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JP2019044794A - トルクコンバータ - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジン始動時のピストンの共振を防止する。【解決手段】トルクコンバータ1は、フロントカバー2、インペラ3、タービン4、及びロックアップ装置7を備えている。ロックアップ装置7は、ピストン32と、ダンパ機構33と、摩擦発生機構34と、を有する。ピストン32は、フロントカバー2とタービン4との間に軸方向に移動可能に配置される。ピストン32は、タービン4に摩擦係合可能である。ダンパ機構33は、フロントカバー2からピストン32にトルクを伝達する。摩擦発生機構23は、摩擦抵抗によってピストン32にヒステリシストルクを発生させる。【選択図】図2

Description

本発明は、トルクコンバータに関するものである。
トルクコンバータは、インペラ及びタービンを有しており、内部の作動油を介してインペラからタービンへとトルクを伝達する。インペラは、エンジンからのトルクが入力されるフロントカバーに固定されている。タービンは流体室内でインペラに対向して配置されている。インペラが回転すると、インペラからタービンへと作動油が流れ、タービンを回転させることでトルクを出力する。
また、トルクコンバータは、ロックアップ装置を有している。例えば、特許文献1に記載のトルクコンバータのロックアップ装置は、ダンパ機構及びピストンを有している。ピストンは、ダンパ機構を介してフロントカバーに取り付けられている。ロックアップ装置がオン状態になると、ピストンがタービンと係合する。この結果、フロントカバーからのトルクがピストンを介して機械的にタービンに伝達されてトランスミッションの入力軸に出力される。
特開2010−53963号公報
上述したトルクコンバータにおいて、エンジン始動時では、ロックアップ装置はオフ状態となっている。このロックアップ装置がオフ状態のとき、エンジンの回転変動によってピストンが共振するおそれがある。その結果、トルクコンバータが破損するおそれがある。
本発明の課題は、エンジン始動時のピストンの共振を防止することにある。
本発明のある側面に係るトルクコンバータは、駆動源からのトルクをトランスミッションの入力軸に伝達するように構成されている。このトルクコンバータは、フロントカバーと、インペラと、タービンと、ロックアップ装置と、を備えている。フロントカバーは、トルクが入力される。インペラは、フロントカバーに固定される。タービンは、インペラと対向して配置される。また、タービンは、トランスミッションの入力軸に連結される。ロックアップ装置は、フロントカバーからタービンにトルクを機械的に伝達する。ロックアップ装置は、ピストンと、ダンパ機構と、摩擦発生機構と、を有する。ピストンは、フロントカバーとタービンとの間に軸方向に移動可能に配置される。ピストンは、タービンに摩擦係合可能である。ダンパ機構は、フロントカバーからピストンにトルクを伝達する。摩擦発生機構は、摩擦抵抗によってピストンにヒステリシストルクを発生させる。
この構成によれば、摩擦抵抗発生機構によってピストンにヒステリシストルクが発生するため、ピストンの共振を防止することができる。
好ましくは、摩擦発生機構は、フロントカバーに取り付けられる。
好ましくは、ダンパ機構は、第1弾性部材と、第2弾性部材と、中間部材とを有する。第2弾性部材は、第1弾性部材の径方向内側に配置される。中間部材は、第1弾性部材と第2弾性部材との間に配置される。摩擦発生機構は、中間部材に取り付けられる。この構成によれば、摩擦発生機構をフロントカバーの内周端部に取り付ける構成と比べて、摩擦面積を大きくすることができ、ひいては、耐久性を向上させることができる。
好ましくは、摩擦発生機構は、摩擦プレートと、プレッシャプレートと、プレッシャプレートを摩擦プレートに向けて付勢する皿バネと、を有する。
好ましくは、摩擦発生機構は、係合凸部と、係合凹部とを有する。係合凸部は、摩擦プレート及びピストンのいずれか一方に形成される。係合凹部は、摩擦プレート及びピストンのいずれか他方に形成される。係合凸部は、係合凹部と係合する。そして、周方向において、係合凸部と係合凹部との間に隙間を有する。
この構成によれば、周方向において係合凸部と係合凹部との間に隙間があるため、駆動源の回転変動量が所定値以下において、摩擦発生機構が作動しない。
好ましくは、摩擦発生機構は、駆動源の回転変動量が所定値以下において作動しないように構成される。この構成によれば、ピストンが共振するおそれがないロックアップ装置がオン状態のときに摩擦発生機構を基本的に作動させない。この結果、エンジンのこもり音などのノイズをダンパ機構によって低減することができる。
本発明によれば、エンジン始動時のピストンの共振を防止することができる。
トルクコンバータの断面図。 ロックアップ装置の断面図。 摩擦発生機構の断面図。 摩擦プレートとピストンとの係合状態を示す図。 シール機構を示す断面図。 シール機構を示す拡大断面図。 油圧回路を示すトルクコンバータの断面図。 変形例に係るトルクコンバータの断面図。 変形例に係る摩擦発生機構の断面図。 変形例に係る摩擦発生機構の断面図。
[全体構成]
以下、本発明に係るトルクコンバータの実施形態について説明する。以下の説明において、「軸方向」とは、トルクコンバータ1の回転軸Oが延びる方向を意味する。「径方向」とは、回転軸Oを中心とした円の径方向を意味する。「周方向」とは、回転軸Oを中心とした円の周方向を意味する。なお、図示していないが、図1の左側にはエンジン(駆動源の一例)が配置されており、図1の右側にはトランスミッションが配置されている。
図1に示すように、トルクコンバータ1は、回転軸Oを中心に回転可能である。トルクコンバータ1は、フロントカバー2と、トルクコンバータ本体6と、ロックアップ装置7とを備えている。トルクコンバータ本体6は、インペラ3、タービン4、及びステータ5を有している。
[フロントカバー2]
フロントカバー2は、エンジンからのトルクが入力される。フロントカバー2は、円板部2aと、筒状部2bと、を有している。円板部2aの内周端部には円筒状のハブ8が溶接により固定されている。筒状部2bは円板部2aの外周端部からインペラ3側へ軸方向に延びている。
[インペラ3]
インペラ3は、インペラシェル10、複数のインペラブレード11、及びインペラハブ12を有する。インペラシェル10は、外周部に、平板部10aと、筒状部10bと、を有する。平板部10aは、回転軸Oに対してほぼ直交するように延びた平坦な部分である。また、筒状部10bは、平板部10aの外周端部からフロントカバー2側に延びて形成された部分である。筒状部10bの先端部が、フロントカバー2の筒状部2bの先端部に溶接により固定されている。フロントカバー2とインペラシェル10とによって、トルクコンバータ1の外殻が構成されている。インペラブレード11はインペラシェル10の内側面に固定されている。インペラハブ12はインペラシェル10の内周端部に溶接により固定されている。
[タービン4]
タービン4は、インペラ3に対向して配置されている。また、タービン4は、トランスミッションの入力軸(図示省略)に連結されている。タービン4は、タービンシェル13及び複数のタービンブレード14を有している。タービンシェル13の内周端部には、タービンハブ15が固定されている。タービンハブ15の内周面にはスプライン孔15cが形成されている。このスプライン孔15cがトランスミッションの入力軸にスプライン係合可能である。タービンブレード14は、タービンシェル13の内側面に、ろう付けによって固定されている。
また、タービン4は、環状の受圧部31を有している。受圧部31は、トルクコンバータ1のトーラスの径方向外側に配置されている。なお、トーラスとは、インペラ3とタービン4とによって形成される作動油の流路空間であって、流体室を構成している。受圧部31は、タービンシェル13の外周端部をさらに径方向外側に延長することによって形成されている。すなわち、受圧部31はタービンシェル13の一部を利用して形成されている。また、受圧部31はインペラシェル10の平板部10aに対向して配置されている。
[ステータ5]
ステータ5は、タービン4からインペラ3へと戻る作動油を整流するように構成されている。ステータ5は、回転軸O周りに回転可能である。詳細には、ステータ5は、固定シャフト(図示省略)に、ワンウェイクラッチ18を介して支持されている。このステータ5は、インペラ3とタービン4との間に配置される。ステータ5は、円板状のステータキャリア20と、その外周面に取り付けられる複数のステータブレード21と、を有している。なお、ステータキャリア20とインペラハブ12との間には第1スラストベアリング24が配置され、ステータキャリア20とタービンシェル13との間には第2スラストベアリング25が配置されている。
[ロックアップ装置7]
図2に示すように、ロックアップ装置7は、フロントカバー2からタービン4にトルクを機械的に伝達するものであり、フロントカバー2とタービン4との軸方向間に配置されている。
ロックアップ装置7は、ピストン32と、ダンパ機構33と、摩擦発生機構34と、を有している。
[ピストン]
ピストン32は、軸方向においてフロントカバー2とタービン4との間に配置されている。ピストン32は、軸方向に移動可能である。ピストン32は、タービン4に摩擦係合可能である。ピストン32は、円板部32aと、摩擦部32bと、筒状部32cと、を有している。
円板部32aは、タービンシェル13に沿った形状に形成されている。
摩擦部32bは、環状に形成されており、円板部32aの外周端部をさらに径方向外方に延長することによって形成されている。摩擦部32bは、受圧部31に沿って配置されている。摩擦部32bの受圧部31側の面に、環状の摩擦材36が固定されている。なお、この摩擦材36は受圧部31に固定されていてもよい。
筒状部32cは、円板部32aの内周端部をフロントカバー2側に折り曲げて形成されている。筒状部32cは、フロントカバー2の内周部に固定されたハブ8の外周面に摺動可能に支持されている。ハブ8の外周面にはシール部材38が設けられており、このシール部材38によって、ピストン32の筒状部32cの内周面とハブ8の外周面との間がシールされている。
以上のような構成により、タービンシェル13の受圧部31と、ピストン32の摩擦部32b及びこれに固定された摩擦材36と、によってクラッチ部40が構成されている。
[ダンパ機構]
ダンパ機構33は、フロントカバー2とピストン32との軸方向間に配置されている。ダンパ機構33は、フロントカバー2からピストン32にトルクを伝達する。また、ダンパ機構33は、捩じり振動を減衰するように構成されている。ダンパ機構33は、ドライブプレート42と、ドリブンプレート43と、複数の第1弾性部材44aと、複数の第2弾性部材44bと、中間部材47とを有している。
第1弾性部材44a及び第2弾性部材44bは、例えば、トーションスプリングである。第1弾性部材44aは、フロントカバー2と接触している。詳細には、第1弾性部材44aは、円板部2aの外周端部と接触している。また、第1弾性部材44aは、筒状部2bの内周面と接触している。第2弾性部材44bは、第1弾性部材44aより径方向内側に配置されている。
ドライブプレート42は、円板状に形成されており、フロントカバー2に固定されている。詳細には、ドライブプレート42の内周端部がフロントカバー2の内側面に溶接
されている。また、ドライブプレート42は、第1弾性部材44aと係合している。詳細には、ドライブプレート42は、複数の第1収容部42aと、複数の第1係合部42cと、を有している。
各第1収容部42aは、周方向において所定の間隔で形成されている。各第1収容部42aに第1弾性部材44aが収容されている。第1係合部42cは、第1収容部42aに収容された第1弾性部材44aの両端部に係合可能に配置されている。
中間部材47は、第1弾性部材44aと第2弾性部材44bとの間に配置されている。そして、中間部材47は、第1弾性部材44aと第2弾性部材44bとを連結する。詳細には、中間部材47は、複数の第2係合部47aと、複数の第2収容部47bと、複数の第3係合部47cとを有している。
各第2係合部47aは、中間部材47の外周端部に形成されている。各第2係合部47aは、周方向において、所定の間隔で形成されている。各第2係合部47aは、第1弾性部材44aの両端部に係合可能に配置されている。
各第2収容部47bは、周方向において所定の間隔で形成されている。各第2収容部47bに第2弾性部材44bが収容されている。第3係合部47cは、第2収容部47bに収容された第2弾性部材44bの両端部に係合可能に配置されている。
ドリブンプレート43は、円板状に形成されている。ドリブンプレート43は、第2弾性部材44bと係合している。また、ドリブンプレート43は、ピストン32に固定されている。ドリブンプレート43は、複数の第4係合部43aを有している。各第4係合部43aは、周方向において間隔をあけて配置されている。各第4係合部43aは、第2弾性部材44bの両端部に係合可能である。
以上のような構成によって、フロントカバー2に入力されたトルクは、ドライブプレート42、第1弾性部材44a,中間部材47、第2弾性部材44b、及びドリブンプレート43を介してピストン32に伝達される。
[摩擦発生機構]
図3及び図4に示すように、摩擦発生機構34は、摩擦抵抗によってピストン32にヒステリシストルクを発生させるように構成されている。摩擦発生機構34は、フロントカバー2に取り付けられる。詳細には、摩擦発生機構34は、摩擦プレート61と、プレッシャプレート62と、皿バネ63と、ベース部材64と、を有する。
摩擦プレート61は、環状である。摩擦プレート61は、両面に環状の摩擦材65が固定されている。摩擦プレート61は、径方向内側に突出する複数の係合凸部61aを有している。各係合凸部61aは、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。摩擦プレート61は、この複数の係合凸部61aを利用して、ピストン32に取り付けられている。なお、摩擦プレート61は、軸方向に移動可能である。
ピストン32は、複数の係合凹部32dを有している。各係合凹部32dは、ピストン32の筒状部32cに形成されている。各係合凹部32dは、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。各係合凹部32dは溝状であり、軸方向に延びている。そして、係合凹部32dの一方端は、軸方向に開口している。また、係合凹部32dは、径方向にも開口している。
各係合凸部61aは、各係合凹部32dに係合している。各係合凸部61aと各係合凹部32dとは、周方向において互いの間に隙間を有して配置されている。すなわち、摩擦プレート61は、所定角度θの範囲内において、ピストン32と相対回転可能である。このため、エンジンの回転変動量が所定値以下であれば、摩擦プレート61はピストン32と相対回転するため、摩擦発生機構34は作動しない。
ベース部材64は、フロントカバー2に固定されている。例えば、ベース部材64は、フロントカバー2の円板部2aに溶接されている。このため、ベース部材64は、フロンとカバー2と一体的に回転する。ベース部材64は、受圧部64aと、レール部64bと、を有している。
受圧部64aは、環状であって、摩擦プレート61と軸方向において対向している。また、受圧部64aは、摩擦プレート61に取り付けられた摩擦材65と接触している。受圧部64aの外周端部からレール部64bが軸方向に延びている。レール部64bは、筒状であって、受圧部64aからフロントカバー2に向かって延びている。このレール部64bの先端部がフロントカバー2に溶接されている。レール部64bの内周面はスプライン孔が形成されている。
プレッシャプレート62は、環状である。プレッシャプレート62は、摩擦プレート61と軸方向において対向している。プレッシャプレート62は、摩擦プレート61に取り付けられた摩擦材65と接触している。
プレッシャプレート62は、ベース部材64に取り付けられている。詳細には、プレッシャプレート62は、レール部64bにスプライン係合している。このため、プレッシャプレート62は、フロントカバー2と一体的に回転する。また、プレッシャプレート62は、軸方向に移動可能である。
皿バネ63は、軸方向において、フロントカバー2とプレッシャプレート62との間に配置されている。そして、皿バネ63は、プレッシャプレート62を摩擦プレート61に向けて付勢している。このため、摩擦プレート61は、プレッシャプレート62と受圧部64aとに挟まれ、プレッシャプレート62及び受圧部64aと摩擦係合する。
[シール機構]
図5に示すように、シール機構80は、ピストン32の外周端部に設けられている。シール機構80は、第1油圧室S1から第2油圧室S2への作動油の流れを遮断するように構成されている。なお、第1油圧室S1は、フロントカバー2とピストン32との間の空間である。また、第2油圧室S2は、ピストン32とタービン4との間の空間である。すなわち、ピストン32が、フロントカバー2とタービン4との間の空間を、第1油圧室S1と第2油圧室S2とに区画している。
図6に示すように、シール機構80は、環状溝81と、シールリング82と、複数の油溝83と、を有している。環状溝81は、ピストン32の外周面に形成された溝であり、周方向に延びている。詳細には、ピストン32の外周端部は、フロントカバー2側に向かって延びており、その外周面に環状溝81が形成されている。
環状溝81は、第1内壁面811、第2内壁面812、及び底面813によって画定されている。第1内壁面811は、インペラ3側を向いている。すなわち、第1内壁面811は、図6において右側を向く面である。第2内壁面812は、フロントカバー2側を向いている。すなわち、第2内壁面812は、図6において左側を向く面である。第1内壁面811と第2内壁面812とは、シールリング82を除いた状態において対向している。
シールリング82は、環状であり、環状溝81内に配置されている。シールリング82は、この環状溝81内において、軸方向に移動可能に配置されている。シールリング82の外周面823は、外殻の外周壁部110の内周面と当接している。すなわち、シールリング82の外径は、外周壁部110の内径と略等しい。このため、シールリング82が軸方向に移動するとき、シールリング82は外周壁部110の内周面上を摺動する。なお、本実施形態では、シールリング82の外周面823は、インペラ3の筒状部312の内周面と当接している。
シールリング82は、周方向に直交する切断面が矩形状である。シールリング82は、第1側面821と第2側面822とを有している。第1側面821は、環状溝81の第1内壁面811と対向する。すなわち、第1側面821は、軸方向において、フロントカバー2側(図6の左側)を向いている。また、第2側面822は、環状溝81の第2内壁面812と対向する。すなわち、第2側面822は、軸方向において、インペラ3側(図6の右側)を向いている。
シールリング82の内周面824は、環状溝81の底面813と間隔をあけて配置されている。このため、シールリング82の内周面824と環状溝81の底面813との間の空間を作動油が流れることができる。
各油溝83は、シールリング82の第1側面821に形成されている。各油溝83は、周方向において互いに間隔をあけて配置されている。各油溝83は、第1側面821上を径方向に延びている。各油溝83は、第1油圧室S1に開口している。また、各油溝83は、シールリング82の内周面824と環状溝81の底面813との間の空間にも開口している。
[油圧回路]
次に、このトルクコンバータ1に設けられた油圧回路について図7を用いて説明する。油圧回路は、第1油路P1、第2油路P2、第3油路P3、及びオリフィス孔66を有している。
第1油路P1は、インペラハブ12とステータキャリア20との間に形成されている。第2油路P2はタービンシェル13とステータキャリア20との間に形成されている。また、第3油路P3は、タービンシェル13とハブ8との間に形成されている。
オリフィス孔66は、ピストン32の内周部に軸方向に貫通して形成されている。このオリフィス孔66は、第1油圧室S1と、第2油圧室S2と、を連通している。
[動作]
次に、上述したように構成されたトルクコンバータ1の動作について説明する。まず、エンジン始動時は、ロックアップ装置7がオフ状態である。すなわち、ピストン32がタービン4に摩擦係合していない。このため、エンジンからフロントカバー2に入力されたトルクは、インペラ3、タービン4を介して、トランスミッションの入力軸へと出力される。
エンジン始動時におけるエンジンの回転変動は、ダンパ機構33を介してピストン32にも伝達される。このため、従来のトルクコンバータ(例えば、特開2010−53963号公報参照)では、エンジンの回転変動によってピストンが共振し、トルクコンバータが破損するおそれがある。しかし、上記実施形態に係るトルクコンバータ1は、摩擦発生機構34によってピストン32にヒステリシストルクを発生させている。このため、ピストン32がエンジンの回転変動によって共振することを防止することができる。この結果、上記実施形態に係るトルクコンバータ1が破損することを防止することができる。
次に、ロックアップ装置100の回転数が所定値以上になると、ロックアップ装置7がオン状態となり、ピストン32がタービン4と摩擦係合する。この結果、エンジンからフロントカバー2に入力されたトルクは、ダンパ機構33、ピストン32、タービン4を介して、トランスミッションの入力軸へと出力される。
ロックアップ装置7がオン状態では、ロックアップ装置7がオフ状態であるエンジン始動時に比べて、エンジンの回転変動量が小さい。このようにエンジンの回転変動量が所定値以下の場合、摩擦発生機構34は作動しない。すなわち、エンジンの回転変動量が所定値以下であれば、摩擦プレート61は、ピストン32に対して、所定の角度θ以上、相対回転しない。このため、摩擦プレート61は、ピストン32とは一体的に回転せず、摩擦発生機構34は作動しない。したがって、エンジンの回転変動によって生じるこもり音などの騒音をダンパ機構33によって低減することができる。
[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。
(a)図8に示すように、摩擦発生機構34は、中間部材47に設置されていてもよい。この場合、例えば、中間部材47は、取付部47dをさらに有している。この取付部47dは、軸方向に延びる筒状である。ベース部材64は、ピストン32に固定されている。
図9に示すように、摩擦プレート61は、取付部47dに取り付けられている。取付部47dは、係合凹部47eを有している。この係合凹部47eは、上記実施形態においてピストン32に形成された係合凹部32dと同じ構成である。また、摩擦発生機構34の他の構成は、上記実施形態において説明した摩擦発生機構34と基本的に同じであるため、詳細な説明を省略する。
この変形例に係る摩擦発生機構34によれば、上記実施形態に係る摩擦発生機構34に比べて摩擦プレート61の面積が大きくなるため、耐久性が向上する。
(b)図10に示すように、摩擦プレート61がレール部64bにスプライン係合しており、プレッシャプレート62がピストン32に係合していてもよい。この場合、プレッシャプレート62とピストン32とは、所定の角度θだけ、隙間が形成されている。
(c)トルクコンバータ1は、動吸振器を備えていてもよい。この場合、例えば、動吸振器は、ピストン32に取り付けられる。
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
32 ピストン
33 ダンパ機構
34 摩擦発生機構

Claims (6)

  1. 駆動源からのトルクをトランスミッションの入力軸に伝達するトルクコンバータであって、
    トルクが入力されるフロントカバーと、
    前記フロントカバーに固定されるインペラと、
    前記インペラと対向して配置され、前記トランスミッションの入力軸に連結されるタービンと、
    前記フロントカバーから前記タービンにトルクを機械的に伝達するロックアップ装置と、
    を備え、
    前記ロックアップ装置は、
    前記フロントカバーと前記タービンとの間に軸方向に移動可能に配置され、前記タービンに摩擦係合可能なピストンと、
    前記フロントカバーから前記ピストンにトルクを伝達するダンパ機構と、
    摩擦抵抗によって前記ピストンにヒステリシストルクを発生させる摩擦発生機構と、
    を有する、
    トルクコンバータ。
  2. 前記摩擦発生機構は、前記フロントカバーに取り付けられる、
    請求項1に記載のトルクコンバータ。
  3. 前記ダンパ機構は、
    第1弾性部材と、
    前記第1弾性部材の径方向内側に配置される第2弾性部材と、
    前記第1弾性部材と前記第2弾性部材との間に配置される中間部材と、
    を有し、
    前記摩擦発生機構は、前記中間部材に取り付けられる、
    請求項1に記載のトルクコンバータ。
  4. 前記摩擦発生機構は、摩擦プレートと、プレッシャプレートと、前記プレッシャプレートを前記摩擦プレートに向けて付勢する皿バネと、
    を有する、
    請求項1から3のいずれかに記載のトルクコンバータ。
  5. 前記摩擦発生機構は、
    前記摩擦プレート及び前記ピストンの一方に形成された係合凸部と、
    前記摩擦プレート及び前記ピストンの他方に形成され、前記係合凸部が係合する係合凹部と、
    を有し、
    周方向において係合凸部と係合凹部との間に隙間を有する、
    請求項4に記載のトルクコンバータ。
  6. 前記摩擦発生機構は、前記駆動源の回転変動量が所定値以下において作動しないように構成される、
    請求項1から5のいずれかに記載のトルクコンバータ。
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