(57)【要約】【課題】ダンパスプリングの壁部に対する摺動長さを小さくしてヒステリシスを低減することにより、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ロックアップクラッチを提供する。【解決手段】トルコンカバー５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１１と、ダンパスプリング１２を収容する収容凹部１８と、該収容凹部１８に収容されたダンパスプリング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とを連結する連結部１６とを具備したロックアップクラッチ１０において、ダンパスプリング１２の外側面と対峙する収容凹部１８の外周壁部１７ａを構成するとともにクラッチピストン１１とは別体とされ、当該クラッチピストン１１に対して相対的に移動可能とされた別体部材１７を備えたものである。【選択図】図２
2007292223.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形成され、ダンパスプリングを収容する収容凹部と、
該収容凹部に収容された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、
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おいて、
前記ダンパスプリングの外側面と対峙する前記収容凹部の外周壁部を構成するとともに前記クラッチピストンとは別体とされ、当該クラッチピストンに対して相対的に移動可能とされた別体部材を備えたことを特徴とするロックアップクラッチ。
【請求項２】
前記別体部材は、断面が略Ｌ字状の部材から成り、前記ダンパスプリングの外側面及び底側面とそれぞれ対峙する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】
前記別体部材における前記ダンパスプリングの外側面又は底側面と対峙する面には、耐摩耗のための表面処理が施されている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。
【請求項４】
前記ダンパスプリングは、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から成ることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに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形成された収容凹部内に複数配設されており、伝達されるトルクの変動を吸収すべく変位し得るよう構成されている。
【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】
【０００５】
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、そのダンパスプリングが円弧状に形成された収容凹部内に収容されつつ変位するので、以下の如き問題があった。即ち、ダンパスプリングが変位（伸縮変位）する際、その外側面（外径側の側面）が収容凹部の壁部（外周壁部等）に接してしまうことから、その摺動による摩擦が生じ、ヒステリシスが形成される。
【０００６】
かかるヒステリシスは、ダンパスプリングの壁部に対する摺動長さに略比例して増大する傾向にあり、ヒステリシスが増大すると、ダンパスプリングのバネ定数が設定値より大きくなって、エンジンのトルク変動吸収性能が低下してしまうという問題があった。特に、ダンパスプリングが円弧状に配設されることから、当該ダンパスプリングの変位（収縮変位）の際、その外径側の側面（外側面）が収容凹部の外周壁部に比較的強く押圧され、摺動による摩擦も大きくなってしまい、ヒステリシスの増大及びトルク変動吸収性能の低下が顕著となる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ダンパスプリングの壁部に対する摺動長さを小さくしてヒステリシスを低減することにより、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】
【０００８】
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形成され、ダンパスプリングを収容する収容凹部と、該収容凹部に収容された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おいて、前記ダンパスプリングの外側面と対峙する前記収容凹部の外周壁部を構成するとともに前記クラッチピストンとは別体とされ、当該クラッチピストンに対して相対的に移動可能とされた別体部材を備えたことを特徴とする。
【０００９】
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、前記別体部材は、断面が略Ｌ字状の部材から成り、前記ダンパスプリングの外側面及び底側面とそれぞれ対峙することを特徴とする。
【００１０】
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、前記別体部材における前記ダンパスプリングの外側面又は底側面と対峙する面には、耐摩耗のための表面処理が施されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１つに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、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から成ることを特徴とする。
【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外側面と対峙する収容凹部の外周壁部を構成するとともにクラッチピストンとは別体とされ、当該クラッチピストンに対して相対的に移動可能とされた別体部材を備えたので、ダンパスプリングの変位に伴い外周壁部を移動させ、これらの摺動を抑制することができる。従って、ダンパスプリングの外周壁部に対する摺動長さを小さくしてヒステリシスを低減することができ、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。
【００１３】
請求項２の発明によれば、別体部材は、断面が略Ｌ字状の部材から成り、ダンパスプリングの外側面及び底側面とそれぞれ対峙させるので、ダンパスプリングの外側面及び底側面の両者の摺動長さを小さくすることができる。従って、ダンパスプリングのヒステリシスをより低減することができ、エンジンのトルク変動吸収性能を更に向上させることができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、別体部材におけるダンパスプリングの外側面又は底側面と対峙する面には、耐摩耗のための表面処理が施されているので、長期使用による別体部材及びダンパスプリングの磨滅を回避させることができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、ダンパスプリングは、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から成るので、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、別体部材１７とから主に構成されている。
【００２０】
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）。
【００２１】
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、その周縁に沿って収容凹部１８が形成されている。かかる収容凹部１８は、ダンパスプリング１２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、後述する別体部材１７における底壁部１７ｂ（厳密には、その上面１７ｂａ）、同別体部材１７における外周壁部１７ａ（厳密には、その内周面１７ａａ）にて構成されている。
【００２２】
然るに、収容凹部１８にダンパスプリング１２が収容された状態では、当該ダンパスプリング１２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１７ａ、底側面（図４における下面）が底壁部１７ｂにて規制される。また、ダンパスプリング１２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。
【００２３】
本実施形態においては、上記収容凹部１８にダンパスプリング１２が５本収容されており、各ダンパスプリング１２の両端部には、それぞれ受け部１３が配設されている。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間に突出した金属製のダンパホルダ１５がクラッチピストン１１に固定されている。これにより、各ダンパスプリング１２は、その端部に形成された受け部１３がダンパホルダ１５に当接して位置決めされる。
【００２４】
更に、ダンパホルダ１５には、収容凹部１８側に屈曲した屈曲部１５ｂが形成されており、該屈曲部１５ｂ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１５ｂ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１３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】
一方、ダンパホルダ１５の先端は、図４で示すように、別体部材１７における外周壁部１７ａまで底壁部１７ｂに対して略平行に延びており、これにより当該別体部材１７の上側への移動の規制が図られている。また、同図の如く、底壁部１７ｂの内縁側端面を段面１１ｂと対峙させ、別体部材１７の径方向への移動を規制している。エンジンの駆動力によりロックアップクラッチ１０が回転するとダンパスプリング１２に遠心力が発生する。その遠心力は別体部材１７における外周壁部１７ａによって受けることになるが、別体部材１７は前述のような移動の規制がなされているので、ダンパスプリング１２が収容凹部１８から離脱してしまうのを回避することができる。
【００２６】
別体部材１７は、クラッチピストン１１の外周縁に沿って形成された当該クラッチピストン１１とは別体の部材から成り、外周壁部１７ａと底壁部１７ｂとから成る断面が略Ｌ字状の円環状部材とされている。即ち、クラッチピストン１１と略平行な部位を底壁部１７ｂとするとともに、そこから略垂直方向に立ち上げた部位を外周壁部１７ａとしているのである。
【００２７】
底壁部１７ｂは、既述の如く収容凹部１８の底面を構成するもので、図４に示すように、クラッチピストン１１の段面１１ｂより外縁側に位置し、その上面１７ｂａがダンパスプリング１２の底側面（同図における下側の側面）と対峙するよう構成されている。外周壁部１７ａは、既述の如く収容凹部１８の外周壁部を構成するもので、同図に示すように、その内周面１７ａａがダンパスプリング１２の外側面（同図における右側の側面）と対峙するよう構成されている。
【００２８】
かかる別体部材１７は、クラッチピストン１１とは別体故、当該クラッチピストン１１に対して相対的に回転移動可能とされていることから、ダンパスプリング１２の外側面が外周壁部１７ａに比較的強く押圧されつつ変位（収縮）する際、別体部材１７が所定角度だけ連れ回しされることとなる。これにより、ダンパスプリング１２における外側面の外周壁部１７ａ（内周面１７ａａ）に対する摺動長さを小さくすることができる。
【００２９】
勿論、別体部材１７がクラッチピストン１１に対して相対的に回転移動可能とされていることから、ダンパスプリング１２が変位する際、その底側面の底壁部１７ｂ（上面１７ｂａ）に対する摺動長さを小さくすることができる。また、別体部材１７におけるダンパスプリング１２の外側面又は底側面と対峙する面（本実施形態においては、外周壁部１７ａの内周面１７ａａ又は底壁部１７ｂの上面１７ｂａ）には、耐摩耗のための表面処理が施されている。
【００３０】
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。
【００３１】
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が収容凹部１８内で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。
【００３２】
ここで、ダンパスプリング１２が収縮して、その端部（受け部１３）が図５で示す初期位置ａから図６で示す位置ｃまで変位したと過程すると、別体部材１７はダンパスプリング１２の外側面からの押圧により同方向に連れ回しされ、図６で示す位置ｂまでのβだけ回転することとなる。即ち、外周壁部１７ａ（底壁部１７ｂも同様）がクラッチピストン１１と別体でない場合、ダンパスプリング１２の摺動長さは、位置ａ〜位置ｃまでのαとなるのに対し、本実施形態の如く別体部材１７を具備させれば、当該αから別体部材１７の周方向の移動長さβを減じた値が摺動長さとなるのである。
【００３３】
従って、ダンパスプリング１２の変位に伴い外周壁部１７ａを移動させ、これらの摺動を抑制することができるので、ダンパスプリング１２の外周壁部１７ａに対する摺動長さを小さくしてヒステリシスを低減することができ、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。また、本実施形態によれば、別体部材１７は、断面が略Ｌ字状の部材から成り、ダンパスプリング１２の外側面及び底側面とそれぞれ対峙させるので、ダンパスプリング１２の外側面及び底側面の両者の摺動長さを小さくすることができることから、ダンパスプリング１２のヒステリシスをより低減することができ、エンジンのトルク変動吸収性能を更に向上させることができる。
【００３４】
尚、別体部材１７がクラッチピストン１１の段面１１ｂにより径方向への移動が規制されているため、当該別体部材１７を別体にした故の不具合（径方向への移動により収容凹部１８内のダンパスプリング１２が離脱してしまう等）を回避する一方、上記の如き別体にした故の効果を奏することができる。更に、本実施形態によれば、別体部材１７におけるダンパスプリング１２の外側面又は底側面と対峙する面には、耐摩耗のための表面処理が施されているので、長期使用による別体部材１７及びダンパスプリング１２の磨滅を回避させることができる。
【００３５】
次に、本発明の技術的優位性を示す実験について説明する。
上記実施形態のロックアップクラッチ（別体部材を有したもの）を実施例とし、従来の別体部材を有しないもの（外周壁部がクラッチピストンと一体のもの）を比較例とした場合につき、捩り角度（ｄｅｇ）とトルク（Ｎｍ）との関係について図９に示すとともに、かかる関係に基づき捩りトルク中央値（５０Ｎｍ、１００Ｎｍ、１５０Ｎｍ）に対するヒストルク（Ｎｍ）を図１０に示す。
【００３６】
これら図９及び図１０からも明らかなように、本実施例のものは、所定範囲の捩りトルク中央値（５０〜１５０Ｎｍ）に亘って比較例のものよりも何れもヒストルクが低くなっており、特に、捩りトルク中央値が１５０Ｎｍにおいては、比較例のものより約４０％程度低下している。従って、実施例のものは、ダンパスプリングのヒステリシスをより低減することができ、エンジンのトルク変動吸収性能を向上させ得るものであると認められる。
【００３７】
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、例えば図７に示すように、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（例えば、低バネ定数のコイルスプリング１２ａと高バネ定数のコイルスプリング１２ｂ）を直列に配置してダンパスプリング１２’を構成してもよく、或いは図８に示すように、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（例えばコイル径が大きなコイルスプリング１２ｃと、その内部に収容されたコイル径が小さなコイルスプリング１２ｄ）を並列に配置してダンパスプリング１２”を構成してもよい。
【００３８】
このように、ダンパスプリングを、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で構成すれば、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。尚、互いに異なるバネ定数を持ったコイルを３つ以上、直列又は並列に配置してダンパスプリングを構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
ダンパスプリングの外側面と対峙する収容凹部の外周壁部を構成するとともにクラッチピストンとは別体とされ、当該クラッチピストンに対して相対的に移動可能とされた別体部材を備え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】
【００４０】
【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ダンパスプリングと別体部材との位置関係を示す図であって、当該ダンパスプリングが変位する前の状態を示す模式図
【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と別体部材との位置関係を示す図であって、当該ダンパスプリングが変位した後の状態を示す模式図
【図７】本発明の他の実施形態に係るロックアップクラッチであって、異なるバネ定数を持ったコイルスプリングを直列に配置してダンパスプリングとしたものを示す正面図
【図８】本発明の更に他の実施形態に係るロックアップクラッチであって、異なるバネ定数を持ったコイルスプリングを並列に配置してダンパスプリングとしたものを示す正面図
【図９】本発明の実施例と比較例とを比較する実験データであって、ダンパスプリングの捩り角度とそれに対するトルクとの関係を示すグラフ
【図１０】図９のグラフに基づき捩りトルク中央値とヒストルクとの関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００４１】
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
１３  受け部
１４  ガイド部材
１５  ダンパホルダ
１６  連結部
１７  別体部材
１７ａ  外周壁部
１７ｂ  底壁部
１８  収容凹部
【図１】
2007292223.tif 000003
【図２】
2007292223.tif 000004
【図３】
2007292223.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007292223.tif 000007
【図６】
2007292223.tif 000008
【図７】
2007292223.tif 000009
【図８】
2007292223.tif 000010
【図９】
2007292223.tif 000011
【図１０】
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