(57)【要約】【課題】クルーズ領域でのバネ定数を低下させてエンジンのトルク変動吸収性能を向上させつつ、ダンパスプリングの耐久性を維持することができるロックアップクラッチを提供する。【解決手段】クラッチピストン１１が連結位置にあるとき、当該トルコンカバー５に入力されたトルクをクラッチピストン１１及びダンパスプリング１２を介してタービンに伝達するためのロックアップクラッチにおいて、ダンパスプリング１２は、一端側と他端側とで互いに異なるバネ定数を持った第１コイルスプリング１２ａ、第２コイルスプリング１２ｂを圧縮方向に直列に配設させたものから成るとともに、そのダンパスプリング１２の一端から他端に亘って並列に配設され、当該ダンパスプリング１２のコイルスプリングよりバネ定数が低く設定されて当該ダンパスプリング１２と共に変位する補助スプリング１７を具備したものである。【選択図】図２
2008256017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクコンバータのトルコンカバー内に配設され、当該トルコンカバーに対して連結位置と非連結位置とで移動可能なクラッチピストンと、
該クラッチピストンの周縁に沿って配設されたダンパスプリングと、
該ダンパスプリングの一端と当接して配設され、当該ダンパスプリングを介して前記トルコンカバー内に配設されたタービンと前記クラッチピストンとを連結する連結部と、
前記ダンパスプリングの他端と当接して配設され、前記連結部から当該ダンパスプリングに対して付与された圧縮力に抗して保持し得るダンパホルダと、
を具備し、前記クラッチピストンが連結位置にあるとき、当該トルコンカバーに入力されたトルクを前記クラッチピストン及びダンパスプリングを介してタービンに伝達するためのロックアップクラッチにおいて、
前記ダンパスプリングは、一端側と他端側とで互いに異なるバネ定数を持った複数のコイルスプリングを圧縮方向に直列に配設させたものから成るとともに、そのダンパスプリングの一端から他端に亘って並列に配設され、当該ダンパスプリングのコイルスプリングよりバネ定数が低く設定されて当該ダンパスプリングと共に変位する補助スプリングを具備したことを特徴とするロックアップクラッチ。
【請求項２】
前記補助スプリングは、前記ダンパスプリング内に配設されたことを特徴とする請求項１記載のロックアップクラッチ。
【請求項３】
前記ダンパスプリングは、一端側の第１コイルスプリング及び他端側の第２コイルスプリングから成り、当該第２コイルスプリングより第１コイルスプリングの方がバネ定数が低く設定されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のロックアップクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルコンカバーに入力されたトルクをクラッチピストン及び連結部を介してタービンに伝達するためのロックアップクラッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車（主にＡＴ車）等に配設されるトルクコンバータには、通常、液体（作動油）を略液密状態で収容するトルコンカバー内に、当該トルコンカバーと共に回転するポンプと、該ポンプと対峙したタービンと、一方向クラッチに接続されたステータとが配設されており、ポンプの回転が液体を介してタービンに伝達されるとともに、その伝達トルクが増幅され得るよう構成されている。これにより、エンジンの駆動力が液体を介して増幅され、ミッション及び駆動輪へ伝達され得るようになっている。
【０００３】
ロックアップクラッチは、上記トルクコンバータのトルコンカバー内に配設され、任意タイミングでトルコンカバーとタービンとを直結することにより、液体によるトルク伝達に比べ、トルクの伝達ロスの低減を図るためのものである。即ち、ロックアップクラッチは、タービンと連結されたクラッチピストンを有しており、かかるクラッチピストンがトルコンカバーの内周壁に当接した連結位置と、離間した非連結位置との間で移動可能とされ、連結位置のとき、トルコンカバーとタービンとがクラッチピストンを介して直結されるのである。
【０００４】
然るに、直結された状態において、エンジンからのトルク変動を吸収すべく、クラッチピストンにはダンパスプリングが配設されている。かかるダンパスプリングは、例えば特許文献１にて開示されているように、クラッチピストンの外周縁に沿って円弧状に配設されたものであり、クラッチピストンが連結位置にあるとき、エンジンから伝達されるトルクの変動を吸収すべく変位（伸縮変位）し得るよう構成されている。
【０００５】
ところで、近時においては、互いに異なるバネ定数（低バネ定数及び高バネ定数）を持った２つのコイルスプリングを直列に配設してダンパスプリングとすることにより、図７に示すように、屈曲点トルクＰを有したダンパトルク特性（ダンパスプリング全体としての特性）を得るものが提案されるに至っている。尚、同図は、横軸に捩り角度（ダンパスプリングの圧縮量）、縦軸にそのダンパトルクを示したグラフであり、バネ定数が低いとグラフの傾きが小さくなり、バネ定数が高いとグラフの傾きが大きくなる。領域Ａは、ロックアップクラッチをオンして直結した状態で想定される車両の実用域（クルーズ領域）を示している。
【０００６】
即ち、コイルスプリングを直列に配設した場合、トルクが伝達されてコイルスプリングの捩り角度が増大すると、低バネ定数のコイルスプリングと高バネ定数のコイルスプリングとが同時に圧縮され始め（領域Ａ）、低バネ定数のコイルスプリングが圧縮不能となった時点（密着した時点）で屈曲点トルクＰとなり、それ以降（領域Ｂ）においては、高バネ定数のコイルスプリングのみの圧縮となるのである。これにより、領域Ａのグラフの傾きが小さいことからも分かるように、その領域Ａにおいてダンパスプリングを低剛性化することができ、車両の実用域（クルーズ領域）においてエンジンから伝達されるトルクの変動を吸収し易くすることができる。
【特許文献１】特開平９−１２６２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来のロックアップクラッチにおいては、ダンパスプリングの特性において、領域Ａ（クルーズ領域）のグラフの傾きを更に小さくしてバネ定数を低減すれば、トルクの変動をより吸収し易く、且つ、より早い時点でロックアップクラッチをオンして直結した状態とすることができるのであるが、その場合、コイルスプリングの線径をより細いものとしてバネ性を高める必要があり、バネ強度の不足により耐久性に問題が生じてしまう。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、クルーズ領域でのバネ定数を低下させてエンジンのトルク変動吸収性能を向上させつつ、ダンパスプリングの耐久性を維持することができるロックアップクラッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、トルクコンバータのトルコンカバー内に配設され、当該トルコンカバーに対して連結位置と非連結位置とで移動可能なクラッチピストンと、該クラッチピストンの周縁に沿って配設されたダンパスプリングと、該ダンパスプリングの一端と当接して配設され、当該ダンパスプリングを介して前記トルコンカバー内に配設されたタービンと前記クラッチピストンとを連結する連結部と、前記ダンパスプリングの他端と当接して配設され、前記連結部から当該ダンパスプリングに対して付与された圧縮力に抗して保持し得るダンパホルダとを具備し、前記クラッチピストンが連結位置にあるとき、当該トルコンカバーに入力されたトルクを前記クラッチピストン及びダンパスプリングを介してタービンに伝達するためのロックアップクラッチにおいて、前記ダンパスプリングは、一端側と他端側とで互いに異なるバネ定数を持った複数のコイルスプリングを圧縮方向に直列に配設させたものから成るとともに、そのダンパスプリングの一端から他端に亘って並列に配設され、当該ダンパスプリングのコイルスプリングよりバネ定数が低く設定されて当該ダンパスプリングと共に変位する補助スプリングを具備したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のロックアップクラッチにおいて、前記補助スプリングは、前記ダンパスプリング内に配設されたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載のロックアップクラッチにおいて、前記ダンパスプリングは、一端側の第１コイルスプリング及び他端側の第２コイルスプリングから成り、当該第２コイルスプリングより第１コイルスプリングの方がバネ定数が低く設定されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、ダンパスプリングの一端から他端に亘って並列に配設され、当該ダンパスプリングと共に変位する補助スプリングの具備により、当該ダンパスプリングに及ぼされる圧縮力の分担を図り、ダンパスプリングを構成するコイルスプリングの線径が細くなり、バネ定数を低下させ、エンジンのトルク変動吸収性能を向上させることができるとともに、ダンパスプリングの耐久性を維持することができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、補助スプリングがダンパスプリング内に配設されるので、当該補助スプリングを具備させることによりダンパスプリング全体が大型化してしまうのを回避でき、且つ、クルーズ領域でのバネ定数を低下させてエンジンのトルク変動吸収性能を向上させつつ、ダンパスプリングの耐久性を維持することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、ダンパスプリングは、一端側の第１コイルスプリング及び他端側の第２コイルスプリングから成り、当該第２コイルスプリングより第１コイルスプリングの方がバネ定数が低く設定されているので、実用に即したダンパトルク特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係るロックアップクラッチは、クラッチピストンが連結位置にあるとき、トルコンカバーに入力されたトルクをクラッチピストン及び連結部を介してタービンに伝達するためのものである。以下に、本ロックアップクラッチが適用されるトルクコンバータについて、図１に基づき説明する。
【００１６】
トルクコンバータ１は、自動車（主にＡＴ車）等に配設され、エンジン（不図示）からのトルクを増幅してミッションに伝達するためのもので、当該エンジンの駆動力が伝達されて軸回りに回転可能とされるとともに液体（作動油）を液密状態で収容したトルコンカバー５と、該トルコンカバー５の同図右側壁５ｂ側に形成されて当該トルコンカバー５と共に回転するポンプ２と、該ポンプ２と対峙しつつトルコンカバー５内における同図左側壁５ａ側に回転可能に配設されたタービン３と、一方向クラッチ９を介してステータ軸８と連結されたステータ４と、ロックアップクラッチ１０とを主に具備している。
【００１７】
そして、エンジンの駆動力にてトルコンカバー５及びポンプ２が回転すると、その回転トルクが液体（作動油）を介してタービン３側にトルク増幅されつつ伝達される。しかして、トルク増幅されてタービン３が回転すると、該タービン３とスプライン嵌合した出力軸６が回転し、車両等が具備するミッション（不図示）に当該トルクが伝達される。尚、同図中符号７は、ミッションケースを示している。
【００１８】
ロックアップクラッチ１０は、任意タイミングでトルコンカバー５とタービン３とを直結することにより、液体によるトルク伝達に比べ、トルクの伝達ロスの低減を図るためのものであり、図２〜図４で示すように、略円板形状の部材から成るクラッチピストン１１と、変位方向（伸縮方向）に対して円弧状に屈曲したアーク形状のコイルスプリングから成るダンパスプリング１２（第１コイルスプリング１２ａ、第２コイルスプリング１２ｂ）と、補助スプリング１７と、クラッチピストン１１とタービンとを連結する連結部材１６とから主に構成されている。
【００１９】
クラッチピストン１１は、トルコンカバー５の左側壁５ａとの間における流体（作動油）を陰圧とし、又は陰圧を解除することにより、図１中左右方向へ移動可能とされるとともに、その背面側外周縁部において略円環状にライニング１１ａ（図４参照）が形成されている。しかして、当該部位において流体が陰圧とされると、クラッチピストン１１がライニング１１ａを介してトルコンカバー５の内壁面に当接し、その摩擦係合によって両者が連結される（この位置を連結位置と呼ぶ）一方、陰圧が解除されて、クラッチピストン１１がトルコンカバー５の内壁面から離間すると、両者の連結が解かれる（この位置を非連結位置と呼ぶ）。
【００２０】
かかるクラッチピストン１１の正面側（ライニング１１ａが形成された面とは反対の面側）には、その周縁に沿って凹部が形成されている。かかる凹部は、ダンパスプリング１２（補助スプリング１７含む）を収容するための円弧状の溝形状から成り、図４に示すように、クラッチピストン１１の外周縁を折り曲げて加工して形成された段面１１ｂ、底壁部１１ｃ、外周壁部１１ｄにて構成されている。
【００２１】
然るに、凹部にダンパスプリング１２（第１コイルスプリング１２ａ、第２コイルスプリング１２ｂ）が収容された状態では、これらスプリングの外側面（外径側の側面であって図４における右側側面）が外周壁部１１ｄ、底側面（図４における下面）が底壁部１１ｃにて規制される。また、ダンパスプリング１２（第１コイルスプリング１２ａ、第２コイルスプリング１２ｂ）の上側と内径側への移動の規制は、クラッチピストン１１の正面側に固定されたガイド部材１４にてなされることとなる。
【００２２】
ここで、本実施形態においては、ダンパスプリング１２は、その両端部にそれぞれ配設された受け部１３ａ、１３ｂにて位置決めされており、一端側（受け部１３ａにて受けられる側）と他端側（受け部１３ｂにて受けられる側）とで互いに異なるバネ定数を持った２つのコイルスプリング（第１コイルスプリング１２ａ、第２コイルスプリング１２ｂ）を圧縮方向（長手方向）に直列に配設させている。即ち、第１コイルスプリング１２ａと第２コイルスプリング２ｂとの２本で１つのダンパスプリング１２が形成されており、本実施形態においては、かかるダンパスプリング１２が周方向に５つ配設されているのである。
【００２３】
また、隣り合うダンパスプリング１２の収容部位を隔成すべく、ダンパスプリング１２間に突出したダンパホルダ１５（例えば金属製のもの）がクラッチピストン１１に固定されている。かかるダンパホルダ１５は、ダンパスプリング１２の他端（第２コイルスプリング１２ｂ側）と受け部１３ｂを介して当接しており、連結部１６から当該ダンパスプリング１２に対して付与された圧縮力に抗して保持し得るよう構成されている。
【００２４】
ダンパホルダ１５には、凹部側に屈曲した屈曲部１５ａ（図３参照）が形成されており、該屈曲部１５ａにタービン３から延設された連結部１６の突端が挿入されることにより、ダンパスプリング１２を介して当該タービン３とクラッチピストン１１との回転方向の連結が図られている。即ち、屈曲部１５ａに挿入された連結部１６の突端側面は、図３に示すように、ダンパスプリング１２の受け部１３ａと当接可能とされており、クラッチピストン１１からタービン３にトルクの伝達が行われる際、ダンパスプリング１２が変位（伸縮）することにより、伝達トルクの変動が吸収され得るようになっている。
【００２５】
上記構成により、ダンパスプリング１２の一端（第１コイルスプリング１２ａ側）は、受け部１３ａを介して連結部１６と当接し、当該ダンパスプリング１２を介してトルコンカバー５内に配設されたタービン３とクラッチピストン１１とを連結し得るとともに、ダンパスプリング１２の他端（第２コイルスプリング１２ｂ側）は、受け部１３ｂを介してダンパホルダ１５と当接し、連結部１６から当該ダンパスプリング１２に対して付与された圧縮力に抗して保持し得るようになっている。
【００２６】
また、本実施形態においては、第１コイルスプリング１２ａと第２コイルスプリング１２ｂとの外径が略等しいとともに、第２コイルスプリング１２ｂより第１コイルスプリング１２ａの方が、その線径が細く形成されており、当該第２コイルスプリング１２ｂと比べ、第１コイルスプリング１２ａの方がバネ定数が低くなる（剛性が低くなる）よう設定されている。
【００２７】
補助スプリング１７は、図５に示すように、ダンパスプリング１２（第１コイルスプリング１２ａ及び第２コイルスプリング１２ｂ）の一端から他端に亘って並列に配設され、当該ダンパスプリング１２を構成する第１コイルスプリング１２ａ及び第２コイルスプリング１２ｂよりバネ定数が低く設定されて当該ダンパスプリング１２と共に変位するものである。より具体的には、補助スプリング１７は、ダンパスプリング１２内で延設されており、その両端が受け部材１３ａ、１３ｂと当接していることから、連結部１６からダンパスプリング１２に対して圧縮力が付与されて収縮変位する際、その圧縮力を補助スプリング１７も同時に受けて収縮変位するようになっている。
【００２８】
次に、上記ロックアップクラッチ１０の作用について説明する。
クラッチピストン１１が非連結位置から連結位置に移動すると、流体を介するトルクの伝達経路から、トルコンカバー５に入力されたトルクをクラッチピストン１１及び連結部１６を介してタービン３に伝達する機械的トルクの伝達経路に切り替わる。このように、ロックアップクラッチ１０を介してトルク伝達経路が直結された状態においては、流体によるトルク変動の吸収が期待できないことから、エンジンのトルク変動をダンパスプリング１２の変位にて吸収することとなる。
【００２９】
即ち、クラッチピストン１１から連結部材１６を介してタービン３側にトルクを伝達する過程で、当該トルクの変動が生じた際、連結部材１６（即ち、タービン３）とクラッチピストン１１との間で回転方向に相対的変位が生じ、ダンパスプリング１２が圧縮方向に変形されて変位（収縮）することにより、当該トルクの変動が吸収されるのである。変動が吸収されたトルクは、タービン３から出力軸６を介して変速操作がなされるミッション（不図示）等に伝達される。
【００３０】
ここで、本実施形態においては、互いに異なるバネ定数（低バネ定数及び高バネ定数）を持った２つのコイルスプリング（第１コイルスプリング１２ａ、第２コイルスプリング１２ｂ）を直列に配設してダンパスプリング１２とし、連結部１６にて第１コイルスプリング１２ａ側から圧縮して収縮させているので、図６のグラフαで示すように、トルクが伝達されて捩り角度が増大すると、低バネ定数の第１コイルスプリング１２ａと高バネ定数の第２コイルスプリング１２ｂとが同時に圧縮され始め、第１コイルスプリング１２ａが圧縮不能となった時点（密着した時点）で屈曲点トルクＰとなり、それ以降においては、第２コイルスプリング１２ｂのみの圧縮となる。
【００３１】
加えて、本実施形態においては、ダンパスプリング１２と共に変位する補助スプリング１７を具備しているので、ダンパスプリング１２を構成する第１コイルスプリング１２ａを線径が細いものとして従来よりもバネ定数を低下させ、エンジンのトルク変動吸収性能を向上させることができるとともに、補助スプリング１７が分担して当該圧縮力を受けるので、バネ強度を維持して耐久性を維持することができる。
【００３２】
尚、同図中符号βを付したグラフは、従来の如くコイルスプリングを単に直列配置したもの（補助スプリングを具備しないもの）のダンパ特性（本実施形態のものと同一スペースで比較した場合のダンパ特性）を示しているが、かかるグラフβと比べて、本願発明に係るグラフαの傾きが小さくなっていることからも、バネ定数を低下させていることが分かる。また、同図中符号γを付したグラフは、参考としてコイルスプリングを単に並列配置したもの（補助スプリングを具備せず、一方のコイルスプリングが他方よりも長手寸法が短いもの）のダンパ特性を示しているが、かかるグラフγと比べてもバネ定数が低下しているのが分かる。
【００３３】
上記実施形態によれば、ダンパスプリング１２の一端から他端に亘って並列に配設され、当該ダンパスプリング１２と共に変位する補助スプリング１７を具備したので、ダンパスプリング１２を構成する一方のコイルスプリングを線径が細いものとしてバネ定数を低下させ、エンジンのトルク変動吸収性能を向上させることができるとともに、補助スプリング１７にてバネ強度を維持し得るので、耐久性を維持することができる。
【００３４】
また、補助スプリング１７がダンパスプリング１２内に配設されるので、当該補助スプリング１７を具備させることによりダンパスプリング１２全体が大型化してしまうのを回避でき、且つ、クルーズ領域でのバネ定数を低下させてエンジンのトルク変動吸収性能を向上させつつ、ダンパスプリング１２の耐久性を維持することができる。更に、本実施形態の如く、第２コイルスプリング１２ｂより第１コイルスプリング１２ａの方がバネ定数が低く設定すれば、実用に即したダンパトルク特性を得ることができる。
【００３５】
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、補助スプリングを第１コイルスプリング１２ａ及び第２コイルスプリング１２ｂの外側にて並列に延設（即ち、補助スプリング内にダンパコイルを並列に配設する）させ、当該外側の補助スプリングにて圧縮力を分担して受けさせるようにしてもよい。また、一端側の第１コイルスプリング１２ａよりも他端側の第２コイルスプリング１２ｂの方がバネ定数が低く設定してもよい。尚、互いに異なるバネ定数を持ったコイルを３つ以上、直列に配置してダンパスプリングを構成することにより、当該ダンパスプリング全体としての特性を任意に設定でき、トルク変動吸収特性を所望のものとすることができるよう構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
ダンパスプリングが一端側と他端側とで互いに異なるバネ定数を持った複数のコイルスプリングを圧縮方向に直列に配設させたものから成るとともに、そのダンパスプリングの一端から他端に亘って並列に配設され、当該ダンパスプリングのコイルスプリングよりバネ定数が低く設定されて当該ダンパスプリングと共に変位する補助スプリングを具備したロックアップクラッチであれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係るロックアップクラッチが適用されたトルクコンバータを示す断面模式図
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面を示す図であって、主に同ロックアップクラッチにおけるクラッチピストンの正面を示す図
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図
【図４】図２におけるＩＶ−ＩＶ線断面図
【図５】同ロックアップクラッチにおける直列に配設された第１コイルスプリング及び第２コイルスプリングと並列に配設された補助スプリングとの配設状態を示す模式図
【図６】同ロックアップクラッチにおけるダンパスプリング及び補助スプリングによるダンパ特性を示すグラフ（横軸：捩り角度−縦軸：ダンパトルク）
【図７】従来のロックアップクラッチにおけるダンパスプリングによるダンパ特性を示すグラフ
【符号の説明】
【００３８】
１    トルクコンバータ
２    ポンプ
３    タービン
４    ステータ
５    トルコンカバー
６    出力軸
７    ミッションケース
８    ステータ軸
９    一方向クラッチ
１０  ロックアップクラッチ
１１  クラッチピストン
１２  ダンパスプリング
１２ａ  第１コイルスプリング
１２ｂ  第２コイルスプリング
１３ａ、１３ｂ  受け部
１４  ガイド部材
１５  ダンパホルダ
１６  連結部
１７  補助スプリング
【図１】
2008256017.tif 000003
【図２】
2008256017.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008256017.tif 000006
【図５】
2008256017.tif 000007
【図６】
2008256017.tif 000008
【図７】
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