(57)【要約】【課題】ロックアップ時にロックアップクラッチピストンの摩擦材がフロントカバーに片当たりせずに伝達効率に優れているトルクコンバータを、コストを抑制した状態で提供する。【解決手段】トルクコンバータは、フロントカバー２とその内側に配置されたロックアップクラッチピストン１６を有しており、ロックアップクラッチピストン１６における壁部１９の外周部に摩擦材２１を設けている。そして、ロックアップクラッチピストン１６の壁部１９に、ロックアップ状態で曲がり変形する弱化部２５を設けている。ロックアップクラッチピストン１６の内周筒部１８が外周筒部２０よりもフロントカバー２の側に大きく移動しても、壁部１９が曲がることにより、内周筒部１８の移動に追従して摩擦材２１が倒れることが防止されて、摩擦材２１はフロントカバー２に密着した状態に保持される。摩擦材２１の加工は不要で弱化部２５の加工は容易であるため、コストも嵩まない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロントカバーとタービンライナーとの間に、前記フロントカバーに向けて遠近移動する略リング状のロックアップクラッチピストンが配置されており、前記ロックアップクラッチピストンのうち外周寄りの箇所に、前記フロントカバーの内側面に密着し得る摩擦材が配置されており、前記ロックアップクラッチピストンに対する油圧の作用方向を変えることにより、前記ロックアップクラッチピストンが、前記摩擦材が前記フロントカバーに密着したロックアップ位置と前記摩擦材がフロントカバーから離れたフリー位置とに切り換えられる構成であって、
前記ロックアップクラッチピストンのうち前記摩擦材よりも内周側の部位に、当該ロックアップクラッチピストンが油圧でロックアップ位置に押されたときに、回転軸心と直交した方向から見て弾性に抗して曲がり変形することで前記摩擦材を全面にわたってフロントカバーに密着した状態に保持する弱化部が設けられている、
トルクコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、内燃機関等の回転を変速するためのトルクコンバータ（流体トルクコンバータ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トルクコンバータは、フロントカバーとポンプインペラーとでハウンジングが構成されており、フロントカバーの回転がオイルを介してタービンライナーに伝達されている。そして、オイルの流れが変化することで、減速比が無段階に調節されてトルクがフロントカバー（主動軸）からタービンライナーを介して出力軸に伝達されるが、オイルの逃げがあるため、車両用のトルクコンバータの場合、車速がある程度の速度に達すると伝達効率が悪くなる。
【０００３】
そこで、車速がある程度の速度（例えば２０ｋｍ／ｈ程度）に達したら、ロックアップクラッチピストンを介してフロントカバーと出力軸とを直結するようにしている。このロックアップクラッチピストンは略リング状の形態であって、タービンライナーが固定されているタービンハブに摺動自在に装着されており、油圧の作用方向を変えることにより、フロントカバーに対して近づいたり離れたりする。そして、ロックアップクラッチピストンのうち外周寄りの箇所には、フロントカバーと対向したリング板状の摩擦材が配置されており、ロックアップ状態では摩擦材がフロントカバーに密着することで、フロントカバーの回転がロックアップクラッチピストンに伝達される。
【０００４】
摩擦材をロックアップクラッチピストンのうち外周寄りの箇所に配置しているのは、モーメントをできるだけ大きくして伝達効率を高めると共に、密着面積をできるだけ大きくして滑りを無くすためであるが、摩擦材の箇所に作用する圧力よりも摩擦材の内周側に作用する圧力が大きくなることで、ロックアップ状態で、回転軸と直交した方向から見た状態でロックアップクラッチピストンに傾きが発生し、摩擦材がフロントカバーに対して内周側の箇所だけが当たる片当たりすることがあった。そして、摩擦材がフロントカバーに片当たりすると、摩擦材とフロントカバーとの間に滑りが発生して、動力伝達効率が低下したり摩擦材の焼き付きが発生したりするおそれがある。
【０００５】
この点について特許文献１では、回転軸心と直交した方向から見た状態で、摩擦材の表面をフロントカバーに向けて凸の凸曲面に形成する一方、フロントカバーのうち摩擦材が当たる部分は、摩擦材の円弧の曲率半径よりも大きい曲率半径の凹曲面と成すことで、ロックアップクラッチピストンに傾きが発生しても摩擦材を同じ状態でフロントカバーに密着させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−８７８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
摩擦材は特殊な素材で製造されており、特許文献１のように凸曲面の断面形状に製造するのは相当の手間がかかる。また、特許文献１ではフロントカバーも凹面加工をせねばならないため、フロントカバーの加工にも手間がかかる。このため、特許文献１ではコストが相当に嵩むことは避けることができない。
【０００８】
また、特許文献１では、摩擦材の凸曲面の曲率半径がフロントカバーの凹曲面の曲率半径より小さいため、摩擦材とフロントカバーとは線接触に近い状態でしか接触せず、摩擦材の面の全体をフロントカバーに密着させることができないため、例えば登り坂の走行のようにフロントカバーからの伝達トルクが大きいと、摩擦材とフロントカバーとの間に滑りが発生して片当たり状態と同じ問題が発生するおそれがある。
【０００９】
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明のトルクコンバータは、フロントカバーとタービンライナーとの間に、前記フロントカバーに向けて遠近移動する略リング状のロックアップクラッチピストンが配置されており、前記ロックアップクラッチピストンのうち外周寄りの箇所に、前記フロントカバーの内側面に密着し得る摩擦材が配置されており、前記ロックアップクラッチピストンに対する油圧の作用方向を変えることにより、前記ロックアップクラッチピストンが、前記摩擦材が前記フロントカバーに密着したロックアップ位置と前記摩擦材がフロントカバーから離れたフリー位置とに切り換えられる、という基本構成である。
【００１１】
そして、上記基本構成において、前記ロックアップクラッチピストンのうち前記摩擦材よりも内周側の部位に、当該ロックアップクラッチピストンが油圧でロックアップ位置に押されたときに、回転軸心と直交した方向から見て弾性に抗して曲がり変形することで前記摩擦材を全面にわたってフロントカバーに密着した状態に保持する弱化部が設けられている。
【００１２】
弱化部は、例えば薄肉化などの様々な構造を採用できる。また、弱化部を設ける箇所は半径方向の１か所である必要はなく、半径方向の複数箇所に形成してもよい。また、弱化部の変形態様はヒンジのように狭い範囲で屈曲することには限らず、ある程度の巾を持っていて湾曲してもよいのである。
【発明の効果】
【００１３】
従来の構造においてロックアップ状態で摩擦材がフロントカバーに片当たりしていたのは、既述のとおり、摩擦材の箇所に作用する圧力が、摩擦材よりも内周側の部分に作用する圧力より小さいことに起因して、ロックアップクラッチピストンの内周部がフロントカバーに向けて強く押されるからであるが、これは、ロックアップクラッチピストンの剛性が高いからに他ならない。すなわち、ロックアップクラッチピストンは、その剛性が高いため、シーソーのような状態になって傾くのである。
【００１４】
これに対して本願発明では、ロックアップクラッチピストンのうち摩擦材よりも内周側に弱化部を設けているため、弱化部を中心にしてロックアップクラッチピストンが曲がることにより、ロックアップクラッチピストンの内周部がフロントカバーに大きく近づくことは許容しつつ、摩擦材が全体に亙ってフロントカバーに密着した状態を保持できる。
【００１５】
つまり、本願発明でも、ロックアップクラッチピストンは、ロック時に内周部は外周部よりフロントカバーに向けて大きく近づく傾向を呈するが、内周部の移動が摩擦材に波及することを弱化部で遮断できるため、摩擦材をフロントカバーに密着した状態に保持できるのである。
【００１６】
そして、本願発明では、摩擦材やフロントカバーには特段の加工は必要ないと共に、ロックアップクラッチピストンの弱化部は薄肉化のような簡単に加工で足りるため、コストも著しく抑制できる。従って、本願発明では、動力伝達効率に優れたトルクコンバータを、低コストで実現できる。また、弱化部は周方向に長く延びており、円周方向のねじりに対しては強いため、トルクの伝達によってねじれ変形するようなことはない。
【００１７】
なお、ロックアップ移行時に弱化部が変形することで衝撃が吸収（緩衝）されるため、ロックアップ状態へのスムースな移行にも貢献できると云える。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係るトルクコンバータのフリー状態での縦断側面図である。
【図２】（Ａ）はロックアップ状態への移行時の一部破断縦断側面図、（Ｂ）はロックアップ状態での模式的な断面図、（Ｃ）は比較例の図である。
【図３】他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
(1).第１実施形態の構造
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１〜２に示す第１実施形態をする。トルクコンバータの基本要素は従来と同様であり、外観を構成するハウジング１の要素として、主動軸（クランク軸）２に固定されたフロントカバー３と、出力軸（従動軸）４に外から嵌まったポンプインペラー５とを有している。フロントカバー３の外周部は筒部３ａになっている一方、ポンプインペラー５は外周を筒部５ａと成した椀型になっており、両者の筒部３ａ，５ａは溶接部６によって一体化されている。
【００２０】
ポンプインペラー４の内面には多数枚の羽根（ブレード）７を設けており、ハウジング１の内部には、ポンプインペラー４との間に断面卵形のリング状流体室８を形成するタービンライナー９が配置されており、タービンライナー９のうちポンプインペラー４と対向した面には多数枚の羽根（ブレード）１０を設けている。ポンプインペラー４とタービンライナー９との間のうち、流体室８よりも内周側の部位にステータ１１を配置している。
【００２１】
ステータ１１はワンウエイクラッチ１２を介してスリーブ１３に嵌まっており、スリーブ１３は出力軸４にスプライン嵌合している。また、出力軸４のうちスリーブ１３よりもフロントカバー２に近い部位には、円板状部１４ａを有するタービンハブ１４がスプライン嵌合で嵌まっており、タービンハブ１４における円板状部１４ａの一方の側面にタービンライナー９がリベット１５等で固定されている。
【００２２】
また、タービンハブ１４における円板状部１４ａの外周には外筒部１４ｂを設けており、この外筒部１４ｂに、リング状のロックアップクラッチピストン１６が軸方向にスライド可能に嵌まっている。外筒部１４ｂのうちタービンライナー９の側の端部には、外周方向に突出したストッパー１４ｃを設けている。また、外筒部１４ｂにはＯリング１７を装着している。
【００２３】
ロックアップクラッチピストン１６は金属板製であり、タービンハブ１４の外筒部１４ｂに嵌まる内周筒部１８と、内周筒部１８に一体に連続した壁部１９と、壁部１９の外周に一体に連続した外周筒部２０とを有していて、断面形状は略コ字形になっている。壁部１９は、内周筒部１８に直交した姿勢で連続した内周部１９ａからフロントカバー２の側にずれた第１段落ち部１９ｂと、第１落ち部１９ｂの外周縁から更にフロントカバー２の側にずれた第２段落ち部１９ｃとを有しており、第２段落ち部１９ｃの外面に等厚でリング板状の摩擦材２１を固着している。
【００２４】
第１段落ち部１９ｂのうち外周側の略半分程度は僅かながらタービンライナー９の側に寄っており、この部分に、アウターダンパー板２２をリベット等のファスナ２３で固着している。他方、タービンライナー９の外面にはアウターダンパー板２２に対応したインナーダンパー板２４を固着しており、これらアウターダンパー板２２とインナーダンパー板２４とにより、周方向に飛び飛びで配置されたばね２５を一端と他端とから保持している。敢えて述べるまでもないが、ばね２４（ダンパー装置）は、ロックアップ移行時の衝撃を吸収するためのものである。
【００２５】
そして、ロックアップクラッチピストン１６における壁部１９の第１段落ち部１９ｂのうちアウターダンパー板２２よりも僅かだけ内周に寄った部位に、薄肉化された弱化部２６を全周に亙って形成している。弱化部２６は、第１段落ち部１９ｂのうちタービンライナー９の側の内面の肉を採ることで形成している。具体的には、切削又はプレス機による潰し加工で形成している。弱化部２６は等圧になっており、このため長方形の溝が形成されているが、溝がＶ形やＵ形を成すように形成してもよい。
【００２６】
(2).第１実施形態のまとめ
フロントカバー２とタービンライナー９との間の空間はロックアップクラッチピストン１６で内側空間２７と外側空間２８とに分けられており、これら空間２７，２８の油圧の圧力を変えることにより、ロックアップクラッチピストン１６をフロントカバー２から離れたフリー位置に付勢したり、ロックアップクラッチピストン１５をフロントカバー２に密着したロックアップ位置に付勢したりすることができる。
【００２７】
そして、車両が低速走行している状態などでは、作動油は外側空間２８から内側空間２７に流れてロックアップクラッチピストン１６はその摩擦材２１をフロントカバー２から離したフリー位置（ロックアップ解除位置）にあり、このフリー位置では、ポンプインペラー５の回転が作動油を介してタービンライナー９に伝達され、タービンライナー９の回転はタービンハブ１４を介して出力軸４に伝達される。
【００２８】
他方、例えば車速がある程度まで速くなったりスロットルバルブが全開になったりしてトルク変換の必要がなくなると、作動油が内側空間２７に流れてロックアップクラッチピストン１６はロックアップ位置に移行し、この位置では、摩擦材２１がフロントカバー２に密着することにより、フロントカバー２とロックアップクラッチピストン１５及びターピンハブ１４は一体に回転し、フロントカバー２の回転は出力軸４にダイレクトに伝達される（図２（Ａ）の黒抜き矢印は、動力伝達経路を示している。）。
【００２９】
なお、ロックアップクラッチピストン１６には作動油が抜ける小穴が空いている場合と空いていない場合とがあり、小穴が空いている場合は、ロックアップクラッチピストン１６は内側空間２７と外側空間２８との圧力差によってフロントカバー２に向けて押される。
【００３０】
そして、摩擦材２１はロックアップクラッチピストン１５のうちの外周側の少ない範囲にしか設けられていないため、摩擦材２１の面積は摩擦材２１の内側の面積よりも小さくなっており、このため、図２（Ｃ）に模式的に示すように、摩擦材２１の箇所に作用する油圧の圧力をＰ１として、摩擦材２１の内周側に作用する圧力をＰ２とすると、Ｐ１はＰ２よりも小さくなっている。
【００３１】
その結果、特段の対策を施さないと、図２（Ｃ）に模式的に示すように、ロックアップクラッチピストン１５の内周部が外周よりも大きくフロントカバー２の側に移動してロックアップクラッチピストン１５に傾きが発生し、そのため、摩擦材２１の内周部のみがフロントカバー２に当接する片当たり現象が発生しやすくなっていた。
【００３２】
これに対して本願実施形態では、ロックアップクラッチピストン１５に弱化部２６が存在するため、図２（Ｂ）に模式的に示すように、ロックアップクラッチピストン１５の内周筒部１８が外周筒部２０よりもフロントカバー２に側に近づいても、ロックアップクラッチピストン１５が弾性に抗して曲がり変形することにより、内周筒部１８の動きに引かれて摩擦材２１の箇所が倒れることが防止されるのであり、その結果、摩擦材２１をその全体に亙ってフロントカバー２に密着させることができる。
【００３３】
従って、摩擦材２１とフロントカバー２との間の滑りを防止して高い動力伝達効率を維持できると共に、トルクコンバータの耐久性も向上できるのである。また、フロントカバー２や摩擦材２１には特段の加工は必要なく、しかも、弱化部２５は切削又は加圧によって簡単に加工できるため、コストアップも著しく抑制できる。
【００３４】
(3).他の実施形態、その他
図３では、他の実施形態を示している。このうち（Ａ）に示す実施形態では、ロックアップクラッチピストン１６における壁部１９の内面と外面とから肉を取ることで、薄肉状の弱化部２５を形成している。フロントカバーに対する摩擦材２１の密着性を維持するためには、図３（Ａ）に示すように、摩擦材２１の内周よりも外側のエリアの面積をＳ１、摩擦材２１の内周と弱化部２５との間のエリアの面積をＳ２とすると、Ｓ１＞Ｓ２の関係にあるのが好ましい。
【００３５】
（Ｂ）に示す実施形態では、壁部１９の第１段落ち部１９ｂに２列の薄肉状弱化部２５を同心に設けている。（Ｃ）に示す実施形態では、壁部１９の第１段落ち部１９に小さい曲率半径で外側（フロントカバーの側）に膨出された弱化部２５を形成している。弱化部２５の膨出方向は逆向きにしてもよい。（Ａ）（Ｂ）に一点鎖線で示すように、壁部１９のうち内周部１９ａと第１段落ち部１９ｂとの間の曲がり部の箇所に薄肉状の弱化部２５を設けることも可能である。
【００３６】
図示での説明は省略するが、弱化部を挟んだ内周側と外周側とに補強リブを設けることで、弱化部所への応力集中を図ることも可能である。或いは、各図のように回転軸心と直交した方向から見た状態で、壁部の一部を断面波形に（凹凸形状に）曲げることで弱化部と成すことも可能である（この場合は、複数の弱化部が連続していると見ることも可能である。）。実施形態のロックアップクラッチピストンは２つの段落ち部を有しているが、ロックアップクラッチピストンは単純なコ字形等などでもよい。
【００３７】
既述のとおり、ロックアップクラッチピストンには作動油を逃がす小穴が空いているが、小穴を設けている箇所に弱化部を設けると、弱化部は一層曲がり易くなるため好適である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本願発明は、トルクコンバータに実際に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１  ハウジング１
２  クランク軸（入力軸）
３  フロントカバー
４  出力軸
５  ポンプインペラー
９  タービンライナー
１４  タービンハブ
１６  ロックアップクラッチピストン
１８  内周筒部
１９  壁部
１９ａ  内周部
１９ｂ  第１段落ち部
１９ｃ  第２段落ち部
２１  摩擦材
２５  弱化部２５
【図１】
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【図２】
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【図３】
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