JP6663759B2 - ホイールステータ組立体 - Google Patents

Description

本発明は、ホイールステータ組立体、特に、トルクコンバータのタービンからインペラへと流れる流体の方向を調整するためのホイールステータ組立体に関する。

トルクコンバータは、インペラ、タービン、及びステータを内部に有している。そして、トルクコンバータにおいては、インペラとタービンとの間に、ステータを含むホイールステータ組立体が配置されている。ホイールステータ組立体は、特許文献１に示されるように、ワンウェイクラッチと、ステータと、を備えている。

ワンウェイクラッチは、ステータシャフトに回転不能に固定されるインナレースと、インナレースの外周側に配置されたアウタレースと、インナレースとアウタレースとの間に配置された複数のローラと、を有している。ステータは、アウタレースの外周に支持されており、環状のステータキャリアと、ステータキャリアの外周面に設けられた複数のステータブレードと、を有している。また、ステータキャリアの一部は、内周側に向かって延びており、この内周に向かって延びた部分は、インナレースの側面に対向し、かつインナレースの側面に接触可能である。

特開２００１−１９３８１６号公報

ステータキャリアは、一般にアルミダイキャストで一体に形成されている。また、インナレースは、浸炭処理によって表面硬化処理が施されている。

このような構成において、作動油がステータキャリアの側方を流通することにより、ステータキャリアはエンジン側、すなわちインナレースの側面に向かうスラスト荷重を受ける。一方で、インナレースは、ステータシャフトにスプライン嵌合されているので、軸方向に移動しにくい。このため、ステータキャリアの内周側に延長された部分がインナレースの側面に当接し、スラスト荷重によって両者が圧接されることになる。

ここで、エンジンの回転数が上昇してトルクコンバータの速度比が上がると、ワンウェイクラッチの作用によってステータは空回りすることになる。このような状況では、ステータキャリアの内周側に延長された部分と、インナレースの側面と、が摺動することになり、硬度の低いステータキャリアが異常に摩耗することになる。

本発明の課題は、簡単な構成で、ステータキャリアの摩耗を抑えることにある。

（１）本発明に係るホイールステータ組立体は、トルクコンバータのタービンからインペラへと流れる流体の方向を調整するものである。ホイールステータ組立体は、ワンウェイクラッチと、ステータと、スラストプレートと、を備えている。ワンウェイクラッチは、インナレースと、インナレースの外周側に配置されたアウタレースと、を有する。ステータは、ステータキャリアと、複数のステータブレードと、を有する。ステータキャリアは、アウタレースの外周に支持されるとともに、内周側に向かってインナレースの側面と対向するように延びる内周延長部を有する。複数のステータブレードはステータキャリアの外周側に設けられている。スラストプレートは、インナレースとステータキャリアの内周延長部との軸方向間に、インナレースの側面に接触可能に配置され、ステータキャリアと同期して回転可能である。

ここでは、インナレースとステータキャリアの内周延長部との間にスラストプレートが配置されている。このため、ステータキャリアがインナレースに直接接触して摺動することがなく、ステータキャリアの摩耗を防止できる。また、スラストプレートがインナレースに接触し、摺動することになるが、スラストプレートは、鉄製にすることによって表面を硬化処理することが容易であり、簡単に摩耗しにくい構成にすることができる。しかも、スラストプレートが摩耗しても、スラストプレートの製造コストは比較的安価であるので、消耗品として扱うことができる。

（２）好ましくは、スラストプレートの表面硬度は、インナレースの表面硬度より低く、ステータの表面硬度よりは高い。

ここでは、ステータキャリアによるスラストプレートの摩耗を抑えることができる。

（３）好ましくは、ステータキャリアの内周延長部は少なくとも１つの被係合部を有し、スラストプレートは、被係合部に係合する少なくとも１つの係合部を有する。

ここでは、ステータキャリアとスラストプレートとが同期して回転するので、ステータキャリアとスラストプレートとを摺動させずに、インナレースとスラストプレートとを確実に摺動させることができる。

（４）好ましくは、ステータキャリアの被係合部は軸方向に貫通する孔又は切欠きである。また、スラストプレートの係合部は、スラストプレートの一部を折り曲げて形成され孔又は切欠きに挿入される爪である。

（５）好ましくは、ステータキャリアは、軸方向に凹む環状の凹部を有している。また、スラストプレートは、ステータキャリアに対して回転不能になるように凹部に圧入されている。

（６）好ましくは、インナレースは、表面硬化処理された鉄製である。また、スラストプレートは、表面硬化処理された鉄製プレートである。さらに、ステータはアルミダイキャスト製である。

以上のような本発明では、インナレースとステータキャリアとが直接接触するのを避けることができ、簡単な構成で、ステータキャリアの摩耗を抑えることができる。

本発明の一実施形態によるホイールステータ組立体を有するトルクコンバータの断面構成図。 図１の拡大部分図。 スラストプレートの正面図。 ステータキャリアの正面部分図。 本発明の他の実施形態の図３に相当する図。 本発明の他の実施形態の図４に相当する図。 本発明のさらに他の実施形態によるスラストプレートの固定のための構成を示す図。 本発明のさらに他の実施形態によるスラストプレートの固定のための構成を示す断面図。 図８に示された構成の正面図。

［全体構成］
図１は、本発明の一実施形態によるホイールステータ組立体を有するトルクコンバータの一部であるトルクコンバータ本体１を示したものである。Ｏ−Ｏはその回転軸線である。トルクコンバータ本体１は、インペラ２と、タービン３と、ホイールステータ組立体４と、を備えている。なお、図１では図示していないが、トルクコンバータ本体１のエンジン側（図１における左側）には、エンジンからのトルクをトランスミッション側の入力軸に直接伝達するためのロックアップクラッチが配置されている。

［トルクコンバータ本体１］
インペラ２は、インペラシェル５と、インペラシェル５の内部に固定された複数のインペラブレード６と、インペラハブ７と、を有している。インペラシェル５は、エンジンからトルクが入力されるフロントカバー（図示せず）に外周部が接続されている。そして、インペラシェル５の内周端がインペラハブ７に固定されている。

タービン３は、インペラ２と対向するように配置されており、主に、タービンシェル１０と、タービンシェル１０の内部に固定された複数のタービンブレード１１と、タービンハブ１２と、を有している。タービンシェル１０の内周端は、リベット１３により、タービンハブ１２のフランジ１２ａに固定されている。タービンハブ１２内周には、トランスミッション側の入力軸１４に連結されるスプライン孔１２ｂが形成されている。なお、この実施形態では、タービンハブ１２は２つの部材で形成されているが、１つの部材で形成されていてもよい。

［ホイールステータ組立体４］
ホイールステータ組立体４は、ワンウェイクラッチ１５と、ステータ１６と、スラストプレート１７と、を有している。なお、ホイールステータ組立体４とタービンハブ１２のフランジ１２ａとの間、及びホイールステータ組立体４とインペラシェル５との間には、それぞれスラストベアリング２０，２１が配置されている。

ワンウェイクラッチ１５は、図１及びその拡大部分図である図２に示すように、インナレース２３と、アウタレース２４と、クラッチ部としての複数のローラ２５と、を有している。

インナレース２３は、環状に形成され、内周部はトランスミッション側（図１において右側）に延びる延長部２３ａを有している。この延長部２３ａの内周部には、スプライン孔２３ｂが形成され、ステータシャフト２７の外周面とスプライン結合している。インナレース２３は鉄製であり、浸炭処理や高周波焼入れ等によって表面が硬化されている。なお、ステータシャフト２７は、図示しないトランスミッション側の固定部材に固定されて回転不能である。アウタレース２４は、インナレース２３の外周側に配置された環状の部材である。そして、複数のローラ２５がインナレース２３とアウタレース２４との間に配置されてクラッチ部を形成している。複数のローラ２５は保持器によって互いに保持されている。なお、ワンウェイクラッチ１５の軸方向エンジン側には、環状のリテーナプレート２８が設けられている。このリテーナプレート２８によって、複数のローラ２５の軸方向エンジン側への飛び出しが規制されている。

ステータ１６は、円板状の部材であり、中心部に孔を有している。ステータ１６は、アウタレース２４の外周面に支持されたステータキャリア１６ａと、ステータキャリア１６ａの外周側に設けられた複数のステータブレード１６ｂと、を有している。また、ステータキャリア１６ａの内周部のインペラハブ７側には、さらに内周側に向かった延びる内周延長部１６ｃが形成されている。内周延長部１６ｃは、インナレース２３のインペラハブ７側の側面と対向する位置まで延びている。なお、ステータ１６はアルミダイキャストで一体形成されている。

スラストプレート１７は、環状に形成され、インナレース２３とステータキャリア１６ａの内周延長部１６ｃとの軸方向間に配置されている。スラストプレート１７は、鉄製、例えばＳＰＨＣ（熱間圧延軟鋼板）で形成され、ガス軟窒化処理によって表面が硬化されている。すなわち、スラストプレート１７の表面硬度は、インナレース２３の表面硬度より低く、ステータキャリア１６ａの表面硬度よりは高い。スラストプレート１７は、インナレース２３の側面に接触可能であり、ステータキャリア１６ａと同期して回転可能である。

具体的には、図２〜図４に示すように、スラストプレート１７の外周端部には、４つの爪１７ａが等角度間隔で配置されている。４つの爪１７ａは、スラストプレート１７の外周端部の一部を、ステータキャリア１６ａの内周延長部１６ｃ側に直角に折り曲げて形成されたものである。一方、ステータキャリア１６ａの内周延長部には、図４に示すように、軸方向に貫通する４つの孔１６ｄが等角度間隔で形成されている。そして、この孔１６ｄに、スラストプレート１７の爪１７ａが挿入されている。これにより、スラストプレート１７は、ステータ１６，すなわちステータキャリア１６ａと同期して回転することになる。

［動作］
エンジンからのトルクによってフロントカバーが回転させられると、トルクコンバータ本体１が回転する。すなわち、インペラ２が回転し、これによりトルクコンバータ本体１内に供給された作動油を介してタービン３が回転する。タービン３の回転はタービンハブ１２を介してトランスミッションの入力軸１４に伝達される。

ここで、低回転時には、タービン３を通過した作動油はステータブレード１６ｂの一方の面に衝突し、ワンウェイクラッチ１５のアウタレース２４に一方向の回転力が作用する。この場合は、ローラ２５を含むクラッチ部がオン（トルク伝達状態）となり、ステータ１６及びアウタレース２４はインナレース２３とともに同方向に回転する。すなわち、インナレース２３とステータ１６（ステータキャリア１６ａ）とは相対回転しない。これにより、ステータ１６からインペラ２に戻される作動油はインペラ２のインペラブレード６の回転方向に流れ、その結果、タービン３のトルクが増大される。

エンジン回転数が上昇し、タービン３の回転数がインペラ２の回転数に近づいてくると、タービン３からの作動油はステータブレード１６ｂの他方の面に衝突するようになり、アウタレース２４に、先とは逆の回転力が作用する。この場合は、ローラ２５を含むクラッチ部はオフ（トルク伝達をしない状態）となり、アウタレース２４及びステータ１６（ステータキャリア１６ａ）はインナレース２３に対して先とは逆方向に回転することになる。すなわち、ステータキャリア１６ａとインナレース２３とは相対回転することになる。

また、ステータキャリア１６ａとインナレース２３とが相対回転している状況において、トルクコンバータ本体１は内圧の増減によって変形し、それに伴ってホイールステータ組立体４も同様に移動を強制される。このとき、インナレース２３はその場にとどまろうとし、一方、ステータキャリア１６ａにはスラスト荷重が作用する。

以上のような状態において、この実施形態では、ステータキャリア１６ａの内周延長部１６ｃとインナレース２３の側面との間にはスラストプレート１７が配置され、スラストプレート１７はステータキャリア１６ａの内周延長部１６ｃと同期して回転する。したがって、ここでは、従来のようにステータキャリア１６ａとインナレース２３ではなく、スラストプレート１７とインナレース２３とが接触して摺動することになる。スラストプレート１７は、鉄製で表面が硬化処理されているので、インナレース２３と摺動しても摩耗を抑えることができる。また、摩耗が進んでも、スラストプレート単体を交換するだけでよく、従来のようにステータキャリア１６ａが摩耗して交換する場合に比較して安価に対応が可能である。

［特徴］
この実施形態では、スラストプレート１７によって、ステータキャリア１６ａ（の内周延長部１６ｃ）がインナレース２３に直接接触して摺動することがなく、このためステータキャリア１６ａの摩耗を防止できる。また、ステータキャリア１６ａに代わってスラストプレート１７がインナレース２３に接触し、摺動するが、スラストプレート１７の表面は硬化処理されているので、摩耗を抑えることができる。

［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

スラストプレート１７とステータ１６（内周延長部１６ｃ）とを同期させるための構成は、前記実施形態に限定されない。

例えば、図５及び図６に示すように、スラストプレート１７’の内周端部にステータキャリア側に折り曲げて形成された４つの爪１７ａ’を形成し、この爪１７ａ’をステータキャリアの内周延長部１６ｃ’の内周端部に形成された切欠き１６ｄ’に挿入するようにしてもよい。

また、図７に示すように、ステータキャリアの内周延長部１６ｃ’’のワンウェイクラッチ側の側面に環状の凹部１６ｄ’’を形成し、この凹部１６ｄ’’にスラストプレート１７’’を圧入して固定するようにしてもよい。

さらに、図８及び図９に示すように、回り止め用の複数の爪１７ａ’’’を有するスラストプレート１７’’’を、ステータキャリアの内周延長部１６ｃ’’’に形成された凹部１６ｄ’’’に嵌めこむようにしてもよい。凹部１６ｄ’’’は、環状の凹部１６ｅ’’’と、この環状凹部１６ｅ’’’から外周側に突出し、スラストプレート１７’’’の爪１７ａ’’’が嵌合する凸状凹部１６ｆ’’’とを有している。

１ トルクコンバータ本体
２ インペラ
３ タービン
４ ホイールステータ組立体
１５ ワンウェイクラッチ
１６ ステータ
１６ａ ステータキャリア
１６ｂ ステータブレード
１６ｃ，１６ｃ’，１６ｃ’’ 内周延長部
１６ｄ 孔（被係合部）
１６ｄ’ 切欠き（被係合部）
１６ｄ’’，１６ｄ’’’ 凹部（被係合部）
１７，１７’’，１７’’’ スラストプレート
１７ａ，１７ａ’，１７ａ’’’ 爪（係合部）
２３ インナレース
２４ アウタレース

Claims (5)

1. トルクコンバータのタービンからインペラへと流れる流体の方向を調整するためのホイールステータ組立体であって、
   インナレースと、前記インナレースの外周側に配置されたアウタレースと、を有するワンウェイクラッチと、
   前記アウタレースの外周に支持されるとともに内周側に向かって前記インナレースの側面と対向するように延びる内周延長部を有するステータキャリアと、前記ステータキャリアの外周側に設けられた複数のステータブレードと、有するステータと、
   前記インナレースと前記ステータキャリアの内周延長部との軸方向間に前記インナレースの側面に接触可能に配置され、前記ステータキャリアと同期して回転可能なスラストプレートと、
   を備え、
   前記ステータキャリアの内周延長部は少なくとも１つの被係合部を有し、
   前記スラストプレートは、前記被係合部に係合する少なくとも１つの係合部を有する、
   ホイールステータ組立体。
2. 前記ステータキャリアの被係合部は軸方向に貫通する孔又は切欠きであり、
   前記スラストプレートの係合部は、前記スラストプレートの一部を折り曲げて形成され前記孔又は切欠きに挿入される爪である、
   請求項１に記載のホイールステータ組立体。
3. トルクコンバータのタービンからインペラへと流れる流体の方向を調整するためのホイールステータ組立体であって、
   インナレースと、前記インナレースの外周側に配置されたアウタレースと、を有するワンウェイクラッチと、
   前記アウタレースの外周に支持されるとともに内周側に向かって前記インナレースの側面と対向するように延びる内周延長部を有するステータキャリアと、前記ステータキャリアの外周側に設けられた複数のステータブレードと、有するステータと、
   前記インナレースと前記ステータキャリアの内周延長部との軸方向間に前記インナレースの側面に接触可能に配置され、前記ステータキャリアと同期して回転可能なスラストプレートと、
   を備え、
   前記ステータキャリアは、軸方向に凹む環状の凹部を有しており、
   前記スラストプレートは、前記ステータキャリアに対して回転不能になるように前記凹部に圧入されている、
   ホイールステータ組立体。
4. 前記スラストプレートの表面硬度は、前記インナレースの表面硬度より低く、前記ステータの表面硬度よりは高い、請求項１から３のいずれかに記載のホイールステータ組立体。
5. 前記インナレースは、表面硬化処理された鉄製であり、
   前記スラストプレートは、表面硬化処理された鉄製プレートであり、
   前記ステータはアルミダイキャスト製である、
   請求項１から４のいずれかに記載のホイールステータ組立体。

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