JP5575707B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力伝達装置に関する。

従来の動力伝達装置に含まれるトルクコンバータには、正転用のトルクコンバータと、逆転用のトルクコンバータとを、備えたものがある（非特許文献１を参照）。このタイプのトルクコンバータでは、逆転用のトルクコンバータからは作動油を抜き、正転用のトルクコンバータには作動油を入れることによって、正転用のトルクコンバータが回転する。一方で、正転用のトルクコンバータからは作動油を抜き、逆転用のトルクコンバータには作動油を入れることによって、逆転用のトルクコンバータが回転する。

石原智男、石原貞男、高木猛著、流体伝動装置の設計、株式会社オーム社、昭和４２年１１月３０日発行、第４４頁から第４５頁

上述したタイプのトルクコンバータでは、逆転用のトルクコンバータにおいて、インペラ、ステータ、タービンの順に、作動油が循環する。本構成でステータを固定することによって、逆転用のトルクコンバータのタービンは、正転用のトルクコンバータのタービンと反対の方向に回転する（逆転する）。この場合、タービンから流出した作動油は、インペラの回転を規制するように、インペラに流入するおそれがある。すなわち、タービンからインペラへの作動油の流入は、インペラの回転を抑制する方向に働くことになる。特に、タービンの回転速度が大きくなればなるほど、この傾向は大きくなる。このように、逆転用のトルクコンバータでは、タービンの回転速度が大きくなるにつれて、インペラを回転させるトルク（容量）は大きくなる。

本発明の目的は、動力を効率良く伝達可能な動力伝達装置を提供することにある。

請求項１に係る動力伝達装置は、入力側のインペラと、出力側のタービンと、第１ステータと、第２ステータと、回転規制部とを、備えている。インペラは、第１回転方向に回転する。タービンは、第１回転方向、及び第１回転方向とは反対の第２回転方向のいずれか一方に、回転する。第１ステータは、インペラの動力をタービンに伝達するために、インペラとタービンとの間において、第１回転方向に回転可能に構成される。第２ステータは、タービンの動力をインペラに伝達するために、タービンとインペラとの間において、第１回転方向に回転可能に構成される。回転規制部は、第１ステータ及び第２ステータに対して、第１回転方向への回転を許可し、第１回転方向への回転及び第２回転方向への回転を規制する。

この動力伝達装置では、回転規制部によって、第１ステータ及び第２ステータに対する、第１回転方向への回転が、許可されることによって、タービンが第１回転方向に回転するように、第１ステータは、動力を伝達するための流体を、タービンに案内する。回転規制部によって、第１ステータ及び第２ステータに対する、第１回転方向への回転と第２回転方向への回転とが、規制されることによって、タービンが第２回転方向に回転するように、第１ステータは、流体をタービンに案内する。

この場合、回転規制部によって、第１ステータ及び第２ステータに対する第１回転方向への回転が許可された場合、第１ステータによって案内された流体によって、タービンが第１回転方向に回転する。一方で、回転規制部によって、第１ステータ及び第２ステータに対する、第１回転方向への回転と第２回転方向への回転とが、規制された場合、第１ステータによって案内された流体によって、タービンが第２回転方向に回転する。すなわち、第１ステータ及び第２ステータを回転させるか否かによって、第１ステータによって案内される流体の流れの方向が変更され、タービンの回転方向が変更される。このように、本動力伝達装置では、タービンが第１回転方向に回転する場合も第２回転方向に回転する場合も、動力をインペラからタービンへと効率良く伝達することができる。本動力伝達装置では、従来の装置のように特別に逆転用の装置を用意する必要がないので、従来の装置と比較して、装置そのものを小型化することができる。

請求項２に係る動力伝達装置では、請求項１に記載の装置において、インペラが、第１回転方向に回転することによって、インペラは、第１ステータが第１回転方向に回転するように、流体を第１ステータに案内する。

この場合、インペラが第１回転方向に回転すると、インペラによって案内された流体によって、第１ステータが第１回転方向に回転する。そして、この第１ステータの回転によって、上述したように、タービンが第１回転方向に回転する。このように、第１ステータが存在していても、動力をインペラからタービンへと確実に伝達することができる。

請求項３に係る動力伝達装置では、請求項１又は２に記載の装置において、第１ステータ及び第２ステータが、一体回転可能に構成されている。

この場合、第１ステータ及び第２ステータが一体回転可能に構成されているので、回転規制部によって、第１ステータの回転及び第２ステータの回転を、同時に規制することができる。言い換えると、第１ステータの回転及び第２ステータの回転を、同時に、許可したり規制したりすることができる。これにより、第１ステータによって案内される流体の流れの方向を、確実に変更することができる。すなわち、タービンの回転方向を、確実に変更することができる。

請求項４に係る動力伝達装置では、請求項３に記載の装置において、回転規制部が、第２ステータに対する回転を規制することによって、第１ステータに対する回転を規制する。

この場合、第１ステータは第２ステータと一体回転可能に構成されているので、第２ステータの回転が回転規制部によって規制されると、第１ステータの回転も規制される。すなわち、第２ステータの回転だけを規制するだけで、第１ステータ及び第２ステータの両方の回転を規制することができる。これにより、第１ステータの回転を規制するための特別な装置を用意する必要がなくなるので、装置を小型化することができる。

請求項５に係る動力伝達装置では、請求項１から４のいずれかに記載の装置において、第１ステータが、外周側において、インペラとタービンとの間に配置されている。第２ステータは、内周側において、タービンとインペラとの間に配置されている。

この場合、第１ステータが外周側に配置され、第２ステータが内周側に配置されているので、従来におけるインペラ、タービン、及びステータの配置形態を大幅に変更することなく、本動力伝達装置を構成することができる。すなわち、本動力伝達装置を容易に構成することができる。

請求項６に係る動力伝達装置では、請求項１から５のいずれかに記載の装置において、インペラと、タービンと、第１ステータと、第２ステータとが、トルクコンバータに含まれている。回転規制部は、トランスミッションに配置されている。

この場合、トルクコンバータは、インペラと、タービンと、第１ステータと、第２ステータとを、有している。また、トランスミッションは、回転規制部を有している。例えば、動力伝達装置において連続可変トランスミッションが用いられた場合、連続可変トランスミッションに含まれるプーリー等を、正転させることは問題なく実行することができる。しかしながら、プーリー等の回転を逆転させようとすると、ギア又はギアに相当する機構を、トランスミッション側に特別に組み込む必要がある。これに対して、本動力伝達装置では、特別なギアや機構を用意しなくても、回転規制部だけで、トルクコンバータのタービンの回転を逆転させることができるので、装置を小型化することができる。

本発明では、動力を効率良く伝達可能な動力伝達装置を提供することができる。

本発明の一実施形態による動力伝達装置を示すスケルトン図。 前記動力伝達装置における４要素の動作と、作動油の流線を示す概念図。

図１は、本発明の一実施形態としての動力伝達装置１を示すスケルトン図である。図１の左側にはエンジン（図示せず）が配置され、図の右側に連続可変トランスミッション７０が配置されている。図１に示すＯ−Ｏは、トルクコンバータ１０の回転軸である。

［動力伝達装置の全体構成］
動力伝達装置１は、図１に示すように、主に、トルクコンバータ１０と、連続可変トランスミッション７０（以下、トランスミッションと呼ぶ）とを、備えている。トルクコンバータ１０は、エンジンのクランクシャフト（図示しない）からトランスミッション７０の入力シャフト５０にトルクを伝達するための装置である。

トルクコンバータ１０は、フロントカバー１１と、トーラス形状の流体作動室６とから、構成されている。トーラス形状の流体作動室６は、４種の回転部（インペラ２１、タービン２２、第１ステータ２４、第２ステータ２３）を有している。

フロントカバー１１は、円板状の部材であり、エンジン側に配置されている。フロントカバー１１には、エンジンからのトルクが入力される。フロントカバー１１の内周端には、センターボス１６が設けられている。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、クランクシャフトの中心孔内に挿入されている。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７０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の先端には、インペラ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２１とによって、動力伝達用の流体（以下、作動油と呼ぶ）が充填された流体室が、形成されている。

インペラ２１は、第１回転方向に一体回転可能に構成されている。インペラ２１は、第１回転方向に回転することによって、第１ステータ２４が第１回転方向に回転するように、作動油を第１ステータ２４に案内する。インペラ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。

タービン２２は、第１回転方向、及び第１回転方向とは反対の第２回転方向のいずれか一方に、回転可能に構成されている。タービン２２は、流体室内でインペラ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。タービンハブ３２の内周面には、入力シャフト５０の外周面に形成されたスプライン溝に係合するスプライン軸が形成されている。これにより、タービンハブ３２は入力シャフト５０と一体回転可能になっている。

第１ステータ２４は、インペラ２１からタービン２２へ流入する作動油の流れを整流し、タービン２２の回転方向を制御する。言い換えると、第１ステータ２４は、タービン２２に案内する作動油の流れの方向を、変更し、タービン２２の回転方向を制御する。第１ステータ２４は、インペラ２１の動力をタービン２２に伝達するために、インペラ２１とタービン２２との間において、第１回転方向に回転可能に構成されている。

第１ステータ２４は、外周側において、インペラ２１とタービン２２との間に配置されている。第１ステータ２４は、主に、ステータ連結部１２４と、複数の第１ステータブレード１２５とから、構成されている。ステータ連結部１２４は、第２ステータ２３に連結される部分である。これにより、第１ステータ２４は、第２ステータ２３と一体に回転する。複数の第１ステータブレード１２５は、ステータ連結部１２４の外周部に設けられている。複数の第１ステータブレード１２５は、インペラ２１の外周部とタービン２２の外周部と間に、配置されている。

第２ステータ２３は、タービン２２からインペラ２１に戻る作動油の流れを整流し、タービン２２から出力されるトルクを増幅させる。第２ステータ２３は、タービン２２の動力をインペラ２１に伝達するために、タービン２２とインペラ２１との間において、第１回転方向に回転可能に構成されている。第２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た部材である。

第２ステータ２３は、後述するクラッチ６０によって第１回転方向への回転が許可された場合も、クラッチ６０によって回転が規制された場合も、インペラ２１が第１回転方向に回転するように、作動油を案内する。第２ステータ２３は、インペラ２１の内周部とタービン２２の内周部と間に配置されている。第２ステータ２３は、主に、環状のステータシェル３５と、複数の第２ステータブレード３６とから、構成されている。ステータシェル３５は、筒状の固定シャフト３９に支持されている。具体的には、ステータシェル３５の内周面には、固定シャフト３９の外周面に形成されたスプライン溝に係合するスプライン軸が形成されている。これにより、ステータシェル３５は固定シャフト３９と一体回転可能になっている。

連続可変トランスミッション７０は、入力シャフト５０と、入力シャフト５０から入力された動力を連続的に変化させる動力変速機構（図示しない）と、クラッチ６０（回転規制部）を有している。クラッチ６０（回転規制部）は、第１ステータ２４及び第２ステータ２３に対して、第１回転方向への回転を許可する機構と、第１回転方向への回転及び第２回転方向への回転を規制する機構とを、有している。具体的には、クラッチ６０がオフの場合、固定シャフト３９が回転可能になる。これにより、第１ステータ２４及び第２ステータ２３は、第１回転方向に回転可能になる。クラッチ６０がオンの場合、固定シャフト３９の回転が規制される。これにより、第１ステータ２４及び第２ステータ２３は、第１回転方向及び第２回転方向に回転不能になる。ここでは、第１ステータ２４と第２ステータ２３とは一体回転可能に構成されているので、クラッチ６０によって第２ステータ２３の回転だけを規制することによって、第１ステータ２４の回転も同時に規制される。

［動力伝達装置の動作］
図２は、トルクコンバータ１０における、４要素（インペラ２１、タービン２２、第１ステータ２４、第２ステータ２３）の動作と、作動油の流線を示す概念図である。図２では、第１回転方向の回転を正転と示し、第２回転方向の回転を逆転と示している。図２では、正転時の作動油の流線を実線で示し、逆転時の作動油の流線を破線で示している。以下では、図２を参照しながら、動力伝達装置１の動作を説明する。
＜クラッチがオフの場合＞
クラッチ６０がオフの場合、第１ステータ２４及び第２ステータ２３は、正転可能になっている。この状態において、インペラ２１が正転すると、作動油が、インペラーブレード２７によって、インペラ２１から第１ステータ２４へと案内される。すると、この作動油によって第１ステータ２４が正転する。

そして、作動油が、第１ステータブレード１２５によって、第１ステータ２４からタービン２２へと案内されると、この作動油によって、タービン２２が正転する。言い換えると、タービン２２が正転するように、第１ステータ２４は、作動油をタービン２２に案内する。具体的には、作動油の流れの方向ベクトルが、正転方向にベクトル成分を持つように、第１ステータ２４が作動油をタービン２２へと案内する。

そして、作動油が、タービンブレード３１によって、タービン２２から第２ステータ２３へと案内されると、この作動油によって、第２ステータ２３が正転する。そして、作動油が、第２ステータブレード３６によって、第２ステータ２３からインペラ２１へと案内される。なお、第２ステータ２３がインペラ２１へと案内する作動油によって、エンジンのトルクが増幅される。これら一連の動作によって、トルクコンバータ１０においてタービン２２を正転させることができる。
＜クラッチがオンの場合＞
クラッチ６０がオンの場合、第１ステータ２４及び第２ステータ２３は、正転及び逆転が不能になっている。この状態において、インペラ２１が正転すると、作動油が、インペラーブレード２７によって、インペラ２１から第１ステータ２４へと案内される。すると、作動油が、クラッチ６０によって固定された第１ステータブレード１２５によって、第１ステータ２４からタービン２２へと案内される。すると、この作動油によって、タービン２２が逆転する。言い換えると、タービン２２が逆転するように、第１ステータ２４は、作動油をタービン２２に案内する。具体的には、作動油の流れの方向ベクトルが、逆転方向にベクトル成分を持つように、第１ステータ２４が作動油をタービン２２へと案内する。

そして、作動油が、タービンブレード３１によって、タービン２２から第２ステータ２３へと案内される。すると、作動油が、クラッチ６０によって固定された第２ステータブレード３６によって、第２ステータ２３からインペラ２１へと案内される。なお、第２ステータ２３がインペラ２１へと案内する作動油によって、エンジンのトルクが増幅される。これら一連の動作によって、トルクコンバータ１０においてタービン２２を逆転させることができる。

［動力伝達装置の有利な効果］
本動力伝達装置１では、クラッチ６０によって、第１ステータ２４及び第２ステータ２３に対する正転（第１回転方向に回転）が許可された場合、第１ステータ２４によって案内された作動油によって、タービン２２が正転する。一方で、クラッチ６０によって、第１ステータ２４及び第２ステータ２３に対する、正転（第１回転方向の回転）及び逆転（第２回転方向の回転）が規制された場合、すなわちクラッチ６０によって第１ステータ２４の回転及び第２ステータ２３の回転が固定された場合、第１ステータ２４によって案内された作動油によって、タービン２２が逆転する。すなわち、第１ステータ２４及び第２ステータ２３を回転させるか否かによって、第１ステータ２４によって案内される作動油の流れの方向が変更され、タービン２２の回転方向が変更される。このように、本動力伝達装置１では、タービン２２が正転する場合も逆転する場合も、インペラ２１からタービン２２へと動力を効率良く伝達することができる。また、本動力伝達装置１では、従来の装置のように特別に逆転用の装置を用意する必要がないので、従来の装置と比較して、装置そのものを小型化することができる。

本動力伝達装置１では、インペラ２１が正転すると、インペラ２１によって案内された作動油によって、第１ステータ２４が正転する。そして、この第１ステータ２４の回転によって、上述したように、タービン２２が正転する。このように、第１ステータ２４が存在していても、動力をインペラ２１からタービン２２へと確実に伝達することができる。

本動力伝達装置１では、第１ステータ２４及び第２ステータ２３が一体回転可能に構成されているので、クラッチ６０によって、第１ステータ２４の回転及び第２ステータ２３の回転を、同時に規制することができる。言い換えると、第１ステータ２４の回転及び第２ステータ２３の回転を、同時に、許可したり規制したりすることができる。これにより、第１ステータ２４によって案内される作動油の流れの方向を、確実に変更することができる。すなわち、タービン２２の回転方向を、確実に変更することができる。

詳細には、本動力伝達装置１では、第１ステータ２４は第２ステータ２３と一体回転可能に構成されているので、第２ステータ２３の回転がクラッチ６０によって規制されると、第１ステータ２４の回転も規制される。すなわち、第２ステータ２３の回転だけを規制するだけで、第１ステータ２４及び第２ステータ２３の両方の回転を規制することができる。これにより、第１ステータ２４の回転を規制するための特別な装置を用意する必要がなくなるので、装置を小型化することができる。

本動力伝達装置１では、第１ステータ２４が外周側に配置され、第２ステータ２３が内周側に配置されているので、従来におけるインペラ２１、タービン２２、及びステータ２３の配置形態を大幅に変更することなく、本動力伝達装置１を構成することができる。すなわち、本動力伝達装置１を容易に構成することができる。

本動力伝達装置１では、連続可変トランスミッション７０が用いられた場合、連続可変トランスミッション７０に含まれるプーリー等を、正転させることは問題なく実行することができる。しかしながら、プーリー等の回転を逆転させようとすると、ギア又はギアに相当する機構を、トランスミッション７０側に特別に組み込む必要がある。これに対して、本動力伝達装置１では、特別なギアや機構を用意しなくても、クラッチ６０だけで、トルクコンバータ１０のタービン２２の回転を逆転させることができるので、装置を小型化することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。
（ａ）前記実施形態では、クラッチ６０が、第２ステータ２３の回転を規制することによって、第１ステータ２４の回転を規制する場合の例を示したが、第１ステータ２４及び第２ステータ２３の両方の回転を規制することができれば、どのステータの回転を規制してもよい。この場合においても、上記と同様の効果を得ることができる。
（ｂ）前記実施形態では、第１ステータ２４及び第２ステータ２３が一体回転可能に構成される場合の例を示したが、第１ステータ２４及び第２ステータ２３が独立に回転するように構成してもよい。この場合、クラッチ６０によって、第１ステータ２４の回転及び第２ステータ２３の回転を個別に規制することによって、上記と同様の効果を得ることができる。
（ｃ）前記実施形態では、連続可変トランスミッションが用いられる場合の例を示したが、他の形式のトランスミッションが用いられた場合にも、本発明は適用することができる。この場合も、上記と同様の効果を得ることができる。

本発明は、動力伝達装置に広く適用することができる。

１ 動力伝達装置
１０ トルクコンバータ
２１ インペラ
２２ タービン
２４ 第１ステータ
２３ 第２ステータ
６０ クラッチ（回転規制部）

Claims (6)

1. 第１回転方向に回転する入力側のインペラと、
   前記第１回転方向、及び前記第１回転方向とは反対の第２回転方向のいずれか一方に、回転する出力側のタービンと、
   前記インペラの動力を前記タービンに伝達するために、前記インペラと前記タービンとの間において、前記第１回転方向に回転可能に構成される第１ステータと、
   前記タービンの動力を前記インペラに伝達するために、前記タービンと前記インペラとの間において、前記第１回転方向に回転可能に構成される第２ステータと、
   前記第１ステータ及び前記第２ステータに対して、前記第１回転方向への回転を許可し、前記第１回転方向への回転及び前記第２回転方向への回転を規制する回転規制部と、
   を備え、
   回転規制部によって、前記第１ステータ及び前記第２ステータに対する、前記第１回転方向への回転が、許可されることによって、前記タービンが前記第１回転方向に回転するように、前記第１ステータは、動力を伝達するための流体を、前記タービンに案内し、
   前記回転規制部によって、前記第１ステータ及び前記第２ステータに対する、前記第１回転方向への回転と前記第２回転方向への回転とが、規制されることによって、前記タービンが前記第２回転方向に回転するように、前記第１ステータは、前記流体を前記タービンに案内する、
   動力伝達装置。
2. 前記インペラは、前記第１回転方向に回転することによって、前記第１ステータが前記第１回転方向に回転するように、前記流体を前記第１ステータに案内する、
   請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記第１ステータ及び前記第２ステータは、一体回転可能に構成されている、
   請求項１又は２に記載の動力伝達装置。
4. 前記回転規制部は、前記第２ステータに対する回転を規制することによって、前記第１ステータに対する回転を規制する、
   請求項３に記載の動力伝達装置。
5. 前記第１ステータは、外周側において、前記インペラと前記タービンとの間に配置されており、
   前記第２ステータは、内周側において、前記タービンと前記インペラとの間に配置されている、
   請求項１から４のいずれかに記載の動力伝達装置。
6. 前記インペラと、前記タービンと、前記第１ステータと、前記第２ステータとは、トルクコンバータに含まれており、
   前記回転規制部は、トランスミッションに配置されている、
   請求項１から５のいずれかに記載の動力伝達装置。
   

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