JP2020133820A - トルクコンバータ - Google Patents

Abstract

【課題】出力軸を固定軸よりも外径を大きくすることができる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と一体的に回転する。第１タービン３２は、軸方向において第１インペラ３１の第２側に配置される。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、軸方向において第１タービン３２の第２側に配置される。第２インペラ４１は、第１タービン３２と一体的に回転する。第２タービン４２は、軸方向において第２インペラ４１の第２側に配置される。
【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。

トルクコンバータは、フロントカバー、インペラ、タービン、及びステータを備えている（特許文献１参照）。フロントカバーは、エンジン側に配置されており、インペラは、トランスミッション側に配置されている。タービンは、フロントカバーとインペラとの間に配置されている。ステータは、タービンとインペラとの間に配置される。ステータはワンウェイクラッチを介して固定軸に支持されている。タービンには、トランスミッションへとトルクを出力するための出力軸がスプライン係合している。この出力軸は、固定軸の内部を延びてトランスミッション側へと延びている。

特開２０１７−２０７０９１号公報

上述したようなトルクコンバータは、エンジンからのトルクをトランスミッションへと出力することを前提として構成されている。このため、トルクコンバータからの出力軸は固定軸内を延ばす必要があり、出力軸の外径は固定軸の外径よりも小さく設計されている。しかし、電気自動車や一部のハイブリッド自動車などはトランスミッションを必要としないため、トルクコンバータからの出力軸は固定軸内を延ばす必要がない。このため、トルクコンバータからの出力軸は、固定軸よりも外径を大きくすることが好ましい。

本発明の課題は、出力軸を固定軸よりも外径を大きくすることができるトルクコンバータを提供することにある。

本発明の第１側面に係るトルクコンバータは、モータに接続され、軸方向の第１側から入力されたトルクを軸方向の第２側に出力する。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、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、フロントカバーと一体的に回転する。第１タービンは、軸方向において第１インペラの第２側に配置される。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、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、軸方向において第１タービンの第２側に配置される。第２インペラは、第１タービンと一体的に回転する。第２タービンは、軸方向において第２インペラの第２側に配置される。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、最終的にトルクを出力する第２タービンは、第１ステータや第２ステータに対して、軸方向の第２側に配置されている。このため、第２タービンに取り付けられる出力軸を、第１ステータや第２ステータを支持する固定軸の径方向外側に配置することができる。すなわち、固定軸が出力軸内を延びるような構成となる。したがって、出力軸を固定軸よりも外径を大きくすることができる。

また、上記トルクコンバータは、モータからのトルクを第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出力することができる。このため、上述したように構成されたトルクコンバータは、よりすぐれたトルク増幅機能を有する。

好ましくは、トルクコンバータは、リアカバー及びロックアップ装置をさらに備える。
リアカバーは、フロントカバーと一体的に回転し、第２タービンの第２側に配置される。ロックアップ装置は、リアカバーと第２タービンとの間に配置される。

好ましくは、第１ステータ及び第２ステータは、同一の固定軸に回転可能に支持される。

好ましくは、第１タービン及び第２インペラは、固定軸に回転可能に支持される。

好ましくは、第２トルクコンバータ本体部のトーラス半径は、第１トルクコンバータ本体部のトーラス半径よりも大きい。

好ましくは、第１タービンのタービンシェルと第２インペラのインペラシェルとは、一つの部材によって構成される。

本発明の第２側面に係るトルクコンバータは、モータに接続され、軸方向の第１側から入力されたトルクを軸方向の第２側に出力する。トルクコンバータは、フロントカバーと、インペラと、タービンと、ステータとを備える。フロントカバーは、トルクが入力される。インペラは、フロントカバーと一体的に回転する。タービンは、軸方向において第１インペラの第２側に配置される。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。

この構成によれば、最終的にトルクを出力するタービンは、ステータに対して、軸方向の第２側に配置されている。このため、タービンに取り付けられる出力軸を、ステータを支持する固定軸の径方向外側に配置することができる。すなわち、固定軸が出力軸内を延びるような構成となる。したがって、出力軸を固定軸よりも外径を大きくすることができる。

本発明によれば、出力軸を固定軸よりも外径を大きくすることができる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断面図。 変形例に係るトルクコンバータの断面図。

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の左側にはモータが配置されており、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、軸方向の第１側（図１の左側）からトルクが入力され、軸方向の第２側（軸方向の右側）へトルクを出力する。トルクコンバータ１００は、モータからのトルクが入力される。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、及びリアカバー６を備えている。

［フロントカバー２］
フロントカバー２は、モータ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の外周端部から軸方向の第２側へ延びている。

［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と一体的に回転する。本実施形態では、フロントカバー２と第１インペラ３１とは、一体化されている。このため、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、及び複数の第１インペラブレード３１２を有する。

第１インペラシェルは、フロントカバー２によって構成されている。すなわち、フロントカバー２は、第１インペラ３１のインペラシェルを兼ねている。なお、第１インペラシェルは、フロントカバー２と別部材であり、フロントカバー２に固定されていてもよい。第１インペラブレード３１２は、フロントカバー２の内側面に固定されている。

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、軸方向において第１インペラ３１の第２側に配置されている。第１タービン３２は、固定軸１０１によって回転可能に支持されている。詳細には、第１タービン３２は、軸受部材１０３を介して固定軸１０１に支持されている。なお、固定軸１０１は、第１タービン３２だけでなく、第１ステータ３３及び第２ステータ４３も回転可能に支持している。

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、第１タービンシェル３２１から軸方向の第１側に延びている。

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、固定軸１０１に、第１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、軸方向において、第１トルクコンバータ本体部３の第２側に配置されている。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よりも径方向外側に配置されている。なお、軸方向視において、第２トルクコンバータ本体部４の一部は第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のトーラス半径Ｌ２は、第１トルクコンバータ本体部３のトーラス半径Ｌ１よりも大きい。なお、タービンシェルの外側の半径をトーラス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、固定軸１０１によって回転可能に支持されている。詳細には、第２インペラ４１は、軸受部材１０３を介して固定軸１０１に支持されている。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、第１タービンシェル３２１と一体的に形成されている。第２インペラシェル４１１は、第１タービンシェル３２１と一つの部材によって構成されていてもよいし、別の部材で構成されていてもよい。

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、第２インペラシェル４１１から軸方向の第２側に延びている。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、第２タービンシェル４２１から軸方向の第１側に延びている。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。

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。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、出力軸１０５がタービンハブ４２３にスプライン嵌合する。出力軸１０５は、タービンハブ４２３から軸方向の第２側へ延びている。このように出力軸１０５は、固定軸１０１よりも軸方向の第２側から延びている。このため、出力軸１０５は、固定軸１０１の径方向外側に配置することができる。すなわち、出力軸１０５は、固定軸１０１よりも外径を大きくすることができる。固定軸１０１は、出力軸１０５内を延びている。なお、第２タービン４２の内径は、第２ワンウェイクラッチ１０４の内径よりも大きい。具体的には、第２タービン４２のタービンハブ４２３の内径は、第２ワンウェイクラッチ１０４の内径よりも大きい。

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、固定軸１０１に、第２ワンウェイクラッチ１０４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、固定軸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、同じ固定軸１０１に支持されている。なお、第２ステータ４３の内径は、第１ステータ３３の内径よりも大きい。詳細には、第２ワンウェイクラッチ１０４の内径は、第１ワンウェイクラッチ１０２の内径よりも大きい。すなわち、固定軸１０１の外径は、第１ステータ３３が取り付ける部分よりも、第２ステータ４３が取り付けられる部分の方が大きい。

［リアカバー］
リアカバー６は、軸方向において、第２タービン４２の第２側に配置されている。リアカバー６は、フロントカバー２と一体的に回転する。詳細には、リアカバー６は、フロントカバー２とともに、筐体を構成している。リアカバー６は、フロントカバー２と別部材によって構成されており、溶接などによって一体化されている。なお、リアカバー６はフロントカバー２と一つの部材によって構成されていてもよい。このリアカバー６とフロントカバー２とによって構成される筐体内に、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が収容されている。

［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、リアカバー６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、リアカバー６と第２タービン４２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、クラッチ部５２と、を有している。

ピストン５１は、リアカバー６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、出力軸１０５の外周面上を軸方向に摺動可能に配置されている。

クラッチ部５２は、ピストン５１に押圧されることによって摩擦係合するように構成されている。クラッチ部５２は、複数の摩擦部材５２１を含んでいる。摩擦部材５２１は、環状である。なお、クラッチ部５２は、一枚の摩擦材５２１のみを含んでいてもよい。

ロックアップ装置５は、ドライブプレート５３及びダンパ機構５４をさらに有している。ドライブプレート５３は、クラッチ部５２と連結している。ドライブプレート５３は、クラッチ部５２がクラッチオン状態になると、リアカバー６からトルクが入力される。このドライブプレート５３に入力されたトルクは、ダンパ機構５４を介して第２タービン４２に入力される。なお、第２タービン４２は、係合部４２４を有しており、この係合部４２４がダンパ機構５４と係合している。

［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。

トルクコンバータ１００の速度比が所定値未満において、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の速度比が所定値以上となると、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、リアカバー６及びロックアップ装置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
上記実施形態では、トルクコンバータ１００は、第１トルクコンバータ本体部３と第２トルクコンバータ本体部４の２つのトルクコンバータ本体部を有しているが、トルクコンバータ１００は１つのトルクコンバータ本体部のみを有していてもよい。

図２に示すように、このトルクコンバータ１００は、フロントカバー２と、インペラ３１と、タービン３２と、ステータ３３と、ロックアップ装置５と、リアカバー６とを有している。

フロントカバー２、ロックアップ装置５、及びリアカバー６は、上記実施形態と基本的に同じ構成である。

インペラ３１は、フロントカバー２と一体的に回転する。上記実施形態の第１インペラ３１と同様に、インペラ３１はフロントカバー２と一体化されている。

タービン３２は、インペラ３１に対向して配置されている。タービン３２は、軸方向において、インペラ３１の第２側に配置されている。タービン３２は、タービンシェル３２１、複数のタービンブレード３２２、及びタービンハブ３２３を有している。

タービンハブ３２３は、タービンシェル３２１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。このタービンハブ３２３に出力軸１０５がスプライン嵌合している。タービン３２の内径は、ワンウェイクラッチ１０４の内径よりも大きい。詳細には、タービン３２のタービンハブ３２２の内径は、ワンウェイクラッチ１０４の内径よりも大きい。

ステータ３３は、ステータ３３は、固定軸１０１に、ワンウェイクラッチ１０４を介して支持されている。すなわち、ステータ３３は、固定軸１０１に回転可能に支持されている。ステータ３３は、軸方向において、インペラ３１とタービン３２との間に配置される。

以上のように出力軸１０５は、固定軸１０１よりも軸方向の第２側から延びている。このため、出力軸１０５は、固定軸１０１の径方向外側に配置することができる。すなわち、出力軸１０５は、固定軸１０１よりも外径を大きくすることができる。固定軸１０１は、出力軸１０５内を延びている。

変形例２
ロックアップ装置５は、ダンパ機構を有していなくてもよい。

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
５ ロックアップ装置
６ リアカバー
１００ トルクコンバータ

Claims (7)

1. モータに接続され、軸方向の第１側から入力されたトルクを軸方向の第２側に出力するトルクコンバータであって、
   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一体的に回転する第１インペラ、軸方向において前記第１インペラの第２側に配置される第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、
   軸方向において前記第１タービンの第２側に配置されて前記第１タービンと一体的に回転する第２インペラ、軸方向において前記第２インペラの第２側に配置される第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、を有する第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. 前記フロントカバーと一体的に回転し、前記第２タービンの第２側に配置されるリアカバーと、
   前記リアカバーと前記第２タービンとの間に配置されるロックアップ装置と、
   をさらに備える、請求項１に記載のトルクコンバータ。
   
3. 前記第１ステータ及び前記第２ステータは、同一の固定軸に回転可能に支持される、
   請求項１又は２に記載のトルクコンバータ。
   
4. 前記第１タービン及び前記第２インペラは、前記固定軸に回転可能に支持される、
   請求項３に記載のトルクコンバータ。
   
5. 前記第２トルクコンバータ本体部のトーラス半径は、前記第１トルクコンバータ本体部のトーラス半径よりも大きい、
   請求項１から４のいずれかに記載のトルクコンバータ。
   
6. 前記第１タービンのタービンシェルと前記第２インペラのインペラシェルとは、一つの部材によって構成される、
   請求項１から５のいずれかに記載のトルクコンバータ。
   
7. モータに接続され、軸方向の第１側から入力されたトルクを軸方向の第２側に出力するトルクコンバータであって、
   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一体的に回転するインペラと、
   軸方向において前記第１インペラの第２側に配置されるタービンと、
   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ステータと、
   を備える、トルクコンバータ。
   

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