JP5202229B2 - 流体継手装置のロックアップクラッチ - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのクランクシャフトとトランスミッションの入力軸とを流体継手を介することなく直結するための流体継手装置のロックアップクラッチに関する。

流体継手装置としての例えばトルクコンバータには、エンジンの回転を流体を介してトランスミッションへ伝える流体継手と、エンジンの回転を直接にトランスミッションへ伝えるロックアップクラッチと、該ロックアップクラッチとトランスミッションとの間に介在させるダンパとが設けられている。

従来の流体継手装置のロックアップクラッチとしては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この発明は、ロックアップピストン１５に摩擦材を設け、該摩擦材の部分をフロントカバー５の内側の面に押圧してロックアップクラッチを接続する構成であり、ロックアップする際に発生する熱がフロントカバー５の外部へ容易に逃げるようにするため、フロントカバー５の外面であって摩擦材が摺動する部分と対応する位置にフィンが形成されている。
特開２００２−０２１９７３号公報

ところが、このような構成を現実として採用するには、フロントカバーの外面のフィンを設ける部分に予め肉厚寄せをすることが必要になることから、実現するのは技術的に困難である。

一方、肉厚寄せをするのに代えてフロントカバーの全体の肉厚を大きくしてもよいが、不要な部分が増えて重量が過大になってしまう。このため、肉厚の大きな材料を使用して不要な部分を削り取ってもよいが、機械加工を伴うことからフロントカバーをプレス部品として製造することの意味がなくなり、量産することが前提の場合は現実的でない。

更に、フロントカバーにおけるロックアップピストンの摩擦材と摺動する摺動面は、高精度に平坦な面にする目的で削り加工が施されているのが一般的であり、本来平面状であって剛性の小さい部分を削り取り、更に剛性を下げていることになる。そして、フロントカバーにおけるロックアップピストンの摩擦材との摺動面と対応する位置の外面には、一般的にエンジンからの回転力を受けるカバーボスが溶接結合されており、該カバーボスへエンジンからの駆動力が作用することから、剛性の下がったフロントカバーが周方向へうねってしまい、安定したロックアップ状態を確保できない。

そこで本発明は上記の課題を解決し、ロックアップピストンの摩擦材と摺動する摺動部の剛性を十分に大きくした流体継手装置のロックアップクラッチを提供することを目的とする。

本発明は、回転自在に支持されると共に一方側がエンジンのクランクシャフトに連結されたフロントカバーと、該フロントカバーの他方側の外周部に連結された流体継手と、該流体継手と前記フロントカバーとの間に回転自在かつ軸方向へ移動自在に支持されたロックアップピストンと、該ロックアップピストンと前記流体継手との間に配置されたダンパと、該ダンパおよび前記流体継手の出力側回転部材が結合されトランスミッションの入力軸に連結されるタービンハブとを備え、前記ロックアップピストンの一方側の面の外周部に、前記フロントカバーの他方側の面に押圧される摩擦材を円周方向に沿って設けた流体継手装置のロックアップクラッチであることを前提としている。
その上で、前記フロントカバーにおける前記摩擦材と対向する対向面に、前記摩擦材と摺動する環状で鋳鉄製の摺動部材を全面接合のかたちでロウ付けにより結合してあるとともに、前記フロントカバーの外周部には前記流体継手の入力側回転部材に連結するための円筒部が形成され、該円筒部により前記摺動部材がセンタリングされていることを特徴とする。

したがって、この発明では、フロントカバーに環状の摺動部材が結合されていることから、フロントカバーの摺動部材を設けた摺動部の肉厚のみが大きくなっており、その結果として摺動部の剛性が大きく、かつ摺動部の熱容量も大きい。

また、この発明では、ロックアップピストンの摩擦材と摺動する摺動部材が発熱した場合、発熱により生じた熱はロウ材を介して効率よくフロントカバーへ伝わることになるほか、摺動部材とフロントカバーとの接合面積が広いので、比較的高い接合強度が得られる。

さらに、この発明では、摺動部材をフロントカバーの円筒部の内側にセンタリングするので、摺動部材のセンタリングが容易であり、回転バランスの調整が容易である。

本発明に係る流体継手装置のロックアップクラッチによれば、フロントカバーに環状の摺動部材を結合して摺動部を形成したので、実現性のある工法でフロントカバーの剛性の低下が抑制され、エンジンからの入力によるフロントカバーの変形が抑制される。また、フロントカバーの摺動部の熱容量を増やすことができ、発熱量の多い使用状態に対応できる。従って、燃費向上のために低回転の状態からロックアップさせかつある程度長い時間スリップさせてロックアップさせるスリップ制御を行う際には発熱量が多いが、このような場合にも対応できる。

また、本発明に係る流体継手装置のロックアップクラッチによれば、フロントカバーにロウ材を介して摺動部材を結合したので、摺動部材とフロントカバーとの間に隙間が生じず、摺動部材に生じた熱は効率よくフロントカバーへ伝わり、発熱量の多い使用態様に対してより確実に対応することができる。そして、ロウ材により接合面積が広くなることから、比較的高い接合強度が得られ、剛性低下が確実に防止される。

さらに、本発明に係る流体継手装置のロックアップクラッチによれば、フロントカバーの外周部に円筒部が形成されているので、摺動部材を円筒部の内側でセンタリングすることができ、摺動部材のセンタリングが容易であり回転バランスの調整が容易である。

以下、本発明に係る流体継手装置のロックアップクラッチの実施の形態としてトルクコンバータのロックアップクラッチについて説明する。
最初に、上記ロックアップクラッチの基本技術について説明する。
トルクコンバータの断面図を図１に示す。図示しないエンジンのクランクシャフトの左端面に図示しないドライブプレートが結合されており、該ドライブプレートの左面にフロントカバー１の右側面が連結されている。該フロントカバー１は鋼板をプレスして形成されており、該フロントカバー１は軸心と直角な円板部１ａと該円板部１ａの外周部から軸方向左側へのびる円筒部１ｂとから構成されている。円板部１ａの右側面であって外周部にはカバーボス１ｃが溶接部１ｈを介して溶接結合されており、該カバーボス１ｃを介してフロントカバー１の外周部が前記ドライブプレートの外周部に連結されている。

フロントカバー１の円筒部１ｂの左端部には、入力側回転部材としてのインペラ２の外周部が溶接部２ａを介して結合されている。インペラ２の内側にはインペラブレード２ｂが設けられている。該インペラ２の中心部の近傍には、インペラ２の回転運動を図示しないトランスミッションのオイルポンプへ伝達するためのスリーブ２ｃが溶接結合されている。該インペラ２と前記フロントカバー１との軸方向間には出力側回転部材としてのタービン３が回転自在に設けられており、該タービン３にはタービンブレード３ａが設けられている。これらのインペラ２とタービン３とにより、流体継手６が構成されている。

そして、インペラ２とタービン３との間には、インペラ２とタービン３との回転数の差が大きい場合にトルクを増幅させるステータ４が設けられている。該ステータ４の内部にはアウターレース５ａが組み込まれ、該アウターレース５ａとインナーレース５ｂとの間にはワンウェイクラッチ５ｃが設けられている。５ｄはベアリングサポートである。

前記流体継手６と前記フロントカバー１との間には、ロックアップクラッチ７とダンパ８とが設けられている。前記ベアリングサポート５ｄとフロントカバー１との間には、図示しないトランスミッションの入力軸へ動力を伝達するためのタービンハブ９が設けられ、該タービンハブ９の内周面にはトランスミッションの入力軸とスプライン結合するためのスプライン歯９ａが形成されている。タービンハブ９の外周面には、ロックアップピストン１０が軸方向へ移動自在に設けられている。該ロックアップピストン１０は、その左右の油圧の差により軸方向へ移動することができる。ロックアップピストン１０と前記フロントカバー１とにより前記ロックアップクラッチ７が構成され、前記ロックアップピストン１０と前記タービンハブ９との間にダンパ８が設けられている。

該ダンパ８はロックアップピストン１０にリベット１１を介して結合された入力側回転部材８ａと、該入力側回転部材８ａと前記タービン３との間に配置された出力側回転部材８ｂと、入力側回転部材８ａ・出力側回転部材８ｂ間を円周方向に連結するばね８ｃとによって構成されている。出力側回転部材８ｂと前記タービン３とがリベット１２を介して前記タービンハブ９のフランジ部９ｂに結合されている。タービンハブ９とベアリングサポート５ｄとの間には軸受１３が設けられ、ステータ４とスリーブ２ｃとの間には軸受１４が設けられている。

前記ロックアップクラッチ７の構成を詳細に説明する。前記ロックアップピストン１０の外周部の右側面には円環状の摩擦材１５が貼着されている。そして、前記フロントカバー１における前記摩擦材１５と対向する対向面には、前記摩擦材１５と摺動する環状の摺動部材１６がロウ付けされている。図２に示すようにフロントカバー１の内面である左側面の外周部を切削加工することにより摺動部材１６を接合するための平坦な接合面１ｄが形成されている。平坦な接合面１ｄが形成されているので、摺動部材１６とフロントカバー１との間に薄膜のロウ材が隙間なく入り込むことになる。また、摺動部材１６の半径方向の位置決めが行えるように接合面１ｄに連続させて円弧内周面１ｅが形成されている。該円弧内周面１ｅに摺動部材１６の外周部が嵌まり込むことにより、摺動部材１６のセンタリングが行われている。そして、該円弧内周面１ｅと前記接合面１ｄとが繋がる部分にアール部が形成されているので、この部分と干渉しないように摺動部材１６には面取り部１６ａが形成されている。摺動部材１６は、接合面１ｄにロウ付けされた後に切削加工が施され、摩擦材１５と摺動する摺動面１６ａが精度良く平坦に仕上げられている。

摺動部材１６は円盤状の平坦な部材であり、該摺動部材１６を接合することにより占有するのは、その厚さ分のスペースのみである。このため、他の部材の特にダンパ８のばね８ｃと軸方向で干渉することがなく、ばね８ｃを最外周に配置することができ、ダンパ８の回転方向の制振性能を高くして捩り剛性を小さくすることができる。

前記摺動部材１６の材料としては鋳鉄を用いるのが望ましい。鋳鉄は摩擦特性が安定しているために安定した動力伝達容量が確保でき、後述するスリップ制御を行う時に安定した作動が得られ易いからである。鋳鉄を用いる場合は、銅ロウ付けを用いるとよい。なお、ねずみ鋳鉄を用いれば、防振効果も期待できる。

前記ロウ付けは、摺動部材１６がフロントカバー１の側面と接触するなるべく広い範囲で行われている。この広い範囲というのは、摺動部材１６が前記摩擦材１５と摺動する部分に対応する摺動面の略全面にわたる範囲をいう。広い範囲でロウ付けが行われるためには、厚さ５０μ程度の薄膜状のロウ材料を摺動部材１６の形状に合わせて円環状に形成し、該ロウ材料をフロントカバー１と摺動部材１６との間に挟んで加熱するのが好ましい。摺動部材１６を安定して固定するため、摺動部材１６を加圧した状態でロウ付けを行う場合があり、これにより、フロントカバー１と摺動部材１６との間に隙間を生じることなく摺動部材１６をロウ付けできる。
このように構成されたトルクコンバータのロックアップクラッチの構造によれば、エンジンの回転がクランクシャフトおよびドライブプレートを介して外周部のカバーボス１ｃへ伝達され、該カバーボス１ｃからフロントカバー１へ伝達される。そして、フロントカバー１と一体のインペラ２が回転し、該インペラ２の回転が流体継手６の流体を介してタービン３へ伝わる。そして、該タービン３の回転がタービンハブ９を介してトランスミッションの入力軸へ伝達される。

車両の走行速度やエンジンの回転数が所定の値に達すると、油圧によりロックアップピストン１０が図１の右方へ移動し、摩擦材１５が摺動部材１６へ押圧される。すると、フロントカバー１の回転がロックアップピストン１０へ伝わり、該ロックアップピストン１０の回転がダンパ８を介してタービンハブ９へ伝わり、該タービンハブ９の回転がトランスミッションの入力軸へ伝わる。つまり、流体継手６を介することなく直接にトランスミッションの入力軸へ伝わる。

この場合において、フロントカバー１に環状の摺動部材１６が結合されていることから、フロントカバー１の摺動部材１６を設けた摺動部の肉厚のみが大きくなっており、その結果として摺動部の剛性が大きく、かつ摺動部の熱容量も大きい。そして、フロントカバー１に環状の摺動部材１６を結合して摺動部を形成したので、フロントカバー１の剛性の低下が抑制され、エンジンからカバーボス１ｃを介してフロントカバー１へ入力される際のフロントカバー１の変形が抑制される。また、実現性のある工法でフロントカバー１の摺動部の熱容量を増やすことができ、発熱量の多い使用状態に対応できる。従って、燃費向上のために低回転の状態からロックアップさせかつある程度長い時間スリップさせてロックアップさせるスリップ制御を行う際には発熱量が多いが、このような場合にも対応できる。

その上、ロックアップピストン１０の摩擦材１５と摺動する摺動部材１６が発熱した場合、発熱により生じた熱はロウ材を介して効率よくフロントカバー１へ伝わる。また、摺動部材１６とフロントカバー１との接合面積が広いので、比較的高い接合強度が得られる。そして、フロントカバー１にロウ材を介して摺動部材１６を結合したので、摺動部材１６とフロントカバー１との間に隙間が生じず、摺動部材１６に生じた熱は効率よくフロントカバー１へ伝わり、発熱量の多い使用態様に対してより確実に対応することができる。そして、ロウ材により接合面積が広くなることから、比較的高い接合強度が得られ、剛性低下が確実に防止される。
次に、上記基本技術の変形例を図３に示す。なお、この変形例は先の基本技術の一部を変更したものなので、同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。

先の基本技術では、フロントカバー１における摺動部材１６の接合面１ｄ，円弧内周面１ｅを切削加工により形成したが、図３の変形例では、凹凸部を有する型をフロントカバー１の内側と外側とから軸方向に沿ってフロントカバー１へ押し付けるコイニングを行って、内面に接合面１ｄ，円弧内周面１ｅ，円弧外周面１ｆを形成する一方、外面には肉寄せ部１ｇを形成し、接合面１ｄに摺動部材１６を結合したものである。この場合にも、先の基本技術と同様にして摺動部材１６が結合されている。切削加工によりアール部を形成することなく円弧内周面１ｅ，円弧外周面１ｆを確保するので、先の基本技術のように面取り部１６ａを機械加工によって形成しなくても済み、面取り部１６ａを形成することによる摺動部材１６の強度低下を伴うことなく調整できる。

次に、本発明の実施の形態について説明する。
図４は本発明の実施の形態を示し、この実施の形態では、先の基本技術の一部を変更したものなので、同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。

先の基本技術では、フロントカバー１における摺動部材１６の接合面１ｄ，円弧内周面１ｅを切削加工により形成したが、この実施の形態では、図４に示すように、フロントカバー１の円板部１ａの側面と円筒部１ｂの内周面とに、切削加工を行うことなく接合面１ｄ，円弧内周面１ｅが形成されている。このため、接合面１ｄ，円弧内周面１ｅを切削加工する工程が不要となる。

この実施の形態によれば、摺動部材１６をフロントカバー１の円筒部１ｂの内側にセンタリングするので、摺動部材１６のセンタリングが容易であり、回転バランスの調整が容易である。

なお、本実施の形態では、流体継手装置がステータを有するトルクコンバータに本発明を適用した場合について示したが、ステータを有しないフルードカップリングに本発明を適用することもできる。

ロックアップクラッチを含むトルクコンバータの基本構造を示す断面図。 図１におけるフロントカバーの要部拡大図。 図２の変形例を示すフロントカバーの要部拡大図。 本発明の実施の形態を示すフロントカバーの要部拡大図。

符号の説明

１…フロントカバー
１ｂ…円筒部
２…インペラ（入力側回転部材）
３…タービン（出力側回転部材）
６…流体継手
８…ダンパ
８ａ…入力側回転部材
８ｂ…出力側回転部材
１０…ロックアップピストン
１５…摩擦材
１６…摺動部材

Claims (1)

1. 回転自在に支持されると共に一方側がエンジンのクランクシャフトに連結されたフロントカバーと、該フロントカバーの他方側の外周部に連結された流体継手と、該流体継手と前記フロントカバーとの間に回転自在かつ軸方向へ移動自在に支持されたロックアップピストンと、該ロックアップピストンと前記流体継手との間に配置されたダンパと、該ダンパおよび前記流体継手の出力側回転部材が結合されトランスミッションの入力軸に連結されるタービンハブとを備え、
   前記ロックアップピストンの一方側の面の外周部に、前記フロントカバーの他方側の面に押圧される摩擦材を円周方向に沿って設けた流体継手装置のロックアップクラッチにおいて、
   前記フロントカバーにおける前記摩擦材と対向する対向面に、前記摩擦材と摺動する環状で鋳鉄製の摺動部材を全面接合のかたちでロウ付けにより結合してあるとともに、
   前記フロントカバーの外周部には前記流体継手の入力側回転部材に連結するための円筒部が形成され、該円筒部により前記摺動部材がセンタリングされていることを特徴とする流体継手装置のロックアップクラッチ。

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