(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0015】
(トルクコンバータの構成)
本発明の流体伝動装置の実施形態に係るトルクコンバータ10の構成について説明する。
【0016】
図1に示すように、トルクコンバータ10は、3種の羽根車、すなわちポンプインペラ11、タービンランナ12及びステータ13と、カバー14とを備えている。ポンプインペラ11、タービンランナ12及びステータ13によって作動油を循環させる環状経路が形成されている。
【0017】
トルクコンバータ10は、さらに、タービンランナ12とカバー14との間に配置されたロックアップクラッチ20と、2つのダンパ機構30,40とを備えている。
【0018】
ポンプインペラ11は、カバー14に溶接によって固定されている。カバー14は、図示しないエンジン等の駆動源の駆動力が伝達される図示しない駆動軸(エンジンクランクシャフト)に連結され、駆動軸の回転に伴って中心軸線O回りに回転する。
【0019】
タービンランナ12は、ポンプインペラ11に対向して配置されており、ポンプインペラ11の流体吐出口に近接して配置された流体流入口を有している。ステータ13は、タービンランナ12からポンプインペラ11に流入する作動油の流れを偏向する。
【0020】
ポンプインペラ11は、椀状に形成された外側のポンプシェル11a、内側のポンプコアリング11b、及び基端部がポンプコアリング11bに固定された複数のポンプブレード11cから構成されている。
【0021】
ポンプシェル11aの外周端は、カバー14に固定されている。そして、ポンプシェル11aの内周端は、ポンプハブ15に固定されている。これにより、ポンプインペラ11は、環状に形成され、中心軸線O回りに回転するように構成されている。
【0022】
なお、ポンプハブ15内には、図示しない出力軸が中心軸線O回りに回転可能に配置されている。出力軸は、被駆動軸である図示しない変速機の入力軸に連結されている。
【0023】
なお、トルクコンバータ10の軸方向は、中心軸線Oが延びる方向であり、以下、単に「軸方向」ともいう。そして、トルクコンバータ10の周方向は、中心軸線O回りの円周方向であり、以下、単に「周方向」ともいう。
【0024】
タービンランナ12は、椀状に形成された外側のタービンシェル12a、内側のタービンコアリング12b、及び基端部がタービンコアリング12bに固定された複数のタービンブレード12cから構成されている。
【0025】
ステータ13は、ポンプインペラ11とタービンランナ12との間に挟まれるように配置されている。
【0026】
ステータ13は、内側のコア側リング13a、外側のシェル側リング13b、及び、基端部がコア側リング13aに固定された複数のステータブレード13cから構成されている。各ステータブレード13cは、それぞれコア側リング13aの外周面に固定され、半径方向外方に延びている。
【0027】
ステータ13は、ワンウェイクラッチ17を介して、図示しないが、ハウジングにより回転不能に支持された固定軸に支持されている。さらに、ポンプハブ15とコア側リング13a、及び、タービンハブ16とコア側リング13aとの軸方向間には、それぞれスラストベアリング18が配置されている。
【0028】
ロックアップクラッチ20は、カバー14とタービンランナ12との間に配置された入力側プレート21、摩擦板22、及び図示しない油圧回路を備えている。入力側プレート21は、本発明のロックアップピストンに相当する。
【0029】
入力側プレート21は、円盤状に形成されており、タービンハブ16の外周面に軸方向に摺動自在、且つタービンハブ16の外周面を中心軸線O回りに回転自在に軸支されている。
【0030】
摩擦板22は、入力側プレート21の径方向外側部のカバー14側の面に固定されている。摩擦板22をカバー14に当接させると、入力側プレート21はカバー14と一体に回転する。
【0031】
前記油圧回路は、トルクコンバータ10の内部の油圧を変化させて、入力側プレート21を軸方向に摺動させる。
【0032】
具体的には、油圧回路によって入力側プレート21の左側の室内の油圧を下げると、入力側プレート21の右側の油圧が相対的に高くなり、入力側プレート21は図中左方向に移動する。このとき、油圧差を大きくすると、摩擦板22はカバー14と当接して、カバー14と入力側プレート21とが一体に回転し、ロックアップクラッチ20が締結された状態となる。
【0033】
一方、油圧回路によって入力側プレート21の左側の室内の油圧を上げると、入力側プレート21は図中右方向に移動する。このとき、摩擦板22はカバー14と当接せず、カバー14と入力側プレート21とは相互に自由に回転可能であり、ロックアップクラッチ20が開放された状態となる。
【0034】
このように、油圧回路によって入力側プレート21の左右の油圧を変化させることで、ロックアップクラッチ20の締結、開放を行なうことができる。
【0035】
2つのダンパ機構30,40は、入力側プレート21とタービンハブ16との間に介在されている。第1ダンパ機構30は径方向外側に配置され、第2ダンパ機構40は径方向内側に配置されている。
【0036】
図1及び
図2に示すように、第1ダンパ機構30は、入力側プレート21よりタービンランナ12側に位置する第1保持プレート31と、タービンランナ12に連結された複数の伝達爪32と、複数の第1スプリング33と、第1ストッパ機構34とを備える。第1保持プレート31は本発明の第1保持部材に相当し、伝達爪32は本発明の伝達部材に相当し、第1スプリング33は本発明の第1弾性体に相当する。
【0037】
第1保持プレート31は、円盤状に形成され、リベット35によって入力側プレート21に固定されている。第1保持プレート31は、その径方向外縁部に複数の収容部31aを備えている。収容部31aは、タービンランナ12側に向かって窪むように形成されている。そして、入力側プレート21には、第1保持プレート31の収容部31aと対向する位置に、カバー14側に窪むように収容部21aが形成されている。
【0038】
これら対向する2つの収容部31a,21aによって形成される空間内にそれぞれ1個の第1スプリング33が収容されている。第1スプリング33は、円弧状に延びる軸心を有するように螺旋状に巻かれた金属材からなるコイルスプリングである。
【0039】
第1保持プレート31には、第1スプリング33を保持する第1保持部31bが円周方向に間隔をおいて形成されている。第1保持部31bは、入力側プレート21に固定された部分から径方向外側に真っ直ぐに延びる爪部として形成されており、第1スプリング33の一端と爪部の側面が当接することにより、第1スプリング33を保持する。第1保持部31bは本発明の第1保持部に相当する。そして、第1保持部31bの周方向両側の収容部31aの外周縁には、切欠部31cが形成されている。
【0040】
複数の伝達爪32は、その基端部がタービンシェル12aの径方向外側の外表面に、周方向に間隔をおいて溶接によって固定されている。各伝達爪32の先端の爪部32aは、入力側プレート21側に向いて突出しており、第1スプリング33の他端にそれぞれ当接している。具体的には、爪部32aは、入力側プレート21の外周縁の内周面と、第1保持プレート31の第1保持部31bの外周端面との間の隙間に挿入され、この隙間及びその両側の切欠部31cを周方向に移動可能に構成されている。
【0041】
このようにして、第1スプリング33は、周方向の両端がそれぞれ第1保持プレート31の第1保持部31b又は伝達爪32と当接する。
【0042】
図2に示されるように、全ての伝達爪32が第1保持部31bの径方向外側に位置するときには、第1スプリング33は、周方向の両端が第1保持プレート31の第1保持部31b及び伝達爪32と当接しており、中立状態となっている。
【0043】
そして、例えば、入力側プレート21とタービンランナ12とが相対回転して、伝達爪32が第1保持プレート31に対して反時計回り方向に回転したとき、第1保持部31bの左側に位置する第1スプリング33は、その右端が当接される伝達爪32によって押動されて中立状態より短くなる。一方、第1保持部31bの右側に位置する第1スプリング33は、その左端が伝達爪32から離れるが第1保持部31bと当接する状態が保たれる。
【0044】
このとき、入力側プレート21から第1スプリング33を介して伝達爪32にトルクが伝達され、このトルクがタービンランナ12に伝達される。このようにして、入力側プレート21からタービンランナ12にトルクが伝達される。
【0045】
入力側プレート21と伝達爪32とが相対回転すると、第1スプリング33が押し縮められた状態となる。第1スプリング33は、押し縮められ過ぎると、過度な塑性変形により中立長さまで戻ることができなくなり、駆動源のトルク変動を吸収する性能が低下する。
【0046】
そこで、本実施形態では、第1スプリング33を押し縮める伝達爪32の移動を、切欠部31cの範囲内に規制している。これにより、第1スプリング33が押し縮められ過ぎることが確実に防止される。
【0047】
切欠部31cの周方向の長さは、予め実験などによって求められた第1スプリング33が塑性変形しない角度範囲内になるように、入力側プレート21と第1保持プレート31との最大相対回転角度を規制するように設定すればよい。
【0048】
図1及び
図3に示すように、第2ダンパ機構40は、第1保持プレート31よりタービンハブ16側に位置する2枚の第2保持プレート41と、出力側プレート42と、複数の第2スプリング43とを備える。第2保持プレート41は本発明の第2保持部材に相当し、出力側プレート42は本発明の出力部材に相当し、第2スプリング43は本発明の第2弾性体に相当する。
【0049】
2枚の第2保持プレート41は、その外側端部において、リベット45で固定されている。さらに、2枚の第2保持プレート41は、その内側端部において、その間に出力側プレート42を挟み込み、且つ、タービンランナ12のタービンシェル12aが延長された板状の端部をタービンランナ12側に合わせた状態で、出力側プレート42に形成された複数の貫通孔42aにそれぞれ挿通されたリベット46によって固定されている。
【0050】
貫通孔42aは、出力側プレート42の径方向内側に、円周方向に間隔をおいて円弧状に形成されている。リベット46は本発明の連結部材に相当する。
【0051】
そして、出力側プレート42は、タービンハブ16に溶接によって固定されている。これにより、2枚の第2保持プレート41はタービンランナ12と一体に回転し、2枚の第2保持プレート41と出力側プレート42とは相互に回転可能であり、出力側プレート42はタービンハブ16と一体に回転する。
【0052】
2枚の第2保持プレート41は、軸方向に対称に構成されている。2枚の第2保持プレート41は、それぞれ径方向中間部分に円周方向に間隔をおいて切欠部41aが形成されている。出力側プレート42には、径方向外側部分に円周方向に間隔をおいて切欠部42bが形成されている。
【0053】
第2スプリング43は、切欠部42b及びその軸方向両側に位置する2つの切欠部41aによって画成される収容部に収容され、2枚の第2保持プレート41及び出力側プレート42によって周方向に挟むように保持される。第2スプリング43は、直線状の軸心を有するように螺旋状に巻かれた金属材からなるコイルスプリングである。
【0054】
このようにして、第2スプリング43の両端は、切欠部41aの周方向端面又は切欠部42bの周方向端面の何れかと当接している。
【0055】
図3に示されるように、第2スプリング43が中立状態にあるときは、第2スプリング43の両端は、それぞれ切欠部41aの周方向端面41b及び切欠部42bの周方向端面42cと当接している。切欠部41aの周方向端面41bは本発明の第2保持部に相当し、切欠部42bの周方向端面42cは本発明の保持部に相当する。
【0056】
そして、例えば、タービンランナ12とタービンハブ16とが相対回転して、2枚の第2保持プレート41に対して出力側プレート42が反時計回り方向に回転したとき、第2スプリング43は、左端が第2保持プレート41の切欠部41aの周方向端面41bと当接し、その右端が出力側プレート42の切欠部42bの周方向端面42cと当接して中立状態より短くなる。
【0057】
このとき、タービンランナ12から第2スプリング43を介して出力側プレート42にトルクが伝達され、このトルクがタービンハブ16に伝達される。このようにして、タービンランナ12からタービンハブ16にトルクが伝達される。そして、タービンハブ16から前記出力軸を介して、前記変速機の入力軸にトルクが伝達される。
【0058】
タービンランナ12とタービンハブ16とが相対回転すると、第2スプリング43が押し縮められた状態となる。第2スプリング43は、押し縮められ過ぎると、過度な塑性変形により中立長さまで戻ることができなくなり、駆動源のトルク変動を吸収する性能が低下する。
【0059】
そこで、本実施形態では、タービンランナ12に固定されたリベット46の移動範囲を、タービンハブ16に固定された出力側プレート42に形成された貫通孔42a内に限定することによって、タービンランナ12に対するタービンハブ16の相対回転を規制している。これにより、第2スプリング43が押し縮められ過ぎることが確実に防止される。このように、第2ストッパ機構44は、出力側プレート42に形成された貫通孔42aとリベット46とから構成される。貫通孔42aは本発明の第2規制部に相当する。
【0060】
貫通孔42aの周方向の長さは、予め実験などによって求められた第2スプリング43が塑性変形しない角度範囲内になるように、2枚の第2保持プレート41と出力側プレート42の最大相対回転角度を規制するように設定すればよい。
【0061】
(トルクコンバータの作動)
次に、以上のように構成されたトルクコンバータ10の作動について説明する。
【0062】
ロックアップクラッチ20が開放されているとき(摩擦板22とカバー14とが離れているとき)、駆動源のトルクは、カバー14、ポンプインペラ11、タービンランナ12、タービンハブ16の順に伝達され、前記出力軸を介して図外の変速機の入力軸に伝達される。
【0063】
ロックアップクラッチ20が締結されているとき(摩擦板22とカバー14とが当接しているとき)は、ダンパ機構30,40に入力されるトルクの大きさによって、カバー14に伝達された駆動源のトルクが変速機の入力軸に伝達される経路(以下、「トルク伝達経路」という)が変化する。
【0064】
図4に示すように、ダンパ機構30,40に入力されるトルクが小さいとき(低トルク領域)は、ダンパ機構30,40のねじり角度が小さく、トルクが大きいとき(高トルク領域)は、ねじり角度が大きくなる。
図4において、2つのダンパ機構30,40を合わせた場合を実線で、第1ダンパ機構30のみの場合を点線で、第2ダンパ機構40のみの場合を二点鎖線でそれぞれ示している。このように、トルクの大きさによってねじり角度が変化する。
【0065】
カバー14に伝達されるトルクが小さい場合、カバー14に伝達された駆動源のトルクは、入力側プレート21、第1保持プレート31、第1スプリング33、伝達爪32、タービンランナ12、第2保持プレート41、第2スプリング43、出力側プレート42、タービンハブ16の順に伝達されて、前記変速機の入力軸に伝達される。
【0066】
このとき、入力側プレート21に連結されている第1保持プレート31の第1保持部31bに、一端が当接されている第1スプリング33が第1保持プレート31に押動される。これにより、入力側プレート21から第1保持プレート31を介して、第1スプリング33にトルクが伝達される。
【0067】
そして、第1スプリング33の他端に当接している伝達爪32が第1スプリング33に押動される。これにより、第1スプリング33から伝達爪32を介して、タービンランナ12にトルクが伝達される。
【0068】
そして、タービンランナ12に連結されている2枚の第2保持プレート41に、一端が当接されている第2スプリング43が第2保持プレート41に押動される。これにより、タービンランナ12から2枚の第2保持プレート41を介して第2スプリング43にトルクが伝達される。
【0069】
そして、第2スプリング43の他端に当接している出力側プレート42が第2スプリング43に押動される。これにより、第2スプリング43から出力側プレート42を介してタービンハブ16にトルクが伝達される。
【0070】
一方、カバー14に伝達されるトルクが大きく、伝達爪32の移動が第1保持プレート31の切欠部31cで制限された場合、カバー14に伝達された駆動源のトルクは、入力側プレート21、第1保持プレート31、伝達爪32、タービンランナ12、第2保持プレート41、第2スプリング43、出力側プレート42、タービンハブ16の順に伝達されて、前記変速機の入力軸に伝達される。
【0071】
カバー14に伝達されるトルクが大きい場合、第1保持プレート31の第1保持部31bと伝達爪32とに両端が保持された第1スプリング33は押し縮められる。これにより、伝達爪32が第1保持プレート31の切欠部31cの端に当接する。よって、第1保持プレート31が伝達爪32を直接押動することになり、第1保持プレート31から伝達爪32に第1スプリング33を介さずに直接トルクが伝達される。
【0072】
伝達爪32が固定されたタービンランナ12以降のトルク伝達経路は、トルクが小さい場合と同じである。
【0073】
また、カバー14に伝達されるトルクが大きく、リベット46の移動が出力側プレート42に形成された貫通孔42aで制限された場合、カバー14に伝達された駆動源のトルクは、入力側プレート21、第1保持プレート31、第1スプリング33、伝達爪32、タービンランナ12、第2保持プレート41、出力側プレート42、タービンハブ16の順に伝達されて、前記変速機の入力軸に伝達される。
【0074】
タービンランナ12以前のトルク伝達経路はトルクが小さい場合と同じである。
【0075】
タービンランナ12に伝達されるトルクが大きい場合、2枚の第2保持プレート41の切欠部41aと出力側プレート42の切欠部42bとの間に保持された第2スプリング43は押し縮められる。これにより、2枚の第2保持プレート41をタービンランナ12に結合するリベット46が出力側プレート42に形成された貫通孔42aの端に当接する。よって、2枚の第2保持プレート41が出力側プレート42を直接押動することになり、2枚の第2保持プレート41から出力側プレート42に第2スプリング43を介さずに直接トルクが伝達される。
【0076】
以上説明したように、本実施形態によれば、第1ダンパ機構30の出力部材である伝達爪32はタービンランナ12に固定されており、第2ダンパ機構40に入力部材である2枚の第2保持プレート41はリベット46でタービンランナ12と連結されている。即ち、第1ダンパ機構30と第2ダンパ機構40とは、伝達爪32及びリベット46を用いてタービンランナ12を介して連結されている。これにより、タービンランナ12が2つのダンパ機構30,40の慣性質量体として機能する。
【0077】
本実施形態によれば、2つのダンパ機構30,40はタービンランナ12を介して直列に連結されている。そして、上記特許文献1に記載されたように、タービンランナ12を介することなく、2つのダンパ機構30,40を直接的に連結する専用部材を備えていない。
【0078】
さらに、本実施形態によれば、第1保持プレート31に形成された切欠部31cと、この切欠部31cと係合する伝達爪32とから、第1スプリング33の過大な収縮を規制する第1ストッパ機構34が構成されている。また、出力側プレート42に形成された貫通孔42aと、この貫通孔42aと係合するリベット46とから、第2スプリング43の過大な収縮を規制する第2ストッパ機構44は構成されている。
【0079】
そして、第1ダンパ機構30と第2ダンパ機構40とを連結するための部材のうち、タービンランナ12はトルクコンバータ10に元来必須な部材であり、伝達爪32は第1スプリング33を保持する部材でもあり、リベット46は第2スプリング43の過大な収縮量を規制するための部材でもある。一方、これら伝達爪32及びリベット46は第1ダンパ機構30と第2ダンパ機構40とを連結するための部材でもある。
【0080】
このように部材を共用しているので、部品点数を然程増加させることなく、2つのダンパ機構30,40を連結すると共に2つのストッパ機構34,44を設けることが可能となる。そして、第1保持プレート31に形成した切欠部31c、及び出力側プレート42に形成した貫通孔42aの形状は簡単な形状である。
【0081】
よって、部品点数を然程増加させず、簡単な加工を追加するだけでよいので、トルクコンバータ10のコスト増加、重量増加などが生じないようにすることが可能となる。
【0082】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。
【0083】
例えば、第1スプリング33、第2スプリング43の形状はアーク形状でもストレート形状の何れでもよい。