JP2015161342A - トルクコンバータ - Google Patents

Abstract

【課題】低回転速度側から高いトルクを出力し得るエンジンと組み合わせた際に、速度比が高くなるところで駆動力が小さくなることによって生じる減速感をなくし得るトルクコンバータを提供する。
【解決手段】ポンプインペラ（３）と、タービンランナ（５）と、ポンプインペラ（３）とタービンランナ（５）の間に配置され、タービンランナ（５）から出た作動流体の向きを変えてポンプインペラ（３）に導くことでポンプインペラ（３）の回転を助長する働きをするステータ（１１）と、ワンウェイクラッチ（１５）とを有するトルクコンバータ（１）において、ポンプインペラ（３）と締結されるサンギア（２２）、タービンランナ（５）と締結されるキャリア（２５）、ワンウェイクラッチ（１５）を介してステータ（１１）と締結されるリングギア（２３）で構成される遊星歯車（２１）を設けた。
【選択図】図１

Description

この発明はトルクコンバータの改良に関する。

エンジンの動力を、作動流体を媒体としてトランスミッションに伝え得るトルクコンバータがある（特許文献１参照）。このトルクコンバータは、エンジンによって回されるポンプインペラ、ポンプインペラの回転により送り出される作動流体の動きを受けて回るタービンランナ、タービンランナから出た作動流体の向きを変えてポンプインペラへ導くステータから構成されている。

特開２００８−１５１２８８号公報

ところで、上記特許文献１の技術では、ワンウェイクラッチが働いてステータが空転するまでステータが停止状態を保ち続けるため、トルクコンバータの速度比が低い状態から高い状態にかけてトルク比が下がるだけの特性となっていた。そのため、近年のエンジンのように車両発進時といった低回転速度側から高いトルクを出力し得るエンジンと組み合わせた際に、トルクコンバータの速度比が低い車両発進時に高い駆動力を生む代わりに、速度比が高くなるところで駆動力が小さくなる。速度比が高くなるところで駆動力が小さくなると、乗り心地として減速感が目立ってしまうのである。

そこで本発明は、低回転速度側から高いトルクを出力し得るエンジンと組み合わせた際に、速度比が高くなるところで駆動力が小さくなることによって生じる減速感をなくし得るトルクコンバータを提供することを目的とする。

本発明のトルクコンバータでは、ポンプインペラと、タービンランナと、ステータと、ワンウェイクラッチとを有する。ここで、上記のポンプインペラは入力軸に連結される。上記のタービンランナは出力軸に連結される。上記のステータはポンプインペラとタービンランナの間に配置され、タービンランナから出た作動流体の向きを変えてポンプインペラに導くことでポンプインペラの回転を助長する働きをする。上記のワンウェイクラッチはステータと連結されカップリングポイントの速度比を超える領域でステータをフリーで回転させ得る。さらに、本実施形態のトルクコンバータでは、ポンプインペラと締結されるサンギア、タービンランナと締結されるキャリア、ワンウェイクラッチを介してステータに締結されるリングギアで構成される遊星歯車を設けた。

ステータが停止したままの比較例の場合と相違して、本発明によれば、ポンプインペラとタービンランナの回転速度からステータの回転速度が一義的に定まる。つまり、ステータに回転する方向の規制が無く、ポンプインペラの回転する方向に対して、同じ方向にも逆の方向にもステータが回転し得る。そして、ステータがポンプインペラの回転する方向に対して同じ方向に回転するときにはステータが停止しているときよりトルク比（駆動力）が大きくなる。また、ステータがポンプインペラの回転する方向に対して逆の方向に回転するときにはステータが停止しているときよりトルク比（駆動力）が小さくなる。そこで、速度比が相対的に高くかつカップリングポイントの速度比を超えない領域でステータがポンプインペラの回転する方向に対して同じ方向に回転し、速度比が相対的に低い領域でステータがポンプインペラの回転する方向に対して逆の方向に回転するように遊星歯車のギア比を設定する。すると、車両の発進時などのトルクコンバータの速度比が小さい領域で駆動力が比較例の場合より低下し、高速度比側にタービンランナの回転速度が上昇すると、駆動力が比較例の場合より大きくなる。これにより、低回転速度からトルクが高く出力されるエンジンとの組み合わせに対して、車両発進時に比較例より駆動力増幅機能を抑制しつつ、エンジンのトルク出力が安定する高速度比側で駆動力を比較例より増幅できる。これによって、速度比が高くなるところで駆動力が小さくなることによって生じる減速感をなくすことができる。

本発明の第１実施形態及び比較例のトルクコンバータの概略構成図である。 低速度比のときのステータ周りの作動油の流れを示す、比較例の場合の特性図である。 中速度比のときのステータ周りの作動油の流れを示す、比較例の場合の特性図である。 高速度比のときのステータ周りの作動油の流れを示す、比較例の場合の特性図である。 本実施形態及び比較例の速度に対するトルク比、トルク容量の特性図である。 本実施形態の遊星歯車の各要素間の関係を表す共線図である。 低速度比のときのステータ周りの作動油の流れを示す、本実施形態の場合の特性図である。 中速度比のときのステータ周りの作動油の流れを示す、本実施形態の場合の特性図である。 高速度比のときのステータ周りの作動油の流れを示す、本実施形態の場合の特性図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態のトルクコンバータ１の概略構成図を比較例のトルクコンバータと並べて表している。

先に図１左側に示す比較例のトルクコンバータ（以下、単に「比較例」ともいう。）から説明すると、トルクコンバータ１は、ポンプインペラ３と、タービンランナ５と、ステータ１１と、ワンウェイクラッチ１５とを有する。入力軸２から入る動力は入力軸２に連結されるポンプインペラ３を回転駆動し、ポンプインペラ３が回転することで出力軸７に連結されるタービンランナ５が追従して回転する。そして、タービンランナ５の回転は出力軸７に伝達されることでトランスミッション側に出力される。

ポンプインペラ３とタービンランナ５との間に配置されるステータ１１は、タービンランナ５から出た作動油（作動流体）の向きを変えてポンプインペラ３が回転する方向へ送り込むことでポンプインペラ３の回転を助長する働きをする。

上記のポンプインペラ３、タービンランナ５及びステータ１１には複数枚のブレード（翼）が所定の角度をもって一定間隔で配列されている。トルクコンバータ内に封入されている作動油は、ポンプインペラ３からその各ブレードを介して外周方向へ送り出され、トルクコンバータのケース内壁を伝い、タービンランナ５のブレードに衝突してタービンランナ５をポンプインペラ３と同方向に回す働きをする。また、タービンランナ５に衝突してから送り出される作動油は、ステータ１１のブレードに衝突してポンプインペラ３の回転を助長するようにその流れ方向が変えられ、再び内周からポンプインペラ３に流入する。

タービンランナ５からポンプインペラ３へと作動油が戻る際に、ステータ１１により作動油の流れを調整している。ポンプインペラ３の回転速度とタービンランナ５の回転速度の差が大きいときには、タービンランナ５の内周側からポンプインペラ３の内周側に流れる作動油は、ポンプインペラ３の回転を妨げる方向に流れる。以下、ポンプインペラの回転速度を単に「ポンプ回転速度」と、またタービンランナ５の回転速度を単に「タービン回転速度」という。そのため、ステータ１１のブレード１２の前面１２ａ、つまりポンプインペラ３の回転方向と同じ側の面に作動油が衝突し、作動油の流れ方向がポンプインペラ３の回転方向に変わる。このとき、ワンウェイクラッチ１５がステータ１１を固定状態にしている。この結果、トルクコンバータ１のトルク比は大きくなる。

また、ポンプ回転速度とタービン回転速度の差が小さくなると、タービンランナ５の内周側からポンプインペラ３の内周側に流れる作動油は、ステータ１１のブレード１２の背面１２ｂ、つまりポンプインペラ３の回転方向と逆側の面に当るようになる。このとき、ワンウェイクラッチ１５が解除されてステータ１１を回転可能としているためにブレード１２の背面１２ｂに衝突した作動油が、ポンプインペラ３の回転を妨げる方向に流れることはない。ステータ１１と連結されるワンウェイクラッチ１５は、タービン回転速度が速くなって速度比がカップリングポイントの速度比を超える領域でステータ１１をフリーで回転させるものである。

さらに説明する。図２，図３，図４は比較例で速度比を相違させた場合にステータ１１周りの作動油の流れがどのように変化するのかを、速度ベクトルと共にモデルで表している。図２，図３，図４に示したように、ここではポンプ回転速度は一定とし、３段階に分けている。すなわち、タービン回転速度が相対的に低い領域（低速度比）、タービン回転速度が中程度で速度比がカップリングポイントを超えていない領域（中速度比）及びタービン回転速度が相対的に高く速度比がカップリングポイントを超えている領域（高速度比）である。

(低速度比のとき)
図２に示したようにポンプ回転速度をＡとし、このときにタービン回転速度は小さくてＦ１とする。タービンランナ５のブレード６に沿って作動油が速度Ｄ１で流れ、この流れ速度Ｄ１とタービン回転速度Ｆ１との合成速度Ｅ１で作動油がステータ１１に流れ込む。この場合、ほぼ直線状に形成されるポンプインペラ３、タービンランナ５の各ブレード４，６と相違して、ステータの各ブレード１２は、ポンプインペラ３の回転方向と同じ側である前面１２ａが窪んでおり、全体として湾曲状に形成されている。そして、ステータ１１は回転しないで停止しているために、ステータ１１にはステータ１２に向かってくる作動油流れに対して反力が発生する。このため、ステータブレード１２の前面１２ａに速度Ｅ１で衝突した作動油は速度Ｅ１と反力によって生じる速度との合成速度Ｂ１でステータ１２から流出する。つまり、作動油はステータブレード１２に衝突してポンプインペラ３の回転方向に向きを変え、ステータブレード１２に沿って速度Ｂ１で流出し、この速度Ｂ１でポンプインペラ３に作動油が流入する。そして、ポンプインペラ３の各ブレード４には作動油が速度Ｂ１で衝突し、ポンプインペラ３を回転させるトルクとなるが、ポンプインペラ３は速度Ａで回転しているために、両速度が合成された速度Ｃ１で作動油がポンプインペラ３のブレード４に沿って流れる。

(中速度比のとき)
図３に示したようにポンプ回転速度は変化なくＡとし、タービン回転速度はＦ１よりも大きいＦ２になったとする。タービンランナ５のブレード６に沿って速度Ｄ２で作動油が流れ、この流れ速度Ｄ２とタービン回転速度Ｆ２との合成速度Ｅ２でステータ１１に作動油が流れ込む。この場合、作動油の速度Ｄ２は低速度比のときより低下し、タービン回転速度Ｆ２は低速度比のときより増加するため、合成速度Ｅ２が低速度比のときの合成速度Ｅ１より小さくなる。つまり、ステータに流れ込む作動油の合成速度Ｅ２が低速度比のときより低下するため、ステータ１２に向かってくる作動油流れに対して発生する反力が低速度比のときより小さくなる。このため、ステータブレード１２の前面１２ａに速度Ｅ２で衝突した作動油は速度Ｅ２と反力によって生じる速度との合成速度Ｂ２でステータ１２から流出するものの、合成速度Ｂ１は低速度比のときより小さくなっている。このときも作動油はポンプインペラ３の回転方向に向きを変え、ステータブレード１２に沿って低速度比のときより小さな速度Ｂ２で流出し、この速度Ｂ２でポンプインペラ３に作動油が入る。そして、ポンプインペラ３の各ブレード４には作動油が速度Ｂ２で衝突し、ポンプインペラ３を回転させるトルクとなるが、ポンプインペラ３は速度Ａにて回転しているために、両速度が合成された速度Ｃ２でポンプインペラ３のブレード４に沿って作動油が流れる。

(高速度比のとき)
図４に示したようにポンプ回転速度は変化なくＡとし、タービン回転速度はＦ２よりも大きいＦ３になったとする。タービンランナ５のブレード６に沿って速度Ｄ３で作動油が流れ、この流れ速度Ｄ３とタービン回転速度Ｆ３との合成速度Ｅ３でステータ１１に作動油が流れ込む。この場合、作動油の速度Ｄ３は中速度比のときより低下し、タービン回転速度Ｆ２は中速度比のときより増加するため、合成速度Ｅ３の向きがポンプインペラ３の回転方向とは逆側のブレード背面１２ｂとなる。このため、合成速度Ｅ３の作動油がブレード背面１２ｂに向かって流れるときにもステータ１１を停止状態に保ったのでは、ステータブレード１２が作動油の流れを弱めることになってしまう。しかしながら、このときにはワンウェイクラッチ１５が解除されてステータ１１が回転可能となるため、合成速度Ｅ３の作動油に衝突されてポンプインペラ３の回転方向と同じ側にステータ１１が回転する。従って、作動油は同じ速度Ｅ３で流れてポンプインペラ３に流入する。そして、ポンプインペラ３の各ブレード４には作動油が速度Ｅ３で当り、ポンプインペラ３を回転させるトルクとなるが、ポンプインペラ３は速度Ａにて回転しているために、両速度が合成された速度Ｃ３で作動油がポンプインペラ３のブレード４に沿って流れる。

図５は比較例のトルク比（＝出力軸トルク／入力軸トルク）とトルク容量（容量係数τ）の２つの特性を破線で重ねて示したものである。横軸はタービン回転速度とポンプ回転速度の比である速度比（＝タービン回転速度数／ポンプ回転速度）で、縦軸がトルク比とトルク容量である。

上記のトルク容量は、このトルク容量が大きければ大きいほど、硬い性能となる。「硬い性能」とは、ポンプインペラ３とタービンランナ５の回転速度差が生まれにくく、直ぐにタービン回転速度がポンプ回転速度に追いつく性質のことをいう。この逆に、トルク容量が小さいと、いつまで経ってもタービン回転速度がポンプ回転速度に追いついてこない性質を有する。このようにトルク容量は、タービン回転速度のポンプ回転速度への近づき易さの指標を表す。さらに述べる。トルク容量が大きいと、直ぐにタービン回転速度とポンプ回転速度が１：１になってしまう。トルクを増幅している期間が短いためトルクをあまり増幅しない。ただし、タービン回転速度がポンプ回転速度から離れづらいので、マニュアル車の乗り心地に近いものとなる。これに対してトルク容量を小さくしてやると、速度比が小さい領域でタービン回転速度がポンプ回転速度から離れて停滞する時間が長くなる。大きなトルク比の領域を使えるので、力強くトルクが出る感じになってくる。

一方、上記のトルク比は、ステータ１１のブレード形状で決まり、トルコンバータ１がどれだけトルクを増幅できるかを表す指標である。トルク比が大きければ大きいほどトルクが増幅される。

図５に破線で示したように、比較例では速度比が大きくなるほどトルク比が小さくなる右下がりの単純な特性である。また、カップリングポイントより大きい速度比の領域でトルク比が１となる。一方、トルク容量は速度比の小さな領域で速度比が大きくなるほど大きくなりやがてピークを採る。ピークを採った後は、速度比が大きくなるほど急激に小さくなる特性である。これで比較例のトルクコンバータ１の概説を終える。

図１に戻り、図１右側に示す本発明の第１実施形態では、比較例のトルクコンバータ１を前提として、遊星歯車２１を追加して設けている。ここでの遊星歯車２１はシンプソン型である。すなわち、遊星歯車２１は、中心にあるサンギア２２、外周にあるリングギア（インターナルギア）２３、サンギア２２とリングギア２３の中間にある複数のピニオンギア２４、複数のピニオンギア２４を等間隔で支持するキャリア２５から構成される。遊星歯車２１の各要素とトルクコンバータ１の各要素との間は、次のように締結する。すなわち、サンギア２２をポンプインペラ３と、キャリア２５をタービンランナ５と、リングギア２３を、ワンウェイクラッチ１５を介してステータ１１とそれぞれ締結する。

上記のように遊星歯車２１の各要素と、トルクコンバータ１の各要素を締結（連結）したとき、遊星歯車２１の各要素間の関係を表す共線図は図６に示したようになる。すなわち、図６に示したように右にサンギア２２（ポンプインペラ３）、左にリングギア２３（ステータ１１）、中央にキャリア２５（タービンランナ５）を配置する。図６に示した共線図において縦軸は回転方向を表し、上方向が正転方向であるとすると、下方向は逆転方向となる。また、縦軸はサンギア、キャリア、リングギアの３つの回転速度、言い換えるとポンプインペラ３、タービンランナ５、ステータ１１の３つの回転速度で、３つの各回転速度の間には直線（この直線を以下「バー」という。）で結ばれた関係を有している。

このように比較例に対して遊星歯車２１を付加して構成される本実施形態のトルクコンバータ１によれば、本実施形態のトルクコンバータ１の各要素がどういう動きをすることになるかは、図６に示した共線図で理解することができる。今、入力軸側のポンプインペラ３を一定の回転速度で回したとする。このときタービンランナ５は停止している（タービン回転速度がゼロである）とする。回転しているポンプインペラ３から作動油がタービンランナ５に回ってきてタービンランナ５が回転し始めると、タービン回転速度がゼロから高くなってゆく。このことは、タービン回転速度が高くなるほど、バーの右端を支点としてバーが時計方向に回転してゆくことを意味する。つまり、図６に示した共線図によれば、ポンプ回転速度とタービン回転速度からステータの回転速度が一義的に定まることとなる。以下、具体的に考える。

まず、図６においてタービンランナ５が停止しタービン回転速度がゼロであるとき、ステータ１１の回転速度はｖＡで示すマイナスの位置にくる。このとき、ポンプインペラ３が一定速度で回転しているのに対してタービンランナ５は回転しておらず、ポンプインペラ３とタービンランナ５の回転速度差が大きい。つまり、ステータ１１の回転速度がｖＡにあるときは低速度比のときである。こうして、低速度比のとき（速度比が相対的に低い領域で）、ステータ１１がポンプインペラ３の回転する方向に対し逆の方向に回転するように、サンギア２２とピニオンギア２４の歯数の比及びピニオンギア２４とリングギア２３の歯数の比を設定する。これら２つの歯数の比を、以下「遊星歯車１２のギア比」で総称する。

タービン回転速度がゼロを離れて大きくなっていくと、ステータ１１の回転速度はｖＡで示すマイナスの位置から上方に移動し、やがてｖＢで示すゼロの位置にくる。このときには、ステータ１１の回転速度がゼロ、つまりステータ１１が停止状態となる。ステータ１１が停止状態になると、このときの作用は比較例の場合と同じとなる。

タービン回転速度がさらに大きくなって、ステータ１１の回転速度がｖＢで示すゼロの位置から上方に移動しｖＣで示すプラスの位置にきたとする。このときには、ポンプインペラ３が一定速度で回転しているのに対してタービンランナ５もｖＣで示す一定速度で回転しているので、ポンプインペラ３とタービンランナ５の回転速度差は相対的に小さい。つまり、ステータ１１の回転速度がｖＣにあるときは中速度比のときである。こうして、中速度比のとき（速度比が相対的に高くかつカップリングポイントの速度比を超えない領域で）、ステータ１１がポンプインペラ３の回転する方向に対して同じ方向に回転するように、遊星歯車２１のギア比を設定する。

次に、タービン回転速度がさらに大きくなって、ステータ１１の回転速度がｖＤで示すプラスの位置にきたとする。このとき、ポンプインペラ３とタービンランナ５の回転速度差が相対的にさらに小さくなってクラッチポイントを迎える。つまり、ステータ１１の回転速度がｖＤにあるときは高速度比のときである。

次に、本実施形態でも、速度比を相違させた場合にステータ１１周りの作動油の流れがどのように変化するのかを速度ベクトルと共にモデルで表すと、図７，図８，図９に示したようになる。すなわち、図７，図８，図９に示したように、本実施形態でも比較例と同じに、ポンプ回転速度は一定とし、低速度比、中速度比、高速度比の３段階に分けている。ここで、低速度比のときとはタービン回転速度が相対的に低い領域、中速度比のときとはタービン回転速度が中程度で速度比がカップリングポイントを超えていない領域である。高速度比のときとはタービン回転速度が相対的に高く速度比がカップリングポイントを超えている領域である。なお、図７，図８，図９において比較例の図３，図４，図５と同一部分には同一の符号を付している。

（低速度比のとき）
比較例では停止しているステータ１１でタービンランナ５からの作動油流れをステータブレード１２の前面１２ａで遮断して流れの方向を変え、ポンプインペラ３へと送り出すことで、トルクを増幅していた（図２参照）。一方、本実施形態では、低速比のときステータ１１の回転速度がｖＡで示すマイナスの位置にある（図６参照）。このことは、図７においてポンプインペラ３が回転する方向と逆の方向（図７で左方向）にステータ１１が回転すること意味する。ステータ１１は停止していてこそ、タービンランナ５からの作動油流れを受け止め、その流れの方向を変えてポンプインペラ３へと送り出すことができる。これに対して、本実施形態では、作動油流れを跳ね返す壁としてのステータ１１がタービンランナ５からの作動油流れに対して逃げる方向に回転する。速度ベクトルでみると、速度Ｅ１とステータ回転速度との合成速度Ｂ１’となり、この合成速度Ｂ１’で作動油がステータ１１から流出する。そして、ポンプインペラ３の各ブレード４には作動油が速度Ｂ１’で衝突し、ポンプインペラ３を回転させるトルクとなるが、ポンプインペラ３は速度Ａで回転しているために、両速度が合成された速度Ｃ１’で作動油がポンプインペラ３に流入する。この速度Ｃ１’はブレード４に平行な分速度Ｃ１１と、ブレード４に直交する分速度Ｃ１２とに分かれ、このうちの分速度Ｃ１２がポンプインペラ３の回転を邪魔する方向に働くため、ポンプインペラ３の回転にブレーキがかかる。これによってポンプインペラ３からタービンランナ５に流入する作動油の速度が低下し、結果的にトルク比が比較例の場合より小さくなる。

あるいは次のように考えることができる。本実施形態では、作動油流れを跳ね返す壁としてのステータ１１がタービンランナ５からの作動油流れに対して逃げる方向に回転する。このため、タービンランナ５からの作動油流れを押し返す反力が、ステータ１１が停止している比較例の場合より小さくなるとみなす。これによって、速度Ｅ１とその小さくなった反力に相当する速度との合成速度Ｂ１’’が比較例の場合の合成速度Ｂ１より小さくなり、この合成速度Ｂ１’’で作動油がステータ１１から流出する。そして、ポンプインペラ３の各ブレード４には作動油が速度Ｂ１’’で衝突し、ポンプインペラ３を回転させるトルクとなるが、ポンプインペラ３は速度Ａで回転しているために、両速度が合成された速度Ｃ１’’で作動油がポンプインペラ３に流入する。速度Ｃ１’’は比較例の場合の速度Ｃ１より、その方向がポンプインペラ３のブレード４の前面４ａ、つまりポンプインペラ３の回転方向と同じ側の面に向き、かつ大きさが比較例の場合の速度Ｃ１より小さくなる。これによってポンプインペラ３の回転を減速することとなりトルク比が比較例の場合より小さくなる。このように、低速度比のとき、ステータ１１が逆回転することでトルク増幅作用が比較例の場合より縮小するのである。

（中速度比のとき）
比較例では停止しているステータ１１でタービンランナ５からの作動油流れをステータブレード前面１２ａで遮断して流れの方向を変え、ポンプインペラ３へと送り出すことで、トルクを増幅していた。一方、本実施形態では、中速度比のときステータ１１の回転速度がｖＣで示すプラスの位置にある（図６参照）。このことは、図８においてポンプインペラ３が回転する方向と同じ方向（図８で右方向）にステータ１１が回転すること意味する。比較例では停止状態のステータ１１がタービンランナ５からの作動油流れを跳ね返すだけであったのが、本実施形態ではステータ１１がタービンランナ５からの作動油流れに逆らう方向に回転しながら、タービンランナ５からの作動油流れを跳ね返すこととなる。速度ベクトルでみると、ステータ１１が停止している比較例の場合より反力に相当する速度が大きくなる。これによって、Ｅ２とその大きくなった反力に相当する速度との合成速度Ｂ２’が、比較例の場合の速度Ｂ２より大きくなり、この合成速度Ｂ２’で作動油がステータ１１から流出する。そして、ポンプインペラ３の各ブレード４には速度Ｂ２’で作動油が衝突し、ポンプインペラ３を回転させるトルクとなるが、ポンプインペラ３は速度Ａで回転しているために、両速度が合成された速度Ｃ２’で作動油がポンプインペラ３に流入する。速度Ｃ２’は比較例の場合の速度Ｃ２より、その方向がポンプインペラ３のブレード背面４ｂ、つまりポンプインペラ３の回転方向と逆側の面に向き、かつ大きさが比較例の場合の速度Ｃ２より大きくなる。これによってポンプインペラ３の回転を加速することとなりトルク比が比較例の場合より大きくなる。このように、中速度比のとき、ステータ１１が正転することでトルク増幅作用が比較例の場合より拡大するのである。

（高速度比のとき）
高速度比のときの作用は比較例の場合と同じである。すなわち、タービンランナ５からの作動油流れがステータ１１のブレード背面１２ｂに向かうこととなり、ステータ１１が作動油流れの抵抗となってしまう。しかしながら、このときにはワンウェイクラッチ１５が解除されてステータ１１が回転可能となるため、合成速度Ｅ３の作動油に衝突されてポンプインペラ３の回転方向と同じ側にステータ１１が回転する。

次に、本実施形態のトルク容量、トルク比の特性を図５に実線で重ねて示す。ステータ１１の回転速度が図６に示したｖＡ，ｖＢ，ｖＣ，ｖＤの各位置にあるときの速度比をｅＡ，ｅＢ，ｅＣ，ｅＤとしたとき、この各速度比ｅＡ，ｅＢ，ｅＣ，ｅＤを横軸に記載している。本実施形態によれば、図５に実線で示したように、速度比がｅＡ（＝０）から大きくなるほどトルク比が徐々に大きくなり、速度比がｅＢのとき破線を横切る。速度比がさらに大きくなってｅＣのときトルク比がピークを採る。速度比がｅＣより大きくなるほどトルク比が低下し、速度比がｅＤのとき（つまりカップリングポイントのとき）、トルク比が１となる。速度比がｅＤより１までの間でトルク比は１のままである。

このように、本実施形態によれば、速度比がｅＡからｅＢまでの範囲でトルク比が比較例の場合より低くなり、速度比がｅＢからｅＤまでの範囲でトルク比が比較例の場合より大きくなるのであるから、ほぼ山型の速度比の特性が得られる。

一方、本実施形態によれば、図５に実線で示したように、速度比がｅＡからｅＢまでの低い範囲でトルク容量が比較例の場合より大きくなる。

ここで、比較例では図５に破線で示したように速度比がｅＡからｅＢまでの低い範囲でトルク容量が低下する理由は次の通りである。すなわち、速度比が低い範囲でステータ１１がトルク増幅してくれるとはいうものの、ポンプインペラ３が回転しようとしたときに、ステータ１１を介しての作動油流れのポンプインペラ３への流入が抵抗になる。その抵抗を受けてタービン回転速度がなかなか上昇してゆかないのである。

さらに述べると、トルク容量と作動油の流れ速度との関係では、トルク容量が相対的に大きいと作動油が相対的に早く流れ、トルク容量が相対的に小さいと作動油が相対的に遅く流れることになる。タービンランナ５からポンプインペラ３に流入する作動油流れが壁としてのステータ１１に衝突する、ということは作動油流れを弱めることに相当する。つまり、速度比が低い範囲で作動油流れの速度が落ちてしまうので、比較例ではトルク容量が図５に破線のように低下するのである。一方、本実施形態によれば、速度比が低い範囲でステータ１１がタービンランナ５からの作動油流れに対して逃げる方向に移動する、つまりステータ１１が作動油流れの衝突を緩和する方向に動くので、作動油流れの速度が比較例の場合より落ちない。その作動油流れの速度が落ちない分、図５に実線で示したようにトルク容量が比較例の場合より大きくなるのである。

また、本実施形態によれば、速度比がｅＢより大きい範囲でトルク容量が比較例の場合よりわずかに小さくなると考えている。このように速度比がｅＢより大きい範囲でトルク容量が比較例の場合より低下するのは次の理由による。すなわち、本実施形態では、ステータ１１がタービンランナ５からの作動油流れに対して逆らう方向に回転する、つまりステータ１１が作動油流れの衝突を強化する方向に回転するので、作動油流れの速度が比較例の場合より落ちると考えられる。その作動油流れの速度が落ちる分、図５に実線で示したようにトルク容量が比較例の場合より小さくなると推定されるのである。

さらに考察する。図５に破線で示した、本発明のベースにしている比較例の特性は一例である。ベースにしている比較例のトルクコンバータを構成しているポンプインペラ、タービンランナ、ステータの各ブレード（翼）の諸元を変えることによって比較例の特性である破線の特性すら変化する。本実施形態は、ベースにしている比較例のトルクコンバータ１に遊星歯車２１を付加するものである。従って、比較例のトルクコンバータ１を構成しているポンプインペラ３、タービンランナ５、ステータ１１の各ブレード４，６，１２の諸元と遊星歯車２１の各要素の仕様の組み合わせ次第では、無限のあるいは任意のトルク比特性を引き出すことができると考えている。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態のトルクコンバータ１では、ポンプインペラ３と、タービンランナ５と、ステータ１１と、ワンウェイクラッチ１５とを有する。ここで、上記のポンプインペラ３は入力軸２に連結される。上記のタービンランナ５は出力軸７に連結される。上記のステータ１１はポンプインペラ３とタービンランナ５の間に配置され、タービンランナ５から出た作動油（作動流体）の向きを変えてポンプインペラ３に導くことでポンプインペラ３の回転を助長する働きをする。上記のワンウェイクラッチ１５はステータ１１と連結されカップリングポイントの速度比を超える領域でステータ１１をフリーで回転させ得る。さらに、本実施形態のトルクコンバータ１では、ポンプインペラ３と締結されるサンギア２２、タービンランナ５と締結されるキャリア２３、ワンウェイクラッチ１５を介してステータ１１に締結されるリングギア２４で構成される遊星歯車２１を設けた。ステータ１１が停止したままの比較例の場合と相違して、本実施形態によれば、ポンプインペラ３とタービンランナ５の回転速度からステータ１１の回転速度が一義的に定まる。つまり、ステータ１１に回転する方向の規制が無く、ポンプインペラ３の回転する方向に対して、同じ方向にも逆の方向にもステータ１１が回転し得る。そして、ステータ１１がポンプインペラ３の回転する方向に対して同じ方向に回転するときにはステータ１１が停止しているときよりトルク比（駆動力）が大きくなる。また、ステータ１１がポンプインペラ３の回転する方向に対して逆の方向に回転するときにはステータ１１が停止しているときよりトルク比（駆動力）が小さくなる。そこで、速度比が相対的に高くかつカップリングポイントの速度比を超えない領域でステータ１１がポンプインペラ３の回転する方向に対して同じ方向に回転し、速度比が相対的に低い領域でステータ１１がポンプインペラ３の回転する方向に対して逆の方向に回転するように遊星歯車２１のギア比を設定する。すると、車両の発進時などのトルクコンバータ１の速度比が小さい領域で駆動力が比較例の場合より低下し、高速度比側にタービンランナ５の回転速度が上昇すると、駆動力が比較例の場合より大きくなる。これにより、低回転速度からトルクが高く出力されるエンジンとの組み合わせに対して、車両発進時に比較例より駆動力増幅機能を抑制しつつ、エンジンのトルク出力が安定する高速度比側で駆動力を比較例より増幅できる。これによって、速度比が高くなるところで駆動力が小さくなることによって生じる減速感をなくすことができる。

本実施形態では、中速度比のとき（速度比が相対的に高くかつカップリングポイントの速度比を超えない領域で）、ステータ１１がポンプインペラ３の回転する方向に対して同じ方向に回転するように遊星歯車２１のギア比を設定する。これによって、高速度比側にタービンランナ５の回転速度が上昇したとき、トルク比（駆動力）を比較例の場合より大きくすることができる。

本実施形態では、低速度比のとき（速度比が相対的に低い領域で）、ステータ１１がポンプインペラ３の回転する方向に対し逆の方向に回転するように遊星歯車２１のギア比を設定する。これによって、車両の発進時などの速度比が小さい範囲でトルク比（駆動力）を比較例の場合より低下させることができる。

１ トルクコンバータ
２ 入力軸
３ ポンプインペラ
５ タービンランナ
７ 出力軸
１１ ステータ
１５ ワンウェイクラッチ
２１ 遊星歯車
２２ サンギア
２３ リングギア
２４ ピニオンギア
２５ キャリア

Claims (5)

1. 入力軸に連結されるポンプインペラと、
   出力軸に連結されるタービンランナと、
   前記ポンプインペラとタービンランナの間に配置され、前記タービンランナから出た作動流体の向きを変えて前記ポンプインペラに導くことでポンプインペラの回転を助長する働きをするステータと、
   前記ステータと連結されカップリングポイントの速度比を超える領域で前記ステータをフリーで回転させ得るワンウェイクラッチと
   を有するトルクコンバータにおいて、
   前記ポンプインペラと締結されるサンギア、前記タービンランナと締結されるキャリア、前記ワンウェイクラッチを介して前記ステータと締結されるリングギアで構成される遊星歯車を設けたことを特徴とするトルクコンバータ。
2. 速度比が相対的に高くかつ前記カップリングポイントの速度比を超えない領域で、前記ステータが前記ポンプインペラの回転する方向に対して同じ方向に回転するように前記遊星歯車のギア比を設定することを特徴とする請求項１に記載のトルクコンバータ。
3. 速度比が相対的に低い領域で、前記ステータが前記ポンプインペラの回転する方向に対し逆の方向に回転するように前記遊星歯車のギア比を設定することを特徴とする請求項１または２に記載のトルクコンバータ。
4. 速度比に対するトルク比の特性が山型であることを特徴とする請求項１に記載のトルクコンバータ。
5. 速度比が相対的に低い領域で、速度比が小さくなるほどトルク容量が大きくなることを特徴とする請求項３または４に記載のトルクコンバータ。

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