(57)【要約】【課題】  フロントカバー側のトルクコンバータ外殻の外径を縮小して外周に空間を形成しているトルクコンバータのクラッチ装置の提供。【解決手段】  クラッチ装置４はタービンハブ７に取付けられると共にロックアップダンパ装置と連結しているピストン８を有し、該ピストン８の前面側にはプレート１５を取付け、又該プレート１５の前面には上記ピストン８に取着したフランジ１７に対して回転しないが軸方向への移動を可能なようにクラッチプレート１６を取付け、ピストン前面及びクラッチプレートの両面には摩擦材２４，２５，２５を設け、そして上記フランジ１７にはプレート１５の内周部後面に係合するクッションプレート２２を備え、フロントカバー６にはクラッチプレート１６の前面に係合してバネ力を付勢するリターンスプリング２６を取付けている。【選択図】    図１
2008232387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロントカバー側のトルクコンバータ外殻の外径を縮小して外周に空間を形成しているトルクコンバータであって、その内部に収容されてタービンランナと連結しているロックアップダンパ装置とフロントカバーを連結するクラッチ装置において、該クラッチ装置はタービンハブに回転可能に取付けられると共にロックアップダンパ装置と連結して軸方向へ移動出来るピストンを有し、該ピストンの前面側には円盤リング状のプレートをトルクコンバータ外殻に対して回転しないが軸方向への移動を可能な状態で取付け、又該プレートの前面側には上記ピストンに取着したフランジに対して回転しないが軸方向への移動を可能なようにクラッチプレート取付け、ピストン前面及びクラッチプレートの両面には摩擦材を設け、そして上記フランジにはプレートの内周部後面に係合するクッションプレートを備え、フロントカバーにはクラッチプレートの前面に係合して押圧するバネ力を付勢するリターンスプリングを取付けたことを特徴とするトルクコンバータのクラッチ装置。
【請求項２】
プレート内周部後面にリング状の凸部を沿設し、この凸部にクッションプレートの外周平面部を接触可能とした請求項１記載のトルクコンバータのクラッチ装置。
【請求項３】
トルクコンバータ外殻内周面にスプライン歯を形成してプレート外周のスプライン溝に噛み合わせ、又フランジ外周面に形成したスプライン歯にはクラッチプレートの内周に形成したスプライン溝を噛み合わせた請求項１、又は請求項２記載のトルクコンバータのクラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトルクコンバータのタービンランナが所定の速度を超えた場合にフロントカバーに係合するクラッチ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トルクコンバータとは周知の通りエンジンの動力を、作動流体を媒体としてトランスミッションへ伝えることが出来る一種の継手であり、エンジンによって回されるポンプインペラ、そして該ポンプインペラの回転により送り出される作動流体の動きを受けて回るタービンランナ、さらにタービンランナから出た作動流体の向きを変えてポンプインペラへ導くステータから構成されている。
【０００３】
そこで、これらポンプインペラ、タービンランナ、及びステータには複数枚のブレードが所定の角度をもって一定間隔で配列されている。トルクコンバータ内に封入されている作動流体は、ポンプインペラからその各ブレードを介して外周方向へ送り出され、トルクコンバータのケース内壁を伝い、タービンランナのブレードに当って該タービンランナをポンプインペラと同方向に回す働きをする。又タービンランナに当たってから送り出される作動流体は、ステータのブレードに当たってポンプインペラの回転を助長する方向に流れ方向が変えられ、再び内周からポンプインペラに流入する。
【０００４】
図４は従来のトルクコンバータの断面を示している。同図の(イ)はポンプインペラ、(ロ)はタービンランナ、(ハ)はステータ、そして(ニ)はピストンをそれぞれ示し、これらはトルクコンバータ外殻（ホ）内に収容されている。そこでエンジンからの動力を得てフロントカバー（ヘ）が回転し、該フロントカバー（ヘ）と一体となっているポンプインペラ(イ)が回転し、その結果、作動流体を媒介としてタービンランナ(ロ)が回る。
【０００５】
そしてタービンランナ(ロ)のタービンハブ（ト）には軸(図示なし)が嵌って、タービンランナ(ロ)の回転をトランスミッション(図示なし)へ伝達することが出来る。トルクコンバータは一種の流体クラッチである為、ポンプインペラ(イ)の回転速度が低い場合には、タービンランナ(ロ)の回転を停止することが出来(車を停止することが出来)、しかしポンプインペラ(イ)の回転速度が高くなるにしたがってタービンランナ(ロ)は回り始め、さらに高速になるに従ってタービンランナ(ロ)の速度はポンプインペラ(イ)の回転速度に近づく。しかし作動流体を媒介としているトルクコンバータでは、タービンランナ(ロ)の回転速度はポンプインペラ(イ)と同一速度にはなり得ない。
【０００６】
そこで、同図にも示しているようにトルクコンバータ外殻（ホ）内にはピストン(ニ)が設けられていて、タービンランナ(ロ)の回転速度が所定の領域を越えた場合には、該ピストン(ニ)が軸方向に移動してフロントカバー（ヘ）に係合するように作動することが出来る。ピストン外周には摩擦材（チ）が取り付けられている為に、該ピストン(ニ)は滑ることなくフロントカバー（ヘ）と同一速度で回転することが出来る。そしてこのピストン(ニ)はタービンランナ(ロ)と連結していて、タービンランナ(ロ)はピストン(ニ)によって回されることになり、エンジンからの動力をトランスミッションへ、流体を介することによるロスを伴うことなくほぼ１００％の高効率で伝達することが出来る。
【０００７】
このように、タービンランナ(ロ)の回転速度が高くなって、ある条件になった時に、ピストン(ニ)はフロントカバー（ヘ）に係合して、作動流体を媒体としないでタービンランナ(ロ)を直接回転駆動させることが出来る。しかし係合前は、タービンランナ(ロ)とフロントカバー（ヘ）の回転速度は完全に同一ではなく、ピストン(ニ)がフロントカバー（ヘ）に係合することで、速度差に基づく衝撃トルクが発生する。この係合時の衝撃を緩和し、一方では係合後(ロックアップ状態)にエンジンのトルク変動を和らげる為にピストン(ニ)とタービンランナ(ロ)との間にはダンパスプリング（リ）、（リ）・・を備えたロックアップダンパ装置(ヌ)が取り付けられている。
【０００８】
従って、タービンランナ(ロ)と共に同一速度で回転しているピストン(ニ)が僅かに速いフロントカバー（ヘ）に係合する際、ピストン(ニ)の速度は瞬間的に高くなってタービンランナ(ロ)をより速く回そうとするトルクが作用する。この衝撃的トルクをダンパスプリング（リ）、（リ）・・が圧縮変形して吸収するように構成されている。ピストン(ニ)はタービンランナ(ロ)のタービンハブ（ト）に同軸を成して取り付けられているが、ダンパスプリング（リ）、（リ）・・の圧縮変形によって上記タービンランナ(ロ)と位相差を生じることが出来る構造となっている。
【０００９】
ところで、このトルクコンバータはエンジンの動力をトランスミッションへ伝達する流体継手であるが、限られたスペースに取付けられる関係上、出来る限りコンパクトな大きさとすることが望まれる。勿論、大きなトルクを伝達する為には、その外径をコンパクト化するには限界はあるが、従来において、フロントカバー（ヘ）からロックアップダンパ装置（ヌ）にかけてのトルクコンバータ外殻（ホ）の外径を小さくしているトルクコンバータが知られている。
【００１０】
トルクコンバータ外殻（ホ）の外径が小さくなれば、この部分に収容されているピストン（ニ）及びロックアップダンパ装置（ヌ）の外径寸法は必然的に縮小されるが、外径寸法を縮小しても衝撃トルクを吸収できる機能を満たし、又フロントカバー（ヘ）に係合した場合に滑りを発生しないクラッチ機能を備えることが求められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、トルクコンバータのピストン及びロックアップダンパ装置が収容されるトルクコンバータ外殻の外径を縮小した場合に、フロントカバーにピストンが係合してロックアップ状態になった状態で滑りを生じることがなく、又ロックアップ状態が解除された状態ではピストンと擦れ合うことのないクラッチ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明が対象とするトルクコンバータは、フロントカバー側のトルクコンバータ外殻の外径を小さくしている。従って、この小さくしたトルクコンバータ外殻内に収容されるクラッチ装置及びロックアップダンパ装置の外径は必然的に小さく成っている。ところで、外径が小さくなってもクラッチとして機能してトルクの伝達が出来るようにピストンの他にプレート及びクラッチプレートを備えた構造と成っている。
【００１３】
すなわち、本発明のクラッチ装置はロックアップダンパ装置と連結しているピストン、及びピストンとフロントカバーとの間にはプレートとクラッチプレートを介在している。プレートはフロントカバーと共に回転すると共に軸方向への移動が出来るように取付けられ、ピストンが移動してロックアップ状態になる場合には、摩擦材にてスリップしないようにロックされる。そこで、クラッチプレートの両面には摩擦材が設けられ、又ピストンの前面にも摩擦材が設けられている。
【００１４】
ピストンにはフランジが取着され、このフランジに上記クラッチプレートが回転しないが軸方向への移動が出来るように取付けられている。そして、ピストンが後退してロックアップ状態が解除される時には、ピストン、プレート、クラッチプレート、及びフロントカバーが接触しないように分離し、その為にリターンバネが取付けられている。一方、フランジにはクッションプレートが取付けられ、上記プレートの内周部に接触することが出来る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るクラッチ装置はピストンの他にプレートとクラッチプレートを有し、ピストンが前進してこれら３枚が互いに係合することで大きな摩擦力を発生することが出来る。従って、ピストンの外径を小さくしても必要な摩擦力を発生してロックアップ状態となる。又、ピストンが後退してロックアップ状態が解除されるならば、リターンスプリングが働いてクラッチプレートを後退させてフロントカバーから分離し、滑り摩擦を発生することはない。
【００１６】
ピストンに取付けたフランジに固定したスナップリングにて上記クッションプレートの後退を阻止し、そしてピストンが前進してロックアップ状態になる場合には、クッションプレートはプレートに前以て係合することで、該プレートを押圧してクラッチプレートと接触させ、ロックアップ時のショックを緩和することが出来る。又、ピストンが後退してロックアップ状態が解除される時には、バネ変形したクッションプレートが元に戻る反力が働いて、プレートはピストンから離れ、クラッチプレートはリターンスプリングに押されて素早く後退移動し、ピストン、プレート、及びクラッチプレート間の接触は即座に解除される。
【実施例】
【００１７】
図１は本発明のロックアップダンパ装置を備えたトルクコンバータを表している断面図である。基本的な構造は前記図４に示している従来のトルクコンバータと共通しており、同図の１はポンプインペラ、２はタービンランナ、３はステータ、そして４はクラッチ装置をそれぞれ示し、これらはトルクコンバータ外殻５内に収容されている。エンジンからの動力を得てフロントカバー６が回転し、該フロントカバー６と一体となっているポンプインペラ１が回転し、その結果、作動流体を媒介としてタービンランナ２が回る。
【００１８】
そしてタービンランナ２のタービンハブ７には軸(図示なし)が嵌って、タービンランナ２の回転をトランスミッション(図示なし)へ伝達することが出来る。そして、トルクコンバータ外殻５内に設けているクラッチ装置４のピストン８はタービンランナ２の回転速度が所定の領域を越えた場合には軸方向に移動してロックアップ状態となる。その結果、ピストン８は滑ることなくフロントカバー６と同一速度で回転することが出来る。このピストン８はタービンランナ２と連結していて、タービンランナ２はピストン８によって直接回されることになる。
【００１９】
このように、タービンランナ２の回転速度が高くなって、ある条件になった時に、クラッチ装置４のピストン８は同図の左側へ前進してプレート１５及びクラッチプレート１６を挟み込んでフロントカバー６に係合してロックアップ状態となるが、しかし係合前は、タービンランナ２とフロントカバー６の回転速度は完全に同一ではない為に、クラッチ装置４が作動することで、速度差に基づく衝撃が発生する。この係合時の衝撃を緩和し、一方では係合後にエンジンのトルク変動を伝えない為にクラッチ装置４とタービンランナ２との間にはダンパスプリング１１，１１・・、ダンパスプリング１２，１２・・を備えたロックアップダンパ装置１３が取り付けられている。
【００２０】
ところで、図１から明らかなように、トルクコンバータのトルクコンバータ外殻５はフロントカバー側の外径が縮小している。その結果、外周に空間１４が形成されることで、この空間１４を利用して他の部材を収めることが出来ると共に、トルクコンバータの軽量化が図られる。その為に、ピストン８の外径は小さくなり、前記図４に示すトルクコンバータに備えたピストン（ニ）に比較してロックアップ時の摩擦トルクは小さくなり、ロックアップ時に必要なトルクの伝達をすることが出来なくなる。
【００２１】
そこで、本発明ではピストン８の他にプレート１５及びクラッチプレート１６を組み合わせたクラッチ装置４を構成している。ピストン８の形態は従来と同じように、タービンハブ７に嵌って回転可能に支持され、その外周は前記ロックアップダンパ装置１３と連結している。そして、本発明ではピストン８の内周側にはフランジ１７を取着し、このフランジ１７にはフロントカバー６に面してクラッチプレート１６が取付けられている。
【００２２】
該フランジ１７は筒体を成してその外周面にはスプライン歯１８，１８・・を設け、円盤リング状のクラッチプレート１６の内周に形成したスプライン溝と噛み合っている。従って、フランジ１７に取付けたクラッチプレート１６は回転することは出来ないが、スプライン歯１８，１８・・に噛み合って軸方向(前方・後方)に移動することは可能となる。
【００２３】
そして、クラッチプレート１６とピストン８の間には円盤リング状のプレート１５が取付けられている。この円盤リング状プレート１５は上記フランジ１７ではなく、トルクコンバータ外壁５の内周面に設けたスプライン歯１９，１９・・と噛み合っている。その為に、プレート外周にはスプライン溝が形成されている。従って、プレート１５はトルクコンバータ外殻５に対して回転することは出来ないが、軸方向(前方・後方)への移動は許容されている。
【００２４】
ここで、トルクコンバータ外殻５の内周面にスナップリング２０が固定されていて、プレート１５のピストン側への移動が規制され、又フランジ１７にもスナップリング２１が取着されて、このスナップリング２１にリング状のクッションプレート２２が当って後退しないように止着されている。そして、クッションプレート２２の外周平面部は、上記プレート１５の内周側後面に接することが出来、後面にリングを成して形成した滑らかな凸部２３に当ってバネ力を付勢することが出来る。
【００２５】
ところで、上記ピストン８の外周部前面には摩擦材２４が設けられ、プレート１５の後面に所定の圧力をもって当接した場合には、摩擦力によって滑ることはなく、又クラッチプレート１６の外周部両面(前面及び後面)にも摩擦材２５，２５が設けられている。従って、クラッチプレート１６はピストン８によって押圧され、フロントカバー６及びプレート１５に挟まれるならば、摩擦力によって滑ることはない。
【００２６】
すなわち、結果的にピストン８が前進して押圧力を作用するならば、プレート１５とクラッチプレート１６を間に挟み込んで、フロントカバー６に係合することが出来、該ピストン８はフロントカバー６と共に回転する。本発明のクラッチ装置４は、その外径を縮小している為に、ピストン前面に設けている摩擦材２４の面積が小さくなり、この縮小した摩擦材２４の面積を補う為に、両面に摩擦材２５，２５を設けたクラッチプレート１６とプレート１５を備えたクラッチ構造としている。
【００２７】
図２はロックアップ前のクラッチ装置４を、図３はロックアップ状態のクラッチ装置４を夫々表している。ロックアップ前はピストン８が後退しており、その為に該ピストン８と共にフランジ１７が後退し、クッションプレート２２はプレート１５の凸部２３から離れ、仮に該凸部２３に接していてもバネ力を付勢することはない。そして、フロントカバー６に取付けたリターンスプリング２６に押圧されてクラッチプレート１６も後退している。
【００２８】
従って、クラッチプレート１６はフロントカバー６から離れ、ピストン８はプレート１５から離れる。該プレート１５はクラッチプレート１６に押されて後退するが、トルクコンバータ外殻５の内周面に固定したスナップリング２０に当ってその後退位置が規制されている。ここで、ピストン８はタービンハブ７の先端から供給される作動油の油圧により後退することが出来るが、プレート１５とクラッチプレート１６はリターンスプリング２６に押されて後退し、フロントカバー６との係合が解かれる。
【００２９】
そして、タービンランナ２の回転速度が高くなり、ある領域に達するならば、ピストン８は作動油の油圧により前進してプレート１５を押圧し、該プレート１５はクラッチプレート１６を押圧する。その結果、クラッチプレート１６はフロントカバー６に係合することが出来る。図３はクラッチプレート１６がフロントカバー６に係合したロックアップ状態である。このロックアップ状態ではピストン８が前進することでプレート１５とクラッチプレート１６をフロントカバー６との間で挟み込んでいる。
【００３０】
ここで、プレート１５はピストン８に押されてスナップリング２０から離れ、又、クッションプレート２２がプレート１５の後面に形成している凸部２３に接することで、プレート１５をピストン８が押圧してロックアップ状態になる際のショックを低減し、滑らかなトルクの立ち上がりを実現できる。すなわち、ピストン８がプレート１５と係合する前にクッションプレート２２が凸部２３に接してプレート１５が前方へ移動し、そしてプレート１５とクラッチプレート１６が半係合状態と成ったところでロックアップ状態に達することが出来る為に、比較的滑らかな係合が実現する。
【００３１】
ところで、ロックアップＯＦＦ時に従来の多板クラッチ構造では各クラッチプレートの切り離しがスムーズに行えず、クラッチの切り替えが遅れた場合には、プレート１５とクラッチプレート１６とで差回転が発生して該クラッチプレート１６の摩擦材２５は摩擦熱にて焼ける虞がある。又、差回転に伴うショック、擦れ音が発生する。ロックアップ切り替えタイミングをスムーズにする為に、ロックアップ油圧にて制御しているが、その管理は非常に難しい。
【００３２】
本発明では、ロックアップＯＦＦ時に、クッションプレート２２がプレート１５に形成した凸部２３に接している状態からピストン８が後退して離れると、該クッションプレート２２のバネの復元力が発生してピストン８との切り離しが早く、そしてリターンスプリング２６のバネ力にてクラッチプレート１６はフロントカバー６から直ちに離れ、該クラッチ装置４の引きずりが無くなる。このように変速が短時間で出来ることから、変速制御は容易にしかも瞬時に行えるようになり、燃費向上に結び付く。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るクラッチ装置を備えたトルクコンバータの実施例。
【図２】ロックアップ前のクラッチ装置。
【図３】ロックアップ後のクラッチ装置。
【図４】従来のトルクコンバータ。
【符号の説明】
【００３４】
１  ポンプインペラ
２  タービンランナ
３  ステータ
４  クラッチ装置
５  トルクコンバータ外殻
６  フロントカバー
７  タービンハブ
８  ピストン
11  ダンパスプリング
12  ダンパスプリング
13  ロックアップダンパ装置
14  空間
15  プレート
16  クラッチプレート
17  フランジ
18  スプライン歯
19  スプライン歯
20  スナップリング
21  スナップリング
22  クッションプレート
23  凸部
24  摩擦材
25  摩擦材
26  リターンスプリング
【図１】
2008232387.tif 000003
【図２】
2008232387.tif 000004
【図３】
2008232387.tif 000005
【図４】
2008232387.tif 000006