るロックアップ装置は、動力が入力されるように設けられた入力回転体と、入力回転体に入力された動力が流体を介して伝達される出力回転体と、を有する流体式動力伝達装置に用いられ、入力回転体および出力回転体を機械的に連結するための装置である。ロックアップ装置は、ピストンと、入力部材と、ダンパー機構と、を備えている。ピストンは入力回転体に対して摩擦連結可能に設けられている。入力部材はピストンに固定されている。ダンパー機構は、ピストンと出力回転体とを回転方向に弾性的に連結するための機構であって、複数の第１弾性部材と、複数の第２弾性部材と、中間部材と、出力部材と、を有している。第１弾性部材は、ピストンに伝達された動力が入力部材を介して伝達されるように設けられている。第２弾性部材は、第１弾性部材よりも半径方向内側に配置されている。中間部材は、第１および第２弾性部材が直列に作用するように第１および第２弾性部材を回転方向に弾性変形可能に支持している。出力部材は、出力回転体に固定され第２弾性部材の端部と回転方向に当接可能である。

　このロックアップ装置では、第１および第２弾性部材が中間部材により保持されているため、第１弾性部材に遠心力が作用してもピストンに負荷がほとんど作用しない。このため、ピストンに大きな筒状部を設ける必要がなくなり、第１弾性部材の寸法が筒状部による制約を受けにくくなる。これにより、このロックアップ装置では設計の自由度を高めることができる。

　第２の発明に係るロックアップ装置は、第１の発明に係るロックアップ装置において、ピストンが、ピストン本体と、ピストン本体の外周部から軸方向に延びる筒状部と、を有している。中間部材の最外周面は、筒状部の内周面よりも半径方向外側に配置されている。

　第３の発明に係るロックアップ装置は、第２の発明に係るロックアップ装置において、第１弾性部材が筒状部よりも軸方向の出力回転体側に配置されている。

　第４の発明に係るロックアップ装置は、第１から第３のいずれかの発明に係るロックアップ装置において、入力部材が、ダンパー機構がピストンに対して出力回転体側へ取り外し可能なように、隣り合う第１弾性部材の端部の回転方向間に入力回転体側から軸方向に挿入されている。

　第５の発明に係るロックアップ装置は、第１から第４のいずれかの発明に係るロックアップ装置において、入力部材が、ピストンに固定された固定部と、固定部の外周部から出力回転体側へ延びる複数の爪部と、を有している。

　第６の発明に係るロックアップ装置は、第１から第５のいずれかの発明に係るロックアップ装置において、中間部材が出力部材により半径方向に支持されている。

トルクコンバータの断面概略図 ロックアップ装置の断面概略図 ロックアップ装置の平面概略図 ダンパー機構の捩り特性線図

符号の説明

　１　トルクコンバータ（流体式動力伝達装置）
　２　フロントカバー
　３　インペラ
　４　タービン
　５　ピストン
５１　ピストン本体
５３　筒状部
　６　ドライブプレート（入力部材の一例）
６１　固定部
６２　爪部
　７　ダンパー機構
７１　外側スプリングセット（第１弾性部材の一例）
７１ａ　第１外側コイルスプリング
７１ｂ　第２外側コイルスプリング
７９　スプリングシート
７２　内側スプリングセット（第２弾性部材の一例）
７２ａ　第１内側コイルスプリング
７２ｂ　第２内側コイルスプリング
７３　中間部材
７４　出力プレート（出力部材の一例）
　８　ステータ
　９　ロックアップ装置

　以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

　＜トルクコンバータの全体構成＞
　図１を用いてトルクコンバータ１の全体構成について説明する。図１はトルクコンバータ１の縦断面概略図である。図１において、トルクコンバータ１の左側にエンジン（図示せず）が配置され、トルクコンバータ１の右側にトランスミッション（図示せず）が配置されている。図１に示す線Ｏ－Ｏは、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、エンジンで発生した動力をトランスミッションへ流体を介して伝達するための装置であり、フロントカバー２とインペラ３とタービン４とステータ８とロックアップ装置９とを備えている。

　フロントカバー２にはエンジンから動力が入力される。インペラ３はフロントカバー２に固定されている。フロントカバー２とインペラ３とにより潤滑油で満たされた流体室が形成されている。

　流体室にはタービン４が設けられている。タービン４はトランスミッションの入力シャフトに連結されており、タービンシェル４３と、タービンシェル４３に固定された複数のタービンブレード４２と、タービンシェル４３に複数のリベット４４により固定されたタービンハブ４１とを有している。タービンハブ４１は入力シャフトに連結されている。

　タービン４とインペラ３との間には、ステータ８が設けられている。タービン４とフロントカバー２との間にはロックアップ装置９が配置されている。

　＜ロックアップ装置の構成＞
　図２～図４を用いてロックアップ装置９について説明する。図２はロックアップ装置９の断面概略図である。図３はロックアップ装置９の平面概略図である。図４はダンパー機構７の捩り特性線図である。

　ロックアップ装置９は、フロントカバー２とタービン４とを機械的に連結するための装置であり、ピストン５と、ドライブプレート６（入力部材の一例）と、ダンパー機構７と、を有している。

　ピストン５は、フロントカバー２と摩擦連結可能に設けられており、タービンハブ４１により軸方向に移動可能に支持されている。ピストン５は、ピストン本体５１と、ピストン本体５１の外周部に固定された摩擦部材５４と、ピストン本体５１の外周部から軸方向に延びる筒状部５３と、を有している。

　ドライブプレート６は、ダンパー機構７に動力を伝達するための部材であり、ピストン５のピストン本体５１に固定されている。具体的には、ドライブプレート６は、環状の固定部６１と、複数の爪部６２と、を有している、固定部６１はリベット５５によりピストン本体５１に固定されている。爪部６２は、固定部６１の外周部から軸方向トランスミッション側に延びており、ダンパー機構７の外側スプリングセット７１（後述）と回転方向に当接可能である。

　ダンパー機構７は、図４に示すように２段階の捩り特性を有しており、複数の外側スプリングセット７１（第１弾性部材の一例）と、複数の内側スプリングセット７２（第２弾性部材の一例）と、中間部材７３と、出力プレート７４（出力部材の一例）と、を有している。

　外側スプリングセット７１は、第１外側コイルスプリング７１ａと、第２外側コイルスプリング７１ｂと、第１外側コイルスプリング７１ａの端部に装着されたスプリングシート７９と、を有している。スプリングシート７９はドライブプレート６の爪部６２と回転方向に当接可能である。第２外側コイルスプリング７１ｂは、第１外側コイルスプリング７１ａの内側に配置されており、第１外側コイルスプリング７１ａよりも回転方向の長さが短い。第１外側コイルスプリング７１ａは１段目および２段目で圧縮される。第２外側コイルスプリング７１ｂは２段目でのみ圧縮される。

　内側スプリングセット７２は、外側スプリングセット７１の半径方向内側に配置されており、第１内側コイルスプリング７２ａと、第２内側コイルスプリング７２ｂと、を有している。第１内側コイルスプリング７２ａは、第１内側コイルスプリング７２ａの内側に配置されており、第１内側コイルスプリング７２ａとほぼ同じ長さを有している。第１内側コイルスプリング７２ａおよび第２内側コイルスプリング７２ｂは、１段目および２段目で圧縮される。

　外側スプリングセット７１および内側スプリングセット７２は、中間部材７３により回転方向に弾性変形可能に保持されている。具体的には、中間部材７３は、第１支持プレート７５と、第２支持プレート７６と、第１支持プレート７５および第２支持プレート７６を連結するリベット７７と、を有している。

　第１支持プレート７５は、外側スプリングセット７１を保持する外側支持部７５ａと、内側スプリングセット７２を保持する第１支持部７５ｂとを有している。外側支持部７５ａの外周部は、ピストン５の筒状部５３と概ね同じ半径方向位置に配置されている。より詳細には、外側支持部７５ａの最外周面７５ｅは、筒状部５３の内周面５３ａよりも半径方向外側に配置されている。外側支持部７５ａおよび外側スプリングセット７１は、筒状部５３よりも軸方向のトランスミッション側に配置されている。

　第２支持プレート７６は、外側スプリングセット７１の端部を支持する複数の第２支持部７６ａと、第１支持部７５ｂとともに内側スプリングセット７２を保持する複数の第３支持部７６ｂと、半径方向内側に延びる複数の第１突出部７６ｃと、を有している。

　第１支持プレート７５と第２支持プレート７６との軸方向間には、出力プレート７４が相対回転可能に配置されている。出力プレート７４は、リベット４４によりタービンハブ４１に固定されており、本体部７４ａと、筒状部７４ｂと、固定部７４ｃと、第２突出部７４ｄと、を有している。

　本体部７４ａは内側スプリングセット７２と回転方向に当接可能である。筒状部７４ｂは、軸方向に延びる筒状の部分であり、本体部７４ａの内周部からトランスミッション側へ延びている。筒状部７４ｂは、第１支持プレート７５の内周部７５ｄと半径方向に当接可能である。筒状部７４ｂにより中間部材７３の半径方向の位置決めがされている。つまり、外側スプリングセット７１、内側スプリングセット７２および中間部材７３は出力プレート７４により支持されている。固定部７４ｃは、筒状部７４ｂの端部から半径方向内側に延びる部分であり、リベット４４によりタービンハブ４１に固定されている。

　第２突出部７４ｄは、第２支持プレート７６の第１突出部７６ｃと概ね同じ軸方向位置に配置されている。ダンパー機構７に動力が伝達されていない中立状態で、第１突出部７６ｃと第２突出部７４ｄとの回転方向間には隙間が確保されている。この隙間に対応する捩り角度は第１角度θ１である。第１突出部７６ｃが第２突出部７４ｄと回転方向に当接することで、中間部材７３と出力プレート７４との相対回転が規制される。第１突出部７６ｃおよび第２突出部７４ｄにより、中間部材７３および出力プレート７４のストッパー機構が実現されている。

　また、ダンパー機構７は、ピストン５およびドライブプレート６に対して軸方向に取り外し可能に設けられている。具体的には、爪部６２は、軸方向トランスミッション側に延びており、ダンパー機構７のエンジン側から外側スプリングセット７１の回転方向間に挿入されている。外側スプリングセット７１および内側スプリングセット７２は中間部材７３により１つのアッセンブリとなっている。これにより、ダンパー機構７をトランスミッション側からピストン５およびドライブプレート６に組み付けることが可能となっている。

　＜トルクコンバータの動作＞
　トルクコンバータ１の動作について説明する。

　ロックアップ装置９によりフロントカバー２がタービン４に連結される際、第１空間Ｓ１の作動油が排出される。この結果、第２空間Ｓ２（ピストン５のタービン４側の空間）の圧力が第１空間Ｓ１の圧力よりも高くなり、その圧力差によりピストン５がフロントカバー２側へ移動する。これにより、ピストン５の摩擦部材５４がフロントカバー２に押し付けられ、フロントカバー２に入力された動力がドライブプレート６を介して外側スプリングセット７１に伝達される。

　外側スプリングセット７１に動力が伝達されると、ピストン５とタービン４とが相対回転し、第２支持プレート７６の第２支持部７６ａと出力プレート７４との間で回転方向に外側スプリングセット７１および内側スプリングセット７２が圧縮される。このとき、外側スプリングセット７１および内側スプリングセット７２は直列に圧縮される。

　図３および図４に示すように、第１角度θ１までは第１外側コイルスプリング７１ａ、第１内側コイルスプリング７２ａおよび第２内側コイルスプリング７２ｂが圧縮される。中間部材７３と出力プレート７４との相対回転角度が第１角度θ１になると、第１突出部７６ｃおよび第２突出部７４ｄが回転方向に当接し、第２支持プレート７６および出力プレート７４の相対回転が停止する。この状態からピストン５が中間部材７３に対して回転すると、第１外側コイルスプリング７１ａおよび第２外側コイルスプリング７１ｂが並列に圧縮される。こうして、ダンパー機構７により２段階の捩り特性が実現される。

　一方、ロックアップ装置９による連結が解除される際、第１空間Ｓ１に油圧ポンプ（図示せず）から作動油が供給される。この結果、第１空間Ｓ１の圧力が第２空間Ｓ２の圧力と同じあるいは第２空間Ｓ２の圧力よりも高くなり、ピストン５がタービン４側へ移動する。これにより、ピストン５がフロントカバー２に対して回転可能となり、ロックアップ装置９を介した動力の伝達が遮断され、作動油を介した動力の伝達が行われる。

　＜特徴＞
　ロックアップ装置９の特徴は、以下の通りである。

　（１）
　このロックアップ装置９では、外側スプリングセット７１および内側スプリングセット７２が中間部材７３により保持されているため、外側スプリングセット７１に遠心力が作用してもピストン５に負荷がほとんど作用しない。このため、ピストン５に厚みの大きな筒状部を設ける必要がなくなり、外側スプリングセット７１の寸法が筒状部による制約を受けにくくなる。これにより、このロックアップ装置９では設計の自由度を高めることができる。

　また、厚みの大きな筒状部がなくなることにより、ピストン５の軽量化が可能となる。

　（２）
　中間部材７３の最外周面が筒状部５３の内周面５３ａよりも半径方向外側に配置されているため、外側スプリングセット７１を従来品よりも半径方向外側に配置したり、外側スプリングセット７１の外径を大きく設定したりできる。これにより、このロックアップ装置９では設計の自由度をさらに高めることができる。

　（３）
　特に、外側スプリングセット７１がピストン５の筒状部５３の軸方向トランスミッション側に配置されているため、外側スプリングセット７１を従来品よりも半径方向外側に配置したり、外側スプリングセット７１の外径を大きく設定したりしやすくなる。

　（４）
　外側スプリングセット７１および内側スプリングセット７２が中間部材７３により保持されているため、ダンパー機構７を１つのアッセンブリとして取り扱うことができる。これにより、ロックアップ装置９の組み付け性が向上する。

　（５）
　特に、ドライブプレート６の爪部６２が軸方向トランスミッション側へ延びており、爪部６２が隣り合う外側スプリングセット７１の端部の間に挿入されている。このため、ダンパー機構７が軸方向トランスミッション側からピストン５およびドライブプレート６に組み付け可能となり、ロックアップ装置９の組み付け性が向上する。

　＜他の実施形態＞
　本発明の具体的な構成は、前述の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更および修正が可能である。

　（１）
　前述の実施形態では、ピストン５が筒状部５３を有しているが、ピストン５が筒状部５３を有していない場合も考えられる。この場合、ピストン５のさらなる軽量化が可能となる。

　なお、ピストン５が筒状部５３を有している場合、ピストン５の外周部の強度を確保できる。

　（２）
　前述の実施形態では、流体式動力伝達装置としてトルクコンバータ１を例に説明している。しかし、ロックアップ装置９が搭載される装置は、これに限定されず、例えばフルードカップリングなどであってもよい。

　本発明に係るロックアップ装置では、設計の自由度を高めることができるため、本発明はロックアップ装置の分野において有用である。

Claims (6)

1. 　動力が入力されるように設けられた入力回転体と、前記入力回転体に入力された動力が流体を介して伝達される出力回転体と、を有する流体式動力伝達装置に用いられ、前記入力回転体および出力回転体を機械的に連結するためのロックアップ装置であって、
   　前記入力回転体に対して摩擦連結可能に設けられたピストンと、
   　前記ピストンに固定された入力部材と、
   　前記ピストンと前記出力回転体とを回転方向に弾性的に連結するための機構であって、前記ピストンに伝達された動力が前記入力部材を介して伝達されるように設けられた複数の第１弾性部材と、前記第１弾性部材よりも半径方向内側に配置された複数の第２弾性部材と、前記第１および第２弾性部材が直列に作用するように前記第１および第２弾性部材を回転方向に弾性変形可能に支持する中間部材と、前記出力回転体に固定され前記第２弾性部材の端部と回転方向に当接可能な出力部材と、を有するダンパー機構と、
   を備えたロックアップ装置。
2. 　前記ピストンは、ピストン本体と、前記ピストン本体の外周部から軸方向に延びる筒状部と、を有しており、
   　前記中間部材の最外周面は、前記筒状部の内周面よりも半径方向外側に配置されている、
   請求項１に記載のロックアップ装置。
3. 　前記第１弾性部材は、前記筒状部よりも軸方向の前記出力回転体側に配置されている、
   請求項２に記載のロックアップ装置。
4. 　前記入力部材は、前記ダンパー機構が前記ピストンに対して前記出力回転体側へ取り外し可能なように、隣り合う前記第１弾性部材の端部の回転方向間に前記入力回転体側から軸方向に挿入されている、
   請求項１から３のいずれかに記載のロックアップ装置。
5. 　前記入力部材は、前記ピストンに固定された固定部と、前記固定部の外周部から前記出力回転体側へ延びる複数の爪部と、を有している、
   請求項１から４のいずれかに記載のロックアップ装置。
6. 　前記中間部材は、前記出力部材により半径方向に支持されている、
   請求項１から５のいずれかに記載のロックアップ装置。

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