JP2011052781A - トルクコンバータ - Google Patents

Abstract

【課題】４要素型のトルクコンバータにおいて、製造にかかる費用を抑える。
【解決手段】このトルクコンバータは、フロントカバー２と、インペラー１０と、タービン１１と、第１ステータ１２と、第２ステータ１３と、を備えている。インペラー１０は、複数のインペラーブレード１９と、複数のインペラーブレード１９を支持するインペラーコアと、を有している。タービン１１は、インペラーブレード１９に対向する複数のタービンブレード２３と、複数のタービンブレード２３を支持するタービンコア２２と、を有している。第１ステータ１２はタービン１１側に配置され、第２ステータ１３はインペラー１０側に配置されている。そして、インペラー１０の作動流体入口側半径とタービン１１の作動流体出口側半径とが異なっており、インペラーコア１８とタービンコア２２とは同形状である。
【選択図】図１

Description

本発明は、トルクコンバータ、より詳しくは、エンジンからのトルクを、流体を介してトランスミッション側に伝達するためのトルクコンバータに関する。

トルクコンバータは、３種の羽根車からなるトーラス（インペラー、タービン、ステータ）を有し、トーラス内部の流体により動力を伝達する装置である。インペラーはフロントカバーとともに内部に作動油が充填された流体室を形成している。インペラーは、主に、環状のインペラーシェルと、インペラーシェル内側に固定された複数のインペラーブレードと、インペラーブレードの内側に固定された環状のインペラーコアとから構成されている。タービンは流体室内でインペラーに軸方向に対向して配置されている。タービンは、主に、環状のタービンシェルと、タービンシェルのインペラー側の面に固定された複数のタービンブレードと、タービンブレードの内側に固定された環状のタービンコアとから構成されている。タービンシェルの内周部はタービンハブのフランジに複数のリベットにより固定されている。タービンハブは入力シャフトに相対回転不能に連結されている。ステータは、タービンからインペラーに戻る作動油の流れを整流するための機構であり、インペラーの内周部とタービン内周部間に配置されている。ステータは、主に、環状のシェルと、シェルの外周面に設けられた複数のステータブレードと、複数のステータブレードの先端に固定された環状のステータコアとから構成されている。ステータシェルはワンウェイクラッチを介して固定シャフトに支持されている（特許文献１参照）。

また、特許文献１に示されたようなトルクコンバータの効率を改善するために、例えば特許文献２に示されたような４要素型のトルクコンバータが提案されている。この４要素型のトルクコンバータは、特許文献１における１つのステータを２つの分割し、効率を改善したものである。

特開２００７−２１１８８６号公報 特開２００３−２８７１０４号公報

前述のような４要素型のトルクコンバータでは、２つのステータが設けられているので、一般的な３要素型のトルクコンバータに比較してコスト高になる。したがって、４要素型のトルクコンバータにおいては、特に製造にかかる費用を抑えることが望まれている。

本発明の課題は、４要素型のトルクコンバータにおいて、製造にかかる費用を抑えることにある。

請求項１に係るトルクコンバータは、エンジンからのトルクを、流体を介してトランスミッション側に伝達するためのものであって、エンジンからのトルクが入力されるフロントカバーと、インペラーと、タービンと、第１ステータと、第２ステータと、を備えている。インペラーは、フロントカバーとともに流体室を構成し、複数のインペラーブレードと、複数のインペラーブレードを支持するインペラーコアと、を有している。タービンは、インペラーブレードに対向する複数のタービンブレードと、複数のタービンブレードを支持するタービンコアと、を有し、トランスミッションにトルクを出力可能である。第１ステータは、インペラーの内周部とタービンの内周部との間において、タービン側に配置され、タービンからインペラーに流れる流体の流れを整流するための複数の第１ステータブレードを有している。第２ステータは、インペラーの内周部とタービンの内周部との間において、インペラー側に配置され、タービンからインペラーに流れる流体の流れを整流するための複数の第２ステータブレードを有している。そして、インペラーの作動流体入口側半径とタービンの作動流体出口側半径とが異なっており、インペラーコアとタービンコアとは同形状である。

ここでは、インペラーコアとタービンコアとを同形状にしているので、部品の共通化を図ることができ、製造費用を抑えることができる。

なお、各要素の半径は、デザインパスと各ブレードの縁との交差点における半径寸法である。また、ここでいう「デザインパス」とは、流体の流れに沿ってある環状の線分を設定したとき、この線分によって区分けされる一方側と他方側の流路面積が等しくなるような線分である。

請求項２に係るトルクコンバータは、請求項１のトルクコンバータにおいて、第１ステータブレードの内周縁は第２ステータブレードの内周縁より内周側に位置している。

ここで、従来の４要素型トルクコンバータでは、第１ステータと第２ステータとは、軸方向においてほぼ対称になるように形成されて配置されている。これに対して本発明では、タービン側の第１ステータの第１ステータブレードの内周縁が第２ステータの第２ステータブレードの内周縁より内周側に位置している。すなわち、タービン側の第１ステータが、従来の２つのステータが対称に配置されている場合に比較して、より内周側に配置されている。

以上のように、第１ステータを内周側に配置することにより、これに伴ってタービンブレードの出口側半径が小さくなる。タービンブレードの出口側半径が小さいと、タービン出口における作動流体の流体速度が遅くなり、タービンの出口側トルクが小さくなる。ここで、ステータトルクはステータの出口側トルクからタービンの出口側トルクを引いたものであるから、タービンの出口側トルクを小さくすることによって、ステータトルクを大きくすることができる。そして、ステータトルクを大きくすることによって、トルク比を上げることができる。

請求項３に係るトルクコンバータは、請求項１又は２のトルクコンバータにおいて、第２ステータは第２ステータブレードを支持する環状のコアリングを有しており、コアリングは、第１ステータブレードの外周部にまで延長して形成されて、第１ステータのコアリングを兼用している。

ここでは、２つのステータのコアを１つのコアリングで兼用しているので、製造費用をさらに抑えることができる。

請求項４に係るトルクコンバータは、請求項２のトルクコンバータにおいて、第１ステータブレードの内周縁及び外周縁は回転軸に平行である。すなわち、第１ステータが各要素（インペラー、タービン、第１及び第２ステータ）のうちで最も内周側に配置されて、第１ステータブレードの内周縁及び外周縁は回転軸と平行に形成されている。この場合も、前記同様に、ステータトルクを大きくすることによって、トルク比を上げることができる。

請求項５に係るトルクコンバータは、エンジンからのトルクを、流体を介してトランスミッション側に伝達するためのものであって、エンジンからのトルクが入力されるフロントカバーと、インペラーと、タービンと、第１ステータと、第２ステータと、を備えている。インペラーは、フロントカバーとともに流体室を構成し、複数のインペラーブレードと、複数のインペラーブレードを支持するインペラーコアと、を有している。タービンは、インペラーブレードに対向する複数のタービンブレードと、複数のタービンブレードを支持するタービンコアと、を有し、トランスミッションにトルクを出力可能である。第１ステータは、インペラーの内周部とタービンの内周部との間において、タービン側に配置され、タービンからインペラーに流れる流体の流れを整流するための複数の第１ステータブレードを有している。第２ステータは、インペラーの内周部とタービンの内周部との間において、インペラー側に配置され、タービンからインペラーに流れる流体の流れを整流するための複数の第２ステータブレードを有している。そして、第２ステータは第２ステータブレードを支持する環状のコアリングを有しており、コアリングは、第１ステータブレードの外周部にまで延長して形成されて、第１ステータのコアリングを兼用している。

ここでは、２つのステータのコアを１つのコアリングで兼用しているので、製造費用を抑えることができる。

請求項６に係るトルクコンバータは、請求項５のトルクコンバータにおいて、インペラーコアとタービンコアとは同形状である。ここでは、部品の共通化を図ることができ、さらに製造費用を抑えることができる。

請求項７に係るトルクコンバータは、請求項６のトルクコンバータにおいて、インペラーの作動流体入口側半径とタービンの作動流体出口側半径とが異なっている。

請求項８に係るトルクコンバータは、請求項５から７のいずれかのトルクコンバータにおいて、第２ステータブレードは、外周部における作動流体入口側の端部に外周側に突出する凸部を有しており、凸部はコアリングの内周部に係止して、コアリングの軸方向の位置決めがなされている。

請求項９に係るトルクコンバータは、請求項５から８のいずれかのトルクコンバータにおいて、コアリングの延長部の先端部は、外周側に拡がるテーパ形状となっている。

ここでは、コアリングの延長部の先端部、すなわちタービン出口側の部分が外周側に拡がっているので、タービンから第１ステータに流出する作動油が第１ステータの外部に漏れるのを抑えることができる。

以上のような本発明では、分割ステータを有する４要素型のトルクコンバータにおいて、製造費を抑えることができる。

本発明の一実施形態によるトルクコンバータの縦断面概略図。 図１の一部拡大図。 本実施形態と従来のトルクコンバータの特性を比較して示す図。

［トルクコンバータの構成］
図１は本発明の一実施形態が採用されたトルクコンバータ１の縦断面概略図である。トルクコンバータ１は、フロントカバー２と、トルクコンバータ本体３と、を備えており、エンジンのクランクシャフトからトランスミッションの入力シャフトにトルクを伝達するための装置である。図１の左側に図示しないエンジンが配置され、図１の右側に図示しないトランスミッションが配置されている。図１に示すＯ−Ｏがトルクコンバータ１の回転軸である。

フロントカバー２は、円板状の部材であって、内周端にはセンターボス５が溶接により固定されている。センターボス５は、軸方向に延びる円筒形状の部材であり、図示しないクランクシャフトの中心孔内に挿入されるものである。また、フロントカバー２の外周部には、軸方向トランスミッション側に延びる外周側筒状部２ａが形成されている。

トルクコンバータ本体３は、インペラー１０、タービン１１、第１ステータ１２、及び第２ステータ１３からなるトーラス形状の流体作動室１４と、ロックアップ装置１５とから構成されている。

インペラー１０は、外殻を構成するインペラーシェル１７と、内側のコア１８と、インペラーシェル１７とコア１８との間に固定された複数のインペラーブレード１９と、インペラーシェル１７の内周部に固定されたインペラーハブ２０とから構成されている。そして、インペラーシェル１７の外周縁が溶接によってフロントカバー２の外周側筒状部２ａに固定されている。

タービン１１はインペラー１０に対向してエンジン側に配置されている。このタービン１１は、外殻を構成するタービンシェル２１と、内側のコア２２と、タービンシェル２１とコア２２との間に固定された複数のタービンブレード２３と、タービンシェル２１の内周部に固定されたタービンハブ２４と、から構成されている。タービンシェル２１とタービンハブ２４とは複数のリベット２５によって固定されている。タービンハブ２４の内周面には、トランスミッションの入力シャフトに係合するスプライン孔が形成されている。これによりタービンハブ２４は入力シャフトと一体回転するようになっている。

なお、インペラー１０の作動流体入口側半径Ｒ１はタービン１１の作動流体出口側半径Ｒ２よりも大きくなっている。ここで、各要素の半径は、前述のように、デザインパスＤｐ（図１参照）と各要素のブレードの縁との交差点における半径寸法である。また、ここでいう「デザインパス」とは、流体の流れに沿ってある環状の線分を設定したとき、この線分によって区分けされる一方側と他方側の流路面積が等しくなるような線分である。

第１ステータ１２は、インペラー１０の内周部とタービン１１の内周部との間において、エンジン側に配置され、タービン１１からインペラー１０に戻る作動油の流れを整流するための機構である。第１ステータ１２は、環状の第１ステータシェル２６と、第１ステータシェル２６の外周面に設けられた複数の第１ステータブレード２７と、から構成されている。なお、第１ステータ１２は樹脂やアルミ合金等で鋳造により一体に形成されている。また、第１ステータシェル２６は第１ワンウェイクラッチ２９を介して筒状の固定用シャフト３０に支持されている。

第２ステータ１３は、インペラー１０の内周部とタービン１１の内周部との間において、トランスミッション側に配置され、第１ステータ１２とともに、タービン１１からインペラー１０に戻る作動油の流れを整流するための機構である。第２ステータ１３は、環状の第２ステータシェル３２と、第２ステータシェル３２の外周面に設けられた複数の第２ステータブレード３３と、複数の第２ステータブレード３３の先端に固定された環状のコアリング３４と、から構成されている。なお、第２ステータ１３の第２ステータシェル３２と第２ステータブレード３３とは、樹脂やアルミ合金等で鋳造により一体に形成されている。環状のコアリング３４は鋼板をバンド状に形成して端部を溶接して固定することによって形成されている。また、第２ステータシェル３２は第２ワンウェイクラッチ３５を介して筒状の固定用シャフト３０に支持されている。

また、タービンハブ２４と第１ワンウェイクラッチ２９の外輪との間、第１ワンウェイクラッチ２９の外輪と第２ワンウェイクラッチ３５の外輪との間、第２ワンウェイクラッチ３５の外輪とインペラーハブ２０との間には、それぞれスラストベアリング３７，３８，３９が配置されている。

ロックアップ装置１５については、トルクコンバータに用いられている従来から周知の装置と同様の構成であり、ここでは詳細な構成の説明は省略する。

［各部材のコアについて］
前述のように、インペラー１０の作動流体入口側半径Ｒ１とタービン１１の作動流体出口側半径Ｒ２とは異なるが、インペラーコア１８とタービンコア２２とを同じ形状にしている。このため、部品の共通化を図ることができる。

また、第１ステータ１２にはコアは設けられておらず、第２ステータ１３のコアリング３４が第１ステータ１２のコアを兼用している。

より詳細には、図２に拡大して示すように、第２ステータ１３のコアリング３４は、第２ステータブレード３３の外周端部を支持する支持部３４ａと、支持部３４からタービン１１側に延びる延長部３４ｂと、を有している。

支持部３４ａは、インペラー１０側からタービン１１側にかけて内周側に傾斜し、タービン側の端部は逆に外周側に傾斜している。また、第２ステータブレード３３は、外周部における第１ステータ１２側（作動流体入口側）の端部に、外周側に突出する凸部３３ａが形成されている。そして、この凸部３３ａが支持部３４ａの外周側に傾斜している部分に係止している。このような構成によって、コアリング３４の軸方向の位置決めがなされている。

延長部３４ｂは、回転軸に沿ってほぼ平行に延びており、第１ステータブレード２７の外周部を覆っている。そして、延長部３４ｂの先端部（タービン１１側の端部）は、外周側に拡がるテーパ状に形成されている。このテーパ状に形成された部分３４ｃによって、タービン１１から流出される作動油を、スムーズに第１ステータ１２内に導くことができ、作動油が第１ステータ１２の外部に漏れるのを抑えることができる。

［第１ステータ及び第２ステータの配置］
第１ステータ１２は第２ステータ１３よりも内周側に配置されている。両ステータ１２，１３について、より詳細に説明すると、第１ステータ１２は、第１ステータブレード２７の内周縁２７ａ（シェル側の縁）及び外周縁２７ｂ（コア側の縁）が、ともに回転軸Ｏ−Ｏに対して平行である。また、第２ステータ１３においては、第２ステータブレード３３の内周縁（シェル側の縁）はインペラーシェル１７の形状にほぼ沿って形成されている。すなわち、第２ステータブレード３３の内周縁は、第１ステータ１２に近い側の端部が最も内側に位置しており、この最内周部が第１ステータ１２の内周縁とほぼ同じ位置である。そして、第２ステータブレード３３の内周縁は第１ステータ１２から離れるに従って外周側に位置するように円弧状である。

また、第１ステータ１２の第１ステータブレード２７において、タービン１１側の流体の入り口側の縁部２７ｃは回転軸Ｏ−Ｏに対して実質的に垂直に形成されており、出口側の縁部２７ｄは外周側に比較して内周側がトランスミッション側に位置するように傾斜している。このような形状により、第１ステータ１２の軸方向の長さが確保され、第１ステータ１２において作動流体の良好な整流効果を得ることができる。

［トルクコンバータの動作］
本実施例におけるトルクコンバータの基本的な動作は、一般的な従来のトルクコンバータの動作と同様である。すなわち、ロックアップ解除されているときには、フロントカバー２とタービン１１との間のトルク伝達は、インペラー１０とタービン１１との間の流体駆動によって行われる。具体的には、フロントカバー２とともにインペラー１０が回転させられると、作動油は遠心力によってインペラー１０からタービン１１へと流れる。インペラー１０からタービン１１へ流れてきた作動油はタービン１１を回転させた後に、第１ステータ１２及び第２ステータ１３を通過する。これらのステータ１２，１３を通過する際には、各ステータブレード２７，３３に衝突した作動油はブレードによって向きを変えられ、インペラー１３へと戻される。

また、ロックアップ装置がオンされているときは、フロントカバー２からのトルクはロックアップ装置１５を介してタービンハブ２４に直接伝達される。

［特徴］
このような実施形態では、インペラー１０とタービン１１とは対称に形成されていないが、インペラーコア２８とタービンコア２２とを同形状にしているので、部品の共通化を図ることができ、製造費を抑えることができる。

また、第２ステータ１３のコアリング３４に延長部３４ｂを形成し、この延長部３４ｂに第１ステータ１２のコアリングの機能を持たせている。すなわち、第２ステータ１３のコアリング３４を第１ステータ１２のコアリングとして兼用している。このため、部品点数を抑えることができ、さらなる製造費の抑制を実現できる。

第２ステータブレード３３に凸部３３ａを設け、この凸部３３ａをコアリング３４に係止して、コアリング３４の軸方向の位置決めを行っている。このため、簡単な構成でコアリング３４の軸方向の位置決めが可能になる。

コアリング３４の延長部３４ｂのタービン１１側の端部に、外周側に拡がるテーパ状部分３４ｃを形成している。このため、タービン１１から流出する作動油をスムーズに第１ステータ１２内に導くことができ、作動油が第１ステータ１２の外部に漏れるのを抑えることができる。

第１ステータ１２と第２ステータ１３とを従来のように対称に配置するのではなく、第１ステータ１２を内周側に、第２ステータ１３を外周側に配置しているので、第２ステータ１３の出口半径が比較的大きくなる。このため、ステータトルクが増大し、トルク比を向上させることができる。図３に、従来の４要素型のトルクコンバータのトルク比Ｔ１（破線）と、本実施形態のトルクコンバータのトルク比Ｔ２（実線）とを示している。この特性図から明らかなように、本実施例の装置では、特に低速域及び中速域において、従来装置に比較してトルク比が増大されている。

なお、第２ステータ１３の出口半径が大きくなることに伴ってインペラー１０の入り口半径Ｒ１が大きくなり、トルクコンバータの容量の低下を招くことになる。しかし、ここでは、第１ステータ１２をより内周側に配置することにより、第１ステータ１２の入り口半径が小さくなり、容量の低下を抑えることができる。図３に、従来の４要素型のトルクコンバータの容量Ｃ１（破線）と、本実施形態のトルクコンバータの容量Ｃ２（実線）とを示している。この特性図から明らかなように、容量は特に変化していない。

以上から、本実施形態のトルクコンバータでは、容量を従来のトルクコンバータとほぼ同じにしつつ、トルク比を向上させることができることが明らかである。

［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

１ トルクコンバータ
２ フロントカバー
３ トルクコンバータ本体
１０ インペラー
１１ タービン
１２ 第１ステータ
１３ 第２ステータ
１８ インペラーコア
１９ インペラーブレード
２２ タービンコア
２３ タービンブレード
２７ 第１ステータブレード
３３ 第２ステータブレード
３４ コアリング
３４ａ 支持部
３４ｂ 延長部

Claims (9)

1. エンジンからのトルクを、流体を介してトランスミッション側に伝達するためのトルクコンバータであって、
   エンジンからのトルクが入力されるフロントカバーと、
   前記フロントカバーとともに流体室を構成し、複数のインペラーブレードと前記複数のインペラーブレードを支持するインペラーコアとを有するインペラーと、
   前記インペラーブレードに対向する複数のタービンブレードと前記複数のタービンブレードを支持するタービンコアとを有し、トランスミッションにトルクを出力可能なタービンと、
   前記インペラーの内周部と前記タービンの内周部との間において、前記タービン側に配置され、前記タービンから前記インペラーに流れる流体の流れを整流するための複数の第１ステータブレードを有する第１ステータと、
   前記インペラーの内周部と前記タービンの内周部との間において、前記インペラー側に配置され、前記タービンから前記インペラーに流れる流体の流れを整流するための複数の第２ステータブレードを有する第２ステータと、
   を備え、
   前記インペラーの作動流体入口側半径と前記タービンの作動流体出口側半径とが異なっており、
   前記インペラーコアと前記タービンコアとは同形状である、
   トルクコンバータ。
2. 前記第１ステータブレードの内周縁は前記第２ステータブレードの内周縁より内周側に位置している、請求項１に記載のトルクコンバータ。
3. 前記第２ステータは前記第２ステータブレードを支持する環状のコアリングを有しており、前記コアリングは、前記第１ステータブレードの外周部にまで延長して形成されて、前記第１ステータのコアリングを兼用している、請求項１又は２に記載のトルクコンバータ。
4. 前記第１ステータブレードの内周縁及び外周縁は回転軸に平行である、請求項２に記載のトルクコンバータ。
5. エンジンからのトルクを、流体を介してトランスミッション側に伝達するためのトルクコンバータであって、
   エンジンからのトルクが入力されるフロントカバーと、
   前記フロントカバーとともに流体室を構成し、複数のインペラーブレードと前記複数のインペラーブレードを支持するインペラーコアとを有するインペラーと、
   前記インペラーブレードに対向する複数のタービンブレードと前記複数のタービンブレードを支持するタービンコアとを有し、トランスミッションにトルクを出力可能なタービンと、
   前記インペラーの内周部と前記タービンの内周部との間において、前記タービン側に配置され、前記タービンから前記インペラーに流れる流体の流れを整流するための複数の第１ステータブレードを有する第１ステータと、
   前記インペラーの内周部と前記タービンの内周部との間において、前記インペラー側に配置され、前記タービンから前記インペラーに流れる流体の流れを整流するための複数の第２ステータブレードを有する第２ステータと、
   を備え、
   前記第２ステータは前記第２ステータブレードを支持する環状のコアリングを有しており、前記コアリングは、前記第１ステータブレードの外周部にまで延長して形成されて、前記第１ステータのコアリングを兼用している、
   トルクコンバータ。
6. 前記インペラーコアと前記タービンコアとは同形状である、請求項５に記載のトルクコンバータ。
7. 前記インペラーの作動流体入口側半径と前記タービンの作動流体出口側半径とが異なっている、請求項６に記載のトルクコンバータ。
8. 前記第２ステータブレードは、外周部における作動流体入口側の端部に外周側に突出する凸部を有しており、前記凸部は前記コアリングの内周部に係止して、前記コアリングの軸方向の位置決めがなされている、請求項５から７のいずれかに記載のトルクコンバータ。
9. 前記コアリングの延長部の先端部は、外周側に拡がるテーパ形状となっている、請求項５から８のいずれかに記載のトルクコンバータ。
   

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