(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動シャフトと被駆動シャフトとを連結する流体動力学トルク連結装置であって、
インペラーシェルを有するインペラーと、
前記インペラーシェルに連結されるケーシングシェルを含むケーシングであって、第１の係合面を有するケーシングと、
前記インペラーと同軸に整列され且つ前記インペラーによって流体力学的に駆動可能な軸方向に移動可能なタービン−ピストンであって、タービン−ピストンシェルと第２の係合面を有する駆動部とを含むタービン−ピストンと、
前記タービン−ピストンに駆動連結された入力部と、出力ハブに動作可能なように接続可能な出力部と、を有するダンパーアッセンブリと、
前記第１の係合面と前記第２の係合面との間に介在し且つ前記第１の係合面及び前記第２の係合面のうちの少なくとも一方に対して軸方向へ移動可能な相互に反対側に位置するクラッチプレート係合面を、有するクラッチプレートと、を備え、
前記タービン−ピストンは、ケーシングに対して軸方向へ移動可能であり、前記流体動力学トルク連結装置をロックアップモードに位置づけるため及び当該ロックアップモードから外れるように位置づけるために、前記第２の係合面を軸方向へ前記第１の係合面に向かって及び前記第１の係合面から離れる方向に移動させ、前記ロックアップモードでは、前記ケーシングが前記ダンパーアッセンブリの前記入力部に対して機械的に固定され回転不能であるように、前記第１の係合面、前記第２の係合面及びクラッチプレート係合面がお互いに摩擦的に連結し、
前記ダンパーアッセンブリの前記入力部は、前記駆動部に回転不能に且つ軸方向に移動可能に連結されている、
流体動力学トルク連結装置。
【請求項２】
前記クラッチプレートは、前記ケーシングに対して接続され、前記ケーシングに対して軸方向に移動可能である、請求項１に記載の流体動力学トルク連結装置。
【請求項３】
前記ダンパーアッセンブリの前記入力部は、前記駆動部に回転不能且つ軸方向に移動可能に接続され、
前記クラッチプレートは、前記ケーシングに接続され且つ前記ケーシングに対して軸方向に移動可能な第１クラッチプレートと、前記ダンパーアッセンブリに接続され且つ前記ダンパーアッセンブリに対して軸方向に移動可能な第２クラッチプレートと、を有する請求項１に記載の流体動力学トルク連結装置。
【請求項４】
前記第１クラッチプレートは、前記駆動部と前記第２クラッチプレートとの間に介在され、前記第２クラッチプレートは、前記第１クラッチプレートと前記ケーシングの第１の係合面との間に介在される請求項３に記載の流体動力学トルク連結装置。
【請求項５】
前記駆動部、前記第１クラッチプレートおよび前記第２クラッチプレートは、前記流体動力学トルク連結装置が前記ロックアップモードから外れる場合に、互いに対して回転可能である請求項３に記載の流体動力学トルク連結装置。
【請求項６】
前記第１クラッチプレートの前記クラッチプレート係合面のうちの１つが第１の摩擦ライニングを具備し、前記第２クラッチプレートの前記クラッチプレート係合面のうちの１つが第２の摩擦ライニングを具備する請求項３に記載の流体動力学トルク連結装置。
【請求項７】
前記第１クラッチプレートの前記クラッチプレート係合面のうちの１つが第１の摩擦ライニングを具備し、前記第２クラッチプレートの前記相互に反対側に位置するクラッチプレート係合面がそれぞれ第２の摩擦ライニングおよび第３の摩擦ライニングを具備する請求項３に記載の流体動力学トルク連結装置。
【請求項８】
前記タービン−ピストンの前記駆動部は、前記タービン−ピストンシェルに固定された軸方向に延びる管状部分と、前記第２の係合面を有する半径方向に延びるクラッチ部分と、を含む、請求項１に記載の流体動力学トルク連結装置。
【請求項９】
前記タービン−ピストンは複数のタービンブレードを有し、前記駆動部の前記軸方向に延びる管状部分は前記タービンブレードの半径方向外側にある請求項８に記載の流体動力学トルク連結装置。
【請求項１０】
前記駆動部の前記軸方向に延びる管状部分および前記半径方向に延びるクラッチ部分は、お互いに一体的に設けられている、請求項８に記載の流体動力学トルク連結装置。
【請求項１１】
前記第１の係合面、前記第２の係合面および前記クラッチプレート係合面は、前記ケーシングの回転軸線に対して約９０度の角度で半径方向に延びることを特徴とする請求項１に記載の流体動力学トルク連結装置。
【請求項１２】
前記ケーシングシェルは、前記ケーシングの前記第１の係合面を形成する請求項１に記載の流体動力学トルク連結装置。
【請求項１３】
前記タービン−ピストンは、前記クラッチプレート係合面、前記第１の係合面及び前記第２の係合面を互いに摩擦的に連結して流体動力学トルク連結装置を前記ロックアップモードに位置づけるために、前記流体動力学トルク連結装置の入力側に向かって軸方向に移動可能であり、前記タービン−ピストンは、前記第１の係合面及び前記第２の係合面が摩擦的に連結されずに流体動力学トルク連結装置が前記ロックアップモードにいないようにするように、前記流体動力学トルク連結装置の出力側に向かって軸方向に移動可能である請求項１に記載の流体動力学トルク連結装置。
【請求項１４】
前記インペラーと前記タービン−ピストンとの間に配置されたステータをさらに備える、請求項１に記載の流体動力学トルク連結装置。
【請求項１５】
前記ダンパーアッセンブリは、中間部材と、前記入力部を前記中間部材に駆動連結する周方向に延在する弾性減衰部材の第１セットであって前記出力部が前記出力ハブに接続され且つ前記出力ハブに対して回転不能である第１セットと、前記中間部材を前記出力部に駆動連結する周方向に延在する弾性減衰部材の第２セットと、前記中間部材に取り付けられた遠心振り子発振器と、を有する請求項１２に記載の流体動力学トルク連結装置。
【請求項１６】
前記ダンパーアッセンブリは、中間部材と、前記入力部を前記中間部材に駆動連結する周方向に延在する弾性減衰部材の第１セットであって前記出力部が前記出力ハブに接続され且つ前記出力ハブに対して回転不能である第１セットと、前記中間部材を前記出力部に駆動連結する周方向に延在する弾性減衰部材の第２セットと、前記中間部材に取り付けられたばね質量系と、を有する請求項１２に記載の流体動力学トルク連結装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して流体動力学トルク連結装置に関し、特に、駆動シャフト及び被駆動シャフトを機械的に連結するためのタービン−ピストンロックアップクラッチを含む流体動力学トルク連結装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動トランスミッション付き車両は、エンジンの駆動シャフトをトランスミッションの被駆動シャフトに流体的に連結するための流体動力学トルク連結装置を具備する。ロックアップクラッチは、特定の動作条件の下で、駆動シャフト及び被駆動シャフトを機械的に連結するものとして知られている。ロックアップクラッチおよびその動作は、例えば、米国特許番号８，２７６，７２３及び米国特許番号７，１９１，８７９に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許番号８，２７６，７２３
【特許文献２】米国特許番号７，１９１，８７９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ロックアップクラッチ付き流体動力学トルク連結装置は、乗り物の動力伝達装置用途として役立つことが証明されている一方で、それらの性能及びコストを改善することができる改良が可能である。
【０００５】
以下に教示されるように、そのような改善は、例えば、流体動力学トルク連結装置の構成要素の空間要求を低減すること及び／又はコン（ｃｏｎ）に由来しうる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、駆動シャフト及び被駆動シャフトを共に連結するための流体動力学トルク連結装置が提供される。この第１の態様の流体動力学トルク連結装置は、インペラーシェルを含むインペラーと、インペラーシェルに接続されたケーシングシェルを含むとともに第１の係合面を有するケーシングと、インペラーによって流体力学的に駆動可能で軸方向に移動可能なタービン−ピストンと、タービン−ピストンに対して駆動可能に相互接続される入力部及び出力ハブに対して動作可能に接続可能な出力部を有するダンパーアッセンブリと、対向する複数のクラッチプレート係合面を有するクラッチプレートと、を備える。タービン−ピストンは、タービン−ピストンシェルと、第２の係合面を有する駆動構成要素と、を含む。クラッチプレートは、第１及び第２の係合面の間に配置され、第１及び第２の係合面のうちの少なくとも一方に対して軸方向へ移動可能である。タービン−ピストンは、ケーシングに対して軸方向に移動可能であり、流体動力学トルク連結装置をロックアップモードに位置づけるように及びロックアップモードから外れるように位置づけるように、第１の係合面に向かう方向及び離れる方向へ第２の係合面を軸方向に移動させることができる。ロックアップモードでは、第１及び第２の係合面及びクラッチプレート係合面が互いに摩擦で連結して、ケーシングが、ダンパーアッセンブリの入力部に対して機械的に固定されて回転できないようにされる。
【０００７】
本発明の第２の態様は、流体動力学トルク連結装置を組み立てる方法を提供する。インペラーシェルを含むインペラーと、タービン−ピストンシェル及び駆動構成要素を含む軸方向に移動可能なタービン−ピストンと、を備えるトルクコンバータが提供される。トルクコンバータは、ケーシングシェルと、タービン−ピストンに駆動可能に相互連結される入力部及び出力ハブに作動可能に連結可能な出力部を含むダンパーアッセンブリと、ケーシングシェルを含むケーシングを有する流体動力学装置を組み立てるための対向するクラッチプレート係合面を有するクラッチプレートと、に操作可能に連結される。クラッチプレートは、ケーシングの第１の係合面と駆動構成要素の第２の係合面との間において、ケーシングの第１の係合面及び駆動構成要素の第２の係合面の少なくとも一方に対して軸方向に移動可能である。タービン−ピストンは、ケーシングに対して軸方向に移動可能であり、流体動力学トルク連結装置をロックアップに位置付けるように及びロックアップモードから外れるように位置づけるように、第２の係合面を第１の係合面に向けて及び第１の係合面から遠ざかるように軸方向へ移動させることができる。ロックアップモードでは、第１及び第２の係合面及びクラッチプレート係合面が互いに摩擦で係合して、ケーシング、ダンパーアッセンブリの入力部に対して機械的に固定されて回転できないようにされる。
【０００８】
本発明の第３の態様は、流体動力学トルク連結装置を操作する方法を提供する。流体動力学トルク連結装置は、インペラーシェルを含むインペラーと、第１の係合面を有するとともにインペラーシェルに接続されるケーシングシェルを含むケーシングと、インペラーによって流体力学的に駆動可能であるとともに第２の係合面を有する駆動構成要素及びタービン−ピストンシェルを含む軸方向に移動可能なタービン−ピストンと、タービン−ピストンに駆動されるように連結された入力部及び出力ハブに作動されるように連結可能な出力部を含むダンパーアッセンブリと、第１の係合面と第２の係合面との間に配置され第１の係合面及び第２の係合面のうちの少なくとも一方に対して軸方向へ移動可能な対向するクラッチプレート係合面を有するクラッチプレートと、を備える。この方法は、ケーシングに対して軸方向へ移動可能なタービン−ピストンを備え、流体動力学トルク連結装置をロックアップモードに位置づけるとともにロックアップモードから外れるように位置づけるように、第１の係合面に向けて及び第１の係合面から離れるように第２の係合面を軸方向へ移動させることができる。このロックアップモードでは第１及び第２の係合面及びクラッチプレート係合面が互いに摩擦で連結して、ケーシングがダンパーアッセンブリの入力部に対して機械的に固定されて回転できないようにされる。
【０００９】
本発明の他の態様は、装置、デバイス、システム、連結デバイス、コンバータ及び方法等を含み、これらは本発明の一部を構成し、例示的な実施形態の以下の詳細な説明を読むことによって、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は、上述の一般的な説明および以下に与えられる例示的な実施形態および方法の詳細な説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つ。本発明の目的および利点は、同様の要素には同じまたは類似の参照番号が付された添付図面に照らしてみて、以下の明細書の検討から明らかになるであろう。
【図１】図１は、本発明の第１の例示的な実施形態によるタービン−ピストンを備えた流体動力学トルク連結装置の軸方向断面の断片化された片側図である。
【図２】図２は、ロックアップモードにおける図１の円２の拡大部分図である。
【図３】図３は、図１の円２と同じ拡大部分図であるが、非ロックアップモードで示される第１の例示的な実施形態による図である。
【図４】図４は、単一のダンパーアッセンブリを有するタービン−ピストンを含む流体動力学トルク連結装置の簡略図である。
【図５】図５は、デュアルダンパーアッセンブリまたはダブルダンパーアッセンブリを備えたタービン−ピストンを含む別の流体動力学トルク連結装置の簡略図である。
【図６】図６は、デュアルダンパーアッセンブリまたはダブルダンパーアッセンブリ、及び振り子振動吸収器を備えたタービン−ピストンを含むさらに別の流体動力学トルク連結装置の簡略図である。
【図７】図７は、デュアルダンパーアッセンブリまたはダブルダンパーアッセンブリ、及び振動吸収ばね質量系を備えたタービン−ピストンを含むさらなる流体動力学トルク連結装置の簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
添付の図面に示された本発明の例示的な実施形態および方法について詳細に説明する。図面において、同様の参照文字は図面全体にわたって同様のまたは対応する部分を示す。しかしながら、より広範な態様において本発明は、例示的な実施形態および方法に関連して示され説明された特定の詳細、代表的な装置および方法、および例示的な例には限定されないことに留意すべきである。
【００１２】
例示的な実施形態のこの説明は、添付の図面に関連して読まれることを意図しており、添付の図面は明細書全体の一部とみなされるべきである。本明細書では、「水平」、「垂直」、「上」、「下」、「上方」、「下方」、「右」、「左」、「最上部」、および「底部」などの相対語及びその派生語（例えば、「水平方向」、「下方へ」、「上方へ」など）は、説明の対象となっている図面の図において描かれているような又は示されているような方向を指すと解釈されるべきである。これらの相対的な用語は、説明の便宜のためであり、通常、特定の方向付けを必要とすることは意図されていない。「接続された」および「相互接続された」などの取り付け及び連結などに関する用語は、そうではないと明示的に記載されていない限りは、複数の構造が直接的または間接的にお互いに固定又は取り付けられる関係とともに、両者が可動又は固定された取り付け体又は関係を示す。「動作可能に接続される」という用語は、関連する構造がその関係によって意図されたように動作することを可能にする取り付け、連結または接続である。さらに、特許請求の範囲で使用されているような単語「ａ」および「ａｎ」（特に個数を限定しない単語）は、「少なくとも１つ」を意味する。
【００１３】
流体動力学トルク連結装置の例示的な実施形態は、図１の部分断面図に最もよく示されているように、添付の図面において参照符合１０によって概して示されている。流体動力学トルク連結装置１０は、自動車のような車両の駆動シャフトと被駆動シャフトとを流体的または機械的に連結するように動作可能である。典型的な場合において、駆動シャフトは、車両の内燃エンジン（図示せず）の出力軸であり、被駆動シャフトは車両の自動トランスミッションに接続される。
【００１４】
流体動力学トルク連結装置１０は、オイルやトランスミッション流体のような流体で満たされたシールされたケーシング１２を含む。シールされたケーシング１２、流体力学的トルクコンバータ１４及びねじり振動ダンパー（ここでは、ダンパーアッセンブリとも呼ばれる）１６は、全て回転軸Ｘの周りで回転可能である。ここで説明する図面は、片側図、すなわち、回転軸Ｘよりも上の流体動力学トルク連結装置１０の一部又は断片の断面を示す。概して、装置１０は、回転軸Ｘに関して対称である。ここで、軸方向および半径方向の向きは、トルク連結装置１０の回転軸Ｘに関するものとして考慮される。「軸方向」、「半径方向」及び「円周方向」のような相対的な用語は、それぞれ回転軸Ｘに平行な方向、回転軸Ｘに垂直な方向及び回転軸Ｘ周りの回転方向に関するものである。
【００１５】
図１に示す第１の例示的な実施形態によるシールされたケーシング１２は、外周において溶接部１９等によって共に固定的に密閉されるように連結される第１ケーシングシェル１８と第２ケーシングシェル２０であって、互いに対しては移動できないが軸Ｘの周りには回転可能な第１ケーシングシェル１８と第２ケーシングシェル２０を含む。第１ケーシングシェル１８は、駆動シャフトに対して相互連結され、当該駆動シャフトに対して移動できず、より典型的には駆動シャフトに固定され当該駆動シャフトに対して回転できないフライホイール（図示せず）であり、ケーシング１２は、エンジンが動作するのと同じ速度で回転する。具体的には、図１に示す実施形態において、ケーシング１２は、内燃エンジンによって回転可能に駆動され、図１に示すスタッド２１によってそのフライホイールに回転不能に連結される。第１及び第２のケーシングシェル１８，２０の各々は、例えば複数の一体の金属板をプレス成形することにより一体的に作られうる。
【００１６】
第１のケーシングシェル１８は、回転軸Ｘからの方向に関して実質的に半径方向に（すなわち、回転軸Ｘに概ね直交する平面において）延びる第１の側壁部分２２と、第１の側壁部分２２から第２のケーシングシェル２０に向けて実質的に軸方向に延びる円筒状の第１の外壁部分２６１と、を含む。同様に、第２のケーシングシェル２０は、回転軸Ｘからの方向に関して実質的に半径方向に延びる第２の側壁部分２４と、第２の側壁部分２４から第１のケーシングシェル１８に向けて実質的に軸方向に延びる円筒状の第２の外壁部分２６２とを含む。第１の側壁部分２２は、図２および図３に最もよく示される第１の係合面２２１を含む。第１および第２の外壁部分２６１、２６２は、回転軸Ｘと実質的に平行な環状の外壁２６を集合的に形成する。溶接部１９は、外壁部分２６１および２６２を互いに固定的に留める。図示されていないが、ケーシング１２は、第１および第２の外壁部分２６１、２６２の両端で溶接され、第１および第２の外壁部分２６１、２６２を相互に連結する環状の円筒形シェルのような追加の構成要素を含むことができる。
【００１７】
環状の外壁２６から、より具体的には外壁部分２６１から径方向内側に延びるのは、相互に反対側に位置するクラッチプレート係合面２５１および２５２を有するクラッチプレート２５である。スプライン連結が使用されて、クラッチプレート２５を環状の外壁２６に接続して、ケーシング１２に対するクラッチプレート２５の軸方向移動を許容しつつ、ケーシング１２に対して回転できないようにクラッチプレート２５を固定してもよい。図３に最も良く示されているように、第１の摩擦ライナー４８１がクラッチプレート係合面２５１に固定されている。
【００１８】
トルクコンバータ１４は、インペラー（ポンプ又はインペラーホイールとして言及されることもある）３０と、タービン−ピストン３２と、インペラー３０とタービン−ピストン３２との間において軸方向に配置され且つインペラー３０とタービン−ピストン３２とを動作可能に接続するステータ（リアクタとして言及されることもある）３４とを含む。インペラー３０、タービン−ピストン３２およびステータ３４は、回転軸Ｘに関して互いに同軸上に整列されている。インペラー３０、タービン−ピストン３２およびステータ３４は、集合的にトーラス（ｔｏｒｕｓ）を形成する。インペラー３０およびタービン−ピストン３２は、当技術分野で知られているように、流体的に（または流体力学的に）互いに連結されていてもよい。
【００１９】
またケーシング１２の第２ケーシングシェル２０は、インペラー３０のインペラー−シェルを形成して機能する。したがってインペラーシェル２０は、ケーシング１２の一部と呼ばれることもある。インペラー３０は、更にインペラーコアリング４５と、インペラーコアリング４５及びインペラーシェル２０に対してろう付け等により固着された複数のインペラーブレード３３と、を含む。そのシェル２０、インペラーコアリング４５及びインペラーブレード３３を含むインペラー３０は、ケーシング１２に対して回転不能なようにケーシング１２の第１のケーシングシェル１８に固定され、そのためエンジンの駆動シャフト（又はフライホイール）に連結されてエンジン出力と同じ速度で回転する。またインペラー３０は、インペラーシェル２０に対して固定的に取り付けられたインペラーハブ３１を含む。インペラーハブ３１は、トランスミッションの油圧ポンプと係合するように配置される。
【００２０】
タービン−ピストン３２は、ロックアップクラッチピストンを有するタービンが一体化され又は組み込まれている。タービン−ピストン３２のタービン構成要素は、タービン−ピストンシェル３５、タービン−ピストンコアリング４６、及び複数のタービン−ピストンブレード３６を含み、当該複数のタービン−ピストンブレード３６は、ろう付けなどによってタービン−ピストンコアリング４６及びタービン−ピストンシェル３５に対して固定的に取り付けられている。インペラー３０の回転は、トーラスにおける流体伝達をもたらして、タービンブレード３６、及び流体力学的伝達モードにおいてタービン−ピストンコアリング４６及びタービン−ピストンシェル３５を回転させる。インペラーシェル２０およびタービン−ピストンシェル３５は、その間に、実質的にトロイダル（ｔｏｒｏｉｄａｌ）な内側チャンバー（またはトーラスチャンバー）５３を集合的に画定する。
【００２１】
ステータ３４は、インペラー３０とタービン−ピストン３２との間に配置され、タービン−ピストン３２からの流体の方向を変えて効果的なやり方でインペラー３０に戻す。ステータ３４は、典型的には、一方向クラッチ７２に据え付けられ、ステータ３４が逆回転するのを防いでいる。スラストベアリング７４は、ステータ３４の側壁７３とケーシング１２のインペラーシェル２０との間に配置される。
【００２２】
流体動力学トルク連結装置１０は、更に、回転軸Ｘを中心に回転可能な出力ハブ（ハブとも呼ばれる）４０を備える。出力ハブ４０は、被駆動シャフトに動作可能に取り付けられ、当該被駆動シャフトと同軸に配置される。例えば、補完的な外部スプラインまたは溝が設けられたトランスミッション入力シャフトなどの被駆動シャフトに対して出力ハブ４０を回転不能に取り付けるための内部スプライン４２が、出力ハブ４０に設けられていてもよい。あるいは、出力ハブ４０を被駆動シャフトに固定するために溶接または他の接続が用いられてもよい。出力ハブ４０の半径方向外面は、Ｏリング４４などのシール部材を受け入れるための環状スロット４３を含む。出力ハブ４０の半径方向内周面に取り付けられたシール部材９８は、トランスミッション入力軸（図示せず）と出力ハブ４０との間の境界面でシールを形成する。
【００２３】
タービン−ピストンシェル３５の半径方向内周端部３５２において軸方向に延びているのは、回転軸に近接した実質的に円筒形のフランジ３７である。タービン−ピストン３２の実質的に円筒形のフランジ３７は、出力ハブ４０に対して回転可能である。シール部材（例えば、Ｏリング）４４は、実質的に円筒形のフランジ３７と出力ハブ４０との間の境界面でシールを形成する。以下において更に詳細に説明しているように、タービン−ピストン３２は、この境界面に沿って出力ハブ４０に対して軸方向に移動可能である。
【００２４】
駆動部５６は、タービン−ピストンシェル３５の半径方向遠位端３５１付近で環状溶接部および／または締結具４９などによって、タービン−ピストンシェル３５に取り付けられている。駆動部５６は、軸方向に延びる管状部分５６ａと、管状部分５６ａから径方向下側に延びるクラッチ部分５６ｂと、を有する。部分５６ａ、５６ｂは互いに一体化されて、例えば単一の又は統一化された構成要素で作られて、具現化されているが、部分５６ａ、５６ｂは互いに接続された別個の構成要素であってもよい。図２および図３に最もよく示されているように、駆動部５６のクラッチ部分５６ｂは、クラッチプレート２５の係合面２５１と対向して当該係合面と平行である係合面５６１を有する。
【００２５】
図１に示すように、ダンパーアッセンブリ１６は、タービン−ピストン３２と第１のケーシングシェル１８との間の軸方向に、ケーシング１２に収容されている。ダンパーアッセンブリ１６は、リベット７０によって互いに接続された第１および第２の入力ディスク部分６８，６９を含む。第１の入力ディスク部分６８は、接続部６７で駆動部５６の半径方向に延びるクラッチ部分５６ｂに動作可能に接続され、駆動部５６は、ダンパーアッセンブリ１６を回転駆動する。以下においてより詳細に説明するが、接続部６７は、タービン−ピストン３２がロックアップモードの内外に動くことにより、駆動部５６がダンパーアッセンブリ１６に対して軸方向へ移動されることを可能にするようにスプライン付けされてもよい。
【００２６】
入力ディスク部分６８，６９は、周方向に延びる複数の弾性減衰部材６４を介し、被駆動部材（又は出力部材）６２に接続されている。被駆動部材６２は、弾性減衰部材６４が設けられた複数の窓を有する。入力ディスク部分６８，６９は、減衰部材６４の第１の端部と係合し、被駆動部材６２は、第２の減衰部材６４の第２の端部と係合する。したがってディスク部材６８，６９は、被駆動部材６２に対して回転可能であり、減衰部材６４がそれらの弾性によってねじり振動を吸収する。減衰部材６４は、実質的に円周方向に配向された主軸を有する螺旋（またはコイル）ばねとして構成されている。他の弾性部材を選択して、ばねに取って代わるかまたはばねを補うことができる。
【００２７】
図１に示すように、出力ハブ４０及び被駆動部材６２は互いに一体的である。或いは、被駆動部材６２は出力ハブ４０と非一体的に接続されてもよい。被駆動部材６２と出力ハブ４０との間の回転不能な接続は、スプラインや溶接により形成されてもよい。
【００２８】
流体動力学トルク連結装置１０は、クラッチプレート２５と第１の側壁部分２２との間に半径方向に延びる追加のクラッチプレート５２を含む。クラッチプレート５２の半径方向内側の端部は、ディスク部分６８、６９をも接続するリベット７０によって、ダンパーアッセンブリ１６に接続されている。クラッチプレート５２は、ケーシング１２に対して軸方向に移動可能である。クラッチプレート５２のこの軸方向の移動は、ダンパーアッセンブリ１６と出力ハブ４０との間に摺動係合をもたらすこと、スプライン４２に沿って出力ハブ４０と被駆動シャフトとの間に摺動係合もたらすこと、および／またはダンパー保持プレート６８，６９が出力プレート６２に対して軸方向に動くことを可能にするようにダンパーアッセンブリ１６を構成することなどの、いくつかの設計によって達成されうる。図２及び図３に最も良く示されているように、追加のクラッチプレート５２は、クラッチプレート２５のクラッチプレート係合面２５２に対して対向して平行なクラッチプレート係合面５２１と、第１の側壁部分２２の（第１）係合面２２１に対して対向して平行な他のクラッチプレート係合面５２２と、を有する。
【００２９】
駆動部５６およびクラッチプレート２５および５２は、集合的に多面ロックアップクラッチ５０を提供する。図の左から右へ、ロックアップクラッチ５０は、集合的にマルチインターフェースロックアップクラッチ５０を確立する係合面ペア５６１および２５１、２５２および５２１、及び５２２および２２１を含む。各ペアの係合面は、互いに近づいたり離したりするように移動可能であり、例えば、５６１および２５１は、ロックアップモードにおいて互いに向かって移動可能であり、ロックアップモードから外れる場合には互いに離れるように移動可能である。係合面５６１、２５１、２５２、５２１、５２２および２２１のうちの１つ以上には、摩擦リング（または摩擦ライニング）４８１、４８２または４８３（総称して４８と称する）が設けられていてもよい。図３に最もよく示されているように、図示の実施形態において、摩擦リング４８１がクラッチプレート係合面２５１に固定され、摩擦リング４８２および４８３がクラッチプレート係合面５２１、５２２にそれぞれ固定される。摩擦リング４８は、例えば接着連結および／または締結具によって、係合面に固定されてもよい。摩擦リング４８は、改善された摩擦性能に関する摩擦材料で作られている。摩擦リング４８は、係合面のいずれかまた全てに固定されていてもよいし、当該係合面のいずれにも固定されていなくてもよい。
【００３０】
タービン−ピストン３２は、流体動力学トルク連結装置１０をロックアップモードに位置決めするため及びロックアップモードから外れるように位置決めするため、それぞれ第２の係合面５６１をケーシング１２の第１の係合面２２１に対して向かって及び離れるように軸方向に移動させるように軸方向へ移動可能であり、ロックアップモードではケーシング１２がダンパーアッセンブリ１６の入力部に対して機械的にロックされる。ロックアップモードへのタービン−ピストン３２の軸方向変位は、クラッチプレート係合面５２２および２５１をそれぞれ第１及び第２の係合面２２１及び５６１に対して摩擦的に連結し、摩擦リング４８２を介してクラッチプレート係合面２５２及び５２１を互いに摩擦的に連結する。トルクはエンジンからケーシング１２に伝達され、その後、摩擦的に連結された係合面（それらの摩擦ライニング４８を含む）を介してダンパーアッセンブリ１６及び出力ハブ４０に伝達される。特に、摩擦リング４８１、４８２及び４８３は、円周方向に離間した複数の溝（図示せず）であって、作動流体によってロックアップクラッチ５０の摩擦面を冷やすためにロックアップモードにおいて半径方向に外側のチャンバー５１及びダンパーチャンバ５４を互いに流体的に接続するように、概して半径方向に延在する複数の溝を有していてもよい。
【００３１】
ロックアップクラッチ５０は、トルクコンバータ１４の流体力学的流体カップリングを迂回し、駆動シャフトと被駆動シャフトとを機械的に回転不能に連結する。係合面間に複数のロックアップインターフェースを設けることにより、装置１０のトルク容量が増大する。
【００３２】
ロックアップモードから外れるタービン−ピストン３２の軸方向変位は、係合表面の摩擦連結を解除する。非ロックアップモードでは、トルクコンバータ１４の通常の動作は、インペラー３０をタービン−ピストン３２に対して選択的に流体的に（流体力学的に）連結し及び切り離す。
【００３３】
上述したように、タービン−ピストン３２は、ロックアップ位置と非ロックアップ（開放）位置との間でインペラーシェル２０に対して接近または離反するように軸方向に移動可能である。タービン−ピストン３２の軸方向移動は、タービン−ピストンシェル３５の対向する両側の間の圧力差を変化させることによって達成される。図１において、トーラスチャンバー５３はタービン−ピストンシェル３５の左側にあり、ダンパーチャンバ５４はタービン−ピストンシェル３５の他方側（右側）にあり、半径方向外側チャンバー５１は上述のように（図１に示されるように）配置され又は駆動部５６の管状部分５６ａおよびロックアップクラッチ５２の半径方向外側に配置されている。図１に示された実施形態において、トーラスチャンバー５３および半径方向外側チャンバー５１は、ロックアップクラッチがロックアップモードにあるかロックアップモードから外れているかにかかわらず、互いに流体連通したままである。ダンパーチャンバ５４に対するトーラスチャンバー５３における圧力の増大（言い換えれば、トーラスチャンバー５３に対するダンパーチャンバ５４における圧力の低下）は、タービン−ピストン３２を、トルク伝達方向に対向して軸方向へ、つまりケーシング１２の入力側に向かって、すなわち図１の左から右へ、シフトさせてロックアップモードにする。一方、ダンパーチャンバ５４に対するトーラスチャンバー５３における圧力の低下（言い換えれば、トーラスチャンバー５３に対するダンパーチャンバ５４における圧力の増大）は、タービン−ピストン３２を、トルク伝達方向に軸方向へ、つまりケーシングの出力側に向かって、すなわち図１の右から左へ、シフトさせてロックアップモードから外れさせる。圧力変化は、チャンバー５１，５３、及び５４における流体、例えば水力学的流体又は油圧油、の制御によって生成される。
【００３４】
作動中、タービン−ピストン３２とインペラーとの間のスリップ現象によって特に生じる効率の損失を回避するために、ロックアップクラッチ５０は、典型的には相対的に一定の速度で、駆動シャフトと被駆動シャフトとの流体力学的連結の後に概して作動される。そのロックアップ位置と非ロックアップ位置との間の移動のためのタービン−ピストン３２に作用する軸方向の圧力のために、タービン−ピストンシェル３５は、ロックアップピストンを形成しないか又はロックアップピストンとして機能しない典型的なタービンシェルよりも幾分厚く作られうる。図示されていないが、バネなどの付勢部材が、流体動力学トルク連結装置１０に含まれ、タービン−ピストン３２をロックアップモードになるように又はロックアップモードから外れるように軸方向へ付勢してもよい。
【００３５】
タービン−ピストン３２は、上述のように、タービンのシェル構成要素及びロックアップクラッチ５０のピストン構成要素の両方を形成する。通常は互いに別個である２つの構成要素を単一の構成要素に統合することにより、流体動力学トルク連結装置１０においてスペースが節約される。このスペース節約構造は、いくつかの設計オプションを提供する。例えば、流体動力学トルク連結装置１０は、より小型で軽量にされうる。あるいは、ケーシング１２内の自由空間を使用して、減衰構成要素などの追加的な構成要素を追加することができる。さらに、以下に詳細に説明するように、駆動部５６は、流体動力学トルク連結装置１０の組み立てを簡単にする。
【００３６】
図１及び図２の実施形態による流体動力学トルク連結装置１０を組み立てるための例示的な方法が説明される。この例示的な方法は、本明細書に記載の他の実施形態と関連して実施されてもよいことが理解されるべきである。この例示的な方法は、本明細書に記載の流体動力学トルク連結装置を組み立てるための独占的な方法ではない。流体動力学トルク連結装置１０を組み立てる方法は、以下に示すような複数のステップを順次実行することによって実施することができるが、その方法は異なるシーケンスで複数のステップを実行することを含むことができることが理解されるべきである。
【００３７】
インペラー３０、タービン−ピストン３２（駆動部５６なし）、ステータ３４およびダンパー１６は、それぞれ予め組み立てられてもよい。タービン−ピストン３２は、上述したように、タービン−ピストンシェル３５と、タービン−ピストンシェル３５に取り付けられた複数のタービンブレード３６とを含む。駆動部５６およびクラッチプレート２５および５２は、例えば、金属から型打ちされてもよい。
【００３８】
インペラー３０、ステータ３４、およびタービン−ピストン３２のサブアセンブリは一緒に組み立てられる。駆動部５６は、溶接部４９での溶接などによって、タービン−ピストンシェル３５に固定される。ダンパーアッセンブリ１６が追加される。タービン−ピストン３２の円筒フランジ３７は、出力ハブ４０（４２で被駆動シャフトにスプライン連結される）と摺動係合するように、それらの間のシール４４を介して取り付けられる。駆動部５６のクラッチ部分５６ｂは、上述したように、スプライン接続部６７においてダンパーアッセンブリ１６と係合する。予め取り付けられたクラッチプレート２５を有する第１のケーシングシェル１８は、クラッチプレート２５及び５２と駆動部５６のクラッチ部分５６ｂとが図１に示すように位置合わせされるように据え付けられる。図１に最も良く示されているように、第１のケーシングシェル１８は、第２のケーシングシェル２０に対して、１９での溶接などによって、移動不能かつ密封的に固定される。
【００３９】
上述した実施形態では、様々な修正、変更及び調整が行われてもよい。本明細書に記載の実施形態の特徴は、互いに実施することができ、多数の組み合わせで置換可能である。
【００４０】
本明細書に記載のトルクコンバータおよび流体動力学トルク連結装置は、様々なダンパーアッセンブリを組み込んでもよい。例えば、図４は、流体力学的伝達モードを確立するためのインペラー３０及びタービン−ピストン３２と、ロックアップモード伝達のためのロックアップクラッチ５０とを含む流体動力学トルク連結装置を示す。インペラー３０／タービン−ピストン３２の組み合わせとロックアップクラッチ５０とは、ケーシング１２とタービン−ピストンシェル３５との間で互いに平行に連続的に配置されている。ダンパーアッセンブリ１６の弾性減衰部材６０および出力部材４０は、図４においてタービン−ピストンシェル３５の下流側に直列に配置されている。図４の図は、図１〜３に示される実施形態の構成と概ね対応する。
【００４１】
図５は、図４のものと同様の代替のダンパーアッセンブリ１１６を示す。ただしこれにおいて、ダンパーアッセンブリ１１６は、円周方向に延びる弾性減衰部材６０１の第１のセットとして弾性減衰部材６０を含むように、また弾性減衰部材６０１の第１のセットの半径方向内側に配置された円周方向に延びる弾性減衰部材６０２の第２のセットを含むように、改変されている。中間部材１５８は、弾性減衰部材６０１の第１のセットと弾性減衰部材６０２の第２のセットとの間に直列に介在される。そして、弾性減衰部材６０２の第２のセットは、中間部材１５８と出力部材４０との間に直列に介在される。中間部材１５８は、減衰部材６０１の弾性を介し、駆動部５６に対して回転可能であり、減衰部材６０２の弾性を介し、出力部材４０に対して回転可能である。
【００４２】
図６に示されるダンパーアッセンブリ２１６は、図５のものと同様であるが、中間部材１５８に取り付けられた振り子振動吸収装置９６を更に含む。振り子振動吸収装置９６は、当該技術分野において周知であり、例えば、２０１４年６月１６日に出願された米国特許出願番号１４／３０５，１２８、Ｓｔｏｎｅに対するＧＢ５９８８１、Ｓｕｄａｕに対する米国特許番号６，０２６，９４０、及びＧｒａｈｌに対するＥＰ１７４４０７４に記載されている。振り子振動吸収装置９６は、中間部材１５８の周囲に取り付けられてもよく、中間部材１５８の両側に配置されてもよい。
【００４３】
図７に示されるダンパーアッセンブリ３１６は、図５のものと同様であるが、中間部材１５８に取り付けられたばね質量系９９を更に含む。ばね質量系は、当該技術分野において周知であり、例えば、Ｈａｌｌｅｒに対するＷＯ２００４／０１８８９７に記載されている。ばね質量系９９は、中間部材１５８の周囲に取り付けられていてもよい。ばね質量系９９のばねは、鋼ばねなどのコイルばねであってもよい。ダンパーは、例えば粘性ダンパーを含む、任意の線形ダンパーまたは非線形ダンパーであってもよい。ばねおよび質量は、２つの構成要素または１つの一体的な構成要素として具体化されてもよい。ばね−質量系は、線形定数または非線形定数或いは可変剛性、および一定質量または可変質量を有することができる。
【００４４】
上述した実施形態の特徴は、多数の組み合わせで代替可能である。
【００４５】
本発明の例示的な実施形態の前述の説明は、特許法の規定に従って説明の目的で提示されたものである。包括的であることは意図されておらず、開示された正確な形態に本発明を限定することは意図されていない。上記で開示された実施形態は、本発明の原理およびその実際的な適用を最もよく説明するために選択され、それによって、本明細書に記載された原理に従っている限りにおいて、様々な実施形態で及び意図された特定の用途に適するような様々な改変とともに、当業者が発明を最良に活用することを可能にする。したがって、この出願は、その一般原則を使用して本発明のあらゆる変形、使用、または適応をカバーすることが意図されている。さらに、本出願は、本発明が関係する技術分野における既知のまたは慣習的な実施の範囲に入るような本開示からのそのような逸脱をカバーすることが意図されている。したがって、本発明の意図および範囲から逸脱することなく、上記の発明に変更を加えることができる。また本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められることが意図されている。
【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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