JP4265469B2 - ロックアップクラッチ付き流体伝動装置 - Google Patents

Description

この発明はロックアップクラッチ付き流体伝動装置に関し、より特定的には、ロックアップクラッチ付きのトルクコンバータに関するものである。

従来、ロックアップクラッチ付きのトルクコンバータは、たとえば特開２００３−１９４１８８号公報（特許文献１）に開示されている。
特開２００３−１９４１８８号公報

上記文献に記載された流体式トルク伝達装置では、ロックアップ装置作動時に摩擦抵抗を発生させるための機構を備える。この摩擦発生機構はフロントカバーとタービンハブの間に配置され、微小捻り角度内では摩擦発生機構を作動させないために周方向に隙間を備えている。車両においてアクセルを急に踏んだときのような低周波大振幅の入力時は摩擦発生機構が作動しヒステリシストルクが増大することでショックを効果的に減衰させるダンパ特性を得ることができる。また、ロックアップ定常走行時のような高周波小振幅の入力時は摩擦発生機構を作動させないことでヒステリシストルクを抑え、車内籠り音の発生の原因であるエンジン回転変動を効果的に減衰させるダンパ特性を得る。この摩擦発生機構においては、摩擦力を発生させるための押付け荷重はタービンハブにかかるロックアップ圧を利用している。

しかしながら、摩擦発生機構とタービンハブが振動時に相対回転するため高周波小振幅時の低ヒステリシストルクを実現するには摩擦発生機構にスラストベアリングや低摩擦係数のワッシャを設ける必要があり、コストアップや設置スペースが必要となる。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、確実な振動減衰特性が得られるロックアップクラッチ付き流体伝動装置を提供することを目的とする。

この発明に従ったロックアップクラッチ付き流体伝動装置では、ロックアップクラッチにダンパ機構が設けられる。フロントカバーとタービンハブとの間に配置され、ロックアップクラッチのダンパ機構と並列に機能するように配置され、ロックアップクラッチ作動時に摩擦抵抗を発生させるための摩擦発生機構を備える。摩擦発生機構は、摩擦面と、微小捻り角度範囲内では摩擦面を作動させないための周方向の微小隙間を有する。摩擦発生機構は、ロックアップピストンの内径側に設けられたロックアップピストン内周とインプットシャフト外周をシールするワッシャを含み、ワッシャの軸方向一端にロックアップ圧が作用する作用面が設けられる。ワッシャの軸方向他端にフロントカバーに当接するとともに差圧の低圧側が作用する摩擦面が設けられる。

このように構成されたロックアップクラッチ付き流体伝動装置では、摩擦力を発生させるための押付け荷重がワッシャにかかるロックアップ圧の差圧により生じる。ワッシャは相対回転する部品と接触してないため、ベアリングや低摩擦係数のワッシャを別途設けることなく良好な振動減衰特性を得ることができる。

この発明に従えば、ワッシャ以外の別部材を設けることなく良好な振動減衰特性を得ることができるロックアップクラッチ付き流体伝動装置を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。

図１は、この発明に従ったトルクコンバータ１の断面図である。トルクコンバータ１は、エンジンのクランクシャフトからトランスミッションのインプットシャフト６へトルクを伝達するための装置である。図１の左側にエンジンが配置され、右側にインプットシャフト６に連なるようにトランスミッションが配置されている。インプットシャフト６がトルクコンバータ１の回転軸となる。

トルクコンバータ１は、３種類の羽根車であるタービンランナ２、ポンプインペラ８およびステータ１２３を有する流体作動室と、ロックアップ機構７０とにより構成されている。

トルクコンバータ１の前側、すなわちエンジンに近い側には、円盤形状のフロントカバー３が配置されており、回転軸から外側に延びるように、すなわちラジアル方向に延びるようにフロントカバー３が位置している。フロントカバー３はトルクコンバータ１の前面筐体として作用する。フロントカバー３にはインペラシェル１２６が固定されており、フロントカバー３とインペラシェル１２６とにより所定の空間を構成し、この空間内に、トルクコンバータ１のさまざまな要素が配置される。フロントカバー３とインペラシェル１２６で取囲まれる空間はほぼ密閉された空間であり、この空間内にオートマチックフルード（ＡＴＦ）が封入されている。

フロントカバー３はエンジンからの動力を受取る部材であり、エンジンからフロントカバー３へ動力が入力されると、この動力がインペラシェル１２６へ伝わる。

インペラシェル１２６はポンプインペラ８を構成しており、ポンプインペラ８がインペラシェル１２６に一体的に構成される。ポンプインペラ８はタービンランナ２と向かい合うように配置され、インプットシャフト６の回転軸を中心として回転することが可能である。ポンプインペラ８には、作動流体をタービンランナ２へ向かって押出すような形状の羽根が設けられており、ポンプインペラ８が回転することで、ポンプインペラ８近傍の作動流体はタービンランナ２へ向かって押出される。

ステータ１２３はポンプインペラ８とタービンランナ２との間に介在し、タービンランナ２からポンプインペラ８へ流れる作動油の流れ方向を変える働きをする。ステータ１２３はワンウェイクラッチ３７を介して固定シャフト３９に取付けられており、一方向にのみ回転することが可能である。ワンウェイクラッチ３７としては、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。ステータ１２３は、タービンランナ２からポンプインペラ８へ戻る作動油の流れを整流するための羽根であり、樹脂またはアルミニウム合金などにより構成される。

タービンランナ２は作動油を循環させる空間を構成するタービンシェル１３０を有し、ポンプインペラ８と向かい合うように配置される。タービンランナ２はポンプインペラ８が送り出す作動油を受取り、この作動油により回転力が付与される。タービンランナ２へ伝えられた作動油は内周側へ移動してステータ１２３を介して再度ポンプインペラ８側へ送られる。タービンランナ２はポンプインペラ８と別個独立に回転することが可能である。

ポンプインペラ８はフロントカバー３と一体回転するのに対し、タービンランナ２はロックアップピストン４と一体的に回転される。タービンシェル１３０と接触するように動力伝達部材２０４が配置される。動力伝達部材２０４はリベットまたはボルトなどの締結具でタービンシェル１３０と一体化されており、タービンシェル１３０とともに回転する。

動力伝達部材２０４およびタービンシェル１３０は、ともにタービンハブ７に固定されており、タービンハブ７とともにインプットシャフト６を回転軸として回転することが可能である。タービンハブ７はインプットシャフト６にスプライン嵌合しており、インプットシャフト６の外周側に位置する。タービンハブ７はインプットシャフト６とタービンシェル１３０とを接続し、タービンシェル１３０に入力された回転力をインプットシャフト６に伝える働きをする。

次にロックアップ機構７０について説明する。ロックアップ機構７０はフロントカバー３の回転力をインプットシャフト６に直接伝えるための装置であり、摩擦部材としてのフェーシング７６がフロントカバー３の内周面に接触することでフロントカバー３の回転力がインプットシャフト６へ伝えられる。ロックアップ機構７０はフェーシング７６を取付けるためのロックアップピストン４を有する。ロックアップピストン４は、軸方向、すなわちフロントカバー３に近づく方向とフロントカバー３から遠ざかる方向とに移動することが可能であり、フェーシング７６がフロントカバー３に当接することを可能としている。ロックアップピストン４は回転の半径方向（ラジアル方向）に向かって延びる円盤形状であり、フロントカバー３に向かい合うように配置される。

ロックアップピストン４の外周側にフェーシング７６が固定されており、内周側はワッシャ５と接触している。ロックアップピストン４の内周面４ｉはワッシャ５と直接接触している。ワッシャ５はインプットシャフト６の端部を取囲み、ロックアップ圧を封止する働きを有する。ワッシャ５は、ロックアップピストン４に向かい合う外周面５ｕ、インプットシャフト６に接触する内周面５ｉ、フロントカバー３と接触する摩擦面５１、タービンハブ７と接触する作用面５２を有する。

フロントカバー３とロックアップピストン４との間の空間が第１油圧室１０ａであり、ロックアップピストン４と動力伝達部材２０４との間の空間が第２油圧室１０ｂである。それぞれの第１および第２油圧室１０ａおよび１０ｂには作動油が満たされており、この油圧を変更することにより、ロックアップピストン４をフロントカバー３に近づく方向およびフロントカバー３から遠ざかる方向に移動させることが可能である。

ロックアップ機構７０には、ロックアップダンパ１７４が設けられており、変動入力を緩衝する役割を果たす。ロックアップダンパ１７４はばね部材により構成されており、トルクが加わると、ばねの作用により変動をやわらげる働きをする。ロックアップダンパ１７４はロックアップピストン４と動力伝達部材２０４との間に介在している。

ロックアップ機構７０の動作について説明すると、トルクコンバータ１のトルク増幅作用を特に必要としないとき、フェーシング７６をフロントカバー３に接触させることにより、フロントカバー３の回転力をインプットシャフト６に直接伝える。具体的には、第１油圧室１０ａ内の作動油を、貫通孔６ｈを介して放出する。これにより、第１油圧室１０ａの油圧は、第２油圧室１０ｂの油圧よりも低くなる。その結果ロックアップピストン４がフロントカバー３へ近づく方向に移動し、フェーシング７６がフロントカバー３に接触する。これによりフロントカバー３の動力がフェーシング７６、ロックアップピストン４、動力伝達部材２０４、タービンハブ７を介してインプットシャフト６へ伝えられる。この状態ではトルクコンバータ１による動力の損失はほとんど発生しない。

トルクコンバータのトルク増幅作用が必要な場合には、貫通孔６ｈを介して第１油圧室１０ａに作動油を送り込む。これにより、第１油圧室１０ａの圧力が高くなり、ロックアップピストン４はフロントカバー３から遠ざかる方向へ押し戻される。その結果、フロントカバー３とフェーシング７６との間に隙間が生じフロントカバー３の回転力がフェーシング７６へ直接伝えられることはない。

次に摩擦発生機構１０について説明する。摩擦発生機構１０はワッシャ５を有し、ワッシャ５がインプットシャフト６、フロントカバー３、ロックアップピストン４およびタービンハブ７に当接している。

図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１および図２を参照して、インプットシャフト６の内周面６ｉが貫通孔６ｈを規定している。インプットシャフト６の外周面６ｕにはスプラインが設けられており、このスプラインにタービンハブ７の内周面が噛み合っている。タービンハブ７はインプットシャフト６に嵌め合わされている。タービンハブ７の外周には複数の突出部７ｔが設けられており、この突出部７ｔがワッシャ５の内周に構成された凹部５３に受け入れられる。凹部５３と突出部７ｔとの間には隙間７ｓが設けられ、隙間７ｓが遊びとなり、タービンハブ７は微小角度だけワッシャ５に対して相対回転することが可能となる。

図２で示す状態では、突出部７ｔの両側に隙間７ｓが設けられているため、タービンハブ７は両側に対して微小角度動くことが可能となる。ワッシャ５の外周面５ｕはロックアップピストン４の内周面４ｉと向かい合い、かつ接触している。ロックアップピストン４の内周面４ｉはワッシャ５の外周面５ｕと接触しているが固定されてはいないため、ワッシャ５に対してロックアップピストン４は自由に摺動して回転することが可能である。しかしながら、ワッシャ５とロックアップピストン４とは密着して接触しており、これらの間に隙間が生じず、作動油の漏れを防止している。

再度、図１を参照して、ワッシャ５の摩擦面５１は第１油圧室１０ａ内に位置し、第１油圧室１０ａと同一の油圧が加えられる。これに対し、作用面５２は第２油圧室１０ｂ内に位置し、第２油圧室１０ｂと同一の油圧が加えられる。その結果、第１油圧室１０ａと第２油圧室１０ｂとの間に油圧差（差圧）が生じると、この油圧はワッシャ５にも加えられる。その結果、ワッシャ５はフロントカバー３へ近づく方向に押付けられる。

上記のような差圧を発生させるために、ワッシャ５はシール機能を有する。具体的には、インプットシャフト６の外周面６ｕとワッシャ５の内周面５ｉとが密着して作動油の漏れを防止するシール機能を有する。また、ワッシャ５の外周面５ｕとロックアップピストン４の内周面４ｉとも密着しており、作動油の漏れを防止するシール機能を有する。ワッシャ５はたとえば金属により構成され、摩擦面５１が耐摩耗性を有するように焼入れ処理されていてもよい。また、図１では、ワッシャ５は、ほぼ「Ｌ」字状であるが、これに限定されるものではなく、さまざまな形状のワッシャ５を採用してもよい。

ロックアップピストン４の内周面４ｉはワッシャ５の外周面５ｕに接触しているが固定されていないため、ワッシャ５に対してロックアップピストン４が軸方向にスライドして移動することが可能となる。

すなわち、ロックアップピストン４の内周面４ｉとインプットシャフト６の外周面６ｕとをシールするワッシャ５をフロントカバー３とタービンハブ７の間に設ける。ワッシャ５とタービンハブ７は回転方向に互いに拘束され、所定の回転方向ガタを持つように隙間７ｓが設定されている。これにより、駆動系のこもり音の原因となる高周波小振幅振動に関しては低ヒステリシストルクを与え、チップイン入力等の低周波大振幅振動に対しては高ヒステリシストルクを与えることで各振動に適した減衰特性を低コスト、省スペースで実現する。

本発明では、摩擦力を発生させるための押付け荷重は、ワッシャ５自身に加わるロックアップ圧を利用し、他の部品を用いない。その結果、ワッシャ５に荷重がかかった状態においてワッシャ５は相対回転する部品と接触しない。よって、従来技術のように低摩擦の軸受などが不要となり、低コスト、省スペース化を実現することができる。

また、部品点数が少ないことにより、内部のガタの減少を図り、スラストクリアランス調整工程を廃止でき、簡素化を実現することが可能となる。また、ロックアップクラッチの制御性の向上を図ることができる。

本発明に従ったトルクコンバータ１は、ロックアップクラッチとしてのロックアップ機構７０にロックアップダンパ１７４が設けられたロックアップクラッチ付きの流体伝動装置である。摩擦発生機構１０が、フロントカバー３とタービンハブ７との間に配置され、かつ、ロックアップ機構７０のロックアップダンパ１７４と並列に機能するように配置される。ロックアップ機構７０の作動時に摩擦発生機構１０が摩擦抵抗を発生させる。摩擦発生機構１０は、摩擦面５１と、微小捻り角度範囲内では摩擦面５１を作動させないための周方向の微小な隙間７ｓとを有する。摩擦発生機構１０はロックアップピストン４の内径側に設けられてロックアップピストン４の内周面４ｉとインプットシャフト６の外周面６ｕとをシールするワッシャ５を含む。ワッシャ５の軸方向一端にはロックアップ圧（高圧）が作用する作用面５２が設けられる。ワッシャ５の他方端には、フロントカバー３に当接するとともに差圧の低圧側が作用する摩擦面５１が設けられる。

このようなトルクコンバータ１では、ワッシャ５は、ロックアップ時に相対回転する部品と接触していないため、ベアリングや低摩擦係数のワッシャを別途設けることなく、良好な振動減衰特性を得ることができる。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。まず、本発明は、トルクコンバータのみならず、フルードカップリングなどの他のロックアップ装置付きの流体伝動装置に適用することができる。さらに、車両に搭載するトルクコンバータだけでなく、流体継手の分野において本発明を適用することが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、ロックアップクラッチ付きの流体伝動装置の分野、たとえばトルクコンバータ、または流体継手の分野において利用することが可能である。

この発明に従ったトルクコンバータ１の断面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

符号の説明

１ トルクコンバータ、２ タービンランナ、３ フロントカバー、４ ロックアップピストン、５ ワッシャ、５ｉ 内周面、５ｕ 外周面、６ インプットシャフト、６ｉ 内周面、６ｕ 外周面、７ タービンハブ、７ｔ 突出部、８ ポンプインペラ、１０ 摩擦発生機構、１０ａ 第１油圧室、１０ｂ 第２油圧室、３７ ワンウェイクラッチ、３９ 固定シャフト、５１ 摩擦面、５２ 作用面、５３ 凹部、７６ フェーシング、１２３ ステータ、１２６ インペラシェル、１３０ タービンシェル、１７４ ロックアップダンパ。

Claims (1)

1. ロックアップクラッチにダンパ機構が設けられたロックアップクラッチ付き流体伝動装置であって、
   フロントカバーとタービンハブとの間に配置され、前記ロックアップクラッチのダンパ機構と並列に機能するように配置され、前記ロックアップクラッチ作動時に摩擦抵抗を発生させるための機構であり、摩擦面と、微小捻り角度範囲内では摩擦面を作動させないための周方向の微小隙間を有する摩擦発生機構を備え、
   前記摩擦発生機構は、ロックアップピストンの内径側に設けられたロックアップピストン内周面とインプットシャフト外周面とをシールするワッシャを含み、前記ワッシャの軸方向一端にロックアップ圧が作用する作用面が設けられ、前記ワッシャの軸方向他端に前記フロントカバーに当接するとともに差圧の低圧側が作用する摩擦面とが設けられる、ロックアップクラッチ付き流体伝動装置。

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