JP2014088903A - トルクコンバータ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、小型であり製造コストもかからない構造で変速幅を拡大させ得るトルクコンバータ構造に提供する。
【解決手段】本発明のトルクコンバータ構造は、トルクコンバータのステータの内径側に、トルクコンバータの該ステータとタービンとを連結する遊星歯車を備え、該遊星歯車から軸出力を行う構造を有する。トルクコンバータのステータと遊星歯車のキャリアと、そしてタービンと遊星歯車のサンギヤとをそれぞれ連結して、該遊星歯車のリングギヤから軸出力を行い、前記キャリアには逆回転方向に対してロックするワンウェイクラッチと、
前記遊星歯車をロックさせるクラッチと、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、小型であり製造コストもかからない構造で変速幅を拡大させ得るトルクコンバータ構造に関する。

近年、車両の燃費向上のため変速機の高い変速段でエンジンを低速回転させることが要求されている。このためにトルクコンバータによるトルク増幅を増加させ、変速比を高速側に拡げることが考えられる。例えば、特許文献１ではトルクコンバータに遊星歯車を軸方向に組み合わせて配置し、これにより変速幅を拡げた変速装置が開示されている。

しかしながら、特許文献１の変速機の場合、トルクコンバータと遊星歯車とが出力軸方向に一列に並んでおり、構造が複雑であり装置が大型化するとともに製造コストも増加するという問題がある。

特開昭５０−４４３６７号公報

本発明は、上記課題に鑑み創作されたものであり、小型であり製造コストもかからない構造で変速幅を拡大させ得るトルクコンバータ構造の提供を目的とする。

本発明のトルクコンバータ構造は、
トルクコンバータのステータの内径側に、
トルクコンバータの該ステータとタービンとを連結する遊星歯車を備え、該遊星歯車から軸出力を行う構造を有する。

本トルクコンバータ構造によれば、トルクコンバータのステータの内側（内径側）に遊星歯車を配置することで小型かつ簡単な構造で、変速幅を増大することができる。具体的にはトルクコンバータの内径側のスペースの配設された遊星歯車（群）によりトルクを増幅させることができるので、変速機本体と合わせると全体として変速幅が拡がったことになる。したがって、変速機本体の変速比を高速側に振るだけで燃費を向上させることが容易であり、新たな高い変速段を設ける必要もなく製造コストも低減できる。

また、好ましい本発明の車両の変速装置の一例は、
前記トルクコンバータのステータと遊星歯車のキャリアと、そしてタービンと遊星歯車のサンギヤとをそれぞれ連結して、該遊星歯車のリングギヤから軸出力を行い、
前記キャリアには逆回転方向に対してロックするワンウェイクラッチと、
前記遊星歯車をロックする（その動力伝達を遮断する）クラッチとを備えている。

さらに、好ましい本発明の車両の変速装置の他の例は、
前記トルクコンバータのステータと遊星歯車のリングギヤと、そしてタービンと遊星歯車のサンギヤとをそれぞれ連結して、該遊星歯車のキャリアから軸出力を行い、
前記リングギヤには逆回転方向に対してロックするワンウェイクラッチと、
前記遊星歯車をロックする（その動力伝達を遮断する）クラッチと、を備えている。

上記２つの好ましいトルクコンバータ構造例によれば、遊星歯車をロックするクラッチをＯＮ／ＯＦＦできる構成を追加しているため、ロックアップＯＦＦ時には固定のステータによりトルクを増幅させることができ、ロックアップＯＮ時にはステータがタービン等と一体回転するためトルクをそのままで伝達させトルクコンバータのロスをなくし燃費向上できる。したがって、トルク増幅モードと燃費向上モードの２つのモードを作ることができ、変速機本体と合わせるとさらに大きな変速幅を形成することができる。

上述するように本トルクコンバータ構造によれば、小型かつ簡単な構造で、変速幅を増大することができ、変速機本体の変速比を高速側に振るだけで燃費を向上させる。また、遊星歯車をロックするクラッチを設ける場合、トルク増幅モードと燃費向上モードを作ることができ、変速機本体と合わせるとさらに大きな変速幅を形成することができる。

従来のトルクコンバータ構造の一例を示している。 本発明のトルクコンバータ構造の一例を示している。 （ａ）は、通常の変速機本体の変速幅を例示しており、この変速機に前記遊星歯車群を付加したときの変速幅が（ｂ）に示されており、（ｃ）は湿式多板クラッチを有するときの変速幅を示している。 （ａ）は本発明のトルクコンバータ構造の他の例を示しており、（ｂ）は（ａ）の領域Ａの拡大図である。

《従来のトルクコンバータ構造》
まず前提として、従来のトルクコンバータ構造の一例を図１に示している。
トルクコンバータは概ねタービンライナー（タービン）１１１とポンプインペラ（ポンプ）１１２とステータ１１３とで構成されており、ポンプ１１２がエンジンに、タービン１１１が変速機本体１１６に繋がっており、その間にステータ１１３とが配設されている。エンジンのトルクでポンプ１１２が回転するとＡＴＦというオイルが送り出され、ポンプ１１２の羽根に沿ってタービン１１１に流れる。この流れでタービン１１は回転するが、ここを通過してＡＴＦはまだ勢いがあるため容器の壁面に沿ってステータ１１２を通過するときに流れの方向を変えてポンプ１１２の裏側に戻り、その流れの勢いでポンプ１１２を押す。これが繰り返されることによって出力トルクが増幅する。

タービン１１１の回転はギヤ１２４を介して出力軸１２３に伝達され、１〜５速の変速比等の通常のクラッチ１１６を有する変速機に伝達される。また、ステータ１１３の回転はワンウェイクラッチ１１４で一方向の回転に制限される。

また、低速時や変速時以外にはロックアップクラッチ１１５が作動する。ロックアップクラッチ１１５が非作動で開放されているときは上述するようにポンプ１１２，タービン１１１、ステータ１１３間をオイルが流れていきトルク増幅がなされる。ロックアップクラッチ１１５は支持部材１１５ａに支持されており、ロックアップクラッチ１１５が作動すると、矢印Ｘに示すようにロックアップクラッチ１１５がポンプインペラ１１２に結合する枠１１９に密着し、その結果、入出力が一体となって回転する。これにより、エネルギー損失を軽減し、燃費向上を図ることができる。なお、支持部材１３４はタービン１１１と連結しており、ロックアップクラッチ１１５は支持部材１１５ａに支持されている。

《実施例１》
次に本発明のトルクコンバータ構造１０の一例を図２を参照しつつ説明する。
図２のトルクコンバータ構造１０は、図１に比べてステータ１３の内側のスペースにステータ１３とタービン１１とを連結する遊星歯車（群）２０〜２３が付加されており、この遊星歯車２０〜２３から軸出力を行う構造である。この遊星歯車２０〜２３を有する点を除き図１のトルクコンバータ構造１０と同様であり、参照番号の下２桁が同一の要素は同一である。

ステータ１３の内側のスペース、すなわちトルクコンバータ内に遊星歯車２０〜２３を配設すると遊星歯車２０〜２３により変速機クラッチ（変速機本体）１６に入力する前にトルクを増幅させることができ、変速幅をトルクコンバータ内で拡大させることができる。したがって、変速機本体１６の変速比を高速側に振るだけで燃費を向上させることが容易であり、新たな高い変速段を設ける必要もなく製造コストも低減できる（これは図４の変形例でも同様である）。

次に図２の遊星歯車群２０〜２３の詳細について説明する。まず、ロックアップクラッチ１５が開放（非作動）されているときについて言及する（トルク増幅モード）。
まず、ステータ１３はキャリア２３と連結している。キャリア２３は遊星歯車２２を担持しており、遊星歯車２２はキャリヤ２３に担持されながら回転自在である。なお、キャリヤ２３は遊星歯車２２を担持するだけであり、回転の伝達がなされる部材ではない。

遊星歯車２２はサンギヤ２０とリングギヤ２１と噛み合っている。サンギヤ２０はタービン１１の軸回転に従って回転するものである。したがって、タービン１１の回転はサンギヤ２０から遊星歯車２２を介してリングギヤ２１に伝達され、それぞれの歯数に応じて減速され、トルク増幅される。このときの車両全体としての変速比の幅の拡がりを図３（ａ）〜（ｂ）に模式化している。図３（ａ）は、通常の変速機本体１６の変速幅を例示しており、１〜５速の変速段を有している。この変速機１６に前記遊星歯車群２０〜２３を付加すると図３（ｂ）の変速幅となる。遊星歯車２０〜２３が付加されるとその変速比分だけ変速機本体１６が全体として変速幅を拡げていることがわかる。

次に、ロックアップクラッチ１５が締結（作動）されたときについて言及する。
ロックアップクラッチ１５が締結されると図１で前述するようにロックアップクラッチ１５が枠１９に密着する結果（矢印Ｘ参照）、ねじりダンパ１８、支持部材１８を介してタービンライナー１１とポンプインペラ１２とが結合し、入出力が一体になって回転する。ロックアップクラッチ１５が締結されるとステータ１３が回転し、この回転によって湿式多板クラッチ１７が締結（作動）する（矢印Ｙ参照）。湿式多板クラッチ１７が締結されると遊星歯車群２０〜２３はロックされ、遊星歯車群２０〜２３によるトルク伝達は遮断され、タービン１１のトルクはそのまま変速機本体１６に伝達される。

したがって、本トルクコンバータ構造１０ではロックアップクラッチ１５の非作動時、作動時で２段階の変速比になっており、トルクコンバータ側で変速比を増加させたことに相当する。例えば、図３を参照すれば、湿式多板クラッチ１７がないときには前述するように図３（ｂ）の示すように５速のままで変速幅が拡がっているが、湿式多板クラッチ１７を有する場合は、１速がＬレンジと１速との２つの変速段に分けられて全体としてＬレンジ分だけ変速段が増加していることとなる。具体的には、ロックアップクラッチ１５が開放されているときはＬレンジでロックアップクラッチ１５が締結されているときは１速となる。

《実施例２》
次に図２の本発明のトルクコンバータ構造１０の変形例として図４のトルクコンバータ構造１０’を説明する。図４（ａ）は図１、図２と同様にトルクコンバータ構造例が示されており、図４（ｂ）では図４（ａ）内の領域Ａの拡大図が示されている。

図４のトルクコンバータ構造１０’は、図２に比べてステータ１３の内側のスペースの遊星歯車（群）２０〜２３の配置が異なっている。また、図２における湿式多板クラッチ１７の代替として遠心クラッチ３０を設けている点も異なる。この点を除き図２のトルクコンバータ構造１０’と同様であり、参照番号の下２桁が同一の要素は同一である。

図４の遊星歯車群２０〜２３の配列について説明する。まず、ロックアップクラッチ１５が開放（非作動）されているときについて、ステータ１３はリングギヤ２１と連結している。キャリア２３は遊星歯車２２の回転軸を形成し、遊星歯車２２とともに回転する。

遊星歯車２２はサンギヤ２０とリングギヤ２１と噛み合っている。サンギヤ２０は、タービン１１の軸回転に従って回転する。タービン１１の回転はサンギヤ２０から遊星歯車２２に伝達され、この遊星歯車２２がリングギヤ２１の内周を回転しながらキャリヤ２３は回転する。タービン回転はサンギヤ２０、遊星歯車２２およびリングギヤの歯数に応じて減速され、トルク増幅がなされる。遊星歯車２０〜２３が付加されることでその変速比分だけ変速機本体１６が全体として変速幅を拡げている点は図２と同様である（図３（ａ）〜（ｂ）参照）。

ロックアップクラッチ１５の非作動時、作動時で２段階の変速比になっている点も図２と同様であるが、ここでは湿式多板クラッチの代替えとして遠心クラッチ３０が配設されている。ロックアップクラッチ１５が締結されると前述したようにステータ１３が回転し、この回転によって遠心クラッチ３０が締結（作動）する。図４（ａ）の領域Ａの拡大図に示すように、遠心クラッチ３０はリングギヤ２１の先端で枢結し、フック３２が枢結点３１において回転する。ロックアップクラッチ１５が作動するとステー他１３が回転し、その遠心力でフック３２が矢印方向に回転する。そして、ある程度回転するとキャリヤ２３の先端に設けられた受容部３３に受容され、リングギヤ２１と出力軸とを結合する。遠心クラッチ３０が締結されると遊星歯車群２０〜２３はロックされ、遊星歯車群２０〜２３によるトルク伝達は遮断され、タービン１１のトルクはそのまま変速機本体１６に伝達される。

以上、本発明のトルクコンバータ構造についての実施形態およびその概念について説明してきたが本発明はこれに限定されるものではなく特許請求の範囲および明細書等に記載の精神や教示を逸脱しない範囲で他の変形例、改良例が得られることが当業者は理解できるであろう。

10 トルクコンバータ構造
11 タービン(タービンライナー）"
12 ポンプ（ポンプインペラ）"
13 ステータ
14 ワンウェイクラッチ
15 ロックアップクラッチ
16 変速クラッチ
17 湿式多板クラッチ
20 サンギヤ
21 リングギヤ
22 遊星ギヤ
23 キャリヤ
30 遠心クラッチ
31 枢結点
32 フック
33 フック受容部

Claims (3)

1. トルクコンバータのステータの内径側に、
   トルクコンバータの該ステータとタービンとを連結する遊星歯車を備え、該遊星歯車から軸出力を行う構造を有するトルクコンバータ構造。
2. 前記トルクコンバータのステータと遊星歯車のキャリアと、そしてタービンと遊星歯車のサンギヤとをそれぞれ連結して、該遊星歯車のリングギヤから軸出力を行い、
   前記キャリアには逆回転方向に対してロックするワンウェイクラッチと、
   前記遊星歯車をロックさせるクラッチと、を備える請求項１に記載のトルクコンバータ構造。
3. 前記トルクコンバータのステータと遊星歯車のリングギヤと、そしてタービンと遊星歯車のサンギヤとをそれぞれ連結して、該遊星歯車のキャリアから軸出力を行い、
   前記リングギヤには逆回転方向に対してロックするワンウェイクラッチと、
   前記遊星歯車をロックさせるクラッチと、を備える請求項１に記載のトルクコンバータ構造。