JP6724026B2

JP6724026B2 - トルクコンバータロックアップクラッチ構造

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Publication number: JP6724026B2
Application number: JP2017544036A
Authority: JP
Inventors: ジェズラーホレン、; ミハエルリートドルフ、
Original assignee: アリソン・トランスミッション・インコーポレイテッド
Priority date: 2015-02-17
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2020-07-15
Anticipated expiration: 2036-02-15
Also published as: US10125853B2; US20220235856A1; US11326677B2; KR102503591B1; EP3259502A4; KR20170118135A; WO2016133845A1; JP2018506006A; US20190003566A1; EP3259502A1; US20200200249A1; US11686377B2; US10563743B2; US20160238117A1

Description

本出願は、２０１５年２月１７日に出願された米国特許仮出願第６２／１１７，１４３号の利益を主張し、その開示内容は参照によりその全体を本明細書に明示的に援用する。

本開示は変速装置に関し、特に変速装置システムのためのトルクコンバータのロックアップクラッチアセンブリに関する。

トルクコンバータは、エンジンや電気モータなどの動力ユニットからの回転力を、変速装置などの動力伝達装置へ伝達するために使用される、流体連結装置である。トルクコンバータはクラッチシステムを有することが可能であって、クラッチシステムの係合状態に依存して、トルクコンバータが流体連結と機械連結のいずれかを選択できるようにする。変速装置は、車両の動力ユニットから駆動軸などの負荷支持装置へ動力及びトルクを伝達することのできる装置である。従来の変速装置は、トルクを伝達する多種のギヤ、シャフト及びクラッチを含んでいる。

本開示の実施形態の以下の説明を添付の図面とともに参照することによって、本開示の上記の態様及びそれらを取得する方法がより明らかとなり、また本開示そのものがよりよく理解されるであろう。

動力付き車両システムの例示的一実施形態の例示的ブロック図と概略図である。従来のトルクコンバータの上半分の断面図である。本明細書に開示のトルクコンバータの上半分の断面図である。本明細書に開示の、ラジアルリップ付きバッキングプレートの立面斜視図である。図４のバッキングプレートの断面図である。本明細書に開示の、ラジアルリップなしバッキングプレートの立面斜視図である。図６のバッキングプレートの断面図である。本明細書に開示の単一部品バッキングプレートの立面斜視図である。図８のバッキングプレートの断面図である。本明細書に開示の単一部品湾曲バッキングプレートアセンブリの立面斜視図である。図１０のバッキングプレートの断面図である。図３のトルクコンバータのピストンプレートの斜視図である。

複数の図面において、対応する参照番号は対応する部品を表すように使用される。

以下で説明する本開示の実施形態は、網羅的であることを意図するものではなく、また本開示を以下の詳細な説明で開示される厳密な形態に限定するものでもない。むしろ、本実施形態は、当業者が本開示の原理及び実施を評価しかつ理解できるように選択され、記述される。

本明細書で使用する用語は、特定の例示的な実施形態を記述するためだけのものであり、限定することを意図するものではない。本明細書で使用されるように、単数形である「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈で明確にそうでないことが示されない限り複数形もまた含むことが意図され得る。同様に、単数形が適用可能な場合にも、特定の例示的実施形態の記述に複数形が使用されていることもある。用語「備える」、「備えている」、「含む」、及び「有する」は包括的であり、記述された特徴、整数、工程、操作、要素、及び／又は構成要素が存在することを特定する。ただし、一つ以上の他の特徴、整数、工程、操作、要素、構成要素、及び／又はそれらの群の存在、又は追加を排除しない。本明細書に記載の方法の工程、プロセス、及び操作は、実行の順序として具体的に特定されない限り、それらの実行を、議論または図示された特定の順序で必然的に必要とするとは考えるべきではない。追加または代替の工程を用い得ることも理解されるべきである。

ここで図１を参照すると、駆動ユニット１０２と変速装置１１８を有する車両システム１００の例示的一実施形態のブロック図並びに概略図が示されている。図示した実施形態では、駆動ユニット１０２は、内燃エンジン、ディーゼルエンジン、電気モータ、又は他の動力発生装置を含み得る。駆動ユニット１０２は、従来のトルクコンバータ１０８の入力シャフト又はポンプシャフト１０６に連結された出力シャフト１０４を回転可能に駆動するように構成されている。入力シャフト又はポンプシャフト１０６は、駆動ユニット１０２の出力シャフト１０４によって回転可能に駆動されるインペラ又はポンプ１１０に連結されている。トルクコンバータ１０８はさらに、タービンシャフト１１４に連結されたタービン１１２を含み、タービンシャフト１１４は、変速装置１１８の回転可能な入力シャフト１２４に連結されているか、それと一体となっている。変速装置１１８は、変速装置１１８の異なるフロー回路（例えば、主回路、潤滑回路、など）内に圧力を形成するための内部ポンプ１２０を含むことも可能である。ポンプ１２０は、駆動ユニット１０２の出力シャフト１０４に連結されたシャフト１１６によって駆動可能である。この構成においては、駆動ユニット１０２は、ポンプ１２０を駆動し、変速装置１１８の異なる回路内の圧力を形成するためのシャフト１１６にトルクを伝達することができる。

変速装置１１８は、複数の自動的に選択された歯車を有する遊星歯車システム１２２を含むことができる。変速装置１１８の出力シャフト１２６は、通常のユニバーサルジョイント１３０に連結されたプロペラシャフト１２８に連結又は一体化されていて、それを回転可能に駆動する。ユニバーサルジョイント１３０は、各端部に取り付けられた車輪１３４Ａ、１３４Ｂを有する車軸１３２に連結され、それを回転可能に駆動する。変速装置１１８の出力シャフト１２６は、プロペラシャフト１２８、ユニバーサルジョイント１３０及び車軸１３２を介して通常の方法で車輪１３４Ａ、１３４Ｂを駆動する。

従来のロックアップクラッチ１３６が、トルクコンバータ１０８のポンプ１１０とタービン１１２の間に接続されている。トルクコンバータ１０８は、車両の発進、低速、及び特定の変速条件などの特定の動作条件時に、いわゆる「トルクコンバータ」モードで動作可能であるという点では、トルクコンバータ１０８の動作は通常通りである。トルクコンバータモードでは、ロックアップクラッチ１３６は解放され、ポンプ１１０は駆動ユニット出力シャフト１０４の回転速度で回転し、タービン１１２はポンプ１１０とタービン１１２の間に介在する流体（図示せず）を介してポンプ１１０により回転可能に作動される。この動作モードでは、当分野で公知のように流体カップリングを介してトルク増幅が発生し、タービンシャフト１１４が駆動ユニット１０２で供給されるよりも大きなトルクで駆動される。これに代わり、トルクコンバータ１０８は、別の運転条件のとき、例えば変速装置１１８の遊星歯車システム１２２の特定の歯車に係合している場合などでは、いわゆる「ロックアップ」モードで動作可能である。ロックアップモードでは、ロックアップクラッチ１３６が係合され、それによってポンプ１１３０がタービン１１２に直接固定される。その結果、これも当分野で公知のように、駆動ユニット出力シャフト１０４が変速装置１１８の入力シャフト１２４に直結される。

変速装置１１８には、複数Ｊの流体経路１４０_１〜１４０_Ｊを介して、遊星歯車システム１２２に流体連結された、電気油圧システム１３８がさらに含まれる。ここでＪは任意の正の整数であってよい。電気油圧システム１３８は、制御信号に応答して流体を１つ以上の流体経路１４０_１〜１４０_Ｊに選択的に流れさせ、それによって、遊星歯車システム１２２内の複数の対応する摩擦装置の動作、すなわち係合と解放とを制御する。複数の摩擦装置には、これに限るものではないが、１つ以上の通常のブレーキ装置、１つ以上のトルク伝達装置、などが含まれ得る。一般的に、複数の摩擦装置の動作、すなわち係合と解放は、各摩擦装置への流体圧力の制御などにより、複数の摩擦装置のそれぞれが掛ける摩擦を選択的に制御することによって制御される。制限的であることを全く意図していない、例示的一実施形態においては、複数の摩擦装置には複数のブレーキと通常のクラッチの形をしたトルク伝達装置が含まれ、このそれぞれを電気油圧システム１３８により供給される流体圧力を介して制御可能に係合及び解放させることができる。いずれにせよ、変速装置１１８の様々な歯車間の切り替え又はシフトは、複数の流体経路１４０_１〜１４０_Ｊ内の流体圧力の制御を介して複数の摩擦装置を選択的に制御することによって、通常通りに実行される。

システム１００にはさらに、メモリユニット１４４を含む変速装置制御回路１４２が含まれる。変速装置制御回路１４２は例えばマイクロプロセッサに基づくものであり、メモリユニット１４４は通常その中に格納された命令を含んでおり、この命令が変速装置制御回路１４２のプロセッサによって実行可能であり、トルクコンバータ１０８の動作、及び変速装置１１８の動作、すなわち遊星歯車システム１２２の様々な歯車間のシフトを制御する。ただし、変速装置制御回路１４２がマイクロプロセッサベースでなくて、トルクコンバータ１０８及び変速装置１１８の動作を一組以上のハードウェアによる命令及び／又はメモリユニット１４４に格納されたソフトウェア命令に基づいて制御するように構成されている他の実施形態を本開示が想定することは理解されるであろう。

図１に示すシステム１００では、トルクコンバータ１０８及び変速装置１１８は、トルクコンバータ１０８及び変速装置１１８のそれぞれの１つ以上の動作状態を示すセンサ信号を生成するように構成された複数のセンサを含んでいる。例えば、トルクコンバータ１０８は、駆動ユニット１０２の出力シャフト１０４の回転速度と同じである、ポンプシャフト１０６の回転速度に対応する速度信号を生成するように配置されて構成された、通常の速度センサ１４６を例として含んでいる。速度センサ１４６は、信号経路１５２を介して変速装置制御回路１４２のポンプ速度入力ＰＳに電気的に接続され、変速装置制御回路１４２はこの速度センサ１４６で生成された速度信号を通常の方法で処理して、タービンシャフト１０６／駆動ユニット出力シャフト１０４の回転速度を判定することができる。

変速装置１１８は、別の通常の速度センサ１４８も例示的に含み、これが、タービンシャフト１１４と同じ回転速度である変速装置入力シャフト１２４の回転速度に対応する速度信号を生成するように配置、構成されている。変速装置１１８の入力シャフト１２４はタービンシャフト１１４に直結されているか又は一体化されており、速度センサ１４８は代わりに、タービンシャフト１１４の回転速度に対応する速度信号を生成するように配置及び構成されてもよい。いずれにせよ、速度センサ１４８は、信号経路１５４を介して変速装置制御回路１４２の変速装置入力シャフト速度入力ＴＩＳに電気的に接続され、変速装置制御回路１４２はこの速度センサ１４８で生成された速度信号を通常の方法で処理して、タービンシャフト１１４／変速装置入力シャフト１２４の回転速度を判定することができる。

変速装置１１８はさらに、変速装置１１８の出力シャフト１２６の回転速度に対応する速度信号を生成するように配置及び構成された、さらに別の速度センサ１５０を含む。速度センサ１５０は通常のものであって、信号経路１５６を介して変速装置制御回路１４２の変速装置出力シャフト速度入力ＴＯＳに電気的に接続されていてよい。変速装置制御回路１４２は、速度センサ１５０によって生成された速度信号を通常の方法で処理して、変速装置出力シャフト１２６の回転速度を判定するように構成されている。

例示した実施形態では変速装置１１８は、変速装置１１８内での様々な動作を制御するように構成された１つ以上のアクチュエータをさらに含む。例えば、本明細書で説明した電気油圧システム１３８は、例えば複数のアクチュエータ、例えば通常のソレノイド又は他の通常のアクチュエータを含み、これが変速装置制御回路１４２の複数Ｊの制御出力ＣＰ_１〜ＣＰ_Ｊに、同数の信号経路７２_１〜７２_Ｊを介して電気的に接続されている。ここでＪは前述したように任意の正の整数であってよい。電気油圧システム１３８内のアクチュエータは、対応する信号経路７２_１〜７２_Ｊの１つにある変速装置制御回路１４２によって生成される制御信号ＣＰ_１〜ＣＰ_Ｊの対応する１つにそれぞれ応答して、対応する１つ以上の流体通路１４０_１〜１４０_Ｊ内の流体圧力を制御することにより複数の摩擦装置のそれぞれにより掛けられる摩擦を制御する。こうして、様々な速度センサ１４６、１４８、及び／又は１５０により提供される情報に基づいて、１つ以上の対応する摩擦装置の動作、すなわち係合と解放を制御する。

遊星歯車システム１２２の摩擦装置は、電気油圧システムによって通常の方法で分配される作動流体によって例示的に制御される。例えば、電気油圧システム１３８は、通常の油圧式容積型ポンプ（図示せず）を例示的に備え、これが電気油圧システム１３８内の１つ以上のアクチュエータの制御によって流体を１つ以上の摩擦装置へ分配する。この実施形態においては、制御信号ＣＰ_１〜ＣＰ_Ｊは例えばアナログの摩擦装置圧力命令であり、１つ以上のアクチュエータはこれに応答して１つ以上の摩擦装置への油圧を制御する。ただし、複数の摩擦装置のそれぞれによって掛けられる摩擦は、代わりに他の従来型摩擦装置制御の構造及び手法に従って制御されることも可能であり、本開示によりそのような他の従来型摩擦装置制御の構造及び手法が想定されることは理解されるであろう。ただしいずれにせよ各摩擦置のアナログ操作は、メモリユニット１４４に格納された命令に従って制御回路１４２で制御される。

図示した実施形態ではシステム１００はさらに、複数Ｋの信号経路１６２を介して駆動ユニット１０２に電気的に接続された、入／出力ポート（Ｉ／Ｏ）を有する駆動ユニット制御回路１６０を含んでいる。ここでＫは任意の正の整数であってよい。駆動ユニット制御回路１６０は通常型であって、駆動ユニット１０２の全体動作の制御及び管理も操作可能であってもよい。駆動ユニット制御回路１６０はさらに通信ポートＣＯＭも含み、これはＬ個の信号経路１６４を介して変速装置制御回路１４２の同様の通信ポートＣＯＭに電気的に接続されている。ここでＬは任意の正の整数であってよい。１つ以上の信号経路１６４は典型的には、まとめてデータリンクと称される。一般的に、駆動ユニット制御回路１６０と変速装置制御回路１４２は、通常の形で１つ以上の信号経路１６４を介して情報を共有するように動作可能である。一実施形態では、例えば駆動ユニット制御回路１６０と変速装置制御回路１４２は、ソサエティ・オブ・オートモーティブ・エンジニアズ（ｓｏｃｉｅｔｙｏｆａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）（ＳＡＥ）のＪ−１９３９通信プロトコルに準拠した１つ以上のメッセージ形式で、１つ以上の信号経路１６４を介して情報を共有するように動作可能である。ただし本開示では、駆動ユニット制御回路１６０と変速装置制御回路１４２が、１つ以上の他の従来の通信プロトコル（例えば、Ｊ１５８７データバス、Ｊ１９３９データバス、ＩＥＳＣＡＮデータバス、ＧＭＬＡＮ，ＭｅｒｃｅｄｅｓＰＴ−ＣＡＮなどの通常のデータバスからの）１つ以上の他の従来型通信プロトコルに準拠した１つ以上の信号経路１６４を介して、情報を共有するように動作可能である、他の実施形態も想定する。

図２には、従来のトルクコンバータ２００の一実施形態の上半分の断面図が示されている。トルクコンバータ２００は、リアカバー２０４又はシェルに連結位置で固定的に取り付けられたフロントカバーアセンブリ２０２を含んでいる。一実施例では、連結位置は、ボルト接続、溶接接続、あるいは他の任意のタイプの連結手段を含むことができる。コンバータ２００には、タービンブレード、シェル、及びコアリングを有するタービンアセンブリ２０６が含まれる。コンバータ２００には、インペラ又はポンプブレード、外側シェル、及びコアリングを有するポンプアセンブリ２０８も含まれる。

ステータアセンブリ２１０はポンプアセンブリ２０８とタービンアセンブリ２０６の間の軸方向に配置されている。ステータアセンブリ２１０は、ハウジング、１つ以上のステータブレード、及び一方向クラッチ２１２を含むことができる。一方向クラッチ２１２は、当分野で公知のような、ローラーまたはスプラグの設計であってもよい。

トルクコンバータ２００は、フロントカバー２０２からタービンハブ２１４にトルクを伝達する、クラッチアセンブリ２１８を含むことができる。クラッチアセンブリ２１８は、ピストンプレート２１６、バッキングプレート２２６、複数のクラッチプレート２２０、及び複数のリアクションプレート２２２を含む。複数のクラッチプレート２２０とリアクションプレート２２２は、図２に示すようにタービンアセンブリにボルト留めされているタービンハブ２１４にスプライン固定可能である。ピストンプレート２１６は油圧作動により、クラッチアセンブリ２１８を係合及び動作させることができ、それによってタービンアセンブリ２０６とポンプアセンブリ２０８を相互に「油圧連結」させる。作動流体は、トルクコンバータ２００内のピストンプレート２１６の前面側の専用流路を流れることができて、プレート２１６をクラッチアセンブリ２１８に向かわせて、係合させる。当業者であれば、流体連結装置のこの設計及びその他の設計で、エンジンと変速装置をどのように相互に流体的に連結できるかを理解できる。

次に図３には、一実施形態のトルクコンバータ３００の上半分の断面図が示されている。トルクコンバータ３００には、リアカバー３０４又はシェルと連結位置で連結されたフロントカバー３０２が含まれている。一実施例では、連結位置は、ボルト接続、溶接接続、あるいは他の任意のタイプの連結手段を含むことができる。トルクコンバータ３００には、タービンブレード、シェル、及びコアリングを有するタービンアセンブリ３０６が含まれる。トルクコンバータ３００には、インペラ又はポンプブレード、外側シェル、及びコアリングを有するポンプアセンブリ３０８も含まれる。

ステータアセンブリ３１０は、軸方向でポンプアセンブリ３０８とタービンアセンブリ３０６の間に配置されている。ステータアセンブリ３１０は、ハウジング、１つ以上のステータブレード、及び一方向クラッチ３１２を含むことができる。一方向クラッチ３１２は、当分野で公知のようなローラーまたはスプラグの設計であってもよい。

トルクコンバータ３００は、フロントカバー３０２からタービンハブ３１４にトルクを伝達するクラッチアセンブリ３１８を含むことができる。タービンハブ３１４はさらに、スプライン又は他の方法で変速装置（図示せず）のタービンシャフトに連結されてもよい。クラッチアセンブリ３１８は、フロントカバー３０２に形成された空洞内に配置されたピストン３１６を含んでもよい。ピストン３１６は、ピストン３１６の周りに径方向に画定され、部分的にリアカバー３０４に向かって突出する、径方向の突起３５４を有してもよい。少なくとも１つのクラッチプレート３２０と、少なくとも１つのリアクションプレート３２２もまた、空洞内に配置されてもよい。クラッチプレート３２０とリアクションプレート３２２は、ピストン３１６の突起３５４に軸方向に隣接して径方向に配置されてもよい。さらに、バッキングプレート３２６も、フロントカバー３０２が形成する空洞内で、バッキングプレート３２６が実質的にクラッチプレート３２０及び／又はリアクションプレート３２２に隣接することが可能な位置に配置されてもよい。

クラッチアセンブリ３１８は、ダンパ３２８を介してタービンハブ３１４に連結されてもよい。ダンパ３２８は当分野で知られているように、フロントカバー３０２とタービンハブ３１４との間で経験される減衰トルク変動を提供することができる。当業者であれば、トルクコンバータ内でのトルク荷重分布を減衰可能な複数の方法に精通しているであろうが、本開示はいずれのタイプのダンパにも限定されない。例えば、２つの構成部品を相互に回転連結するためにコイルばねが使用され得る。捩り荷重が構成部品の１つから他へ分配される時、ばねは捩り荷重を減衰して伝達することができる。さらに、他の任意のタイプの減衰システムを使用可能である。油圧ショックアブソーバ、気体ばね、クラッチアセンブリなどの減衰システムが考えられ、本開示はいかなる特定のタイプのダンパにも限定されない。

ピストン３１６は油圧作動により、クラッチアセンブリ３１８を係合及び動作させることができ、それによってタービンアセンブリ３０６とフロントカバー３０２を相互に機械的に連結させる。流体は、トルクコンバータ３００内のピストン３１６の前面側の専用流路を流れることができて、ピストン３１６をクラッチアセンブリ３１８に押し付けて係合させる。当業者であれば、２つの回転構成要素を相互に機械的に連結するために、これ又は他の設計のクラッチアセンブリがどのように使用されるかは理解することができる。

図３には、バッキングプレート３２６が第１の部材３３２と第２の部材３３４で支持可能な一実施形態が示されている。第１の部材３３２及び第２の部材３３４は、クラッチアセンブリ３１８が係合位置にあるときに、フロントカバー３０２からタービンハブ３１４へ捩り荷重を伝達するために使用することができる。非限定的な一実施例においては、クラッチが係合すると、フロントカバー３０２にかけられたトルクはノーズハブ３３０に伝達され得る。ノーズハブ３３０は第１と第２の部材３３２、３３４に固定的に連結されていて、掛けられたトルクをクラッチアセンブリ３１８を介して、ダンパ３２８及びタービンハブ３１４へ伝達してもよい。

より具体的には、第１の部材３３２はバッキングプレート３２６の径方向外側の位置でバッキングプレート３２６に連結されてもよいし、第２の部材３３４はバッキングプレート３２６の径方向内側の位置でバッキングプレート３２６に連結されてもよい。あるいは、バッキングプレート３２６は、第２の部材３３４の延長部又は一体形成されたものであってもよい。

第１の部材３３２は、貫通する中央の穴又は孔を有する、実質的に環状の形状であってもよい。さらに、第１の部材３３２は図３に示すように円弧形状の断面を有してもよい。円弧形状断面は、一端がバッキングプレート３２６に連結され、他端が第２の部材３３４に連結されてもよい。

第２の部材３３４もまた環状であって、図３の断面で見るときに複数の湾曲部で形成されていてもよい。第２の部材３３４はバッキングプレート３２６を形成し、バッキングプレートリップ３３６で終端してもよい。第２の部材３３４はまた少なくとも１つのフィンガ３３８を有し、これがクラッチプレート３２０又はリアクションプレート３２２のスプライン部に係合するようになっていてもよい。

ここで図１２を参照すると、ピストン１２００の分離図が示されている。本開示の一実施形態では、ピストン３１６は、図３に示すようにクラッチアセンブリ３１８の一端に部分的に沿って配置されていてもよい。ピストン３１６は、ピストン３１６の径方向に画定された突起３５４を有していてもよい。突起３５４はまた、少なくとも部分的にクラッチアセンブリ３１８に整列してもよい。突起３５４はピストンプレート１２０４の平坦面１２１０から十分に突き出ていて、ピストン３１６が係合位置に配置されたときに突起３５４の一部がクラッチアセンブリ３１８に接触することができる。

ピストン３１６は内側スリーブ１２０６と外側スリーブ１２０８を有していてもよい。内側スリーブ１２０６は、図３に示すようにノーズハブ３３０の内部部分３４２の外側半径よりもわずかに大きな内側半径を有していてもよい。内側スリーブ１２０６の半径は、ノーズハブ３３０の内部部分３４２に沿って軸方向にピストン３１６を摺動可能とし、それと同時に内側スリーブ１２０６とノーズハブ３３０の間を流体が通過することを実質的に制限可能な大きさであってよい。内側スリーブ１２０６を通る流体移動をさらに制限するために、内側スリーブ１２０６とノーズハブ３３０の内部部分３４２の間に、第１のシール３４４が配置されてもよい。

外側スリーブ１２０８は、図３に示すようにフロントカバー３０２の内側部分３４６よりも少しだけ小さい外側半径を有してもよい。外側スリーブ１２０８の外側半径は、ピストン３１６をフロントカバー３０２の内側部分３４６に沿って軸方向に摺動可能とするために適切な大きさであり、またそれと同時に、フロントカバー３０２の内側部分と外側スリーブ１２０８の間を流体が通過することを実質的に制限できる程度に密接していてもよい。外側スリーブ１２０８を通る流体移動をさらに制限するために、外側スリーブ１２０８とフロントカバー３０２の内側部分３４６との間に第２のシール３４８が配置されてもよい。

内側スリーブ１２０６と外側スリーブ１２０８は、第１の軸又は回転軸４０６を中心にしてピストン３１６を軸方向と径方向の両方に移動可能とするように構成されていてもよい。ピストン３１６の軸方向移動は、１つ以上の流体経路１４０_１〜１４０_Ｊを経由して加圧流体（図示せず）をピストンプレート空洞３５０に充填することにより制御され得る。ピストンプレート空洞３５０が流体で満たされると、ピストン３１６は軸方向に移動してフロントカバー３０２から離れ得る。ピストン３１６がフロントカバー３０２から離されると、ピストン３１６の突起３５４がクラッチアセンブリ３１８に接触し得る。そうすると、クラッチプレート３２０とリアクションプレート３２２が相互にしっかりと強制接触させられて、フロントカバー３０２とタービンハブ３１４の間で捩り荷重が伝達され得るようになる。さらに、加圧流体がピストンプレート空洞３５０に供給されなくなると、突起３５４は、もはや十分な軸方向の力をクラッチアセンブリ３１８に与えず、クラッチアセンブリ３１８を介したフロントカバー３０２とタービンハブ３１４との間の機械的連結が提供されなくなり得る。

一実施形態では、ピストン３１６はクラッチアセンブリ３１８にトルクを伝達することを要求されない。この実施形態では、第１のシール３４４と第２のシール３４８が、ピストン３１６、フロントカバー３０２、及びノーズハブ３３０の間に十分な摩擦特性を与え、フロントカバー３１６の回転とともにピストン３１６を回転させることができる。異なる実施形態では、第１のシール３４４と第２のシール３４８の摩擦特性が、フロントカバー３０２とは独立してピストン３１６の回転を可能とし得る。さらに別の実施形態では、ピストン３１６はフロントカバー３０２又はノーズハブ３３０のいずれかと、あるいはその両方と径方向に連結して、フロントカバー３０２が回転とともにピストン３１６が回転してもよい。

クラッチアセンブリ３１８が係合又は「ロックアップ」位置にあるとき、バッキングプレート３２６はピストン３１６からの軸方向の力に適切に対抗して、バッキングプレート３２６がリアカバー３０４に向かって実質的に偏向しないようになし得る。

ここで図４を参照すると、バッキングプレートアセンブリ４００の一実施形態が示されている。バッキングプレートアセンブリ４００は、第１の軸４０６を中心にして径方向に画定され得る。バッキングプレートアセンブリ４００は、図３に示す、リップ３３６、バッキングプレート３２６、フィンガ３３８、及び第２の部材３３４を有することができる。第２の部材３３４は、バッキングプレートアセンブリ４００の剛性を増すための、第１の軸４０６を中心に径方向に形成された少なくとも１つの湾曲部３４０を含んでもよい。さらに、バッキングプレート３２６は第２の部材３３４と実質的に同一の材料片であってよい。より具体的には、第２の部材３３４が第１の軸４０６から径方向に延伸するに連れて、第２の部材は、第１の軸４０６に垂直な、実質的に平坦な径方向面を形成してバッキングプレート３２６を画定し得る。

さらに、フィンガ３３８は、バッキングプレート３２６の部分的な切り欠き部で形成されてもよい。より具体的には、フィンガ３３８は、バッキングプレート３２６面から実質的に９０度の湾曲部を形成するために、第１の軸４０６からある径方向距離においてフロントカバー３０２に向けて折り曲げられた、バッキングプレート３２６の一部の切り欠き部であってよい。

第２の部材３３４は、バッキングプレートアセンブリ４００の径方向最内周部の周りの第１の端部に画定されたリップ４０２を有してもよい。リップ４０２はシャフトを貫通させることが可能な通路を部分的に画定してもよい。バッキングプレートアセンブリ４００は、リップ４０２から径方向外向きに延在してハブ部４０４を形成してもよい。ハブ部４０４は、ノーズハブ３３０（図３）の内側寸法に対応して、第１の軸４０６を中心に径方向に画定されてよい。ハブ部４０４は、ノーズハブ３３０が形成する空洞に収容されるような寸法であってよい。さらにノーズハブ３３０は、図３に示すようにバッキングプレートアセンブリ４００のリップ４０２と残りのハブ部４０４とを実質的に包含するように配置することができる。

一実施形態において、ノーズハブ３３０はフロントカバー３０２を第２の部材３３４に連結するために使用することができる。ノーズハブ３３０は、フロントカバーからノーズハブ３３０へねじり荷重を伝達するのに十分なように、連結点３５２でフロントカバー３０２に連結されてよい。一実施形態において、フロントカバー３０２は、連結点３５２においてノーズハブ３３０に溶接されてもよい。ただし本開示はそのような連結方法に限定されない。当業者であれば、同様な結果を達成するために、他の連結方法をどのように利用し得るかを理解するであろう。ノーズハブ３３０とフロントカバー３０２を相互に連結するために、締結具、接着剤、スプライン、ネジ山、圧入嵌合などの方法が利用され得る。

ノーズハブ３３０はまた、バッキングプレートアセンブリ４００に連結されてもよい。バッキングプレートアセンブリ４００は、ノーズハブ３３０が形成する空洞内に、圧入嵌合又はその他の方法で配置されてもよい。さらに、バッキングプレートアセンブリ４００は、上記の複数の連結方法の１つ以上を利用してノーズハブ３３０に連結されてもよい。トルクコンバータ３００が完全に組み立てられると、フロントカバー３０２への捩り入力はノーズハブ３３０を介してバッキングプレートアセンブリ４００に分配され得る。

さらに、バッキングプレートアセンブリ４００は、第２の部材３３４の径方向最外周部にあるバッキングプレートのリップ３３６で終端することができる。バッキングプレートのリップ３３６は、第２の部材３３４の最外周直径又は端部の周りに周方向に画定されてよい。さらに、リップ３３６は、バッキングプレート３２６の面に対して実質的に垂直であってよい。バッキングプレート３２６が、バッキングプレートのリップ３３６で終端することで、バッキングプレートアセンブリ４００の剛性が向上し得る。一実施形態において、バッキングプレート３２６に対して垂直なバッキングプレートリップ３３６を利用し得るが、本開示は、そのような配向に限定されることを意図していない。当業者は、実質的に同一結果を達成するために複数の異なる角度の湾曲部もまた利用され得ることを理解するであろう。

図５にはバッキングプレートアセンブリ４００の断面図５００が示されている。より具体的には、第１の部材３３２が第２の部材３３４に連結し得る非限定的な一例として、第１の位置５０２と第２の位置５０４が示されている。第１の位置５０２は、実質的に第２の部材３３４に隣接する第１の部材３３２の径方向の内側部分であってよい。第２の位置５０４は、実質的に第２の部材３３４に隣接する第１の部材３３２の径方向の外側部分であってよい。第１の部材３３２と第２の部材３３４は、溶接、ボルト、リベット、化学結合剤などの複数の方法で相互に連結可能である。非限定的な一態様において、第１の位置５０２と第２の位置５０４において、第１の部材３３２と第２の部材３３４が実質的に相互に貼り付けられてよい。別の態様においては、２つの部材は相互に固定されなくてもよい。

ピストン３１６が前述したようにクラッチアセンブリ３１８に係合するとき、バッキングプレート３２６は第１の軸４０６の周りに軸方向の力を経験し得る。第１の位置５０２と第２の位置５０４で第１の部材３３２を第２の部材３３４に連結することにより、バッキングプレートアセンブリ４００の剛性は強化され得る。より具体的には、ピストン３１６がバッキングプレート３２６に軸方向の力を掛けると、第１の部材３３２は、第１の位置５０２と第２の位置５０４の両方で第２の部材３３４に連結されているために、バッキングプレート３２６のいかなる軸方向の移動も実質的に抑制し得る。

ピストン３１６によって軸方向の力５０６（図５）が掛けられると、バッキングプレート３２６は、バッキングプレートアセンブリ４００を介してタービンハブ３１４へ抵抗力５０８を伝達することによって軸方向移動に抵抗し得る。さらに、バッキングプレートアセンブリ４００が径方向内側部分５１０において軸方向移動に抵抗し得るために、バッキングプレートアセンブリはバッキングプレート３２６の径方向の最外周部付近で軸方向偏位をより受け易い可能性がある。一実施形態では、第２の位置５０４は、バッキングプレート３２６の周りの軸方向偏位に実質的に抵抗するためのバッキングプレート３２６の径方向最外周部であってよい。そのような第２の位置５０４において第１の部材３３２を第２の部材３３４に連結することで、バッキングプレート３２６はピストン３１６が形成する軸方向の力５０６による偏位に実質的に抵抗し得る。

図４に戻ると、フィンガ３３８もまた明らかに示されている。フィンガ３３８は、第２の部材３３４の製造工程時に形成され得る。複数のフィンガ３３８は径方向に相互に等距離に離間して、各フィンガ３３８とリアクションプレート３２２又はクラッチプレート３２０との係合を可能とするようになっていてもよい。各フィンガ３３８は十分に強くて、クラッチアセンブリ３１８が係合位置にあるときに、トルクコンバータ１０８の入力シャフト１０６からのすべての径方向の力を、ダンパ３２８を介してタービンシャフト１１４に伝達することができる。

本開示の一実施形態では、複数のフィンガ３３８は相互に等距離に離間しているが、当業者であれば、複数のずれた距離であってもそれを使用して実質的に同様の結果を達成できることを理解するであろう。さらに、フィンガの数及び各フィンガの幅は、各フィンガによって伝達される特定の荷重に大きく依存して変化し得る。当分野で公知のように、複数のフィンガ３３８の具体的な設計は、そこを介して伝達されるべき様々な荷重に対応するように変更可能である。

図４及び図５に示す実施形態は、スタンピング／打ち抜きプロセス、及び溶接プロセスを利用して製造されてもよい。製造プロセスの第１の工程は、シート材料からの第１の部材３３２のスタンピング又は打ち抜きであってよい。シートは、任意の所望の材料組成であってもよいし、そうでなくてもよい。また実質的な変形への抵抗に適した厚さであってよい。スタンピング又は打ち抜きプロセスは、同時に行われてもよいし、あるいは別の工程で行われてもよい。

スタンピング又は打ち抜きプロセスが異なる工程で行われる場合、第１の部材３３２に必要な材料が供給された材料から打ち抜かれてブランクが形成され得る。ブランクは、所望の最終バッキングプレートアセンブリ４００寸法を作製するためのスタンピングプロセスに関連する所望寸法であってよい。非限定的な一実施例では、第１の部材３３２用のブランクは、第１の部材３３２の最終直径よりも大きな直径を有してもよい。スタンピングプロセス時に、第１の部材３３２用のブランクは、ダイの間でブランクをプレスすることで所望の最終形状に形成され得る。ダイによって第１の部材３３２に湾曲部３４０が形成され得る。第１の部材３３２に関して記述した上記のプロセスと同様に、第２の部材３３４が打ち抜きプロセス又はスタンピングプロセスを経て所望の最終結果を達成し得る。

第１の部材３３２と第２の部材３３４が形成された後、適切な強度を有するバッキングプレートアセンブリ４００を形成するために２つの部品を相互連結することが必要であり得る。第１の部材３３２と第２の部材３３４を相互連結する１つの方法として、２つの部品を相互に溶接することが含まれ得る。１つ又は複数の溶接部が、第１の位置５０２と第２の位置５０４の両方に配置されてもよい。１つまたは複数の溶接部は、第１の部材３３２の第１の位置５０２と第２の位置５０４の全体にわたって連続していてもよい。１つまたは複数の溶接部は、第１の部材３３２の第１の位置５０２と第２の位置５０４の全体にわたって分割されていてもよい。

本明細書ではバッキングプレートアセンブリ４００の構成部品の形成方法としてプレスを利用する方法を記述したが、本開示はいかなる特定の製造方法にも限定されない。当業者であれば、レーザ、ウォータージェット、ＣＮＣミル、プラズマカッターなどを使用して材料を所望のブランクに切断する方法を理解するであろう。さらに、バッキングプレートアセンブリ４００の所望形状作製の一方法としてプレスとダイについて記載したが、モールド法、機械加工、３Ｄ印刷、付加製造、鋳造、又は他の任意の類似の製造プロセスなどのその他の方法が使用可能である。

第１の部材３３２を第２の部材３３４へ連結するための一方法として溶接を記載したが、他の連結方法も使用可能である。より具体的には、２つのプレートは、ボルト留め、リベット固定、圧入嵌合、又はその他の方法で相互に連結可能であり、いずれの単一の連結方法もそれに限定されるとみなすべきではない。

リップなしのバッキングプレートアセンブリ６００の別の実施形態が図６、図７に示されている。この実施形態では、バッキングプレート３２６は、バッキングプレート３２６の面と同じ平面である、径方向端部で終端してもよい。バッキングプレートアセンブリ６００の断面図７００が図７に示されている。図４に示す実施形態と同様に、この実施形態は、第１の部材７０２と第２の部材７０４とを有してもよい。第１の部材７０２と第２の部材７０４は、バッキングプレートリップ３３６が除去されていることを除けば、それぞれ第１のバッキングプレート３３４と第２のバッキングプレート３３６に形状が実質的に類似していてもよい。

一実施形態において、バッキングプレート３２６面と同じ平面であるようにして終端するバッキングプレート３２６を有することが有利である場合がある。図６及び図７に示す実施形態では、バッキングプレート３２６が様々な寸法のクラッチアセンブリに適合することを可能とし得る。例えば、図４のバッキングプレートアセンブリ４００では、クラッチアセンブリ３１８は、バッキングプレートのリップ３２６で画定されるようにバッキングプレート３２６内に嵌合する設計が必要であり得る。図６及び図７においては、バッキングプレートは、バッキングプレート３２６の外端部に沿って囲まれてはいない。

別の実施形態では、複数の部分が一体連結されてバッキングプレートアセンブリを形成する代わりに、図８及び図９に示すように、単一部品のバッキングプレートアセンブリ８００であってよい。バッキングプレートアセンブリ８００は、バッキングプレート８００の平坦面８０４から少なくとも部分的に外方向に延在し得る少なくとも１つのフィンガ８０２を有してもよい。フィンガ８０２は、バッキングプレート８０６の内径端部を画定する半径に沿って整列してもよい。

図９にはバッキングプレートアセンブリ８００の断面図９００が示されている。フィンガ８０２は、バッキングプレートアセンブリ８００の平坦面８０４から実質的に垂直な湾曲部として形成されてもよい。より具体的には、フィンガ８０２は、バッキングプレート８０６からフィンガ８０２の部分的輪郭を切り出した後に、実質的に垂直な湾曲部とすることにより形成することができる。

図８及び図９に示す一態様の実施形態では、１つの製造工程しか必要としなくてよい。例えば、スタンピングプロセスが１工程で単一部品のバッキングプレート８００を形成し得る。図８及び図９に示す実施形態の一製造例では、先ず所望厚さを有するシート材料をプレス機に供給する。次にプレス機では、材料をダイにプレスして、単一部品バッキングプレート８００の外形を形成し得る。打ち抜きプロセスが同時に実行されて、単一部品バッキングプレート８００を余分の材料から分離することができる。プレス工程及びパンチング工程は、同時でも任意の順序ででも実行可能であり、本開示はいずれか１つの方法又は特定の順序に限定されない。

図８及び図９に示す実施形態の１つの利点は、単一部品バッキングプレート８００はスタンピングプロセスまたは打ち抜きプロセスの後で完了し得るということである。より具体的には、この単一部品バッキングプレート８００は、複数の部品を相互連結してバッキングプレート８００を形成するための溶接や他の方法での連結なしで完成できる。したがってプロセスは比較的簡単であり、部品は容易に量産可能である。

本開示の更なる別の実施形態を図１０及び図１１に示す。実質的に単一部品で作られた、別のバッキングプレートアセンブリ１０００が図１０に示されている。バッキングプレートアセンブリ１０００は、バッキングプレート１００２、少なくとも１つのフィンガ１００４、少なくとも１つの湾曲部１００６、シャフト通路又は穴１００８、およびハブ部１０１０などの、前に記載した特徴の多くを含み得る。バッキングプレートアセンブリ１０００は、既に述べた実施形態と実質的に同様に機能することができる。

図１１の断面部分１１００で示すように、バッキングプレートセンブリ１０００は一品材料で形成可能である。材料には一連の湾曲部と切込部が含まれ、それを、図１０に示すバッキングプレートアセンブリ１０００に形成することが可能である。バッキングプレート１００２は、バッキングプレートアセンブリ１０００の最外周部における１８０度湾曲部１０１８により形成可能である。複数のバッキングプレートセクション１０１２のそれぞれの径方向最外周部分に、ほぼ１８０度の湾曲部１０１８があってよい。各セクション１０１２はバッキングプレート１００２の一部を画定することができ、そこではバッキングプレートアセンブリ１０００の材料がバッキングプレート１００２面の下に折り畳まれて、二重の材料層を形成する。バッキングプレートセクション１０１２は、バッキングプレート材料内の少なくとも１つの切り欠き部１０１４で部分的に画定され得る。追加の切り欠き部１０１４は、バッキングプレートアセンブリ１０００の周りに径方向に離間されていてもよい。

バッキングプレートセクション１０１２は、径方向の最外端の周りで終端して、バッキングプレートアセンブリ１０００の実質的に直線的な外端１０１６を形成してもよい。直線的外端１０１６は互いに角度がずれていて、結合して合計で実質的に３６０度となるようになっていてもよい。例えば、８つのセクション１０１２があって、その８つの直線外端１０１６で実質的に八角形の外周を形成してもよい。

切り欠き部１０１４の一部はフィンガ１００４を形成するのに利用されてもよい。さらに一実施形態において、フィンガ１００４はバッキングプレート１００２の実施的に９０度の湾曲部１１０４で形成されてもよい。さらに、フィンガ１００４の湾曲部１００６は、フィンガ１００４の遠位部分におけるバッキングプレート１００２からの１８０度の湾曲部であってよい。湾曲部１００６はフィンガ１００４のベース１１０８で終端してもよい。１８０度湾曲の結果として、フィンガ１００４はバッキングプレートアセンブリ１０００材料の二重層で構成され得る。

フィンガ１００４の一実施形態において、溶接部がフィンガ１００４のベース１１０８に沿って形成されてもよい。溶接部はフィンガ１００４に十分な剛性を与え、バッキングプレートアセンブリ１０００がクラッチアセンブリ３１８からのねじり荷重をノーズハブ３３０へ適切に伝達することを可能とし得る。さらに、２つの層を相互にさらに連結するために、フィンガ１００４の側面に沿って溶接部が形成されてもよい。これもまた、フィンガ１００４の荷重支持能力の向上に利用され得る。

本開示のさらなる実施形態において、バッキングプレート１００２はまた、バッキングプレートアセンブリ１０００の剛性を高めるために溶接部又は他の手段を含んでもよい。溶接部はバッキングプレート端部末端１１１０に沿って配置されていてもよい。末端１１１０に沿って溶接部を配置することで、溶接部による追加された強化と、相互に平行に整列したバッキングプレート材料の追加層との両方により、バッキングプレート１００２の剛性が増大可能である。

これまでに本開示の原理を組み込んだ例示的実施形態を開示したが、本開示はこの開示した実施形態に限定されるものではない。むしろ本出願は、一般原理を使用した本開示の任意の変形、使用、又は適合を包含することを意図している。さらに本出願では、本開示が関連しかつ添付の特許請求の範囲の限度内にある、当分野における公知又は慣習的な実施の範囲内で生じる本開示からの乖離を包含することが意図されている。

Claims

ノーズハブに連結されたポンプアセンブリと、
タービンハブに連結されたタービンアセンブリと、
前記タービンハブに連結されたダンパアセンブリと、
前記ノーズハブに連結されたバッキングプレートアセンブリと、
前記バッキングプレートアセンブリと前記ダンパアセンブリの間で捩り荷重を伝達可能で、係合位置と開放位置とを有する、クラッチアセンブリと、
前記バッキングプレートアセンブリの部分的な切り欠き部で折り曲げから一体的に形成され、前記クラッチアセンブリの一部に接触するように構成される少なくとも１つのフィンガと、
を備えるトルクコンバータアセンブリであって、
前記クラッチアセンブリが係合しているときは、前記ポンプアセンブリは前記タービンアセンブリに機械的に連結され、前記クラッチアセンブリが係合していないときは、前記ポンプアセンブリは前記タービンアセンブリに機械的に連結されない、トルクコンバータアセンブリ。
前記クラッチアセンブリが係合位置にあるときに前記クラッチアセンブリに軸方向圧力を掛けるピストンをさらに備える、請求項１に記載のトルクコンバータアセンブリ。
前記ピストンは、前記ポンプアセンブリとは独立に回転し得る、請求項２に記載のトルクコンバータアセンブリ。
前記バッキングプレートアセンブリは、互いに連結された第１のプレートと第２のプレートとからなる、請求項１に記載のトルクコンバータアセンブリ。
前記第１のプレートと前記第２のプレートはそれぞれ少なくとも１つの湾曲部を画定する、請求項４に記載のトルクコンバータアセンブリ。
前記バッキングプレートアセンブリはリップで終端し、前記リップは前記第２のプレートにおける実質的に９０°の湾曲部である、請求項４に記載のトルクコンバータアセンブリ。
ロックアップクラッチ用のトルクコンバータのバッキングプレートアセンブリであって、
互いに連結され、いずれもハブ部から径方向外向きに延在する、第１のプレートと第２のプレートと、
クラッチアセンブリの一部に係合する、前記バッキングプレートアセンブリから延在する少なくとも１つのフィンガと、
前記第１のプレートと前記第２のプレートのそれぞれにおける少なくとも１つの湾曲部と、
前記クラッチアセンブリに整列するバッキングプレート面と、
を備え、
前記バッキングプレートアセンブリは前記クラッチアセンブリに対して軸方向の抵抗を与え、前記ハブ部から前記クラッチアセンブリに捩り力を伝達する、トルクコンバータのバッキングプレートアセンブリ。
前記フィンガは前記第２のプレートの一部の９０度湾曲部である、請求項７に記載のバッキングプレートアセンブリ。
前記バッキングプレートアセンブリの径方向最外端に沿う外側リップをさらに備える、請求項７に記載のバッキングプレートアセンブリ。
前記外側リップは前記第２のプレートの実質的に９０度湾曲部である、請求項９に記載のバッキングプレートアセンブリ。
ロックアップクラッチを有するトルクコンバータであって、
フロントカバーハブから延在し、リアカバーに連結する、フロントカバーと、
前記リアカバーに連結されたポンプアセンブリと、
タービンハブに連結されたタービンアセンブリと、
前記タービンアセンブリと前記ポンプアセンブリの間に位置するステータと、
前記タービンハブに連結され、ダンパクラッチフィンガを画定する、ダンパと、
前記フロントカバーハブに連結され、バッキングプレートアセンブリの切り欠き部から一体的に形成されたバッキングプレートクラッチフィンガを画定する、前記バッキングプレートアセンブリと、
前記バッキングプレートアセンブリと前記ダンパの間に連結された、クラッチアセンブリと、
前記フロントカバーのフロント面と前記クラッチアセンブリの間に配置されたピストンと、
を備え、
前記バッキングプレートクラッチフィンガは前記クラッチアセンブリの第１の部分に係合し、前記ダンパクラッチフィンガは前記クラッチアセンブリの第２の部分に係合し、前記バッキングプレートクラッチフィンガは前記クラッチアセンブリの一部に接触する、トルクコンバータ。
前記クラッチアセンブリの前記第１の部分は、少なくとも１つのクラッチプレートである、請求項１１に記載のトルクコンバータ。
前記クラッチアセンブリの前記第２の部分は、少なくとも１つのリアクションプレートである、請求項１１に記載のトルクコンバータ。
前記ピストンは、前記フロントカバーハブの流体通路を介して加圧流体を供給することにより、選択的に作動可能である、請求項１１に記載のトルクコンバータ。
前記ピストンは前記フロントカバーに対して回転可能である、請求項１４に記載のトルクコンバータ。
前記ピストンは前記フロント面に対して軸方向に移動可能である、請求項１４に記載のトルクコンバータ。
前記ピストンは前記クラッチアセンブリの前記第１の部分と前記第２の部分を前記バッキングプレートアセンブリの方向に押し付け、前記ポンプアセンブリと前記タービンアセンブリを機械的に連結可能である、請求項１４に記載のトルクコンバータ。
前記バッキングプレートアセンブリは、互いに連結された２つのプレートで構成される、請求項１４に記載のトルクコンバータ。