JPH08285037A - ロックアップ機構付きトルクコンバータ - Google Patents
ロックアップ機構付きトルクコンバータInfo
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- F16H2045/0294—Single disk type lock-up clutch, i.e. using a single disc engaged between friction members
Abstract
させることができ、油圧分布による余分な反力の発生を
防ぎ、摩擦材に対して効率よく締結力を与え、それによ
って伝達トルク容量を向上させることができるロックア
ップ機構付きトルクコンバータを提供する。 【構成】 ロックアップ機構付きトルクコンバータにお
いて、摩擦材もしくはピストンに油圧分布低減用の油溝
を設けた。
Description
ックアップ機構付きトルクコンバータに関するものであ
り、より詳細には、簡単な構成で伝達トルク容量の向上
が図れると共にスティック・スリップによって生じる振
動(ジャダー)を防止できるロックアップ機構付きトル
クコンバータに関する。
して動力を伝達するためスムーズな走行が実現できる反
面、流体のスリップによるエネルギーロスのため、燃費
が悪化するという欠点がある。これを解消するために、
最近のトルクコンバータはロックアップ機構を備えてい
る。
クラッチ(ロックアップクラッチ)から成り、車両の車
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
れが自動的に変化し、直結クラッチのピストンに貼着し
た摩擦材の摩擦面をトルクコンバータのフロントカバー
に押しつけ、エンジンと駆動輪とを直結させる機構であ
る。これにより、流体の滑りの影響がなくなるため、燃
費の向上が図れる。
ストン)がトルクコンバータのフロントカバーと締結状
態にあるとき、ピストンに貼着した摩擦材の摩擦面とフ
ロントカバーとの間の摺動部に油圧による押圧力が働い
ている。摺動部におけるピストンとフロントカバーとの
締結状態を良好に保持するためには油圧による押圧力を
上げることが必要である。従って、締結状態においては
摩擦材には高圧がかかっていることになる。
布による余分な反力も大きくなり、ピストンの摩擦面と
フロントカバーとの締結状態に悪影響を与える恐れが高
くなるので、これを防ぐための対策として。例えば、実
開平1-128057号公報に記載のように摩擦材の表面に溝を
設けたり、また特開平6-346951号公報に記載のようにピ
ストン表面に溝を設けることが行われている。
を目的にスリップ制御が採用される場合が多くなってい
るが、スリップ時にはジャダー振動が発生する。このた
め、ジャダー振動を防ぐことが必要であり、その防止策
としてロックアップクラッチの摩擦面に所定量の切削加
工を施し、これに加えて低μsオイルを使用することで
μ−V特性を正勾配(注:負勾配であるとジャダー振動
が発生する)にする手法が実施されている。
公報に記載されている。図23および24はこの従来技
術を説明するための図であり、ロックアップクラッチの
ピストン100のフロントカバー側には、環状の摩擦材140
が貼着されており、図24に示すように半径方向の外周
縁部Aと内周縁部Cとの間において外周縁部Aから中間
点Bまでの摩擦材140の表面に切削加工が施されてい
る。図23においては、環状の領域130である。このよ
うにすることで、ロックアップクラッチの解放および締
結時に発生するスティック・スリップを防止することが
できる。
構成では係合油圧が低油圧から高油圧へと変化した場
合、摩擦面の当たり方が外径当たりから内径当たりへと
移行するのに伴い、接触面積及びRm(平均有効半径)
が小さくなる(図25参照)。すなわち図25及び26
に矢印で示すような摩擦材の外周部から摩擦面間に回り
込む油圧によって摩擦材140の半径方向と円周方向に油
圧分布が生じ、ピストン100をフロントカバー200へ圧接
させるピストン推力を低下させる。従って、これらの要
因により高油圧時では伝達トルク容量が低下するという
問題が起きていた(図26参照)。尚、図25は低油圧
時に摩擦材140が外径側でフロントカバー200に当たって
いる様子を示しており、また図26は高油圧時に摩擦材
140が内径側でフロントカバー200に当たっている様子を
示している。
有効であるが、高油圧時の伝達トルク容量の低下を招く
恐れがある。伝達トルク容量の向上対策としてはクラッ
チ径の大径化、クラッチの多板化、油圧の増大等の処置
が考えられるが、これは逆にロックアップクラッチの構
造を複雑かつ大型化させてしまい、結局、燃費を低下さ
せる結果となる。
量の切削加工を施したロックアップクラッチと低μsオ
イルとの組み合わせで、高油圧時における伝達トルク容
量の低下を防止することが非常に困難であった。
反力も大きくなり、これがピストンの摩擦面とフロント
カバーとの締結状態に悪影響を与えると共に、トルクコ
ンバータそのものに変形等の損傷を与える恐れもある。
動時において、伝達トルク容量の低下を防止するため油
圧分布を減少させ、ピストン推力を増加させることが重
要である。
から摩擦面間に回り込む油圧によって生ずる摩擦材の半
径方向と円周方向の油圧分布を効率的に減少させること
ができ、油圧分布による余分な反力の発生を防ぐと共に
高油圧時においても摩擦材に対して効率よく締結力を与
え、それによって高圧時においても必要な伝達トルク容
量を向上させることができるロックアップ機構付きトル
クコンバータを提供することである。
め、本発明のトルクコンバータは、
リップ制御可能な直結クラッチを備えたロックアップ機
構と、流体により動力を伝達するトルクコンバータ本体
とを有するロックアップ機構付きトルクコンバータであ
って、
接面に摩擦材が固定されており、該摩擦材の半径方向の
外側寄り部分の摩擦面には切削加工が施されており、該
摩擦材の半径方向の切削加工がされていない内側寄り部
分には該摩擦材の周囲に生じる油圧分布を低減するため
の油圧分布低減手段が設けられていることを特徴として
いる。
切削加工が施されており、摩擦材の半径方向の切削加工
がされていない内側寄り部分には摩擦材の周囲に生じる
油圧分布を低減するための油圧分布低減手段が設けられ
ているので、高油圧時のロックアップクラッチ作動時に
おいて、摩擦材の外周部から摩擦面間に回り込む油圧に
よって生ずる摩擦材の半径方向と円周方向の油圧分布を
減少させ、ピストン推力を増加させる。その結果、高油
圧時の伝達トルク容量の低下を防止することが可能とな
る。
を詳細に説明する。尚、図面において同一部分は同一符
号で示してある。
ルクコンバータ30の軸方向断面図であり、直結クラッ
チの解放状態で示している。トルクコンバータ30は、
トルクコンバータ30のハウジングの一部を形成するフ
ロントカバー2と、フロントカバー2に固定されたドー
ナッツ状の羽根車であるインペラー23と、インペラー
23の羽根と互いに対向する羽根を有するドーナッツ状
の羽根車であるタービン24と、インペラー23とター
ビン24との間に回転可能に設けられたステータ25と
から成っている。インペラー23、タービン24、ステ
ータ25とでトルクコンバータ本体を構成している。
ンのクランクシャフトに接続されており、フロントカバ
ー2と共にエンジンの回転に伴って回転する。また、タ
ービン24は、出力軸28に直結されており、不図示の
変速機構を介して不図示の車輪に連結されている。ステ
ータ25は、インペラー23とタービン24の内周中央
に挟まれた形で、トルクコンバータ30内に充填されて
いる流体の流れを変える機能を有している。
外面との間には、フロントカバー2の内面に対向した面
に摩擦材40を接着剤により貼着固定した、ピストン動
作をする円環状のプレートである直結クラッチのピスト
ン(ロックアップピストン)1が設けられ、出力軸28
と一体に回転する。摩擦材40の摩擦面はフロントカバ
ー2の内面に対向している。摩擦材40の半径方向の外
側部分には環状部材41が接合されている。
は、ピストン1が締結した時の衝撃を緩和するため、コ
イルバネ26および27から成るダンパ機構が設けられ
ている。また、トルクコンバータ30の中央には中央空
間8が画成されている。
の車速が所定速以上になると、不図示のコントロール機
構によりフィードバック制御され、インペラー23とタ
ービン24とで画成されるトルクコンバータ30内の流
体の流れが自動的に変化する。その変化により、ピスト
ン1はフロントカバー2の内面に押しつけられることに
なり、ピストン1の摩擦材40がフロントカバー2の内
面と締結され、ピストン1は直結状態となり、エンジン
の駆動力が直接出力軸28に伝達される。従って、駆動
側と出力側とが流体を介さずに機械的に連結(直結)さ
れるので、流体ロスを防ぎ燃費を向上することができ
る。
圧制御機構に連結されており、この油圧制御機構は直結
クラッチ、すなわちピストン1のスリップ状態を維持す
るためピストン1を挟む2つのオイル経路、すなわち外
周側と内周側との間の圧力差をピストン1のスリップ状
態を維持するため、ピストン1の前後の圧力差をほぼ一
定に保ちながら、オイルの流量を変更、すなわち増減し
ている。
施例を示す摩擦材40を貼着したピストン1の正面図お
よび軸方向断面図である。ピストン1のフロントカバー
2(図1参照)に対向した環状の面11には多孔質材料
などからなる環状の摩擦材40が所定の接着剤により貼
着固定されている。
は、外径部分が切削加工された環状の切削面42(平坦
面)と、内径部分が切削加工されていない環状の非切削
面43(傾斜面)とに2分されている。尚、摩擦材40
が切削面42及び非切削面43を持つ構成は以下説明す
る各実施例に共通である。従って、第2実施例以降では
その説明を省略する。
する1本の油溝45と、油溝45に接続連通し半径方向
内方に摩擦材40の内径縁部まで延在する複数の油溝4
6が刻設されている。油溝46は半径方向で放射状にか
つ円周方向等分に8本設けられているが、その本数につ
いては任意に設定できることは言うまでもない。また、
油溝45の半径方向の幅及び油溝46の円周方向の幅と
半径方向の長さについても必要に応じて任意の大きさに
設定できることは言うまでもない。
のロックアップクラッチの高油圧時の状態を示す軸方向
断面図である。図示のように、高油圧時においては摩擦
材40は内径側を中心としてフロントカバー2に当接し
ている。このとき、高油圧時のロックアップクラッチ作
動時(締結時)において、油溝45及び46を設けたこ
とによって、摩擦材40の外周縁部からフロントカバー
2と摩擦材40との間の摩擦面に回り込む油圧によって
生ずる摩擦材40の半径方向と円周方向の油圧分布を減
少させることができる。従って、ピストン推力を増加さ
せる。その結果、高油圧時の伝達トルク容量の低下を防
止することが可能となる。
工が施されている切削面42に延在していない。従っ
て、スリップ制御時に摩擦面の油量不足や油圧の変動を
招くことがないため、従来の耐熱性・耐ジャダー性を維
持することが可能である。
施例を示す摩擦材40を貼着したピストン1の正面図お
よび軸方向断面図である。尚、図4及び図5共に中心で
切った片側半分のみ示している。第1実施例と同様にピ
ストン1のフロントカバー2(図1参照)に対向した環
状の面11には多孔質材料などからなる環状の摩擦材4
0が所定の接着剤により貼着固定されている。
0の内径縁部まで延在する複数の油溝47が刻設されて
いる。油溝47はそれぞれ独立して半径方向で放射状に
かつ円周方向等分に8本設けられているが、その本数に
ついては任意に設定できることは言うまでもない。ま
た、油溝47の円周方向の幅および半径方向の長さにつ
いても必要に応じて任意の大きさに設定できることは言
うまでもない。
施例を示す摩擦材40を貼着したピストン1の正面図お
よび軸方向断面図である。尚、図6及び図7共に中心で
切った片側半分のみ示している。第1実施例と同様にピ
ストン1のフロントカバー2(図1参照)に対向した環
状の面11には多孔質材料などからなる環状の摩擦材4
0が所定の接着剤により貼着固定されている。
0の内径縁部まで延在する複数の油溝48が刻設されて
いる。油溝48はそれぞれ独立してピストン1の中心円
のほぼ接線方向にかつ円周方向等分に8本設けられてい
るが、その本数については任意に設定できることは言う
までもない。また、油溝48の円周方向の幅および半径
方向の長さについても必要に応じて任意の大きさに設定
できることは言うまでもない。
実施例を示す摩擦材40を貼着したピストン1の正面図
および軸方向断面図である。ピストン1のフロントカバ
ー2(図1参照)に対向した環状の面11には多孔質材
料などからなる環状の摩擦材40が所定の接着剤により
貼着固定されている。
側、すなわちピストン1の面11側の摩擦材40の表面
には円周方向に連続して延在する1本の油溝49と、油
溝49に接続連通し半径方向内方に摩擦材40の内径縁
部まで延在する複数の油溝50が刻設されている。油溝
50は半径方向で放射状にかつ円周方向等分に8本設け
られているが、その本数については任意に設定できるこ
とは言うまでもない。また、油溝45の半径方向の幅及
び油溝50の円周方向の幅と半径方向の長さについても
必要に応じて任意の大きさに設定できることは言うまで
もない。
施例のロックアップクラッチの高油圧時の状態を示す軸
方向断面図である。図示のように、高油圧時においては
摩擦材40は内径側を中心としてフロントカバー2に当
接している。このとき、高油圧時のロックアップクラッ
チ作動時(締結時)において、摩擦材40の非切削面4
3のフロントカバー2と反対側の面に油溝49及び50
を設けたことによって、上記各実施例の時と同様に、摩
擦材40の外周縁部からフロントカバー2と摩擦材40
との間の摩擦面に回り込む油圧によって生ずる摩擦材4
0の半径方向と円周方向の油圧分布を減少させることが
できる。従って、ピストン推力を増加させる。その結
果、高油圧時の伝達トルク容量の低下を防止することが
可能となる。
工が施されている切削面42に延在していない。従っ
て、スリップ制御時に摩擦面の油量不足や油圧の変動を
招くことがないため、従来の耐熱性・耐ジャダー性を維
持することが可能である。
5実施例を示す摩擦材40を貼着したピストン1の正面
図および軸方向断面図である。尚、図11及び図12共
に中心で切った片側半分のみ示している。第1実施例と
同様にピストン1のフロントカバー2(図1参照)に対
向した環状の面11には多孔質材料などからなる環状の
摩擦材40が所定の接着剤により貼着固定されている。
側、すなわちピストン1の面11側には半径方向内方に
摩擦材40の内径縁部まで延在する複数の油溝51が刻
設されている。油溝51はそれぞれ独立して半径方向で
放射状にかつ円周方向等分に8本設けられているが、そ
の本数については任意に設定できることは言うまでもな
い。また、油溝51の円周方向の幅および半径方向の長
さについても必要に応じて任意の大きさに設定できるこ
とは言うまでもない。
6実施例を示す摩擦材40を貼着したピストン1の正面
図および軸方向断面図である。尚、図13及び図14共
に中心で切った片側半分のみ示している。第1実施例と
同様にピストン1のフロントカバー2(図1参照)に対
向した環状の面11には多孔質材料などからなる環状の
摩擦材40が所定の接着剤により貼着固定されている。
側、すなわちピストン1の面11側には半径方向内方に
摩擦材40の内径縁部まで延在する複数の油溝52が刻
設されている。油溝52はそれぞれ独立してピストン1
の中心円のほぼ接線方向にかつ円周方向等分に8本設け
られているが、その本数については任意に設定できるこ
とは言うまでもない。また、油溝52の円周方向の幅お
よび半径方向の長さについても必要に応じて任意の大き
さに設定できることは言うまでもない。
7実施例を示す摩擦材40を貼着したピストン1の正面
図および軸方向断面図である。ピストン1のフロントカ
バー2(図1参照)に対向した環状の面11には多孔質
材料などからなる環状の摩擦材40が所定の接着剤によ
り貼着固定されている。
溝が設けられておらず、摩擦材40を貼着したピストン
1の面11に油溝が刻設されている。ピストン1の摩擦
材40を貼着固定する面11の表面に円周方向に連続し
て延在する1本の油溝53と、油溝53に接続連通し半
径方向内方に延在する複数の油溝54が刻設されてい
る。油溝54は半径方向で放射状にかつ円周方向等分に
8本設けられているが、その本数については任意に設定
できることは言うまでもない。また、油溝53の半径方
向の幅及び油溝54の円周方向の幅と半径方向の長さに
ついても必要に応じて任意の大きさに設定できることは
言うまでもない。尚、油溝54のそれぞれは油溝53か
ら摩擦材40の内周縁部を越えて面11に刻設されてい
る。従って、油溝54の内径側の一部は摩擦材40の覆
われることなく露出している。
4は、摩擦材40の非切削面43の裏側に対する部分の
面11に刻設されている。
実施例のロックアップクラッチの高油圧時の状態を示す
軸方向断面図である。図示のように、高油圧時において
は摩擦材40は内径側を中心としてフロントカバー2に
当接している。このとき、高油圧時のロックアップクラ
ッチ作動時(締結時)において、摩擦材40の非切削面
43の裏側のピストン1の面11に油溝53及び54を
設けたことによって、上記各実施例の時と同様に、摩擦
材40の外周縁部からフロントカバー2と摩擦材40と
の間の摩擦面に回り込む油圧によって生ずる摩擦材40
の半径方向と円周方向の油圧分布を減少させることがで
きる。従って、ピストン推力を増加させる。その結果、
高油圧時の伝達トルク容量の低下を防止することが可能
となる。
工が施されている切削面42側に延在していない。従っ
て、スリップ制御時に摩擦面の油量不足や油圧の変動を
招くことがないため、従来の耐熱性・耐ジャダー性を維
持することが可能である。
8実施例を示す摩擦材40を貼着したピストン1の正面
図および軸方向断面図である。尚、図18及び図19共
に中心で切った片側半分のみ示している。第1実施例と
同様にピストン1のフロントカバー2(図1参照)に対
向した環状の面11には多孔質材料などからなる環状の
摩擦材40が所定の接着剤により貼着固定されている。
が設けられておらず、摩擦材40を貼着したピストン1
の面11に油溝が刻設されている。非切削面43の裏側
のピストン1の面11には半径方向内方に摩擦材40の
内径縁部を越えて延在する複数の油溝55が刻設されて
いる。油溝55はそれぞれ独立して半径方向で放射状に
かつ円周方向等分に8本設けられているが、その本数に
ついては任意に設定できることは言うまでもない。ま
た、油溝55の円周方向の幅および半径方向の長さにつ
いても必要に応じて任意の大きさに設定できることは言
うまでもない。
9実施例を示す摩擦材40を貼着したピストン1の正面
図および軸方向断面図である。尚、図20及び図21共
に中心で切った片側半分のみ示している。第1実施例と
同様にピストン1のフロントカバー2(図1参照)に対
向した環状の面11には多孔質材料などからなる環状の
摩擦材40が所定の接着剤により貼着固定されている。
が設けられておらず、摩擦材40を貼着したピストン1
の面11に油溝が刻設されている。非切削面43の裏
側、すまわちフロントカバー2と反対側のピストン1の
面11には半径方向内方に摩擦材40の内径縁部を越え
て延在する複数の油溝56が刻設されている。油溝56
はそれぞれ独立してピストン1の中心円のほぼ接線方向
にかつ円周方向等分に8本設けられているが、その本数
については任意に設定できることは言うまでもない。ま
た、油溝56の円周方向の幅および半径方向の長さにつ
いても必要に応じて任意の大きさに設定できることは言
うまでもない。
ッチのピストン1の摩擦材40を貼着する面11に油溝
を形成した場合には、摩擦材40の強度低下を招くこと
がないため、耐熱性および耐ジャダー性に比べて従来の
耐久性も維持できる効果を有している。
各実施例のロックアップ機構の伝達トルク容量を示すグ
ラフである。従来のロックアップ機構では、波線(1)で
示すように直結クラッチのスリップ面が高油圧になると
伝達トルク容量が低下するが、本願発明の各実施例によ
れば実線(2)に示すように高油圧になっても伝達トルク
容量の低下がないことがグラフから分かる。
トン1の片側だけに設けられているが、フロントカバー
2側に摩擦材40を設けたり、ピストン1の両側に摩擦
材40を設けた形式の直結クラッチにも本発明が適用で
きることは言うまでもない。
付きトルクコンバータによれば、以下のような効果が得
られる。
には切削加工が施されており、摩擦材の半径方向の切削
加工がされていない内側寄り部分には摩擦材の周囲に生
じる油圧分布を低減するための油圧分布低減手段が設け
られているので、高油圧時のロックアップクラッチ作動
時において、摩擦材の外周部から摩擦面間に回り込む油
圧によって生ずる摩擦材の半径方向と円周方向の油圧分
布を減少させ、ピストン推力を増加させる。その結果、
高油圧時の伝達トルク容量の低下を防止することが可能
となる。従って、燃費の向上も期待できる。
構付きトルクコンバータの軸方向断面図である。
たピストン1の正面図である。
たピストン1の軸方向断面図である。
たピストン1の正面図である。
たピストン1の軸方向断面図である。
たピストン1の正面図である。
たピストン1の軸方向断面図である。
プクラッチの高油圧時の状態を示す軸方向断面図であ
る。
たピストン1の正面図である。
したピストン1の軸方向断面図である。
したピストン1の正面図である。
したピストン1の軸方向断面図である。
したピストン1の正面図である。
したピストン1の軸方向断面図である。
アップクラッチの高油圧時の状態を示す軸方向断面図で
ある。
したピストン1の正面図である。
したピストン1の軸方向断面図である。
したピストン1の正面図である。
したピストン1の軸方向断面図である。
したピストン1の正面図である。
したピストン1の軸方向断面図である。
クアップクラッチの高油圧時の状態を示す軸方向断面図
である。
す摩擦材を貼着したピストンの正面図である。
す摩擦材を貼着したピストンの軸方向断面図である。
バーに対する当たり方を説明するピストンの軸方向断面
図である。
バーに対する当たり方を説明するピストンの軸方向断面
図である。
ク容量との関係を示すグラフである。
3、54、55、56油溝
Claims (4)
- 【請求項1】 締結状態と解放状態との間で変位自在で
スリップ制御可能な直結クラッチを備えたロックアップ
機構と、流体により動力を伝達するトルクコンバータ本
体とを有するロックアップ機構付きトルクコンバータで
あって、 前記直結クラッチのピストンの軸方向の圧接面に摩擦材
が固定されており、該摩擦材の半径方向の外側寄り部分
の摩擦面には切削加工が施されており、該摩擦材の半径
方向の切削加工がされていない内側寄り部分には該摩擦
材の周囲に生じる油圧分布を低減するための油圧分布低
減手段が設けられてい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。 - 【請求項2】 前記油圧分布低減手段は、前記摩擦材の
フロントカバー側の面に設けられた油溝であることを特
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。 - 【請求項3】 前記油圧分布低減手段は、前記ピストン
の圧接面側の摩擦材の面に設けられた油溝であることを
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。 - 【請求項4】 前記油圧分布低減手段は、前記ピストン
の圧接面に設けられた油溝で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。
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