(57)【要約】【課題】押し付け油圧が低いときに、フロントカバーまたはロックアップピストンに対する摩擦材の大きな接触面積を確保できる、トルクコンバータを提供する。【解決手段】摩擦材８は、ロックアップピストン７のフロントカバー３との対向面１４に貼着されている。押し付け油圧により、ロックアップピストン７がフロントカバー３側に移動し、摩擦材８がフロントカバー３の内面１５に押し付けられると、ポンプインペラ４とタービンランナ６とが直結され、エンジンからの駆動力が自動変速機の入力軸２に直接に伝達される。摩擦材８は、相対的に硬度が低い材料からなる低硬度部を外径側に有し、相対的に硬度が高い材料からなる高硬度部を内径側に有している。【選択図】図１
2016011730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力が入力されるフロントカバーと、
前記フロントカバーに固定され、前記フロントカバーとの間に空間を形成するポンプインペラと、
前記フロントカバーと前記ポンプインペラとの間の空間に収容され、被駆動側の回転体に連結されたタービンランナと、
前記フロントカバーと前記タービンランナとの間に配置され、前記フロントカバーとの対向方向に移動可能に設けられたロックアップピストンと、
前記ロックアップピストンと前記フロントカバーとの対向面のいずれか一方に設けられた摩擦材と
を含み、
前記摩擦材は、回転径方向の外側に、相対的に硬度が低い低硬度部を有し、当該低硬度部に対して回転径方向の内側に、相対的に硬度が高い高硬度部を有している、トルクコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動変速機を搭載した車両では、エンジンからの駆動力（トルク）がトルクコンバータを介して自動変速機に伝達される。
【０００３】
トルクコンバータは、フロントカバー、ポンプインペラおよびタービンランナを備えている。フロントカバーおよびポンプインペラは、互いに固定されて、それらの間に空間を形成している。タービンランナは、その空間に収容されている。ポンプインペラとタービンランナとの間は、オイル（オートマチックトランスミッションフルード）で満たされている。
【０００４】
エンジンからの駆動力により、フロントカバーおよびポンプインペラが一体的に回転される。ポンプインペラが回転すると、ポンプインペラからタービンランナに向かうオイルの流れが生じる。このオイルの流れがタービンランナのブレードで受けられて、タービンランナが回転する。そして、タービンランナの回転が自動変速機に伝達されることにより、エンジンから自動変速機への駆動力の伝達が達成される。
【０００５】
このように、トルクコンバータは、オイルが駆動力の伝達を媒介するので、エンジンのトルク変動を緩和することができるが、その反面、伝達効率が悪いという欠点を有している。
【０００６】
そのため、最近のトルクコンバータには、ポンプインペラとタービンランナとを直結するためのロックアップクラッチ機構が組み込まれている。ロックアップクラッチ機構は、フロントカバーとタービンランナとの間に配置される円環板状のロックアップピストンを備えている。ロックアップピストンにおけるフロントカバーと対向する面には、摩擦材が貼着されている。油圧により、ロックアップピストンがフロントカバー側に移動し、摩擦材がフロントカバーの内面に押し付けられると、ポンプインペラとタービンランナとが直結（一体に接続）され、エンジンからの駆動力が自動変速機に直接に伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１３２４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
トルクコンバータの一例では、図４Ａに示されるように、ロックアップピストン９１の外周部は、フロントカバー９２と対向する側に、フロントカバー９２の回転中心線と直交する平面９３を有している。摩擦材９４は、断面矩形状をなし、その平面９３に貼着されている。一方、フロントカバー９２の内面９５は、摩擦材９４と回転中心線方向に対向する部分が外径側ほどロックアップピストン９１に近づくように傾斜している。
【０００９】
このような構成では、ロックアップピストン９１をフロントカバー９２に押し付ける油圧（押し付け油圧）が低いときには、摩擦材９４の外周端部の一部のみがフロントカバー９２の内面９５に接触する。そのため、フロントカバー９２の内面９５に対する摩擦材９４の接触面積が小さく、μ−Ｖ特性が不安定になり、自励振動であるジャダ（ねじり振動）、摩擦材９４の摩耗や焼けなどが発生するおそれがある。
【００１０】
本発明の目的は、押し付け油圧が低いときに、フロントカバーまたはロックアップピストンに対する摩擦材の大きな接触面積を確保できる、トルクコンバータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するため、本発明に係るトルクコンバータは、駆動力が入力されるフロントカバーと、フロントカバーに固定され、フロントカバーとの間に空間を形成するポンプインペラと、フロントカバーとポンプインペラとの間の空間に収容され、被駆動側の回転体に連結されたタービンランナと、フロントカバーとタービンランナとの間に配置され、フロントカバーとの対向方向に移動可能に設けられたロックアップピストンと、ロックアップピストンとフロントカバーとの対向面のいずれか一方に設けられた摩擦材とを含み、摩擦材は、回転径方向の外側に、相対的に硬度が低い低硬度部を有し、当該低硬度部に対して回転径方向の内側に、相対的に硬度が高い高硬度部を有している。
【００１２】
この構成によれば、押し付け油圧により、ロックアップピストンがフロントカバー側に移動し、摩擦材がフロントカバーまたはロックアップピストンに押し付けられると、ポンプインペラとタービンランナとが直結され、フロントカバーに入力される駆動力がタービンランナに連結された回転体に直接に伝達される。
【００１３】
摩擦材は、相対的に硬度が低い低硬度部を外径側に有し、相対的に硬度が高い高硬度部を低硬度部の内径側に有している。
【００１４】
そのため、フロントカバーにおける摩擦材と接触する部分が外径側ほどロックアップピストンに近づくように傾斜している場合、押し付け油圧が低いときには、低硬度部が大きく圧縮変形し、フロントカバーまたはロックアップピストンに対する摩擦材の大きな接触面積を確保することができる。
【００１５】
従来のトルクコンバータでは、押し付け油圧が高まるにつれて、図４Ｂに示されるように、ロックアップピストン９１の内周部がフロントカバー９２側に膨出するように、ロックアップピストン９１が変形する。これに伴い、フロントカバー９２の内面９５に対する摩擦材９４の接触部分が回転中心線側（内径側）に移動する。その結果、押し付け油圧が高まるにつれて、当該接触部分（摩擦面）の平均半径が小さくなり、ロックアップクラッチ機構の伝達トルク容量が低下する。
【００１６】
そこで、摩擦材は、高硬度部に対して回転径方向の内側に、高硬度部よりも硬度が低い第２の低硬度部を有していてもよい。
【００１７】
押し付け油圧が高まるにつれて、ロックアップピストンの内径側がフロントカバー側に膨出するように、ロックアップピストンが変形する。これに伴い、フロントカバーまたはロックアップピストンに対する摩擦材の接触部分が内径側に移動し、高硬度部および第２の低硬度部がフロントカバーまたはロックアップピストンに接触する。このとき、第２の低硬度部が大きく圧縮変形し、フロントカバーまたはロックアップピストンに対する摩擦材の大きな接触面積が確保される。その結果、押し付け油圧が高いときにも、μ−Ｖ特性が安定するので、ジャダおよび摩擦材の摩耗や焼けなどの発生を抑制することができる。しかも、フロントカバーまたはロックアップピストンに対する摩擦材の接触部分の平均半径が小さくなることを抑制でき、ロックアップ機構による伝達トルク容量の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、押し付け油圧が低いときに、フロントカバーまたはロックアップピストンに対する摩擦材の大きな接触面積を確保することができる。その結果、μ−Ｖ特性が安定するので、ジャダおよび摩擦材の摩耗や焼けなどの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るトルクコンバータを回転中心線を含む平面で切断した断面図である。
【図２Ａ】トルクコンバータにおける摩擦材の近傍を図解的に示す断面図であり、ロックアップ解除時の状態を示す。
【図２Ｂ】トルクコンバータにおける摩擦材の近傍を図解的に示す断面図であり、押し付け油圧が低いときの状態を示す。
【図２Ｃ】トルクコンバータにおける摩擦材の近傍を図解的に示す断面図であり、押し付け油圧が高いときの状態を示す。
【図３Ａ】他の構成に係る摩擦材の近傍を図解的に示す断面図であり、ロックアップ解除時の状態を示す。
【図３Ｂ】他の構成に係る摩擦材の近傍を図解的に示す断面図であり、押し付け油圧が低いときの状態を示す。
【図３Ｃ】他の構成に係る摩擦材の近傍を図解的に示す断面図であり、押し付け油圧が高いときの状態を示す。
【図４Ａ】従来のトルクコンバータにおける摩擦材の近傍を図解的に示す断面図であり、押し付け油圧が低いときの状態を示す。
【図４Ｂ】従来のトルクコンバータにおける摩擦材の近傍を図解的に示す断面図であり、押し付け油圧が高いときの状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係るトルクコンバータ１を回転中心線Ｃを含む平面で切断した断面図である。図１には、トルクコンバータ１における回転中心線Ｃに対する一方側のみが示されている。
【００２２】
トルクコンバータ１は、エンジンと自動変速機との間に介裝されて、エンジンの駆動力を自動変速機の入力軸２に伝達する。トルクコンバータ１は、フロントカバー３、ポンプインペラ４、タービンハブ５、タービンランナ６、ロックアップピストン７および摩擦材８を備えている。
【００２３】
フロントカバー３は、エンジンの出力軸（図示せず）と連結されている。エンジンの駆動力は、出力軸を介して、フロントカバー３に入力される。
【００２４】
ポンプインペラ４は、フロントカバー３に固定されており、フロントカバー３に入力される駆動力により、フロントカバー３と一体的に回転する。フロントカバー３とポンプインペラ４との間には、作動油（ＡＴＦ：Automatic Transmission Fluid）で満たされる油室９が形成されている。ポンプインペラ４の内面（油室９側の面）には、複数のブレード１０が放射状に並べて配置されている。
【００２５】
タービンハブ５は、油室９内に収容されている。タービンハブ５は、略円筒状のボス部１１と、ボス部１１から径方向外側に延出したフランジ部１２とを一体的に有している。油室９には、自動変速機の入力軸２が回転中心線Ｃに沿って挿通されており、ボス部１１は、入力軸２に外嵌されている。
【００２６】
タービンランナ６は、タービンハブ５のフランジ部１２のポンプインペラ４側の面に固定されている。タービンランナ６のポンプインペラ４との対向面には、複数のブレード１３が放射状に並べて配置されている。
【００２７】
ロックアップピストン７は、略円環板状をなし、その内周がタービンハブ５のフランジ部１２に外嵌されて、フロントカバー３とタービンランナ６との間に位置している。ロックアップピストン７に対してタービンランナ６側の油圧がフロントカバー３側の油圧よりも高いと、その差圧である押し付け油圧により、ロックアップピストン７がフロントカバー３側に移動する。ロックアップピストン７に対してフロントカバー３側の油圧がタービンランナ６側の油圧よりも高いと、その差圧により、ロックアップピストン７がタービンランナ６側に移動する。
【００２８】
摩擦材８は、ロックアップピストン７のフロントカバー３との対向面１４に貼着されている。押し付け油圧により、ロックアップピストン７がフロントカバー３側に移動し、摩擦材８がフロントカバー３の内面１５に押し付けられると、ポンプインペラ４とタービンランナ６とが直結され、エンジンからの駆動力が自動変速機の入力軸２に直接に伝達される。
【００２９】
図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃは、トルクコンバータ１における摩擦材８の近傍を図解的に示す断面図である。
【００３０】
より具体的には、ロックアップピストン７のフロントカバー３との対向面１４は、図２Ａに示されるように、回転中心線Ｃと直交する平面からなり、回転中心線Ｃを中心とする円環状の領域である貼着部２１を外周部に有している。摩擦材８は、貼着部２１に対応した円環板状をなし、貼着部２１に貼着されている。摩擦材８の材料には、互いに硬度が異なる２種の材料が用いられており、相対的に硬度が低い材料により、摩擦材８の外周部が形成され、相対的に硬度が高い材料により、摩擦材８の内周部が形成されている。すなわち、摩擦材８は、相対的に硬度が低い材料からなる低硬度部２２を外径側に有し、相対的に硬度が高い材料からなる高硬度部２３を内径側に有している。
【００３１】
なお、図２Ａ〜２Ｃでは、低硬度部２２と高硬度部２３とを容易に識別可能とするため、高硬度部２３のみにハッチングを付している。
【００３２】
一方、フロントカバー３の内面１５は、摩擦材８と回転中心線Ｃの方向に対向する部分が外径側ほどロックアップピストン７に近づくように傾斜している。
【００３３】
そのため、押し付け油圧が相対的に低いときには、図２Ｂに示されるように、摩擦材８の低硬度部２２が大きく圧縮変形し、フロントカバー３に対する摩擦材８の大きな接触面積が確保される。その結果、μ−Ｖ特性が安定する（正勾配となる）ので、ジャダおよび摩擦材８の摩耗や焼けなどの発生を抑制することができる。
【００３４】
また、摩擦材８とフロントカバー３との接触面積の拡大を図るために、摩擦材８にフロントカバー３の内面１５に応じたテーパ面を形成するなどの加工を必要としない。そのため、加工工数の増加によるコストアップを招かない。また、摩擦材８の形状に従来のトルクコンバータに採用されている摩擦材から変更がないので、従来のトルクコンバータと同様の寸法精度で摩擦材８をロックアップピストン７に貼着することができ、寸法管理および工法が容易である。
【００３５】
押し付け油圧が高まると、それに伴い、ロックアップピストン７の内径側がフロントカバー３側に膨出するように、ロックアップピストン７が変形する。この変形により、図２Ｃに示されるように、フロントカバー３に対する摩擦材８の接触部分が内径側に移動し、摩擦材８の高硬度部２３がフロントカバー３の内面１５に接触する。
【００３６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
【００３７】
たとえば、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示されるように、摩擦材８は、最外径側に、硬度が低い材料からなる第１低硬度部３１を有し、第１低硬度部３１の内径側に、第１低硬度部３１よりも硬度が高い材料からなる高硬度部３２を有し、高硬度部３２の内径側に、高硬度部３２よりも硬度が低い材料からなる第２低硬度部３３を有していてもよい。第１低硬度部３１の硬度と第２低硬度部３３の硬度との関係については、第１低硬度部３１の硬度と第２低硬度部３３の硬度とが同じであってもよいし、第１低硬度部３１の硬度が第２低硬度部３３の硬度より高くてもよいし、第２低硬度部３３の硬度が第１低硬度部３１の硬度より高くてもよい。
【００３８】
この構成が摩擦材８に採用される場合、押し付け油圧が低いときには、図３Ｂに示されるように、摩擦材８の第１低硬度部３１が大きく圧縮変形し、フロントカバー３に対する摩擦材８の大きな接触面積が確保される。その結果、図２Ａ〜２Ｃに示される摩擦材８と同様に、μ−Ｖ特性が安定するので、ジャダおよび摩擦材８の摩耗や焼けなどの発生を抑制することができる。
【００３９】
また、押し付け油圧が高まるにつれて、フロントカバー３に対する摩擦材８の接触部分が内径側に移動する。ロックアップピストン７の変形が進むと、図３Ｃに示されるように、高硬度部３２および第２低硬度部３３がフロントカバー３に接触する。そして、第２低硬度部３３が大きく圧縮変形し、フロントカバー３に対する摩擦材８の大きな接触面積が確保される。その結果、押し付け油圧が高いときにも、μ−Ｖ特性が安定するので、ジャダおよび摩擦材８の摩耗や焼けなどの発生を抑制することができる。しかも、フロントカバー３に対する摩擦材８の接触部分の平均半径が小さくなることを抑制でき、ロックアップ機構による伝達トルク容量の低下を抑制することができる。
【００４０】
なお、図２Ａ〜２Ｃに示される摩擦材８の径方向の幅と図３Ａ〜３Ｃに示される摩擦材８の径方向の幅とが同一であり、かつ、第１低硬度部３１、高硬度部３２および第２低硬度部３３の各径方向の幅が同一である場合、第１低硬度部３１の径方向の幅が図２Ａ〜２Ｃに示される摩擦材８の低硬度部２２の径方向の幅よりも小さくなる。そのため、押し付け油圧が小さいときには、図２Ａ〜２Ｃに示される摩擦材８は、図３Ａ〜３Ｃに示される摩擦材８と比較して、フロントカバー３に対する接触面積をより大きく確保することができる。一方、押し付け油圧が大きいときには、図３Ａ〜３Ｃに示される摩擦材８では、第２低硬度部３３が大きく圧縮変形することにより、図２Ａ〜２Ｃに示される摩擦材８と比較して、フロントカバー３に対する摩擦材８の大きな接触面積を確保することができる。
【００４１】
図３Ａ〜３Ｃでは、第１低硬度部３１および第２低硬度部３３と高硬度部３２とを容易に識別可能とするため、高硬度部３２のみにハッチングを付している。
【００４２】
また、摩擦材８がロックアップピストン７に貼着された構成を取り上げたが、摩擦材８は、フロントカバー３の内面１５に貼着されてもよい。
【００４３】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１    トルクコンバータ
３    フロントカバー
４    ポンプインペラ
６    タービンランナ
７    ロックアップピストン
８    摩擦材
２２  低硬度部
２３  高硬度部
３１  第１低硬度部（低硬度部）
３２  高硬度部
【図１】
2016011730.tif 000003
【図２Ａ】
2016011730.tif 000004
【図２Ｂ】
2016011730.tif 000005
【図２Ｃ】
2016011730.tif 000006
【図３Ａ】
2016011730.tif 000007
【図３Ｂ】
2016011730.tif 000008
【図３Ｃ】
2016011730.tif 000009
【図４Ａ】
2016011730.tif 000010
【図４Ｂ】
2016011730.tif 000011