WO2011070888A1 - トルクコンバータ用ロックアップ装置 - Google Patents

Abstract

　トルクコンバータのロックアップ装置において、複数のトーションスプリングを直列に作用させるためのフロート部材の剛性を、簡単な構成で高める。このロックアップ装置は、フロントカバー（２）に連結可能なピストン（３０）と、ピストン（３０）に連結されたドライブプレート（３１）と、ドライブプレート（３１）からトルクが入力される複数の外周側トーションスプリング（３２）と、複数の外周側トーションスプリング（３２）のタービン側に配置され２つの外周側トーションスプリング（３２）を直列に作用させるフロート部材（４２）と、を備えている。フロート部材（４２）は本体部（４２ａ）と内周支持部（４２ｂ）とを有している。本体部（４２ａ）は、複数の外周側トーションスプリング（３２）の、外周部及びタービン側の側部を覆う。内周支持部（４２ｂ）は、本体部（４２ａ）から内周側に延びて形成され、出力側の中間部材（３４）に支持されている。

Description

トルクコンバータ用ロックアップ装置

　本発明は、ロックアップ装置、特に、トルクコンバータのフロントカバーとタービンとの間の空間に配置され、両者を機械的に接続するためのロックアップ装置に関する。

　トルクコンバータには、トルクをフロントカバーからタービンに直接伝達するためのロックアップ装置が設けられている場合が多い。このロックアップ装置は、フロントカバーに摩擦連結可能なピストンと、ピストンに固定されるドライブプレートと、ドライブプレートに支持される複数のトーションスプリングと、複数のトーションスプリングによってピストンに回転方向に弾性的に連結されるドリブンプレートとを有している。ドリブンプレートはタービンに固定されている。

　ピストンは、フロントカバーとタービンとの間の空間を軸方向に分割しており、軸方向両側の油圧差によって軸方向に移動可能である。そして、ピストンの外周部に設けられた環状の摩擦フェーシングがフロントカバーの平坦な摩擦面に押し付けられると、フロントカバーのトルクがロックアップ装置に伝達される。

　ここで、ロックアップ装置によってトルクを伝達している場合、エンジンから入力されるトルク変動を吸収・減衰するためには、トーションスプリングの低剛性化・広捩じり角化が必要である。そこで、特許文献１に示されるように、外周部と内周部にそれぞれトーションスプリングを配置し、外周側のトーションスプリングと内周側のトーションスプリングとを中間部材によって連結する装置が既に提案されている。

特開２００１-８２５７７号公報

　特許文献１に示されたロックアップ装置では、外周側のトーションスプリングと内周側のトーションスプリングとは中間部材を介して直列に作用する。また、内周側のトーションスプリングにおいては、２つのコイルスプリングが直列に作用するように配置されている。このため、ダンパー捩り角度は広くなっている。

　しかし、近年では、特性をさらに向上させることによる低燃費化が求められており、このためにはダンパー捩り角度をより広くしてさらなる低剛性化を図る必要性がある。

　そこで本件発明者は、複数の外周側のトーションスプリングについても、直列に作用するようにしたロックアップ装置をすでに出願している（特願２００９－１９５１０９）。この装置では、複数の外周側トーションスプリングと内周側トーションスプリングとが中間部材を介して直列に作用し、さらに複数の外周側トーションスプリングがフロート部材を介して直列に作用する。

　ここで、先に出願したロックアップ装置のフロート部材は、ピストンと外周側トーションスプリングとの間に配置されている。このような構成では、フロート部材は、他の部材（特に外周側トーションスプリングの内周部を支持するプレート）との干渉を避けなければならず、このために内周側に向かって延長することができない。フロート部材は遠心力によって比較的大きな応力が作用するので、剛性を高める必要がある。しかし、前述のようなフロート部材の構成では、剛性が低く、強度が不足する場合がある。

　本発明の課題は、トルクコンバータのロックアップ装置において、複数の弾性部材を直列に作用させるためのフロート部材の剛性を、簡単な構成で高めることにある。

　第１発明に係るトルクコンバータ用ロックアップ装置は、トルクコンバータのフロントカバーとタービンとの間の空間に配置され、両者を機械的に接続するための装置である。この装置は、フロントカバーに連結可能なピストンと、ピストンに連結されたドライブプレートと、ドライブプレートからトルクが入力される複数の弾性部材と、フロート部材と、出力部と、を備えている。フロート部材は、複数の弾性部材のタービン側に配置され、複数の弾性部材の少なくとも２つを直列に作用させる。出力部は複数の弾性部材とタービンとを連結する。また、フロート部材は本体部と内周支持部とを有している。本体部は、複数の弾性部材の、外周部及びタービン側の側部を覆う。内周支持部は、本体部から内周側に延びて形成され、出力部に相対回転自在に支持されている。

　この装置では、ピストンがフロントカバーに連結されると、エンジンからのトルクは、フロントカバーからピストンに伝達され、さらにドライブプレートに伝達される。このドライブプレートに伝達されたトルクは、複数の弾性部材から出力部を介してタービンに伝達される。複数の弾性部材のうちの少なくとも２つはフロート部材を介して直列に作用する。

　ここで、フロート部材は弾性部材のタービン側に配置されているので、内周側に向かって延長することができ、内周支持部を有している。この内周支持部の存在によって、フロート部材の遠心力に対する剛性が高くなる。

　第２発明に係るトルクコンバータ用ロックアップ装置は、第１発明の装置において、出力部は、タービンに連結されたドリブンプレートと、複数の内周側弾性部材と、中間部材と、を含む。複数の内周側弾性部材は、複数の弾性部材の内周側に配置され、ドリブンプレートにトルクを伝達する。中間部材は、ドライブプレート及びドリブンプレートと相対回転可能であり、トルクを弾性部材から内周側弾性部材に伝達する。

　ここでは、それぞれ複数の弾性部材と内周側弾性部材とが中間部材によって直列に作用するので、さらにダンパー捩り角度を広くすることができる。

　第３発明に係るトルクコンバータ用ロックアップ装置は、第２発明の装置において、中間部材は、ドリブンプレートの軸方向両側に配置され、複数の内周側弾性部材を支持する第１プレート及び第２プレートと、第１及び第２プレートを固定するピンと、を有している。そして、フロート部材の内周支持部はピンに対して所定の角度範囲で回転可能に支持されている。

　ここでは、第１プレートと第２プレートとを固定するピンを利用してフロート部材を支持しているので、フロート部材を支持するための構成が簡単になる。

　以上のような本発明によれば、ロックアップ装置におけるフロート部材の剛性を簡単な構成で高めることができる。

本発明の一実施形態によるロックアップ装置を備えたトルクコンバータの断面部分図。 前記ロックアップ装置の正面部分図。

　図１は、本発明の一実施形態としてのロックアップ装置が採用されたトルクコンバータ１の断面部分図である。図１の左側にはエンジン（図示せず）が配置され、図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２はロックアップ装置の正面部分図である。図２では、弾性部材としてのトーションスプリングを省略している。また、図２は、部分的に各部材を取り外して示している。なお、図１に示すＯ－Ｏがトルクコンバータ及びロックアップ装置の回転軸線である。

　［トルクコンバータの全体構成］
　トルクコンバータ１は、エンジン側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にトルクを伝達するための装置であり、入力側の部材に固定されるフロントカバー２と、３種の羽根車（インペラー３、タービン４、ステータ５）からなるトルクコンバータ本体６と、ロックアップ装置７とから構成されている。

　フロントカバー２は、円板状の部材であり、その外周部には軸方向トランスミッション側に突出する外周筒状部１０が形成されている。インペラー３は、インペラーシェル１２と、複数のインペラーブレード１３と、筒状のインペラーハブ１４と、から構成されている。インペラーシェル１２はフロントカバー２の外周筒状部１０に溶接により固定されている。複数のインペラーブレード１３はインペラーシェル１２の内側に固定されている。インペラーハブ１４はインペラーシェル１２の内周側に設けられている。タービン４は流体室内でインペラー３に対向して配置されている。タービン４は、タービンシェル１５と、タービンシェル１５に固定された複数のタービンブレード１６と、タービンシェル１５の内周側に固定されたタービンハブ１７とから構成されている。タービンハブ１７は外周側に延びるフランジ１７ａを有しており、このフランジ１７ａにタービンシェル１５の内周部が複数のリベット１８によって固定されている。また、タービンハブ１７の内周部には、図示しないトランスミッションの入力シャフトがスプライン係合している。

　ステータ５は、インペラー３とタービン４の内周部間に配置され、タービン４からインペラー３へと戻る作動油を整流するための機構である。ステータ５は円板状のステータキャリア２０と、その外周面に設けられた複数のステータブレード２１とから主に構成されている。ステータキャリア２０は、ワンウエイクラッチ２２を介して図示しない固定シャフトに支持されている。なお、フロントカバー２とタービンハブ１６との軸方向間にはスラストワッシャ２５が設けられ、タービンハブ１７とステータキャリア２０との間、及びステータキャリア２０とインペラーシェル１２との間には、それぞれスラストベアリング２６，２７が設けられている。

　［ロックアップ装置］
　ロックアップ装置７は、フロントカバー２とタービン４との間の環状の空間に配置されている。ロックアップ装置７は、主に、ピストン３０と、ドライブプレート３１と、それぞれ複数の外周側及び内周側のトーションスプリング３２，３３と、外周側のトーションスプリング３２と内周側のトーションスプリング３３とを連結する中間部材３４と、ドリブンプレート３５と、を有している。なお、中間部材３４、内周側トーションスプリング３３、及びドリブンプレート３５によって出力部が構成されている。

　　＜ピストン＞
　ピストン３０は円板状のプレート部材であり、フロントカバー２とタービン４との間の空間を軸方向に２分割するように配置されている。ピストン３０の外周部は平坦な摩擦連結部３０ａとなっており、この摩擦連結部３０ａの軸方向エンジン側には摩擦フェーシング３７が設けられている。この摩擦フェーシング３７に対向して、フロントカバー２には平坦な摩擦面が形成されている。また、ピストン３０の内周縁には軸方向トランスミッション側に延びる内周筒状部３０ｂが設けられている。内周筒状部３０ｂの内周面はタービンハブ１７の外周面に対して軸方向及び回転方向に移動可能に支持されている。なお、内周筒状部３０ｂの先端がタービンハブ１７の一部に当接した状態で、ピストン３０がそれ以上軸方向トランスミッション側に移動するのが規制されている。内周筒状部３０ｂとタービンハブ１７の外周面との間にはシールリング３８が設けられている。

　このようにして、フロントカバー２とピストン３０との間には、空間Ａが形成されている。空間Ａの外周部は摩擦フェーシング３７がフロントカバー２に当接した状態で遮断され、空間Ａの内周部は、スラストワッシャ２５に形成された溝を介して入力シャフトに形成された油路に連通している。

　　＜ドライブプレート＞
　ドライブプレート３１は、板金製の環状の部材であり、ピストン３０における摩擦連結部３０ａの軸方向トランスミッション側に配置されている。このドライブプレート３１の内周部が複数のリベット４０によってピストン３０に固定されている。また、ドライブプレート３１の外周部には、軸方向トランスミッション側に延びる複数の係止部３１ａが形成されている。複数の係止部３１ａは円周方向に所定の間隔をあけて形成されており、外周側トーションスプリング３２の端面を支持している。

　　＜外周側トーションスプリング及びフロート部材＞
　複数の外周側トーションスプリング３２のそれぞれは、大コイルスプリングと、大コイルスプリングの内部に挿入され大コイルスプリングのスプリング長より短い小コイルスプリングと、の組合せからなる。ここでは、１組２個で合計８個の外周側トーションスプリング３２が設けられており、各組の２個の外周側トーションスプリング３２が直列に作用するように、フロート部材４２が設けられている。

　フロート部材４２は、外周側トーションスプリング３２を覆う本体部４２ａと、本体部４２ａを中間部材３４に対して支持するための内周支持部４２ｂと、を有している。

　本体部４２ａは、一部が欠落した断面円環状に形成されている。すなわち、本体部４２ａは、外周側トーションスプリング３２の外周部と、タービン側の側部と、を覆っており、エンジン側の部分は開放されている。内周支持部４２ｂは本体部４２ａの内周端部からさらに内周側に延びて形成されている。内周支持部４２ｂには、図２に示すように、円周方向に所定の間隔で複数の長孔４２ｃが形成されている。長孔４２ｃは円周方向に所定の長さを有しており、この長孔４２ｃを、中間部材３４に設けられたストップピン４６が貫通している。このような構成により、フロート部材４２は所定の回転角度範囲で、ドライブプレート３１及び中間部材３４に対して相対回転が可能である。

　また、フロート部材４２の本体部４２ａの一部には、軸方向エンジン側に突出するように折り曲げられた複数の折り曲げ部４２ｄが形成されている。この折り曲げ部４２ｄは１組の外周側トーションスプリング３２の間に挿入されている。すなわち、折り曲げ部４２ｄの円周方向の両端面が、対応するトーションスプリング３２の端面に当接している。

　以上のように、複数の外周側トーションスプリング３２は、１組の外周側トーションスプリング３２の円周方向両端がドライブプレート３１の係止部３１ａによって支持され、１組の外周側トーションスプリング３２の中間部にフロート部材４２の折り曲げ部４２ｄが挿入されている。また、外周側トーションスプリング３２の外周部はフロート部材４２の本体部４２ａの外周部によって支持されている。

　　＜中間部材＞
　中間部材３４は、ピストン３０とタービンシェル１５との間に配置された環状かつ円板状のプレート部材である。中間部材３４は第１プレート４４と第２プレート４５とから構成されている。第１プレート４４と第２プレート４５とは軸方向に間隔を開けて配置されている。第１プレート４４は軸方向トランスミッション側に配置され、第２プレート４５は軸方向エンジン側に配置されている。第１プレート４４と第２プレート４５とは、外周部が複数のストップピン４６によって互いに相対回転不能でかつ軸方向に移動不能に連結されている。前述のフロート部材４２の内周支持部４２ｂは、第１プレート４４と第２プレート４５との間に配置されている。第１プレート４４及び第２プレート４５には、それぞれ軸方向に貫通する窓部４４ａ，４５ａが形成されている。窓部４４ａ，４５ａは、図２から明らかなように、円周方向に延びて形成されており、内周部と外周部には、軸方向に切り起こされた切り起こし部が形成されている。

　また、第２プレート４５の外周端には、外周側トーションスプリング３２にまで延びる複数の係止部４５ｂが形成されている。複数の係止部４５ｂは第２プレート４５の先端を軸方向エンジン側に折り曲げて形成されたものである。この複数の係止部４５ｂは、円周方向に所定の間隔をあけて配置されており、２つの係止部４５ｂの間に、直列に作用する１組の外周側トーションスプリング３２が配置されている。さらに、第２プレート４５の第１プレート４４との固定部上方には、軸方向エンジン側に延びるスプリング支持部４５ｃが形成されている。このスプリング支持部４５ｃによって外周側トーションスプリング３２の内周側が支持されている。

　　＜内周側トーションスプリング＞
　複数の内周側トーションスプリング３３のそれぞれは、大コイルスプリングと、大コイルスプリングの内部に挿入され大コイルスプリングのスプリング長と同じ長さの小コイルスプリングと、の組合せからなる。各内周側トーションスプリング３３は、中間部材３４の両プレート４４，４５の窓部４４ａ，４５ａ内に配置されている。そして、各内周側トーションスプリング３３は窓部４４ａ，４５ａによって円周方向両端及び半径方向両側が支持されている。さらに、各内周側トーションスプリング３３は窓部４４，４５の切り起こし部によって軸方向への飛び出しが規制されている。

　　＜ドリブンプレート＞
　ドリブンプレート３５は、環状かつ円板状の部材であり、内周部がタービンシェル１５とともにリベット１８によってタービンハブ１７のフランジ１７ａに固定されている。このドリブンプレート３５は、第１プレート４４と第２プレート４５との間に、両プレート４４，４５に対して相対回転可能に配置されている。そして、ドリブンプレート３５の外周部には、第１及び第２プレート４４，４５の窓部４４ａ，４５ａに対応して、窓孔３５ａが形成されている。窓孔３５ａは軸方向に貫通する孔であり、この窓孔３５ａに内周側トーションスプリング３３が配置されている。

　［動作］
　次に、動作について説明する。エンジン側のクランクシャフトからのトルクはフロントカバー２に入力される。これにより、インペラー３が回転し、作動油がインペラー３からタービン４へ流れる。この作動油の流れによりタービン４は回転し、タービン４のトルクは図示しない入力シャフトに出力される。

　トルクコンバータ１の速度比があがり、入力シャフトが一定の回転速度になると、空間Ａの作動油が入力シャフト内部の油路を通ってドレンされる。この結果、ピストン３０がフロントカバー２側に移動させられる。この結果、ピストン３０の摩擦フェーシング３７がフロントカバー２の摩擦面に押し付けられ、フロントカバー２のトルクはロックアップ装置７に出力される。

　ロックアップ装置７において、トルクは、ピストン３０、ドライブプレート３１、外周側トーションスプリング３２、中間部材３４、内周側トーションスプリング３３、ドリブンプレート３５の順に伝達され、タービンハブ１７に出力される。

　ロックアップ装置７においては、トルクを伝達すると共にフロントカバー２から入力されるトルク変動を吸収・減衰する。具体的には、ロックアップ装置７において捩り振動が発生すると、外周側トーションスプリング３２と内周側トーションスプリング３３とがドライブプレート３１とドリブンプレート３５との間で直列に圧縮される。さらに、外周側トーションスプリング３２においても、１組の外周側トーションスプリング３２がフロート部材４２を介して直列に圧縮される。このため、捩り角度を広くすることができる。しかも、特に円周方向距離を長くとれる外周側トーションスプリング３２において直列に作用させているので、より広い捩り角度を確保することができる。このことは、捩り特性をより低剛性化できることを意味し、振動吸収・減衰性能をより向上させることができる。

　ここで、外周側トーションスプリング３２は遠心力によって外周側に移動しようとする。このために、外周側トーションスプリング３２の外周側への移動を規制する部材が必要になる。この実施形態では、外周側トーションスプリング３２の外周部をフロート部材４２によって支持することによって、外周側トーションスプリング３２の外周側への移動を規制している。このとき、フロート部材４２は外周側トーションスプリング３２とともに移動するので、従来装置のように、ドライブプレートによって外周側トーションスプリングの外周部を支持する場合に比較して、摺動抵抗を小さくすることができる。

　また、フロート部材４２は、外周側トーションスプリング３２の外周部とトランスミッション側の側部とを覆っており、内周端部は中間部材３４の第１プレート４４と第２プレート４５との間にまで延びている。すなわち、このフロート部材４２は、径方向の長さを比較的長く確保することができる。このため、フロート部材４２の剛性を高めることができ、フロート部材４２自身の遠心力及び外周側トーションスプリング３２の遠心力に対する回転強度が向上する。

　さらに、この実施形態では、外周側トーションスプリング３２と内周側トーションスプリング３３とを中間部材３４で連結しているので、全体としてのヒステリシストルクは内周側と外周側のヒステリシストルクの連成となる。すなわち、本実施形態では、従来の特許文献１に示されるものと比較して、外周側トーションスプリングのヒステリシストルクは小さく、内周側トーションスプリングのヒステリシストルクは差異がないため、全体としてのヒステリシストルクもより小さくなる。このため、振動吸収・減衰性能を向上させることができ、ロックアップ領域の拡大により低燃費化を実現できる。

　［他の実施形態］
　本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、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、前記実施形態では弾性部材をコイルスプリングによって構成したが、他の樹脂等によって形成された弾性部材を用いても良い。

　また、外周側及び内周側トーションスプリングを構成するコイルスプリングの数や長さ等については、前記実施形態に限定されない。

　このロックアップ装置では、複数の弾性部材を直列に作用させるためのフロート部材の剛性を簡単な構成で高めることができる。

１　トルクコンバータ
２　フロントカバー
４　タービン
７　ロックアップ装置
３０　ピストン
３１　ドライブプレート
３２　外周側トーションスプリング
３３　内周側トーションスプリング
３４　中間部材
３５　ドリブンプレート
４２　フロート部材
４２ａ　本体部
４２ｂ　内周支持部

Claims (3)

1. 　トルクコンバータのフロントカバーとタービンとの間の空間に配置され、両者を機械的に接続するためのロックアップ装置であって、
   　前記フロントカバーに連結可能なピストンと、
   　前記ピストンに連結されたドライブプレートと、
   　前記ドライブプレートからトルクが入力される複数の弾性部材と、
   　前記複数の弾性部材の前記タービン側に配置され、前記複数の弾性部材の少なくとも２つを直列に作用させるフロート部材と、
   　前記複数の弾性部材と前記タービンとを連結する出力部と、
   を備え、
   　前記フロート部材は、
   　前記複数の弾性部材の、外周部及び前記タービン側の側部を覆う本体部と、
   　前記本体部から内周側に延びて形成され前記出力部に相対回転自在に支持された内周支持部と、
   を有している、
   トルクコンバータ用ロックアップ装置。
2. 　前記出力部は、
   　前記タービンに連結されたドリブンプレートと、
   　複数の前記弾性部材の内周側に配置され、前記ドリブンプレートにトルクを伝達する複数の内周側弾性部材と、
   　前記ドライブプレート及び前記ドリブンプレートと相対回転可能であり、トルクを前記弾性部材から前記内周側弾性部材に伝達するための中間部材と、
   を含む、
   請求項１に記載のトルクコンバータ用ロックアップ装置。
3. 　前記中間部材は、前記ドリブンプレートの軸方向両側に配置され、複数の前記内周側弾性部材を支持する第１プレート及び第２プレートと、前記第１及び第２プレートを固定するピンと、を有し、
   　前記フロート部材の内周支持部は前記ピンに対して所定の角度範囲で回転可能に支持されている、
   請求項２に記載のトルクコンバータ用ロックアップ装置。

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