JPS63259269A - トルクコンバ−タのロツクアツプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ロックアツプ時のトルクコンバータ内圧が低
くかつ伝達トルクが大きい、例えば建設機械などの重車
両用に好適な、いわゆる加圧ピストン形のトルクコンバ
ータのロックアツプ装置に関するものである。

（従来技術およびその聞届点） ロッアツプ装置を有するトルクコンバータは、従来から
、流体の滑りを無くし、燃費を向上させると共に、トル
クコンバータのカップリング領域でエンジンの駆動力の
減少を抑える目的で用いられてきた。

オートマチックトランスミッションの発達に伴ない、ロ
ックアツプ装置の装着率も増し、近年ではより優れた燃
費が要求されるため、エンジントルクが増幅されるトル
クコンバータ領域においても、ロックアツプの使用を考
える必要に迫られたり、変速全段において、全てロック
アツプを使用するため、ロックアツプ装置の使用頻度が
大幅に増すことが考えられる。また、以上の制御は電子
制御にて容易に可能となり、例えばロックアツプからロ
ックアツプへと変速する場合は、変速時において一時的
にロックアツプを解除することも要求されるが、このよ
うにエンジンとトルクコンバータの出力であるタービン
との回転数の差が大きな場合もロックアツプオンとなる
ため、ロックアツプ装置の摩擦材の仕事量も増し、ヘビ
ーデユーティ−な使い方の必要性も出てくる。またロッ
クアツプもエンジンとタービンとの回転数の差の小さい
ときは接続時のショックトルクはあまり発生しないが、
回転数の差が大きくなるとショックが発生し易くなる。

従来のロックアツプ装置は、乗用車においては、タービ
ン側に設置されたピストンに摩擦材を張付けてフロント
カバーに押付ける方式が採用されており、ヘビーデユー
ティ−仕様の建産機や商用車においてはフロントカバー
にピストンを設置し、タービン側に設置されたディスク
を挾み付ける方式が採用されていた。

しかしながら、ヘビーデユーティ−仕様のロックアツプ
装置においては、ピストンの受圧面が１段になっている
ため、単に圧油を送込んだだけではショックが発生し、
このショックをなくすには、コントロールバルブやアキ
ュムレータ等からなる昇圧機を設けなければならず、機
械的にも電気的にもさらに複雑になり、製造コストが上
昇するという問題があった。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するため、本発明のトルクコンバータ
のロックアツプ装置は、トルクコンバータのフロントカ
バーとタービン羽根車との間に、油圧力で摺動するピス
トンおよびロックアツプダンパーを配置し、前記ピスト
ンからの圧接力でロックアツプダンパーのフリクション
プレートの両摩擦面をフロントカバー側のフリクション
プレートに圧接させるトルクコンバータのロックアツプ
装置において、前記ピストンの受圧面を複数段に形成し
て複数の油圧室を設け、これら油圧室のうち最も内周側
に位置する油圧室を圧油の供給路に連通させ、前記複数
の油圧室間を微少間隙を介して連通させ、前記受圧面の
段は前記トルクコンバータのクランクシャフトへの取付
は部付近に前記タービン羽根車の内周部のくびれ部に向
けて突出するように配置し、前記最も内周側に位置する
油圧室における前記ピストンの受圧面積を、この油圧室
にのみ圧油が充満した状態ではピストンが前記フロント
カバー側のフリクションプレートを押圧しない面積に設
定したものである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図〜第１１図に基づいて
説明する。

第２図は本発明の一実施例におけるトルクコンバータの
ロックアツプ装置を採用した例えば建設機械等の重車輌
の自動変速機の概略構成図、第３図は第２図におけるａ
　−ａ線に沿う断面図で、１は４要素２段型のトルクコ
ンバータである。このトルクコンバータ１の後段には前
進３速、後進１速の変速機２が連結されている。この変
速機２は１個の遊星キャリア４を共有する第１遊星ギヤ
５および第２遊星ギヤ６からなる遊星ギヤ列ならびにこ
の遊星ギヤ列を制御するブレーキＦｌ、Ｆ２゜Ｒあるい
はクラッチＦ３を有している。

これら変速機２、トルクコンバータ１および後述の油圧
変速段制御装置で自動変速機が構成されている。

前記トルクコンバータ１はポンプ８、タービン９、固定
ステータ１０、逆転ステータ１１、ロックアツプダンパ
ー１２（ロックアツプクラッチ）からなり、フロントカ
バー１３からポンプ８にエンジンの動力が伝達される構
造である。

前記ロックアツプダンパー１２とフロントカバー１３と
の間にはピストン１５が摺動自在に設けられており、ピ
ストン１５が油圧力でロックアツプダンパー１２方向へ
摺動した時に、ロックアツプダンパー１２の両面がトル
ク伝達面になるいわゆる加圧ピストン型になっている。

前記タービン９はタービン軸１７に連結され、前記逆転
ステータ１１はステータ軸１８に連結されている。前記
固定ステータ１０は軸１９でハウジング２０に固定され
、前記ポンプ８はポンプ軸２１に連結されている。この
ポンプ軸２１の変速機側端部にはリングギヤ２２が設け
られており、このリングギヤ２２の歯数はＺｅｌに設定
されている。

前記リングギヤ２２はハウジング２０の上部に配置され
た中間軸２４のギヤ２５（歯数Ｚｅ２）と噛み合ってお
り、さらにギヤ２５はＰＴＯ（Ｐｏｗｅ　ｒ　　Ｔａｋ
ｅ　　Ｏｆ　ｆ）軸２６のギヤ２７と噛み合っている。

前記ハウジング２０の下部には油圧発生源であるチャー
ジングポンプ２８が設けられており、このチャージング
ポンプ２８は前記リングギヤ２２に噛合する摺動ギヤ２
９で摺動されるようになっている。

前記タービン軸１７の途中には第３速用のクラッチＦ３
のクラッチディスク３１が固定されている。クラッチＦ
３のクラッチカバー３２は前記ステータ軸１８に連結し
ている。このクラッチカバー３２の外方には第２連用の
ブレーキＦ２が配置され、ブレーキＦ２は前記ハウジン
グ２０に固定されている。

前記ステータ軸１８の端部には第２サンギヤ３４（歯数
Ｚａ２）が固定され、前記タービン軸１７の端部には第
１サンギヤ３５（歯数Ｚａｌ）が固定されている。この
第１サンギヤ３５は前記第１遊星ギヤ５と噛み合い、第
２サンギヤ３４は前記第２遊星ギヤ６と噛み合っている
。

前記第１遊星ギヤ５の外方には第１リングギヤ３９（歯
数Ｚｒ１）が設けられ、第１リングギヤ３７と第１遊星
ギヤ５とは噛み合っている。第１リングギヤ３７の更に
外方には前記ハウジング２０に固定された第１速用のブ
レーキＦ１が配置されている。

前記第２遊星ギヤ６の外方には第２リングギヤ３９（歯
数Ｚｒ２）が噛み合い、この第２リングギヤ３９の更に
外方には後進用のブレーキＲが配置されている。このブ
レーキＲはハウジング２０に固定されている。

前記第１遊星ギヤ５と第２遊星ギヤ６とは第３図に示す
ように前記遊星キャリア４上に回転自在に噛み合った状
態で保持されている。

前記遊星キャリア４には出力軸４１が連結されている。

以上の変速機２はクラッチＦ３、ブレーキＦ１、Ｆ２、
Ｒを選択的にオン動作させることによって下記表に示す
減速比を発生させ得る。なお表中のＯ印はクラッチ、ブ
レーキのオン動作を示す。

表 次に、フロントカバー１３とタービン（タービン羽根車
）９との間に配置されているロックアツプダンパー１２
等の詳細を第１図に基づいて説明する。なお第１図は第
２図において二点鎖線で囲んだ部分を示している。

前記タービン９はタービンブレード４３、タービンシェ
ル４４、ハブ４５等から形成されている。

タービンシェル４４の内周部は、ハブ４５の外周部後面
にリベット４６で固定されており、ハブ４５の外周面前
面には詳しくは後述するロックアツプダンパー１２がリ
ベット４６で共締めされている。

前記ハブ４５の内周部はタービン軸１７の前端部にスプ
ライン嵌合しており、ハブ４５はスラストベアリング４
８と逆転ステータ１１のハブ４９の内周部前端縁部４９
ａとで軸方向の移動が禁止された状態で保持されている
。

前記フロントカバー１３には略環状のピストン１５がＯ
リング５１．５２を介して液密状態で軸方向に摺動自在
に嵌合しており、フロントカバー１３とピストン１５と
の間には環状の油室５３が形成されている。フロントカ
バー１３の中央部には通路５４が穿孔されており、この
通路５４の図中の上端部は環状の油室５５および微少間
隙５６を通じて前記油室５３に連通している。また通路
５４の下端部は空間５７を介して前記タービン軸１７の
通路５８に繋がっている。すなわち前記両油室５３と５
５とを連通させるオリフィス機構としての微少間隙５６
は段部５９により形成されており、この段部５９は、前
記トルクコンバータ１のクランクシャフト６０への取付
は部付近に、前記タービン９の内周部のくびれ部９ａに
向けて突出するように形成されている。このように、前
記ピストン１５は２段ピストンに構成されている。

前記ピストン１５とタービンシェル４４との間には、前
記ロックアツプダンパー１２が配置されている。このロ
ックアツプダンパー１２は第１リテイニングプレート６
１、第２リテイニングプレート６２、サポートディスク
６３、トーションスプリング６４、ドリブンプレート６
５、ストップビン６６等から構成されている。

前記第１リテイニングプレート６１は第４図に示すよう
に略円板状をなし、第１リテイニングプレート６１には
円周方向に等間隔を隔てて６箇所にトーションスプリン
グ６４（第１図）を収容する窓孔６８が形成されている
。また窓孔６８の間には円周方向に等間隔を隔てて３箇
所にストップビン６６（第１図）が貫通する孔６９が穿
孔されている。さらに第１リテイニングプレート６１の
内周部にはリベット４６（第１図）が貫通する８個の孔
７０が円周方向に等間隔を隔てて穿孔されている。

前記第１リテイニングプレート６１は第５図に示すよう
に、窓孔６８および孔６９が設けられている外周部が第
５図中の左方（第１図中の前方）へ略し字状に屈曲して
いる。

前記第２リテイニングプレート６２も第６図に示すよう
に略円板状をなし、第１リテイニングプレート６１と同
様に６個の窓孔７２．３個の孔７３．８個の孔７４がそ
れぞれ円周方向に等間隔を隔てて穿孔されている。

前記第２リテイニングプレート６２は第７図に示すよう
に、窓孔７２および孔７３が設けられている外周部が第
７図中の左方へ若干傾斜して形成されている。

以上の両すテイニングプレート６１．６２の内周部を第
１図に示すように衝合した状態では、孔７０．７４を前
記リベット４６が貫通して、ハブ４５の前面に共締めさ
れている。この状態では前記タービンシェル４４に対向
する前記第２リテイニングプレート６２の後面はタービ
ンシェル４４の前面に沿って半径方向外方へ伸びており
、タービンシェル４４と第２リテイニングプレート６２
との間のクリアランスＣは極僅かに設定されている。

なお、クリアランスＣはストップビン６６の寸法（かし
め部の厚さ）等を調整すれば、必ずしも設ける必要はな
く、第２リテイニングプレート６２とタービンシェル４
４とを接触させることもできる。

前記両すテイニングプレート６１．６２の間には詳しく
は後述するサポートディスク６３が挟まれている。この
サポートディスク６３はストップビン６６で両すテイニ
ングプレート６１．６２の外周部を締付けた状態で両す
テイニングプレート６１．６２に対して所定の捩れ角の
範囲で円周方向に摺動自在である。サポートディスク６
３の内周部にはトーションスプリング６４を収容する切
欠き７６が形成されており、切欠き７６の円周方向端面
７６ａにトーションスプリング６４の両端が圧接してい
る。またトーションスプリング６４の両端は両すテイニ
ングプレート６１．６２の窓孔６８，７２の円周方向端
面６８ａ、７２ａに圧接しており、トーションスプリン
グ６４のばね力で両すテイニングプレート６１．６２と
サポートディスク６３との両者を初期状態に付勢してい
る。

前記サポートディスク６３は第８図および第９図に示す
ように形成されており、切欠き７６は内方へ向かって開
口している。この切欠き７６に隣接して前記ストップピ
ン６６（第１図）を遊挿状態、すなわち円周方向に回動
自在な状態で貫通させる窓孔７７が６箇所に形成されて
いる。

前記サポートディスク６３の外周部は第９図の左方へ略
し字状に屈曲した周壁部７８が形成されており、この周
壁部７８の外周部にはスプライン外ｆｉ１７９が形成さ
れている。

このスプライン外ｆｉＩ７９には第１図に示すように、
環状板状のドリブンプレート６５のスプライン内！８１
がスプライン嵌合している。ドリブンプレート６５の両
摩擦面６５ａ、６５ｂにはフロントカバー側のドライブ
プレート８３とエンドプレート８４とが対向しており、
これらドライブプレート８３およびエンドプレート８４
は環状板状で、エンドプレート８４はドライブプレート
８３と同じプレート８５を２枚並設して構成されている
。これらドライブプレート８３と、エンドプレート８４
を構成する２枚のプレート８５とは、フロントカバー１
３のスプライン内歯８７にスプライン嵌合している。し
たがってピストン１５が油圧力で後方へ摺動すると、ド
ライブプレート８３がドリブンプレート６５を介してエ
ンドプレート８４に押圧され、ドリブンプレート６５の
両摩擦面６５ａ、６５ｂはドライブプレート８３および
エンドプレート８４に圧接して、６ツクアツプ時のトル
ク伝達面になるように構成されている。

前記トルクコンバータ１のポンプ８はポンプ軸２１で軸
支されており、前記ハウジング２０の隔壁８９とポンプ
軸２１との間にはオイルシール９０が介装されている。

なお、ポンプ軸２１の詳細構造およびチャージングポン
プ２８（第２図）からトルクコンバータ１内を通って通
路５８へ流通する作動油の流路については、本発明の出
願人による実用新案登録出願ｒＰＴｏ付自動変速機の軸
受装置」　（昭和６０年１１月１１日出願）に詳しく記
載されている。

次に作用を説明する。トルクコンバータ１のフロントカ
バー１３とタービン軸１７とをロックアツプダンパー１
２で連結するロックアツプ時には、通路５８から圧油が
空間５７および通路５４を通って油室５５へ供給され、
第１０図（Ａ）の状態から第１０図（Ｂ）の状態になる
。

第１０図（Ａ）は油室５５に圧油が作用していない状態
で、この状態ではトルクコンバータ１内は油が充満され
ており、常時回転しているので、内部の油は圧力を受け
、ピストン１５をフロントカバー１３側に押す。しかし
ピストン１５内にも油が充満しているため、同様に遠心
力を受け、ピストン１５内の油の圧力によってピストン
１５はタービン９側に押され、結局回転による遠心力で
はピストン１５はバランスしている。そしてトルクコン
バータ１内の油は、内部でキャビテーションが起り難く
するため、通常１〜２　）ｃｇ　／　ｃ−の低圧で保圧
されているため、この圧力でピストン１５はフロントカ
バー１３側に押付けられ、ロックアツプが解除されてい
る。

第１０図（Ｂ）は内周側の油室５５に圧油が供給された
状態で、ピストン１５はトルクコンバータ１内の保圧力
に抗してタービン９側へ移動するが、油室５５と油室５
３との間は微少間隙５６により絞られているので、圧油
の供給が追付かず、油室５３の内部には圧油が充満して
いない負圧部５３ａが発生する。そしてこの負圧部５３
ａの負圧によりピストン１５はフロントカバー１３側に
押され、ぢようど第１０図（Ｂ）の状態でバランスする
。この状態ではピストン１５はドライブプレート８３に
当接していない。この条件は、第１０図（Ａ）の状態か
らピストン１５がストロークエンドまで移動した場合の
負圧部５３ａの容積を計算し、その負圧部５３ａによる
フロントカバー１３側への押戻し荷重のほうが油室５５
の圧油による押付は荷重よりも大きくとることで容易に
設定できる。すなわち油室５５に供給される圧油の油圧
を一定とすると、油室５３におけるピストン１５の受圧
面積と油室５５におけるピストン１５の受圧面積との比
を適当に設定することにより上記条件を得ることができ
る。

時間の経過と共に、油室５５に供給された圧油は微少間
隙５６を通って油室５３に供給され、油室５３内の油が
増加し、遠心力により油室５３内の油の圧力が増加する
と共に、負圧部５３ａの負圧が小さくなり、第１０図（
Ｃ）のようにピストン１５がドライブプレート８３に当
接する。そして油室５３内の油の遠心力による圧力がさ
らに増加し、ピストン１５の押付は荷重が徐々に増加す
る。この過程でロックアツプの接続が始まり、トルクの
伝達が終了するので、接続のショックがない。

第１０図（Ｄ）のように油室５３に油が充満されると、
内部の圧力は、遠心力以外に油室５５に加わっていた作
動圧も加わり、ピストン１５の押付は荷重は急激に増加
する。しかしこのときには、エンジンとタービン９との
回転数の差が小さいかもしくは全くなくなっているので
、ショックトルクは発生しない。

以上の経過におけるピストン１５のストロークと押付は
荷重との変化のようすを第１１図に示す。

なお第１１図において、破線はビストンストロークを示
しており、実線は押付は荷重を示している。

このように油室５３．５５へ流入した圧油の油圧がピス
トン１５の広い受圧面に働き、ピストン１５を後方へ押
すと、ピストン１５によりドライブプレート８３がドリ
ブンプレート６５に押付けられ、これによりドリブンプ
レート６５がエンドプレート８４に押付けられて、ピス
トン１５からの油圧力でロックアツプダンパー１２のド
リブンプレート６５はフロントカバー側のドライブプレ
ート８３とエンドプレート８４との間に挾持圧接される
。

このとき、ドライブプレート８３およびエンドプレート
８４からドリブンプレート６５へ伝わるトルクは両摩擦
面６５ａ、６５ｂの広い面積で伝わり、低回転運転が多
くかつ油室５３の圧力が比較的低圧の建設機械用のトル
クコンバータ１でも大きなトルクが伝達される。

以上のようにフロントカバー１３からロックアツプダン
パー１２へトルクが伝達されると、トーションスプリン
グ６４のばね力に抗してサポートディスク６３が両すテ
イニングプレート６１，６２に対して円周方向に摺動す
るが、両すテイニングプレート６１．６２はリベット４
６でハブ４５に固定されているので、タービン９と両す
テイニングプレート６１．６２とは一体に回転する。

非ロツクアップ時には、油室５３内の圧油は流入時とは
逆に通路５４．５８を通って排出され、ピストン１５が
前方へ戻る。

このように、ピストン１５を２段ピストンに構成したの
で、ロックアツプオン・オフ時の横断をショックなく円
滑に行うことができる。ところで、一般的な油圧クラッ
チにおいて２段ピストンが用いられることもあるが、こ
の場合クラッチの接続時に１段目の加圧部のみでピスト
ンは摩擦材を小さな力で押し、２段目に圧油が充満した
時に所定の力で押すように構成されている。ところが１
段目のピストンを押す力は当然ピストンを戻すリターン
スプリングより大きく設定しているため、負荷条件等が
異なった場合、１段目のピストンだけでもショックが発
生していた。これに対して本実施例では、油室５５のみ
に圧油が充満した状態ではピストン１５はドライブプレ
ート８３に当接しないので、このような問題は生じない
。またロツクアップクラッチは、変速用クラッチと比べ
て、それほど応答時間を速くする必要がないので、本実
施例のようにゆっくりと接続しても不都合はないＯ また段部５９を、トルクコンバータ１のクランクシャフ
ト６０への取付は部付近に、タービン１９の内周部の（
びれ部９ａに向けて突出するように設けたので、装置を
コンパクトにできる。

またピストン１５を２段に構成しただけであるので、１
段型のピストンの場合と比較してコストアップにならず
、コントロールバルブやアキュムレータなどにより昇圧
機構を構成してショックをなくす場合と比べてコストの
低減を図ることができる。

なお上記実施例においては、ピストン１５を２段に構成
した例について説明したが、ピストン１５を３段以上の
多段ピストンに構成してもよい。

また本発明の出願人の出願にかかる特願昭６０−２５２
５５３号に記載されているような、加圧ピストンタイプ
の制御回路のように、ロックアツプ時にトルクコンバー
タ内部の保圧をＯｋｇ／ｃＪとするような制御を採用す
ると、ロックアツプ作動圧を小さくすることができ、油
室５３の容積を大きくすることにより、第１０図（Ｃ）
の状態における昇圧効果を上げることができる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、ピストンの受圧面
を複数段に形成して複数の油圧室を設け、これら油圧室
のうち最も内周側に位置する油圧室を圧油の供給路に連
通させ、複数の油圧室間を微少間隙を介して連通させ、
最も内周側に位置する油圧室におけるピストンの受圧面
積を、この油圧室にのみ圧油が充満した状態ではピスト
ンがフロントカバー側のフリクションプレートを押圧し
ない面積に設定したので、ロックアツプオン・オフ時の
ショックがなく、円滑に横断てきる。しかも受圧面の段
はトルクコンバータのクランクシャフトへの取付は部付
近にタービン羽根車の内周部のくびれ部に向けて突出す
るように配置したので、コンパクトにレイアウトでき、
ピストンを多段にしたことによる装置の大形化を招くこ
とがない。

またピストンを多段に構成してもコストアップにはなら
ず、ショックをなくすためにコントロールバルブやアキ
ュムレータなどからなる昇圧機構を別に設ける場合と比
較して、コストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるトルクコンバータの
ロックアツプ装置の断面図、第２図は同ロックアツプ装
置を採用した例えば建設機械等の重車輌の自動変速機の
概略構成図、第３図は第２図におけるａ　−ａ線に沿う
断面図、第４図は第１リテイニングプレートの背面図、
第５図は第４図におけるｂ−ｂ線に沿う断面図、第６図
は第２リテイニングプレートの正面図、第７図は第６図
におけるＣ−Ｃ線に沿う断面図、第８図はサポートディ
スクの正面図、第９図は第８図におけるｄ−ａ線に沿う
断面図、第１０図はピストンの作動説明図、第１１図は
ピストンのストロークおよび押付は荷重の説明図である
。 １・・・トルクコンバータ、９・・・タービン（タービ
ン羽根車）、９ａ・・・くびれ部、１３・・・フロント
カバー、１５・・・ピストン、５３．５５・・・油室、
５６・・・微少間隙、５９・・・段部、６０・・・クラ
ンクシャフト、６５・・・ドリブンプレート（フリクシ
ョンプレート）、８３・・・ドライブプレート（フリク
ションプレート）、８４・・・エンドプレート（フリク
ションプレート） 特許出願人　株式会社大金製作所 １、＝−ポ「野

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トルクコンバータのフロントカバーとタービン羽根車と
   の間に、油圧力で摺動するピストンおよびロックアップ
   ダンパーを配置し、前記ピストンからの圧接力でロック
   アップダンパーのフリクションプレートの両摩擦面をフ
   ロントカバー側のフリクションプレートに圧接させるト
   ルクコンバータのロックアップ装置において、前記ピス
   トンの受圧面を複数段に形成して複数の油圧室を設け、
   これら油圧室のうち最も内周側に位置する油圧室を圧油
   の供給路に連通させ、前記複数の油圧室間を微少間隙を
   介して連通させ、前記受圧面の段は前記トルクコンバー
   タのクランクシャフトへの取付け部付近に前記タービン
   羽根車の内周部のくびれ部に向けて突出するように配置
   し、前記最も内周側に位置する油圧室における前記ピス
   トンの受圧面積を、この油圧室にのみ圧油が充満した状
   態ではピストンが前記フロントカバー側のフリクション
   プレートを押圧しない面積に設定したことを特徴とする
   トルクコンバータのロックアップ装置。