(57)【要約】【課題】必要な締結容量を確保しつつ効率的な冷却が可能なロックアップ機構を備えたトルクコンバータを提案する。【解決手段】エンジンからの入力軸と車輪へ接続されている出力軸とを連結する摩擦クラッチにより直結状態を形成可能なロックアップ機構を備えているトルクコンバータであって、前記摩擦クラッチは対向する部材と接触離間する面に摩擦材３０Ａ（３０Ｂ）を有し、前記摩擦材は、概略形状が前記摩擦クラッチの回転中心ＣＰに対して環形状であると共に、中心側と外側との間で流体の出入りを許容する複数の溝部ＳＬを周方向に沿って有しており、更に、前記溝部ＳＬは径方向ＲＤでその幅が段状に変化し、外側となる程に広く設定してある。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの入力軸と車輪へ接続されている出力軸とを連結する摩擦クラッチにより直結状態を形成可能なロックアップ機構を備えているトルクコンバータであって、
前記摩擦クラッチは対向する部材と接触離間する面に摩擦材を有し、
前記摩擦材は、概略形状が前記摩擦クラッチの回転中心に対して環形状であると共に、中心側と外側との間で流体の出入りを許容する複数の溝部を周方向に沿って有しており、
更に、前記溝部は径方向でその幅が段状に変化し、外側となる程に広く設定してある、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】
前記摩擦材は、中心側の第１環状摩擦材とその外側に配設される第２環状摩擦材とを含み、
前記第１環状摩擦材には周方向で一定幅とした第１の溝部が形成され、前記第２環状摩擦材には周方向で一定幅であり、かつ前記第１の溝部よりも広い第２の溝部が形成してある、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】
前記第１環状摩擦材と前記第２環状摩擦材とは、径方向において離間配置してある、ことを特徴とする請求項２に記載のロックアップ機構付きトルクコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される自動変速機に組込まれるトルクコンバータに関する。より詳細には、入力軸と出力軸とを直結させるロックアップ機構を備えた車両用のトルクコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃費の改善などのため、近年、ロックアップ機構を備えたトルクコンバータが採用されるようになっている。トルクコンバータは、流体（一般に、オイル）を介してエンジンのトルクを変速機へ伝達する流体クラッチの一種である。トルクコンバータはエンジントルクの伝達にオイルを活用するのでスムーズな車両走行を実現できる。しかし、その反面において、流体のスリップによって発生するエネルギーロスによる燃費悪化などの欠点の指摘があった。そこで、最近にあっては、必要に応じてスリップを抑制できるロックアップ機構を備えたトルクコンバータが広く採用されるようになっている。
【０００３】
一般的なロックアップ機構は、摩擦クラッチ（ロックアップクラッチ）を含んで構成されている。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変化して、摩擦クラッチの摩擦面が対向する部材に押圧される。このように、エンジンからの入力軸と車輪に接続されている出力軸とを直結させるのがロックアップ機構である。ロックアップ機構を備えていると、流体の滑りの影響を抑制できるので、車両の燃費向上を図ることができる。
【０００４】
上記ロックアップ機構の主要素である摩擦クラッチは、所定範囲を移動して解放状態と締結状態（直結状態）とを形成する。この解放状態と締結状態との間で、直結時の衝撃を緩和するため摩擦面が対向する部材（一般にトルクコンバータのカバー）との間で相対的に滑りながら回転するスリップ状態が一時的に形成される。そして、昨今にあっては、車両の低速時からロックアップ機構が起動され、摩擦クラッチがスリップ状態となるシーンが増えている。摩擦クラッチがスリップ状態のときは、摩擦面や上記コンバータカバーに摩擦力が発生する。この状態が長時間継続すると、過大な摩擦熱が発生し、熱が蓄積されてしまうので周辺部が高温となる。これにより、周辺部の過昇温の問題、例えばトルクコンバータ内のオイル劣化の問題が生じてしまう。そこで、摩擦熱を除去するための冷却機構を組込んだロックアップ機構についての提案が従来からあった。
【０００５】
例えば、特許文献１で開示するトルクコンバータは摩擦クラッチのスリップ状態を制御するため、摩擦クラッチを動作させる圧力差をほぼ一定に維持すると同時に、その摩擦面に供給される流体（オイル）の流量を変化させる油圧制御機構を設けている。具体的には、油圧制御機構として摩擦クラッチクの摩擦材にオイルが通過する溝部（油溝）を複数形成している。このように摩擦面にオイルが流れる溝部を設置することで、放熱量を増やして摩擦面を冷却できる。
【特許文献１】特開平７−１８０７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１は、摩擦クラッチに多数の溝部を配置して冷却を促進する構造について例示している。このような構造は、ロックアップ機構周辺を確実に冷却するという観点からは好ましいものである。しかしながら、このように溝部を多数設置した構造にすると、そのエッジから楔圧によって発生する油膜で実接触面が減少してしまう。その結果、スリップ状態となったときに、想定外に摩擦係数が低下して十分な締結容量（ロックアップ容量）を確保できないという問題が発生する。
【０００７】
よって、本発明の目的は、上記従来の課題を解決し、必要な締結容量を確保しつつ効率的な冷却も可能なロックアップ機構を備えたトルクコンバータを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的のため、本発明に係るロックアップ機構付きトルクコンバータは、
エンジンからの入力軸と車輪へ接続されている出力軸とを連結する摩擦クラッチにより直結状態を形成可能なロックアップ機構を備えているものであって、
前記摩擦クラッチは対向する部材と接触離間する面に摩擦材を有し、
前記摩擦材は、概略形状が前記摩擦クラッチの回転中心に対して環形状であると共に、中心側と外側との間で流体の出入りを許容する複数の溝部を周方向に沿って有しており、
更に、前記溝部は径方向でその幅が段状に変化し、外側となる程に広く設定してあることにより、特徴付けされるものである。
【発明の効果】
【０００９】
かかる本発明のロックアップ機構付きトルクコンバータによれば、外側の溝部の幅を十分に広げて冷却作用を確保し、内側の溝部の幅は狭めて最低限度の摩擦係数を維持して締結容量を確保する。よって、本発明によると、従来において困難であった要求を両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一実施形態としての実施例を図を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例に係るロックアップ機構付きトルクコンバータの主要構成を示した断面図である。このロックアップ機構付きトルクコンバータ１は、ポンプインペラー２、タービンランナー３、ステータ４及びロックアップピストン５を備えている。ポンプインペラー２は、コンバータカバー６と溶接されており、この両者によってトルクコンバータ１内側にオイル（流体）を保持する流体室が形成されている。コンバータカバー６には、ナット７が溶接によって固着されており、このナット７は図示していないドライブプレートを介してエンジンのクランク軸（入力軸）２０と連結される。
【００１１】
また、ステータ４は、図示していない固定のステータシャフトにワンウェイクラッチ８を介して支持されている。タービンランナー３のハブ９はインプットシャフト（出力軸）２５と一体に回転するようにスプライン軸構造などにより結合されている。
【００１２】
上記ロックアップピストン５は摩擦クラッチとして機能する部材で、タービンランナー３とコンバータカバー６との間に配置されており、その内径部はハブ９の軸部によって軸方向に移動可能に支持されている。そして、この両者の間はシール部材１０によって密封されている。また、ロックアップピストン５とハブ９とは、トーションダンパ１１を介することで、伝達トルクの変動を吸収できるように設計されている。
【００１３】
そして、摩擦クラッチとなるロックアップピストン５のコンバータカバー６内面と対向する側の外周部には、摩擦材となるクラッチフェーシング３０（以下、単に、フェーシング３０と称す）が貼着されている。ロックアップピストン５が所定方向へ移動してフェーシング３０が、コンバータカバー６の内面を押圧することによりロックアップ状態が形成される。より詳細には、ここでの押圧力を調整することにより、解放状態（ロックアップピストン５がコンバータカバー６から離間している状態）からスリップ状態を介して直結状態（ロック状態、或いは、締結状態とも称される）が形成される。
【００１４】
なお、図１で例示する構造では、ロックアップピストン５によってトルクコンバータ１の内部はコンバータカバー６側の前室１３と翼要素側の後室１４とに区画されている。また、図１における符号１５は、コンバータカバー６とフェーシング３０とが離間している状態での隙間を示している。
【００１５】
そして、本実施例のロックアップ機構付きトルクコンバータ１は、摩擦材となるフェーシング部分に、ロックアップ機能を十分に発揮するための締結容量（ロックアップ容量）を確保する構造と、冷却性能の向上を図る構造とが両立するように構成してある。この点を更に、図を参照して説明する。図２は２つの好ましいフェーシング３０の配置例を示した正面図（図１でフェーシング３０のＡＸ方向矢視図）である。
【００１６】
図２（Ａ）で例示しているフェーシング３０Ａは、その概略形状がロックアップピストン５の回転中心ＣＰに対して環形状（リング形状）であると共に、このロックアップピストン５が対向するコンバータカバー６の内壁へ所定圧以上で押圧されて締結しときに中心側ＣＳと外側ＵＳとの間を、オイル（図示せず）の出入りを許容する複数の溝部ＳＬが周方向ＣＤに沿って形成してある。ただし、図２（Ａ）で示すように、この溝部ＳＬは径方向ＲＤでその幅が段状に変化し、外側になる程に広くなるように設定してある。すなわち、中心側ＣＳに幅狭の溝部Ｎ−ＳＬが設定され、その外側には幅広の溝部Ｂ−ＳＬが設定してある。
【００１７】
なお、図２（Ａ）で例示の構成では、フェーシング３０Ａが中心側の第１環状摩擦材３１とその外側に配設される第２環状摩擦材３２で形成されている。そして、第１環状摩擦材３１には周方向ＣＤで一定幅とした第１の溝部Ｎ−ＳＬが形成され、前記第２環状摩擦材３２についても周方向ＣＤで一定幅であり、かつ前記のように第１の溝部Ｎ−ＳＬよりも広い第２の溝部Ｂ−ＳＬが形成してある。このような構造は、溝部及び配置が単純であるので、簡単に製造できる。
【００１８】
上記図２（Ａ）で図示するフェーシング３０Ａは、半径方向ＲＤで外側へ向かって広がる溝部ＳＬが段状に形成してある。トルクコンバータ１を潤滑するオイルの一部は、ポンプインペラー２、タービンランナー３、ステータ４を通過して中心側ＣＳに供給されている。このオイルは外側の幅広の溝部Ｂ−ＳＬを通過し、その内側の幅を絞った溝部Ｎ−ＳＬを通過し中心側ＣＳに至る（前室１３）。
このとき、外側の幅広の溝部Ｂ−ＳＬでは、幅広の溝が十分にオイルに接触し冷却がなされる。一方で内側の幅を絞った溝部Ｎ−ＳＬではオイルの通過が制限されるので、例えばロックアップ機構がスリップ状態を維持した場合などに前室１３に流入するオイル量は制限され、前室１３の油圧を良好に制御できる。
一般にコンバータカバー６は熱伝導性の高い金属製であるので、オイルがこの周辺部と接触し入れ替わるように流れるので効率良く放熱して冷却される。これによりフェーシング３０Ａの外周側のみならず、溝幅の狭い内周側においても十分な冷却が期待できる。以上のように図２（Ａ）で図示するフェーシングの配置によると、オイル及び周辺の冷却を促進できる。以上のように図２（Ａ）で図示するフェーシングの配置によると、オイル及び周辺の冷却を促進できる。
【００１９】
加えて、外周側においては幅広の溝部Ｂ−ＳＬを形成しているので、ロックアップの完全締結時において、フェーシング３０Ａとコンバータカバー６の内壁の間に入り込むオイルが軽減されるので、初期の締結トルクが向上する。
また、内側にも幅を絞った溝部Ｎ−ＳＬを形成しているため、フェーシング３０Ａとコンバータカバー６の内壁の間にオイルが少なからず入り込みスリップ時の引きずりトルク及び発熱を軽減している。
【００２０】
以上説明したように、図２（Ａ）で例示するフェーシング３０Ａは、外側の溝部Ｂ−ＳＬの幅を十分に広げて冷却作用を確保しつつ、内側の溝部Ｎ−ＳＬについてはその幅を狭めることで最低限度の摩擦係数を維持して締結容量（トルク容量）を確保することもできる。よって、このフェーシング３０Ａによると、必要な締結容量を確保しつつ効率的な冷却が可能なロックアップ機構を実現できる。
【００２１】
更に、図２（Ｂ）は、他の配置のフェーシング３０Ｂついて示した図である。なお、図２（Ｂ）では、図２（Ａ）と対応する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。フェーシング３０Ｂは、中心側の第１環状摩擦材３１とその外側の第２環状摩擦材３２とが径方向ＲＤにおいて離間配置してある。このように、第１環状摩擦材３１と第２環状摩擦材３２とを離間して配置することで、オイルの通路が増して放熱に寄与する接触面積が増加するので冷却効果を更に向上させることができる。
【００２２】
以上で説明したロックアップ機構付きトルクコンバータによれば、必要な締結容量を確保しつつ効率的な冷却を実現できるので、常に安定してロックアップ状態を実現できる。このようなトルクコンバータは車両の燃費向上に寄与できる。
【００２３】
上記実施例では、ロックアップピストン５が摩擦クラッチとなり、これがコンバータカバー６の内側に押圧されることで摩擦クラッチとして機能するもので、摩擦材となるクラッチフェーシングがロックアップピストン５側に貼着されている場合を説明した。しかし、フェーシングはコンバータカバー６側に貼着されていもよい。
更には、隙間１５内に独立した部材としてフェーシングを配置し、ロックアップピストン５がコンバータカバー６へ接近したときに、このクラッチフェーシングを挟持することにより摩擦を発生させるようにしてもよい。この場合には、独立のフェーシングの両面に摩擦面が設定され、その各面に前述した溝部を設けてもよい。
【００２４】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。前述した実施例では、説明の簡単のため、径の異なる溝部Ｎ−ＳＬ、Ｂ−ＳＬを１組として一段構造の場合を例示したが、複数段に形成してもよいことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
前述したように本発明によれば、必要な締結容量を確保しつつ効率的な冷却が可能なロックアップ機構を備えたトルクコンバータを提供できる。
【００２６】
前記摩擦材は、中心側の第１環状摩擦材とその外側に配設される第２環状摩擦材とを含み、前記第１環状摩擦材には周方向で一定幅とした第１の溝部が形成され、前記第２環状摩擦材には周方向で一定幅であり、かつ前記第１の溝部よりも広い第２の溝部が形成してあるロックアップ機構付きトルクコンバータとしてもよい。
【００２７】
そして、前記第１環状摩擦材と前記第２環状摩擦材とは、径方向において離間配置してもよい。この場合には流体の通路が増加するので冷却効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例に係るロックアップ機構付きトルクコンバータの主要構成を示した断面図である。
【図２】ロックアップ機構の摩擦クラッチの好ましいフェーシング配置を例示した図である。
【符号の説明】
【００２９】
１                  トルクコンバータ
２                  ポンプインペラー
３                  タービンランナー
５                  ロックアップピストン（摩擦クラッチ）
６                  コンバータカバー
３０                フェーシング（摩擦材）
Ｎ−ＳＬ            狭い溝部
Ｂ−ＳＬ            広い溝部
【図１】
2009168146.tif 000003
【図２】
2009168146.tif 000004