(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【0008】
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、エンジンの駆動力によって回転駆動するポンプインペラに接触または離隔可能に支持された円盤状のクラッチピストンと、クラッチピストンに周方向に沿って配置され
たコイル状のダンパスプリングと、ポンプインペラに作動油を介して対向配置されるタービンランナに対してクラッチピストンをダンパスプリングを介して連結する連結体とを有するロックアップ装置において、ダンパスプリングを両端部から挟んでダンパスプリングの中央部がクラッチピストンにおける径方向内側に向かって張り出すように押す一対のダンパ押圧部と、ダンパスプリングの中央部におけるクラッチピストンにおける径方向内側の側面よりも同径方向外側に張り出す張出部が形成された中間部材とを備えたことにある。なお、この場合、クラッチピストンは、ポンプインペラに対して直接接触する場合のほか、ポンプインペラと一体的に回転駆動する部材(例えば、トルコンカバー)を介して間接的に接触する場合を含むものである。
【0009】
このように構成した本発明の特徴によれば、ロックアップ装置は、ダンパ押圧部がダンパスプリングの中央部を中間部材の張出部に押し付けているため、クラッチピストンの回転駆動時におけるダンパスプリングの径方向外側への変位および変形が抑制される。これにより、ロックアップ装置は、ダンパスプリングとクラッチピストンとの摩擦によるヒストルクの発生を抑制してエンジンのトルク変動の減衰性能を向上させることができる。特に、エンジンのトルク変動を効果的に減衰させるには、低バネ定数のダンパスプリングを用いることが有効であるが、低バネ定数のダンパスプリングは収縮時の座屈によってクラッチピストン側にも変形し易い。しかし、本発明に係るロックアップ装置によれば、低バネ定数のダンパスプリングにおいても効果的にクラッチピストン側への変形を抑制することができる。
【0010】
また、本発明の他の特徴は、前記ロックアップ装置において、前記一対のダンパ押圧部における少なくとも一方は、クラッチピストンにおける径方向外側部分が同径方向内側部分に対してダンパスプリング側に張り出して形成されていることにある。
【0011】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、ロックアップ装置は、一対のダンパ押圧部における少なくとも一方がクラッチピストンにおける径方向外側部分が同径方向内側部分に対してダンパスプリング側に張り出して形成されているため、ダンパスプリングを精度良くクラッチピストンの径方向内側に向かって張り出すように押すことができる。なお、一対のダンパ押圧部は、少なくとも一方が、ダンパスプリングにおける軸線よりもクラッチピストンの径方向外側の部分にのみ接触するように構成することもできる。
【0012】
また、本発明の他の特徴は、前記ロックアップ装置は、中間部材は、クラッチピストンの回転数が少なくとも1500rpmに達するまでの間、ダンパスプリングの中央部におけるクラッチピストンにおける径方向内側の側面よりも張出部が同径方向外側に張り出す張り出し量で形成されていることにある。
【0013】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、ロックアップ装置は、クラッチピストンの回転数が少なくとも1500rpm(1500rpm未満であっても実質的に1500rpmと見做すことができる回転数を含む)に達するまでの間におけるダンパスプリングの中央部の径方向内側の側面よりも中間部材の張出部が同径方向外側に張り出すように形成されているため、エンジンの低回転域におけるトルク変動の減衰性能を向上させることができる。
【0014】
また、本発明の他の特徴は、前記ロックアップ装置において、中間部材は、張出部がダンパスプリングの側面に沿って延びる壁状に形成されていることにある。
【0015】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、ロックアップ装置は、中間部材の張出部がダンパスプリングの側面に沿って延びる壁状に形成されているため、ダンパスプリング収縮時においても精度良くダンパスプリングの側面を受け止めることができる。
【0016】
また、本発明は、ロックアップ装置の発明として実施できるばかりでなく、このロックアップ装置を備えたトルクコンバータの発明としても実施できるものである。
【0017】
具体的には、トルクコンバータは、エンジンの駆動力によって回転駆動するポンプインペラと、ポンプインペラに対向する位置に回転駆動可能な状態で配置されるタービンランナと、ポンプインペラとタービンランナとの間に設けられる作動油とを備えたトルクコンバータにおいて、請求項1ないし請求項4のうちのいずれか1つに記載したロックアップ装置を備えるとよい。このように構成したトルクコンバータにおいては、前記ロックアップ装置と同様の作用効果を期待することができる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明に係るロックアップ装置および同ロックアップ装置を備えたトルクコンバータの一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係るロックアップ装置200を備えたトルクコンバータ100の構成を概略的に示す断面図である。なお、この
図1は、
図3に示すA−A線から見たトルクコンバータ100の断面図に相当する。
図2は、本発明に係るロックアップ装置200を備えたトルクコンバータ100の構成を
図1とは異なる断面で概略的に示す断面図である。なお、この
図2は、
図3に示すB−B線から見たトルクコンバータ100の断面図に相当する。
図3は、
図1および
図2にそれぞれ示すトルクコンバータ100内におけるロックアップ装置200の正面図である。このトルクコンバータ100は、主として自動変速機を備えた自動車(所謂AT車)において、エンジンと変速機との間に設けられてエンジンの駆動力を増幅して変速機に伝達する機械装置である。
【0020】
(トルクコンバータ100の構成)
トルクコンバータ100は、トルコンカバー101を備えている。トルコンカバー101は、図示しない車両のエンジンからの駆動力によって回転駆動する部品であり、円盤の縁部が屈曲して延びる略カップ状に形成されている。このトルコンカバー101は、背面(図示右側側面)がエンジンから延びる図示しないクランクシャフトに対して連結部品101aを介して連結されるとともに、屈曲した縁部にポンプインペラ102が設けられている。
【0021】
ポンプインペラ102は、トルコンカバー101と一体的に回転駆動して図示しない作動油をタービンランナ103に送る羽根車であり、トルコンカバー101に対して固定的に取り付けられるとともにステータ105に対して相対回転可能に取り付けられている。タービンランナ103は、ポンプインペラ102の回転駆動による作動油の流動によって回転する羽根車であり、ポンプインペラ102に対して対向するとともに相対回転可能な状態で設けられている。具体的には、タービンランナ103は、図示しない変速機(トランスミッション)から延びる出力軸104にスプライン嵌合するとともに、ステータ105に対して相対回転可能に取り付けられている。
【0022】
ステータ105は、タービンランナ103から還流する作動油の流れを整流してポンプインペラ10
2に送る羽根車であり、前記変速機に回転不能な状態で支持されたステータシャフト106に対してワンウェイクラッチ107を介して取り付けられている。ワンウェイクラッチ107は、ステータ105をタービンランナ103の回転方向と同じ方向にのみ回転可能に支持する部品であり、ステータシャフト106上にスプライン嵌合している。
【0023】
トルコンカバー101とタービンランナ103との間には、ロックアップ装置200が設けられている。ロックアップ装置200は、ポンプインペラ102とタービンランナ103とを作動油を介さずに直結するための機械装置であり、クラッチピストン201を備えている。クラッチピストン201は、ポンプインペラ102と一体的に形成されたトルコンカバー101に対してタービンランナ103を連結状態または非連結状態にするための部品であり、円盤の縁部が屈曲して延びる円形の略トレー状に形成されている。
【0024】
このクラッチピストン201は、トルコンカバー101の内表面に対して接触または離隔する範囲で変位するように出力軸104にスプライン嵌合するタービンランナ103の筒状部上に摺動可能な状態で嵌合して支持されている。また、このクラッチピストン201における外縁部分は、トルコンカバー101側の板面がトルコンカバー101の内表面に向かって突出するとともに、タービンランナ103側の板面が凹状に凹んでそれぞれ形成されている。そして、クラッチピストン201は、前記トルコンカバー101の内表面に向かって突出する部分に摩擦材201aが設けられるとともに、前記凹状に凹んだ部分にダンパスプリング203がガイド
プレート202を介して設けられている。
【0025】
ガイドプレート202は、ダンパスプリング203とクラッチピストン201の内表面との間に配置されて両者の摩擦接触を防止するとともにダンパスプリング203の伸縮性を向上させるための金属製の部品であり、クラッチピストン201の周方向に対応するリング体を均等に3分割した3つの湾曲した片状体で構成されている。このガイドプレート202は、断面形状がクラッチピストン201の内表面における隅部に対応する略L字状に形成されている。
【0026】
ダンパスプリング203は、エンジンからトルコンカバー101を介して伝達される回転駆動力(トルク)変動を減衰しながらタービンランナ103に伝達する部品であり、鋼製のコイルスプリングによって構成されている。このダンパスプリング203は、タービンランナ103側の表面に設けられた3つのダンパホルダ204の各間にそれぞれ2つずつのダンパスプリング203a,203bが中間部材210を介して配置されている。
【0027】
ダンパホルダ204は、一対のダンパスプリング203a,203bによって構成されたダンパスプリング203の両端部を受け止めるとともにダンパスプリング203の中央部をクラッチピストン201の径方向内側に張り出させるための部品であり、クラッチピストン201の径方向内側から外側に向かって延びて形成されている。より具体的には、ダンパホルダ204は、クラッチピストン201におけるダンパスプリング203が配置された部分より径方向内側に取り付けられるとともに、同取付部分から径方向外側に向かってダンパ押圧部205が延びて形成されている。
【0028】
ダンパ押圧部205は、ダンパスプリング203の両端部がそれぞれ受け片206を介して接触する部分であり、ダンパ押圧部205におけるクラッチピストン201の径方向外側の部分が同径方向内側の部分に対してダンパスプリング203側に張り出して形成されている。換言すれば、ダンパ押圧部205は、クラッチピストン201の径方向外側に向かってクラッチピストン201の周方向の幅が広がって形成されている。また、このダンパ押圧部205は、後述する連結体がクラッチピストン201の周方向に沿って変位可能とするためにクラッチピストン201側に凹んで形成されている。
【0029】
受け片206は、
図4に示すように、ダンパスプリング203を構成する各ダンパスプリング203a,203bの各両端部に嵌め込まれる部品であり、ダンパスプリング203の孔内に嵌合する嵌合部206aとダンパスプリング203の端部に宛がわれる端面当て部206bとの2つの円柱部で構成されている。
【0030】
中間部材210は、
図5(A),(B)にそれぞれ示すように、ダンパスプリング203aおよびダンパスプリング203bの移動および変形を規制する金属製の部品であり、主として、本体環部211、ダンパ押圧部212および張出部213を備えて構成されている。これらのうち、本体環部211は、クラッチピストン201におけるダンパスプリング203が配置された部分より径方向内側に摺動可能に取り付けられる部分であり、リング状に形成されている。この本体環部211の外周部には、この本体環部211を3等分する位置にダンパ押圧部212が径方向外側に向かって張り出して形成されるとともに、これら3つの各ダンパ押圧部212間における外周部がクラッチピストン201の内表面側に屈曲して張出部213がそれぞれ形成されている。
【0031】
ダンパ押圧部212は、前記ダンパ押圧部205と同様に、ダンパスプリング203aおよびダンパスプリング203bにおける互いに対向し合う端部がそれぞれ受け片206を介して接触する部分であり、クラッチピストン201における径方向外側の部分が同径方向内側の部分に対してダンパスプリング203側に張り出して形成されている。換言すれば、ダンパ押圧部212は、クラッチピストン201の径方向外側に向かってクラッチピストン201の周方向の幅が広がって形成されている。
【0032】
このダンパ押圧部212は、ダンパスプリング203aとダンパスプリング203bとの間に配置されて各ダンパスプリング203aとダンパスプリング203bとを直列に連結する。これにより、これらのダンパ押圧部205とダンパ押圧部212とによって挟まれたダンパスプリング203aおよびダンパスプリング203bは、各中央部が両端部に対してクラッチピストン201の径方向内側に張り出すように変形する。すなわち、これらのダンパ押圧部205およびダンパ押圧部212が、本発明に係る一対のダンパ押圧部に相当する。
【0033】
張出部213は、ダンパ押圧部205およびダンパ押圧部212によってクラッチピストン201の径方向内側に張り出す力を受けたダンパスプリング203a,203bの各中央部を受け止めて同径方向内側への変位および変形を規制する部分であり、これらのダンパスプリング203a,203bの各側面部を受ける止める突出量で本体環部211から屈曲して延びている。
【0034】
この張出部213の張り出し量は、張出部213が存在しない場合において、少なくともダンパスプリング203a,203bをクラッチピストン201の周方向に沿って円弧状に変形させて配置した際におけるダンパスプリング203a,203bの内周側側面よりも径方向外側に張り出す量に設定されている。本実施形態においては、張出部213は、クラッチピストン201が1500rpmの速さで回転駆動した場合においてもダンパスプリング203a,203bの各中央部の側面部に接することができる張り出し量に設定されている。すなわち、本実施形態における本体環部211の外径は、クラッチピストン201が1500rpmの速さで回転駆動した場合においてもダンパスプリング203a,203bの各中央部の側面部に接することができる直径の円形に形成されている。
【0035】
この中間部材210は、ダンパ押圧部212が周方向において3つのダンパホルダ204の中間に位置するように本体環部211がクラッチピストン201上に周方向に摺動可能な状態で取り付けられる。これにより、ダンパスプリング203a,203bは、各両端部がダンパ押圧部205およびダンパ押圧部212によって押されて中央部がクラッチピストン201の径方向内側に変位および/または変形して張出部213に押し付けられた状態でクラッチピストン201内に収容される。
【0036】
また、クラッチピストン201上には、3つのダンパホルダ204間の中間部材210上に中間部材210およびダンパスプリング203の一部を覆って中間部材210を摺動可能な状態で保持するためのカバー214が取り付けられている。なお、図
3においては、カバー214の内側の構成を明確にするために、3つのカバー214のうちの1つを二点鎖線で示している。
【0037】
連結体220は、クラッチピストン201に対してタービンランナ103を連結するための金属製の部品であり、タービンランナ103の外周部から延びる板状に形成されている。この連結体220の先端部は、ダンパホルダ204におけるダンパ押圧部212内に延びてダンパスプリング203aの一方の端部に接触している。この場合、連結体220の先端部は、ダンパスプリング203aにおける軸線よりもクラッチピストン201の径方向外側の部分に受け片206を介して接触するように形成されている。これにより、連結体220は、ダンパスプリング203aを押圧した際、ダンパ押圧部205,212と同様に、中央部を両端部に対してクラッチピストン201の径方向内側に張り出すように変形させることができる。すなわち、本実施形態においては、連結体220における先端部は、本発明に係るダンパ押圧部に相当する。
【0038】
(トルクコンバータ100の作動)
次に、上記のように構成したトルクコンバータ100の作動について説明する。このトルクコンバータ100は、所謂AT車においてエンジンと変速機との間に配置されて機能する。具体的には、トルクコンバータ100は、まず、車両の運転者によるブレーキの解除およびアクセルペダルの踏み込みによってエンジンの回転駆動力がトルコンカバー101に伝達されてトルコンカバー101およびポンプインペラ102が一体的に回転駆動する。次いで、トルクコンバータ100は、トルクコンバータ100内の作動油が循環することによりタービンランナ103が回転駆動する。これにより、車両は走行を開始する。
【0039】
この後、トルクコンバータ100は、トルコンカバー101とクラッチピストン201との間の領域の圧力が減じられてクラッチピストン201がトルコンカバー101側に変位してこのトルコンカバー101の内表面に強く押し付けられる。これにより、トルコンカバー101に連結されたクラッチピストン201に対してタービンランナ103がダンパスプリング203および連結体220をそれぞれ介して直結される。すなわち、トルクコンバータ100は、ロックアップ装置200によってポンプインペラ102とタービンランナ103とが直結される(以後、「ロックアップ状態」という)。
【0040】
このロックアップ状態においては、エンジンからのトルク変動はダンパスプリング203によって減衰される。すなわち、ロックアップ装置200は、
図6に示すように、エンジンからのトルク変動に応じてダンパスプリング203が伸縮することによってトルク変動を減衰する。より具体的には、ダンパスプリング203を構成する一対のダンパスプリング203a,203bのうちのダンパスプリング203aが連結体220の先端部とダンパ押圧部212とに挟まれて圧縮変形するとともに、ダンパスプリング203bがダンパ押圧部212とダンパ押圧部205とに挟まれて圧縮変形する。
【0041】
この場合、ダンパスプリング203aは、連結体220の先端部およびダンパ押圧部212によって中央部が張出部213側に張り出して張出部213に押し付けられるため、クラッチピストン201の径方向外側への変位または変形が規制される。また、ダンパスプリング203bは、ダンパ押圧部212およびダンパ押圧部205によって中央部が張出部213側に張り出して張出部213に押し付けられるため、クラッチピストン201の径方向外側への変位または変形が規制される。これらにより、ロックアップ装置200は、クラッチピストン201の回転駆動によってダンパスプリング203a,203bがクラッチピストン201の内周面に接触してヒストルクが増大することが防止される。
【0042】
ここで、本発明者による実験結果について説明する。本発明者は、本実施形態におけるロックアップ装置200と従来のロックアップ装置とにおいてヒストルクおよびダンパスプリング203の減衰性能の比較実験を行った。なお、従来のロックアップ装置とは、クラッチピストン201の内側に周方向に沿ってダンパスプリング203を円弧状に湾曲した状態で配置して構成されている。そして、従来のロックアップ装置は、ダンパスプリング203の各両端部は同各両端部に平行なダンパ押圧部によって挟まれるとともに、ダンパスプリング203の中央部は中間部材210による支持はない。また、タービンランナ103から延びる連結体は、先端部がダンパスプリング203の軸線上に対向している。
【0043】
図7は、本実施形態におけるロックアップ装置200と従来のロックアップ装置とにおけるヒストルクの比較グラフであり、縦軸がヒストルク量であり横軸がクラッチピストン201の回転数である。また、
図8は、本実施形態におけるロックアップ装置200と従来のロックアップ装置とにおける減衰性能の比較グラフであり、縦軸が変動トルクの減衰率であり横軸がクラッチピストン201の回転数である。これらの図
7および図
8によれば、本実施形態におけるロックアップ装置200は、従来のロックアップ装置に比べて明らかにヒストルクを低減できるとともにトルク変動を減衰することができる。
【0044】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、ロックアップ装置200は、ダンパ押圧部205,212および連結体220がダンパスプリング203の中央部を中間部材210の張出部213に押し付けているため、クラッチピストン201の回転駆動時におけるダンパスプリング203の径方向外側への変位および変形が抑制される。これにより、ロックアップ装置200は、ダンパスプリング203とクラッチピストン201との摩擦によるヒストルクの発生を抑制してエンジンのトルク変動の減衰性能を向上させることができる。特に、エンジンのトルク変動を効果的に減衰させるには、低バネ定数のダンパスプリング203を用いることが有効であるが、低バネ定数のダンパスプリング203は収縮時の座屈によってクラッチピストン201側にも変形し易い。しかし、本発明に係るロックアップ装置200によれば、低バネ定数のダンパスプリング203においても効果的にクラッチピストン201側への変形を抑制することができる。
【0045】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、各変形例の説明においては、上記実施形態と同様の部分については同じ符号を付している。
【0046】
例えば、上記実施形態においては、ロックアップ装置200は、ダンパスプリング203を両端部から挟むダンパ押圧部205,212のダンパスプリング203への各接触部についてクラッチピストン201における径方向外側部分が同径方向内側部分に対してダンパスプリング20
3側(換言すれば、周方向)に張り出すように形成した。しかし、ダンパ押圧部205,212は、ダンパスプリング203の中央部がクラッチピストン201における径方向内側に向かって張り出させる力を付与できればよいため、各ダンパスプリング203a,203bにおいて両端部に配置されるダンパ押圧部205,212の少なくとも一方についてクラッチピストン201における径方向外側部分が同径方向内側部分に対してダンパスプリング20
3側に張り出すように形成すればよい。
【0047】
また、上記実施形態においては、連結体220をダンパスプリング203aに対して軸線よりもクラッチピストン201の径方向外側の部分を押圧するように配置することにより、ダンパスプリング203の中央部がクラッチピストン201における径方向内側に向かって張り出すように構成している。したがって、本発明に係るダンパ押圧部は、上記実施形態におけるダンパ押圧部205,212に代えて本実施形態における連結体220のみで構成することもできる。
【0048】
また、本発明に係るダンパ押圧部は、上記実施形態におけるダンパ押圧部205,212および連結体220に代えてまたは加えて受け片206によって構成することもできる。具体的には、受け片206は、例えば、
図9に示すように、端面当て部206bの厚さを互いに対向する端部間で一方から他方に向かって変化するように構成する。そして、このように構成した受け片206をクラッチピストン201における径方向外側に配置される部分が同径方向内側に配置される部分に対してダンパスプリング20
3側に張り出す向きで取り付ける。これによっても、上記実施形態におけるダンパ押圧部205,212と同様の作用効果を期待することができる。なお、
図9においては、ダンパスプリング203を二点鎖線で示している。
【0049】
また、上記実施形態においては、張出部213は、3つのダンパ押圧部212間に延びる壁状に形成した。しかし、張出部213は、クラッチピストン201の径方向内側に張り出すダンパスプリング203を受け止めることができるように形成されていればよい。したがって、張出部213は、本体環部211上において部分的または断続的に形成することもできる。また、上記実施形態においては、張出部213は、リング状に形成した本体環部211の外縁部として構成した。しかし、張出部213は、本体環部211の外縁部から凸状に張り出した形成することもできる。
【0050】
また、本発明に係るダンパ押圧部および張出部は、ダンパスプリング203(ダンパスプリング203a,203b)ごとに設けられるものである。したがって、ダンパ押圧部および張出部を形成する数は、必ずしも上記実施形態に限定されるものではなく、ダンパスプリング203ごとに形成するようにすればよい。なお、ダンパスプリング203(ダンパスプリング203a,203b)を設ける数、ダンパホルダ204を設ける数および中間部材にダンパ押圧部212を設ける数は、上記実施形態に限定されるものではなく、トルクコンバータ100の仕様に応じて適宜設ければよいことは当然である。