JPS62159854A - 流体トルクコンバ−タ - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、流体トルクコンバータ、特に自動車に搭載さ
れる流体トルクコンバータに係り、詳しくは軸方向寸法
が半径方向寸法より小さい扁平型の１−−ラスを有する
流体ｌ・ルクコンバータの郭形状に関する。

（ロ）　従来の技術 近時、車輌のＦ−Ｆ（フロントエンジン・フロントドラ
イブ）化及びエンジンの大容量化、更にロックアツプク
ラッチの採用等に伴って、流体トルクコンバータの設置
スペースが制約される傾向にあり、これに対応すべく、
軸方向寸法を半径方向寸法に比して短かく構成した偏平
形のトーラスを有する流体トルクコンバータが案出され
ている。

従来、該扁平型流体トルクコンバータ１は、第４図に示
すように、エンジン側ドライブプレー１・２に連結され
ているポンプインペラ３、自動変速機入力軸５に連結さ
れているタービンライナ６、及び固定部材にワンウェイ
クラッチ７を介して支持されているステータ９を備えて
おり、これらポンプインパラ３、タービンライナ６及び
ステータ９にて、軸方向寸法りが半径方向寸法Ｈより短
かい偏平状のトーラス１０を構成している。そして、該
トーラス１０は外郭（シェル）１０ａ及び内郭（コア）
１０ｂを有していると共に、子午線断面においてポンプ
側及びタービン側が略々同形状からなる左右対称形状に
て形成されており、更にこれら外郭Ｉｏｎ及び内郭１０
ｂはそれぞれ複数の円弧の組合せにて構成されている。

即ち、外郭１０ａは３個の円弧Ａ′、Ｂ’、Ｃ’にて構
成され、その互いの半径の比は、 （Ｂ’／Ｃ’）　＝３．３４１　　、　　（Ｂ’／Ａ’
）　＝３．　ｓ６４゜（Ｃ’／Ａ’）　＝１．１５６　
　からなる。また、内郭１０ｂは２個の円弧Ｄ’、Ｅ’
にて構成され、その半径の比は、（Ｅ’／Ｄ’）　＝３
．０７１からなる。

←→　発明が解決しようとする問題点 ところで、流体トルクコンバータ１は、ポンプインペラ
３からタービンライナ６そしてステータ９を介して再び
ポンプインペラ３（と流体が循環されるが、上述のよう
に外郭１０ａ及び内郭１０ｂを構成する円弧Ａ’、　Ｂ
’、　Ｃ’、　Ｄ’、　Ｅ’の内の隣接する円弧Ａ′と
Ｂ’、Ｂ’とＣ’、Ｄ’とＥ′との曲率の差が大きいた
め、これら各円弧の曲率の差に影響されて、特に外郭１
０ａ及び内郭１０ｂに沿って流れる流体が偏向されて不
安定になる。更に、これに起因して、曲率半径方向の流
体の圧力バランスがくずれ、流体の流れが外郭側又は内
郭側に偏って滑らかな流れが阻害され、伝達効率の低下
を招いている。

また、エンジンの高馬力化等に伴う自動車の高性能化に
より、加速性能、就中いわゆるゼロヨン性能といわれろ
発進時のダッシュ性能（以下出足性能という）の向上が
望まれており、このためスト−ル時における高いトルク
比を有する）・ルクコンパータが要求されているが、上
述従来のトルクコンバータではスト−ル時におけるトル
ク比が比較的低く　（第２図及び第３図参照）、近時の
自動車の高性能化に対応するのに充分ではない。

一方、特公昭４９−３６９００号公報に示されろように
、扁平型トーラスを有するものにおいて、該トーラス外
郭を複数の円弧の組合せで構成し、流体回路の平均流線
が連続的に湾曲されるように構成した流体トルクコンバ
ータが提案されている。

しかし、該流体トルクコンバータにおいても、隣接する
円弧の半径比が２以上になっており、充分に滑らかな流
体の流れを得ることはできず、かつ上述自動車の高性能
化に対応するには充分ではない。

そこで、本発明は、】・−ラス内の流体の流れを充分に
滑らかにして、効率の向上を図ると共にス）・−ル時の
）・ルク比を高くし、もって近時の自動車の高性能化に
充分に対応し得ろ流体トルクコンバータを提供すること
を目的とするものである。

（ロ）問題を解決するための手段 本発明は、上述事情に鑑みなされたものであって、例え
ば第１図に示すように、トーラス１０の外郭１０ａを構
成する各円弧Ａ、Ｂ、Ｃの半径の互いの比（Ｂ／Ｃ）、
（Ｂ／Ａ）及び（Ｃ／Ａ）が略々２以下からなり、かっ
１ヘーラス１０の内郭１０ｂを構成する各円弧Ｅ、Ｄの
半径の互いの比を（Ｅ／ＤＪが略々２以下からなること
を特徴とするもの−Ｃある。

（ホ）　作用 以上構成に基づき、流体ばトーラス１０内を循環するが
、この際、トーラス外郭１０ａ及び内郭１０ｂに近い流
体は変曲点の小さな円弧に沿って滑らかに流れ、かつ隣
接しない円弧ＡとＣの半径比も小さく、トーラス１０全
体で平均流線が偏ることなく安定して流れろ。更に、出
力トルクが従来のものより高くなり、従ってスト−ル時
のトルク比も高（なる（第２図及び第３図参照）。

（へ）実施例 以下、図面に沿って本発明による実施例について説明す
る。

流体トルクコンバータ１１は、第１図に示すように、ポ
ンプインペラ３、タービレライナ６及びステータ９を有
しており、これらによりトーラス１０を構成している。

更に、ポンプインペラ３は１−−ラス１０の外郭１０ａ
を構成する部分がケース１２にて一体に構成されており
、かつ内郭１０ｂとの間に固定されている多数のブレー
ド３ａを有する。また、ポンプインペラ６は１−−ラス
外郭１０ａ及び内郭１０ｂを構成する部材、及びその間
に固定されている多数のブレード６ａからなる。

また、ステーク９はボス部９ａ、リング状プレート９ｂ
及びその間に固定されている多数のブレード９ｃからな
る。そして、前記ケース１２と一体に構成されているフ
ロントカバー１２ａにはエンプレクランクシャフト１５
に連結されているドラ、イブプレー１・２がポル１−１
６により固定されており、また該カバー１２ａ内にはロ
ックアツプクラッチ１７が配設されている。該ロックア
ツプクラッチ１７はフロントカバ−１２ａ内側面と接離
するクラッチプレート１７ａ及び該プレート接合に伴う
シラツクを吸収するダンパ部材１７ｂからなる。そして
、該ロックアツプクラッチ１７は、前記タービンライナ
６の外郭１０ａを構成する部分と一体にタービンボス１
９に固定されており、更に該ボス１９はプラネタリギヤ
からなる自動変速機の入力軸となるシャフト５にスプラ
イン結合されている。また、該シャツｌ−５に被嵌しか
つノ１ウジング２０に固定されている固定スリーブ２１
に；まワンウェイクラッチ７を介して前記ステータボス
部９ａが支持されており、更に上記固定スリーブ２１に
被嵌してポンプスリーブ２２が回動自在に支持されてい
る。また、該ポンプスリーブ２２はその一端が前記ポン
プインペラ３の外郭を構成するケース１２に固定されて
いると共に、その他端がオイルポンプ２５の駆動ギヤ２
５ａに連結されている。

そして、前記トーラス１０ばポンプ側及びタービン側が
略々同形状からなり、従って中心線にて略々線対称に構
成されている。なお、以降！・−ラス１０の形状をター
ビン側についてのみ述べるが、ポンプ側についても同様
である。また、トーラス１０はその軸方向寸法りがその
半径方向寸法Ｈに比して短かく構成されて、扁平状にな
っている。

詳しくは、トーラス１０の外形りに対して、軸方向寸法
りは約０．２５０　、半径方向寸法Ｈ２は約０．２９Ｄ
となる。更に、トーラス１０の外郭Ｉｏｎは３個の円弧
Ａ、Ｂ、Ｃからなり、その半径の互いの比（Ｂ／Ｃ）、
（Ｂ／Ａ）、（（：／Ａ）はすべて２以下からなる。詳
しくは、円弧Ａの半径は約０１１４Ｄ、　円弧Ｂ（７）
半径は約０．１９７Ｄ１円弧ｃの半径（よ０．１３８Ｄ
となる（Ｄ；ｌ−−ラス外径）。従って、各円弧の半径
の比は、（Ｂ／Ｃ）＝１．４３゜（Ｂ／Ａ）＝１．７．
（Ｃ／Ａ）＝１．２１となる。

また、ｌ・−ラスの内郭１０ｂは２個の円弧Ｅ、Ｄから
なり、その半径の比（Ｅ／Ｄ）も２以下からなる。詳し
くは、円弧りの半径は約０．０４８Ｄ、円弧Ｅの半径は
約０．０８７Ｄからなる（Ｄ；ｌ−−ラス外径）。従っ
て該円弧の半径の比（Ｅ／Ｄ）＝１８となる。

本実施例は以上のような構成からなるので、エンジンの
クランクシャツｌ−１５＋こドライブプレー１．２及び
ケース１２を介して直結されているポンプインペラ３が
回転すると、１−−ラス１０内の流体は遠心力によりタ
ービンライナ６に向けて流れ、更に該タービンライナ６
からステータ９を通って再びポンプインペラ３に循環さ
れる。この際、タービンライナ６とポンプインペラ３の
回転速度差が大きい状態では、ステーク９のブレード９
Ｃが流体の流れをポンプインペラ３の回転を助ける方向
に変換してトルク増加が得られろ。また、該１−ルク増
加に基づ＜　＋−ルク比は、ポンプインペラ３とタービ
ンラ・イナ６との回転差が大きい程大きく、ストール時
即ち車輌が停止してタービンライナ６の回転がＯのとき
最大となり、その差が小さくなるに従ってトルク比は減
じ、効率は増加する。更に、タービンライナ６からの流
体の流れが速くなって、ステータ９の前面に当っていた
流体が裏面に当たるようになると、ステータ９はワンウ
ニ・イクラッチ７により遊転して、以降は流体接手とし
て作用する。更にその後、車速及びエンジンスロットル
が所定状態になると、ロックアツプクラッチ１７がフロ
ントカバー１２ａに接合して、それ以降は流体を介する
ことなく、機械的にエンジン側２と自動変速機入力軸５
とが連結される。

そして、上述トーラス１０内の流体の循環において、ｌ
・−ラス１０の外郭Ｉｏｎは、それを構成する円弧Ａ、
Ｂ、Ｃの内の隣接する円弧ＡとＢ。

ＢとＣの曲率の差が小さく、かつ隣接しない円弧ＡとＣ
との曲率の差も小さく、全体として該外郭１０ａに沿う
流体は安定して流れ、同様にトーラス１０の内郭１０ｂ
も、それを構成する円弧Ｅ。

Ｄの曲率の差が小さく、該内郭１０ｂに沿う流体も安定
して流れる。これにより、トーラス１０全体として、曲
率半径方向に流体の圧力バランスがくずれろことがなく
、流れが曲率半径方向に偏らずに安定して流れ、該偏り
による損失が減少する。

更に、入力トルクに対して出力トルクが大きくなり、ス
ト−ル時のトルク比が大幅に大きくなる。

ついで、以上のことを証明すべく、同一外径におけろ従
来の流体トルクコンバータ１　（第４図参照）と本発明
に係る流体トルクコンバータ１１（第１図参照）の性能
を比較した実験結果を、第２図及び第３図に沿って説明
する。

第２図は、入力回転数Ｎ、に対する、入力トルクＴ１、
出力トルクＴ２、トルク比ｔ　（ｔ＝　（Ｔ２／Ｔ、）
）及び容量係数Ｃ（Ｃ＝　（Ｔ、／　（Ｎ、）２）　ｌ
の関係を、従来のトルクコンバータのものを鎖線で本発
明に係るトルクコンバータのものを実線で示した図であ
る。本図により、略々同じ容量係数であやながら、出力
トルクが従来のものに比し本発明に係るものは増加勾配
が大きく、従ってトルク比も太きくなっていることがわ
かる。その結果、スト−ル回転時（１８５Ｏｒｐｍ）の
ストールトルク比ｔは従来のものに比して本発明に係る
ものが大幅に増加（△ｔ）していることがわかる。

第３図は、速度比ｅ　（ｅ−（Ｎ２／Ｎ、）　）に対す
る、トルク比（、容量係数Ｃ及び効率η（ワ＝（・ｅ）
の関係を、従来のトルクコンバータのものを鎖線で本発
明に係るものを実線で示した図である。本図により、ス
トール時即ち速度比Ｏにおけるトルク比ｔが従来のもの
に比し本発明に係るものが大幅に大きく、かつコンバー
タ域全部に亘って効率ｌが従来のものに比し本発明に係
るものが高いこ　　゛とがわかる。

なお、上述実施例は、トーラス１０の形状を、外郭１０
ａが３個の円弧からまた内郭１０ｂが２個の円弧から構
成したが、これに限らず、外郭を４個、内郭を３個等の
更に多くの（又は少ない）円弧にて形成してもよく、ま
た、トーラスは厳密な意味での円弧だけにて構成するも
のに限定するものではなく、円弧の接続部分に、だ円、
サイクロイド又は渦巻等の他の曲線を介在するものも含
むことは勿論である。

（ト）発明の詳細 な説明したように、本発明によると、トーラス１０を構
成する円弧Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅの半径比が略々２以下と
小さいため、平均流線の曲率半径方向の変化が小さくな
り、曲率半径方向の流体圧カバランスを保持して流れが
偏ることを防止し、該流れの帰りによる損失を減少して
トルク比及び効率を向上し得る。これに起因して、軸方
向寸法りが半径方向寸法りより短かい扁平流体Ｉ・ルク
コンパークでありながら、高い伝達効率を維持すると共
に、スト−ル時におけろトルク比を増加して、自動車の
出足性能を向上することがてき、近時の自動車の高性能
化に対応し得ろ。

【図面の簡単な説明】

第１図（よ本発明に係る流体！・ルクコンバークを示す
断面図、第２図及び第３図は従来の流体ｌ・ルクコシバ
ータと本発明に係る流体ｊ・ルクコンバータとの各性能
を比較する図である。そして、第４図は従来の流体ドル
クコ）バークを示す断面図である。 ３・・ポンプインペラ　、　　６・・タービンライナ、
９・・・ステータ　、　　１０・・・トーラス　、１０
ａ　外郭　、　１０ｂ　　・内郭　、　１１　・流体ト
ルクコンバータ　、　　１７・・ロックアツプクラッチ
　、　Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ　・円弧（の半径）　、　Ｈ
・・半径方向寸法　、　Ｌ・・・軸方向寸法　。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポンプインペラ、タービンライナ及びステータを
   備え、かつ軸方向寸法が半径方向寸法より小さい扁平形
   のトーラスを有すると共に、該トーラスが複数個の円弧
   の組合せにて形成されてなる流体トルクコンバータにお
   いて、 前記トーラスの外郭を構成する各円弧の半径の互いの比
   が略々２以下からなり、かつ前記トーラスの内郭を構成
   する各円弧の半径の互いの比が略々２以下からなること
   を特徴とする流体トルクコンバータ。