JP2003207019A - 流体継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な変更により伝達トルク特性が変わるこ
となく伝達トルク容量を変更することができる流体継手
を提供する。 【解決手段】 環状のコアリングを有するポンプシェル
と、該ポンプシェル内に配設された複数個のインペラと
を有するポンプと、該ポンプと対向して配設され環状の
コアリングを有するタービンシェルと、該タービンシェ
ル内に配設された複数個のランナとを有するタービンと
を具備する流体継手であって、タービンのコアリングの
内周部がポンプのコアリングの内周部に対して径方向内
側でオーバーラップしており、該両内周部間に隙間が形
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原動機の回転トル
クを伝達するための流体継手（フルードカップリング）
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体継手（フルードカップリング）は船
舶用、産業機械用、自動車用の動力伝達継手として従来
から用いられている。流体継手は、環状のポンプシェル
と該ポンプシェル内に放射状に配設された複数個のイン
ペラとを有するポンプと、環状のポンプシェルと該ポン
プシェル内に放射状に配設された複数個のインペラとを
有し上記ポンプと対向して配設されたタービンとからな
っており、ポンプおよびタービン内に作動流体が充填さ
れている。このように構成された流体継手は、ポンプが
原動機である例えばディーゼルエンジンのクランクシャ
フト（流体継手としての入力軸）に連結され、タービン
が入力軸と同一軸線上に配置された出力軸に取り付けら
れる。また、上記ポンプシェルおよびタービンシェル
に、作動流体を整流するための環状のコアリングを設け
た流体継手も使用されている。

【０００３】エンジンに連結される流体継手は、エンジ
ンの特性に合わせて伝達トルク容量が設定される。従っ
て、装着するエンジンの特性に対応するように流体継手
の伝達トルク容量を変更する必要がある。流体継手の伝
達トルク容量を変更するには、一般にポンプおよびター
ビンのサイズ即ち最大外径を変更する方法がとられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】而して、ポンプおよび
タービンのサイズを変更することによって流体継手の伝
達トルク容量を変更する方法をとると、エンジンの種類
毎に流体継手を設計し製作しなければならない。また、
ポンプおよびタービンのサイズを変更すると、ポンプお
よびタービンの内外径比が変化してしまう。即ち、ポン
プおよびタービンの内径は軸および軸受の径によって決
まるため、ポンプおよびタービンの外径を変更すると内
外径比が変化する。ポンプおよびタービンの内外径比が
変化すると流体継手の伝達トルク特性が変化してしま
い、例えば各エンジンに対してストール回転速度を一定
にすることが不可能となる。

【０００５】本発明は上記事実に鑑みてなされたもの
で、その主たる技術的課題は、極めて簡単な変更により
伝達トルク特性が変わることなく伝達トルク容量を変更
することができる流体継手を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記主たる技術的課題を
解決するために、第１の発明によれば、環状のコアリン
グを有するポンプシェルと、該ポンプシェル内に配設さ
れた複数個のインペラとを有するポンプと、該ポンプと
対向して配設され環状のコアリングを有するタービンシ
ェルと、該タービンシェル内に配設された複数個のラン
ナとを有するタービンと、を具備する流体継手におい
て、該タービンの該コアリングの内周部が該ポンプの該
コアリングの内周部に対して径方向内側でオーバーラッ
プしており、該両内周部間に隙間が形成されている、こ
とを特徴とする流体継手が提供される。

【０００７】また、上記主たる技術的課題を解決するた
めに、第２の発明によれば、環状のコアリングを有する
ポンプシェルと、該ポンプシェル内に配設された複数個
のインペラとを有するポンプと、該ポンプと対向して配
設され環状のコアリングを有するタービンシェルと、該
タービンシェル内に配設された複数個のランナとを有す
るタービンと、を具備する流体継手において、該ポンプ
の該コアリングの外周部が該タービンの該コアリングの
外周部に対して径方向外側でオーバーラップしており、
該両内周部間に隙間が形成されている、ことを特徴とす
る流体継手が提供される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された
流体継手の好適実施形態を図示している添付図面を参照
して、更に詳細に説明する。

【０００９】図１には、本発明に従って構成された流体
継手を自動車用エンジンと摩擦クラッチとの間に配設し
た駆動装置の一実施形態が示されている。図示の実施形
態における駆動装置は、原動機としての内燃機関２と本
発明に従って構成された流体継手４および摩擦クラッチ
７とによって構成されている。内燃機関２は図示の実施
形態においてはディーゼルエンジンからなっており、ク
ランク軸２１の端部には流体継手４の後述するポンプ側
が取り付けられる。

【００１０】流体継手４は、ディーゼルエンジン２に装
着されたハウジング２２にボルト２３等の締結手段によ
って取り付けられた流体継手ハウジング４０内に配設さ
れている。図示の実施形態における流体継手４は、ポン
プ４１と該ポンプ４１と対向して配設されたタービン４
２および上記ポンプ４１と連結されたケーシング４３を
具備している。

【００１１】流体継手４を構成するポンプ４１は環状の
コアリング４１１を備えた椀状のポンプシェル４１２
と、該ポンプシェル４１２内に放射状に配設された複数
個のインペラ４１３とを備えており、ポンプシェル４１
２が上記ケーシング４３に溶接等の固着手段によって取
り付けられている。なお、ケーシング４３は、上記クラ
ンク軸２１にボルト２４によって内周部が装着されたド
ライブプレート４４の外周部にボルト４４１、ナット４
４２等の締結手段によって装着されている。このように
して、ポンプ４１のポンプシェル４１２は、ケーシング
４３およびドライブプレート４４を介してクランク軸２
１に連結される。従って、クランク軸２１は流体継手４
の入力軸として機能する。なお、上記ドライブプレート
４４の外周には、図示しないスタータモータの駆動歯車
と噛合する始動用のリングギヤ４５が装着されている。

【００１２】上記タービン４２は、上記ポンプ４１のポ
ンプシェル４１２と対向して配設され環状のコアリング
４２１を備えた椀状のタービンシェル４２２と、該ター
ビンシェル４２２内に放射状に配設された複数個のラン
ナ４２３とを備えている。タービンシェル４２２は、上
記入力軸としての上記クランク軸２１と同一軸線上に配
設された出力軸４６にスプライン嵌合されたタービンハ
ブ４７に溶接等の固着手段によって取り付けられてい
る。

【００１３】ここで、上記ポンプ４１のコアリング４１
１とタービン４２のコアリング４２１との関係について
図２を参照して説明する。図２に示す実施形態において
は、タービン４２のコアリング４２１の内周部４２１ａ
がポンプ４１のコアリング４１１の内周部４１１ａに対
して径方向内側でオーバーラップしている。このように
オーバーラップして構成されたタービン４２のコアリン
グ４２１の内周部４２１ａとポンプ４１のコアリング４
１１の内周部４１１ａとの間には、所定の隙間４ａが形
成されている。一方、ポンプ４１のコアリング４１１の
外周端とタービン４２のコアリング４２１の外周端は、
所定の隙間４ｂを設けて互いに対向している。

【００１４】図１を参照して説明を続けると、図示の実
施形態における流体継手４は油圧ポンプ６０を具備して
いる。この油圧ポンプ６０は、上記流体継手ハウジング
４０に装着された摩擦クラッチ７の後述するクラッチハ
ウジング７０にボルト６１等の固着手段によって取り付
けられたポンプハウジング６２に配設されている。この
油圧ポンプ６０は、上記ポンプ４１のポンプシェル４１
２に取り付けられたポンプハブ４８によって回転駆動さ
れるように構成されており、図示しない流体経路を介し
て作動流体を上記ポンプ４１およびタービン４２内に供
給する。なお、ポンプハブ４８は上記タービンハブに軸
受４９によって回転可能に支持されている。

【００１５】次に、上記摩擦クラッチ７について説明す
る。摩擦クラッチ７は、上記流体継手ハウジング４０に
ボルト７１によって装着されたクラッチハウジング７０
内に配設されている。図示の実施形態における摩擦クラ
ッチ７は、上記流体継手４の出力軸４６に装着されたク
ラッチドライブプレート７２と、出力軸４６と同一軸線
上に配設された伝動軸７３（図示の実施形態において
は、図示しない変速機の入力軸）と、該伝動軸７３にス
プライン嵌合されたクラッチハブ７４に取り付けられ外
周部にクラッチフェーシング７５が装着されているドリ
ブンプレート７６と、該ドリブンプレート７６をクラッ
チドライブプレート７２に押圧するプレッシャープレー
ト７７と、該プレッシャープレート７７をクラッチドラ
イブプレート７２に向けて付勢するダイアフラムスプリ
ング７８と、該ダイアフラムスプリング７８の内端部に
係合してダイアフラムスプリング７８の中間部を支点７
８１として作動するレリーズベアリング７９と、該レリ
ーズベアリング７９を軸方向に作動せしめるクラッチレ
リーズフォーク８０とを具備している。このように構成
された摩擦クラッチ７は、図示の状態においてはダイア
フラムスプリング７８のばね力によってプレッシャープ
レート７７がクラッチドライブプレート７２に向けて押
圧されており、従って、ドリブンプレート７６に装着さ
れたクラッチフェーシング７５がクラッチドライブプレ
ート７２に押圧されて流体継手４の出力軸４６に伝達さ
れた動力がクラッチドライブプレート７２およびドリブ
ンプレート７６を介して伝動軸７３に伝達される。この
動力伝達を遮断する場合は、図示しないスレーブシリン
ダに油圧を供給してクラッチレリーズフォーク８０を作
動し、レリーズベアリング７９を図１において左方に移
動すると、ダイアフラムスプリング７８が図において２
点鎖線で示すように作動せしめられ、プレッシャープレ
ート７７への押圧力を解除することにより、クラッチド
ライブプレート７２からドリブンプレート７６への動力
伝達が遮断される。

【００１６】図示の実施形態における流体継手を装備し
た駆動装置は以上のように構成されており、以下その作
動について説明する。ディーゼルエンジン２のクランク
軸２１（入力軸）に発生した駆動力は、ドライブプレー
ト４４を介して流体継手４のケーシング４３に伝達され
る。ケーシング４３とポンプ４１のポンプシェル４１２
は一体的に構成されているので、上記駆動力によってポ
ンプ４１が回転せしめられる。ポンプ４１が回転すると
ポンプ４１内の作動流体は遠心力によりインペラ４１３
に沿って外周に向かって流れ、矢印５ａで示すようにタ
ービン４２側に流入する。タービン４２側に流入した作
動流体は、内周側に向かって流れ矢印５ｂで示すように
ポンプ４１に戻される。このように、ポンプ４１および
タービン４２内の作動流体がポンプシェル４１２および
タービンシェル４２２の内周面とコアリング４１１およ
び４２１の外周面によって形成される循環路内を循環す
ることにより、ポンプ４１側の駆動トルクが作動流体を
介してタービン４２側に伝達される。タービン４２側に
伝達された駆動力は、タービンシェル４２１およびター
ビンハブ４７を介して出力軸４６に伝達され、更に上記
摩擦クラッチ６を介して図示しない変速機に伝達され
る。

【００１７】ここで、流体継手４の作動時におけるポン
プ４１およびタービン４２内の作動流体の流れについ
て、図２を参照して説明する。流体継手４の作動時にお
いては、上述したように作動流体がポンプ４１およびタ
ービン４２内を矢印５ａ、５ｂで示すように循環する。
このような作動流体の循環時において、矢印５ｂで示す
ようにタービン４２のコアリング４２１の内周部４２１
ａに沿って作動流体が流れると、該コアリング４２１内
周端の下流側即ちタービン４２のコアリング４２１の内
周部４２１ａとポンプ４１のコアリング４１１の内周部
４１１ａとの間に形成された隙間４ａの開口部付近に負
圧が発生する。この結果、コアリング内の作動流体が上
記隙間４ａを通して矢印５ｃで示すように循環路内に流
出する。この隙間４ａからの作動流体の流出量は、隙間
４ａが大きい程多くなる。このようにコアリング内の作
動流体が上記隙間４ａを通して流出するとコアリング内
の圧力が低下するため、矢印５ｄで示すようにポンプ４
１のコアリング４１１の外周端とタービン４２のコアリ
ング４２１の外周端との間に形成された隙間４ｂを通し
て循環路内の作動流体がコアリング内に流入する。この
結果、循環路内を循環する作動流体の流量が減少するの
で、流体継手４の伝達トルク容量が低下する。この伝達
トルク容量の低下量は、コアリング内から流出入する作
動流体の流量によって決まるので、タービン４２のコア
リング４２１の内周部４２１ａとポンプ４１のコアリン
グ４１１の内周部４１１ａとの間に形成された隙間４ａ
を変更することによって伝達トルク容量を変更すること
ができる。

【００１８】次に、図示の実施形態における流体継手４
の伝達トルク特性について、図４を参照して説明する。
図４において、横軸はポンプとタービンとの速度比
（ｅ）、縦軸は流体継手の入力容量係数（τ）である。
図４において、実線はタービン４２のコアリング４２１
の内周部４２１ａとポンプ４１のコアリング４１１の内
周部４１１ａとの間に形成された隙間４ａを限りなく零
（０）に近付けた（タービン４２のコアリング４２１と
ポンプ４１のコアリング４１１は相対回転するので両者
間には隙間が必要である）流体継手の特性線、破線は上
記隙間４ａを例えば１ｍｍにした流体継手の特性線、１
点鎖線は上記隙間４ａを例えば２ｍｍにした流体継手の
特性線である。図４から判るように、上記隙間４ａが大
きくなるに従って入力容量係数（τ）が低下するが、各
速度比（ｅ）における低下率は一定であり、伝達トルク
特性は変化しない。このように、本発明による流体継手
においてばタービン４２のコアリング４２１の内周部４
２１ａとポンプ４１のコアリング４１１の内周部４１１
ａとの間に形成された隙間４ａを変える極めて簡単な変
更により、伝達トルク特性を変えることなく伝達トルク
容量を変更することができる。

【００１９】次に、本発明の他の実施形態について、図
３を参照して説明する。なお、図３に示す流体継手にお
いては、上記図１および図２に示す流体継手の構成部材
と同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省
略する。図３に示す実施形態における流体継手４は、ポ
ンプ４１のコアリング４１１の外周部４１１ｂをタービ
ン４２のコアリング４２１の内周部４２１ｂに対して径
方向外側でオーバーラップさせたものである。そして、
ポンプ４１のコアリング４１１の外周部４１１ｂとター
ビン４２のコアリング４２１の内周部４２１ｂとの間に
は所定の隙間４ｃが形成されている。一方、ポンプ４１
のコアリング４１１の内周端とタービン４２のコアリン
グ４２１の内周端は、所定の隙間４ｄを設けて互いに対
向している。

【００２０】図３に示す実施形態の流体継手において
も、作動時には作動流体がポンプ４１およびタービン４
２の循環路内を矢印５ａ、５ｂで示すように循環する。
このような作動流体の循環時において、矢印５ａで示す
ようにポンプ４１のコアリング４１１の外周部４１１ｂ
に沿って作動流体が流れると、該コアリング４１１外周
端の下流側即ちポンプ４１のコアリング４１１の外周部
４１１ｂとタービン４２のコアリング４２１の内周部４
２１ｂとの間に形成された隙間４ｃの開口部付近に負圧
が発生する。この結果、コアリング内の作動流体が上記
隙間４ｃを通して矢印５ｅで示すように循環路内に流出
する。コアリング内の作動流体が上記隙間４ｃを通して
流出するとコアリング内の圧力が低下するため、矢印５
ｆで示すようにポンプ４１のコアリング４１１の内周端
とタービン４２のコアリング４２１の内周端との間に形
成された隙間４ｄを通して循環路内の作動流体がコアリ
ング内に流入する。従って、図３に示す実施形態におけ
る流体継手においても、ポンプ４１のコアリング４１１
の外周端とタービン４２のコアリング４２１の外周端と
の間に形成された隙間４ｃを変更することによって上述
したように伝達トルク容量を変更することができ、上記
図１および図２に示す流体継手と同じ作用効果を奏す
る。

【００２１】以上、本発明を図示の実施形態に基づいて
説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるもので
はない。例えば、ポンプとタービンとの速度比（ｅ）が
零（０）のときの伝達トルク、即ちドラッグトルクを低
減するために作動流体の循環路内にバッフルプレートを
配設した流体継手に本発明を適用しても上記実施形態と
同様の作用効果が得られる。

【００２２】

【発明の効果】本発明による流体継手は以上のように構
成されているので、以下に述べる作用効果を奏する。

【００２３】即ち、第１の発明による流体継手は、ター
ビンのコアリングの内周部がポンプのコアリングの内周
部に対して径方向内側でオーバーラップしており、該両
内周部間に隙間が形成されているので、該隙間を変更す
ることによって伝達トルク特性が変わることなく伝達ト
ルク容量を変更することができる。従って、ポンプおよ
びタービンのサイズを変更することなく、極めて簡単な
変更で種々の特性のエンジンに適応することができる。
また、第２の発明による流体継手は、ポンプのコアリン
グの外周部がタービンのコアリングの外周部に対して径
方向外側でオーバーラップしており、該両内周部間に隙
間が形成されているので、該隙間を変更することによっ
て伝達トルク容量を変更することができ、上記第１の発
明と同様の作用効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成された流体継手を装備した
駆動装置の一実施形態を示す断面図。

【図２】本発明に従って構成された流体継手の一実施形
態を示す要部拡大断面図。

【図３】本発明に従って構成された流体継手の他の実施
形態を示す要部拡大断面図。

【図４】本発明に従って構成された流体継手の特性線
図。

【符号の説明】

２：内燃機関 ２１：クランク軸 ４：流体継手 ４０：流体継手ハウジング ４１：ポンプ ４１１：ポンプのコアリング ４１２：ポンプシェル ４１３：インペラ ４２：タービン ４２１：タービンのコアリング ４２２：タービンシェル ４２３：ランナ ４３：ケーシング ４４：ドライブプレート ４５：リングギヤ ４６：出力軸 ４７：タービンハブ ４８：ポンプハブ ６０：油圧ポンプ ６２：ポンプハウジング ７：摩擦クラッチ ７０：クラッチハウジング ７２：クラッチドライブプレート ７３：伝動軸 ７４：クラッチハブ ７５：クラッチフェーシング ７６：ドリブンプレート ７７：プレッシャープレート ７８：ダイアフラムスプリング ７９：レリーズベアリング ８０：クラッチレリーズフォーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩男 信幸 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 山本 康 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 宮田 高宏 静岡県浜松市豊町508番地の１ 株式会社 ユタカ技研内 (72)発明者 草刈 昭一 静岡県浜松市豊町508番地の１ 株式会社 ユタカ技研内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状のコアリングを有するポンプシェル
   と、該ポンプシェル内に配設された複数個のインペラと
   を有するポンプと、 該ポンプと対向して配設され環状のコアリングを有する
   タービンシェルと、該タービンシェル内に配設された複
   数個のランナとを有するタービンと、を具備する流体継
   手において、 該タービンの該コアリングの内周部が該ポンプの該コア
   リングの内周部に対して径方向内側でオーバーラップし
   ており、該両内周部間に隙間が形成されている、 ことを特徴とする流体継手。
2. 【請求項２】 環状のコアリングを有するポンプシェル
   と、該ポンプシェル内に配設された複数個のインペラと
   を有するポンプと、 該ポンプと対向して配設され環状のコアリングを有する
   タービンシェルと、該タービンシェル内に配設された複
   数個のランナとを有するタービンと、を具備する流体継
   手において、 該ポンプの該コアリングの外周部が該タービンの該コア
   リングの外周部に対して径方向外側でオーバーラップし
   ており、該両内周部間に隙間が形成されている、 ことを特徴とする流体継手。