JP3745942B2 - ステータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステータ、特に、トルクコンバータに用いられるステータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トルクコンバータは、３種の羽根車からなるトーラス（インペラー、タービン、ステータ）を有し、トーラス内部の流体により動力を伝達する装置である。インペラーはフロントカバーとともに内部に作動油が充填された流体室を形成している。インペラーは、主に、環状のインペラーシェルと、インペラーシェル内側に固定された複数のインペラーブレードと、インペラーブレードの内側に固定された環状のインペラーコアとから構成されている。タービンは流体室内でインペラーに軸方向に対向して配置されている。タービンは、主に、環状のタービンシェルと、タービンシェルのインペラー側の面に固定された複数のタービンブレードと、タービンブレードの内側に固定された環状のタービンコアとから構成されている。タービンシェルの内周部はタービンハブのフランジに複数のリベットにより固定されている。タービンハブは入力シャフトに相対回転不能に連結されている。ステータは、タービンからインペラーに戻る作動油の流れを整流するための機構であり、インペラーの内周部とタービン内周部間に配置されている。ステータは、主に、環状のシェルと、シェルの外周面に設けられた複数のステータブレードと、複数のステータブレードの先端に固定された環状のステータコアとから構成されている。ステータシェルはワンウェイクラッチを介して固定シャフトに支持されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ステータにおいては、トルクコンバータの低速度比域においては作動油はブレードのプレッシャー面に当接して流れの向きを変えられてからインペラーへと流れ、インペラーを後押しする。この結果トルク増大作用が行われる。高速度比域では作動油はブレードのサクション面に当たるようになり、ワンウェイクラッチの機能によってステータは回転する。
【０００４】
また、ステータのブレードのコーナー（シェル又はコアとの接続部分）にＲ面が形成されている。一般に、流路の有効面積を一定まで確保するため、各コーナーの曲率半径は例えば２ｍｍ程度と小さく抑えられている。しかし、現状のコーナーＲ面の曲率半径では、コーナーにおける流れの乱れが生じやすく、損失の原因になっている。したがって、整流効果が低下し、トルクコンバータのトルク比が低くなっている。
【０００５】
本発明の目的は、ステータのコーナーの曲率半径を適当な大きさにすることで、有効流路断面積を十分に確保しつつ流れの乱れを生じにくくすることにある。
【０００６】
【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インペラーとタービンとの間に配置されたステータは、環状のシェルと、シェルの外周側に配置された環状のコアと、シェルとコアとを一体に連結するように放射状に配置されプレッシャー面とサクション面を有する複数のブレードとを備えている。各ブレードにおいて、プレッシャー面側でかつコア側のコーナーの曲率半径Ｒｐｃは、サクション面側でかつコア側のコーナーの曲率半径Ｒｓｃ、プレッシャー面側でかつシェル側のコーナーの曲率半径Ｒｐｓ、サクション面側でかつシェル側のコーナーの曲率半径Ｒｓｓ、のいずれよりも大きい。
【０００７】
このステータでは、プレッシャー面側でかつコア側のコーナーの曲率半径Ｒｐｃを他のいずれのコーナーの曲率半径よりも大きくしているため、有効流路断面積を十分に確保しつつ流れの乱れを生じにくくしている。これは、プレッシャー面側でかつコア側のコーナー付近で最も流れの乱れが生じやすい箇所である点に発明者が着目したことにより得られた技術的思想である。すなわち、流れの乱れが最も生じやすいコーナーの曲率半径を他のコーナーの曲率半径より大きくすることで、スムーズな流れと十分な有効流路断面積の確保とを両立させている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（１）トルクコンバータの基本構造
図１は本発明の一実施形態が採用されたトルクコンバータ１の縦断面概略図である。トルクコンバータ１は、エンジンのクランクシャフト２からトランスミッションの入力シャフト３にトルクを伝達するための装置である。図１の左側に図示しないエンジンが配置され、図１の右側に図示しないトランスミッションが配置されている。図１に示すＯ−Ｏがトルクコンバータ１の回転軸である。
【０００９】
トルクコンバータ１は、主に、フレキシブルプレート４とトルクコンバータ本体５とから構成されている。フレキシブルプレート４は、円板状の薄い部材からなり、トルクを伝達するとともにクランクシャフト２からトルクコンバータ本体５に伝達される曲げ振動を吸収するための部材である。
トルクコンバータ本体５は、３種の羽根車（インペラー２１、タービン２２、ステータ２３）からなるトーラス形状の流体作動室６と、ロックアップ装置７とから構成されている。
【００１０】
フロントカバー１１は、円板状の部材であり、フレキシブルプレート４に近接して配置されている。フロントカバー１１の内周端にはセンターボス１６が溶接により固定されている。センターボス１６は、軸方向に延びる円筒形状の部材であり、クランクシャフト２の中心孔内に挿入されている。
フレキシブルプレート４の内周部は複数のボルト１３によってクランクシャフト２の先端面に固定されている。フロントカバー１１の外周側かつエンジン側面には、円周方向に等間隔で複数のナット１２が固定されている。このナット１２内に螺合するボルト１４がフレキシブルプレート４の外周部をフロントカバー１１に固定している。
【００１１】
フロントカバー１１の外周部には、軸方向トランスミッション側に延びる外周側筒状部１１ａが形成されている。この外周側筒状部１１ａの先端にインペラー２１のインペラーシェル２６の外周縁が溶接によって固定されている。この結果、フロントカバー１１とインペラー２１とによって、内部に作動油が充填された流体室が形成されている。インペラー２１は、主に、インペラーシェル２６と、その内側に固定された複数のインペラーブレード２７と、インペラーシェル２６の内周部に固定されたインペラーハブ２８とから構成されている。
【００１２】
タービン２２は流体室内でインペラー２１に対して軸方向に対向して配置されている。タービン２２は、主に、タービンシェル３０と、そのインペラー側の面に固定された複数のタービンブレード３１と、タービンシェル３０の内周縁に固定されたタービンハブ３２とから構成されている。タービンシェル３０とタービンハブ３２とは複数のリベット３３によって固定されている。
【００１３】
タービンハブ３２の内周面には、入力シャフト３に係合するスプラインが形成されている。これによりタービンハブ３２は入力シャフト３と一体回転するようになっている。
ステータ２３は、インペラー２１の内周部とタービン２２の内周部と間に配置され、タービン２２からインペラー２１に戻る作動油の流れを整流するための機構である。ステータ２３は樹脂やアルミ合金等で鋳造により一体に製作されている。ステータ２３は、主に、環状のステータシェル３５と、シェル３５の外周面に設けられた複数のステータブレード３６と、複数のステータブレード３６の先端に固定された環状のステータコア６１とから構成されている。ステータシェル３５はワンウェイクラッチ３７を介して筒状の固定シャフト３９に支持されている。固定シャフト３９は入力シャフト３の外周面とインペラーハブ２８の内周面との間を延びている。
【００１４】
以上に述べた各羽根車２１，２２，２３の各シェル２６，３０，３５によって、流体室内にトーラス形状の流体作動室６が形成されている。なお、流体室内においてフロントカバー１１と流体作動室６の間には、ロックアップ装置７が配置された環状の空間９が確保されている。
図に示すワンウェイクラッチ３７はラチェットを用いた構造であるが、ローラやスプラグを用いた構造であってもよい。
【００１５】
フロントカバー１１の内周部とタービンハブ３２との軸方向間には第１スラストベアリング４１が配置されている。また、タービンハブ３２とステータ２３の内周部との間には第２スラストベアリング４２が配置されている。さらに、ステータ２３とインペラー２１との軸方向間には第３スラストベアリング４３が配置されている。
（２）ステータの構造
次に、ステータ２３の構造について詳細に説明する。
【００１６】
図２はステータ２３の一部の斜視図である。図３は、図２のIII−III断面図、すなわちステータ２３の中心線に直交する面で複数枚のブレード３６部分を切断して見た図である。
ステータ２３は、ワンウェイクラッチ３７によって、回転方向Ｒ１側には固定されており、回転方向Ｒ２側には回転可能になっている。
【００１７】
シェル３５は軸方向に一定の長さを有する外周面６４を有している。外周面６４は断面において軸方向にストレートに形成されている。ブレード３６は外周面６４のインペラー２１側よりに固定され半径方向外方に延びている。ブレード３６は、図２に示すように各々が翼形状の断面を有している。ブレード３６のタービン２２側端は丸みを帯びた頭部となっており、インペラー２１側端は細長い尾部となっている。さらに、ブレード３６の回転方向Ｒ２側の面であるプレッシャー面６２は湾曲凹形状であり、回転方向Ｒ１側の面であるサクション面６３は湾曲凸形状である。
【００１８】
ブレード３６の各コーナー（シェル３５及びコア６１との接続部分）はＲ面になっている。プレッシャー面６２側でかつコア６１側の第１コーナー６８の曲率半径Ｒｐｃは、サクション面６３側でかつコア６１側の第２コーナー６９の曲率半径Ｒｓｃ、プレッシャー面６２側でかつシェル３５側の第３コーナー７０の曲率半径Ｒｐｓ、サクション面６３側でかつシェル３５側の第４コーナー７１の曲率半径Ｒｓｓのいずれよりも大きくなっている。具体的には、例えば、曲率半径Ｒｐｃは３ｍｍ又はそれ以上であり、曲率半径Ｒｐｓ，Ｒｓｓ，Ｒｓｃは２ｍｍである。
【００１９】
このステータ２３では、第１コーナー６８の曲率半径Ｒｐｃを他のいずれのコーナーの曲率半径より大きくしているため、流路の有効断面積を十分に確保しつつ流れの乱れを生じにくくている。したがって、整流効果が向上し、トルクコンバータ１のトルク比が高くなっている。
以上の特徴は、第１コーナー６８付近が最も流れの乱れが生じやすい箇所である点に発明者が着目したことにより得られた技術思想である。すなわち、本発明者は、ステータの流れの乱れの問題に着目し実験等を通じて考察した結果、流れの乱れは特に第１コーナー６８付近に多く発生しやすいことを突き止めた。その結果、流れの乱れが最も生じやすいコーナーの曲率半径を他のコーナーの曲率半径より大きくすることで、スムーズな流れと十分な有効流路断面積の確保とを両立させている。
（３）トルクコンバータの動作
ロックアップ解除されているときには、フロントカバー１１とタービン２２との間のトルク伝達はインペラー２１とタービン２２との間の流体駆動によって行われている。インペラー２１からタービン２２へと流れる作動油は、タービン２２を回転させた後に、ステータ２３を通ってインペラー２１へと戻る。ステータ２３のブレード３６のプレッシャー面６２に衝突した作動油は、ブレード３６によって向きを変えられ、インペラー２１へと戻される。この整流動作において、前述のように、ステータ２３で流れの乱れが生じにくいため、効率が低下しない。また、ステータ２３で十分に大きな有効流路断面積が確保されているため、容量の低下等も起こりにくい。
【００２０】
【発明の効果】
本発明に係るステータでは、プレッシャー面側でかつコア側のコーナーの曲率半径Ｒｐｃを他のいずれのコーナーの曲率半径より大きくしているため、有効流路断面積を十分に確保しつつ流れの乱れを生じにくくしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としてのトルクコンバータの縦断面概略図。
【図２】ステータの部分斜視図。
【図３】図２のIII−III断面図。
【符号の説明】
２３ ステータ
３５ シェル
３６ ブレード
６１ コア
６８ 第１コーナー
６９ 第２コーナー
７０ 第３コーナー
７１ 第４コーナー

Claims (1)

1. トルクコンバータのインペラーとタービンとの間に配置されたステータであって、
   環状のシェルと、
   前記シェルの外周側に配置された環状のコアと、
   前記シェルとコアとを一体に連結するように放射状に配置され、プレッシャー面とサクション面を有する複数のブレードとを備え、
   前記各ブレードにおいて、前記プレッシャー面側でかつ前記コア側のコーナーの曲率半径Ｒｐｃは、前記サクション面側でかつ前記コア側のコーナーの曲率半径Ｒｓｃ、前記プレッシャー面側でかつ前記シェル側のコーナーの曲率半径Ｒｐｓ、前記サクション面側でかつ前記シェル側のコーナーの曲率半径Ｒｓｓのいずれよりも大きい、
   ステータ。

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