JP2007146928A - Lock-up clutch - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は自動変速機のトルクコンバータに使用され、スリップ制御により、スティック・スリップによって発生する振動(シャダー)を抑制できるロックアップクラッチの改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a lockup clutch that is used in a torque converter of an automatic transmission and that can suppress vibration (shudder) caused by stick-slip by slip control.
図1はロックアップクラッチを有するトルクコンバータの基本的な構成を示す断面図であって、トルクコンバータ10は、ポンプ部2、タービン部3およびステータ4からなっている。21はフロントカバー、22はポンプ部2のアウターシェル、23はブレード、24はインナーコア、32はタービン部3のアウターシェル、33はブレード、34はインナーコア、35はタービンハブをそれぞれ示している。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a basic configuration of a torque converter having a lock-up clutch. A
5はロックアップクラッチのクラッチピストン、51はダンパ支持部、52はダンパ、53はダンパのプレート部、54はダンパのスプリングをそれぞれ示す。タービン部3のアウターシェル32、タービンハブ35ならびにダンパ52はリベット55によって結合されている。56はピストン5の中央にあって、タービンハブ35が貫通する孔である。7はクラッチピストン5のクラッチ係合部に貼着されている摩擦材である。(この摩擦材はフロントカバー21側に貼着されていてもよい。)6はフロントカバー21に溶接されているエンジンとの連結具である。またX−Xはトルクコンバータ全体の中心線を示している。
ロックアップクラッチは近年燃費向上のため車速の低い領域から作動させられるようになってきた。このためスリップ制御が行われるようになっている。この場合ロックアップクラッチ装置の問題点は、クラッチピストンが振動体に、ダンパなどが弾性体となって、摩擦材のスティック・スリップによる振動(シャダーと呼ばれる。)を発生することである。 In recent years, the lock-up clutch has been operated from a low vehicle speed range in order to improve fuel efficiency. For this reason, slip control is performed. In this case, the problem with the lock-up clutch device is that the clutch piston becomes a vibrating body and the damper or the like becomes an elastic body to generate vibration (referred to as shudder) due to stick-slip of the friction material.
摩擦材は繊維と、溶剤によって溶かされている樹脂とで構成されているが、溶剤が揮発する際に内部の樹脂が溶剤とともに表面近くに移動するため摩擦材の表面近くには樹脂の密度の高い高樹脂層が形成され、スリップ回転数が低い場合には摩擦係数が高くなり、スリップ回転数が高くなると摩擦係数が低くなる。即ち摩擦材のμ−ν特性が負勾配となり、クラッチを締結したときのスティック・スリップによる振動(シャダー)の原因となる。 The friction material is composed of fibers and a resin dissolved in a solvent. When the solvent volatilizes, the resin inside moves together with the solvent near the surface. When a high resin layer is formed and the slip rotational speed is low, the friction coefficient is high, and when the slip rotational speed is high, the friction coefficient is low. That is, the μ-ν characteristic of the friction material has a negative gradient, which causes vibration (shudder) due to stick-slip when the clutch is engaged.
そこで従来は摩擦材表面の高濃度樹脂層を除去するとともに表面を平滑にするため、摩擦材の外周側に切削加工を施しているが、通常この切削加工はオートマティックトランスミッション油中で行われるので製品に油が付着し作業環境が悪くなり、またコストアップの原因ともなる。 Therefore, in order to remove the high-concentration resin layer on the surface of the friction material and smooth the surface, the outer periphery side of the friction material has been subjected to cutting processing. However, since this cutting processing is usually performed in automatic transmission oil, The oil adheres to the work environment, and the cost is increased.
そこで摩擦材を外径側と内径側に分割し、外径側の摩擦材には内径側より充填材の配合を高くすることにより摩擦材のμ−ν特性を正勾配、即ちスリップ回転数が高ければ摩擦係数も高くなるようにしてスティック・スリップによる振動を抑制し、内径側の摩擦材は繊維比率を高くして柔軟性を向上させ、さらに摩擦面のシール性と接触面積の増加により静摩擦係数が大きくなり、ロックアップ容量を大きくすることが考えられた。 Therefore, the friction material is divided into an outer diameter side and an inner diameter side, and the friction material on the outer diameter side is made higher in the blending ratio of the filler than the inner diameter side so that the μ-ν characteristic of the friction material has a positive gradient, that is, the slip rotational speed is The higher the friction coefficient is, the higher the coefficient of friction is, and vibration due to stick-slip is suppressed. The friction material on the inner diameter side increases the fiber ratio to improve flexibility. It was considered to increase the lockup capacity by increasing the coefficient.
ところが、研究の結果充填材のなかで、シャダー抑制に効果があるのは珪藻土であることが明らかになった。また最近では充填材と摩擦調整剤を合わせて充填材というようになってきている。 However, as a result of research, it has been clarified that among the fillers, diatomaceous earth is effective in suppressing shudder. Recently, a filler and a friction modifier are combined to form a filler.
さらに内径側の摩擦材の繊維成分を特に多くしなくとも摩擦調整剤を含めた充填材の成分の調整により外径側の摩擦材より静摩擦係数を大きくすることができることも判った。 It has also been found that the coefficient of static friction can be made larger than that of the friction material on the outer diameter side by adjusting the filler components including the friction modifier without particularly increasing the fiber component of the friction material on the inner diameter side.
図2は摩擦材7をピストン5に貼着したところを摩擦表面側からみた正面図、図3は図2のY−Y方向断面図を示している。71は外径側摩擦材、72は内径側摩擦材、73はその継ぎ目を表している。
2 is a front view of the
ロックアップクラッチにおいて、内径側摩擦材より厚く、μ−ν特性が正勾配の外径側摩擦材がまず対向面と接触してスリップ制御を行い、シャダーの発生を抑制している。したがって外径側摩擦材ではスリップ速度も高く、摩擦熱による大きな熱を発生する。また近年におけるロックアップはより低速域から使用されるようになり、ロックアップに使用される摩擦材に対する熱的負荷は従来と比較すると大幅に増大してきており、耐熱性の要求が一段と増してきている。 In the lock-up clutch, an outer diameter side friction material that is thicker than the inner diameter side friction material and has a positive slope of μ-ν characteristics first comes into contact with the opposite surface to perform slip control, thereby suppressing the generation of shudder. Therefore, the outer diameter side friction material has a high slip speed and generates large heat due to frictional heat. In recent years, lock-ups have been used at lower speeds, and the thermal load on the friction material used for lock-ups has increased significantly compared to the prior art, and the demand for heat resistance has further increased. Yes.
この発明は前記の課題を解決するために、ロックアップクラッチに使用される、外径側のシャダーの発生を抑制する摩擦材をさらに分割してそれぞれクラッチピストン側とフロントカバー側とに貼着したことを特徴とするロックアップクラッチを得たものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention further divides the friction material used for the lock-up clutch and suppresses the generation of the outer-diameter side shudder and attaches them to the clutch piston side and the front cover side, respectively. The lockup clutch characterized by this is obtained.
クラッチピストン側に貼着した摩擦材からは熱容量が大きく、放熱効果も高いフロントカバー側へ十分な熱を逃がすことができるが、この発明では外径側の摩擦材をさらに分割してフロントカバー側へも貼着し、熱をクラッチピストン側へも伝達するようにしたので、両方の放熱が相まってすべり制御時の各すべり面の摩擦熱の影響を軽減することにより、耐熱性の一層高いロックアップクラッチを得ることができた。 The friction material adhered to the clutch piston side has a large heat capacity and a high heat dissipation effect.Although sufficient heat can be released to the front cover side, the friction material on the outer diameter side is further divided in the present invention. Since the heat is also transferred to the clutch piston side, the heat release from both can be combined to reduce the effect of frictional heat on each sliding surface during slip control. I was able to get a clutch.
外径側のシャダーの発生を抑制する摩擦材は分割されていて、それぞれフロントカバー側とクラッチピストン側とに貼着されているが、その際分割された摩擦材の内の外周側の摩擦材がフロントカバー側に、内周側の摩擦材がクラッチピストン側に貼着されていてよく、またその逆でもよい。 The friction material that suppresses the occurrence of the outer diameter side shudder is divided and adhered to the front cover side and the clutch piston side, respectively, but the friction material on the outer peripheral side of the divided friction materials at that time May be attached to the front cover side and the friction material on the inner peripheral side to the clutch piston side, or vice versa.
また燃費向上などの要求によりクラッチピストンは一層軽量化されているので、剛性は小さくなり、クラッチ締結時にはピストン中央部はフロントカバー側に変形している。それで外径側のシャダー発生を抑制する摩擦材を内径側の静摩擦係数の大きい摩擦材より厚くすることにより、クラッチ係合初期にはまず外径側摩擦材が対向面と接触してスリップ制御を行い、締結完了時には摩擦材が全面密着してトルク容量を増大する。 Further, since the clutch piston is further reduced in weight due to demands for improving fuel consumption, the rigidity is reduced, and when the clutch is engaged, the central portion of the piston is deformed to the front cover side. Therefore, by making the friction material that suppresses the occurrence of shudder on the outer diameter side thicker than the friction material having a large static friction coefficient on the inner diameter side, the outer diameter side friction material first comes into contact with the opposing surface to control slip. When the fastening is completed, the friction material adheres to the entire surface to increase the torque capacity.
さらに、外径側のμ−ν特性が正勾配の摩擦材と内径側の静摩擦係数の大きい摩擦材の間にシール材を設けることにより、滑り状態では摩擦面にある程度油を供給することができ、クラッチ締結時においては、内径側の摩擦材の摩擦面への高圧側からの油の回り込みを防止することができ、トルク容量の大きいロックアップが可能である。 Furthermore, by providing a seal material between a friction material with a positive gradient μ-ν characteristic on the outer diameter side and a friction material with a large static friction coefficient on the inner diameter side, oil can be supplied to the friction surface to some extent in a sliding state. When the clutch is engaged, it is possible to prevent the oil from flowing into the friction surface of the friction material on the inner diameter side from the high pressure side and to lock up with a large torque capacity.
図4ないし図8はこの発明の各実施例を示す図3と同様な断面図であって、各図とも5はクラッチピストン、21はフロントカバー、71は外径側に貼着されているμ−ν特性が正勾配のスリップ制御を行う摩擦材、72は内径側にあって、静摩擦係数が大きく、クラッチ締結時に大きなトルク容量を発揮する摩擦材をそれぞれ示している。 4 to 8 are sectional views similar to FIG. 3 showing the embodiments of the present invention. In each figure, 5 is a clutch piston, 21 is a front cover, and 71 is affixed to the outer diameter side. Friction material that performs slip control with a positive gradient in the -ν characteristic, and 72 is a friction material that has a large coefficient of static friction and exhibits a large torque capacity when the clutch is engaged, respectively.
この発明ではスリップ制御を行う外径側の摩擦材71をさらに分割して外周側摩擦材71A、内周側摩擦材71Bとし、それぞれピストン5またはフロントカバー21に貼着する。それでクラッチ係合初期のスリップ制御時に発生する大きな熱量は、熱容量も大きく、放熱効果も高いフロントカバー側と、さらにはピストン側へも両方に分散して伝達されるので、外径側の摩擦材71の耐熱性は一層向上するものである。
In the present invention, the outer diameter
外周側と内周側へ分割された外径側の摩擦材71A、71Bと、静摩擦係数の大きい内径側の摩擦材72とはそれぞれピストン5とフロントカバー21の何れに貼着するかは任意である。
The outer diameter side friction materials 71A and 71B divided into the outer peripheral side and the inner peripheral side, and the inner diameter side friction material 72 having a large static friction coefficient are attached to either the
図4に示された例では外周側にある外径側摩擦材71Aはピストン5側に、内周側の外径摩擦材71Bはフロントカバー21側にそれぞれ貼着されており、内径側摩擦材72はピストン5側に取り付けられている。図5に示された例では、外径側摩擦材71A、71Bの貼着位置は同じであるが内径側摩擦材72はフロントカバー21側に取り付けられている。
In the example shown in FIG. 4, the outer diameter side friction material 71A on the outer peripheral side is attached to the
図6に示される例では外周側の外径側摩擦材71Aはフロントカバー21側に、内周側の外径側摩擦材71Bはピストン5側にそれぞれ貼着されており、内径側摩擦材72はピストン5側に取り付けられている。図7に示される例では内径側摩擦材72は図6とは逆にフロントカバー21側に取り付けられている。
In the example shown in FIG. 6, the outer diameter
図8は内周側の外径側摩擦材71Bと、内径側摩擦材72との間にシール材8が設けられている実施例を示している。シール材8は図4から図7までに示される実施例において、それぞれピストン5側またはフロントカバー21側の何れかに設けられていてもよい。
FIG. 8 shows an embodiment in which the
このシール材8により油の内径側の摩擦材72の摩擦面への回り込みを防止し、高いトルク容量のロックアップが可能となる。
The
さらに図4から図8に示される凡ての実施例において、外径側の摩擦材71を内径側の摩擦材72より厚くすることにより、前述の如く、ロックアップクラッチの一層の性能のアップを図ることができる。
Further, in all of the embodiments shown in FIGS. 4 to 8, the outer diameter
最近は燃費向上などの要求により、ロックアップクラッチも益々小型、軽量化しているが、この発明により、クラッチ係合初期のスリップ制御時には、摩擦材の耐熱性が高く、クラッチ締結時にはトルク容量の大きいロックアップクラッチを得たものである。 Recently, lock-up clutches are becoming smaller and lighter due to demands for improving fuel efficiency. However, according to the present invention, the friction material has high heat resistance during slip control at the initial stage of clutch engagement, and has a large torque capacity when clutch is engaged. A lock-up clutch is obtained.
2 ポンプ部
3 タービン部
4 ステータ
5 ピストン
6 連結具
7 摩擦材
8 シール材
10 トルクコンバータ
21 フロントカバー
22 アウターシェル
23 ブレード
24 インナーコア
32 アウターシェル
33 ブレード
34 インナーコア
35 タービンハブ
51 ダンパ支持部
52 ダンパ
53 ダンパのプレート部
54 ダンパのスプリング
55 リベット
56 タービンハブ貫通孔
71 外径側摩擦材
72 内径側摩擦材
73 継ぎ目
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記のシャダーの発生を抑制する外径側の摩擦材は分割されてピストン側およびフロントカバー側にそれぞれ貼り付けられていることを特徴とするロックアップクラッチ。 The friction material used for the lock-up clutch of the torque converter is divided into an outer diameter side and an inner diameter side, and the outer diameter side friction material has a positive slope of μ-ν, suppressing the occurrence of stickers due to stick-slip, In the lockup clutch configured to increase the torque capacity at the time of clutch engagement, the inner diameter side friction material has a large coefficient of static friction.
A lockup clutch characterized in that the outer diameter friction material for suppressing the generation of the shudder is divided and attached to the piston side and the front cover side, respectively.
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