JPS60211160A - トルクコンバ−タのスリツプ制御装置 - Google Patents

トルクコンバ−タのスリツプ制御装置

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JPS60211160A
JPS60211160A JP59065898A JP6589884A JPS60211160A JP S60211160 A JPS60211160 A JP S60211160A JP 59065898 A JP59065898 A JP 59065898A JP 6589884 A JP6589884 A JP 6589884A JP S60211160 A JPS60211160 A JP S60211160A
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slip
variable orifice
lock
torque
torque converter
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (1)技術分野 本発明は自動変速機のトルクコンバータ、特に入出力要
素間のスリップを適宜制限可能なロックアツプトルクコ
ンバータのスリップ制御装置に関するものである0 °(2)従来技術 ロックアツプトルクコンバータは、エンジン駆動される
入力要素(通常ポンプインペラ)からのかき廻し作動油
によってステータ(反力要素)の反力下で出力要素(通
常省−ビンランナ)をトルク増大させつつ回転させる動
作態様(コンバータ状態)と、ロックアツプクラッチの
結合により入出力要素間を直結して入力要素に向う回転
をそのまま出力要素に伝える動作態様(ロックアツプ状
態)との2動作態様を持ち、エンジンのトルク変動が問
題となり且つトルク増大の必要な比較的低エンジン回転
域で前者の動作態様を、又それ以外の高エンジン回転域
で後者の動作態様を切換使用するものである0従って、
ロックアツプトルクコンバータは前者の動作態様しか持
たない通常のトルクコンバータに較べ、高エンジン回転
域(高車速域)で入出力要素間のスリップをなくせる分
、エンジンの燃費を向上させることができる〇ところで
、ロックアツプトルクコンバータを上記2種の動作態様
間のみで切換作動させるだけで・は、その切換判断基準
となるロックアツプ車速をエンジンのトルク変動が車体
を全く振動させなくなる程小さくなるような全稈高車速
に設定する必要があり、ロックアツプ期間が短かくなっ
て十分な燃費向上を果たし得ない。
そこでエンジンのトルク変動は若干問題になるものの、
エンジン出力トルクが十分なある程度の低エンジン回転
域で、前記ロックアツプクラッチを滑らせながら結合し
、これによりエンジンのトルク変動を問題とならないよ
う吸収しつつ、トルクコンバータのスリップを制限して
上述の問題をなくすようにしたロックアツプトルクコン
バータのスリップ制御技術が米国特許第3,966,0
81号明細書、同第4,002,228号明細書、特公
昭59−746号公報、特公昭59−747号公報等に
より提案されている。
これらスリップ制御装置は、トルクコンバータ入出力要
素間のスリップに応じた力(タービントルクやタービン
前後間の差圧)により開度を決定される可変オリフィス
を具え、これによりロック・アップ解除圧を調圧して該
圧力とトルクコンパ−゛身内圧(コンバータ圧)との差
圧で作動されるロックアツプクラッチの締結力を制御し
、上記のスリップを適度なものとなすものである。
しかしてこの種の型式のスリップ制御装置は従来、以下
に説明する理由からスリップ制御が不安定になり、その
改善が望まれていた。即ち、今上記力としてタービント
ルクを利用し、これにより可変オリアイスが開度を決定
されるようにしたスリップ制御装置(米国特許第4,0
02,228号明゛細書、特公昭59−747号公報参
照)につき述べると、タービントルクTはスリップ量S
に対し通常第11図の関係をもって変化し、スリップ量
がΔBだけ変化する時タービントルクはΔTだけ変化す
る。一方、タービントルクTに対す−1る可変オリフィ
ス開度Sの変化特性は第12図中aで示す如きものであ
り、その勾配はタービン側部材及び出力軸側部材間に両
者の相対回転に抗するよう設けられた弾性部材のはね定
数で決まり、適度なスリップ量(トルクコンバータ出力
回転数1000°rpm時例えば60 rpmのスリッ
プ量)が得られるような勾配に設定される。なお、第1
2図中すは可変、t IJフイス開度Sに対するロック
アツプ(L/li )解除圧PLの変化特性を示す。
ここで第11図中ΔTで示すタービントルク変化を生じ
た場合につき述べると、この時可変オリフィス開度の変
化量は第12図にΔS0で示す如くになり、従ってL 
/ u解除圧の変化量は同図にΔP□で示す如く大きな
ものとなる。一方、スリップ制御装置のフィードバック
量はΔP□/ΔTの関数であり、ΔP0が上述のように
大きいとフィードバック量が過大になる。ところでスリ
ップ制御装置は第14図に示すように可変オリアイス゛
開度変化ΔS□に対しL / u解除圧変化ΔP工を生
ずるのに応答遅れT 及び作動遅れT、を待った遅れ系
であり、フィードバック量が上述の如く過大であると、
第13図にCで示すようにトルクコンバータ入力回転数
(ポンプインペラ回転数)がトルクコンバータ出力回転
数(タービン回転数)dに対し大きく変化し、両者の回
転差で表わされる・スリップ量がハンチングし、スリッ
プ制御が不安定になる。
この問題解決のため、前記弾性部材のはね定数を大きく
して、第12図中aで示す特性をa′で示す如く急勾配
にすることが考えられる0この場合、′タービントルク
変化ΔTに対する可変オリフィス開度変化ΔS3、従っ
てL / u解除圧変化ΔP2が小さくなり、フィード
バック係数ΔP2/ΔT(フィードバック量)を小さく
できるため、第18図にeで示す如くトルクコンバータ
入力回転数のハンチングを防止でき、スリップ制御を安
定させ得る。しかし、これではスリップ量が20 Or
pmもの大きなものとなり、適度なスリップ斂から大き
く外れて、スリップ制御の目的が十分達成されなし10 (3)発明の目的 本発明は、前記力が成る程度以上変化しない限り可変オ
リフィス開度が変化しないようヒステリシスを設定して
上述の問題を解決することを目的とする0 ・(4)発明の構成 この目的のため本発明スリップ制御装置は、トルクコン
バータ入出力要素間のスリップに応じた力により開度を
決定される可変オリフィスを具え、該可変オリフィスの
開度に応じ前記スリップを制5限するようにしたトルク
コンバータのスリップ制御装置において、前記力の変化
にともなう前記可変オリフィスの開度変化特性を可変オ
リフィスの開方向と閉方向とで異ならせたことを特徴と
する0(5)実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき*詳細に説明する
第1図は本発明装置を具えるロックアツプトルクコンバ
ータで、この図中1はトルクコンバータを示し、トルク
コンバータlはポンプインペラ(トルクコンバータ入力
要素)2と、タービンランナ(トルクコンバータ出力要
素)8と、ステータ4とで主に構成する0ポンプインペ
ラ2はこれに溶接したコンバータカバー5を介してエン
ジンクランクシャフト(図示せず)に駆動結合し、工・
ンジン運転中これにより常一時駆動されているものとす
る。ポンプインペラ2には更に中空のボ(ブ駆動軸6を
溶接し、この軸を介しポンプ7をエンジン運転中これに
より常時駆動する。
タービンランナ8はその内周縁部にリベット8により鋲
着したタービンハブ9を具え、これを介してタービンラ
ンナaをスリーブ10上に回転自在に嵌合し、このスリ
ーブ10をトルクコンバータ出力軸11に軸方向へ移動
しないようスプライン結合して該出力軸11の一部とな
す0タービンハブ9及びスリーブ10に夫々、互に向い
合って半径方向外方へ延在するフランジ9a、10aを
一体に形成し、フランジ9aと反対のフランジ10aの
側に環状板12を配設する0フランジ9a及び環状板1
2をリベツ)13により一体結合するも、リベット18
はフランジ10aの対応孔100に遊挿してフランジ9
a、10a間、従ってタービンハブ9及びスリーブ10
間の相対回転を許容するものとする0フランジ9a、1
0a及び環状板12に夫々設けた整列窓内にトーショ・
ンスプリング14をフランジ9a、・10a及び環状板
12の円周方向に配置して設け、このトーションスプリ
ング14は常態でタービンハブ9及びスリーブ10の相
対回転を零に保ち、この相対回転が大きくなるにつれ圧
縮されるものとする0又、5タービンハブ9及びスリー
ブ10間には両者の相対回転に摩擦抵抗を与える第2図
の如き摩擦板15を介在させる。
スリーブ10上には別にロックアツプクラッチ16を摺
動自在に嵌合し、該ロックアツプクラッチ16がその外
周部クラッチ7エーシング16aをコンバータカバー5
に圧接する時両者間にコンバータ室17から隔絶された
ロックアツプ制御室18が生ずるようにする。ロックア
ツプ制御室18はスリーブlOに形成した孔10b及び
スリット1o(1,タービンハブ9に設けた孔9bによ
りコンバータ室17に通じさせ、孔9b及びスリツ)1
0dはそれらのオーバーラツプ量により第8図に斜線で
示す開度Sを変更される可変オリフィス19を構成し、
該可変オリフィスはその開度゛に応じコンバータ室17
及びロックアツプ制御室18間の連通度を加減する。
ロックアツプクラッチ16には更にL字形断面の環状部
材20を固着し、その遊端縁に形成した歯zoaとフラ
ンジ10aの外周縁に形成した歯106とを噛合させる
ことにより、ロックアツプクラッチ16をスリーブ10
に軸方向相対移動可能に駆動結合する。
又、トルクコンバータ1の前記ステータ4は一方向クラ
ッチ21を介して中空固定軸22上に置き、この軸22
とポンプ駆動軸6及びトルクコンバータ出力軸11との
間に夫々環状通路28゜24を設定する。環状通路23
は前記オイルポンプ7からの作動油をトルクコンバータ
1内に導ひき、この作動油を麺状通路24より排除する
が、この間その後の作動油通路中に設けられた保圧弁等
によりトルクコンバータ1内、即ちコンバータ室17内
は一定の圧力PCに保たれている0又、ロックアツプ制
御室18はトルクコンバータ出力軸11の中空孔11a
を経てロックアップ“制御弁25の連絡ボー)25aに
通じさせ、この制御弁をスプール25b1プラグ25C
1これらを図中右向きに付勢するばね25(1,258
で構成する。ロックアツプ制御弁25は室25fに供給
される車速相当のガバナ圧P。に応じスプール25bを
移動され、連絡ポー)25aを入口ボー125g1固定
オリフイス26付のドレンポート25h又はドレンポー
トz5iに選択的に連通させるよう機能し、入口ボー)
25gには前記コンバータ室圧PCを導ひく。
上述の構成とした本発明スリップ制御装置を具えるロッ
クアツプトルクコンバータの作用を次に説明する。
車速か低いコンバータ領域の時、これに対応するガバナ
圧PGがスプール25bをはね25dに抗し押動し得す
、ロックアツプ制御弁25は第1図及び第5図の状態を
保つ。この場合、コンバータ室圧Poがボー)25g、
25a及び中空孔11aを経てロックアツプ制御室18
に供給され、この室18内のロックアツプ解除圧PLが
コンバータ室17と同圧にされるから、ロックアツプク
ラッチ16は第1図に示す解放位置を保ち、ロックアツ
プトルクコンバータをコンバータ状態で作動させる。即
ち、エンジン駆動されるポンプインペラ2は作動油をタ
ービンランナ8に向かわせ、弘の作動油はその後ステー
タ4を経てポンプインペラ2に戻る。この間、作動油は
タービンランナ8をステータ4による反力下でト/レク
増大しつつ回転させ、この回転動力をタービンハブ9、
トーションスプリング14及びスリーブlOを経てトル
クコンバータ出力軸11より取出すことができる。
一方、車速が高いロックアツプ領域の時、これに対応す
る高いガバナ圧PGがスプー/lz 25 bをばね2
5dに抗してだけでなくはね25eに抗しても押動する
ことができ、ロックアツプ制御弁25は第6図に示す状
態となる。この場合、ロックアツプ制御室18内のロッ
クアツプ解除圧PI。
が中空孔11a%ボート25a及びドレンポート25h
、25iに通じ、無圧状態に保たれるから、ロ゛ン々了
ツブクラッチ16はコンバータ室圧P’。
・により第1図中左行されてクラッチ7エーシング16
aをコンバータカバー5に圧接した継合位置を保ち、ロ
ックアツプトルクコンバータをロックアツプ状態で作動
させる。即ち、ポンプインペラ2に向うエンジン回転は
トルクコンバータ1を経由せず、ロックアツプクラッチ
16、環状部材20及びスリーブ10を経てそのままト
ルクコンバータ出力軸11より取出され、トルクコンバ
ータのスリップ率を零となすことができる。
そして、車速が上記両値間のスリップ領域の時は、これ
に対応したガバナ圧PGがロックアツプ制御弁25を第
4図に示す状態となす。この場合ロックアツプ制御室1
8内の圧力PLは固定オリフィス26を経て抜取られる
一方、可変オリフィス19を経てコンバータ室11から
の圧力PCの補充を受ける。かくて、この間口ツクアッ
プ制御室18内の圧力PLは可変オリフィス19の開度
Sにより決定され、この圧力PLに応じた度合でロック
アツプクラッチ16はすべりながらコンバータカバー5
に摩擦継合し、コンバータ状態と口・ツタアップ状態と
の中間状態(スリップ制御状態)1で動力伝達を行なう
ここで、トーションスプリング14によってもたらされ
るタービントルクTとタービンハブ9及びスリーブ10
間の相対回転(可変オリフィス19の開度S)との関係
が第10図の如く第12図中aと同じものになるよう、
トーションスプリング14のばね定数を定めておくと、
上記相対回転に摩擦板15による摩擦抵抗が作用するこ
とから、可変オリフィス19が開く時の特性は第1O図
中fで示す如くになり、又可変オリフィス19が閉じる
時の特性は同図中gで示す如くになり、両者間にヒステ
リシス(ヒストルクTT■)全設定することができる。
従って、今タービントルクTがTTであるとす;ると、
これがヒストルクTTH内で変動しても可変オリフィス
19の開度Sは変化しない。又、タービントルク変化Δ
Tに対する可変オリフィス開度変化ΔS、従ってL/u
解除圧変化ΔPが第12図中ΔP□に較べ十分小さくな
ることから、フイ・−ドパツク係数ΔP/ΔT(フィー
ドバック量)を十分小さくし得る。これがため、上記ス
リップ制御中スリップ量は、トーションスプリング14
のはね定数を適度なスリップ量が得られるよう小さくし
ても、ハンチングすることがなく、当該適度なスリップ
鼠に保たれる。よって、スリップ量が過大になり、エン
ジンのうなり音が反復して生ずるのを確実に防止するこ
とができる。
第7図はロックアツプクラッチ16の伝達トルりとター
ビンランナ8の伝達トルク(タービントルク)とを一定
比に保つスリップ制御装置に本発明の上記着想を適用し
た例を示す。本例では、フランジ9aをフランジ10a
内に摺動自在に嵌合して両者間に室27を画成する0フ
ランジ9a。
10aの対向面に夫々ボール溝28.29を形成し、こ
れらボール@28.29はトルクコンバータ出力軸11
を中心とする半径Rの円弧に沿って延在させると共に、
相互に対向させる。更に、ボール溝28,29の底面Z
8a、29Aは夫々を第8図に明示する如く相互に平行
となすも、7う・ンジ9a、10aの回転面に対しθの
角度だけ傾斜させ、これらボール溝底面28a、29a
間に介在させてボール溝28.29間に共通な1個のボ
ール80を挟圧することでカム機構を構成する。
そして、ロックアツプ制御室18はスリーブ10に形成
した孔xob、tocにより圧力室27に常時連通させ
ると共に、スリーブ10の孔10b 、108及びター
ビンハブ9に形成した軸方向スリット90によりコンバ
ータ室17に通じさせる。なお、スリット9C及び孔R
oeはそのオーバーラツプ量により第9図に斜線で示す
開度S′f:変更される可変オリフィス19を構成し、
該可変オリアイスはその開度に応じコンバータ室17及
びロックアツプ制御室18間の連通度を加減する◇ 又、本発明の着想を適用するために、タービンハブ9及
びスリーブ10間の摺接部に摩擦リング31を介在させ
、これをタービンハブ9の内周条溝9d内に収納する。
摩擦リング31はタービンハブ9及びスリーブ10の相
対変位に所定の摩擦・抵抗を与えるよう機能するものと
する。
かかる実施の作用を次に説明する0 車速か低いコンバータ領域又は車速が高いロックアツプ
領域の時ロックアツプ制御弁25の前記した作用により
、トルクコンバータ1は前述した例と同様コンバータ状
態又はロックアツプ状態で動力伝達を行なうことができ
る0 ところでロックアツプ制御弁25が第4図の状態となる
スリップ制御中、ロックアツプ制御室18内のL / 
u解除圧PLは固定オリフィス26を経て抜取られる一
方、可変オリフィス19を経てコンバータ室17からの
圧力PCの補充を受ける。かくて、この間口ツクアップ
制御室18内の圧力PLは可変オリフィス19の開度S
により決定され、この圧力PLに応じた度合でロックア
ツプクラッチ16はすべりながらコンバータカバー5に
摩擦継合し、コンバータ状態とロックアツプ状態との中
間状態で動力伝達を行なう。
ここで、タービンハブ9に作用する力を考察するに、こ
れとボール80との間の厚擦力が軽微で・あるから、こ
れを無視すると、タービンハブ9には第8図に示す如く
その発生トルクT、による力FTと、コンバータ室圧力
PC及びロックアツプ制御室圧力PLの圧力差が室27
内でタービンハブ9の受圧面積Hに作用して生ずる力F
Lとが加わり、ボール80が抗力Nを持ってこれら力の
合力と釣合う。ところで、上記F、[; 、 FLは夫
々FT = I’T/R・(1)、FI、 = (Pc
]PL) x H・(2)で表わされ、又上記釣合状態
ではl’g、’FLは夫々F T = N SiH6、
FI、 = N cosθでも表わさレルから、FLt
anθ=FT・・・(8)の関係式がまる。
ロックアツプクラッチ16の伝達トルクTLについては
、その受圧面積及び半径で決まる定数をKとすると、T
L=K(PC−PL)・・・(4)の式で表わされ、こ
の式と前記(1)〜(8)式とからHTT TL X x tanθ二丁がまり、結果としてTLと
TTとの間には K TLHXRtanθ×TT の関係式が成立する。この式中、K、H,R,θK ・は固定値であるから、上式のHXRtan f)は定
数であり、これをkと置換えると、上式はTI、 = 
kX TT−・−−−−−(5)となる。
上記(5)式から、ロックアツプクラッチの伝達トルク
TLとタービンランナ8の発生トルクTTは一定の比で
バランスしていることが判る。
この釣合状態から、タービントルクTTが大キくなると
、第8図においてボール30が下方に移・勤され、ボー
ル溝底面28a、29aとのカム作用によりタービンハ
ブ9はこの図中右方に軸方向移動される。この軸方向移
動は第9図においてスリン)90を点線矢印方向に変位
させ、可変オリフィス19の開度Sを減少させる。これ
によりこの可変オリフィス19を経てコンバータ室17
からロックアツプ制御室18に向う圧力が減少し、一方
ロツクアップ制御室18から固定オリフィス26を経て
前述し、た如く排除される圧力が一定であることから、
ロックアツプ制御室18内の圧力・は前記(5)式の関
係が成立するよう低下される。
逆に、上記釣合状態から、タービントルりTTが小さく
なると、第8図においてボール80が上方に移動され、
タービンハブ9をこの図中左方に軸方向移動させる。こ
の軸方向移動は第9図にお′いてスリン)90を冥線矢
印方向へ変位させ、可変オリフィス19の開度Sを増大
させる。これにより、この可変オリフィス19゛を経て
コンバータ室17からロックアツプ制御室18に向う圧
力が増し、この室18内の圧力は前記(5)式の関係が
成立するよう高められる。
かかる作用の繰返しにより前記のスリップ制御中は、タ
ービントルクTTの変化に応じ可変オリフィス19の開
度制御によりロックアツプ制御室18内の圧力、即ちロ
ックアツプクラッチ16のすべり結合力を加減して、前
記(5)式で示す如くターントルクTTとロックアツプ
クラッチ16の伝達トルクTLとの比が一定になるよう
ロックアツプトルクコンバータをスリップ制御すること
ができる。
° ところで、当該スリップ制菌中上述の如く行なわれ
るタービンハブ9及びスリー110間の相対変位に、摩
擦リング31による摩擦抵抗が作用し、可変オリフィス
19が開く場合の特性とこれが閉じる場合の特性との間
に、前述した例におけると同様のヒステリシスを設定す
ることができ、所期の目的を達することができる。
なお、上記2例ではいずれも、タービントルクに応じて
スリップ凪を制御するよう構成したスリップ制御装置に
対する本発明の適用例を示したが、タービン前後の圧力
差に応じてスリップ量を制御するようにした他の型式の
スリップ制御装置にも本発明の着想は同様の考え方によ
り適用し得ること勿論である。
(6)発明の効果 かくして本発明スリップ制御装置は例えば上述如く摩擦
板15又は摩擦リング81を設ける等して、トルクコン
バータ入出力要素間のスリップに応じた力(タービント
ルクやタービン前後差圧)の変化にともなう可変オリフ
ィス19の開度変化・特性を可変オリアイスの開方向と
閉方向とで異ならせる構成にしたから、上記特性の勾配
を適度なスリップ磁が得られるよう小さくしても、フィ
ードバック係数ΔP/ΔT(フィードバック量)を小さ
く抑えることができ、スリップ量がハンチングしてスリ
ップ制御が不安定になるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明スリップ制御装置を具えたトルクコンバ
ータの縦断側面図、 第2図は本発明で特に用いる摩擦板の斜視図、第3爾は
第1図の■矢視により可変オリフィスを示す説明図、 第4図乃至第6図はロックアツプ制御弁の作用説明図、 第7図は本発明の他の例を示す第1図と同様の縦断側面
図、 第8図は第7図の■−■線上における展開断面図、 第9図は第7図の■矢視図、 ・ 第10図は第1図に示す本発明装置の作用特性1図
、 第11図はトルクコンバータにおけるスリップ童とター
ビントルクとの関係線図、 第12図は従来のスリップ制御装置における作5用特性
図、 第13図は従来型スリップ制御装置によるスリップ!!
e化状況を示す動作タイムチャート、第14図は一般的
なスリップ制御装置において生ずるロックアツプ解除圧
の変化遅れ王台を示す動作タイムチャートである0 1・・・トルクコンバータ 2・ポンプインペラ(トルクコンバータ入力要素)8・
・タービンランナ(トルクコンバータ出力要素)4・・
ステータ 5・・・コンバータカバー9・・タービンハ
ブ 9a・・・ハブフランジ9b・・・孔 10・・・
スリーブ 10a・・・スリーブフランジ 10b 、 10C・
・・孔10d・・・スリット 10e°歯 11・・・トルクコンバータ出力軸 12・・・環状板 18・・リベット 14・・・トーションスプリング 15・・・摩擦板 16・・・ロックアツプクラッチ 17・・・コンバータ室 18・・・ロックアツプ制御
室゛19・・・可変オリフィス 20・・・環状部材2
0a・・・歯21・・・一方向クラッチ22・・・中空
固定軸 25・・・ロックアツプ制御室26・・・固定
オリフィス S・・・可変オリフィス開度28 、29
・・・ボール溝 80・・・ボール81・・・摩擦リン
グ 特許出願人 日産自動車株式会社 第2図 第4図 第5図 第6図 第8図 第9図 fl)e 第10図 (Pt) 一ビントルクc丁) 第12 図 (Pt、)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. L トルクコンバータ入出力要素間のスリップに応じた
    力により開度を決定される可変オリフィスを具え、該可
    変オリフィスの開度に応じ前記スリップを制限するよう
    にしたトルクコンバータのスリップ制御装置において、
    前記力の変化にともなう前記可変オリフィスの開度変化
    特性を可変オリフィスの開方向と閉方向とで異ならせた
    ことを特徴とするトルクコンバータのスリップ制御装置
JP59065898A 1984-04-04 1984-04-04 トルクコンバ−タのスリツプ制御装置 Granted JPS60211160A (ja)

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