JP2020029901A - トルクコンバータ - Google Patents

Abstract

【課題】 軽量化とニードルベアリングのレイアウト自由度を向上可能なトルクコンバータを提供すること。【解決手段】 本発明では、動力源と変速機との間に配置され、ポンプインペラと、タービンランナと、ステータと、タービンランナとステータとの間に設けられたニードルベアリングと、を備え、ポンプインペラは、アルミニウム系金属材から形成され、タービンランナは、鉄系金属材から形成されていることとした。【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関と変速機との間に設けられたトルクコンバータに関する。

従来、エンジンと変速機との間に設けられたトルクコンバータとして、例えば特許文献１に記載の構成が開示されている。この公報には、アルミニウム系金属材により形成されたポンプインペラとタービンランナとを備え、トルクコンバータの軽量化を図っている。

特開２０１６-２０７０５号公報

上記従来技術のように、タービンランナをアルミニウム系金属材で形成した場合、トルクコンバータ作動時の作用によってタービンランナがポンプインペラ側に引き寄せられる力が作用するため、タービンシェルの肉厚を確保する必要がある。しかしながら、タービンシェルの肉厚を確保すると、軽量化の目的に反してタービンランナの重量が増大するという問題がある。また、上記従来技術では、タービンランナとステータとの間のニードルベアリングが、比較的径方向外側のタービンシェル近傍に配置されているため、力のモーメントを抑制できるものの、ニードルベアリングがより径方向内側に配置された場合、力のモーメントが大きくなるため、更にタービンシェルやタービンシェルを支持する部分を含めて肉厚を確保する必要がある。すなわち、タービンランナをアルミニウム系金属材で形成すると、かえって重量が増大するおそれやコストが増大するおそれがあり、また、ニードルベアリングのレイアウト自由度が低いという問題があった。

本発明では、上記課題を解決するためになされたものであり、軽量化とニードルベアリングのレイアウト自由度を向上可能なトルクコンバータを提供することにある。

本発明のトルクコンバータでは、アルミニウム系金属材から形成されたポンプインペラと、鉄系金属材から形成されたタービンランナと、を有する。

よって、コストアップを招くことなくトルクコンバータの軽量化を図ると共に、タービンランナの強度を確保することで、ニードルベアリングのレイアウト自由度を高めることができる。

実施例１のトルクコンバータを示す部分断面図である。 実施例２のトルクコンバータを示す部分断面図である。 実施例３のトルクコンバータを示す部分断面図である。

〔実施例１〕
図１は、実施例１のトルクコンバータを示す部分断面図である。図１に示すトルクコンバータ１は、エンジンやモータ等の動力源と、有段自動変速機や無段変速機等の変速機構との間に配置されている。トルクコンバータ１は、駆動源の回転運動をオイル等の流体を介して図外の変速機構に伝達する流体継手である。トルクコンバータ１は、ポンプインペラ２と、タービンランナ３と、ワンウェイクラッチ４を備えたステータ５と、ポンプスリーブ７と、を有する。

ポンプインペラ２は、図外の駆動源の出力軸に固定されたフロントカバーに連結され、出力軸と一体に回転する。ポンプインペラ２は、多数のインペラブレード２１と、インペラシェル２２と、を有する。フロントカバー，インペラシェル２２及びポンプスリーブ７は、タービンランナ３やステータ５等を収容する容器８を構成する。インペラブレード２１とインペラシェル２２は、アルミニウム系金属材を鋳造することで一体に形成されている。フロントカバー及びポンプスリーブ７は、鉄系金属材によって形成されている。

インペラシェル２２は、円弧シェル部２２ａと、外側延在部２２ｂと、内側延在部２２ｃと、を有する。インペラブレード２１は、円弧シェル部２２ａのタービンランナ３に対向した内側に円弧シェル部２２ａと一体的に形成されている。外側延在部２２ｂは、円弧シェル部２２ａの外周縁部２２１ａから図示しないフロントカバーに向かって延在し、フロントカバーに接合する。内側延在部２２ｃは、円弧シェル部２２ａの内周縁部２２２ａからポンプインペラ２の回転中心Ｏに向かって延在し、ポンプスリーブ７に接合する。

タービンランナ３は、容器８内においてポンプインペラ２と対向して配置される。タービンランナ３は、多数のタービンブレード３１と、これらタービンブレード３１を一体的に固定したタービンシェル３２と、タービンブレード３１をタービンシェル３２とは反対側において連結するタービンコア３５と、を有する。タービンブレード３１とタービンシェル３２とタービンコア３５とは、鉄系金属材から形成されている。タービンブレード３１は、タービンシェル側外周に形成された複数の爪部３１ａが挿通するスリットを有する。タービンブレード３１をタービンシェル３２に取り付ける際は、爪部３１ａをタービンシェル３２のスリットに挿入し、タービンシェル３２の外側で折り曲げ、ロウ付けする。また、タービンブレード３１のインペラブレード２１及びステータ５と対向する位置に、円環状であって湾曲面を有するタービンコア３５をロウ付けする。尚、タービンコア３５の湾曲面は、作動油の流動が少なく、トルク伝達への寄与が低い想定死水域範囲に沿って湾曲形成されている。これにより、タービンランナ３が形成される。タービンシェル３２は、変速機構の入力軸（不図示）とスプライン結合したタービンハブ３３と、リベット３４により固定される。

ステータ５は、ポンプインペラ２とタービンランナ３との間に設けられている。ステータ５は、多数の羽根状のステータブレード５２と、ステータブレード５２の径方向内側端部を支持する基部５１と、を有する。ステータ５は、基部５１の内径側にアウタレース５３を有する。アウタレース５３の更に内径側には、図示しない変速機ハウジングに固定されたインナレース５４と、アウタレース５３とインナレース５４との間に介装されたワンウェイクラッチ４と、を有する。ステータ５とポンプスリーブ７との間には、第１ニードルベアリング４１が設けられている。また、ステータ５とタービンハブ３３との間には、第２ニードルベアリング４２が設けられている。ステータ５の軸方向位置は、第１ニードルベアリング４１と、第２ニードルベアリング４２とによって成される。

ポンプスリーブ７は、ポンプインペラ２から変速機構（不図示）に向かって突出する円筒部７１と、円筒部７１のエンジン側端部から屈曲して径方向外側に延在されインペラシェル２２より径方向内側に位置するフランジ部７２を有する。フランジ部７２の外径は、フランジ部７２とステータ５との間に配置された第１ニードルベアリング４１の外形より大径である。すなわち、鉄系金属材で形成されたポンプスリーブ７とステータ５との間に第１ニードルベアリング４１が設置されているため、アルミニウム系金属材で形成されたポンプインペラ２と第１ニードルベアリング４１とが接触することがない。よって、アルミニウム系金属材であるポンプインペラ２の摩耗を回避することができる。

次に、トルクコンバータ作動時の作用について説明する。トルクコンバータ１の作動によりポンプインペラ２から送出された作動油がタービンランナ３に供給されたとき、タービンブレード３１の面のうち作動油が圧縮される側を正圧面、作動油が剥離する側を負圧面とする。タービンブレード３１は、トルクコンバータ作動時に、タービンシェル３２側と対向する面が正圧面となり、タービンブレード３１のポンプインペラ２側と対向する面が負圧面となる。このタービンブレード３１の正圧面と負圧面との流体圧差により、タービンシェル３２にはポンプインペラ２側に近づこうとする力（以下、引力と記載する。）が作用する。仮に、タービンランナ３をアルミニウム系金属材で形成すると、タービンランナ３が引力によって変形しやすくなり、ステータ５やインペラブレード２１と接触するおそれがある。よって、タービンシェル３２の変形量を、他の部材と接触しない所定の許容量以下とするために、タービンシェル３２の肉厚を確保することで変形量を抑制しなければならない。そうすると、軽量化の目的に反してタービンランナ３の重量が増大するという問題がある。

また、タービンランナ３とステータ５との間の第２ニードルベアリング４２を、実施例１のように第１ニードルベアリング４１と対向して配置することで、ステータ５を安定的に保持したいという要求が有る。このとき、タービンランナ３に作用する引力の支点がより径方向内側となり、力のモーメントが大きくなるため、更にタービンシェル３２やタービンシェル３２を支持する部分を含めて肉厚を確保する必要がある。よって、タービンランナをアルミニウム系金属材で形成すると、かえって重量が増大するおそれや、ニードルベアリングのレイアウト自由度が低いという問題があった。そこで、実施例１では、タービンランナ３を鉄系金属材で形成し、トルクコンバータ１の軽量化を図ると共に、タービンランナ３の強度を確保することで、第２ニードルベアリング４２のレイアウト自由度を高めることとした。

以上説明したように、実施例１にあっては以下の作用効果を奏する。
（１）実施例１のトルクコンバータ１は、ポンプインペラ２と、タービンランナ３と、ステータ５と、タービンランナ３とステータ５との間に設けられた第２ニードルベアリング４２と、を備え、ポンプインペラ２は、アルミニウム系金属材から形成され、タービンランナ３は、鉄系金属材から形成されている。
よって、トルクコンバータ１の軽量化を図ると共に、タービンランナ３の強度を確保することで、第２ニードルベアリング４２のレイアウト自由度を高めることができる。

〔実施例２〕
次に、実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。図２は、実施例２のトルクコンバータを示す部分拡大断面図である。実施例１では、円環状であって湾曲面を有するタービンコア３３によってタービンブレード３１を連結していた。これに対し、実施例２では、回転軸方向に延在する円筒状のタービンコア３５１によってタービンブレード３１を連結した点が異なる。言い換えると、実施例２のタービンコア３５１の軸直行方向の断面形状は、回転中心Ｏからの寸法が一定の形状とされている。これにより、タービンブレード３１の支持剛性を確保しつつ、タービンブレード３１とステータブレード５２との距離を近づけることができ、ステータブレード５２やタービンブレード３１が機能しない領域を減少できる。よって、作動油が機能する領域を実施例１に比べて拡大することができ、トルク容量を増大できる。

〔実施例３〕
次に、実施例３について説明する。基本的な構成は実施例２と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。図３は、実施例３のトルクコンバータを示す部分拡大断面図である。実施例２では、円筒状のタービンコア３５１によってタービンブレード３１を連結していた。これに対し、実施例３では、タービンコアを形成しないコアレストルクコンバータとした点が異なる。これにより、更にタービンブレード３１とステータブレード５２との距離を近づけることができ、ステータブレード５２やタービンブレード３１が機能しない領域を更に減少できる。よって、作動油が機能する領域を実施例２に比べて更に拡大することができ、トルク容量を増大できる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、実施例では、ロックアップクラッチを開示しない構成について説明したが、ロックアップクラッチを備えていてもよい。また、実施例１ではステータ５の材料について特に言及していないが、アルミニウム系金属材で形成してもよいし、鉄系金属材で形成してもよい。ただし、剛性が確保できる場合は、アルミニウム系金属材で形成したほうが、軽量化の観点から望ましい。

１ トルクコンバータ
２ ポンプインペラ
３ タービンランナ
４ ワンウェイクラッチ
５ ステータ
７ ポンプスリーブ
８ 容器
２２ インペラシェル
３１ タービンブレード
３２ タービンシェル
３５ タービンコア
４１ 第１ニードルベアリング
４２ 第２ニードルベアリング
５１ 基部
５２ ステータブレード
５３ アウタレース
５４ インナレース
７１ 円筒部
７２ フランジ部
３５１ タービンコア
Ｏ 回転中心

Claims (3)

1. 動力源と変速機との間に配置され、ポンプインペラと、タービンランナと、ステータと、前記タービンランナと前記ステータとの間に設けられたニードルベアリングと、を備えたトルクコンバータであって、
   前記ポンプインペラは、アルミニウム系金属材から形成され、前記タービンランナは、鉄系金属材から形成されていることを特徴とするトルクコンバータ。
2. 請求項１に記載のトルクコンバータにおいて、
   前記タービンランナは、タービンシェルに取り付けられた複数のタービンブレードと、該複数のタービンブレードを軸方向ポンプインペラ側において連結するタービンコアと、を有し、
   前記タービンコアは、回転軸方向に延在する円筒形状であることを特徴とするトルクコンバータ。
3. 請求項１に記載のトルクコンバータにおいて、
   前記タービンランナは、タービンシェルと、該タービンシェルに取り付けられた複数のタービンブレードと、を有し、
   前記タービンブレードは、前記タービンシェルにのみ固定支持されていることを特徴とするトルクコンバータ。

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