(57)【要約】【課題】  本発明は車両用トルクコンバータのロックアップ装置に関し、くさび効果によるクラッチフエーシングとフロントカバーとの対向面間の油膜における圧力変動を防止することを目的とする。【解決手段】ロックアップ装置のピストンプレート３０はフロントカバー１２に対向した外面30-1上にクラッチフエーシング３２を備える。クラッチフエーシング３２に対向したフロントカバー１２の内面12-1上に環状の圧力均衡溝４０を形成する。圧力均衡溝は、フロントカバー面に溶接時の入熱によるうねり（永久歪）があっても、クラッチフエーシングとの対向面間に形成されるくさび様空間Ｗを回転方向ｆに相互に連通させることで油膜の圧力変動を抑制し、円滑なスリップロックアップを可能とする。【選択図】  図４
2015190563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸に連結され、内部にトルクコンバータの構成部品を収容するハウジングと、ハウジングに対して全周にて溶接されることでハウジングの開口部を閉鎖するフロントカバーと、前記ハウジング内部に収容されると共に出力軸に連結され、内部油圧に応じトルクコンバータの軸線方向に駆動されるピストンプレートと、フロントカバーに対向したピストンプレート面に設けられたクラッチフェーシングとを備え、ピストンプレート加圧時のピストンプレートとフロントカバーとのクラッチフェーシングを介しての係合により入力軸を出力軸に連結するようにし、前記クラッチフェーシングに対向するフロントカバーの表面における圧力均衡溝を有したことを特徴とする車両用トルクコンバータのロックアップ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、圧力均衡溝は円周方向に沿って配置されている車両用トルクコンバータのロックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は車両用トルクコンバータのロックアップ装置に関するものであり、特に、ロックアップ装置におけるピストンプレートの摩擦材に対向するフロントカバーの表面の粗面加工に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からトルクコンバータにはすべり損失を抑えるため、所定以上の車速域においてトルクコンバータの入出力を機械的に直結するロックアップ装置が設けられている。ロックアップ装置はクラッチフエーシング（摩擦材）を取り付けたピストンプレートがタービンハブに対して軸方向に移動可能に嵌合装着される。ロックアップ時（直結時）のねじり振動抑制のためピストンプレートとタービンハブとの間における回転方向にスプリングダンパが介装されている。ロックアップ時には、ピストンプレートの前室の圧力が開放され、後室のコンバータ圧によってピストンプレートが前進してクラッチフエーシングをフロントカバーに押し付けることで直結される。
【０００３】
このようなロックアップ装置において、所定以上の車速域ではピストンプレート前後の高差圧下でクラッチフエーシングをフロントカバー対向面に強固に接触させ完全ロックアップを行う。そして、クラッチフエーシングに対向したトルクコンバータの表面はロックアップ性能に重要なクラッチフエーシングの摩擦係数−すべり速度特性を満足させるため、機械加工又は研磨加工によって粗面に形成している（クラッチフエーシングに対向したトルクコンバータ対向面の粗面化及びスリップロックアップについては特許文献１の記載参照）。
【０００４】
そして、ロックアップへの移行域では、ピストンプレートをフロントカバーに軽微に接触させる所謂スリップロックアップを行い、燃料消費効率の向上を図りつつ低速域においてもトルクコンバータによるトルク変動吸収機能を得ようとするものが提案されている。即ち、ロックアップに入る前はピストンプレート前後の差圧が小さく、ピストンプレートはフロントカバーから完全に離れている（ピストンプレートの回転数が小さくフロントカバーとの回転数差が大きい）が、そこから差圧を徐々に大きくして行くと、ピストンプレートがフロントカバーに軽微に接触するようになり（対向面で滑りながら動力伝達を行うスリップロックアップ域に入り）、そして、ピストンプレートの回転数が大きくなって行きフロントカバーとの回転数差が小さくなり）、ピストンプレートとフロントカバーとが合体したロックアップ状態に入って行く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１７４２０８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フロントカバーとハウジングとは相互挿入部において全周にて溶接により固定され、動力伝達油の封止のため外部に対して密閉された空間を形成する。全周溶接のため入熱が大きくかつ相互挿入部での剛性の違いによる大きな熱変形を伴い、微視的にはクラッチフエーシングと対向するフロントカバーの内面にうねり様の変形（歪）が残留する。クラッチフエーシングと対向したフロントカバーのこのようなうねり様の変形は、スリップロックアップ域におけるクラッチフエーシングとフロントカバーとの相対移動下で、クラッチフエーシングとフロントカバーとの対向面間の油膜におけるくさび効果による圧力変動の原因となり、このようなくさび効果による圧力変動は作動油の粘度が大きくなる作動油の温度が低いときは特に大きく、対向面を相互に滑らせて行うスリップロックアップ制御が不能となる。そこで、通常はロックアップ許可温度を上げることにより対応しており、これは燃料消費効率の低下の原因となる。このような圧力変動は作動油の温度が低くなると作動油の粘度が大きくなるため著しい。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、くさび効果によるクラッチフエーシングとフロントカバーとの対向面間の油膜における圧力変動を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の車両用トルクコンバータのロックアップ装置は、入力軸に連結され、内部にトルクコンバータの構成部品を収容するハウジングと、ハウジングに対して全周にて溶接されることでハウジングの開口部を閉鎖するフロントカバーと、前記ハウジング内部に収容されると共に出力軸に連結され、内部油圧に応じトルクコンバータの軸線方向に駆動されるピストンプレートと、フロントカバーに対向したピストンプレート面に設けられたクラッチフェーシングとを備え、ピストンプレート加圧時のピストンプレートとフロントカバーとのクラッチフェーシングを介しての係合により入力軸を出力軸に連結するようにし、前記クラッチフェーシングに対向するフロントカバーの表面に形成された圧力均衡溝を有したことを特徴とする。圧力均衡溝は円周方向に延びるように配置することができる。
【発明の効果】
【０００９】
クラッチフェーシングに対向するフロントカバーの表面に形成された圧力均衡溝は、フロントカバー面に溶接時の入熱によるうねり（永久歪）があっても、クラッチフエーシングとの対向面間に形成されるくさび様空間を回転方向に相互に連通させ、作動油が閉塞されたり開放されたするすることの繰り返しによる圧力増減がないため、油膜の圧力を一定とし、円滑なスリップロックアップを可能とし、またロックアップ許可温度を下げることができるため燃料消費効率を高めることができる。圧力均衡溝を円周方向に延出するように配置することで、圧力均衡化させることができる。また、フロントカバー面における溶接時の入熱によるうねりが大きくても圧力均衡溝により油膜の圧力を均衡化できるため、溶接時のより大きなうねり（溶接歪）を許容することができ、溶接管理が楽となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１はロックアップ機構を備えたトルクコンバータの回転中心を含む直立面における断面図である。
【図２】図２は図１の部分的拡大図であり、トルクコンバータのロックアップ機構におけるクラッチフェーシングとフロントカバーとの対向部の詳細図である。
【図３】図３はピストンプレートの押付力及びピストンプレートとフロントカバーとの回転数差に応じた図２のロックアップ機構の動作を説明する図であり、（イ）は低押付力・高差回転の状態、（ロ）は高押付力・低差回転の状態、（ハ）は高押付力・差回転無の状態をそれぞれ示す。
【図４】図４はクラッチフエーシングと対向するフロントカバー表面のうねりにより惹起されるくさび効果変動を説明するための模式的拡大図であり、（イ）は従来、（ロ）は本発明を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１はトルクコンバータを軸線に沿った断面にて示しており、１０は鋼板のプレス成形品としてのインペラシェル（本発明のハウジング）であり、インペラシェル１０にフロントカバー１２（インペラシェル１０と同様な鋼板のプレス成形品）が外周よりアーク溶接部１４にて接合される。即ち、図２に拡大して示すようにインペラシェル１０の端部は外周面で厚みを切削した筒状部１０Ａをなし、他方フロントカバー１２の端部は内周面で厚みを切削した筒状部１２Ａをなし、このハウジング筒状部１０Ａとフロントカバー筒状部１２Ａとは相互に嵌合され、この相互の嵌合部が円周方向の全周で溶接部１４にて溶接される。インペラシェル１０の内側にインペラ１５、タービン１６及びステータ１７のトルクコンバータの基幹となる部材が周知のように配置される。タービン１６はハブ１８上のタービン支持プレート１９に固定され、ハブ１８は内周面にスプライン18-1を形成している。インペラシェル１０の内周側に固定されるスリーブ２０の内径空間に、周知のように、変速機の図示しない入力軸が図の左側より挿入され、入力軸の先端がハブ１８のスプライン18-1に嵌合される。タービン１６に隣接して出力側回転部材としてのドリブンプレート２２（ハブ１８にタービン支持プレート１９と共にリベット２４にて供締めされる）と、入力側回転部材としてのドライブプレート２６と、周知のように、円周方向に離間して複数設けられ、ドリブンプレート２２とドライブプレート２６とを円周方向に弾性連結するダンパスプリング２８（図示しないが円周方向に隣接した２個を一組とする）と、スプリング２８の変形に連れて回転移動される中間部材としてのイコライザプレート２９とからなるスプリングダンパが設けられる。さらに、ドライブプレート２６はハブ１８上を摺動可能なピストンプレート３０にリベット３１にて固定される。ピストンプレート３０の外周面にクラッチフエーシング（摩擦材）３２がフロントカバー１２と幾分の間隙にて対向するように設置される。外周側のスプリング２８に加え、内周側にもスプリング３３が設けられ、スプリング２８と同様にスプリング３３もドリブンプレート２２とドライブプレート２６とを円周方向に弾性連結し、スプリング２８の弾性による緩衝域より高弾性率の緩衝域において回転変動の抑制を行うように機能する。フロントカバー１２は外面にボスナット３４を固定しており、このボスナット３４に、周知のように、エンジンの出力軸と一体回転する図示しない回転プレートがボルト（これも図示しない）にて連結・固定される。
【００１２】
以上の構成はトルクコンバータとしては周知のものであり、エンジンの出力軸の回転は図示しない回転プレートよりフロントカバー１２及びインペラシェル１０を介してインペラ１５に伝達され、インペラ１５よりタービン１６、タービン１６からステータ１７を介しインペラ１５に循環されるオイルの流れにより回転トルクはハブ１８を介して図示しない変速機の入力軸に伝達される。また、直結時にはドライブプレート２６の前後差圧によってピストンプレート３０がフロントカバー１２側に摺動移動され、クラッチフエーシング３２がフロントカバー１２の対向面と摩擦係合することによりエンジン出力側と変速機入力側が直結される。また、ロックアップ時にダンパスプリング２８は回転変動に応じてドリブンプレート２２とドライブプレート２６との相対回転を許容し、ダンパ機能が達成される。
【００１３】
次に、ロックアップ機構におけるクラッチフエーシング３２とこれに対向するフロントカバー１２との間のロックアップ動作についてより詳細に説明すると、非ロックアップ状態におけるクラッチフエーシング３２とフロントカバー１２との対向部は部分的に拡大して図２に示され、クラッチフエーシング３２はとしては特殊な紙を素材とし、ピストンプレート３０のフロントカバー１２に対向するピストンプレート３０の面上に環状に固着されている。クラッチフエーシング３２を固着したピストンプレート３０の面30-1はトルクコンバータ中心線Ｃ（図１）に鉛直なフロントカバー１２の面12-1に対して外周側に対し内周側が後退するように幾分の傾斜をなしている。そのため、ピストンプレート３０の面30-1に固定されたクラッチフエーシング３２もフロントカバー対向面に対して同様な傾斜を呈している。クラッチフエーシング３２がフロントカバー１２の対向面から離間した非ロックアップ状態においてはフロントカバー１２とクラッチフエーシング３２との間の隙間Ｓの大きさは外周側が小さく内周側が大きくなっている。
【００１４】
次に、本発明におけるロックアップ動作について説明すると、ロックアップ前は図２に示すように、ピストンプレート３０はフロントカバー１２の対向面から離間して位置しており、ピストンプレート３０は回転はしているがフロントカバー１２とは差回転が大きい状態にある。ロックアップ域への移行のため、未だ比較的低い動力伝達油の圧力下でフロントカバー１２に向けて移動される。そして、このとき、ピストンプレート３０の回転数は未だ小さいため、ピストンプレート３０は姿勢を維持したまま、フロントカバー１２の対向面に油膜を介して軽く押し付けられスリップロックアップの状態に移行するが、ピストンプレート３０の面30-1の傾斜故に、フロントカバー１２との接触は図３（イ）に示すようにクラッチフエーシング３２の外周部において起こる。クラッチフエーシング３２は、フロントカバーに油膜を介して接触し、対向面を滑らせながらのスリップロックアップが行われる。即ち、この状態は低押し付け力及び高差回転下でのスリップロックアップとなる。スリップロックアップにおいてはロックアップクラッチによる動力伝達も行われるが、トルクコンバータによる動力伝達機能もまだ効いており、両者の並存下での動力伝達となる。
【００１５】
スリップロックアップ域への移行によりピストンプレート３０の回転数が大きくなり、また、ピストンプレート３０にかかる動力伝達油の圧力が大きくなると、この状態は高押し付け力及び低差回転下でのスリップロックアップとなる。ピストンプレート３０の中心部にかかる圧力が外周部より大きくなるため、ピストンプレート３０は図３（ロ）に示すように、中心部がフロントカバー側に変形し、クラッチフエーシング３２の内周側がフロントカバーに強く当たり、高押し付け力及び低差回転下でのスリップロックアップ動作が行われる。
【００１６】
図３（ハ）は押し付け力がさらに上昇し、ピストンプレートとフロントカバーとの差回転が完全に消失した（対向面のすべりが無い）完全ロックアップ動作時を示す。
【００１７】
次に、本発明の解決課題であるスリップロックアップ域（図３（イ）及び（ロ））におけるフロントカバー１２とクラッチフエーシング３２間の油膜におけるくさび効果による圧力変動を説明する。図４（イ）は従来技術における回転方向ｆにおけるフロントカバー１２とクラッチフエーシング３２の対向面間を模式的に示す。クラッチフエーシング３２に対向したフロントカバー１２の表面はうねりを呈している。図２において既に説明したように、このうねりは、インペラシェル１０とフロントカバー１２との相互嵌合部10A, 12A（図２）の全周溶接の際に、アーク溶接部１４への溶接時の大きな入熱及び相互嵌合部10A, 12Aでの剛性の違いにより惹起されるものである。このようなクラッチフエーシング３２と対向したフロントカバー１２の表面のうねりはクラッチフエーシング３２との間で凹部を形成し、この凹部がクラッチフエーシング３２とで形成するくさび状の空間Ｗを形成し、この空間Ｗにおける作動油は回転方向ｆにおいてクラッチフエーシング３２の対向面に対し閉じ込められたり開放されたりを繰り返し（圧力の増減を繰り返し）、フロントカバー１２とクラッチフエーシング３２との間の油膜における圧力変動を生じさせる。このような圧力変動はスリップロックアップの円滑な制御の支障となり、これは作動油の粘性の大きい低油温時に顕著であり、ロックアップ許可温度の増大、延いては燃料消費効率の低減の原因となっていた。
【００１８】
本発明はこの問題点の解決のためクラッチフエーシング３２に対向したフロントカバー１２の表面に円周方向の圧力均衡溝４０を形成している。圧力均衡溝４０は横断面においてはコの字形状をなし、フロントカバー１２の表面に開口している（図１〜図３参照）。図４（ロ）は本発明における回転方向（矢印ｆ）における圧力均衡溝４０の位置を模式的に示し、圧力均衡溝４０の深さｄはくさび状の空間Ｗを相互連通し得るものであれば良いが、フロントカバー１２の表面におけるうねりの谷と等しいかそれより深くなるように設定することができる。そのため、クラッチフエーシング３２との間に形成される空間Ｗは相互に連通されるため、図４（イ）で説明した従来構成における空間Ｗの繰り返し的な封鎖及び開放（繰り返し的な油圧の増大及び減少）が生ずることがなく、即ち、クラッチフエーシング３２とフロントカバー１２との相対回転下でくさび効果により空間部Ｗの圧力が高まっても、圧力均衡溝４０を介して反対側に排出されるため、圧力が一定化され、安定なスリップロックアップを作動油粘度の高い油温の低い状態から行うことができ、ロックアップ許可油温を高くすることができ、燃料消費効率の増大を実現することができる。
【００１９】
図示の実施形態では圧力均衡溝４０は１つ設けられているが、半径方向に離間して複数設けてもよい。また、圧力均衡溝４０は必ずしも全周で繋がる必要はなく、圧力変動を均衡化できる範囲で円周方向に適宜間隔をおいて形成することも可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１０…インペラシェル
１２…フロントカバー
12-1…クラッチフエーシングに対向するフロントカバー面
１４…溶接部
１５…インペラ
１６…タービン
１７…ステータ
１８…ハブ
２２…ドリブンプレート（出力側回転部材）
２６…ドライブプレート（入力側回転部材）
２８…ダンパスプリング
２９…イコライザプレート（中間部材）
３０…ピストンプレート
30-1…クラッチフエーシングに対向するフロントカバー面
３２…クラッチフエーシング
４０…圧力均衡溝
Ｓ…フロントカバーとクラッチフエーシング間の隙間
Ｗ…くさび状空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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