JPH06137403A - トルクコンバータのロックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粘性減衰装置の特性の調整を容易にする。 【構成】 ロックアップ装置３は、ピストン１１と、粘
性ダンパー機構１３と、弾性連結機構１４とを備えてい
る。ピストン１１は、軸方向に移動してフロントカバー
４に圧接可能である。粘性ダンパー機構１３は、ピスト
ン１１と一体回転するようになっているケース２４と、
ケース２４内に円周方向に移動自在に配置されたスライ
ダ２７とを含んでいる。ケース２４は、内部の液体室か
ら作動油が流出する孔３３ａを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トルクコンバータのロ
ックアップ装置、特に、粘性減衰装置を備えたロックア
ップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トルクコンバータは、３種の羽根車（イ
ンペラ，タービン，ステータ）を内部に有し、内部の作
動油により動力を伝達する装置である。インペラは、エ
ンジン側に連結されたフロントカバーに固定されてお
り、インペラから流れ込む作動油により駆動されるター
ビンは出力側部材に連結されている。

【０００３】トルクコンバータの内部において、タービ
ンとフロントカバーとの間にロックアップ装置が配置さ
れたものがある。ロックアップ装置は、フロントカバー
から出力側部材にトルクを直接伝達するためのものであ
る。このようなロックアップ装置には、トーションスプ
リング等の弾性部材が用いられ、これによりロックアッ
プ時のショックを吸収するようになっている。

【０００４】しかし、ロックアップ装置に用いられる従
来のトーションスプリングは、低速域で伝達される微小
振動を吸収するために剛性が低く設定されており、高速
域でのティップイン・ティップアウト時の低周波振動を
吸収できない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記問題を解決するた
めに、弾性連結機構と並列に粘性減衰機構を設けたロッ
クアップ装置を本件出願人は既に提案している（実願平
４−４６８６１号）。この粘性減衰装置は、円周方向に
延びるケースとケース内で円周方向に移動自在に配置さ
れたスライダとから構成されている。そして、ケースと
スライダとが相対回転する際に両者のクリアランスに粘
性流体が流れ、そこでの粘性抵抗により所望の減衰効果
が生じる。

【０００６】このような装置では、低速域の微小振動
は、剛性の低いトーションスプリングを有する弾性連結
機構で吸収され、また高速域での低周波振動は、高速域
において大ヒステリシストルクを発生する粘性減衰機構
で吸収される。しかし、前記装置において所望のヒステ
リシストルクを得るためには、スライダとケースの内壁
とのクリアランスを調整しなければならない。このクリ
アランスによってヒステリシストルクを調整する方式
は、加工精度を厳しく管理しなければならず、また調整
が非常に困難である。

【０００７】本発明の目的は、粘性減衰装置の特性を容
易に調整できるようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るロックアッ
プ装置は、入力側部材に連結されるフロントカバーと出
力側部材に連結されるタービンとを含むトルクコンバー
タに用いられ、円板状のピストンと、粘性減衰装置と、
弾性連結機構とを備えている。前記円板状ピストンは、
タービンとフロントカバーとの間に軸方向移動自在に配
置され、フロントカバーに圧接可能である。前記粘性減
衰装置は、ピストン及び出力側部材のいずれか一方に連
結可能で、内部に流体が充填され円周方向に延びる流体
室を形成するケースと、ピストン及び出力側部材の他方
に連結可能で、流体室内に円周方向に移動自在にかつ流
体室を分室に区画するように配置されたスライダとを含
んでいる。前記弾性連結機構は、粘性減衰装置と並列に
配置され、ピストンと出力側部材とを弾性的に連結して
いる。そして前記ケースは、流体逃し部を有している。

【０００９】

【作用】本発明に係るトルクコンバータのロックアップ
装置では、円板状ピストンが軸方向に移動しフロントカ
バーに圧接すると、弾性連結機構を介して出力側部材に
フロントカバーのトルクが伝達される。また、フロント
カバーからの捩じり振動は、弾性連結機構と並列に配置
された粘性減衰装置に伝達される。粘性減衰装置に捩じ
り振動が伝達されると、ケースとスライダとが相対回転
し、一方の分室が縮小し、他方の分室が拡大する。縮小
した分室からは、流体が流体逃がし部を通って外部に逃
げ、また環状ケースとスライダとの間を通って他方の分
室に流れ込む。このとき発生する粘性抵抗により、ヒス
テリシストルクが発生し、減衰効果が得られる。

【００１０】ここでは、流体逃がし部の形状及び位置を
変更することにより、粘性減衰特性の調整が、従来の隙
間調整に比較して非常に容易になる。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の一実施例が採用されたトル
クコンバータ１を示している。図において、Ｏ−Ｏがト
ルクコンバータ１の回転中心線である。トルクコンバー
タ１は、主にトルクコンバータ本体２とロックアップ装
置３とから構成されている。図示しないエンジン側部材
に連結されたフロントカバー４（入力側回転体）は、外
周部に軸方向に突出する円筒状突起４ａを有しており、
この突起４ａはインペラー５のインペラーシェル５ａに
固定されている。フロントカバー４は、インペラーシェ
ル５ａとともに内部に作動油が充填された作動油室を形
成している。

【００１２】トルクコンバータ本体２は、インペラー５
と、インペラー５からの流体の流れにより駆動されるタ
ービン６と、ステータ７とから主に構成されている。イ
ンペラー５のインペラーシェル５ａは、その内周端部が
インペラーハブ５ｃに固定されている。インペラーシェ
ル５ａの内部には、複数のインペラーブレード５ｂが固
定されている。インペラー５と対向する位置には、ター
ビン６が配置されている。タービン６は、タービンシェ
ル６ａとタービンシェル６ａに固定された複数のタービ
ンブレード６ａとにより構成されている。タービンシェ
ル６ａの内周端部は、タービンハブ８（出力側部材）の
フランジ部８ａに複数のリベット９により固定されてい
る。タービンハブ８は、内周側にトランスミッションの
入力軸（図示せず）と係合するスプラインハブ８ｂを有
している。タービンシェル６ａの外周部には、イナーシ
ャリング４１が溶接により固定されている。

【００１３】インペラー５の内周部とタービン６の内周
部との間には、ステータ７が配置されている。ステータ
７は、タービン６からインペラー５へ戻される作動油の
方向を調整してトルク比を増大するものであり、円環状
のステータキャリア７ａと、ステータキャリア７ａの外
周面に設けられた複数のステータブレード７ｂとから構
成されている。ステータキャリア７ａはワンウエイクラ
ッチ機構を介してインナーレース１０に連結されてい
る。インナーレース１０は、ハウジング側（図右側）か
ら延びる固定軸（図示せず）に連結される。

【００１４】ロックアップ装置３は、フロントカバー４
とタービン６との間に配置されている。このロックアッ
プ装置３は、円板状のピストン１１（入力側部材）と、
ドリブンプレート１９（出力側部材）と、ピストン１１
とドリブンプレート１９とを弾性的に連結する弾性連結
機構１４と、ピストン１１とドリブンプレート１９との
間の捩じり振動を減衰する捩じり振動減衰装置１２とか
ら主に構成されている。

【００１５】ピストン１１は、半径方向内周端がタービ
ンハブ８の外周面に軸方向及び円周方向に摺動自在に支
持されている。ピストン１１の外周部には、フロントカ
バー４の摩擦面４ｂと対向する面に円環状の摩擦部材１
１ａが接着されている。ピストン１１は、外周側端部に
軸方向後方（図１の右方）に延びる筒状の端壁１１ｂを
有している。この端壁１１ｂには、円周方向に延びる複
数の切欠きが形成されている。

【００１６】捩じり振動減衰装置１２は、図３に示すよ
うに、１対の第１及び第２サイドプレート１６，１７
と、サブプレート１８と、粘性ダンパー機構１３とを備
えている。図２及び図３に示すように、第１サイドプレ
ート１６及び第２サイドプレート１７は円板状に形成さ
れており、外周部には、外方に突出する複数の突出部１
６ａ，１７ａが円周方向に所定の間隔で形成されてい
る。第１サイドプレート１６の外周部は第２サイドプレ
ート１７側に屈曲しており、対応する両突出部はリベッ
ト２０により連結されている。また、突出部１６ａ，１
７ａはピストン１１の端壁１１ｂに形成された切欠きに
係合しており（図１）、これによって、ピストン１１は
両サイドプレート１６，１７に円周方向に係止したまま
軸方向に移動してフロントカバー４に圧接されることが
可能である。

【００１７】第１サイドプレート１６と第２サイドプレ
ート１７とは円周方向に延びかつ軸方向外側に張り出す
収容部１６ｂ，１７ｂを有している。収容部１６ｂは、
半径方向外側の筒状壁１６ｃを有している。サブプレー
ト１８は、図４に示すようにリング状の部材であり、筒
状の本体部１８ａを有している。本体部１８ａは収容部
１６ｂの筒状壁１６ｃの内側に配置されている。本体部
１８ａの一端には、外周に延びるフランジ部１８ｂが形
成されている。フランジ部１８ｂは、第１及び第２サイ
ドプレート１６，１７の突出部１６ａ，１７ａと対応す
る位置に、外方に突出する複数の突出部１８ｃを有して
いる。突出部１８ｃは、円周方向に所定の間隔で形成さ
れている。この突出部１８ｃは、第１及び第２サイドプ
レート１６，１７の突出部１６ａ，１７ａ間に、これら
の突出部１６ａ，１７ａとともにリベット２０により連
結されている。また、図４に示すように、サブプレート
１８は、内周側に延びる複数（この実施例では６個）の
舌部１８ｄを有している。

【００１８】粘性ダンパー機構１３は、複数の円弧状ケ
ース２４（図５参照）と、各ケース２４内で円周方向に
移動自在に配置された箱型スライダ２７とから主に構成
されている。ケース２４は、収容部１６ｂ，１７ｂによ
り形成された空間内で、サブプレート１８の隣合う舌部
１８ｄ間のそれぞれに配置されている。ケース２４の両
端は、サブプレート１８の舌部１８ｄに係止している。
ケース２４内の環状液体室２９（図２参照）には、トル
クコンバータ本体２内で用いられる作動油が充填され共
用されている。またケース２４は、図５〜図８に詳細に
示すように、断面Ｕ字状で半径方向外方が開口するケー
ス本体２５と、ケース本体２５の開口を封止するように
嵌合する蓋部材２６とから構成されている。ケース本体
２５の一方の側壁には、２個の円形の孔３３ａが所定の
間隔で形成されている。そして、第２サイドプレート１
７において、ケース本体２５の孔３３ａと対応する部分
には、孔１７ｅ（図２参照）が形成されている。孔１７
ｅは、孔３３ａから円周方向外方に延びている。また、
ケース本体２５の内周壁には円周方向に延びるスリット
２５ａが形成されている。蓋部材２６は、円周方向の両
端に形成されケース本体２５内に挿入される両端突起２
６ａと、円周方向に延びて形成されてケース本体２５内
に挿入される円周方向突起２６ｂとを有している。蓋部
材２６と第１サイドプレート１６の筒状壁１６ｃとの間
には、サブプレート１８の本体部１８ａが配置されてい
る。

【００１９】箱型スライダ２７は、図２及び図３に示す
ように、各ケース２４よって構成される液体室２９内に
配置されている。箱型スライダ２７の外周壁及び内周壁
は、ケース２４の外周壁及び内周壁と同様な円弧形状で
あり、液体室２９内で円周方向に移動可能となってい
る。このスライダ２７により、液体室２９は、分室３
０，３１（図２，図９）に分割されている。

【００２０】ドリブンプレート１９の外周縁は、ケース
本体２５のスリット２５ａに挿入され、このためスリッ
ト２５ａは封止されている。また、ドリブンプレート１
９は、図２及び図３に示すように、外周部にさらに外方
に突出する複数の突出部１９ａを有している。突出部１
９ａは円周方向に所定の間隔で形成されており、その先
端はケース本体２５のスリット２５ａを通過して液体室
２９内に延びている。そして、箱型スライダ２７に嵌合
している。さらに、ドリブンプレート１９の内周端には
複数の孔１９ｄが形成されており、図１に示すように、
この孔１９ｄを貫通する複数のリベット９によりタービ
ンハブ８のフランジ部８ａに一体に連結されている。

【００２１】ドリブンプレート１９の半径方向中間部に
は、円周方向に延びる６つの窓孔１９ｂが形成されてい
る。この窓孔１９ｂには、弾性連結機構１４を構成する
４つの長い第１トーションスプリング２２ａ及び２つの
短い第２トーションスプリング２２ｂが配置されてい
る。第１トーションスプリング２２ａは、比較的低い捩
じり剛性を有しており、また広い捩じり角範囲で作動す
るようになっている。第２トーションスプリング２２ｂ
は、窓孔１９ｂ内で円周方向に隙間をおいて配置されて
いる。

【００２２】第１サイドプレート１６及び第２サイドプ
レート１７の半径方向中間部でかつ窓孔１９ｂに対応す
る部分には、第１トーションスプリング２２ａ及び第２
トーションスプリング２２ｂを支持するために軸方向に
切り起こされた切り起こし部１６ｃ，１７ｃが形成され
ている。第１サイドプレート１６と第２サイドプレート
１７とは、その半径方向内周端が複数のリベット２１に
より互いに固定されている。リベット２１は、図２に示
すように、ドリブンプレート１９に形成された円周方向
の長孔１９ｃ内に挿通され、円周方向に所定の範囲で移
動自在となっている。

【００２３】次に、上述の実施例の動作について説明す
る。図示しないエンジンが回転すると、フロントカバー
４にトルクが入力される。インペラー５がフロントカバ
ー４とともに回転し、インペラー５から流れる作動油が
タービン６を回転させる。タービン６からインペラー５
へ戻る作動油の流れはステータ７により調整される。そ
して、タービン６の回転はタービンハブ８を介してトラ
ンスミッションの入力軸（図示せず）に伝達される。

【００２４】トランスミッションの入力軸が一定の回転
数になると、トルクコンバータ１内の作動油室の油圧が
高められるとともに、フロントカバー４とピストン１１
との間の油圧が解除され、その結果ピストン１１がフロ
ントカバー４に対して押し付けられる。ピストン１１の
摩擦部材１１ａがフロントカバー４の摩擦面４ｂに圧接
すると、フロントカバー４の回転はトルクコンバータ本
体２を介さずにロックアップ装置３を介して機械的にタ
ービンハブ８に伝達される。すなわち、フロントカバー
４→サイドプレート１６，１７→弾性連結機構１４→ド
リブンプレート１９の経路で動力が伝達される。また、
サブプレート１８の舌部１８ｄがケース２４の円周方向
両端に係止しているので、エンジン側のトルクは、粘性
ダンパー機構１３にも伝達される。

【００２５】以上のロックアップ動作時に、エンジン側
のトルク変動がロックアップ装置３に捩じり振動として
伝達される。この捩じり振動伝達時には、第１及びサイ
ドプレート１６，１７とドリブンプレート１９との間で
相対回転が発生し、粘性ダンパー機構１３が作動する。
粘性ダンパー機構１３において、ケース２４内をスライ
ダ２７が相対移動する際のヒステリシストルクについて
説明する。

【００２６】図９の中立位置から、ケース２４がスライ
ダ２７に対してＲ₁ 側に捩じれたとする。すると、分室
３０が小さくなり、分室３０内の作動油は、スライダ２
７とケース２４との間の隙間を通って分室３１に流れ、
また孔３３ａ及び第２サブプレート１７の孔１７ｅを通
ってトルクコンバータ１内の作動油室に流出する。孔３
３ａがスライダ２７に塞がれるまでの捩じり角度Ａ間
は、粘性抵抗が小さいために図１０の捩じり特性線図に
示すように、ヒステリシストルクは小さい。この捩じり
角度Ａ間の低剛性・小ヒステリシストルクの領域で、低
速域の微小振動を効果的に減衰できる。これにより、ロ
ックアップ装置３を低速域で作動させることができ、燃
費の向上が可能となっている。

【００２７】一方、ケース２４の孔３３ａがスライダ２
７により塞がれた以降の捩じり角度Ｂの領域では、分室
３０の作動油は、スライダ２７とケース２４の円周壁と
の間を通って分室３１側に流れる。このときの粘性抵抗
は大きいために、領域Ｂ間では大きなヒステリシストル
クが発生する。すなわち、Ｂの領域では低剛性・大ヒス
テリシストルの特性が得られ、高速域におけるティプイ
ン・ティプアウト時の低周波振動を効果的に減衰でき
る。なお、Ｂの領域の途中で、第２トーションスプリン
グ２２ｂの圧縮が開始され、高剛性の領域が得られる。

【００２８】このように、ケース２４の側壁に孔３３ａ
を形成することにより、ヒステリシストルクを多段にす
ることができ、各種の車両に対する振動減衰に有効とな
る。さらに、孔３３ａの大きさ、位置等を変更すること
によって、搭載する車両に最適なヒステリシストルクを
設定することができる。以上に説明したヒステリシスト
ルク発生時においては、液体室２９内で発生する作動油
の圧力は、ケース２４を構成するケース本体２５と蓋部
材２６とに作用する。このとき、ケース本体２５はＵ字
状に形成されているので、軸方向への拡張に対しては抵
抗力が大きく、このためサイドプレート１６，１７側に
対する押圧力は軽減される。一方、半径方向について
は、ケース本体２５と蓋部材２６とが径方向に嵌合して
いるため、従来の構造に比較して作動油圧力による拡張
が容易であり、特にサイドプレート１６の筒状壁１６ｃ
に押圧力が作用しやすい。しかし、この実施例では、蓋
部材２６と筒状壁１６ｃとの間にサブプレート１８の本
体部１８ａが挿入されており、しかも本体部１８ａはリ
ング状に形成されているので、半径方向外方への圧力は
本体部１８ａで作用し、サイドプレート１６の筒状壁１
６ｃに作用する圧力は軽減される。

【００２９】さらに、この実施例では、サブプレート１
８の舌部１８ｄによって回転トルクをケース２４に伝達
するようにしており、第１サイドプレート１６及び第２
サイドプレート１７は動力伝達のための切り起こし部を
有していない。このため、サイドプレート１７全体の強
度が向上しており、変形しにくい。このように、本実施
例の構造では、ケース２４の容積が変化しにくいので、
常に所望の粘性減衰特性を維持できる。

【００３０】次に本トルクコンバータのロックアップ装
置作動時の共振周波数について説明する。共振周波数ｆ
ｎは、一般に、次の式（１）で表される。

【００３１】

【数１】

【００３２】ここで、本実施例では、弾性連結機構１４
の捩じり剛性が式（１）におけるｋ１に相当し、粘性ダ
ンパー機構１３及び弾性連結機構１４の等価慣性モーメ
ントがＩに相当する。なお、ｋ２に相当する部分は非常
に小さいので、ここでは無視できる。ここで、等価慣性
モーメントＩは、次の式（２）で表される。

【００３３】

【数２】

【００３４】但し、 Ｉｅ：フロントカバー４、インペラー５、ロックアップ
装置３のピストン１１及び捩じり振動減衰装置１２の各
プレート１６〜１８のトータル慣性モーメント、 Ｉｄ：タービン６及びロックアップ装置３のドリブンプ
レート１９のトータル慣性モーメント、である。

【００３５】一般には、ＩｅがＩｄに比べて大きいため
に、共振周波数ｆｎは高い。したがって、ロックアップ
装置３に粘性ダンパー機構１３を用いてロックアップ装
置３を低速域で作動可能とすると、共振周波数がロック
アップ実用域に入ってしまう場合がある。このため、ロ
ックアップ装置３の作動域を低速側に広げることが困難
な場合がある。

【００３６】ここで、共振周波数ｆｎを低くするには、
ｋ１を小さくするか、Ｉを大きくしなければならない。
しかし、弾性連結機構１４の機能を維持するために、ｋ
１を小さくするにも限界がある。一方、Ｉを大きくする
には、トータルイナーシャの増加を極力抑える必要があ
る。トータルイナーシャが増加すると、加速時に応答性
が悪化する等の問題が生じるからである。そこで、トー
タルイナーシャの増加を抑えた状態でＩが最大になる条
件を求めると、ＩｅとＩｄが等しいときである。現状に
おいては、ＩｅがＩｄに比較してかなり大きいために、
Ｉｄ側にイナーシャリング４１を設け、ＩｄをＩｅに近
づけている。

【００３７】このように本実施例では、イナーシャリン
グ４１がタービン６に固定されているために、ロックア
ップ時における等価慣性モーメントが大きくなり、共振
周波数ｆｎがより低速域に移行する。これにより、ロッ
クアップ装置３の作動領域をさらに低速域に広げること
が可能となっている。 〔他の実施例〕 （ａ） ケース２４に設けられるヒステリシストルク制
御用の孔は、前記実施例に限定されない。たとえば、図
１１に示すように、ケース２４の両端にそれぞれ孔３３
ｂを追加すると、図１２に示すように、捩じり角度Ｂの
領域で発生するヒステリシストルクが小さくなる。

【００３８】図１３に示すケース２４には、側壁全体に
わたって細いスロット３３ｃが形成されている。この実
施例では、分室３０におけるスロット３３ｃが小さくな
るにつれて、徐々にヒステリシストルクが大きくなる
（図１４）。また、ケース２４に設ける孔は、ケース２
４の両側面及び外周壁及び内周壁のいずれに形成しても
よく、同様な効果が得られる。 （ｂ） 前記実施例では、イナーシャリング４１はター
ビン６に固定されていたが、ロックアップ装置３の出力
側機構であるドリブンプレート１９に設けてもよい。ま
た、その形状及び材質は限定されない。

【００３９】

【発明の効果】本発明に係るトルクコンバータのロック
アップ装置では、流体逃し部のサイズ及び位置を変更す
ることにより、粘性減衰特性を容易に調整できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例が採用されたトルクコンバー
タの縦断面部分図。

【図２】そのロックアップ装置の正面図。

【図３】図２のIII −III 断面図。

【図４】サブプレートの平面図。

【図５】ケースの平面図。

【図６】図５のVI−VI断面図。

【図７】ケースのケース本体の正面図。

【図８】ケースの蓋部材の正面図。

【図９】ケースとスライダとの位置関係を示す概略図。

【図１０】前記実施例の捩じり特性線図。

【図１１】別の実施例の図９に相当する図。

【図１２】さらに別の実施例の図１０に相当する図。

【図１３】さらに別の実施例の図９に相当する図。

【図１４】さらに別の実施例の図１０に相当する図。

【符号の説明】

１ トルクコンバータ ３ ロックアップ装置 ４ フロントカバー ６ タービン １１ ピストン １３ 粘性ダンパー機構 １４ 弾性連接機構 ２４ ケース ２７ スライダ ３０，３１ 分室 ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ 孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力側部材に連結されるフロントカバー
   と、出力側部材に連結されるタービンとを含むトルクコ
   ンバータのロックアップ装置であって、 前記タービンと前記フロントカバーとの間に軸方向移動
   自在に配置され、前記フロントカバーに圧接可能な円板
   状ピストンと、 前記ピストン及び前記出力側部材のいずれか一方に連結
   可能で、内部に流体が充填され円周方向に延びる流体室
   を形成するケースと、前記ピストン及び前記出力側部材
   の他方に連結可能で、前記流体室内に円周方向に移動自
   在にかつ前記流体室を分室に区画するように配置された
   スライダとを含む粘性減衰装置と、 前記粘性減衰装置と並列に配置され、前記ピストンと前
   記出力側部材とを弾性的に連結する弾性連結機構とを備
   え、 前記ケースは流体逃し部を有している、トルクコンバー
   タのロックアップ装置。