JP2009168146A - Torque converter equipped with lock-up mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載される自動変速機に組込まれるトルクコンバータに関する。より詳細には、入力軸と出力軸とを直結させるロックアップ機構を備えた車両用のトルクコンバータに関する。 The present invention relates to a torque converter incorporated in an automatic transmission mounted on a vehicle. More specifically, the present invention relates to a vehicle torque converter including a lockup mechanism that directly connects an input shaft and an output shaft.
燃費の改善などのため、近年、ロックアップ機構を備えたトルクコンバータが採用されるようになっている。トルクコンバータは、流体(一般に、オイル)を介してエンジンのトルクを変速機へ伝達する流体クラッチの一種である。トルクコンバータはエンジントルクの伝達にオイルを活用するのでスムーズな車両走行を実現できる。しかし、その反面において、流体のスリップによって発生するエネルギーロスによる燃費悪化などの欠点の指摘があった。そこで、最近にあっては、必要に応じてスリップを抑制できるロックアップ機構を備えたトルクコンバータが広く採用されるようになっている。 In recent years, torque converters equipped with a lock-up mechanism have been adopted to improve fuel efficiency. A torque converter is a type of fluid clutch that transmits engine torque to a transmission via a fluid (generally oil). The torque converter uses oil to transmit engine torque, so it can achieve smooth vehicle travel. However, on the other hand, there have been indications of drawbacks such as fuel consumption deterioration due to energy loss caused by fluid slip. Therefore, recently, torque converters equipped with a lock-up mechanism that can suppress slip as required have been widely adopted.
一般的なロックアップ機構は、摩擦クラッチ(ロックアップクラッチ)を含んで構成されている。車速が所定速以上になるとトルクコンバータ内の流体の流れが変化して、摩擦クラッチの摩擦面が対向する部材に押圧される。このように、エンジンからの入力軸と車輪に接続されている出力軸とを直結させるのがロックアップ機構である。ロックアップ機構を備えていると、流体の滑りの影響を抑制できるので、車両の燃費向上を図ることができる。 A typical lockup mechanism includes a friction clutch (lockup clutch). When the vehicle speed exceeds a predetermined speed, the flow of fluid in the torque converter changes, and the friction surface of the friction clutch is pressed against the opposing member. Thus, the lockup mechanism directly connects the input shaft from the engine and the output shaft connected to the wheels. When the lock-up mechanism is provided, the influence of fluid slip can be suppressed, so that the fuel efficiency of the vehicle can be improved.
上記ロックアップ機構の主要素である摩擦クラッチは、所定範囲を移動して解放状態と締結状態(直結状態)とを形成する。この解放状態と締結状態との間で、直結時の衝撃を緩和するため摩擦面が対向する部材(一般にトルクコンバータのカバー)との間で相対的に滑りながら回転するスリップ状態が一時的に形成される。そして、昨今にあっては、車両の低速時からロックアップ機構が起動され、摩擦クラッチがスリップ状態となるシーンが増えている。摩擦クラッチがスリップ状態のときは、摩擦面や上記コンバータカバーに摩擦力が発生する。この状態が長時間継続すると、過大な摩擦熱が発生し、熱が蓄積されてしまうので周辺部が高温となる。これにより、周辺部の過昇温の問題、例えばトルクコンバータ内のオイル劣化の問題が生じてしまう。そこで、摩擦熱を除去するための冷却機構を組込んだロックアップ機構についての提案が従来からあった。 The friction clutch, which is the main element of the lockup mechanism, moves within a predetermined range to form a released state and an engaged state (directly connected state). Between the released state and the fastened state, a slip state is formed in which the friction surface rotates while sliding relatively with a member facing the friction surface (generally a cover of the torque converter) in order to alleviate the impact during direct connection. Is done. In recent years, the number of scenes in which the lockup mechanism is activated from the low speed of the vehicle and the friction clutch is in a slip state is increasing. When the friction clutch is in a slip state, a frictional force is generated on the friction surface and the converter cover. If this state continues for a long time, excessive frictional heat is generated and heat is accumulated, so that the peripheral portion becomes high temperature. This causes a problem of excessive temperature rise in the peripheral portion, for example, a problem of oil deterioration in the torque converter. Therefore, there has been a proposal for a lockup mechanism incorporating a cooling mechanism for removing frictional heat.
例えば、特許文献1で開示するトルクコンバータは摩擦クラッチのスリップ状態を制御するため、摩擦クラッチを動作させる圧力差をほぼ一定に維持すると同時に、その摩擦面に供給される流体(オイル)の流量を変化させる油圧制御機構を設けている。具体的には、油圧制御機構として摩擦クラッチクの摩擦材にオイルが通過する溝部(油溝)を複数形成している。このように摩擦面にオイルが流れる溝部を設置することで、放熱量を増やして摩擦面を冷却できる。
上記特許文献1は、摩擦クラッチに多数の溝部を配置して冷却を促進する構造について例示している。このような構造は、ロックアップ機構周辺を確実に冷却するという観点からは好ましいものである。しかしながら、このように溝部を多数設置した構造にすると、そのエッジから楔圧によって発生する油膜で実接触面が減少してしまう。その結果、スリップ状態となったときに、想定外に摩擦係数が低下して十分な締結容量(ロックアップ容量)を確保できないという問題が発生する。 Patent Document 1 exemplifies a structure that promotes cooling by arranging a large number of grooves in a friction clutch. Such a structure is preferable from the viewpoint of reliably cooling the periphery of the lockup mechanism. However, when a structure having a large number of grooves is provided in this way, the actual contact surface is reduced by an oil film generated by the wedge pressure from the edge. As a result, there is a problem that when the slip state occurs, the friction coefficient is unexpectedly reduced and a sufficient fastening capacity (lock-up capacity) cannot be secured.
よって、本発明の目的は、上記従来の課題を解決し、必要な締結容量を確保しつつ効率的な冷却も可能なロックアップ機構を備えたトルクコンバータを提案することである。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described conventional problems and to propose a torque converter including a lockup mechanism capable of efficient cooling while ensuring a necessary fastening capacity.
上記目的のため、本発明に係るロックアップ機構付きトルクコンバータは、
エンジンからの入力軸と車輪へ接続されている出力軸とを連結する摩擦クラッチにより直結状態を形成可能なロックアップ機構を備えているものであって、
前記摩擦クラッチは対向する部材と接触離間する面に摩擦材を有し、
前記摩擦材は、概略形状が前記摩擦クラッチの回転中心に対して環形状であると共に、中心側と外側との間で流体の出入りを許容する複数の溝部を周方向に沿って有しており、
更に、前記溝部は径方向でその幅が段状に変化し、外側となる程に広く設定してあることにより、特徴付けされるものである。
For the above purpose, the torque converter with a lock-up mechanism according to the present invention is
A lock-up mechanism capable of forming a direct connection state by a friction clutch that connects an input shaft from an engine and an output shaft connected to a wheel;
The friction clutch has a friction material on a surface that is in contact with and separated from an opposing member;
The friction material has a ring shape with respect to the rotation center of the friction clutch, and has a plurality of grooves along the circumferential direction that allow fluid to enter and exit between the center side and the outside. ,
Further, the groove portion is characterized in that its width changes stepwise in the radial direction and is set to be wider as it becomes the outer side.
かかる本発明のロックアップ機構付きトルクコンバータによれば、外側の溝部の幅を十分に広げて冷却作用を確保し、内側の溝部の幅は狭めて最低限度の摩擦係数を維持して締結容量を確保する。よって、本発明によると、従来において困難であった要求を両立させることができる。 According to the torque converter with a lock-up mechanism of the present invention, the width of the outer groove is sufficiently widened to ensure a cooling action, and the width of the inner groove is narrowed to maintain the minimum friction coefficient and increase the fastening capacity. Secure. Therefore, according to the present invention, it is possible to satisfy both requirements that have been difficult in the past.
本発明の一実施形態としての実施例を図を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施例に係るロックアップ機構付きトルクコンバータの主要構成を示した断面図である。このロックアップ機構付きトルクコンバータ1は、ポンプインペラー2、タービンランナー3、ステータ4及びロックアップピストン5を備えている。ポンプインペラー2は、コンバータカバー6と溶接されており、この両者によってトルクコンバータ1内側にオイル(流体)を保持する流体室が形成されている。コンバータカバー6には、ナット7が溶接によって固着されており、このナット7は図示していないドライブプレートを介してエンジンのクランク軸(入力軸)20と連結される。
An example as an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main configuration of a torque converter with a lockup mechanism according to an embodiment of the present invention. The torque converter 1 with a lockup mechanism includes a pump impeller 2, a turbine runner 3, a stator 4, and a
また、ステータ4は、図示していない固定のステータシャフトにワンウェイクラッチ8を介して支持されている。タービンランナー3のハブ9はインプットシャフト(出力軸)25と一体に回転するようにスプライン軸構造などにより結合されている。
The stator 4 is supported by a fixed stator shaft (not shown) via a one-
上記ロックアップピストン5は摩擦クラッチとして機能する部材で、タービンランナー3とコンバータカバー6との間に配置されており、その内径部はハブ9の軸部によって軸方向に移動可能に支持されている。そして、この両者の間はシール部材10によって密封されている。また、ロックアップピストン5とハブ9とは、トーションダンパ11を介することで、伝達トルクの変動を吸収できるように設計されている。
The lock-
そして、摩擦クラッチとなるロックアップピストン5のコンバータカバー6内面と対向する側の外周部には、摩擦材となるクラッチフェーシング30(以下、単に、フェーシング30と称す)が貼着されている。ロックアップピストン5が所定方向へ移動してフェーシング30が、コンバータカバー6の内面を押圧することによりロックアップ状態が形成される。より詳細には、ここでの押圧力を調整することにより、解放状態(ロックアップピストン5がコンバータカバー6から離間している状態)からスリップ状態を介して直結状態(ロック状態、或いは、締結状態とも称される)が形成される。
A clutch facing 30 (hereinafter simply referred to as the facing 30) serving as a friction material is attached to the outer peripheral portion of the
なお、図1で例示する構造では、ロックアップピストン5によってトルクコンバータ1の内部はコンバータカバー6側の前室13と翼要素側の後室14とに区画されている。また、図1における符号15は、コンバータカバー6とフェーシング30とが離間している状態での隙間を示している。
In the structure illustrated in FIG. 1, the interior of the torque converter 1 is partitioned by the lock-
そして、本実施例のロックアップ機構付きトルクコンバータ1は、摩擦材となるフェーシング部分に、ロックアップ機能を十分に発揮するための締結容量(ロックアップ容量)を確保する構造と、冷却性能の向上を図る構造とが両立するように構成してある。この点を更に、図を参照して説明する。図2は2つの好ましいフェーシング30の配置例を示した正面図(図1でフェーシング30のAX方向矢視図)である。
And the torque converter 1 with a lockup mechanism of a present Example is a structure which ensures the fastening capacity | capacitance (lockup capacity | capacitance) for fully exhibiting a lockup function in the facing part used as a friction material, and an improvement of cooling performance It is configured to be compatible with the structure for achieving the above. This point will be further described with reference to the drawings. FIG. 2 is a front view (an AX direction view of the facing 30 in FIG. 1) showing an example of the arrangement of two
図2(A)で例示しているフェーシング30Aは、その概略形状がロックアップピストン5の回転中心CPに対して環形状(リング形状)であると共に、このロックアップピストン5が対向するコンバータカバー6の内壁へ所定圧以上で押圧されて締結しときに中心側CSと外側USとの間を、オイル(図示せず)の出入りを許容する複数の溝部SLが周方向CDに沿って形成してある。ただし、図2(A)で示すように、この溝部SLは径方向RDでその幅が段状に変化し、外側になる程に広くなるように設定してある。すなわち、中心側CSに幅狭の溝部N−SLが設定され、その外側には幅広の溝部B−SLが設定してある。
The facing 30A illustrated in FIG. 2A has a ring shape (ring shape) with respect to the rotation center CP of the
なお、図2(A)で例示の構成では、フェーシング30Aが中心側の第1環状摩擦材31とその外側に配設される第2環状摩擦材32で形成されている。そして、第1環状摩擦材31には周方向CDで一定幅とした第1の溝部N−SLが形成され、前記第2環状摩擦材32についても周方向CDで一定幅であり、かつ前記のように第1の溝部N−SLよりも広い第2の溝部B−SLが形成してある。このような構造は、溝部及び配置が単純であるので、簡単に製造できる。
In the configuration illustrated in FIG. 2A, the facing 30A is formed of a first
上記図2(A)で図示するフェーシング30Aは、半径方向RDで外側へ向かって広がる溝部SLが段状に形成してある。トルクコンバータ1を潤滑するオイルの一部は、ポンプインペラー2、タービンランナー3、ステータ4を通過して中心側CSに供給されている。このオイルは外側の幅広の溝部B−SLを通過し、その内側の幅を絞った溝部N−SLを通過し中心側CSに至る(前室13)。
このとき、外側の幅広の溝部B−SLでは、幅広の溝が十分にオイルに接触し冷却がなされる。一方で内側の幅を絞った溝部N−SLではオイルの通過が制限されるので、例えばロックアップ機構がスリップ状態を維持した場合などに前室13に流入するオイル量は制限され、前室13の油圧を良好に制御できる。
一般にコンバータカバー6は熱伝導性の高い金属製であるので、オイルがこの周辺部と接触し入れ替わるように流れるので効率良く放熱して冷却される。これによりフェーシング30Aの外周側のみならず、溝幅の狭い内周側においても十分な冷却が期待できる。以上のように図2(A)で図示するフェーシングの配置によると、オイル及び周辺の冷却を促進できる。以上のように図2(A)で図示するフェーシングの配置によると、オイル及び周辺の冷却を促進できる。
In the facing 30A illustrated in FIG. 2A, a groove SL that expands outward in the radial direction RD is formed in a step shape. Part of the oil that lubricates the torque converter 1 passes through the pump impeller 2, the turbine runner 3, and the stator 4 and is supplied to the center CS. This oil passes through the outer wide groove portion B-SL, passes through the inner narrow groove portion N-SL, and reaches the center side CS (anterior chamber 13).
At this time, in the outer wide groove portion B-SL, the wide groove sufficiently comes into contact with the oil to be cooled. On the other hand, since the passage of oil is restricted in the groove portion N-SL whose inner width is narrowed, the amount of oil flowing into the
In general, since the
加えて、外周側においては幅広の溝部B−SLを形成しているので、ロックアップの完全締結時において、フェーシング30Aとコンバータカバー6の内壁の間に入り込むオイルが軽減されるので、初期の締結トルクが向上する。
また、内側にも幅を絞った溝部N−SLを形成しているため、フェーシング30Aとコンバータカバー6の内壁の間にオイルが少なからず入り込みスリップ時の引きずりトルク及び発熱を軽減している。
In addition, since the wide groove portion B-SL is formed on the outer peripheral side, oil entering between the facing 30A and the inner wall of the
Further, since the narrowed groove portion N-SL is also formed on the inner side, not a little oil enters between the facing 30A and the inner wall of the
以上説明したように、図2(A)で例示するフェーシング30Aは、外側の溝部B−SLの幅を十分に広げて冷却作用を確保しつつ、内側の溝部N−SLについてはその幅を狭めることで最低限度の摩擦係数を維持して締結容量(トルク容量)を確保することもできる。よって、このフェーシング30Aによると、必要な締結容量を確保しつつ効率的な冷却が可能なロックアップ機構を実現できる。 As described above, the facing 30A illustrated in FIG. 2A sufficiently widens the width of the outer groove B-SL to ensure a cooling action, and narrows the width of the inner groove N-SL. Thus, the minimum friction coefficient can be maintained and the fastening capacity (torque capacity) can be secured. Therefore, according to this facing 30A, it is possible to realize a lock-up mechanism capable of efficient cooling while ensuring a necessary fastening capacity.
更に、図2(B)は、他の配置のフェーシング30Bついて示した図である。なお、図2(B)では、図2(A)と対応する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。フェーシング30Bは、中心側の第1環状摩擦材31とその外側の第2環状摩擦材32とが径方向RDにおいて離間配置してある。このように、第1環状摩擦材31と第2環状摩擦材32とを離間して配置することで、オイルの通路が増して放熱に寄与する接触面積が増加するので冷却効果を更に向上させることができる。
Further, FIG. 2B is a view showing the facing 30B of another arrangement. Note that in FIG. 2B, portions corresponding to those in FIG. 2A are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the facing 30B, the first
以上で説明したロックアップ機構付きトルクコンバータによれば、必要な締結容量を確保しつつ効率的な冷却を実現できるので、常に安定してロックアップ状態を実現できる。このようなトルクコンバータは車両の燃費向上に寄与できる。 According to the torque converter with a lock-up mechanism described above, efficient cooling can be realized while securing a necessary fastening capacity, so that the lock-up state can be always stably realized. Such a torque converter can contribute to an improvement in vehicle fuel efficiency.
上記実施例では、ロックアップピストン5が摩擦クラッチとなり、これがコンバータカバー6の内側に押圧されることで摩擦クラッチとして機能するもので、摩擦材となるクラッチフェーシングがロックアップピストン5側に貼着されている場合を説明した。しかし、フェーシングはコンバータカバー6側に貼着されていもよい。
更には、隙間15内に独立した部材としてフェーシングを配置し、ロックアップピストン5がコンバータカバー6へ接近したときに、このクラッチフェーシングを挟持することにより摩擦を発生させるようにしてもよい。この場合には、独立のフェーシングの両面に摩擦面が設定され、その各面に前述した溝部を設けてもよい。
In the above-described embodiment, the lock-up
Further, a facing may be arranged as an independent member in the
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。前述した実施例では、説明の簡単のため、径の異なる溝部N−SL、B−SLを1組として一段構造の場合を例示したが、複数段に形成してもよいことは言うまでもない。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed. In the embodiment described above, for the sake of simplicity of explanation, the case where the groove portions N-SL and B-SL having different diameters are set as one set has been illustrated as a single-stage structure, but needless to say, it may be formed in a plurality of stages.
前述したように本発明によれば、必要な締結容量を確保しつつ効率的な冷却が可能なロックアップ機構を備えたトルクコンバータを提供できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a torque converter including a lock-up mechanism capable of efficient cooling while ensuring a necessary fastening capacity.
前記摩擦材は、中心側の第1環状摩擦材とその外側に配設される第2環状摩擦材とを含み、前記第1環状摩擦材には周方向で一定幅とした第1の溝部が形成され、前記第2環状摩擦材には周方向で一定幅であり、かつ前記第1の溝部よりも広い第2の溝部が形成してあるロックアップ機構付きトルクコンバータとしてもよい。 The friction material includes a first annular friction material on the center side and a second annular friction material disposed on the outer side, and the first annular friction material has a first groove portion having a constant width in the circumferential direction. It is good also as a torque converter with a lockup mechanism in which the 2nd annular friction material formed in the above-mentioned 2nd annular friction material is the constant width in the peripheral direction, and the 2nd groove part wider than the 1st groove part is formed.
そして、前記第1環状摩擦材と前記第2環状摩擦材とは、径方向において離間配置してもよい。この場合には流体の通路が増加するので冷却効果を向上させることができる。 The first annular friction material and the second annular friction material may be spaced apart from each other in the radial direction. In this case, the number of fluid passages is increased, so that the cooling effect can be improved.
1 トルクコンバータ
2 ポンプインペラー
3 タービンランナー
5 ロックアップピストン(摩擦クラッチ)
6 コンバータカバー
30 フェーシング(摩擦材)
N−SL 狭い溝部
B−SL 広い溝部
1 Torque converter 2 Pump impeller 3
6
N-SL Narrow groove B-SL Wide groove
Claims (3)
前記摩擦クラッチは対向する部材と接触離間する面に摩擦材を有し、
前記摩擦材は、概略形状が前記摩擦クラッチの回転中心に対して環形状であると共に、中心側と外側との間で流体の出入りを許容する複数の溝部を周方向に沿って有しており、
更に、前記溝部は径方向でその幅が段状に変化し、外側となる程に広く設定してある、ことを特徴とするロックアップ機構付きトルクコンバータ。 A torque converter including a lockup mechanism capable of forming a direct connection state by a friction clutch that connects an input shaft from an engine and an output shaft connected to a wheel,
The friction clutch has a friction material on a surface that is in contact with and separated from an opposing member;
The friction material has a ring shape with respect to the rotation center of the friction clutch, and has a plurality of grooves along the circumferential direction that allow fluid to enter and exit between the center side and the outside. ,
Further, the torque converter with a lock-up mechanism is characterized in that the width of the groove portion changes stepwise in the radial direction and is set wider as it becomes the outer side.
前記第1環状摩擦材には周方向で一定幅とした第1の溝部が形成され、前記第2環状摩擦材には周方向で一定幅であり、かつ前記第1の溝部よりも広い第2の溝部が形成してある、ことを特徴とする請求項1に記載のロックアップ機構付きトルクコンバータ。 The friction material includes a first annular friction material on the center side and a second annular friction material disposed on the outside thereof,
A first groove having a constant width in the circumferential direction is formed in the first annular friction material, and a second groove having a constant width in the circumferential direction and wider than the first groove is formed in the second annular friction material. The torque converter with a lock-up mechanism according to claim 1, wherein the groove portion is formed.
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