JP2006037991A - トルクコンバータ用のロックアップ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 周方向溝を設けることにより、安定したすべり状態が維持でき、ジャダー振動が発生しにくいトルクコンバータ用のロックアップ機構を提供する。
【解決手段】 トルクコンバータ用のロックアップ機構であって、ロックアップ機構は、摩擦面を有する摩擦材を固定したロックアップクラッチと、摩擦面が係合可能な係合面を有するフロントカバーとからなり、摩擦面または係合面のいずれかにほぼ環状の周方向溝が形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両等の自動変速機に用いられる、トルクコンバータ用のロックアップ機構に関し、より詳細には、ロックアップ機構の摩擦摺動面の改良に関する。

一般に、車両の自動変速機に用いられるトルクコンバータは、エンジンのクランクシャフトに直結したポンプ（インペラー）と、出力軸に直結したタービンと、その間に配置されたステータとからなっている。

エンジンの回転によりポンプが回転し、その結果、ポンプ内のオイル（ＡＴＦ）はタービンに移動し、タービンの羽根に突き当たる。その衝撃力でタービンが回転し、出力軸が回転する。このとき、ステータはポンプとタービンとの間でオイルを循環させることで、タービンへ加わるエネルギーを増大させる機能がある。

このように、トルクコンバータは、スムーズな発進、加速、減速ができる反面、流体を介して動力を伝達するので、伝達効率が悪いという側面がある。このため、車速が所定速度以上になると、トルクコンバータ内のオイルの流れが不図示の油圧制御機構により変化し、クラッチフェーシング（摩擦面）をトルクコンバータのフロントカバーに押し付けるようになる。このとき、ロックアップクラッチのON・OFFの切換えは油圧制御により行われている。

その結果、エンジンと駆動輪は機械的に直結した状態となり、エネルギーロスが減少し、燃費が向上するという効果が得られる。従って、現在の自動変速機では、ほとんどのトルクコンバータにロックアップ機構（ロックアップクラッチ）が設けられている。

また、最近では低車速域から高車速域まで高効率で低燃費を実現するため、所定回転数でのスリップ量を維持させて、ロックアップ制御を行う、いわゆるスリップロックアップ制御が主流になりつつある。スリップロックアップ制御によれば、従来の直結クラッチでは困難であった、低車速域でも振動や騒音を抑えてロックアップや、燃費向上が可能となる。

特許文献１は、ロックアップクラッチのクラッチフェーシング、すなわち摩擦面と反対側に油溝を設けた構成を開示している。摩擦面全体に充分な潤滑油を浸透・供給するために摩擦材と摩擦材を固定するロックアップクラッチの表面との間に溝を形成したものである。

特許文献２では、耐久性及び耐ジャダー性を向上させるため、フェージング、すなわち摩擦面に円形の外周溝、円形の内周溝、外周溝と内周溝との間に設けた波形溝を形成している。この３つの溝は、相互に連通しており、内径側から外径側へと抜け、流体が流れる流路を形成している。

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
特許２６８０６３２号（第２頁第４欄、第３図等） 特開平１０−３１８３０６号（第２頁、第３図等）

ロックアップクラッチとフロントカバーとの摩擦摺動面は相対的に滑っているすべり状態が多いが、従来のロックアップクラッチの摩擦面及びフロントカバー内面は平面度合いが比較的低く、不安定な摩擦摺動状態にある。このため、ジャダー振動が発生しやすいという問題があった。特に、最近多いスリップロックアップ制御では、スリップ状態を維持するため、この問題の解決が望まれている。

特許文献１に開示されているものは、摩擦面全体に充分な潤滑油を浸透・供給するために摩擦材と摩擦材を固定するロックアップクラッチの表面との間に溝を形成したロックアップクラッチフェーシングであり、溝は摩擦材の内側に形成され、摩擦材の表面に溝を設けているものではない。従って、上記問題点を解決することは困難である。

特許文献２は、フェーシング、すなわち摩擦面に円形の外周溝、円形の内周溝、外周溝と内周溝との間に設けた波形溝を形成していることを開示している。しかし、３つの溝は、相互に連通しており、特に内径側から外径側へと抜けているため、クラッチ締結時に油圧が抜けてしまい、安定したすべり状態を維持することが困難である。

そこで、本発明の目的は、周方向溝を設けることにより、安定したすべり状態が維持でき、ジャダー振動が発生しにくいトルクコンバータ用のロックアップ機構を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明のトルクコンバータ用のロックアップ機構は、
トルクコンバータ用のロックアップ機構であって、
前記ロックアップ機構は、摩擦面を有する摩擦材を固定したロックアップクラッチと、前記摩擦面が係合可能な係合面を有するフロントカバーとからなり、前記摩擦面または前記係合面のいずれかにほぼ環状の周方向溝が形成されていることを特徴としている。

以上説明した本発明によれば、以下のような効果が得られる。
摩擦面を有する摩擦材を固定したロックアップクラッチの摩擦面または、該摩擦面と係合可能なフロントカバーの面のいずれかにほぼ環状の周方向溝が形成されているため、安定したすべり状態が維持でき、ジャダー振動が発生しにくい。これにより、直結時のロックアップクラッチのＯＮ・ＯＦＦ切換え時の摺動が安定し、また、スリップロックアップ制御時の摺動も安定する。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。図面中、同一部分は同一符号にて示してある。

図１は、本発明の各実施例が適用できるロックアップ機構付きトルクコンバータの軸方向断面図である。トルクコンバータ３０は、ロックアップクラッチの解放状態で示している。トルクコンバータ３０は、トルクコンバータ３０のハウジングの一部を形成するフロントカバー２と、フロントカバー２に固定されたドーナッツ状の羽根車であるインペラー２３と、インペラー２３の羽根と互いに対向する羽根を有するドーナッツ状の羽根車であるタービン２４と、インペラー２３とタービン２４との間に回転可能に設けられたステータ２５とから成っている。インペラー２３、タービン２４、ステータ２５とでトルクコンバータ本体を構成している。

インペラー２３は、不図示の車両エンジンのクランクシャフトに接続されており、フロントカバー２と共にエンジンの回転に伴って回転する。また、タービン２４は、出力軸２８に直結されており、不図示の変速機構を介して車輪（不図示）に連結されている。ステータ２５は、インペラー２３とタービン２４の内周中央に挟まれた形で、トルクコンバータ３０内に充填されている流体の流れを変える機能を有している。

フロントカバー２の内面とタービン２４の外面との間には、フロントカバー２の内面に対向した面に摩擦材４０を接着剤により貼着固定し、ピストン動作をする円環状のプレートであるロックアップクラッチのピストン（ロックアップピストン）１が設けられ、出力軸２８と一体に回転する。摩擦材４０の摩擦面はフロントカバー２の内面に対向している。

タービン２４の外面とピストン１との間には、ピストン１が締結した時の衝撃を緩和するため、コイルバネ２６および２７から成るダンパ機構が設けられている。また、トルクコンバータ３０の中央には中央空間８が画成されている。

次に、ピストン１の動作を説明する。車両の車速が所定速以上になると、不図示のコントロール機構によりフィードバック制御され、インペラー２３とタービン２４とで画成されるトルクコンバータ３０内の流体の流れが不図示の油圧制御機構により変化する。その変化に応じて油圧制御されたピストン１はフロントカバー２の内面に押しつけられることになり、ピストン１の摩擦材４０がフロントカバー２の内面と締結され、ピストン１は直結状態となり、エンジンの駆動力が直接出力軸２８に伝達される。従って、駆動側と出力側とが流体を介さずに機械的に連結（直結）されるので、流体ロスを防ぎ燃費を向上することができる。

尚、トルクコンバータ３０は、不図示の油圧制御機構に連結されており、この油圧制御機構はロックアップクラッチ、すなわちピストン１のスリップ状態を維持するためピストン１を挟む２つのオイル経路、すなわち外周側と内周側との間の圧力差をほぼ一定に保ちながら、オイルの流量を変更、すなわち増減している。

また、スリップロックアップ制御するには、外周側と内周側との間の圧力差を変化させて、すなわちＯＮ側とＯＦＦ側との差圧の大きさを変えることにより制御する。トルクコンバータ３０への入力回転と出力回転の差が一定になるよう、ロックアップクラッチを係合させる油圧をフィードバック制御により調圧保持しながら、ロックアップクラッチを摺動させ、走行中に半ロックアップ状態にする。

図２は、本発明の第１実施例を示すフロントカバー２の正面図である。フロントカバー２の摩擦材４０に対向しそれと係合可能な係合面１１に、フロントカバー２の軸心と同心にほぼ環状の周方向溝１２が一本設けられている。周方向溝１２は、中間で破断していない連続した溝である。そのため、ピストン１が作動し摩擦材４０が密着したすべり状態では、ＡＴＦ（オートマチック・トランスミッション・フルード）が、周方向溝１２に均一に保持されることになり、すべり状態が安定する。

図３は、本発明の第２実施例を示すフロントカバー２の正面図である。本実施例ではフロントカバー２の摩擦材４０に対向しそれと係合面１１に、フロントカバー２の軸心と同心にほぼ環状の周方向溝１３及び１４が設けられている。周方向溝１３及び１４は、第１実施例と同様に中間で破断していない連続した溝である。

周方向溝１３及び１４は、ほぼ同一の径方向幅を有する溝として、所定の間隔で同心にフロントカバー２に設けられる。ピストン１が作動し摩擦材４０が密着したすべり状態では、ＡＴＦ（オートマチック・トランスミッション・フルード）が、周方向溝１３及び１４に均一に保持されることになり、すべり状態が安定する。第２実施例では、周方向溝が２本設けられているので、すべり状態が更に安定する。

上記第１及び第２実施例では、フロントカバー２の係合面１１に周方向溝を設け、それと対向して摺擦するピストン１の摩擦材４０には、周方向溝を設けていない。また、周方向溝１２、１３及び１４の軸方向の深さは任意に設定することができる。

図４は、本発明の第３実施例を示すピストン１に固定する摩擦材４０の正面図である。本実施例では摩擦材４０に、ほぼ環状の周方向溝４１、４２、４３、及び４４が設けられている。４本の周方向溝４１−４４は、第１実施例と同様に中間で破断していない連続した溝であり、ピストン１の軸心に対して同心状態となっている。第３実施例では、摩擦材４０に周方向溝を設け、フロントカバー２には溝を設けない。

周方向溝４１−４４は、同心に配置され、それぞれ同一の径方向幅を有し、同一の軸方向深さを備えている。また、各周方向溝の径方向の間隔も同一としている。周方向溝４１−４４は、プレスにより摩擦材４０に設けることができるが、同心状に切断した摩擦材を等間隔で配置し、摩擦材の間を周方向溝として画成することも可能である。

上記各実施例において設けられた周方向溝１２、１３、１４、４１、４２、４３、４４は、円周溝が好ましい。更に、周方向溝の数、幅、軸方向の深さ、間隔等は任意に変更可能であり、例えば、フロントカバー２に２本以上の周方向溝を設けることもできる。また、摩擦材４０に設ける周方向溝も４本でなく、その他の数、例えば１本、２本または３本とすることもできる。逆に４本以上設けることも可能である。

また、円周溝を複数設ける場合、同心円であることが好ましいが、円周溝間に間隙が存在すればいいので、必ずしも同心円である必要はない。

本発明の各実施例が適用できるロックアップ機構付きトルクコンバータの軸方向断面図である。 本発明の第１実施例を示すフロントカバーの正面図である。 本発明の第２実施例を示すフロントカバーの正面図である。 本発明の第３実施例を示すロックアップクラッチのピストンの正面図である。

符号の説明

１ ピストン
２ フロントカバー
１１ 係合面
１２，１３，１４，４１，４２，４３，４４ 周方向溝
３０ トルクコンバータ
４０ 摩擦材

Claims (6)

1. トルクコンバータ用のロックアップ機構であって、
   前記ロックアップ機構は、摩擦面を有する摩擦材を固定したロックアップクラッチと、前記摩擦面が係合可能な係合面を有するフロントカバーとからなり、前記摩擦面または前記係合面のいずれかにほぼ環状の周方向溝が形成されていることを特徴とするロックアップ機構。
2. 前記周方向溝は、円環状の溝であることを特徴とする請求項１に記載のロックアップ機構。
3. 前記周方向溝は、複数設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のロックアップ機構。
4. 前記周方向溝は、互いに独立し、相互に連通してないことを特徴とする請求項３に記載のロックアップ機構。
5. 前記周方向溝は、前記摩擦面に設けられていることを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載のロックアップ機構。
6. 前記周方向溝は、前記フロントカバーの前記係合面に設けられていることを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載のロックアップ機構。
   

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