JP5051447B2 - 流体伝動装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体を介して駆動軸と従動軸との間で回転動力の伝達を行う流体伝動装置に関し、より詳細には、駆動軸と従動軸とを直結して回転動力の伝達効率を高めることが可能なロックアップ機構を備えた流体伝動装置に関する。

流体伝動装置は、駆動軸に入力された回転動力を、一旦流体の運動エネルギーに変換し、その後に再び回転動力に変換して従動軸に伝達する装置である。かかる流体伝動装置は、典型的には、カバーを介して駆動軸に連結されるポンプインペラと、タービンハブを介して従動軸に連結されるタービンランナとを備えている。そして、ポンプインペラとタービンランナとがカバーの内部空間内で互いに対向して配置され、その間に流体の循環路が形成されている。ポンプインペラは、駆動軸と共に回転して流体を循環路に送りだし、送りだされた流体は、タービンランナを回転させながら循環路を循環する。それにより従動軸に回転動力が伝達される。

このような流体伝動装置の一種として、駆動軸から従動軸への動力伝達の際にトルクを増幅するトルクコンバータが知られており、自動車等の車両に用いられている。かかるトルクコンバータは、典型的には、ポンプインペラとタービンランナとの間に設けられて流体の流れの向きを変換するステータを備えており、このステータの流れの変換作用によりトルクが増幅される。尚、車両用のトルクコンバータでは、エンジンのクランクシャフトが上記駆動軸に相当し、トランスミッションのインプットシャフトが上記従動軸に相当する。

そして、車両用のトルクコンバータでは、カバーとタービンランナとの間にクラッチを備え、このクラッチを繋ぐことによりエンジンのクランクシャフトとトランスミッションのインプットシャフトとを直結して高効率な動力伝達を可能とするロックアップ機構を備えたものが知られている。ここで、流体を介さずにクランクシャフトとインプットシャフトとが直結されると、エンジンの回転変動により励起されるクランクシャフトの捩り振動がインプットシャフトに直接伝達されることになる。

そこで、ロックアップ機構を備えたトルクコンバータにおいては、クランクシャフトからインプットシャフトに伝達される捩り振動を減衰するダンパ機構を備えるのが一般的である。従来のダンパ機構は、典型的には、円周方向に並んで配置された複数のコイルスプリングを含み、各コイルスプリングの一端をクラッチに係合させるとともに他端をタービンランナもしくはインプットシャフトに係合させて構成されている。さらに、質量要素とコイルスプリングで構成されて回転方向に自由度を有する振動系をクラッチとインプットシャフトとの間に追加したダンパ機構も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示された流体伝動装置において、そのダンパ機構は、外周側と内周側とで円周方向に並んで２列に配置された複数のコイルスプリングと、外周側のコイルスプリングと内周側のコイルスプリングとの間に介在する中間伝達要素と、を含んでいる。この中間伝達要素は、外周側のコイルスプリングを介してクラッチに接続され、また内周側のコイルスプリングを介してインプットシャフトに接続されている。即ち、クラッチとインプットシャフトとの間に、中間伝達要素およびコイルスプリングで構成されて回転方向に自由度を有する振動系が追加されている。この中間伝達要素には、溶接などの固定手段によってタービンランナが接合されており、タービンランナは質量要素として用いられている。
特開２００４−３０８９０４号公報

近年、自動車等の車両の分野では、燃費の向上を図るべく、伝達効率に優れるロックアップ領域をエンジンの回転数が比較的低い低回転域へ拡大する傾向にある。例えば自動車では、アイドリング状態で一般に５００〜７００ｒｐｍであり、従来１２００ｒｐｍ程度でロックアップしているところ、走り始めの１０００ｒｐｍ程度でロックアップする要望がある。しかしながら、低回転域で励起される低周波振動は知覚され易く、その振動による異音も聞こえ易い傾向にある。車両走行時の快適性も求められる近年、ロックアップ領域を低回転域へ拡大するにあたって、低回転域で励起される振動に対するダンパ機構の減衰能の向上が求められ、さらに、振動特性の異なる車種毎にダンパ機構も最適化されることが望まれる。

しかしながら、特許文献１では、ダンパ機構の減衰能に影響を及ぼす質量要素の慣性質量をいかに設定するかについては具体的な説明がなされていない。さらに、特許文献１に開示されたダンパ機構では、タービンランナを中間伝達要素に接合し、このタービンランナを質量要素として用いている。かかる構成では、ダンパ機構の振動特性を変えるにあたってタービンランナの設計変更が必要となり、ダンパ機構の振動特性を大きく変えることは難しい。そのため、振動特性の異なる車種毎にダンパ機構を最適化するにも限界がある。尚、特許文献１では、タービンランナに追加の質量要素を付加することも開示されているが、それによると部品点数が多くなりコスト高となる。

また、特許文献１に開示された流体伝動装置では、タービンランナは、中間伝達要素および内周側のコイルスプリングを介してインプットシャフトに連結されている。かかる構成では、ロックアップされていない際にも、タービンランナからインプットシャフトへの回転動力の伝達経路に内周側のコイルスプリングが介在することになる。そして、内周側のコイルスプリングにばね定数の小さいコイルスプリングを用いた場合に、例えば車両では、低車速領域において、アクセル操作に対する応答性が鈍りドライバビリティが低下する可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、振動特性の変更が容易であり、低回転域で励起される振動の減衰能に優れる流体伝動装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の流体伝動装置は、駆動軸に連結されるポンプインペラと、従動軸に連結されるタービンランナと、を備え、前記ポンプインペラと前記タービンランナとの間に形成された循環路に流体を循環させ、該流体を介して該ポンプインペラから該タービンランナに回転動力が伝達される流体伝動装置であって、前記タービンランナを前記駆動軸に直結するロックアップクラッチと、前記タービンランナと前記ロックアップクラッチとの間に介在するダンパ機構と、をさらに備え、前記ダンパ機構が、前記ロックアップクラッチおよび前記タービンランナに対して相対回転可能な慣性質量体と、該慣性質量体を該ロックアップクラッチに接続する第１の弾性体と、該慣性質量体を該タービンランナに接続する第２の弾性体と、を含み、前記慣性質量体の慣性質量が、前記タービンランナの慣性質量の０．７倍以上であり、前記慣性質量体が、質量体本体と、付加質量体と、第３の弾性体と、を有し、前記付加質量体が、前記質量体本体に対して相対回転可能であり、前記第３の弾性体を介して該質量体本体に接続されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明の流体伝動装置によれば、ロックアップクラッチとタービンランナとの間に、ダンパ機構として第１の弾性体および第２の弾性体ならびに慣性質量体で大略構成されて回転自由度を有する振動系が介在することとなる。駆動軸の捩り振動がロックアップクラッチを介して慣性質量体に伝達されると、慣性質量体には位相遅れもしくは逆位相の振動が励起される。それにより、従動軸に伝達される振動を減衰し、もしくは打ち消すことができる。そして、慣性質量体の慣性質量をタービンランナの慣性質量の０．７倍以上とすることにより、特に低回転域での捩り振動の減衰能を向上させることができる。さらに、慣性質量体とタービンランナとは互いに独立している。それにより、慣性質量体を種々に変更することで、タービンランナの設計変更を伴うことなく、ダンパ機構の振動特性を容易に且つ大きく変えることができる。そして、ダンパ機構はタービンランナとロックアップクラッチとの間に介在しており、ロックアップされていない際には、ダンパ機構を介することなくタービンランナからインプットシャフトへ回転動力が直接伝達される。それにより、例えば車両では、低車速領域において、アクセル操作に対する応答性を良好に保つことができる。

さらに、請求項１に記載の発明の流体伝動装置によれば、ロックアップクラッチと慣性質量体との間の振動系の共振周波数において、質量体本体に対して付加質量体に逆位相の振動を生じさせ、それにより質量体本体の振動を打ち消すことができる。それにより、駆動軸から従動軸へ伝達される捩り振動をさらに減衰することができる。

以下、本発明に係る流体伝動装置の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明に係る流体伝動装置の第１実施形態の断面図、図２は図１の流体伝動装置の振動モデルを示す模式図、図３は本発明に係る流体伝動装置の第２実施形態の断面図、図４は本発明に係る流体伝動装置の第３実施形態の断面図、図５は本発明に係る流体伝動装置の第４実施形態の断面図、図６は図５の流体伝動装置の振動モデルを示す模式図、図７は本発明に係る流体伝動装置の第５実施形態の断面図である。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態の流体伝動装置１は、例えば自動車等の車両に搭載されるトルクコンバータであり、エンジン（図示せず）のクランクシャフト２と、トランスミッション（図示せず）のインプットシャフト３との間に介在し、クランクシャフト２に入力された回転動力をインプットシャフト３に伝達する。

流体伝動装置１は、クランクシャフト２に連結されるポンプインペラ１０と、クランクシャフト２と同軸上に配置されたインプットシャフト３に連結されるタービンランナ１１とを備えている。ポンプインペラ１０とタービンランナ１１とは互いに対向して配置され、断面において略紡錘形をなしている。両者の間には、一般にフルードと呼ばれるオイル等の流体を循環させる循環路３０が形成されている。この循環路３０に流体を循環させ、この流体を介してポンプインペラ１０からタービンランナ１１に回転動力が伝達される。

さらに、流体伝動装置１は、ポンプインペラ１０とタービンランナ１１との間に設けられ、循環路３０上に位置するステータ１２を備えている。ステータ１２は、循環路３０を循環する流体の流れの向きを変換し、トルクの増幅を行う。

ポンプインペラ１０のシェル１３は、タービンランナ１１を覆うカバー１４に溶接等の適宜の手段で接合されている。カバー１４の外周面には締結ボス１５が円周方向に複数配設されており、これらの締結ボス１５にドライブプレート１６が締結されている。そして、ドライブプレート１６はクランクシャフト２に例えばボルト等の締結手段を介して締結されている。ポンプインペラ１０は、カバー１４およびドライブプレート１６を介してクランクシャフト２に連結され、クランクシャフト２と一体に回転する。

タービンランナ１１のシェル１７は、インプットシャフト３にスプライン嵌合したタービンハブ１８に溶接等の適宜の手段で接合されている。タービンランナ１１は、タービンハブ１８を介してインプットシャフト３に連結され、インプットシャフト３と一体に回転する。尚、タービンハブ１８とカバー１４との間にはスラストベアリング１９が設けられている。

インプットシャフト３の外周には、円筒状のステータシャフト４がインプットシャフト３と同軸に配置されている。ステータシャフト４は、ワンウェイクラッチ２０を介してステータ１２のハブ２１を支承している。尚、ステータシャフト４は、例えばその端部をトランスミッションのケースに固定されて回転しない状態に支持される。尚、ステータ１２のハブ２１とポンプインペラ１０のシェル１３との間には、スラストベアリング２２ａが設けられており、また、ステータ１２のハブ２１とタービンハブ１８との間にはスラストベアリング２２ｂが設けられている。

タービンランナ１１とカバー１４との間には、循環路３０と連通した作動室２３が形成されている。流体伝動装置１は、タービンランナ１１とカバー１４とを連結し得るロックアップクラッチ２４を備えており、このロックアップクラッチ２４は、作動室２３に設けられたクラッチピストン２５を有している。クラッチピストン２５は、円環状に成形され、その内側にタービンハブ１８を挿通させており、回転可能に内周部をタービンハブ１８に支持されている。そして、クラッチピストン２５は、タービンハブ１８の外周面上を軸方向に摺動可能である。

また、クラッチピストン２５は、作動室２３をタービンランナ１１側の内側作動室２３ａと、カバー１４側の外側作動室２３ｂとに区画しており、両作動室２３ａ，２３ｂは、クラッチピストン２５の外周縁とカバー１４の内周面との間に形成されたクリアランス２６により互いに連通している。そして、カバー１４の内側面に対面するクラッチピストン２５の一側面には、環状の摩擦ライニング２７が接合されている。

そして、流体伝動装置１は、タービンランナ１１とロックアップクラッチ２４との間に設けられ、両者を連結するダンパ機構４０を備えている。尚、ダンパ機構４０の詳細は後述する。

上述のとおり構成された流体伝動装置１は、上記流体を供給するポンプ（図示せず）に接続され、流体伝動装置１とポンプとの間で流体の授受が行われる。ポンプから供給される流体は、ポンプインペラ１０のシェル１３とステータシャフト４およびステータ１２のハブ２１との間の第１の流路２８、もしくはタービンハブ１８とカバー１４との間の第２の流路２９を通して循環路３０およびこれに連通している作動室２３に流入し、循環路３０および作動室２３を満たす。第１の流路２８と第２の流路２９との切り替えは、ポンプ側に設けられた弁を制御してなされる。

作動室２３は、クラッチピストン２５によって内側作動室２３ａと外側作動室２３ｂとに区画されており、両作動室２３ａ，２３ｂはクリアランス２６を介して連通している。このクリアランス２６により内側作動室２３ａと外側作動室２３ｂと間で差圧が生じる。

流体が第２の流路２９を通して作動室２３および循環路３０に流入する際には、内側作動室２３ａに比べて外側作動室２３ｂが高圧となる。それにより、クラッチピストン２５はタービンランナ１１側に後退して摩擦ライニング２７をカバー１４の内側面から離間させる。それにより、ロックアップクラッチ２４は切断される。このとき、クランクシャフト２の回転動力は、クランクシャフト２からドライブプレート１６およびカバー１４を介してポンプインペラ１０に伝達され、そして、ポンプインペラ１０から循環路３０を循環する流体を介してタービンランナ１１に伝達され、そして、タービンランナ１１からタービンハブ１８を介してインプットシャフト３に伝達される。

一方、流体が第１の流路２８を通して循環路３０および作動室２３に流入する際には、外側作動室２３ｂに比べて内側作動室２３ａが高圧となる。それにより、クラッチピストン２５はカバー１４側に前進して摩擦ライニング２７をカバー１４の内側面に摩擦係合させる。それにより、ロックアップクラッチ２４が繋がれ、タービンランナ１１がクランクシャフト２に直結されてロックアップされる。このとき、クランクシャフト２の回転動力は、クランクシャフト２からドライブプレート１６、カバー１４、ロックアップクラッチ２４、ダンパ機構４０を介してタービンランナ１１に伝達され、タービンランナ１１からタービンハブ１８を介してインプットシャフト３に伝達される。このように、ロックアップによりタービンランナ１１がクランクシャフト２に直結され、換言すれば流体を介することなく機械的に連結されている状態では、流体の滑りに起因した伝達ロスがなくなる。

タービンランナ１１とロックアップクラッチ２４との間にはダンパ機構４０が設けられており、このダンパ機構４０はタービンランナ１１とロックアップクラッチ２４とを連結している。ダンパ機構４０は、慣性質量体４１と、慣性質量体４１をロックアップクラッチ２４に接続する第１の弾性体４２と、慣性質量体４１をタービンランナ１１に接続する第２の弾性体４３とを含んでいる。

第１の弾性体４２は、ロックアップクラッチ２４のクラッチピストン２５の外周縁部に形成された環状の収容凹部４４内において円周方向に並んで複数配設されている。各第１の弾性体４２は、円周方向もしくは円周の接線方向に弾性変形可能である。第１の弾性体４２としては、例えばコイルスプリング等が用いられる。円周方向に隣り合う第１の弾性体４２，４２の間には、クラッチピストン２５に固定された支持部材４５が介在しており、支持部材４５は、その両側に配置された第１の弾性体４２、４２それぞれの一端を支持している。尚、クラッチピストン２５には、第１の弾性体４２を収容凹部４４内に止めおくカバープレート４６が固定されている。

慣性質量体４１は、主たる構成要素である質量体本体４７を有している。この質量体本体４７は、円環状に成形され、その内側にタービンハブ１８を挿通させており、回転可能に内周部をタービンハブ１８に支持されている。このように支持された質量体本体４７は、タービンハブ１８に支持されたロックアップクラッチ２４のクラッチピストン２５、およびタービンハブ１８に接合されたタービンランナ１１に対して相対回転可能である。そして、質量体本体４７の外周縁部には、クラッチピストン２５側に向けて軸方向に伸びる複数の係合腕４８が設けられている。各係合腕４８は、クラッチピストン２５の収容凹部４４内において円周方向に隣り合う第１の弾性体４２，４２の間に介入している。

ロックアップクラッチ２４のクラッチピストン２５と慣性質量体４１の質量体本体４７との間で相対回転が生じた際には、第１の弾性体４２は、一端をクラッチピストン２５の支持部材４５に支持されると共に、他端を質量体本体４７の係合腕４８に支持されることにより、クラッチピストン２５と質量体本体４７との間で弾性的に圧縮される。第１の弾性体４２の圧縮の反作用として、クラッチピストン２５および質量体本体４７には、第１の弾性体４２の弾性反力が作用する。それによりロックアップクラッチ２４から慣性質量体４１に回転動力が伝達される。尚、第１の弾性体４２を介したロックアップクラッチ２４と慣性質量体４１との接続の形態は、ロックアップクラッチ２４と慣性質量体４１との間で相対回転が生じた際に、ロックアップクラッチ２４および慣性質量体４１に第１の弾性体４２の弾性反力が作用するものであればよく、上述した形態に限定されるものではない。

第２の弾性体４３は、慣性質量体４１の質量体本体４７に円周方向に並んで形成された複数の収容孔４９のそれぞれに配設されている。第２の弾性体４３は、その収容孔４９内で円周方向もしくは円周の接線方向に弾性変形可能である。第２の弾性体４３としては、第１の弾性体４１と同様にコイルスプリング等が用いられる。

タービンハブ１８に接合されているタービンランナ１１は、第２の弾性体４３に係合する係合手段５０を含み、この係合手段５０は、円環状に成形された一対のホルダプレート５１ａ，５１ｂを有している。一対のホルダプレート５１ａ，５１ｂは、それらの内側にタービンハブ１８を挿通させ、慣性質量体４１の質量体本体４７を表裏から挟むように配置されている。そして、一対のホルダプレート５１ａ，５１ｂは、第２の弾性体４３を収容した収容孔４９の外周側および内周側において質量体本体４７を貫通する複数の締結部材５２によって一体となっている。そして、タービンランナ１１側のホルダプレート５１ａは、その内周縁部をタービンランナ１１のシェル１７の内周縁部に隣接させており、内周側の締結部材５２は、一対のホルダプレート５１ａ，５１ｂと共にシェル１７も締結している。それにより、一対のホルダプレート５１ａ，５１ｂはシェル１７に接合されている。

慣性質量体４１の質量体本体４７には、締結部材５２を挿通させる貫通孔５３が形成されている。各貫通孔５３には、一対のホルダプレート５１ａ，５１ｂの間に介在して両ホルダ５１ａ、５１ｂと質量体本体４７の表裏面との間に隙間を確保する円筒状のスペーサ５４が締結部材５２と共に挿通されている。そして、各貫通孔５３は、円周方向に所定の長さを有しており、締結部材５２およびそれに外嵌しているスペーサ５４は、貫通孔５３内で円周方向に変位可能となっている。よって、慣性質量体４１は、所定の捩り角度の範囲内で、タービンランナ１１に対して相対回転可能である。

そして、一対のホルダプレート５１ａ，５１ｂには、慣性質量体４１の質量体本体４７を挟んだ状態で各収容孔４９に対応する位置に、第２の弾性体４３を収容する収容孔５５ａ，５５ｂが形成されている。尚、符号５６は、第２の弾性体４３を収容孔４９，５５ａ，５５ｂ内に止めおくカバープレートを示し、このカバープレート５６はホルダプレート５１ａ，５１ｂに固定されている。

慣性質量体４１の質量体本体４７とタービンランナ１１との間で相対回転が生じた際には、第２の弾性体４３は、一端を質量体本体４７の収容孔４９の縁に支持されると共に、他端をタービンランナ１１に設けられた係合手段５０の収容孔５５ａ，５５ｂの縁に支持されることにより、質量体本体４７とタービンランナ１１との間で弾性的に圧縮される。第２の弾性体４３の圧縮の反作用として、質量体本体４７およびタービンランナ１１には、第２の弾性体４３の弾性反力が作用し、それにより慣性質量体４１からタービンランナ１１に回転動力が伝達される。尚、第２の弾性体４３を介した慣性質量体４１とタービンランナ１１との接続の形態は、慣性質量体４１とタービンランナ１１との間で相対回転が生じた際に、慣性質量体４１およびタービンランナ１１に第２の弾性体４３の弾性反力が作用するものであればよく、上述した形態に限定されるものではない。

尚、第１の弾性体４２および第２の弾性体４３にコイルスプリングを用いる場合に、ばね定数が小さいものほどコイル径が大きくなる。ここで、第１の弾性体４２は、断面において略紡錘形をなすタービンランナ１１の最大膨らみ部の外周側に配置されており、また、第２の弾性体４３はタービンランナ１１の最大膨らみ部の内周側に配置されている。このように配置スペース上もっとも制約の大きいタービンランナ１１の最大膨らみ部を避けて両弾性体４２,４３を配置することにより、両弾性体４２,４３の配置スペースを十分に確保することができる。それにより、両弾性体４２,４３のばね定数の選定自由度が向上し、そして、ロックアップクラッチ２４およびタービンランナ１１に対する慣性質量体４１の捩り角度の広角化が可能となっている。

そして、上述のとおり構成された流体伝動装置１において、低回転域でロックアップされた状態で、クランクシャフト２からインプットシャフト３に伝達される捩り振動を減衰するため、慣性質量体４１の慣性質量、即ち、本実施形態では質量体本体４７の慣性質量は、タービンランナ１１の慣性質量（係合手段５０を含む）の０．７倍以上とされている。

ロックアップされた状態では、クランクシャフト２の捩り振動は、回転動力と同一の経路を経てインプットシャフト３に伝達される。図２を参照して、ロックアップクラッチ２４とタービンランナ１１との間には、第１の弾性体４２および第２の弾性体４３ならびに上記慣性質量を有する慣性質量体４１で構成されて回転自由度を有する振動系が介在しており、慣性質量体４１には、位相遅れもしくは逆位相の振動が励起される。それにより、インプットシャフト３に伝達される振動は減衰され、もしくは打ち消される。さらに、流体が満たされた内側作動室２３ａ内で回転する慣性質量体４１には流体の粘性抵抗が作用し、それによってもインプットシャフト３に伝達される振動が減衰される。

以上、説明したとおり、本実施形態の流体伝動装置によれば、クランクシャフト２の捩り振動がロックアップクラッチ２４を介して慣性質量体４１に伝達されると、慣性質量体４１には位相遅れもしくは逆位相の振動が励起される。それにより、インプットシャフト３に伝達される振動は減衰され、もしくは打ち消される。そして、慣性質量体４１の慣性質量がタービンランナ１１の慣性質量の０．７倍以上であることにより、低回転域での捩り振動の減衰能に優れる。以上より、低回転域における良好な振動特性を確保してロックアップ領域を低回転域に拡大することができる。

さらに、慣性質量体４１とタービンランナ１１とは互いに独立しており、慣性質量体４１を種々に変更することで、タービンランナ１１の設計変更を伴うことなく、ダンパ機構４０の振動特性を容易に且つ大きく変えることが可能である。それにより、振動特性の異なる車種毎にダンパ機構４０を容易に最適化することができる。

（第２実施形態）
次に図３を参照して、本発明に係る流体伝動装置の第２実施形態を説明する。尚、上述した第１実施形態の流体伝動装置１と同一の部材については、図中同一の符号を付すことにより説明を省略もしくは簡略し、機能的に相当する部材については、図中相当する符号を付すことにより説明を省略もしくは簡略する。

図３に示すように、本実施形態の流体伝動装置１０１において、タービンランナ１１は、ダンパ機構４０の第２の弾性体４３に係合する係合手段１５０を含み、この係合手段１５０は、円環状に成形された一対のホルダプート１５１ａ，１５１ｂを有している。一対のホルダプレート１５１ａ，１５１ｂは、それらの内側にタービンハブ１８を挿通させ、慣性質量体４１の質量体本体４７を表裏から挟むように配置されている。そして、一対のホルダプレート１５１ａ，１５１ｂは、第２の弾性体４３を収容した収容孔４９の外周側および内周側において慣性質量体４１の質量体本体４７を貫通する複数の締結部材５２によって一体とされている。

そして、タービンランナ１１側のホルダプレート１５１ａの外周縁部は、タービンランナ１１のシェル１７の最大膨らみ部に対向して位置している。ホルダプレート１５１ａとシェル１７とは、ホルダプレート１５１ａの外周縁部とシェル１７の最大膨らみ部とにそれぞれ接合された連結部材１５７により互いに連結されている。

（第３実施形態）
次に図４を参照して、本発明に係る流体伝動装置の第３実施形態を説明する。尚、上述した第１実施形態の流体伝動装置１と同一の部材については、図中同一の符号を付すことにより説明を省略もしくは簡略し、機能的に相当する部材については、図中相当する符号を付すことにより説明を省略もしくは簡略する。

図４に示すように、本実施形態の流体伝動装置２０１は、タービンランナ１１とカバー２１４とを連結し得るロックアップクラッチ２２４を備えている。このロックアップクラッチ２２４は、所謂多板クラッチであり、円盤状の複数枚のクラッチディスク２６０およびクラッチプレート２６１と、これらクラッチディスク２６０およびクラッチプレート２６１を付勢する円環状のクラッチピストン２６４と、を有し、第１の弾性体４２を保持したダンパプレート２２５とカバー２１４との間に設けられている。

複数枚のクラッチディスク２６０は、ダンパプレート２２５に固定された円筒状の内径ハブ２６３にその内周部を保持され、軸方向に移動可能である。また、複数枚のクラッチプレート２６１は、カバー２１４に固定された円筒状の外径ハブ２６２に外周部を保持され、軸方向に移動可能である。そして、クラッチディスク２６０とクラッチプレート２６１とは互いに平行に且つ軸方向に間隔をおいて交互に重ねられて配置されている。尚、ダンパプレート２２５は、タービンハブ１８に対して回転可能であるが、軸方向には移動しないようになっている。また、クラッチピストン２６４は、カバー２１４に固定された円筒状の間座２６６の外周面上を軸方向に摺動可能に、その内周部を間座２６６に支持されている。

クラッチピストン２６４は、カバー２１４および外径ハブ２６２との間に作動室２２３を形成しており、この作動室２２３は、ポンプインペラ１０のシェル１３およびカバー２１４で囲まれるトルクコンバータの内部空間２０１ａから隔絶されている。そして、間座２６６には、作動室２２３に連通する第２の流路２２９が形成されており、この第２の流路２２９を通して、ポンプから作動室２２３に上記流体が供給され、作動室２２３内の圧力が適宜調節される。尚、循環路３０を含むトルクコンバータの内部空間２０１ａには、第１の流路２８を通してポンプから上記流体が供給され、トルクコンバータの内部空間２０１ａは所定の圧力に保たれている。

作動室２２３内の圧力が開放され、トルクコンバータの内部空間２０１ａに比べて作動室２２３の圧力が低くなった際には、クラッチピストン２６４はカバー２１４側に移動する。それにより、隣り合うクラッチディスク２６０とクラッチプレート２６１とが離間し、ロックアップクラッチ２２４は切断される。このとき、クランクシャフト２０２の回転動力は、クランクシャフト２０２からドライブプレート２１６およびカバー２１４を介してポンプインペラ１０に伝達され、そして、ポンプインペラ１０から循環路３０を循環する流体を介してタービンランナ１１に伝達され、そして、タービンランナ１１からタービンハブ１８を介してインプットシャフト２０３に伝達される。

一方、作動室２２３内が昇圧され、トルクコンバータの内部空間２０１ａに比べて作動室２２３の圧力が高くなった際には、クラッチピストン２６４はタービンランナ１１側に移動する。それに伴い、クラッチピストン２６４は、クラッチディスク２６０およびクラッチプレート２６１を付勢してタービンランナ１１側に移動させ、これらのクラッチディスク２６０およびクラッチプレート２６１を外径ハブ２６２に固定されたストッパ２６５との間で挟持する。それにより、隣り合うクラッチディスク２６０とクラッチプレート２６１とが摩擦係合し、ロックアップクラッチ２２４が繋がれ、タービンランナ１１がクランクシャフト２０２に直結されてロックアップされる。このとき、クランクシャフト２０２の回転動力は、クランクシャフト２０２からドライブプレート２１６、カバー２１４、ロックアップクラッチ２２４、ダンパ機構４０を介してタービンランナ１１に伝達され、タービンランナ１１からタービンハブ１８を介してインプットシャフト２０３に伝達される。このように、ロックアップによりタービンランナ１１がクランクシャフト２０２に直結されている状態では、流体の滑りに起因した伝達ロスがなくなる。

（第４実施形態）
次に図５および図６を参照して、本発明に係る流体伝動装置の第４実施形態を説明する。尚、上述した第１実施形態の流体伝動装置１と同一の部材については、図中同一の符号を付すことにより説明を省略もしくは簡略し、機能的に相当する部材については、図中相当する符号を付すことにより説明を省略もしくは簡略する。

図５に示すように、本実施形態の流体伝動装置３０１は、タービンランナ１１とロックアップクラッチ２４との間に設けられて両者を連結しているダンパ機構３４０を備えている。このダンパ機構３４０は、慣性質量体３４１と、慣性質量体３４１をロックアップクラッチ２４に接続する第１の弾性体４２と、慣性質量体３４１をタービンランナ１１に接続する第２の弾性体４３とを含んでいる。

慣性質量体３４１は、質量体本体３４７と、この質量体本体３４７に比べて比較的小さい慣性質量を有する付加質量体３７０と、第３の弾性体３７１とを有している。質量体本体３４７は、円環状に成形され、その内側にタービンハブ１８を挿通させており、回転可能に内周部をタービンハブ１８に支持されている。

付加質量体３７０は、質量体本体３４７の裏面に設けられ円周方向に伸びるガイド溝３７２内に配置され、ガイド溝３７２に沿って移動可能に、即ち、質量体本体３４７に対して相対回転可能に設けられている。尚、付加質量体３７０の形態は特に限定されないが、回転する慣性質量体３４１の偏心を防止するため、円環状の１部材で構成するか、複数の小片状の部材で構成してそれらを円周方向に略等間隔で配置することが好ましい。

第３の弾性体３７１は、質量体本体３４７に形成された収容孔３７３に配設されている。第３の弾性体３７１は、収容孔３７３内で円周方向もしくは円周の接線方向に弾性変形可能である。第３の弾性体３７１としては、第１の弾性体４１と同様にコイルスプリング等が用いられる。第３の弾性体３７１は、収容孔３７３の縁に両端を支持されると共に、収容孔３７３から露呈した部分において、付加質量体３７０に設けられた支持部材３７４により両端を支持されている。尚、符号３７５は、第３の弾性体３７１を収容孔３７３内に止めおくカバープレートを示し、このカバープレート３７５は付加質量体３７０に固定されている。

質量体本体３４７と付加質量体３７０との間で相対回転が生じた際には、第３の弾性体３７１は、一端を質量体本体３７０の収容孔３７３の縁に支持されると共に、他端を付加質量体３７０の支持部材３７４に支持されることにより、質量体本体３４７と付加質量体３７０との間で弾性的に圧縮される。第３の弾性体３７１の圧縮の反作用として、質量体本体３４７および付加質量体３７０には、第３の弾性体３７１の弾性反力が作用する。尚、第３の弾性体３７１を介した質量体本体３４７と付加質量体３７０との接続の形態は、質量体本体３４７と付加質量体３７０との間で相対回転が生じた際に、質量体本体３４７および付加質量体３７０に第３の弾性体３７１の弾性反力が作用するものであればよく、上述した形態に限定されるものではない。

そして、上述のとおり構成された流体伝動装置３０１において、低回転域でロックアップされた状態で、クランクシャフト２からインプットシャフト３に伝達される捩り振動を減衰するため、慣性質量体３４１の慣性質量、即ち、本実施形態では質量体本体３４７および付加質量体３７０の合計の慣性質量は、タービンランナ１１の慣性質量（係合手段５０を含む）の０．７倍以上とされている。

ロックアップされた状態では、クランクシャフト２の捩り振動は、回転動力と同一の経路を経てインプットシャフト３に伝達される。図６を参照して、ロックアップクラッチ２４とタービンランナ１１との間には、第１の弾性体４２および第２の弾性体４３ならびに上記慣性質量を有する慣性質量体３４１で構成されて回転自由度を有する振動系が介在しており、慣性質量体３４１には、位相遅れもしくは逆位相の振動が励起される。それにより、インプットシャフト３に伝達される振動は減衰され、もしくは打ち消される。そして、慣性質量体３４１の慣性質量がタービンランナ１１の慣性質量の０．７倍以上であることにより、低回転域での捩り振動の減衰能に優れる。

そして、本実施形態の流体伝動装置３０１では、付加質量体３７０および第３の弾性体３７１で構成されて回転自由度を有する振動系ＶＳ１が、慣性質量体３４１において回転動力の伝達経路から独立して設けられている。かかる構成によれば、ロックアップクラッチ２４と質量体本体３４７との間の振動系ＶＳ２の共振周波数において、振動系ＶＳ１を振動系ＶＳ２と逆位相で振動させ、質量体本体３４７の振動を打ち消すことができる。それにより、クランクシャフト２からインプットシャフト３へ伝達される捩り振動をさらに減衰することができる。

（第５実施形態）
次に図７を参照して、本発明に係る流体伝動装置の第５実施形態を説明する。尚、上述した第１実施形態の流体伝動装置１と同一の部材については、図中同一の符号を付すことにより説明を省略もしくは簡略し、機能的に相当する部材については、図中相当する符号を付すことにより説明を省略もしくは簡略する。

図７に示すように、本実施形態の流体伝動装置４０１は、タービンランナ１１とロックアップクラッチ２４との間に設けられて両者を連結しているダンパ機構４４０を備えている。このダンパ機構４４０は、慣性質量体４４１と、慣性質量体４４１をロックアップクラッチ２４に接続する第１の弾性体４２と、慣性質量体４４１をタービンランナ１１に接続する第２の弾性体４３とを含んでいる。

慣性質量体４４１は、主たる構成要素である質量体本体４４７を有している。この質量体本体４４７は、円環状に成形され、その内側にタービンハブ１８を挿通させており、回転可能に内周部をタービンハブ１８に支持されている。そして、質量体本体４４７には、少なくとも１つの抵抗体が設けられている。図７には、翼状の抵抗体４８０が示されており、かかる抵抗体４８０が質量体本体４４７の表面において円周方向に複数立設されている。尚、抵抗体としては、質量体本体４４７の外面に突出して設けられていれば、特にその形態は限定されない。

そして、上述のとおり構成された流体伝動装置４０１において、低回転域でロックアップされた状態で、クランクシャフト２からインプットシャフト３に伝達される捩り振動を減衰するため、慣性質量体４４１の慣性質量、即ち、本実施形態では質量体本体４４７および抵抗体４８０の合計の慣性質量は、タービンランナ１１の慣性質量（係合手段５０を含む）の０．７倍以上とされている。

ロックアップされた状態では、クランクシャフト２の捩り振動は、回転動力と同一の経路を経てインプットシャフト３に伝達される。ロックアップクラッチ２４とタービンランナ１１との間には、第１の弾性体４２および第２の弾性体４３ならびに上記慣性質量を有する慣性質量体４４１で構成されて回転自由度を有する振動系が介在しており、慣性質量体４４１には、位相遅れもしくは逆位相の振動が励起される。それにより、インプットシャフト３に伝達される振動は減衰され、もしくは打ち消される。そして、慣性質量体４４１の慣性質量がタービンランナ１１の慣性質量の０．７倍以上であることにより、低回転域での捩り振動の減衰能に優れる。

さらに、本実施形態の流体伝動装置４０１によれば、流体が満たされた作動室２３内で質量体本体４４７と共に回転する抵抗体４８０には流体の粘性抵抗が作用し、抵抗体４８０は慣性質量体４４１の回転方向に抵抗となる。それにより、クランクシャフト２からインプットシャフト３へ伝達される捩り振動をさらに減衰することができる。

次に、図８〜図１０を参照して、本発明に係る流体伝動装置の実施例を説明する。図８（Ａ）は上述した第１実施形態の流体伝動装置１をモデル化した振動モデルであり、ロックアップクラッチとタービンランナとの間に第１の弾性体および第２の弾性体ならびに慣性質量体で構成されて回転自由度を有する振動系が介在している。図８（Ｂ）は、従来の流体伝動装置の振動モデルであって、同図（Ａ）に示す振動モデルからロックアップクラッチとタービンランナとの間の振動系が省かれている。

図９中の実施例１は、図８（Ａ）に示す振動モデルで、慣性質量体の慣性質量がタービンランナの慣性質量に対して０．７倍である。実施例２は、図８（Ａ）に示す振動モデルで、慣性質量体の慣性質量がタービンランナの慣性質量に対して２．０倍である。比較例１は、図８（Ａ）に示す振動モデルで、慣性質量体の慣性質量がタービンランナの慣性質量に対して０．３倍である。比較例２は、図８（Ｂ）に示す振動モデルである。実施例１，２および比較例１，２の振動伝達率の周波数特性を計算により求めた。尚、周波数特性の計算にあたり、実施例および比較例の振動モデルの諸元は一般的な自動車を参考にして設定している。

周波数特性の計算結果を図９に示す。図９において、横軸はエンジンの回転数あるいは気筒数によって決定される回転変動の周波数を示し、縦軸は従動軸から出力される振動振幅と駆動軸に入力される振動振幅との比である振動伝達率を示している。エンジンの回転数が１０００ｒｐｍに達した際にロックアップすることを想定して、１０００ｒｐｍ相当以降の周波数特性に着目すると、図８（Ａ）に示す振動モデルで慣性質量体の慣性質量がタービンランナの慣性質量の０．７倍以上である実施例１、２は、図８（Ｂ）に示す振動モデルの比較例２に比べて振動伝達率が低減されていることがわかる。一方、図８（Ａ）に示す振動モデルであっても慣性質量体の慣性質量がタービンランナの慣性質量の０．７倍未満である比較例１は、１０００ｒｐｍ相当以降の周波数帯域に共振周波数が存在し、その共振周波数において、図８（Ｂ）に示す振動モデルの比較例２に比べて振動伝達率が高くなっている。

次に、図８（Ａ）に示す振動モデルで、慣性質量体の慣性質量をタービンランナの慣性質量に対して１．０倍とした実施例３、および上記実施例１、比較例１について、慣性質量体とタービンランナとを接続する弾性体のばね定数（図８（Ａ）において符号ｋで示す）を大小２種に変え、また、比較例２についてはロックアップクラッチとタービンランナとを接続する弾性体のばね乗数（図８（Ｂ）において符号ｋ´で示す）を大小２種に変え、振動伝達率の周波数特性を計算により求めた。

ばね定数が小さい場合の実施例１，３および比較例１，２の周波数特性を図１０に、またばね定数が大きい場合の実施例１，３および比較例１，２の周波数特性を図１１に示す。エンジンの回転数が１０００ｒｐｍに達した際にロックアップすることを想定して、１０００ｒｐｍ相当以降の周波数特性に着目すると、図１０および図１１から、ばね定数の大小にかかわらず、図８（Ａ）に示す振動モデルで慣性質量体の慣性質量がタービンランナの慣性質量の０．７倍以上である実施例１、３は、図８（Ｂ）に示す振動モデルの比較例２に比べて振動伝達率が低減されていることがわかる。一方、図８（Ａ）に示す振動モデルであっても慣性質量体の慣性質量がタービンランナの慣性質量の０．７倍未満である比較例１は、ばね定数が小さい場合には、図１０に示すように、１０００ｒｐｍ相当近傍の周波数帯域で図８（Ｂ）に示す振動モデルの比較例２と振動伝達率に大差なく、また、ばね定数が大きい場合には、図１１に示すように、１０００ｒｐｍ相当以降の周波数帯域に共振周波数が存在し、その共振周波数において、図８（Ｂ）に示す振動モデルの比較例２に比べて振動伝達率が高くなっている。

以上のことから、ロックアップクラッチとタービンランナとの間に、ダンパ機構として第１の弾性体および第２の弾性体ならびに慣性質量体で大略構成されて回転自由度を有する振動系を介在させ、慣性質量体の慣性質量をタービンランナの慣性質量の０．７倍以上とすることにより、低回転域での捩り振動の減衰能が向上することがわかる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明に係る流体伝動装置の第１実施形態の断面図である。 図１の流体伝動装置の振動モデルを示す模式図である。 本発明に係る流体伝動装置の第２実施形態の断面図である。 本発明に係る流体伝動装置の第３実施形態の断面図である。 本発明に係る流体伝動装置の第４実施形態の断面図である。 図５の流体伝動装置の振動モデルを示す模式図である。 本発明に係る流体伝動装置の第５実施形態の断面図である。 （Ａ）は実施例の流体伝動装置の振動モデルを示す模式図、（Ｂ）は比較例の流体伝動装置の振動モデルを示す模式図である。 実施例および比較例の周波数特性を示すグラフである。 実施例および比較例の振動伝達率の周波数特性を示すグラフである。 実施例および比較例の振動伝達率の周波数特性を示すグラフである。

符号の説明

１ 流体伝動装置
２ クランクシャフト（駆動軸）
３ インプットシャフト（従動軸）
４ ステータシャフト
１０ ポンプインペラ
１１ タービンランナ
１２ ステータ
１３ ポンプインペラのシェル
１４ カバー
１５ 締結ボス
１６ ドライブプレート
１７ タービンランナのシェル
１８ タービンハブ
２０ ワンウェイクラッチ
２１ ステータハブ
２３ 作動室
２３ａ 内側作動室
２３ｂ 外側作動室
２４ ロックアップクラッチ
２５ クラッチピストン
２６ クリアランス
２７ 摩擦ライニング
２８ 第１の流路
２９ 第２の流路
３０ 循環路
４０ ダンパ機構
４１ 慣性質量体
４２ 第１の弾性体
４３ 第２の弾性体

Claims (1)

1. 駆動軸に連結されるポンプインペラと、従動軸に連結されるタービンランナと、を備え、
   前記ポンプインペラと前記タービンランナとの間に形成された循環路に流体を循環させ、該流体を介して該ポンプインペラから該タービンランナに回転動力が伝達される流体伝動装置であって、
   前記タービンランナを前記駆動軸に直結するロックアップクラッチと、前記タービンランナと前記ロックアップクラッチとの間に介在するダンパ機構と、をさらに備え、
   前記ダンパ機構が、前記ロックアップクラッチおよび前記タービンランナに対して相対回転可能な慣性質量体と、該慣性質量体を該ロックアップクラッチに接続する第１の弾性体と、該慣性質量体を該タービンランナに接続する第２の弾性体と、を含み、
   前記慣性質量体の慣性質量が、前記タービンランナの慣性質量の０．７倍以上であり、
   前記慣性質量体が、質量体本体と、付加質量体と、第３の弾性体と、を有し、
   前記付加質量体が、前記質量体本体に対して相対回転可能であり、前記第３の弾性体を介して該質量体本体に接続されていることを特徴とする流体伝動装置。

Images