JP4931217B2 - 自動変速装置の入力継手 - Google Patents

Description

本発明は車両用自動変速装置に関し、特に油圧クラッチ及びブレーキを用いて制御する前輪駆動用の多段自動変速装置の入力継手に関する。

一般的に車両用自動変速装置の入力継手としては、ポンプインペラとタービンランナ及びホィールステータとからなる流体伝導作用を持ったトルクコンバータ内部に機械的に直結伝導をするロックアップクラッチを有した継手が用いられる。このロックアップクラッチの多くはトルクコンバータのトーラス内部の油圧で摩擦部材と一体となるピストンをフロントカバーの側壁に押圧しトーションダンパを介してタービンランナに動力を伝達するもので、ピストンのトーラス側の油室とフロントカバー側の油室をピストンの摩擦面で分離形成し、両室への供給油の切り換えを入力継手外部から行うことでロックアップクラッチの係脱が可能となるシンプルな構造となっている。

しかしながら、トルクコンバータの強度面でトーラス内部の油圧は通常変速装置のクラッチに用いる油圧ほど大きくできず摩擦面も１面となり伝達容量が限られるとともに、トーラス側の油室とフロントカバー側の油室をピストンの摩擦面で分離形成しているため係合時にトーラス側からフロントカバー側の油室に油が流れて大きな受圧面積のピストンを移動させる時間が長くなる。このような応答性の悪さに加えてポンプインペラとタービンランナの速度比によりトーラス内部の油圧が変化し、外部からの油圧制御が困難となる問題を有する。ここでピストンに作用する圧力は、正しくはタービンランナとフロントカバーの間の圧力であり多量の油が循環して流れるトーラス内部の油圧と異なるがトーラス内部の油圧に影響されるため外部による油圧制御に問題を来たす。尚、ロックアップクラッチの伝達容量を大きくする方法に関しては摩擦面を複面としトーラス内部の油圧でピストンを押圧する方式も数々考案されているが係脱の応答性の問題は解決されない。

従来の車両用自動変速装置の多くは前進４速後進１速の変速段を有し、トルクコンバータのロックアップは最高速段の一定速度以上でしかなされていなく、しかも逆駆動となるエンジンブレーキ状態ではロックアップを解除して用いる等ロックアップの使用頻度は少なく、ロックアップクラッチは前述したようなシンプルな構造のもので問題なかった。しかしながら、ロックアップの使用頻度が少ないため高速度比におけるトルク伝達容量や効率を高くしなければならないため、外径を大きくするかあるいはトーラス面積を増やす対応が必要となる。しかし、高速度比のトルク伝達容量を高くすれば低速度比の伝達容量も必要以上に上がるため、ホィールステータのない流体継手でしばしば用いられるようなトーラス内部の流れを邪魔する邪魔板効果をホィールステータに持たせ対応しているものもある。これらの対応は重量増を招き、コストアップに繋がるばかりではなく燃費の向上に反する対応となっている。

周知の如く、近年地球環境問題のため自動車の省燃費の要求は強く、車両用自動変速装置は隣接する変速段のギア比の段間差が小さくできる前進６速以上への多段化が進められ、低速度段以外では燃費が悪くなる流体伝導をする必要性がなくなってきた。又、車両のコースティング及び逆駆動状態でロックアップにより原動機の燃料をカットすることは当然行われるべきことである。これら多段自動変速装置に求められるトルクコンバータのロックアップクラッチはポンプインペラとタービンランナの速度比が大きい場合でのロックアップの締結や、飛び越し変速も含めて変速時のショック低減のためのロックアップの解除及びスリップが応答よく行えることが要求され、前述したような従来のロックアップクラッチでは不十分となる。

そのため、この前進６速以上の多段自動変速装置には入力継手内に独立した油圧係合室を備えポンプインペラとタービンランナの速度比に関係なく締結でき、複面の摩擦面を持つことで伝達容量を上げることができるロックアップクラッチがふさわしくなる。この方式のロックアップクラッチは主にトラック、バス用の自動変速装置のトルクコンバータに用いられており、その歴史は古い。例えば、１９５５年の特許文献１のシート２に記載されたこの方式のロックアップクラッチを用いた変速装置の油圧回路図にはポンプインペラとホィールステータの間からトーラス内に油が供給され、タービンランナとホィールステータの間から排出される循環回路と、フロントカバー側に設けられた独立したロックアップクラッチの油圧係合室に油を供給するトルクコンバータへの３通路で制御する回路が示され、現在でも制御バルブは異なってもこの３通路で制御する方式がとられている。

この外部との３通路を簡素化するため、特許文献２ではこの方式のロックアップクラッチにおけるトルクコンバータのトーラス室とフロントカバー側に設けられた独立した油圧係合室の２室を貫通孔で連通し、トーラス室からロックアップクラッチの油圧係合室への油の流れを可能とし、その逆の流れを阻止する逆止弁や貫通孔に小径となるオリフィスを用いたりすることにより外部との制御回路を２通路とする提案がなされている。しかしながら、２室のオリフィスや逆止弁の貫通孔を通過する油量の変化による圧力差のばらつき及び逆止弁の確実性等ピストンの作動圧が不安定となる要素を有している。

又、フロントカバーとポンプインペラが外周部で一体として溶着されフロントカバー側に独立したロックアップクラッチの油圧係合室を設けた量産用のトルクコンバータを用いた実施例として、後輪駆動用に近年開発されＳＡＥ ＰＡＰＥＲに記載された非特許文献３及び４の前進６速の自動変速装置がある。このトルクコンバータの構造図に示されるように、この方式のロックアップクラッチではロックアップを係合するピストンはフロントカバーもしくはフロントカバーと一体となるボスに内外周がシールされて摺動し、相対回転をするフロントカバーと変速装置の入力軸部に独自の回転シールを施す２重のシール構造となっている。尚、多くのロックアップクラッチの形態が記載された特許文献５の図１１，１２には、摩擦部材の連結部となるフロントカバー外周をスプライン状に塑性加工しリティニングリング溝加工を施す方式も記載されているが、量産用のプレス材の外周溝加工部が内部の遠心油圧に対し強度不足になることより非特許文献３及び４に示されたようにスプライン状に塑性加工しリティニングリング溝加工が施された別部材をフロントカバーに溶着する方式がとられている。これらはいずれも部品点数を増やし複雑でコスト高となる構造であり、コンパクトで低コストが要求される前輪駆動用の入力継手には向いていない。

ところで、前進６速以上の多段自動変速装置では従来の前進４速の自動変速装置と比べ部品点数が増え重量が増えるとともに軸方向が長くならざるを得ないため、特に前輪駆動用の入力継手にはより一層の重量低減と軸方向のコンパクト化が求められる。又、従来の車両用手動変速装置の多くは前進５速後進１速であり、牽引能力は最低速の変速度段となる前進１速度段を最高速の変速度段となる前進５速度段のギア比で除したギアレンジで決定され、その値は一般的に５〜６となっている。近年開発された前進６速の自動変速装置ではこの値が前進５速の手動変速装置とほぼ同じとなる６前後であり、手動変速装置ほど原動機の性能をフルには利用できないためトルク増幅のあるトルクコンバータを用いている。しかし前進６速の自動変速装置ではギアレンジが４〜５しかとれない前進４速の自動変速装置に用いられるトルクコンバータほどトルク比を大きくする必要もなく、かつまたロックアップをするため高速度比でのトルク伝達容量を高くする必要もなく、トルク比を下げ外径を小さくするかあるいは内径を大きくする等トーラス面積を減らしたコンパクトとなるトルクコンバータや、ギアレンジを７以上にとれる場合はトルク増幅作用や低速度比での容量を下げる邪魔板も必要としない更にコンパクトで低コストとなる流体継手も入力継手として適用できる。本発明はこのような多段自動変速装置用のトルクコンバータや流体継手に関しての提案である。

ＵＳ２７２６５５７ 特開昭５２―１１３６４ ＳＡＥ ＰＡＰＥＲ ２００４−０１−０６５２ ＳＡＥ ＰＡＰＥＲ ２００４−０１−０６５３ 特表２００１―５０３１２６

本発明の第１の課題は、入力継手内のフロントカバー側に設けられた独立した油圧係合室でピストンを押圧して係合するロックアップクラッチの、入力継手外部からの制御油通路を２通路とすることのできるシンプルな油圧係合室構造を提案し、３通路の制御が困難となる流体継手にも適用できる入力継手を提案することである。

本発明の第２の課題は、入力継手内のフロントカバー側に設けられた独立した油圧係合室でピストンを押圧して係合するロックアップクラッチを装備した入力継手の、内部構成部材を減らしシンプルでコンパクトな構造とすることである。

本発明の第３の課題は、入力継手内のフロントカバー側に設けられた独立した油圧係合室でピストンを押圧して係合するロックアップクラッチの、摩擦部材の連結部をシンプルでコンパクトな構造とすることである。

本発明の第４の課題は、入力継手内のフロントカバー側に設けられた独立した油圧係合室でピストンを押圧して係合するロックアップクラッチを装備したトルクコンバータの内部構成部材を、自動変速装置の軸方向がコンパクトになるよう配置するものである。

請求項１に係わる本発明は、ロックアップクラッチにおける油圧係合室の構造とその制御に関するもので、第１と第２の課題を解決するための手段であり、フロントカバーとポンプインペラにより一体として囲われた油室を有する入力部材と、ポンプインペラに対向してフロントカバーとの間に配され変速装置の入力軸と連結するタービンランナと、あるいは、それらに加えて、ポンプインペラとタービンランナとの間に配されたホィールステータとからなる流体伝導部と、入力部材とタービンランナを連結する摩擦部材と、摩擦部材とタービンランナの間に設けられたトーションダンパ機構と、フロントカバーに隣接して軸方向移動可能で相対回転不能に保持され油室をフロントカバー側の油室Ｂとポンプインペラ側の油室Ａに分離形成し油室Ｂへの供給油圧で摩擦部材を押圧して係合するピストンとからなるロックアップクラッチによる機械伝導部とを備えた自動変速装置の入力継手の、ピストンの油室Ａ、Ｂを分離形成する内外周摺動部に、油室Ａの圧力より油室Ｂの圧力が高い状態で油室Ｂを密閉し、油室Ｂの圧力より油室Ａの圧力が高い状態で油室Ａ，Ｂを連通する弾性シール部材を用い、油室Ａ及びＢを入力継手外部に連通し、ロックアップクラッチが係合される機械的に直結となる伝導状態で油室Ｂに油圧を供給するとともに油室Ａの油を入力継手外部に排出し、ロックアップクラッチが開放される流体伝導状態で油室Ａに油圧を供給するとともに油室Ａの油を油室Ｂを通して入力継手外部に排出するようになした。

請求項２に係わる本発明は、請求項１に於けるロックアップクラッチの油圧係合室の詳細シール構造に関するもので、第１と第２の課題を解決するための手段であり、ピストンの油室Ａ、Ｂを分離形成する外周摺動部のシール部材は油室Ａの油圧が外周側に作用するとともに油室Ｂの油圧が内周側に作用する形状をなし、内周摺動部のシール部材は油室Ａの油圧が内周側に作用するとともに油室Ｂの油圧が外周側に作用する形状をなして油室Ａ、Ｂの差圧で径方向に弾性変形可能であり、ピストンに溶着されるか又は独立して装着されるようになした。

請求項３に係わる本発明は、ロックアップクラッチの摩擦部材の連結部とピストンの配置構造及び請求項１と２に於けるピストンに装着されるシール部材の作動安定性に関するもので、第１と第２及び第３の課題を解決するための手段であり、入力部材は、先端方向の内径が大きくなるよう径方向段差を設け、径方向段差より先端側に軸方向に延びる複数の突起部を有したポンプインペラ外周部をフロントカバー外周部の径方向内側に配し溶着したものであり、突起部と嵌合し回り止めされるとともに径方向段差に当接してポンプインペラ側への軸方向移動が制限されるエンドプレートと、タービンランナにトーションダンパ機構を介して連結される摩擦部材と、あるいは、それらに加えて、突起部と嵌合し回り止めされるとともに軸方向移動自在のドリブンプレートとをポンプインペラ側から順に配し、ピストンを突起部と嵌合し回り止めするとともに突起部もしくはフロントカバー外周部の内径に沿って軸方向移動自在に配するか又は、ピストンを薄肉状にして内径側を前記フロントカバーに固定し回り止めするとともに外径側を弾性変形させ軸方向移動自在に配するかして、ドリブンプレートあるいは摩擦部材を押圧するようになした。

請求項４に係わる本発明は、請求項１と３に於けるポンプインペラとタービンランナとからなる流体継手に関する実施例で、第１と第２の課題を解決するための手段であり、ポンプインペラとタービンランナとからなる流体継手の、トーションダンパ機構を介して回転方向揺動自在に前記タービンランナに連結されるクラッチハブの外周に一体として設けられた摩擦部材を、軸方向が規制される前記エンドプレートと前記ピストンの間に配した。

請求項５に係わる本発明は、請求項１と３に於けるポンプインペラとタービンランナ及びホィールステータとからなるトルクコンバータに関する実施例で、第１と第２の課題を解決するための手段であり、ポンプインペラとタービンランナ及びホィールステータとからなるトルクコンバータの、トーションダンパ機構を介して回転方向揺動自在にタービンランナに連結されるクラッチハブの外周をポンプインペラ側へＬ字状に曲げて筒状部とし、筒状部にエンドプレートとピストンに挟まれたドライブプレートをスプラインで係合し、ドライブプレートに摩擦部材は設けられ、クラッチハブのドライブプレートと係合するスプラインのポンプインペラ側端部に突起を設け、クラッチハブのフロントカバー方向への移動をドライブプレートで規制するようになした。

請求項６に係わる本発明は、請求項１と３に於ける流体継手とトルクコンバータに関する別の実施例で、第１の課題を解決するための手段であり、流体伝導部となるポンプインペラとタービンランナとからなる流体継手、あるいはポンプインペラとタービンランナとホィールステータとからなるトルクコンバータの、ピストンの外周がフロントカバーと摺動し、内周がタービンランナとあるいはフロントカバーに一体のボスと摺動し、内周が摺動するタービンランナあるいはフロントカバーに一体のボスと自動変速機の入力軸をシール部材で密閉し、タービンランナにトーションダンパ機構を介して連結するクラッチハブと摩擦部材とを軸方向に相対移動可能とし、フロントカバーとタービンランナとポンプインペラの各部材間あるいはフロントカバーとタービンランナとホィールステータとポンプインペラの各部材間にスラスト軸受けを配した。

請求項７に係わる本発明は、請求項１と６に於けるトルクコンバータの内部構成部品の配置に関するもので、第４の課題を解決するための手段であり、ポンプインペラとタービンランナ及びホィールステータとからなるトルクコンバータの、ホィールステータのワンウェイクラッチの内径ｒ２をトルクコンバータの変速装置側軸支部となるハウジングボス部外径ｒ１より大きくなるようワンウェイクラッチをハウジングボス部の径方向外側に配し、タービンランナとホィールステータ間のスラスト軸受けをワンウェイクラッチの内径ｒ２より小さくなるよう径方向内側に配し、ホィールステータとポンプインペラ間のスラスト軸受けをワンウェイクラッチの内径ｒ２より大きくなるよう径方向外側に配した。

請求項１記載の構成では、フロントカバーとポンプインペラにより一体として囲われた油室を有する入力部材と、ポンプインペラに対向してフロントカバーとの間に配され変速装置の入力軸と連結するタービンランナと、あるいは、それらに加えて、ポンプインペラとタービンランナとの間に配されたホィールステータとからなる流体伝導部と、入力部材とタービンランナを連結する摩擦部材と、摩擦部材とタービンランナの間に設けられたトーションダンパ機構と、フロントカバーに隣接して軸方向移動可能で相対回転不能に保持され油室をフロントカバー側の油室Ｂとポンプインペラ側の油室Ａに分離形成し油室Ｂへの供給油圧で摩擦部材を押圧して係合するピストンとからなるロックアップクラッチによる機械伝導部とを備えた自動変速装置の入力継手の、ピストンの油室Ａ、Ｂを分離形成する内外周摺動部に、油室Ａの圧力より油室Ｂの圧力が高い状態で油室Ｂを密閉し、油室Ｂの圧力より油室Ａの圧力が高い状態で油室Ａ，Ｂを連通する弾性シール部材を用い、油室Ａ及びＢを入力継手外部に連通し、ロックアップクラッチが係合される機械的に直結となる伝導状態で油室Ｂに油圧を供給するとともに油室Ａの油を入力継手外部に排出し、ロックアップクラッチが開放される流体伝導状態で油室Ａに油圧を供給するとともに油室Ａの油を油室Ｂを通して入力継手外部に排出するようになしたので、特別な逆止弁を用いなくても簡単な構造で大量の油の逆止作用が可能となり、入力継手外部からの制御油通路が２通路の安定したロックアップの制御ができる。

請求項２記載の構成では、ピストンの油室Ａ、Ｂを分離形成する外周摺動部のシール部材は油室Ａの油圧が外周側に作用するとともに油室Ｂの油圧が内周側に作用する形状をなし、内周摺動部のシール部材は油室Ａの油圧が内周側に作用するとともに油室Ｂの油圧が外周側に作用する形状をなして油室Ａ、Ｂの差圧で径方向に弾性変形可能であり、ピストンに溶着されるか又は独立して装着されるようになしたので、シール部材の僅かな弾性代でピストンの油室Ａ、Ｂを分離形成する摺動部に大きな開口ができ大量の油の逆止作用が可能となる。又、シール部材の弾性力による油室Ａから油室Ｂへの油の流れのリリーフ効果及び俊敏な逆止作用によりロックアップクラッチの応答性が確保できる。

請求項３記載の構成では、入力部材は、先端方向の内径が大きくなるよう径方向段差を設け、径方向段差より先端側に軸方向に延びる複数の突起部を有したポンプインペラ外周部をフロントカバー外周部の径方向内側に配し溶着したものであり、突起部と嵌合し回り止めされるとともに径方向段差に当接してポンプインペラ側への軸方向移動が制限されるエンドプレートと、タービンランナにトーションダンパ機構を介して連結される摩擦部材と、あるいは、それらに加えて、突起部と嵌合し回り止めされるとともに軸方向移動自在のドリブンプレートとをポンプインペラ側から順に配し、ピストンを突起部と嵌合し回り止めするとともに突起部もしくはフロントカバー外周部の内径に沿って軸方向移動自在に配するか又は、ピストンを薄肉状にして内径側を前記フロントカバーに固定し回り止めするとともに外径側を弾性変形させ軸方向移動自在に配するかして、ドリブンプレートあるいは摩擦部材を押圧するようになしたので、タービンランナとフロントカバーの外周空きスペースに特別な部材を使用することなく遠心油圧による強度上の問題もない連結部がシンプル、コンパクトに配置できる。又、油室Ａ、Ｂを分離形成するピストンの芯出しが可能となり、外内周摺動部のシール部材に径方向に一定となる弾性代が確保でき油室ＡからＢへの油の逆止作用が安定する。

請求項４記載の構成では、ポンプインペラとタービンランナとからなる流体継手の、トーションダンパ機構を介して回転方向揺動自在に前記タービンランナに連結されるクラッチハブの外周に一体として設けられた摩擦部材を、軸方向が規制される前記エンドプレートと前記ピストンの間に配したので、タービンランナがピストンの切れ代分軸方向に浮遊されタービンランナに発生するスラスト力はロックアップクラッチの摩擦部材で伝達されるため流体伝導と併用できスラスト軸受けを配する必要がなく、ピストンの内周摺動部シールと変速装置の入力軸の回転シールも共用でき構成部品を減らすことができる。

請求項５記載の構成では、ポンプインペラとタービンランナ及びホィールステータとからなるトルクコンバータの、トーションダンパ機構を介して回転方向揺動自在にタービンランナに連結されるクラッチハブの外周をポンプインペラ側へＬ字状に曲げて筒状部とし、筒状部にエンドプレートとピストンに挟まれたドライブプレートをスプラインで係合し、ドライブプレートに摩擦部材は設けられ、クラッチハブのドライブプレートと係合するスプラインのポンプインペラ側端部に突起を設け、クラッチハブのフロントカバー方向への移動をドライブプレートで規制するようになしたので、通常、流体伝導状態ではタービンランナのスラスト力はポンプインペラ側だけに作用しフロントカバー側には作用しないため、フロントカバーへのタービンランナの移動はスラスト軸受けを配することなく摩擦部材で制限し、ピストンの内周摺動部シールと変速装置の入力軸の回転シールも共用でき構成部品を減らすことができる。

請求項６記載の構成では、流体伝導部となるポンプインペラとタービンランナとからなる流体継手、あるいはポンプインペラとタービンランナとホィールステータとからなるトルクコンバータの、ピストンの外周がフロントカバーと摺動し、内周がタービンランナとあるいはフロントカバーに一体のボスと摺動し、内周が摺動するタービンランナあるいはフロントカバーに一体のボスと自動変速機の入力軸をシール部材で密閉し、タービンランナにトーションダンパ機構を介して連結するクラッチハブと摩擦部材とを軸方向に相対移動可能とし、フロントカバーとタービンランナとポンプインペラの各部材間あるいはフロントカバーとタービンランナとホィールステータとポンプインペラの各部材間にスラスト軸受けを配したので、構成部品は従来のものと変わらないが、どのような状態でもタービンランナに発生するスラスト力はロックアップクラッチの摩擦部材に作用しないため入力継手外部からの制御油通路が２通路のより安定したロックアップの制御ができる。

請求項７記載の構成では、ポンプインペラとタービンランナ及びホィールステータとからなるトルクコンバータの、ホィールステータのワンウェイクラッチの内径ｒ２をトルクコンバータの変速装置側軸支部となるハウジングボス部外径ｒ１より大きくなるようワンウェイクラッチをハウジングボス部の径方向外側に配し、タービンランナとホィールステータ間のスラスト軸受けをワンウェイクラッチの内径ｒ２より小さくなるよう径方向内側に配し、ホィールステータとポンプインペラ間のスラスト軸受けをワンウェイクラッチの内径ｒ２より大きくなるよう径方向外側に配したので、トーションダンパ機構をトーラスの内径側に配してコンパクトにするこの方式のロックアップクラッチではトルクコンバータを軸支する変速装置のボス部と内部構成部材の干渉を極力避けることができ、トルクコンバータを自動変速装置の軸方向がコンパクトになるよう配することができる。

図１から図６に本発明の流体継手を示し、図７から図１２に本発明のトルクコンバータを示す。又、本発明の入力継手となる流体継手とトルクコンバータに共通に用いられるロックアップクラッチの摩擦部材の連結部を図１３に示し、ピストン摺動部のシール部材の詳細を図１４に示す。尚、図２と図３及び図８と図９は本願発明者が特願２００６−３０６１６２で提案した多段自動変速装置に本発明の入力継手を装着したものである。この入力継手を含めた自動変速装置の構造図は原動機のトルクを３００Ｎｍとしてコンセプトしたものであり、全長が３５０ｍｍ以下となる。

本発明の請求項１に於けるフロントカバー側のピストンを係合する油室Ｂとポンプインペラ側の油室Ａの分離構造及び入力継手外部からの制御を、図２、図３及び図８、図９を除く図１から図１４のすべての図に示す。請求項２に於けるピストン摺動部のシール部材の油室Ａから油室Ｂへの油の逆止作用を図解により図１４に示し、ピストンに溶着されるシール構造を図４、図６、図１０、図１１、図１２に、独立して装着されるシール構造を図５に示す。請求項３に於けるポンプインペラ部材をロックアップクラッチの摩擦部材の連結部に用いた詳細構造を図１３に示し、この連結部にピストンが径方向の芯が出るよう配した構造を図４、図５、図１０、図１１、図１２に、ピストンを薄肉状にして内径側をフロントカバーに固定し回り止めするとともに芯が出るよう配した構造を図６に示す。請求項４に於ける流体継手のタービンランナの軸方向浮遊構造を図４、図５、図６に示し、請求項５に於けるトルクコンバータのタービンランナのフロントカバー側軸方向浮遊構造を図１０に示す。請求項６に於けるピストンの内周摺動部をタービンランナとした構造を図１１に示し、フロントカバーと一体となるボスとした構造を図１２に示す。請求項７に於けるトルクコンバータの自動変速装置内での全体の位置関係を図８に示し、自動変速装置ハウジングとの相対位置関係の詳細を図７と図１０に示す。

図１は多段自動変速装置の入力継手として独立したロックアップクラッチの油圧係合室を設けた最もシンプル、コンパクトなポンプインペラとタービンランナを使用した流体継手１ａであり、高速度比領域ではロックアップをするためトルク伝達容量を高くする必要もなく、高速度比領域での容量アップに伴う低速度比での容量を下げるための邪魔板も必要としないトーラス部の面積を小さくした継手である。図２に示したようなギアレンジが７以上とれるシンプルな前進６速の自動変速装置に流体継手１ａを用いると従来の前進４速の自動変速装置よりコンパクトとなり、コストの上昇も少なくなる。

この前進６速の自動変速装置の構造を示す図２に於いて、図の左側のハウジング４０と変速装置との隔壁４１に囲われ流体継手１ａが配される。原動機の動力はクランクシャフト５０からフレキシブルプレート５１を介し流体継手１ａに伝達され、変速装置の入力軸６０に出力される。変速装置の主変速歯車はサンギアＳ１と遊星キャリアＰ１とリングギアＲ１とからなるシンプル遊星歯車列と、サンギアＳ２と遊星キャリアＰ２とリングギアＲ２からなるシンプル遊星歯車列の、サンギアＳ１とリングギアＲ２を連結し第１構成要素とし、遊星キャリアＰ１と遊星キャリアＰ２を連結し第２構成要素とし、リングギアＲ１を第３構成要素とし、サンギアＳ２を第４構成要素とする４個の構成要素からなっており、入力軸６０からの動力は直接クラッチＣ２を介して第２構成要素の遊星キャリアＰ１、Ｐ２に伝達されるか、又はサンギアＳ０が固定される減速用シンプル遊星歯車列のリングギアＲ０から遊星キャリアＰ０を通り減速されクラッチＣ１又はＣ３を介して第４構成要素のサンギアＳ２と第１構成要素のサンギアＳ１及びリングギアＲ２に選択的に伝達され、第３構成要素のリングギアＲ１からカウンターギア６１に出力される。ここで第２構成要素の遊星キャリアＰ１、Ｐ２はワンウェイクラッチＯＷＣとブレーキＢ１で制動され、第１構成要素のサンギアＳ１とリングギアＲ２はブレーキＢ２で選択的に制動される。カウンターギア６１は中継軸に配されたカウンターギア６２と噛合い、中継軸と一体となるカウンターギア６３からカウンターギア６３と噛合う出力軸に配されたカウンターギア６４に動力が伝達されディファレンシャル７０を介して出力される。

図２の前進６速後進1速自動変速装置の構造を模式化し速度線図とギア比を記載した図３に於いて、各遊星歯車列のリングギアをサンギアで除した歯数比をＺＲ０／ＺＳ０＝１．６６７、ＺＲ１／ＺＳ１＝１．８４７、ＺＲ２／ＺＳ２＝１．６０９とし、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３及びブレーキＢ１，Ｂ２のいずれか２個を選択的に締結すれば前進６速後進１速の変速が可能となる。このギア比の特徴は１速度段のギア比が４．７５４と大きくとれ、高速側に変速度段が移行するに連れ隣接するギア比の段間比（ステップ）が徐々に小さくなりギアレンジが７．３４と大きくとれることである。これは通常同じような車両に用いられる前進５速の手動変速装置の１．２〜１．５倍に相当する。手動変速装置の入力継手にはトルク増幅のない乾式のクラッチが用いられ、手動変速装置ほど原動機の性能をフルには利用できない自動変速装置でもギアレンジを１．２〜１．５倍大きくできればトルクコンバータを用いなくてもトルク増幅のない流体継手が適用できる。

この流体継手１ａはトルクコンバータと異なり、ホィールステータがないため低速度比ではタービンランナを通過した油がポンプインペラの回転を妨げる方向に循環されポンプインペラの駆動力がトルクコンバータより大きくなる。又、このような流体伝導装置ではポンプインペラとタービンランナの遠心力の差により油が循環し、低速度比程遠心力の差が大きくなるため多量の油が循環してトルク伝達容量が大きくなる。従って、低速度比での容量を原動機の特性に合わせればよいことになり、トルクコンバータのようなトルク増幅作用はないがトーラス部の面積は小さくて済み、前輪駆動の前進６速の自動変速装置にふさわしい低コスト、軽重量、コンパクトな入力継手となる。尚、トーラス部の面積を小さくすると高速度比での容量は低くなるがロックアップをするため問題とはならない。

図２の前進６速後進1速自動変速装置に示した流体継手１ａを拡大して表した図１に於いて、原動機のクランクシャフト５０にはワッシャ５３，５４に挟まれ原動機の始動用リングギア５２を配したフレキシブルプレート５１がボルト５５により連結される。フレキシブルプレート５１は流体継手１ａのフロントカバー３ａの外周部に溶着されたボス１７にボルト５６により連結され、原動機と流体継手１ａが軸方向に一定の自在性を有して連結される。

フロントカバー３ａとポンプインペラ２ａはポンプインペラ２ａが内側になるよう外周部で溶着され内部に油室を形成し、ポンプインペラ２ａの外周先端には複数の突起部（以降の文章には環状突起と記述）が形成されフロントカバー３ａの軸方向に延材されるとともに、ポンプインペラ２ａの内周にはインペラハブ１８が溶着され変速装置のハウジング４０と連結する隔壁４１のボス部に配されたブシュ４３で軸支されるとともに隔壁４１に配された変速装置及び流体継手１ａのチャージングポンプのポンプロータ６５を駆動する。又、フロントカバー３ａの半径方向中心部にはパイロットボス１９が溶着されクランクシャフト５０で回転中心が形成される。フロントカバー３ａとポンプインペラ２ａで形成された油室にはポンプインペラ２ａに対向してタービンランナ４ａが配され、ポンプインペラ２ａとタービンランナ４ａのブレードで形成されるトーラス部で油の運動エネルギによる流体伝導が行われる。

タービンランナ４ａはトーションダンパ機構とブレードをもつランナ部とタービンハブ９ａからなり、トーションダンパ機構とランナ部が一体としてリベット１６でタービンハブ９ａに連結され、タービンハブ９ａは隔壁４１に固定されたサポート４２に配されたブシュ４４で軸支される変速装置の入力軸６０にスプライン連結される。トーションダンパ機構はトーションスプリング１２、１３及び１４を回転方向に挟むクラッチハブ７ａとクラッチプレート１１，１２からなっており、クラッチハブ７ａは外周部の両面に摩擦部材が貼り付けられ、クラッチプレート１１，１２はスタッドピン１３で一体に連結されクラッチハブ７ａを両サイドに挟んで軸方向の動きを規制するとともにトーションスプリング１２、１３及び１４を保持してタービンハブ９ａに連結される。このトーションダンパ機構は、トーションスプリング１２、１３及び１４による多段の振動吸収機能や、クラッチプレート１１，１２とクラッチハブ７ａの接触面での摩擦力による振動減衰機能を有している。

ポンプインペラ２ａの外周先端に設けられた複数の環状突起は先端部の内径が大きくなるよう段付きに加工されており、複数の環状突起と嵌合して回り止めされるとともに段付き部に当接しポンプインペラ２ａ側への移動が規制されるエンドプレート８が配され、エンドプレート８とエンドプレート８に隣接したクラッチハブ７ａを挟んでポンプインペラ２ａの複数の環状突起と嵌合して回り止めされるとともに軸方向に移動可能なピストン６ａが配される。ピストン６ａは外周部がフロントカバー３ａ又はポンプインペラ２ａの環状突起部内径に沿って芯が出され、径方向中央部に形成された環状凸部の外周にはシール１００が溶着されフロントカバー３ａの外周部に溶着されたボス１７の内径方向内側に形成された環状凹部の内周との間に径方向に一定の間隔を保って回転不能で軸方向に摺動されるとともに、径方向内側の穴内周にはシール１０１が溶着され変速装置の入力軸６０の先端外周部との間に径方向に一定の間隔を保って相対回転可能で軸方向に1ｍｍ前後の移動代を有して摺動される。タービンランナ４ａはエンドプレート８とピストン６ａに挟まれてピストン６ａの軸方向1ｍｍ前後の移動代に浮遊して配されスラスト軸受けは設けていない。

図１と図１の回転中心上部と制御を示した図４に於いて、フロントカバー３ａとポンプインペラ２ａによって囲われた油室はピストン６ａの外周シール１００及び内周シール１０１によりポンプインペラ２ａ側の油室Ａとフロントカバー３ａ側の油室Ｂに分離形成される。油室Ａはタービンランナ４ａを挟んでポンプインペラ２ａ側の油室Ａ１とピストン６ａ側の油室Ａ２からなり両室が連通されるとともに油室Ａ１がインペラハブ１８とサポート４２の間で流体継手１ａの外部に連通され、油室Ｂは入力軸６０の先端部Ｂ１で入力軸６０の中心に明けられた孔で流体継手１ａの外部に連通される。

流体継手１ａの外部に配されたロックアップ制御バルブ８０ａにはスプール８１とリターンスプリング８２が配されロックアップオフの流体伝導状態ではロックアップを制御するロックアップレギュレター圧がゼロのためスプール８１がリターンスプリング８２により図の左端しに押される。この流体伝導状態ではポンプインペラ２ａとタービンランナ４ａの遠心力の差で内部の油が両羽根車によるトーラス内を循環して流れ、損失による油の発熱を冷却するため通常毎分５〜１０リッターの油を外部からトーラス内に流し込み内部の油を外部に排出させる。トーラス内はキャビテーションを避けるため低圧に保たれ一定圧のカップリングレギュレターからの油がロックアップ制御バルブ８０ａを通り流体継手１ａの油室Ａ１部に流し込まれ、トーラスの外周からエンドプレート８とピストン６ａに挟まれたクラッチハブ７ａの摩擦面の間を通りピストン６ａの外周シール１００へ流れるか若しくは内周シール１０１に流れる。この状態では油室Ｂより油室Ａの圧力が高いためピストン６ａはフロントカバー３ａ側に押され軸方向1ｍｍ前後の移動代を有した状態にある。ピストン６ａに溶着されるシール１００及び１０１はこの圧力差により軸方向に弾性変形をして径方向に隙間ができ、油は油室Ａから油室Ｂに流れ込みＢ１部から入力軸６０の中心に明けられた孔を通り、ロックアップ制御バルブ８０ａからクーラの方に流れる。このシール１００及び１０１の弾性変形の詳細は図１４で後述する。

尚、この流体伝導状態でタービンランナ４ａはトーラス内部の油の循環によりフロントカバー３ａ側への力を受けるが、タービンランナ４ａとピストン６ａの間の油室Ａ２で発生する遠心油圧によるポンプインペラ２ａ側への力の方が大きいためポンプインペラ２ａ側へ押される。この時、タービンランナ４ａのクラッチハブ７ａの摩擦面がエンドプレート８を押しここで摩擦力によるトルクが発生するがトルク増幅のない流体継手の性能に影響はない。尚、通常タービンランナ４ａはフロントカバー３ａ側への力を受けることは少ないが、その場合タービンランナ４ａはクラッチハブ７ａに対しフロントカバー３ａ側への移動に制限を受けるのでフロントカバー３ａ側のスラスト軸受けは必要としない。

次に、図４の下部に示すロックアップオンのロックアップ状態ではロックアップを制御するロックアップレギュレター圧がスプール８１をリターンスプリング８２の力に反して図の右端しに押す。この状態ではカップリングレギュレターからの油はロックアップ制御バルブ８０ａを通り直接クーラの方に流れ、トーラス内部の油はＡ１部からロックアップ制御バルブ８０ａを通りドレンされる。又、ロックアップレギュレター圧はＢ１部から油室Ｂに流れ込む。この状態では油室Ａより油室Ｂの圧力が高いためピストン６ａに溶着されるシール１００及び１０１はそれぞれ摺動部を塞ぐよう径方向に押され油室Ｂと油室Ａを分離しピストン６ａをポンプインペラ２ａ側へ押し付ける。ピストン６ａはクラッチハブ７ａの摩擦面とポンプインペラ２ａ側への移動が規制されるエンドプレート８を押圧する。この状態では原動機からの動力はフロントカバー３ａと回転不能に連結されたエンドプレート８とピストン６ａからクラッチハブ７ａの摩擦面を通り直接タービンランナ４ａから変速装置の入力軸６０に伝達される機械伝導状態となる。このロックアップレギュレター圧がそのままピストン６ａに作用するため、ロックアップレギュレター圧を制御することにより精度のよい機械伝導が可能となる。この状態におけるシール１００及び１０１の詳細は図１４で後述する。

図４に於けるシール１００及び１０１を溶着したピストン６ａのシールを着脱可能とした実施例を示す図５に於いて、クラッチハブ７ａの摩擦面に当接するドリブンプレート８ｂがポンプインペラ２ａの外周先端に設けられた複数の環状突起と嵌合して回り止めされるとともに軸方向移動自在にフロントカバー３ａ側に配され、ドリブンプレート８ｂを押圧するピストン６ｂがポンプインペラ２ａの複数の環状突起と嵌合して回り止めされるとともに軸方向に移動可能に配される。ピストン６ｂは外周部がフロントカバー３ａ又はポンプインペラ２ａの環状突起部内径に沿って芯が出され、径方向中央部に形成された環状凸部にはシール１０２を着脱可能に保持するリング２７が溶着されフロントカバー３ａの環状凹部内周との間に径方向に一定の間隔を保って回転不能で軸方向に摺動されるとともに、径方向内側の穴内周には薄肉金属材に溶着されたシール１０３が圧入され変速装置の入力軸６０の先端外周部との間に径方向に一定の間隔を保って相対回転可能で軸方向に1ｍｍ前後の移動代を有して摺動される。シール１０２，１０３の摺動面に於ける形状は図４のシール１００，１０１と同じであり、図５は流体継手１ａに於ける実施例を示したものであるが、後述するトルクコンバータ１ｂにも適用できる。

図４に於けるピストン６ａの別の実施形状を示す図６に於いて、クラッチハブ７ａの摩擦面に当接するドリブンプレート８ｂがポンプインペラ２ａの外周先端に設けられた複数の環状突起と嵌合して回り止めされるとともに軸方向移動自在にフロントカバー３ａ側に配される。ピストン６ｃは薄肉状で外周部が軸方向にフレキシブルに撓むことができる状態でフロントカバー３ｂの内周側側面に突き出された複数の突起部に絞められて固定される。ピストン６ｃの径方向最外周部に溶着されたシール１０４はポンプインペラ２ａと溶着するフロントカバー３ａの内周部との間に径方向に一定の間隔を保って軸方向に摺動を行いドリブンプレート８ｂを押圧し、内周部に溶着されたシール１０５は変速装置の入力軸６０の先端外周部との間に軸方向に固定され径方向に一定の間隔を保って相対回転を行う。シール１０４，１０５の形状は図４のシール１００，１０１と同じであり、図５は流体継手１ａに於ける実施例を示したものであるが、後述するトルクコンバータ１ｂにも適用できる。

図７は多段自動変速装置の入力継手として独立したロックアップクラッチの油圧係合室を設けたシンプル、コンパクトなポンプインペラとタービンランナ及びホィールステータを使用したトルクコンバータ１ｂであり、図８に示したようなクロスなギア比がとれるシンプルな前進６速の自動変速装置に用いると従来の前進４速の自動変速装置と同等以下のコンパクトさとなり、コストの上昇も少なくなる。

この前進６速の自動変速装置の構造を示す図８に於いて、図の左側のハウジング４０と変速装置との隔壁４１に囲われトルクコンバータ１ｂが配される。原動機の動力はクランクシャフト５０からフレキシブルプレート５１を介しトルクコンバータ１ｂに伝達され、変速装置の入力軸６０に出力される。変速装置の主変速歯車はサンギアＳ１と遊星キャリアＰ１とリングギアＲ１とからなるシンプル遊星歯車列と、サンギアＳ２と遊星キャリアＰ２とリングギアＲ２からなるシンプル遊星歯車列の、サンギアＳ１とリングギアＲ２を連結し第１構成要素とし、遊星キャリアＰ１と遊星キャリアＰ２を連結し第２構成要素とし、リングギアＲ１を第３構成要素とし、サンギアＳ２を第４構成要素とする４個の構成要素からなっており、入力軸６０からの動力は直接クラッチＣ１又はＣ２を介して第４構成要素のサンギアＳ２と第２構成要素の遊星キャリアＰ１、Ｐ２に伝達されるか、又はサンギアＳ０が固定される減速用ダブル遊星歯車列の遊星キャリアＰ０からリングギアＲ０を通り減速されクラッチＣ３を介して第１構成要素のサンギアＳ１及びリングギアＲ２に選択的に伝達され、第３構成要素のリングギアＲ１からカウンターギア６１に出力される。ここで第２構成要素の遊星キャリアＰ１、Ｐ２はワンウェイクラッチＯＷＣとブレーキＢ１で制動され、第１構成要素のサンギアＳ１とリングギアＲ２はブレーキＢ２で選択的に制動される。カウンターギア６１は中継軸に配されたカウンターギア６２と噛合い、中継軸と一体となるカウンターギア６３からカウンターギア６３と噛合う出力軸に配されたカウンターギア６４に動力が伝達されディファレンシャル７０を介して出力される。

図８の前進６速後進1速自動変速装置の構造を模式化し速度線図とギア比を記載した図９に於いて、各遊星歯車列のリングギアをサンギアで除した歯数比をＺＲ０／ＺＳ０＝１．９３８、ＺＲ１／ＺＳ１＝１．８、ＺＲ２／ＺＳ２＝２．０７とし、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３及びブレーキＢ１，Ｂ２のいずれか２個を選択的に締結すれば前進６速後進１速の変速が可能となる。このギア比の特徴は高速側に変速度段が移行するに連れ隣接するギア比の段間比（ステップ）が徐々に小さくなりギアレンジが５．８でその段間比が小さくとれることである。図２及び図３に前述した前進６速後進1速自動変速装置と比べ前進４速度段で全く変速用遊星歯車を動力が通過しないギア比１の状態があるのと動力が減速用遊星歯車列を通過する前進３及び５速度段ではその一部しか通過せず、ギアの伝達効率と強度面で有利となる。但し、ギアレンジが５．８と前進５速の手動変速装置とそれほど変わらないため、牽引特性を有利にするためトルクコンバータを用いたものである。

このトルクコンバータ１ｂは従来の前進４速後進1速自動変速装置のトルクコンバータと異なり、トルク比を低くできるため低速度比での入力トルク容量が大きくなる。又、このような流体伝導装置ではポンプインペラとタービンランナの遠心力の差により油が循環し、低速度比程遠心力の差が大きくなるため多量の油が循環してトルク伝達容量が大きくなる。従って、低速度比での容量を原動機の特性に合わせればよいことになり、高速度比での容量は低くなるがロックアップをするため問題とはならなく、トーラス部の面積を小さくすることができる。トルクコンバータ１ｂではワンウェイクラッチ５の配置を隔壁４１のボス部との干渉を避けるためボス部の径方向外側に配し、その分トーラス内径をアップしトーラス部の面積を小さくしたものであり、前輪駆動の前進６速の自動変速装置にふさわしい軽重量、コンパクトな入力継手となる。

図８の前進６速後進1速自動変速装置に示したトルクコンバータ１ｂを拡大して表した図７に於いて、原動機のクランクシャフト５０にはワッシャ５３，５４に挟まれ原動機の始動用リングギア５２を配したフレキシブルプレート５１がボルト５５により連結される。フレキシブルプレート５１はトルクコンバータ１ｂのフロントカバー３ａの外周部に溶着されたボス１７にボルト５６により連結され、原動機とトルクコンバータ１ｂが軸方向に一定の自在性を有して連結される。

フロントカバー３ａとポンプインペラ２ｂはポンプインペラ２ｂが内側になるよう外周部で溶着され内部に油室を形成し、ポンプインペラ２ｂの外周先端には複数の環状突起が形成されフロントカバー３ａの軸方向に延材されるとともに、ポンプインペラ２ｂの内周にはインペラハブ１８が溶着され変速装置のハウジング４０と連結する隔壁４１のボス部に配されたブシュ４３で軸支されるとともに隔壁４１に配された変速装置及びトルクコンバータ１ｂのチャージングポンプのポンプロータ６５を駆動する。又、フロントカバー３ａの半径方向中心部にはパイロットボス１９が溶着されクランクシャフト５０で回転中心が形成される。フロントカバー３ａとポンプインペラ２ｂで形成された油室にはポンプインペラ２ｂに対向してタービンランナ４ｂが配されるとともに、ポンプインペラ２ｂとタービンランナ４ｂの間にはホィールステータ５が配され、ポンプインペラ２ｂとタービンランナ４ｂ及びホィールステータ５のブレードで形成されるトーラス部で油の運動エネルギによる流体伝導が行われる。

ホィールステータ５の径方向内側にはホィールステータ５をポンプインペラ２ｂの回転方向に自在に回転可能とし逆方向に回転不能とするワンウェイクラッチ２１が外周側のアウターレース２２と内周側のインナーレース２０に挟まれて配される。ワンウェイクラッチ２１のタービンランナ４ｂ側に配されるサイドワッシャ２３とポンプインペラ２ｂ側に配されるホィールステータ５のサイド部でアウターレース２２とインナーレース２０の同心が出され、インナーレース２０は変速装置のケース４０と一体のサポート４２にスプライン連結される。ここでワンウェイクラッチ２１は内径ｒ２がインペラハブ１８を軸支する隔壁４１のハウジングボス部の外径ｒ１より大きくなる位置に配され、サイドワッシャ２３とタービンランナ４ｂの間のスラスト軸受けとなるスラストニードルローラベアリング２４はｒ２より小さな位置に配され、ホィールステータ５のサイド部とポンプインペラ２ｂの間のスラスト軸受けとなるスラストニードルローラベアリング２５はｒ２より大きな位置に配される。

自動変速装置をコンパクトにするよう入力継手に求められることは、トルクコンバータのトーラスを偏平にするばかりではなく、内周側の原動機への取り付けボルト５５と隔壁４１のハウジングボス部との干渉幅を小さくしなければならない。特に独立したロックアップクラッチの油圧係合室を設け、摩擦部材をタービンランナ４ｂとフロントカバー３ａの外周空間に配しトーションダンパ機構を摩擦部材の内径側に配す本構造では、タービンハブ９ｂとトーションダンパ機構の連結部と、ワンウェイクラッチ２１と、スラスト軸受けとなるスラストニードルローラベアリング２４，２５とがボルト５５と隔壁４１のハウジングボス部の半径位置に重なって配される構造となる。そこで、トーラス内径をアップし、ワンウェイクラッチ２１とスラストニードルローラベアリング２５を隔壁４１のボス部の外径ｒ１より大きくなる位置に配しスラストニードルローラベアリング２４だけを隔壁４１のボス部と重なるよう配すれば自動変速装置をコンパクトにできる。尚、トーラス部の面積を小さくできるためトーラス外径を特にアップする必要もなく自動変速装置の重量アップも防げる。

タービンランナ４ｂはトーションダンパ機構とブレードをもつランナ部とタービンハブ９ｂからなり、トーションダンパ機構とランナ部が一体としてリベット１６でタービンハブ９ｂに連結され、タービンハブ９ｂは隔壁４１に固定されたサポート４２に配されたブシュ４４で軸支される変速装置の入力軸６０にスプライン連結される。トーションダンパ機構はトーションスプリング１２、１３及び１４を回転方向に挟むクラッチハブ７ｃとクラッチプレート１１，１２からなっており、クラッチハブ７ｃは外周部が逆Ｌ字状に曲げられスプライン加工がなされ、クラッチプレート１１，１２はスタッドピン１３で一体に連結されクラッチハブ７ｃを両サイドに挟んで軸方向の動きを規制するとともにトーションスプリング１２、１３及び１４を保持してタービンハブ９ｂに連結される。このトーションダンパ機構は、トーションスプリング１２、１３及び１４による多段の振動吸収機能や、クラッチプレート１１，１２とクラッチハブ７ｃの接触面での摩擦力による振動減衰機能を有している。クラッチハブ７ｃの外周スプラインには両面に摩擦部材が貼り付けられたドライブプレート７ｂがスプライン連結され、クラッチハブ７ｃの外周スプラインのポンプインペラ２ｂ側に設けられた突起２８によりクラッチハブ７ｃがドライブプレート７ｂに対しフロントカバー３ａ側に移動するのが制限されるとともにポンプインペラ２ｂ側に移動自在となっている。

ポンプインペラ２ｂの外周先端に設けられた複数の環状突起は先端部の内径が大きくなるよう段付きに加工されており、複数の環状突起と嵌合して回り止めされるとともに段付き部に当接しポンプインペラ２ｂ側への移動が規制されるエンドプレート８が配され、エンドプレート８とエンドプレート８に隣接したドライブプレート７ｂを挟んでポンプインペラ２ｂの複数の環状突起と嵌合して回り止めされるとともに軸方向に移動可能なピストン６ａが配される。ピストン６ａは外周部がフロントカバー３ａ又はポンプインペラ２ｂの環状突起部内径に沿って芯が出され、径方向中央部に形成された環状凸部の外周にはシール１００が溶着されフロントカバー３ａの外周部に溶着されたボス１７の内径方向内側に形成された環状凹部の内周との間に径方向に一定の間隔を保って回転不能で軸方向に摺動されるとともに、径方向内側の穴内周にはシール１０１が溶着され変速装置の入力軸６０の先端外周部との間に径方向に一定の間隔を保って相対回転可能で軸方向に1ｍｍ前後の移動代を有して摺動される。ポンプインペラ２ｂの複数の環状突起形状とフロントカバー３ａ及びピストン６ａは図１に示した流体継手１ａと同一である。タービンランナ４ｂはエンドプレート８とピストン６ａに挟まれてピストン６ａの軸方向1ｍｍ前後の移動代にフロントカバー３ａ側が浮遊して配され、フロントカバー３ａ側のスラスト軸受けは設けていない。

図７と図７の回転中心上部と制御を示した図１０に於いて、フロントカバー３ａとポンプインペラ２ｂによって囲われた油室はピストン６ａの外周シール１００及び内周シール１０１によりポンプインペラ２ｂ側の油室Ａとフロントカバー３ａ側の油室Ｂに分離形成される。油室Ａはホィールステータ５とポンプインペラ２ｂの間の油室Ａ１と、タービンランナ４ｂとフロントカバー３ａの間の油室Ａ２と、タービンランナ４ｂとホィールステータ５の間の油室Ａ３とからなり、油室Ａ１がインペラハブ１８とサポート４２の間でトルクコンバータ１ｂの外部に連通され、油室Ｂは入力軸６０の先端部Ｂ１で入力軸６０の中心に明けられた孔でトルクコンバータ１ｂの外部に連通される。尚、図１０では油室Ａ３もサポート４２と入力軸６０の間でトルクコンバータ１ｂの外部に連通されているが、これは特にオフロード等トルクコンバータの流体伝導が多い車両に使われる場合、ロックアップ中も油室Ａ内の発熱した油を冷却する必要性があるため設けた特殊事例であり、通常は油室Ａ３の外部への連通回路は必要としない。

トルクコンバータ１ｂの外部に配されたロックアップ制御バルブ８０ｂにはスプール８１とリターンスプリング８２が配されロックアップオフの流体伝導状態ではロックアップを制御するロックアップレギュレター圧がゼロのためスプール８１がリターンスプリング８２により図の左端しに押される。この流体伝導状態ではポンプインペラ２ｂとタービンランナ４ｂの遠心力の差で内部の油がトーラス内を循環して流れ、損失による油の発熱を冷却するため通常毎分５〜１０リッターの油を外部からトーラス内に流し込み内部の油を外部に排出させる。トーラス内はキャビテーションを避けるため低圧に保たれ一定圧のカップリングレギュレターからの油がロックアップ制御バルブ８０ｂを通りトルクコンバータ１ｂの油室Ａ１部に流し込まれ、トーラスの外周からエンドプレート８とピストン６ａに挟まれたドライブプレート７ｂの摩擦面の間を通りピストン６ａの外周シール１００へ流れるか若しくは内周シール１０１に流れる。この状態では油室Ｂより油室Ａの圧力が高いためピストン６ａはフロントカバー３ａ側に押され軸方向1ｍｍ前後の移動代を有した状態にある。ピストン６ａに溶着されるシール１００及び１０１はこの圧力差により軸方向に弾性変形をして径方向に隙間ができ、油は油室Ａから油室Ｂに流れ込みＢ１部から入力軸６０の中心に明けられた孔を通り、ロックアップ制御バルブ８０ｂからクーラの方に流れる。このシール１００及び１０１の弾性変形の詳細は図１４で後述する。

尚、この流体伝導状態でタービンランナ４ｂはトーラス内部の油の循環によりフロントカバー３ａ側への力を受けるが、タービンランナ４ｂとピストン６ａの間の油室Ａ２で発生する遠心油圧によるポンプインペラ２ｂ側への力の方が大きいためホィールステータ５側へ押される。タービンランナ４ｂはドライブプレート７ｂに対しポンプインペラ２ｂ側の移動に制限を受けないためタービンランナ４ｂとホィールステータ５の間及びホィールステータ５とポンプインペラ２ｂの間にスラストニードルローラベアリング２４，２５を設けポンプインペラ２ｂ側へのスラスト力を受けている。尚、通常タービンランナ４ｂはフロントカバー３ａ側への力を受けることは少ないが、その場合タービンランナ４ｂはドライブプレート７ｂに対しフロントカバー３ａ側への移動に制限を受けるのでフロントカバー３ａ側のスラスト軸受けは必要としない。

次に、図１０の下部に示すロックアップオンのロックアップ状態ではロックアップを制御するロックアップレギュレター圧がスプール８１をリターンスプリング８２の力に反して図の右端しに押す。この状態ではコンバータレギュレターからの油はロックアップ制御バルブ８０ｂを通り直接クーラの方に流れ、トーラス内部の油はＡ１部からロックアップ制御バルブ８０ｂを通りドレンされる。又、ロックアップレギュレター圧はＢ１部から油室Ｂに流れ込む。尚、図１０ではコンバータレギュレターからの油をオリフィス８３を通して油室Ａ３から流し込み油室Ａの油をＡ１部からドレンさせるようになっているが、この回路は発熱が大きな特殊な使われ方をする場合であり通常この回路を用いる必要はない。この状態では油室Ａより油室Ｂの圧力が高いためピストン６ａに溶着されるシール１００及び１０１はそれぞれ摺動部を塞ぐよう径方向に押され油室Ｂと油室Ａを分離しピストン６ａをポンプインペラ２ｂ側へ押し付ける。ピストン６ａはドライブプレート７ｂの摩擦面とポンプインペラ２ｂ側への移動が規制されるエンドプレート８を押圧する。この状態では原動機からの動力はフロントカバー３ａと回転不能に連結されたエンドプレート８とピストン６ａからドライブプレート７ｂの摩擦面を通り直接タービンランナ４ｂから変速装置の入力軸６０に伝達される機械伝導状態となる。このロックアップレギュレター圧がそのままピストン６ａに作用するため、ロックアップレギュレター圧を制御することにより精度のよい機械伝導が可能となる。この状態におけるシール１００及び１０１の詳細は図１４で後述する。

図１０に於けるクラッチハブ７ｃの外周スプラインの突起２８をなくしタービンハブ９ｃとフロントカバー３ａの間にスラスト軸受け２９を設け、ピストン６ｄの内周にシール１０６を溶着してタービンハブ９ｃと当接させたのが図１１である。図１１に於いて、タービンランナ４ｂとホィールステータ５はフロントカバー３ａとポンプインペラ２ｂの間にスラスト軸受け２９及びスラストニードルローラベアリング２４，２５で軸方向が軸支され安定して配される。タービンハブ９ｃと入力軸６０の間はＯリング１０８により密閉される。ポンプインペラ２ｂの外周先端に設けられた複数の環状突起、エンドプレート８、ドライブプレート７ｂ及びシール１００が溶着されるピストン６ｄの外周部は図１０のトルクコンバータ１ｂと同じである。従って、ピストン６ｄの内周に溶着されたシール１０６はタービンハブ９ｃのフロントカバー３ａ側ボス外周部との間に径方向に一定の間隔を保って相対回転可能で軸方向に1ｍｍ前後の移動代を有して摺動される。図１１はトルクコンバータ１ｂに適用した例であるが、前述した流体継手１ａにも適用できる。

更に、図１０に於けるクラッチハブ７ｃの外周スプラインの突起２８をなくしフロントカバー３ａにボス３０を溶着し、ボス３０とタービンハブ９ｄの間にスラスト軸受け３１を設け、ピストン６ｅの内周にシール１０７を溶着してボス３０と当接させたのが図１２である。図１２に於いて、タービンランナ４ｂとホィールステータ５はフロントカバー３ａと一体となるボス３０とポンプインペラ２ｂの間にスラスト軸受け３１及びスラストニードルローラベアリング２４，２５で軸方向が軸支され安定して配される。ボス３０と入力軸６０の間はシールリング１０９により回転可能にシールされる。ポンプインペラ２ｂの外周先端に設けられた複数の環状突起、エンドプレート８、ドライブプレート７ｂ及びシール１００が溶着されるピストン６ｅの外周部は図１０のトルクコンバータ１ｂと同じである。従って、ピストン６ｅの内周に溶着されたシール１０７はボス３０の外周部との間に径方向に一定の間隔を保って軸方向に1ｍｍ前後の移動代を有して摺動される。図１２はトルクコンバータ１ｂに適用した例であるが、前述した流体継手１ａにも適用できる。

図７及び図１０のトルクコンバータ１ｂに用いられるロックアップクラッチの摩擦部材の連結部を示す図１３に於いて、Ｘ−Ｘ断面はフロントカバー３ａの側面側から摩擦部材を透視したものであり、矢視Ｙはフロントカバー３ａの上部から摩擦部材を透視したものである。ポンプインペラ２ｂの外周先端に設けられた複数の環状突起はＸ−Ｘ断面と矢視Ｙに示されるように円周方向に等分となるとともに軸方向に平行にフロントカバー３ａの方に突き出された形状をしており、円周方向の開口部にはエンドプレート８とピストン６ａの半径方向の突起が嵌合して回り止めされている。この開口部より少しフロントカバー３ａの側面側に位置した所で環状突起部の内径がフロントカバー３ａの側面側に段付きとなるよう大径に加工されており、エンドプレート８はこの段付き部に当接しポンプインペラ２ｂ側への移動が規制される。ポンプインペラ２ｂの環状突起部の外径とフロントカバー３ａの内径部はほぼ同一径であり、環状突起部の遠心力による変形をフロントカバー３ａが防いでくれる。ピストン６ａは円周方向の開口部に嵌合する突起部の外径がフロントカバー３ａの内径部に沿うかあるいは凹部の外径がフロントカバー３ａの環状突起内径部に沿う寸法に加工されており、半径方向に芯を出しポンプインペラ２ｂの突起部に回り止めされて軸方向に移動可能に配される。ピストン６ａの半径方向の芯出しは摺動面に於いてシール１００及び１０１に一定の径方向の弾性代を設けるためである。ドライブプレート７ｂはピストン６ａとエンドプレート８に挟まれて回転自在に配され、両サイドには潤滑溝が形成された摩擦材が貼り付けられている。尚、このポンプインペラ２ｂの環状突起部は本発明の入力継手となる流体継手１ａとトルクコンバータ１ｂに共通した形状であり、摩擦部材の連結方法も同じとなる。

ピストン６ａに溶着されたシール部材の摺動部に於ける油室Ａから油室Ｂへの油の逆止作用を図解により示した図１４に於いて、油室Ａより油室Ｂの油圧が高くなるロックアップオン状態では外周側シール１００は油室Ａの外周側油圧から内周側へ作用する力より油室Ｂの内周側油圧から外周側へ作用する力の方が大きいため摺動面となるフロントカバー３ａに押し付けられて油室Ｂと油室Ａを分離し、内周側シール１０１は油室Ａの内周側油圧から外周側へ作用する力より油室Ｂの外周側油圧から内周側へ作用する力の方が大きいため摺動面となる入力軸６０に押し付けられて油室Ｂと油室Ａを分離する。又、油室Ｂより油室Ａの油圧が高くなるロックアップオフ状態では外周側シール１００は油室Ｂの内周側油圧から外周側へ作用する力より油室Ａの外周側油圧から内周側へ作用する力の方が大きいため内周側に弾性変形をして摺動面となるフロントカバー３ａとの間に隙間ができ油室Ａから油室Ｂに油が流れ込み、内周側シール１０１は油室Ｂの外周側油圧から内周側へ作用する力より油室Ａの内周側油圧から外周側へ作用する力の方が大きいため外周側に弾性変形をして摺動面となる入力軸６０との間に隙間ができ油室Ａから油室Ｂに油が流れ込む。図１４はシール１００と１０１について説明したものであるが、シール部材がピストンに溶着されない１０２、１０３及び薄肉のピストンに溶着される１０４，１０５のシールにおいても同じ作動をする。

本発明の流体継手を装着した自動変速装置の装着部の拡大構造図 本発明の流体継手を装着した自動変速装置の全体構造図 図２に示した自動変速装置のギアトレンの模式図と速度線図及びギア比 図１の半径上部の構造と外部制御図 図１のピストンのシール部材を着脱可能とした別の実施例 図１のピストンの取り付け方法を変えた別の実施例 本発明のトルクコンバータを装着した自動変速装置の装着部の拡大構造図 本発明のトルクコンバータを装着した自動変速装置の全体構造図 図８に示した自動変速装置のギアトレンの模式図と速度線図及びギア比 図７の半径上部の構造と外部制御図 図７のピストンの内周摺動部をタービンハブとした別の実施例 図７のピストンの内周摺動部をフロントカバーボスとした別の実施例 本発明の摩擦部材の連結部を示す詳細図 本発明のピストンのシール部材の作動を示す詳細図

符号の説明

１ａ 流体継手
１ｂ トルクコンバータ
２ａ、２ｂ ポンプインペラ
３ａ、３ｂ フロントカバー
４ａ、４ｂ タービンランナ
５ ホィールステータ
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ ピストン
１２，１３，１４ トーションスプリング
４０ 変速装置のケース
５０ クランクシャフト
６０ 変速装置の入力軸
８０ａ、８０ｂ ロックアップ制御バルブ
Ａ、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ、Ｂ１ 油室

Claims (7)

1. フロントカバーとポンプインペラにより一体として囲われた油室を有する入力部材と、前記ポンプインペラに対向して前記フロントカバーとの間に配され変速装置の入力軸と連結するタービンランナと、あるいは、それらに加えて、前記ポンプインペラと前記タービンランナとの間に配されたホィールステータとからなる流体伝導部と、
   前記入力部材と前記タービンランナを連結する摩擦部材と、前記摩擦部材と前記タービンランナの間に設けられたトーションダンパ機構と、前記フロントカバーに隣接して軸方向移動可能で相対回転不能に保持され前記油室を前記フロントカバー側の油室Ｂと前記ポンプインペラ側の油室Ａに分離形成し油室Ｂへの供給油圧で前記摩擦部材を押圧して係合するピストンとからなるロックアップクラッチによる機械伝導部とを備えた自動変速装置の入力継手であって、
   前記ピストンの油室Ａ、Ｂを分離形成する内外周摺動部に、油室Ａの圧力より油室Ｂの圧力が高い状態で油室Ｂを密閉し、油室Ｂの圧力より油室Ａの圧力が高い状態で油室Ａ，Ｂを連通する弾性シール部材を用い、
   油室Ａ及びＢを入力継手外部に連通し、前記ロックアップクラッチが係合される機械的に直結となる伝導状態で油室Ｂに油圧を供給するとともに油室Ａの油を入力継手外部に排出し、前記ロックアップクラッチが開放される流体伝導状態で油室Ａに油圧を供給するとともに油室Ａの油を油室Ｂを通して入力継手外部に排出するようになした自動変速装置の入力継手。
2. 前記ピストンの油室Ａ、Ｂを分離形成する外周摺動部のシール部材は油室Ａの油圧が外周側に作用するとともに油室Ｂの油圧が内周側に作用する形状をなし、内周摺動部のシール部材は油室Ａの油圧が内周側に作用するとともに油室Ｂの油圧が外周側に作用する形状をなして油室Ａ、Ｂの差圧で径方向に弾性変形可能であり、前記ピストンに溶着されるか又は独立して装着されるようになした請求項１に記載の自動変速装置の入力継手。
3. 前記入力部材は、先端方向の内径が大きくなるよう径方向段差を設け、該径方向段差より先端側に軸方向に延びる複数の突起部を有した前記ポンプインペラ外周部を前記フロントカバー外周部の径方向内側に配し溶着したものであり、前記突起部と嵌合し回り止めされるとともに前記径方向段差に当接して前記ポンプインペラ側への軸方向移動が制限されるエンドプレートと、前記タービンランナにトーションダンパ機構を介して連結される摩擦部材と、あるいは、それらに加えて、前記突起部と嵌合し回り止めされるとともに軸方向移動自在のドリブンプレートとを前記ポンプインペラ側から順に配し、前記ピストンを前記突起部と嵌合し回り止めするとともに前記突起部もしくは前記フロントカバー外周部の内径に沿って軸方向移動自在に配するか又は、前記ピストンを薄肉状にして内径側を前記フロントカバーに固定し回り止めするとともに外径側を弾性変形させ軸方向移動自在に配するかして、前記ドリブンプレートあるいは摩擦部材を押圧するようになした請求項１に記載の自動変速装置の入力継手。
4. 前記流体伝導部はポンプインペラとタービンランナとからなる流体継手であって、トーションダンパ機構を介して回転方向揺動自在に前記タービンランナに連結されるクラッチハブの外周に一体として設けられた摩擦部材を、軸方向が規制される前記エンドプレートと前記ピストンの間に配した請求項３に記載の自動変速装置の入力継手。
5. 前記流体伝導部はポンプインペラとタービンランナ及びホィールステータとからなるトルクコンバータであって、トーションダンパ機構を介して回転方向揺動自在に前記タービンランナに連結されるクラッチハブの外周をポンプインペラ側へＬ字状に曲げて筒状部とし、前記筒状部に前記エンドプレートと前記ピストンに挟まれたドライブプレートをスプラインで係合し、前記ドライブプレートに前記摩擦部材は設けられ、前記クラッチハブの前記ドライブプレートと係合するスプラインのポンプインペラ側端部に突起を設け、前記クラッチハブの前記フロントカバー方向への移動を前記ドライブプレートで規制するようになした請求項３に記載の自動変速装置の入力継手。
6. 前記流体伝導部はポンプインペラとタービンランナとからなる流体継手、あるいはポンプインペラとタービンランナとホィールステータとからなるトルクコンバータであって、前記ピストンの外周が前記フロントカバーと摺動し、内周が前記タービンランナとあるいは前記フロントカバーに一体のボスと摺動し、前記内周が摺動する前記タービンランナあるいは前記フロントカバーに一体のボスと前記自動変速機の入力軸をシール部材で密閉し、タービンランナにトーションダンパ機構を介して連結するクラッチハブと前記摩擦部材とを軸方向に相対移動可能とし、前記フロントカバーと前記タービンランナと前記ポンプインペラの各部材間あるいは前記フロントカバーと前記タービンランナと前記ホィールステータと前記ポンプインペラの各部材間にスラスト軸受けを配した請求項３に記載の自動変速装置の入力継手。
7. 前記流体伝導部はポンプインペラとタービンランナ及びホィールステータとからなるトルクコンバータであって、前記ホィールステータのワンウェイクラッチの内径ｒ２を前記トルクコンバータの変速装置側軸支部となるハウジングボス部外径ｒ１より大きくなるよう前記ワンウェイクラッチを前記ハウジングボス部の径方向外側に配し、前記タービンランナと前記ホィールステータ間のスラスト軸受けを前記ワンウェイクラッチの内径ｒ２より小さくなるよう径方向内側に配し、前記ホィールステータと前記ポンプインペラ間のスラスト軸受けを前記ワンウェイクラッチの内径ｒ２より大きくなるよう径方向外側に配した請求項６に記載の自動変速装置の入力継手。

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