WO2016132635A1

WO2016132635A1 - 流体継手

Info

Publication number: WO2016132635A1
Application number: PCT/JP2015/084959
Authority: WO
Inventors: 佐藤　佳司
Original assignee: 株式会社エクセディ
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2016-08-25
Also published as: JP6426026B2; JP2016153659A

Abstract

　トルクコンバータ（１００）は、フロントカバー（１）と、インペラ（２）と、タービン（３）と、ロックアップ部材（４）と、を備えている。フロントカバー（１）は、筒状の第１外周壁（１２）を有する。インペラ（２）は、第１外周壁（１２）に固定される筒状の第２外周壁（２１１）を有する。タービン（３）は、軸方向に移動可能である。ロックアップ部材（４）は、第２外周壁（２１１）から径方向内側に延びている。ロックアップ部材（４）は、軸方向においてタービン（３）の外周端部（３１１）と対向する。

Description

流体継手

　本発明は、流体継手に関するものである。

　流体継手は、インペラ及びタービンを有しており、内部の作動油を介してインペラからタービンへとトルクを伝達する。インペラは、エンジンからのトルクが入力されるフロントカバーに固定されている。タービンは流体室内でインペラに対向して配置されている。インペラが回転すると、インペラからタービンへと作動油が流れ、タービンを回転させることでトルクを出力する。

　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いる（例えば特許文献１参照）。ロックアップ装置は、タービンとフロントカバーとを機械的に連結することによって、フロントカバーからタービンにトルクを直接伝達させる。

特開２０１０－２８５９９９号公報

　近年、流体継手のコンパクト化が要求されている。これに対して、上述したようなロックアップ装置付きの流体継手は、ロックアップ装置の分だけ軸方向に大きくなってしまうという問題がある。

　本発明の課題は、軸方向においてコンパクト化することができる流体継手を提供することにある。

　本発明のある側面に係る流体継手は、回転軸周りに回転可能である。この流体継手は、フロントカバーと、インペラと、タービンと、ロックアップ部材と、を備えている。フロントカバーは、筒状の第１外周壁を有する。フロントカバーには、トルクが入力される。インペラは、第１外周壁に固定される筒状の第２外周壁を有する。タービンは、インペラと対向して配置される。タービンは、軸方向に移動可能である。ロックアップ部材は、第１又は第２外周壁から径方向内側に延びている。ロックアップ部材は、軸方向においてタービンの外周端部と対向する。

　この流体継手によれば、ロックアップ部材が軸方向においてタービンの外周端部と対向しているため、タービンが軸方向に移動することによって、タービンの外周端部とロックアップ部材とが係合してロックアップすることができる。このように、ロックアップのための部材であるロックアップ部材は、タービンの外周端部と対向するように第１または第２外周壁から径方向内側に延びていればよい。すなわち、ロックアップ部材は、タービンとフロントカバーとの間に配置されていなくてもよい。この結果、軸方向において流体継手をコンパクト化することができる。

　好ましくは、流体継手は、ダンパー機構をさらに備える。ダンパー機構は、軸方向においてタービンとフロントカバーとの間に配置される。また、ダンパー機構は、タービンからのトルクが伝達される。

　好ましくは、ロックアップ部材は、第１又は第２外周壁に対して、周方向に回転不能に取り付けられる。

　好ましくは、流体継手は、ロックアップ部材の軸方向の移動を規制する規制部をさらに備える。

　好ましくは、フロントカバーの第１外周壁は、インペラシェルの第２外周壁よりも径方向内側に配置されている。この場合、規制部は、第１外周壁の先端面によって構成することができる。

　好ましくは、第１外周壁の先端面と前記ロックアップ部材との間に配置されたシール部材をさらに備える。

　シール部材は、Ｏリングであってもよいし、第１外周壁の先端面とロックアップ部材との間を延びるリップ部であってもよい。

　好ましくは、ロックアップ部材は、支持部と、摩擦材とを有する。支持部は、第１又は第２外周壁から径方向内側に延びる。摩擦材は、タービンの外周端部と支持部との間に配置される。

　支持部は、円筒部と環状部とを有していてもよい。円筒部は、軸方向に延びる。環状部は、円筒部から径方向内側に延びる。

　ロックアップ部材は、摩擦材とタービンの外周端部との間に配置されるリテーニングプレートをさらに有していてもよい。この構成によれば、摩擦材に掛かる面圧を均一化することができる。

　ロックアップ部材がリテーニングプレートを有する場合、タービンの外周端部は、リテーニングプレートの径方向における中央部を押圧する押圧部を有することが好ましい。

　好ましくは、流体継手は、出力ハブと、第２シール部材とをさらに備えている。出力ハブは、トルクを出力する。第２シール部材は、タービンの内周面と出力ハブの外周面との間に配置されている。

　好ましくは、タービンは、インペラ側から作用する油圧によってフロントカバー側に移動してロックアップ部材と摩擦係合する。

　本発明によれば、軸方向においてコンパクト化することができる流体継手を提供することができる。

トルクコンバータの側面断面図。変形例１に係るトルクコンバータの側面断面図。変形例２に係るトルクコンバータの側面断面図。変形例３に係るトルクコンバータの側面断面図。変形例４に係るトルクコンバータの側面断面図。変形例５に係るトルクコンバータの側面断面図。変形例７に係るトルクコンバータの側面断面図。

　以下、本発明に係る流体継手の実施形態であるトルクコンバータ１００について図面を参照しつつ説明する。図１は、トルクコンバータの断面図である。以下の説明において、「軸方向」とは、トルクコンバータ１００の回転軸Ｏが延びる方向を意味する。また、径方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の径方向を意味する。また、周方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の周方向を意味する。図１の左右方向と「軸方向」とは同義である。なお、図示していないが、図１の左側にはエンジンが配置されており、図１の右側にはトランスミッションが配置されている。

　図１に示すように、トルクコンバータ１００は、回転軸Ｏを中心に回転可能である。このトルクコンバータ１００は、フロントカバー１、インペラ２、タービン３、及びロックアップ部材４を備えている。また、トルクコンバータ１００は、ステータ５、及びダンパー機構６などをさらに備えている。

　フロントカバー１は、エンジンからのトルクが入力される。フロントカバー１は、円板部１１と、筒状の第１外周壁１２とを有している。第１外周壁１２は、円板部１１の外周端部からトランスミッション側へと延びている。

　インペラ２は、インペラシェル２１と、複数のインペラブレード２２とを有する。インペラシェル２１は、フロントカバー１に固定されている。例えば、インペラシェル２１は、フロントカバー１に溶接されている。インペラシェル２１は、筒状の第２外周壁２１１を有している。この第２外周壁２１１が第１外周壁１２に固定されている。

　第２外周壁２１１は、第１外周壁１２よりも径方向外側に位置している。すなわち、第１外周壁１２は、第２外周壁２１１よりも径方向内側に配置されている。第１外周壁１２の外周面は、第２外周壁２１１の内周面と当接している。第１外周壁１２の先端面１２１は、ロックアップ部材４の軸方向の移動のうちフロントカバー１側への移動を規制している。すなわち、第１外周壁１２の先端面１２１は、規制部の一例である。なお、この先端面１２１とロックアップ部材４との間には、第１シール部材８１が配置されている。第１シール部材８１は、周方向に延びる環状であり、例えばＯリングである。第１シール部材８１は、先端面１２１とロックアップ部材４との間を延びるような形状のリップ部であってもよい。なお、第１外周壁１２は、第２外周壁２１１よりも径方向外側に配置されていてもよい。

　インペラブレード２２は、インペラシェル２１に取り付けられている。詳細には、インペラブレード２２は、インペラシェル２１の内側面に固定されている。

　タービン３は、インペラ２に対向して配置されている。タービン３は、軸方向に移動可能である。なお、タービン３は、規制部材３５によって、インペラ２に向かう軸方向の移動が規制されている。例えば、規制部材３５は、出力ハブ７に取り付けられたスナップリングによって構成される。

　タービン３は、タービンシェル３１、及び複数のタービンブレード３２を有している。タービンシェル３１は、外周端部３１１を有している。外周端部３１１は、周方向に延びる環状である。また、外周端部３１１は、径方向に延びている。すなわち、外周端部３１１は、実質的に、軸方向と垂直に延びている。

　タービンシェル３１は、出力ハブ７に支持されている。タービンシェル３１は、出力ハブ７から径方向に延びている。タービンシェル３１の内周面３１２は、出力ハブ７と接触している。タービンシェル３１は、出力ハブ７と相対回転可能である。また、タービンシェル３１は、出力ハブ７上を軸方向に摺動可能である。

　タービンシェル３１の内周面３１２と出力ハブ７の外周面との間には、第２シール部材８２が配置されている。詳細には、出力ハブ７の外周面に、周方向に延びる環状の溝部が形成されており、この溝部内に第２シール部材８２が配置されている。第２シール部材８２は、例えばOリングである。

　タービンブレード３２は、タービンシェル３１に取り付けられている。詳細には、タービンブレード３２は、タービンシェル３１の内側面に固定されている。

　タービン３は、複数の係合部３３をさらに有している。各係合部３３は、タービンシェル３１から後述するダンパー機構６の各第１外周側トーションスプリング６１へと延びており、各外周側トーションスプリング６１と係合している。詳細には、各第１係合部３３は、周方向において、各外周側トーションスプリング６１の端面と接触している。各第１係合部３３は、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。各第１係合部３３は、タービンシェル３１に溶接されている。

　ステータ５は、タービン３からインペラ２へと戻る作動油を整流するように構成されている。ステータ５は、回転軸Ｏ周りに回転可能である。詳細には、ステータ５は、固定シャフト（図示省略）に、ワンウェイクラッチ５３を介して支持されている。このステータ５は、インペラ２とタービン３との間に配置される。ステータ５は円板状のステータキャリア５１と、その外周面に設けられた複数のブレード５２と、を有している。

　ロックアップ部材４は、第２外周壁２１１から径方向内側に延びている。また、ロックアップ部材４は、軸方向において、タービン３の外周端部３１１と対向している。ロックアップ部材４は、第２外周壁２１ａに対して、周方向に回転不能に取り付けられている。なお、回転不能とは、完全に回転しないという意味だけではなく、クリアランスの分だけ周方向に移動することも含む概念である。このロックアップ部材４は、支持部４１と、摩擦材４２とを有している。

　支持部４１は、第２外周壁２１１から径方向内側に延びている。この支持部４１は、環状のプレートによって形成されている。支持部４１は、インペラ２に対して回転不能である。すなわち、インペラ２と支持部４１とは、一体的に回転する。

　具体的には、支持部４１の外周端部は、複数の係合突起が形成されている。各係合突起は、周方向に間隔をあけて配置されている。この各係合突起と対応して、第２外周壁２１１の内周面には、軸方向に延びる複数の係合溝が形成されている。各係合溝は周方向に間隔をあけて配置されている。この各係合突起が各係合溝にそれぞれ係合することによって、支持部４１はインペラ２と一体的に回転可能となる。なお、支持部４１は、このようなスプライン嵌合によって第２外周壁２１１に取り付けられていてもよいし、キー及びキー溝などによって第２外周壁２１１に取り付けられていてもよい。

　摩擦材４２は、タービン３の外周端部３１１と支持部４１との間に配置される。詳細には、摩擦材４２は、支持部４１に取り付けられている。摩擦材４２は、環状であって、周方向に延びている。なお、摩擦材４２は、タービン３の外周端部３１１に取り付けられていてもよい。

　ダンパー機構６は、軸方向において、タービン３とフロントカバー１との間に配置されている。ダンパー機構６は、タービン３からトルクが伝達される。詳細には、ダンパー機構６は、ダンパー機構６は、タービン３と出力ハブ７とを周方向において弾性的に接続する。ダンパー機構６は、複数の外周側トーションスプリング６１と、中間部材６２と、複数の内周側トーションスプリング６３と、出力プレート６４とを有する。

　外周側トーションスプリング６１は、係合部３３と中間部材６２とを相対回転可能に連結する。具体的には、外周側トーションスプリング６１は、係合部３３と、第１中間プレート６２１とを相対回転可能に連結する。

　外周側トーションスプリング６１は、コイルスプリングであり、好ましくは、アークスプリングである。すなわち、各外周側トーションスプリング６１は、自由状態で、すなわちダンパー機構６に組み付ける前の単独の状態で、外周側に膨らむ円弧状に形成されている。

　中間部材６２は、各外周側トーションスプリング６１と、各内周側トーションスプリング６３とを直列に連結する。また、中間部材６２は、各内周側トーションスプリング６３を保持する機能も有している。中間部材６２は、第１中間プレート６２１と第２中間プレート６２２とを有している。中間部材６２は、係合部３３及び出力プレート６４に対して相対回転可能である。

　第１中間プレート６２１は、各外周側トーションスプリング６１と各内周側トーションスプリング６３とを直列に連結する。第２中間プレート６２２は、第１中間プレート６２１と一体的に回転する。例えば、第２中間プレート６２２は、リベットなどによって第１中間プレート６２１に固定されている。

　第１中間プレート６２１は、複数の係止部６２１ａを有している。各係止部６２１ａは、各外周側トーションスプリング６１に係止する。各係止部６２１ａは、タービン３側に向かって軸方向に延びている。各係止部６２１ａは、円周方向に互いに間隔をあけて配置されている。２つの係止部６２１ａの間に、１つの外周側トーションスプリング６１が配置されている。

　第１中間プレート６２１及び第２中間プレート６２２には、それぞれ軸方向に貫通する複数の窓部６２１ｂ，６２２ｂが形成されている。各窓部６２１ｂ，６２２ｂは、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。この各窓部６２１ｂ，６２２ｂ内に内周側トーションスプリング６３が配置されている。そして、内周側トーションスプリング６３は窓部６２１ｂ，６２２ｂによって円周方向両端及び径方向両側が支持されている。さらに、内周側トーションスプリング６３は窓部６２１ｂ，６２２ｂの切り起こし部によって径方向及び軸方向への飛び出しが規制されている。

　各内周側トーションスプリング６３は、各外周側トーションスプリング６１よりも径方向内側に配置される。各内周側トーションスプリング６３は、コイルスプリングであり、好ましくは、アークスプリングである。すなわち、各内周側トーションスプリング６３は、自由状態で、すなわちダンパー機構６に組み付ける前の単独の状態で、外周側に膨らむ円弧状に形成されている。

　出力プレート６４は、各内周側トーションスプリング６３からの動力を出力する。出力プレート６４は、環状かつ円板状の部材であり、内周部がリベット１０１によって出力ハブ７に固定されている。

　出力プレート６４は、第１中間プレート６２１と第２中間プレート６２２との間に配置されている。出力プレート６４は、第１及び第２中間プレート６２１，６２２に対して相対回転可能である。出力プレート６４は、第１及び第２中間プレート６２１，６２２の窓部６２１ｂ，６２２ｂに対応して、窓孔６４１が形成されている。窓孔６４１は軸方向に貫通する孔であり、この窓孔６４１に内周側トーションスプリング６３が配置されている。

　次に、トルクコンバータ１００のロックアップ時の動作について説明する。まず、通常の状態においては、タービン３の外周端部３１１は、ロックアップ部材４に係合していない。すなわち、タービン３の外周端部３１１とロックアップ部材４とは互いに間隔があけて配置されている。

　トルクコンバータ１００においてロックアップさせるとき、タービンシェル３１とインペラシェル２１との間に作動油を供給する。詳細には、タービンシェル３１とインペラシェル２１との間には既に作動油が充填されているので、作動油をさらに供給することによって、このタービンシェル３１とインペラシェル２１との間の作動油の油圧を上昇させる。

　タービンシェル３１とインペラシェル２１との間の作動油の油圧が上昇すると、タービン３は、インペラ２から離れる方向、すなわち、フロントカバー１側へと移動する。この結果、タービン３の外周端部３１１がロックアップ部材４と摩擦係合し、フロントカバー１とタービン３とが一体的に回転する。すなわち、フロントカバー１からのトルクは、作動油を介することなく、タービン３に伝達される。

　トルクコンバータ１００のロックアップを解除するときは、タービンシェル３１とフロントカバー１との間に作動油を供給するとともに、タービンシェル３１とインペラシェル２１との間の作動油を排出し、タービンシェル３１とインペラシェル２１との間の作動油の油圧を元に戻す。これによって、タービン３は、フロントカバー１から離れる方向に移動する。この結果、タービン３の外周端部３１１とロックアップ部材４との摩擦係合が解除される。すなわち、フロントカバー１からのトルクは、インペラ２及び作動油を介して、タービン３に伝達される。

　以上、本実施形態に掛かるトルクコンバータ１００は、ロックアップ部材４が軸方向においてタービン３の外周端部３１１と対向しているため、タービン３が軸方向に移動することによって、タービン３の外周端部３１１とロックアップ部材４とが係合してロックアップすることができる。このように、ロックアップのための部材であるロックアップ部材４は、タービン３の外周端部３１１と対向するように第２外周壁２１１から径方向内側に延びていればよい。すなわち、ロックアップ部材は、タービンとフロントカバーとの間に配置されていなくてもよい。この結果、軸方向においてトルクコンバータ１００をコンパクト化することができる。

　［変形例］
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

　変形例１
　上記実施形態では、ロックアップ部材４は、第２外周壁２１１から径方向内側に延びているが、特にこれに限定されない。例えば、図２に示すように、ロックアップ部材４は、第１外周壁１２から径方向内側に延びていてもよい。

　変形例２
　図３に示すように、摩擦材４２は、支持部４１ではなく、タービン３の外周端部３１１に取り付けられていてもよい。

　変形例３
　支持部４１の形状は特に限定されない。例えば、図４に示すように、支持部４１は、円筒部４１１と環状部４１２とを有している。円筒部４１１は、軸方向に延びている。円筒部４１１の一方の端部は、例えば、第１外周壁１２の先端面１２１に当接している。環状部４１２は、円筒部４１１から径方向内側に延びている。詳細には、環状部４１２は、円筒部４１１の他方の端部から径方向内側に延びている。環状部４１２は、タービン３の外周端部３１１と間隔をあけて平行に延びている。この環状部４１２と外周端部３１１との間に摩擦材４２が配置されている。例えば、摩擦材４２は、環状部４１２に取り付けられる。

　変形例４
　図５に示すように、ロックアップ部材４は、リテーニングプレート４３をさらに有していてもよい。リテーニングプレート４３は、摩擦材４２とタービン３の外周端部３１１との間に配置される。また、リテーニングプレート４３は、タービン３と一体的に回転し、且つ、軸方向においてタービン３と相対移動可能に、タービン３に取り付けられている。詳細には、タービンシェル３１に支持部材３６が固定されている。支持部材３６は、タービンシェル３１からフロントカバー１側に向かって軸方向に延びる。リテーニングプレート４３は、この支持部材３６に対して、相対回転不能且つ、軸方向移動可能に取り付けられている。例えば、リテーニングプレート４３と支持部材３６とは、スプライン嵌合している。この場合、タービン３の外周端部３１１は、押圧部３１３を有していることが好ましい。押圧部３１３は、リテーニングプレート４３の径方向の中央部を押圧するように配置されている。

　変形例５
　図６に示すように、ロックアップ部材４は、多板式の構造であってもよい。例えば、ロックアップ部材４は、第１及び第２支持部４１ａ、４１ｂと、第１及び第２摩擦材４２ａ、４２ｂと、を有する。第１及び第２支持部４１ａ、４１ｂは、軸方向において、互いに間隔をあけて配置される。第２支持部４１ｂは軸方向に移動可能である。第１摩擦材４２ａは、第１支持部４１ａと第２支持部４１ｂとの間に配置されている。第２摩擦材４２ｂは、第２支持部４１ｂとタービン３の外周端部３１１との間に配置されている。タービン３がフロントカバー１側に移動すると、タービン３の外周端部３１１が、第２摩擦材４２ｂを介して第２支持部４１ｂをフロントカバー１側に押圧する。続いて、第２支持部４１ｂが第１摩擦材４２ａを介して第１支持部４１ａを押圧する。この結果、タービン３の外周端部３１１とロックアップ部材４とが摩擦係合する。

　変形例６
　上記実施形態においてロックアップ部材４は、第２外周壁２１１と別部材としているが、ロックアップ部材４は、第２外周壁２１１と１つの部材によって一体的に形成されていてもよい。同様に、ロックアップ部材４は、第１外周壁１２と１つの部材によって一体的に形成されていてもよい。

　変形例７
　図７に示すように、トルクコンバータ１００は、上記実施形態の先端面１２１とは別に規制部９をさらに備えていてもよい。規制部９は、ロックアップ部材４の軸方向の移動を規制する。詳細には、先端面１２１は、ロックアップ部材４のエンジン側への移動を規制し、規制部９は、ロックアップ部材４のトランスミッション側への移動を規制する。規制部９は、例えば、スナップリングなどである。規制部９は、第２外周壁２１１の内周面に形成された環状溝を利用して、第２外周壁２１１に取り付けることができる。

　１　　フロントカバー
　１２　　第１外周壁
　２　　インペラ
　２１１　　第２外周壁
　３　　タービン
　４　　ロックアップ部材
　４１　　支持部
　４２　　摩擦材
　６　　ダンパー機構

Claims

　回転軸周りに回転可能な流体継手であって、
　筒状の第１外周壁を有し、トルクが入力されるフロントカバーと、
　前記第１外周壁に固定される筒状の第２外周壁を有するインペラと、
　前記インペラと対向して配置され、軸方向に移動可能なタービンと、
　前記第１又は第２外周壁から径方向内側に延び、軸方向において前記タービンの外周端部と対向するロックアップ部材と、
を備える、流体継手。
　軸方向において前記タービンと前記フロントカバーとの間に配置され、前記タービンからのトルクが伝達されるダンパー機構をさらに備える、
請求項１に記載の流体継手。
　前記ロックアップ部材は、前記第１又は第２外周壁に対して、周方向に回転不能に取り付けられる、
請求項１又は２に記載の流体継手。
　前記ロックアップ部材の軸方向の移動を規制する規制部をさらに備える、
請求項１から３のいずれかに記載の流体継手。
　前記フロントカバーの第１外周壁は、前記インペラシェルの第２外周壁よりも径方向内側に配置されており、
　前記規制部は、前記第１外周壁の先端面によって構成される、
請求項４に記載の流体継手。
　前記第１外周壁の先端面と前記ロックアップ部材との間に配置されたシール部材をさらに備える、
請求項５に記載の流体継手。
　前記シール部材は、Ｏリングである、
請求項６に記載の流体継手。
　前記シール部材は、前記第１外周壁の先端面と前記ロックアップ部材との間を延びるリップ部である、
請求項６に記載の流体継手。
　前記ロックアップ部材は、前記第１又は第２外周壁から径方向内側に延びる支持部と、前記タービンの外周端部と前記支持部との間に配置される摩擦材とを有する、
請求項１から８のいずれかに記載の流体継手。
　前記支持部は、軸方向に延びる円筒部と、前記円筒部から径方向内側に延びる環状部と、を有する、
請求項９に記載の流体継手。
　前記ロックアップ部材は、前記摩擦材と前記タービンの前記外周端部との間に配置されるリテーニングプレートをさらに有する、
請求項９又は１０に記載の流体継手。
　前記タービンの外周端部は、前記リテーニングプレートの径方向における中央部を押圧する押圧部を有する、
請求項１１に記載の流体継手。
　トルクを出力する出力ハブと、
　前記タービンの内周面と前記出力ハブの外周面との間に配置された第２シール部材と、
をさらに備える、請求項１から１２のいずれかに記載の流体継手。
　前記タービンは、前記インペラ側から作用する油圧によって前記フロントカバー側に移動して前記ロックアップ部材と摩擦係合する、
請求項１から１３のいずれかに記載の流体継手。