JP4929844B2 - トルクコンバータ - Google Patents

Description

本発明はトルクコンバータに関するものである。

従来、ロックアップクラッチの耐久性を良くするために、ロックアップクラッチのクラッチフェーシング面を複数有し、そのうちの一つをテーパ面にするものが、特許文献１に開示されている。
特開平１１−２３０３０５号公報

上記の発明は、低速時のロックアップクラッチの締結力が小さいスリップロックアップ時にはケーシングの面に均一に当接するようにテーパ面を形成するので、低速時には面圧分布を均一にすることができ、ロックアップクラッチの耐久性を良くすることができる。

しかし、低速時以外の領域では、面圧分布が均一とはならずに、フェーシング面の摩擦材や摩擦面が局所的に高くなり、ロックアップクラッチ、つまりトルクコンバータの耐久性が悪くなるといった問題点がある。

本発明は、このような問題点を解決するために発明されたもので、多様な速度領域でもロックアップクラッチの耐久性を良くすることを目的とする。

本発明では、ポンプインペラと作動流体とタービンランナーとを収容するケーシングと、ケーシングの内壁面に対峙し、運転状態に基づいてケーシングの一部と連結してトルクコンバータの入出力要素間を機械的に締結可能な環状の接触部を有するロックアップクラッチと、を備えたトルクコンバータにおいて、内壁面と対峙する接触部の面は、環状の円周方向に対する断面が第１の曲面であり、ケーシングは、第１の曲面と向かい合う内壁面に第１の曲面と接触可能な第２の曲面を有し、第１の曲面と同一方向に湾曲する突出部を備える。

本発明によると、ロックアップクラッチの締結状態にかかわらず、接触部とケーシングとの接触面積を確保することができ、接触部の劣化を抑制することができる。つまりトルクコンバータの耐久性を向上させることができる。

本発明の実施形態のトルクコンバータ１を図１、図２の概略構成図を用いて説明する。なお図２は図１のＡ部の概略拡大図である。

トルクコンバータ１は、例えばエンジンなどで生じた回転が伝達される入力軸５の回転と一体に回転するトルクコンバータケーシング（ケーシング）２と、トルクコンバータケーシング２と一体に回転するポンプインペラ３と、ポンプインペラ３と対向して配置され、ポンプインペラ３の回転を出力軸６に伝達するタービンランナー４と、を備える。また、入力軸５の回転を出力軸６に直接伝達するためのロックアップクラッチ１０を備える。

トルクコンバータケーシング２は、後述する接触部１１の面１１ａと向かい合う箇所に、ロックアップクラッチ１０側へ突出（湾曲）する突出部９を備える。面１１ａと向かい合う突出部９の面（第２の曲面）９ａは、半径（第２の半径）ｒ２の円弧形状である。突出部９は、トルクコンバータ１の中心（入力軸５、出力軸６側）に対して、比較的外側に設ける。

ロックアップクラッチ１０は、例えば車速、スロットル開度などの運転状態に基づいてトルクコンバータケーシング２に押しつけられて、入力軸５の回転を出力軸６に直接伝達する環状の接触部１１を備える。

接触部１１は、ポンプインペラ３側へ突出（湾曲）し、トルクコンバータケーシング２と対峙する面１１ａは、接触部１１の円周方向に対する断面が、半径（第１の半径）ｒ１の円弧形状である。

突出部９の半径ｒ２と、接触部１１の半径ｒ１と、を比較すると半径ｒ１の方が大きい。なお、半径ｒ１と半径ｒ２との差は小さいことが望ましく、略同一半径とすることが望ましい。これにより接触部１１の面１１ａと突出部９の面９ａとが接触した場合に、接触面積を大きくすることができる。

ロックアップクラッチ１０は、例えば車速、スロットル開度などの運転状態に基づいて制御されたロックアップクラッチ１０の両側の油圧によって、例えば車速が低い場合などには接触部１１と突出部９とが接触しないタービン状態と、車速が高くなった場合に接触部１１を突出部９に接触するスリップ状態と、さらに車速が高くなった場合に接触部１１と突出部９とを締結するロックアップ状態と、に切り替えられる。

タービン状態ではポンプインペラ３の回転が、ポンプインペラ３とタービンランナー４との間のＡＴＦ（作動流体）を介してタービンランナー４に伝達され、さらに出力軸６に伝達される。

ロックアップ状態では、接触部１１と突出部９とが油圧によって連結し、入力軸５の回転を出力軸６に直接、機械的に伝達（締結）する。

スリップ状態では、接触部１１と突出部９とが完全に締結せずに、入力軸５の回転の一部をロックアップクラッチ１０によって出力軸６に伝達する。

ロックアップクラッチ１０は、その両側におけるトルクコンバータアプライ圧ＰＡとトルクコンバータレリーズ圧ＰＲとの差圧ＰＡ−ＰＲに応動する。レリーズ圧ＰＲがアプライ圧ＰＡよりも高いと接触部１１と突出部９とが接触せずに、入力軸５の回転を出力軸６へ機械的に伝達しない。また、レリーズ圧ＰＲがアプライ圧ＰＡよりも低くなると接触部１１と突出部９とが接触し、入力軸５の回転の一部を機械的に出力軸６へ伝達する。そして、レリーズ圧ＰＲがアプライ圧ＰＡと差圧がさらに大きくなると、ロックアップクラッチ１０とトルクコンバータケーシング２とが締結されて、入力軸５の全ての回転を出力軸６へ機械的に伝達（締結）する。

締結に際しロックアップクラッチ１０の締結力、つまりロックアップ容量は、差圧ＰＡ−ＰＲに影響され、この差圧が大きい程ロックアップクラッチ１０の締結力が増大してロックアップ容量が増大する。また、ロックアップ容量は、接触部１１の面１１ａと突出部９の面９ａとの接触面積によっても影響を受け、接触部１１の面１１ａと突出部９の面９ａとの接触面積が大きくなる程、同一のロックアップ容量を得るための差圧ＰＡ−ＰＲを小さくすることができる。

この実施形態において、差圧ＰＡ−ＰＲが比較的小さい場合の接触部１１と突出部９の様子を図３に示し、差圧ＰＡ−ＰＲが比較的大きい場合の接触部１１と突出部９との様子を図４に示す。

差圧ＰＡ−ＰＲが小さい場合、つまりスリップ状態、またはロックアップ状態でもロックアップ容量が比較的小さい場合には、接触部１１と突出部９とのモーメント中心は、例えば図３中ａ点となる。この場合には、ａ点で面圧が一番高くなり、ａ点から接触部１１の面１１ａに沿って面圧は小さくなる。この場合、接触部１１と突出部９とは、接触部１１の面１１ａの比較的大部分で突出部９の面９ａと接触し、接触面積を確保することができ、差圧ＰＡ−ＲＲを大きくせずに所望のスリップ状態を得ることができる。また差圧ＰＡ−ＰＲを大きくせずに所望のロックアップ容量を得ることができる。

また、差圧ＰＡ−ＰＲが大きい場合、つまりロックアップ状態でロックアップ容量が比較的大きい場合には、接触部１１と突出部９とのモーメント中心は、例えば図４中ｂ点となり、トルクコンバータ１の中心側へ遷移する。この場合には、ｂ点で面圧が一番高くなり、ｂ点から接触部１１の面１１ａに沿って面圧は小さくなる。このような場合でも接触部１１と突出部９とは、接触部１１の面１１ａの比較的大部分で突出部９の面９ａと接触し、接触面積を確保することができ、差圧ＰＡ−ＰＲを大きくせずに所望のロックアップ容量を得ることができる。

この実施形態では、接触部１１と突出部９をポンプインペラ３側へ突出させたが、図６に示すように、これとは逆側に突出させてもよい。この場合には、接触部１１の面１１ａの円弧形状を例えば半径ｒ２とし、突出部９の面９ａの円弧形状を半径ｒ２よりも小さい例えば半径ｒ１とすることが望ましい。

この実施形態では、半径ｒ１と半径ｒ２とを円弧形状としたが、これに限られることはなく、例えば楕円形状としても良い。また、接触部１１を略平面形状としても良い。

本発明の実施形態の効果について説明する。

図５にトルクコンバータアプライ圧ＰＡとトルクコンバータレリーズ圧ＰＲとの差圧ＰＡ−ＰＲが比較的大きな差圧となった場合の接触部１１の位置と面圧との関係を示す。なお、接触部１１と突出部９とを設けずに直線形状とした場合（以下、比較例とする）を破線で示す。

比較例では、接触部はトルクコンバータの中心側で面圧が大きくなる。これはトルクコンバータアプライ圧ＰＡとトルクコンバータレリーズ圧ＰＲとの差圧ＰＡ−ＰＲによって、トルクコンバータ１の中心側のロックアップクラッチ１０が撓み、トルクコンバータ１の中心側に位置する接触部がモーメント中心となるためである。そのため、外側の接触部がトルクコンバータケーシングと接触せずに、接触部の接触面積が小さくなるので、ロックアップ容量を得るためには差圧ＰＡ−ＰＲを大きくする必要があり、接触部の摩擦材の剥離や局所的な温度上昇を招く恐れがある。また、差圧ＰＡ−ＰＲを大きくするためには例えばライン圧を高くする必要があり、油圧ポンプにおける燃費を悪くする恐れがある。

この実施形態では、半径ｒ１の円弧形状の面１１ａを有する接触部１１と、半径ｒ２の円弧形状の面９ａを有する突出部９と、を備えることで、接触部１１と突出部９とのモーメント中心は比較例と比べると、トルクコンバータ１の外側となる。また、差圧ＰＡ−ＰＲが大きくなり、ロックアップクラッチ１０が撓んだ場合でも、接触部１１の面１１ａと突出部９の面９ａとの接触面積を確保することができ、所望のロックアップ容量を得るための差圧ＰＡ−ＰＲを小さくすることができ、面圧を小さくすることができる。これにより、ロックアップクラッチ１０の締結状態にかかわらず、接触部１１と突出部９との接触面積を広くすることができ、接触部１１の摩擦材の剥離を抑制し、局所的な温度上昇を抑制することができる。そのため接触部１１などの劣化を抑制し、トルクコンバータ１の劣化を抑制することができる。

また、所望のロックアップ容量を得るための差圧ＰＡ−ＰＲを小さくすることができ、油圧ポンプなどの燃費を良くすることができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

本発明の実施形態のトルクコンバータの概略構成図である。 図１のＡ部の概略拡大図である。 差圧が比較的小さい場合の接触部と突出部との関係を示す図である。 差圧が比較的大きい場合の接触部と突出部との関係を示す図である。 接触部の位置と面圧との関係を示す図である。 本発明の実施形態の変更例を示す図である。

符号の説明

１ トルクコンバータ
２ トルクコンバータケーシング（ケーシング）
３ ポンプインペラ
４ タービンランナー
９ 突出部
９ａ 面（第２の曲面）
１０ ロックアップクラッチ
１１ 接触部
１１ａ 面（第１の曲面）

Claims (3)

1. ポンプインペラと作動流体とタービンランナーとを収容するケーシングと、
   前記ケーシングの内壁面に対峙し、運転状態に基づいて前記ケーシングの一部と連結してトルクコンバータの入出力要素間を機械的に締結可能な環状の接触部を有するロックアップクラッチと、を備えたトルクコンバータにおいて、
   前記内壁面と対峙する前記接触部の面は、前記環状の円周方向に対する断面が第１の曲面であり、
   前記ケーシングは、前記第１の曲面と向かい合う前記内壁面に前記第１の曲面と接触可能な第２の曲面を有し、前記第１の曲面と同一方向に湾曲する突出部を備えることを特徴とするトルクコンバータ。
2. 前記第１の曲面は、前記ポンプインペラの方へ湾曲し、第１の半径を有する円弧形状であり、
   前記第２の曲面は、前記第１の半径よりも小さい第２の半径を有する円弧形状であることを特徴とする請求項１に記載のトルクコンバータ。
3. 前記第１の曲面は、前記ケーシングの方へ湾曲し、第２の半径を有する円弧形状であり、
   前記第２の曲面は、前記第２の半径よりも小さい第１の半径を有する円弧形状であることを特徴とする請求項１に記載のトルクコンバータ。

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