特許 6153707 トルクコンバータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6153707

(24)【登録日】2017年6月9日

(45)【発行日】2017年6月28日

(54)【発明の名称】トルクコンバータ

(51)【国際特許分類】

   F16H 45/02 20060101AFI20170619BHJP

【ＦＩ】

   F16H45/02 X

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-189385(P2012-189385)

(22)【出願日】2012年8月30日

(65)【公開番号】特開2014-47811(P2014-47811A)

(43)【公開日】2014年3月17日

【審査請求日】2014年11月7日

【審判番号】不服2016-8217(P2016-8217/J1)

【審判請求日】2016年6月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000149033

【氏名又は名称】株式会社エクセディ

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】河原 裕樹

【合議体】

【審判長】 冨岡 和人

【審判官】 滝谷 亮一

【審判官】 中川 隆司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２７８７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１３２４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２５７５３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

F16H45/02

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジン側からのトルクが入力されるフロントカバーと、
外周部が前記フロントカバーに溶接により固定されたインペラと、
前記インペラに対向して配置されたタービンと、
前記インペラと前記タービンとの内周部の間に配置されたステータと、
外周部に摩擦部材が固定され油圧により軸方向に移動して前記フロントカバーに前記摩擦部材が押圧されるピストンを有し、前記フロントカバーから前記タービンへトルクを直接伝達するためのロックアップクラッチと、
を備え、
前記ピストンは、トルクコンバータ内に作動油がない状態では付勢部材で付勢することなしに前記摩擦部材が前記フロントカバーに接触するように配置されており、
前記ピストンは、前記フロントカバーと前記ピストンとの間に作動油が供給された状態では前記摩擦部材が前記フロントカバーから離れるように、かつ前記ピストンの前記タービン側の空間の油圧が前記フロントカバー側の空間の油圧よりも高くなった状態では前記摩擦部材が前記フロントカバーに押し付けられるように配置されており、
前記摩擦部材は、外周部に、外周側に行くにしたがって前記フロントカバーから離れるように傾斜するテーパ部を有している、
トルクコンバータ。

【請求項2】

前記摩擦部材は、前記ピストンにピストン作動用の油圧が供給されていない状態で前記フロントカバーに圧接されている、請求項１に記載のトルクコンバータ。

【請求項3】

前記摩擦部材と前記フロントカバーとの距離を調整するための調整部材をさらに備えた、請求項１又は２に記載のトルクコンバータ。

【請求項4】

前記タービンは、タービンシェルと、前記タービンシェルの内部に固定された複数のタービンブレードと、前記タービンシェルの内周部に固定されトルクを出力するタービンハブと、を有し、
前記ピストンは、環状に形成されるとともに、内周部に前記タービンハブ側に延びる筒状部を有し、前記筒状部の内周面が前記タービンハブの外周面に摺動自在に支持されており、
前記調整部材は前記筒状部の軸方向先端と前記タービンハブとの間に配置されている、
請求項３に記載のトルクコンバータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トルクコンバータ、特にロックアップクラッチが設けられたトルクコンバータに関する。

【背景技術】

【0002】

トルクコンバータは、内部の作動流体を介してエンジンからのトルクをトランスミッション側へ伝達する装置であり、主に、フロントカバーと、インペラと、タービンと、ステータとから構成される。

【0003】

トルクコンバータには、トルクの伝達効率を向上させるためにロックアップクラッチが設けられている。ロックアップクラッチは、フロントカバーとタービンとの間の空間に配置されており、トルクコンバータの機能を必要としない領域において、フロントカバーとタービンとを機械的に連結することでフロントカバーからタービンにトルクを直接伝達する。具体的には、ロックアップクラッチは、油圧によって軸方向に移動自在なピストンを有している。ピストンの外周部には摩擦部材が固定されており、この摩擦部材がフロントカバーの摩擦面に押圧されることでフロントカバーと連結される。

【0004】

以上のように、ロックアップクラッチのピストンが軸方向に移動することで、ロックアップクラッチはオン（クラッチ連結状態）になる。したがって、ロックアップクラッチの応答性を良好にするためには、ピストンを素早くフロントカバー側に移動させる必要がある。

【0005】

そこで、特許文献１に示されたトルクコンバータでは、ピストンに板ばねを固定するとともに、この板ばねに摩擦部材を固定している。そして、ピストンに油圧が作動していな状態において、摩擦部材を板ばねによってフロントカバーに圧接することにより、ロックアップクラッチの応答性を改善するようにしている。

【0006】

また、特許文献２に示されたトルクコンバータでは、ピストン内周部とタービンハブ外周面との間に環状の摺動部材を配置し、摺動部の摩擦抵抗を抑えてロックアップクラッチの応答性を改善している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平11−63152号公報

【特許文献2】特開2006-29357号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１及び２のトルクコンバータでは、ピストンに板ばねを設けたり、あるいはピストンとタービンハブとの間に摺動部材を設けたりすることによって、ロックアップクラッチの連結時に、ピストンの摩擦部材をフロントカバー側に素早く移動させている。

【0009】

しかし、これらの特許文献の構成では、板ばねや摺動部材が必要になり、コストアップを招くことになる。

【0010】

本発明の課題は、簡単な構成でロックアップクラッチのクラッチ連結時の応答性を向上させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の第１側面に係るトルクコンバータは、エンジン側からのトルクが入力されるフロントカバーと、外周部がフロントカバーに溶接により固定されたインペラと、インペラに対向して配置されたタービンと、インペラとタービンとの内周部の間に配置されたステータと、フロントカバーからタービンへトルクを直接伝達するためのロックアップクラッチと、を備えている。ロックアップクラッチは、外周部に摩擦部材が固定され油圧により軸方向に移動してフロントカバーに摩擦部材が押圧されるピストンを有している。そして、ピストンは、ピストン作動用の油圧が供給されていない状態では摩擦部材がフロントカバーに接触し、かつフロントカバーとピストンとの間に作動油が供給された状態では摩擦部材がフロントカバーから離れるように配置されている。

【0012】

ここで、トルクコンバータにおいては、フロントカバーとインペラの外周部を溶接すると、軸方向に膨らむ。また、トルクコンバータの内部に流体を供給すると、内圧によって、また遠心力による油圧によって、フロントカバーとインペラとが離れるように軸方向に膨らむ。すなわち、トルクコンバータの組み付け時において、フロントカバーとインペラとを溶接する前段階や、トルクコンバータ内部に流体を供給する前段階において、ピストンの摩擦部材とフロントカバーとが接触するような位置関係にあっても、ピストンの配置を適切な位置に配置することによって、使用時にはこれらの間に隙間を生じさせることができる。

【0013】

そこで本発明では、ピストンの摩擦部材とフロントカバーとが、使用前では互いに接触し、かつ実際の使用時には両者が離れるように配置している。

【0014】

このため、実際の使用時におけるピストンの摩擦部材とフロントカバーとの隙間を最小限にすることができ、ロックアップクラッチの連結時における応答性を改善することができる。また、ここでは、従来のトルクコンバータで用いられているような特別な部材は不要となり、コストアップを避けることができる。

【0015】

本発明の第２側面に係るトルクコンバータは、第１側面のトルクコンバータにおいて、摩擦部材は、ピストンに油圧が作動していない状態でフロントカバーに圧接されている。

【0016】

ここでは、使用前においては、ピストンの摩擦部材はフロントカバーに圧接されている。すなわち、両者の間の隙間を「０」ではなく「マイナス」にしている。このため、実際の使用時における両者の間の隙間をより小さくでき、応答性をさらに改善することができる。

【0017】

本発明の第３側面に係るトルクコンバータは、第１又は第２側面のトルクコンバータにおいて、摩擦部材は、外周部に、外周側に行くにしたがってフロントカバーから離れるように傾斜するテーパ部を有している。

【0018】

使用時において、内圧によってトルクコンバータが膨らんだ場合、外周側よりも内周側の方がより膨らみやすい。すなわち、使用時にトルクコンバータが軸方向に膨らんでも、膨らむ量は、外周側は内周側に比較して小さい。

【0019】

そこで、この第３側面のトルクコンバータでは、摩擦部材の外周側にテーパ部を設けている。これにより、使用時におけるトルクコンバータの膨らみが小さい場合でも、摩擦部材とフロントカバーとの間に確実に隙間を確保することができる。

【0020】

本発明の第４側面に係るトルクコンバータは、第１から第３側面のいずれかのトルクコンバータにおいて、摩擦部材とフロントカバーとの距離を調整するための調整部材をさらに備えている。

【0021】

ここでは、摩擦部材とフロントカバーとの隙間を調整部材によって調整できるので、各部材の寸法精度や組み付け精度を厳しく管理する必要がない。したがって、製造が容易になる。

【0022】

本発明の第５側面に係るトルクコンバータは、第４側面のトルクコンバータにおいて、タービンは、タービンシェルと、タービンシェルの内部に固定された複数のタービンブレードと、タービンシェルの内周部に固定されトルクを出力するタービンハブと、を有している。また、ピストンは、環状に形成されるとともに、内周部にタービンハブ側に延びる筒状部を有し、筒状部の内周面がタービンハブの外周面に摺動自在に支持されている。そして、調整部材は筒状部の軸方向先端とタービンハブとの間に配置されている。

【発明の効果】

【0023】

以上のような本発明では、簡単な構成でロックアップクラッチのクラッチ連結時の応答性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態によるトルクコンバータの縦断面構成図。

【図2】摩擦部材の部分拡大図。

【発明を実施するための形態】

【0025】

［全体構成］
図１に、本発明の一実施形態によるトルクコンバータ１の縦断面を示す。図１の左側にはエンジン（図示せず）が配置され、図の右側にトランスミッション（図示せず）が配置されている。また、図１に示すＯ−Ｏは、トルクコンバータ１の回転軸線である。

【0026】

トルクコンバータ１は、エンジン側のクランクシャフト（図示せず）からトランスミッションのドライブシャフト２にトルクを伝達するための装置であり、エンジンからのトルクが入力されるフロントカバー３と、３種の羽根車（インペラ４、タービン５、ステータ６）からなるトルクコンバータ本体７と、ロックアップクラッチ８と、から構成されている。

【0027】

フロントカバー３は、円板状の部材であり、主に、円板部３ａと、円板部３ａの外周部に形成された軸方向トランスミッション側に突出する外周筒状部３ｂと、を有している。外周筒状部３ｂは、インペラ４の外周部に溶接によって固定されている。

【0028】

インペラ４は、インペラシェル１０と、その内側に固定された複数のインペラブレード１１と、を有している。インペラシェル１０の外周部は、前述のように、フロントカバー３の外周筒状部３ｂの先端部に溶接されている。

【0029】

タービン５は、流体室内でインペラ４に対向して配置されている。タービン５は、タービンシェル１３と、タービンシェル１３に固定された複数のタービンブレード１４と、タービンシェル１３の内周部に固定されたタービンハブ１５と、を有している。

【0030】

タービンハブ１５は、軸方向に延びる筒状部１５ａと、筒状部１５ａから半径方向外方に延びる円板状のフランジ部１５ｂと、を有している。筒状部１５ａの内周部にはスプライン孔１５ｃが形成されており、トランスミッションのドライブシャフト２がスプライン係合可能である。フランジ部１５ｂにはタービンシェル１３の内周部がリベット１６により固定されている。

【0031】

ステータ６は、インペラ４とタービン５の内周部間に配置され、タービン５からインペラ４へと戻る作動油の流れを調整するための機構である。ステータ６は、主に、環状のステータキャリア１８と、その外周面に設けられた複数のステータブレード１９とから構成されている。ステータキャリア１８は、ワンウェイクラッチ２０を介して図示しない固定シャフトに一方向へ回転可能に支持されている。

【0032】

また、フロントカバー３とタービンハブ１５の筒状部１５ａの先端との軸方向間にはスラストワッシャ２２が設けられている。さらに、タービンハブ１５のフランジ部１５ｂとワンウェイクラッチ２０との間には第１スラストベアリング２３が設けられ、ステータキャリア１８とインペラシェル１０との間には第２スラストベアリング２４が設けられている。

【0033】

［ロックアップクラッチ］
ロックアップクラッチ８は、フロントカバー３とタービン５とを機械的に連結するための装置である。ロックアップクラッチ８は、主に、フロントカバー３からトルクが入力されるピストン３０及びリティニングプレート３１と、ドリブンプレート３２と、リティニングプレート３１とドリブンプレート３２とを回転方向に弾性的に連結する複数のトーションスプリング３３とから構成されている。

【0034】

ピストン３０は、円板状のプレート部材であって、外周部に摩擦部材３４が固定されている。このピストン３０は、フロントカバー３側及びタービン５側の油圧を制御することによって軸方向に移動し、摩擦部材３４をフロントカバー３の側面に押圧し（ロックアップクラッチのオン（連結）状態）、あるいはフロントカバー３の側面から離反させること（ロックアップクラッチのオフ（連結解除）状態）が可能である。

【0035】

摩擦部材３４は、図２に拡大して示すように、外周部に、外周側に行くにしたがってフロントカバー３から離れるように傾斜するテーパ部３４ａを有している。なお、この図２では、フロントカバー３が内圧等によって膨らんだ様子を誇張して示している。

【0036】

図２から明らかなように、摩擦部材３４にテーパ部３４ａが形成されていない場合（図２の二点鎖線で示す形状）、フロントカバー３が変形すると、摩擦部材３４の外周端部に接触する可能性がある。しかし、テーパ部３４ａを設けることによって、フロントカバー３が変形しても摩擦部材３４に接触するのを抑えることができる。したがって、ドラグが生じるのを避けることができる。

【0037】

ピストン３０の外周部には軸方向トランスミッション側に延びる外周筒状部３０ａが設けられ、内周部には同方向に延びる内周筒状部３０ｂが設けられている。内周筒状部３０ｂはタービンハブ１５の筒状部１５ａの外周面に軸方向に摺動自在に支持されている。また、内周筒状部３０ｂの端面とタービンハブ１５のフランジ部１５ｂとの間には、ピストン３０の初期位置を調整するためのシム３５が設けられている。

【0038】

なお、ピストン３０の内周筒状部３０ｂとタービン１５の筒状部１５ａとの間にはシール部材３６が設けられている。

【0039】

リティニングプレート３１は、ピストン３０のタービン５側でピストン３０の外周筒状部３０ａの内周側に配置されている。このリティニングプレート３１は、複数のトーションスプリング３３を保持する保持部３１ａを有するとともに、トーションスプリング３３の回転方向端に係合する係合部３１ｂを有している。また、リティニングプレート３１の内周部３１ｃがリベット３５によりピストン３０に固定されている。

【0040】

ドリブンプレート３２は、円板状のプレート部材であり、ピストン３０とタービン５との間に配置されている。ドリブンプレート３２は、内周部３２ａがタービンシェル１４とともにタービンハブ１５フランジ部１５にリベット１６により固定されている。また、ドリブンプレート３２の外周部には、トーションスプリング３３の両端に係合する複数の係合部３３ｂが形成されている。

【0041】

トーションスプリング３３は、エンジンの回転変動により生じる微少捩じり振動やロックアップクラッチ８の連結時のショックによる振動などを吸収・減衰するコイルスプリングからなる。トーションスプリング３３は、リティニングプレート３１のスプリング保持部３１ａとドリブンプレート３３の係合部３３ｂとの回転方向間で弾性変形することによって、ピストン３０とドリブンプレート３２とを回転方向に弾性的に連結する。

【0042】

［ピストンの配置］
ここで、ピストン３０の固定された摩擦部材３４とフロントカバー３との間の隙間は、ロックアップクラッチオン時の応答性を良好にするためには、小さい方が好ましい。一方で、隙間がないとロックアップクラッチオフ時のドラグトルクが発生するので、ある程度の隙間が必要である。

【0043】

ここで、トルクコンバータの組立において、フロントカバー３とインペラ４のインペラシェル１０とを溶接すると、フロントカバー３とインペラ４とが軸方向において離れる方向に膨らむ。また、トルクコンバータ内部に流体が供給され、トルクコンバータが回転すると、遠心油圧によって、同様に、フロントカバー３とインペラ４とが離れる方向に膨らむ。

【0044】

そこで、設計上、フロントカバー３とインペラ４とを溶接する前の段階で、ピストン３０の摩擦部材３４がフロントカバー３に接触するか（隙間は「０」）、あるいは摩擦部材３４がフロントカバー３を圧接するように（隙間はマイナス）寸法設定すれば、トルクコンバータの実使用時において、摩擦部材３４とフロントカバー３との間の隙間を極力小さくすることができることになる。

【0045】

以下に一例を挙げておく。

【0046】

（ａ）溶接前の組立時
摩擦部材３４とフロントカバー３との隙間を０〜−０．４mmに設定する。この隙間調整は、適切な厚みのシム３５を選択することによって容易になるが、もちろん、シム３５を用いずに隙間調整することも可能である。

【0047】

（ｂ）溶接による変形
経験値から、フロントカバーで０．０２mm、インペラで０．３mmと予想される。

【0048】

（ｃ）トルクコンバータに供給される油圧＋アイドル回転時の遠心油圧による変形
経験値から、フロントカバーで０．０３mm、インペラで０．２５mmと予想される。

【0049】

以上の例では、摩擦部材とフロントカバーとの間の隙間は、
最大隙間＝０．０２＋０．３＋０．０３＋０．２５＝０．６mm
最小隙間＝０．０２＋０．３＋０．０３＋０．２５−０．４＝０．２mm
となると予想される。

【0050】

［動作］
トルクコンバータの動作については、従来と同様である。すなわち、エンジン側のクランクシャフトからのトルクは、フロントカバー３に入力される。これにより、インペラ４が回転し、作動油がインペラ４からタービン５へと流れる。この作動油の流れによりタービン５は回転し、タービン５のトルクは、タービンハブ１５に連結されたドライブシャフト２に出力される。

【0051】

また、トルクコンバータの速度比が上がり、ドライブシャフト２が一定の回転速度になると、ピストン３０とフロントカバー３との間の空間の作動油がドレンされるとともに、ピストン３０とタービン５との間の空間に作動油が供給される。この結果、ピストン３０のタービン５側の空間内の油圧がフロントカバー３側の空間内の油圧よりも高くなり、ピストン３０がフロントカバー３側に移動させられる。すると、ピストン３０に固定された摩擦部材３４がフロントカバー３の側面に押し付けられる。これにより、エンジンからのトルクは、フロントカバー３からピストン３０及びリティニングプレート３１に伝達され、さらにトーションスプリング３３、ドリブンプレート３２及びタービンハブ１５を介してドライブシャフト２に出力される。

【0052】

このとき、前述のようなピストン３０の配置によって、摩擦部材３４とフロントカバー３との間の隙間は非常に小さくなっている。このため、ロックアップクラッチの応答性が良好になる。

【0053】

［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。

【0054】

隙間調整の具体的数値は一例であって、これらの数値に限定されないことはもちろんである。

【符号の説明】

【0055】

１ トルクコンバータ
３ フロントカバー
４ インペラ
５ タービン
６ ステータ
８ ロックアップクラッチ
１３ タービンシェル
１４ タービンブレード
１５ タービンハブ
３０ ピストン
３０ｂ 内周筒状部
３４ 摩擦部材
３４ａ テーパ部
３５ シム

【図1】

【図2】