(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクコンバータのフロントカバーとタービンとの軸方向間に配置され、油圧の変化によって軸方向に移動可能であり、トーションスプリングを介して出力部材に連結可能なピストンであって、
円板状部と、前記円板状部の外周側に形成され他の部材に摩擦係合するための環状部とを有する円板状部材と、
前記環状部の前記タービン側の面に固定され前記トーションスプリング支持するための部材であり、前記トーションスプリングの半径方向外側を支持するための支持部を有するリテーニングプレートと、
前記支持部の外周面に固定される環状部材と、
を備えたトルクコンバータのロックアップ用ピストン。
【請求項２】
前記支持部は環状の外周壁であり、
前記環状部材は前記支持部に締まり嵌めされている、
請求項１に記載のトルクコンバータのロックアップ用ピストン。
【請求項３】
前記環状部材は、前記支持部の半径方向外側に配置された環状本体と、前記支持部の軸方向両側にそれぞれ当接する第１及び第２当接部とを有している、
請求項２に記載のトルクコンバータのロックアップ用ピストン。
【請求項４】
前記第１当接部は前記環状本体の軸方向フロントカバー側から延び前記支持部に軸方向フロントカバー側から当接する爪部である、
請求項３に記載のトルクコンバータのロックアップ用ピストン。
【請求項５】
前記第１当接部は前記環状本体の軸方向フロントカバー側に形成され前記支持部に軸方向フロントカバー側から当接するかしめ加工部である、
請求項３に記載のトルクコンバータのロックアップ用ピストン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクコンバータのロックアップ用ピストン、特に、軸方向に延びる筒状部を外周に有する円板状部材を用いたピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トルクコンバータは、三種の羽根車（インペラー、タービン、ステータ）を内部に有し、内部の作動油によってトルクを伝達する装置である。インペラーは入力側回転体に連結されたフロントカバーに固定されており、インペラーからタービンに流れる作動油によってトルクが出力側に伝えられる。ロックアップ装置は、タービンとフロントカバーとの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フロントカバーから出力側部材にトルクを直接伝達するための装置である。
【０００３】
通常、このロックアップ装置は、フロントカバーに圧接可能なピストンと、ピストンに固定されるリテーニングプレートと、リテーニングプレートに支持されるトーションスプリングと、トーションスプリングにより回転方向にピストンに弾性的に連結されるドリブンプレートとを有している。ドリブンプレートは、出力側回転体に連結しているタービンに固定されている。
【０００４】
ピストンは、軸方向両側の油圧差によって軸方向に移動可能である。そして、ピストンの外周部に環状に張られた摩擦フェーシングがフロントカバーの摩擦面に当接すると、フロントカバーのトルクがロックアップ装置に伝達される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
フロントカバーの摩擦面は平坦であることが望ましいが、実際は溶接等により摩擦面にうねりが生じる場合がある。そのような場合は、ピストンの摩擦フェーシングがフロントカバーの摩擦面に当接しても、ピストンの環状部は剛性が高いためフロントカバー側の摩擦面の変化に対して追従できず、そのため摩擦性能が低下する。これにより、例えばスリップ制御を行う際に振動が充分に吸収・減衰できないという問題が生じる。
【０００６】
一方、ロックアップ装置において、ピストンの外周に筒状部を設け、その筒状部によってトーションスプリングが遠心力によって半径方向外方に移動しようとする際の荷重を支持する構造が知られている。この構造では、筒状部によって摩擦フェーシングが張られた環状部の剛性が高くなっている。
本発明の目的は、外周縁に軸方向に延びる筒状部が形成されたピストンにおいて他の部材と摩擦連結する部分の摩擦性能を高めることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のトルクコンバータのロックアップ用ピストンは、トルクコンバータのフロントカバーとタービンとの軸方向間に配置され、油圧に変化によって軸方向に移動可能であり、トーションスプリングを介して出力部材に連結可能なピストンである。このピストンは円板状部材とリテーニングプレートと環状部材とを備えている。円板状部材は、円板状部と、円板状部の外周側に形成され他の部材に摩擦係合するための環状部とを有する。リテーニングプレートは、環状部のタービン側の面に固定されトーションスプリングを支持するための部材であり、トーションスプリングの半径方向外側を支持するための支持部を有する。環状部材は支持部の外周面に固定されている。
【０００８】
請求項１に記載のトルクコンバータのロックアップ用ピストンでは、環状部材を支持部の外周面に固定することでトーションスプリングから作用する荷重を支持している。この環状部材は円板状部材と別体の部材であるため、円板状部材の剛性に影響を与えない。すなわち、従来の円板状部材に比べれば、環状部の剛性が低くなっている。このようにして、トーションスプリングから作用する荷重支持を十分に行うとともに、環状部の剛性を下げることで摩擦性能を向上させている。
【０００９】
請求項２に記載のトルクコンバータのロックアップ用ピストンでは、請求項１において、支持部は環状の外周壁であり、環状部材は支持部に締まり嵌めされている。
請求項２に記載のトルクコンバータのロックアップ用ピストンでは、簡単な方法で環状部材は支持部に固定されている。
【００１０】
請求項３に記載のトルクコンバータのロックアップ用ピストンは、請求項２において、支持部の半径方向外側に配置された環状本体と、支持部の軸方向両側にそれぞれ当接する第１及び第２当接部とを有している。
請求項３に記載のトルクコンバータのロックアップ用ピストンでは、第１当接部と第２当接部とによって環状部材は支持部に対して軸方向の移動が制限されている。
【００１１】
請求項４に記載のトルクコンバータのロックアップ用ピストンでは、請求項３において、第１当接部は環状本体の軸方向フロントカバー側から延び支持部に軸方向フロントカバー側から当接する爪部である。
請求項５に記載のトルクコンバータのロックアップ用ピストンでは、請求項３において、第１当接部は環状本体の軸方向フロントカバー側に形成され支持部に軸方向フロントカバー側から当接するかしめ加工部である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
第１実施形態
図１は、本発明の１実施形態が採用されたトルクコンバータ６１の部分縦断面図である。ここでは、トルクコンバータ６１の外周側部分のみの断面図を示している。図１の左側にはエンジン（図示せず）が配置され、図の右側にはトランスミッション（図示せず）が配置されている。また、図３のＲ１がトルクコンバータ６１やロックアップ装置１の回転方向である。
【００１３】
トルクコンバータ６１は、エンジン側のクランクシャフト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を伝達するための機構であり、入力側の部材に固定されるフロントカバー６２と、３種の羽根車（インペラー６３、タービン６７，ステータ）からなるトーラス形式トルクコンバータ本体と、ロックアップ装置１とから構成されている。フロントカバー６２は円板状の部材であり、その外周部に軸方向トランスミッション側に突出する外周筒状部６６が形成されている。外周筒状部６６はインペラー６３のインペラーシェル６４外周縁に溶接により固定されている。インペラー６３においてインペラーシェル６４の内側には複数のインペラーブレード６５が固定されている。タービン６７は流体室内においてインペラー６３に対向して配置されている。タービン６７は、タービンシェル６８と、タービンシェル６８のインペラー側の面に固定された複数のタービンブレード６９とから構成されている。
【００１４】
ロックアップ装置１はフロントカバー６２とタービン６７との軸方向間の空間に配置されている。ロックアップ装置１は全体が円板状となっており、前述の空間を軸方向に分割している。フロントカバー６２とロックアップ装置１との間の空間を第１油圧室Ａとし、ロックアップ装置１とタービン６７との間の空間を第２油圧室Ｂとする。クラッチ連結解除時には、第１油圧室Ａに内周側から作動油が供給され、その作動油は半径方向外側に流れ、次に第２油圧室Ｂ側に流れ、さらにインペラー６３出口とタービン６７入口との間の隙間からトーラス空間内に流入する。このとき、第１油圧室Ａの油圧が第２油圧室Ｂの油圧より高くなるため、ロックアップ装置１は全体が軸方向トランスミッション側（すなわち軸方向タービン６７側）に移動し、クラッチ連結が解除されている。続いて、第１油圧室Ａの作動油がドレンされると、第２油圧室Ｂの油圧が第１油圧室Ａの油圧より高くなることでロックアップ装置１全体が軸方向エンジン側（すなわち軸方向フロントカバー６２側）に移動する。この結果、フロントカバー６２の摩擦面７０にロックアップ装置１が押し付けられ、フロントカバー６２のトルクがロックアップ装置１に入力される。
【００１５】
なお、図１に図示していないトルクコンバータ６１の他の部分は、通常のトルクコンバータに共通の構造である。
ロックアップ装置１は、図２〜図４に示すように、主に、円板状部材２と、リテーニングプレート３と、複数のトーションスプリング４と、ドリブンプレート７と、環状部材３０とから構成されている。
【００１６】
円板状部材２は、クラッチ連結・遮断を行う部材であり、さらにはロックアップ装置１における入力部材として機能する。円板状部材２は中心孔が形成された円板形状である。円板状部材２は板金材料からなる。円板状部材２は、主に、円板状部１１と、円板状部１１の外周側に形成された環状部１２（摩擦連結部）とから構成されている。円板状部１１は図２から明らかなように軸方向に凹凸を有する絞り加工が施されている。また、円板状部１１の内周縁には軸方向トランスミッション側に延びる内周筒状部１５が形成されている。内周筒状部１５は例えば図示しないタービンハブの外周面に相対回転可能にかつ軸方向に移動可能に支持されている。
【００１７】
環状部１２は、半径方向に所定の幅を有する環状であり、軸方向両面が軸方向に対して垂直な面となっている平面形状である。環状部１２のフロントカバー側には摩擦フェーシング６が接着されている。摩擦フェーシング６はフロントカバー６２の摩擦面７０に対向している。
以上のように、環状部１２は半径方向に所定の長さを有する環状の平板形状であり、その外周縁にはいかなる形状の突起や壁も形成されていない。このため、環状部１２は従来の環状部に比べて同一材料・同一板厚であれば剛性が大幅に低下している。例えば従来に比べて２０パーセントまで剛性が低くなることが計算により知られている。
【００１８】
リテーニングプレート３は環状部１２の軸方向トランスミッション側に配置されている。リテーニングプレート３は板金製の環状の部材である。リテーニングプレート３の役割は、後述するトーションスプリング４の保持を行うことにある。リテーニングプレート３の本体部１７は、内周部が複数のリベット５により円板状部材２に固定されている。本体部１７の外周縁には、軸方向トランスミッション側に延びる筒部１８（支持部）が形成されている。筒部１８は環状の壁である。筒部１８は先端部分が半径方向内側にわずかに折り曲げられている。筒部１８において円周方向に等間隔で外周側切り曲げ部２１が形成されている。外周側切り曲げ部２１は筒部１８の先端を内側に切って曲げた部分であり、半径方向内側に延びている。さらに、外周側切り曲げ部２１に対応して本体部１７には第１内周側切り起こし部２２が形成されている。第１内周側切り起こし部２２は本体部１７から切り起こされた部分であり、軸方向トランスミッション側に延びている。この第１内周側切り起こし部２２によって本体部１７には孔２５が形成されている。さらに、本体部１７には、各第１内周側切り起こし部２２の円周方向間に対応する位置に、第２内周側切り起こし部１９が形成されている。第２内周側切り起こし部１９は本体部１７から切り起こされ軸方向トランスミッション側に延びている。筒部１８において外周側切り曲げ部２１及び第１内周側切り起こし部２２の円周方向間すなわち第２内周側切り起こし部１９に対応する部分にはスリット２０が形成されている。このスリット２０の円周方向幅は後述するトーションスプリング４の線形よりも小さい。また、スリット２０は第２内周側切り起こし部１９の切り起こしによって形成された孔２６とつながっている。
【００１９】
トーションスプリング４は、円板状部材２とドリブンプレート７とを回転方向に弾性的に連結するためのものである。各トーションスプリング４は、リテーニングプレート３の第１内周側切り起こし部２２及び外周側切り曲げ部２１からなる各対の円周方向間に配置されている。この結果、トーションスプリング４の円周方向両端は、トルク伝達係合部としての外周側切り曲げ部２１と第１内周側切り起こし部２２とに当接し支持されている。また、トーションスプリング４の半径方向外側は外周壁としての筒部１８によって支持され、半径方向内側は第２内周側切り起こし部１９によって支持されている。このようにして、トーションスプリング４は半径方向両側及び軸方向エンジン側、さらには円周方向両端がリテーニングプレート３により支持されている。
【００２０】
各トーションスプリング４は、大コイルスプリングと小コイルスプリングとの組み合わせからなるコイルスプリングである。小コイルスプリングは大コイルスプリングの内側に配置され、円周方向長さが大コイルスプリングより短い。この結果、トーションスプリング４が回転方向に圧縮される際に２段の捩じり特性を実現できる。各トーションスプリング４の円周方向両端にはスプリングシート９が配置されている。このスプリングシート９が外周側切り曲げ部２１，第１内周側切り起こし部２２及び爪８（後述）に対してトルク伝達可能に係合している。
【００２１】
ドリブンプレート７は、円板状の部材であり、円板状部材２とタービン６７との軸方向間に配置されている。ドリブンプレート７は、各トーションスプリング４の円周方向両端に当接する爪８を外周縁に有している。爪８は、外周側切り曲げ部２１と第１内周側切り起こし部２２との隙間から軸方向に延びている。ドリブンプレート７は内周縁が円板状部材２の内周筒状部１５付近まで延びている。ドリブンプレート７は内周部が図示しないタービンハブに固定されている。また、ドリブンプレート７は外周側においてタービンシェルに固定されるタイプであってもよい。
【００２２】
環状部材３０はリテーニングプレート３の筒部１８の外周側に配置されている。環状部材３０は筒部１８の外周側を支持することでトーションスプリング４によって半径方向外側に作用する荷重を支持するための部材である。環状部材３０は全体が板状でかつ筒状になっている。環状部材３０の板厚は円板状部材２の板厚より小さい。環状部材３０は筒部１８の外周面に当接する本体３１を有している。本体３１は筒部１８に締まり嵌めされている。本体３１の軸方向トランスミッション側には内側に折り曲げられた傾斜部３２が形成され、さらには傾斜部３２から半径方向内側に延びる先端部３３が形成されている。傾斜部３２は筒部１８の僅かに曲げられた先端に当接し、先端部３３は筒部１８の先端の軸方向トランスミッション側に位置している。これにより、環状部材３０はリテーニングプレート３に対して軸方向エンジン側には移動不能となっている。さらには、本体３１の軸方向エンジン側には、円周方向に複数の爪３４が形成されている。爪３４は内周側に折り曲げられ筒部１８の軸方向エンジン側の面に密着している。
【００２３】
以上に述べたように、環状部材３０は、傾斜部３２及び先端部３３（第２当接部）が筒部１８の軸方向トランスミッション側に当接し、爪３４（第１当接部）が筒部１８の軸方向エンジン側に当接している。別の言い方では、環状部材３０は筒部１８の軸方向両側の面に係合しており、筒部１８すなわちリテーニングプレート３に対して軸方向に移動不能になっている。
【００２４】
以上に述べたように、トーションスプリング４からの半径方向外側への荷重を支持するための環状部材３０は円板状部材２とは別体の部材であり、円板状部材２には接触または係合していない。このため、トーションスプリング４からの荷重を支持するとともに環状部１２の剛性を高めることのない構造が実現される。前述のロックアップ装置１の構造について別の角度から説明する。円板状部材２，リテーニングプレート３，環状部材３０等は一体回転する部材であるピストン１０を形成している。ピストン１０はダンパーとしてのロックアップ装置１の入力部材として機能している。ドリブンプレート７はダンパーの出力部材として機能している。トーションスプリング４はダンパーにおいて入力部材と出力部材を回転方向に連結する弾性部材として機能している。
【００２５】
次に、動作について説明する。
エンジン側からのクランクシャフトのトルクは、図示しないフレキシブルプレートを介してフロントカバー６２に入力される。これにより、インペラー６３が回転し作動油がインペラー６３からタービン６７へと流れる。この作動油の流れによりタービン６７は回転し、タービン６７のトルクは図示しないメインドライブシャフトに出力される。
【００２６】
トルクコンバータ６１の速度比が上がり、メインドライブシャフトが一定の回転速度になると、円板状部材２とフロントカバー６２との間の第1油圧室Ａの作動油がメインドライブシャフトの内部を通ってドレンされる。この結果、第1油圧室Ａと第２油圧室Ｂとの油圧差によって、円板状部材２がフロントカバー６２側に移動させられる。この結果、摩擦フェーシング６がフロントカバー６２の摩擦面７０に押し付けられる。これにより、フロントカバー６２のトルクは、円板状部材２からリテーニングプレート３及びトーションスプリング４を介してドリブンプレート７に伝達される。さらにトルクはドリブンプレート７から図示しないメインドライブシャフトに出力される。つまり、フロントカバー６２が機械的にタービン６７に連結され、フロントカバー６２のトルクがタービン６７を介して直接図示しないメインドライブシャフトに出力される。
【００２７】
このとき、ロックアップ装置１は、トルクを伝達するとともにフロントカバー６２から入力される捩じり振動を吸収・減衰する。具体的には、フロントカバー６２からロックアップ装置１に捩じり振動が入力されると、トーションスプリング４がリテーニングプレート３とドリブンプレート７との間で圧縮される。より具体的には、トーションスプリング４は外周側切り曲げ部２１及び第１内周側切り起こし部２２とその円周方向反対側の爪８との間で円周方向に圧縮される。なお、トーションスプリング４は圧縮された後に元の状態に延び以上の動作を繰り返す。
【００２８】
以上のように、捩じり振動が入力されてトーションスプリング４が圧縮及び伸長をを繰り返す際に、遠心力によってトーションスプリング４半径方向外側に移動し、リテーニングプレート３の筒部１８に押し付けられて摺動している。すなわち、筒部１８には半径方向内側から力が作用している。筒部１８においてトーションスプリング４に対応する部分はスリット２０によって円周方向に２分割されている。このため、力を受けたときの応力の集中度が下がっている。この結果、従来よりも板厚を薄くしてもリテーニングプレート３の寿命を長く維持することができる。すなわちロックアップ装置１の軽量化が実現されている。
【００２９】
また、筒部１８は環状部材３０によって外周側を支持されている。すなわちトーションスプリング４から作用する半径方向の荷重は筒部１８を介して環状部材３０によって支持されている。
以上に述べたように、環状部材３０が筒部１８の外周面に係合することでトーションスプリング４から作用する荷重を支持している。この環状部材３０は円板状部材２と別体の部材である（一体回転はするが連続部分を有していない）ため、円板状部材２の剛性に影響を与えにくい。すなわち、従来の円板状部材（環状部の外周縁から軸方向に延びる筒状部を有するもの）に比べれば、環状部１２の剛性が低くなっている。このようにして、トーションスプリング４から作用する荷重支持を十分に行うとともに、環状部１２の剛性を下げることで摩擦性能を向上させている。
【００３０】
第２実施形態
図５及び図６に示すロックアップ装置１では、 環状部材３７が筒部１８の外周面に締まり嵌めされている。この環状部材３７によって得られる効果は前記実施形態と同様である。環状部材３７の本体３８は筒状であり、筒部１８の外周面に密着している。この実施形態では、本体３８の板厚は円板状部材２の板厚とほぼ同様である。本体３８の軸方向トランスミッション側には内周側に突出する係合部３９が形成されている。係合部３９は筒部１８の折り曲げられた先端に当接している。また、本体３８の軸方向エンジン側の内周側にはかしめ加工部４０が形成されている。かしめ加工部４０は円周方向に並んで複数形成されている。かしめ加工部４０は本体３８から内周側に突出しており、筒部１８の軸方向エンジン側に強く押し付けられている。このように、環状部材３７は、係合部３９とかしめ加工部４０とが筒部１８の軸方向両側から当接することで、筒部１８に対して軸方向に移動しにくくなっている。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係るトルクコンバータのロックアップ用ピストンでは環状部材は円板状部材と別体の部材であるため、円板状部材の剛性に影響を与えず、その結果従来の円板状部材に比べれば、環状部の剛性が低くなっている。このようにして、トーションスプリングから作用する荷重支持を十分に行うとともに、環状部の剛性を下げることで摩擦性能を向上させている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としてのロックアップクラッチが採用されたトルクコンバータの部分縦断面概略図。
【図２】ロックアップ装置の縦断面概略図。
【図３】ロックアップ装置の平面図。
【図４】ロックアップ装置の部分指図。
【図５】第２実施形態におけるロックアップ装置の縦断面概略図。
【図６】第２実施形態におけるロックアップ装置の平面図。
【符号の説明】
１    ロックアップ装置
２    円板状部材
３    リテーニングプレート
４    トーションスプリング
１０  ピストン
１１  円板状部
１２  環状部
１８  筒部
３０  環状部材
【図１】
0003732015.tif 000002
【図２】
0003732015.tif 000003
【図３】
0003732015.tif 000004
【図４】
0003732015.tif 000005
【図５】
0003732015.tif 000006
【図６】
0003732015.tif 000007