(57)【要約】【課題】  伝達トルク容量を確保可能な磁気粘性流体クラッチ付きトルクコンバータを提供すること。【解決手段】  磁気粘性流体クラッチを備えたロックアップクラッチ付きトルクコンバータにおいて、第1ディスクと第2ディスクの対向する面の間に形成された磁気粘性流体層に対する磁場を通電により生成する電磁コイルは、磁気粘性流体層の径方向内側に配置された第1コイルと、磁気粘性流体層の径方向外側に配置された第2コイルとを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸にコンバータカバーを介して連結されるポンプインペラと、前記ポンプインペラに対向配置され、出力時に連結されるタービンランナと、内部に封入される磁気粘性流体と、を有し、ロックアップクラッチとして磁気粘性流体を用いた磁気粘性流体クラッチを備えたロックアップクラッチ付きトルクコンバータにおいて、
前記磁気粘性流体クラッチは、前記ポンプインペラに連結された第１ディスクと、前記タービンランナに連結された第２ディスクと、前記第１ディスクと前記第２ディスクの対向する面の間に形成された磁気粘性流体層に対する磁場を通電により生成する電磁コイルと、を有し、
前記電磁コイルは、前記磁気粘性流体層の径方向内側に配置された第１コイルと、前記磁気粘性流体層の径方向外側に配置された第２コイルとを有することを特徴とするロックアップクラッチ付きトルクコンバータ。
【請求項２】
請求項１に記載のロックアップクラッチ付きトルクコンバータにおいて、
前記第１コイルには第１制御電流が供給され、前記第２コイルには第２制御電流が供給されることを特徴とするロックアップクラッチ付きトルクコンバータ。
【請求項３】
請求項２に記載のロックアップクラッチ付きトルクコンバータにおいて、
前記磁気粘性流体クラッチに要求される伝達トルク容量が所定値未満のときは、前記第１コイルのみに前記第１制御電流を供給し、所定値以上のときは、前記第１コイルに前記第１制御電流を供給すると共に前記第２コイルに前記第２制御電流を供給することを特徴とするロックアップクラッチ付きトルクコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気粘性流体（以下、ＭＲ流体と記載する。）を作動流体とすると共に、ロックアップクラッチをＭＲ流体クラッチとするロックアップクラッチ付きトルクコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、トルクコンバータの軸方向にクラッチプレートを配置したＭＲ流体クラッチ付きのトルクコンバータが開示されている。このＭＲ流体クラッチは、クラッチプレートの径方向内側位置に電磁コイルを配置し、電磁コイルの通電によりＭＲ流体クラッチの締結状態を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１８３８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＭＲ流体クラッチの伝達トルク容量を確保するには、クラッチプレートのトルク伝達に寄与する径方向外側部分の面積を確保するとともに、電磁コイルの発生する磁場が径方向外側部分に届くことが要求される。しかしながら、径方向内側の限られたスペースには、径方向外側にまで十分に届く強い磁場を発生可能な電磁コイルを設置することが困難であった。
【０００５】
本発明は上記課題に着目してなされたもので、伝達トルク容量を確保可能なＭＲ流体クラッチ付きトルクコンバータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、磁気粘性流体クラッチを備えたロックアップクラッチ付きトルクコンバータにおいて、第1ディスクと第2ディスクの対向する面の間に形成された磁気粘性流体層に対する磁場を通電により生成する電磁コイルは、磁気粘性流体層の径方向内側に配置された第1コイルと、磁気粘性流体層の径方向外側に配置された第2コイルとを有する。
【発明の効果】
【０００７】
よって、面積の観点から伝達トルク容量に影響が大きい径方向外側に磁場を発生させることが可能となり、伝達トルク容量を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１のロックアップクラッチ付きトルクコンバータの断面図である。
【図２】実施例１のＭＲ流体クラッチ付近の部分拡大断面図である。
【図３】実施例１のＭＲ流体クラッチ制御処理を表すフローチャートである。
【図４】実施例１のＭＲ流体クラッチ制御処理を表すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
〔実施例１〕
図１は実施例１のロックアップクラッチ付きトルクコンバータの断面図である。図１の断面図は軸心０１の上半分を示す。ロックアップクラッチ付きトルクコンバータは、ポンプインペラ１と、タービンランナ２と、ステータ３と、磁気粘性流体４（以下、「ＭＲ流体４」という。）と、ＭＲ流体クラッチ５と、を有する。ポンプインペラ１は、入力軸６にコンバータカバー７を介して連結される。ポンプインペラ１は、アルミ合金等を素材として製造され、断面湾曲形状のインペラシェル１ａと、インペラシェル１ａの内面からタービンランナ２側に突設させた複数のインペラブレード１ｂと、複数のインペラブレード１ｂの内端部を連結するインペラコア１ｃと、を有する。インペラシェル１ａの径方向内側には円筒部を有する。円筒部の外周には、ＭＲ流体クラッチ５の第１コイル５４ａ及び第２コイル５４ｂに個別に電流を印加するスリップリングが設けられ、通電端子がスプリングにより付勢されている。
【００１０】
タービンランナ２は、ポンプインペラ１に対向配置され、出力軸８に連結される。タービンランナ２は、アルミ合金等を素材として製造され、断面湾曲形状のタービンシェル２ａと、タービンシェル２ａの内面からポンプインペラ１側に突設させた複数のタービンブレード２ｂと、タービンブレード２ｂの内端部を連結するタービンコア２ｃと、を有する。タービンシェル２ａの軸方向ＭＲ流体クラッチ５側には、ドリブン側ヨーク２ａ１がタービンシェル２ａと一体に固定されている。ドリブン側ヨーク２ａ１は、タービンシェル２ａの径方向外側ほど厚くなるように形成されている。ドリブン側ヨーク２ａ１の軸方向ＭＲ流体クラッチ５側には、第２ディスク５１を固定する第２フランジ５７ａが固定されている。
【００１１】
ステータ３は、ポンプインペラ１とタービンランナ２との間であって、両者１，２の対向領域のうち内側領域に位置する。ステータ３と連結されたステータシャフト３０と静止固定部材であるケース１５との間には、ワンウェイクラッチ１６を有する。尚、ステータシャフト３０とケース１５との間にはオイルシール１７を有する。オイルシール１７は、ワンウェイクラッチ１６が配置されると共に図外の変速機構が設けられる潤滑領域とトルクコンバータが設けられる乾燥領域との間を画成する。ステータ３は、ステータ保持部材３ｃと、ステータ保持部材３ｃの外面から外径方向に突設させた複数のステータブレード３ｂと、ステータブレード３ｂの外端部を連結するステータコア３ａとを有する。ステータ保持部材３ｃは、内径側において軸方向両側に延在されたタービン側円筒部３ｃ１とインペラ側円筒部３ｃ２とを有する。
【００１２】
タービンシェル２ａの内径側に形成された円筒部とタービン側円筒部３ｃ１との間には、ＭＲ流体をシールするタービン側シール部材３１と、タービンシェル２ａを軸支するタービン側軸受３３とを有する。ポンプインペラ１の内径側に形成された円筒部とインペラ側円筒部３ｃ２との間には、ＭＲ流体をシールするインペラ側シール部材３２と、インペラシェル１ａを軸支するインペラ側軸受３４とを有する。
【００１３】
コンバータカバー７は、入力軸６と接続され径方向に延在された第１カバー部材７ａと、第１カバー部材７ａに接続され、内部に第２コイル５４ｂを収容する第２カバー部材７ｂと、第２カバー部材７ｂに接続され、インペラシェル１ａとして機能する第３カバー部材７ｃとを有する。第１カバー部材７ａのＭＲ流体クラッチ５側の内壁には、第１ヨーク７ｂ２が固定されている。第１ヨーク７ｂ２の内周側は、断面略三角形状の空間が形成され、内部に第１コイル５４ａを収装する。第２カバー部材７ｂは、第１ヨーク７ｂ２の外周端に連結され断面略コの字状の第２ヨーク７ｂ１と、から構成されている。第２ヨーク７ｂ１は、径方向においてタービンランナ２を覆うように延在され、内部に第２コイル５４ｂを収装する。第１ヨーク７ｂ２及び第２ヨーク７ｂ１との接続部には、第１ディスク５２を固定する第１フランジ５７ｂがコンバータカバー７と一体に固定されている。
【００１４】
ＭＲ流体４は、ポンプインペラ１とコンバータカバー７に覆われると共に、タービン側シール部材３１とインペラ側シール部材３２とにより密閉されたコンバータ空間の内部に封入される。ここで、ＭＲ流体４とは、強磁性微粒子をオイル中に分散させたものであり、外部磁場に応じて粘性が変化する機能性流体の一つである。このＭＲ流体４は、トルクコンバータ作動時、ポンプインペラ１とタービンランナ２とステータ３が集合するトーラス部において循環流を形成すると共に、ＭＲ流体クラッチ５の磁気粘性流体層５３（図２参照）に充填される。
【００１５】
ＭＲ流体クラッチ５は、ＭＲ流体４を用いたロックアップクラッチであり、コンバータカバー７とタービンランナ２との間に介装され、ロックアップ締結とスリップロックアップ締結とロックアップ開放とを行う。ロックアップ締結時には、入力軸６と出力軸８を直結する。スリップロックアップ締結時には、所定の差回転を許容しながら入力軸６と出力軸８を締結する。ロックアップ開放時には、入力軸６と出力軸８を、ＭＲ流体４を用いたトルクコンバータを介して連結する。
【００１６】
図２は実施例１のＭＲ流体クラッチ付近の部分拡大断面図である。ＭＲ流体クラッチ５は、第１ディスク５２と、第２ディスク５１と、磁気粘性流体層５３（以下、「ＭＲ流体層５３」という。）と、第１コイル５４ａと、第２コイル５４ｂと、第１ヨーク７ｂ２と、第２ヨーク７ｂ１と、ドリブン側ヨーク２ａ１と、第１コイル５４ａ及び第２コイル５４ｂに第１制御電流及び第２制御電流を供給可能なクラッチコントローラ１００と、を有する。第１ディスク５２は、ドーナツ盤形状による多層ディスク構造であり、コンバータカバー７を介してポンプインペラ１に連結される。第１ディスク５２は、その内周端部を、コンバータカバー７からタービンランナ２に向かって軸方向に延在する第１フランジ５７ｂの内周面に埋設している。第１ディスク５２は、第１フランジ５７ｂの内周面に埋設した６枚にて等間隔の空間を形成した多層ディスク構造である。第１ディスク５２は、磁性材料である鉄系金属素材とし、第１フランジ５７ｂは、非磁性材料であるアルミ合金素材としている。
【００１７】
第２ディスク５１は、ドーナツ盤形状による多層ディスク構造であり、タービンランナ２に連結される。第２ディスク５１は、その外周端部を、タービンランナ２の外周端部からコンバータカバー７に向かって軸方向に延在する第２フランジ５７ａの外周面に埋設している。第２ディスク５１は、第２フランジ５７ａの外周面に埋設した６枚にて等間隔の空間を形成した多層ディスク構造であり、第１ディスク５２により形成された等間隔の空間の中間位置に配置している。第２ディスク５１は、磁性材料である鉄系金属素材とし、第２フランジ５７ａは、非磁性材料であるアルミ合金素材としている。
【００１８】
ＭＲ流体層５３は、第１ディスク５２と第２ディスク５１のディスク対向面間に、コンバータ回転軸に直交する面に沿って延在するように複数層形成している。ＭＲ流体層５３が設定される径方向範囲は、径方向サイズの大型化を抑えるため、トーラス部の内径端領域の位置から、トーラス部の外径端領域の位置までの範囲に設定されている。
【００１９】
第１コイル５４ａ及び第２コイル５４ｂは、通電することにより、ＭＲ流体層５３に磁場を生成する。第１コイル５４ａは、ＭＲ流体層５３の径方向内側位置に配置している。第２コイル５４ｂは、ＭＲ流体層５３の径方向外側に配置している。第１コイル５４ａは、第２フランジ５７ａの内周側位置であって、第２フランジ５７ａを除く外周部分がＶ字状のヨークにより囲まれる断面直角三角形状領域に配置している。ここで、第１コイル５４ａを断面直角三角形状としている理由は、周辺のレイアウト設計を変えることなく、油圧クラッチを用いたロックアップクラッチ付きトルクコンバータに代え、ＭＲ流体クラッチ５を用いたロックアップクラッチ付きトルクコンバータを適用するためである。
【００２０】
第２コイル５４ｂは、断面が扁平で軸方向に長くなるように配置されている。そして、第２コイル５４ｂを径方向から見たとき、第１ディスク５２及び第２ディスク５１に一部が重なると共に、タービンランナ２と重なる位置に配置されている。これにより、第２コイル５４ｂの巻数を確保することで磁力を確保できる。また、ドリブン側ヨーク２ａ１の径方向外側が厚く形成することで磁路抵抗を低くすることができ、第２コイル５４ｂで発生した磁力を効果的にドリブン側ヨーク２ａ１に伝達できる。
【００２１】
図２の太い実線は、磁力線を表す。実施例１では、ＭＲ流体層５３の径方向内側位置に第１コイル５４ａを配置すると共に、径方向外側に第２コイル５４ｂを配置する。これにより、第１ディスク５２及び第２ディスク５１の径方向幅を大きくしたとしても、径方向内側及び径方向外側の両方に磁力を通すことができ、伝達トルク容量を確保できる。また、クラッチコントローラ１００は、第１コイル５４ａと第２コイル５４ｂとに個別に制御電流を供給できるため、第１コイル５４ａのみに通電することができる。第１コイル５４ａにより磁力を発生すると、第１ディスク５２及び第２ディスク５１の径方向内側において重点的に伝達トルク容量を発生する。このとき、各ディスクの伝達トルク容量を発生する面積が小さいことから、電流に対する伝達トルク容量の上昇勾配（以下、ゲインと記載する。）が、第２コイル５４ｂに通電する場合よりも小さい。言い換えると、徐々に伝達トルク容量を上昇させたい場合などの制御性が良好と言える。この特性を利用し、走行状態に応じて第１コイル５４ａと第２コイル５４ｂとに個別に電流制御を行うことで、よりきめ細やかな伝達トルク容量制御を実現できる。
【００２２】
図３は実施例１のＭＲ流体クラッチ制御処理を表すフローチャートである。本制御は、車両停車から発進する際に行われる。
ステップＳ１では、アクセルペダルが踏み込まれたか否かを判断し、アクセルペダルが踏み込まれたときはステップＳ２に進み、それ以外は本制御フローを終了する。
ステップＳ２では、タービン回転数Ｎｔがトルクコンバータ内のＭＲ流体を介してトルク伝達されていることを表す所定回転数Ｎｔ０以上か否かを判断し、Ｎｔ０以上のときはステップＳ３に進み、それ以外は本制御フローを終了する。
ステップＳ３では、第１コイル５４ａに第１制御電流を供給する初期第１コイル電流制御を行う。具体的には、ＭＲ流体クラッチ５の伝達トルク容量が所定勾配で所定電流値Ｉ１まで徐々に大きくなるように制御する。これにより、締結開始時の締結ショックを回避する。
【００２３】
ステップＳ４では、第１コイル５４ａへの通電電流値Ｉｉｎが所定電流値Ｉ１以上か否かを判断し、所定電流値Ｉ１に到達したときは第１制御電流として所定電流値Ｉ１の供給を継続しつつステップＳ５に進み、それ以外はステップＳ３に戻って初期第１コイル電流制御を継続する。
ステップＳ５では、第１制御電流の供給に加えて、第２コイル５４ｂに第２制御電流を供給する第２電磁コイル制御を行う。具体的には、トルクコンバータがＭＲ流体を介して伝達するトルクＴｆとエンジントルクＴｅとの差分に応じてＭＲ流体クラッチ５の伝達トルク容量を設定し、第１コイル５４ａの通電電流値Ｉｉｎにより発生する伝達トルク容量では不足する分を、第２コイル５４ｂに通電する。
ステップＳ６では、第２コイル５４ｂへの通電電流値Ｉｏｕｔが所定電流値Ｉ２以上か否かを判断し、所定電流値Ｉ２に到達したときは第１コイル５４ａに第１制御電流を供給する終期第１コイル電流制御を行う。具体的には、ＭＲ流体クラッチ５の伝達トルク容量が徐々に大きくなり完全締結に移行できるように制御する。これにより、完全締結時の締結ショックを回避する。
【００２４】
図４は実施例１のＭＲ流体クラッチ制御処理を表すタイムチャートである。
時刻ｔ１において、アクセルペダルが踏み込まれ、エンジン回転数Ｎｅが上昇を開始すると、トルクコンバータはポンプインペラ１からタービンランナ２との回転数差に応じたエンジントルクＴｅが発生し、タービンランナ２にＭＲ流体を介したトルクＴｆが伝達される。
時刻ｔ２において、タービン回転数Ｎｔが上昇し、Ｎ１に到達すると、初期第１コイル電流制御を開始し、徐々にＭＲ流体クラッチ５の伝達トルク容量が大きくなる。このとき、第１コイル５４ａの電流に対する伝達トルク容量のゲインが小さいため、締結ショックを回避できる。
時刻ｔ３において、初期第１コイル電流制御により第１コイル５４ａの電流値がＩ１に到達すると、第２コイル５４ｂの電流制御が開始され、伝達トルク容量はエンジントルクＴｅとＭＲ流体トルクＴｆの差に応じて一気に上昇する。
時刻ｔ４において、第２コイル５４ｂの電流値Ｉｏｕｔが所定電流値Ｉ２に到達すると、ＭＲ流体クラッチ５の相対回転数は十分に低下しているため、終期第１コイル電流制御を開始する。この場合も、制御性の高い第１コイル５４ａを用いた伝達トルク容量制御を実行できるため、完全締結に伴う締結ショックを回避できる。
【００２５】
以上説明したように、実施例にあっては下記に列挙する作用効果が得られる。
（１）入力軸６にコンバータカバー７を介して連結されるポンプインペラ１と、ポンプインペラ１に対向配置され、出力時に連結されるタービンランナ２と、内部に封入されるＭＲ流体（磁気粘性流体）と、を有し、ロックアップクラッチとしてＭＲ流体を用いたＭＲ流体クラッチ５を備えたロックアップクラッチ付きトルクコンバータにおいて、ＭＲ流体クラッチ５は、ポンプインペラ１に連結された第１ディスク５２と、タービンランナ２に連結された第２ディスクと５１、第１ディスク５２と第２ディスク５１の対向する面の間に形成されたＭＲ流体層５３に対する磁場を通電により生成する電磁コイルと、を有し、電磁コイルは、ＭＲ流体層５３の径方向内側に配置された第１コイル５４ａと、ＭＲ流体層の径方向外側に配置された第２コイル５４ｂとを有する。
よって、面積の観点から伝達トルク容量に影響が大きい径方向外側に磁場を発生させることが可能となり、伝達トルク容量を確保できる。
【００２６】
（２）第１コイル５４ａには第１制御電流が供給され、第２コイル５４ｂには第２制御電流が供給される。
すなわち、第１コイル５４ａと第２コイル５４ｂとでは、電流値に対する伝達トルク容量のゲインが異なることから、個別に電流制御することで、走行状態に応じてきめ細やかな伝達トルク容量を実現できる。
【００２７】
（３）ＭＲ流体クラッチ５に要求される伝達トルク容量が所定値未満のときは、第１コイル５４ａのみに第１制御電流Ｉｉｎを供給し、所定値以上のときは、第１コイル５４ａに第１制御電流を供給すると共に第２コイル５４ｂに第２制御電流Ｉｏｕｔを供給する。
これにより、ＭＲ流体クラッチ５の締結ショックを回避しつつ走行状態に応じた伝達トルク容量を制御できる。尚、実施例１ではタービン回転数Ｎｔに基づいて第１コイル５４ａと第２コイル５４ｂに発生させる電流を制御したが、要求伝達トルク容量に基づいて判断してもよい。すなわち、要求伝達トルク容量が小さい初期は第１コイル５４ａのみで制御し、それ以後は第２コイル５４ｂの制御も加えることで、走行状態に応じてきめ細やかな伝達トルク容量を実現できる。
【００２８】
〔他の実施例〕
以上、実施例１に基づいて本発明を説明したが、他の構成を採用しても本発明に含まれる。例えば、実施例１では、第２コイル５４ｂを径方向から見たとき、第１ディスク５２や第２ディスク５１とオフセットする位置に配置したが、完全に重なる位置に配置してもよい。また、実施例１のステップＳ６では、第２コイル５４ｂの電流値Ｉｏｕｔに基づいて終期第１コイル電流制御の開始を判断したが、エンジン回転数Ｎｅとタービン回転数Ｎｔとの差回転に基づいて開始を判断してもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１    ポンプインペラ
２    タービンランナ
３    ステータ
４    ＭＲ流体（磁気粘性流体）
５    ＭＲ流体クラッチ
６    入力軸
７    コンバータカバー
８    出力軸
１５    ケース
１６    ワンウェイクラッチ
１７    オイルシール
５１    第２ディスク
５２    第１ディスク
５３    磁気粘性流体層
５４ａ    第１コイル
５４ｂ    第２コイル
１００    クラッチコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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