JP6415522B2 - トルクコンバータのステータ構造 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源に接続されて軸線まわりに回転するポンプインペラと、トランスミッションの入力軸に接続されて前記軸線まわりに回転するタービンランナと、前記ポンプインペラおよび前記タービンランナ間に配置されてワンウェイクラッチを介して固定部に支持される主ステータと、前記主ステータに固定される副ステータとを備えるトルクコンバータのステータ構造に関する。

トルクコンバータのステータを軸線方向前後に隣接する第１ステータおよび第２ステータに分割し、第１、第２ステータをそれぞれワンウェイクラッチを介して相互に独立して空転可能に支持することで、低速度比域での渦の発生を抑制してエネルギーロスを低減するものが、下記特許文献１により公知である。

特許第５８４５５４４号公報

しかしながら、上記従来のものは、第１、第２ステータを支持する２個のワンウェイクラッチが必要になるために部品点数が増加して重量やコストが増加する可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、簡単な構造のステータでトルクコンバータのトルク伝達容量およびトルク比を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、駆動源に接続されて軸線まわりに回転するポンプインペラと、トランスミッションの入力軸に接続されて前記軸線まわりに回転するタービンランナと、前記ポンプインペラおよび前記タービンランナ間に配置されてワンウェイクラッチを介して固定部に支持される主ステータと、前記主ステータに固定される副ステータとを備えるトルクコンバータのステータ構造であって、前記副ステータは内周部に前記軸線方向に突出する複数の支持突起を備え、前記支持突起は前記主ステータの内周部に前記軸線方向に形成された支持孔を貫通して固定されることを特徴とするトルクコンバータのステータ構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記支持突起は先端側に向かって先細に形成されることを特徴とするトルクコンバータのステータ構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記支持突起は板状であり、前記支持孔を貫通した先端部を折り曲げることで、前記主ステータを通過したオイルを前記ポンプインペラ側に案内するオイルガイドが形成されることを特徴とするトルクコンバータのステータ構造が提案される。

なお、実施の形態のメインシャフト１３は本発明の入力軸に対応し、実施の形態のトルクコンバータケース３８は本発明の固定部に対応する。

請求項１の構成によれば、トルクコンバータは、駆動源に接続されて軸線まわりに回転するポンプインペラと、トランスミッションの入力軸に接続されて軸線まわりに回転するタービンランナと、ポンプインペラおよびタービンランナ間に配置されてワンウェイクラッチを介して固定部に支持される主ステータと、主ステータに固定される副ステータとを備えるので、ワンウェイクラッチの数を１個で済ませて重量およびコストを削減しながら、主ステータの流体特性を副ステータにより改善してトルクコンバータのトルク伝達容量およびトルク比を高めることができる。また副ステータは内周部に軸線方向に突出する複数の支持突起を備え、支持突起は主ステータの内周部に軸線方向に形成された支持孔を貫通して固定されるので、ボルト、リベット、溶接等の固定手段を必要とせずに主ステータに副ステータを簡単にかつ強固に固定するとともに、重量およびコストを更に削減することができる。

また請求項２の構成によれば、支持突起は先端側に向かって先細に形成されるので、支持突起を支持孔に挿入する作業が容易になるだけでなく、支持突起が楔のように作用して支持孔に噛み込むことで副ステータを主ステータに一層強固に固定することができる。

また請求項３の構成によれば、支持突起は板状であり、支持孔を貫通した先端部を折り曲げることで、主ステータを通過したオイルをポンプインペラ側に案内するオイルガイドが形成されるので、部品点数を増加させることなくトルクコンバータのトルク伝達容量およびトルク比を更に向上させることができる。

トルクコンバータの縦断面図。（第１の実施の形態） 図１の２方向矢視図。（第１の実施の形態） 板材から打ち抜いた副ステータの素材を示す図。（第１の実施の形態） 速度比に対する容量係数およびトルク比の関係を示すグラフ。（第１の実施の形態） トルクコンバータの縦断面図。（第２の実施の形態） 板材から打ち抜いた副ステータの素材を示す図。（第２の実施の形態）

第１の実施の形態

以下、図１〜図４に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。

図１に示すように、自動車用のトルクコンバータＴは駆動源であるエンジン（不図示）のクランクシャフト１１に接続されたポンプインペラ１２と、トランスミッション（不図示）のメインシャフト１３に接続されたタービンランナ１４と、ポンプインペラ１２およびタービンランナ１４間に配置されたステータ１５と、ポンプインペラ１２およびタービンランナ１４を結合可能なロックアップクラッチ１６とを備える。クランクシャフト１１およびメインシャフト１３は、お互いの軸端を対向させた状態でトルクコンバータＴの軸線Ｌ上に同軸に配置される。

クランクシャフト１１の軸端に板状のドライブプレート１７がボルト１８…で固定され
ており、メインシャフト１３の軸端にプレーンベアリング１９を介して回転自在に支持された皿状のトルクコンバータカバー２０の外周部に、前記ドライブプレート１７の外周部がボルト４８…で固定される。

ポンプインペラ１２は、トルクコンバータカバー２０の外周部に溶接されたポンプシェル２１と、ポンプシェル２１の内周部に溶接されてメインシャフト１３の外周を囲むポンプボス２２と、ポンプシェル２１の内面に突設された複数のポンプブレード２３…と、ポンプブレード２３…の先端間を接続するポンプコア２４とで構成される。またタービンランナ１４は、メインシャフト１３の軸端部にスプライン結合されたタービンボス２５と、タービンボス２５に連結されたタービンシェル２６と、タービンシェル２６の内面に突設された複数のタービンブレード２７…と、タービンブレード２７…の先端間を接続するタービンコア２８とで構成される。タービンボス２５とトルクコンバータカバー２０との間にはスラストベアリング２９が配置される。

ポンプシェル２１およびタービンシェル２６によって囲まれた空間にオイルが充填されており、ポンプインペラ１２の回転に伴って前記空間をオイルが矢印で示す方向に循環する。

ロックアップクラッチ１６は、タービンボス２５の外周部に軸線Ｌ方向摺動自在に嵌合するクラッチピストン３０を備えており、クラッチピストン３０の外周部はダンパースプリング３１…およびステー３２…を介してタービンシェル２６に接続される。クラッチピストン３０とトルクコンバータカバー２０との間に第１油室３３が区画され、またクラッチピストン３０とタービンシェル２６との間に第２油室３４が区画される。

従って、第１油室３３に油圧を供給すると、クラッチピストン３０が図中右動して摩擦部材３５がトルクコンバータカバー２０から離間することで、ポンプインペラ１２およびタービンランナ１４が相対回転自在に分離される。逆に第２油室３４に油圧を供給すると、クラッチピストン３０が図中左動して摩擦部材３５がトルクコンバータカバー２０に当接してロックアップクラッチ１６が係合することで、ポンプインペラ１２およびタービンランナ１４が一体に結合され、クランクシャフト１１の回転がメインシャフト１３に直接伝達される。

メインシャフト１３の外周にニードルベアリング３６を介してスリーブ３７が相対回転自在に嵌合しており、スリーブ３７の一端部がトルクコンバータケース３８に係止され、かつスリーブ３７の他端部の外周に筒状のステータ支持部材３９がスプライン結合される。従って、ステータ支持部材３９はスリーブ３７を介してトルクコンバータケース３８に回転不能に拘束される。

ステータ１５は、矢印で示すオイルの循環方向の下流側に位置する主ステータ４０と、上流側に位置する副ステータ４１とで構成されており、主、副ステータ４０，４１は軸線Ｌ方向に並置される。主ステータ４０は、複数の主ステータブレード４２…の径方向外端に、ポンプコア２４およびタービンコア２８に連なる主ステータコア４３を備えるともに、複数の主ステータブレード４２…の径方向内端に、ワンウェイクラッチ４４を介してステータ支持部材３９に支持される主ステータボス４５を備える。タービンボス２５および主ステータボス４５間にスラストベアリング４６が配置され、ポンプボス２２および主ステータボス４５間にスラストベアリング４７が配置される。

副ステータ４１は、環状のボス部４１ａと、ボス部４１ａから径方向外側に放射状に延びる複数の副ステータブレード４１ｂ…と、ボス部４１ａから軸線Ｌ方向に延びる複数の支持突起４１ｃ…とを備える。複数の支持突起４１ｃ…は主ステータ４０の主ステータボス４５に軸線Ｌ方向に形成された複数の支持孔４５ａ…を貫通し、支持孔４５ａ…から突出した先端の固定部分４１ｄ…を径方向外側に折り曲げることで、複ステータ４１が主ステータ４０に一体に固定される。

図３は、板材をプレスにより打ち抜いた状態の副ステータ４１を示すもので、ボス部４１ａに対して複数の副ステータブレード４１ｂ…を所定角度だけ捻るとともに、ボス部４１ａに対して複数の支持突起４１ｃ…を軸線Ｌ方向に９０°折り曲げた状態で、その支持突起４１ｃ…を主ステータ４０の主ステータボス４５の支持孔４５ａ…に圧入し、支持孔４５ａ…から突出した支持突起４１ｃ…の先端の固定部分４１ｄ…を径方向外側に９０°折り曲げることで、副ステータ４１は主ステータ４０のオイル循環方向上流側に固定される（図２参照）。この状態でステータ１５を軸線Ｌに対して直交する方向に見ると、副ステータ４１のオイルの循環方向下流端と、主ステータ４０のオイルの循環方向上流端とは隙間なく整列する。

このようにして組み立てられたトルクコンバータＴは、エンジンのクランクシャフト１１に接続されたポンプインペラ１２が回転すると、ポンプインペラ１２のポンプブレード２３…から矢印方向に押し出されたオイルがタービンランナ１４のタービンブレード２７…に作用し、タービンランナ１４にトルクを与えてトランスミッションのメインシャフト１３を回転させた後、副ステータ４１の副ステータブレード４１ｂ…および主ステータ４０の主ステータブレード４２…を通過してポンプインペラ１２に還流することで、クランクシャフト１１の回転がメインシャフト１３に伝達される。

トルクコンバータＴの速度比が小さい領域では、タービンランナ１４を出たオイルが副ステータ４１および主ステータ４０のキャンバーラインに沿う方向に流入するため、副ステータ４１および主ステータ４０がエンジン回転方向と逆方向のトルクを発生してワンウェイクラッチ４４が係合し、副ステータ４１および主ステータ４０は共にトルクコンバータケース３８に回転不能に拘束される。その結果、オイルの流れ方向は副ステータ４１および主ステータ４０を通過しながら偏向し、その下流側に位置するポンプインペラ１２に適切な角度でオイルを流入させることが可能となる。

速度比が増加すると、タービンランナ１４を出たオイルが副ステータ４１および主ステータ４０の背面側から流入するようになるため、副ステータ４１および主ステータ４０の正圧面側でオイルの流れが剥離する虞があるが、オイルの流れに副ステータ４１および主ステータ４０の背圧面側を押されることで、ワンウェイクラッチ４４が係合解除して副ステータ４１および主ステータ４０は空転する。これにより、オイルの流れの剥離を防止し、主ステータ４０を出たオイルをポンプインペラ１２に適切な角度で流入させることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、ワンウェイクラッチ４４で支持された既存の主ステータ４０に副ステータ４１を固定して一体化するので、主ステータ４０および副ステータ４１をそれぞれ別個のワンウェイクラッチで支持する場合に比べて、ワンウェイクラッチの数を削減して重量およびコストを削減しながら、主ステータ４０への流入角度を副ステータ４１により調整してトルクコンバータＴのトルク伝達容量およびトルク比を高めることができる。図４に示すように、本実施の形態のトルクコンバータＴは、副ステータ４１を持たない従来のトルクコンバータに比べて、特にトルク伝達容量が大幅に改善されることが分かる。

しかも副ステータ４１を主ステータ４０に固定する際に、副ステータ４１に環状の支持部４１ａから軸線Ｌ方向に突出する複数の支持突起４１ｃ…を設け、支持突起４１ｃ…を主ステータ４０の主ステータボス４５に軸線Ｌ方向に形成された支持孔４５ａ…を貫通させた状態で、支持突起４１ｃ…の先端側に連続する固定部分４１ｄ…を折り曲げるので、ボルト、リベット、溶接等の固定手段を必要とせずに主ステータ４０に副ステータ４１を簡単にかつ強固に固定するとともに重量およびコストを更に削減することができる。

このとき、図１の楕円内の断面図に示すように、支持突起４１ｃ…は先端側に向かって先細に形成されるので、支持突起４１ｃ…を支持孔４５ａ…に挿入する作業が容易になるだけでなく、支持突起４１ｃ…が楔のように作用して支持孔４５ａ…に噛み込むことで副ステータ４１を主ステータ４０に一層強固に固定することができる。

第２の実施の形態

以下、図５および図６に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第２の実施の形態は、板材を打ち抜いた副ステータ４１の素材が、複数の固定部分４１ｄ…の先端を更に径方向内側に延長した複数のオイルガイド４１ｅ…を備えるものである。副ステータ４１を主ステータ４０に固定した後に固定部分４１ｄ…の先端からオイルガイド４１ｅ…を折り曲げることで、そのオイルガイド４１ｅ…を主ステータ４０からポンプインペラ１２に向かうように後方かつ径方向外側に指向させることができる。その結果、主ステータ４０から流出したオイルはオイルガイド４１ｅ…に案内されてポンプインペラ１２にスムーズに流入することができ、トルクコンバータＴのトルク伝達容量およびトルク比が更に向上する。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では主ステータ４０のオイル循環方向上流側に副ステータ４１が固定されているが、主ステータ４０のオイル循環方向下流側に副ステータ４１を固定しても良い。

１２ ポンプインペラ
１３ メインシャフト（入力軸）
１４ タービンランナ
３８ トルクコンバータケース（固定部）
４０ 主ステータ
４１ 副ステータ
４１ｃ 支持突起
４１ｅ オイルガイド
４４ ワンウェイクラッチ
４５ａ 支持孔
Ｌ 軸線

Claims (3)

1. 駆動源に接続されて軸線（Ｌ）まわりに回転するポンプインペラ（１２）と、トランスミッションの入力軸（１３）に接続されて前記軸線（Ｌ）まわりに回転するタービンランナ（１４）と、前記ポンプインペラ（１２）および前記タービンランナ（１４）間に配置されてワンウェイクラッチ（４４）を介して固定部（３８）に支持される主ステータ（４０）と、前記主ステータ（４０）に固定される副ステータ（４１）とを備えるトルクコンバータのステータ構造であって、
   前記副ステータ（４１）は内周部に前記軸線（Ｌ）方向に突出する複数の支持突起（４１ｃ）を備え、前記支持突起（４１ｃ）は前記主ステータ（４０）の内周部に前記軸線（Ｌ）方向に形成された支持孔（４５ａ）を貫通して固定されることを特徴とするトルクコンバータのステータ構造。
2. 前記支持突起（４１ｃ）は先端側に向かって先細に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のトルクコンバータのステータ構造。
3. 前記支持突起（４１ｃ）は板状であり、前記支持孔（４５ａ）を貫通した先端部を折り曲げることで、前記主ステータ（４０）を通過したオイルを前記ポンプインペラ（１２）側に案内するオイルガイド（４１ｅ）が形成されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のトルクコンバータのステータ構造。
   

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