JP3604110B2 - トルクコンバータのステータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクコンバータのステータ、特に薄いブレードを有するトルクコンバータのステータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トルクコンバータは、インペラ、タービン及びステータを内部に有し、充填される作動油により動力を伝達する装置である。作動油は、トルクコンバータの外周部でインペラからタービンへと流れ、トルクコンバータの内周部でステータを介してタービンからインペラへと流れる。
【０００３】
ステータは、インペラとタービンとの間に配置される部材で、ワンウェイクラッチを介してステータシャフトに固定されている。また、ステータシャフトはトランスミッションハウジングに固定されている。このステータは、樹脂やアルミ合金等で鋳造により製作され、主に、環状のシェルと、環状のコアと、シェルとコアとの間に形成されるブレードとから構成される。
【０００４】
ブレードは、円周方向に複数設けられるもので、内周側のシェルから外周側のコアへと延びており、タービンからインペラへと戻される作動油の方向を調整する。このブレードの形状は、一体鋳造するためにシェル等との取り合い部分に発生する断面が円弧状の部分（以下、スミＲ部と称す）を除けば、断面積の変化率がほぼ一定である。すなわち、ブレードの形状の表面はシェルからコアへと延びる直線が集合したものとなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
トルクコンバータのトルク伝達効率を向上させるためには、インペラやタービンの形状に対応してステータに最適な流体的性能を設定することが必要とされる。このためには、一般にステータのブレードを薄くすることが有効である。これにより、ステータの性能をより広い範囲で設定することができるようになる。
【０００６】
しかし、性能的にブレードの薄翼化が求められる一方、強度的にはブレードの厚翼化が要求される。
本発明の課題は、強度を保持しつつブレードの薄翼化を図って、トルクコンバータのステータの性能及びトルクコンバータの性能を向上させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のトルクコンバータのステータは、シェルと、コアと、ブレードとを備えている。シェルは環状である。コアは、環状であって、シェルの外周側に配置されている。ブレードは、シェルとコアとの間に形成されるもので、円周方向に複数配置されている。このブレードは、シェルの外周部とコアの内周部とを連結するようにシェルからコアへと向かって延びている。ブレードの断面積の変化率は、シェルの外周部とコアの内周部との距離の１／６〜１／２の範囲のうちの任意の寸法だけシェルからコアへと延びた位置において変化する。このようにシェルの外周部とコアの内周部との距離の１／６〜１／２の範囲のうちの任意の寸法だけシェルからコアへと延びた位置においてブレードの断面積の変化率が変わることによって、ブレードの断面積の変化率が変わらない場合に較べて、シェル近傍のブレードの断面積が大きくなっている。
【０００８】
トルクコンバータのステータについては、性能的な観点からブレードの薄翼化が求められる一方、強度的な観点からはブレードの厚翼化が要求される。
ここでは、この相反する要求を満足させるために、コアからブレードの中間部分（ステータの径方向に対する中間部分）までは性能を重視してブレードを薄翼とし、かつ中間部分において断面積の変化率を変えてシェル近傍の断面積を増やし強度的な要求を満足させる。このため、本請求項のステータのブレードは、中間部分において、その断面積（ステータの径方向に対して垂直な面で切ったときの断面積）のステータの径方向に沿った変化率が変化している。そして、通常のステータのサイズ及び形状を考慮すると、所定の性能向上を図るためにはブレードの断面積の変化率が変わるポイントをシェルの外周部とコアの内周部との距離の１／２だけシェルからコアへと延びた位置よりもシェル側とする必要があり、所定の強度をステータに具備させるためにはシェルの外周部とコアの内周部との距離の１／６だけシェルからコアへと延びた位置よりもコア側とする必要がある。
【０００９】
このようにブレードの中間部分でブレードの断面積の変化率を変化させて、主として中間部分よりコア側を薄翼とすることによって性能を向上させ、主として中間部分よりシェル側において断面積を増大させ強度を満足させているので、ステータのブレードの強度を満足しつつステータの性能を良いものとすることができる。
【００１０】
請求項２に記載のトルクコンバータのステータは、請求項１に記載のステータにおいて、ブレードの断面積の変化率が変化する位置は、シェルの外周部とコアの内周部との距離の１／３だけシェルからコアへと延びた位置よりもシェル側にある。
ブレードの断面積の変化率の変化する位置をシェル側に近づけるに従ってブレードを薄翼とすることができるが、ある程度以上の性能を確保するためには、ブレードの断面積の変化率が変化する位置をシェルの外周部とコアの内周部との距離の１／３だけシェルからコアへと延びた位置よりもシェル側に設定することのほうが、１／２だけシェルからコアへと延びた位置よりもシェル側に設定することよりもより望ましい。
【００１１】
請求項１では、ブレードの断面積の変化率が変化する位置をシェルの外周部とコアの内周部との距離の１／２だけシェルからコアへと延びた位置よりもシェル側に設定すればよいとしているが、本請求項では、性能面を重視して、ブレードの断面積の変化率が変化する位置をより望ましいシェルの外周部とコアの内周部との距離の１／３だけシェルからコアへと延びた位置よりもシェル側に設定している。
【００１２】
請求項３に記載のトルクコンバータのステータは、請求項１又は２に記載のステータにおいて、ブレードの断面積の変化率が変化する位置は、シェルの外周部とコアの内周部との距離の１／４だけシェルからコアへと延びた位置よりもコア側にある。
ブレードの断面積の変化率の変化する位置をコア側に近づけるに従ってブレードの強度が向上するが、ある程度強度に余裕を持たせるためには、ブレードの断面積の変化率が変化する位置をシェルの外周部とコアの内周部との距離の１／４だけシェルからコアへと延びた位置よりもコア側に設定することのほうが１／６だけシェルからコアへと延びた位置よりもコア側に設定することよりもより望ましい。
【００１３】
請求項１又は２では、ブレードの断面積の変化率が変化する位置をシェルの外周部とコアの内周部との距離の１／６だけシェルからコアへと延びた位置よりもコア側に設定すればよいとしているが、本請求項では、強度面を重視して、ブレードの断面積の変化率が変化する位置をより望ましいシェルの外周部とコアの内周部との距離の１／４だけシェルからコアへと延びた位置よりもコア側に設定している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の一実施形態であるステータ６を備えたトルクコンバータ１を示す。ここでは、Ｏ−Ｏがトルクコンバータ１の回転軸線であり、図の左側にエンジン（図示せず）が配置され、図の右側にトランスミッション（図示せず）が配置されている。
【００１５】
このトルクコンバータ１は、主として、エンジン側のクランクシャフトからトランスミッションのメインドライブシャフトにトルクを伝達するための機構であり、外周部がクランクシャフトに連結されるフロントカバー３と、３種の羽根車（インペラ４，タービン５，ステータ６）からなるトルクコンバータ本体とから構成されている。フロントカバー３とインペラ４とは外周部で溶接され、両者で作動油室を形成している。
【００１６】
クランクシャフトからフロントカバー３に入力されたトルクは、インペラ４からタービン５に流れる作動油によって、タービン５に連結されるメインドライブシャフトに出力される。エンジン始動時、インペラ４によって循環させられた作動油はタービン５に跳ね返されインペラ４を押し戻す方向に流れる。これを抑えるためにステータ６が設けられている。このステータ６は、タービン５により跳ね返された作動油の流れをインペラ４と同じ回転方向に変換して、トルクコンバータ１のトルク伝達効率を向上させている。
【００１７】
ステータ６は、環状のシェル１１と、環状のコア１２と、複数のブレード１３とを備えており、アルミ合金を原料として鋳造によって一体的に製作される。このため、ブレード１３とシェル１１との取り合い部分には、半径が１ｍｍ〜２ｍｍ程度のスミＲ部１４が存在する。
シェル１１は、ステータ支持構造を介して、トランスミッションのハウジングに固定されたステータシャフト（図示せず）に固定されている。このシェル１１の外径は寸法（ｒ１）×２である。シェル１１の内周部にはスラスト受け部１１ａが形成されている。ステータ支持構造に関しては後述する。
【００１８】
コア１２は、シェル１１の外周側に配置されている。このコア１２の内径は寸法（ｒ２）×２である。
ブレード１３は、シェル１１とコア１２との間に形成されるもので、円周方向に複数設けられている。このブレード１３は、シェル１１の外周部とコア１２の内周部とを連結するようにシェル１１からコア１２へと向かって延びており、コア１２側の第１ブレード部１３ａとシェル１１側の第２ブレード部１３ｂとから構成されている。第２ブレード部１３ｂの断面積（ステータ６の径方向に対して垂直な面で切ったときの断面積）の変化率は第１ブレード部１３ａの断面積の変化率と異なっている。このように第２ブレード部１３ｂの断面積の変化率が第１ブレード部１３ａの断面積の変化率と異なっていることにより、第２ブレード部１３ｂの断面積の変化率が第１ブレード部１３ａの断面積の変化率と等しい場合に較べて、シェル１１近傍のブレード１３の断面積が大きくなっている。
【００１９】
この第１ブレード部１３ａと第２ブレード部１３ｂとの境をステータ６の径方向のどの位置に設定するかについては、作動油の流れを考慮する性能面からの要求と強度面からの要求との調整となるが、通常用いられるステータのサイズに対しては、性能面及び強度面から、少なくともシェル１１の外周部とコア１２の内周部との距離（ｒ２−ｒ１）の１／６〜１／２の寸法に寸法（ｒ１）を加えた寸法だけ軸Ｏ−Ｏから離れた位置となる。また、性能面から見てより望ましくは（ｒ２−ｒ１）の１／３の寸法に寸法（ｒ１）を加えた寸法だけ軸Ｏ−Ｏから離れた位置よりもシェル１１側に設定すべきであり、強度面から見てより望ましくは（ｒ２−ｒ１）の１／４の寸法に寸法（ｒ１）を加えた寸法だけ軸Ｏ−Ｏから離れた位置よりもコア１２側に設定すべきである。ここでは、本実施形態のトルクコンバータ１のインペラ４，タービン５，及びステータ６の形状及びサイズから、（ｒ２−ｒ１）の１／３の寸法に寸法（ｒ１）を加えた寸法（ｒ３）だけ軸Ｏ−Ｏから離れた位置を第１ブレード部１３ａと第２ブレード部１３ｂとの境に設定している。したがって、この位置において、ブレード１３の断面積の変化率が変化している。
【００２０】
一般にトルクコンバータのステータについては、性能的な観点からブレードの薄翼化が求められる一方、強度的な観点からはブレードの厚翼化が要求されている。本実施形態のステータ６では、この相反する要求を満足させるために、コア１２からブレード１３の第１ブレード部１３ａと第２ブレード部１３ｂとの境までは性能を重視して第１ブレード部１３ａの厚みを薄くし、第１ブレード部１３ａと第２ブレード部１３ｂとの境からシェル１１までは強度的な要求を満たすように第２ブレード部１３ｂの断面積を増大させている。したがって、主として薄翼の第１ブレード部１３ａによって性能を確保しつつ、主として第２ブレード部１３ｂにおいて断面積を増大させることで必要な強度を確保している。これにより、従来のブレードの断面積の変化率がほぼ一定であるステータを採用する場合に較べて、ステータ６の性能設定可能範囲が拡がることからトルクコンバータ１の性能を向上させることができ、かつ、ステータ６の強度が確保される。
【００２１】
次に、ステータ支持構造について説明する。
ステータ支持構造は、ワンウェイクラッチ機構２１と、環状のリテーナ２２とから構成されている。ワンウェイクラッチ機構２１は、ステータ６を一方向にのみ回転させるための機構であり、アウターレース２３と、インナーレース２５と、両レース間に配置されたクラッチ部材２４とから構成されている。アウターレース２３は、シェル１１の内周部に固定されている。また、アウターレース２３及びインナーレース２５のエンジン側の側部は、リティーナ２２に当接し、リティーナ２２はスラストころ軸受２６を介してタービンハブ８に支持されている。タービンハブ８はタービン５の内周部に固定されている部材である。一方、アウターレース２３及びインナーレース２５のトランスミッション側の側部は、シェル１１のスラスト受け部１１ａに当接し、スラスト受け部１１ａはスラストころ軸受２７を介してインペラハブ４ａに支持されている。インペラハブ４ａは、インペラ４の内周部に固定されている部材である。このように、ステータ６のシェル１１及びステータ支持構造は、インペラハブ４ａとタービンハブ８との間でスラストころ軸受２６，２７によって軸Ｏ−Ｏ方向の移動が規制される。インナーレース２５の内周部には、ステータシャフト（図示せず）に係合するスプライン孔２５ａが形成されている。
【００２２】
【発明の効果】
本発明では、コアからブレードの中間部分までは性能を重視してブレードを薄翼とすることができ、ブレードの中間部分からシェルまでは強度的な要求を満たすようにブレードの断面積を増大させることができるため、強度を保持したままでブレードの薄翼化が可能となり、トルクコンバータのステータの性能及びトルクコンバータの性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるステータが採用されたトルクコンバータの概略断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図。
【符号の説明】
１ トルクコンバータ
６ ステータ
１１ シェル
１２ コア
１３ ブレード

Claims (3)

1. 環状のシェルと、
   前記シェルの外周側に配置される環状のコアと、
   前記シェルと前記コアとの間に形成されるもので、円周方向に複数配置されており、前記シェルの外周部と前記コアの内周部とを連結するように前記シェルから前記コアへと延び、前記シェルの外周部と前記コアの内周部との距離の１／６〜１／２だけ前記シェルから前記コアへと延びた位置において断面積の変化率が変わり、前記断面積の変化率が変わることで前記断面積の変化率が変わらない場合に較べて前記シェル近傍の断面積が大きくなるブレードと、
   を備えたトルクコンバータのステータ。
2. 前記ブレードの断面積の変化率が変化する位置は、前記シェルの外周部と前記コアの内周部との距離の１／３だけ前記シェルから前記コアへと延びた位置よりも前記シェル側にある、
   請求項１に記載のトルクコンバータのステータ。
3. 前記ブレードの断面積の変化率が変化する位置は、前記シェルの外周部と前記コアの内周部との距離の１／４だけ前記シェルから前記コアへと延びた位置よりも前記コア側にある、
   請求項１又は２に記載のトルクコンバータのステータ。

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