JP3558444B2 - トルクコンバータのロックアップクラッチ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクコンバータのロックアップクラッチ、特に、円周方向に延びるコイル状弾性部材を有するロックアップクラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トルクコンバータは、内部の作動油を介してトルクを伝達する装置であり、入力側フロントカバーに連結されたインペラと、インペラに対向して配置されたタービンと、インペラの内周部とタービンの内周部との間に配置されたステータとを備えている。インペラから流れる作動油はタービンを回転させ、ステータにより流れの向きを変えられて再びインペラに戻る。
【０００３】
このようなトルクコンバータにおいて、入力側フロントカバーから機械的にトルクをタービンあるいはタービンハブに出力するためのロックアップクラッチが設けられたものがある。ロックアップクラッチは、たとえば、フロントカバーの摩擦面に連結可能なピストン部材と、ピストン部材に固定されたリテーニング部材と、リテーニング部材に両端を支持された複数のコイルスプリングと、タービンハブから延びコイルスプリングの両端に係合する円板状ドリブン部材とを備えている。コイルスプリングの代わりに自由状態で弧状に長く延びるアークスプリングが用いられることもある。アークスプリングによって低剛性かつ広い捩じり角度の特性が得られ、微小捩じり振動が効果的に吸収される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のロックアップクラッチでは、ロックアップ連結時のショックや捩じり振動が生じると、アークスプリングは円周方向に圧縮される。このときアークスプリングは、遠心力により径方向外方へと移動しさらに中央部が径方向外側に迫り出す。その結果、アークスプリングが外周支持部材に摺動する。その結果、アークスプリングと外周支持部材との間で摩擦が発生し、この摩擦により微小捩じり振動を十分に吸収できなくなる。すなわち、捩じり振動がそのまま出力側に伝達されてしまう。
【０００５】
本発明の目的は、円周方向に長く延びる弾性部材を有するロックアップクラッチにおいて、弾性部材と他の部材との摩擦摺動を減らすことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のロックアップクラッチは、トルクコンバータの入力側部材からトルクを機械的に出力側部材に伝達するためのものである。このロックアップクラッチはクラッチ部と弾性連結部とを備えている。クラッチ部は、入力側部材と出力側部材との間でトルク伝達及び遮断を行う。弾性連結部は、弧状に延びる複数のコイル状弾性部材と、弾性部材同士を円周方向に連結する連結部材とを含み、クラッチ部と直列に配置されている。連結部材は、環状部と、各弾性部材に係合する複数のスプリングシートとから構成され、スプリングシートは、環状部に設けられた突出部を挟み込むよう配置された第１シート部材及び第２シート部材から構成されている。第１及び第２シート部材は、円周方向両端に弾性部材内に延びる規制部と、互いに嵌合することでスプリングシートを形成するための凹部及び凸部をそれぞれ有している。突出部は、凹部と凸部とが嵌合する際に凸部が挿嵌されるための孔を有している。
【０００７】
クラッチ部が連結されると、入力側部材と出力側部材との間で弾性連結部を介してトルクが伝達される。このロックアップクラッチに捩じり振動が入力されると、入力側部材と出力側部材が周期的に相対回転し複数の弾性部材が円周方向に圧縮される。このとき複数の弾性部材は連結部材により円周方向に互いに連結されている。また、スプリングシートは、第１及び第２シート部材から構成されており、第１及び第２シート部材に設けられた規制部により、弾性部材は半径方向外方への移動を規制されている。そのため、複数の弾性部材と外周側に配置された他の部材との間で摩擦摺動が生じにくい。
【０００８】
請求項２に記載のロックアップクラッチは、トルクコンバータの入力側フロントカバーからトルクを機械的に出力側に伝達するためのものである。ロックアップクラッチは、ピストン部材と複数のコイル状弾性部材と出力部材と連結部材とを備えている。ピストン部材はフロントカバーに連結及び離反可能である。複数のコイル状弾性部材は、弧状に延び、ピストン部材に支持される。出力部材は、弾性部材に係合する。連結部材は複数の弾性部材同士を円周方向に連結する。連結部材は、環状部と、各弾性部材に係合する複数のスプリングシートとから構成され、スプリングシートは、環状部に設けられた突出部を挟み込むよう配置された第１シート部材及び第２シート部材から構成されている。第１及び第２シート部材は、円周方向両端に弾性部材内に延びる規制部と、互いに嵌合することでスプリングシートを形成するための凹部及び凸部をそれぞれ有している。突出部は、凹部と凸部とが嵌合する際に凸部が挿嵌されるための孔を有している。
【０００９】
ピストン部材がフロントカバーに連結されると、フロントカバーのトルクは、ピストン部材と複数の弾性部材を介して出力部材に伝達される。このロックアップクラッチに捩じり振動が入力されると、ピストン部材と出力部材とが周期的に相対回転し複数の弾性部材が円周方向に圧縮される。複数の弾性部材は、連結部材により円周方向に互いに連結されている。また、スプリングシートは、第１及び第２シート部材から構成されており、第１及び第２シート部材に設けられた規制部により、弾性部材は半径方向外方への移動を規制されている。そのため、複数の弾性部材と外周側に配置された他の部材との間で摩擦摺動が生じにくい。
【００１０】
請求項３に記載のロックアップクラッチでは、請求項１または２において、第１及び第２シート部材は、少なくとも２以上の凹部及び凸部をそれぞれ有している。請求項４に記載のロックアップクラッチは、請求項１から３のいずれかにおいて、複数の弾性部材は第１、第２、第３及び第４弾性部材からなる。複数のスプリングシートは、第１及び第２弾性部材の間に配置された第１スプリングシートと、第３及び第４弾性部材の間に配置された第２スプリングシートとからなる。第１スプリングシートにより第１及び第２弾性部材の端部が半径方向外方への移動を制限され、第２スプリングシートにより第３及び第４弾性部材の端部の半径方向外方への移動が制限されている。
【００１１】
請求項５に記載のロックアップクラッチでは、請求項１から４のいずれかにおいて、第１及び第２シート部材が円周方向断面が半円形状を有している。請求項６に記載のロックアップクラッチでは、請求項１から５のいずれかにおいて、第１及び第２シート部材が突出部と当接する平坦面をそれぞれ有している。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に示すトルクコンバータ１は、フロントカバー３と、インペラ４とタービン５及びステータ（図示せず）からなるトルクコンバータ本体部と、ロックアップクラッチ８とから構成されている。
フロントカバー３とインペラ４とシェルが内部に作動油が充填された作動油室を形成している。インペラ４、タービン５及びステータ（図示せず）は従来と同様の構造であるので詳細な説明は省略する。タービン５のシェルは内周部がリベット２４によりタービンハブ６に固定されている。タービンハブ６は、トランスミッション側から延びるシャフト（図示せず）にスプライン係合している。
【００１３】
ロックアップクラッチ８は、フロントカバー３からのトルクを機械的にタービン５及びタービンハブ６に伝達するための装置である。ロックアップクラッチ８は、ピストン部材９と、ドリブン部材１０と、大コイルスプリング１１と小コイルスプリング１２とからなる４個のアークスプリング１３と、リテーニングプレート１４と、連結部材３０とから主に構成されている。
【００１４】
ピストン部材９は、トルクコンバータ本体内の油圧を制御することで、フロントカバー３側に接近あるいはフロントカバー３から離反する部材である。ピストン部材９は円板状の部材であり、外周筒部９ａと内周筒部９ｂとを有している。外周筒部９ａと内周筒部９ｂはトランスミッション側（図１の右側）に延びている。内周筒部９ｂはタービンハブ６の外周面に相対回転自在にかつ軸方向に移動可能に支持されている。図１に示すクラッチ遮断状態では、内周筒部９ｂはタービンハブ６に当接し、軸方向にはフロントカバー３側にのみ移動可能となっている。さらに、ピストン部材９の外周側の側面には、フロントカバー３の摩擦面に対向する位置に円板状の摩擦フェーシング２０が固定されている。
【００１５】
リテーニングプレート１４は、４個のアークスプリング１３をピストン部材９側に保持するための部材である。リテーニングプレート１４は、ピストン部材９の外周筒部９ａより内側に配置されている。リテーニングプレート１４は、主に断面弧状の外周支持部１６からなる。外周支持部１６の外周面は外周筒部９ａの内周面に当接している。外周支持部１６を円周方向に等間隔で２分割する位置（半径方向に対向する位置）には、それぞれ内周側及びトランスミッション側に屈曲して突出する円周方向支持部１７ａ，１７ｂが形成されている。さらに、円周方向支持部１７ａ，１７ｂ部分からは固定部１８が内周側に延びている。固定部１８は、固定部１８は所定角度円周方向に延び、各々が３本のリベット２１によりピストン部材９に固定されている。
【００１６】
ドリブン部材１０は環状のプレート部材であり、溶接によりタービン５のシェル外周部分に固定されている。ドリブン部材１０からは、エンジン側に２本の支持部１０ａが突出している。２本の支持部１０ａは、リテーニングプレート１４の円周方向支持部１７ａ，１７ｂの内側に配置されている。
アークスプリング１３は、ロックアップクラッチ８においてトルク伝達を行うともに、クラッチ連結時のショックやエンジンの回転変動により生じる捩じり振動などを吸収するための部材である。アークスプリング１３は、リテーニングプレート１４とドリブン部材１０とを介して、ピストン部材９とタービン５とを回転方向に弾性的に連結している。各アークスプリング１３はコイル状であり、全体として円周方向に約７０°延びている。各アークスプリング１３は、大スプリング１１と、大スプリング１１内に配置された小スプリング１２とから構成されている。一方の円周方向支持部１７ａ，１７ｂ及び支持部１０ａと他方との間の片側には、第１及び第２アークスプリング１３Ａ，１３Ｂが配置されている。また、一方の円周方向支持部１７ａ，１７ｂ及び支持部１０ａと他方との間のもう一方の片側には、第３アークスプリング１３Ｃと第４アークスプリング１３Ｄが配置されている。なお、第３アークスプリング１３Ｃと第４アークスプリング１３Ｄは第１及び第２アークスプリング１３Ａ，１３Ｂと同様であるので以下では説明を省略する。
【００１７】
図２に示すように、第１アークスプリング１３ＡのＲ_２ 側端部と円周方向支持部１７ａ，１７ｂ及び支持部１０ａとの間には、スプリングシート２３が配置されている。また、第２アークスプリング１３ＢのＲ_１ 側端と円周方向支持部１７ａ，１７ｂ及び支持部１０ａとの間には、スプリングシート２３が配置されている。スプリングシート２３は、アークスプリング１３の大スプリング１１及び小スプリング１２を受ける円板部２３ａと、円板部２３ａから小スプリング１２内に延びる突出部２３ｂとを有している。
【００１８】
第１アークスプリング１３Ａと第２アークスプリング１３Ｂは、後述する連結部材３０のスプリングシート部３２を間に介して直列に配置されている。すなわち、全体では第１アークスプリング１３Ａと第２アークスプリング１３Ｂを合わせた広い捩じり角度及び低剛性が得られる。
連結部材３０は、複数のアークスプリング１３同士を半径方向に連結することで、アークスプリング１３が外周側に移動するのを制限するための部材である。連結部材３０は、環状プレート３１と、環状プレート３１に設けられたスプリングシート部３２とから構成されている。
【００１９】
環状プレート３１は、複数のアークスプリング１３の内周側でリテーニングプレート１４とタービン５との軸方向間に相対回転自在に配置されている。環状プレート３１には、半径方向に対向する２か所に半径方向外方に突出する突出部３１ａが形成されている。突出部３１ａの一方は第１アークスプリング１３Ａと第２アークスプリング１３Ｂとの間に配置され、他方は第３アークスプリング１３Ｃと第４アークスプリング１３Ｄとの間に配置されている。各突出部３１ａには、円周方向に並んだ２つの孔３１ｂが形成されている。
【００２０】
スプリングシート部３２は突出部３１ａに設けられ、第１アークスプリング１３Ａと第２アークスプリング１３Ｂを直列に連結するとともに、両アークスプリング１３Ａ，１３Ｂの端部が半径方向外方に移動するのを制限するための部材である。各スプリングシート部３２は、突出部３１ａに連結された１対の第１シート部材３５と第２シート部材３６とからなる。第１シート部材３５及び第２シート部材３６は、図５及び６に示すように、円柱を半割り形状にした部材である。第１及び第２シート部材３５，３６の両端には、円柱を半割り形状にした規制部３５ａ，３６ａがそれぞれ形成されている。第１シート部材３５の平坦面には２つの孔３５ｂが形成されており、第２シート部材３６の平坦面には２つの突起３６ｂが形成されている。図８に示すように、第１シート部材３５と第２シート部材３６は、各平坦面が突出部３１ａの両側に当接している。第２シート部材３６の突起３６ｂは、図９に示すように突出部３１ａに形成された孔３１ｂを通過し、第２シート部材３５の孔３５ｂ内に挿入されている。
【００２１】
以上に述べたスプリングシート部３２において、第１及び第２アークスプリング１３Ａ，１３Ｂの端部は、第１及び第２シート部材３５，３６の半円形端面に当接している。規制部３５ａ，３６ａはアークスプリング１３の小コイルスプリング１２内に延びている。
このようにして、第１及び第２アークスプリング１３Ａ，１３Ｂの端部と、第３及び第４アークスプリング１３Ｃ，１３Ｄの端部とは、連結部材３０により半径方向に連結されている。すなわち、両端部は半径方向外方に移動するのが制限されている。この状態は、２本の円周方向に長いアークスプリングの円周方向中間部分同士を連結部材３０により半径方向に連結しているのと等価である。
【００２２】
次に動作について説明する。
図１に示すロックアップクラッチ８の遮断状態からフロントカバー３とピストン部材９との間の作動油がドレンされると、ピストン部材９がフロントカバー３側に移動し、その結果摩擦フェーシング２０がフロントカバー３の摩擦面に密着する。これにより、フロントカバー３のトルクはピストン部材９に伝達され、さらにリテーニングプレート１４、アークスプリング１３及びドリブン部材１０を介してタービン５に伝達される。さらにトルクはタービンハブ６からトランスミッション側から延びるシャフト（図示せず）に出力される。
【００２３】
ロックアップ連結中にフロントカバー３に捩じり振動が入力されると、ピストン部材９とドリブン部材１０とが周期的に相対回転し、アークスプリング１３が円周方向に圧縮される。ここでは、アークスプリング１３の低剛性・広い捩じり角度の特性によって微小捩じり振動を効果的に吸収する。また、圧縮時にアークスプリング１３は径方向外方に迫り出そうとし、かつ遠心力により径方向外方に移動しようとする。しかし、アークスプリング１３は、両端がスプリングシート２３及びスプリングシート部３２に支持されているため、半径径方向外方に移動しにくい。その結果、アークスプリング１３と外周支持部１６との間で摩擦摺動が発生しにくい。すなわち、アークスプリング１３で微小捩じり振動を効果的に吸収できる。
【００２４】
連結部材３０がアークスプリング１３の半径方向外方への移動を制限する構造は前記実施形態に限定されない。また、アークスプリング１３の数及び配置についても前記実施形態に限定されない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明に係るトルクコンバータのロックアップクラッチでは、複数の弾性部材同士を連結部材により半径方向に互いに連結しているため、複数の弾性部材は径方向外方への移動が制限されている。そのため、複数の弾性部材と外周側に配置された他の部材との間で摩擦摺動が生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのトルクコンバータの一部省略縦断面概略図。
【図２】本発明の一実施形態としてのロックアップクラッチの平面図。
【図３】連結部材の平面図。
【図４】図３の部分拡大図。
【図５】環状プレートの部分平面図。
【図６】第１シート部材の斜視図。
【図７】第２シート部材の斜視図。
【図８】図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図。
【図９】図４のＩＸ−ＩＸ断面図。
【符号の説明】
１ トルクコンバータ
３ フロントカバー
８ ロックアップクラッチ
９ ピストン部材
１０ ドリブン部材
１３ アークスプリング
１４ リテーニングプレート
１７ 円周方向支持部
３０ 連結部材
３１ 環状プレート
３１ａ 突出部
３５ 第１シート部材
３６ 第２シート部材
３５ａ，３６ａ 規制部

Claims (6)

1. トルクコンバータの入力側部材からトルクを機械的に出力側部材に伝達するためのロックアップクラッチであって、
   前記入力側部材と前記出力側部材との間でトルク伝達及び遮断を行うクラッチ部と、
   弧状に延びる複数のコイル状弾性部材と、前記複数の弾性部材同士を円周方向に連結する連結部材とを含み、前記クラッチ部と直列に配置された弾性連結部とを備え、
   前記連結部材は、環状部と、前記各弾性部材に係合する複数のスプリングシートとから構成され、
   前記スプリングシートは、前記環状部に設けられた突出部を挟み込むよう配置された第１シート部材及び第２シート部材から構成され、
   前記第１及び第２シート部材は、円周方向両端に前記弾性部材内に延びる規制部と、互いに嵌合することで前記スプリングシートを形成するための凹部及び凸部をそれぞれ有し、
   前記突出部は、前記凹部と前記凸部とが嵌合する際に前記凸部が挿嵌されるための孔を有している、
   トルクコンバータのロックアップクラッチ。
2. トルクコンバータの入力側フロントカバーからトルクを機械的に出力側に伝達するためのロックアップクラッチであって、
   前記フロントカバーに連結及び離反可能なピストン部材と、
   前記ピストン部材に支持され、弧状に延びる複数のコイル状弾性部材と、
   前記弾性部材に係合する出力部材と、
   前記複数の弾性部材同士を円周方向に連結する連結部材とを備え、
   前記連結部材は、環状部と、前記各弾性部材に係合する複数のスプリングシートとから構成され、
   前記スプリングシートは、前記環状部に設けられた突出部を挟み込むよう配置された第１シート部材及び第２シート部材から構成され、
   前記第１及び第２シート部材は、円周方向両端に前記弾性部材内に延びる規制部と、互いに嵌合することで前記スプリングシートを形成するための凹部及び凸部をそれぞれ有し、
   前記突出部は、前記凹部と前記凸部とが嵌合する際に前記凸部が挿嵌されるための孔を有している、
   トルクコンバータのロックアップクラッチ。
3. 前記第１及び第２シート部材は、少なくとも２以上の前記凹部及び凸部をそれぞれ有している、
   請求項１または２に記載のトルクコンバータのロックアップクラッチ。
4. 前記複数の弾性部材は第１、第２、第３及び第４弾性部材からなり、
   前記複数のスプリングシートは、前記第１及び第２弾性部材の間に配置された第１スプリングシートと、前記第３及び第４弾性部材の間に配置された第２スプリングシートとからなる、請求項１から３のいずれかに記載のトルクコンバータのロックアップクラッチ。
5. 前記第１及び第２シート部材は、円周方向断面が半円形状である、
   請求項１から４のいずれかに記載の記載のトルクコンバータのロックアップクラッチ。
6. 前記第１及び第２シート部材は、前記突出部と当接する平坦面をそれぞれ有する、
   請求項１から５のいずれかに記載のトルクコンバータのロックアップクラッチ。

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