JPH11344099A - トルクコンバータ用スリップ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハウジング側及びピストン側に伝達される摩
擦熱の量を両者ほぼ同等の値となるようにする。 【解決手段】 ハウジング１の内面側とピストン２の前
面側との間に設けられるものであって、ハウジング１側
にスプライン部１５を介して連結されるディスク１１
と、ピストン２側にスプライン部２５を介して連結され
るディスク２１とを、相対向するように設ける。これら
両ディスク１１、２１の、それぞれの面に摩擦材１１
１、１１９、２１１、２１９を設ける。相対向する面側
に設けられる摩擦材１１１、２１１の相手方ディスクと
の接触による発熱量が、両者ほぼ同じ値となるようにす
る。 【効果】 スリップ制御装置作動時に、ディスク１１、
２１に生ずる摩擦熱の量は、ほぼ同じ値となり、効率的
な熱放散を行うことができるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トルクコンバータ
における入出力軸間の流体スリップ量を適宜制御し、こ
れによってトルク伝達効率の向上を図るようにしたトル
クコンバータ用スリップ制御装置に関するものであり、
特に、スリップ量の制御を行なう摩擦板周りにおける熱
伝達率の向上及び放熱効率の向上を図るようにしたもの
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、トルクコンバータは、液体（流
体）を介して動力の伝達が行われるようになっているも
のであるところから、作動時に、上記液体（流体）のス
リップによるエネルギーロスが生ずるという問題点があ
る。このような問題点を解決するために、入力側部材で
あるハウジングと出力側部材であるタービンとの間に、
摩擦機構からなるピストンを設け、このピストンと上記
ハウジングとを適宜摩擦係合させることによって、入力
側と出力側との流体スリップ量を低減化させるようにし
た、いわゆるロックアップ機構が開発されている。そし
て、このようなロックアップ機構において、上記ハウジ
ングとピストンとの間において、摩擦係合面積の拡大化
を図るために、これら両者間に、摩擦部材を多板状に設
けるようにしたものが開発され、例えば特開平４−１６
５１５１号公報等により、すでに公知となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ものは、ハウジングとピストンとの間に、摩擦部材を多
板状に設け、これによって摩擦面積の拡大化による単位
面積当りの発熱量を少なくするようにしているが、上記
摩擦部材のところにて発生する摩擦熱の放熱方法等につ
いては、何ら考慮されていない。このようなロックアッ
プ機構付きのトルクコンバータにおいては、高負荷作動
時に、頻繁に、上記ハウジングとピストンとの間におい
て摩擦係合が生じ、これら機構周りにおいては、大量の
摩擦熱が発生することとなる。このような問題点を解決
するために、上記ハウジングとピストンとの間に設けら
れた多板状摩擦部材（摩擦板）の係合によって生じた摩
擦熱を、効率良くハウジング及びピストンに伝達させる
とともに、最終的には大気中に放散させるようにした機
構を有するトルクコンバータ用スリップ制御装置を提供
しようとするのが、本発明の目的（課題）である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては次のような手段を講ずることとし
た。すなわち、本発明においては、入力側の部材である
ハウジングと、出力側の部材であるタービンと、これら
入力側部材と出力側部材との間を機械的に摩擦結合させ
るピストンと、からなるものであって、入力側と出力側
との間における流体スリップ量を適宜制御するトルクコ
ンバータ用スリップ制御装置に関して、上記ハウジング
及びピストンのうちのいずれか一方の側に、相対回転運
動が不可能なように、かつ、軸方向には摺動運動が可能
なように取り付けられるものであって、金属材料からな
る一のディスクを設けるとともに、残りの他方の側に、
相対回転運動が不可能なように、かつ、軸方向には摺動
運動が可能なように取り付けられるものであって、金属
材料からなる他のディスクを設け、これら二つのディス
クの相接する面側に、それぞれ摩擦材を設けるようにし
た構成を採ることとした。

【０００５】このような構成を採ることにより、本発明
のものにおいては次のような作用を呈することとなる。
すなわち、本発明のものにおいては、スリップ制御装置
が作動すると、ハウジング側及びピストン側に設けられ
た、それぞれのディスクのところでは、相手側に設けら
れた摩擦材との間における摩擦接触によって、熱が発生
する。この場合、摩擦接触によって生ずる発熱量は、摩
擦接触部材間における相対滑り速度によっても影響を受
けるので、摩擦材の配置が半径方向に大きく異なると、
周速度に差が生じ、同じ摩擦係数を有する摩擦材におい
て、面積を同じに採ったとしても、発熱量に差が生ずる
こととなる。これらのことを考慮して、本発明のものに
おいては、摩擦材の配置を半径方向に分割するととも
に、摩擦材の占める面積を、外周側を小さく、かつ、内
周側を大きくし、これによって、周速度の影響を少なく
するようにしている。また、二つのディスクの相接する
面側に、それぞれ設けられた摩擦材の面積を同じ値にし
た場合においては、必ずしも同じ摩擦係数を有するよう
にする必要はなく、摩擦接触部材間における相対滑り速
度の大きさ、すなわち、摩擦材の半径方向の配置位置の
違いによる周速度の差に応じて、摩擦材の摩擦係数を外
周側を小さく、内周側を大きくし、これによって、周速
度の影響を少なくするようにすることもできる。このよ
うな構成を採ることにより、本発明のものにおいては、
二つのディスクに発生する摩擦熱の量をほぼ同じ値とな
るようにし、延いては、ハウジング側及びピストン側に
伝播される熱量も、ほぼ同じ値を有するようにすること
ができる。これによって、発生した摩擦熱を効率良く分
散させることができるようになり、上記発熱部、すなわ
ち、ディスクの周りにおける熱の滞留を生じさせないよ
うにすることができる。

【０００６】また、上記熱（摩擦熱）は、金属材料から
なるディスク側に伝達されることとなる。ところで、本
発明のものにおいては、これらディスクは、それぞれ熱
容量が大きく、かつ、熱伝導度の高いハウジングあるい
はピストンに連結されるようになっているものであると
ころから、上記それぞれのディスクにて発生した摩擦熱
は、効率良くハウジングあるいはピストンへと伝播さ
れ、ディスクのところには、熱が滞留しないようにな
る。そして、このようにしてハウジングあるいはピスト
ンに伝播された熱は、放熱面積を多く有するこれら部材
から、大気中へと効率良く放散されることとなる。従っ
て、上記スリップ制御装置の作動時に、上記ディスクの
ところで発生した摩擦熱は効率良く放散され、当該ディ
スクの周りは効率良く冷却されることとなる。

【０００７】なお、本発明においては、この外に、摩擦
面における発熱のみならず、熱の移動経路をも考慮した
手段（方法）が考えられる。このものは、上記二つのデ
ィスクの厚さ、質量が大きく異なる場合において、これ
ら二つのディスクの相接する面側に、それぞれ設けられ
る摩擦材の容量を、それぞれのディスクの厚さ、質量の
比に応じた値となるようにしたことである。具体的に
は、両ディスクに設けられる摩擦材の面積×摩擦係数の
値の比が、それぞれ相接するディスクの厚さ、質量の比
と同じ値になるように配置するようにしたことである。

【０００８】このような構成を採ることにより、本発明
のものにおいては、両ディスクにおける相手方摩擦材と
の間における摩擦接触によって生ずる熱の、その移動量
が、効率良く分配されることとなる。すなわち、摩擦接
触によって生じた熱は、その移動経路が如何なるもので
あるかによって、その滞留具合が決定されることとな
る。上記両ディスクにおいて、それぞれの厚さが大きく
異なる場合には、ディスク部材が厚いほど熱を多く伝え
るため、熱の移動量に大きな偏りが生じ、一方のディス
ク周辺にのみ熱が滞留してしまうおそれがる。本発明の
ものにおいては、厚いディスク側には多く、一方、薄い
ディスク側には少なく熱が移動するようにし、熱を効率
良く分配することのできるようにした構成を採ることと
したので、どちらか一方のディスク周りに熱が滞留する
ようなことがなくなる。すなわち、発生した摩擦熱は効
率よく分散され、当該発熱部、すなわち、ディスクの周
りに滞留することがなくなる。これによって全体的な熱
伝導率を高めることができるようになり、ディスク周り
の冷却効率を高めることができるようになる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
１ないし図５を基に説明する。本実施の形態に関するも
のの、その構成は、図１に示す如く、エンジン側に連結
されるものであって入力側の部材を形成するハウジング
１と、トランスミッション側に連結されるものであって
出力側の部材を形成するタービン３と、当該タービン３
側に連結されるものであって、軸方向（Ｏ1 Ｏ1 方向）
への摺動運動が可能なように設けられるピストン２と、
からなることを基本とするものである。

【００１０】このような構成からなるものにおいて、上
記ハウジング１とピストン２との間には、複数の摩擦材
が多板状に設けられるようになっている。その具体的内
容について、図１ないし図５を基に説明する。まず、そ
の基本的な形態のものについて、図１及び図２を基に説
明する。このものは、ハウジング１のスプライン部１５
に、その内径側がスプライン結合し、これによって軸方
向（Ｏ1 Ｏ1 方向）への摺動運動が可能なように、か
つ、ハウジング１とは相対回転運動が不可能なように取
り付けられる一方のディスク（以下ハウジング側ディス
クと言う）１１と、ピストン２のスプライン部２５に、
その外径側がスプライン結合し、これによって軸方向
（Ｏ1 Ｏ1 方向）への摺動運動が可能なように、かつ、
ピストン２とは相対回転運動が不可能なように取り付け
られる他方のディスク（以下ピストン側ディスクと言
う）２１と、からなるものである。そして、これら両デ
ィスク１１、２１の、それぞれの面側には摩擦材１１
１、１１９、２１１、２１９が設けられるようになって
いるものである。そして、上記ピストン２がハウジング
１側、すなわち、図１において前方に移動することによ
って、ハウジング１の内側とピストン２の前面側との間
において、多板状に設けられた各摩擦材１１１、１１
９、２１１、２１９と、ハウジング１あるいはピストン
２とが、更にはそれぞれのディスク１１、２１とが接触
し合い、摩擦係合をするようになっているものである。

【００１１】なお、これら両ディスク１１、２１に設け
られる摩擦材のうちハウジング１の内面側と摩擦係合す
るもの（２１９）及びピストン２の前面側と摩擦係合す
るもの（１１９）は、それぞれ、各ディスク１１、２１
のほぼ全面を被うように、かつ、一様に設けられるよう
になっているものである。これに対して、お互いに相手
側のディスク面と摩擦係合するもの（１１１、２１１）
は、図２に示す如く、それぞれの幅が異なるように設置
されるようになっているものである。具体的には、それ
ぞれ（１１１、２１１）の相手側ディスク面における発
熱量が、ほぼ同じ値となるように設定されているもので
ある。すなわち、摩擦材１１１の面積×摩擦材１１１の
摩擦係数×周速度（平均値）≒摩擦材２１１の面積×摩
擦材２１１の摩擦係数×周速度（平均値）となってい
る。これによって、これら摩擦材１１１、２１１と摩擦
係合（摩擦接触）する相手側ディスク１１、２１の、そ
の接触面における発熱量が、両者同じような値を有する
ようになり、ピストン２側及びハウジング１側への熱伝
導の状態が同じような状況を呈することとなる。

【００１２】なお、このような両ディスク１１、２１
の、それぞれの接触面側に設けられる摩擦材１１１、２
１１の配置に関しては、図１及び図２に示す如く、ハウ
ジング側ディスク１１に設けられるもの（１１１）を外
径側に配置し、ピストン側ディスク２１に設けられるも
の（２１１）を内径側に配置するようにしたものの他
に、例えば図３に示す如く、ハウジング側ディスク１１
に設けられるもの（１１１）を内径側に配置し、ピスト
ン側ディスク２１に設けられるもの（２１１）を外径側
に配置するようにしたものも考えられる。そして、この
場合においても、両者１１１、２１１の相手方ディスク
２１、１１との接触部における発熱量の値は、ほぼ同じ
ようになるように設定されている。

【００１３】更に、このような両ディスク１１、２１の
相手側のディスクとの接触面側に設けられる摩擦材の配
置に関しては、図５に示すような、摩擦面周辺における
熱移動経路の影響を考慮したものも考えられる。このも
のは、具体的には、図５に示す如く、ディスク２１の厚
さがディスク１１の厚さの例えば凡そ２倍の値のとき、
ディスク１１に設けられるもの、すなわち、ディスク２
１と接触する摩擦材の接触面積×摩擦係数の値をディス
ク２１に設けられるもの、すなわち、ディスク１１と接
触する摩擦材の接触面積×摩擦係数の値の凡そ２倍の値
となるように配置するようにしたことである。これによ
って、それぞれの相手方摩擦材１１１、２１１との摩擦
係合によって生ずる熱の各ディスク２１、１１を経由し
ての移動量が、それぞれの熱容量に応じた値となるよう
になる。これによって、ハウジング１側及びピストン２
側へと上記摩擦熱が効率良く伝播されることとなる。な
お、ディスク１１とディスク２１との厚さが同等、か
つ、質量が異なる場合においては、質量の大きいほうが
熱容量が大きく、従って、熱を多く溜めることができる
ので、例えばディスク２１の質量がディスク１１の質量
の凡そ２倍の値のとき、ディスク１１に設けられるも
の、すなわち、ディスク２１と接触する摩擦材の接触面
積×摩擦係数の値を、ディスク２１に設けられるもの、
すなわち、ディスク１１と接触する摩擦材の接触面積×
摩擦係数の値の凡そ２倍の値となるように配置すること
ができる。

【００１４】更に、このような両ディスク１１、２１の
相手側のディスクとの接触面側に設けられる摩擦材の配
置に関しては、図４に示すような摩擦面における周速度
の影響が少なくなるようにしたものも考えられる。この
ものは、摩擦面における熱発生量が、相対滑り速度によ
って影響を受けることを考慮したものである。具体的に
は、それぞれのディスク１１、２１に設けられる摩擦材
を径方向に分割して、径方向の幅が大きくならないよう
にするとともに、これら分割された摩擦材１１１、１１
１’、２１１を、ハウジング側ディスク１１に設けられ
るものと、ピストン側ディスク２１に設けられるものと
を、径方向に互い違い状に配置するようにしたことであ
る。具体的には、摩擦材１１１の面積×摩擦材１１１の
摩擦係数×周速度（平均値）＋摩擦材１１１’の面積×
摩擦材１１１’の摩擦係数×周速度（平均値）≒摩擦材
２１１の面積×摩擦材２１１の摩擦係数×周速度（平均
値）とすることで、それぞれの相手方ディスク１１、２
１との摩擦係合によって生ずる発熱量には、大きな差異
が生じないようにすることができる。これによって、ハ
ウジング側ディスク１１及びピストン側ディスク２１に
て発生する摩擦熱の量も、ほぼ同じ様な値となり、ハウ
ジング１側及びピストン２側へと伝播される摩擦熱の量
を、ほぼ同等の値に制御することができるようになる。
なお、本実施の形態においては、摩擦材を径方向に細分
化し過ぎると、接触面の面圧が局部的に上昇し、これに
よって摩擦部周りの発熱量が極大化し、極端な温度上昇
をまねく部位の生ずるおそれがあるので、これに対処す
るため、例えば図４に示す如く、どちらか一方側、例え
ばピストン側ディスク２１に設けられるもの（２１１）
は細分化せず一体化しておき、これをハウジング側ディ
スク１１に設けられるもの（１１１、１１１’）にて、
径方向にて包込むように配置するようにしている。この
ようにして、全体的には、互い違い状に摩擦材を配置す
ることとし、周速度の影響を少なくするとともに、接触
面の面圧が極端に上昇するのを避けることができるよう
になる。

【００１５】次に、このような構成からなる本実施の形
態のものについての、その作用等について説明する。す
なわち、本実施の形態のものにおいては、スリップ制御
装置が作動すると、ハウジング１側及びピストン２側に
設けられた、それぞれのディスク１１、２１のところで
は、相手側に設けられた摩擦材との間における摩擦接触
によって、熱が発生する。そして、この熱（摩擦熱）
は、金属材料からなる各ディスク１１、２１側に伝播さ
れることとなる。ところで、本実施の形態のものにおい
ては、これらディスク１１、２１は、それぞれ熱容量が
大きく、かつ、熱伝導度の高いハウジング１あるいはピ
ストン２に連結されるようになっているものである。従
って、上記それぞれのディスク１１、２１にて発生した
摩擦熱は、効率良くハウジング１あるいはピストン２へ
と伝播され、各ディスク１１、２１のところには、熱が
滞留しないようになる。

【００１６】そして、このようにしてハウジング１ある
いはピストン２に伝播された熱は、大きな放熱面積を有
するこれら部材から、大気中へと効率良く放散されるこ
ととなる。従って、上記スリップ制御装置の作動時に、
上記ディスク１１、２１のところで発生した摩擦熱は効
率良く放散され、これらディスク１１、２１の周りは効
率良く冷却されることとなる。また、ハウジング側ディ
スク１１及びピストン側ディスク２１のところに設けら
れる各摩擦材１１１、２１１の、両者の発熱量がほぼ同
等の値となるようになっているところから、ハウジング
１側に伝播される熱量とピストン２側に伝播される熱量
とが、ほぼ同等の値を有するようになり、どちらか一方
側に大きく偏ることがない。これらのことによっても、
発生した摩擦熱は効率良く分散され、当該発熱部、すな
わち、各ディスク１１、２１の周りには熱が滞留しない
ようになる。その結果、スリップ制御装置の作動時にお
ける、上記摩擦材周り（ディスク１１、２１の周り）の
温度上昇を抑制することができるようになる。

【００１７】また、摩擦材１１１、２１１の面積比を各
ディスクの厚さ、質量の比に応じて配置するようにした
ものにおいて（図５参照）は、各ディスク１１、２１に
て発生した摩擦熱の、その滞留量が同等の値となるよう
にすることができる。すなわち、摩擦接触によって生ず
る熱による温度上昇量は、熱がどのように移動するかに
よって決まるものである。ディスクの一方が他方よりも
熱移動容量が小さい場合、熱移動容量の少ない方のディ
スクには熱が滞留し温度上昇量が大きくなり、熱の偏り
が生ずる。これらのことを考慮して、本実施の形態のも
のにおいては、摩擦材の配置（具体的には分割の割合）
を、熱移動経路の状態に応じて決定し、熱移動経路の違
いによる影響を少なくするようにしている。このような
構成を採ることにより、本実施の形態のものにおいて
は、ハウジング側ディスク１１及びピストン側ディスク
２１にて発生する摩擦熱の移動を円滑にし、ハウジング
側及びピストン側に効率良く熱を伝播させるようにして
いる。その結果、全体的な熱伝導効率を高めることがで
きるようになり、上記ディスク１１、２１の配置される
周りには熱の滞留が生じないようになる。すなわち、デ
ィスク１１、２１周りの冷却効率が高められることとな
り、スリップ制御装置の作動時の温度上昇を抑制するこ
とができるようになる。

【００１８】また、摩擦材１１１、２１１を、それぞれ
径方向に分割し、これらを互い違いに配置するようにし
たものにおいて（図４参照）は、各ディスク１１、２１
にて発生する摩擦熱の量を、同等の値を有するようにす
ることができる。具体的には、本実施の形態のものにお
いては、摩擦材の配置を半径方向に分割するとともに、
これらを周速度を考慮して交互に配列するようにし、こ
れによって、周速度による発熱量の差の影響を少なくす
るようにしている。このような構成を採ることにより、
本実施の形態のものにおいては、ハウジング側ディスク
１１及びピストン側ディスク２１にて発生する摩擦熱の
量を、ほぼ同じ値となるようにすることができるように
なり、ハウジング側及びピストン側に分配される熱量を
より均等化することができるようになる。その結果、全
体的な熱伝導効率を高めることができるようになり、上
記ディスク１１、２１の配置される周りには熱の滞留が
生じないようになる。すなわち、ディスク１１、２１周
りの冷却効率が高められることとなり、スリップ制御装
置の作動をより肌理細かく制御することができるように
なる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、入力側の部材であるハ
ウジングと、出力側の部材であるタービンと、これら入
力側部材と出力側部材との間を機械的に摩擦結合させる
ピストンと、からなるものであって、入力側と出力側と
の間における流体スリップ量を適宜制御するトルクコン
バータ用スリップ制御装置に関して、上記ハウジング及
びピストンのうちのいずれか一方の側に、相対回転運動
が不可能なように、かつ、軸方向には摺動運動が可能な
ように取り付けられるものであって、金属材料からなる
一のディスクを設けるとともに、残りの他方の側に、相
対回転運動が不可能なように、かつ、軸方向には摺動運
動が可能なように取り付けられるものであって、金属材
料からなる他のディスクを設け、これら二つのディスク
の相接する面側に、それぞれ摩擦材を設けるとともに、
これら二つのディスクの取り付けられる摩擦材の、相手
側ディスク面と接触することによって生成される熱の量
を、ほぼ同等な状態となるようにした構成を採ることと
したので、ハウジング側に伝播される熱量とピストン側
に伝播される熱量とが、ほぼ同等の値を有するようにな
り、どちらか一方側に大きく偏ることがなくなった。そ
の結果、発生した摩擦熱は効率良く分散され、当該発熱
部、すなわち、各ディスクの周りには熱が滞留しないよ
うになった。従って、スリップ制御装置周りの冷却機能
を高めることができるようになり、スリップ制御装置を
より肌理細かく作動させることができるようになった。
その結果、燃費率の向上を図ることができるようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構成を示す断面図である。

【図２】本発明にかかるディスク周りにおける摩擦材の
配置状態を示す図である。

【図３】本発明にかかるディスク周りにおける摩擦材の
配置状態に関する他の例を示す図である。

【図４】本発明にかかるディスク周りにおける摩擦材を
径方向に分割したものに関する、その配置状態を示す図
である。

【図５】本発明にかかるディスク周りにおける摩擦材を
熱移動経路に応じて分割したものの配置状態を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ ハウジング １１ ディスク（ハウジング側ディスク） １１１ 摩擦材 １１１’ 摩擦材 １１９ 摩擦材 １５ スプライン部 ２ ピストン ２１ ディスク（ピストン側ディスク） ２１１ 摩擦材 ２１９ 摩擦材 ２５ スプライン部 ３ タービン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒石 真且 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 長沢 裕二 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 小嶋 昌洋 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 武内 博明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力側の部材であるハウジングと、出力
   側の部材であるタービンと、これら入力側部材と出力側
   部材との間を機械的に摩擦結合させるピストンと、から
   なるものであって、入力側と出力側との間における流体
   スリップ量を適宜制御するトルクコンバータ用スリップ
   制御装置において、上記ハウジング及びピストンのうち
   のいずれか一方の側に、相対回転運動が不可能なよう
   に、かつ、軸方向には摺動運動が可能なように取り付け
   られるものであって、金属材料からなる一のディスクを
   設けるとともに、残りの他方の側に、相対回転運動が不
   可能なように、かつ、軸方向には摺動運動が可能なよう
   に取り付けられるものであって、金属材料からなる他の
   ディスクを設け、これら二つのディスクの相接する面側
   に、それぞれ摩擦材を設けるようにしたことを特徴とす
   るトルクコンバータ用スリップ制御装置。