JP5241620B2 - トルクコンバータ - Google Patents

Description

本発明はピントンが作動してフロントカバーに係合する際にスリップ制御時のジャダを抑制し、ロックアップの応答性を向上させることが出来るトルクコンバータに関するものである。

今日、トルクコンバータは車両に装着されているが、該トルクコンバータは周知の通りエンジンの動力を、作動流体を媒体としてトランスミッションへ伝えることが出来る一種の継手であり、エンジンによって回されるポンプインペラ、そして該ポンプインペラの回転により送り出される作動流体の動きを受けて回るタービンランナ、さらにタービンランナから出た作動流体の向きを変えてポンプインペラへ導くステータから構成されている。

そこで、これらポンプインペラ、タービンランナ、及びステータには複数枚のブレードが所定の角度をもって一定間隔で配列されている。トルクコンバータ内に封入されている作動流体は、ポンプインペラからその各ブレードを介して外周方向へ送り出され、トルクコンバータのケース内壁を伝い、タービンランナのブレードに当って該タービンランナをポンプインペラと同方向に回す働きをする。又タービンランナに当たってから送り出される作動流体は、ステータのブレードに当たってポンプインペラの回転を助長するように流れ方向が変えられ、再び内周からポンプインペラに流入する。

図４は従来のトルクコンバータの断面を示している。同図の（イ）はポンプインペラ、（ロ）はタービンランナ、（ハ）はステータ、そして（チ）はピストンをそれぞれ示し、これらはトルクコンバータ外殻（ホ）内に収容されている。そこでエンジンからの動力を得てフロントカバー（ヘ）が回転し、該フロントカバー（ヘ）と一体となっているポンプインペラ（イ）が回転し、その結果、作動流体を媒介としてタービンランナ（ロ）が回る。

そしてタービンランナ（ロ）のタービンハブ（ト）には軸(図示なし)が嵌って、タービンランナ（ロ）の回転をトランスミッション（図示なし）へ伝達することが出来る。トルクコンバータは一種の流体クラッチである為、ポンプインペラ（イ）の回転速度が高くなるにしたがってタービンランナ（ロ）は回り始め、さらに高速になるにつれてタービンランナ（ロ）の速度はポンプインペラ（イ）の回転速度に近づく。しかし作動流体を媒介としているトルクコンバータでは、タービンランナ（ロ）の回転速度はポンプインペラ（イ）と同一速度にはなり得ない。

そこで、同図にも示しているようにトルクコンバータ外殻（ホ）内にはピストン（チ）が設けられていて、タービンランナ（ロ）の回転速度が所定の領域を越えた場合には、該ピストン（チ）が軸方向に移動してフロントカバー（ヘ）に係合するように作動することが出来る。ピストン外周には摩擦材（リ）が取り付けられている為に、該ピストン（チ）は滑ることなくフロントカバー（ヘ）と同一速度で回転することが出来る。そしてこのピストン（チ）はタービンランナ（ロ）と連結していて、タービンランナ（ロ）はピストン（チ）によって回されることになり、エンジンからの動力をトランスミッションへ、流体を介することによるロスを伴うことなくほぼ１００％の高効率で伝達することが出来る。

このように、タービンランナ（ロ）の回転速度が高くなって、ある条件になった時に、ピストン（チ）はフロントカバー（ヘ）に係合して、作動流体を媒体としないでタービンランナ（ロ）を直接回転駆動させることが出来る。しかし係合前は、タービンランナ（ロ）とフロントカバー（ヘ）の回転速度は完全に同一ではなく、ピストン（チ）がフロントカバー（ヘ）に係合することで、速度差に基づく衝撃トルクが発生する。この係合時の衝撃を緩和し、一方では係合後（ロックアップ状態）にエンジンのトルク変動を和らげる為にピストン（チ）とタービンランナ（ロ）との間にはダンパスプリング（ヌ）、（ヌ）・・・を備えたダンパ装置（ニ）が取り付けられている。

従って、タービンランナ（ロ）と共に同一速度で回転しているピストン（チ）が僅かに速いフロントカバー（ヘ）に係合する際、ピストン（チ）の速度は瞬間的に高くなってタービンランナ（ロ）をより速く回そうとするトルクが作用する。この衝撃的トルクをダンパスプリング（ヌ）、（ヌ）・・・が圧縮変形して吸収するように構成されている。ピストン（チ）はタービンランナ（ロ）のタービンハブ（ト）に同軸を成して取り付けられているが、ダンパスプリング（ヌ）、（ヌ）・・・の圧縮変形によって上記タービンランナ（ロ）と位相角度差を生じることが出来る構造となっている。

ところで、ダンパ装置（ニ）は、一部断面を含む平面図を図５に示すように、入力側と成る中央ディスク（ワ）を出力側となる両側プレート（レ）、（ル）にて挟み込んだ構造とし、両側プレート（レ）、（ル）には収容空間（タ）、（タ）・・を形成して上記ダンパスプリング（ヌ）、（ヌ）・・・を収容している。この収容空間（タ）、（タ）・・・に収容されているダンパスプリング（ヌ）、（ヌ）・・・は上記中央ディスク（ワ）が両側プレート（レ）、（ル）より速く回転することで圧縮され、一方の側プレート（ル）はタービンランナ（ロ）と共にタービンハブ（ト）に連結・固定される。

その為に側プレート（ル）の内周側にはタービンハブ（ト）に固定される取着部（オ）を設けている。中央ディスク（ワ）の外周にはピストン（チ）と係合するための係合溝（ツ）、（ツ）・・・を設けており、ピストン（チ）から入力するトルクはダンパスプリング（ヌ）、（ヌ）・・・を介して側プレート（レ）、（ル）に伝達し、そして片方の側プレート（ル）からタービンハブ（ト）へ伝達され、タービンハブ（ト）の軸穴に嵌る出力軸へ伝えられる。

ダンパスプリング（ヌ）、（ヌ）・・・は互いにリベット止めされている両側プレート（レ）、（ル）に形成される収容空間（タ）、（タ）・・・に収容され、しかも２本が直列して１組となっている。又、中央ディスク（ワ）の外周部に形成した長穴には補助ダンパスプリング（ネ）、（ネ）・・・が嵌っていて、両側プレート（レ）、（ル）にて挟まれている。該補助ダンパスプリング（ネ）、（ネ）・・・はダンパスプリング（ヌ）、（ヌ）・・・の圧縮変形では吸収出来ない極端に大きな衝撃トルクが発生した際に機能する。

そこで、ダンパスプリング（ヌ）、（ヌ）・・・が大きく圧縮変形して中央ディスク（ワ）が回転するならば、中央ディスク（ワ）の回転に伴い両側プレート（レ）、（ル）に形成した収容空間に沿って補助ダンパスプリング（ネ）、（ネ）・・・は移動し、収容空間先端の受け面に当る。さらに、補助ダンパスプリング（ネ）、（ネ）・・・の圧縮変形によっても吸収出来ない極端に大きな衝撃トルクが発生した時にはストッパーが働く。

近年では車両の燃費向上の為にロックアップ領域を低速回転域に拡大し、ピストン（チ）が完全に係合せずにスリップする領域を拡大する場合が多い。しかし、低速回転域では油圧が低く、その為にロックアップの応答性が悪くなる。特に、逆駆動時には作動流体の流れが逆向きとなり、トーラス内に引き込まれてピストン裏側の圧力が低下する為に、該ピストンはタービンランナ側に引き寄せられることに成り、ロックアップの応答性は悪くなる。

このように、従来のトルクコンバータには上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこれら問題点であって、低速回転域にてロックアップを行うことが出来るように応答性を向上し、しかもピストンが係合するまでにジャダを伴うことなくスリップ制御し、ひいては燃費の低減を図ることが出来るトルクコンバータを提供する。

本発明に係るトルクコンバータは、外殻内にポンプインペラ、タービンランナ、ステータ、ピストン、ダンパ装置を備え、ポンプインペラによって回転するタービンランナの回転速度が所定の領域に達したところでピストンが作動してフロントカバーに係合する。このような基本構造並びに基本動作は従来のトルクコンバータと共通している。

本発明のトルクコンバータは低回転速度域においてピストンが作動してフロントカバーとスリップさせ、しかもジャダを発生しないようにスリップさせ、ロックアップの応答性を向上する為に、ロックアップダンパ装置に複数枚のブレードを取着している。ブレードはロックアップダンパ装置とタービンランナとの間の空間に配置される。ここで、ブレードはジェルに等間隔をおいて取付けられ、そして所定の方向に向いて傾斜し、該シェルはダンパ装置又はピストンに取着される。

本発明のトルクコンバータでは、ダンパとピストンを組み合わせたロックアップダンパ装置にブレードを取付け、タービンランナとの間に配置され、その為に次のような効果が得られる。
（１）ブレードはロックアップダンパ装置と共に回転し、作動流体の流れ抵抗を利用してピストンがフロントカバーに接してスリップする時、又ロックアップ時の振動を抑制することが出来る。

（２）該ブレードをピストンに取着する場合、そのブレードの形状並びに向きにより、ピストンがフロントカバーの方向へ寄るようになる。そして、ブレードの回転によってフロントカバーとピストン間の作動流体を積極的に吐き出すことが出来るように、作動流体の循環流量がコントロールされる。
（３）ブレードを設けることで、トルクコンバータの容量がＵＰされ、結果的に小型化、軽量化が可能となる。そして、フロントカバーとピストンの差回転が小さくなり、低回転速度域においてのロックアップ動作が容易なように応答性が良く成り、燃費の向上が実現する。

（４）逆駆動時（車輪からの回転トルクが働く場合）には、タービンランナとピストン間の作動流体はトーラス内へ引き込まれようとするが、ブレードはこれを防止するジャマ板の働きをすることが出来る。すなわち、ピストンがタービン側へ引き寄せられることが防止され、逆駆動時のロックアップ応答性ガ向上する。

本発明に係るトルクコンバータ。 本発明に係るトルクコンバータ。 本発明に係るトルクコンバータ。 従来のトルクコンバータ。 トルクコンバータに取付けられるダンパ装置。

図１は本発明に係るトルクコンバータを示す実施例である。基本的な構造は前記図４に示した従来のトルクコンバータと共通しており、ポンプインペラ１の回転によってタービンランナ２が回転し、このタービンランナ２の回転速度が所定の領域に達したところでピストン３が作動する。そして、ピストン３がフロントカバー４に係合する際の衝撃トルクを緩和すると共に係合状態でのエンジンのトルク変動を吸収する為にダンパ装置５がピストン３とタービンランナの間に設けられている。

ピストン３はタービンハブ７に軸支され、外周はダンパ装置５と連結し、表面には摩擦材６が貼着されている。そして、上記ダンパ装置５を構成する片側の側プレート８にはブレード９，９・・・を取付けたシェル１０が取着されている。ダンパ装置５は中央ディスク１１と両側プレート８ａ，８ｂ、それに複数本のダンパスプリング１２，１２・・・、それに補助ダンパスプリング１３，１３・・・を有している。

ダンパ装置５の基本構造は従来のトルクコンバータに備えているものと同じであり、ダンパスプリング１２，１２・・・は両側プレート８ａ，８ｂに形成されているバネ収容空間に収容され、両側プレート８ａ，８ｂに挟まれている中央ディスク１１との間に相対捩れ回転が発生するとダンパスプリング１２，１２・・・は収縮することが出来る。

ところで、ポンプインペラ１が回転すると、作動流体は外周方向へ流れてタービンランナ２へ流入し、タービンランナ２からステータ１４を介してポンプインペラ１へ戻される。すなわち、図１において作動流体は反時計方向に循環して流れ、タービンランナ２を回転させる。そして、該タービンランナ２とタービンハブ７にて連結しているダンパ装置５及び該ダンパ装置５と連結しているピストン３は同一速度で同じ方向に回転する。

ダンパ装置５の側プレート８ｂに取着されているシェル１０に取付けられているブレード９，９・・・も同一速度で回転することになる。そして、タービンランナ２の回転速度が所定の領域に達したところで、ピストン３が作動してフロントカバー４に係合するが、この場合、ブレード９，９・・・を備えていることで、タービンランナ２の回転速度が低い領域でピストン３は作動してフロントカバー４とスリップすることが出来る。この際、ブレード９，９・・・は作動流体の抵抗を受けるために、ピストン３がスリップする際の振動及びジャダが抑制される。

そして、ブレード９，９・・・が備わることでフロントカバーとピストンとの回転速度差は小さくなり、ロックアップの応答性が向上する。ブレード９，９・・・がダンパ装置５の出力側部材となる側プレート８ｂに取着されることで、入力側部材との間にダンパスプリング１２，１２・・・が介在することになり、ダンパスプリング１２１２・・・とブレード９，９・・・とが共同してジャダ及び振動の防止が図られる。

図２は本発明のトルクコンバータを示す他の実施例である。同図のトルクコンバータでは、同じくブレード９，９・・・を備えているが、該ブレード９，９・・・が取付けられるシェル１０は中央ディスク１１の外周部に取着されている。中央ディスク１１はピストン３とダンパ装置５とが組み合わされたロックアップダンパ装置としては入力側部材であり、ピストン３がフロントカバー４に係合してロックアップされる際の衝撃トルクがダンパスプリング１２，１２・・・と共に緩和することが出来る。又、ロックアップ状態でのエンジントルクを吸収することも出来る。

図３は更なる別の実施例を示すトルクコンバータであり、このトルクコンバータではブレード９，９・・・が取付けられるシェル１０はピストン外周に取着されている。このピストン３はロックアップダンパ装置では入力側部材と成り、該ピストン３がフロントカバー４に係合してロックアップする際の衝撃トルクをダンパスプリング１２，１２・・・と共に緩和することが出来る。又、ロックアップ状態ではエンジントルク変動をダンパスプリング１２，１２・・・と共に吸収することが出来る。

ブレード９，９・・・をピストン３に取付けることで、該ピストン３と共に回転し、該ピストン３をフロントカバー４側へ押圧する力が働き、そして、ピストン３とフロントカバー４間に介在する作動流体を積極的吐き出すように働き、ロックアップ時の応答性が向上する。

このように、本発明のトルクコンバータはロックアップダンパ装置の側プレート８ｂ、中央ディスク１１、又はピストン３にブレード９，９・・・を取付けて構成している。該ブレード９，９・・・はロックアップダンパ装置とタービンランナ２との空間１５に配置され、ロックアップＯＦＦの状態では補助タービンランナとしての機能を備えることで、トルクコンバータの容量がＵＰする。その為に、トルクコンバータ自体を小型化することが出来、軽量化が実現する。

一方、エンジンブレーキを働かせて車輪側から回転トルクが伝わる場合であれば、トルクコンバータ外殻内での作動流体の流れは時計回りに循環する。その為に、タービンランナ２とピストン３との間の作動流体はトーラス内へ引き込まれるが、該ブレード９，９・・・はこれを防止することが出来る。すなわち、ブレード９，９・・・はジャマ板の役目を果たしてピストン３がタービン側へ引き寄せられないように機能する。従って、逆駆動時におけるロックアップの応答性を向上させることになる。

１ ポンプインペラ
２ タービンランナ
３ ピストン
４ フロントカバー
５ ダンパ装置
６ 摩擦材
７ タービンハブ
８ 側プレート
９ ブレード
10 シェル
11 中央ディスク
12 ダンパスプリング
13 補助ダンパスプリング
14 ステータ
15 空間

Claims (4)

1. 外殻内に収容されてピストンがフロントカバーに係合する際の衝撃トルクを緩和することが出来、又ピストンがフロントカバーに係合したロックアップ状態においてはエンジンのトルク変動を吸収するダンパ装置を備えたトルクコンバータにおいて、上記ダンパ装置の外周部に複数枚のブレードを取付けたシェルを取着し、ブレードをダンパ装置とタービンランナの間に形成される空間に配置したことを特徴とするトルクコンバータ。
2. 上記ダンパ装置は複数本のダンパスプリングと補助ダンパスプリングを備えて中央ディスクを両側プレートで挟み込んだ構造とし、上記ブレードを取付けたシェルを片側の側プレート外周部に取着した請求項１記載のトルクコンバータ。
3. 上記ダンパ装置は複数本のダンパスプリングと補助ダンパスプリングを備えて中央ディスクを両側プレートで挟み込んだ構造とし、上記ブレードを取付けたシェルを中央ディスクの外周部に取着した請求項１記載のトルクコンバータ。
4. 外殻内に収容されてピストンがフロントカバーに係合する際の衝撃トルクを緩和することが出来、又ピストンがフロントカバーに係合したロックアップ状態においてはエンジンのトルク変動を吸収するダンパ装置を備えたトルクコンバータにおいて、上記ピストンの外周に複数枚のブレードを取付けたシェルを取着し、ブレードをダンパ装置とタービンランナの間に形成される空間に配置したことを特徴とするトルクコンバータ。

Images