JPH0565950A

JPH0565950A - トルクコンバータのインペラ

Info

Publication number: JPH0565950A
Application number: JP4052829A
Authority: JP
Inventors: Robert R By; ロバート・ロマニー・バイ; Theodore E Hojna; セオドア・エドワード・ホジユナ
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1991-03-11
Filing date: 1992-03-11
Publication date: 1993-03-19
Also published as: EP0503692A1; KR920017869A; US5120196A

Abstract

(57)【要約】【目的】インペラのベーンを特定な配置にすることに
より、インペラへの流体の入射角の範囲を拡大させ、イ
ンペラの効率を高める。【構成】複数個のフルベーン５５及び複数個のスプリ
ッタベーン７０をシェル４０の環状くぼみ５０内に周方
向で交互に間隔をあけて配置する。フルベーンの先端ヘ
ッド部分５６はシェル４４の入口部分に近接して位置
し、スプリッタベーンの先端ヘッド部分７２は入口部分
に対し半径方向外側に離れて位置し、後端部分６０はシ
ェルの出口部分に近接して位置する。ベーンの先端ヘッ
ド部分はバルブ６２、７８状（bulbous)を呈し、中間本
体部分に沿って収れんし後端部分で終端する曲線的に対
向した表面６４、６６、８０、８２を有する。スプリッ
タベーンの半径方向寸法はフルベーンのそれよりかなり
小さい。フルベーンはシェルの入口部分と出口部分との
間を実質上完全に延びている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流体継手装置に関し、特
に、トルクコンバータの形をした流体継手装置に関す
る。本発明は特に、車両のトルクコンバータに使用する
ポンプ即ちインペラの構造上及び流体力学上の特性に関
連する。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】トルクコンバータの形を
した流体継手装置はエンジンとトランスミッションとの
間でトルクを伝達するために車両に幅広く使用されてい
る。上述の基本的な目的のほかに、トルクコンバータは
他の２つの主要な目的を果たす。第１の目的はエンジン
とトランスミッションとの間の円滑な接続を行わせるこ
とであり、第２の目的は付加的な性能が必要なときに液
圧トルクを増大させることである。

【０００３】車両の駆動列に使用する典型的なトルクコ
ンバータは、通常、３つの主要素子、すなわち、ポンプ
即ち入力部材（普通、「インペラ」と呼ぶ）と、被駆動
部材即ち出力部材（普通、「タービン」と呼ぶ）と、反
作用部材（普通、「ステータ」と呼ぶ）とを有する。

【０００４】従来から、溝（スロット）及び突起（タ
ブ）を使用してシートメタル製のインペラブレードを内
側及び外側ハウジングに固定している。インペラ組立体
の一成分としてのカバーは、インペラ組立体を液圧流体
で満たしたハウジング内へ設置できるようにトルクコン
バータをシールする。液圧流体はインペラ素子を取り付
けたカバーを回転させることによりトルクコンバータを
通って循環し、循環する液圧流体がタービンを回転させ
る。従って、トルクコンバータは、インペラが入力トル
ク源に接続され、タービン部材が車両のトランスミッシ
ョンへ出力トルクを送給するように接続された閉システ
ムを構成する。

【０００５】典型的には、カバー及びこれに取り付けた
インペラ素子（これらは組合さってインペラ組立体を構
成する）はエンジンのクランクシャフトにボルト止めし
たたわみ板に固定される。タービンは出力シャフトに接
続され、この出力シャフトはトルクコンバータから出て
車両のトランスミッションの入力シャフトとなる。

【０００６】エンジンとインペラとの間の上述のような
機械的な接続のため、インペラはエンジン作動中は常に
エンジン速度で回転する。この回転により、インペラは
ポンプ特に遠心ポンプとして作動する。すなわち、イン
ペラはその中央部即ちハブ部分に存在する液圧流体を摂
取し、インペラ組立体の半径方向外側リムにおいてこの
液圧流体をタービン内へ軸方向に放出する。インペラは
タービン内へ液圧流体を軸方向に放出するが、インペラ
の回転はまた、液圧流体がインペラを出るときにこの液
圧流体に円周方向即ち接線方向の力成分を与える。イン
ペラを出る液圧流体がタービンに係合（接触）すると、
運動中の液圧流体の運動エネルギがインペラの回転に応
じてタービンを回転させる。

【０００７】車両が走行しておらずエンジンがアイドリ
ング状態にあるときは、インペラは車両の静慣性に打ち
勝つに必要なエネルギを供給するほどまで高速には回転
しない。それ故、このような状態においては、液圧流体
はタービンを通って単に流れるだけで、タービンを回転
させない。このため、エンジン作動中にトランスミッシ
ョンをドライブレンジにシフトしても、車両は停止した
ままである。

【０００８】しかし、スロットルを開くと、エンジンの
回転速度従ってインペラの回転速度が増大する。エンジ
ンがある回転速度に達すると、車両の運動を阻止してい
る静慣性に打ち勝つに十分なエネルギがタービンへ供給
される。この時点で、インペラからタービンへ伝達され
たエネルギは、ドライブレンジに選択されたトランスミ
ッションを介して車両の駆動車輪へ送給される。

【０００９】トルクコンバータ内を循環する液圧流体が
タービンブレードを備えたシェルとコアとの間でタービ
ンブレードの輪郭に沿って流れ次いでタービンを去ると
きに、運動エネルギがタービンへ最も効果的に与えられ
る。しかし、タービンの形状のため、タービンを通る流
体は、インペラへ液圧流体を再流入させたい方向とは異
なる方向へ排出されてしまう。従って、流体がその方向
からインペラへ再流入すると、その流体はインペラの回
転にとって有害な方向においてインペラのブレードに衝
突してしまう。

【００１０】何等方向付けせずに流体をタービンから流
出させたときのその流体がインペラへ再流入する方向が
不適当な場合に生じる問題を最小化するため、タービン
からの液圧流体の流出地点とインペラへの液圧流体の再
流入地点との間で液圧流体が流通しなければならない経
路内にステータを介在させる。このようにすれば、ステ
ータは、流体がインペラの回転についてエンジンを補助
するような方向でインペラの入力部へ流体を流入させる
ように、タービンから流出した液圧流体を方向付ける。
このようにして液圧流体がインペラに与える力は、ター
ビンへ供給される付加的な運動エネルギ源となる。イン
ペラへ供給されるこの付加的なエネルギはタービンを駆
動するために加えられる力を増大させ、これによりトル
ク増大を達成する。

【００１１】従来から、大半の場合、インペラのブレー
ドはシートメタルをスタンピング加工することにより形
成され、次いでインペラのシェル及びコアに固定してい
た。しかし、シートメタルのブレードは、入射角、即
ち、液圧流体がインペラ内へ実際に流入する方向とブレ
ードが回転するときにブレードに有効に係合する流体の
方向との間の角度差、に対して極めて敏感である。それ
故、入射角は、少なくとも部分的には、シェルに関する
ブレードの位置の関数となる。上述の典型的なトルクコ
ンバータにおいては、この流れ入射角は約７５度の角度
範囲にわたって変化する。

【００１２】この入射角は流体の流入角度とブレード入
口角度との差に等しい。入射損失は１つの素子について
のブレード出口角度とこれに隣接する素子についてのブ
レード入口角度との間の不整合により生じる。この損失
は、オイル（流体）が物理的な入口角度とは異なる角度
のブレード列へ進入したときに生じる。流入入口角度は
タービンとポンプとの間の速度比に応じて変化する。物
理的なブレード角度は常にある一定の値を有するので、
トルクコンバータ素子は広い範囲の入射角（流入角度と
ブレード入口角度との差）の下で作動する。それ故、入
射損失はトルクコンバータの設計において考慮すべき１
つの重要なパラメータである。

【００１３】ある速比状態においては、入射損失は最も
有力な損失となる。例えば、ステータのブレード列に対
する流入入口角度はストール時間でのー６０度からカッ
プリング時での＋５０度まで変化する。しかし、入口ブ
レード角度は０度の一定角度である。従って、入射角は
ストール時で６０度、カップリング時でー５０度とな
る。インペラ即ちポンプに対しては、入射角はストール
時でー４０度、カップリング時で＋３５度とすることが
できる。タービンに対しては、入射角はストール時で＋
２５度、カップリング時でー２０度とすることができ
る。入射損失はストール時に最も有力な損失となる。

【００１４】ストールを遅らせるために従来使用してい
た１構成では、ベーンが翼形状となるようにブレードを
形成する。翼形状を有するバルブノーズ(bulbous-nose
d)状の曲線ベーンにより、ベーンからの流体の分離を遅
らせうることが知られている。流体はベーンの両側の表
面の全半径方向長さに沿って層流を維持しなくてもよい
ことに留意されたい。実際、ベーンの裏面（即ち、ベー
ンが動く方向とは反対の方向に面している表面）に沿っ
て境界層乱流が極めて発生し易いが、インペラのベーン
が翼形状をしているので、境界層は一層大なる半径方向
長さに沿ってベーンに付着する。翼形状を使用するこ
とにより、インペラベーンの半径方向長さの一層大なる
部分に沿って流れ特性を明確に改善できる。ベーンの入
力端部にバルブノーズ状の翼形状を採用するだけでも、
流体絞りをある程度提供できる。インペラの入口でのベ
ーンの横断面積を増大させると、有効流れ面積及びイン
ペラの流れ容量が減少する。しかし、結局は、インペラ
ベーンに翼形状を使用した方がシートメタルのブレード
を使用した場合に比べて、一層大なる効果を与える。た
だし、平坦な又は湾曲したシートメタルのインペラブレ
ードの代わりに翼形状を有するベーンを採用するだけで
は、切実な要求を満たせない。

【００１５】従来技術の一例は米国特許第３，２４０，
１５３号明細書に開示されている。

【００１６】

【発明の目的】それ故、本発明の主目的は、インペラの
入口部分に近接してのすべての翼形ベーンのバルブ部分
の位置決めの際に付随する有害な液圧力を減少させるよ
うなユニークな方法で翼形ベーンを使用するトルクコン
バータのインペラを提供することである。

【００１７】

【発明の構成並びに作用効果】上記目的を達成するた
め、本発明のインペラの特徴とするところは、スプリッ
タベーンの半径方向の寸法をフルベーンの半径方向の寸
法よりかなり小さくし、シェルの円周のまわりでスプリ
ッタベーンとフルベーンとを交互に配置させたことであ
る。

【００１８】本発明はまた、インペラベーンが翼形状を
有していても、インペラの入口部分での流体流れの最小
横断面積を顕著に減少させない上述の型式のトルクコン
バータのインペラを提供する。

【００１９】本発明は更に、流体流れに沿って改善した
圧力特性及び速度特性を与える上述の型式のトルクコン
バータのインペラを提供する。

【００２０】更にまた、本発明は、インペラの作動効率
に悪影響を与えずに、広範囲の流れ入口角度即ち入射角
を許容する上述の型式のトルクコンバータのインペラを
提供する。

【００２１】本発明は更に、インペラに所望の作動特性
を与えるために交互に配置したフルベーン及びスプリッ
タベーンを使用する上述の型式のトルクコンバータのイ
ンペラを提供する。

【００２２】本発明を具体化したトルクコンバータのた
めの回転可能なインペラは、半径方向内側の周辺部と半
径方向外側の周辺部とを有し、凹状の環状くぼみを画定
するようにこれら内側の周辺部と外側の周辺部との間で
延びる半径方向に湾曲した壁を備えた半円環殻ハウジン
グ即ち実質上セミトロイダル状のシェルハウジングを使
用する。半径方向内側の周辺部はインペラの入口部分を
画定し、半径方向外側の周辺部はインペラの放出部分即
ち出口部分を実質上画定する。

【００２３】複数個のフルベーン及び複数個のスプリッ
タベーンはシェル及びコアハウジングの凹状の環状くぼ
み内に位置する。インペラのベーンは円周方向に離間し
た状態で凹状の環状くぼみ内に位置する。各ベーンは先
端ヘッド部分と、中間本体部分と、後端部分とを有す
る。先端ヘッド部分は各ベーンの半径方向最内側部分に
位置し、従ってベーンの残りの部分に比べインペラの入
口部分に最も近接して位置する。逆に、後端部分は各ベ
ーンの半径方向最外側部分に位置し、その出口部分に近
接して位置する。先端ヘッド部分はバルブ状になってい
て、中間本体部分に沿って収れんし後端部分で終端する
曲線的に対向する表面を有する。ベーンはくぼみ内で実
質上半径方向へ指向しているが、インペラの回転時に後
端部分が先端ヘッド部分よりも遅れるように傾斜してい
る。

【００２４】各フルベーンは実質上同じ半径方向の寸法
を有するが、スプリッタベーンの半径方向寸法はフルベ
ーンの半径方向寸法よりかなり小さい。シェル内の環状
くぼみの周辺のまわりで、スプリッタベーンとフルベー
ンとが交互に位置している。スプリッタベーンの後端部
分がインペラの出口部分に近接して位置しているので、
各スプリッタベーンの先端ヘッド部分はインペラの入口
部分から半径方向外方へ離間する。

【００２５】

【実施例】本発明を具体化した一実施例に係るインペラ
を１０にて示す。インペラ１０はトルクコンバータ１２
内へ組み込んだ状態で示す。

【００２６】普通、トルクコンバータ１２は車両のエン
ジンにより提供されるが如き回転動力源からのクランク
シャフト（図示せず）に対して駆動連結を行う継手１６
を提供するたわみ板１４を使用している。たわみ板１４
はボルト１８等によりトルクコンバータ１２内のインペ
ラカバー２０の半径方向外周辺部にも連結されている。
インペラカバー２０は駆動ハブ２２に普通に溶接固定さ
れ、駆動ハブは出力シャフト２４を包囲し、これと一緒
に回転でき、これに関して回転できる。駆動ハブ２２は
トランスミッションポンプ２６及び（又は）トルクコン
バータ１２内に収納されるか又はこれに近接して位置し
た動力取り出しユニット（図示せず）を普通に作動させ
る。上述の説明から、トルクコンバータ１２内でたわみ
板１４が回転するとインペラカバー２０が直接回転せし
められることを諒解されたい。以後の説明から明らかに
なるが、インペラカバー２０はインペラ１０の一素子を
構成する。

【００２７】トルクコンバータ１２は更に、普通のステ
ータ２８と、タービン３０と、組合せた圧力板及びダン
パ組立体とを有する。タービン３０は、出力シャフト２
４のまわりでこれと同心的に位置しタービン３０と一緒
に回転するタービンハブ３４に機械的に取り付けてあ
る。タービンハブ３４はスプラインの如き任意の普通の
手段により出力シャフト２４に駆動連結している。ター
ビンハブ３４は、出力シャフト２４の端部に設けた軸方
向のネジボア（図示せず）内に固定されるボルト３６の
如き締結手段により、出力シャフト２４に沿った軸方向
位置で固定され、このシャフトとの駆動連結を維持す
る。従って、締結ボルト３６はトルクコンバータ１２を
出力シャフト２４上に固定し、これにより、トルクコン
バータ１２及びトランスミッションポンプ２６及び（又
は）動力取り出しユニット（図示せず）と、出力シャフ
ト２４とを駆動相互連結する。

【００２８】インペラカバー２０はセミトロイダル状の
シェル４０とコア４５とを有し、これらはインペラ１０
のハウジングを構成する。シェル４０及びコア４５の半
径方向内側周辺部はインペラ１０の入口部分４４を画定
し、シェル４０及びコア４５の半径方向外側周辺部はイ
ンペラ１０の放出部分即ち出口部分４８を画定する。シ
ェル４０及びコア４５は半径方向に湾曲しており、入口
部分４４と出口部分４８との間を延びていて、凹状の環
状くぼみ５０を画定する。

【００２９】図２、３を参照すると、複数個のフルベー
ン５５及びスプリッタベーン７０はシェル４０とコア４
５との間を延びていて、凹状の環状くぼみ５０の内側に
存在する。フルベーン５５はくぼみ５０のまわりで円周
方向に離間して位置し、各フルベーン５５は先端ヘッド
部分５６と、中間本体部分５８と、後端部分６０とを有
する。先端ヘッド部分５６はバルブ状ノーズ（鼻部）６
２を備え、このノーズは曲線的に対向した表面６４、６
６に接続し、これらの表面は中間本体部分５８に沿って
収れんし、後端部分６０で終端している。

【００３０】連続するフルベーン５５Ａ、５５Ｂ等はそ
れぞれ、実質的に同じ半径方向の寸法を有し、実質的に
同じ横断面形状を有する。

【００３１】上述したように、また、後にも詳説する
が、特定の構造上の部材、素子又は配列は１以上の位置
において使用してもよい。このような構造上の部材、素
子又は配列を参照するに当り、同じ参照番号を付す。し
かし、これらの構造上の部材、素子又は配列の１つを特
定する場合は、その参照番号に加えて英文字を添字す
る。従って、明細書及び図面において、複数個のフルベ
ーンは５５にて示すが、特定の個々のフルベーンは５５
Ａ、５５Ｂ、５５Ｃ等にて示す。

【００３２】各フルベーン５５の先端ヘッド部分５６は
インペラ１０の入口部分４４に関して並置している。図
３に示すように、各フルベーン５５の先端ヘッド部分５
６はインペラ１０の入口部分４４のまわりでこれに比較
的近接して位置する第１基準円８３に沿って位置する。
逆に、各フルベーン５５の後端部分６０はインペラ１０
の出口部分４８に比較的近接して位置する第２基準円８
４に沿って位置する。フルベーン５５と交互に配置した
スプリッタベーン７０も、先端ヘッド部分７２と、中間
本体部分７４と、後端部分７６とを有する。先端ヘッド
部分７２は、中間本体部分７４に沿って収れんし後端部
分７６で終端する曲線的に対向する表面８０、８２に接
続するバルブノーズ７８を有する。

【００３３】連続するスプリッタベーン７０はそれぞ
れ、実質的に同じ寸法を有し、実質的に同じ横断面形状
を有する。しかし、各スプリッタベーン７０の長さはフ
ルベーン５５の長さの約５５％ないし約７０％の範囲の
値を有する。それ故、数個のスプリッタベーン７０の後
端部分７６がインペラ１０の出口部分４８に関して並置
した第２基準円８４に沿って位置したとき、各スプリッ
タベーン７０の先端ヘッド部分７２はインペラ１０の入
口部分４４に関して半径方向外側に離れた関係にて位置
し、第３基準円８５に沿って存在することとなる。この
第３基準円８５は、図２、３に明示するように、出口部
分４８の方への半径方向の距離の約３０％ないし約４５
％の値の距離だけ、入口部分４４の半径方向外側に位置
する。従って、第３基準円８５はフルベーン５５の中間
本体部分５８の中間を通る。

【００３４】凹状の環状くぼみ５０の内径が約２０ｍｍ
で外径が約４９ｍｍの典型的なトルクコンバータにおい
ては、フルベーン５５はその先端ヘッド部分５６におい
て約４．５ｍｍの横断方向寸法（厚さ）を有し、後端部
分６０において約１．２５ｍｍの横断方向寸法を有す
る。同様に、スプリッタベーン７０はその先端ヘッド部
分７２において約２．２５ｍｍの横断方向寸法を有し、
後端部分７６において約１．２５ｍｍの横断方向寸法を
有する。フルベーン５５及びスプリッタベーン７０は翼
形状を有し、従って平坦ではないが、各ベーンの横断方
向寸法はその半径方向及び軸方向寸法に比べて比較的小
さい。

【００３５】上記の寸法を有する凹状の環状くぼみ５０
内では、上記の寸法を有する１５個のフルベーン５５を
使用し、これらのフルベーン５５を約２４度の角度間隔
で円周方向に離間して配置すると有効である。本発明を
具体化したインペラ１０はまた、１５個のスプリッタベ
ーン７０を使用することができ、これらのスプリッタベ
ーンは、これらのスプリッタベーンとフルベーン５５と
が約１２度の角度間隔で円周方向に離間するように、フ
ルベーン５５と交互に配置するのが好ましい。それぞれ
半径方向に位置したベーンについて説明したが、フルベ
ーン５５及びスプリッタベーン７０は完全に半径方向に
指向したものではないことに留意されたい。事実、各フ
ルベーン５５及びスプリッタベーン７０は半径方向の基
準面８６に関してある角度θで傾斜しているのが好まし
い。上述した例示的なインペラ１０を完成させるために
は、角度θは約１８度となる。従って、フルベーン５５
及びスプリッタベーン７０は、その先端ヘッド部分５
６、７２がインペラ１０の回転方向（図３に矢印Ｒにて
示す方向）において片寄るように位置する。それ故、各
フルベーン５５及びスプリッタベーン７０のそれぞれの
後端部分６０、７６は、インペラ１０の回転方向Ｒに関
して角度θだけ遅れる（角度θで終わっている）。

【００３６】次に、作動を説明する。

【００３７】上述の説明から明らかなように、本発明は
主としてトルクコンバータ１２のためのインペラ１０に
関し、特にインペラ１０に使用するフルベーン５５及び
スプリッタベーン７０の形状及び配置に関する。フルベ
ーン５５及びスプリッタベーン７０の改善した形状及び
配置により、インペラ１０は、液圧流体がインペラ１０
の入口部分４４へ入るときに、液圧流体を一層有効に受
入れる。インペラ１０の角速度が常に変化しタービン３
０を去った後にインペラ１０へ再進入する液圧流体の速
度が変化するため、流体は一定の入射角でインペラ１０
へ進入しないことに留意されたい。本発明を具体化した
インペラはトルクコンバータ内で遭遇する幅広い入射角
にわたって衝撃及び乱流損失を減少させると共に、比較
的安価で信頼性の極めて高いポンプを提供する。

【００３８】本発明により達成される改善を十分に認識
するためには、車両のトルクコンバータ１２の環境内で
のインペラ１０の作動を理解する必要がある。特に、タ
ービン３０の速度が増大すると、インペラ１０のヘッド
（水頭）に対抗する遠心ヘッドが発生する。タービンか
ら出る流体のヘッドは、ステータ２８により流体がイン
ペラ１０の入口部分４４へ導かれるときに、ステータ２
８によって逆転される。ストール時及び低速度時には、
ステータ２８上の力は、流体の流れ方向を最大限に修正
しなければならないので、最大となる。タービン３０が
回転し始めると、インペラ１０の入口部分４４へ入る流
体は最も効果的でない入射角でインペラ１０のフルベー
ン５５に衝突する。典型的には、この最も効果的でない
入射角は、図６に示すような半径方向の基準面の一側で
約ー４０度である。

【００３９】タービン３０の回転速度が増大するにつれ
て、流体流れは徐々に一層効果的になる入射角でインペ
ラ１０に衝突する。その角度が基準面８６（図６）の反
対側で約ー６３度に達したとき、トルクコンバータ１２
は流体継手（カップラー）として作動し始める。この入
射角は回転方向が方向Ｒである限りは正のものとして特
定される。

【００４０】流体継手としては、タービン３０へ入る流
体の方向及び速度は、運動エネルギが流体から引き出さ
れもしなければ流体へ加えられもしないものである。ト
ルクコンバータ１２がオーバーラン速度で作動している
ときに生じるこのカップリング作用はドライブライン及
び路面ショックを吸収する。本質的には、トルクコンバ
ータ１２は装置の振動を緩和するようなたわみ性の連結
を提供する。

【００４１】トルクコンバータの設計上の最大困難点は
幅広い速度及び負荷の範囲にわたって高効率を達成させ
ることである。インペラ及び（又は）タービンの速度が
変化すると、インペラへ再進入する際の流体がインペラ
ベーンに衝突する入射角も変化する。デザインパラメー
タとして使用するためのトルクコンバータは一定の角速
度及び一定の負荷を有さないので、トルクコンバータは
デザイナーが選択した角速度で最も有効に作動するよう
に設計される。設計速度に対して角速度が増大又は減少
すると、トルクコンバータの効率は低下する。

【００４２】本発明は、トルクコンバータ１２が有効に
作動できる角速度の範囲を拡大させる。トルクコンバー
タ１２に本発明を組み込むと、効率が増大する。損失が
減少すれば、効率及びトルク比が改善される。本発明の
改善した翼形状のデザインにより、コンバータの効率及
びストール時のトルク比がそれぞれ２％及び１０％改善
される。このような改善により、燃費が約＋０．２１ｋ
ｐｈ（＋０．５ｍｐｇ）改善され、車両の性能が−０．
５秒（０ないし９６．５ｋｐｈ（６０ｍｐｇ）の時間）
改善される。

【００４３】効率が改善される理由はいくつかある。第
１に、インペラ１０の入口部分４４の近傍で終端するベ
ーンの数を大幅に減少させることにより、入口流れ面積
が著しく改善される。すなわち、スプリッタベーン７０
の先端ヘッド部分７２がインペラ１０の入口部分４４か
ら半径方向に離れているので、入口流れ面積はフルベー
ン５５のみの先端ヘッド部分５６間の面積により定めら
れる。そして、フルベーン５５及びスプリッタベーン７
０の後端部分６０、７６はインペラ１０の出口部分４８
に対して連続的に並置して位置している。従って、入口
流れ面積が増大した場合でさえも、インペラ１０から出
る液圧流体に最終的なスラスト力を与える（ベーン５
５、７０のそれぞれの）ベーン表面６６、８２は減少し
ない。

【００４４】エネルギを伝達するトルクコンバータの能
力はインペラ１０の流れ容量により大きく左右されるこ
とを諒解されたい。従来は、ブレードの数に対して最大
入口流れ面積を与えるように薄いシートメタルブレード
を使用することにより、流れ容量を最大化するようにし
ていた。それ故、シートメタルブレードに代えて、少な
くとも先端ヘッド部分に翼形状を有するベーンを使用す
るだけでは、入口流れ面積は減少する。しかし、本発明
を具体化したインペラ１０は、翼形状の先端ヘッド部分
の好ましい入射角を採用し、それと同時に出口部分での
ブレード表面を減少させることなく入口流れ面積を増大
させることにより、利用可能な最も有効な特性を有して
いる。

【００４５】従来から、インペラの主要な製造方法で
は、スタンピング加工したコア及びシェルハウジングに
シートメタルブレードを取り付けていた。この方法で
は、各ブレードをハウジングに個々に取り付けねばなら
ず、製造費が高かった。更に、ブレードとハウジングと
の連結の際に流れパターンに乱流や漏洩を生じさせるよ
うな障害があった。現在では、安価な鋳造方法でアルミ
ニウムや鉄を鋳造することにより物品を比較的安価に得
ることができる。上述のベーンの代わりに、インペラと
一体の部品としての鋳造ベーンを用いれば、各ベーンを
シェルやコアに取り付けるような高価な製造費を排除で
きる。

【００４６】更に、本発明の方法は一層強靭なポンプ機
構を提供する。スタンピング加工したシートメタルブレ
ードを使用した場合ポンプに加わる圧力及び回転に対し
て天井を設けるという作動上の問題があった。約５００
ｋＰａ及び７０００ｒｐｍ以上の場合、ベーンをハウジ
ングに締結するのに使用する連結部は破断し始める。し
かし、周知のように、圧力を高くすれば、液圧流体内へ
随伴される気泡による有害な効果を減少できる。液体圧
力がその蒸発圧力以下に下がると、流体はキャビテーシ
ョンを発生し、不当な効果を生じさせる。ベーンを一体
的に伴うシェルを鋳造すると、ポンプは一層大なる圧力
に耐えることができ、これにより流体にキャビテーショ
ンが発生する危険性を減少させる。翼形状の結果として
得られる改善された圧力分布によっても、キャビテーシ
ョンの効果を減少できる。

【００４７】以上、本発明を具体化したトルクコンバー
タのためのインペラはその作動効率を維持したまま液圧
流体がインペラへ再進入できる入射角の範囲を拡大で
き、上記目的を達成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両のエンジンとトランスミッションとの間に
組み込まれ本発明のインペラを使用したトルクコンバー
タの概略縦断面図である。

【図２】本発明のインペラを示す図１の一部の拡大断面
図である。

【図３】図２の３ー３線に沿って見たインペラの前面立
面図で、コアを省略したインペラ内でのフルベーンとス
プリッタベーンとの円周方向の位置を示す図である。

【図４】コアを省略した状態でインペラハウジングと一
体に形成したフルベーン及びその背後のスプリッタベー
ンを示す拡大斜視図である。

【図５】コアを省略した状態でインペラハウジングと一
体に形成したスプリッタベーン及びその背後のフルベー
ンを示す拡大斜視図である。

【図６】液圧流体がインペラ内でフルベーンに通常係合
できる入射角を示す図３の一部の拡大図である。

【符号の説明】

１０インペラ１２トルクコンバータ４０シェル４４入口部分４５コア４８出口部分５０凹状の環状くぼみ５５フルベーン５６、７２先端ヘッド部分５８、７４中間本体部分６０、７６後端部分６２、７８バルブノーズ６４、６６、８０、８２対向表面７０スプリッタベーン８３、８４、８５基準円

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者セオドア・エドワード・ホジユナアメリカ合衆国ミシガン州48310，スターリング・ハイツ，アルデン 3112

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トルクコンバータ（１２）のためのイン
ペラ（１０）であって、インペラの入口部分（４４）を
画定する半径方向内側の周辺部と、インペラの出口部分
（４８）を画定する半径方向外側の周辺部とを有し、凹
状の環状くぼみ（５０）を画定するようにこれら内側の
周辺部と外側の周辺部との間で半径方向に湾曲している
半円環殻即ち実質上セミトロイダル状のシェル（４０）
と；前記凹状の環状くぼみから離間し、前記シェルと共
働してインペラの前記入口部分及び出口部分の内側境界
を画定する凸状の外側表面を有するセミトロイダル状の
コア（４５）と；前記凹状の環状くぼみ内で前記シェル
及びコア上に形成された複数個のフルベーン（５５）及
び複数個のスプリッタベーン（７０）と；を備え、前記
ベーンが円周方向に離間した状態で前記凹状の環状くぼ
みのまわりで実質上半径方向に延びており、前記各ベー
ンが先端ヘッド部分（５６、７２）と、中間本体部分
（５８、７４）と、後端部分（６０、７６）とを有し、
前記各先端ヘッド部分が前記入口部分に実質上対向して
位置し、前記各後端部分が前記出口部分に隣接して位置
し、前記先端ヘッド部分がバルブ（６２、７８）状にな
っていて、前記中間本体部分に沿って収れんし前記後端
部分で終端する曲線的に対向する表面（６４、６６、８
０、８２）を有するようなインペラにおいて、前記スプリッタベーンの半径方向の寸法を前記フルベー
ンの半径方向の寸法よりかなり小さくし、前記シェルの
円周のまわりで前記スプリッタベーンと前記フルベーン
とを交互に配置したことを特徴とするインペラ。
【請求項２】少なくとも選択した前記フルベーン（５
５）の前記先端ヘッド部分（５６）が、前記入口部分
（４４）のまわりでこれと同心的にしかもこれに比較的
近接して位置した第１の円周方向の基準円（８３）に沿
って位置し；前記フルベーン（５５）及びスプリッタベ
ーン（７０）の前記後端部分（６０、７６）がインペラ
の前記出口部分（４８）の内側でこれと同心的にしかも
これに比較的近接して位置した第２の円周方向の基準円
（８４）に沿って位置していることを特徴とする請求項
１のインペラ。
【請求項３】前記スプリッタベーン（７０）の先端ヘ
ッド部分（７２）が前記第１の基準円（８３）の外側で
これと同心的に位置した第３の円周方向の基準円（８
５）に沿って位置しており、該第３の基準円が前記フル
ベーン（５５）の前記中間本体部分（５８）の中間を通
っていることを特徴とする請求項２のインペラ。
【請求項４】前記ベーン（５５、７０）がこれらのベ
ーンを半径方向に傾斜させるようにして半径方向外向き
に終わっており；前記各ベーンが半径方向に指向した基
準線に関して鋭角をなして位置しており；この鋭角の一
辺を画定するベーンの表面がインペラの回転時に先導表
面を構成することを特徴とする請求項３のインペラ。
【請求項５】前記ベーン（５５、７０）がほぼ１８度
の角度で終わっていることを特徴とする請求項４のイン
ペラ。
【請求項６】前記スプリッタベーン（７０）の半径方
向の寸法が前記フルベーン（５５）の半径方向の寸法の
約５５％ないし約７０％の範囲内の値を有することを特
徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のインペ
ラ。
【請求項７】前記ベーン（５５、７０）の前記後端部
分（６０、７６）が前記第２の基準円（８４）に沿って
１２度の角度間隔で位置していることを特徴とする請求
項１ないし６のいずれかに記載のインペラ。
【請求項８】前記フルベーン（５５）の前記先端ヘッ
ド部分（５６）が約４．５ｍｍの横断方向寸法を有し、
この寸法が前記後端部分（７６）で約１．２５ｍｍの横
断寸法まで減少するように前記中間本体部分（７４）に
わたって収れんしていることを特徴とする請求項１ない
し７のいずれかに記載のインペラ。
【請求項９】前記スプリッタベーン（７０）の前記先
端ヘッド部分（７２）が約２．２５ｍｍの横断方向寸法
を有し、この寸法が前記後端部分（７６）で約１．２５
ｍｍの横断寸法まで減少するように前記中間本体部分
（７４）にわたって収れんしていることを特徴とする請
求項８のインペラ。