(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクコンバータのロックアップクラッチに含まれるフリクションフェーシングであって、
円周方向に対して分割された複数の分割片から構成される環状の部材であり、複数の前記分割片それぞれの両端部外周側に形成される外周側端面と、複数の前記分割片それぞれの両端部内周側に形成される内周側端面と、前記外周側端面の内周端と前記内周側端面の外周端とを円周方向に連結するように形成される接合面とを有し、
隣接した前記外周側端面の間および隣接した前記内周側端面の間に所定の隙間が設けられており、隣接した前記接合面の一部が互いに接触している、
フリクションフェーシング。
【請求項２】
トルクコンバータのロックアップクラッチであって、
前記トルクコンバータの入力側の部材に圧接及び摺動可能で、入力されたトルクを出力側に伝達するクラッチ部材と、
前記クラッチ部材の圧接及び摺動する面に装着される請求項１に記載のフリクションフェーシングと、
を備えたロックアップクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリクションフェーシング及びそれを用いたロックアップクラッチ、特に、ロックアップスリップ制御を行うトルクコンバータに使用されるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にトルクコンバータは、主として、フロントカバーと、３種の羽根車（インペラ，タービン，ステータ）とからなり、インペラがフロントカバーとともに回転すると、この回転に伴って作動油がインペラ，タービン，ステータの間を循環し、インペラの回転がタービンに伝達される。また、トルクコンバータには、フロントカバーとタービンとを機械的に連結することのできるロックアップクラッチを備えているものがある。
【０００３】
ロックアップクラッチの連結及び連結解除を制御する作動油は、連結解除時には、タービンの内周部とフロントカバーとの隙間から導入され、フロントカバーとロックアップクラッチとの間を通り、インペラの外周部とタービンの外周部との間からインペラとタービンとの間に形成される空間に流れる。この作動油は、インペラとタービンとを流体的に連結する作動油と合流し、タービンの内周部とステータの隙間もしくはインペラの内周部とステータの隙間から排出される。ロックアップクラッチを連結するときには、フロントカバーとロックアップクラッチとの間の作動油がタービンの内周部とフロントカバーとの隙間からドレン（排出）され、油圧差でロックアップクラッチがフロントカバーに圧接する。
【０００４】
このようなロックアップクラッチを有するトルクコンバータにおいて、近年、ロックアップスリップ制御が行われるようになっている。ロックアップスリップ制御とは、ロックアップクラッチのダンパー特性だけでは十分に振動を抑えることが困難な場合に、これに加えてフロントカバーと接するロックアップクラッチのフリクションフェーシングをスリップ（摺動）させることにより振動を吸収させる制御である。この制御では、エンジン回転数、出力回転数、及びギヤ速を基に上記の油圧差を調整することによってスリップの状態を制御する。この制御を使えば、振動等の問題から従来ロックアップクラッチを作動させることのできなかった比較的速度の低い領域においても、ロックアップクラッチを作動させることができるようになる。そして、このようにしてロックアップクラッチを作動させることのできる範囲が広がると、トルク伝達効率が向上し、このトルクコンバータを備える車両などの燃費が向上する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなロックアップスリップ制御を行う場合、フリクションフェーシングの摺動性や耐久性が問題となる。すなわち、スリップ時にフリクションフェーシングの摺動性（スリップの滑らかさ）が悪いとトルク伝達に波が発生して車両のジャダーの原因となるため摺動性が問題となり、スリップすることによってフリクションフェーシングが発熱しこれがフリクションフェーシングの寿命を低下させるため耐久性が問題となる。この対策として、従来は、フリクションフェーシングに油溝を設けることなどにより油を導き、フリクションフェーシングの摩擦面の摩擦係数の変化を減少させて摺動性を向上させるとともに、油によってフリクションフェーシングを冷却して耐久性を高めている。
【０００６】
一方、フリクションフェーシングはリング状の部材であるので、これを一体として材料から切り抜いて製作すると歩留りが悪い。このため、従来からフリクションフェーシングを円周方向に分割して歩留りを向上させているものが存在する。
このようにフリクションフェーシングを複数の分割片から構成する場合に、分割片を隙間なく配置せずに、上記の摺動性及び耐久性を向上させるために分割片間に隙間を設けることが行われている。こうすれば、この隙間に油が導かれるため、前述のフリクションフェーシングに設けられる油溝と同じ役割を果たし、フリクションフェーシングの摺動性及び耐久性が上がる。
【０００７】
しかし、従来のように単に隙間をあけて分割片を配置するだけでは、この隙間はフリクションフェーシングの外周側から内周側へ連通するものとなる。そして、この隙間を通ってロックアップクラッチのタービン側の作動油がフロントカバー側へ流れてしまう。これにより、ロックアップスリップ制御により制御されているロックアップクラッチのタービン側の油の圧力が低下してしまい、細かいロックアップスリップ制御が困難となる。
【０００８】
本発明の課題は、フリクションフェーシングを構成する分割片の隙間に油を導くことによってフリクションフェーシングの摺動性及び耐久性を高めている場合において、ロックアップクラッチ作動時のロックアップクラッチのタービン側の作動油の気密性を向上させ、ロックアップクラッチのタービン側の油圧低下を抑えることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のフリクションフェーシングは、トルクコンバータのロックアップクラッチに含まれるフリクションフェーシングである。フリクションフェーシングは、円周方向に対して分割された複数の分割片から構成される環状の部材である。このフリクションフェーシングは、外周側端面と、内周側端面と、接合面とを有している。外周側端面は、複数の分割片それぞれの両端部外周側に形成されている。内周側端面は、複数の分割片それぞれの両端部内周側に形成されている。接合面は、外周側端面の内周端と内周側端面の外周端とを円周方向に連結するように形成されている。このようなフリクションフェーシングでは、隣接した外周側端面の間および隣接した内周側端面の間に所定の隙間が設けられており、隣接した接合面の一部が互いに接触している。
【００１０】
通常、トルクコンバータ内の油室は、ロックアップクラッチによって高圧側の油室と低圧側の油室とに区切られている。そして、ロックアップクラッチを作動させると、両油室の油圧差によってロックアップクラッチがフリクションフェーシングを介してトルクコンバータの入力側の部材と圧接あるいは摺動する。これにより、トルクコンバータの入力側の部材の回転が作動油を介さずにロックアップクラッチを介して出力側に伝達される。
【００１１】
ここで、両油室の油圧差を制御（ロックアップスリップ制御）すると、ロックアップクラッチに装着されるフリクションフェーシングとトルクコンバータの入力側の部材との間にスリップ（すべり）が発生して、ロックアップクラッチに含まれるダンパー特性だけでは抑えられない振動を抑えることができる。
このようなロックアップスリップ制御を行った場合、スリップによってフリクションフェーシングが発熱する。しかし、本請求項のフリクションフェーシングには、隣接した外周側端面の間および隣接した内周側端面の間に所定の隙間が設けられているため、この隙間にトルクコンバータの作動油が導かれ、これによりフリクションフェーシングが冷却される。したがって、フリクションフェーシングの寿命低下の原因である高温状態を抑えることができる。また、この油が潤滑剤として機能するため、摺動時におけるフリクションフェーシングの摩擦面の摩擦係数の変化が抑えられる。これにより、フリクションフェーシングを介して伝達されるトルクの変動が減少し、ジャダーが抑えられ車両の乗り心地が向上する。
【００１２】
また、フリクションフェーシングを分割片により構成しているため、歩留りがよい。
本請求項のフリクションフェーシングでは、上記のフリクションフェーシングの摺動性及び耐久性の向上と歩留りのよさに加えて、ロックアップクラッチ作動時の高圧側の油室の気密性が高い。すなわち、隣接した接合面の一部が互いに接触する構造となっているため、高圧側の油室から低圧側の油室への作動油の流れ（漏れ）が抑えられており、高圧側の油室の油圧、すなわち両油室間の油圧差が安定する。これにより、圧接及び摺動しているときのフリクションフェーシングをトルクコンバータの入力側部材に押し付ける力の変動が小さくなり、トルク伝達が安定する。また、ロックアップスリップ制御における高圧側の油室の油圧コントロールが容易となり、細かいロックアップスリップ制御が可能となる。
【００１３】
請求項２に記載のロックアップクラッチは、トルクコンバータのロックアップクラッチであって、クラッチ部材と、フリクションフェーシングとを備えている。
クラッチ部材は、トルクコンバータの入力側の部材に圧接及び摺動可能な部材であって、入力されたトルクを出力側に伝達するものである。フリクションフェーシングは、請求項１に記載のものであって、クラッチ部材の圧接及び摺動する面に装着されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態が採用されたトルクコンバータ１を示している。ここでは、Ｏ−Ｏがトルクコンバータ１の回転軸線であり、図の左側にエンジン（図示せず）が配置され、図の右側にトランスミッション（図示せず）が配置されている。
【００１５】
このトルクコンバータ１は、エンジン側のクランクシャフトからトランスミッションのメインドライブシャフト１１にトルクを伝達するための機構であり、エンジン側のクランクシャフトに連結されるフロントカバー３と、３種の羽根車（インペラ４，タービン５，ステータ６）からなるトルクコンバータ本体と、ロックアップクラッチ２とから構成されている。フロントカバー３とインペラ４のインペラシェル４ａとは外周部で溶接され、両者で作動油室を形成している。
【００１６】
フロントカバー３の外周部エンジン側面には、複数のナット１３が固定されている。このナット１３を介して、エンジン側のクランクシャフトに連結されるフレキシブルプレート（図示せず）がフロントカバー３に装着される。このようにして、フロントカバー３はエンジン側のクランクシャフトに連結されている。
インペラ４は、インペラシェル４ａと、インペラシェル４ａの内側に固定された複数のインペラブレード４ｂと、インペラシェル４ａの内周端に固定されているインペラハブ４ｃとから構成されている。
【００１７】
タービン５は、作動油室内でインペラ４と対向するように配置されており、主に、タービンシェル５ａと、タービンシェル５ａに固定された複数のタービンブレード５ｂとから構成されている。タービンシェル５ａの内周端は、タービンハブ８のフランジ８ａに複数のリベット９により固定されている。また、タービンハブ８の内周には、トランスミッション側から延びるメインドライブシャフト１１と連結するためのスプライン孔が形成されている。
【００１８】
ステータ６は、インペラ４とタービン５との間の径方向内方に配置されており、ワンウェイクラッチ７を介して、トランスミッションのハウジングに固定されたステータシャフト１０に固定されている。
ロックアップクラッチ２は、軸方向においてフロントカバー３とタービン５との間に配置されている。このロックアップクラッチ２は、ダンパー機能を有しており、主に、円板状のピストン１７と、弾性連結機構１８と、フリクションフェーシング３０とから構成されている。
【００１９】
円板状のピストン１７は、外周側端部と内周側端部とにトランスミッション側に延びる筒状の筒部１７ａ，１７ｂがそれぞれ形成されている。内周側の筒部１７ｂは、タービンハブ８の外周壁に軸方向及び円周方向に摺動自在に支持されている。
弾性連結機構１８は、ピストン１７の外周側の筒部１７ａの内周側に配置されており、円板状のリテーニングプレート１９と、ドリブンプレート２０と、複数のトーションスプリング２１とから構成されている。リテーニングプレート１９は、リベットにより内周端がピストン１７に固定されている。また、リテーニングプレート１９は、外周部に円環状に延びる筒部１９ａを有しており、筒部１９ａ内にトーションスプリング２１を収容している。ドリブンプレート２０は、リング状の部材であり、タービンシェル５ａのエンジン側に固定されている。ドリブンプレート２０には複数の折り曲げ爪が形成されており、これらがトーションスプリング２１の円周方向両端部に係止している。各トーションスプリング２１の円周方向両端部は、ドリブンプレート２０の折り曲げ爪に係止するとともに、リテーニングプレート１９に形成された折り曲げ爪１９ｂに支持されている。このように、ピストン１７とタービンシェル５ａとは弾性連結機構１８を介して円周方向に弾性的に連結されている。
【００２０】
フリクションフェーシング３０は、環状の部材であり、ピストン１７の外周部のエンジン側の側面に接着されている。このフリクションフェーシング３０は、図２に示すように、４枚の分割片から構成されている。このため、リング状の一体のものに較べ、同じフェーシング材料から製作できるフリクションフェーシングの枚数が多くなる。すなわち、材料からフリクションフェーシング３０を切り取るときの歩留りがよい。各分割片は、一方の端部に、第１外周側端面３１ａ、第１接合面３１ｂ、及び第１内周側端面３１ｃが、他方の端部に、第２外周側端面３２ａ、第２接合面３２ｂ、及び第２内周側端面３２ｃが形成されている。第１，第２接合面３１ｂ，３２ｂは、第１，２外周側端面３１ａ，３２ａの内周端と第１，２内周側端面３１ｃ，３２ｃとの間を連結する面であり、円周方向に延びている。４枚の分割片は、図２に示すような配置でピストン１７に装着されている。ここでは、第１外周側端面３１ａと他の分割片の第２外周側端面３２ａとが所定の隙間（以下、外周側隙間と称す）をあけて対向し、第１内周側端面３１ｃと他の分割片の第２内周側端面３２ｃとが所定の隙間（以下、内周側隙間と称す）をあけて対向している。そして、この状態において、第１接合面３１ｂの一部と他の分割片の第２接合面３２ｂの一部とが接触しており、外周側隙間と内周側隙間との連通を阻止している。
【００２１】
次に、作動油について説明する。
フロントカバー３とインペラシェル４ａとで形成される作動油室には、インペラ４とタービン５とを流体的に連結するため及びロックアップクラッチ２を作動させるための作動油が充填されている。この作動油は、トルクコンバータ１の外部から導入され、トルクコンバータ１内を循環し、トルクコンバータ１の外部へと流出される。このような作動油の循環は、トルクコンバータ１内での発熱をトルクコンバータ１の外部に流出させる働きも兼ねている。
【００２２】
タービンシェル５ａとフロントカバー３との間の空間には、ロックアップクラッチ２を作動させるための作動油が導入される。この作動油は、メインドライブシャフト１１の内部を通ってタービンハブ８とフロントカバー３の内周部との隙間から導入され、ピストン１７とフロントカバー３との隙間を通って弾性連結機構１８周辺に流れる。この作動油は、インペラ４の外周部とタービン５の外周部との隙間からインペラ４とタービン５との間に形成される空間に流入し、ステータ６の内周部とタービンシェル５ａの内周部との隙間からステータシャフト１０とメインドライブシャフト１１との隙間を通って流出される。
【００２３】
次に、動作について説明する。
エンジン側のクランクシャフトからのトルクは、図示しないフレキシブルプレートからフロントカバー３に入力される。このトルクはインペラシェル４ａに伝達される。これにより、インペラ４が回転し、作動油がインペラ４からタービン５へと流れる。この作動油の流れによりタービン５は回転し、タービン５のトルクはタービンハブ８を介してメインドライブシャフト１１に出力される。
【００２４】
次に、ロックアップクラッチ２の作動について説明する。ここでは、ロックアップスリップ制御を行いながらロックアップクラッチ２を作動させるが、まず、ロックアップスリップ制御を除いたロックアップクラッチ２の作動について説明する。
トルクコンバータ１の速度比（入力側回転数に対する出力側回転数の比）が上がり、メインドライブシャフト１１が一定の回転速度になるとロックアップクラッチ２が作動する。すなわち、ピストン１７とフロントカバー３との隙間の作動油がメインドライブシャフト１１の内部を通ってドレンされる。この結果、ピストン１７のフロントカバー３側（低圧側油室）とタービン５側（高圧側油室）との油圧差によって、ピストン１７がフロントカバー３側に圧力を受け、フリクションフェーシング３０がフロントカバー３に圧接される。これにより、フロントカバー３のトルクは、ピストン１７から弾性連結機構１８を介してタービン５に伝達される。つまり、フロントカバー３が機械的にタービン５に連結され、フロントカバー３のトルクがタービン５を介してメインドライブシャフト１１に出力される。但し、ロックアップスリップ制御を行っていない場合、連結時に発生する振動をロックアップクラッチ２の弾性連結機構１８のダンパー特性のみによって許容値に抑えなければならず、必然的にロックアップクラッチ２を作動させることのできるトルクコンバータ１の速度比域は限定される。
【００２５】
次に、ロックアップスリップ制御を含めたロックアップクラッチ２の作動について説明する。
トルクコンバータ１の速度比が上がると、ロックアップスリップ制御をかけながらロックアップクラッチ２を作動させる。この速度比は、ロックアップスリップ制御を行わない場合に較べ、小さい値を設定することができる。ここでは、エンジン回転数、出力回転数、及びギア速を監視し、これらの情報からフィードバック制御をかけて、ピストン１７のタービン５側、すなわちピストン１７のフロントカバー３側の空間（低圧側油室）を除くトルクコンバータ１内（高圧側油室）の油圧を調整する。これにより、タービン５側からピストン１７にかかる作動油の圧力が制御される。この制御では、制御目標回転数より低い回転数のときには高圧側油室の油圧を大きくし制御目標回転数よりも高い回転数のときには高圧側油室の油圧を小さくすることによって、入力側と出力側との回転数の差を所定に値に制御する。このような制御下では、フリクションフェーシング３０はフロントカバー３に対して摺動しながらトルクを伝達する。このように、ロックアップスリップ制御では、ロックアップクラッチ２の弾性連結機構１８のダンパー機能に加えてフリクションフェーシング３０のスリップによるダンパー機能が働いて振動を吸収する。
【００２６】
上記のようなロックアップスリップ制御では、フリクションフェーシング３０をスリップさせることによって、速度比が小さなときにロックアップクラッチ２を作動させることにより発生する大きな振動を吸収することができる。しかし、スリップによりフリクションフェーシング３０に摩擦熱が発生するため、フリクションフェーシング３０の寿命を維持するためにはこの部分を冷却する必要がある。また、スリップしているときにフリクションフェーシング３０の摩擦係数が変動すると、トルク伝達に波が発生しトルク伝達が間欠的となり、ジャダーの原因となって車両の乗り心地が低下する。さらに、ロックアップスリップ制御では高圧側油室の油圧を制御するが、フリクションフェーシング３０とフロントカバー３との摺動時に高圧側油室から低圧側油室へと作動油が流れると、高圧側油室の油圧が変動してこの油圧の制御が困難となってしまう。
【００２７】
本実施形態のトルクコンバータ１では、フリクションフェーシング３０の分割片間に設けられている外周側隙間や内周側隙間に作動油が導かれるため、この油によってフリクションフェーシング３０が冷却される。特に、フリクションフェーシング３０とフロントカバー３との摺動時にも、高圧側油室から外周側隙間に油が導かれフリクションフェーシング３０が冷却されるため、フリクションフェーシング３０の寿命低下の原因である高温状態を緩和することができる。また、フリクションフェーシング３０とフロントカバー３との摺動により、外周側隙間に保持される油がフリクションフェーシング３０の摩擦面（摺動する面）に対して潤滑油として機能するため、長時間のすべり状態（摺動状態）に対しても安定した摩擦特性が確保される。さらに、フリクションフェーシング３０の外周側隙間と内周側隙間とは連通していないので、原則として高圧側油室から低圧側油室へは作動油が漏れず、高圧側油室の気密性が確保されロックアップスリップ制御における油圧コントロールが安定し容易となる。
【００２８】
なお、上記のように、フリクションフェーシング３０とフロントカバー３との摺動時にはフリクションフェーシング３０の内周側隙間には油が保持されない（ドレンされている）ので、構造上許される範囲で外周側隙間を大きくとり内周側隙間を小さくすることが望ましい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明では、フリクションフェーシングを構成する分割片間の隙間が外周側から内周側へ連通しないような構造を採用しているため、この隙間への油の導入によるフリクションフェーシングの摺動性及び耐久性の向上とフリクションフェーシングの分割による歩留りのよさに加えて、ロックアップクラッチ作動時の高圧側の油室の気密性が高くなり、ロックアップスリップ制御が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態が採用されたトルクコンバータの縦断面概略図。
【図２】フリクションフェーシングの平面図。
【符号の説明】
１      トルクコンバータ
２      ロックアップクラッチ
３      フロントカバー
４      インペラ
５      タービン
１７      ピストン（クラッチ部材）
３０      フリクションフェーシング
【図１】
0003542244.tif 000002
【図２】
0003542244.tif 000003