JPH0579547A - ロツクアツプクラツチ付き流体伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大型化せずに伝達トルク容量を増大させる。 【構成】 軸線方向に移動するディスク部材２７の表裏
両面に摩擦材２８，２９を貼り付け、固定ブロックであ
る第２のマス１２側の摩擦材２８に内外周端に至る凹溝
３０を形成し、この摩擦材２８が第２のマス１２に密着
しても他方の摩擦材２９と第３のマス１３との間を凹溝
３０によって低圧部分に連通させて、第３のマス１３が
ディスク部材２７に確実に係合するよう構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は車両用自動変速機にお
けるトルクコンバータなどのロックアップクラッチ付き
の流体伝動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トルクコンバータなどの流体伝動装置で
は、駆動側の部材であるポンプインペラと従動側の部材
であるタービンランナとの回転数差を避けることができ
ないから、動力の伝達効率が、摩擦板を使用したクラッ
チ手段より劣ることになる。このような欠点を解消する
ため、従来、ポンプインペラと一体の部材とタービンラ
ンナと一体の部材とを直接連結するロックアップクラッ
チをトルクコンバータに内蔵するようになってきてい
る。

【０００３】ロックアップクラッチをトルクコンバータ
ハウジング内に配置する場合、スペース上の制約がある
から、ロックアップクラッチの伝達トルク容量を増大さ
せることが困難であるが、例えば実開昭６２−１１４２
６号公報に記載された考案では、油圧によって動作する
ピストンを設けるとともにそのピストンの先端面に多数
の凹溝を設け、ピストンによってクラッチ板を押圧する
ことによりその係合力を高くし、かつその係合力の増大
を前記凹溝によって緩和するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところでクラッチの伝
達トルク容量は、摩擦面の面積、摩擦面の接触圧力、摩
擦係数、摩擦面の回転中心からの半径等によって決ま
り、上記従来のトルクコンバータでは、これらのパラメ
ータのうち摩擦面の接触圧力を高くすることにより伝達
トルク容量の増大を図っている。

【０００５】しかしながらトルクコンバータの内部には
スペース上の余裕が殆んどないから、上述したピストン
やそのための油路を敢て設けるとすれば、トルクコンバ
ータを大型化せざるを得なくなる。また上記従来のトル
クコンバータにおけるピストン先端面の凹溝は、ロック
アップクラッチの係合特性を変化させるように作用して
も、増大させるように作用することはない。このように
従来では、装置を大型化することなくロックアップクラ
ッチの伝達トルク容量を増大させることは困難であっ
た。

【０００６】この発明は上記の事情に鑑み、ロックアッ
プクラッチにおける摩擦接触面積を増大させることによ
り、大型化することなくロックアップクラッチの伝達ト
ルク容量を増大させることのできる流体伝動装置を提供
することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、ポンプインペラで発生させた流体流
をタービンランナに送ってタービンランナを回転させ、
かつタービンランナと一体となって回転する環状のディ
スク部材が軸線方向に移動自在に設けられるとともにそ
のディスク部材の外周部の表裏両面にクラッチ用摩擦面
が設けられ、さらにそのクラッチ用摩擦面のうちの一方
の摩擦面と対向する固定摩擦面を有しかつ前記ポンプイ
ンペラと一体回転する第１ブロック部材と前記ディスク
部材の外周部を挟んで前記固定摩擦面と対向する可動摩
擦面を有しかつ固定摩擦面に対して接近・離隔する第２
ブロック部材とが設けられ、ディスク部材を挟んだ固定
摩擦面側と可動摩擦面側との圧力差でディスク部材およ
び第２ブロック部材を軸線方向に移動させて前記各摩擦
面を接触・離隔させるロックアップクラッチ付き流体伝
動装置において、前記ディスク部材における表裏両面の
クラッチ用摩擦面のうち一方のクラッチ用摩擦面より内
周側の部分と他方のクラッチ用摩擦面とを連通させる連
通部を有していることを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】この発明の流体伝動装置においても、ポンプイ
ンペラで発生させた流体流によってタービンランナを回
転させることによりトルクが伝達される。これに対して
ディスク部材におけるクラッチ用摩擦面が、第１ブロッ
ク部材および第２ブロック部材の各摩擦面に接触するこ
とにより、流体を介さずにトルクが伝達される。

【０００９】これらの摩擦面はディスク部材を挟んだ固
定摩擦面側の圧力と可動摩擦面側の圧力との差によっ
て、ディスク部材および第２ブロック部材が第１ブロッ
ク部材側に移動することによって係合する。その場合、
固定摩擦面にディスク部材のクラッチ用摩擦面が最初に
接触しても、このクラッチ用摩擦面とこれとは反対側の
クラッチ用摩擦面とを連通させる連通部によって、該反
対側のクラッチ用摩擦面と可動摩擦面との間の圧力が低
くなるので、第２ブロック部材がディスク部材に向けて
移動して可動摩擦面がクラッチ用摩擦面に接触し、ここ
でもトルクを伝達する。したがってディスク部材の表裏
両面のクラッチ用摩擦面がトルクの伝達面となり、しか
も各摩擦面が確実に接触するので、これらの摩擦面にお
ける伝達トルク容量すなわちロックアップクラッチの伝
達トルク容量が大きくなる。

【００１０】

【実施例】つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１はこの発明の一実施例を示す断面図であっ
て、ポンプインペラ１のシェル２はフロントカバー３に
溶接して一体化され、これらシェル２とフロントカバー
３とでトルクコンバータハウジング４が形成されてい
る。ポンプインペラ１に対向してタービンランナ５が配
置されており、このタービンランナ５はハブ６に取付け
られている。さらにこれらポンプインペラ１とタービン
ランナ５との内周側の部分には、一方向クラッチ７のア
ウターレースに一体化したステータ８が配置されてい
る。そしてフロントカバー３の内面とタービンランナ５
との間にロックアップクラッチ９とダンパー機構１０と
が設けられている。

【００１１】これらのロックアップクラッチ９とダンパ
ー機構１０とは、エンジン（図示せず）での爆発による
１次振動を低減するために、三つのマス（質量体）１
１，１２，１３を備えている。第１のマス１１はフロン
トカバー３の内面に沿って配置されるとともに、その外
周部にはタービンランナ５側に突出した円筒部１４が形
成されている。これに対しフロントカバー３の内面に
は、外周部と中心部とに環状の突起１５，１６が形成さ
れ、かつこれらの中間部に突出長さが長くかつ円周方向
には連続していない二列の突起１７，１８が形成されて
おり、第１のマス１１は、中心側の環状突起１６の外周
にニードルベアリング１９を介して嵌合し、ここで回転
自在に支持されている。また第１のマス１１は外周側の
環状突起１５にも嵌合しており、この環状突起１５に対
してシールリング２０によってシールされている。さら
に第１のマス１１の環状突起１５より外周側の部分とフ
ロントカバー３との間にはニードルベアリング２１が介
装され、これにより第１のマス１１の軸線方向の位置が
決められ、かつ第１のマス１１が回転自在に支持されて
いる。

【００１２】半径位置の異なる二箇所に配列された前記
突起１７，１８はダンパスプリングのためのストッパと
なるものであって、各列の突起１７，１８同士の間には
コイルスプリング２２，２３が配置されている。なお、
第１のマス１１にはこれらのコイルスプリング２２，２
３を嵌め込むための開口部が設けられており、したがっ
てフロントカバー３と第１のマス１１とが相対回転した
場合には、コイルスプリング２２，２３の一方の端部を
突起１７，１８が押圧するとともに、他方の端部を第１
のマス１１における開口部の一端部で押圧し、コイルス
プリング２２，２３を圧縮するようになっている。

【００１３】第２のマス１２は第１のマス１１のうちフ
ロントカバー３側の面とは反対側の面に密着して配置さ
れ、かつリベット２４によって一体化するよう連結され
ている。なお、この第２のマス１２にも前記コイルスプ
リング２２，２３を収容するための開口部が形成されて
いる。

【００１４】さらに第３のマス１３は、第２のマス１２
が軸線方向に対して固定されてブロック部材であるのに
対して、軸線方向に移動するブロック部材であって、こ
の第３のマス１３は、図に示すように台形断面もしくは
三角形断面の環状部材として構成されている。また第３
のマス１３は、第１のマス１１における円筒部１４の先
端内周部にスプライン嵌合するとともにスナップリング
２５によって抜け止めされ、さらにシールリング２６に
よってシールされている。

【００１５】前記第２のマス１２と第３のマス１３との
間には、ロックアップクラッチ用のディスク部材２７の
外周部分が挿入されている。このディスク部材２７は、
前記ハブ６の外周部に軸線方向へ移動し得るようスプラ
イン嵌合するとともにシールリング６ａでシールされた
環状の板状部材であって、その外周部の表裏両面（第２
のマス１２および第３のマス１３に対向する各面）には
摩擦材２８，２９が貼り付けられている。図２はその部
分を拡大して示す断面図である。したがって第２のマス
１２のディスク部材２７を向く面が固定摩擦面、摩擦材
２８，２９の表面がクラッチ用摩擦面、第３のマス１３
のディスク部材２７を向く面が可動摩擦面となってい
る。

【００１６】前記ディスク部材２７の外周端は、第１の
マス１１における円筒部１４の内周面から離れており、
また前記摩擦材２８，２９のうち係合時に低圧側となる
第２のマス１２側の摩擦材２８には、図３に一部を示す
ように、内周端から外周端に至る放射状の多数の凹溝３
０が形成されている。したがって摩擦材２８が第２のマ
ス１２に密着した状態であっても、凹溝３０によって、
他方の摩擦材２９と第３のマス１３との間の隙間をディ
スク部材２７と第２のマス１２との間の隙間部分に連通
させるようになっている。

【００１７】そして図１のトルクコンバータでは、図１
に矢印で示す方向あるいは矢印とは反対方向にオイルを
供給する油路（図示せず）が形成されている。

【００１８】つぎに上述したトルクコンバータの作用に
ついて説明する。図１はロックアップ・オフの状態を示
しており、図１の矢印とは反対方向にオイルが供給され
ることにより、ディスク部材２７を挟んでフロント側
（図１で左側）の圧力Ｐｂがリヤ側（図１で右側）の圧
力Ｐａより高くなっており、したがってディスク部材２
７および第３のマス１３が図１の右方向に移動して第２
のマス１２、ディスク部材２７、第３のマス１３の三者
は相互に離隔している。この状態でエンジンからトルク
が入力されると、フロントカバー３と共にポンプインペ
ラ１が回転して螺旋流となって流れるオイルがタービン
ラナン５の外周部に送り込まれ、その結果、タービンラ
ンナ５が回転し、トルクが伝達される。またタービンラ
ンナ５を通過したオイルは、コンバータレンジではステ
ータ８によって流れの向きが変えられ、またカップリン
グレンジではそのまま、ポンプインペラ１に流入する。

【００１９】ロックアップ・オンとするには、図１の矢
印で示す方向にオイルを供給する。その結果、ディスク
部材２７を挟んでリヤ側の圧力Ｐａがフロント側の圧力
Ｐｂより高くなるため、前述した各摩擦面の間では図４
の（Ａ）に矢印で示すようにオイルが流れる。この場合
のディスク部材２７に作用する油圧の圧力バランスは図
５に示すようになり、また各摩擦面間の三点Ａ，Ｂ，Ｃ
での圧力は図４の（Ｂ）に実線で示すようになる。な
お、図５には各部の寸法関係も併せて示す。すなわちデ
ィスク部材２７を図１および図５において右側から押す
力Ｆａは、

【００２０】

【数１】 となり、また左側から押す力Ｆｂは、

【００２１】

【数２】 となる。したがってこれらの圧力差すなわちディスク部
材２７をフロント側（図１の左方向）に移動させるよう
に働く力Ｆc0は、

【００２２】

【数３】 となり、この値は正の値であるから、ディスク部材２７
はフロント側に移動する。

【００２３】また第３のマス１３について述べると、第
３のマス１３には図の右側からＰａの圧力が作用し、左
側からＰａ(r) の圧力が作用しているから、第３のマス
１３を移動させる力ＦB0は、

【００２４】

【数４】 となり、Ｐａ＞Ｐａ(r) であるから、ＦB0＞０となる。
したがって第３のマス１３もフロント側（図で左側）に
移動する。

【００２５】図６はディスク部材２７における一方の摩
擦材２８が第２のマス１２に接触した状態を示してい
る。この摩擦材２８を貼り付けてある面には、摩擦材２
８の内周端から外周端に至る凹溝３０が形成されている
から、摩擦材２８が第２のマス１２に接触してもオイル
はこの凹溝３０を通って内周側に流れる。したがってこ
の場合、Ａ点ないしＣ点での圧力分布は図６の（Ｂ）に
実線で示すようになり、ディスク部材２７を移動させる
ように働く力Ｆc1は、

【００２６】

【数５】 となり、また第３のマス１３を移動させるよう働く力は
ＦB1は、

【００２７】

【数６】 となる。なおここでＰａ，Ｐｂについてダッシュを付し
てあるのは、ディスク部材２７と第３のマス１３とが前
述したように移動して各摩擦面の間の隙間が狭くなって
いることに基づいて変化した後の圧力であることを示し
ており、Ｐａについては上昇し、Ｐｂについて低下して
いる。

【００２８】上述したように凹溝３０を形成したことに
よって第３のマス１３はディスク部材２７が第２のマス
１２に密着した後でも移動しつづけ、最終的には、第３
のマス１３はディスク部材２７の外周部を第２のマス１
２との間に挟み込む。図７の（Ａ）はその状態を示して
おり、またＡ点ないしＣ点での圧力分布は図７の（Ｂ）
に実線で示すとおりである。そしてディスク部材２７を
図の左方向に押圧する力Ｆc2は、

【００２９】

【数７】 となり、また第３のマス１３を図の左方向に押圧する力
ＦB2は、

【００３０】

【数８】 となる。なお、ＰａおよびＰｂについてツーダッシュを
付してあるのは、第２のマス１２に摩擦材２８が更に強
く押し付けられて凹溝３０が狭くなり、かつ他方の摩擦
材２９が第３のマス１３に密着したことに基づいて変化
した後の圧力であることを示しており、Ｐａについては
更に高圧となり、Ｐｂについては更に低圧となってい
る。

【００３１】すなわち上記のロックアップクラッチで
は、第２のマス１２と摩擦材２８とがＦc2の係合圧で係
合し、第３のマス１３と摩擦材２９とがＦB2の係合圧で
係合し、これら両方の箇所でトルクを伝達する。したが
って伝達トルク容量が大きくなり、また滑りが生じにく
いので、摩耗を防止して耐久性を向上させることができ
る。

【００３２】ここで前記凹溝３０を形成していない場合
を比較のために説明すると、第２のマス１２に摩擦材２
８が先に密着してしまうと、ディスク部材２７を挟んだ
リヤ側からフロント側へのオイルの流れが阻害される。
その結果、他方の摩擦材２９と第３のマス１３との間で
の圧力は、ディスク部材２７のリヤ側に供給される油圧
とほぼ等しくなる。これは図６の（Ｂ）および図７の
（Ｂ）に鎖線で表わされる。したがって第３のマス１３
にはこれをフロント側すなわちディスク部材２７側に移
動させる力が働かなくなり、第３のマス１３とディスク
部材２７、すなわち可動摩擦面とクラッチ用摩擦面とは
係合せず、それだけトルク伝達面が少なくなるから、ロ
ックアップクラッチとしての伝達トルク容量が小さくな
る。なお本発明者の試算によれば、図１に示す構成にお
いて凹溝３０を設ける場合と設けない場合とでは、伝達
トルク容量に１．４倍程度の差が生じることが明らかと
なった。

【００３３】なお、上述した実施例では、凹溝３０をデ
ィスク部材２７の半径方向に向けて放射状に形成した
が、この凹溝３０の向きは任意に決めることでき、例え
ば図８に示すように半径方向に対して所定角度傾斜した
状態に形成してもよい。

【００３４】またディスク部材２７に貼り付けた摩擦材
２８，２９のうち、係合時に高圧側となる摩擦材２９、
換言すれば解放時に低圧側となる摩擦材２９に図９もし
くは図１０に示す凹溝３１を形成してもよい。すなわち
この凹溝３１は、摩擦材２９の外周端を一端部とし、こ
こから内周端に至らない範囲に半径方向に沿って放射状
に形成し、またこれらを必要に応じて円弧溝で連通させ
たものである。

【００３５】このような凹溝３１を形成してあれば、ロ
ックアップ・オフ時にこの凹溝３１を通って第３のマス
１３と摩擦材２９との間にオイルが速やかに供給される
ので、第３のマス１３の解放初期の受圧面積が広くな
り、その結果、第３のマス１３が迅速にリヤ側（図の右
側）に移動し、ロックアップクラッチの所謂切れが良好
になる。

【００３６】この発明の更に他の実施例を説明すると、
図１１および図１２に示す実施例は、ロックアップクラ
ッチの係合面積を更に増大させたものである。すなわち
第１のマス１１における円筒部１４の内周面のうち第２
のマス１２と第３のマス１３との間に環状プレート３２
がスプライン嵌合している。またディスク部材２７は環
状プレート３２の内径より小径のボス部３３を有し、そ
のボス部３３の外周部に、第２のマス１２と環状プレー
ト３２との間に挿入した環状ディスク３４がスプライン
嵌合している。この環状デイスク３４の表裏両面に摩擦
材３５，３６がそれぞれ貼り付けられており、これらの
摩擦材３５，３６には図３に示す凹溝３０と同様な溝３
７，３８が内周端から外周端に亘って形成されている。

【００３７】したがって図１１および図１２に示す構成
であっても、ロックアップ時に最も低圧側の第２のマス
１２と環状ディスク３４のフロント側の摩擦材３５とが
最初に係合しても、第３のマス１３とディスク部材２７
との間の隙間の部分は、各凹溝３３，３８，３７を介し
てディスク部材２７よりフロント側の部分に連通するの
で、第３のマス１２にはこれをフロント側（図の左側）
に移動させる力が働き、第３のマス１３が環状ディスク
３４および環状プレート３２ならびにディスク部材２７
を、第２のマス１２との間に確実に挟み込み、各摩擦面
が充分大きい係合力で係合する。

【００３８】なお、上述した各実施例では連通部である
凹溝３０，３７，３８をディスク部材２７や環状ディス
ク３４に形成したが、この発明では、連通部を各マス１
２，１３の表面や環状プレート３２に形成してもよく、
また連通部は凹溝に限られず、ディスク部材２７を貫通
して形成した孔であってもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなようにこの発明
の流体伝動装置では、トルクを伝達する複数の摩擦面が
軸線方向に互いに平行に配列され、かつそれらの一端側
での圧力と他端側での圧力との差によって可動ブロック
を移動させて各摩擦面を係合させるロックアップクラッ
チにおいて、表裏両面を摩擦面としたディスク部材のう
ち係合時に高圧側となる面をこれとは反対側の低圧部分
に連通させる連通部を設けたから、係合時に各摩擦面同
士の間の隙間の部分を低圧にすることができ、したがっ
て複数の摩擦面を挟んだ両側での圧力差によって係合さ
せるロックアップクラッチでありながら、各摩擦面を確
実かつ充分高い係合力で係合させることができ、その結
果、伝達トルク容量を大きくし、またスリップを防止し
て耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】トルクを伝達する摩擦面の部分の拡大断面図で
ある。

【図３】ディスク部材におけるフロント側の摩擦材の部
分正面図である。

【図４】ロックアップクラッチの係合開始時の状態を示
す部分断面図および圧力分布図である。

【図５】ディスク部材に作用する圧力分布および寸法関
係を示す説明図である。

【図６】ロックアップ・オンの過程を示す部分断面図お
よび圧力分布図である。

【図７】ロックアップ完了時の状態を示す部分断面図お
よび圧力分布図である。

【図８】ディスク部材のフロント側の摩擦材に形成する
凹溝の他の例を示す部分正面図である。

【図９】ディスク部材のリヤ側の摩擦材における凹溝の
一例を示す部分正面図である。

【図１０】ディスク部材のリヤ側の摩擦材における凹溝
の他の例を示す部分正面図である。

【図１１】この発明の他の実施例を示す断面図である。

【図１２】そのトルクを伝達する摩擦面の部分の拡大断
面図である。

【符号の説明】

１ ホンプインペラ ３ フロントカバー ５ タービンランナ ６ ハブ ９ ロックアップクラッチ １２ 第２のマス １３ 第３のマス ２７ ディスク部材 ２８ 摩擦材 ２９ 摩擦材 ３０ 凹溝 ３２ 環状プレート ３４ 環状ディスク ３５ 摩擦材 ３６ 摩擦材 ３７ 溝 ３８ 溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプインペラで発生させた流体流をタ
   ービンランナに送ってタービンランナを回転させ、かつ
   タービンランナと一体となって回転する環状のディスク
   部材が軸線方向に移動自在に設けられるとともにそのデ
   ィスク部材の外周部の表裏両面にクラッチ用摩擦面が設
   けられ、さらにそのクラッチ用摩擦面のうちの一方の摩
   擦面と対向する固定摩擦面を有しかつ前記ポンプインペ
   ラと一体回転する第１ブロック部材と前記ディスク部材
   の外周部を挟んで前記固定摩擦面と対向する可動摩擦面
   を有しかつ固定摩擦面に対して接近・離隔する第２ブロ
   ック部材とが設けられ、ディスク部材を挟んだ固定摩擦
   面側と可動摩擦面側との圧力差でディスク部材および第
   ２ブロック部材を軸線方向に移動させて前記各摩擦面を
   接触・離隔させるロックアップクラッチ付き流体伝動装
   置において、 前記ディスク部材における表裏両面のクラッチ用摩擦面
   のうち一方のクラッチ用摩擦面より内周側の部分と他方
   のクラッチ用摩擦面とを連通させる連通部を有している
   ことを特徴とするロックアップクラッチ付き流体伝動装
   置。