JP2010185537A - 流体継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンの動力を得て回転する外殻内には作動流体を満たし、ポンプインペラの回転に伴って作動流体を媒介として回転するタービンランナ、該タービンランナの回転速度が所定の領域に達したところで働くクラッチ、及び該クラッチが働く時の衝撃トルクを緩和するダンパを備え、ポンプインペラを外殻から切り離して構成される流体継手の提供。
【解決手段】 ポンプインペラは金属板を所定の形状に成形したポンプシェルに複数枚のブレードを配列・固定し、各ブレードの先端縁をコアにて連結した構造としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は外殻から切り離されてポンプインペラが構成される流体継手に関するものである。

図７は従来の流体継手の内部構造を示している。この流体継手はクラッチ（イ）及びダンパ（ロ）を有し、これらが外殻内で大きなスペースを占めており、ポンプインペラ（ハ）及びタービンランナ（ニ）を備えているが、その大きさは比較的小さくて外殻（ホ）の後方外周部に配置されている。

エンジンからの動力はフロントカバー（ヘ）に伝達され、フロントカバー（ヘ）と共に外殻（ホ）及び該外殻（ホ）に取着されている上記ポンプインペラ（ハ）が回転する。そして、ポンプインペラ（ハ）の回転によって外殻（ホ）内に満たされている作動流体を介してタービンランナ（ニ）が回り、タービンランナ（ニ）と連結しているハブ（ト）が回転駆動する。

そして、上記タービンランナ（ニ）の回転速度が所定の領域に達したところで、上記クラッチ（イ）が働くことでフロントカバー（ロ）の回転を直接受けてハブ（ト）を回転駆動するように構成している。ここで、該クラッチ（イ）が作動する際の衝撃トルクを緩和する為に、ダンパ（ロ）が設けられ、ポンプインペラ（ハ）とタービンランナ（ニ）との速度差に基づく衝撃トルクが該ダンパ（ロ）にて吸収される。

ところで、同図に示す流体継手の基本構造は従来のトルクコンバータと共通しているが、既存のトルクコンバータに比較してポンプインペラ（ハ）及びタービンランナ（ニ）は小さく、低速度域においてクラッチ（イ）が働くように構成した一種の発進クラッチである。このように、小さいポンプインペラ（ハ）であっても、複数枚のブレード（チ）、（チ）・・・を備え、これら各ブレード（チ）、（チ）・・・は外殻（ホ）の内面にカシメやロウ付けなどにて直接固定されている。

ブレード（チ）の外周にはタブ（リ）、（リ）が突出し、その為に外殻（ホ）の内面には上記タブ（リ）、（リ）・・・が嵌る溝を形成している。しかし、外殻（ホ）の厚さは比較的大きく、この外殻（ホ）の限られた部分をブレード外周に合わせて所定の形状にプレス成形すると共に、タブ（リ）、（リ）・・・が嵌る溝を加工することは容易でない。

同図に示すように、クラッチ（イ）及びダンパ（ロ）が大きなスペースを占める流体継手において、ポンプインペラ（ハ）及びタービンランナ（ニ）を配置するスペースは必然的に限られてしまい、この限られたスペースにポンプインペラ（ハ）を構成するブレード（チ）、（チ）・・・を取付ける為に外殻（ホ）をプレス成形することが困難となる。しかし、逆にブレード（チ）、（チ）・・・を取付ける為に、外殻（ホ）のプレス成形を重視するならば、流体継手とし満足する性能は得られない。

このように、ポンプインペラ及びタービンランナを外殻の限られた外周に設ける場合、上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、流体継手としての性能を損なうことがないようにすると共に、外殻をブレード外周に合わせて所定の形状にプレス成形することなく、ポンプインペラを該外殻から切り離して構成することが出来る流体継手を提供する。

本発明に係る流体継手は、そのポンプインペラのブレードを固定するポンプシェルを外殻とせず、外殻から切り離して別部材として構成している。従って、ポンプシェルの形状は外殻形状に左右されることなく設定することが出来、又、ポンプインペラの位置は外殻に面して設ける必要はない。

そこで、ポンプシェルはタービンランナのタービンシェルと同じように所定厚さの金属板をプレス成形して製作され、ブレードのタブが嵌合する為の複数の溝穴が打抜かれている。そこで、ポンプシェルに複数枚のブレードが配列・固定されたポンプインペラは流体継手の入力側部材に取着される。取付けられる部材は外殻に限るものではなく、エンジンからの動力が入力される側の部材であればよい。

本発明に係る流体継手では、ポンプインペラを構成するブレードは外殻に直接取着されることなく、金属板を成形して製作したポンプシェルに取付けられる。すなわち、ポンプインペラを外殻とは独立した構造にすることで、外殻の外周内面にブレードが取付けられる形状にプレス成形する必要はなく、又ブレードのタブが嵌る溝を加工する必要はない。従って、外殻の外周内面に込み入った溝成形が不要となることで、プレス成形は比較的容易に出来る。

一方、ポンプインペラが外殻から独立して設けられることで、外殻にポンプインペラを取付ける必要がなく、流体継手としての性能を最大限に発揮することが出来る箇所に設けることが可能となる。すなわち、エンジンからの動力が伝達される適当な入力側部材であればよく、最適なスペースに配置することが可能である。

図１は本発明に係る流体継手を示す実施例で、片側断面を表している。同図の１は外殻、２はポンプインペラ、３はタービンランナ、４はクラッチ、５はダンパを夫々表している。この流体継手の構造を動作に基づいて説明すると、エンジンからの動力はフトントカバー６に伝達され、フトントカバー６と一体化している上記外殻１が回転する。

外殻１を構成するフロントカバー６の外周一部にはポンプインペラ２が取付けられ、外殻１と共にポンプインペラ２が回転すると、外殻内に充填されている作動流体が攪拌されて対向して配置されているタービンランナ３が回転を開始する。タービンランナ３から延びるアーム７はクラッチ４の外フレーム８に連結・固定され、この外フレーム８の中心穴にはハブ９が嵌って固定されている。従って、ポンプインペラ２の回転に伴ってタービンランナ３が回転するならば、ハブ９が回転し、該ハブ９の軸穴に嵌っている出力軸１０が回転することになる。

そして、タービンランナ３の回転速度が高くなって所定の領域に達したところで、上記クラッチ４が働く。クラッチ４が働くと、エンジンからの動力はダンパ５を間にしてハブ９へ直接動力が伝達されるが、クラッチ４が作動することでポンプインペラ２とタービンランナ３との速度差に基づく衝撃トルクが発生し、この衝撃トルクは上記ダンパ５によって緩和される。

ダンパ５は中央ディスク１１と２枚の側プレート１２ａ，１２ｂ、ダンパスプリング１３，１３・・・、及び補助ダンパスプリング１４，１４・・・にて構成されている。中央ディスク１１は両側プレート１２ａ，１２ｂにて挟まれ、ダンパスプリング１３は両側プレート１２ａ，１２ｂに形成しているバネ収容部１５に収容されている。

そして、中央ディスク１１の外周には歯形が形成され、この歯形は外殻１の内周面に設けているスプライン歯１６と噛み合っている。従って、外殻１が回転するならば、上記ポンプインペラ２と共にダンパ５も回転することになる。ダンパ５の側プレート１２ａにはクラッチ４の内フレーム１７が連結し、内フレーム１７はダンパ５と共に同速で回転する。

該クラッチ４の外フレーム８にはリング状をした複数枚のクラッチ板１８，１８・・が噛み合い、内フレーム１７には同じくリング状をした複数枚のクラッチ板１９，１９・・・が噛み合っており、クラッチ４が作動していない状態ではクラッチ板１８，１８・・・とクラッチ板１９，１９・・・は夫々異なる速度で回転している。

すなわち、外フレーム８と共に回転するクラッチ板１８，１８・・・の回転速度はタービンランナ３と同じであり、内フレーム１７と共に回転するクラッチ板１９，１９・・・はダンパ５、外殻１、及びポンプインペラ２と同一速度で回転している。クラッチ板１９，１９・・とクラッチ板１８，１８・・の速度差はポンプインペラ２とタービンランナ３との速度差と同じであり、該クラッチ４は働くことで、クラッチ板１９，１９・・とクラッチ板１８，１８・・は互いに密着して同一速度となる。

このように、タービンランナ３の回転速度が所定の領域に達したところで、クラッチ４が働き、該ダンパ５のダンパスプリング１３は圧縮変形してポンプインペラ２とタービンランナ３との速度差に基づく衝撃トルクが吸収される。本発明の流体継手ではポンプインペラ２及びタービンランナ３が外殻１の片隅に配置されて、その大きさは小さく、外殻１と共にポンプインペラ２が回転しても作動流体の攪拌能力は小さく、その為にタービンランナ３の回転速度は直ぐには立上がり難い。従って、タービンランナ３の回転速度が低い領域においてクラッチ４が働くように、本発明の流体継手は発進クラッチとして機能する。

ところで、本発明の流体継手では、上記ポンプインペラ２はそのブレード２０，２０・・・が外殻１の内面に固定されることなく、ポンプシェル２１に固定されている。そして、このポンプシェル２１が外殻１の外周部に取着されている。図２はポンプインペラ２を単独で表したもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面拡大図を示している。

このように、ポンプインペラ２はタービンランナ３のように、所定厚さの金属板を成形したポンプシェル２１に溝穴を貫通して設け、該溝穴にタブ２３，２３・・・を嵌めると共にロウ付けなどで複数枚のブレード２０，２０・・・を配列して取付け、そして、これら各ブレード２０，２０・・・の上縁はコア２２が取付けられて連結している。

本発明ではポンプインペラ２を外殻１から切り離して製作し、これを図１のように外殻１の外周内面に沿って取着することが出来る。従って、外殻１の内面には各ブレード２０，２０・・・のタブ２３，２３・・・が嵌る溝加工をする必要はなく、その為に、外殻１のプレス成形を簡単に行うことが出来る。ポンプシェル２１は金属板をプレス成形して製作されるが、大きな曲率をもって湾曲した小さいポンプシェル２１であっても何ら問題なく製作可能である。これに対して、厚みの大きな外殻１の限られた部位を、ブレードが取付けられるように湾曲成形すると共に、タブ２３，２３・・・が嵌る溝を加工することは困難な場合が多い。

図３は本発明に係る流体継手を示す他の実施例であり、前記図１に示す流体継手とその構造は共通し、ポンプインペラ２及びタービンランナ３の位置は同じである。しかし、図１の流体継手の場合にはポンプインペラ２を構成しているポンプセェル２１がリヤカバー２６側に取着されているのに対して、図３に示す流体継手の場合にはフロントカバー６側に取着している。

図４は本発明に係る流体継手を表している別の実施例である。この流体継手の場合も、小さいポンプインペラ２とタービンランナ３が対を成して外殻１の片隅に取付けた構造と成っている。そして、クラッチ４及びダンパ５が大きなスペースを占めている。同図に示す流体継手の基本構造は前記図１の場合と共通しているが、ポンプインペラ２は外殻１に取着されることなく、外殻１の外周に設けたスプライン歯１６に噛み合って取付けられている。

従って、エンジンの動力を得てフロントカバー６及び外殻１が回転すれば、ポンプインペラ２は回転し、該ポンプインペラ２と対向して配置されているタービンランナ３は作動流体を媒介として回り始める。そして、タービンランナ３はクラッチ４の外フレーム８に連結し、該外フレーム８の中心穴に嵌って固定されているハブ９を回し、ハブ９に嵌っている出力軸１０へ動力が伝達される。そして、外フレーム８の回転と共にクラッチ板１８，１８・・が同一速度で回転する。

一方、外殻１と共にダンパ５が回転し、ダンパ５の側プレート１２ａはクラッチ４の内フレーム１７と連結していることで、内フレーム１７及びクラッチ板１９，１９・・・が同一速度で回転することが出来る。そこで、タービンランナ３の回転速度が所定の領域に達したところでクラッチ４が働き、クラッチ板１８，１８・・・とクラッチ板１９，１９・・・は互いに係合して同一速度で回転する。この時の速度差に基づく衝撃トルクは上記ダンパ５によって吸収される。

ところで、この実施例のポンプインペラ２もその形状は多少違っているが、ポンプシェル２１に複数枚のブレード２０，２０・・・を配列・固定し、上縁にはコア２２を取付けて構成している。そして、ポンプシェル２１から延びる連結ディスク２４の外周に複数の歯形が形成され、この歯形は外殻外周の内面に形成したスプライン歯１６と噛み合うことで外殻に固定されている。従って、ポンプインペラ２は外殻１と共に同一速度で回転することが出来る。連結ディスク２４が位置ズレしないように、両ストッパーに挟まれてポンプインペラ２は所定の位置に配置されている。

図５は本発明に係る流体継手を示す別の実施例を表している。この実施例に示す流体継手では、ポンプインペラ２がダンパ５の側プレート１２ａに取着されている。その他の構造は前記図１、図３、及び図４に示す流体継手と共通している。エンジンの動力を得てフロントカバー６及び外殻１は回転し、外殻１の外周内面に設けているスプライン歯１６と中央ディスク１１の外周は噛み合っている為に、ダンパ５は外殻１と共に同一速度で回転する。

そして、このダンパ５に取着されているポンプインペラ２も同一速度で回転する。この場合、低速回転域ではクラッチ４が働いていない為にポンプインペラ２の回転は作動流体を介してタービンランナ３を回し、これがクラッチ４の外フレーム８からハブ９に伝わり、ハブ９の軸穴に嵌っている出力軸１０を回転させることが出来るが、ポンプインペラ２は側プレート１２ａに取着されることで、ポンプインペラ２への回転トルクはダンパスプリング１３を介して伝達される為に、エンジンのトルク変動が吸収される。

このポンプインペラ２の構造も前記実施例の場合と同じように、複数枚のブレード２０，２０・・・はポンプシェル２１に取付けられ、ブレード２０，２０・・の上縁にはコア２２が取付けられている。そして、ポンプシェル２１に固定された連結ディスク２５を介して上記ダンパ５の側プレート１２ａにリベット止めされている。

図６は本発明の流体継手を表している更なる他の実施例である。この実施例の流体継手は、フロントカバー側にクラッチ４を設け、後方にダンパ５を配置した構造としている。そして、ポンプインペラ２はダンパ５に取着され、タービンランナ３はクラッチ４の外フレーム８に連結している。ところで、ダンパ５の中央ディスク１１はその内径側が外殻１のリヤカバー２６に溶接されていて、外殻１が回転すればダンパ５も同一速度で回転することが出来る構造としている。

ダンパ５とクラッチ４が配置される位置が違っているだけで、動作は前記図４に示した流体継手の場合と同じである。ところで、ポンプインペラ２はポンプシェル２１に複数枚のブレード２０，２０・・・を配列・固定し、又ブレード２０，２０・・・の上縁にはコア２２を取付けている構造であり、前記実施例と共通している。

本発明の流体継手は、そのポンプインペラ２を金属板を成形したポンプシェル２１に複数枚のブレード２０，２０・・・を取付けて構成しているもので、該ポンプインペラ２の位置は流体継手の性能向上を図って適当な位置に配置することが出来る。従来のように外殻（ホ）にブレード（チ）、（チ）・・・を取付ける構造では、ポンプインペラ（ハ）の位置は必然的に制約されてしまう。しかも、小さいブレード２０，２０・・・を取付けるために外殻１を込み入った形状にプレス成形することが容易でない。

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１ 外殻
２ ポンプインペラ
３ タービンランナ
４ クラッチ
５ ダンパ
６ フロントカバー
７ アーム
８ 外フレーム
９ ハブ
10 出力軸
11 中央ディスク
12 側プレート
13 ダンパスプリング
14 補助ダンパスプリング
15 バネ収容部
16 スプライン歯
17 内フレーム
18 クラッチ板
19 クラッチ板
20 ブレード
21 ポンプシェル
22 コア
23 タブ
24 連結ディスク
25 連結ディスク
26 リヤカバー

Claims (4)

1. エンジンの動力を得て回転する外殻内には作動流体を満たし、外殻と共に回転するように入力側部材側に設けたポンプインペラ、ポンプインペラと対向して設けられ上記作動流体を媒介として回転するタービンランナ、そしてタービンランナの回転速度が所定の領域に達したところで働くクラッチ、及び該クラッチが働く時の衝撃トルク及びエンジンのトルク変動を緩和するダンパを備えた流体継手において、上記ポンプインペラは外殻から切り離されて金属板を所定の形状に成形したポンプシェルに複数枚のブレードを配列・固定し、各ブレードの上縁をコアにて連結したことを特徴とする流体継手。
2. 上記ポンプインペラを外殻の外周内面に取付けた請求項１記載の流体継手。
3. 上記ポンプインペラのポンプシェルに固定した連結ディスクの外周に歯形を設け、外殻外周内面に設けたスプライン歯と噛み合わせて取付けた請求項１記載の流体継手。
4. 上記ポンプインペラのポンプシェルに固定した連結ディスクをダンパの側プレートに取付けた請求項１記載の流体継手。

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