JP2020143749A - ロックアップダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】車両に対する制振低下を抑制するロックアップダンパを提供することを目的とする。【解決手段】ロックアップダンパは、回転軸を中心にドライブプレートとともに回転可能な第１ドリブンプレートと、前記第１ドリブンプレートに対して前記第１ドリブンプレートの内側で相対回転可能に設けられた第２ドリブンプレートと、前記第１ドリブンプレートと前記第２ドリブンプレートの周方向の隙間に設けられたスプリングと、を含み、前記第２ドリブンプレートの外周は、前記隙間に対応する前記第２ドリブンプレートの内周の円弧部分とは逆方向に突き出た逆円弧部分を備え、前記スプリングが湾曲して前記逆円弧部分に接触し、前記スプリングのセット荷重は、前記スプリングが前記逆円弧部分から離れる回転数以上で前記第１ドリブンプレートが回転した場合に、前記スプリングにかかる遠心力より小さなセット荷重である。【選択図】図３

Description

本発明は、ロックアップダンパに関する。

エンジンから出力される回転トルクのトランスミッションへの伝達ロスを抑えるロックアップクラッチを設けたトルクコンバータが知られている。また、回転トルクの変動を吸収し、その変動がトランスミッションに入力されることを低減するダンパ（以下、ロックアップダンパという）を設けたトルクコンバータも知られている。さらに、ロックアップクラッチに対し係合や解放の際にスリップ制御を行って係合ショックを低減することも知られている。

一方で、このスリップ制御時にジャダー振動が発生することが知られている。そこで、ロックアップクラッチ係合中の回転トルクの変動吸収とスリップ制御時のジャダー振動の発生防止の両立を図る技術も知られている。特に、この技術はロックアップクラッチ係合中にロックアップダンパのヒステリシスを小さくし、スリップ制御中にそのヒステリシスを大きくして、回転トルクの変動吸収とジャダー振動の発生防止を両立している（以上、例えば特許文献１参照）。

特開２００８−０８９０５２号公報

ところで、上述した技術はロックアップクラッチ係合中に油圧を利用してヒステリシスを小さくして回転トルクの変動を吸収する。一方で、上述した技術はスリップ制御中に油圧を利用せずにヒステリシスを大きくしてジャダー振動の発生を防止する。このように、スリップ制御中では油圧を利用しないため、スリップ制御中におけるヒステリシスを切り替えることはできない。

しかしながら、スリップ制御中でヒステリシスを切り替えない場合、例えば以下のような問題が生じる。すなわち、スリップ制御中では大きなヒステリシスが維持されてジャダー振動が抑制されるが、このような状態でロックアップダンパの回転数が高くなると、回転トルクの変動をロックアップダンパが吸収しきれなくなる可能性がある。この結果、回転トルクの変動がトランスミッションに入力されてドライブシャフトなどに伝わり、車両（具体的には車両ボディ）が振動するおそれがある。さらには、例えばインストルメントパネルなどががたつき、不快な音が生じるおそれもある。

そこで、本発明では、車両に対する制振低下を抑制するロックアップダンパを提供することを目的とする。

本発明に係るロックアップダンパは、回転軸を中心にドライブプレートとともに回転可能な第１ドリブンプレートと、前記第１ドリブンプレートに対して前記第１ドリブンプレートの内側で相対回転可能に設けられた第２ドリブンプレートと、前記第１ドリブンプレートと前記第２ドリブンプレートの周方向の隙間に設けられたスプリングと、を含み、前記第２ドリブンプレートの外周は、前記隙間に対応する前記第２ドリブンプレートの内周の円弧部分とは逆方向に突き出た逆円弧部分を備え、前記スプリングが湾曲して前記逆円弧部分に接触し、前記スプリングのセット荷重は、前記スプリングが前記逆円弧部分から離れる回転数以上で前記第１ドリブンプレートが回転した場合に、前記スプリングにかかる遠心力より小さなセット荷重である。

本発明によれば、車両に対する制振低下を抑制することができる。

図１はロックアップダンパを設けたトルクコンバータの部分断面図の一例である。 図２はトランスミッション側から見たロックアップダンパの模式図の一例である。 図３（ａ）はダンパスプリングの第１の状態を説明するための図である。図３（ｂ）はダンパスプリングの第２の状態を説明するための図である。図３（ｃ）はダンパスプリングの第３の状態を説明するための図である。 図４はロックアップダンパのダンパ特性の一例である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

図１はロックアップダンパ２８を設けたトルクコンバータ１０の部分断面図の一例である。図１では主に、トルクコンバータ１０の回転軸１０ａより上側が示されている。トルクコンバータ１０はエンジンのクランクシャフト（不図示）からトランスミッションのインプットシャフト１０ｂへ回転トルクを伝達する。インプットシャフト１０ｂをトルクコンバータ１０の出力軸と言い換えてもよい。トルクコンバータ１０はカバー１６を備えている。カバー１６はフロントカバー１２とインペラシェル１４により形成される。

フロントカバー１２は回転軸１０ａから径方向外側に延びる円板形状である。フロントカバー１２はエンジン側に設けられる。フロントカバー１２はエンジンのクランクシャフトの端部に形成されたドライブプレート（不図示）に嵌合するセンターピース１２ａに接続されている。エンジンからの回転トルクがフロントカバー１２に伝達すると、この回転トルクはフロントカバー１２からインペラシェル１４へ伝達する。インペラシェル１４はインペラハブ３０に固定されている。インペラハブ３０はオイルポンプのドライブギア３２と接続されている。したがって、フロントカバー１２からインペラシェル１４に伝達された回転トルクは、インペラシェル１４からオイルポンプのドライブギア３２に伝達される。

カバー１６内の空間は密閉された空間であり、この空間内に作動流体が封入される。作動流体としては例えばＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）などのオイルがある。また、カバー１６内の空間には、流体クラッチ２４と、ロックアップクラッチ２６と、ロックアップダンパ２８が収容される。

まず、流体クラッチ２４について説明する。流体クラッチ２４は３種類の羽根車としてポンプインペラ１８、タービンライナ２０、及びステータ２２を備えている。ポンプインペラ１８とタービンライナ２０は互いに向かい合うように配置される。一方で、ステータ２２はポンプインペラ１８とタービンライナ２０との間に介在する。

ポンプインペラ１８は回転軸１０ａを中心に回転することができる。ポンプインペラ１８はインペラシェル１４と一体的に構成される。ポンプインペラ１８は作動流体をタービンライナ２０へ向かって押し出すような形状の羽根を有する。ポンプインペラ１８が回転することにより、ポンプインペラ１８近傍の作動流体はタービンライナ２０に向かって押し出される。

タービンライナ２０は、ポンプインペラ１８から送り出された作動流体を受け取ることで、回転トルクが付与され回転する。タービンライナ２０へ伝えられた作動流体は、内周側へ移動してステータ２２を介して再びポンプインペラ１８へ送られる。タービンライナ２０は、ポンプインペラ１８と別個に独立に回転可能である。具体的には、タービンライナ２０はロックアップクラッチ２６と一体的に回転するのに対し、ポンプインペラ１８はフロントカバー１２と一体的に回転する。

タービンライナ２０は、作動流体を循環させる空間を構成するタービンシェル３８を有する。タービンシェル３８はタービンハブ４０と接続されて固定されている。タービンハブ４０はインプットシャフト１０ｂにスプライン嵌合しており、インプットシャフト１０ｂの外表面に接触している。すなわち、タービンハブ４０はインプットシャフト１０ｂとタービンシェル３８とを連結する。タービンハブ４０はタービンシェル３８に入力された回転トルクをインプットシャフト１０ｂに伝達する。

ステータ２２はタービンライナ２０からポンプインペラ１８へ戻る作動流体の流れる方向を制御する。ステータ２２は樹脂またはアルミニウム合金などにより構成される。ステータ２２は一方向にのみ回転可能なように、ワンウェイクラッチ３４を介して固定部３６に固定される。ワンウェイクラッチ３４は、ローラ、スプラグまたはラチェットを用いる構造を採用することができる。

次に、ロックアップクラッチ２６について説明する。ロックアップクラッチ２６は径方向外側に向かって延びる円板形状である。ロックアップクラッチ２６はロックアップピストンやクラッチピストン、単にピストンなどと呼ばれることもある。ロックアップクラッチ２６はフロントカバー１２に対向するようにフロントカバー１２のトランスミッション側に配置される。ロックアップクラッチ２６はその内周側がタービンハブ４０に対して摺動自在に嵌合されている。

具体的には、ロックアップクラッチ２６とフロントカバー１２との間の空間である第１油圧室４４ａには作動流体が充填される。また、ロックアップクラッチ２６とロックアップダンパ２８との間の空間である第２油圧室４４ｂにも同様に作動流体が充填される。これらの作動流体の圧力（油圧）を変更することにより、ロックアップクラッチ２６を回転軸１０ａの方向に沿って移動させることができる。すなわち、ロックアップクラッチ２６は、回転軸１０ａの方向において、フロントカバー１２に近づく方向と、フロントカバー１２から遠ざかる方向との間を変位することができる。

ロックアップクラッチ２６は、フロントカバー１２側に突出する摩擦部材４２を有する。この摩擦部材４２がフロントカバー１２の内周面に接触することで、フロントカバー１２の回転がインプットシャフト１０ｂに伝達される。すなわち、ロックアップクラッチ２６は内周側がタービンハブ４０に対して嵌合されているため、摩擦部材４２がフロントカバー１２の内周面に接触すると、フロントカバー１２の回転がロックアップクラッチ２６及びタービンハブ４０を通じてインプットシャフト１０ｂに伝達される。

次に、図１と共に図２も参照して、ロックアップダンパ２８について説明する。

図２はトランスミッション側から見たロックアップダンパ２８の模式図の一例である。図２では特に、後述するダンパスプリング収容部４８の一部を切り欠いて示している。まず、図１に示すように、ロックアップダンパ２８は、ロックアップクラッチ２６を挟んでフロントカバー１２とは反対側に配置される。ロックアップダンパ２８は、リベット又はボルトなどの締結ピン２８ａを介してタービンシェル３８と一体化されている。したがって、タービンシェル３８が回転すると、ロックアップダンパ２８はタービンシェル３８とともに回転する。ロックアップダンパ２８はタービンハブ４０に接続されて固定されている。したがって、ロックアップダンパ２８はタービンハブ４０とともにインプットシャフト１０ｂを回転軸として回転することができる。

図２に示すように、ロックアップダンパ２８はダンパスプリング４６とダンパスプリング収容部４８とダンパスプリング支持部５０とを有する。ダンパスプリング収容部４８はダンパスプリング４６を収容する。ダンパスプリング収容部４８は、図１及び図２に示すように、第１ドライブプレート４８ａと第２ドライブプレート４８ｂの２枚で構成される。尚、図２では、第２ドライブプレート４８ｂはダンパスプリング支持部５０の裏側に配置されるため省略されている。一方、ダンパスプリング支持部５０はダンパスプリング４６を支持する。ダンパスプリング支持部５０は、図１及び図２に示すように、第１ドリブンプレート５０ａと第２ドリブンプレート５０ｂの２枚で構成される。

第１ドライブプレート４８ａと第２ドライブプレート４８ｂはいずれも、径方向外側に向かって延びる円板形状であり、図１に示すように、ロックアップクラッチ２６とタービンシェル３８の間に設けられる。第１ドライブプレート４８ａと第２ドライブプレート４８ｂは、図１に示すように、第１ドリブンプレート５０ａ及び第２ドリブンプレート５０ｂを挟持し、互いに締結部材（図示せず）を介して締結される。

第１ドライブプレート４８ａと第２ドライブプレート４８ｂは、プレート間に周方向に沿って長穴形状の空間である隙間５２を形成しており、この隙間５２にダンパスプリング４６が設けられる。尚、第１ドライブプレート４８ａの内周部はタービンハブ４０に締結されている。すなわち、第１ドライブプレート４８ａは、タービンハブ４０を介して、インプットシャフト１０ｂに回転可能に接続されている。

一方、第１ドリブンプレート５０ａは第１ドライブプレート４８ａと第２ドライブプレート４８ｂの両方に固定され、第１ドライブプレート４８ａ及び第２ドライブプレート４８ｂとともに回転することができる。第１ドリブンプレート５０ａの外周端には、図２に示すように、スプライン歯５０ａ１が形成されている。スプライン歯５０ａ１は、図１に示すように、ロックアップクラッチ２６の外周部２６ａに形成された櫛歯又は貫通孔に係合している。したがって、第１ドリブンプレート５０ａは、回転軸１０ａ方向においては、ロックアップクラッチ２６と一体的に移動することができ、周方向においては、ロックアップクラッチ２６とともに回転することができる。

第２ドリブンプレート５０ｂは、図２に示すように、第１ドリブンプレート５０ａの内周側に間隔を空けて設けられる。第２ドリブンプレート５０ｂの外周端には、スプライン歯５０ｂ１が形成されている。スプライン歯５０ｂ１は、ダンパスプリング４６の一方の端部を支持する。そして、ダンパスプリング４６の他方の端部を第１ドリブンプレート５０ａの内周端に形成されたスプライン歯５０ａ２が支持する。すなわち、ダンパスプリング４６は第１ドリブンプレート５０ａと第２ドリブンプレート５０ｂの周方向の隙間５２を弾性的に変形させる。このように、第２ドリブンプレート５０ｂは、第１ドライブプレート４８ａ及び第２ドライブプレート４８ｂに、回転方向において摺動可能に支持されている。言い換えれば、第２ドリブンプレート５０ｂは、第１ドライブプレート４８ａ、第２ドライブプレート４８ｂ、及び第１ドリブンプレート５０ａに対して回転軸１０ａ上で相対的に回転することができる。

このような構成により、第１ドライブプレート４８ａ、第２ドライブプレート４８ｂ、及び第１ドリブンプレート５０ａと、第２ドリブンプレート５０ｂとは、ダンパスプリング４６によって回転方向に弾性的に連結される。そして、ダンパスプリング４６の伸縮によって、第１ドライブプレート４８ａ、第２ドライブプレート４８ｂ、及び第１ドリブンプレート５０ａと、第２ドリブンプレート５０ｂとが一定の範囲で相対的に回転する。

また、第１ドリブンプレート５０ａの外周部はロックアップクラッチ２６にスプライン係合されている。一方、第１ドリブンプレート５０ａと固定された第１ドライブプレート４８ａの内周部はタービンハブ４０に締結されている。これにより、ロックアップクラッチ２６の係合時及びスリップ制御時にエンジンからトルクの変動（具体的には捩り振動）が伝達されても、第１ドリブンプレート５０ａと第２ドリブンプレート５０ｂの周方向の隙間５２に設けられたダンパスプリング４６の伸縮によって、その変動を吸収することができる。

ここで、図２に示すように、第２ドリブンプレート５０ｂの外周部には上述した隙間５２に対応する第２ドリブンプレート５０ｂの内周部の円弧部分５３とは逆方向に突き出た逆円弧部分５４が形成されている。そして、ダンパスプリング４６は湾曲して逆円弧部分５４に接触している。特に、ロックアップダンパ２８の静止状態で、直線的なダンパスプリング４６をその中心軸からわずかにずらして押圧して湾曲に変形させ、その状態を維持したまま、ダンパスプリング４６の一端を第２ドリブンプレート５０ｂのスプライン歯５０ｂ１に組み付け、その他端を第１ドリブンプレート５０ａのスプライン歯５０ａ２に組み付ける。これにより、ダンパスプリング４６は逆円弧部分５４に接触する。このように組み付けられたダンパスプリング４６がロックアップダンパ２８の回転による遠心力の影響が小さい状態で伸縮した場合、ダンパスプリング４６は逆円弧部分５４と接触しているため摩擦が発生する。これにより、ロックアップダンパ２８のヒステリシスを大きくすることができる。尚、ダンパスプリング４６のセット荷重は、ダンパスプリング４６が逆円弧部分５４から離れる回転数以上でロックアップダンパ２８（具体的には第１ドリブンプレート５０ａ）が回転した場合に、ダンパスプリング４６にかかる遠心力より小さなセット荷重である。

次に、図３及び図４を参照して、ロックアップダンパ２８の動作と特性について説明する。

図３（ａ）はダンパスプリング４６の第１の状態を説明するための図である。図３（ｂ）はダンパスプリング４６の第２の状態を説明するための図である。図３（ｃ）はダンパスプリング４６の第３の状態を説明するための図である。図４はロックアップダンパ２８のダンパ特性の一例である。尚、図３（ａ）から（ｃ）では、図２に示すロックアップダンパ２８のＡ−Ａ区間におけるダンパスプリング４６の状態を示している。

まず、ロックアップダンパ２８が低い回転数で回転している場合、ダンパスプリング４６に対するロックアップダンパ２８の回転による遠心力の影響が小さいと想定される。このため、図３（ａ）に示すように、ダンパスプリング４６は逆円弧部分５４と接触した状態で伸縮し、ダンパスプリング４６と逆円弧部分５４との間で摩擦が発生する。この結果、ロックアップダンパ２８にヒステリシスが発生し、ジャダー振動を抑制することができる。

次に、ロックアップダンパ２８が高い回転数で回転している場合には、ダンパスプリング４６に対するロックアップダンパ２８の回転による遠心力の影響が大きいと想定される。この場合、図３（ｂ）に示すように、ダンパスプリング４６は逆円弧部分５４から離れた状態で伸縮し、ダンパスプリング４６と逆円弧部分５４との間で摩擦が発生しない。この結果、ロックアップダンパ２８のヒステリシスが小さくなり、ロックアップダンパ２８が回転トルクの変動をより良く吸収することができる。したがって、車両ボディの振動を抑えることができる。

一方、ロックアップダンパ２８に高い回転トルクが入力された場合、すなわち、回転トルクの変動が大きい場合には、ダンパスプリング４６の伸縮が増大する。この結果、図３（ｃ）に示すように、ダンパスプリング４６は逆円弧部分５４と接触した状態で伸縮し、ダンパスプリング４６と逆円弧部分５４との間で大きな摩擦が発生する。この結果、ロックアップダンパ２８に大きなヒステリシスが発生し、ジャダー振動を抑制することができる。

これにより、図４に示すように、ロックアップダンパ２８に関する所望のダンパ特性を得ることができる。すなわち、スリップ制御中にロックアップダンパ２８が高い回転数で回転していても、回転トルクの高低に関わらず、ヒステリシスを小さくすることができる。また、ロックアップダンパ２８が高い回転数で回転している状態で、高い回転トルクが入力された場合には、低い回転トルクが入力された場合に比べて、ヒステリシスを大きくすることができる。

尚、以上説明した実施形態では、ダンパスプリング４６にスプリング荷重をかけて湾曲に変形させたが、スプリング荷重をかけずに予め湾曲しているアークスプリングをダンパスプリング４６として採用してもよい。アークスプリングを採用した場合でも、以上説明した実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ダンパスプリング４６と逆円弧部分５４との間の摩擦に関し、第１の状態、第２の状態、及び第３の状態が得られるように、シミュレーションなどを活用して、接触摩擦の抵抗値を事前に決定すればよい。

以上、本実施形態に係るロックアップダンパ２８は、第１ドリブンプレート５０ａと第２ドリブンプレート５０ｂとダンパスプリング４６とを含んでいる。第１ドリブンプレート５０ａは回転軸１０ａを中心に第１ドライブプレート４８ａ及び第２ドライブプレート４８ｂとともに回転可能である。第２ドリブンプレート５０ｂは第１ドリブンプレート５０ａに対して第１ドリブンプレート５０ａの内側で相対回転可能に設けられている。ダンパスプリング４６は第１ドリブンプレート５０ａと第２ドリブンプレート５０ｂの周方向の隙間５２に設けられている。特に、第２ドリブンプレート５０ｂの外周部は、その隙間５２に対応する第２ドリブンプレート５０ｂの内周部の円弧部分５３とは逆方向に突き出た逆円弧部分５４を備え、ダンパスプリング４６が湾曲してその逆円弧部分５４に接触している。そして、ダンパスプリング４６のセット荷重は、ダンパスプリング４６が逆円弧部分５４から離れる回転数以上で第１ドリブンプレート５０ａが回転した場合に、ダンパスプリング４６にかかる遠心力より小さなセット荷重である。これにより、車両に対する制振低下を抑制することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ トルクコンバータ
１０ａ 回転軸
２６ ロックアップクラッチ
２８ ロックアップダンパ
４６ ダンパスプリング
４８ ダンパスプリング収容部
４８ａ 第１ドライブプレート
４８ｂ 第２ドライブプレート
５０ ダンパスプリング支持部
５０ａ 第１ドリブンプレート
５０ｂ 第２ドリブンプレート
５２ 隙間
５３ 円弧部分
５４ 逆円弧部分

Claims (1)

1. 回転軸を中心にドライブプレートとともに回転可能な第１ドリブンプレートと、
   前記第１ドリブンプレートに対して前記第１ドリブンプレートの内側で相対回転可能に設けられた第２ドリブンプレートと、
   前記第１ドリブンプレートと前記第２ドリブンプレートの周方向の隙間に設けられたスプリングと、を含み、
   前記第２ドリブンプレートの外周は、前記隙間に対応する前記第２ドリブンプレートの内周の円弧部分とは逆方向に突き出た逆円弧部分を備え、前記スプリングが湾曲して前記逆円弧部分に接触し、
   前記スプリングのセット荷重は、前記スプリングが前記逆円弧部分から離れる回転数以上で前記第１ドリブンプレートが回転した場合に、前記スプリングにかかる遠心力より小さなセット荷重である、
   ことを特徴とするロックアップダンパ。
   

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