WO2016046963A1 - トルクコンバータ - Google Patents

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rotational force
rotating body
torque converter
inner ring
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忠彦 加藤
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株式会社ユニバンス
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H45/00—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches
    • F16H45/02—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches with mechanical clutches for bridging a fluid gearing of the hydrokinetic type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
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    • F16H—GEARING
    • F16H41/00—Rotary fluid gearing of the hydrokinetic type
    • F16H41/24—Details
    • F16H41/30—Details relating to venting, lubrication, cooling, circulation of the cooling medium

Definitions

  • the present invention relates to a torque converter, and more particularly to a torque converter connected to a motor as a drive source.
  • Patent Document 1 a technology is known in which a torque converter incorporating a lock-up mechanism is connected to a motor to amplify the torque of the motor when the vehicle starts.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a torque converter that can simplify the structure.
  • the torque converter of the first aspect when the rotational force of the motor is input from the rotating body to the pump, the rotational force is transmitted to the turbine via the fluid.
  • the rotational force between the rotating body and the turbine is interrupted by the clutch device, the rotational force of the pump is output to the turbine via the fluid, so that the rotational force of the motor is amplified.
  • the rotational force between the rotating body and the turbine is transmitted by the clutch device, it is possible to perform lock-up that outputs the rotational force of the motor to the turbine without passing through the fluid.
  • the pump and turbine are built in the case and the fluid is sealed in the case, the structure can be simplified compared to a conventional torque converter integrated with the transmission.
  • the accumulator since the accumulator stores a part of the fluid sealed in the case, the accumulator has an effect of allowing volume fluctuation due to thermal expansion and contraction of the fluid due to temperature change.
  • the clutch device transmits or interrupts the rotational force between the rotating body and the turbine by the mechanical engagement mechanism, and transmits or interrupts the rotational force by the engagement mechanism. Switching is performed by a shift actuator.
  • a shift actuator As a result, in addition to the effect of claim 1, there is an effect that the mechanism can be simplified as compared with the case where the lockup mechanism is configured by using the hydraulic clutch.
  • a pressure source such as a hydraulic pressure generator is required for the vehicle, but it can be mounted on a vehicle that does not have a pressure source. .
  • the engagement mechanism since the engagement mechanism includes the one-way clutch that transmits the rotational force from the rotating body to the turbine, the rotating force can be transmitted from the rotating body to the turbine at the time of lockup.
  • the one-way clutch can release torque transmission from the turbine during coasting and prevent transmission of rotational force to the rotating body, in addition to the effect of claim 2, it prevents the load on the rotating body from affecting the traveling, There is an effect that enables inertial running with low friction.
  • the one-way clutch is configured such that the inner ring is rotatable about the central axis, and the outer ring disposed radially outside the inner ring is rotatable relative to the inner ring. It is configured to be relatively movable in the axial direction.
  • a plurality of rollers interposed between the inner peripheral surface of the outer ring and the outer peripheral surface of the inner ring engage with the outer peripheral surface and the inner peripheral surface to transmit the rotational force.
  • the plurality of rollers are held by the cage while being spaced apart from each other in the circumferential direction while being inclined at a predetermined angle from the plane including the central axis. Therefore, when the inner ring and the outer ring rotate relative to each other, the roller revolves around the central axis while rotating by being guided by the inner peripheral surface and the outer peripheral surface.
  • (A) is a skeleton diagram of the torque converter at the time of start in the first embodiment of the present invention
  • (b) is a skeleton diagram of the torque converter after the start. It is a skeleton figure of the torque converter in a 2nd embodiment. It is an axial sectional view of a clutch device.
  • FIG. 1A is a skeleton diagram of the torque converter 10 at the start in the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a skeleton diagram of the torque converter 10 after the start.
  • the torque converter 10 is a device used in a power transmission system of an electric vehicle (not shown) using a motor 2 (generator motor) as a drive source, and includes a pump 20, a turbine 30, a stator. 40 and a clutch device 50 are provided.
  • the pump 20 and the turbine 30 are arranged coaxially with the stator 40 interposed therebetween, and are provided so as to be relatively rotatable.
  • a case 12 is formed by a rotating body 11 formed in a bowl shape and a pump shell 21 of a pump 20 coupled to the rotating body 11.
  • a turbine shell 31 of the turbine 30 is provided in the case 12 so as to face the pump shell 21.
  • the case 12 contains the pump 20, the turbine 30, the stator 40, and the clutch device 50, and encloses fluid.
  • the driving shaft 3 of the motor 2 is coupled to the shaft center of the rotating body 11 constituting a part of the case 12, and a rotational force is input.
  • the output shaft 4 is arranged at the center on the opposite side of the surface to which the drive shaft 3 is coupled.
  • the output shaft 4 is a shaft member that outputs a rotational force to a power transmission system coupled to a wheel (not shown) side.
  • the case 12 incorporates an accumulator 13 that stores a part of the sealed fluid on the axis of the drive shaft 3 and the output shaft 4.
  • the accumulator 13 is fixed to the case 12.
  • the pump shell 21 is provided with a large number of pump blades 22 on the surface facing the turbine 30.
  • the turbine shell 31 is provided with a large number of turbine blades 32 on the surface facing the pump 20.
  • the stator 40 is supported by the output shaft 4 via a one-way clutch 41 that can rotate in one direction around the output shaft 4.
  • the output shaft 4 is coupled to the inner diameter side end of the turbine blade 32.
  • the clutch device 50 is a device for transmitting or interrupting the rotational force between the rotating body 11 and the turbine 30.
  • the clutch device 50 according to the present embodiment includes a disk-shaped first member 51 coupled to the output shaft 4, and a cylindrical second member coupled to the rotating body 11 and formed coaxially with the first member 51.
  • the sleeve 53 moves in the axial direction along the spline by driving a shift actuator (not shown, but the same as in the second embodiment).
  • a shift actuator not shown, but the same as in the second embodiment.
  • the first member 51 rotates separately from the rotating body 11.
  • the sleeve 53 engages with the first member 51 and the second member 52, the first member 51 rotates integrally with the rotating body 11.
  • FIG. 1A when the vehicle starts, the sleeve 53 is positioned toward the first member 51 by a shift actuator (not shown), and the engagement between the sleeve 53 and the second member 52 is released. As a result, the clutch device 50 blocks transmission of rotational force between the rotating body 11 and the first member 51.
  • the rotational force of the drive shaft 3 is transmitted to the rotating body 11, and the pump shell 21 and the pump blade 22 (pump 20) rotate.
  • the torque converter 10 amplifies the torque of the drive shaft 3 by the action of the pump 20, the turbine 30 and the stator 40 and transmits the amplified torque to the output shaft 4.
  • the sleeve 53 is positioned toward the second member 52 by a shift actuator (not shown), and the first member 51 and the second member 52 and the sleeve 53 are engaged. To do. Thereby, the clutch device 50 transmits the rotational force between the rotating body 11 and the first member 51. As a result, the rotational force is transmitted from the rotating body 11 to the first member 51 and the pump 20.
  • the rotating body 11 is driven by the motor 2
  • the turbine 30 and the output shaft 4 are rotated by the rotational force transmitted from the rotating body 11 (drive side) to the first member 51.
  • the rotational speeds of the turbine 30 and the output shaft 4 are the same as the rotational speed of the rotating body 11.
  • the rotational force transmitted from the rotating body 11 to the pump 20 rotates the turbine 30 through the fluid.
  • the rotational speed of the turbine 30 is smaller than the rotational speed of the rotating body 11 and the pump 20 by the amount of slippage caused by the fluid. Accordingly, the turbine 30 is dragged and rotated by the first member 51 and the output shaft 4 by the rotational force transmitted from the rotating body 11 (drive side) to the first member 51.
  • the clutch device 50 can perform a lock-up that outputs the rotational force of the rotating body 11 to the output shaft 4 without using a fluid, thereby improving transmission efficiency.
  • the motor 2 travels inertially without driving the rotating body 11, if the first member 51, the second member 52, and the sleeve 53 are engaged, the first output from the output shaft 4 (drive side) is made.
  • the rotational force is transmitted to the rotating body 11 through the member 51, the sleeve 53, and the second member 52.
  • the rotational force of the rotator 11 is input to the motor 2 (generator motor) through the drive shaft 3 and energy regeneration is performed.
  • the sleeve 53 When starting on a hill or when strong acceleration is required, the sleeve 53 is positioned toward the first member 51 by a shift actuator (not shown) as in the case of starting, and the sleeve 53 and the second member 52 Release the engagement. As a result, the clutch device 50 blocks transmission of rotational force between the rotating body 11 and the first member 51. As a result, the torque of the drive shaft 3 is amplified by the action of the pump 20, the turbine 30 and the stator 40, and transmitted to the output shaft 4.
  • the motor 2 since the torque at the start of the vehicle (starting time) can be amplified by the torque converter 10, the motor 2 has low efficiency at the time of starting, but compared with the case where the torque converter is not connected to the motor 2, Torque required for starting the vehicle can be obtained with a small current. As a result, the power consumption when starting the motor 2 of a battery (not shown) that supplies power to the motor 2 can be reduced.
  • the clutch device 50 connects the rotating body 11 and the output shaft 4 to improve the transmission efficiency, so that the motor 2 can travel using an efficient region.
  • the small motor 2 of a high rotation type with a relatively small torque can be employed.
  • the cost of the motor 2 and the inverter can be reduced.
  • the capacity of the battery for realizing the cruising distance equivalent to the conventional one can be reduced, the cost of the battery can be reduced.
  • the size in the radial direction of the motor 2 can be reduced and the size can be reduced, a light weight and a compact size can be realized.
  • the torque converter 10 locks up by driving a shift actuator (not shown) by the clutch device 50 and moving the sleeve 53 in the axial direction.
  • the clutch device 50 is a mechanical engagement mechanism that performs its function mainly by mechanical operation. It can be made unnecessary. Therefore, energy loss for generating hydraulic pressure can be eliminated and the mechanism can be simplified.
  • the torque converter 10 can be easily attached to an electric vehicle that does not have a hydraulic pressure generator such as a hydraulic pump. Further, since the torque converter 10 has a structure in which a fluid is sealed in the case 12, the structure can be simplified as compared with a conventional torque converter integrated with a transmission. In addition, since the accumulator 13 stores a part of the fluid sealed in the case 12, the accumulator 13 can tolerate volume fluctuation due to thermal expansion and contraction of the fluid due to temperature change.
  • the mechanical clutch device 50 that exerts its function mainly by mechanical operation is superior in heat resistance as compared with a lock-up clutch using a conventional wet multi-plate clutch. Therefore, a cooling device that suppresses the temperature rise of the fluid sealed in the case 12 can be eliminated. The energy loss used in the cooling device can be suppressed, and the structure of the torque converter 10 can be simplified to the extent that the cooling device can be eliminated.
  • FIG. 2 is a skeleton diagram of the torque converter 110 according to the second embodiment
  • FIG. 3 is an axial sectional view of the clutch device 150.
  • the accumulator 13 built in the case 12 is not shown.
  • the clutch device 150 of the torque converter 110 includes an inner ring 151 coupled to the output shaft 4, and an outer ring 152 disposed coaxially with the inner ring 151 on the radially outer side of the inner ring 151 and coupled to the rotating body 11. And a plurality of rollers 153 disposed between the outer ring 152 and the inner ring 151.
  • the inner ring 151, the outer ring 152, and the roller 153 are disposed inside the rotating body 11.
  • the inner ring 151 is formed with an outer peripheral surface forming a single leaf hyperboloid around the output shaft 4, and the outer peripheral surface is reduced in diameter toward the rotating body 11.
  • the outer ring 152 is formed with an inner circumferential surface forming a single-leaf rotating hyperboloid around the output shaft 4, and the inner circumferential surface is reduced in diameter toward the rotating body 11.
  • the outer ring 152 is restricted from rotating with respect to the rotating body 11 by a spline, and is allowed to move in the axial direction with respect to the rotating body 11.
  • the restriction plate 156 is an annular member for restricting the axial position of the outer ring 152, and the axial end surface of the outer ring 152 is in contact with the circumferential direction.
  • the outer ring 152 is urged to one axial side (the left side in FIG. 3) by a disc spring 155 disposed between the regulating plate 156 and the rotating body 11 so that the axial end surface is in contact with the regulating plate 156. ing.
  • the restriction plate 156 has a shaft 157 penetrating in the thickness direction (left and right direction in FIG. 3), and the first end of the shaft 157 is fixed to the restriction plate 156.
  • the shaft 157 is inserted through a hole that penetrates the rotating body 11, and the second end of the shaft 157 is exposed to the outside of the rotating body 11.
  • An annular stopper 158 is fixed to the second end of the shaft 157 exposed to the outside of the rotating body 11.
  • the stopper 158 is disposed on the outer side in the radial direction of the rotating body 11 and engages with the shift actuator 159.
  • the restriction plate 156, the shaft 157, and the stopper 158 rotate integrally with the rotating body 11.
  • the stopper 158 moves in the axial direction (left-right direction in FIG. 2) by the operation of the shift actuator 159.
  • the shaft 157 and the restriction plate 156 move in the axial direction.
  • the roller 153 is a columnar member that forms a one-way clutch that engages between the inner ring 151 and the outer ring 152 and transmits torque in one direction, and is held between the inner ring 151 and the outer ring 152. Each is held by the device 153 so as to be able to rotate.
  • the cage 153 arranges the roller 153 such that the rotation center of the roller 153 is inclined by a certain angle (for example, 15 °) from the surface including the rotation centers of the inner ring 151 and the outer ring 152.
  • the outer ring 152 When the shift actuator 159 is not operated, the outer ring 152 is pushed in the axial direction (left side in FIG. 2) by the disc spring 155, so that the inner ring 151 and the outer ring 152 are in contact with the outer peripheral surface of the roller 153.
  • the roller 153 is a relative rotation between the inner ring 151 and the outer ring 152, and when the outer ring 152 rotates in one direction with respect to the inner ring 151 (direction in which the vehicle is driven forward by driving the rotating body 11), the inner ring 151 and the outer ring 152 are rotated. To transmit the rotational force.
  • the shift actuator 159 When the shift actuator 159 is operated to move the stopper 158 in the axial direction (right side in FIG. 2), the outer ring 152 moves in the axial direction (right side in FIG. 2) as the shaft 157 and the restriction plate 156 move. In this case, since the distance between the outer peripheral surface of the inner ring 151 and the inner peripheral surface of the outer ring 152 is increased, the roller 153 cannot be engaged with the inner ring 151 and the outer ring 152. Therefore, the roller 153 blocks transmission of rotational force between the inner ring 151 and the outer ring 152. Therefore, by operating the shift actuator 159, it is possible to switch between a state where the rotational force can be transmitted and a state where the rotational force cannot be transmitted.
  • the roller 153 rolls between the inner ring 151 and the outer ring 152, and bites between the inner ring 151 and the outer ring 152 by the traction to rotate integrally with the inner ring 151 and the outer ring 152. . Therefore, even when there is a slight difference between the rotational speed of the output shaft 4 to which the inner ring 151 is coupled and the rotational speed of the rotating body 11 to which the outer ring 152 is coupled, the impact at the time of engagement can be buffered. Therefore, the shock at the time of engagement (at the time of lockup) can be suppressed.
  • the shift actuator 159 When releasing the engagement of the roller 153, the shift actuator 159 is operated to move the stopper 158 in the axial direction (right side in FIG. 2). As a result, the distance between the outer peripheral surface of the inner ring 151 and the inner peripheral surface of the outer ring 152 is increased, so that the engagement between the roller 153 and the inner ring 151 and the outer ring 152 is gently released. It is possible to easily switch between a state where the rotational force can be transmitted and a state where the rotational force cannot be transmitted.
  • the shift actuator 159 (see FIG. 3) is actuated to move the outer ring 152 toward the disc spring 155 and disengage the roller 153.
  • the clutch device 150 blocks transmission of the rotational force via the roller 153 between the rotating body 11 and the output shaft 4.
  • the torque of the rotational force of the motor 2 is amplified by the action of the pump 20, the turbine 30 and the stator 40, and transmitted to the output shaft 4. Therefore, the torque of the motor 2 necessary for starting the automobile can be obtained with a relatively small current.
  • the clutch apparatus 150 transmits a rotational force between the rotary body 11 and the output shaft 4 (refer FIG. 2). Therefore, when the rotating body 11 is driven by the drive shaft 3, the rotational force is transmitted from the rotating body 11 (drive side) to the output shaft 4 via the roller 153. Since the rotating device 11 and the output shaft 4 can be coupled by the clutch device 150 to improve the transmission efficiency, the motor 2 can travel using an efficient region.
  • roller 153 is engaged with the inner ring 151 and the outer ring 152 while rolling, and the inner ring 151 and the outer ring 152 are synchronized, so that the shock at the time of engagement can be buffered and the shock can be suppressed.
  • the shift actuator 159 When starting on a hill or when strong acceleration is required, the shift actuator 159 is operated to move the outer ring 152 to the disc spring 155 side and release the engagement of the roller 153, as in starting. The transmission of the rotational force via the roller 153 between the body 11 and the output shaft 4 is cut off. Thereby, the torque of the output shaft 4 is amplified.
  • the shift actuator 159 is operated to move the outer ring 152 to the disc spring 155 side, and the distance between the outer peripheral surface of the inner ring 151 and the inner peripheral surface of the outer ring 152 is increased, so that the roller 153, the inner ring 151, and the outer ring 152 are increased. Engagement with is gradually released.
  • a shock may occur at the time of engagement or the engagement cannot be released unless the rotation speeds of the teeth are matched.
  • the roller 153 is engaged by utilizing the rolling slip, so that the shock at the time of engagement can be suppressed and the engagement can be easily released.
  • a clutch device 50 (meshing clutch) that engages with splines formed on the outer peripheral surfaces of the first member 51 and the second member 52 and splines formed on the inner peripheral surface of the sleeve 53.
  • the case where the torque converter 10 is provided has been described.
  • the present invention is not necessarily limited to this, and other clutches can naturally be employed.
  • Other clutches include a tooth clutch that engages with a large number of chevron teeth on the opposite cylindrical end faces, a jaw clutch that engages with irregularities such as square shapes and radial shapes on the opposite cylindrical end faces, and the like. It is done.
  • the outer peripheral surface of the inner ring 151 and the inner peripheral surface of the outer ring 152 are single-leaf rotating hyperboloids and the cylindrical roller 153 is employed, but the present invention is not necessarily limited thereto.
  • inner rings, outer rings and rollers in other forms.
  • the outer peripheral surface or inner peripheral surface of the inner ring 151 or outer ring 152 is a single-leaf rotating hyperboloid
  • the roller 153 is conical
  • the outer peripheral surface or inner peripheral surface of the inner ring 151 or outer ring 152 is conical.
  • the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the inner ring 151 and the outer ring 152 may be cylindrical
  • the roller 153 may be a drum, drum, or cylinder.
  • the clutch device 150 includes a one-way clutch in which a rotational force is transmitted from the outer ring 152 (driving side) to the inner ring 151 by engaging the roller 153 with the inner ring 151 and the outer ring 152.
  • a rotational force is transmitted from the outer ring 152 (driving side) to the inner ring 151 by engaging the roller 153 with the inner ring 151 and the outer ring 152.
  • other one-way clutches include a sprag clutch and a spring clutch.
  • first clutch another set of inner ring, outer ring and roller
  • second clutch in the axial direction of the inner ring 151 and the outer ring 152).
  • a clutch By the first clutch and the second clutch, it is possible to constitute a two-way clutch capable of transmitting the rotational force in both directions so as to be able to be cut off.
  • the clutch device 150 including the two-way clutch when the inertial running is performed in a locked-up state (a state where the roller 153 is engaged), the rotating body 11 is output from the output shaft 4 and the inner ring 151 (drive side) via the second clutch. The rotational force is transmitted to the drive shaft 3 of the motor 2.
  • inertial running energy can be regenerated by driving the drive shaft 3 of the motor 2 by torque transmission from the output shaft 4 (wheel side).

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Abstract

構造を簡素化できるトルクコンバータを提供すること。モータ（２）の回転力がポンプ（２０）に入力されると、流体を介してタービン（３０）へ回転力が伝達される。回転体（１１）とタービン（３０）との間がクラッチ装置（５０）により遮断されると、モータ（２）の回転力が増幅される。一方、回転体（１１）とタービン（３０）との間の回転力がクラッチ装置（５０）により伝達されると、流体を介さずに回転力をタービン（３０）へ出力するロックアップができる。ケース（１２）に、ポンプ（２０）及びタービン（３０）が内蔵され流体が封入されるので、変速装置と一体化される従来のトルクコンバータと比較して、構造を簡素化できる。

Description

トルクコンバータ
　本発明はトルクコンバータに関し、特に駆動源としてのモータに接続されるトルクコンバータに関するものである。
　従来から、ロックアップ機構を内蔵したトルクコンバータをモータに接続し、車両の発進時にモータのトルクを増幅する技術が知られている（特許文献１）。
特開昭６２－２２１８０６号公報
　しかしながら、エンジンに接続される従来のトルクコンバータを特許文献１のトルクコンバータに適用すると、従来のトルクコンバータは変速装置と一体化するのに適した構造なので、構造が複雑化するという問題がある。
　本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、構造を簡素化できるトルクコンバータを提供することを目的としている。
課題を解決するための手段および発明の効果
　この目的を達成するために請求項１記載のトルクコンバータによれば、モータの回転力が回転体からポンプに入力されると、流体を介してタービンへ回転力が伝達される。回転体とタービンとの間の回転力がクラッチ装置により遮断されると、ポンプの回転力は流体を介してタービンに出力されるので、モータの回転力が増幅される。一方、回転体とタービンとの間の回転力がクラッチ装置により伝達されると、流体を介さずにモータの回転力をタービンへ出力するロックアップを行うことができる。
　ポンプ及びタービンがケースに内蔵されケースに流体が封入されるので、変速装置と一体化される従来のトルクコンバータと比較して、構造を簡素化できる効果がある。また、ケースに封入される流体の一部をアキュームレータが蓄えるので、アキュームレータによって、温度変化による流体の熱膨張収縮による体積変動を許容できる効果がある。
　請求項２記載のトルクコンバータによれば、クラッチ装置は、機械式の係合機構によって回転体とタービンとの間の回転力の伝達または遮断を行い、係合機構による回転力の伝達または遮断の切り換えをシフトアクチュエータによって行う。その結果、請求項１の効果に加え、油圧クラッチを使ってロックアップ機構を構成する場合と比較して、機構を簡素化できる効果がある。また、油圧クラッチを使ってロックアップ機構を構成する場合は油圧発生装置等の加圧源が車両に必要だが、加圧源を有しない車両にも搭載できるので、汎用性を向上できる効果がある。
　請求項３記載のトルクコンバータによれば、係合機構は、回転体からタービンへ回転力を伝達するワンウェイクラッチを備えているので、ロックアップ時は回転体からタービンへ回転力を伝達できる。この状態で車両が惰性走行すると、ワンウェイクラッチによってタービンから回転体への回転力の伝達が遮断される。ワンウェイクラッチによって惰性走行時にタービンからのトルク伝達を開放して回転体への回転力の伝達を防止できるので、請求項２の効果に加え、回転体側の負荷が走行に影響を与えることを防ぎ、低フリクションの惰性走行を可能にできる効果がある。
　請求項４記載のトルクコンバータによれば、ワンウェイクラッチは、内輪が中心軸の回りに回転可能に構成され、その内輪の径方向外側に配設される外輪が、内輪に対して相対回転可能および軸方向へ相対移動可能に構成される。外輪の内周面と内輪の外周面との間に介設される複数のローラが、外周面および内周面に係合して回転力を伝達する。その複数のローラが、保持器により、中心軸を含む面から所定の角度だけ傾斜させつつ周方向に互いに間隔をあけて保持される。よって、内輪および外輪が相対回転すると、ローラは内周面および外周面に案内されて自転しつつ中心軸の回りを公転する。
　ローラが係合するときには、ローラは内輪と外輪との間を転動し、そのトラクションで内輪と外輪との間に食い込んで内輪および外輪と一体に回転する。そのため、タービンの回転数と回転体の回転数とに多少の差があっても、係合時の衝撃を緩衝できる。よって、請求項３の効果に加え、係合時のショックを抑制できる効果がある。
　ローラの係合を解くときには、シフトアクチュエータによって内輪または外輪を軸方向へ移動させる。これにより、内輪の外周面と外輪の内周面との間隔が大きくなってローラが係合できなくなるので、ローラの係合が緩やかに解かれる。よって、ローラの係合および係合解除の切り換えを容易にできる効果がある。
（ａ）は本発明の第１実施の形態における発進時のトルクコンバータのスケルトン図であり、（ｂ）は発進後のトルクコンバータのスケルトン図である。 第２実施の形態におけるトルクコンバータのスケルトン図である。 クラッチ装置の軸方向断面図である。
　以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず図１を参照して本発明の第１実施の形態におけるトルクコンバータ１０について説明する。図１（ａ）は本発明の第１実施の形態における発進時のトルクコンバータ１０のスケルトン図であり、図１（ｂ）は発進後のトルクコンバータ１０のスケルトン図である。
　図１（ａ）に示すようにトルクコンバータ１０は、モータ２（ジェネレータモータ）を駆動源とする電気自動車（図示せず）の動力伝達系に用いられる装置であり、ポンプ２０、タービン３０、ステータ４０及びクラッチ装置５０を備えている。ポンプ２０及びタービン３０は、ステータ４０を挟んで同軸状に配置されており、相対回転可能に設けられる。トルクコンバータ１０は、碗状に形成された回転体１１と、回転体１１に結合するポンプ２０のポンプシェル２１とによってケース１２が形成される。ケース１２内に、タービン３０のタービンシェル３１が、ポンプシェル２１に対向して設けられる。ケース１２は、ポンプ２０、タービン３０、ステータ４０及びクラッチ装置５０を内蔵すると共に、流体を封入する。
　ケース１２の一部を構成する回転体１１の軸中心に、モータ２の駆動軸３が結合され、回転力が入力される。ケース１２は駆動軸３が結合される面の反対側の中心に、出力軸４が配置される。出力軸４は、車輪（図示せず）側へ結合する動力伝達系へ回転力を出力する軸部材である。ケース１２は、封入された流体の一部を蓄えるアキュームレータ１３を、駆動軸３及び出力軸４の軸線上に内蔵する。アキュームレータ１３はケース１２に固定されている。
　ポンプシェル２１は、タービン３０との対向面に多数のポンプブレード２２が設けられている。タービンシェル３１は、ポンプ２０との対向面に多数のタービンブレード３２が設けられている。ステータ４０は、出力軸４回りの一方向に回転可能なワンウェイクラッチ４１を介して出力軸４に支持される。タービンブレード３２の内径側の端部に、出力軸４が結合されている。
　クラッチ装置５０は、回転体１１とタービン３０との間の回転力の伝達または遮断を行うための装置である。本実施の形態におけるクラッチ装置５０は、出力軸４に結合される円盤状の第１部材５１と、回転体１１に結合されると共に第１部材５１と同軸状に形成される円筒状の第２部材５２と、第１部材５１及び第２部材５２の外周面に形成されたスプライン（図示せず）と係合するスプライン（図示せず）が内周面に形成される円筒状のスリーブ５３とを備えている。
　スリーブ５３は、シフトアクチュエータ（図示せず、但し第２実施の形態と同様）の駆動により、スプラインに沿って軸方向へ移動する。スリーブ５３が、第１部材５１に係合する一方、第２部材５２に係合しないときは、第１部材５１は回転体１１と別個に回転する。一方、スリーブ５３が、第１部材５１及び第２部材５２に係合するときは、第１部材５１は回転体１１と一体に回転する。
　次に、図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照して、トルクコンバータ１０の使用方法について説明する。図１（ａ）に示すように自動車の発進時は、シフトアクチュエータ（図示せず）によりスリーブ５３を第１部材５１側へ位置させ、スリーブ５３と第２部材５２との係合を解除する。これにより、クラッチ装置５０は回転体１１と第１部材５１との間の回転力の伝達を遮断する。駆動軸３の回転力は回転体１１に伝達され、ポンプシェル２１及びポンプブレード２２（ポンプ２０）が回転する。ポンプブレード２２によって流体が回転することで、流体を介してタービンブレード３２及びタービンシェル３１（ポンプ３０）が回転し、出力軸４へ回転力が伝達される。自動車の発進時、トルクコンバータ１０は、ポンプ２０、タービン３０及びステータ４０の作用によって駆動軸３のトルクを増幅し、出力軸４へ伝達する。
　図１（ｂ）に示すように自動車の発進後、シフトアクチュエータ（図示せず）によりスリーブ５３を第２部材５２側へ位置させ、第１部材５１及び第２部材５２とスリーブ５３とを係合する。これにより、クラッチ装置５０は回転体１１と第１部材５１との間に回転力を伝達する。その結果、回転体１１から第１部材５１及びポンプ２０へ回転力が伝達される。モータ２によって回転体１１が駆動されるときには、回転体１１（駆動側）から第１部材５１へ伝達される回転力により、タービン３０及び出力軸４が回転する。タービン３０及び出力軸４の回転数は、回転体１１の回転数と同じである。
　一方、回転体１１からポンプ２０へ伝達される回転力は、流体を介してタービン３０を回転させる。しかし、タービン３０のこの回転数は、流体による滑りの分だけ、回転体１１やポンプ２０の回転数より小さい。従って、タービン３０は、回転体１１（駆動側）から第１部材５１へ伝達される回転力により、第１部材５１及び出力軸４に引きずられて回転する。その結果、クラッチ装置５０によって、流体を介さずに回転体１１の回転力を出力軸４へ出力するロックアップを行うことができ、伝達効率を向上できる。
　また、モータ２が回転体１１を駆動しない惰性走行をする場合には、第１部材５１及び第２部材５２とスリーブ５３とが係合していると、出力軸４（駆動側）から第１部材５１、スリーブ５３、第２部材５２を経て回転体１１に回転力が伝達される。回転体１１の回転力は駆動軸３を経てモータ２（ジェネレータモータ）に入力され、エネルギー回生が行われる。
　なお、坂道発進をするときや強い加速を必要とするときには、発進時と同様に、シフトアクチュエータ（図示しない）によりスリーブ５３を第１部材５１側へ位置させ、スリーブ５３と第２部材５２との係合を解除する。これにより、クラッチ装置５０は回転体１１と第１部材５１との間の回転力の伝達を遮断する。その結果、ポンプ２０、タービン３０及びステータ４０の作用によって駆動軸３のトルクが増幅され、出力軸４へ伝達される。
　以上のように、トルクコンバータ１０によって自動車の発進時（始動時）のトルクを増幅できるので、モータ２は始動時の効率が低いのだが、モータ２にトルクコンバータを接続しない場合と比較して、自動車の発進に必要なトルクを小さい電流で得ることができる。その結果、モータ２へ電力を供給するバッテリ（図示せず）のモータ２の始動時の消費電力を小さくできる。自動車の発進後は、クラッチ装置５０によって回転体１１と出力軸４とを結合して伝達効率を向上できるので、モータ２の効率の良い領域を使って走行できる。トルクコンバータ１０によって始動時のトルクを増幅することで、バッテリの電力の浪費を抑制できる。よって、バッテリの容量を大きくしなくても航続距離（１回のバッテリの充電で自動車が走行できる距離）を増加できる。
　また、トルクコンバータ１０によって自動車の発進時のトルクを増幅して始動時のモータ２の電流を小さくできるので、トルクの比較的小さい高回転型の小型のモータ２を採用できる。その結果、モータ２及びインバータ等のコストを低減できる。また、従来と同等の航続距離を実現するためのバッテリの容量を小さくできるので、バッテリのコストを小さくできる。さらに、モータ２の径方向寸法を縮小して小型化できるので、軽量・コンパクト化を実現できる。
　また、トルクコンバータ１０は、クラッチ装置５０によりシフトアクチュエータ（図示せず）を駆動してスリーブ５３を軸方向へ移動させることでロックアップを行う。クラッチ装置５０は、従来の湿式多板クラッチ等の油圧クラッチを使ったロックアップクラッチと異なり、主として機械的な作動によって機能を発揮する機械式の係合機構なので、油圧ポンプ等の油圧発生装置を不要にできる。よって、油圧を発生させるためのエネルギー損失をなくすことができると共に、機構を簡素化できる。
　油圧発生装置を不要にできるので、油圧ポンプ等の油圧発生装置をもたない電気自動車にトルクコンバータ１０を容易に取り付けられる。また、トルクコンバータ１０はケース１２に流体を封入した構造なので、変速装置と一体化される従来のトルクコンバータと比較して、構造を簡素化できる。また、ケース１２に封入される流体の一部をアキュームレータ１３が蓄えるので、アキュームレータ１３によって、温度変化による流体の熱膨張収縮による体積変動を許容できる。
　主として機械的な作動によって機能を発揮する機械式のクラッチ装置５０は、従来の湿式多板クラッチを使ったロックアップクラッチと比較して、耐熱性に優れる。そのため、ケース１２に封入される流体の温度上昇を抑える冷却装置を不要にできる。冷却装置に使われるエネルギー損失を抑制できると共に、冷却装置を不要にできる分だけトルクコンバータ１０の構造を簡素化できる。
　次に図２及び図３を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、スプラインの機械的かみあいによって係合を行うクラッチ装置５０（かみあいクラッチ）を備える場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、ローラによって係合を行うクラッチ装置１５０を備える場合について説明する。なお、第２実施の形態は、第１実施の形態と相違するクラッチ装置１５０について説明し、第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図２は第２実施の形態におけるトルクコンバータ１１０のスケルトン図であり、図３はクラッチ装置１５０の軸方向断面図である。なお、図２ではケース１２に内蔵されるアキュームレータ１３の図示が省略されている。
　図２に示すようにトルクコンバータ１１０のクラッチ装置１５０は、出力軸４に結合する内輪１５１と、内輪１５１の径方向外側に内輪１５１と同軸状に配置されると共に回転体１１に結合する外輪１５２と、外輪１５２と内輪１５１との間に配置される複数のローラ１５３とを主に備えている。
　図３に示すように、内輪１５１、外輪１５２及びローラ１５３は回転体１１の内側に配設されている。内輪１５１は、出力軸４回りの単葉回転双曲面をなす外周面が形成されており、その外周面は、回転体１１へ向かうにつれて縮径している。外輪１５２は、出力軸４回りの単葉回転双曲面をなす内周面が形成されており、その内周面は、回転体１１へ向かうにつれて縮径している。
　外輪１５２は、スプラインによって回転体１１に対して回転が規制される一方、回転体１１に対する軸方向の移動が許容されている。規制板１５６は、外輪１５２の軸方向の位置を規制するための円環状の部材であり、外輪１５２の軸方向端面が、周方向に亘って当接される。外輪１５２は、規制板１５６と回転体１１との間に配設された皿ばね１５５によって、軸方向端面が規制板１５６に当接するように軸方向の一方側（図３左側）に付勢されている。
　規制板１５６は、厚さ方向（図３左右方向）にシャフト１５７が貫設されており、シャフト１５７の第１の端部が規制板１５６に固定されている。シャフト１５７は回転体１１を貫通する孔部に挿通され、シャフト１５７の第２の端部が回転体１１の外部に露出する。回転体１１の外部に露出するシャフト１５７の第２の端部に、円環状のストッパ１５８が固定される。ストッパ１５８は回転体１１の径方向外側に配設されており、シフトアクチュエータ１５９と係合する。規制板１５６、シャフト１５７及びストッパ１５８は回転体１１と一体に回転する。ストッパ１５８はシフトアクチュエータ１５９の作動により軸方向（図２左右方向）へ移動する。ストッパ１５８の移動につれて、シャフト１５７及び規制板１５６が軸方向へ移動する。
　ローラ１５３は、内輪１５１と外輪１５２との間に係合して１方向へトルクを伝達するワンウェイクラッチを形成する円柱状の部材であり、内輪１５１と外輪１５２との間に配設される保持器１５３によって、各々が自転可能に保持される。保持器１５３は、内輪１５１及び外輪１５２の回転中心を含む面からローラ１５３の回転中心を一定角度（例えば１５°）傾斜させて、ローラ１５３を配置する。
　シフトアクチュエータ１５９を作動しない状態では、皿ばね１５５により外輪１５２が軸方向（図２左側）へ押されることで、ローラ１５３の外周面に内輪１５１及び外輪１５２が接する。ローラ１５３は、内輪１５１と外輪１５２との相対回転で、内輪１５１に対して外輪１５２が一方向（回転体１１を駆動して自動車を前進走行させる方向）へ回転するときには、内輪１５１と外輪１５２との間に係合して回転力を伝達する。これに対し、内輪１５１と外輪１５２との相対回転で、外輪１５２に対して内輪１５１が一方向（惰性走行のように、出力軸４を駆動して自動車を前進走行させる方向）へ回転するときには、ローラ１５３は、係合が解かれることで内輪１５１と外輪１５２との間の回転力の伝達を遮断する。
　シフトアクチュエータ１５９を作動して、ストッパ１５８を軸方向（図２右側）へ移動すると、シャフト１５７及び規制板１５６の移動に伴い、外輪１５２が軸方向（図２右側）へ移動する。この場合、内輪１５１の外周面と外輪１５２の内周面との間隔が大きくなるので、ローラ１５３は内輪１５１及び外輪１５２に係合できない。よって、ローラ１５３は、内輪１５１と外輪１５２との間の回転力の伝達を遮断する。従って、シフトアクチュエータ１５９を作動させることで、回転力を伝達できる状態と、回転力を伝達できない状態とを切り換えることができる。
　また、ローラ１５３が係合するときには、ローラ１５３は内輪１５１と外輪１５２との間を転動し、そのトラクションで内輪１５１と外輪１５２との間に食い込んで内輪１５１及び外輪１５２と一体に回転する。そのため、内輪１５１が結合する出力軸４の回転数と、外輪１５２が結合する回転体１１の回転数とに多少の差があっても、係合時の衝撃を緩衝できる。よって、係合時（ロックアップ時）のショックを抑制できる。
　ローラ１５３の係合を解くときには、シフトアクチュエータ１５９を作動して、ストッパ１５８を軸方向（図２右側）へ移動する。そうすると、内輪１５１の外周面と外輪１５２の内周面との間隔が大きくなるので、ローラ１５３と内輪１５１及び外輪１５２との係合が緩やかに解かれる。回転力を伝達できる状態と、回転力を伝達できない状態との切り換えを容易にできる。
　次にトルクコンバータ１１０の使用方法について説明する。自動車の発進時は、シフトアクチュエータ１５９（図３参照）を作動して、外輪１５２を皿ばね１５５側へ移動し、ローラ１５３の係合を解く。これによりクラッチ装置１５０は、回転体１１と出力軸４との間のローラ１５３を介する回転力の伝達を遮断する。その結果、モータ２の回転力は、ポンプ２０、タービン３０及びステータ４０の作用によってトルクが増幅され、出力軸４へ伝達される。よって、自動車の発進に必要なモータ２のトルクを、比較的小さい電流で得ることができる。
　自動車の発進後、シフトアクチュエータ１５９（図３参照）の作動を停止すると、皿ばね１５５に外輪１５２が押され、内輪１５１及び外輪１５２にローラ１５３が係合する。これにより、クラッチ装置１５０は回転体１１と出力軸４（図２参照）との間に回転力を伝達する。よって、駆動軸３によって回転体１１が駆動されるときには、回転体１１（駆動側）からローラ１５３を介して出力軸４へ回転力が伝達される。クラッチ装置１５０によって回転体１１と出力軸４とを結合して伝達効率を向上できるので、モータ２の効率の良い領域を使って走行できる。また、ローラ１５３は転動しながら内輪１５１及び外輪１５２に係合し、内輪１５１及び外輪１５２が同期するので、係合時の衝撃を緩衝し、ショックを抑制できる。
　ロックアップした状態（ローラ１５３が係合した状態）で惰性走行をすると、出力軸４及び内輪１５１が駆動される。これによりローラ１５３は係合が解かれ、内輪１５１と外輪１５２との間の回転力の伝達が遮断される。その結果、惰性走行時に出力軸４（車輪側）からのトルク伝達を開放して回転体１１への回転力の伝達を防止できるので、低フリクションの惰性走行を可能にできる。
　なお、坂道発進をするときや強い加速を必要とするときには、シフトアクチュエータ１５９を作動し、発進時と同様に、外輪１５２を皿ばね１５５側へ移動させ、ローラ１５３の係合を解いて、回転体１１と出力軸４との間のローラ１５３を介する回転力の伝達を遮断する。これにより出力軸４のトルクを増幅する。
　このときは、シフトアクチュエータ１５９を作動して外輪１５２を皿ばね１５５側へ移動させ、内輪１５１の外周面と外輪１５２の内周面との間隔を大きくすることでローラ１５３と内輪１５１及び外輪１５２との係合が緩やかに解かれる。スプライン等の歯部のかみあいによって係合を行うクラッチの場合には、歯部同士の回転数を合わせないと係合時にショックが発生したり係合を解くことができなかったりするが、本実施の形態によればローラ１５３が転動する滑りを利用して係合するので、係合時のショックを抑制できると共に係合の解除を容易にできる。
　以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
　第１実施の形態では、第１部材５１及び第２部材５２の外周面に形成されたスプラインと、スリーブ５３の内周面に形成されたスプラインとによって係合を行うクラッチ装置５０（かみあいクラッチ）をトルクコンバータ１０が備える場合について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、他のクラッチを採用することは当然可能である。他のクラッチとしては、相対する円筒端面にある多数の山形の歯部によって係合を行うツースクラッチ、相対する円筒端面にある角形形状、放射状などの凹凸部によって係合を行うジョークラッチ等が挙げられる。
　第２実施の形態では、内輪１５１の外周面や外輪１５２の内周面を単葉回転双曲面とし、円柱状のローラ１５３を採用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。他の形態における内輪、外輪およびローラを採用することは当然可能である。他の形態としては、例えば内輪１５１や外輪１５２の外周面や内周面を単葉回転双曲面とし、ローラ１５３を円錐状とするもの、内輪１５１や外輪１５２の外周面や内周面を円錐状面とするもの、内輪１５１や外輪１５２の外周面や内周面を円筒状としたり、ローラ１５３を鼓状、太鼓状や円筒状としたりするもの等が挙げられる。
　第２実施の形態では、クラッチ装置１５０が、内輪１５１及び外輪１５２にローラ１５３が係合することで外輪１５２（駆動側）から内輪１５１へ回転力が伝達されるワンウェイクラッチを備える場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他のワンウェイクラッチを採用することは当然可能である。他のワンウェイクラッチとしては、例えばスプラグ式のクラッチやスプリングクラッチが挙げられる。
　また、第２実施の形態で説明したワンウェイクラッチ（以下「第１クラッチ」と称す）に加え、内輪１５１及び外輪１５２の軸方向に、さらにもう一組の内輪、外輪およびローラ（以下「第２クラッチ」と称す）を配置できる。第１クラッチ及び第２クラッチによって、双方向に回転力を遮断可能に伝達できるツーウェイクラッチを構成することが可能である。ツーウェイクラッチを備えるクラッチ装置１５０によれば、ロックアップした状態（ローラ１５３が係合した状態）で惰性走行をすると、出力軸４及び内輪１５１（駆動側）から第２クラッチを介して回転体１１及びモータ２の駆動軸３へ回転力が伝達される。惰性走行時に出力軸４（車輪側）からのトルク伝達によりモータ２の駆動軸３を駆動してエネルギー回生を行うことができる。
　２　　　モータ
　１０，１１０　トルクコンバータ
　１１　　回転体
　１２　　ケース
　１３　　アキュームレータ
　２０　　ポンプ
　３０　　タービン
　５０，１５０　クラッチ装置
　５１　　第１部材（係合機構の一部）
　５２　　第２部材（係合機構の一部）
　５３　　スリーブ（係合機構の一部）
　１５１　内輪（ワンウェイクラッチの一部、係合機構の一部）
　１５２　外輪（ワンウェイクラッチの一部、係合機構の一部）
　１５３　ローラ（ワンウェイクラッチの一部、係合機構の一部）
　１５４　保持器（ワンウェイクラッチの一部、係合機構の一部）
　１５９　シフトアクチュエータ

Claims (4)

  1. 　駆動源としてのモータに接続されるトルクコンバータであって、
    　前記モータの回転力が回転体から入力されるポンプと、
    　そのポンプから流体を介して伝達される回転力を出力するタービンと、
    　前記回転体と前記タービンとの間の回転力の伝達または遮断を行うクラッチ装置と、
    　前記ポンプ及び前記タービンを内蔵して前記流体を封入するケースと、
    　そのケースに封入される前記流体の一部を蓄えるアキュームレータと、を備えていることを特徴とするトルクコンバータ。
  2. 　前記クラッチ装置は、前記回転体と前記タービンとの間の回転力の伝達または遮断を行う機械式の係合機構と、
    　その係合機構による回転力の伝達または遮断の切り換えを行うシフトアクチュエータと、を備えていることを特徴とする請求項１記載のトルクコンバータ。
  3. 　前記係合機構は、前記回転体から前記タービンへ回転力を伝達するワンウェイクラッチを備えていることを特徴とする請求項２記載のトルクコンバータ。
  4. 　前記ワンウェイクラッチは、
    　中心軸の回りに回転可能に構成される内輪と、
    　その内輪の径方向外側に配設されると共に、前記内輪に対して相対回転可能および軸方向へ相対移動可能に構成される外輪と、
    　その外輪の内周面と前記内輪の外周面との間に介設されると共に、その外周面および前記内周面に係合して回転力を伝達する複数のローラと、
    　その複数のローラを、前記中心軸を含む面から所定の角度だけ傾斜させつつ周方向に互いに間隔をあけて保持する保持器と、を備えていることを特徴とする請求項３記載のトルクコンバータ。
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