JP5037234B2 - トルクコンバータ - Google Patents

Description

本発明は，駆動軸に連結されるポンプ羽根車と，このポンプ羽根車に対置されてタービン軸が連結されるタービン羽根車と，それらポンプ羽根車及びタービン羽根車内周部間に配置されるステータ羽根車とを備え，前記ステータ羽根車のステータハブに，前記駆動軸の外周に相対回転可能に支承される中空のステータ軸を結合し，このステータ軸に前記ポンプ羽根車のポンプハブを回転自在に支承すると共に，このポンプハブと前記ステータハブとの軸方向の対向面間にベアリングを介装したトルクコンバータの改良に関する。

従来のかゝるトルクコンバータでは，例えば特許文献１に開示されているように，ポンプ羽根車が鋳造により一体に構成されていたので，重量が重く，トルクコンバータ全体の軽量化が困難であった。また特許文献２に示すように，ポンプ羽根車のポンプシェルをプレス製とすることも知られているが，そのものでも，ポンプハブは，鋳造製として，ポンプシェルに溶接していたので，耐久性は確保し得るものゝ，軽量化の面で不満が残る上，ポンプハブ周りが大型化してしまい，トルクコンバータ全体のコンパクト化の障害となっていた。
特開２００６−４６４８３号公報 特開２００３−２１４５２４号公報

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，ポンプ羽根車の，ポンプハブ付きのポンプシェルのプレス製を可能にして，軽量化，耐久性及びコンパクト化を全て満足させ得る前記トルクコンバータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，駆動軸に連結されるポンプ羽根車と，このポンプ羽根車に対置されてタービン軸が連結されるタービン羽根車と，それらポンプ羽根車及びタービン羽根車内周部間に配置されるステータ羽根車とを備え，前記ステータ羽根車のステータハブに，前記駆動軸の外周に相対回転可能に支承される中空のステータ軸を結合し，このステータ軸に前記ポンプ羽根車のポンプハブを回転自在に支承すると共に，このポンプハブと前記ステータハブとの軸方向の対向面間にベアリングを介装したトルクコンバータにおいて，前記ポンプ羽根車が，プレス製で横断面椀形且つ環状のポンプシェルと，このポンプシェルの内側面にロー付けされてその周方向に配列される複数のポンプブレードと，前記ポンプシェルにロー付けされて前記ポンプブレードの，前記ポンプシェル内周側の端部を前記ポンプシェル側に押圧，保持する環状のリテーナプレートとを備え，前記ポンプシェルに，その内周端部を軸方向外方に屈曲させて前記ポンプハブを一体に形成し，前記リテーナプレートを，前記ポンプブレードを押圧，保持する押え部と，この押え部から半径方向内方に延びると共に，前記ポンプシェル及び前記ポンプハブ間の湾曲した屈曲部全体に重なるようにしてこの屈曲部に接合される補強壁部とで構成し，この補強壁部の内側面に，前記屈曲部との軸方向対応位置まで延びる，ポンプ羽根車の回転軸線と直交する平坦な座面を形成し，この座面と前記ステータハブとの間に，前記ベアリングとしてのスラストニードルベアリングを，それのニードルローラの中心が前記ポンプハブの軸方向投影面内に収まるようにして介装したことを第１の特徴とする。尚，前記駆動軸は，後述する本発明の実施例中のクランク軸１に対応する。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記座面を，前記補強壁部の内側面に切削加工を施して形成したことを第２の特徴とする。

また本発明は，第１または第２の特徴に加えて，前記スラストニードルベアリングは，前記ニードルローラの一側面を支承しながら前記ステータハブの一端面に当接する座板を備え，この座板と一体の筒軸が前記ステータ軸の外周面に回転自在に嵌合することを第３の特徴とする。尚，前記座板は，後述する本発明の実施例中の第１座板３３に対応する。

本発明の第１の特徴によれば，プレス製のポンプシェルに，その内周端部を軸方向外方に屈曲させてポンプハブを一体に形成したこと，並びにポンプシェルの内周端部及びステータハブ間にスラストニードルベアリングを介装することにより，ポンプハブの小径化及びトルクコンバータの軸方向寸法の短縮化を図って，トルクコンバータのコンパクト化に寄与し得ると共に，ポンプシェル及びステータハブ間の円滑な相対回転を保証することができる。

しかも，ポンプシェルの内側面にポンプブレードを押圧，保持するリテーナプレートの補強壁部を，ポンプシェル及びポンプハブ間の湾曲した屈曲部全体に重ねてこの屈曲部に接合し，この補強壁部の内側面に，前記屈曲部との軸方向対応位置まで延びる，ポンプ羽根車の回転軸線と直交する平坦な座面を形成し，この座面とステータハブとの間にスラストニードルベアリングを介装したので，ポンプシェルのスラスト荷重支承部をリテーナプレートを有効に利用して補強することができ，トルクコンバータの耐久性の向上にも寄与し得る。

また，ニードルローラの中心をポンプハブの軸方向投影面内に収めているので，スラストニードルベアリングからのスラスト荷重をポンプハブに直接的に受け止めさせることができ，ポンプハブの変形及び傾きを確実に防ぐことができる。

また，補強壁部の内側面に，前記屈曲部との軸方向対応位置まで延びる，ポンプ羽根車の回転軸線と直交する平坦な座面を形成したので，前記座面を半径方向内方に広げて，前記配置のスラストニードルベアリングを安定よく支承することができるのみならず，スラストニードルベアリングの小径化，延いてはトルクコンバータのコンパクト化を図ることができる。

本発明の第２の特徴によれば，前記座面を切削によって形成できる。

本発明の第３の特徴によれば，筒軸をステータ軸の外周面に嵌合することで，スラストニードルベアリングをステータ軸に容易に装着することができる。

本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

図１は本発明のトルクコンバータの縦断面図，図２は図１の２部拡大図，図３は図２の３−３線断面図，図４はポンプ羽根車の製作工程説明図である。

先ず，図１において，自動二輪車，バギー車等の小型車両に搭載されるトルクコンバータＴは，駆動軸としてのエンジンのクランク軸１と，図示しない多段補助変速機との間に介裝される。このトルクコンバータＴは，ポンプ羽根車２と，その外周部に外周部を対置させるタービン羽根車３と，それらの内周部間に配置されるステータ羽根車４とを備え，これら三羽根車２，３，４間には作動オイルによる動力伝達のための循環回路５が画成される。ポンプ羽根車２の外周端部には，タービン羽根車３の外側面を覆うサイドカバー６が溶接部Ｗ１を介して一体的に連設される。またサイドカバー６の中心部には，カバーハブ６ｈが溶接部Ｗ２を介して連設される。

タービン羽根車３は，そのタービンハブ３ｈがボールベアリング８を介してクランク軸１に回転自在に支承されており，そのボールベアリング８の外側に隣接する前記サイドカバー６のカバーハブ６ｈがクランク軸１にスプライン嵌合される。このカバーハブ６ｈと，前記ボールベアリング８のインナレース８ａとが，クランク軸１外周の環状肩部１ａと，クランク軸１に螺着されるナット９とで挟持される。こうしてポンプ羽根車２はクランク軸１に固着される。

タービンハブ３ｈの内端には，クランク軸１の外周面に相対回転自在に嵌合するタービン軸１０の内端が溶接部Ｗ３により結合され，このタービン軸１０の外周面に相対回転自在に嵌合する筒状のステータ軸１１の内端にステータ羽根車４のステータハブ４ｈがスプライン嵌合される。ステータ軸１１の，ポンプ羽根車２の外側方に突出した外端部にはフリーホイール１２が連結される。このフリーホイール１２は公知のもので，ステータ軸１１の外端に溶接される外筒１３と，この外筒１３内でステータ軸１１に軸受ブッシュ２４を介して相対回転自在に支承される内筒１４と，これら内，外筒１４，１３間に介装される複数のスプラグ１５とで構成され，その内筒１４は，その一端に溶接されたフランジ１６がクランクケース等の固定構造体２３に設けられた固定ピン１７に係止されることで，回転不能になっている。

さて，ポンプ羽根車２の構成について，図１及び図２を参照しながら説明する。

ポンプ羽根車２は，横断面椀形且つ環状のポンプシェル２ｓと，このポンプシェル２ｓの内側に配置される横断面椀形のポンプコアリング２ｒと，これらポンプシェル２ｓ及びポンプコアリング２ｒ間を一体に連結すべく環状に配列される複数のポンプブレード２ｂと，これらポンプブレード２ｂの，ポンプシェル２ｓ内周側の端部をポンプシェル２ｓに押圧，保持する環状のリテーナプレート１８とで構成される。上記ポンプシェル２ｓ，ポンプコアリング２ｒ，ポンプブレード２ｂ及びリテーナプレート１８は，全て鋼板よりなるプレス製である。

図１及び図２に示すように，ポンプシェル２ｓの内側面の内周端部及び外周端部には，それぞれ周方向に複数並ぶ第１及び第２位置決め凹部２０ａ，２１ａが形成され，またポンプコアリング２ｒには周方向に複数並ぶ位置決め孔２２ａが穿設される。一方，各ポンプブレード２ｂには，これら第１，第２位置決め凹部２０ａ，２１ａ及び位置決め孔２２ａにそれぞれ係合する第１，第２及び第３位置決め爪２０ｂ，２１ｂ，２２ｂが形成される。リテーナプレート１８は，ポンプブレード２ｂ群の半径方向内端部をポンプシェル２ｓに押圧，保持すべく，当初，円周上数個所のスポット溶接部Ｗ４により仮止され，これにより第１及び第２位置決め凹部２０ａ，２１ａと第１及び第２位置決め爪２０ｂ，２１ｂとの各係合状態が保持され，また位置決め孔２２ａと第３位置決め爪２２ｂとの係合状態が保持される。この状態で，ポンプシェル２ｓ，ポンプブレード２ｂ，ポンプコアリング２ｒ及びリテーナプレート１８の四者はロー付けされる。図２中，符号２８は固化したロー材を示す。

ポンプシェル２ｓには，その内周端部をプレス成形により軸方向外方に屈曲させてなるポンプハブ２ｈが一体に形成され，このポンプハブ２ｈは，軸受ブッシュ７を介してステータ軸１１の外周面に相対回転自在に支承される。このポンプハブ２ｈの外端には，軸受ブッシュ２４の外端を押える環状内向きの鍔部２５が一体に形成されている。ポンプハブ２ｈのプレス成形の関係から，ポンプシェル２ｓ及びポンプハブ２ｈ間には，９０°の範囲で湾曲して屈曲部２６が形成される。

図２において，前記リテーナプレート１８は，ポンプブレード２ｂを押圧，保持する押え部１８ａと，この押え部１８ａから半径方向内方に延びると共に，ポンプシェル２ｓ及びポンプハブ２ｈ間の湾曲した屈曲部２６全体に重なるようにしてポンプシェル２ｓにロー付けされる補強壁部１８ｂとで構成される。この補強壁部１８ｂの内側面には，図４（Ｂ）に示すように，切削加工により，ポンプ羽根車２の回転軸線と直交する平坦な座面２７が形成される。而して，この座面２７は，図４（Ａ）に示す切削前の補強壁部１８ｂの平坦な内側面よりも，半径方向内方へ距離ｓだけ広がることになる。

この座面２７と，それに開口するステータハブ４ｈの一端面との間に，スラストニードルベアリング３０が介装される。このスラストニードルベアリング３０は，環状に配列された複数のニードルローラ３１と，これらニードルローラ３１を保持する環状のローラリテーナ３２と，ニードルローラ３１群の一側面を支承しながらステータハブ４ｈの一端面に当接する第１座板３３と，ニードルローラ３１群の他側面を支承しながら前記座面２７に当接する第２座板３４とからなっており，第１座板３３には，ステータ軸１１の外周面に相対回転自在に支承される筒軸３３ａを一体に有しており，この筒軸３３ａの外周面によりローラリテーナ３２及び第２座板３４が回転自在に支持される。このスラストニードルベアリング３０は，筒軸３３ａをステータ軸１１の外周面に嵌合することで，ステータ軸１１に容易に装着することができる。そして，このスラストニードルベアリング３０は，ニードルローラ３１を，その中心Ｃが前記ポンプハブ２ｈの軸方向投影面Ａ内に収まるように配置される。

ステータハブ４ｈの他端面は，ステータ軸１１の内端面と共にタービンハブ３ｈの内端面に当接する。こうしてステータハブ４ｈは，スラストニードルベアリング３０及びタービンハブ３ｈ間で軸方向の移動が拘束される。

一方，タービン羽根車３は，図１に示すように，それぞれプレス製のタービンシェル３ｓ，タービンコアリング３ｒ，複数のタービンブレード３ｂ及び環状のリテーナプレート１９が相互にロー付けして構成され，そのタービンシェル３ｓの内周端部にタービンハブ３ｈが溶接部Ｗ５により結合される。

図１において，クランク軸１の中心部には，供給油路４０及び排出油路４１がクランク軸１と一体の隔壁１ｂを挟んで同軸状に形成される。供給油路４０は，クランク軸１により駆動されるオイルポンプ３９から作動オイルを供給されるようになっており，この供給油路４０の下流端部に，クランク軸１の第１傾斜油孔４３と，クランク軸１及びタービン軸１０間の第１環状油路４４と，タービン軸１０の第１油孔４５と，タービン軸１０及びステータ軸１１間の第２環状油路４６と，ステータ軸１１の第２油孔４７と，第１座板３３に当接するステータハブ４ｈの一端面の複数の第１切欠き４８とを順次介してポンプ羽根車２側の循環回路５に連通される。また循環回路５内は，ステータハブ４ｈの他端面に当接するタービンハブ３ｈの他端面の複数の第２切欠き４９と，ステータ軸１１及びタービン軸１０間の第３環状油路５０と，タービン軸１０の第３油孔５１と，タービン軸１０及びクランク軸１間の第４環状油路５２と，クランク軸１の第２傾斜油孔５３とを順次介して排出油路４１に連通され，排出油路４１の下流側はエンジンの各部に連通している。

次に，この実施例の作用について説明する。

エンジンの運転中，オイルポンプ３９から供給油路４０に供給された作動オイルは，第１傾斜油孔４３，第１環状油路４４，第１油孔４５，第２環状油路４６，第２油孔４７及び第１切欠き４８を順次経てポンプ羽根車２側の循環回路５に導入され，該回路５を満たす。また循環回路５内の作動オイルは，第２切欠き４９，第３環状油路５０，第３油孔５１，第４環状油路５２及び第２傾斜油孔５３を順次経て排出油路４１に排出される。こうして，循環回路５には，常に新規な作動オイルで満たすことができると共に，トルクコンバータＴ各部の潤滑及び冷却を図ることができる。

而して，エンジンのクランク軸１によりポンプ羽根車２が回転されると，循環回路５を満たしている作動オイルは，遠心力の作用により図１の矢印のように，ポンプ羽根車２→タービン羽根車３→ステータ羽根車４→ポンプ羽根車２と循環しながらポンプ羽根車２の回転トルクをタービン羽根車３に伝達し，タービン軸１０から図示しない変速機を経て車両の駆動車輪へと伝達して，それを駆動することができる。

トルクコンバータＴにおけるポンプ羽根車２及びタービン羽根車３間のトルク増幅時には，それに伴う反力がステータ羽根車４に負担されるが，そのステータ羽根車４は，フリーホイール１２のロック作用により回転を阻止される。

トルク増幅を終えると，ステータ羽根車４は，これが受けるトルク方向の反転により，フリーホイール１２を空転させながらタービン羽根車３と共に同一方向へ回転するようになる。

ところで，ポンプ羽根車２は，プレス製で横断面椀形且つ環状のポンプシェル２ｓと，このポンプシェル２ｓの内側面にロー付けされてその周方向に配列される複数のポンプブレード２ｂと，ポンプシェル２ｓにロー付けされてポンプブレード２ｂの，ポンプシェル２ｓ内周側の端部をポンプシェル２ｓ側に押圧，保持する環状のリテーナプレート１８とを備え，ポンプシェル２ｓには，その内周端部を軸方向外方に屈曲させてポンプハブ２ｈを一体に形成し，リテーナプレート１８を，ポンプブレード２ｂを押圧，保持する押え部１８ａと，この押え部１８ａから半径方向内方に延びると共に，ポンプシェル２ｓ及びポンプハブ２ｈ間の湾曲した屈曲部２６全体に重なるようにしてポンプシェル２ｓにロー付けされる補強壁部１８ｂとで構成し，この補強壁部１８ｂとステータハブ４ｈとの間に，スラストニードルベアリング３０を，それのニードルローラ３１の中心がポンプハブ２ｈの軸方向投影面Ａ内に収まるようにして介装したので，即ち，プレス製のポンプシェル２ｓの内周端部を軸方向外方に屈曲させてポンプハブ２ｈを一体に形成したこと，並びにポンプシェル２ｓの内周端部及びステータハブ４ｈ間にスラストニードルベアリング３０を介装したことにより，ポンプハブ２ｈの小径化及びトルクコンバータＴの軸方向寸法の短縮化を図って，トルクコンバータＴのコンパクト化に寄与し得ると共に，ポンプシェル２ｓ及びステータハブ４ｈ間の円滑な相対回転を保証することができる。

またポンプシェル２ｓの内側面にロー付けされてポンプブレード２ｂを押圧，保持するリテーナプレート１８の補強壁部１８ｂを，ポンプシェル２ｓ及びポンプハブ２ｈ間の湾曲した屈曲部２６全体に重ね，この補強壁部１８ｂ及びステータハブ４ｈ間にスラストニードルベアリング３０を，それのニードルローラ３１の中心Ｃがポンプハブ２ｈの軸方向投影面Ａ内に収まるようにして介装したことにより，ポンプシェル２ｓのスラスト荷重支承部をリテーナプレート１８を有効に利用して補強することができ，トルクコンバータＴの耐久性の向上にも寄与し得るばかりでなく，スラストニードルベアリング３０からのスラスト荷重をポンプハブ２ｈに直接的に受け止めさせることができて，ポンプハブ２ｈの変形及び傾きを確実に防ぐことができる。

またリテーナプレート１８の前記補強壁部１８ｂの内側面には，切削加工により，ポンプ羽根車２の回転軸線と直交する平坦な座面２７が形成されるので，この座面２７は，半径方向内方に広がることになり，上記配置のスラストニードルベアリング３０を安定よく支承することができるのみならず，スラストニードルベアリング３０の小径化，延いてはトルクコンバータＴのコンパクト化を図ることができる。

更に，第１座板３３と一体の筒軸３３ａがステータ軸１１の外周面に回転自在に嵌合するので，スラストニードルベアリング３０をステータ軸１１に容易に装着することができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

本発明のトルクコンバータの縦断面図。 図１の２部拡大図。 図２の３−３線断面図。 ポンプ羽根車の製作工程説明図。

Ａ・・・・・・ポンプハブの軸方向投影面
Ｃ・・・・・・ニードルローラの中心
Ｔ・・・・・・トルクコンバータ
１・・・・・・駆動軸（クランク軸）
２・・・・・・ポンプ羽根車
２ｂ・・・・・ポンプブレード
２ｈ・・・・・ポンプハブ
２ｓ・・・・・ポンプシェル
３・・・・・・タービン羽根車
４・・・・・・ステータ羽根車
４ｈ・・・・・ステータハブ
１０・・・・・タービン軸
１１・・・・・ステータ軸
１８・・・・・リテーナプレート
１８ａ・・・・押え部
１８ｂ・・・・補強壁部
２６・・・・・屈曲部
２７・・・・・座面
３０・・・・・スラストニードルベアリング
３１・・・・・ニードルローラ
３３・・・・・座板（第１座板）
３３ａ・・・・筒軸

Claims (3)

1. 駆動軸（１）に連結されるポンプ羽根車（２）と，このポンプ羽根車（２）に対置されてタービン軸（１０）が連結されるタービン羽根車（３）と，それらポンプ羽根車（２）及びタービン羽根車（３）内周部間に配置されるステータ羽根車（４）とを備え，前記ステータ羽根車（４）のステータハブ（４ｈ）に，前記駆動軸（１）の外周に相対回転可能に支承される中空のステータ軸（１１）を結合し，このステータ軸（１１）に前記ポンプ羽根車（２）のポンプハブ（２ｈ）を回転自在に支承すると共に，このポンプハブ（２ｈ）と前記ステータハブ（４ｈ）との軸方向の対向面間にベアリングを介装したトルクコンバータにおいて，
   前記ポンプ羽根車（２）が，プレス製で横断面椀形且つ環状のポンプシェル（２ｓ）と，このポンプシェル（２ｓ）の内側面にロー付けされてその周方向に配列される複数のポンプブレード（２ｂ）と，前記ポンプシェル（２ｓ）にロー付けされて前記ポンプブレード（２ｂ）の，前記ポンプシェル（２ｓ）内周側の端部を前記ポンプシェル（２ｓ）側に押圧，保持する環状のリテーナプレート（１８）とを備え，前記ポンプシェル（２ｓ）に，その内周端部を軸方向外方に屈曲させて前記ポンプハブ（２ｈ）を一体に形成し，前記リテーナプレート（１８）を，前記ポンプブレード（２ｂ）を押圧，保持する押え部（１８ａ）と，この押え部（１８ａ）から半径方向内方に延びると共に，前記ポンプシェル（２ｓ）及び前記ポンプハブ（２ｈ）間の湾曲した屈曲部（２６）全体に重なるようにしてこの屈曲部（２６）に接合される補強壁部（１８ｂ）とで構成し，この補強壁部（１８ｂ）の内側面に，前記屈曲部（２６）との軸方向対応位置まで延びる，ポンプ羽根車（２）の回転軸線と直交する平坦な座面（２７）を形成し，この座面（２７）と前記ステータハブ（４ｈ）との間に，前記ベアリングとしてのスラストニードルベアリング（３０）を，それのニードルローラ（３１）の中心（Ｃ）が前記ポンプハブ（２ｈ）の軸方向投影面（Ａ）内に収まるようにして介装したことを特徴とするトルクコンバータ。
2. 請求項１記載のトルクコンバータにおいて，
   前記座面（２７）を，前記補強壁部（１８ｂ）の内側面に切削加工を施して形成したことを特徴とするトルクコンバータ。
3. 請求項１または２記載のトルクコンバータにおいて，
   前記スラストニードルベアリング（３０）は，前記ニードルローラ（３１）の一側面を支承しながら前記ステータハブ（４ｈ）の一端面に当接する座板（３３）を備え，この座板（３３）と一体の筒軸（３３ａ）が前記ステータ軸（１１）の外周面に回転自在に嵌合することを特徴とするトルクコンバータ。

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