JP4517634B2 - 流体継手 - Google Patents

Description

本発明は、原動機の回転トルクを伝達するための流体継手（トルクコンバータ）に関する。

流体継手、例えばフルードカップリングを使用した動力伝達装置の一つの典型例は、車両に搭載されたエンジンと、フルードカップリングと、湿式摩擦クラッチ及びマニュアル式の変速機が直列に配設されることにより構成されている。このような車両用動力伝達装置に装備されるフルードカップリングは、エンジン、例えばディーゼルエンジンのクランク軸、すなわちフルードカップリングとしての入力軸に連結されたポンプシェルと、ポンプシェル内に放射状に配設された複数個のインペラとを有するポンプと；ポンプと対向して配設されかつ入力軸と同一軸線上に配置された出力軸に取り付けられたタービンシェルと、タービンシェル内に放射状に配設された複数個のランナとを有するタービンと；を備えており、トルク伝達用の作動流体が収容されている（例えば特許文献１参照）。

エンジン回転数の変動及び振動を吸収する目的で動力伝達装置に使用されるフルードカップリングは、比較的排気量の大きなＮＡディーゼルエンジンと組み合わされて使用される上記形態の動力伝達装置の発進クラッチとして適用されている。しかしながら、ますます厳しさを増す排ガス対策及び省燃費化に対応するために、今後は小排気量で高過給ディーゼルエンジン（ＴＣディーゼルエンジン）が使用される傾向が高くなると予測される。このようなＴＣディーゼルエンジンは、比較的排気量の大きなＮＡディーゼルエンジンと比較してアイドル回転時のトルクが低下するため、発進クラッチとしてフルードカップリングを使用することは、ドラッグトルクが大きいために好ましくない。ドラッグトルクは、一般的にエンジンがアイドリング回転数（例えば５００ｒｐｍ）で運転されている状態での伝達トルクを示すもので、ドラッグトルクが大きいと、エンジンのアイドリング運転が著しく不安定となるとともに、この不安定な回転が駆動系に異常振動を発生させる原因となる。また、ドラッグトルクが大きいことにより、アイドリング運転時の燃費が悪化する原因にもなっている。

一方、変速機のラインアップ整合などの理由から、１種類の変速機において、可能な限り広いトルクレンジを持たせたい、との要望もある。

上記形態の動力伝達装置において、小排気量のＴＣディーゼルエンジンが使用された場合、ドラッグトルクの問題に対しては、発進クラッチとして、ドラッグトルクを低減することが可能な可変容量タイプのフルードカップリングを使用することにより対応が可能である。他方、１種類の変速機において、可能な限り広いトルクレンジを持たせたい、との要望を満足させるためには、発進クラッチとして、フルードカップリングよりもトルクコンバータを使用することが有効である。しかしながら上記形態の動力伝達装置においては、マニュアル式の変速機と組み合わせるため、一般的な特性を有するトルクコンバータをそのまま使用した場合には、増幅された出力側のトルクが高すぎて、変速機の許容入力限度を越えてしまい、強度上の問題が発生する。
特開２００２−２７６６９４号公報（図１及び図２参照）

本発明の目的は、ポンプからタービンを介してステータに伝えられる伝達トルクを変速機の許容入力の限度を越えないよう制限できるようにすることによって、変速機の許容入力の限度内で変速機のトルクレンジを広げることを可能にし、合わせてドラッグトルクを低減することができる、新規な流体継手を提供することである。

本発明によれば、継手ハウジング内に回転自在に支持されたポンプハブに装着された環状のポンプシェルと、ポンプシェル内に放射状に配設された複数個のインペラとを有するポンプと；ポンプと対向して配設されかつポンプハブと相対回転可能なタービンハブに装着された環状のタービンシェルと、タービンシェル内に放射状に配設された複数個のランナとを有するタービンと；ポンプとタービン間に配置されかつ継手ハウジングに支持されたステータと；ポンプとタービン内に充填された作動流体と；を備えた流体継手において、ステータと継手ハウジングとの間にトルクリミッタが配設され、トルクリミッタは、ばね部材と、ステータを継手ハウジングに対しばね部材のばね力により相対回転できないように固定しかつ該ばね力に抗して該固定を解除することができるようステータと継手ハウジングとの間に配設されたドライブキーとを含み、ばね部材の該ばね力は、ポンプからタービンを介してステータに伝えられる伝達トルクが所定値以上に増加すると、ドライブキーが該固定を解除するよう設定されている、ことを特徴とする流体継手、が提供される。
継手ハウジングに支持されかつ外側リング部材を含むワンウェイクラッチを備え、ステータは、ワンウェイクラッチの外側リング部材の半径方向外側に同心に配置されたインナリングを含み、トルクリミッタは、該外側リング部材の周方向に等間隔をおいて外周面から半径方向外方に延び出す複数のばね受け突起と、相互に周方向に対向するばね受け突起の各々間の周方向中央に該インナリングの軸線と平行な軸回りに回動可能に配設された該ドライブキーと、該ドライブキーの周方向両側に配置された一対の摺動部材と、該摺動部材の周方向側面のうち、該一対の摺動部材間に位置する該ドライブキーに対する側面とは反対側の側面とそれぞれ周方向に間隔をおいて対向するばね受け突起の周方向片面との間に配設された該ばね部材と、ステータのインナリングの内周面に周方向に等間隔をおいて形成された複数の溝とを備え、該ドライブキーはステータのインナリングとワンウェイクラッチの外側リング部材との間において半径方向に直立した状態に保持され、ステータのインナリングの溝は、直立状態にある該ドライブキーの半径方向外側端面に係合され、該伝達トルクが所定値以上に増加すると、ドライブキーが該ばね部材のばね力に抗して該軸回りに回動させられてインナリングの溝に対する係合が解除され、ステータはドライブキーに対して空転させられる、ことが好ましい。

以下、本発明による流体継手であるトルクコンバータの好適実施形態を備えた動力伝達装置を示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１には、本発明に従って構成された流体継手であるトルクコンバータの実施形態を備えた動力伝達装置の実施形態の縦断面図が示されている。図１に示す動力伝達装置は、図示しない原動機としてのディーゼルエンジンと、流体継手であるトルクコンバータ２と、湿式多板摩擦クラッチ４およびマニュアル式変速機６とから構成され、これらは直列に配設されている。

図示の動力伝達装置は、上記トルクコンバータ２および湿式多板摩擦クラッチ４を収容する継手ハウジング８を備えている。継手ハウジング８は、エンジン側である一端側（図１において左端側）が開放され、変速機側である他端側（図１において右端側）に仕切り壁１０を備えている。継手ハウジング８の軸方向中央部には中間壁１２が設けられており、中間壁１２および後述するポンプハウジングによってトルクコンバータ収容室１４と摩擦クラッチ収容室１６に区画されている。このように構成された継手ハウジング８は、エンジン側がディーゼルエンジンに装着されたハウジング１８に図示しないボルトなどの締結手段によって取り付けられており、変速機側がマニュアル式変速機６のケース２０にボルト２２によって取り付けられている。

次に、図１及び図２のうち、主として図２を参照してトルクコンバータ２について説明する。トルクコンバータ２は、上記継手ハウジング８のトルクコンバータ収容室１４内に配設されている。図示の実施形態におけるトルクコンバータ２は、ケーシング２４と、ポンプ２６と、タービン２８と、ステータ３０とを備えている。ケーシング２４は、ディーゼルエンジンのクランク軸３１にボルト３２によって内周部が装着されたドライブプレート３４の外周部に図示しないボルト＆ナットなどの締結手段によって装着されている。なお、上記ドライブプレート３４の外周には、図示しないスタータモータの駆動歯車と噛合する始動用のリングギヤ３６が装着されている。

ポンプ２６は上記ケーシング２４と対向して配設されている。このポンプ２６は、環状のポンプシェル３８と、該ポンプシェル３８内に放射状に配設された複数個のインペラ４０とを備えており、ポンプシェル３８が上記ケーシング２４に溶接などの固着手段によって取り付けられている。従って、ポンプ２６のポンプシェル３８は、ケーシング２４及びドライブプレート３４を介してクランク軸３１に連結される。このため、クランク軸３１は流体継手２の入力軸として機能する。

タービン２８は上記ポンプ２６とケーシング２４によって形成された室にポンプ２６と対向して配設されている。このタービン２８は、上記ポンプ２６のポンプシェル３８と対向して配設された環状のタービンシェル４２と、該タービンシェル４２内に放射状に配設された複数個のランナ４４とを備えている。タービンシェル４２は、上記入力軸としてのクランク軸３１と同一軸線上に配設された出力軸４６にスプライン嵌合されたタービンハブ４７に溶接などの固着手段によって取り付けられている。なお、番号４８はロックアップクラッチを示している。ロックアップクラッチ４８は、ケーシング２４とタービン２８とを直接伝達結合する機構であるが、それ自体の機構は本発明の特徴をなすものではなく、また詳細は上記特開２００２−２７６６９４号公報に開示されているので説明は省略する。

上記継手ハウジング８の中間壁１２には、ポンプハウジング５０、５２がボルト５４などの固着手段によって取り付けられている。従って、ポンプハウジング５０、５２は、継手ハウジング８に形成されたトルクコンバータ収容室１４と摩擦クラッチ収容室１６とを区画している。このポンプハウジング５０、５２内には油圧ポンプ５５が配設されている。油圧ポンプ５５は、インナロータ及びアウタロータを備えたトロコイドポンプから構成されている。ポンプハウジング５０、５２には、各制御弁が配設されると共に作動流体通路が形成されている。ポンプハウジング５０、５２内に配設された油圧ポンプ５５は、ポンプハブ５６によって回転駆動されるように構成されている。すなわち、ポンプハブ５６は、円筒部と、円筒部の一端から半径方向外方に延び出す環状のフランジ部とからなり、円筒部の軸方向の中間部はポンプハウジング５０に軸受５８を介して回転自在に支持されている。上記ポンプ２６のポンプシェル３８の、環状をなす半径方向内側端部はポンプハブ５６の上記フランジ部に溶接などの固着手段により固着され、ポンプハブ５６の円筒部の他端は油圧ポンプ５５のインナロータにスプライン結合されている。

ポンプハウジング５０、５２には、油圧ポンプ５５の吸入口に連通する図示しない吸入通路が形成され、この吸入通路は摩擦クラッチ収容室１６の底壁部に向けて開口されている。図示の実施形態においては、摩擦クラッチ収容室１６の底部に規定される流体貯留部に作動流体が収容されており、この作動流体が上記油圧ポンプ５５の作動により吸引されるよう構成されている。

ポンプハブ５６の中心部には上記出力軸４６が配置され、ポンプハブ５６と出力軸４６との間に筒状部材６０が配設されている。筒状部材６０の一端部はポンプハウジング５２にボルトなどの固着手段により固着され、筒状部材６０の他端部は出力軸４６の外周面に軸受を介して相対回転自在に支持されている。このように、筒状部材６０はポンプハウジング５２に固定されているので、継手ハウジング８の一部であるといえる。出力軸４６の一端部はタービンハブ４７の中心部に対しスプライン結合されることにより支持され、出力軸４６の他端部は筒状部材６０の他端部の内周面に軸受を介して回転自在に支持されている。トルクコンバータ２のステータ３０は、筒状部材６０の一端部の外周面上に、後述するワンウェイクラッチ７０及びトルクリミッタ８０を介して支持されている。この構成については後に詳述する。

湿式多板摩擦クラッチ４は、出力軸４６の他端部にスプライン結合されたクラッチアウタ６２と、変速機６の入力軸６４にスプライン結合されたクラッチセンタ６６とを含み、クラッチアウタ６２及びクラッチセンタ６６の間には、複数の摩擦板６７を介してクラッチアウタ６２及びクラッチセンタ６６を接断する図示しない油圧シリンダ機構及びばね機構などが配設されている。湿式多板摩擦クラッチ４それ自体の機構は本発明の特徴をなすものではなく、また詳細は上記特開２００２−２７６６９４号公報に開示されているので、更なる説明は省略する。

次に、図３を参照して、トルクコンバータ２のステータ３０について説明する。ステータ３０は、筒状部材６０及びポンプハウジング５２を介して継手ハウジング８に支持されている。更に具体的には、ステータ３０は、ポンプハウジング５２に固着された筒状部材６０の一端部の外周面上に、ワンウェイクラッチ７０及びトルクリミッタ８０を介して支持されている。

ワンウェイクラッチ７０は、所定の軸方向幅を有する円筒状の内側リング部材７１と、内側リング部材７１の円形外周面に相対回転可能に嵌合支持されかつ半径方向内側に周方向に間隔をおいて複数の（実施形態においては６個の）凹部７３が配設された外側リング部材７２と、内側リング部材７１の外周面と外側リング部材７２の凹部７３の各々とにより形成される空間に挿入されたローラ７４及びばね部材７５とを備えている。外側リング部材７２は所定の軸方向幅を有している。

内側リング部材７１と外側リング部材７２とは共通の軸線上に配置されている。外側リング部材７２の凹部７３の各々は、外側リング部材７２の円形外周面と同心の仮想内周面から半径方向外方に延びる一端面７２ａと、一端面７２ａに対し周方向に間隔をおいて実質的に対向する他端面７２ｂと、一端面７２ａと他端面７２ｂの半径方向外側端間を周方向に延在するロック＆ロック解除面７２ｃとを備えている。一端面７２ａは、内側リング部材７１の軸心を通り半径方向外方に延びる仮想面上に位置付けられている。ロック＆ロック解除面７２ｃにおける、一端面７２ａから周方向のほぼ中央までの領域は、内側リング部材７１の軸心と同心の円弧面、すなわちロック解除面に形成され、該中央から他端面７２ｂまでの領域は該中央から他端面７２ｂに向うに従って徐々に半径が小さくなるような傾斜面、すなわちロック面に形成されている。内側リング部材７１の外周面と上記ロック解除面との間の半径方向隙間は実質的に一定であるが、内側リング部材７１の外周面と上記ロック面との間の半径方向隙間は、該中央から他端面７２ｂに向うに従って徐々に小さくなる。

ローラ７４の各々は一定の直径を有する円形断面と所定の軸方向幅を有しており、各々の直径は、対応する凹部７３の上記ロック解除面と内側リング部材７１の外周面との間の上記隙間よりもわずかに小さく形成されている。ばね部材７５の各々は圧縮コイルばねから構成されており、対応する凹部７３の一端面７２ａとローラ７４との間に挿入されている。ローラ７４の各々は、対応する凹部７３内において、ばね部材７５によって他端面７２ｂに向って周方向（ロック方向）に常時付勢されている。

上記説明から容易に理解されるように、外側リング部材７２が内側リング部材７１に対して図３において時計方向に相対回転させられると、ローラ７４の各々は、対応する凹部７３内において、内側リング部材７１の外周面と上記ロック面との間の半径方向隙間（軸方向から見て周方向に楔形をなす隙間）に食い込むので、外側リング部材７２は内側リング部材７１に対してロックされる。他方、外側リング部材７２が内側リング部材７１に対して図３において反時計方向に相対回転させられると、ローラ７４の各々は、対応する凹部７３内において、内側リング部材７１の外周面と上記ロック解除面との間の半径方向隙間（一定の隙間）にばね部材７５のばね力に抗して移動させられるので、外側リング部材７２は内側リング部材７１に対して相対回転させられる。

上記ワンウェイクラッチ７０の外側リング部材７２の半径方向外側には、トルクリミッタ８０が配設されている。トルクリミッタ８０は、外側リング部材７２の周方向に等間隔をおいて外側リング部材７２の外周面から半径方向外方に実質的に同じ高さだけ延び出す複数の（実施形態においては３個の）ばね受け突起７６と、相互に周方向に対向するばね受け突起７６の各々間の周方向中央に配設されたドライブキー８１と、ドライブキー８１の周方向両側にそれぞれ配置された一対の摺動部材８２と、該摺動部材８２の周方向側面のうち、該一対の摺動部材８２間に位置する該ドライブキー８１に対する側面とは反対側の側面とそれぞれ周方向に間隔をおいて対向するばね受け突起７６の周方向片面との間に配設された圧縮コイルばね８３とを備えている。ばね受け突起７６の各々の横断面は実質的に矩形をなしている。摺動部材８２の各々は、半径方向内側面の周方向長さが半径方向外側面の周方向長さよりもわずかに短い、ほぼ台形の横断面形状を有している。

ワンウェイクラッチ７０の外側リング部材７２の軸方向両側には、図示しない環状のホルダ部材が外側リング部材７２と一体回転しうるよう配設されている。ワンウェイクラッチ７０における上記ローラ７４及びばね部材７５の各々、トルクリミッタ８０の摺動部材８２及び圧縮コイルばね８３は、ホルダ部材の各々により軸方向への抜けが防止されている。ワンウェイクラッチ７０を軸方向に見て、ドライブキー８１の各々は、ほぼ一定の周方向幅で半径方向に延在する両側面と、ほぼ円弧状の半径方向外側端面８１ａ及び半径方向内側端面８１ｂとを含む、半径方向に縦長の横断面形状を有している。ドライブキー８１の各々の周方向幅は半径方向内側端部においては半径方向内側端面に向って徐々に狭くなるよう形成されている。

以上のように構成されたドライブキー８１の各々のほぼ半径方向中央部は、上記ホルダ部材の各々間に配設されかつ内側リング部材７１の軸線に平行に延在する軸８４まわりに回動可能に支持されている。ドライブキー８１の各々の両側面には、それぞれ摺動部材８２が圧縮コイルばね８３により実質的に同じばね力により周方向に圧接されている。その結果、ドライブキー８１の各々は、図３に示されているように、半径方向に直立した状態に保持される。ドライブキー８１の各々の半径方向外側端面８１ａは半径方向外側端に位置し、半径方向内側端面８１ｂは半径方向内側端に位置して内側リング部材７１の軸心に向けられる。上記ばね受け突起７６及び摺動部材８２の各々の半径方向外側面は、実質的に内側リング部材７１と同心の仮想円上に位置付けられ、ドライブキー８１の各々の半径方向外側端面８１ａは該仮想円から半径方向外側にそれぞれ実質的に同じ距離だけ飛び出している。摺動部材８２の各々の半径方向内側面は、外側リング部材７２の外周面に対し半径方向外側に隙間をおいて位置付けられている。ドライブキー８１の各々の半径方向内側端面８１ｂは外側リング部材７２の外周面に接触させられている。

ステータ３０は、所定の軸方向幅を有するインナリング３０Ａと、インナリング３０Ａの半径方向外側に同心に位置付けられたアウタリング３０Ｂと、インナリング３０Ａ及びアウタリング３０Ｂ間に一体に配設されかつ周方向に間隔をおいて配置された複数の羽根部材３０Ｃとから構成されている。羽根部材３０Ｃの各々は、図面上は簡略化して示されているが、実際には周知のように、周方向に面した両面は、軸方向に所定の流路が形成されるような曲面から形成されている。インナリング３０Ａの内周面には、周方向に等間隔をおいて複数の（実施形態においては３個の）溝３０ａが形成されている。溝３０ａの各々は、ドライブキー８１の各々の半径方向外側端面８１ａの円弧面とほぼ同じ円弧面の横断面形状を有し、インナリング３０Ａの軸方向に延在する。溝３０ａの各々の周方向間隔は、ドライブキー８１の各々が上記したように半径方向に直立して保持された状態において、ドライブキー８１の各々の半径方向外側端面８１ａの周方向間隔と実質的に同じ間隔に規定されている。なお、インナリング３０Ａの溝３０ａの各々はトルクリミッタ８０の一部を構成する。

以上のように構成されたステータ３０は、インナリング３０Ａの内周面に形成された溝３０ａの各々を、直立状態にある、対応するドライブキー８１の半径方向外側端面８１ａに嵌合させることにより、ワンウェイクラッチ７０の外側リング部材７２の半径方向外側に装着される。インナリング３０Ａの内周面は、上記仮想円の半径方向外側に位置付けられる。図２に示すように、ワンウェイクラッチ７０の内側リング部材７１は、継手ハウジング８に固定された上記円筒部材６０の一端部にスプライン結合されることにより、実質的に継手ハウジング８に固定される。羽根部材３０Ｃの各々を含むステータ３０は、ポンプ２６とタービン２８との間に位置付けられる。ワンウェイクラッチ７０の外側リング部材７２の軸方向両側に配設された上記環状のホルダ部材の片方とタービンハブ４７との間、及びホルダ部材の他方とポンプハブ５６との間にはそれぞれ複数のローラが適宜の保持手段を介して配設されている。その結果、外側リング部材７２は、タービンハブ４７及びポンプハブ５６に対し相対回転自在である。上記ワンウェイクラッチ７０及びトルクリミッタ８０は伝達トルク制限手段を構成する。なお、ワンウェイクラッチ７０及びトルクリミッタ８０の各々の基本的構成は公知の構成を利用することでよく、したがって、他の構成を有するワンウェイクラッチ及びトルクリミッタを利用してもよい。

次に、マニュアル式変速機６について図１を参照して説明する。図示の実施形態における変速機６は、平行軸式歯車変速機からなり、ケース２０と、該ケース２０内に配設され上記湿式多板摩擦クラッチ４のクラッチセンタ６６を装着した入力軸６４と、該入力軸６４と同一軸上に配設された出力軸９０と、該出力軸９０と平行に配設されたカウンターシャフト９２とを備えている。出力軸９０には駆動歯車９４が配設され、出力軸９０には変速歯車９６ａ、９６ｂ、・・・が配設されていると共に、同期噛合装置９８ａ、９８ｂ、・・・が配設されている。また、カウンターシャフト９２には、上記駆動歯車９４及び変速歯車９６ａ、９６ｂ、・・・と常時噛み合うカウンター歯車１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、・・・が設けられている。マニュアル式変速機６は公知の構成を利用することでよく、またそれ自体の構成は本発明の特徴をなすものではないので、更なる説明は省略する。

図示の実施形態におけるトルクコンバータ２を装備した動力伝達装置は以上のように構成されており、以下その作動について説明する。図１及び図２を参照して、ディーゼルエンジンのクランク軸３１（入力軸）に発生した駆動力は、ドライブプレート３４を介してトルクコンバータ２のケーシング２４に伝達される。ケーシング２４とポンプ２６のポンプシェル３８は一体的に構成されているので、上記駆動力によってポンプ２６が回転させられる。ポンプ２６が回転するとポンプ２６内の作動流体は遠心力によりインペラ４０に沿って外周に向かって流れ、矢印で示すようにタービン２８側に流入する。タービン２８側に流入した作動流体は、内周側に向かって流れ、矢印で示すようにステータ３０内に流入される。タービン２８からステータ３０内に流入した作動流体は、ステータ３０の羽根部材３０Ｃにより流れる向きを変えられてポンプ２６に戻される。ステータ３０からポンプ２６に戻される作動流体は、ポンプ２６のインペラ４０の背面側（回転方向に対し後ろ側）に流入させられる。

このように、作動流体が、ポンプ２６、タービン２８及びステータ３０を通ってポンプシェル３８及びタービンシェル４２内を循環することにより、ポンプ２６側の駆動トルクが、実質的に増大させられてタービン２８側に伝達される。タービン２８側に伝達された駆動力は、タービンシェル４２及びタービンハブ４７を介して出力軸４６に伝達され、更に上記摩擦クラッチ４を介して変速機６に伝達される。

次に、図１〜図４を参照して、上述したトルクコンバータ２のトルク伝達特性について説明する。図４において、点線はトルクコンバータの一般的な特性を、また実線は本発明によるトルクコンバータの特性を、それぞれ模式的に示すもので、横軸は、ポンプ２６の回転数Ｎｐとタービン２８の回転数Ｎｔとにより規定される速度比（ｅ）＝（Ｎｔ／Ｎｐ）、縦軸は、ポンプ２６からタービン２８を介してステータ３０に伝えられる伝達トルク量である。図４から判るように、トルクコンバータは、ポンプ２６とタービン２８との速度比（ｅ）が零（０）に近づくにしたがって上記伝達トルクが増大する特性を有している。このような特性を有するトルクコンバータを車両の動力伝達装置に装備した場合、車速の如何にかかわらず、速度比（ｅ）が零（０）に近づくにしたがって、すなわちポンプ２６の回転数Ｎｐとタービン２８の回転数Ｎｔとの差が大きくなるにしたがって上記伝達トルクが増大するので、車両停止状態でエンジンが駆動され、変速機の変速ギヤが投入されている状態、即ち入力軸が回転し出力軸が停止している状態において、上記伝達トルクが最大となる。また、車両が急加速されたとき、登坂などにより負荷が増大したとき、などにおいて速度比（ｅ）が零（０）に近づいてゆく場合においても、上記伝達トルクが最大値に近づいてゆくことになる。

したがって、先に述べたように、小排気量のＴＣディーゼルエンジンが使用された動力伝達装置において、発進クラッチとしてトルクコンバータを使用した場合には、１種類の変速機において、可能な限り広いトルクレンジを持たせたい、との要望を満足させることが可能になる。しかしながら、マニュアル式の変速機と組み合わせた動力伝達装置に、上記したような、一般的な特性を有するトルクコンバータをそのまま使用した場合には、増幅された出力側のトルクが高すぎて、変速機の許容入力限度を越えてしまい、強度上の問題が発生することになる。

本発明によるトルクコンバータ２においては、ステータ３０と継手ハウジング８との間に、ポンプ２６からタービン２８を介してステータ３０に伝えられる伝達トルクが所定値ｙ（図４）を越えて増加しないように制限する伝達トルク制限手段が配設されている。図２及び図３に示されているように、伝達トルク制限手段は、継手ハウジング８に支持されたワンウェイクラッチ７０と、ワンウェイクラッチ７０とステータ３０との間に配設されたトルクリミッタ８０とからなり、上記伝達トルクが所定値を越えない間はステータ３０はトルクリミッタ８０及びワンウェイクラッチ７０を介して継手ハウジング８に固定され、該伝達トルクが所定値を越えて増加しようとした場合には、トルクリミッタ８０の作動によりステータ３０はワンウェイクラッチ７０に対し空転させられるよう構成されている。

更に具体的に説明すると、作動流体が、ポンプ２６、タービン２８及びステータ３０を通ってポンプシェル３８及びタービンシェル４２内を循環することにより、ポンプ２６側の駆動トルクが実質的に増大させられてタービン２８側に伝達されるが、ステータ３０には、羽根部材３０Ｃに作用する流体の反力により、図３において時計方向の回転トルクが作用する。このトルクは、インナリング３０Ａの溝３０ａ、トルクリミッタ８０のドライブキー８１、摺動部材８２、圧縮コイルばね８３及びワンウェイクラッチ７０の外側リング部材７２におけるばね受け突起７６を介してワンウェイクラッチ７０に伝達される。先に述べたように、外側リング部材７２は、ローラ７４を介して内側リング部材７１にロックされ、円筒部材６０及びポンプハウジング５２を介して継手ハウジング８にロックされる。ステータ３０は継手ハウジング８に固定され、ステータ３０によるトルク増幅作用が機能するので、図４において実線で示されているように速度比（ｅ）が零（０）に近づいてゆくにしたがって上記伝達トルクが増加する。

速度比（ｅ）が零（０）に近づいてゆくと、ステータ３０の羽根部材３０Ｃに作用する流体の反力が徐々に増大してゆくが、速度比（ｅ）が零（０）に近い所定値ｘに達すると、トルクリミッタ８０のドライブキー８１は、軸８４まわりに図３において時計方向に回動させられてインナリング３０Ａの溝３０ａに対する係合が解除される。ステータ３０は、トルクリミッタ８０のドライブキー８１に対して空転させられるのでステータ３０によるトルク増幅作用が機能しなくなる。その結果、速度比（ｅ）が所定値ｘを越えて零（０）に近付いたとしても、上記伝達トルクは所定値ｙを越えて増加することはない。

すなわち、速度比（ｅ）が所定値ｘを越えて零（０）に近づこうとしたとき、ステータ３０はワンウェイクラッチ７０に対し空転させられるので、ステータ３０によるトルクの増幅機能が停止させられ、上記伝達トルクは、図４において、ほぼフラットに延在する実線で示されるように、所定値ｙを越えることが防止される。したがってこのような特性を有するトルクコンバータ２を使用した場合には、上記伝達トルクを変速機６の許容入力の限度を越えないよう制限できるので、変速機６の許容入力の限度内で変速機６のトルクレンジを広げることを可能にする。また、車両停止状態でエンジンが駆動され変速機６の変速ギヤが投入されている状態、即ち入力軸３１が回転し出力軸４６が停止している状態において発生するドラッグトルクも、最大値よりも低い所定値ｙまで低減することができる。なお、速度比（ｅ）が所定値ｘから１．０に近づくように変化した場合には、トルクリミッタ８０の圧縮コイルばね８３及び摺動部材８２などによる復帰動作によりドライブキー８１が再びインナリング３０Ａの溝３０ａに係合させられ、ステータ３０によるトルク増幅作用が機能し始める。

本発明による流体継手であるトルクコンバータを備えた動力伝達装置の実施形態を示す縦断面図。 図１に示すトルクコンバータの実施形態を示す拡大縦断面図。 図２に示すトルクコンバータのステータの部分を拡大して示す横断面図。 本発明に従って構成されたトルクコンバータの特性を模式的に示す線図。

符号の説明

２：流体継手（トルクコンバータ）
８：継手ハウジング
２６：ポンプ
２８：タービン
３０：ステータ
３８：ポンプシェル
４０：インペラ
４２：タービンシェル
４４：ランナ
７０：ワンウェイクラッチ
８０：トルクリミッタ

Claims (2)

1. 継手ハウジング内に回転自在に支持されたポンプハブに装着された環状のポンプシェルと、ポンプシェル内に放射状に配設された複数個のインペラとを有するポンプと；ポンプと対向して配設されかつポンプハブと相対回転可能なタービンハブに装着された環状のタービンシェルと、タービンシェル内に放射状に配設された複数個のランナとを有するタービンと；ポンプとタービン間に配置されかつ継手ハウジングに支持されたステータと；ポンプとタービン内に充填された作動流体と；を備えた流体継手において、
   ステータと継手ハウジングとの間にトルクリミッタが配設され、トルクリミッタは、ばね部材と、ステータを継手ハウジングに対しばね部材のばね力により相対回転できないように固定しかつ該ばね力に抗して該固定を解除することができるようステータと継手ハウジングとの間に配設されたドライブキーとを含み、
   ばね部材の該ばね力は、ポンプからタービンを介してステータに伝えられる伝達トルクが所定値以上に増加すると、ドライブキーが該固定を解除するよう設定されている、
   ことを特徴とする流体継手。
2. 継手ハウジングに支持されかつ外側リング部材を含むワンウェイクラッチを備え、
   ステータは、ワンウェイクラッチの外側リング部材の半径方向外側に同心に配置されたインナリングを含み、
   トルクリミッタは、該外側リング部材の周方向に等間隔をおいて外周面から半径方向外方に延び出す複数のばね受け突起と、相互に周方向に対向するばね受け突起の各々間の周方向中央に該インナリングの軸線と平行な軸回りに回動可能に配設された該ドライブキーと、該ドライブキーの周方向両側に配置された一対の摺動部材と、該摺動部材の周方向側面のうち、該一対の摺動部材間に位置する該ドライブキーに対する側面とは反対側の側面とそれぞれ周方向に間隔をおいて対向するばね受け突起の周方向片面との間に配設された該ばね部材と、ステータのインナリングの内周面に周方向に等間隔をおいて形成された複数の溝とを備え、
   該ドライブキーはステータのインナリングとワンウェイクラッチの外側リング部材との間において半径方向に直立した状態に保持され、ステータのインナリングの溝は、直立状態にある該ドライブキーの半径方向外側端面に係合され、
   該伝達トルクが所定値以上に増加すると、ドライブキーが該ばね部材のばね力に抗して該軸回りに回動させられてインナリングの溝に対する係合が解除され、ステータはドライブキーに対して空転させられる、請求項１記載の流体継手。

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