(57)【要約】【課題】流体式トルク伝達装置において、スラストワッシャに起因する問題を解決する。【解決手段】トルクコンバータ１において、ピストン４１は、フロントカバー２とタービン４との間の空間をフロントカバー側のフロント室Ｆとタービン側のリア室Ｒとに分割するように配置され、流体によるフロント室Ｆ及びリア室Ｒの差圧によりフロントカバー２に対して接近及び離反可能である。ピストン４１は、円盤状の本体４１ａと、本体４１ａの外周部に配置されフロントカバー２に摩擦連結可能な摩擦連結部（摩擦フェーシング６１）とを有している。タービンハブ２３とフロントカバー２は、軸方向に互いに間を空けて対向する対向部分（６３，２３ａ）をそれぞれ有している。ピストン４１は、ピストン４１がフロントカバー側に移動した際にタービン４を軸方向に支持する支持部４８を有している。ピストン４１がフロントカバー２に最も接近した場合に、対向部分（６３，２３ａ）間には軸方向に隙間が確保されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側のフロントカバーと、
前記フロントカバーに連結されて共に流体室を形成するインペラーと、
前記流体室内で前記インペラーに対向する羽根部と、タービンハブとを有するタービンと、
前記フロントカバーと前記タービンとの間の空間をフロントカバー側のフロント室とタービン側のリア室とに分割するように配置され、流体による前記フロント室及び前記リア室の差圧により前記フロントカバーに対して接近及び離反可能であるピストンとを備え、
前記ピストンは、円盤状の本体部と、前記本体部の外周部に配置されフロントカバーに摩擦連結可能な摩擦連結部とを有しており、
前記タービンハブと前記フロントカバーは、軸方向に互いに間を空けて対向する対向部分をそれぞれ有しており、
前記ピストンは、前記ピストンがフロントカバー側に移動した際に前記タービンを軸方向に支持する支持部を有しており、
前記ピストンが前記フロントカバーに最も接近した場合に、前記対向部分間には前記タービンからの荷重が前記フロントカバーに作用しないように軸方向の隙間が確保されている、
流体式トルク伝達装置。
【請求項２】
前記対向部分同士は軸方向に直接対向しており、
前記ピストンが前記フロントカバーから最も離れた場合に、前記対向部分同士の軸方向距離は、前記摩擦連結部と前記フロントカバーとの軸方向距離より長い、請求項１に記載の流体式トルク伝達装置。
【請求項３】
前記ピストンの前記支持部は、半径方向に一定の幅を有する環状部である、請求項１又は２に記載の流体式トルク伝達装置。
【請求項４】
前記ピストンの前記支持部の半径方向幅は、前記ピストンの板厚より大きい、請求項３に記載の流体式トルク伝達装置。
【請求項５】
前記ピストンの前記支持部の半径方向幅は、前記ピストンの板厚の２倍以上ある、請求項４に記載の流体式トルク伝達装置。
【請求項６】
前記ピストンの前記支持部のタービン側は回転軸に対して垂直に延びる平面である、請求項１〜５のいずれかに記載の流体式トルク伝達装置。
【請求項７】
前記ピストンは、前記本体部の内周縁からフロントカバー側に延びる筒状部を有し、
前記筒状部の内周面は、前記タービンハブの外周面に回転方向及び軸方向に移動可能に支持されている、請求項１〜６のいずれかに記載の流体式トルク伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクコンバータ、特にロックアップクラッチが設けられたトルクコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トルクコンバータは、３種の羽根車（インペラー、タービン、及びステータ）を内部に有し、内部の作動流体（作動油）によりトルクを伝達する装置である。インペラーは、トルクを伝達するフロントカバーに固定されており、インペラーシェルとフロントカバーとで内部に作動流体が充填された流体室を形成している。タービンは流体室内でインペラーに対向して配置される。インペラーが回転すると、作動流体がインペラーからタービンに向かって流れてタービンを回転させる。この結果、タービンからトランスミッションのメインドライブシャフトにトルクが伝達される。
【０００３】
ロックアップクラッチは、フロントカバーとタービンとの間の空間に配置されており、フロントカバーとタービンとを機械的に連結することでトルクを直接伝達するための機構である。ロックアップクラッチは、主に、ピストンと、ピストンをタービンなどの出力側部材に連結するための弾性連結機構とから構成されている。ピストンは、フロントカバーとタービンとの間を、フロントカバー側のフロント室とタービン側のリア室とに分割するように配置されている。この結果、ピストンは、フロント室とリア室との差圧によりフロントカバーに対して接近及び離反可能である。ピストンの外周部のフロントカバー側には、摩擦フェーシングが張られて摩擦連結部が形成されている。
【０００４】
弾性連結機構は、例えばピストンに固定されたドライブ部材と、タービン側に固定されたドリブン部材と、ドライブ部材とドリブン部材との間でトルク伝達可能に配置されたコイルスプリング等の弾性部材とから構成されている。
フロントカバーの内周部とタービンハブとの軸方向間には、通常、スラストワッシャが配置されている。スラストワッシャは、タービンのスラスト荷重を支持する機能を有している。また、スラストワッシャの軸方向端面には半径方向に貫通する複数の溝が形成されており、この溝を介してトルクコンバータのフロント室とメインドライブシャフトの油路との間を作動油が流通可能となっている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２３１４９５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスラストワッシャを設けていると、部品点数が多くなり、コストが高くなるという問題がある。また、スラストワッシャを設けていると、スラストワッシャが摺動する面の精度を高めるための加工が必要になるため、コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、ピストンからなるロックアップクラッチを有する流体式トルク伝達装置において、スラストワッシャに起因する問題を解決することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の流体式トルク伝達装置は、入力側のフロントカバーと、インペラーと、タービンと、ピストンとを備えている。インペラーは、フロントカバーに連結されて共に流体室を形成する。タービンは、流体室内でインペラーに対向する羽根部と、タービンハブとを有する。ピストンは、フロントカバーとタービンとの間の空間をフロントカバー側のフロント室とタービン側のリア室とに分割するように配置され、流体によるフロント室及びリア室の差圧によりフロントカバーに対して接近及び離反可能である。ピストンは、円盤状の本体部と、本体部の外周部に配置されフロントカバーに摩擦連結可能な摩擦連結部とを有している。タービンハブとフロントカバーは、軸方向に互いに間を空けて対向する対向部分をそれぞれ有している。ピストンは、ピストンがフロントカバー側に移動した際にタービンを軸方向に支持する支持部を有している。ピストンがフロントカバーに最も接近した場合に、対向部分間にはタービンからの荷重がフロントカバーに作用しないように軸方向の隙間が確保されている。
【０００９】
この流体式トルク伝達装置では、フロント室の圧力がリア室の圧力より低くなると、差圧によってピストンがフロントカバーに接近し、摩擦連結部がフロントカバーに連結される（ロックアップクラッチが連結される）。フロント室の圧力がリア室の圧力より高くなると、差圧によってピストンがフロントカバーから離れ、摩擦連結部がフロントカバーから離れる（ロックアップクラッチが解除される）。
【００１０】
この流体式トルク伝達装置では、ロックアップ連結状態において、ピストンの支持部がタービンを軸方向に支持しており、その結果ピストンがフロントカバーに最も接近した場合に対向部分間にはタービンからの荷重がフロントカバーに作用しないように軸方向の隙間が確保されている。このようにタービンのスラスト荷重がピストンによって受けられているため、従来とは異なり、スラストワッシャを省略できる。
【００１１】
請求項２に記載の流体式トルク伝達装置では、請求項１において、対向部分同士は軸方向に直接対向している。ピストンがフロントカバーから最も離れた場合に、対向部分同士の軸方向距離は、摩擦連結部とフロントカバーとの軸方向距離より長い。
この流体式トルク伝達装置では、対向部分同士の間には他の部材は配置されていない。また、ピストンがフロントカバーに接近する際には、摩擦連結部がフロントカバーに当接してピストンの移動が停止する。そのとき、ピストンは、対向部分同士間の軸方向隙間を確保した状態で、タービンを軸方向に支持する。このようにスラストワッシャが廃止されているため、コストが低くなる。
【００１２】
請求項３に記載の流体式トルク伝達装置では、請求項１又は２において、ピストンの支持部は、半径方向に一定の幅を有する環状部である。
この流体式トルク伝達装置では、例えば、ロックアップ連結状態でエンジンからのトルク変動が入力されて弾性連結機構が作動した場合、タービンのスラスト荷重によって互いに押しつけられた状態でピストンの支持部がタービンに摺動する。この場合、ピストンの支持部が半径方向に一定の幅を有する環状部であるため、摺動部分の面圧が下がり、その結果摩耗が生じにくい。
【００１３】
請求項４に記載の流体式トルク伝達装置では、請求項３において、ピストンの支持部の半径方向幅は、ピストンの板厚より大きい。
この流体式トルク伝達装置では、例えば、ロックアップ連結状態でエンジンからのトルク変動が入力されて弾性連結機構が作動した場合、タービンのスラスト荷重によって互いに押しつけられた状態でピストンの支持部がタービンに摺動する。この場合、ピストンの支持部の半径方向幅がピストンの板厚より大きいため、摺動部分の面圧が下がり、その結果摩耗が生じにくい。
【００１４】
請求項５に記載の流体式トルク伝達装置では、請求項４において、ピストンの支持部の半径方向幅は、ピストンの板厚の２倍以上ある。
この流体式トルク伝達装置では、例えば、ロックアップ連結状態でエンジンからのトルク変動が入力されて弾性連結機構が作動した場合、タービンのスラスト荷重によって互いに押しつけられた状態でピストンの支持部がタービンに摺動する。この場合、ピストンの支持部の半径方向幅がピストンの板厚の２倍以上あるため、摺動部分の面圧が下がり、その結果摩耗が生じにくい。
【００１５】
請求項６に記載の流体式トルク伝達装置では、請求項１〜５のいずれかにおいて、ピストンの支持部のタービン側は回転軸から垂直に延びる平面である。
この流体式トルク伝達装置では、例えば、ロックアップ連結状態でエンジンからのトルク変動が入力されて弾性連結機構が作動した場合、タービンのスラスト荷重によって互いに押しつけられた状態でピストンの支持部がタービンに摺動する。この場合、ピストンの支持部のタービン側が回転軸から垂直に延びる平面であるため、摺動部分の面圧が下がり、その結果摩耗が生じにくい。
【００１６】
請求項７に記載の流体式トルク伝達装置では、請求項１〜６のいずれかにおいて、ピストンは、本体部の内周縁からフロントカバー側に延びる筒状部を有している。筒状部の内周面は、タービンハブの外周面に回転方向及び軸方向に移動可能に支持されている。
この流体式トルク伝達装置では、ピストンは筒状部を介してタービンハブに半径方向に位置決めされている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態としてのトルクコンバータ１の図１の縦断面概略図に示す。図１のＯ−Ｏがトルクコンバータ１の回転軸である。
＜全体の構成＞
トルクコンバータ１は、主に、フロントカバー２、インペラー３、タービン４、ステータ５、及びロックアップクラッチ６から構成される。
【００１８】
フロントカバー２は、図示しないエンジン側の構成部品に装着可能となっており、エンジンからトルクが入力される。フロントカバー２の外周縁には、図示しないエンジンと反対側（トランスミッション側）に突出する外周側筒状部１１が設けられている。
インペラー３は、インペラーシェル１６と、インペラーシェル１６上に固定された複数のインペラーブレード１７とを有している。インペラーシェル１６の外周縁は、フロントカバー２の外周側筒状部１１に固定されている。このインペラーシェル１６とフロントカバー２とにより、流体室を形成する。さらに、インペラー３は、インペラーシェル１６の内周縁に固定されたインペラーハブ１８を有している。
【００１９】
タービン４は、流体室内部でインペラー３に対向する位置に配される。タービン４は、タービンシェル２１と、タービンシェル２１上に固定された複数のタービンブレード２２とを有している。タービン４は、さらに、図示しないトランスミッションにトルク伝達を行うためのタービンハブ２３を有している。タービンハブ２３の本体は筒状であり、その外周面にフランジ２４が形成されている。タービンシェル２１の内周側端部は、複数のリベット２５によってフランジ２４に固定されている。なお、タービンハブ２３の本体は、トランスミッションのメインドライブシャフト（図示せず）に係合するスプライン溝２６を内周側に有している。
【００２０】
ステータ５は、タービン４からインペラー３へと戻される作動流体の方向を調節するものである。ステータ５は、インペラー３及びタービン４のそれぞれの内周側の間に配置される。ステータ５は、ステータシェル３１と、ステータシェル３１上に固定された複数のステータブレード３２とを備える。また、ステータ５は、その内周側においてワンウェイクラッチ３３を介して図示しない固定シャフトに支持される。ステータシェル３１とインペラーハブ１８との軸方向間には、第１スラストベアリング７５が配置されている。ワンウェイクラッチ３３とフランジ２４との間には、第２スラストベアリング７６が配置されている。
【００２１】
ロックアップクラッチ６は、フロントカバー２とタービン４とを機械的に連結するための装置である。ロックアップクラッチ６は、フロントカバー２とタービン４との間の空間に配されている。ロックアップクラッチ６は、主に、ピストン４１と、ピストン４１をタービン４に弾性的に連結するための弾性連結機構４２とから構成されている。
【００２２】
ピストン４１は、板金製の円板状部材であり、絞り加工によって複雑な形状を有しているが、全体にわたって概ね同じ板厚を有している。ピストン４１は、フロントカバー２とタービン４との間の空間を軸方向及び円周方向に移動可能であり、前記空間をフロントカバー２側のフロント室Ｆとタービン４側のリア室Ｒとに分割するように配置される。ピストン４１は、フロント室Ｆとリア室Ｒとのそれぞれの作動流体の差圧により軸方向に移動する。ピストン４１は、円盤状部材であるピストン本体４１ａから主に構成されている。ピストン４１は、さらに、内周縁から軸方向エンジン側に延びる内周側筒状部４３と、外周縁から軸方向トランスミッション側に延びる外周側筒状部４４とを有している。内周側筒状部４３は、タービンハブ２３の外周面２３ａに対して軸方向及び円周方向に相対移動可能に支持される。すなわち、ピストン４１は内周側筒状部４３を介してタービンハブ２３によって半径方向の位置決めがされている。ここで、タービンハブ２３の外周面２３ａには、シールリング４５が配置されている。シールリング４５は、内周側筒状部４３の内周面に当接しており、フロント室Ｆとリア室Ｒとの内周部分をシールして分離している。
【００２３】
ピストン本体４１ａの外周部エンジン側には、摩擦フェーシング６１が設けられている。フロントカバー２の摩擦フェーシング６１に対向する部分には、摩擦面６２が形成されている。摩擦フェーシング６１と摩擦面６２とが当接して摩擦連結すると、フロントカバー２からピストン４１へトルクが伝達される。つまり、摩擦面６２と摩擦フェーシング６１とによってクラッチ連結部６６が構成されている。
【００２４】
ピストン４１の本体部の内周側部分、より具体的には最内周側部分（筒状部４３から連続する部分）には、支持部４８が形成されている。支持部４８は、タービン４のスラスト荷重を支持する部分である。支持部４８は、半径方向に一定の幅を有する環状部分であって、フランジ２４側に回転軸Ｏ−Ｏに対して垂直に延びる平面４８ａを有している。また、フランジ２４は、支持部４８側に平面２４ａを有している。平面４８ａと平面２４ａは軸方向に離反可能ではあるが、図１にしめるロックアップクラッチ連結解除状態において両者は当接しており、後述するロックアップクラッチ連結状態においても両者は当接している。つまり、支持部４８の平面４８ａとフランジ２４の平面２４ａとによって、当接支持部６５が構成されている。支持部４８の半径方向幅は、ピストン４１の板厚より大きく、少なくとも２倍以上ある。支持部４８の半径方向幅は、ピストン４１の板厚の３〜４倍の範囲又はそれ以上あることが好ましい。
【００２５】
フロントカバー２の内周部の軸方向トランスミッション側面６３と、タービンハブ２３の軸方向エンジン側面２３ｂとは、軸方向に隙間を空けて対向している対向部分である。トランスミッション側面６３と軸方向エンジン側面２３ｂとの間には他の部材は配置されておらず、つまり軸方向トランスミッション側面６３と軸方向エンジン側面２３ｂは軸方向に直接対向している。図１は、ロックアップクラッチ６が連結を解除した状態、特に、ピストン４１がフロントカバー２から最も離れた状態（軸方向トランスミッション側に最も移動した状態）を示しており、そこではクラッチ連結部６６において摩擦面６２と摩擦フェーシング６１との間には第１軸方向隙間７１（大きさはＧ１）が確保され、軸方向トランスミッション側面６３と軸方向エンジン側面２３ｂとの間には第２軸方向隙間７２（大きさはＧ２）が確保されている。Ｇ１はＧ２より十分に大きいため、ピストン４１にたわみが生じたとしても、クラッチ連結時には、フロントカバー２の内周部の軸方向トランスミッション側面６３とタービンハブ２３の軸方向エンジン側面２３ｂとの間には、軸方向隙間が確保されることになる。なお、この実施形態では、ピストン４１の内周側筒状部４３の先端の軸方向位置は、タービンハブ２３の軸方向エンジン側面２３ｂの軸方向位置と一致している。
【００２６】
弾性連結機構４２は、ピストン４１とタービン４とを回転方向に弾性的に連結するための機構である。弾性連結機構４２は、ピストン４１とタービン４との間、さらに詳細には、外周側筒状部４４の近傍とタービンシェル２１の外周部との間に配置される。弾性連結機構４２は、ドライブ側部材としてのリティーニングプレート５１、ドリブン側部材としてのドリブンプレート５２、及び両プレート５１、５２間に配置される複数のコイルスプリング５３から構成される。リティーニングプレート５１は、外周側筒状部４４の内周側に配置される環状のプレート部材である。リティーニングプレート５１は、コイルスプリング５３を保持すると共に、コイルスプリング５３の円周方向両側に係合してトルクを伝達するための部材である。リティーニングプレート５１は、円周方向に並べられた複数のコイルスプリング５３の外周側と内周側をそれぞれ支持する保持部５４、５５を有する。内周側の保持部５４は、リティーニングプレート５１から切り起こされて形成される。また、リティーニングプレート５１は、各コイルスプリング５３の円周方向両端を支持するための係合部５６、５７を有している。係合部５６、５７は、リティーニングプレート５１から切り起こされて形成される。ドリブンプレート５２は、タービンシェル２１の外周部の背面に固定された環状のプレート部材である。ドリブンプレート５２は、円周方向複数箇所にエンジン側に延びる複数の爪部５８が形成される。爪部５８は、各コイルスプリング５３の円周方向両端に係合可能に配される。これにより、リティーニングプレート５１からのトルクが、コイルスプリング５３を介してドリブンプレート５２に伝達される。
【００２７】
＜動作＞
以下では、トルクコンバータ１の動作について説明する。
〔ロックアップクラッチの連結解除状態〕
エンジンからフロントカバー２にトルクが伝達されて回転すると、フロントカバー２に固定されたインペラー３が共に回転する。これにより、インペラー３からタービン４に作動流体が流れてタービン４を回転させる。これによりタービン４に伝達されたトルクは、図示しないメインドライブシャフトに伝達される。
【００２８】
このとき、ロックアップクラッチ６のピストン４１は、フロント室Ｆとリア室Ｒの作動流体の差圧によってタービン側に移動しており、クラッチ連結部６６においては軸方向隙間が確保されている。
〔ロックアップクラッチの連結状態〕
フロント室Ｆの作動油がドレンされると、フロント室Ｆとリア室Ｒの作動流体の差圧によってピストン４１はフロントカバー２側に移動する。やがてピストン４１の摩擦フェーシング６１がフロントカバー２の摩擦面６２に当接すると、クラッチ連結部６６においてクラッチ連結状態になる。この状態では、フロントカバー２のトルクがタービン４に直接伝達される。
【００２９】
また、ロックアップ連結時には、タービン４に軸方向エンジン側へ付勢する力が作用する。そのため、タービン４のスラスト荷重がピストン４１に作用する。ピストン４１は、クラッチ連結部６６においてフロントカバー２に当接した状態で、支持部４８によってタービン４のスラスト荷重を受ける。このとき、フロントカバー２の軸方向トランスミッション側面６３とタービンハブ２３の軸方向エンジン側面２３ｂとの間には軸方向の隙間が確保されている。
【００３０】
エンジンからフロントカバー２にトルク変動が入力されると、弾性連結機構４２においてリティーニングプレート５１とドリブンプレート５２との間でコイルスプリング５３が回転方向に圧縮される。この結果、弾性連結機構４２において捩り振動が吸収される。弾性連結機構４２が作動すると、当接支持部６５においてピストン４１の支持部４８とタービンハブ２３のフランジ２４が軸方向に互いに押しつけられた状態で回転方向に摺動する。しかし、本実施形態では支持部４８が半径方向に一定の幅を有する環状部となっているため、当接支持部６５の面圧が低くなっており、両部材における摩耗が生じにくい。
【００３１】
以上のようにピストン４１によってタービン４のスラスト荷重を支持する構造を採用することで、以下の利点が得られる。
（１）スラストワッシャの省略による効果
▲１▼スラストワッシャを省略することで、部品点数が低減される。その結果、コストが低くなる。
【００３２】
▲２▼スラストワッシャを省略することで、フロントカバー及びタービンハブの摺動面の精度を高くする必要が無くなり、その結果加工工数が減り、コストが低くなる。
▲３▼スラストワッシャを省略することで、トルクコンバータの内周部の軸方向スペースを短縮できる。
【００３３】
▲４▼スラストワッシャを省略することで、軽量化を実現できる。
（２）ロックアップクラッチの改善
この実施形態では、クラッチ連結部６６には、ピストン４１からの荷重とタービン４の荷重とが作用している。つまり、ロックアップクラッチ６において押し付け荷重が従来に比べて増大している。この結果、ロックアップクラッチ６のトルク伝達容量が増大している。
【００３４】
〔他の実施形態〕
前記実施形態は本発明の例示にすぎず、本発明を限定するものではない。本発明の要旨の範囲内で様々な変更や修正が可能である。例えば、流体式トルク伝達装置はトルクコンバータのみならずフリュードカップリングをも含む。また、ロックアップクラッチのドリブンプレートはタービンの外周部分ではなくタービンハブに固定されていてもよい。
【００３５】
ピストンの支持部は、タービンハブのフランジ以外に当接してもよい。つまり、ピストンの支持部はタービンハブの本体やタービンシェルに当接してもよい。
弾性連結機構は、コイルスプリングの軸方向両側を支持する一対のプレートと、その間に配置されたプレートとから構成されていてもよい。
クラッチ連結部は複数の摩擦面が確保されるような構造でもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に係る流体式トルク伝達装置では、ロックアップ連結状態において、ピストンの支持部がタービンを軸方向に支持しており、その結果ピストンがフロントカバーに最も接近した場合に対向部分間にはタービンからの荷重がフロントカバーに作用しないように軸方向に隙間が確保されている。このようにタービンのスラスト荷重がピストンによって受けられているため、従来とは異なり、スラストワッシャを省略できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトルクコンバータの縦断面概略図。
【符号の説明】
１    トルクコンバータ
２    フロントカバー
３    インペラー
４    タービン
５    ステータ
６    ロックアップクラッチ
４１    ピストン
４１ａ  ピストン本体
４３    内周側筒状部
４８    支持部
【図１】
2004324744.tif 000003