JPH0783309A - トルクコンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トルクコンバータにおいて、高速度比域での
効率向上による燃費の改善と音振性能の向上を図ること
トルクコンバータの高速度比域での効率と燃費性能の向
上を図ること。 【構成】 ポンプインペラ２のポンプ翼２ｃの翼出口部
に、流線直交断面形状が波形状である波形部８を形成し
た。尚、この波形部は、ポンプインペラ２，タービンラ
ンナ４，ステータ６のうち少なくとも一つの要素の翼出
口部に形成するものであればよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トルクコンバータ、特
に、トルクコンバータの各流体要素の翼形状の改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トルクコンバータとしては、例え
ば、特開平２−１２５１５３号公報に記載されているも
のが知られている。

【０００３】この従来出典には、図８に示すように、ポ
ンプインペラ０１とタービンランナ０２とステータ０３
との３要素を持つ３要素２相型と呼ばれるトルクコンバ
ータが示されている。なお、Ｘ’はトルクコンバータ内
の流体の流れである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなトルクコンバータにあっては、各流体要素間の隙間
が小さいため、例えば、図９に示すように、ポンプ翼の
出口翼端から翼面に沿って発達した境界層が剥離し渦後
流（ウェーク）Ｙ’を生じると、その渦列の大きさや方
向はランダムで減衰しにくく、次の要素に乱れた流れが
流入し、特に、低流量域である高速度比側で、流体効率
が低下してしまうという問題があった。この結果、自動
変速機の常用範囲での実用燃費に影響する。

【０００５】つまり、翼出口で境界層が剥離して渦後流
が発生すると、渦後流が発生する翼出口部分の流速が翼
間部分の流速より遅くなり、翼出口での流速分布は、図
１０に示すように、流速の速い部分と遅い部分とが交互
にあらわれる。これに対し、要素間の隙間が十分に広け
れば渦後流が減衰して次の要素に流入する流れの乱れが
小さく抑えられるが、隙間が狭いと次の要素への乱れた
流れの流入を避けることができない。

【０００６】さらに、減衰が不十分な渦後流が次の要素
の翼面を励振する力となり、騒音や振動の発生を招く。

【０００７】本発明は、上述のような課題に着目してな
されたもので、その目的とするところは、トルクコンバ
ータにおいて、高速度比域での効率向上による燃費の改
善と音振性能の向上を図ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明では、ポンプインペラとタービンランナと
ステータとを持つトルクコンバータにおいて、前記ポン
プインペラ，タービンランナ，ステータのうち少なくと
も一つの要素の翼出口部に、流線直交断面形状が波形状
である波形部を形成したことを特徴とする。

【０００９】第２の発明では、請求項１記載のトルクコ
ンバータにおいて、前記波形部は翼出口部のうち外側流
線域に対応する部分に形成されていることを特徴とす
る。

【００１０】第３の発明では、請求項１〜請求項２のい
ずれかに記載のトルクコンバータにおいて、前記波形部
は翼出口部の流線直交断面の外側になるほど波形のピッ
チが細かくなるように形成されていることを特徴とす
る。

【００１１】

【作 用】第１の発明の作用を説明する。

【００１２】乗用車等に搭載してのトルクコンバータの
作動時には、流体はポンプインペラからタービンランナ
を介してステータに流れ込む。その際、ポンプインペ
ラ，タービンランナ，ステータのうち少なくとも一つの
要素の翼出口部に、流線直交断面形状が波形状である波
形部が形成されているため、この波形部の隣接する凹面
からは大きさがほぼ等しくて回転方向が逆である一対の
渦列が複数個並んだ渦後流を発生する。そして、これら
一対の渦列は回転方向が逆であるので、渦同士の衝突に
よる消滅で急速に減衰し、要素間の隙間が狭くても次の
要素に大きな影響を及ぼすことはない。

【００１３】また、要素の翼出口部に波形部が形成され
るため、波形部が形成される翼面の固有振動数が上昇
し、励振されにくくなると共に、上記のように渦後流が
減衰されることで次の要素の翼面を励振する力も弱くな
り、総体的に音振の問題が出にくくなる。

【００１４】尚、この場合にあって３つの流体要素のう
ちポンプインペラとタービンランナとの要素間隙間が一
般的には最も狭く、また、流速も速くなるため、ポンプ
インペラの翼出口端からの渦後流による影響が最も大き
くなる。

【００１５】これに対し、波形部をポンプインペラの翼
出口部に設ければ、波形部の形成を１個所としながら効
果的に高速度比域での効率向上による燃費の改善と音振
性能の向上を図ることができる。

【００１６】第２の発明の作用を説明する。

【００１７】トルクコンバータ作動時のうち渦後流の問
題が発生する高速度比域では、トルクコンバータ内の流
体の流れは外側に偏ってシェル内面に沿うような流れと
なってしまう。

【００１８】これに対し、波形部を翼出口部のうち外側
流線域に対応する部分に形成しているため、波形部の形
成領域を小さくしながら効果的に高速度比域での効率向
上による燃費の改善と音振性能の向上を図ることができ
る。特に、コアレストルクコンバータでは、高速度比域
での流れの偏りが大きいため効果的である。

【００１９】第３発明の作用を説明する。

【００２０】上記のように高速度比域ではトルクコンバ
ータ内の流体の流れは外側に偏ってしまし、外側になる
ほど流速も速くなる。

【００２１】これに対し、波形部を翼出口部の流線直交
断面の外側になるほど波形のピッチが細かくなるように
形成しているため、渦後流の減衰速度が流線直交断面の
内側と外側とで同様の速度となり、特に外側領域での渦
後流を効果的に減衰することができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２３】（第１実施例）まず、構成を説明する。

【００２４】図１は請求項１及び請求項２記載の発明に
対応する第１実施例のトルクコンバータを示す断面図で
ある。

【００２５】本実施例のトルクコンバータは、３要素２
相型と呼ばれるもので、エンジン駆動力が入力されるコ
ンバータカバー１に結合されるポンプインペラ２と、該
ポンプインペラ２の対向位置に配置され、図外のトラン
スミッション入力軸がタービンハブ３を介して連結され
るタービンランナ４と、前記ポンプインペラ２とタービ
ンランナ４とに挟まれた内径部に配置され、図外のケー
スにワンウェイクラッチ５を介して設けられるステータ
６との３要素を有している。

【００２６】前記ポンプインペラ２は、ポンプシェル２
ａとポンプコア２ｂとポンプ翼２ｃとによって構成され
ている。

【００２７】前記タービンランナ４は、タービンシェル
４ａとタービンコア４ｂとタービン翼４ｃとによって構
成されている。

【００２８】前記ステータ６は、シェル側リング６ａと
コア側リング６ｂとステータ翼６ｃとによって構成され
ている。

【００２９】前記タービンハブ３には、ロックアップク
ラッチ７がセレーション結合により設けられ、クラッチ
締結時にはコンバータカバー１とタービンハブ３とが直
結される。

【００３０】そして、前記ポンプ翼２ｃの翼出口部に
は、図２に示すように、流線直交断面形状が波形状であ
る波形部８が形成されている。この波形部８は、板金製
のポンプ翼２ｃをプレス成形することで、従来と同一工
法，同一コストで製作することが可能である。

【００３１】次に、作用を説明する。

【００３２】［渦後流減衰作用］乗用車等に搭載しての
トルクコンバータの作動時には、図１に示すように、流
体Ｘはポンプインペラ２からタービンランナ４を介して
ステータ６に流れ込む。その際、ポンプインペラ２の翼
出口部に、流線直交断面形状が波形状である波形部８が
形成されているため、この波形部８の隣接する凹面８
ａ，８ｂからは大きさがほぼ等しくて回転方向が逆であ
る一対の渦列が複数個並んだ渦後流Ｙを発生する。尚、
波形部８では、凸面に比べて凹面８ａ，８ｂから出る渦
後流Ｙが圧倒的に強い。

【００３３】そして、これら一対の渦列は回転方向が逆
であるので、渦同士の衝突による消滅で急速に減衰し、
ポンプインペラ２とタービンランナ４との要素間隙間が
狭くても次のタービンランナ４に大きな影響を及ぼすこ
とはない。

【００３４】したがって、図４に示すように、衝突損失
よりも摩擦損失の占める割合が大きい高速度比側（自動
変速機の常用域）で効率ηが向上する。この結果、車両
の燃費が向上すると共に中間加速での伸びも良くなる。

【００３５】また、図４によると、トルク容量係数τは
低速度比域で向上するのに対し、トルク比ｔは変わると
ころはない。この結果、アイドル域運転時での燃費向上
が期待できると共に、ストールトルク比により決まる発
進性能も良好な発進性能が確保される。

【００３６】［音振低減作用］ポンプインペラ２の翼出
口部に波形部８が形成されるため、波形部８が形成され
るポンプ翼２ｃの翼面固有振動数が上昇し、ポンプイン
ペラ２自体が励振されにくくなると共に、上記のように
渦後流Ｙが減衰されることで次のタービンランナ４のタ
ービン翼４ｃの翼面を励振する力も弱くなり、総体的に
音振の問題が出にくくなる。

【００３７】次に、効果を説明する。

【００３８】（１）３要素を有するトルクコンバータに
おいて、ポンプ翼２ｃの翼出口部に流線直交断面形状が
波形状である波形部８を形成したため、高速度比域での
効率向上による燃費の改善と音振性能の向上を図ること
ができる。

【００３９】（２）波形部８をポンプインペラ２の翼出
口部のみに設けているため、波形部８の形成を１個所と
しながら効果的に高速度比域での効率向上による燃費の
改善と音振性能の向上を図ることができる。

【００４０】なぜなら、図１に示すように、３つの流体
要素のうちポンプインペラ２とタービンランナ４との要
素間隙間が最も狭く、また、流速も速くなるため、ポン
プインペラ２の翼出口端からの渦後流による影響が最も
大きくなることによる。

【００４１】（第２実施例）まず、構成を説明する。

【００４２】図５は請求項１記載の発明に対応する第２
実施例のトルクコンバータを示す断面図である。

【００４３】この第２実施例では、タービン翼４ｃの翼
出口部及びステータ翼６ｃの翼出口部のそれぞれに流線
直交断面形状が波形状である波形部９，１０を形成した
点で第１実施例のものと異なり、その他の構成は第１実
施例と同一である。

【００４４】尚、タービン翼４ｃはポンプ翼２ｃと同
様、板金製であるので、波形部９はプレス成形すること
で、従来と同一工法，同一コストで製作することがで
き、また、ステータ翼４ｃの波形部１０も、軸抜きのア
ルミダイキャストで成形すれば、従来と同一工法，同一
コストで製作することができる。

【００４５】作用効果的には、第１実施例の（２）の効
果を除いて、第１実施例のものと変わるところはない。

【００４６】（第３実施例）まず、構成を説明する。

【００４７】図６は請求項１，請求項２及び請求項３記
載の発明に対応する第３実施例のトルクコンバータを示
す断面図である。

【００４８】この第３実施例では、波形部１１はポンプ
翼２ｃの翼出口部のうち外側流線域に対応する部分にの
み形成した点で、第１実施例のものと異なり、その他の
構成は第１実施例と同一である。尚、本実施例での波形
部１１は、波形ピッチは同じであるが、波形長は流線直
交断面の外側になるほど長くし、波形部１１を形成する
にあたって、ポンプ翼２ｃに対するプレス成形性を良く
している。

【００４９】作用効果的には、第１実施例の作用効果に
加え、下記の効果が得られる。

【００５０】（３）波形部１１を翼出口部のうち外側流
線域に対応する部分に形成しているため、波形部１１の
形成領域を小さくしながら効果的に高速度比域での効率
向上による燃費の改善と音振性能の向上を図ることがで
きる。

【００５１】なぜなら、トルクコンバータ作動時のうち
渦後流の問題が発生する高速度比域では、トルクコンバ
ータ内の流体の流れは外側に偏ってシェル内面に沿うよ
うな流れとなってしまうことによる。そして、図示して
いないが、特に、コアレストルクコンバータでは、高速
度比域での流れの偏りが大きいため効果的である。

【００５２】（第４実施例）まず、構成を説明する。

【００５３】図７は請求項１，請求項２，請求項３及び
請求項４記載の発明に対応する第４実施例のトルクコン
バータを示す断面図である。

【００５４】この第４実施例では、波形部１２はポンプ
翼２ｃの翼出口部のうち外側流線域に対応する部分にの
み形成されると共に、波形部１２は翼出口部の流線直交
断面の外側になるほど波形のピッチが細かくなるように
形成されているした点で、第１実施例のものと異なり、
その他の構成は第１実施例と同一である。尚、本実施例
での波形部１２は、第３実施例と同様に、波形長は流線
直交断面の外側になるほど長くし、波形部１２を形成す
るにあたって、ポンプ翼２ｃに対するプレス成形性を良
くしている。

【００５５】作用効果的には、第１実施例及び第３実施
例の作用効果に加え、下記の効果が得られる。

【００５６】（４）波形部１２を翼出口部の流線直交断
面の外側になるほど波形のピッチが細かくなるように形
成しているため、渦後流の減衰速度が流線直交断面の内
側と外側とで同様の速度となり、特に外側領域での渦後
流を効果的に減衰することができる。

【００５７】なぜなら、上記のように高速度比域ではト
ルクコンバータ内の流体の流れは外側に偏ってしまう
し、しかも、ポンプシェル２ａに近づく外側になるほど
流速も速くなることによる。

【００５８】以上、実施例を図面に基づいて説明してき
たが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものでは
ない。

【００５９】例えば、第１実施例ではポンプ翼の翼出口
部に波形部を形成し、第２実施例ではタービン翼及びス
テータ翼の翼出口部に波形部を形成したが、ポンプ翼，
タービン翼及びステータ翼の翼出口部の全てに波形部を
形成したり、ポンプ翼とタービン翼の翼出口部に波形部
を形成したり、ポンプ翼とステータ翼の翼出口部に波形
部を形成しても良い。

【００６０】各実施例ではコアを有するトルクコンバー
タに適用した例を示したが、コアを有しないコアレスト
ルクコンバータにも適用できることは勿論である。

【００６１】

【発明の効果】請求項１記載の本発明にあっては、３要
素を持つトルクコンバータにおいて、ポンプインペラ，
タービンランナ，ステータのうち少なくとも一つの要素
の翼出口部に、流線直交断面形状が波形状である波形部
を形成したため、高速度比域での効率向上による燃費の
改善と音振性能の向上を図ることができるという効果が
得られる。

【００６２】この場合トルクコンバータにおいて、波形
部をポンプインペラの翼出口部に設ければ、波形部の形
成を１個所としながら効果的に高速度比域での効率向上
による燃費の改善と音振性能の向上を図ることができ
る。

【００６３】請求項２記載の本発明にあっては、請求項
１記載のトルクコンバータにおいて、波形部を翼出口部
のうち外側流線域に対応する部分に形成しているため、
波形部の形成領域を小さくしながら効果的に高速度比域
での効率向上による燃費の改善と音振性能の向上を図る
ことができる。

【００６４】請求項４記載の本発明にあっては、請求項
１〜請求項２のいずれかに記載のトルクコンバータにお
いて、波形部を翼出口部の流線直交断面の外側になるほ
ど波形のピッチが細かくなるように形成しているため、
渦後流の減衰速度が流線直交断面の内側と外側とで同様
の速度となり、特に外側領域での渦後流を効果的に減衰
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１実施例のトルクコンバータを示す断
面図である。

【図２】本発明第１実施例のトルクコンバータを示す要
部正面図である。

【図３】本発明第１実施例のトルクコンバータの流れの
パターンを示す図である。

【図４】本発明第１実施例のトルクコンバータの性能試
験結果を示す特性図である。

【図５】本発明第２実施例のトルクコンバータを示す断
面図である。

【図６】本発明第３実施例のトルクコンバータを示す断
面図である。

【図７】本発明第４実施例のトルクコンバータを示す断
面図である。

【図８】従来のトルクコンバータを示す断面図である。

【図９】従来のトルクコンバータの流れのパターンを示
す図である。ある。

【図１０】従来のトルクコンバータの２つの要素間での
流速分布図を示す図である。

【符号の説明】

１ コンバータカバー ２ ポンプインペラ ２ａ ポンプシェル ２ｂ ポンプコア ２ｃ ポンプ翼 ３ タービンハブ ４ タービンランナ ４ａ タービンシェル ４ｂ タービンコア ４ｃ タービン翼 ５ ワンウェイクラッチ ６ ステータ ６ａ シェル側リング ６ｂ コア側リング ６ｃ ステータ翼 ７ ロックアップクラッチ ８，９，１０，１１，１２ 波形部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプインペラとタービンランナとステ
   ータとを持つトルクコンバータにおいて、 前記ポンプインペラ，タービンランナ，ステータのうち
   少なくとも一つの要素の翼出口部に、流線直交断面形状
   が波形状である波形部を形成したことを特徴とするトル
   クコンバータ。
2. 【請求項２】 前記波形部は翼出口部のうち外側流線域
   に対応する部分に形成されていることを特徴とする請求
   項１または２記載のトルクコンバータ。
3. 【請求項３】 前記波形部は翼出口部の流線直交断面の
   外側になるほど波形のピッチが細かくなるように形成さ
   れていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれ
   かに記載のトルクコンバータ。