JP2010101345A - イナーシャ可変機構付きトルクコンバータ - Google Patents

Abstract

【課題】イナーシャ可変機構の搭載コストを低コストに抑えるとともに、アンバランスの発生を回避することにある。
【解決手段】トルクコンバータのケーシング１に半径方向へ延在させて周方向に等間隔に複数の液室９を設け、各液室９内にその液室の延在方向へ液密に摺動自在にウエイト１０を嵌挿するとともに、ケーシング１内の二つの作動液回路５，６と各液室９の延在方向両端部とを作動液通路１ｂ，１ｃでそれぞれ連通させたことを特徴とするイナーシャ可変機構付きトルクコンバータである。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の駆動系のエンジンと変速機との間に介挿するトルクコンバータに関し、特には回転中のイナーシャを変化させ得るイナーシャ可変機構付きのトルクコンバータに関するものである。

車両のエンジンの出力軸のトルク変動を抑えるために、エンジンと変速機との間に介挿する乾式クラッチにフライホイールを設けることは知られており、そのようなフライホイールの回転中のイナーシャを回転速度やエンジン負荷等に応じて変化させるためのイナーシャ可変機構として従来、例えば特許文献１記載のものが知られている。

このイナーシャ可変機構は、フライホイールのホイール本体にその半径方向へ延在する複数の溝を放射状に形成し、それらの溝内にウエイトを液密に摺動自在に嵌挿し、そのホイール本体の溝側の面を蓋で覆って溝内のウエイトよりも半径方向外方側を液室とするとともに半径方向外方側を大気圧に開放し、フライホイールの回転中に、その液室内に作動液を供給することでウエイトをそこに加わる遠心力に抗して半径方向内方へ移動させてイナーシャを減少させ、また液室内の作動液を排出することでウエイトをそこに加わる遠心力で半径方向外方へ移動させてイナーシャを増大させるようにしたものである。
特開平０９−１７７８９４号公報

しかしながら上記従来のイナーシャ可変機構では、溝内のウエイトよりも半径方向外方側に設けた液室内に供給する作動液量を制御することでウエイトの半径方向位置を変化させるので、液室内に作動液を供給するための専用のポンプおよび作動液回路を必要とするため、イナーシャ可変機構の搭載コストが嵩むという問題があった。（とその作動液の供給を制御するための専用の液圧制御装置と）

また、乾式クラッチに設けるフライホイールは作動液によるクラッチの滑りを防止するために液漏れを厳重に防止する必要がある一方、溝の半径方向内方側を大気圧に開放しているため、ウエイトの液密性を極めて高くするシールを設ける必要があるので、ウエイトの円滑な摺動がシールで妨げられて複数のウエイトが同時に摺動できず、回転のアンバランスを生じる可能性があるという問題があり、このことは、ウエイトを半径方向外方へ摺動させる場合に、遠心力しか用い得ないため特に重大であった。

一方本願発明者は、車両のエンジンと自動変速機との間にクラッチの代わりに介挿するトルクコンバータが、内部に作動液を持つとともに、その作動液をトルクコンバータの内外で循環させて冷却するために作動液を供給するポンプと作動液回路も持っているという点に着目した。

この発明は上記発明者の着目に基づき従来の課題を有利に解決するものであり、この発明のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータは、トルクコンバータのケーシングに半径方向へ延在させて周方向に等間隔に複数の液室を設け、各液室内にその液室の延在方向へ液密に摺動自在にウエイトを嵌挿するとともに、ケーシング内の二つの作動液回路と各液室の延在方向両端部とを作動液通路でそれぞれ連通させたことを特徴とするものである。

かかるこの発明のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータによれば、ケーシング内の二つの作動液回路を用いて、ケーシングの回転中に、ケーシングに設けた液室の半径方向外方端部内に作動液を供給することでウエイトをそこに加わる遠心力に抗して半径方向内方へ移動させてイナーシャを減少させることができ、またケーシングに設けた液室の半径方向内方端部内に作動液を供給することでウエイトをそこに加わる遠心力と相俟って半径方向外方へ移動させてイナーシャを増大させることができる。

さらにこの発明のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータによれば、元々作動液を供給するポンプと作動液回路とを持っているため、専用のポンプと作動液回路とを設ける必要がないので、イナーシャ可変機構の搭載コストを低コストに抑えることができる。

また、ウエイトに対する、ケーシングの半径方向内方および外方の空間を両方とも液室としているため、作動液の漏れ出し防止のためにウエイトのシールの液密性をさほど高める必要がないことから、ウエイトの円滑な摺動がシールで妨げられることがないので、複数のウエイトを同時に摺動させ得て、回転のアンバランスの発生を回避することができ、しかも、ウエイトを半径方向外方へ摺動させる場合にも、遠心力に加えて作動液の液圧を用いるので、複数のウエイトを確実に同時に摺動させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。ここに図１は、この発明のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータの第１実施例の全周の概略１／４の部分を示す正面図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図、そして図４は、図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

この第１実施例のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータは、車両の駆動系のエンジンと自動変速機との間に介挿するもので、図１〜図４に示すように、図示しないエンジンの出力軸に結合するケーシング１を具え、このケーシング１は、その内壁面に図示しない多数のポンプ羽根を固定するとともに、それらのポンプ羽根に対向する図示しない多数のタービン羽根を支持する出力ハブ２を、ケーシング１の中心軸線ＣＬ上に回転自在に支持した図示しない出力軸を介して図示しない自動変速機の入力軸に結合し、さらにその出力軸の外側に回転自在に嵌装した図示しないスリーブで、ポンプ羽根とタービン羽根との間にステータを、ワンウェイクラッチを介して支持している。

このケーシング１内に自動変速機のポンプから自動変速機の液圧制御回路を介して供給する作動液を充填し、その作動液を上記液圧制御回路との間で循環させるとともに、上記スリーブを自動変速機の固定部位に固定して、エンジン出力軸でケーシング１を中心軸線ＣＬ周りに回転させると、ポンプ羽根から押し出された作動液がタービン羽根を附勢してエンジン出力軸のトルクを変速機入力軸に伝達し、タービン羽根からポンプ羽根へ戻る作動液がステータで向きを変えてポンプ羽根を附勢して伝達トルクを増大させる。

この第１実施例のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータはまた、ケーシング１内にロックアップクラッチ３を内蔵しており、このロックアップクラッチ３は、出力ハブ２と液密に摺動自在に嵌合するとともにダンパースプリング４を介して出力ハブ２と駆動結合し、ケーシング１内を仕切ってアプライ室５とリリース室６とを画成する。

これらアプライ室５とリリース室６とは上記出力軸内に形成した図示しない例えば二本の作動液回路を介してそれぞれ上記液圧制御回路に連通しており、その液圧制御回路からアプライ室５に作動液を供給すると、ロックアップクラッチ３の、タービン羽根側の面（図では左向きの面）がその作動液の圧力で押圧されて、ロックアップクラッチ３が出力ハブ２上をケーシング１の、エンジンの出力軸と結合するボス７を持つ壁部１ａの内壁面に向かって摺動し、その内壁面に摩擦結合してクラッチ締結状態となる。また液圧制御回路からリリース室６に作動液を供給すると、ロックアップクラッチ３の、ケーシング１の上記内壁面に向く側の面（図では右向きの面）がその作動液の圧力で押圧されて、ロックアップクラッチ３が出力ハブ２上を上記内壁面から離間するよう摺動し、ケーシング１の上記内壁面との摩擦結合を解除してクラッチ解放状態となる。なお、リリース室６からアプライ室５に流れ出た作動液は、ケーシング１内に充填され、さらに上記液圧制御回路へ戻ってクーラで冷却された後、自動変速機のポンプに再度供給される。

この第１実施例のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータはさらに、図１〜図３に示すように、ケーシング１の上記壁部１ａの外壁面に、長手方向両端部を閉じた溝形部材８を溶接で液密に固定することで、ケーシング１の半径方向へ延在させて周方向に等間隔に複数（図では４つ）の液室９を設け、各液室９内にその液室９の延在方向へ摺動自在に、液室８の横断面形状と略一致する横断面形状のウエイト１０を嵌挿し、このウエイト１０の外周面に形成した溝内にシール１１を嵌着することで、各液室９内でのウエイト１０の摺動を液密なものとする。

そして、ケーシング１内の二つの作動液回路である、ロックアップクラッチ３の締結回路としてのアプライ室５および解放回路としてのリリース室６と、各液室９の延在方向（ケーシング１の半径方向）の両端部とをそれぞれ連通させる作動液通路１ｂ，１ｃを、ケーシング１の上記壁部１ａにそれぞれ形成して、イナーシャ可変機構を構成する。

かかる第１実施例のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータによれば、ケーシング１内のアプライ室５およびリリース室６の作動液を用いて、ケーシング１の回転中に、アプライ室５から液室９の半径方向外方端部内に作動液通路１ｂを介して作動液を供給するとともに液室９の半径方向内方端部内から作動液通路１ｃを介してリリース室６へ作動液を逃がすことで、ウエイト１０をそこに加わる遠心力に抗して半径方向内方へ移動させてイナーシャを減少させることができ、またリリース室６から液室９の半径方向内方端部内に作動液通路１ｃを介して作動液を供給するとともに液室９の半径方向外方端部内から作動液通路１ｂを介してアプライ室５へ作動液を逃がすことで、ウエイト１０をそこに加わる遠心力と相俟って半径方向外方へ移動させてイナーシャを増大させることができる。

さらにこの第１実施例のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータによれば、元々作動液を供給するポンプと作動液回路と液圧制御装置とをトルクコンバータおよび自動変速機が持っているため、専用のポンプと作動液回路とを設ける必要がないので、イナーシャ可変機構の搭載コストを低コストに抑えることができる。

また、ウエイト１０に対する、ケーシング１の半径方向内方および外方の空間を両方とも液室９としているため、作動液の漏れ出し防止のためにウエイト１０のシール１１の液密性をさほど高める必要がないことから、ウエイト１０の円滑な摺動がシール１１で妨げられることがないので、複数のウエイト１０を同時に摺動させ得て、回転のアンバランスの発生を回避することができる。しかも、ウエイト１０を半径方向外方へ摺動させる場合にも、遠心力に加えて作動液の液圧を用いるので、複数のウエイト１０を確実に同時に摺動させることができる。

図５は、この第１実施例のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータのウエイトの遠心力とロックアップクラッチの制御圧との関係を例示する関係線図であり、図５中左側のグラフは、トルクコンバータ回転数と遠心力Ｆひいては必要液圧との関係を示し、図５中右側のグラフは、時間経過に伴うアプライ室５とリリース室６との液圧間のロックアップ差圧Ｐの推移を示している。

図５中右側のグラフに示すように、自動変速機の制御装置が行うロックアップ制御によって発生する、アプライ室５とリリース室６との液圧間のロックアップ差圧Ｐは、０からＰｍａｘとする。ここで、ロックアップ時の回転数が2000rpmで、その時のウエイト１０の位置が図３に実線で示す半径方向外方位置であるとする。その回転数による遠心力Ｆ１と釣り合う油圧をＰ１とする。Ｆ１（＝mrω²）＝Ｐ１×Ａ、ｍ：ウエイト１０の重さ、ｒ：ウエイト１０の回転半径、Ａ：受圧面積である。

ロックアップ指令と略同時にＰ１以上の油圧がウエイト１０の半径方向外方端部の受圧面に作用するので、ウエイト１０は半径方向内方へ移動する。また、Ｐ×Ａの力は一定であるが、ウエイト１０に加わる遠心力Ｆはその回転半径ｒに対し一次で減少し、位置が内方になればなるほど、内方向きの力が大きくなり、一気に、図３に仮想線で示す半径方向内方位置へ移動する。この位置への移動後は遠心力Fが減少しているため、Ｐmax×Ａ＞Ｆ２となる様にＡ、ｍ、ｒを設定する。

ロックアップ完了までの差圧Ｐであっても、ウエイト１０を移動させるのに必要な力の倍以上は出るため問題ないが、ケーシング１の周方向に複数配置したウエイト１０が回転アンバランスを発生させないために各ウエイト１０を完全に作動させるため、この第１実施例のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータでは、図５中右側のグラフに示すように、ロックアップ完了後、Ｐmaxまで一度差圧を上昇させて、ウエイト１０の作動を確実なものとしている。

なお、ロックアップ解除時には、リリース室６側の圧力がアプライ室５側の圧力よりも高くなり、ウエイト１０に加わる遠心力に、更にウエイト１０に半径方向内方から作用する液圧が付加されるので、ウエイト１０は図３に実線で示す半径方向外方位置へ一気に移動し、ケーシング１の周方向に複数配置したウエイト１０の回転アンバランスを防止することができる。一方、先に述べた従来技術は、ウエイトの半径方向内方側が大気開放のため、ウエイトに半径方向内方から付加される力は無く、遠心力にのみ依存するため、シールの摺動抵抗やウエイトの重量、寸法等のバラツキにより、確実な作動の保証が難しい。

図６は、この発明のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータの第２実施例におけるウエイトの形状を示す平面図であり、図中、先の実施例と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。なお、この図ではシール１１およびそのための外周溝は省略してある。

この第２実施例のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータは、ウエイト１０の形状が先の実施例のものと異なる点のみ、先の実施例と相違しており、他の点では先の実施例と同様の構成を具えている。

すなわち、この第２実施例におけるウエイト１０は、図３に実線で示すウエイト１０と同様に液室９の、ケーシング１の半径方向の外方端部に位置する状態でその半径方向の外方に向く端部１０ａの中央凸部の先端面の外径Ｄ１を、そのウエイト１０の、図３に仮想線で示すウエイト１０と同様に液室９の、ケーシング１の半径方向の内方端部に位置する状態でその半径方向の内方に向く端部１０ｂの中央凸部の先端面の外径Ｄ２よりも小さくすることで、端部１０ａの受圧面積（π（Ｄ^２−Ｄ１^２）／４）が、端部１０ｂの受圧面積（π（Ｄ^２−Ｄ２^２）／４）よりも広い形状としている。

従って、この第２実施例の車両用手動変速作動制御装置によれば、先の実施例と同様の作用効果をもたらすことができるのに加えて、受圧面積×アプライ室液圧を、遠心力Ｆより大きくすることができる。なお、上記端部１０ａ，１０ｂの中央凸部は、ウエイト１０のストッパとしての役割も果たす。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限られるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば、上記各実施例ではケーシング１内のアプライ室５およびリリース室６を、各液室９の延在方向（ケーシング１の半径方向）の両端部に作動液通路１ｂ，１ｃでそれぞれ連通させているが、ケーシング１内の二つの作動液回路として、ロックアップクラッチ３の他の締結回路および解放回路を各液室９の延在方向の両端部に連通させることもでき、あるいはケーシング１内の二つの作動液回路として、ロックアップクラッチ３の締結回路および解放回路以外の作動液回路を連通させて、ロックアップクラッチ３に作動と独立にウエイト１０を作動させることもできる。そしてこの発明は、ロックアップクラッチ３を持たないトルクコンバータに適用することもできる。

また、上記各実施例では液室９は、ケーシング１の壁部１ａの外壁面に溝形部材８を溶接で液密に固定することで形成したが、壁部１ａの厚さが充分あれば、壁部１ａの外周面から半径方向内方へ穿設した穴で液室９を形成することもできる。

かくしてこの発明のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータによれば、ケーシング内の二つの作動液回路を用いて、ケーシングの回転中に、ケーシングに設けた液室の半径方向外方端部内に作動液を供給することでウエイトをそこに加わる遠心力に抗して半径方向内方へ移動させてイナーシャを減少させることができ、またケーシングに設けた液室の半径方向内方端部内に作動液を供給することでウエイトをそこに加わる遠心力と相俟って半径方向外方へ移動させてイナーシャを増大させることができる。

さらにこの発明のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータによれば、元々作動液を供給するポンプと作動液回路とを持っているため、専用のポンプと作動液回路とを設ける必要がないので、イナーシャ可変機構の搭載コストを低コストに抑えることができる。

また、ウエイトに対する、ケーシングの半径方向内方および外方の空間を両方とも液室としているため、作動液の漏れ出し防止のためにウエイトのシールの液密性をさほど高める必要がないことから、ウエイトの円滑な摺動がシールで妨げられることがないので、複数のウエイトを同時に摺動させ得て、回転のアンバランスの発生を回避することができ、しかも、ウエイトを半径方向外方へ摺動させる場合にも、遠心力に加えて作動液の液圧を用いるので、複数のウエイトを確実に同時に摺動させることができる。

なお、この発明のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータにおいては、前記ケーシングにロックアップクラッチを内蔵させ、前記作動液回路を前記ロックアップクラッチの締結回路および解放回路とし、前記液室の前記半径方向外方端部を前記締結回路に連通させ、前記液室の前記半径方向内方端部を前記解放回路に連通させるようにすると、ロックアップクラッチの制御系を用い得るので好ましい。

この場合に、前記ロックアップクラッチの締結回路を前記ケーシング内の、前記ロックアップクラッチの半径方向外方のアプライ室とし、前記ロックアップクラッチの解放回路を前記ケーシング内の、前記ロックアップクラッチの半径方向内方のリリース室とすれば、ロックアップクラッチの制御系を容易に用いることができる。

そして、前記ロックアップクラッチの締結回路と解放回路との液圧の差圧を、ロックアップ完了後に一旦最高圧まで前記締結回路側が高くなるようにすれば、各ウエイトを確実に作動させ得るので好ましい。

さらに、この発明のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータにおいては、前記ウエイトの、前記液室の前記半径方向外方端部に位置する状態で前記半径方向外方に向く端部を、そのウエイトの、前記液室の前記半径方向内方端部に位置する状態で前記半径方向内方に向く端部よりも受圧面積が広い形状としても、各ウエイトを確実に作動させ得るので好ましい。

この発明のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータの第１実施例の全周の概略１／４の部分を示す正面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 上記第１実施例のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータのウエイトの遠心力とロックアップクラッチの制御圧との関係を例示する関係線図である。 この発明のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータの第２実施例におけるウエイトの形状を示す平面図である。

符号の説明

１ ケーシング
１ａ 壁部
１ｂ，１ｃ 作動液通路
２ 出力ハブ
３ ロックアップクラッチ
４ ダンパースプリング
５ アプライ室（作動液回路、締結回路）
６ リリース室（作動液回路、解放回路）
７ ボス
８ 溝形部材
９ 液室
１０ ウエイト
１０ａ，１０ｂ 端部
１１ シール

Claims (5)

1. トルクコンバータのケーシングにそのケーシングの半径方向へ延在させて周方向に等間隔に設けた複数の液室と、
   前記各液室内にその液室の延在方向へ液密に摺動自在に嵌挿したウエイトと、
   前記ケーシング内の二つの作動液回路と前記各液室の延在方向両端部とをそれぞれ連通させる作動液通路と、
   を具えてなるイナーシャ可変機構付きトルクコンバータ。
2. 前記ケーシングはロックアップクラッチを内蔵しており、
   前記作動液回路は前記ロックアップクラッチの締結回路および解放回路であり、
   前記液室の前記半径方向外方端部は前記締結回路に連通させ、前記液室の前記半径方向内方端部は前記解放回路に連通させた、
   請求項１記載のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータ。
3. 前記ロックアップクラッチの締結回路は前記ケーシング内の、前記ロックアップクラッチの半径方向外方のアプライ室であり、
   前記ロックアップクラッチの解放回路は前記ケーシング内の、前記ロックアップクラッチの半径方向内方のリリース室である、
   請求項２記載のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータ。
4. 前記ロックアップクラッチの締結回路と解放回路との液圧の差圧は、ロックアップ完了後に一旦最高圧まで前記締結回路側が高くなる、
   請求項２または３項記載のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータ。
5. 前記ウエイトの、前記液室の前記半径方向外方端部に位置する状態で前記半径方向外方に向く端部を、そのウエイトの、前記液室の前記半径方向内方端部に位置する状態で前記半径方向内方に向く端部よりも受圧面積が広い形状とした、
   請求項１から４までの何れか１項記載のイナーシャ可変機構付きトルクコンバータ。

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