JP2007146926A - ロックアップクラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】トルクコンバータに使用されるロックアップクラッチの摩擦材の耐熱性を向上させる。
【解決手段】図はロックアップクラッチの要部拡大断面図であって、２１はフロントカバー、５はクラッチピストンをそれぞれ示している。摩擦材はμ−ν特性が正勾配のスリップ制御を行いシャダーの発生を抑制する外径側摩擦材７１と静摩擦係数が大きくクラッチ締結時のトルク容量の大きい内径側摩擦材７２とに分割されていて、外径側摩擦材７１はピストン５に、内径側摩擦材７２はフロントカバー２１に貼着されている。それでスリップ制御で発熱量の大きい外径側摩擦材７１の熱は熱容量も大きく、放熱効果も高いフロントカバー２１側に伝えられるので外径側摩擦材の耐熱性を高めることができる。
【選択図】図４

Description

この発明は自動変速機のトルクコンバータに使用され、スリップ制御により、スティック・スリップによって発生する振動（シャダー）を抑制できるロックアップクラッチの改良に関する。

図１はロックアップクラッチを有するトルクコンバータの基本的な構成を示す断面図であって、トルクコンバータ１０は、ポンプ部２、タービン部３及びステータ４からなっている。２１はフロントカバー、２２はポンプ部２のアウターシェル、２３はブレード、２４はインナーコア、３２はタービン部３のアウターシェル、３３はブレード、３４はインナーコア、３５はタービンハブをそれぞれ示している。

５はロックアップクラッチのクラッチピストン、５１はダンパ支持部、５２はダンパ、５３はダンパのプレート部、５４はダンパのスプリングをそれぞれ示す。タービン部３のアウターシェル３２、タービンハブ３５ならびにダンパ５２はリベット５５によって結合されている。５６はピストン５の中央にあって、タービンハブ３５が貫通する孔である。７はクラッチピストン５のクラッチ係合部に貼着されている摩擦材である。（この摩擦材はフロントカバー２１側に貼着されていてもよい。）６はフロントカバー２１に溶接されているエンジンとの連結具である。またＸ−Ｘはトルクコンバータ全体の中心線を示している。

ロックアップクラッチは近年燃費向上のため車速の低い領域から作動させられるようになってきた。このためスリップ制御が行われるようになっている。この場合ロックアップクラッチ装置の問題点は、クラッチピストンが振動体に、ダンパなどが弾性体となって、摩擦材のスティック・スリップによる振動（シャダーと呼ばれる。）を発生することである。

摩擦材は繊維と、溶剤によって溶かされている樹脂とで構成されているが、溶剤が揮発する際に内部の樹脂が溶剤とともに表面近くに移動するため摩擦材の表面近くには樹脂の密度の高い高樹脂層が形成され、スリップ回転数が低い場合には摩擦係数が高くなり、スリップ回転数が高くなると摩擦係数が低くなる。すなわち摩擦材のμ−ν特性が負勾配となり、クラッチを締結したときのスティック・スリップによる振動（シャダー）の原因となる。

そこで従来は摩擦材表面の高濃度樹脂層を除去するとともに表面を平滑にするため、摩擦材の外周側に切削加工を施しているが、通常この切削加工はオートマティックトランスミッション油中で行われるので製品に油が付着し作業環境が悪くなり、またコストアップの原因ともなる。

そこで摩擦材を外径側と内径側に分割し、外径側の摩擦材には内径側より充填材の配合を高くすることにより摩擦材のμ−ν特性を正勾配、すなわちスリップ回転数が高ければ摩擦係数も高くなるようにしてスティック・スリップによる振動を抑制し、内径側の摩擦材は繊維比率を高くして柔軟性を向上させ、さらに摩擦面のシール性と接触面積の増加により静摩擦係数が大きくなり、ロックアップ容量を大きくすることが考えられた。

ところが、研究の結果充填材のなかで、シャダー抑制に効果があるのは珪藻土であることが明らかになった。また最近では充填材と摩擦調整剤を合わせて充填材というようになってきている。

さらに内径側の摩擦材の繊維成分を特に多くしなくとも摩擦調整剤を含めた充填材の成分の調整により外径側の摩擦材より静摩擦係数を大きくすることができることも判った。

図２は摩擦材７をピストン５に貼着したところを摩擦表面側からみた正面図、図３は図２のＹ−Ｙ方向断面図を示している。７１は外径側摩擦材、７２は内径側摩擦材、７３はその継ぎ目を表している。

ロックアップクラッチにおいて、内径側摩擦材より厚く、μ−ν特性が正勾配の外径側摩擦材がまず対向面と接触してスリップ制御を行いシャダーの発生を抑制している。したがって外径側摩擦材ではスリップ速度も高く、摩擦熱による大きな熱を発生する。そこでその熱の処理や外径側摩擦材の耐熱性が問題となる。

この発明は前記の課題を解決するために、シャダーの発生を抑制する外径側の摩擦材を、ロックアップクラッチのピストン側に貼着したものである。

この発明ではクラッチ締結の初期から対向面と接触してスリップ制御を行い発熱量の大きい外径側摩擦材を、ロックアップクラッチのピストン側に貼着したので、発生した熱を、板厚も厚くて熱容量が大きくかつ放熱効果も高いフロントカバー側へ逃しているので、シャダーの発生し難い外径側摩擦材の耐熱性の弱い点をカバーし、発生した熱による障害を最小限にすることができる。

図４に示すように、静摩擦係数の大きい内径側摩擦材７２をフロントカバー側に貼着すれば、クラッチ締結時に内径側摩擦材７２に発生する熱は反対側のピストン側に流れるので、熱は分散して伝達されることとなり摩擦材の耐熱性を一層高めることができる。

クラッチの締結時には油圧でピストン５の中央部がフロントカバー２１側に撓むので、その時摩擦材７が全面で密着するように外径側の摩擦材を厚くすることが好適である。それでクラッチの係合初期には外径側から接触するが前記の如く外径側の摩擦材はシャダーの発生を抑制しうるようになっている。

また外径側摩擦材と内径側摩擦材の間にシール材を設けることにより、ピストンの押圧側から解放室側への油の回りこみを防ぎ、ピストンの押圧を効果的に行うとともに、クラッチ係合初期には外径側摩擦材の摩擦表面には油が回り適切に潤滑されてスリップ制御に効果があるが、クラッチ締結時には内径側摩擦材に油がいかないので、トルク容量が一層増大する。

図４、図５はこの発明の実施例を示す図２と同様な断面図であって、同じ符号は同じ部分を表している。
図４に示す実施例ではピストン５に外径側摩擦材７１が貼着され、フロントカバー２１に内径側摩擦材７２が貼着されている。図から判るように外径側摩擦材７１を内径側摩擦材７２より厚くしてある。

外径側摩擦材は珪藻土の割合を高くした充填材を用いることによりμ−ν特性が正勾配になりスティック・スリップによるシャダーの発生を抑制する。

内径側摩擦材は繊維比率を高くしたり、それ以外にも摩擦調整材を含む充填材の成分を調整することにより静摩擦係数を大きくすることができる。

図示のように、この発明では外径側摩擦材７１はピストン５に貼着されているので、クラッチの係合が始まるとフロントカバー２１と接触してゆくこととなる。高いスリップ速度で摩擦摺動しているので大きな熱量を発生することとなるが、板厚が厚くて熱容量が大きく、かつ放熱効果も大きいフロントカバー２１の方へ発生した熱が逃げるので、大きい発熱による障害を最小限にすることができ、シャダーの発生し難い摩擦材の耐熱性の弱さをカバーすることもできる。

また内径側の摩擦材７２はフロントカバー側に貼着されているので、前述の如く内径側摩擦材７２に発生する熱はピストン側に伝達されるので、熱は分散して伝えられ、摩擦材の耐熱性を一層高めることができる。

さらにクラッチ締結時において、トルク容量の大きい内径側摩擦材に生ずる摩擦熱はピストン側に伝達することにより従来のロックアップに比べスリップ制御をしている外径側摩擦材への熱負担は小さくなる。

このようにこの発明ではクラッチの係合初期と締結時とにおける摩擦面の役割を、それぞれの摩擦材に分担させることにより、初期の滑り時と、締結時とで要求される摩擦面の性能が効率よく発揮される。

図５は別な実施例を示し、外径側摩擦材７１と内径側摩擦材７２との間にシール材８を設けてある。（図示の例ではフロントカバー側に設けてあるが、ピストン側でもよい。）

このシール材８を設けることにより、ピストン押圧側から油が解放室側へ回りこむのを防止し、ピストンの押圧力を高める。また外径側摩擦材７１の表面には油が来て潤滑するのでスリップ制御には効果があるが、内径側摩擦材７２の表面には油が回りこまないので、さらに高いトルク容量のロックアップが可能となる。
なおシール材は摩擦材、その他ゴム系材質の弾力性のあるものならよい。

スリップ制御を行う発熱量の大きい外径側摩擦材はピストン側に、クラッチ締結時に高トルク容量を要求される内径側摩擦材はフロントカバー側にそれぞれ貼着することにより、各摩擦材の熱負担を軽減し、一層軽量のロックアップクラッチを提供しうるようになった。

ロックアップクラッチ装置を有するトルクコンバータの基本的な構成を示す断面図 ピストンを摩擦表面から見た正面図 図２のＹ−Ｙ方向断面図 この発明の実施例を示す図３と同様な図 同じく別な実施例を示す図４と同様な図

符号の説明

２ ポンプ部
３ タービン部
４ ステータ
５ ピストン
６ 連結具
７ 摩擦材
８ シール材
１０ トルクコンバータ
２１ フロントカバー
２２ アウターシェル
２３ ブレード
２４ インナーコア
３２ アウターシェル
３３ ブレード
３４ インナーコア
３５ タービンハブ
５１ ダンパ支持部
５２ ダンパ
５３ ダンパのプレート部
５４ ダンパのスプリング
５５ リベット
５６ タービンハブ貫通孔
７１ 外径側摩擦材
７２ 内径側摩擦材
７３ 継ぎ目

Claims (4)

1. トルクコンバータのロックアップクラッチに使用される摩擦材を、外径側と内径側に分割し、外径側摩擦材はμ−ν特性が正勾配で、スティック・スリップによるシャダーの発生を抑制し、内径側摩擦材は静摩擦係数が大きく、クラッチ締結時のトルク容量を大きくするように構成したロックアップクラッチにおいて、
   上記のシャダーの発生を抑制する外径側の摩擦材は、ロックアップクラッチのピストン側に貼着されていることを特徴とするロックアップクラッチ。
2. 前記のロックアップクラッチにおいて、静摩擦係数の大きい内径側の摩擦材はフロントカバー側に貼着されてい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。
3. 前記の外径側の摩擦材は内径側の摩擦材より厚い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。
4. 前記の外径側と内径側の摩擦材の間にはピストン側またはフロントカバー側にシール材が設けられてい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。

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