JP6325926B2 - トルクコンバータのロックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロックアップ装置、特に、エンジン側の部材に連結されるフロントカバーとトルクコンバータのタービンとの間に配置されたトルクコンバータのロックアップ装置に関する。

特許文献１又は特許文献２に示されるように、トルクコンバータには、トルクをフロントカバーからタービンに直接伝達するためのロックアップ装置が設けられている場合が多い。これらの特許文献に示されたロックアップ装置は、フロントカバーに摩擦連結可能なピストンと、ピストンに固定される入力側のプレートと、半径方向の外周側及び内周側に設けられた複数のトーションスプリングと、複数のトーションスプリングを介して伝達されたトルクをタービンに伝達するための出力側のプレートと、を備えている。

特開２０１１−１２２６４０号公報 特開２００９−２５０２８８号公報

このようなロックアップ装置において、振動吸収性能を向上させるためには、捩じり特性の低剛性化及び捩じり角度の広角度化を実現することが必要である。

本発明の課題は、簡単な構成で、捩じり特性の低剛性化及び広角度化を実現することができるトルクコンバータのロックアップ装置を提供することにある。

本発明の一側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置は、エンジン側の部材に連結されるフロントカバーとトルクコンバータのタービンとの間に配置されている。このロックアップ装置は、クラッチ部と、入力プレートと、複数の円弧状の外周側スプリングと、１対の出力プレートと、複数の内周側スプリングと、第１中間部材と、第２中間部材と、を備えている。クラッチ部はフロントカバーからトルクが入力される。入力プレートはクラッチ部に連結されている。円弧状の外周側スプリングは入力プレートからトルクが伝達される。１対の出力プレートはタービンに連結されている。内周側スプリングは、外周側スプリングの内周側に配置され、１対の出力プレートにトルクを伝達する。第１中間部材は、入力プレート及び１対の出力プレートに対して相対回転自在であり、外周側スプリングからのトルクを内周側スプリングに伝達する。第２中間部材は、入力プレート、１対の出力プレート、及び第１中間部材に対して相対回転自在であり、複数の内周側スプリングの少なくとも２つを直列的に作用させる。

この装置では、フロントカバーから入力されたトルクはクラッチ部を介して入力プレートに入力され、入力プレートから外周側スプリング及び第１中間部材を介して内周側スプリングに伝達される。内周側スプリングに伝達されたトルクは、１対の出力プレートを介してタービンに出力される。

ここでは、外周側スプリングが円弧状に形成されているので、捩じり特性の低剛性化及び捩じり角度の広角度化が実現されている。また、複数の内周側スプリングのうちの少なくとも２つは第２中間部材によって直列に作用するので、さらに広角度化が実現可能になる。

本発明の別の側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置では、第１中間部材は環状のプレートである。また、第１中間部材は、複数の外周側係合部と、複数の内周側係合部と、を有している。外周側係合部は、第１中間部材の外周端部に形成され、外周側スプリングの円周方向端部に係合する。内周側係合部は、第１中間部材の内周端部に形成され、内周側スプリングの円周方向端部に係合可能である。

本発明のさらに別の側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置では、第２中間部材は、環状のプレートであり、外周端部に形成された複数の係合部を有している。また、複数の係合部のそれぞれは、隣接する２つの内周側スプリングの円周方向間に配置されている。

本発明のさらに別の側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置では、入力プレートと出力プレートとの相対回転角度を規制するためのストッパ機構をさらに備えている。

本発明のさらに別の側面に係るトルクコンバータのロックアップ装置では、ストッパ機構は、爪と開口とを有している。爪は入力プレート及び出力プレートの一方に設けられている。開口は、入力プレート及び出力プレートの他方に円周方向に沿って形成され、爪が挿入されている。

以上のように、本発明では、ロックアップ装置において、簡単な構成で、捩じり特性の低剛性化及び広角度化を実現することができる。

本発明の一実施形態によるトルクコンバータの断面構成図。 図１のロックアップ装置を抽出して示す図。 ロックアップ装置の正面部分図。 ストッパ機構の断面構成図。 ストッパ機構の正面部分図。

［全体構成］
図１に本発明の一実施形態によるトルクコンバータ１を示している。図１の左側にはエンジンが配置され、図１の右側にはトルクコンバータ及びトランスミッションが配置されている。図１に示すＯ−Ｏがトルクコンバータの回転軸である。

トルクコンバータ１は、エンジン側のクランクシャフト（図示せず）からトランスミッションの入力シャフトにトルクを伝達するための装置であり、エンジン側の部材に固定されるフロントカバー２と、３種の羽根車（インペラ３、タービン４、ステータ５）からなるトルクコンバータ本体６と、ロックアップ装置７と、から構成されている。

フロントカバー２は、円板状の部材であり、その外周部にはトランスミッション側に突出する外周筒状部１０が形成されている。インペラ３は、フロントカバー２の外周筒状部１０に溶接により固定されたインペラシェル１２と、その内側に固定された複数のインペラブレード１３と、インペラシェル１２の内周側に設けられた筒状のインペラハブ１４と、から構成されている。

タービン４は流体室内でインペラ３に対向して配置されている。タービン４は、タービンシェル１５と、タービンシェル１５に固定された複数のタービンブレード１６と、タービンシェル１５の内周側に固定されたタービンハブ１７と、から構成されている。タービンハブ１７は外周側に延びるフランジ１７ａを有しており、このフランジ１７ａにタービンシェル１５の内周部が複数のリベット１８によって固定されている。また、タービンハブ１７の内周部には、図示しないトランスミッションの入力シャフトがスプライン係合している。

ステータ５は、インペラ３とタービン４の内周部間に配置され、タービン４からインペラ３へと戻る作動油を整流するための機構である。ステータ５は主に、ステータキャリア２０と、その外周面に設けられた複数のステータブレード２１と、から構成されている。ステータキャリア２０は、ワンウエイクラッチ２２を介して固定シャフト（図示せず）に支持されている。

［ロックアップ装置７の全体構成］
図２に、図１のロックアップ装置７を抽出して示している。ロックアップ装置７は、フロントカバー２とタービン４との間の空間に配置されている。ロックアップ装置７は、ピストン２４と、ドライブプレート（入力プレート）２５と、複数の外周側トーションスプリング２６と、ドリブンプレート（１対の出力プレート）２７と、複数の内周側トーションスプリング２８と、第１中間部材２９と、第２中間部材３０と、を有している。

［ピストン２４］
ピストン２４は、円板状のプレートであり、フロントカバー２のトランスミッション側に配置されている。ピストン２４の内周端には、エンジン側に延びる筒状部２４ａが形成されている。筒状部２４ａは、図示しないトランスミッション側の部材の外周面に軸方向移動自在及び相対回転自在に支持されている。また、ピストン２４の外周部には平坦部２４ｂが形成されている。平坦部２４ｂのフロントカバー２側の面には、環状の摩擦材３３が固定されている。この摩擦材３３がフロントカバー２に押し付けられることによって、フロントカバー２からピストン２４にトルクが伝達される。すなわち、ピストン２４と摩擦材３３によってクラッチ部が構成されている。

［ドライブプレート２５］
ドライブプレート２５は、ピストン２４の外周部において、トランスミッション側の側面に固定されている。具体的には、ドライブプレート２５は、円板状に形成されており、内周部２５ａがピストン２４のトランスミッション側の面にリベット３７により固定されている。

図３は、ドライブプレート２５、外周側トーションスプリング２６、内周側トーションスプリング２８（２８ａ〜２８ｄ）、第１中間部材２９、及び第２中間部材３０を、トランスミッション側から視た図である。図３では、以上の部材以外は取り除いて示している。なお、図３においては、外周側トーションスプリング２６及び内周側トーションスプリング２８は、概略の外形のみを示しており、詳細は省略している。

図２及び図３に示すように、ドライブプレート２５の外周部には複数の係合部２５ｂが形成されている。係合部２５ｂは、ドライブプレート２５の中間部をトランスミッション側にプレス加工した部分と、外周端部をトランスミッション側でかつ内周側に折り曲げ加工した部分と、を有している。係合部２５ｂは外周側トーションスプリング２６の円周方向の両端に係合している。

図３に示すように、ドライブプレート２５において、係合部２５ｂが形成された部分以外の部分には、スプリング支持部２５ｃが形成されている。スプリング支持部２５ｃは、ドライブプレート２５の外周部及び径方向中間部をトランスミッション側に折り曲げて形成されており、外周側トーションスプリング２６の外周側及び内周側を支持している。

なお、外周側トーションスプリング２６の内周側を支持するスプリング支持部２５ｃの一部には、スプリング支持部２５ｃの先端（トランスミッション側の先端）からさらにトランスミッション側に突出する複数のストッパ爪２５ｄが形成されている（詳細は後述する）。

［外周側トーションスプリング２６］
外周側トーションスプリング２６は、このロックアップ装置７に組み込まれていない自由状態で、円弧状に形成されたいわゆるアークスプリングである。すなわち、図３では、外周側トーションスプリング２６がドライブプレート２５のスプリング支持部２５ｃに支持された状態を示しているが、スプリング支持部２５ｃに支持されていない自由な状態においても、図３に示した姿勢と同様の姿勢である。

ここで、外周側トーションスプリング２６はアークスプリングであるので、外周側トーションスプリング２６が作動する際に、ドライブプレート２５の外周側のスプリング支持部２５ｃと外周側トーションスプリング２６とが比較的強く接触する。したがって、外周側トーションスプリング２６とドライブプレート２５との間に生じるヒステリシストルクは比較的大きくなる。

［ドリブンプレート２７］
ドリブンプレート２７は、エンジン側に配置された第１プレート３５と、トランスミッション側に配置された第２プレート３６と、を有している。第１プレート３５及び第２プレート３６は円板状に形成されている。

第１及び第２プレート３５，３６の内周部は、タービンハブ１７のフランジ１７ａにリベット１８により固定されている。また、両プレート３５，３６の外周部は、ストップピン３８によって、軸方向に所定の間隔をあけて固定されている。すなわち、第１プレート３５及び第２プレート３６は、互いに固定された内周部以外は、軸方向に隙間をあけて対向して配置されている。ここでは、両プレート３５，３６はタービンハブ１７に対して相対回転不能で、かつ軸方向に移動不能である。

第１プレート３５及び第２プレート３６の径方向中間部には、窓部３５ａ，３６ａが形成されている。窓部３５ａ，３６ａの外周縁及び内周縁は、軸方向外側に切り起こされている。この窓部３５ａ，３６ａによって、内周側トーションスプリング２８の軸方向及び径方向の移動が規制されている。

なお、窓部３５ａ，３６ａの外周側の形状は、セットされた内周側トーションスプリング２８の外周が作動時の描く円弧よりも外周側に膨らんだ円弧形状である。したがって、内周側トーションスプリング２８が作動する際に、窓部３５ａ，３６ａと内周側トーションスプリング２８の外周とが摺動しにくい。このため、内周側トーションスプリング２８と両プレート３５，３６との間に発生するヒステリシストルクは小さい。

［第１中間部材２９］
第１中間部材２９は、ドライブプレート２５とタービン４との軸方向間に配置されており、ドライブプレート２５及びドリブンプレート２７に対して相対回転自在である。第１中間部材２９は、図３に示すように、環状の部材であり、複数の外周側係合部２９ａと、複数の内周側係合部２９ｂと、を有している。

外周側係合部２９ａは、第１中間部材２９の外周端部に円周方向に所定の間隔で設けられている。外周側係合部２９ａは、第１中間部材２９の外周端部をエンジン側に折り曲げて形成されたものである。外周側係合部２９ａは、隣接する２つの外周側トーションスプリング２６の間に配置されており、一方の外周側トーションスプリング２６の一端と他方の外周側トーションスプリング２６の他端とに係合している。

内周側係合部２９ｂは、第１中間部材２９の内周端部に円周方向に所定の間隔で設けられている。内周側係合部２９ｂは、第１中間部材２９の内周端部をさらに内周側に突出して形成されており、円周方向において２つの外周側係合部２９ａの間に設けられている。また、内周側係合部２９ｂは、ドリブンプレート２７の第１プレート３５と第２プレート３６との軸方向間に配置されている。

［第２中間部材３０］
第２中間部材３０は、第１中間部材２９の内周側において、第１プレート３５と第２プレート３６との軸方向間に配置されている。第２中間部材３０は、ドライブプレート２５、第１中間部材２９、及びドリブンプレート２７に対して相対回転自在である。第２中間部材３０は、図３に示すように、環状のプレートであり、外周端部から外周側に突出して形成された複数の係合部３０ａを有している。

係合部３０ａは、第１中間部材２９の隣接する内周側係合部２９ｂの円周方向間に配置されている。また、係合部３０ａは隣接する内周側トーションスプリング２８の間に配置されている。

［内周側トーションスプリング２８］
複数の内周側トーションスプリング２８のそれぞれ（図３では、内周側トーションスプリング２８ａ〜２８ｄのみを示している）は、第１中間部材２９の内周側係合部２９ｂと、第２中間部材３０の係合部３０ａと、の間に配置されている。このような構成により、係合部３０ａの両側の２つの内周側トーションスプリング２８は直列に作用することになる。図３の例では、１組の内周側トーションスプリング２８ａ，２８ｂが直列に作用し、他の１組の内周側トーションスプリング２８ｃ，２８ｄが直列に作用する。

［ストッパ機構］
このロックアップ装置７は、ドライブプレート２５とドリブンプレート２７との相対回転角度を規制するためのストッパ機構４０を有している。ストッパ機構４０は、ドライブプレート２５の一部に設けられたストッパ爪２５ｄと、ドリブンプレート２７の第１プレート３５の外周端に形成された切欠き３５ｂ（図４及び図５参照）と、から構成されている。

図４に拡大して示すように、ストッパ爪２５ｄは、ドライブプレート２５のスプリング支持部２５ｃの一部をトランスミッション側に延長して形成されている。具体的には、スプリング支持部２５ｃは第１プレート３５と軸方向において重なっていないが、ストッパ爪２５ｄは第１プレート３５と軸方向において重なる位置まで延びている。

図５にストッパ機構４０の正面図を示している。この図５から明らかなように、切欠き３５ｂは第１プレート３５の外周縁部に、外周側に開くように形成されている。切欠き３５ｂは所定の角度範囲にわたって形成されており、この切欠き３５ｂの内部にストッパ爪２５ｄが挿入されている。

以上のような構成により、ストッパ爪２５ｄが切欠き３５ｂの円周方向端部に当接するまで、ドライブプレート２５はドリブンプレート２７に対して相対回転が可能である。言い換えれば、ストッパ爪２５ｄが切欠き３５ｂの端面に当接することによって、ドライブプレート２５のドリブンプレート２７に対する相対回転が禁止される。

［動作］
ロックアップ装置７が作動していないクラッチオフ状態では、エンジンからのトルクはフロントカバー２からインペラ３に伝達される。インペラ３のインペラブレード１３により駆動された作動油は、タービン４を回転させる。このタービン４のトルクはタービンハブ１７を介して図示しないトランスミッションの入力シャフトに伝達される。

車両の速度が所定の速度以上になると、ピストン２４がフロントカバー２側に移動させられ、摩擦材３３がフロントカバー２の摩擦面に押し付けられる。これによりクラッチオン状態になり、フロントカバー２のトルクは、ピストン２４からドライブプレート２５を介して外周側トーションスプリング２６に伝達される。外周側トーションスプリング２６に伝達されたトルクは、第１中間部材２９を介して内周側トーションスプリング２８に伝達される。内周側トーションスプリング２８に伝達されたトルクは、ドリブンプレート２７を介してタービンハブ１７に伝達される。

以上のような動力伝達の際に、１組（２個）の内周側トーションスプリング２８は第２中間部材３０によって直列に作用する。このため、捩じり特性を低剛性にすることができ、また捩じり角度を広くすることができる。

［特徴］
（１）外周側スプリング２６が円弧状に形成されているので、捩じり特性の低剛性化及び捩じり角度の広角度化が可能である。また、２つの内周側スプリング２８は第２中間部材３０によって直列に作用するので、さらに広角度化が可能である。

（２）外周側トーションスプリング２６とドライブプレート２５との間に生じるヒステリシストルクを大きくでき、しかも内周側トーションスプリング２８と第１及び第２プレート３５，３６との間に発生するヒステリシストルクを小さくできる。また、外周側トーションスプリング２６については高剛性にすることができ、内周側トーションスプリング２８については低剛性にすることができる。

したがって、外周側のダンパ部では、高剛性高ヒステリシストルクの捩じり特性にすることができ、急に過大なトルクが入力された場合に、効果的に音及び振動を吸収することができる。また、内周側のダンパ部では、低剛性低ヒステリシストルクの捩じり特性にすることができ、低速時のこもり音に対して有利となる。

なお、外周側の内周側のヒステリシストルクの比は、外周側を３〜５倍にすることができる。また、全体として低剛性・高トルクの捩じり特性を得る場合は、低回転数域及び中回転数域における剛性ｋ１と、高回転数域における剛性ｋ２と、の比は、ｋ２／ｋ１が１．７倍以上であることが好ましい。

［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

特に、クラッチプレート及びサイドプレートの具体的な形状は前記実施形態に限定されるものではなく、種々の形状が可能である。

また、前記実施形態では、ピストンのフロントカバー側の面に摩擦部材を設けたが、複数の摩擦部材からなるクラッチ部を設け、このクラッチ部を介してフロントカバーからトーションスプリングにトルクを伝達する装置にも、同様に本発明を適用できる。

１ トルクコンバータ
２ フロントカバー
３ インペラ
４ タービン
７ ロックアップ装置
２４ ピストン
２５ ドライブプレート（入力プレート）
２５ｂ 係合部
２５ｄ ストッパ爪
２６ 外周側トーションスプリング
２７ ドリブンプレート
２８ 内周側トーションスプリング
２９ 第１中間部材
２９ａ 外周側係合部
２９ｂ 内周側係合部
３０ 第２中間部材
３０ａ 係合部
３３ 摩擦材
３５ｂ 切欠き
４０ ストッパ機構

Claims (5)

1. エンジン側の部材に連結されるフロントカバーとトルクコンバータのタービンとの間に配置されたロックアップ装置であって、
   前記フロントカバーからトルクが入力されるクラッチ部と、
   前記クラッチ部に連結された入力プレートと、
   前記入力プレートからトルクが伝達される自由状態で円弧状の複数の外周側スプリングと、
   前記タービンに連結された１対の出力プレートと、
   前記複数の外周側スプリングの内周側に配置され、前記１対の出力プレートにトルクを伝達する複数の内周側スプリングと、
   前記入力プレート及び前記１対の出力プレートに対して相対回転自在であり、前記外周側スプリングからのトルクを前記内周側スプリングに伝達する第１中間部材と、
   前記入力プレート、前記１対の出力プレート、及び前記第１中間部材に対して相対回転自在であり、前記複数の内周側スプリングの少なくとも２つを直列的に作用させる第２中間部材と、
   を備えたトルクコンバータのロックアップ装置。
2. 前記第１中間部材は、環状のプレートであり、
   外周端部に形成され、前記外周側スプリングの円周方向端部に係合する複数の外周側係合部と、
   内周端部に形成され、前記内周側スプリングの円周方向端部に係合可能な複数の内周側係合部と、
   を有する、
   請求項１に記載のトルクコンバータのロックアップ装置。
3. 前記第２中間部材は、環状のプレートであり、外周端部に形成された複数の係合部を有し、
   前記複数の係合部のそれぞれは、隣接する２つの前記内周側スプリングの円周方向間に配置されている、
   請求項１又は２に記載のトルクコンバータのロックアップ装置。
4. 前記入力プレートと前記出力プレートとの相対回転角度を規制するためのストッパ機構をさらに備えた、請求項１から３のいずれかに記載のトルクコンバータのロックアップ装置。
5. 前記ストッパ機構は、
   前記入力プレート及び前記出力プレートの一方に設けられた爪と、
   前記入力プレート及び前記出力プレートの他方に円周方向に沿って形成され、前記爪が挿入された開口と、
   を有している、
   請求項４に記載のトルクコンバータのロックアップ装置。

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