JPH08312749A - トルクコンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロックアップ機構を有するトルクコンバータ
に特有の不具合を、ロックアップ部材とタービンとを一
体化することにより改善する。 【構成】 タービン102 をロックアップピストン105 に
固定し、タービン102 およびロックアップ部材の回転外
周部を連結させて一体化することにより、トルクコンバ
ータ内部の回転に起因する不均衡な圧力差を低減し、ロ
ックアップピストンの作動性およびロックアップ引きず
りの問題を解決する一方、タービン変形問題も低減し
た。またトルクコンバータの部品点数を削減し、スペー
ス効率を向上した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車などに使用され
るロックアップ機構を有するトルクコンバータに係わ
り、特にロックアップ部材とタービンを一体化構造とし
て性能改善を図った技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的なロックアップ機構を有するトル
クコンバータの構造を図３に示す。このトルクコンバー
タにおいては、インペラ３０１、タービン３０２、ステ
ータ３０３で構成される３要素が対称的に配列されてい
る。インペラ３０１はエンジンの回転と同調して回転
し、タービン３０２は歯車変速機のインプットシャフト
３０４と結合されている。ここで、速度比ｅ（タービン
回転速度／インペラ回転速度）は、例えば惰性運転など
のコースト時においてはｅ＞１で、ロックアップ時はｅ
＝１、ドライブ時はｅ＝0.8 〜1.0 程度、発進時などの
ストール時はｅ＜0.3 程度である。

【０００３】タービン３０２の支持方法としては、ター
ビン３０２のロックアップピストン３０５側の軸直角面
３０７と、タービンハブ３０６のタービン３０２側の軸
直角面３０８が軸方向に重合され、締結部材３１０によ
りタービン３０２の回転方向および軸方向に固定されて
おり、また同様にトーションダンパ３０９も、タービン
ハブ３０６に固定されている。

【０００４】ロックアップピストン３０５は回転外周側
が前記トーションダンパ３０９と係合して回転方向の動
きを拘束されつつ中心軸側の円筒面３１１が前記タービ
ンハブ３０６の軸部に嵌合して軸方向摺動可能に配設さ
れている。タービンハブ３０６はインプットシャフト３
０４とスプラインにより嵌め合わされてタービンの回転
を歯車変速機に伝達している。

【０００５】このようなトルクコンバータにおいて、ロ
ックアップ機構を作動させるには、まず、ロックアップ
ピストン３０５とタービン３０２とで囲まれたアプライ
室３１４に油を供給し、アプライ室３１４の圧力（アプ
ライ圧）を、その図において左方のロックアップピスト
ン３０５とトルクコンバータカバー３１２とで囲まれた
リリース室３１３の圧力（リリース圧）より高める。す
ると、ロックアップピストン３０５が図で左方に移動
し、ロックアップピストン３０５の摩擦部３１６がトル
クコンバータカバー３１２に圧着するためロックアップ
機構が作動する。

【０００６】また、ロックアップ機構を解除するには、
油を供給する油路をアプライ室からリリース室に切換え
てリリース圧をアプライ圧より高める。これにより、ロ
ックアップピストン３０５がトルクコンバータカバー３
１２から引き戻されるので、ロックアップ機構を解除す
ることができる。これらの油路の切換は、電子制御装置
からの電気信号を油圧制御装置に送ることにより制御
し、オイルポンプにより油を油路に供給する。

【０００７】このようなロックアップ機構を作動・解除
することにより、動力の伝達方法を変化させることがで
きる。即ち、ロックアップピストン３０５がトルクコン
バータカバー３１２に締結されると、エンジン出力であ
る入力側と歯車変速機への出力である出力側とが直接的
に伝達される。一方、ロックアップピストン３０５はト
ルクコンバータカバー３１２との締結が開放されると、
入力側と出力側とがインペラ３０１とタービン３０２と
の動力伝達を介して動力が伝達されるようになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
トルクコンバータにおいては以下に示す問題点がある。 （１）ロックアップピストンの作動性の問題 リリース室３１３内の油の回転速度はリリース室３１３
を囲むトルクコンバータカバー３１２がエンジン回転速
度で回転し、ロックアップピストン３０５はタービン３
０２と同一速度で回転するのでエンジン回転速度をNe、
タービンの回転速度をNtとすると、両方の平均速度(Ne+
Nt)/2 と仮定できる。一方、アプライ室３１４内の油の
回転速度はNtと仮定できる。

【０００９】ここで、トルクコンバータの速度比ｅが１
を超えるコースト状態等の場合には、Ne＜Ntのため、ア
プライ室３１４内の油の速度Ntがリリース室３１３内の
油の速度(Ne+Nt)/2 より大きくなり、ベルヌーイの定理
によりリリース圧がアプライ圧より高くなるので、ロッ
クアップピストン３０５はトルクコンバータカバー３１
２から離れ、タービン３０２側に移動する。この状態か
らロックアップをするためには、前記油圧制御装置によ
ってアプライ圧を上昇させればよいが、ロックアップピ
ストン３０５とトルクコンバータカバー３１２との距離
が既に離れているため、両室間の連通度合いが大きく、
ロックアップピストン３０５を移動させるには連通度合
いが小さい状態よりリリース圧とアプライ圧との差圧が
発生しにくく、そのため大きな流量が必要になる。

【００１０】そして、アプライ圧を高めてロックアップ
ピストン３０５をトルクコンバータカバー３１２側に移
動させると、トルクコンバータカバー３１２と摩擦部３
１６との間のオリフィス効果によりアプライ室３１４と
リリース室３１３との連通度合が減少し、絞り効果が増
大する。そのためアプライ室３１４とリリース室３１３
との差圧が増大するというように、一旦ロックアップピ
ストン３０５が動き始めると圧力差がさらに拡大すると
いう発散系の作用をするので、加速度的にロックアップ
ピストン３０５がトルクコンバータカバー３１２側に移
動するようになる。

【００１１】従って、ロックアップ時の締結ショックが
起きやすく、且つロックアップピストンの移動の制御が
困難となる。 （２）ロックアップ引きずりの問題 リリース圧をアプライ圧より高めてロックアップ機構を
解除した状態で、加速等によって速度比ｅが大きく低下
（0.3 以下程度まで低下）すると、エンジン回転速度Ne
がタービン回転速度Ntを大きく上回り、リリース室３１
３の負圧が増大する結果、アプライ圧がリリース圧を上
回って、ロックアップピストン３０５はトルクコンバー
タカバー３１２側に押し付けられる。

【００１２】その結果、摩擦部３１６がトルクコンバー
タカバー３１２に接触する引きずりを起こし、摩擦部３
１６の摩耗を起こす場合がある。 （３）タービンの変形問題 ストール発進時等における速度比ｅが小さく、入力トル
クが大きいときには、トルクコンバータ内部の油の循環
流量Ｑt が大きく、且つ流速が速いため、タービン内部
において圧力低下が生じる(a) 。一方、アプライ室３１
４内の圧力は、タービン３０２およびロックアップピス
トン３０５の回転が停止に近い状態であるため油は殆ど
流れない。したがって、回転差による速度差によっても
タービン内部３１５の圧力がアプライ室３１４の圧力と
比較して大きく低下する(b) 。

【００１３】これら(a),(b) によるタービン内部の圧力
低下のため、タービン３０２は油の圧力によるインペラ
３０１側からの力Ｐt および、アプライ室３１４側から
の力Ｐd のバランスが崩れ、Ｐt がＰd に比較して相当
大きくなる。その結果、タービンは外側から内側に倒れ
るように変形する。この変形が大きい場合には、タービ
ン３０２とインペラ３０１の隙間Ｔが小さくなり、つい
には接触しタービン３０２およびインペラ３０１が摩耗
する。

【００１４】また、このようなトルクコンバータにおい
ては、小型・軽量化，低コスト化のために、できるだけ
部品点数を削減しスペース効率を向上させたい要望があ
る。そこで、本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたもので、ロックアップ部材とタービンを一体
化することにより、上記（１）〜（３）の問題を解決
し、またトルクコンバータの部品点数を低減すると共
に、スペース効率を向上させることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、入力側のインペラと、インペラに流体を介して動力
伝達するタービンと、出力軸に対して軸方向摺動自由に
一体回転し、インペラ側部材と接離自由に対向するロッ
クアップ部材と、を含んで構成されるトルクコンバータ
において、前記ロックアップ部材はタービンに固定され
るようにした。

【００１６】請求項２に記載の発明は、前記ロックアッ
プ部材は、回転外周部がタービンの回転外周側に固定さ
れ、回転内周部が前記出力軸の継手部に軸方向摺動自由
に嵌合されているロックアップピストンと、前記ロック
アップ部材の回転外周部に配設され前記インペラ側部材
と接触可能な一端面を有する接触部支持部材と、前記タ
ービンと前記継手部との間に配設される緩衝部材と、を
含んで構成するようにした。

【００１７】請求項３に記載の発明は、前記緩衝部材
は、回転外周側を前記ロックアップピストン側に固定す
る一方、前記緩衝部材の径方向断面中央部で、前記継手
部に形成されたフランジ先端部の円筒面を軸方向摺動可
能に係合するようにした。請求項４に記載の発明は、前
記緩衝部材は、回転外周側を前記接触部支持部材側に固
定する一方、回転内周側を前記継手部の端部に、回転方
向に固定し軸方向に摺動可能に嵌合するようにした。

【００１８】

【作用】請求項１に記載の発明は、タービンをロックア
ップ部材に固定して、タービンとロックアップ部材を一
体構造とすることにより、ロックアップピストンとター
ビンとの間の圧力に起因して、勝手にロックアップ部材
やタービンが軸方向へ移動することを防止できる。

【００１９】また、一体化されたタービンとロックアッ
プ部材における軸方向両端部は、それぞれインペラ側部
材に対する相対速度が等しいため前記軸方向両端部の圧
力はほぼ等しくなる。そのため、一体化されたタービン
とロックアップ部材は、前記軸方向両端部の圧力が等し
くなった位置でバランスし、軸方向に静止することがで
きる。

【００２０】その結果、速度比が１を超える場合にロッ
クアップピストンがトルクコンバータカバーから必要以
上に離れることを防止でき、また速度比が小さい場合に
ロックアップピストンがトルクコンバータカバーに必要
以上に接近して引きずりを生じることを防止したり、タ
ービンがインペラ側に倒れることを軽減することができ
る。

【００２１】請求項２に記載の発明は、前記ロックアッ
プ部材はロックアップピストンにタービンを直接固定す
るため、前記ロックアップ部材をコンパクトにすること
ができ、スペース効率を向上させることができる。請求
項３に記載の発明は、前記緩衝部材の回転外周側を前記
ロックアップピストンに固定し、前記緩衝部材の径方向
断面における中央部を、前記軸継手のフランジ先端部と
係合させることにより、前記緩衝部材を軸方向摺動自由
に支持することができる。

【００２２】請求項４に記載の発明は、前記緩衝部材の
回転外周側を前記接触部支持部材側に固定し、回転内周
側を前記軸継手の端部に係合することにより、前記緩衝
部材を回転方向に固定し、軸方向に摺動自由に支持する
ことができる。

【００２３】

【実施例】以下に本発明の具体的な実施例について図１
および図２を基にして説明する。まず、第１の実施例に
ついて図１を用いて説明する。インペラ１０１およびス
テータ１０３は図３に示した従来例と同じ構造である
が、タービン１０２はロックアップピストン１０５と一
体化構造となっており、ロックアップピストン１０５や
タービン１０２が独立して軸方向に移動することはなく
なる。

【００２４】タービン１０２はロックアップピストン１
０５の回転外周部のインペラ１０１側に固定され、ロッ
クアップピストン１０５は、回転内周部の円筒面１１３
がタービンハブ１０６の軸部に嵌合して、タービンハブ
１０６に対して回転方向に固定され軸方向に摺動可能に
支持されている。また、タービンハブ１０６に形成され
たフランジ先端部の円筒部１０７は、トーションダンパ
１０８と軸方向移動可能に係合されている。このトーシ
ョンダンパ１０８は、締結部材１０９により回転方向の
動きを拘束されつつロックアップピストン１０５に固定
され、ロックアップ時のエンジンのトルク変動を吸収し
ている。

【００２５】さらに、ロックアップピストン１０５の回
転外周部のトルクコンバータカバー１１０側の面で、そ
の反対面がタービン１０２の回転外周部の縁部が固定さ
れている位置に台座１１１の一端部が固定され、また台
座１１１の他端部が、締結部材１０９側に固定されてい
る。そして、この台座１１１のトルクコンバータカバー
１１０側に対面する面上に摩擦部１１２が、トルクコン
バータカバー１１０に面接触可能に配設されている。

【００２６】このように、台座１１１とタービン１０２
の回転外周部をロックアップピストン１０５回転外周部
に固定することにより、ロックアップ部材とタービン１
０２とを一体形成する。この一体形成されたロックアッ
プ部材とタービン１０２は、インペラ１０１側とトルク
コンバータカバー１１０側との圧力差に応じて、ロック
アップピストン１０５の円筒面１１３およびタービンハ
ブ１０６のフランジ先端部の円筒面１０７における軸方
向の摺動により、タービンハブ１０６に対して回転方向
に固定され軸方向に移動可能に支持されている。

【００２７】このようなトルクコンバータのロックアッ
プ機構を作動させるには、油圧制御装置により油をター
ビン内部１１４に供給されるように油路の切換え制御を
して、タービン内部１１４の圧力をリリース室１１５の
圧力より高めることにより、ロックアップピストン１０
５を図で左方に移動させ、摩擦部１１２をトルクコンバ
ータカバー１１０に圧着させる。これにより、エンジン
の回転と同調するトルクコンバータカバー１１０の回転
を、インペラ１０１とタービン１０２による動力伝達を
介さずにインプットシャフト１０４へ直接的に伝達する
ことができる。

【００２８】また、ロックアップ機構を解除するには、
油路を切換えて油をリリース室１１５に供給し、タービ
ン内部１１４の圧力をリリース室１１５の圧力より低下
させ、ロックアップピストン１０５をトルクコンバータ
カバー１１０から引き戻すことにより、摩擦部１１２が
トルクコンバータカバー１１０から離れ、ロックアップ
機構を解除することができる。

【００２９】ここにおいて、ロックアップ部材とタービ
ン１０２を一体構造とし、回転外周部を台座１１１とロ
ックアップピストン１０５により連結したため、台座１
１１の摩擦部１１２側とトルクコンバータカバー１１０
との間の流体の速度、およびタービン１０２の回転外周
部のインペラ１０１側の流体の速度はほぼ等しくなると
考えられる。従って、タービン内部１１４とリリース室
１１５における流体の圧力もほぼ等しくなり、一体化さ
れたロックアップ機構とタービン１０２は軸方向両端側
の圧力が等しくなる位置でバランスして静止する。

【００３０】このため、速度比が１以上に大きい場合に
ロックアップピストン１０５側に設けられた摩擦部１１
２とトルクコンバータカバー１１０との間隔が必要以上
に広がることが防止され、速度比が小さい場合に上記間
隔が狭まり摩擦部１１２とトルクコンバータカバー１１
０とが接触するような引きずりの発生が防止される。ま
た、従来例に見られるアプライ圧に対するタービン内部
の圧力低下(a) 、およびトルクコンバータ内の油の循環
により生じるタービン内部の圧力低下(b) に起因するタ
ービン変形は、この場合においては(a) による圧力低下
分が無くなるため、タービン１０２のインペラ側への接
近を低減して接触磨耗を防止できる。

【００３１】さらに、トルクコンバータ内の予測困難な
油の流れを低減することができるので、圧力制御をより
簡単に行なうことができる。また、従来例と比較してロ
ックアップピストン１０５をタービン１０２側に配設す
ることができるので、トルクコンバータ自体のスペース
効率が向上し、トルクコンバータの構造が簡略化され
る。そのため、トルクコンバータの部品点数等を削減す
ることができ、軽量化や製造コストを低減する効果を得
ることができる。

【００３２】次に、本発明の第２の実施例を図２を用い
て説明する。第２の実施例におけるインペラ２０１およ
びステータ２０３は図３に示す従来例と同じ構造であ
り、タービン２０２とロックアップピストン２０５は第
１の実施例と同様に一体構造としているが、ロックアッ
プピストン２０５がロックアップダンパ２１１よりター
ビン２０２側に配設された構造になっている。

【００３３】まず、第２の実施例のトルクコンバータに
おける構成を説明する。タービン２０２はロックアップ
ピストン２０５のインペラ２０１側に固定され、ロック
アップピストン２０５の回転内周部の円筒面２０７はタ
ービンハブ２０６に嵌合して、ロックアップピストン２
０５が回転方向には固定され軸方向に摺動可能に配設さ
れている。

【００３４】また、ロックアップピストン２０５の回転
外周部のトルクコンバータカバー２０８側の面には台座
２１０の一端部が固定され、この台座２１０の他端部は
トーションダンパ２１１側に固定されている。さらに、
この台座２１０のトルクコンバータカバー２０８に対面
する面には、トルクコンバータカバー２０８と接触する
摩擦部２０９が設けられている。

【００３５】トーションダンバ２１１は、回転内周側を
トーションダンバ支持部材２１３により支持され、回転
外周側を台座２１０側に締結部材２１２により回転方向
の動きを拘束しつつ回転の径方向に摺動自由に支持され
ている。そして、タービンハブ２０６軸部のトルクコン
バータカバー２０８側に、前記トーションダンパを支持
したトーションダンパ支持部材２１３が、セレーション
によりタービンハブ２０６に対して回転方向に固定され
軸方向に摺動可能に嵌合されている。

【００３６】次に、第２の実施例におけるトルクコンバ
ータの作用を説明する。まず、ロックアップ機構を作動
させるには第１の実施例と同様に、油圧制御装置により
油をタービン内部２１４に供給することにより、タービ
ン内部２１４の圧力をリリース室２１５の圧力より高
め、ロックアップピストン２０５を図で左方に移動させ
る。そして、ロックアップピストン２０５に固定されて
いる台座２１０上の摩擦部２０９をトルクコンバータカ
バー２０８に圧着させ固定させる。これにより、エンジ
ンの回転と同調するトルクコンバータカバー２０８の回
転を、インペラ２０１とタービン２０２とによる動力伝
達を介さず直接的にインプットシャフト２０４に伝達す
ることができる。

【００３７】また、ロックアップ機構を解除するには、
油圧制御装置によりリリース室２１５に油を供給するこ
とにより、タービン内部２１４の圧力をリリース室２１
５の圧力より高めて、ロックアップピストン１０５をト
ルクコンバータカバー１１０から引き戻す。これによ
り、摩擦部１１２がトルクコンバータカバー１１０から
離れ、ロックアップ機構を解除することができる。

【００３８】ここにおいて、第１の実施例と同様にロッ
クアップ部材とタービン２０２を一体構造としたため、
トルクコンバータカバー２０８側の油の速度とインペラ
２０１側の油の速度はほぼ等しくなるので、双方の圧力
もほぼ等しいと考えられる。その結果、一体化されたロ
ックアップ部材とタービン２０２は、双方の圧力が等し
くなる位置で軸方向にバランスして静止する。

【００３９】このため、第２の実施例においても、第１
の実施例と同様に速度比が１以上に大きい場合のロック
アップピストン作動性の問題、および速度比が小さい場
合のロックアップ引きずりの問題が解決され、さらに、
タービンの変形問題についてもこれを軽減する効果が得
られ、圧力制御が容易になる。また、このような構成と
することにより、ロックアップ機構とタービン２０２を
タービンハブ２０６により簡単に支持させることがで
き、以て、部品点数が削減され軽量化や製造コストを低
減する効果が得られる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、ロックアップ部材とタービンとを一体化す
ることにより、速度比が１を超える場合のロックアップ
時の締結ショックが緩和され、ロックアップピストン作
動性の問題が解決される。また速度比が小さい場合のロ
ックアップ引きずりの問題が解決され、タービンの変形
問題も軽減することができる。さらに、トルクコンバー
タの作動状態に対するトルクコンバータ内部の予測不可
能な流れが低減されるため、ロックアップピストン移動
の制御を容易にすることができる。

【００４１】請求項２に記載の発明によれば、ロックア
ップ部材が簡略化されるためスペース効率が向上し、ト
ルクコンバータ本体をコンパクト化することができる。
その結果、トルクコンバータの軽量化、部品点数の削
減、および製造コストを低減する効果をより向上させる
ことができる。請求項３に記載の発明によれば、緩衝部
材の回転外周側をロックアップピストンに固定し、緩衝
部材の径方向断面における中央部を、継手部におけるフ
ランジ先端部と軸方向摺動自由に係合させることによ
り、ロックアップ部材をより安定して支持することがで
き、ロックアップ部材と継手部との接続部をより簡略化
することができ、部品点数を削減することができる。

【００４２】請求項４に記載の発明によれば、緩衝部材
の回転外周側を接触部支持部材側に固定し、内周側を継
手部の端部に軸方向摺動自由に嵌合することにより、ロ
ックアップ部材とタービンとをより簡単に支持すること
ができ、ロックアップ部材および継手部の簡略化が図ら
れ、部品点数をより削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 タービンとロックアップ部材を一体化した第
１の実施例におけるトルクコンバータの構成図

【図２】 タービンとロックアップ部材を一体化した第
２の実施例におけるトルクコンバータの構成図

【図３】 ロックアップ機構を有するトルクコンバータ
の従来例を示す構成図。

【符号の説明】

１０１ インペラ １０２ タービン １０４ インプットシャフト １０５ ロックアップピストン １０６ タービンハブ １０８ トーションダンパ １１０ トルクコンバータカバー １１１ 台座 １１２ 摩擦部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力側のインペラと、 インペラに流体を介して動力伝達するタービンと、 出力軸に対して軸方向摺動自由に一体回転し、インペラ
   側部材と接離自由に対向するロックアップ部材と、を含
   んで構成されるトルクコンバータにおいて、 前記ロックアップ部材はタービンに固定されたことを特
   徴とするトルクコンバータ。
2. 【請求項２】前記ロックアップ部材は、回転外周部がタ
   ービンの回転外周側に固定され、回転内周部が前記出力
   軸の継手部に軸方向摺動自由に嵌合されているロックア
   ップピストンと、 前記ロックアップ部材の回転外周部に配設され前記イン
   ペラ側部材と接触可能な一端面を有する接触部支持部材
   と、 前記タービンと前記継手部との間に配設される緩衝部材
   と、を含んで構成したことを特徴とする請求項１に記載
   のトルクコンバータ。
3. 【請求項３】前記緩衝部材は、回転外周側を前記ロック
   アップピストン側に固定する一方、前記緩衝部材の径方
   向断面中央部で、前記継手部に形成されたフランジ先端
   部の円筒面を軸方向摺動可能に係合したことを特徴とす
   る請求項２に記載のトルクコンバータ。
4. 【請求項４】前記緩衝部材は、回転外周側を前記接触部
   支持部材側に固定する一方、回転内周側を前記継手部の
   端部に、回転方向に固定し軸方向に摺動可能に嵌合した
   ことを特徴とする請求項２に記載のトルクコンバータ。