JPH02159425A - フルードカップリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は無段変速機等の伝動系に挿入して用いるフルー
ドカップリングに関するものである。

（従来の技術） この種フルードカップリングは一般に第４図（ａ）に示
す如く、放射方向に延在する多数のブレード１を有した
ポンプインペラ２と、同じく放射方向に延在する多数の
ブレード３を有したタービンランナ４とを向かい合わせ
に具え、ポンプインペラ２をカップリングカバー５を介
し原動機に結合し、タービンランナ４をタービンハブ６
を介し変速機入力軸等に結合して用いる。

原動機により中心Ｏの周りに回転駆動されるポンプイン
ペラ２は作動流体を遠心力によりブレード１で整流しつ
つ流体出入口部１０よりタービンランナ４に向かわせる
。ここで作動流体はブレード３に衝突してタービンラン
ナ４を流体駆動し、ブレード３はその後作動流体を整流
しつつ流体出入口部２０よりポンプインペラ２に戻す。

上記は原動機から変速機入力軸に動力を伝達するドライ
ブ時の作用であるが、逆に変速機入力軸から原動機に動
力が伝えられるコースト（逆駆動）時は、作動流体が逆
向きに流れる。

かかるフルードカップリングにおいて、トルク容量はド
ライブ時の発進性能や、燃費、及び原動機の空炊は防止
等を考慮して決定するため、かなり高い。しかして、放
射方向に延設したブレードＬ　　３が、ポンプインペラ
２のブレード２につき第４図（ｂ）に示す如（回転方向
Ａに関し傾斜した部分を有しないため。コースト時もト
ルク容量がドライブ時と同じ高いものとなる。

よって、第５図中瞬時ｔＩにスロットル開度をＯにして
ドライブ状態からコースト状態に切換わった場合につき
述べると、従来は点線で示す如くにコーストトルク（負
の伝達トルク）が大きく、エンジン回転数Ｎ、のレベル
からも明らかなように大きなエンジンブレーキで車速Ｖ
が急低下する。

このことは、スロットル開度を全閉にした時に急減速が
生じて違和感を与えることとなり、更にはスロットル開
度を０にしなくても減少する度に大きな減速感を与える
こととなり、滑らかな伝動を期し難い。

この問題解決のためにはコースト時のトルク容量をドラ
イブ時より小さくすることが考えられる。

そのための対策としては従来、フルードカップリングで
はないが、トルクコンバータ用に開発された特開昭５６
−６９４９号公報の技術や特開昭６０−２２０２５９号
公報の技術が提案されている。

前者の技術は、ステータ翼背面に細孔を設け、これを開
閉弁により適宜流体圧源に接続することでトルクコンバ
ークを容量可変式としたものである。この技術を、フル
ードカップリングに用いて上記の要求を満足させようと
する場合、上記開閉弁をドライブ時とコースト時とで開
閉制御することになる。

又後者の従来技術は、ステータを固定翼と可動翼とで構
成し、可動翼を作動流体に沿う方向又はこれを横切る方
向に移動させることでトルクコンバータを容量可変式と
したものである。この技術をフルードカップリングに用
いて上記の要求を満足させようとする場合、上記可動翼
をドライブ時とコースト時とで位置切換えすることにな
る。

（発明が解決しようとする課題） しかし、これら従来技術を用いる場合、フルードカップ
リングの容量変更を行うためのシステムが必要であった
り、ドライブ時とコースト時を識別する手段が必要とな
り、装置が大損りとなって実用的でない。

本発明は、前記した如（ドライブ時とコースト時で作動
流体の流動方向が逆転することから、作動流体を整流す
るブレードを少なくとも流体出入口部において回転方向
に傾斜させることで、ドライブ時とコースト時のトルク
容量を異ならせ、これにより上述の問題を解消すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段） この目的のため本発明は、 放射方向に延在する多数のブレードを夫々有したポンプ
インペラ及びタービンランナを向かい合わせに具え、こ
れらポンプインペラ及びタービンランナ間で流体を介し
動力の受渡しが可能なフルードカップリングにおいて、 前記ポンプインペラ又はタービンランナ或いはこれら双
方のブレードを少なくとも流体出入口部において、ポン
プインペラのブレードは回転方向進み側に、タービンラ
ンナのブレードは回転方向遅れ側に傾斜させたものであ
る。

（作　用） ドライブ時回転駆動されるポンプインペラは作動流体を
遠心力によりブレードで整流しつつ流体出入口部よりタ
ービンランナに向かわせる。作動流体はここでタービン
ランナのブレードに衝突してタービンランナを流体駆動
し、その後当該ブレードにより整流されつつ流体出入口
部よりポンプインペラに戻される。コースト時は逆方向
に循環される作動流体を介しポンプインペラがタービン
ランチにより逆駆動される。

かかる流体伝動に際しフルードカップリング・は、ポン
プインペラ又はタービンランナ或いはこれら双方のブレ
ードを少なくとも流体出入口部において、ポンプインペ
ラのブレードは回転方向進み側に、タービンランナのブ
レードは回転方向遅れ側に傾斜されているため、コース
ト時のトルク容量がドライブ時のトルク容量より小さい
。よって、ドライブ状態からコースト状態に切換わった
時の逆駆動トルクが大きくなるのを防止でき、かかる切
換えの度に急減速が発生する違和感をなくすることがで
きる。しかも、かかる作用効果を得るのに、容量制御シ
ステムやコースト状態検知手段の如き付加装置が一切不
要であり、既存のブレードを形状変更したり、取付は位
置変更するのみで上記の作用効果を簡単且つ安価に達成
することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基き詳細に説明する。

第１図（ａ）は本発明の対策例を示すフルードカップリ
ングの断面図で、第４図（ａ）におけると同様部分を同
一符号にて示す。

本例では、第１図（ａ）のＹ矢視にて示す如くポンプイ
ンペラブレード１を流体出入口部ＩＯに近い端部１ａに
おいてフルードカップリング回転方向への進み側にαだ
け傾斜するよう屈曲させる。

この場合、フルードカップリングは第４図（ａ）につき
前述したと同様の伝動作用を行うが、その性能曲線が第
３図の如きものとなる。つまり、ポンプインペラ２の回
転速度ω、に対するタービンランナ４の回転速度ω、の
比で表わされる速度比ｅ−ωｔ／ω、に関連して、トル
ク比ｔ　＝　Ｔ　ｔ　／　Ｔ　ｐ（Ｔ、はポンプインペ
ラ２のトルク、Ｔ、はターは夫々実線及び破線で示す如
きものとなるが、トルク容量係数はドライブ時τで示す
如きものとなり、コースト時これより小さなτ゛で示す
如きものとなる。

したがって、第５図中瞬時ｔ１以後のコースト状態につ
き述べると、実線で示す如くにコーストトルクが小さく
、エンジン回転数Ｎ、のレベルからも明らかなようにエ
ンジンブレーキが小さく、車速Ｖが緩やかに低下する。

よって、瞬時ｔ、の直後に急減速が生ずる違和感を防止
できる。更に、加減速の反復時度重なる大きな減速を生
ずることがなく、滑らかな伝動を可能ならしめる。

以下、ドライブ時のトルク容量τよりコースト時のトル
ク容量τ゛が小さくなることを理論説明する。

先ず、ドライブ時のトルク容量τを求めるに、ポンプイ
ンペラ出口の角運動量ＬＰＸ及びタービンランナ出口の
角運動Ｌ　ｔｘは夫々、作動流体の密度をρ、循環流量
をＱ、ポンプインペラの出口流路面積をＡ　ｐｌ！、第
１図（ｂ）にαで示すポンプインペラブレード出口端１
ａの傾斜角をαＰＸ、ポンプインペラ出口部２ａの回転
半径をｒＰＸ、タービンランナ出口部４ａの回転半径を
ｒｔＸとすると、次式％式％ であるから、これらＰｐ、ＰＬは夫々（１）〜（４）式
を代入して ■ 一ρ　・Ｑ・　ｒｔＸ・ω、） 一一−（５） Ｐｃ−ωｔ　（ρ　・Ｑ・ｒｔＸ−ωｔ−ｐ−ＱΩ Ｌｔｘ＝　ｌ：ｌ　　’　Ｑ−ｒ　ｔｘ　・ωｔ　　　
　　　　−−−−（２）ところで、ポンプインペラ２の
トルクＴ、及びタービンランナ４のトルクＴ、が夫々 Ｔ、＝　　Ｌｐ、−ＬＬ。

Ｔｔ　＝　　Ｌｔ、−Ｌ、。

となる。

ところで、圧力損失ｐｐ／Ｑ＋ｐｔ／ｑは衝突損失ＡＰ
、と摩擦損失ΔＰＦとの和、つまりであり、又フルード
カップリングに入る仕事量Ｐｐ　　であることが知られ
ており、この式は（５）、　（６１式の及びこれから出
る仕事量Ｐｔが夫々、　　　　　　　　代入により次式
のようにまとめることができる。

ΔＰｓ ＋ ΔＰ。

しかして、 ΔＰＳ＋ ΔＰ。

は夫々 ＋ ρ Ｃ２・Ｑ！ が求まる。

この式を整理すると、 ΔＰｙ ρ ・　Ｃｆ・ で表されるものであり、 これらを（８）式に代入して 一ω、・ ρ °ｔａｎα９Ｊ　ｒ　ｐｘ　’ ＋ρ　・ ωｐ　。

ｒｌｌＸ−ρ ｒｔＸ’　　ωｔ　。

ωｐ となる。

そして、 ドライブ時のトルク容量τは ＋ρ　・ ｒ　Ｌｘ　　’　　ωを−ρ °　ωも　°　ωｐ　。

ｒｐ＋ｔ ｒ　ｔｘ　　’ ω−υ 但し、 Ｐｔ”−ωｔ′Ｔｔ 次に、コースト時のトルク容量τ゛を求める。

この場合、Ｌ　ｌ）Ｘ＋　　ＬｔＸ＋　’ｒｐｌ　Ｔｕ
ｔ　　Ｐｆｌ　　ｐｔは夫々次式により求まる。

ＬＰＸ＝　０　　°Ｑ　°　ｒｔＸ　Ｈ（ｄｐＬ　ｔ＋
ｃ＝　０　　’　Ｑ　’　　ｒ　ｐｘ　’　ω、Ｔ、　
　＝−（ＬｔＸ−ＬＰＸ） Ｔｔ　　＝　　（ＬｒヶーＬ工） Ｐｐ　＝ω、・Ｔ。

よって、圧力損失Ｐｐ／Ｑ＋ＰＬ／Ｑ＝Δｐｓ／ΔＰ。

は、 ＡＰ、＋ΔＰｙ＝ρ（−ωｐ’　ωｔ’　ｒ、＋、＋ω
、＋・ｒｔｘ）＝−ρ　・Ｃｔ’Ｑ２ となり、この式を整理して ＝ρ＝Ｑ（−ωｐ°ωｔ　ｒ　ｐｘ　十Ｑ）ｐ’　ｒｔ
ｘ）が求まる。そして、トルク容量τ′は ρ　・Ｑ−ｒｔＸ・　ω。

で表されるが、コーストのため速度比が７＝ω、／ω５
であり、Ｏ＜ｅ＜１であることから、但し、 である。

（９）式、００）弐の比較から明らかなように、αｐｘ
　）０の場合、つまり第１図（ｂ）の如くポンプインペ
ラブレード１の出口端部１ａを回転方向進み側に傾斜さ
せる場合、τ〉τ゛　となり、コースト時のトルク容量
τ′をドライブ時のトルク容量τより第３図の如くに小
さくして前記の作用効果を達成することができる。

なお、上述の例ではポンプインペラブレード１の出口端
１ａを傾斜させたが、その代わりに又はこれと共に第１
図（ｃ）の如くタービンランナ４のブレード３を流体出
入口部２０に近い端部３ａにおいて回転方向Ｂの遅れ側
へβだけ傾斜するよう屈曲させても同様の目的を達成す
ることができる。

また、ポンプインペラブレード１、タービンランナ４の
ブレード３の入口端１ｂ、３ｂを第１図（ｄ）、第１図
（ｅ）に夫々示すように、出口端１ａ、３ａと同様に、
回転方向進み側、及び遅れ側にα′β′だけ傾斜するよ
うにしても、上述した例と同様の効果を得ることができ
る。

又、ブレード１，３は端部１ａ、３ａ、ｌｂ。

３ｂのみを傾斜させるのでなく、タービンランナ４のブ
レード３につき第２図に示す如く全体的にヘリカル状と
なして、夫々の端部が回転方向進み側及び遅れ側に傾斜
するようにしても良いことは言うまでもない。

（発明の効果） かくして本発明フルードカップリングは上述の如く、ポ
ンプインペラ２またはタービンランナ４或いはこれら双
方のブレード１．３を少なくとも流体出入口部１０．２
０において、ポンプインペラのブレードは回転方向進み
側に、タービンランナのブレードは回転方向遅れ側に傾
斜させたから、特別な制御システムやコースト識別手段
を用いることなしに、コースト時のトルク容量をドライ
ブ時のそれより小さくして、コースト時の急減速を緩和
することができると共に、滑らかな伝動を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明フルードカップリングの一実施例
を示す半部断面図、 第１図（ｂ）は同側におけるポンプインペラブレードを
第１図（ａ）中Ｙ矢視方向に見て示す側面図、第１図（
ｃ）は本発明の他の例を示す第１図（ａ）中Ｚ矢視相当
のタービンランナブレードの側面図、第１図（ｄ）　、
　（ｅ）は夫々本発明の更に他の例を示す第１図（ｂ）
　、　（ｃ）と同様な側面図、第２図は本発明の更に他
の例を示す第１図（ａ）中Ｚ矢視相当のタービンランナ
の正面図、第３図は本発明フルードカップリングの性能
曲線図、 第４図は従来のフルードカップリングを示し、（ａ）は
その半部断面図、　（ｂ）は（ａ）のＹ矢視方向に見た
ポンプインペラブレードの端面図、第５図は本発明のフ
ルードカップリングと従来のフルードカップリングのコ
ースト時における動作タイムチャートである。 １．３・・・ブレード ｌａ、３ａ・・・ブレード出口端部 Ｉｂ、３ｂ・・・ブレード人口端部 ２・・・ポンプインペラ ４・・・タービンランナ １０、２０・・・流体出入口部 ５・・・カップリングカバー ６・・・タービンハブ （ｔｌ 第４図 （ａ） 第３図 速度ｔｔｅ鯨罎 ｐ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放射方向に延在する多数のブレードを夫々有したポ
   ンプインペラ及びタービンランナを向かい合わせに具え
   、これらポンプインペラ及びタービンランナ間で流体を
   介し動力の受渡しが可能なフルードカップリングにおい
   て、 前記ポンプインペラ又はタービンランナ或いはこれら双
   方のブレードを少なくとも流体出入口部において、ポン
   プインペラのブレードは回転方向進み側に、タービンラ
   ンナのブレードは回転方向遅れ側に傾斜させたことを特
   徴とするフルードカップリング。