JP2019211029A - トルクコンバータ - Google Patents

Abstract

【課題】トルク増幅機能が向上したトルクコンバータを提供する。【解決手段】トルクコンバータ１００は、フロントカバー２、第１トルクコンバータ本体部３、及び第２トルクコンバータ本体部４を備えている。第１トルクコンバータ本体部３は、第１インペラ３１、第１タービン３２、及び第１ステータ３３を有する。第１インペラ３１は、フロントカバー２に固定される。第２トルクコンバータ本体部４は、軸方向においてフロントカバー２と第１トルクコンバータ本体部３との間に配置される。第２トルクコンバータ本体部４は、第２インペラ４１、第２タービン４２、及び第２ステータ４３を有する。第２インペラ４１は、第１タービン３２と一体回転するように連結される。【選択図】図１

Description

本発明は、トルクコンバータに関するものである。

一般的に、自動車は、トルクコンバータを備えている。このトルクコンバータは、エンジン又はモータ等の駆動源からのトルクを増幅させる機能を有している。

特開２０１４−０７４４９１号公報

トルクコンバータのトルク増幅機能を向上させたいという要望がある。そこで、本発明の課題は、トルク増幅機能が向上したトルクコンバータを提供することにある。

本発明のある側面に係るトルクコンバータは、駆動源と減速機との間に配置されるトルクコンバータである。このトルクコンバータは、フロントカバーと、第１トルクコンバータ本体部と、第２トルクコンバータ本体部とを備えている。フロントカバーは、駆動源からのトルクが入力される。第１トルクコンバータ本体部は、第１インペラ、第１タービン、及び第１ステータを有する。第１インペラは、フロントカバーに固定される。第１タービンは、第１インペラと対向して配置される。第１ステータは、第１インペラと第１タービンとの間に配置される。第２トルクコンバータ本体部は、軸方向においてフロントカバーと第１トルクコンバータ本体部との間に配置される。第２トルクコンバータ本体部は、第２インペラ、第２タービン、及び第２ステータを有する。第２インペラは、第１タービンと一体回転するように連結される。第２タービンは、第２インペラと対向して配置されトルクを減速機へと出力する。第２ステータは、第２インペラと第２タービンとの間に配置される。

この構成によれば、トルクコンバータは、駆動源からのトルクを第１トルクコンバータ本体部によって増幅させた後、さらに第２トルクコンバータ本体部によっても増幅させて減速機へと出力することができる。このように、本発明に係るトルクコンバータは、トルク増幅機能が向上している。

好ましくは、第２トルクコンバータ本体部のトーラスの半径は、第１トルクコンバータ本体部のトーラスの半径よりも大きい。この構成によれば、確実にトルク増幅機能を向上させることができる。

好ましくは、第２トルクコンバータ本体部は、第２インペラと第２タービンとの間に配置された第１クラッチ部を有する。

好ましくは、トルクコンバータは、フロントカバーと第２タービンとの間に配置されるロックアップ装置をさらに備える。

好ましくは、第１ステータ及び第２ステータは、それぞれワンウェイクラッチを介して同じ固定シャフトに支持される。

本発明によれば、トルク増幅機能が向上したトルクコンバータを提供することができる。

トルクコンバータの概略図。 速度比とトルク比との関係を示すグラフ。 変形例に係るトルクコンバータの概略図。 変形例に係るトルクコンバータの概略図。

以下、本発明に係るトルクコンバータの実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、「軸方向」とは、トルクコンバータ１００の回転軸Ｏが延びる方向を意味する。また、「半径方向」とは、回転軸Ｏを中心とした円の半径方向を意味し、「周方向」とは、回転軸Ｏを中心とした円の周方向を意味する。なお、図示していないが、図１の左側にはエンジン又はモータなどの駆動源が配置されており、右側には減速機が配置されている。

［全体構成］
図１に示すように、トルクコンバータ１００は、回転軸Ｏを中心に回転可能である。トルクコンバータ１００は、フロントカバー２、第１トルクコンバータ本体部３、第２トルクコンバータ本体部４、ロックアップ装置５、及び支持プレート６を備えている。

［フロントカバー２］
フロントカバー２は、駆動源からのトルクが入力される。フロントカバー２は、円板部２１と、円筒部２２とを有している。円筒部２２は、円板部２１の外周端部から第１インペラ３１側へ軸方向に延びている。

［第１トルクコンバータ本体部３］
第１トルクコンバータ本体部３は、第１インペラ３１、第１タービン３２、及び第１ステータ３３を有している。

第１インペラ３１は、フロントカバー２に固定されている。すなわち、第１インペラ３１は、フロントカバー２からのトルクが入力される。第１インペラ３１は、第１インペラシェル３１１、複数の第１インペラブレード３１２、及び第１インペラハブ３１３を有する。第１インペラシェル３１１は、例えば溶接によって、フロントカバー２に固定されている。

第１インペラブレード３１２は、第１インペラシェル３１１の内側面に固定されている。第１インペラハブ３１３は第１インペラシェル３１１の内周端部に溶接などによって固定されている。

第１タービン３２は、第１インペラ３１に対向して配置されている。第１タービン３２は、第１タービンシェル３２１、及び複数の第１タービンブレード３２２を有している。第１タービンシェル３２１は、支持プレート６に取り付けられている。

ここで、支持プレート６は、回転軸Ｏ回りを回転可能に配置されている。例えば、支持プレート６は、固定シャフト１０１に対して相対回転可能に配置されている。支持プレート６は円板状である。支持プレート６は、第１タービンシェル３２１及び後述する第２インペラシェル４１１を支持する。詳細には、支持プレート６の一方面に第１タービンシェル３２１が取り付けられ、支持プレート６の他方面に第２インペラシェル４１１が取り付けられる。

第１タービンブレード３２２は、第１タービンシェル３２１の内側面に、ろう付けなどによって固定されている。第１タービンブレード３２２は、軸方向において、フロントカバー２から離れる方向に延びている。

第１ステータ３３は、第１タービン３２から第１インペラ３１へと戻る作動油を整流するように構成されている。第１ステータ３３は、回転軸Ｏ周りに回転可能である。詳細には、第１ステータ３３は、固定シャフト１０１に、ワンウェイクラッチ１０２を介して支持されている。この第１ステータ３３は、軸方向において、第１インペラ３１と第１タービン３２との間に配置される。

第１ステータ３３は、円板状の第１ステータキャリア３３１と、その外周面に取り付けられる複数の第１ステータブレード３３２と、を有している。

［第２トルクコンバータ本体部］
第２トルクコンバータ本体部４は、第２インペラ４１、第２タービン４２、第２ステータ４３、及び第１クラッチ部４４を有している。第２トルクコンバータ本体部４は、軸方向において、フロントカバー２と第１トルクコンバータ本体部３との間に配置される。また、軸方向視において、第２トルクコンバータ本体部４は第１トルクコンバータ本体部３と重複している。

第２トルクコンバータ本体部４の第２インペラ４１、第２タービン４２、及び第２ステータ４３のそれぞれは、第１トルクコンバータ本体部３の第１インペラ３１、第１タービン３２、及び第１ステータ３３のそれぞれよりも半径が大きい。

第２トルクコンバータ本体部４のトーラスの半径Ｌ２は、第１トルクコンバータ本体部３のトーラスの半径Ｌ１よりも大きい。なお、インペラシェルの半径をトーラスの半径として測定することができる。

第２インペラ４１は、第１タービン３２と連結されている。このため、第２インペラ４１は、第１タービン３２と一体回転する。第２インペラ４１は、第２インペラシェル４１１、及び複数の第２インペラブレード４１２を有する。

第２インペラシェル４１１は、第１タービン３２の第１タービンシェル３２１と一体的に回転するように構成されている。例えば、第２インペラシェル４１１は、支持プレート６に取り付けられており、この支持プレート６を介して第１タービン３２の第１タービンシェル３２１と連結されている。

第２インペラブレード４１２は、第２インペラシェル４１１の内側面に固定されている。第２インペラブレード４１２は、軸方向において、フロントカバー２に向かって延びている。すなわち、第２インペラブレード４１２は、軸方向において、上記第１タービンブレード３２２と反対方向に延びている。

第２タービン４２は、第２インペラ４１に対向して配置されている。第２タービン４２は、第２タービンシェル４２１、複数の第２タービンブレード４２２、及び第２タービンハブ４２３を有している。第２タービンブレード４２２は、第２タービンシェル４２１の内側面に、ろう付けなどによって固定されている。第２タービンブレード４２２は、フロントカバー２から離れる方向に延びている。すなわち、第２タービンブレード４２２は、軸方向において、第１タービンブレード３２２と同じ方向に延びる一方、第２インペラブレード４１２とは反対方向に延びている。

第２タービンハブ４２３は、第２タービンシェル４２１の内周端部に、リベット又は溶接などによって固定されている。第２タービンハブ４２３はスプライン孔が形成されている。このスプライン孔によって、減速機などの入力軸１０４が第２タービンハブ４２３にスプライン嵌合する。

第２ステータ４３は、第２タービン４２から第２インペラ４１へと戻る作動油を整流するように構成されている。第２ステータ４３は、回転軸Ｏ周りに回転可能である。詳細には、第２ステータ４３は、固定シャフト１０１に、ワンウェイクラッチ１０３を介して支持されている。すなわち、第２ステータ４３は、第１ステータ３３とともに、固定シャフト１０１に支持されている。この第２ステータ４３は、軸方向において、第２インペラ４１と第２タービン４２との間に配置される。

第２ステータ４３は、円板状の第２ステータキャリア４３１と、その外周面に取り付けられる複数の第２ステータブレード４３２と、を有している。第２ステータ４３の内側端部は、第１ステータ３３の内側端部とともに、同じ固定シャフト１０１に支持されている。

第１クラッチ部４４は、第２インペラ４１と第２タービン４２との間に配置されている。第１クラッチ部４４は、クラッチオン状態となると、第２インペラ４１からのトルクを第２タービン４２へと機械的に伝達するように構成されている。第１クラッチ部４４は、クラッチオフ状態となると、第２インペラ４１からのトルクを第２タービン４２へと伝達しない。このため、クラッチオフ状態では、第２インペラ４１からのトルクは作動油を介して第２タービン４２に伝達される。

第１クラッチ部４４は、第２タービン４２の回転速度が所定の速度以上となると、クラッチオン状態となる。具体的には、第１クラッチ部４４は、遠心子４４１、スライダ４４２、および摩擦係合部４４３を有する。遠心子４４１及びスライダ４４２は、第２タービン４２に取り付けられている。摩擦係合部４４３は、第２インペラ４１に取り付けられている。

遠心子４４１は、第２タービン４２の回転によって遠心力を受ける。遠心子４４１は、軸方向において、移動可能に配置されている。スライダ４４２は、軸方向に移動可能に配置されている。スライダ４４２は、遠心子４４１が径方向外側に移動するに連れて、第２インペラ４１側に移動する。詳細には、スライダ４４２は、遠心子４４１と接する斜面を有している。このため、遠心子４４１が遠心力によってスライダ４４２を径方向外側に押圧することで、スライダ４４２は軸方向に移動する。

摩擦係合部４４３は、スライダ４４２と対向するように配置されている。遠心子４４１によって軸方向に移動したスライダ４４２は、摩擦係合部４４３と摩擦係合する。この結果、第１クラッチ部４４は、クラッチオン状態となる。

［ロックアップ装置］
ロックアップ装置５は、ロックアップオン状態となると、フロントカバー２から第２トルクコンバータ本体部４の第２タービン４２にトルクを機械的に伝達するように構成されている。ロックアップ装置５は、軸方向において、フロントカバー２と第２トルクコンバータ本体部４との間に配置されている。ロックアップ装置５は、ピストン５１と、第２クラッチ部５２と、を有している。

ピストン５１は、フロントカバー２と第２タービン４２との間において軸方向に移動可能に配置されている。詳細には、ピストン５１は、第２タービンハブ４２３の外周面上を軸方向に摺動可能に配置されている。なお、ピストン５１は、第２タービン４２と一体的に回転するように構成されている。例えば、ピストン５１は、第２タービン４２の第２タービンシェル４２１に形成された係合部４２４と係合することによって、第２タービン４２と一体的に回転する。

第２クラッチ部５２は、ピストン５１とフロントカバー２とを摩擦係合可能に構成されている。詳細には、ピストン５１は、外周端部において、フロントカバー２と摩擦係合可能に構成されている。第２クラッチ部５２は、摩擦材５２１を含んでいる。摩擦材５２１は、環状であり、ピストン５１の外周端部に取り付けられている。なお、摩擦材５２１は、ピストン５１ではなくフロントカバー２に固定されていてもよい。

［トルクコンバータの動作］
次に、上述したように構成されたトルクコンバータ１００について説明する。

図２に示すように、トルクコンバータ１００の速度比がａ未満において、ロックアップ装置５はロックアップオフ状態であり、また、第１クラッチ部４４もクラッチオフ状態である。このため、フロントカバー２からのトルクは、第１トルクコンバータ本体部３に入力され、第１トルクコンバータ本体部３で増幅される。

そして、第１トルクコンバータ本体部３で増幅されたトルクは、第２トルクコンバータ本体部４に入力され、第２トルクコンバータ本体部４において増幅される。このように、第１トルクコンバータ本体部３及び第２トルクコンバータ本体部４で増幅されたトルクが減速機へと出力される。

第２タービン４２の回転速度が上昇して、トルクコンバータ１００の速度比がａ以上になると、第１クラッチ部４４がクラッチオン状態となるとともに、第２ステータが空転状態となる。すなわち、第２インペラ４１と第２タービン４２とが一体的に回転し、第２トルクコンバータ本体部４ではトルクを増幅しない。

さらに第２タービン４２の回転速度が上昇して、トルクコンバータ１００の速度比がｂ以上となると、第１ステータ３３が空転状態となる。このため、第１トルクコンバータ本体部３はトルク増幅機能を発揮しない。なお、第２トルクコンバータ本体部４は、第１クラッチ部４４がクラッチオン状態であり、第２ステータ４３が空転しているため、引き続きトルク増幅機能を発揮しない。

上述の通りトルクコンバータ１００の速度比がｂ以上となると、トルク増幅機能を発揮しないため、ロックアップ装置５をロックアップオン状態として直結状態にする。この結果、フロントカバー２からのトルクは、ロックアップ装置５を介して、第２タービン４２へと伝達される。

以上のように構成されたトルクコンバータ１００は、例えば、電気自動車や、ハイブリッド車、ガソリン車などに適用することができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

変形例１
図３に示すように、支持プレート６は、第２インペラ４１の第２インペラシェル４１１と一体的に形成されていてもよい。すなわち、支持プレート６は、第２インペラシェル４１１の内周端部を構成していてもよい。この場合、第１タービン３２は、第２インペラ４１に取り付けられて支持されている。

変形例２
図４に示すように、支持プレート６は、第１タービン３２の第１タービンシェル３２１と一体的に形成されていてもよい。すなわち、支持プレート６は、第１タービンシェル３２１の内周端部を構成していてもよい。この場合、第２インペラ４１は、第１タービン３２に取り付けられて支持されている。

変形例３
ロックアップ装置５は、ダンパ機構をさらに有していてもよい。ダンパ機構によって、ロックアップ装置５においてトルク変動を減衰させることができる。

１００ トルクコンバータ
２ フロントカバー
３ 第１トルクコンバータ本体部
３１ 第１インペラ
３２ 第１タービン
３３ 第１ステータ
４ 第２トルクコンバータ本体部
４１ 第２インペラ
４２ 第２タービン
４３ 第２ステータ
４４ 第１クラッチ部
５ ロックアップ装置

Claims (5)

1. 駆動源と減速機との間に配置されるトルクコンバータであって、
   前記駆動源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に固定される第１インペラ、前記第１インペラと対向して配置される第１タービン、及び前記第１インペラと前記第１タービンとの間に配置される第１ステータ、を有する第１トルクコンバータ本体部と、
   前記第１タービンと一体回転するように連結される第２インペラ、前記第２インペラと対向して配置されトルクを前記減速機へと出力する第２タービン、及び前記第２インペラと前記第２タービンとの間に配置される第２ステータ、を有し、軸方向において前記フロントカバーと前記第１トルクコンバータ本体部との間に配置される第２トルクコンバータ本体部と、
   を備える、トルクコンバータ。
   
2. 前記第２トルクコンバータ本体部のトーラスの半径は、前記第１トルクコンバータ本体部のトーラスの半径よりも大きい、
   請求項1に記載のトルクコンバータ。
   
3. 前記第２トルクコンバータ本体部は、前記第２インペラと前記第２タービンとの間に配置された第１クラッチ部を有する、
   請求項1又は２に記載のトルクコンバータ。
   
4. 前記フロントカバーと前記第２タービンとの間に配置されるロックアップ装置をさらに備える、
   請求項１から３のいずれかに記載のトルクコンバータ。
   
5. 前記第１ステータ及び前記第２ステータは、それぞれワンウェイクラッチを介して同じ固定シャフトに支持される、
   請求項1から４のいずれかに記載のトルクコンバータ。
   

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