JP5333651B2 - ロックアップクラッチ - Google Patents

Description

本発明は、ロックアップクラッチに関し、特にトルクコンバータ等の流体伝動装置にロックアップ機構として用いられるロックアップクラッチに関する。

エンジンと自動変速機の変速機構部（以下、自動変速機構という）との間にトルクコンバータ等の流体伝動装置を備えた車両においては、発進時等にエンジン側と自動変速機構の入力軸（以下、変速機入力軸という）側との差回転を吸収しながら動力を伝達できるが、常時流体伝動によるのでは動力伝達効率が低くなるため、高速走行時等の特定の運転状態において流体伝動装置を介さずにエンジンからの動力を変速機入力軸に直接的に伝達可能なロックアップ状態にするロックアップ機構を装備するものが多くなっている。

このロックアップ機構は、エンジン側の回転部材に連結されるフロントカバーと、変速機入力軸側の回転部材にダンパ機構を介して連結されるロックアップピストンとの間に少なくとも１つの摩擦係合面を設けてロックアップクラッチを構成したもので、ロックアップクラッチの完全係合時にロックアップ状態となるようになっている。

また、近時、ロックアップクラッチにスリップ（滑り）を生じさせるスリップ制御を実行することで、流体伝動のみの場合より高効率の動力伝達が可能な運転領域を従前よりも低速走行側あるいは変速時等に拡大し、燃費向上を図るものが普及してきている。

この種のロックアップクラッチとして、例えば熱容量を大きくして摩擦部の温度上昇を抑えるべく３面以上の摩擦面を有するように多板化したものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、複数のクラッチディスクのフェーシング（すなわち摩擦材）の外周近傍に周方向に延びる環状溝を形成するとともに、この環状溝に一端が連通し他端がフェーシングの内周側に開放された連通溝を形成して、ロックアップ解除時の引き摺りトルクを抑えるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。

さらに、スリップ制御時に生じ易いシャダー（shudder；ロックアップクラッチの摩擦係合部におけるスティック・スリップ現象等に起因して生じる車両全体の振動）を防止するために、摩擦材の摩擦面側あるいはフロントカバーやロックアップピストンの係合面側に略環状の周方向溝を設けたもの（例えば、特許文献３参照）が知られている。

特開２００４−３３２７７９号公報 特開平０７−１４５８５８号公報 特開２００６−３７９９１号公報

しかしながら、上述のような従来のロックアップクラッチにあっては、３面以上の摩擦材にそれぞれ同様な油溝が形成されるとともに、面積の等しい摩擦面が設定されていたため、次のような問題があった。

すなわち、フロントカバーおよびロックアップピストンは、油圧による押付け力が作用する骨格部材であることから、これらの間に介装されるトルク伝達用のプレートに対し十分に板厚の大きいものとなる。そのため、フロントカバーおよびロックアップピストンの間の摩擦材の摩擦面が３面以上の多面となる場合、板厚の小さいトルク伝達用のプレートに対し摩擦する摩擦面と、板厚の大きいフロントカバーやロックアップピストンに対し摩擦する摩擦面とでは、熱容量および放熱性の相違から摩擦発熱時の温度が相違していた。一方、摩擦材は、温度が高くなるとその摩擦係数が上昇温度に対して非線形に低下する特性を有するものが多い。そのため、多面の摩擦面の間でスリップ制御等による摩擦発熱時の温度が不均衡になると、ロックアップクラッチによる伝達トルクが的確に把握できず、スリップ制御を含むロックアップ制御の精度が低下していた。

特に、フロントカバーとロックアップピストンの間の摩擦係合部にシール機能を持たせることでロックアップピストンの前面側と背面側の間に差圧（以下、前後差圧という）を生じさせる場合、トルク容量の確保のためにスリップ制御時であっても摩擦係合部における作動油の漏れ量を少量に抑える必要があり、ロックアップピストンを係合側および係合解除側に移動させる独立の油圧回路を別設する場合に比べて、摩擦摺動部を作動油によって十分に冷却することも困難なことから、上記多面の摩擦面の温度不均衡という問題が生じ易かった。

さらに、フロントカバーは例えば溶接部位を有し、ロックアップピストンは例えばプレス加工後に熱処理されて製造されることが多いため、摩擦材に対向する係合面のうねりを十分に抑えることは製造コスト面から容易ではなく、一方、トルク伝達用のプレートは良好な平坦度を確保しつつ容易に製造できる。そのため、トルク伝達用のプレートの間の摩擦面では摩擦状態が安定し易いが、フロントカバーやロックアップピストン側の摩擦面でスティックスリップ等が生じやすく、シャダーの要因になるという問題もあった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、トルク伝達用のプレートの間の摩擦材とフロントカバーやロックアップピストンに接する摩擦材との間で摩擦面温度を均一化してロックアップ制御の精度を向上させることのできるロックアップクラッチを提供し、併せて、シャダーの発生を有効に抑制することのできるロックアップクラッチを提供するものである。

本発明に係るロックアップクラッチは、上記課題を解決するために、（１）エンジン側の回転部材に連結されるフロントカバーと、変速機入力軸側の回転部材にダンパ装置を介しトルク伝達可能に係合するロックアップピストンと、前記フロントカバーおよび前記ロックアップピストンの間に介在するトルク伝達用の複数のプレートと、前記フロントカバー、前記ロックアップピストンおよび前記複数のプレートの間に３面以上の摩擦面を形成する略環状の複数の摩擦材と、を備えたロックアップクラッチであって、前記複数の摩擦材が、前記フロントカバーに対し摩擦する第１摩擦材と、前記ロックアップピストンに対し摩擦する第２摩擦材と、前記複数のプレートのいずれかに対し摩擦する第３摩擦材と、によって構成され、前記３面以上の摩擦面が、前記第１摩擦材および前記第２摩擦材のそれぞれによって形成される面積の小さい外側の摩擦面と、前記第３摩擦材によって形成される面積の大きい内側の摩擦面と、によって構成されているものである。

この構成により、３面以上の摩擦面で摩擦による発熱が生じるとき、面積の小さい外側の摩擦面では面圧が高く、面積の大きい内側の摩擦面では面圧が低くなって、外側の摩擦面での単位面積当たりの発熱量の値が内側の摩擦面でのそれより大きくなる。一方、外側の摩擦面では摩擦材が熱容量の大きいフロントカバーまたはロックアップピストンに対し摩擦し放熱し易くなるのに対して、内側の摩擦面では摩擦材が熱容量の小さいプレートに対し摩擦し放熱し難くなる。したがって、これらの作用が相俟って、３面以上の摩擦面を形成する第１ないし第３摩擦材の温度が均一化され、多面の摩擦面の間でスリップ制御等による摩擦発熱時の温度が不均衡になることが防止されることになり、スリップ制御を含むロックアップ制御の精度が向上する。

本発明のロックアップクラッチにおいては、（２）前記第１摩擦材、前記第２摩擦材および前記第３摩擦材のそれぞれの摩擦面側部分に、周方向に延びる少なくとも１つの周方向溝が形成されるとともに、前記周方向溝が、前記第１摩擦材および前記第２摩擦材に形成される面積の大きい第１周方向溝と、前記第３摩擦材に形成される面積の小さい第２周方向溝と、によって構成されていることが好ましい。

この構成により、フロントカバーやロックアップピストンの摩擦係合面のうねりを十分に無くすことが生産面から困難であるところ、第１摩擦材および第２摩擦材に形成される面積の大きい第１周方向溝によってシャダーの発生を有効に抑制することができる。なお、ここにいう周方向溝とは、周方向に延びる溝であるが、一定半径の円周溝に限定されるものではなく、円周方向の位置によって半径が相違するものであってもよい。

また、本発明のロックアップクラッチにおいては、（３）前記第１周方向溝が、前記第２周方向溝と同一の半径を有するとともに、前記第１周方向溝の溝幅が、前記第２周方向溝の溝幅より大きくなっていることが好ましい。この構成により、面積の小さい外側の摩擦面の幅方向中心位置（その中心線の半径）と内側の摩擦面の幅方向中心位置とを一致させつつ、その摩擦面範囲内の好適な半径位置に第１周方向溝および第２周方向溝を配置でき、シャダーの発生を有効に抑制しつつ第１ないし第３摩擦材の摩擦面の温度をより均一化できる。

この場合、さらに、（４）前記第１周方向溝および前記第２周方向溝が、それぞれ半径の異なる複数の円周上に位置する複数の異径溝部で構成されていてもよい。この構成により、シャダーの発生をより有効に抑制できる溝配置が可能になる。

本発明のロックアップクラッチは、好ましくは、（５）前記第１摩擦材、前記第２摩擦材および前記第３摩擦材のそれぞれの摩擦面側部分に、それぞれ半径方向に延びるとともに周方向に離間する複数の細溝が形成され、前記複数の細溝のそれぞれの溝幅が、前記第１周方向溝の溝幅より小さくなっているものである。この構成により、フロントカバーとロックアップピストンの間の滑りを許容しつつ動力伝達するときに、ロックアップピストンの前後差圧を確保して所要の伝達トルクを得ることができる。

この場合、さらに、（６）前記細溝が、前記周方向に等間隔に離間しているのがよい。これにより、摩擦材の製造が容易化されるとともに、各摩擦材の周方向の各位置で均等な摩擦面を確保できる。

また、（７）前記細溝が、前記周方向溝に対し半径方向内側に位置する第１細溝と、前記周方向溝に対し半径方向外側に位置する第２細溝と、によって構成されていてもよい。この構成により、スリップ制御時等に第１細溝、周方向溝および第２細溝を通して作動油のわずかな漏れを生じさせることができ、摩擦面を有効に冷却することができる。

上記のいずれの構成を有するロックアップクラッチにおいても、（８）前記複数の摩擦材が、前記複数のプレートに固着されていることが望ましい。この構成により、第１ないし第３摩擦材の成形がそれぞれ容易化されるとともに、第１摩擦材および第２摩擦材の摩擦面からの放熱が容易化される。

本発明によれば、熱容量が大きいフロントカバーまたはロックアップピストンに対し摩擦する外側の摩擦面では、放熱し易いものの、狭い摩擦面の面圧が高くなることで単位面積当りの発熱量が増加し、一方、熱容量の小さいプレートに対し摩擦する内側の摩擦面では、放熱し難いものの、広い摩擦面の面圧が低くなることで単位面積当りの発熱量が減少するようにしているので、３面以上の摩擦面を形成する第１ないし第３摩擦材の温度を均一化し、多面の摩擦面の間でスリップ制御等による摩擦発熱時の温度が不均衡になることを防止することができ、スリップ制御を含むロックアップ制御の精度を向上させることのできるロックアップクラッチを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るロックアップクラッチを備えたトルクコンバータの概略構成を示す半断面図である。 本発明の第１実施形態に係るロックアップクラッチの要部を拡大して示す模式断面図である。 本発明の第１実施形態に係るロックアップクラッチにおける第１摩擦材または第２摩擦材の摩擦面の部分拡大図である。 本発明の第１実施形態に係るロックアップクラッチにおける第３摩擦材の摩擦面の部分拡大図である。 本発明の第２実施形態に係るロックアップクラッチにおける第１摩擦材または第２摩擦材の摩擦面の部分拡大図である。 本発明の第２実施形態に係るロックアップクラッチにおける第３摩擦材の摩擦面の部分拡大図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１および図２に、本発明の第１実施形態に係るロックアップクラッチとそれを備えたロックアップ機構付流体伝動装置の概略構成を示している。なお、本実施形態のロックアップクラッチおよびロックアップ機構付流体伝動装置は、フロントエンジン・リヤドライブタイプの車両に搭載されるもので、図中の右方側が車両後方側、図中の左方側が車両前方側である。勿論、本発明のロックアップクラッチおよびそれを備えたロックアップ機構付流体伝動装置は、他の駆動方式の車両に搭載されるものであってもよい。

図１および図２に示すように、本実施形態のロックアップ機構付流体伝動装置１０は、図中右方側の自動変速機構（詳細図示せず；変速機入力軸１０１のみ図示する）および図外の油圧制御装置と共に図示しない同一の自動変速機ケース内に収納されている。

このロックアップ機構付流体伝動装置１０は、カバー１１の内部に、トルクコンバータ１２、ロックアップクラッチ１３およびダンパ装置１４を備えている。

カバー１１は、図中左方側で図示しないエンジンの出力軸に連結されるフロントカバー１５と、これに溶接等により接合されたポンプカバー１６と、自動変速機構側の支持部材１９（例えばオイルポンプボディあるいは自動変速機ケース）に回転自在に支持された支持カバー１７と、によって構成されている。

このカバー１１は、図中左方側の中心部でエンジンの出力軸に結合するドライブプレート１８（エンジン側の回転部材）に嵌合するとともに、外周側の複数のねじ結合部１１ａにおいてドライブプレート１８に連結されている。

トルクコンバータ１２は、ポンプインペラ２１と、このポンプインペラ２１に対向するタービンランナ２２と、両者の間に配置されたステータ２３とを有している。このトルクコンバータ１２の内部にはオイルが満たされており、エンジンの回転によりポンプインペラ２１が回転するとき、ポンプインペラ２１内の作動油がタービンランナ２２側に移動してタービンランナ２２を回転させる。また、ステータ２３は、タービンランナ２２からポンプインペラ２１に戻る作動油の流れを整流することで、両者間の回転速度差（差回転）が大きくなる始動時等にポンプインペラ２１からタービンランナ２２に伝達されるトルクの増幅作用を生じさせるようになっている。

ポンプインペラ２１は、ポンプカバー１６に支持された複数の羽根を有する羽根車である。タービンランナ２２は、タービンカバー２４に一体に支持される複数の羽根を有するとともに、このタービンカバー２４を介してタービンハブ２５（変速機入力軸側の回転部材）に連結されている。また、タービンハブ２５は、変速機入力軸１０１にスプライン嵌合しており、タービンランナ２２の回転を変速機入力軸１０１に伝達するようになっている。

ステータ２３は、ワンウェイクラッチ２６を介して筒状のステータシャフト２７に支持されており、ステータシャフト２７は、前述の自動変速機構側の支持部材１９に固定されている。なお、ワンウェイクラッチ２６は、ステータ２３が前述のトルク増幅作用を生じさせるときにはステータ２３の反力を受け、ポンプインペラ２１とタービンランナ２２の回転速度差が低下したときにはステータ２３がタービンランナ２２と同等の速度で回転するのを許容し、ポンプインペラ２１とタービンランナ２２の連れ回りを可能にするようになっている。

ロックアップクラッチ１３は、ロックアップピストン３１を有しており、このロックアップピストン３１は、その内周フランジ部３１ａでタービンハブ２５に軸方向に摺動可能に嵌合している。また、ロックアップピストン３１の内周フランジ部３１ａとタービンハブ２５の間には、シールリング３８が介装されている。

このロックアップピストン３１は、図中左方側に突出する環状外壁部３１ｂを有しており、この環状外壁部３１ｂには、複数の第１プレート３２、３３が軸方向（図中の左右方向）に移動可能に支持されている。これら第１プレート３２、３３は、それぞれの外周部分に環状外壁部３１ｂに凹凸係合する複数の歯（符号無し）を有しており、環状外壁部３１ｂと一体に回転するようになっている。

また、フロントカバー１５の内壁面側には、クラッチハブ３４が固定されており、このクラッチハブ３４には、複数の第２プレート３５、３６が軸方向（図中の左右方向）に移動可能に支持されている。これら第２プレート３５、３６は、それぞれの内周部分にクラッチハブ３４に凹凸係合する複数の歯、例えばスプライン歯（符号無し）を有しており、クラッチハブ３４を介してフロントカバー１５と一体に回転するようになっている。

第１プレート３２、３３および第２プレート３５、３６は、フロントカバー１５およびロックアップピストン３１の間に介在するトルク伝達用の複数のプレートであり、第１プレート３２、３３の半径方向の外周部以外の部分と第２プレート３５、３６の半径方向の内周部以外の部分とが軸方向に交互に重なっている。

図２に概略断面形状を示すように、第１プレート３２の両面には略環状の複数の摩擦材５１、５２が、第１プレート３３の両面には略環状の複数の摩擦材５３、５４が、それぞれ固着されており、第２プレート３６の片面には略環状の摩擦材５５が固着されている。なお、図２中に示す配置とは逆に、第２プレート３５、３６の両面に複数の摩擦材５２、５３、５４、５５が固着され、ロックアップピストン３１に対向する第１プレート３２の片面に摩擦材５１が固着されてもよい。

これらの摩擦材５１−５５は、それぞれペーパベースのものであり、フロントカバー１５、ロックアップピストン３１、第１プレート３２、３３および第２プレート３５、３６の間に、３面以上の摩擦面を形成するようになっている。

具体的には、複数の摩擦材５１−５５は、フロントカバー１５の内壁側の係合面１５ｅに対し摩擦する環状の第１摩擦材５１と、ロックアップピストン３１の前面側の係合面３１ｅに対し摩擦する環状の第２摩擦材５５と、第２プレート３５、３６（複数のプレート）のうちいずれか１つの片面に対し摩擦する環状の第３摩擦材５２、５３、５４と、によって構成されており、内径および外径の等しい５面の略円環帯状の摩擦面５１ｆ、５２ｆ、５３ｆ、５４ｆ、５５ｆを形成している。

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、これらの摩擦面５１ｆ−５５ｆは、第１摩擦材５１および第２摩擦材５５によって形成される相対的に面積の小さい外側の摩擦面５１ｆ、５５ｆと、第３摩擦材５２、５３、５４によって形成される相対的に面積の大きい内側の摩擦面５２ｆ、５３ｆ、５４ｆと、によって構成されている。

また、第１摩擦材５１および第２摩擦材５５には、それぞれの摩擦面側部分に円周方向に延びる少なくとも１つの、例えば複数の円周方向溝６１、６２が形成されており、第３摩擦材５２、５３、５４には、それぞれの摩擦面側部分に円周方向に延びる少なくとも１つの、例えば複数の円周方向溝６３、６４が形成されている。

これらの円周方向溝６１、６２、６３、６４は、第１摩擦材５１および第２摩擦材５５に形成される相対的に面積（摩擦面上における開口面積の意）の大きい第１の円周方向溝６１、６２（第１周方向溝）と、第３摩擦材５２、５３、５４に形成される相対的に面積の小さい第２の円周方向溝６３、６４（第２周方向溝）と、によって構成されている。

ここで、第１の円周方向溝６１、６２は、半径の異なる複数の円周上に位置する複数の異径溝部となっており、一方の第１の円周方向溝６１の半径は他方の第１の円周方向溝６２の半径より大きくなっている。同様に、第２の円周方向溝６３、６４も半径の異なる複数の円周上に位置する複数の異径溝部となっており、一方の第２の円周方向溝６３の半径は他方の第２の円周方向溝６４の半径より大きくなっている。また、第１の円周方向溝６１は、第２の円周方向溝６３と同一の半径を有しており、第１の円周方向溝６２は、第２の円周方向溝６４と同一の半径を有している。さらに、第１の円周方向溝６１、６２の溝幅ｗ１、ｗ１´は、第２の円周方向溝６３、６４の溝幅ｗ２、ｗ２´より大きくなっており、第１の円周方向溝６１、６２および第２の円周方向溝６３、６４の溝深さは、対応する摩擦材５１−５５の厚さＴｐ以下となっている。

一方、第１摩擦材５１、第３摩擦材５２、５３、５４および第２摩擦材５５のそれぞれの摩擦面側部分には、それぞれ半径方向（放射方向）に延びるとともに予め設定された離間角度を隔てて周方向に等間隔に離間する複数の放射方向の細溝６５、６６、６７が形成されている。

これらの細溝６５−６７は、第１の円周方向溝６１、６２および第２の円周方向溝６３、６４に対し半径方向内側に位置する複数の第１細溝６５と、第１の円周方向溝６１、６２および第２の円周方向溝６３、６４に対し半径方向外側に位置する複数の第２細溝６６と、第１の円周方向溝６１、６２および第２の円周方向溝６３、６４の間に位置する複数の第３細溝６７と、によって構成されている。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、複数の第１細溝６５、複数の第２細溝６６および複数の第３細溝６７のそれぞれの離間角度は、互いに等しく設定されており、複数の第１細溝６５および複数の第２細溝６６は同一の位相で、複数の第３細溝６７は複数の第１細溝６５および複数の第２細溝６６とは異なる位相（例えば離間角度の１／２だけずれた回転位相）で配置されている。さらに、半径方向で最内方に位置する第１細溝６５が最大長さＬ１またはＬ１´を有し、半径方向で最外方に位置する第２細溝６６が最小長さＬ３またはＬ３´を有し、半径方向で第１細溝６５および第２細溝６６の間に位置する第３細溝６７が最大長さＬ１、Ｌ１´より短く最小長さＬ３、Ｌ３´より長い中間長さＬ２またはＬ２´を有している。

また、複数の細溝６５−６７のそれぞれの溝幅ｗｎは、第１の円周方向溝６１、６２および第２の円周方向溝６３、６４のうち少なくとも第１の円周方向溝６１、６２の溝幅ｗ１、ｗ１´より十分に小さくなっている。また、複数の細溝６５−６７の溝深さは、対応する摩擦材５１−５５の厚さＴｐより小さくなっている。これら複数の細溝６５−６７のそれぞれの溝幅ｗｎおよび溝深さは、ロックアップクラッチ１３のスリップ制御時における係合側の油室５８から係合解除側の油室５９への作動油の洩れ量（スリップ制御時のシール性）やロックアップピストン３１の前後の差圧に応じたその推力の設定値等を考慮して、それぞれ設定されている。なお、本実施形態では、細溝６５−６７のそれぞれの溝幅ｗｎと第２の円周方向溝６３、６４の溝幅ｗ２、ｗ２´とは同等な値である。ただし、第２の円周方向溝６３、６４の溝幅ｗ２、ｗ２´の方がわずかに大きくてもよい。

一方、図１および図２に示すように、ロックアップピストン３１の外周側の背面部には歯付環状部材３９が固定されており、この歯付環状部材３９は、ロックアップピストン３１から図中右方側に櫛歯状に突出する歯部３９ａ（内歯のスプライン歯部でもよい）を有している。

ダンパ装置１４は、図示しない断面位置で互いに結合された一方および他方のタービン側ダンパプレート４１、４２と、これらタービン側ダンパプレート４１、４２の間に設けられ、外周部でロックアップピストン３１側の歯付環状部材３９にスプライン係合するとともに内周部でタービンハブ２５に回転可能に支持されたピストン側ダンパプレート４３と、これらタービン側ダンパプレート４１、４２およびピストン側ダンパプレート４３の間に介装されたそれぞれ複数の第１ダンパスプリング４４および第２ダンパスプリング４５と、を備えている。このダンパ装置１４は、ロックアップピストン３１と変速機入力軸１０１側の回転部材であるタービンハブ２５とをトルク伝達可能に係合させるとともに、ロックアップクラッチ１３が完全係合（ロックアップ）したとき、ロックアップピストン３１から伝わるエンジン側のトルク変動を低減させ、自動変速機構への入力トルクの変動を抑えるようになっている。

ところで、ステータシャフト２７と支持カバー１７との間には油路５６が形成されており、この油路５６はカバー１１の内部の作動室５７に連通している。ここで、カバー１１の作動室５７は、ロックアップクラッチ１３のロックアップピストン３１の一方側（図中右方側）に位置する係合側の油室５８と、ロックアップピストン３１の他方側（図中左方側）に位置する係合解除側の油室５９とに区画されており、油路５６は係合側の油室５８に連通している。

また、変速機入力軸１０１の中心部には、油穴１０１ａが形成されている。この油穴１０１ａは、フロントカバー１５と、これに対向するタービンハブ２５、ロックアップピストン３１および変速機入力軸１０１との間に形成される係合解除側の油室５９に連通している。なお、フロントカバー１５とタービンハブ２５および変速機入力軸１０１との間には、油穴１０１ａと係合解除側の油室５９とを連通させる連通路１０２が形成されており、フロントカバー１５と変速機入力軸１０１との間には、連通路１０２を閉塞しないようにスラスト軸受１０３が介装されている。

油路５６および油穴１０１ａ内の作動油圧は、前述の油圧制御装置によって制御されるようになっており、ロックアップクラッチ１３の係合時（ロックアップ時およびスリップ制御時）には、その油圧制御装置から油路５６を通して係合側の油室５８内に係合油圧が供給されるとともに、油穴１０１ａおよび連通路１０２を通して係合解除側の油室５９内の作動油圧が解放される。

一方、ロックアップクラッチ１３の係合解除時（非係合時）には、油圧制御装置から油穴１０１ａおよび連通路１０２を通して、係合解除側の油室５９内に解除油圧が供給される。

なお、スリップ制御時には、係合側の油室５８内にロックアップ時より低圧の係合油圧が供給されるか、係合解除側の油室５９内にロックアップ解除時よりも低圧の解除油圧が供給され、あるいは、その双方が実行される。また、係合側の油室５８内に供給される係合油圧と係合解除側の油室５９内に供給される解除油圧とのうち少なくとも一方が多段階に制御されてもよい。

次に、作用について説明する。

上述のように構成された本実施形態のロックアップクラッチ１３を備えたロックアップ機構付流体伝動装置１０においては、油圧制御装置によってロックアップクラッチ１３の係合状態が切り替えられるとき、あるいは、スリップ制御が実行されるとき、第１摩擦材５１がフロントカバー１５に対し摩擦し、第２摩擦材５５がロックアップピストン３１に対し摩擦し、第３摩擦材５２、５３、５４がそれぞれ第２プレート３５、３６のいずれかに対し摩擦する。そして、摩擦面５１ｆ−５５ｆでそれぞれ摩擦による発熱が生じる。

このとき、第１摩擦材５１および第２摩擦材５５が熱容量の大きいフロントカバー１５およびロックアップピストン３１に対し摩擦することから、外側の摩擦面５１ｆ、５５ｆは、発熱量に対する温度上昇幅が小さいとともに放熱し易いものとなる。これに対して、内側の摩擦面５２ｆ−５４ｆでは、摩擦材５２−５４が熱容量の小さい第２プレート３５、３６に対し摩擦することから、相対的に発熱量に対する温度上昇幅が大きくなるとともに放熱し難いものとなる。

したがって、摩擦面５１ｆ−５５ｆでの発熱量が同等であれば、外側の摩擦面５１ｆ、５５ｆを形成する第１摩擦材５１および第２摩擦材５５よりも内側の摩擦面５２ｆ−５４ｆを形成する第３摩擦材５２−５４の温度の方が上昇することになる。

しかし、本実施形態では、相対的に面積の小さい外側の摩擦面５１ｆ、５５ｆではそれらの面圧が高く、相対的に面積の大きい内側の摩擦面５２ｆ、５３ｆ、５４ｆではそれらの面圧が低くなることから、外側の摩擦面５１ｆ、５５ｆでの単位面積当たりの発熱量の値は、内側の摩擦面５２ｆ、５３ｆ、５４ｆでのそれよりも大きくなる。

したがって、面圧が高く単位面積当たりの発熱量の値が大きくなる外側の摩擦面５１ｆ、５５ｆでは、発熱量に対する温度上昇幅が小さくなるとともに放熱し易くなり、面圧が低く単位面積当たりの発熱量の値が小さくなる内側の摩擦面５２ｆ、５３ｆ、５４ｆでは、相対的に発熱量に対する温度上昇幅が大きくなるとともに放熱し難いものとなる。そして、これらの作用が相俟って、摩擦面５１ｆ−５５ｆを形成する第１摩擦材５１、第３摩擦材５２、５３、５４および第２摩擦材５５の温度が均一化される。その結果、多面の摩擦面５１ｆ−５５ｆの間でスリップ制御等による摩擦発熱時の温度が不均衡になることが防止され、摩擦面５１ｆ−５５ｆの摩擦係数が均一に維持されることとなり、スリップ制御を含むロックアップ制御の精度を向上させることができる。

また、本実施形態では、第１摩擦材５１および第２摩擦材５５には相対的に面積の大きい第１の円周方向溝６１、６２が、第３摩擦材５２、５３、５４には相対的に面積の小さい第２の円周方向溝６３、６４が、それぞれ形成されるので、フロントカバー１５やロックアップピストン３１の係合面１５ｅ、３１ｅのうねりを十分に無くすことが生産面から困難であっても、第１摩擦材５１および第２摩擦材５５に形成される面積の大きい第１の円周方向溝６１、６２によってシャダーの発生を有効に抑制することができる。

また、第１の円周方向溝６１、６２が第２の円周方向溝６３、６４と同一の２つの半径を有するとともに、第１の円周方向溝６１、６２の溝幅が第２の円周方向溝６３、６４の溝幅より大きくなっているので、外側の摩擦面５１ｆ、５５ｆの幅方向中心位置（その中心線の半径）と内側の摩擦面５２ｆ、５３ｆ、５４ｆの幅方向中心位置とを一致させつつ、その摩擦面範囲内の好適な半径位置に第１の円周方向溝６１、６２および第２の円周方向溝６３、６４を配置でき、シャダーの発生を有効に抑制しつつ第１ないし第３摩擦材５１−５５の温度をより均一化できる。

さらに、第１摩擦材５１、第３摩擦材５２、５３、５４および第２摩擦材５５のそれぞれの摩擦面側部分に、それぞれ半径方向に延びるとともに周方向に等間隔に離間する複数の細溝６５、６６、６７が形成され、これら複数の細溝６５、６６、６７のそれぞれの溝幅ｗｎが第１の円周方向溝６１、６２の溝幅ｗ１、ｗ１´より小さくなっているので、フロントカバー１５とロックアップピストン３１の間の滑りを許容しつつ動力伝達するときに、ロックアップピストン３１の前後差圧を確保して所要の伝達トルクを得ることができる。しかも、摩擦材５１−５５の製造が容易化されるとともに、各摩擦材５１、５２、５３、５４、５５の周方向の各位置で均等な摩擦面を確保できる。

また、細溝６５、６６、６７が、第１の円周方向溝６１、６２または第２の円周方向溝６３、６４に対し半径方向内側に位置する第１細溝６５と、第１の円周方向溝６１、６２または第２の円周方向溝６３、６４に対し半径方向外側に位置する第２細溝６６とを含んでいるので、スリップ制御時等に第１細溝６５および第２細溝６６を通して作動油のわずかな漏れを生じさせることができ、摩擦面５１ｆ−５５ｆをより有効に冷却することができる。

加えて、複数の摩擦材５１−５５が、複数の第１プレート３２、３３および第２プレート３６に固着されているので、第１摩擦材５１、第３摩擦材５２−５４および第２摩擦材５５の成形がそれぞれ容易化されるとともに、第１摩擦材５１および第２摩擦材５５の摩擦面５１ｆ、５５ｆからの放熱が容易化される。また、第１プレート３２、３３および第２プレート３５、３６の間の摩擦面５２ｆ、５３ｆ、５４ｆが、クラッチハブ３４を介してフロントカバー１５側に支持された第２プレート３５、３６に摩擦するので、これらの摩擦面５２ｆ−５４ｆで発生した熱も比較的良好に放熱されることになる。

このように、本実施形態においては、フロントカバー１５またはロックアップピストン３１に対し摩擦する外側の摩擦面５１ｆ、５５ｆでは、放熱し易いものの面圧が高くなることで単位面積当りの発熱量が増加し、一方、トルク伝達用のプレート３５、３６に対し摩擦する内側の摩擦面５２ｆ−５４ｆでは、放熱し難いものの面圧が低くなることで単位面積当りの発熱量が減少するようにしているので、多面の摩擦面５１ｆ−５５ｆを形成する第１摩擦材５１、第３摩擦材５２−５４および第２摩擦材５５の温度を均一化し、多面の摩擦面５１ｆ−５５ｆの間でスリップ制御等による摩擦発熱時の温度が不均衡になることを防止することができる。その結果、スリップ制御を含むロックアップ制御の精度を向上させることのできるロックアップクラッチ１３を提供することができ、このロックアップクラッチ１３を備えたロックアップ制御精度に優れたロックアップ機構付流体伝動装置１０を提供することができる。

（第２実施形態）
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の第２実施形態に係るロックアップクラッチの摩擦材の摩擦面形状の説明図であり、図４Ａにその外側の摩擦面の摩擦面形状を示し、図４Ｂにその内側の摩擦面の摩擦面形状を示している。

なお、本実施形態のロックアップクラッチおよびロックアップ機構付流体伝動装置は、摩擦面形状（溝パターン形状）以外の構成が上述の第１実施形態と略同様なものであるので、類似する構成については図１、図２、図３Ａおよび図３Ｂ中の対応する部材の符号を用いて説明する。

本実施形態においては、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、第１摩擦材５１および第２摩擦材５５によって相対的に面積の小さい外側の摩擦面５１ｆ、５５ｆが形成され、第３摩擦材５２、５３、５４によって相対的に面積の大きい内側の摩擦面５２ｆ、５３ｆ、５４ｆが形成されている。

具体的には、第１摩擦材５１および第２摩擦材５５には、それぞれの摩擦面側部分に円周方向に延びる少なくとも１つの、例えば複数の円弧状の周方向溝７１、７２が形成されており、第３摩擦材５２、５３、５４には、それぞれの摩擦面側部分に円周方向に延びる少なくとも１つの、例えば複数の円弧状の周方向溝７３、７４が形成されている。

これらの周方向溝７１、７２、７３、７４は、第１摩擦材５１および第２摩擦材５５に形成される相対的に溝面積の大きい第１の周方向溝７１、７２（第１周方向溝）と、第３摩擦材５２、５３、５４に形成される相対的に溝面積の小さい第２の周方向溝７３、７４（第２周方向溝）と、によって構成されている。

ここで、第１の周方向溝７１、７２は、半径の異なる複数の円周上に位置する複数の異径溝部となっており、一方の第１の周方向溝７１の半径は他方の第１の周方向溝７２の半径より大きくなっている。同様に、第２の周方向溝７３、７４も半径の異なる複数の円周上に位置する複数の異径溝部となっており、一方の第２の周方向溝７３の半径は他方の第２の周方向溝７４の半径より大きくなっている。

また、第１の周方向溝７１は、第２の周方向溝７３と同一の半径を有しており、第１の周方向溝７２は、第２の周方向溝７４と同一の半径を有している。さらに、第１の周方向溝７１、７２の溝幅ｗ１、ｗ１´は、第２の周方向溝７３、７４の溝幅ｗ２、ｗ２´より大きくなっており、第１の周方向溝７１、７２および第２の周方向溝７３、７４の溝深さは、対応する摩擦材５１−５５の厚さＴｐ以下となっている。

さらに、半径の大きい複数の第１の周方向溝７１は、例えば中心角が１５度の円弧溝であって、その中心角度と同一の一定角度間隔を隔てている。また、半径の小さい第２の周方向溝７３、７４は、例えば中心角が４５度の円弧溝であって、その中心角度の１／３程度の一定角度間隔を隔てている。

上述の第１実施形態と同様に、第１摩擦材５１、第３摩擦材５２、５３、５４および第２摩擦材５５のそれぞれの摩擦面側部分には、それぞれ半径方向（放射方向）に延びるとともに予め設定された離間角度を隔てて周方向に等間隔に離間する複数の放射方向の細溝７５、７６、７７が形成されている。

これらの細溝７５−７７は、第１の周方向溝７１、７２および第２の周方向溝７３、７４に対し半径方向内側に位置する複数の第１細溝７５と、第１の周方向溝７１、７２および第２の周方向溝７３、７４に対し半径方向外側に位置する複数の第２細溝７６と、第１の周方向溝７１、７２および第２の周方向溝７３、７４の間に位置する複数の第３細溝７７と、によって構成されている。

図４Ａおよび図４Ｂに示すように、複数の第１細溝７５および複数の第２細溝７６のそれぞれの離間角度は、互いに等しく設定されており、複数の第３細溝７７の離間角度は、複数の第１細溝７５の離間角度および複数の第２細溝７６の離間角度のいずれよりも大きい離間角度に設定されている。また、複数の第１細溝７５および複数の第２細溝７６は同一の位相で、複数の第３細溝７７は複数の第１細溝７５および複数の第２細溝７６とは異なる位相で配置されている。さらに、半径方向で最内方に位置する第１細溝７５が最大長さＬ１またはＬ１´を有し、半径方向で最外方に位置する第２細溝７６が最小長さＬ３またはＬ３´を有し、半径方向で第１細溝７５および第２細溝７６の間に位置する第３細溝７７が最大長さＬ１、Ｌ１´より短く最小長さＬ３、Ｌ３´より長い中間長さＬ２、Ｌ２´を有している。

また、複数の細溝７５−７７のそれぞれの溝幅ｗｎは、第１の周方向溝７１、７２および第２の周方向溝７３、７４のうち少なくとも第１の周方向溝７１、７２の溝幅ｗ１、ｗ１´より十分に小さくなっている。また、複数の細溝７５−７７の溝深さは、対応する摩擦材５１−５５の厚さＴｐ（図２参照）より小さくなっている。

本実施形態においても、フロントカバー１５またはロックアップピストン３１に対し摩擦する外側の摩擦面５１ｆ、５５ｆでは、放熱し易いものの摩擦面積が狭く面圧が高くなることで単位面積当りの発熱量が増加し、一方、トルク伝達用のプレート３５、３６に対し摩擦する内側の摩擦面５２ｆ−５４ｆでは、放熱し難いものの摩擦面積が広く面圧が低くなることで単位面積当りの発熱量が減少するようにしているので、多面の摩擦面５１ｆ−５５ｆを形成する第１摩擦材５１、第３摩擦材５２−５４および第２摩擦材５５の温度を均一化し、多面の摩擦面５１ｆ−５５ｆの間でスリップ制御等による摩擦発熱時の温度が不均衡になることを防止することができる。

また、本実施形態においても、第１摩擦材５１および第２摩擦材５５には相対的に面積の大きい第１の周方向溝７１、７２が、第３摩擦材５２、５３、５４には相対的に面積の小さい第２の周方向溝７３、７４が、それぞれ形成されるので、フロントカバー１５やロックアップピストン３１の係合面１５ｅ、３１ｅのうねりを十分に無くすことが生産面から困難であっても、第１摩擦材５１および第２摩擦材５５に形成される面積の大きい第１の周方向溝７１、７２によってシャダーの発生を有効に抑制することができる。

その結果、上述の第１実施形態と同様な効果を得ることができる。

なお、上述の各実施形態においては、周方向溝を円周方向溝あるいは同一円周上に配置された複数の円弧状の溝としたが、本発明にいう周方向溝は、一定半径の円周方向溝や円弧状の溝に限定されるものではなく、円周方向の位置によって半径が相違する非円形・非円弧状のものであってもよい。すなわち、周方向溝は、一定半径の円周または円弧上から外れる向きであっても周方向に一定角度範囲（例えば、周方向溝の溝数×各周方向溝の中心角度が１８０度を超える範囲）にわたり連続している溝であればよいし、必ずしも一定の向きである必要はない。

また、上述の各実施形態においては、複数の放射方向の細溝６５、６６、６７が周方向に等間隔に離間するものとしたが、不等間隔であってもよいことはいうまでもない。

さらに、上述の各実施形態では、トルク伝達用の４枚のプレート３２、３３、３５、３６を設けて、５面の摩擦面５１ｆ−５５ｆを形成するものとしたが、フロントカバーに対し摩擦する第１摩擦材、ロックアップピストンに対し摩擦する第２摩擦材およびトルク伝達用のプレートのいずれかに摩擦する第３摩擦材によって少なくとも３面の摩擦面が形成されるものであれば、プレート枚数は問われない。

以上説明したように、本発明に係るロックアップクラッチは、３面以上の摩擦面を形成する第１ないし第３摩擦材の温度を均一化し、多面の摩擦面の間でスリップ制御等による摩擦発熱時の温度が不均衡になることを防止することができ、スリップ制御を含むロックアップ制御の精度を向上させることのできるロックアップクラッチを提供することができるという効果を奏するものであり、トルクコンバータ等の流体伝動装置にロックアップ機構として用いられるロックアップクラッチ全般に有用である。

１０ ロックアップ機構付流体伝動装置
１２ トルクコンバータ
１３ ロックアップクラッチ
１４ ダンパ装置
１５ フロントカバー
１５ｅ、３１ｅ 係合面
２１ ポンプインペラ
２２ タービンランナ
２３ ステータ
２５ タービンハブ（変速機入力軸側の回転部材）
２７ ステータシャフト
３１ ロックアップピストン
３２、３３ 第１プレート（トルク伝達用のプレート）
３５、３６ 第２プレート（トルク伝達用のプレート）
５１ 第１摩擦材（摩擦材）
５１ｆ、５２ｆ、５３ｆ、５４ｆ、５５ｆ 摩擦面
５２、５３、５４ 第３摩擦材（摩擦材）
５５ 第２摩擦材（摩擦材）
５６ 油路
５８ 係合側の油室
５９ 係合解除側の油室
６１、６２ 第１の円周方向溝（円周方向溝、第１周方向溝、複数の異径溝部）
６３、６４ 第２の円周方向溝（円周方向溝、第２周方向溝、複数の異径溝部）
６５、７５ 第１細溝（細溝）
６６、７６ 第２細溝（細溝）
６７、７７ 第３細溝（細溝）
７１、７２ 第１の周方向溝（周方向溝、第１周方向溝、複数の異径溝部）
７３、７４ 第２の周方向溝（周方向溝、第２周方向溝、複数の異径溝部）
１０１ 変速機入力軸
１０１ａ 油穴
Ｌ１、Ｌ１´ 最大長さ
Ｌ２、Ｌ２´ 中間長さ
Ｌ３、Ｌ３´ 最小長さ
ｗ１、ｗ１´、ｗ２、ｗ２´ 溝幅

Claims (7)

1. エンジン側の回転部材に連結されるフロントカバーと、変速機入力軸側の回転部材にダンパ装置を介しトルク伝達可能に係合するロックアップピストンと、前記フロントカバーおよび前記ロックアップピストンの間に介在するトルク伝達用の複数のプレートと、前記フロントカバー、前記ロックアップピストンおよび前記複数のプレートの間に３面以上の摩擦面を形成する略環状の複数の摩擦材と、を備えたロックアップクラッチであって、
   前記複数の摩擦材が、前記フロントカバーに対し摩擦する第１摩擦材と、前記ロックアップピストンに対し摩擦する第２摩擦材と、前記複数のプレートのいずれかに対し摩擦する第３摩擦材と、によって構成され、
   前記３面以上の摩擦面が、前記第１摩擦材および前記第２摩擦材のそれぞれによって形成される面積の小さい外側の摩擦面と、前記第３摩擦材によって形成される面積の大きい内側の摩擦面と、によって構成され、
   前記第１摩擦材、前記第２摩擦材および前記第３摩擦材のそれぞれの摩擦面側部分に、周方向に延びる少なくとも１つの周方向溝が形成されるとともに、
   前記周方向溝が、前記第１摩擦材および前記第２摩擦材に形成される面積の大きい第１周方向溝と、前記第３摩擦材に形成される面積の小さい第２周方向溝と、によって構成されていることを特徴とするロックアップクラッチ。
2. 前記第１周方向溝が、前記第２周方向溝と同一の半径を有するとともに、前記第１周方向溝の溝幅が、前記第２周方向溝の溝幅より大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載のロックアップクラッチ。
3. 前記第１周方向溝および前記第２周方向溝が、それぞれ半径の異なる複数の円周上に位置する複数の異径溝部で構成されていることを特徴とする請求項３に記載のロックアップクラッチ。
4. 前記第１摩擦材、前記第２摩擦材および前記第３摩擦材のそれぞれの摩擦面側部分に、それぞれ半径方向に延びるとともに周方向に離間する複数の細溝が形成され、
   前記複数の細溝のそれぞれの溝幅が、前記第１周方向溝の溝幅より小さくなっていることを特徴とする請求項４に記載のロックアップクラッチ。
5. 前記細溝が、前記周方向に等間隔に離間していることを特徴とする請求項５に記載のロックアップクラッチ。
6. 前記細溝が、前記周方向溝に対し半径方向内側に位置する第１細溝と、前記周方向溝に対し半径方向外側に位置する第２細溝と、によって構成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のロックアップクラッチ。
7. 前記複数の摩擦材が、前記複数のプレートに固着されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちいずれか１の請求項に記載のロックアップクラッチ。

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