WO2013077036A1

WO2013077036A1 - トルクコンバータ

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Publication number: WO2013077036A1
Application number: PCT/JP2012/070264
Authority: WO
Inventors: 福永　孝夫
Original assignee: Exedy Corp
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 2011-11-24
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2013-05-30
Anticipated expiration: 2014-05-24
Also published as: DE112012004896T5; JP5258950B2; KR20140093940A; CN103930695B; JP2013108602A; CN103930695A; KR101938610B1; US20140290235A1

Abstract

　トルクコンバータにおいて、作動油の流路断面積を大きくし、しかもインペラから流出した作動油がインペラに吸い込まれるのを抑える。このトルクコンバータにおいて、インペラコア（１３）はインペラブレード（１２）の出口側端縁（１２ａ）から軸方向に突出する第１突出部（１３２ｂ）を有している。タービンコア（１７）はタービンブレード（１６）の入口側端縁（１６ａ）から軸方向に突出する第２突出部（１７２）を有している。そして、第２突出部（１７２）は、第１突出部（１３２ｂ）の内周側に位置するとともに、少なくとも第１突出部（１３２ｂ）の先端まで延びている。

Description

トルクコンバータ

　本発明は、エンジンからトランスミッションへ作動油を介してトルクを伝達するトルクコンバータに関する。

　トルクコンバータは、フロントカバーと、インペラと、タービンと、ステータと、を備えている。エンジンからのトルクはフロントカバーに伝達され、その後フロントカバーに伝達されたトルクはインペラに伝達される。インペラにトルクが伝達されるとインペラが回転して作動油がタービン側に移動し、タービン側に移動した作動油によってタービンが回転させられる。このとき、タービンからトランスミッション側のシャフトにトルクが伝達され、トランスミッション側のシャフトが回転させられる。そして、タービン側の作動油はステータを介してインペラ側に戻される。

　このようなトルクコンバータにおいて、エンジンから入力されるトルクが大きい場合、トルクコンバータ内を流れる作動油の量を多くするとともに、容量係数を大きくする必要がある。これを実現するためには、トルクコンバータを大型化しなければならない。
　そこで、特許文献１には、インペラ及びタービンのコアを環状のバーで構成したトルクコンバータが示されている。ここでは、コアが環状のバーで形成されているので、コアを小型化しても強度を維持でき、作動油の流路面積を大きくすることができる。

特開２０００－２９１７７５号公報

　特許文献１に示されたトルクコンバータでは、インペラ及びタービンのコアが断面円形あるいは楕円形のリング状の部材で形成されている。このため、インペラからタービンに作動油をスムーズに導くことができない。また、タービンからステータに対しても、作動油をスムーズに導くことができない。このため、インペラ出口からタービン側に流出した作動油が、インペラ入口のポンプ作用によって吸い込まれ、トルク比が低下するという問題がある。

　本発明の課題は、作動油の流路面積を大きくすることができ、しかもインペラ出口からタービン入口への作動油の流れをスムーズにし、インペラから流出した作動油がインペラに吸い込まれるのを抑えることにある。

　本発明の第１側面に係るトルクコンバータは、エンジンからトランスミッションへ作動油を介してトルクを伝達するものであって、フロントカバーと、インペラと、タービンと、ステータと、を備えている。フロントカバーはエンジンからトルクが入力される。インペラは、複数のインペラブレードと、複数のインペラブレードを支持する環状のインペラコアと、を有し、フロントカバーとともに作動油室を構成する。タービンは、インペラブレードに対向して配置された複数のタービンブレードと、タービンブレードを支持する環状のタービンコアと、を有し、トランスミッションに動力を出力可能である。ステータは、インペラの内周部とタービンの内周部との間に配置され、タービンからインペラに流れる作動油を整流するための複数のステータブレードと、複数のステータブレードを支持する環状のステータコアと、を有する。インペラコアはインペラブレードの出口側端縁から軸方向に突出する第１突出部を有している。タービンコアはタービンブレードの入口側端縁から軸方向に突出する第２突出部を有している。そして、第２突出部は、第１突出部の内周側に位置するとともに、少なくとも第１突出部の先端まで延びている。

　このトルクコンバータでは、作動油は、インペラからタービンに流れ、さらにタービンからステータを介してインペラに流れる。ステータでは作動油の流れが制御される。
　ここでは、インペラコアにはインペラブレードの出口側端縁から突出する第１突出部が形成され、タービンコアにはタービンブレードの入口側端縁から突出する第２突出部が形成されているので、作動油はインペラからタービンにスムーズに導かれる。また、第１突出部は少なくとも第２突出部の先端まで延びているので、インペラから出た作動油がインペラに戻る流れを抑えることができ、トルク比の低下を抑えることができる。さらに、トルクコンバータの寸法を大きくすることなく流路面積を増大でき、容量係数を大きくすることができる。

　本発明の第２側面に係るトルクコンバータは、第１側面のトルクコンバータにおいて、第１突出部及び第２突出部は、インペラブレード、タービンブレード、及びステータブレードによって形成されるトーラスの軸方向中心位置まで延びている。
　本発明の第３側面に係るトルクコンバータは、第１又は第２側面のトルクコンバータにおいて、第１突出部及び第２突出部は軸方向においてオーバラップしている。

　ここでは、インペラから流出した作動油がインペラ入口部から吸い込まれるのを、さらに抑えることができる。
　本発明の第４側面に係るトルクコンバータは、第１から第３側面のいずれかのトルクコンバータにおいて、ステータコアは、軸方向位置においてタービンコアが配置されている領域には形成されていない。また、第２突出部は、内径がステータコアの外径より小さく、ステータブレードと軸方向においてオーバラップしている。

　ここでは、タービンから流出した作動油は、タービンコアの第２突出部に導かれてスムーズにステータに流入する。

　以上のような本発明では、トルクコンバータの寸法を大きくすることなく流路面積を増大でき、容量係数を大きくすることができる。また、インペラ出口からタービン入口への作動油の流れがスムーズになり、インペラから流出した作動油がインペラに吸い込まれるのを抑えることができる。

本発明の一実施形態によるトルクコンバータの縦断面概略図。トルクコンバータの中心部を拡大して示す図。本発明の別の実施形態による図２に相当する図。本発明のさらに別の実施形態による図２に相当する図。

　［トルクコンバータの基本構造］
　図１に示すトルクコンバータ１は、エンジンのクランクシャフト（図示せず）からトランスミッションの入力シャフト（図示せず）に動力を伝達するための装置である。図１の左側に図示しないエンジンが配置され、図１の右側に図示しないトランスミッションが配置されている。図１に示すＯ－Ｏ線がトルクコンバータ１の回転軸である。

　図１に示すように、トルクコンバータ１は、フロントカバー２と、トルクコンバータ本体３と、ロックアップ装置４と、から構成されている。トルクコンバータ本体３は、インペラ５と、タービン６と、ステータ７と、を有している。
　フロントカバー２は、円板部２ａと、外周筒状部２ｂと、を有している。円板部２ａの内周部には、エンジン側に延びるセンタボス８が固定されている。また、円板２ａの外周部においてエンジン側には、円周方向に等間隔で複数のナット９が固定されている。外周筒状部２ｂは円板部２ａの外周部からトランスミッション側に延びて形成されている。この外周筒状部２ｂの先端にインペラ５が溶接により固定されている。この結果、フロントカバー２とインペラ５とによって、内部に作動油が充填される作動油室を形成している。

　インペラ５は、インペラシェル１１と、複数のインペラブレード１２と、インペラコア１３と、インペラハブ１４と、を有している。
　インペラシェル１１の外周部はエンジン側に延びており、前述のように、先端部がフロントカバー２の外周筒状部２ｂに溶接により固定されている。複数のインペラブレード１２は、インペラシェル１１の内部に固定されている。インペラコア１３は、環状に形成されており、複数のインペラブレード１２のタービン側端部を支持している。インペラハブ１４は、インペラシェル１１の内周部に固定され、トランスミッション側に延びている。

　タービン６は、タービンシェル１５と、複数のタービンブレード１６と、タービンコア１７と、タービンハブ１８と、を有している。タービンシェル１５は、環状の部材であって、内周側がタービンハブ１８側に延びている。複数のタービンブレード１６は、インペラブレード１２に対向して配置され、タービンシェル１５のインペラ側の面に固定されている。タービンコア１７は、環状に形成され、タービンブレード１６のインペラ側端部を支持している。タービンハブ１８は、円板状のフランジ部１８ａと、フランジ部１８ａの内周端部に軸方向に延びて形成された筒状部１８ｂと、を有している。フランジ部１８ａには、タービンシェル１５の内周端部がリベット２０によって固定されている。また、筒状部１８ｂの内周面には、スプライン孔１８ｃが形成されており、このスプライン孔１８ｃに、トランスミッション側の入力シャフト（図示せず）が係合可能である。

　ステータ７は、タービン６からインペラ５に戻る作動油の流れを整流するための機構である。ステータ７は、樹脂やアルミ合金等で鋳造により形成された一体の部材である。ステータ７はインペラ５の内周部とタービン６の内周部との間に配置されている。ステータ７は、主に、ステータシェル２１と、ステータシェル２１の外周面に設けられた複数のステータブレード２２と、複数のステータブレード２２の先端に設けられた環状のステータコア２３と、を有している。ステータシェル２１はワンウェイクラッチ２５を介して図示しない固定シャフトに支持されている。また、ワンウェイクラッチ２５の軸方向エンジン側にはリテーナ２６が配置されている。リテーナ２６は、ワンウェイクラッチ２５とタービンハブ１８のフランジ部１８ａとの間に配置されており、ワンウェイクラッチ２５を保持している。

　また、インペラハブ１４とステータシェル２１との間にはスラストベアリング２７が設けられ、リテーナ２６とタービンハブ１８のフランジ部１８ａとの間にはスラストベアリング２８が設けられている。
　［インペラコア、タービンコア、ステータコア］
　次にインペラコア１３、タービンコア１７、及ぶステータコア２３について、詳細に説明する。

　図２に示すように、インペラコア１３は、環状に形成されるとともに、径方向に延びる径方向部１３１と、径方向部１３１の外周部をエンジン側に折り曲げて軸方向に延びて形成された軸方向部１３２と、を有している。径方向部１３１及び軸方向部１３２のトランスミッション側の一部１３２ａは、インペラブレード１２のタービン側端縁に固定されている。また、軸方向部１３２のエンジン側の一部は、インペラブレード１２の出口側端縁１２ａから突出しており、第１突出部１３２ｂを形成している。第１突出部１３２ｂは、インペラブレード１２、タービンブレード１６、及びステータブレード２２によって形成されるトーラスの軸方向中心位置Ｃにまで延びている。すなわち、第１突出部１３２ｂの先端とトーラスの軸方向中心位置Ｃとは、軸方向において同じ位置である。

　タービンコア１７は、環状に形成されるとともに、径方向に延びる径方向部１７１と、径方向部１７１の内周部をトランスミッション側に折り曲げて軸方向に延びて形成された軸方向部１７２と、を有している。径方向部１７１はタービンブレード１６のインペラ側端縁に固定されている。また、軸方向部１７２は、タービンブレード１６の入口側端縁１６ａから突出しており、第２突出部となっている。第２突出部１７２は、第１突出部１３２ｂより内周側に位置し、トーラスの軸方向中心位置Ｃにまで延びている。すなわち、第１突出部１３２ｂの先端と第２突出部１７２の先端とは、トーラスの軸方向中心位置Ｃと軸方向において同じ位置である。

　図２に示すように、ステータコア２３はトーラスの軸方向中心位置Ｃからインペラ側にのみ設けられている。すなわち、ステータコア２３は、軸方向位置においてタービンコア１７が配置されている領域には形成されていない。そして、タービンコア１７の第２突出部１７２の内径ｄｔはステータコア２３の外径Ｄｓより小さく、第２突出部１７２はステータブレード２２の外周部に近接して配置されている。また、第２突出部１７２はステータブレード２２と軸方向においてオーバラップしている。

　［ロックアップ装置］
　ロックアップ装置４は、図１に示すように、ピストン３０とダンパー機構３１とから構成されている。
　ピストン３０は、フロントカバー２とタービン６との間に配置された円板状の部材であり、内周部がタービンハブ１８ａの外周面に相対回転自在に、かつ軸方向に移動可能に支持されている。また、ピストン３０の外周部のエンジン側には、環状の摩擦フェーシング３３が固定されている。

　ダンパー機構３１は、リティーニングプレート３５と、ドリブンプレート３６と、複数のトーションスプリング３７とから構成されている。リティーニングプレート３５は、ピストン３０の外周部のタービン側に固定されている。リティーニングプレート３５は、トーションスプリング３７を収納及び支持するための複数の切り起こし部を有している。複数のトーションスプリング３７はリティーニングプレート３５内に収納されて円周方向両端を支持されている。ドリブンプレート３６は、タービン６のタービンシェル１５の外周側に固定された環状のプレートである。ドリブンプレート３６はフロントカバー２側に延びトーションスプリング３７の円周方向両端に係合する複数の突起爪を有している。

　［動作］
　図示しないエンジンのクランクシャフトからフロントカバー２及びインペラ５にトルクが伝達される。インペラ５に伝達されたトルクは、作動油を介してタービン６に伝達され、タービンハブ１８に連結されたトランスミッションの入力シャフトに伝達される。
　以上の動作において、トーラス内の作動油は、インペラ５の回転によってインペラシェル１１及びインペラブレード１２に沿って流れ、タービン６側に導かれる。タービン６内では、タービンシェル１５及びタービンブレード１６に沿ってステータ７側に流れ、さらにステータ７によって整流されてインペラ５に戻される。

　ここで、インペラ５から作動油がタービン６側に流出する際、インペラコア１３には第１突出部１３２ｂが設けられているので、インペラ５から流出した作動油は、タービン６に流入し、インペラ５のポンプ作用によってインペラ５に吸い込まれるのを抑えることができる。
　より詳細には、インペラブレード１２の出口側端部でもっともインペラブレード１２の入口側端部に近い位置、すなわちインペラコア１３が設けられている部分は、インペラ５の出口部分から流出した作動油がインペラ５の入口部分に回り込みやすい。

　しかし、本実施形態では、インペラコア１３の第１突出部１３２ｂがトーラスの軸方向中心位置Cまで延びているので、インペラ５から流出した作動油をスムーズにタービン６に導くことができる。しかも、タービンコア１７にも第２突出部１７２が設けられており、第２突出部１７２はトーラスの軸方向中心位置Cまで延びている。したがって、第１突出部１３２ｂを通過した作動油は、第２突出部１７２によってタービン６側に導かれ、かつインペラ５の入口部分に吸い込まれるのを抑えることができる。

　また、第２突出部１７２は、ステータブレード２２の外周部に近接して配置されており、かつステータブレード２２と軸方向においてオーバラップしている。このため、タービン６から流出した作動油が、ステータ７の外周側に漏れにくく、スムーズにステータ７に導かれる。
　このような実施形態では、インペラ５から流出した作動油がインペラ５に戻る流れを抑えることができ、トルク比の低下を抑えることができる。また、従来の一般的なコアを有するトルクコンバータに比較して、本実施形態のコアの形状を採用することによってトーラス中央部の空間を小さくできる。したがって、トルクコンバータのサイズを大きくすることなく流路面積を増大でき、容量係数を大きくすることができる。

　また、第２突出部１７２は、内径がステータコア２３の外径より小さく、ステータブレード２２と軸方向においてオーバラップしているので、タービン６から流出した作動油はスムーズにステータ７に導かれる。
　［他の実施形態］
　本発明は前記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。

　（１）図３にインペラコア及びタービンコアの別の実施形態を示す。この実施形態では、各コアの突出部の形状が異なっており、他の構成は前記実施形態と同様である。
　具体的には、インペラコア１３’は、前記実施形態と同様に、径方向部１３１’と、軸方向部１３２’と、を有している。そして、軸方向部１３２’は、インペラブレード１２に固定されたトランスミッション側の一部１３２ａ’と、インペラブレード１２の出口側端縁１２ａから突出して形成された第１突出部１３２ｂ’と、を有している。第１突出部１３２ｂ’は、トーラスの軸方向中心位置Ｃを越えてタービンブレード１６側に延びている。

　また、タービンコア１７’は、径方向部１７１’と、軸方向部１７２’と、を有している。そして、軸方向部１７２’は、タービンブレード１６の入口側端縁１６ａから突出して形成された第２突出部１７２’を有している。第２突出部１７２’は、トーラスの軸方向中心位置Ｃを越えてインペラブレード１２側に延びている。すなわち、第１突出部１３２ｂ’と第２突出部１７２’とは軸方向においてオーバラップしている。

　このような実施形態では、インペラ５から流出した作動油がインペラ５側に吸い込まれるのを、より抑えることができる。
　（２）図４にインペラコアのさらに別の実施形態を示す。この図４に示す実施形態では、インペラコアの構成のみが図３に示す実施形態と異なっている。
　この実施形態のインペラコア３３は、筒状に形成されており、先の実施形態における径方向部を有しおらず、軸方向部のみで形成されている。インペラコア３３のトランスミッション側の一部３３ａはインペラブレード１２に固定されており、エンジン側の一部はインペラブレード１２の出口側端縁１２ａから突出する第１突出部３３ｂとなっている。第１突出部３３ｂの構成は図３で示す実施形態における第１突出部１３２ｂ’と同じである。

　このような実施形態によっても、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。

　本発明のトルクコンバータでは、全体寸法を大きくすることなく流路面積を増大でき、容量係数を大きくすることができる。また、インペラ出口からタービン入口への作動油の流れがスムーズになり、インペラから流出した作動油がインペラに吸い込まれるのを抑えることができる。

１　トルクコンバータ
２　フロントカバー
５　インペラ
６　タービン
７　ステータ
１２　インペラブレード
１３，１３’，３３　インペラコア
１５　タービンシェル
１６　タービンブレード
１７　タービンコア
１３２ｂ，１３２ｂ’３３ｂ　第１突出部
１７２，１７２’　第２突出部

Claims

　エンジンからトランスミッションへ作動油を介してトルクを伝達するトルクコンバータであって、
　前記エンジンからトルクが入力されるフロントカバーと、
　複数のインペラブレードと、前記複数のインペラブレードを支持する環状のインペラコアと、を有し、前記フロントカバーとともに作動油室を構成するインペラと、
　前記インペラブレードに対向して配置された複数のタービンブレードと、前記タービンブレードを支持する環状のタービンコアと、を有し、前記トランスミッションに動力を出力可能なタービンと、
　前記インペラの内周部と前記タービンの内周部との間に配置され、前記タービンから前記インペラに流れる作動油を整流するための複数のステータブレードと、前記複数のステータブレードを支持する環状のステータコアと、を有するステータと、
を備え、
　前記インペラコアは前記インペラブレードの出口側端縁から軸方向に突出する第１突出部を有し、
　前記タービンコアは前記タービンブレードの入口側端縁から軸方向に突出する第２突出部を有し、
　前記第２突出部は、前記第１突出部の内周側に位置するとともに、少なくとも前記第１突出部の先端まで延びている、
トルクコンバータ。
　前記第１突出部及び前記第２突出部は、前記インペラブレード、前記タービンブレード、及び前記ステータブレードによって形成されるトーラスの軸方向中心位置まで延びている、請求項１に記載のトルクコンバータ。
　前記第１突出部及び前記第２突出部は軸方向においてオーバラップしている、請求項１又は２に記載のトルクコンバータ。
　前記ステータコアは、軸方向位置において前記タービンコアが配置されている領域には形成されておらず、
　前記第２突出部は、内径が前記ステータコアの外径より小さく、前記ステータブレードと軸方向においてオーバラップしている、
請求項１から３のいずれかに記載のトルクコンバータ。