JPH01169170A - 可変容量トルクコンバータ - 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 この発明は駆動源からのトルクを流体を介して伝達する
トルクコンバータに関し、例えば車両においてエンジン
と補助変４１１　ｈ’４との間に配置されるトルクコン
バータに関するものである。

従来の技術 自動変速機付き車両に搭載されている一般的なトルクコ
ンバータは、エンジンに接続されたポンプインペラとポ
ンプインペラで生じさせた流体流を受けて回転するター
ビンランナとの間に、一方向クラッチを介してステータ
を配置した構成であり、ポンプインペラとタービンラン
ナとの回転数の比率（速度比）が所定の値以下の状態で
はタービンランナからポンプインペラに向けた流体の流
れがステータに当って向きを変えられることにより伝達
トルクが増大し、速度比が所定の値以上になるとステー
タが回転し始めるためにトルクの増大が行なわれず、単
なる流体継手として作用１゛る。

、　　第６図は従来一般のトルクコンバータの特性を示
す線図であって、Ｐ点がコンバータレンジとカップリン
グレンジとの境界となるクラッチポイン１〜である。

ところでトルクコンバータは、流体を介してトルクの伝
達を行なうものであるから、衝撃や振動を吸収するもの
の、ポンプインペラとタービンランナとの相対回転を許
容するものであるから効率が若干低くなり、また常時ト
ルクの伝達を行ない、かつ速度比が零の場合にトルク比
が最も大きくなるために、補助変速ＩＮ構を例えばドラ
イブレンジに設定しであると、車両が自然に動き出すク
リープ現象が生じるなどの問題がある。そこで従来、上
述した一般的な構成に各種の改良を加えたトルクコンバ
ータが種々提案されている。

例えば特開昭５８−１５６７７１号公報には、第５図に
示すように、トルクコンバータ１におけるステータ２を
取付けた軸方向クラッチ３の固定側部材を、油圧サーボ
４によってオン・オフ制御されるブレーキ５に連結し、
車両停止中には切換弁６によって油圧サーボ４をリザー
バ７に連通させてブレーキ５を解放することにより、ス
テータ２を自由回転させ、これによりトルクコンバータ
１を単なる流体継手として機能させ、その結果、クリー
プ現象や中休の振動を防止するよう構成した装置が記載
されている。

また特開昭５２−２４６６２号公報には、ポンプインペ
ラとステータとの間にクラッチを設け、高速段で走行し
ている場合にはそのクラッチを係合させてポンプインペ
ラとステータとを一体化することにより、流体流がステ
ータを回転させることによる損失を防止して効率の向上
を図る装置が記載されている。

さらに特開昭５２−２５９７２号公報には、ステータを
軸方向で二分割し、ポンプインペラに近いものを空転お
よび固定可能とし、車両走行時とそれ以外のときとのそ
れぞれにおいて、分割した一方のステータを空転させ、
もしくは固定することにより、エンジンの能力を最大限
に使用するよう構成した可変容量トルクコンバータが記
載されている。

そして特開昭５０−６６６５８号公報や実開昭５３−２
７９号公報には、ステータと所定の固定部との間にクラ
ッチを設け、そのクラッチを係合もしくは解放すること
によりステータを空転させ、あるいは固定することによ
り、それぞれ異なった特性を得るよう構成した＠置が記
載されている。

発明が解決しようとする問題点 しかるに−膜内なトルクコンバータでは、速度比が小さ
い状態では、一方向クラッチによってステータが固定さ
れていることにより伝達トルクが増大し、また速度比が
大きくなってクラッチポイントに達することによりステ
ータが空転し始めると、トルクの増大が行なわれず、流
体継手として機能するのであって、クラッチポイントは
設計上定まる一定の速度比になるが、上述した各公報に
記載されたトルクコンバータでは、エンジン負荷や走行
状態などの所謂外的要因によってステータを空転させ、
もしくは固定することになるから、実質的にはクラッチ
ポイントを人為的に変更することになる。すなわち前述
した特開昭５８−１５６７７１号公報に記載された装置
では、車両停止中にブレーキを解放してステータを空転
させるから、トルク比の最も大きいストールポイントを
解消してクラッチポイントを速度比が零の点に移動した
ことになり、この状態では完全に単なる流体継手として
機能し、またブレーキを係合させてステータを固定した
場合には、設計上定まるクラッチポイントでトルク比が
１１ｎになり、かつ速度比が零のストールポイントでト
ルク比が最も大きくなる。このような特性を線図に示せ
ば第６図の通りであり、ブレーキを係合させてあれば、
実線で示すように一般のトルクコンバータと同機な特性
となり、これに対してブレーキを解放してあれば、破線
で示すように流体継手としての特性となる。したがって
車両停止中でのクリープや振動の解消には良好に作用す
るが、特性の変更が二態様であるために、車両が置かれ
る様々な状態に適した特性を得ることができず、例えば
登り坂の途中で停止した場合にブレーキを解放して流体
継手としての特性とした場合にはトルク不足のために車
両を停止状態に維持できなくなり、また反対にブレーキ
を係合させてステータを固定することによりトルクコン
バータとしての特性とした場合には、トルク比が大きい
ために、クリープや車体の振動が生じるなどの不都合が
ある。

このような状況は上述した伯の公報に記載されているそ
れぞれの装置においても同様であって、いずれの公報に
記載されている装置も、ステータを固定ザるか、空転も
しくはポンプインペラと一体に回転させるか、のいずれ
かを行なう構成であって、得ることのできる特性が二様
であるために、車両が置かれる多様な状況・走行状態の
それぞれに適した特性を必ずしも得ることができず、走
行性能や乗心地などを向上させるうえで未だ改善の余地
があった。

この発明は上記の事・同を背景としてなされたもので、
運転条件や走行条件などに応じた特性を得ることのでき
る可変容量トルクコンバータを提供することを目的とす
るものである。

問題点を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、ステータを
固定と空転との中間の多様な状態に設定するための所謂
スリップ制御可能なブレーキ手段を設けたことを特徴と
するものであり、より具体的には、この発明は、回転す
ることにより流体流を生じさせるポンプインペラとポン
プインペラからの流体流を受けて回転するタービンラン
ナとの間でかつタービンランナからポンプインペラに向
けた流体流中に、ステータを回転可能に配置したトルク
コンバータにおいて、前記ステータに対し該ステータを
固定させる方向に荷重を作用させる反力部材と、該反力
部材が連結されかつ制動トルクを連続的もしくは多段階
に変えられるブレーキ手段と、そのブレーキ手段による
制動トルクを調整する制御装置とを備えていることを特
徴とするものである。

作　　　　　用 トルクコンバータにおけるトルクの関係は、ポンプトル
クを■ｐ１タービントルクを丁１、ステータトルクをＴ
Ｓとすると、 Ｔｔ　＝Ｔｐ　＋Ｔｓ であり、この発明では、ブレーキ手段の制動トルクによ
ってＴＳが変化し、したがってタービントルクＴ１が多
様に変化する。すなわちブレーキ手段によって反力部材
を完全に固定すると、ステータが完全に作用するために
従来一般のトルクコンバータと同様な特性となり、これ
に対してブレーキ手段を完全に解放すると、ステータが
空転するためにステータトルクＴＳが零となり、したが
ってトルクの増大が行なわれなくなって単なる流体継手
としての特性となる。そしてコンバータレンジにおいて
ブレーキ手段をスリップ制御することにより、制動トル
クを調整すれば、ステータトルクがその制動トルクに応
じた値に設定されるので、タービントルクがステータを
固定した場合のトルクを最大としかつポンプトルクを最
小としてその間で任意に設定される。その結果、例えば
登り坂の途中で車両を停止させた場合、ブレーキ手段を
スリップ制御してタービントルクを幾分下げれば、自車
による後退のみならずクリープによる前進を防止し、さ
らには車体の振動を抑制できる。

実　　施　　例 つぎにこの弁明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの弁明の一実施例を原理的に承り模式図であ
って、トルクコンバータ１０は、ポンプインペラ１１と
、ポンプインペラ１１に対向して配置されたタービンラ
ンナ１２と、ポンプインペラ１１とタービンランナ１２
どの間でタービンランナ１２からポンプインペラ１１に
向けた流体流中に配置されたステータ１３と、ステータ
コ３を取付けｌζ一方向クラッチ１４と、一方向クラッ
チ１４のうちステータ１３を取付けた部材とは反対の部
材（例えばインナーレース）を取付けｌ；反力部材１５
と、反力部材１５の制動Ｊ５よびその解放を行なうブレ
ーキ手段１６とから構成されている。

そのブレーキ手段１６は、制動トルクを任意に設定でき
るものであって、例えばシリンダ内にピストンを向後動
自在に収容するとともにピストンを押し戻すリターンス
プリングを設（ブだ周知の構成の油圧サーボを備えた湿
式多板ブレーキによって構成され、その？ＩＩＩ斤サー
ボに供給する油圧によって係合度合すなわち制動トルク
を調整するよう４？４成されている。ブレーキ手段１６
に供給する油圧を制御する制御ｌｌ装置１７は、中央処
理装置（ＣＰＵ）１８と電磁弁１９と制御弁２０とを有
しており、ＣＰＬ１１８は、￥１速やシフトレバ−で選
択したレンジ、エンジン回転数、エンジン温度などの各
種の信号に基づいて演算を行ない、演算結果に応じたデ
ユーティ比のパルス信号を電磁弁１９に出力するよう構
成され、また電磁弁１９は、所定の油圧源から供給され
た一定圧を、入力されたデユーティ比に応じた信号圧に
調圧して制御弁２０に与えるよう構成され、さらに１ｌ
ｉＩＪｆａ弁２０は、所定の油圧源から供給される一定
圧もしくはライン圧を、電磁弁１９から与えられる信号
圧に応じた制御油圧に調圧して前記ブレーキ手段１６に
供給するよう構成されている。なお、電磁弁１９は電流
値に応じた油圧を発生するりニアツレメイド弁に置き替
えることもできる。

そして前記ポンプインペラ１１はニシン出力軸２１に連
結されるとともに、タービンランナ１２は、遊星歯車Ｒ
ＩＩ４や複数のクラッチ、ブレーキを主体とする補助変
速ｎ１１４２２の入力軸２３に連結されている。

したがって上記のトルクコンバータ１０においては、例
えばｗＩ磁弁１９に与える信号のデユーティ比を大きく
して制御弁２０に供給する信号圧を高くすれば、ブレー
キ手段１６に供給される制御油圧が高くなり、これとは
反対にデユーティ比を小さくすれば、信号圧が低くなる
ことに伴ってブレーキ手段１６に対する１ＩｉｌＪｔｌ
油圧が低くなるから、１！磁弁１９のデユーティ比Ｃｄ
とブレーキ手段１６に供給されるＩＩＩＩＪＩＩＩ油圧
との関係は第２図に示すように比例関係になる。一方、
ブレーキ手段１６は供給される油圧に応じて係合力すな
わち制動トルクが変化するから、結局ブレーキ手段１６
の制動トルクは電磁弁１９に与える信号のデユーティ比
によって制御される。またポンプインペラ１１およびタ
ービンランナ１２ならびにステータ１３の王者のトルク
の関係は、前述したように、Ｔｔ−Ｔρ＋Ｔｓ であるが、ステータトルクＴＳはブレーキ手段１６にお
ける制動トルクとして受は持っているから、デユーティ
比を大きくして前記反力部材１５を固定すれば、コンバ
ータレンジでは一方向クラッチ１４を介してステータ１
３が固定され、その結果、従来一般のトルクコンバータ
と同様に設計上定まる所定のトルク比でトルクの伝達が
行なわれる。

これに対してデユーティ比を零にしてステータ１３を空
転させれば、ステータトルクＴＳが零になってトルクの
増大が行なわれず、その結果、流体継手として作用する
。ざらにデユーティ比を適宜の値に設定することにより
ブレーキ手段１６での　。

制動トルクを下げ、これによりブレーキ手段１６をスリ
ップ制師すれば、ステータトルクＴｓがステータ１３を
固定した場合に比べ幾分低くなるために、その分タービ
ントルクＴｔが減少し、すなわちトルク比が減じられる
。その減少程度はブレーキ手段１６での制動トルクに応
じたものとなるので、結局、トルク比は、ステータ１３
を固定した状態を最大としかつステータ１３を自由回転
さぜた状態すなわち１”を最低とした範囲で任意に設定
される。このような特性を線図で示せば第３図の通りで
あって、トルク比および容量係数は第３図に斜線を施し
た範囲で変えることができる。

したがって例えば登り坂で停止した場合、第４図に示す
ように、先ずドライブ（Ｄ）レンジか否かの判断を行な
い、結果が「イエス」であれば、車両が後退しているか
否かの判断を行ない、その結果が「イエス」であればデ
ユーティ比ｃｄをわずか（ΔＣｄ　）太きく（Ｃｄ＋Δ
Ｃｄ　）する制御を行なうことができる。そしてこのよ
うな制御が可能になることにより、坂道の勾配に応じて
車両が後退しない程度の小さいタービントルクに設定で
き、その結果、クリープによる前進を防止し、かつ車体
の振動を抑制することができる。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明のトルクコンバ
ータは、実質上、制動トルクをＮ続的に変えることので
きるブレーキ手段でステータを保持し、かつその制動ト
ルクを制御ｌｌ装置によって調整する構成であるから、
トルク比みよび容量係数を無段階もしくは多段階に変化
させることが可能になり、その結果、運転条件や走行条
件など車両の置かれた状況に応じた最適なトルク比およ
び８吊に設定でき、それに伴い車両の走行性能を大幅に
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を原理的に示す模式図、第
２図は電磁弁のデユーティ比とブレーキ手段に供給する
制御油圧との関係を示す線図、第３図は特性線図、第４
図は登り坂での制御の一例を示すフローチャート、第５
図は特開昭５８−１５６７７１号公報に記載された構成
を示す模式図、第６図はその特性線図である。 １０・・・トルクコンバータ、　　１１・・・ポンプイ
ンペラ、　１２・・・タービンランナ、　１３・・・ス
テータ、　１５・・・反力部材、　１６・・・ブレーキ
手段、１７・・・制御装置、　１８・・・ＣＰＵ、　１
９・・・電磁弁、　２０・・・制御弁。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　豊　１）代入 （ばか１名） 第１図 第２図 ζ陪り協キ「のデュー−ラ“イＪＺ　　Ｃｄ第３図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転することにより流体流を生じさせるポンプインペラ
   とポンプインペラからの流体流を受けて回転するタービ
   ンランナとの間でかつタービンランナからポンプインペ
   ラに向けた流体流中に、ステータを回転可能に配置した
   トルクコンバータにおいて、 前記ステータに対し該ステータを固定させる方向に荷重
   を作用させる反力部材と、該反力部材が連結されかつ制
   動トルクを連続的もしくは多段階に変えられるブレーキ
   手段と、そのブレーキ手段による制動トルクを調整する
   制御装置とを備えていることを特徴とする可変容量トル
   クコンバータ。