(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流を生じさせるポンプインペラと、その流体流によって回転させられるタービンランナと、固定軸と、前記ポンプインペラとタービンランナとの間に配置され流体流からの回転力を受けるステータと、該ステータが流体流から特定の方向の回転力を受けたときに該ステータを前記固定軸に連結するためのワンウェイクラッチ手段と、を備えたトルクコンバータのワンウェイクラッチ機構において、
前記ステータの内周に該ステータと一体的に設けられたステータ側部材と、
前記固定軸の外周に、前記ステータ側部材と対峙して該固定軸と一体的に設けられた固定軸側部材と、
前記ステータ側部材と固定軸側部材との間に設けられ、ステータ側部材と回転方向に一体化されたサイドクラッチ部材と、を備え、且つ、
前記ステータ側部材とサイドクラッチ部材のそれぞれの対峙面に、ステータが流体流から前記特定の方向の回転力を受けたときのみ、該サイドクラッチ部材をステータ側部材から固定軸側部材へと離反させ、前記ステータ側部材と固定軸側部材とを係合させるための傾斜面が形成されたことを特徴とするトルクコンバータのワンウェイクラッチ機構。
【請求項２】
請求項１において、前記固定軸側部材とサイドクラッチ部材との間に第１の油室が形成されると共に、前記ステータ側部材とサイドクラッチ部材との間に第２の油室が形成され、
前記第１の油室には、ステータのハブ部近傍の油圧が導入されると共に、前記第２の油室には、ステータに作用する前記流体流の流体圧が導入されることを特徴とするトルクコンバータのワンウェイクラッチ機構。
【請求項３】
請求項１において、前記ステータ側部材とサイドクラッチ部材のそれぞれの対峙面には、ステータが流体流から前記特定の方向とは逆方向の回転力を受けたとき、前記サイドクラッチ部材と固定軸側部材とを離反させるための第２傾斜面が形成されたことを特徴とするトルクコンバータのワンウェイクラッチ機構。
【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ワンウェイクラッチ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、流体流を生じさせるポンプインペラと、その流体流によって回転させられるタービンランナと、固定軸と、前記ポンプインペラとタービンランナとの間に配置され流体流からの回転力を受けるステータと、該ステータが流体流から特定の方向の回転力を受けたときに該ステータを前記固定軸に連結するためのワンウェイクラッチと、を備えたトルクコンバータのワンウェイクラッチ機構が知られている。
【０００３】
前記ワンウェイクラッチの構成としては、いわゆるスプラグタイプやローラタイプが広く採用されている。
【０００４】
しかしながら、これらのタイプのワンウェイクラッチは、いずれもパーツ同士が線接触する構成を有するため、該パーツに大きな応力（面圧）が発生するという問題がある。そのため、該線接触する部分の面圧を許容範囲に収めるために、ある程度の幅が必要となり、軸寸法の増大が避けられない。
【０００５】
これに対し、例えば実開平５−４５３０６号公報において、図９に示されるような構成のワンウェイクラッチが開示されている。
【０００６】
このワンウェイクラッチ９１２は、アウタレース９１３と、インナレース９１４と、ウェーブスプリング９１５とを備える。アウタレース９１３は、ステータ（図示せず）の内周側に回転不能に固定され、複数の第１歯９１３ａを有する。インナレース９１４は、アウタレース９１３に対し離反可能であり、前記第１歯９１３ａに噛み合う第２歯９１４ａを有する。ウェーブスプリング９１５は、アウタレース９１３及びインナレース９１４のいずれか一方を他方側へ付勢する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この実開平５−４５３０６号公報において開示されたワンウェイクラッチ９１２は、空転時にアウタレース９１３が前記第１歯９１３ａ及び第２歯９１４ａの高さｈに相当する分だけ、１歯分回転する毎に軸方向Ｘにおいて変位する。
【０００８】
そのため、ウェーブスプリング９１５が該変位を許容するだけのストローク代を有する必要があり、軸寸法を大きく短縮することはできなかった。
【０００９】
又、空転時に前記第１歯９１３ａ、第２歯９１４ａが噛み合った状態からその係止が外れ再び噛み合い状態に戻る際に衝撃音が発生するという問題もあった。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであって、軸寸法を一層短縮し、しかも空転時に衝撃音の発生しないトルクコンバータのワンウェイクラッチ機構を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、流体流を生じさせるポンプインペラと、その流体流によって回転させられるタービンランナと、固定軸と、前記ポンプインペラとタービンランナとの間に配置され流体流からの回転力を受けるステータと、該ステータが流体流から特定の方向の回転力を受けたときに該ステータを前記固定軸に連結するためのワンウェイクラッチ手段と、を備えたトルクコンバータのワンウェイクラッチ機構において、前記固定軸の外周に、前記ステータ側部材と対峙して該固定軸と一体的に設けられた固定軸側部材と、前記ステータ側部材と固定軸側部材との間に設けられ、ステータ側部材と回転方向に一体化されたサイドクラッチ部材と、を備え、且つ、前記ステータ側部材とサイドクラッチ部材のそれぞれの対峙面に、ステータが流体流から前記特定の方向の回転力を受けたときのみ、該サイドクラッチ部材をステータ側部材から固定軸側部材へと離反させ、前記ステータ側部材と固定軸側部材とを係合させるための傾斜面が形成されたことにより、前記目的を達成したものである。
【００１２】
本発明は又、前記固定軸側部材とサイドクラッチ部材との間に第１の油室が形成されると共に、前記ステータ側部材とサイドクラッチ部材との間に第２の油室が形成され、前記第１の油室には、ステータのハブ部近傍の油圧が導入されると共に、前記第２の油室には、ステータに作用する前記流体流の流体圧が導入されたことにより、同様に前記目的を達成したものである。
【００１３】
本発明は更に、前記ステータ側部材とサイドクラッチ部材のそれぞれの対峙面には、ステータが流体流から前記特定の方向とは逆方向の回転力を受けたとき、前記ステータ側部材とサイドクラッチ部材とを近接させるための第２傾斜面が形成されたことにより、同様に前記目的を達成したものである。
【００１４】
【作用】
ステータが流体流から特定の方向の回転力を受けると、ステータ側部材とサイドクラッチ部材のそれぞれの対峙面に形成された傾斜面の働きにより、軸力（軸方向の分力）が発生する。その結果、ステータ側部材とサイドクラッチ部材とが互いに離反し、サイドクラッチ部材は固定軸側部材と係合する。サイドクラッチ部材はステータ側部材と回転方向において一体化されているため、結局この係合によりステータ側部材と固定軸側部材とがクラッチ係合することになる。
【００１５】
一方、ステータが流体流から前記特定の方向と反対の方向の回転力を受けた場合には、この傾斜面による軸力（軸方向の分力）が発生しなくなるため、サイドクラッチ部材と固定軸側部材との係合が解かれ、結局ステータ側部材は固定軸側部材に対して空転できるようになる。この際、空転にあたってサイドクラッチ部材とステータ側部材は一体的に回転するため、従来のように「歯を乗り越える」という作用がないため、歯の噛み合いによる衝撃音を招くこともない。
【００１６】
又、このクラッチの係合、解放にあたり、サイドクラッチ部材が固定軸側部材と係合、離反可能な分だけ、該サイドクラッチ部材がステータ側部材と固定軸側部材との間で軸方向に変位するだけですむため、ストローク代は大きくする必要がなく、その分軸寸法が短縮される。
【００１７】
なお、前記固定軸側部材とサイドクラッチ部材との間に第１の油室が形成されると共に、ステータ側部材とサイドクラッチ部材との間に第２の油室が形成され、この第１の油室にステータのハブ部近傍の油圧が導入されると共に、第２の油室にステータに作用する流体流の流体圧が導入されるように構成することができる。この場合、ステータのハブ部近傍の油圧と流体流の流体圧との差圧を利用してサイドクラッチ部材と固定軸側部材とをより容易に近接、離反させることができるようになり、ワンウェイクラッチの係合及び解放が一層確実にできるようになる。
【００１８】
又、ステータ側部材とサイドクラッチ部材のそれぞれの対峙面に、ステータが流体流から前記特定の方向とは逆方向の回転力を受けたときに、前記サイドクラッチ部材と固定軸側部材とを離反させるための第２傾斜面が形成されるように構成することもできる。この場合、特にステータ側部材と固定軸側部材との離反をより確実にすることができ、ワンウェイクラッチをより確実に解放（空転）させることができるようになる。
【００１９】
【実施例】
以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施例に係るワンウェイクラッチ機構を備えたトルクコンバータＴＣの概要を示す縦断面図である。
【００２１】
図１において、エンジン出力軸（図示せず）と連結されたフロントカバー４の後方（図中右方）にはポンプ６が設けられている。フロントカバー４とポンプ６との間には、タービン８が設けられている。タービン８はタービンハブ１２を介してトルクコンバータＴＣの出力軸（図示せず）に取り付けられている。
【００２２】
又、タービン８とポンプ６との間には、トルクコンバータ流体の流れを調整するためのステータ１０が設けられている。ステータ１０にはステータ側部材１８が取り付けられている。ステータ側部材１８はスナップリング１６を介してステータ１０と軸方向に一体化され、又回転方向にも一体化されている。
【００２３】
このステータ側部材１８を挟んで両側に２つのサイドクラッチ部材２０と、更にその外側に固定軸側部材２２が設けられている。固定軸側部材２２はステータハブ２４を介して固定軸（図示せず）に一体的に固定されている。
【００２４】
主に、上述したステータ側部材１８、サイドクラッチ部材２０及び固定軸側部材２２によってワンウェイクラッチ機構が構成される。この部分の拡大図を図２示す。又、図２のＩＩＩ  −ＩＩＩ  線に沿う断面を図３に示す。
【００２５】
図３に示すように、ステータ側部材１８は斜面１８ａ、１８ｂ及び垂直面１８ｃ、１８ｄを有している。一方、サイドクラッチ部材２０は、ステータ側部材１８と固定軸側部材２２との間に両者とは少しの隙間を有しながら配置されている。このサイドクラッチ部材２０のステータ側部材１８に面する側は前記斜面１８ａ、１８ｂ及び垂直面１８ｃ、１８ｄの形状に対応する斜面２０ａ、２０ｂ及び垂直面２０ｃ、２０ｄが形成されている。又、固定軸側部材２２に面する側には摩擦材２１が取り付けられている。
【００２６】
ステータ側部材１８とサイドクラッチ部材２０との間の隙間は、該サイドクラッチ部材２０が固定軸側部材２２に接した状態であっても、垂直面１８ｃ、１８ｄの高さＨより小さい。そのため、ステータ側部材１８とサイドクラッチ部材２０は常に同一方向に同一速度で（一体的に）回転する。
【００２７】
以下、第１実施例の作用を説明する。エンジン出力軸の駆動によりポンプ６が回転すると、トルクコンバータ流体の流れが生じ、この流れの力を受けてタービン８が回転する。タービン８の回転はタービンハブ１２を介して出力軸へと伝達される。
【００２８】
ステータ１０はタービン８を回転させた流体がポンプ６側へ戻る流れを調整する。このときステータ１０は流体から力を受け、この力がステータと一体化されたステータ側部材１８に働く。
【００２９】
タービン８とポンプ６の速度比が小さいときは、ステータ側部材１８は流体より図３に示す方向の力Ｆ１を受ける。しかしながら、ステータ１０（ステータ側部材１８）はこの力Ｆ１によって回転してはならない。このステータ１０の固定は次のようにして行われる。
【００３０】
即ち、ステータ側部材１８が力Ｆ１を受けると該ステータ側部材１８の斜面１８ａ、１８ｂがサイドクラッチ部材２０の対応する斜面２０ａ、２０ｂを押す。これにより力Ｆ１の分力Ｆ１ａ、Ｆ１ｂが該斜面２０ａ、２０ｂを介してサイドクラッチ部材２０に作用する。この結果、サイドクラッチ部材２０は図３において左右に広げられ、摩擦材２１が固定軸側部材２２に押圧され摩擦係合する。サイドクラッチ部材２０が固定軸側部材２２側に摩擦係合（固定）されると、斜面１８ａ、１８ｂ及び斜面２０ａ、２０ｂの存在により、ステータ側部材１８も図の矢印Ｆ１の方向にはそれ以上回転できなくなる。その結果、ステータ側部材１８と一体化されたステータ１０も固定される。
【００３１】
なお、斜面１８ａ（２０ａ）の角度αは、摩擦材２１と固定軸側部材２２との間の摩擦係数をμとするときｔａｎα＜μとしておかないと、サイドクラッチ部材２０を左右に押し広げることができない。αは数度程度である。
【００３２】
一方、速度比が大きいときは、ステータ１０にあたる流体の流れが変わり、ステータ側部材１８には図３の力Ｆ１とは逆向きの力Ｆ２が働くようになる。ステータ１０は、この力Ｆ２を受けて円滑に回転しなければならない。このときステータ１０の回転は次のようにして行われる。
【００３３】
即ち、ステータ側部材１８が力Ｆ２を受けるときは、サイドクラッチ部材２０がステータ側部材１８の垂直面１８ｃ、１８ｄに乗るようになるため、サイドクラッチ部材２０に対する押圧力（固定軸側部材２２への分力）は発生しない。従って、サイドクラッチ部材２０を介した固定軸側部材２２に対する押圧力も発生せず、ステータ側部材１８及びステータ１０は該力Ｆ２によって容易に回転することができる。
【００３４】
なお、本実施例では摩擦材２１をサイドクラッチ部材２０に設けたが、固定軸側部材２２に設けてもよい。更に、サイドクラッチ部材２０と固定軸側部材２２に接触する摩擦面の摩擦係数が適切に保たれるのであれば、摩擦材２１はなくともよい。
【００３５】
次に本発明の第２実施例について説明する。
【００３６】
第２実施例は、図２、図３に示された第１実施例のワンウェイクラッチ機構に対してサイドクラッチ部材２０と固定軸側部材２２との係合、離反がより確実に行われるようにしたものである。
【００３７】
図４は、第２実施例に係るトルクコンバータＴＣ２のワンウェイクラッチ機構の概略を示す縦断面図である。又、図５は図４のＶ−Ｖ線に沿う断面の拡大図である。
【００３８】
図４に示すように、固定軸側部材１２２には孔１３０が形成されている。ステータハブ１２４部近傍の油圧Ｐ１はこの孔１３０を介して固定軸側部材１２２とサイドクラッチ部材１２０との間の隙間（第１の油室）１３１に導入される。一方、ステータ１１０にはステータ側部材１１８にまで貫通する孔１３２が形成されている。ステータ１０に作用する流体圧Ｐ２は、この孔１３２を介してステータ側部材１１８とサイドクラッチ部材１２０との間の隙間（第２の油室）１３３に導入される。
【００３９】
なお、摩擦材１２１はサイドクラッチ部材１２０ではなく固定軸側部材１２２に取り付けられているが、第１実施例同様サイドクラッチ部材１２０側に取り付けてもよい。
【００４０】
既に述べたように、速度比が小さいとき、ステータ側部材１１８は図５の矢印の方向の力Ｆ３を受け、斜面１１８ａ、１１８ｂがサイドクラッチ部材１２０を両側に押し広げる。このとき、第２の油室１３３に働くステータ１０に作用する流体圧Ｐ２の方が第１の油室１３１に働くステータハブ１２４部近傍の油圧Ｐ１より大きい（Ｐ２＞Ｐ１）ため、この差圧（Ｐ２−Ｐ１）により、クラッチの係合動作がより円滑且つ確実に行われる。
【００４１】
一方、速度比が大きいときには、ステータ側部材１１８には図５の力Ｆ３とは逆の方向の力Ｆ４が働くと共に、ステータ１１０に作用する流体圧Ｐ２よりステータハブ１２４部近傍の油圧Ｐ１の方が大きくなる（Ｐ２＜Ｐ１）。従って、サイドクラッチ部材１２０にはこの差圧（Ｐ１−Ｐ２）が働き、クラッチの解放（空転）がより円滑且つ確実に行われる。
【００４２】
なお、他の構成及び作用は先の第１実施例と同様であるため、図中において同一又は類似の部分に下２桁が同一の符号を付すに止どめ、重複説明を省略する。
【００４３】
次に、本発明の第３実施例について説明する。
【００４４】
図６は、第３実施例に係るワンウェイクラッチ機構を備えたトルクコンバータＴＣ３の概略を示す回転軸より上半分の縦断面図である。図６においてａ−ａ線が回転軸であり、符号２０６がポンプ、２０８がタービン、２１０がステータをそれぞれ示している。又、ワンウェイクラッチ機構は今までの実施例と同様、ステータ側部材２１８、サイドクラッチ部材２２０、固定軸側部材２２２ａ、２２２ｂから主に構成される。図７は図６のＶＩＩ  −ＶＩＩ  線に沿う断面図である。
【００４５】
図７に示すように、第３実施例は、サイドクラッチ部材２２０がステータ側部材２１８の片側にのみ設けられている。又、摩擦材２２１もサイドクラッチ部材２２０と対面する側の固定軸側部材２２２ａにのみ設けられている。このため、軸寸法がより一層短縮されている。
【００４６】
ステータ側部材２１８がサイドクラッチ部材２２０と対面する側には、第１実施例と同様の斜面２１８ａ及び垂直面２１８ｃが設けられ、サイドクラッチ部材２２０の側もこれに対応する斜面２２０ａ及び垂直面２２０ｃが設けられている。
【００４７】
速度比が小さい場合には、図７の矢印の方向の力Ｆ５が流体からステータ側部材２１８に作用する。この結果、斜面２１８ａがサイドクラッチ部材２２０を図の右方に押すため、サイドクラッチ部材２２０は固定軸側部材２２２ａの摩擦材２２１に押圧される。
【００４８】
一方、反力によりステータ側部材２１８は固定軸側部材２２２ｂに接近する。このようにして、固定軸側部材２２２ａ及び２２２ｂのそれぞれの面で摩擦係合が行われる。
【００４９】
一方、速度比が大きい場合には、図７の力Ｆ５とは逆の方向に流体からの力Ｆ６が働き、サイドクラッチ部材２２０がステータ側部材２１８の垂直面２１８ｃに乗るようになる。この結果、ステータ側部材２１８及びサイドクラッチ部材２２０の固定軸側部材２２２ａ、２２２ｂに対する押圧力が作用しなくなるため、クラッチは解放される（空転する）。
【００５０】
次に、本発明の第４実施例について説明する。
【００５１】
第４実施例は、図８に示すように上述した第３実施例において、ステータ側部材２１８の垂直面２１８ｃを、９０°より小さなテーパ角θを有する第２傾斜面３１８ｃに変更したものである。なお、ステータ側部材３１８に面したサイドクラッチ部材３２０側にもこれと対応する第２傾斜面３２０ｃを形成してある。
【００５２】
速度比が大きいときに図の矢印の力Ｆ７が作用すると、上述した第２傾斜面３１８ｃ、３２０ｃのテーパ角θの分力で、サイドクラッチ部材３２０とステータ側部材３１８は容易に接近でき、クラッチは円滑に解放される（空転する）。従って、固定軸側部材３２２ａとサイドクラッチ部材３２０との間、及びステータ側部材３１８と固定軸側部材３２２ｂとの間にそれぞれクリアランスｃ１及びｃ２が確実に確保され、引き摺りトルクをほぼ零にできる。
【００５３】
なお、本第４実施例におけるテーパ角θの第２傾斜面３１８ｃ及び３２０ｃの構成は、第１、第２実施例の垂直面１１８ｃ、１２０ｃ及び２１８ｃ、２２０ｃにそのまま代用することができ、同様な作用を得ることができる。又、第２実施例における流体の圧力をクラッチの係合及び解放の補助に利用する方法を第３、第４実施例に適用することもできる。更には、上述した方法を同時に用いることにより、より一層その効果を上げることもできる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、空転の際に歯の噛み合いを外すだけのストロークを確保する必要がなくなるため、軸寸法の更なる短縮を図ることができ、又１歯分空転する毎に歯と歯が接触することもないため、衝撃音を発生することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係るワンウェイクラッチ機構を備えたトルクコンバータの概要を示す縦断面図
【図２】図１におけるワンウェイクラッチ機構の拡大図
【図３】図２のＩＩＩ  −ＩＩＩ  線による断面図
【図４】第２実施例に係るワンウェイクラッチ機構の概略を示す縦断面図
【図５】図４のＶ−Ｖ線による断面図
【図６】第３実施例に係るワンウェイクラッチ機構を備えたトルクコンバータの回転軸より上部を示す縦断面図
【図７】図６のＶＩＩ  −ＶＩＩ  線による断面図
【図８】第４実施例に係るワンウェイクラッチ機構を示す図７と同様の断面図
【図９】従来のトルクコンバータのワンウェイクラッチ構成の構成例を示す図３相当の断面図
【符号の説明】
４…フロントカバー
６…ポンプ
８…タービン
１０…ステータ
１２…タービンハブ
１６…スナップリング
１８…ステータ側部材
２０…サイドクラッチ部材
２２…固定軸側部材
２４…ステータハブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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