JP6153546B2 - タービンピストン - Google Patents

Description

本発明は、概してトルクコンバータ、特にタービンピストンを備えるトルクコンバータに関する。

背景
ロックアップクラッチを組み込んだトルクコンバータタービンが公知である。一例は、共同譲渡された米国特許第７４４５０９９号明細書に示されている。

概要
例としての態様は、広くは、複数のインペラブレードを備えるインペラと、ブレードの半径方向外側に配置された半径方向壁部を備えるシェルとを有する、トルクコンバータを含む。コンバータは、ハウジングを形成するためにインペラシェルに固定されたカバーおよびタービンをも含む。タービンは、複数のタービンブレードと、タービンブレードの半径方向外側に配置された半径方向壁部を備えるシェルとを有する。タービンの半径方向壁部は、インペラシェル半径方向壁部に係合して摩擦を生じるように配置されている。幾つかの例としての実施の形態において、タービンシェルは、凹んだスロットを有し、タービンブレードは、スロットに配置されたタブを有する。一例としての実施の形態において、タービンブレードは、ろう付けによってタービンシェルに固定されている。

一例としての実施の形態において、インペラシェル半径方向壁部またはタービンシェル半径方向壁部は、インペラシェル半径方向壁部またはタービンシェル半径方向壁部のうちの他方と係合して摩擦を生じるための摩擦材料リングを有する。一例としての実施の形態において、トルクコンバータは、ステータアセンブリと、タービンをインペラから押し離すようにタービンシェルとステータアセンブリとの間に配置されたリリースばねとを有する。

一例としての実施の形態において、トルクコンバータは、タービンシェルに固定されたダンパばねリテーナと、ばねリテーナに配置されたダンパばねとを有する。一例としての実施の形態において、トルクコンバータは、トランスミッション入力軸を駆動しかつトランスミッション入力軸とシール係合するように配置されたダンパフランジを有する。タービンシェルはダンパフランジにシールされている。幾つかの例としての実施形態では、ダンパフランジは、タービンシェルからカバーへスラスト荷重を伝達するために、軸方向でフランジとタービンシェルとの間に配置されたスラストプレートを有する。一例としての実施の形態において、スラストプレートまたはタービンシェルは、摩擦材料リングを有し、フランジまたはカバーは、摩擦材料リングを有する。一例としての実施の形態において、スラストプレートは、ダンパばねと駆動係合させられたタブを有する。

幾つかの例としての実施の形態において、トルクコンバータは、トランスミッション入力軸と駆動係合するように配置されたダンパばねリテーナと、ばねリテーナに配置されたダンパばねとを有する。タービンシェルは、ダンパばねと係合した軸方向タブを有する。一例としての実施の形態において、前記軸方向タブは、半径方向でタービンシェル半径方向壁部と整列させられている。一例としての実施の形態において、トルクコンバータは、圧縮係合によってばねリテーナに固定されたダンパハブを有する。一例としての実施の形態において、トルクコンバータは、トランスミッション入力軸とシール係合するように配置されたタービンシェルブシュを有する。

その他の例としての態様は、広くは、トーラス部分と、ロックアップクラッチとを有するトルクコンバータアセンブリを含む。トーラス部分は、インペラと、タービンと、ステータとを含む。ロックアップクラッチは、インペラとタービンとを結合するためのものである。クラッチは、ステータと軸方向で整列させられている。幾つかの例としての実施の形態において、ロックアップクラッチは、半径方向でトーラス部分の外側に配置されている。一例としての実施の形態において、ロックアップクラッチは、それぞれのインペラおよびタービン半径方向壁部を有する。一例としての実施の形態において、トルクコンバータは、ロックアップクラッチと半径方向で整列させられかつ軸方向でずらされたダンパばねを有するダンパをさらに備える。

ここで本発明の性質及び作動モードを、添付の図面に関連した以下の詳細な説明においてより詳細に説明する。

本願において使用される空間に関する用語を説明する円柱座標系の斜視図である。 本願において使用される空間に関する用語を説明する図１Ａの円柱座標系における物体の斜視図である。 態様の一例によるタービンピストンを備えたトルクコンバータの第１の実施の形態の上半分の断面図である。 態様の一例によるタービンピストンを備えたトルクコンバータの第２の実施の形態の上半分の断面図である。 態様の一例によるタービンピストンを備えたトルクコンバータの第３の実施の形態の上半分の断面図である。 態様の一例によるタービンピストンを備えたトルクコンバータの第４の実施の形態の上半分の断面図である。

詳細な説明
最初に、異なる図面に現れる同じ図面番号は、同じ、又は機能的に類似の構造エレメントを識別していることが認識されるべきである。さらに、本発明は、本明細書に記載された特定の実施の形態、方法、材料及び変更に限定されるのではなく、したがって、もちろん変更されてよいことが理解される。ここで使用される用語は、特定の態様を説明する目的のためだけのものであり、添付の請求項のみによって限定される本発明の範囲を限定することが意図されたものではないことも理解される。

そうでないことが定義されない限り、ここで使用される全ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術分野における当業者に一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書において説明されたものと同様の又は均等のあらゆる方法、装置又は材料を、発明の実施又は試験において使用することができるが、ここでは、以下の例としての方法、装置及び材料が説明される。

図１Ａは、本願において使用される空間に関する用語を説明する円柱座標系８０の斜視図である。本発明は、少なくとも部分的に円柱座標系に関して説明される。系８０は、以下の方向及び空間に関する用語の基準として使用される長手方向軸線８１を有する。“軸方向の”、“半径方向の”及び“周方向の”という形容詞は、それぞれ軸線８１、半径８２（軸線８１に直交する）及び円周８３に平行な向きに関するものである。“軸方向の”、“半径方向の”及び“周方向の”という形容詞は、それぞれの平面に対して平行な向きにも関する。様々な平面の配置を明らかにするために、物体８４，８５及び８６が使用される。物体８４の面８７は、軸方向平面を形成している。すなわち、軸線８１は、面に沿った線を形成している。物体８５の面８８は、半径方向平面を形成している。すなわち、半径８２は、面に沿った線を形成している。物体８６の面８９は、周方向平面を形成している。すなわち、円周８３は、面に沿った線を形成している。別の例として、軸方向の移動又は配置は、軸線８１に対して平行であり、半径方向の移動又は配置は、半径８２に対して平行であり、周方向の移動又は配置は、円周８３に対して平行である。回転は、軸線８１に関する。

“軸方向に”、“半径方向に”及び“周方向に”という副詞は、それぞれ軸線８１、半径８２又は円周８３に平行な向きに関するものである。“軸方向に”、“半径方向に”及び“周方向に”という副詞は、それぞれの平面に対して平行な向きにも関する。

図１Ｂは、本願において使用される空間に関する用語を説明する図１Ａの円柱座標系８０における物体９０の斜視図である。円筒状の物体９０は、円柱座標系における円筒状の物体を表し、本発明を限定することは意図されていない。物体９０は、軸方向の面９１と、半径方向の面９２と、周方向の面９３とを有する。面９１は、軸方向平面の一部であり、面９２は、半径方向平面の一部であり、面９３は、周方向平面の一部である。

以下の説明は、図２に関してなされる。図２は、タービンピストン１０２を備えたトルクコンバータ１００の上半分の断面図である。コンバータ１００は、複数のインペラブレード１０６と、コアリング１０７と、シェル１０８とを備えたインペラ１０４を有する。ブレード１０６は、シェル１０８の凹んだスロット１１０に取り付けられたタブ（図示せず）を有する。ブレード１０６は、従来公知のようにろう付けによってシェルに固定されている。インペラ１０４は、溶接１１４によってシェル１０８に固定されたハブ１１２を有する。ハブ１１２は、トランスミッション（図示せず）の液圧ポンプと駆動係合するように配置されている。

シェル１０８は、ブレード１０６の半径方向外側に配置された半径方向壁部１１６を有する。コンバータ１００は、従来公知のようにハウジングを形成するために溶接部１２０においてシェル１０８に固定されたカバー１１８を有する。カバー１１８は、エンジンフレックスプレート（図示せず）と駆動係合するように配置されたスタッド１２２と、エンジン（図示せず）用のクランクシャフトに関してコンバータ１００をセンタリングするために配置されたパイロット押出し部１２４とを有する。カバーは、軸線１２８を中心にしてコンバータ１００を平衡させるためのバランスウェイト１２６を有してもよい。

コンバータ１００は、複数のタービンブレード１３２と、コアリング１３３と、シェル１３４とを備えたタービン１３０を有する。シェル１３４は、概して、以下で説明するように圧力に耐えるように典型的なタービンシェルよりも厚くなっている。一例としての実施の形態において、ブレード１３２は、シェル１３４の凹んだスロット１３６に取り付けられたタブ（図示せず）を有する。一例としての実施の形態において、ブレード１３２は、ろう付けによってシェルに固定されている。シェル１３４は、ブレード１３２の半径方向外側に配置された半径方向壁部１３８を有する。壁部１３８は、壁部１１６に係合して摩擦を生じるように配置されている。すなわち、方向１４０でシェル１３４に圧力を加えると、壁部１３８は壁部１１６に押し付けられ、これにより、エンジン（図示せず）からカバー１１８を介してシェル１０８によって受け取られたトルクがタービンシェル１３４へ直接に伝達され、ブレード１０６および１３２によって部分的に形成された流体回路をバイパスする。壁部１１６および１３８は、まとめてロックアップクラッチと呼ばれることもある。

一例としての実施の形態において、壁部１３８は、摩擦性能を高めるための摩擦材料リング１４２を有する。リング１４２は、壁部１１６および１３８の間の金属と金属との接触を防止し、摩擦係合によって発生される汚染を低減する。リング１４２の摩擦特性は、クラッチ構成部材間の摩擦係数を増大させることによって、またはクラッチがより制御可能となりかつ振動しないように摩擦係数勾配を変化させることによって、係合をさらに高め得る。リング１４２は壁部１３８に固定されて示されているが、他の実施の形態（図示せず）は、壁部１１６に固定されたリング１４２を含んでもよい。

コンバータ１００は、ハウジング１４６と、ハウジング１４６にプレスばめされた一方向クラッチ外輪１４８と、内輪１５０と、ころ１５２と、側板１５４とを備えるステータアセンブリ１４４を有する。一例としての実施の形態において、ロックアップクラッチはステータアセンブリと軸方向で整列させられている。側板１５４は、一方向クラッチ構成部材をハウジング１４６内に軸方向で保持している。スラスト軸受１５６は、ハウジング１４６とシェル１０８との間で作動する。一例としての実施の形態において、タービン１３０をインペラ１０４から離反させるために、タービンシェル１３４とステータアセンブリ１４４、特に側板１５４との間に、リリースばね１５８が配置されている。リリースばね１５８は、例えばダイアフラムスプリングであってもよい。側板１５４はタブ１６０を有し、ばね１５８はタブ１６２を有し、このタブ１６２は、側板に対してばねを回転方向で固定するためにタブ１６０と係合させられる。

コンバータ１００は、ばねリテーナ１６６と、ばね１６８と、ドライブプレート１７０と、フランジ１７２とを備えるダンパアセンブリ１６４を有する。一例としての実施の形態において、ドライブプレート１７０は、リベット１７４によってフランジ１７２に固定されている。一例としての実施の形態において、ダンパばねリテーナ１６６は、例えば溶接１７６によってタービンシェル１３４に固定されており、ダンパばね１６８はばねリテーナに配置されている。配置されているとは、ばねリテーナがばねを少なくとも部分的に包囲して保持しているという意味である。一例としての実施の形態において、ダンパばねはロックアップクラッチと半径方向で整列させられている。

ダンパフランジ１７２は、例えばスプライン１７８およびシール１８０においてトランスミッション入力軸と駆動およびシール係合するように配置されている。タービンシェル１３４は、シール１８２においてフランジ１７２にシールされている。すなわち、フランジ１７２は、シール１８２を収容するための溝１８４を有し、シェル１３４は、シールと係合させられる円筒状突出部１８６を有し、シール１８０および１８２と、フランジ１７２とを介して入力軸にシェルを有効にシールする。

幾つかの実施形態では、フランジ１７２は、タービンシェルからカバーへスラスト荷重を伝達するために、軸方向でフランジとタービンシェルとの間に配置されたスラストプレート１８８を有する。すなわち、タービン１３０からのスラストは、プレート１８８によってカバー１１８へ反応させられる。スラストプレート１８８は、ドライブプレート１７０と一体であってよく、ばね１６８と係合したタブ１９０を有する。一例としての実施の形態において、スラストプレートは、摩擦材料リング１９２を有し、フランジは、摩擦材料リング１９４を有する。これらのリングは、リング１４２について上述したように、汚染を低減するために、鋼と鋼との接触を防止する。リング１９２および１９４はそれぞれスラストプレートとフランジに固定されて示されているが、リング１９２がシェル１３４に固定され、リング１９４がカバー１１８に固定されていてもよい。

以下の説明は、図３に関してなされる。図３は、タービンピストン２０２を備えたトルクコンバータ２００の上半分の断面図である。概して、上記のトルクコンバータ１００の説明は、以下に説明する例外を考慮して、参照符号１××を参照符号２××と置き換えることによってトルクコンバータ２００に適用可能である。ばね２６９と駆動係合するためにフランジ２７２は半径方向外方へ延長している。ドライブプレート２７０は、タブ２９０においてばね２６８と係合させられており、リベット２７５によってカバープレート２７１に固定されている。シェル２３４からリテーナ２６６、ばね２６８、プレート２７０および２７１、ばね２６９を介してフランジ２７２へトルクが伝達されるように、プレート２７０および２７１はばね２６９と駆動係合させられている。

以下の説明は、図４に関してなされる。図４は、タービンピストン３０２を備えたトルクコンバータ３００の上半分の断面図である。概して、上記のトルクコンバータ１００の説明は、以下に説明する例外を考慮して、参照符号１××を参照符号３××と置き換えることによってトルクコンバータ３００に適用可能である。トルクコンバータ３００は、トランスミッション入力軸（図示せず）と駆動係合するように配置されたダンパばねリテーナ３６７と、ばねリテーナに配置されたダンパばね３６８とを有する。一例としての実施の形態において、ダンパハブ３７３は圧縮係合によってリテーナ３６７に固定されている。すなわち、引用したことにより本明細書に完全に開示されているものとして本明細書に組み込まれる、本発明の譲受人に譲渡された、係属中の米国仮特許出願第６１／５４８４２４号明細書に記載されている方法を用いて、ハブ３７３とリテーナ３６７とは互いに固定される。

ハブ３７３は、トランスミッション入力軸と駆動係合するためのスプライン３７９と、摩擦材料リング３９３および３９５を有する。ハブ３７３と、リング３９３および３９５とは一緒に、図２におけるフランジ１７２、プレート１８８、リング１９２および１９４と同様に、カバーへのスラスト経路を提供する。方向３４０とは反対の方向３４１に作用する押圧力のみによってシェル３３５が解放されるように、ばね１５８は摩擦材料リング３５９と置き換えられている。クラッチ係合状態の間に、シェル３３５が方向３４０へ付勢されたときまたはステータ３４５が方向３４１でシェル３３５に向かってスラストを受けたとき、リング３５９はシェルと側板３５４との間の鋼と鋼との接触を防止する。一例としての実施の形態において、アルミニウムステータハウジング３４７と鋼インペラシェル１０８との直接的な接触を防止するために、軸受１５６は摩擦材料リング３５７と置き換えられている。リング３５７はシェル３０８またはハウジング３４７に固定されてもよいが、鋼ハウジングに結合する方が容易である。

タービンシェル３３５は、ダンパばねと係合した軸方向タブ３９１を有する。タブ３９１は、半径方向壁部３３８と半径方向で整列させられている。すなわち、タブ３９１の半径Ｒ１は、壁部３３８の内側半径Ｒ２および外側半径Ｒ３との間である。タービンシェル３３５は、トランスミッション入力軸とシール係合するように配置されたブシュ３９６を有する。すなわち、図２及び図３に示された例としての実施の形態において説明したようにフランジを介してシールする代わりに、シェル３３５は、ブシュ３９６を介して入力軸に直接的にシールされている。

以下の説明は、図５に関してなされる。図５は、タービンピストン４０２を備えたトルクコンバータ４００の上半分の断面図である。概して、上記のトルクコンバータ３００の説明は、以下に説明する例外を考慮して、参照符号３××を参照符号４××と置き換えることによってトルクコンバータ４００に適用可能である。コンバータ４００は、ハウジング４４９と、ウェッジ一方向クラッチ外輪４４９と、内輪４５１と、ウェッジプレート４５３と、側板４５５とを備えるステータアセンブリ４４９を有する。外輪４４９および内輪４５１と、プレート４５３とは、引用したことにより本明細書に完全に記載されたものとして本明細書に組み込まれる、本発明の譲受人に譲渡された、米国特許出願公開第２００９／０１５９３９０号明細書に説明されているような摩擦一方向クラッチの構成部材であってもよい。摩擦材料リング４５７は、プレート４５５またはシェル４０８に固定されていてよい。クラッチ係合状態の間に、シェル４３５が方向４４０へ付勢されたときまたはステータ４４９が方向４４１でシェル４３５に向かってスラストを受けたとき、リング４５９はシェル４３５とハウジング４４１との間の接触を防止する。

もちろん、発明の上記の例に対する変更及び修正は、請求項に記載の発明の思想又は範囲から逸脱することなく、当業者にとって容易に明らかとなるべきである。発明は特定の好適なおよび／または例としての実施の形態を参照することによって説明されているが、請求項に記載の発明の範囲又は思想から逸脱することなく変更をなし得ることは明らかである。

Claims (8)

1. トルクコンバータであって、
   複数のインペラブレードと、ブレードの半径方向外側に配置された半径方向壁部を備えたシェルと、を有するインペラと、
   ハウジングを形成するようにインペラシェルに固定されたカバーと、
   複数のタービンブレードと、該タービンブレードの半径方向外側に配置されかつインペラシェル半径方向壁部と係合して摩擦を生じるように配置された半径方向壁部を有するシェルと、を有するタービンと、
   ステータアセンブリと、
   前記タービンを前記インペラから離反させるようにタービンシェルと前記ステータアセンブリとの間に配置されたリリースばねと、
   を備えることを特徴とする、トルクコンバータ。
2. トルクコンバータであって、
   複数のインペラブレードと、ブレードの半径方向外側に配置された半径方向壁部を備えたシェルと、を有するインペラと、
   ハウジングを形成するようにインペラシェルに固定されたカバーと、
   複数のタービンブレードと、該タービンブレードの半径方向外側に配置されかつインペラシェル半径方向壁部と係合して摩擦を生じるように配置された半径方向壁部を有するシェルと、を有するタービンと、
   トランスミッション入力軸との駆動およびシール係合のために配置されたダンパフランジと、
   を備え、タービンシェルは前記ダンパフランジに対してシールされていることを特徴とする、トルクコンバータ。
3. 前記ダンパフランジは、前記タービンシェルからカバーへスラスト荷重を伝達するために軸方向でフランジと前記タービンシェルとの間に配置されたスラストプレートを含む、請求項２記載のトルクコンバータ。
4. 前記スラストプレートまたは前記タービンシェルは、摩擦材料リングを有し、前記フランジまたは前記カバーは、摩擦材料リングを有する、請求項３記載のトルクコンバータ。
5. 前記スラストプレートは、ダンパばねと駆動係合させられたタブを有する、請求項３記載のトルクコンバータ。
6. トルクコンバータであって、
   複数のインペラブレードと、ブレードの半径方向外側に配置された半径方向壁部を備えたシェルと、を有するインペラと、
   ハウジングを形成するようにインペラシェルに固定されたカバーと、
   複数のタービンブレードと、該タービンブレードの半径方向外側に配置されかつインペラシェル半径方向壁部と係合して摩擦を生じるように配置された半径方向壁部を有するシェルと、を有するタービンと、
   トランスミッション入力軸と駆動係合するように配置されたダンパばねリテーナと、
   ばねリテーナに配置されたダンパばねと、
   を備え、
   タービンシェルは、前記ダンパばねと係合した軸方向タブを有し、該軸方向タブは、半径方向でタービンシェル半径方向壁部と整列させられていることを特徴とする、トルクコンバータ。
7. 圧縮係合によって前記ばねリテーナに固定されたダンパハブをさらに備える、請求項６記載のトルクコンバータ。
8. トルクコンバータであって、
   複数のインペラブレードと、ブレードの半径方向外側に配置された半径方向壁部を備えたシェルと、を有するインペラと、
   ハウジングを形成するようにインペラシェルに固定されたカバーと、
   複数のタービンブレードと、該タービンブレードの半径方向外側に配置されかつインペラシェル半径方向壁部と係合して摩擦を生じるように配置された半径方向壁部を有するシェルと、を有するタービンと、
   トランスミッション入力軸とシール係合するように配置されたタービンシェルブシュと、
   を備えることを特徴とする、トルクコンバータ。

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