JP2012047278A

JP2012047278A - 湿式摩擦板

Info

Publication number: JP2012047278A
Application number: JP2010190450A
Authority: JP
Inventors: Takuya Yoshikawa; 卓也吉川; Takanori Ishii; 孝典石井; Sukenori Shinjo; 右典新庄; Makoto Yamaguchi; 誠山口
Original assignee: Aisin AW Industries Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Industries Co Ltd
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2012-03-08
Anticipated expiration: 2030-08-27
Also published as: JP5670668B2

Abstract

【課題】トルクコンバータのピストンなどで、安定したトルク伝達を行なう為に摩擦材を表面に貼着した摩擦板の提供。
【解決手段】摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・、１０ｂ，１０ｂ・・・は小さく分割されて異なる半径上を複数列を成して円周方向に配列すると共に、各円周上の摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・、１０ｂ，１０ｂ・・・は互いに円周方向に位置ズレし、そして隣り合う摩擦材セグメントの間には細い油溝１５を形成し、しかも各摩擦材セグメントの両側縁には小さい突片１３、１４ａ,１４ａを形成している。
【選択図】図５

Description

本発明はトルクコンバータ等のクラッチを構成する湿式摩擦板に関するものである。

トルクコンバータとは周知の通りエンジンの動力を、作動流体を媒体としてトランスミッションへ伝えることが出来る一種の継手であり、エンジンによって回されるポンプインペラ、そして該ポンプインペラの回転により送り出される作動流体の動きを受けて回るタービンランナ、さらにタービンランナから出た作動流体の向きを変えてポンプインペラへ導くステータから構成されている。

そこで、これらポンプインペラ、タービンランナ、及びステータには複数枚のブレードが所定の角度をもって一定間隔で配列されている。トルクコンバータ内に封入されている作動流体は、ポンプインペラからその各ブレードを介して外周方向へ送り出され、トルクコンバータのケース内壁を伝い、タービンランナのブレードに当って該タービンランナをポンプインペラと同方向に回す働きをする。又タービンランナに当たってから送り出される作動流体は、ステータのブレードに当たってポンプインペラの回転を助長する方向に流れ方向が変えられ、再び内周からポンプインペラに流入する。

図６は従来のトルクコンバータの断面を示している。同図の（イ）はポンプインペラ、（ロ）はタービンランナ、（ハ）はステータ、そして（ニ）はピストンをそれぞれ示し、これらはトルクコンバータ外殻（ム）内に収容されている。そこでエンジンからの動力を得てフロントカバー（ホ）が回転し、該フロントカバー（ホ）と一体となっているポンプインペラ（イ）が回転し、その結果、作動流体を媒介としてタービンランナ（ロ）が回る。

そしてタービンランナ（ロ）のタービンハブ（ヘ）には軸(図示なし)が嵌って、タービンランナ（ロ）の回転をトランスミッション(図示なし)へ伝達することが出来る。トルクコンバータは一種の流体クラッチである為、ポンプインペラ（イ）の回転速度が低い場合には、タービンランナ（ロ）の回転を停止することが出来、しかしポンプインペラ（イ）の回転速度が高くなるにしたがってタービンランナ（ロ）は回り始め、さらに高速になるにつれてタービンランナ（ロ）の速度はポンプインペラ（イ）の回転速度に近づく。しかし作動流体を媒介としているトルクコンバータでは、タービンランナ（ロ）の回転速度はポンプインペラ（イ）と同一速度にはなり得ない。

そこで、同図にも示しているようにトルクコンバータ外殻（ム）内にはピストン（ニ）が設けられていて、タービンランナ（ロ）の回転速度が所定の領域を越えた場合には、該ピストン（ニ）が軸方向に移動してフロントカバー（ホ）に係合するように作動することが出来る。すなわち、ピストン（ニ）を中心としてポンプインペラ（イ）側と成るトーラス内の圧力を高くすると共にフロントカバー（ホ）側と成るロックアップクラッチ室の圧力を低くすることで該ピストン（ニ）が作動する。

そして、ピストン外周には摩擦材（ト）が取り付けられている為に、該ピストン（ニ）は滑ることなくフロントカバー（ホ）と同一速度で回転することが出来る。このピストン（ニ）はタービンランナ（ロ）と連結していて、タービンランナ（ロ）はピストン（ニ）によって回されることになり、エンジンからの動力をトランスミッションへ、流体を介することによるロスを伴うことなくほぼ１００％の高効率で伝達することが出来る。

ところで、上記摩擦材（ト）は一般にペーパー系材料よりなり、ピストン表面に貼着されている。そして摩擦材（ト）はリング状をしている場合もあるが、小さく分割された摩擦材セグメントとしてピストン外周部表面に円周方向に配設されることも多い。ただし、シート材を打抜いてリング状で継ぎ目無しの単一部材で構成する摩擦材（ト）を作る場合、小さく分割した摩擦材セグメントを打抜く場合に比較してその歩留まりは大きく低下する。上記ピストンの摩擦材（ト）にセグメントを採用する場合、隣接する各一対の摩擦材セグメント同士の間には油溝が内周縁から外周縁まで半径方向へ一直線状に延びるようにそれぞれ形成されている。又、隣り合う摩擦材セグメントの側縁に段差を設けて互いに噛み合うように配列している場合もある。

そして、圧力の差に基づき潤滑油は油溝を外周縁から内周縁に向かって流れ、油溝を潤滑油が流れることにより、摩擦材及びピストンが冷却されるが、圧力差が小さくなることでトルク伝達容量が低下する。そこで、上記ピストン（ニ）によれば、トルク伝達容量低下を防ぐためには油溝の幅を細めることにより、ロックアップクラッチ室の油漏れをできる限り小さくする必要がある。このような状況は摩擦材をフロントカバー内面に貼着した場合も同じように発生する。

特開２００３−９０３６９号に係る「湿式摩擦板」は、潤滑油による冷却能力を維持しながら、トルク伝達を要しないときの引きずりトルクの発生を抑制することができる湿式摩擦板である。
すなわち、インナクラッチプレートは、正面から見て略円環状をなす金属板よりなるコアプレートと、その表面に固着された複数枚の摩擦材とから構成されている。摩擦材はコアプレートの周方向に沿って複数枚が等間隔おきに配置されるとともに、周方向に延びる摩擦材の列が同心円状をなすように２列設けられている。各摩擦材同士の間にはコアプレートの半径方向に沿って延びる第１油溝と、コアプレートの周方向に沿って延びる第２油溝がそれぞれ形成されている。そして、コアプレートの内周側の摩擦材に対し、外周側の摩擦材が周方向に位置ずれすることにより、第１油溝及び第２油溝は互いにＴ字状をなすように交差している。

このように、複数枚の摩擦材を円周方向に配列すると共に、半径方向にも複数列を成して配列している。しかも摩擦材セグメントの配列形態は千鳥状を成していることで、各摩擦材セグメント間に形成される油溝を潤滑油が流れることで冷却能力を維持しながら、トルク伝達を要しない時の引きずりトルクの発生が抑制される。しかし、このように細分割した小さい摩擦材セグメントを配列する場合、間に形成される油溝の溝幅は均一でなく、多少のバラツキを発生する。その結果、クラッチが作動する際、安定したトルク伝達が出来難く成り、又クラッチ板の冷却にも支障を来たすことに成る。
特開２００３−９０３６９号に係る「湿式摩擦板」

このように、複数枚の摩擦材セグメントを千鳥状に配列する場合、各摩擦材セグメントを正しく配列することは容易でなく、隣り合う摩擦材セグメント間に形成される油溝の溝幅にバラツキが発生する。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、溝幅を均一化して千鳥状に配列した湿式摩擦板を提供する。

本発明に係る湿式摩擦板は、複数の摩擦材セグメントを摩擦板表面に貼着した構造であり、上記摩擦材セグメントは円弧状に湾曲した形状としている。複数枚の摩擦材セグメントは異なる半径上に複列を成して配列され、しかも、各摩擦材セグメントは円周方向に位置ズレした配列形態を構成している。そして、各摩擦材セグメント間には細い油溝が形成されている。

そこで、本発明の摩擦板に配列される各摩擦材セグメント間の油溝が一定と成るように小さい突片を摩擦材セグメントの縁に形成している。従って、配列した摩擦材セグメントは間に一定幅の油溝を残して正しく千鳥状に配列される。すなわち、円周方向に位置ズレした状態で配列される。ここで、摩擦板への摩擦材セグメントの貼着方法に関しては限定しない。

本発明に係る湿式摩擦板は円弧状をした複数枚の摩擦材セグメントを摩擦板に貼着したものであり、大きなシート材から切断される摩擦材セグメントの歩留まり率は良くなる。しかも、摩擦材セグメントをより小さくすることで、歩留まり率は一段と向上する。そして、各摩擦材セグメントは千鳥状に配列されることで油溝がジグザグ状に形成され、摩擦材の内周から外周まで通じる油溝の長さは長くなる。油溝の延長により潤滑油が流れる際の抵抗が大きくなり、その結果、ロックアップクラッチ室の油漏れが抑えられ、トルク伝達容量の低下を防止することが出来る。

そして、各摩擦材セグメントの縁には小さい突片が形成されることで、摩擦材セグメントの配列形態が整然となり、油溝の溝幅は一定となる。しかも、縁から突出した突片は該油溝の一部を時には塞ぎ、潤滑油の流れ抵抗を増大させることになる。その結果、ロックアップクラッチ室の油漏れが一段と抑制され、トルク伝達容量の低下を防止する効果がさらに向上する。

本発明の摩擦板を備えたトルクコンバータ。摩擦材セグメントを千鳥状に配列したピストンの具体例。摩擦材セグメントの配列形態による油溝長さの違いを表している。摩擦材セグメントの大きさによる歩留まりを表している。摩擦材セグメントの両側縁に突片を形成した配列形態。従来の一般的なトルクコンバータ。

図１はトルクコンバータの１部断面を示している。同図の１はポンプ、２はタービンランナ、３はステータ、４はダンパー、５はピストン、６は外殻を表している。トルクコンバータとしての基本的な構造、及びその動作は前記図６に示した従来のトルクコンバータと同じである。エンジンからの動力を得てフロントカバー７が回転し、該フロントカバー７と一体となっているポンプインペラ１が回り、その結果、作動流体を媒介としてタービンランナ２が回転する。

そしてタービンランナ２のタービンハブ８には軸（図示なし）が嵌って、タービンランナ２の回転をトランスミッションへ伝達することが出来る。トルクコンバータは一種の流体クラッチである為、ポンプインペラ１の回転速度が低い場合には、タービンランナ２の回転を停止することが出来、しかしポンプインペラ１の回転速度が高くなるにしたがってタービンランナ２は回り始め、さらに高速になるにつれてタービンランナ２の速度はポンプインペラ１の回転速度に近づく。しかし作動流体を媒介としているトルクコンバータでは、タービンランナ２の回転速度はポンプインペラ１と同一速度にはなり得ない。

そこで、同図にも示しているようにトルクコンバータ外殻６内にはピストン５が設けられていて、タービンランナ２の回転速度が所定の領域を越えた場合には、該ピストン５が軸方向に移動するように作動することが出来る。ピストン５はフロントカバー７の内径部でスプライン嵌合しており、フロントカバー７側へ移動し、かつフロントカバー７と同様にエンジンからの動力が伝えられる。そして、ピストン５とフロントカバー７との間には摩擦板９が介在し、該摩擦板９はダンパー４の中央板と連結している。そこで、フロントカバー７とピストン５は摩擦板９を介してダンパー４に連結し、エンジンからの動力をトランスミッションへ、作動流体を介することによるロスを伴うことなくほぼ１００％の高効率で伝達することが出来る。

ところで、上記摩擦板９の両面には複数枚の摩擦材セグメントが貼着され、ピストン５にて挟まれることでフロントカバー７との間で滑ることなくトルク伝達を可能とする。図１に示すトルクコンバータは摩擦材を両面に貼着した摩擦板９を取付けているが、図６に示す従来のトルクコンバータのようにピストン表面に摩擦材セグメントを貼着してフロントカバー７と係合させることも可能であり、又はフロントカバー７の内面に摩擦材セグメントを貼着することも出来る。

図２は複数枚の摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・、１０ｂ，１０ｂ・・・を外周側表面に貼着したピストン５を示す具体例である。該ピストン５は概略円盤形を成し、外周には係合片１１，１１・・・を形成し、中央部には軸受け１２を設け、該軸受け１２はタービンハブ８に嵌って取付けられる。上記係合片１１，１１・・・はダンパー４に係合することが出来る。

ところで、ピストン５の外周部表面には上記摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・、１０ｂ，１０ｂ・・・が貼着されており、摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・は円弧状を成して外周側に配列し、摩擦材セグメント１０ｂ，１０ｂ・・・も円弧状を成して内周側に配列している。しかも、外周側の摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・と内周側の摩擦材セグメント１０ｂ，１０ｂ・・・とは、１／２ピッチだけ円周方向に位置ズレし、千鳥状を成して配列している。

このように、摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・、１０ｂ，１０ｂ・・・を配列することで、各摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・、１０ｂ，１０ｂ・・・間には細い油溝１５，１５・・・が形成される。図３は従来の単列摩擦材セグメントと複列千鳥状に配列した本発明の摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・、１０ｂ，１０ｂ・・・の場合に形成される油溝１５の長さを比較している。

両者における摩擦材の内径ｒと外径Ｒを同じとした場合、単列の摩擦材では摩擦材セグメント間に形成される油溝１５の長さはＲ−ｒである。これに対して、摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・、１０ｂ，１０ｂ・・・を千鳥状配列とした場合には、摩擦材セグメント間に形成される油溝１５の長さはＲ−ｒと摩擦材セグメントの円周長さの１／２を加えたものと成る。

図３（ｃ）は摩擦材セグメントが単列と複列の場合の油溝長さを表しているグラフである。このように、各摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・、１０ｂ，１０ｂ・・・間の油溝１５が長くなることで、ピストン５を挟んだトーラスとロックアップクラッチ室１８の圧力差に基づいて外周側から内周側へ潤滑油が油溝１５を通過して流れる場合の抵抗が大きくなる。その結果、ロックアップクラッチ室１８の圧力差の低下が抑制され、トルク伝達容量の低下を防止出来、ピストン５が係合する際に安定した摩擦力を発生し、伝達されるトルクがバラ付くことなく安定する。

図４は摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・、１０ｂ，１０ｂ・・・の分割サイズに基づく歩留まりを表している。摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・、１０ｂ，１０ｂ・・・は円弧状に湾曲した形状をしているが、この大きさをより小さくすることで歩留まり率は向上する。最も歩留まりが悪いのは分割することなくリング状の摩擦材とした場合であるが、これに対して図４（ａ）に示すように円弧状の摩擦材セグメント１０とすれば一定幅のシート材１７を打抜くことで摩擦材セグメント１０を作ることが出来る。

そして、図４（ｂ）に示すごとく、さらに小さく分割した摩擦材セグメント１０とするならば、シート材１７の幅も小さくなると共に、各摩擦材セグメント１０はほぼ長方形となり、間に隙間を設けることなく連続して打抜き加工することが出来、その歩留まり率は大きく向上する。図４（ｃ）に示すグラフは摩擦材がリング、分割が小さくて大きな円弧状の摩擦材セグメントの場合、分割が大きくてより小さい円弧状の摩擦材セグメントの場合の歩留まりを表している。

ところで、摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・、１０ｂ，１０ｂ・・・を千鳥状に配列する場合、各摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・、１０ｂ，１０ｂ・・・間には油溝１５が形成され、この油溝１５を潤滑油が流れる。本発明では、この油溝１５の溝幅を均一化する為に、摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・、１０ｂ，１０ｂ・・・の両側縁に小さい突片１３、１４を形成している。

そして、摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・、１０ｂ，１０ｂ・・・の左側縁には所定の間隔をおいて２個の突片１４ａ，１４ｂを設け、右側縁には１個の突片１３を設けている。円周方向に配列した摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・、１０ｂ，１０ｂ・・・の右側縁の１個の突片１３は左側縁の２個の突片１４ａ，１４ｂの間に係合して位置決めされ、しかも油溝１５の溝幅も均一化される。突片１３，１４ａ，１４ｂが係合している部位での油溝１５の溝幅は小さくなって潤滑油の流れ抵抗をさらに増大することが出来る。

すなわち、本発明では摩擦材セグメント１０ａ，１０ａ・・・、１０ｂ，１０ｂ・・・を千鳥状に配列することで内周から外周へ通じる油溝１５の長さは長くなることで、潤滑油の流れ抵抗は大きくなり、さらに突片１３，１４ａ，１４ｂが互いに係合することで潤滑油の流れ抵抗は一段と増大する。その結果、ロックアップクラッチ室１８の圧力差の低下が防止されて伝達トルク容量は安定する。

ところで、実施例ではトルクコンバータのピストン５を摩擦板の１具体例として説明したが、本発明では該ピストン５に限るものではなく、一般的なクラッチを構成する湿式摩擦板を対象とする。

１ポンプインペラ
２タービンランナ
３ステータ
４ダンパー
５ピストン
６外殻
７フロントカバー
８タービンハブ
９摩擦板
10 摩擦材セグメント
11 係合片
12 軸受け
13 突片
14 突片
15 油溝
16 摩擦面
17 シート材
18 ロックアップクラッチ室

Claims

トルクコンバータのピストンなどで、トルク伝達を行なう為に摩擦材を表面に貼着した摩擦板において、摩擦材セグメントは小さく分割されて異なる半径上を複数列を成して円周方向に配列すると共に、各円周上の摩擦材セグメントは互いに円周方向に位置ズレし、そして隣り合う摩擦材セグメントの間には細い油溝を形成し、しかも各摩擦材セグメントの両側縁には小さい突片を形成したことを特徴とする湿式摩擦板。
上記摩擦材セグメントの一方側縁には１個の突片を形成し、他側縁には２個の突片を形成した請求項１記載の湿式摩擦板。
一方の摩擦材セグメント側縁に形成した２個の突片の間に他方の摩擦材セグメント側縁に形成した１個の突片を係合して配列した請求項１、又は請求項２記載の湿式摩擦板。