JP3961740B2 - トルクコンバータのロックアップ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロックアップ装置、特に、トルクコンバータのフロントカバーとタービン側の部材とを機械的に連結するためのロックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トルクコンバータのフロントカバーとタービン側の部材とを機械的に連結するための装置としてロックアップ装置がある。従来のこの種の装置は、一般的に、フロントカバーとタービンとの間に軸方向に移動自在に配置された入力側プレートと、入力側プレートに対向して配置された中間プレートと、タービン側の部材に連結された出力側プレートと、中間プレートと出力側プレートとを回転方向に弾性的に連結するダンパーとを備えている。そして、入力側プレートはフロントカバーに連結及び連結解除可能である。ダンパーは複数のトーションスプリングを備えている。
【０００３】
このロックアップ装置では、入力側プレートにトルクが入力されると、このトルクは中間プレート、ダンパー、出力側プレートを順次経由してタービン側の部材に伝達される。このとき、トルクの大きさに応じて複数のトーションスプリングが回転方向に圧縮されて中間プレートと出力側プレートとが相対回転することにより捩り振動が吸収される。
【０００４】
このロックアップ装置は、一般的に、中間プレートと出力側プレートとの所定角度以上の相対回転を規制するためのストッパー機構を備えている。このようなストッパー機構として、中間プレートから軸方向に突出して設けられたストップピンと、出力側プレートに回転方向に延びて形成され、ストッパーピンが貫通して配置されるピン支持部とを備えたものがある。
【０００５】
このストッパー機構では、中間プレートと出力側プレートとが相対回転すると、ストップピンはピン支持部内を回転方向に移動する。そして、中間プレートと出力側プレートとが所定角度だけ相対回転すると、ストップピンはピン支持部の円周方向端部に当接して中間プレートと出力側プレートとの相対回転が規制される。これにより、中間プレートと出力側プレートとは所定角度だけ相対回転可能となっている。
【０００６】
また、この他のストッパー機構として、入力側プレートと中間プレートと（又は中間プレートと出力側プレートと）が相対回転してトーションスプリングが密着状態（回転方向に最大限に圧縮された状態）となることにより、両プレートの相対回転を規制するものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のロックアップ装置では、出力側プレートには、上述のように複数のトーションスプリングが配置されるとともに、ストッパー機構のピン支持部が複数のトーションスプリングの円周方向間に形成されている。このため、出力側プレートにはトーションスプリング及びピン支持部の両方のスペースを確保しなければならず、トーションスプリングの回転方向長さが制限されてしまう。このようなロックアップ装置では、十分な回転方向長さを有するトーションスプリングを出力側プレートに配置することができず、捩り振動を十分に吸収することができない。
【０００８】
また、トーションスプリングを密着使用するストッパー機構では、トーションスプリングにかかる負担が大きく、長寿命化を図ることが困難である。
本発明の目的は、トーションスプリングに作用する負担を大きくすることなく、その円周方向長さを十分に確保することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のロックアップ装置は、トルクコンバータのフロントカバーとタービン側の部材とを機械的に連結するための装置であり、入力側部材と、中間部材と、第１ダンパー部と、出力側部材とを備えている。入力側部材は、フロントカバーとタービンとの間に軸方向に移動自在に配置され、フロントカバーに連結及び連結解除可能であるとともに、円周方向に間隔をおいて複数の第１突起が形成されている。中間部材は、入力側部材に対向して配置され、複数の第１突起に回転方向から当接可能な複数の第２突起が形成されている。第１ダンパー部は、入力側部材と中間部材とを回転方向に弾性的に連結する。出力側部材は、中間部材からトルクが入力され、タービン側の部材に連結されている。第１突起は入力側部材の外周部からタービン側に突出して形成され、第２突起は中間部材の外周部からエンジン側に突出して形成されている。
【００１０】
この装置では、ロックアップ装置がオンされると、入力側部材は軸方向に移動してフロントカバーに連結される。すると、エンジンからのトルクは、フロントカバーから入力側部材に入力され、第１ダンパー部、中間プレート及び出力側部材を順次経由してタービン側の部材に機械的に伝達される。また、第１ダンパー部に入力される捩り振動の大きさに応じて、第１ダンパー部が作動して入力側部材と中間部材とが相対回転する。このとき、中間部材が入力側部材に対し所定角度だけ相対回転すると、第２突起が第１突起に対し回転方向から当接するため、入力側部材と中間部材との相対回転が所定の角度範囲に制限される。
【００１１】
ここでは、第１及び第２突起により入力側部材と中間部材との相対回転が制限されるため、別途ストッパー機構を設ける必要がない。したがって、第１ダンパー部を配置するための円周方向スペースを十分に確保することができる。
【００１２】
この装置では、第１突起は入力側部材の外周部に形成され、第２突起は中間部材の外周部に形成されているため、両突起は第１ダンパー部と緩衝することがない。このため、第１ダンパー部を配置するためのスペースをより広く確保することができる。したがって、第１ダンパー部の円周方向長さを十分に確保することができる。また、第１及び第２突起は入力側及び中間部材の外周部に形成すればよいため、両突起を容易に形成することができる。
【００１３】
請求項２に記載のロックアップ装置は、請求項１の装置において、第１ダンパー部は回転方向に配置された複数のトーションスプリングを有しており、第１突起及び第２突起は、トーションスプリングの自由状態と密着状態との間の角度差より小さい角度差だけ入力側部材と中間部材とが相対回転可能となるよう円周方向に幅を有して形成されている。
【００１４】
この装置では、第１ダンパー部にトルクが入力されると、複数のトーションスプリングが回転方向に圧縮されて入力側部材と中間部材とが相対回転する。そして、入力側部材と中間部材との相対回転は第１突起と第２突起とにより所定の角度範囲に制限される。そして、第１突起及び第２突起は円周方向に上記所定幅を有して形成されているため、トーションスプリングが密着状態となる前に入力側部材と中間部材との相対回転が規制される。
【００１５】
ここでは、トーションスプリングは密着状態になることがないため、トーションスプリングの応力が著しく高くなるのを防止でき、トーションスプリングの設計の自由度が増す。
請求項３に記載のロックアップ装置は、請求項１または２の装置において、中間部材と出力側部材とを回転方向に弾性的に連結するための第２ダンパー部をさらに備えている。
【００１６】
この装置では、入力側部材にトルクが入力されると第１ダンパー部、中間部材、第２ダンパー部及び出力側部材を順次経由して出力側の部材に伝達される。このとき、第１及び第２ダンパー部に捩り振動が入力されると、各ダンパー部の捩り特性に応じて捩り振動が吸収される。
ここでは、複数のダンパー部を有するロックアップ装置においても、第１突起と第２突起とにより入力側部材と中間部材との相対回転を規制することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に本発明の一実施形態が採用されたロックアップ装置６を示す。図１の左側にはエンジン（図示せず）が配置され、右側にはトランスミッション（図示せず）が配置されている。図１の一点鎖線で示す中心線はトルクコンバータ１の回転軸線である。図２の矢印Ｒ１はエンジンの回転方向であり、矢印Ｒ２はその反対方向である。トルクコンバータ１全体の構成は従来と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００１８】
トルクコンバータ１は、フロントカバー３と、３種の羽根車（インペラー４，タービン５，ステータ（図示せず））からなるトーラス７と、ロックアップ装置６とを有している。
フロントカバー３は、エンジンのクランクシャフト（図示せず）に連結された円板状の部材であり、インペラー４とともにトルクコンバータ１の作動油室を形成している。作動油室内にはタービン５がインペラー４と軸方向に対向して配置されている。タービン５の内周部は後述するタービンハブ１１に連結されている。タービンハブ１１はトランスミッションのメインドライブシャフト（図示せず）に連結されている。
【００１９】
タービンハブ１１は、円筒状の部材であり、ボス１０と、ボス１０の外周面に形成された円板状のフランジ１２とを有している。ボス１０の内周部にはスプラインが形成されており、このスプラインにはトランスミッション側のメインドライブシャフトがスプライン係合している。ボス１０のエンジン側には外周面１０ａが形成されている。
【００２０】
ロックアップ装置６は、フロントカバー３からのトルクをタービン５に機械的に伝達するとともに、入力された捩り振動を吸収、減衰するための装置であり、フロントカバー３とタービン５との軸方向間に配置されている。ロックアップ装置６は、入力側プレート２１と、中間プレート２３と、第１ダンパー２５と、出力側プレート２７と、第２ダンパー２９とを備えている。
【００２１】
入力側プレート２１は、フロントカバー３のタービン５側に軸方向に移動自在に配置されており、トルクコンバータ１内の油圧の変化に応じて軸方向に移動する。入力側プレート２１の内周部はタービンハブ１１の外周面１０ａに回転自在に支持されている。入力プレート２１の外周部エンジン側にはフロントカバー３に連結するための環状のフェーシング３９が装着されており、タービン５側には後述するトーションスプリング３１を回転方向に押圧するための押圧部２１ａが形成されている。入力側プレート２１外周端の対向する２箇所にはタービン５側に突出する第１爪２１ｂが形成されている。各第１爪２１ｂは円周方向に所定幅を有している。
【００２２】
中間プレート２３は、入力側プレート２１のタービン５側に配置された環状部材であり、第１プレート３３と第２プレート３５とから構成されている。第１プレート３３と第２プレート３５とは軸方向に所定の間隔をおいてリベット３７により固定されている。第２プレート３５の外周部の対向する２箇所にはトーションスプリング３１を収納するための収納部３５ａが形成されており、２つの収納部３５ａの円周方向間にはトーションスプリング３１の円周方向両端を支持するための支持部３５ｃが形成されている。第２プレート３５外周端の対向する２箇所には、入力側部プレート２１の第１爪２１ｂに回転方向から当接可能な第２爪３５ｂがエンジン側に突出して形成されている。第２爪３５ｂは第１爪と同様に円周方向に所定幅を有している。さらに、この実施形態では、２つの第２爪３５ｂを結ぶ直線は２つの第１爪２１ｂを結ぶ直線と直交している。すなわち、２つの第１爪２１ｂ（又は第２爪３５ｂ）の間の切欠きの円周方向中央部に第２爪３５ｂ（又は第１爪２１ｂ）が位置している。したがって、トーションスプリングの３１の自由状態と密着状態（回転方向に最大限に圧縮された状態）との角度差より小さい角度差だけ入力側プレート２１と中間プレート２３とが相対回転可能である。第１プレート３３及び第２プレート３５の径方向中間部にはそれぞれ、後述するコイルスプリング４１を支持するための支持部３３ｄ，３５ｄが形成されている。支持部３３ｄ，３５ｄは、円周方向に延びて形成されており、コイルスプリングの４１の円周方向両端及び径方向端部を支持する。
【００２３】
第１ダンパー２５は、入力側プレート２１と中間プレート２３とを回転方向に弾性的に連結するものであり、２つのトーションスプリング３１から構成されている。
出力側プレート２７は、第１プレート３３と第２プレート３５との軸方向間に両プレート３３，３５に対し相対回転可能に配置されている。出力側プレート２７の内周部はタービンハブ１１に連結されている。支持部３３ｄ，３５ｄに対応する出力側プレート２７の径方向中間部にはコイルスプリング４１が配置される収容部２７ａが形成されている。収容部２７ａは、円周方向に延びて形成されており、コイルスプリング４１の円周方向両端を支持する。出力側プレート２７の外周部には、中間プレート２３と出力側プレート２７との相対回転を規制するためのストッパー部２７ｂが形成されている。ストッパー部２７ｂは出力側プレート２７外周部の複数箇所に円周方向に切り欠かれた部分であり、ストッパー部２７ｂ内には前述のリベット３７が配置されている。これにより、中間プレート２３が出力側プレート２７に対し所定角度だけ相対回転すると、リベット３７が図２の３７ａで示す位置でストッパー部２７ｂの円周方向端部に当接して両プレート２３，２７の相対回転が規制される。
【００２４】
第２ダンパー２９は、中間プレート２３と出力側プレート２７とを回転方向に弾性的に連結するものであり、３つのコイルスプリング４１から構成されている。コイルスプリング４１はトーションスプリング３１よりばね定数が小さいスプリングである。これにより、第２ダンパー２９は第１ダンパー２５より低剛性化されている。
【００２５】
次に、このロックアップ装置６の動作について説明する。
エンジンからクランクシャフトにトルクが入力されると、フレキシブルプレート（図示せず）を介してフロントカバー３及びインペラー４にトルクが伝達される。すると、インペラー４の回転により駆動された作動油がタービン５を回転させることによりタービン５にトルクが伝達される。タービン５のトルクはタービンハブ１１を介してメインドライブシャフトに伝達される。
【００２６】
車輌が所定速度に達すると、図示しない油圧機構によりフロントカバー３と入力側プレート２１との間の作動油が内周側からドレンされる。すると、ロックアップ装置６の軸方向両側で油圧差が生じるため、入力側プレート２１がフロントカバー３側に移動してフェーシング３９がフロントカバー３に押し付けられる。これにより、フロントカバー３からのトルクはロックアップ装置６を介して機械的にタービンハブ１１に伝達される。このトルクはさらにメインドライブシャフトに伝達される。
【００２７】
ロックアップ装置６内では、フロントカバー３からのトルクは、入力側プレート２１に入力され、トーションスプリング３１、中間プレート２３、コイルスプリング４１、出力側プレート２７を順次経由してタービンハブ１１に伝達される。このとき、ロックアップ装置６に入力される捩り振動の大きさに応じてコイルスプリング４１及びトーションスプリング３１が回転方向に圧縮されることにより捩り振動が吸収される。
【００２８】
捩り振動が小さい範囲では、まず、コイルスプリング４１が支持部３３ｄ，３５ｄと収容部２７ａとにより回転方向に圧縮されることにより、中間プレート２３と出力側プレート２７とが相対回転する。この範囲より捩り振動が大きくなると、次に、トーションスプリング３１が押圧部２１ａと支持部３５ｃとにより回転方向に圧縮されることにより、入力側プレート２１と中間プレート２３とが相対回転する。そして、さらに大きい捩り振動が入力され、中間プレート２３が出力側プレート２７に対し所定角度だけ相対回転すると、リベット３７ａがストッパー部２７ｂの円周方向端部に当接して両プレート２３，２７の相対回転が制限される。
【００２９】
そして、さらに大きい捩り振動が入力され、入力側プレート２１に対し中間プレート２３が所定角度だけ相対回転すると、第２爪３５ｂが第１爪２１ｂに対し回転方向から当接する。これにより、入力側プレート２１と中間プレート２３との相対回転が制限される。
ここでは、トーションスプリング３１の円周方向間にストッパー機構を設ける必要がないため、トーションスプリング３１を配置するための円周方向スペースを十分に確保することができる。また、このロックアップ装置６では、トーションスプリング３１が密着状態にならないため、トーションスプリング３１の応力が著しく高くなるのを防止できる。
【００３０】
［他の実施形態］
（ａ）第１爪２１ｂ及び第２爪３５ｂの円周方向端面は、両爪２１ｂ、３５ｂが当接したときの面圧が低くなるよう径方向に所定の面積を有して形成されていてもよい。
（ｂ）第１爪２１ｂ及び第２爪３５ｂはそれぞれ、円周方向に３つ以上形成されてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、トーションスプリングの円周方向間にストッパー機構を設ける必要がないため、トーションスプリングの応力を大きくせずに、その円周方向長さを十分に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施形態が採用されたロックアップ装置を示す縦断面図。
【図２】前記ロックアップ装置を示す平面図。
【符号の説明】
１ トルクコンバータ
３ フロントカバー
６ ロックアップ装置
１１ タービンハブ
２１ 入力側プレート
２１ｂ 第１爪
２３ 中間プレート
２５ 第１ダンパー
２７ 出力側部材
２９ 第２ダンパー
３５ｂ 第２爪

Claims (3)

1. トルクコンバータのフロントカバーとタービン側の部材とを機械的に連結するためのロックアップ装置であって、
   前記フロントカバーと前記タービンとの間に軸方向に移動自在に配置され、前記フロントカバーに連結及び連結解除可能であるとともに、円周方向に間隔をおいて複数の第１突起が形成された入力側部材と、
   前記入力側部材に対向して配置され、前記複数の第１突起に回転方向から当接可能な複数の第２突起が形成された中間部材と、
   前記入力側部材と前記中間部材とを回転方向に弾性的に連結するための第１ダンパー部と、
   前記中間部材からトルクが入力され、前記タービン側の部材に連結された出力側部材と、
   を備え、
   前記第１突起は前記入力側部材の外周部から前記タービン側に突出して形成され、前記第２突起は前記中間部材の外周部から前記エンジン側に突出して形成されている、
   トルクコンバータのロックアップ装置。
2. 前記第１ダンパー部は回転方向に配置された複数のトーションスプリングを有しており、
   前記第１突起及び第２突起は、前記トーションスプリングの自由状態と密着状態との間の角度差より小さい角度差だけ前記入力側部材と前記中間部材とが相対回転可能となるよう円周方向長さを有して形成されている、
   請求項１に記載のトルクコンバータのロックアップ装置。
3. 前記中間部材と前記出力側部材とを回転方向に弾性的に連結するための第２ダンパー部をさらに備えた、請求項１または２に記載のトルクコンバータのロックアップ装置。

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