JP4122620B2 - 流体伝動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体伝動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動変速機においては、駆動源としてのエンジンによって発生させられたトルクを、流体伝動装置を介してトランスミッションに伝達し、該トランスミッションにおいて変速を行って駆動輪に伝達するようにしている。そして、前記流体伝動装置としてのトルクコンバータは、ポンプインペラ、タービンランナ、ステータ、ワンウェイクラッチ及びロックアップ装置から成り、内部を循環する作動流体としての油によってトルク変換機又は流体継手として作用する。
【０００３】
すなわち、エンジンからクランクシャフトを介してトルクコンバータに伝達された回転は、トルクコンバータのフロントカバーを介してポンプインペラに伝達される。そして、該ポンプインペラが回転すると、トルクコンバータ内の油は、遠心力によってポンプインペラ、タービンランナ及びステータ間を循環し、タービンランナを回転させる。また、該タービンランナにはトランスミッションの入力軸が連結されていて、トルクコンバータからの出力がトランスミッションに伝達されるようになっている。そして、前記ステータは、ポンプインペラとタービンランナとの間に配設され、両者の回転速度の差が大きいときは、油の流れをポンプインペラの回転を助ける方向に変換し、トルクを大きくする。
【０００４】
前記ポンプインペラ及びタービンランナは、いずれもアウタシェル、該アウタシェルと所定の間隔を置いて配設されたインナコア、及び前記アウタシェルとインナコアとの間に配設された複数のブレードを備える。また、前記アウタシェル及びインナコアは、いずれも環状のプレートから成り、径方向における断面がほぼ弧状の形状を有する。そして、アウタシェルとインナコアとの間に湾曲した油の流路が形成される。
【０００５】
なお、駆動源としてモータ等を使用することもできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のトルクコンバータにおいては、駆動源によって発生させられたトルクが大きい場合、該トルクに対応させてトルクコンバータ内を流れる油の量を多くするとともに、トルク容量係数を大きくする必要があるが、油の量を多くしたり、トルク容量係数を大きくしたりしようとすると、トルクコンバータの寸法が大きくなってしまう。
【０００７】
そこで、前記各インナコアを小さくすることによって、油の流路の断面積を大きくし、トルクコンバータ内を流れる油の量を多くすることが考えられる。ところが、前記インナコアは環状のプレートから成るので、各インナコアを小さくする分だけ強度が低くなり、トルクコンバータの耐久性が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、前記従来のトルクコンバータの問題点を解決して、作動流体の量を多くすることができ、トルク容量係数を大きくすることができ、寸法を小さくすることができるとともに、耐久性を向上させることができる流体伝動装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の流体伝動装置においては、回転自在に配設され、駆動源からの回転を受けて回転させられるポンプインペラと、該ポンプインペラと対向させて回転自在に配設され、出力軸に回転を出力するタービンランナとを有する。
【００１０】
そして、前記ポンプインペラ及びタービンランナは、いずれもアウタシェル、インナコア及びブレードを備える。
また、前記ポンプインペラ及びタービンランナのうちの少なくとも一方の各ブレードは、内周縁に第１、第２の突片を備える。
そして、該第１、第２の突片によって半割構造の切欠が形成される。
また、該各切欠内に、環状のバーから成るインナコアが挿入されて固定される。
そして、前記各切欠の内径は前記バーの断面の外径よりわずかに小さくされる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるトルクコンバータの断面図である。
【００１８】
図において、１１は流体伝動装置としてのトルクコンバータ、１２はトルクコンバータケースであり、該トルクコンバータケース１２は、ロックアップ装置１４を収容するフロントカバー１２ａ、該フロントカバー１２ａに溶接されたアウタシェル１２ｂ、及び該アウタシェル１２ｂに溶接されたスリーブ１２ｃから成る。前記フロントカバー１２ａは、図示されないドライブプレートを介して駆動源としての図示されないエンジンのクランクシャフトと連結される。前記スリーブ１２ｃは、エンジンと図示されないトランスミッションとを区画する隔壁に対して回転自在に支持され、スリーブ１２ｃの後端（図における右端）は、前記隔壁内に配設された図示されないオイルポンプと連結される。なお、駆動源としてモータ等を使用することもできる。
【００１９】
前記トルクコンバータ１１は、回転自在に配設され、フロントカバー１２ａの回転を受けて作動流体としての油を遠心力によって内周側から外周側に流すポンプインペラ１５、該ポンプインペラ１５と対向させて回転自在に配設され、ポンプインペラ１５が外周側に流した油を受け、再び内周側に流すことによって回転させられるタービンランナ１６、並びに前記ポンプインペラ１５及びタービンランナ１６の内周側において油が流れる方向を変更し、ポンプインペラ１５からタービンランナ１６に伝達されるトルクを大きくするためのステータ１７を備える。
【００２０】
そして、該ステータ１７の内周には、一方向にだけ回転自在なワンウェイクラッチ１８のアウタレース１８ａが固定されている。また、ワンウェイクラッチ１８のインナレース１８ｂは、前記オイルポンプに連結された図示されない固定スリーブの外周にスプライン嵌（かん）合される。
【００２１】
前記ポンプインペラ１５は、前記アウタシェル１２ｂ、該アウタシェル１２ｂと所定の間隔を置いて配設されたインナコア５１、及び前記アウタシェル１２ｂとインナコア５１との間に配設された複数のブレード５２を備え、該ブレード５２は、外周縁に３個のタブ５２ａを備える。また、前記タービンランナ１６は、アウタシェル５３、該アウタシェル５３と所定の間隔を置いて配設されたインナコア５４、及び前記アウタシェル５３とインナコア５４との間に配設された複数のブレード５５を備え、該ブレード５５は、外周縁に４個のタブ５５ａを備える。
【００２２】
前記タービンランナ１６は、リベット１９によってタービンハブ２０に固定され、該タービンハブ２０は前記固定スリーブの内周において回転自在に支持されたトルクコンバータ１１の図示されない出力軸、すなわち、前記トランスミッションの入力軸とスプライン係合させられ、かつ、軸方向に固定される。また、タービンハブ２０は、内周側にスリーブ部５８を備え、該スリーブ部５８には油路２１が形成される。
【００２３】
前記構成のトルクコンバータ１１において、エンジンからクランクシャフトを介して伝達された回転はポンプインペラ１５に伝達される。そして、該ポンプインペラ１５が回転させられると、トルクコンバータ１１内の油は、遠心力によってポンプインペラ１５、タービンランナ１６及びステータ１７間を循環し、タービンランナ１６を回転させる。
【００２４】
前記ポンプインペラ１５が回転を始めたばかりの発進時、すなわち、ストール時においては、ポンプインペラ１５の回転速度とタービンランナ１６の回転速度との差が大きいので、タービンランナ１６から流れ出した油はポンプインペラ１５の回転を妨げる方向に流れる。前記ステータ１７は、ポンプインペラ１５とタービンランナ１６との間に配設され、ポンプインペラ１５の回転速度とタービンランナ１６の回転速度との差が大きいときには油の流れをポンプインペラ１５の回転を助ける方向に変換する。このとき、ステータ１７のブレード１７ａが油の流れからトルクを受けるので、その分だけトルクが大きくなる。
【００２５】
そして、ブレード１７ａが油の流れから受けるトルクは、タービンランナ１６から出力されるトルクとエンジンからポンプインペラ１５に入力されるトルクとの差と等しく、ポンプインペラ１５の回転速度とタービンランナ１６の回転速度との差が小さくなるに従って小さくなる。
【００２６】
これは、ブレード１７ａの表側に当たっていた油が、タービンランナ１６の回転速度が高くなるに従って裏側に当たるようになるので、固定されているステータ１７が油の流れを妨げてしまうためであり、その場合、ステータ１７自身がエネルギーを消費してしまう。
【００２７】
そこで、ステータ１７と前記固定スリーブとの間に一方向にだけ回転することができるワンウェイクラッチ１８を配設し、油がブレード１７ａの裏側に当たる状態、すなわち、クラッチポイントになると、ワンウェイクラッチ１８がフリーになってステータ１７が自由に回転することができるようになっている。
【００２８】
このように、トルクコンバータ１１は、前記タービンランナ１６の回転速度が低い間はトルク変換機として作用し、タービンランナ１６の回転速度が高くなってポンプインペラ１５の回転速度とほぼ等しくなると、流体継手として作用する。なお、流体継手として作用する間はトルクを大きくすることができず、単に回転を伝達するだけであるので、油の攪拌（かくはん）等による損失の分だけ伝達されるトルクが小さくなり、トルクの伝達効率が低くなってしまう。
【００２９】
そこで、車速が設定値に達すると、前記ロックアップ装置１４を作動させ、エンジンの回転を直接タービンランナ１６に伝達し、トルクの伝達効率を高くするようにしている。
【００３０】
前記ロックアップ装置１４は、ロックアップピストン２２を備え、該ロックアップピストン２２の内周側筒状部２２ａが、タービンハブ２０の外周部にシールリング２３を介して軸方向に摺（しゅう）動自在に外嵌されている。
【００３１】
また、ロックアップピストン２２とタービンハブ２０との間には、ダンパ機構２４が配設され、該ダンパ機構２４は、圧縮コイルスプリングから成る一群のダンパ２４ａ、該ダンパ２４ａを内包して円周方向に摺動自在に保持する第１ガイドプレート２４ｂ及び第２ガイドプレート２４ｃから成るドリブンプレート６１、並びに外周が前記ロックアップピストン２２の外周側筒状部２２ｂとスプライン係合させられ、第１ガイドプレート２４ｂと第２ガイドプレート２４ｃとの間で円周方向に摺動自在に保持されたドライブプレート６２を備える。
【００３２】
そして、前記第２ガイドプレート２４ｃは前記リベット１９によってタービンハブ２０に固定される。また、第１ガイドプレート２４ｂ及び第２ガイドプレート２４ｃはリベット６４によって互いに連結される。さらに、前記ロックアップピストン２２の環状板部２２ｃには摩擦材２５が固定される。
【００３３】
また、前記ロックアップピストン２２は、フロントカバー１２ａと対向する側にロックアップ解放側油室２７を、タービンランナ１６と対向する側にロックアップ係合側油室２８を区画して形成する。前記ロックアップ解放側油室２７の油圧がロックアップ係合側油室２８の油圧より高いときには、ロックアップピストン２２はフロントカバー１２ａから離れた位置にあり、ロックアップ装置１４は解放される。これに対して、ロックアップ解放側油室２７内の油圧がロックアップ係合側油室２８内の油圧より低いときには、ロックアップピストン２２がフロントカバー１２ａ側に移動し、ロックアップ装置１４が係合させられる。このとき、エンジンからのトルクが直接タービンハブ２０に伝達されるようになる。
【００３４】
ところで、前記アウタシェル１２ｂ、５３は、いずれも環状のプレートから成り、該プレートの径方向における断面はほぼ弧状の形状を有し、前記インナコア５１、５４はいずれも金属製の環状のバーから成る。そして、該バーは中実の棒材によって形成され、該棒材の径方向における断面は円形の形状を有する。すなわち、バーの径方向における断面において、外周面に凹部が形成されず、外周面の全体が凸部から成る。したがって、環状のプレートから成るインナコアと比べて、インナコア５１、５４の耐屈曲性及び耐捩（ね）じり性を極めて高くすることができるので、インナコア５１、５４は、各種の方向から力が加えられても変形することがない。その結果、インナコア５１、５４の強度を高くすることができるので、トルクコンバータ１１の耐久性を向上させることができる。
【００３５】
また、前記アウタシェル１２ｂ、５３とインナコア５１、５４との間に湾曲した油の流路が形成されるが、前記インナコア５１、５４の強度を高くすることができる分だけインナコア５１、５４の径方向における断面の寸法を小さくすることができる。したがって、前記油の流路の断面積をその分大きくすることができるので、トルクコンバータ１１内を流れる油の量を多くすることができるだけでなく、トルク容量係数を大きくすることができる。その結果、トルクコンバータ１１の寸法を小さくすることができる。
【００３６】
さらに、前記インナコア５１、５４における少なくともアウタシェル１２ｂ、５３と対向する面はほぼ円弧状の形状を有する。したがって、油の流れを妨げることがないので、前記インナコア５１、５４の強度を高くしながら、トルクコンバータ１１の効率を高くすることができる。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、インナコア５１、５４はいずれもバーから成るが、インナコア５１、５４のうちの一方だけをバーによって形成することもできる。
【００３８】
次に、前記構成のトルクコンバータ１１の特性について説明する。
【００３９】
図２は本発明の第１の実施の形態におけるトルクコンバータの特性図である。なお、図において、横軸に速度比を、縦軸にトルク容量係数及びトルク比を採ってある。
【００４０】
図において、Ｅ１は従来の環状のプレートから成るインナコアを使用したときのトルク容量係数、Ｅ２は本発明の環状のバーから成るインナコア５１（図１）、５４を使用したときのトルク容量係数、Ｔ１は従来の環状のプレートから成るインナコアを使用したときのトルク比、Ｔ２は本発明の環状のバーから成るインナコア５１、５４を使用したときのトルク比である。
【００４１】
図に示されるように、バーから成るインナコア５１、５４を使用すると、トルク容量係数を大きくすることができる。したがって、車両を発進させるときの加速性を高くすることができるだけでなく、トルクコンバータ１１内の油に滑りが生じないので、燃費を良くすることができる。
【００４２】
次に、前記インナコア５１、５４の組付方法について説明する。なお、この場合、インナコア５１、５４の組付方法は同じであるので、インナコア５４の組付方法についてだけ説明する。
【００４３】
図３は本発明の第１の実施の形態におけるインナコアの組付方法を示す第１の図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるインナコアの組付方法を示す第２の図である。
【００４４】
図において、５４はインナコア、５５はブレードであり、該ブレード５５の内周縁ｅ１に第１、第２の突片７２、７３が形成され、該第１、第２の突片７２、７３によって半割構造の円形の切欠７１が形成される。また、該切欠７１の内径は前記インナコア５４の外径よりわずかに小さくされる。
【００４５】
そして、第１の工程において、図３に示されるように、前記第１、第２の突片７２、７３を互いに逆の方向に曲折し、切欠７１を大きく開き、インナコア５４を切欠７１内に挿入する。続いて、第２の工程において、図４に示されるように、前記第１、第２の突片７２、７３を元の状態に戻す。このとき、前述されたように、切欠７１の内径は前記インナコア５４の外径よりわずかに小さいので、インナコア５４は、第１、第２の突片７２、７３によって挟まれ、切欠７１内に嵌入される。
【００４６】
したがって、インナコア５４を、ろう付けすることなくブレード５５に固定し、トルクコンバータ１１（図１）に組み付けることができる。なお、この場合、ブレード５５に切欠７１が形成される分だけブレード５５を軽くすることができるので、トルクコンバータ１１を軽くすることができる。
【００４７】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
【００４８】
図５は本発明の第２の実施の形態におけるインナコアの斜視図、図６は本発明の第２の実施の形態におけるブレードの斜視図である。
【００４９】
この場合、インナコア５４の外周面に半円形の切欠７４が形成され、ブレード５５の内周縁ｅ１に前記切欠７４と対応する形状を有する係止部７５が形成される。したがって、該係止部７５を前記切欠７４内に挿入し、該切欠７４の周縁をかしめることによって、前記インナコア５４を、ブレード５５に固定し、流体伝動装置としてのトルクコンバータ１１（図１）に組み付けることができる。また、切欠７４が形成される分だけインナコア５４を軽くすることができるので、トルクコンバータ１１を軽くすることができる。
【００５０】
ところで、本実施の形態においては、バーの断面が円形にされるが、断面を三角形、四角形等の多角形にしたり、楕（だ）円形にしたり、半円形にしたりすることができる。また、バーを中空の棒材によって形成することもできる。このように、バーの断面を三角形、四角形等の多角形にしたり、楕円形にしたり、半円形にしたり、バーを中空の棒材によって形成したりすると、インナコア５１、５４を軽くすることができるので、トルクコンバータ１１を軽くすることができる。そして、本実施の形態において、前記バーは金属によって形成されるが、必要に応じて他の材料によって形成することもできる。
【００５１】
なお、バーを中実の棒材によって形成した場合、中空の棒材によって形成した場合と比べて、同じ強度を得るために径方向における断面の寸法を小さくすることができる。したがって、作動流体としての油の流路の断面積を一層大きくすることができるので、トルクコンバータ１１内を流れる油の量を一層多くすることができるだけでなく、トルク容量係数を一層大きくすることができる。
【００５２】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
【００５３】
図７は本発明の第３の実施の形態におけるトルクコンバータの要部断面図である。
【００５４】
この場合、インナコア５１、５４は、いずれも環状のバーから成る。そして、該バーは中実の棒材によって形成され、該棒材の径方向における断面は楕円形の形状を有する。
【００５５】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
【００５６】
図８は本発明の第４の実施の形態におけるトルクコンバータの要部断面図である。
【００５７】
この場合、インナコア５１、５４は、いずれも環状のバーから成る。そして、該バーは中実の棒材によって形成され、該棒材の径方向における断面は半円形の形状を有する。すなわち、バーの径方向における断面において、外周面に凹部が形成されず、外周面に凸部及び平坦（たん）面が形成される。
【００５８】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、流体伝動装置においては、回転自在に配設され、駆動源からの回転を受けて回転させられるポンプインペラと、該ポンプインペラと対向させて回転自在に配設され、出力軸に回転を出力するタービンランナとを有する。
【００６０】
そして、前記ポンプインペラ及びタービンランナは、いずれもアウタシェル、インナコア及びブレードを備える。
また、前記ポンプインペラ及びタービンランナのうちの少なくとも一方の各ブレードは、内周縁に第１、第２の突片を備える。
そして、該第１、第２の突片によって半割構造の切欠が形成される。
また、該各切欠内に、環状のバーから成るインナコアが挿入されて固定される。
そして、前記各切欠の内径は前記バーの断面の外径よりわずかに小さくされる。
【００６１】
この場合、バーの径方向における断面において、外周面に凹部が形成されず、外周面の全体が凸部から成る。したがって、環状のプレートから成るインナコアと比べて、インナコアの耐屈曲性及び耐捩じり性を極めて高くすることができるので、インナコアは、各種の方向から力が加えられても変形することがない。その結果、インナコアの強度を高くすることができるので、流体伝動装置の耐久性を向上させることができる。
【００６２】
また、前記アウタシェルとインナコアとの間に湾曲した作動流体の流路が形成されるが、前記インナコアの強度を高くすることができる分だけインナコアの径方向における断面の寸法を小さくすることができる。したがって、前記作動流体の流路の断面積をその分大きくすることができるので、流体伝動装置内を流れる作動流体の量を多くすることができるだけでなく、トルク容量係数を大きくすることができる。しかも、流体伝動装置の寸法を小さくすることができる。
【００６３】
また、車両を発進させるときの加速性を高くすることができるだけでなく、流体伝動装置内の作動流体に滑りが生じないので、燃費を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるトルクコンバータの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるトルクコンバータの特性図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるインナコアの組付方法を示す第１の図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるインナコアの組付方法を示す第２の図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるインナコアの斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるブレードの斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態におけるトルクコンバータの要部断面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態におけるトルクコンバータの要部断面図である。
【符号の説明】
１１ トルクコンバータ
１２ｂ、５３ アウタシェル
１５ ポンプインペラ
１６ タービンランナ
５１、５４ インナコア
５２、５５ ブレード
７１、７４ 切欠
７５ 係止部

Claims (5)

1. （ａ）回転自在に配設され、駆動源からの回転を受けて回転させられるポンプインペラと、
   （ｂ）該ポンプインペラと対向させて回転自在に配設され、出力軸に回転を出力するタービンランナとを有するとともに、
   （ｃ）前記ポンプインペラ及びタービンランナは、いずれもアウタシェル、インナコア及びブレードを備え、
   （ｄ）前記ポンプインペラ及びタービンランナのうちの少なくとも一方の各ブレードは、内周縁に第１、第２の突片を備え、
   （ｅ）該第１、第２の突片によって半割構造の切欠が形成され、
   （ｆ）該各切欠内に、環状のバーから成るインナコアが挿入されて固定され、
   （ｇ）前記各切欠の内径は前記バーの断面の外径よりわずかに小さくされることを特徴とする流体伝動装置。
2. （ａ）回転自在に配設され、駆動源からの回転を受けて回転させられるポンプインペラと、
   （ｂ）該ポンプインペラと対向させて回転自在に配設され、出力軸に回転を出力するタービンランナとを有するとともに、
   （ｃ）前記ポンプインペラ及びタービンランナは、いずれもアウタシェル、インナコア及びブレードを備え、
   （ｄ）前記ポンプインペラ及びタービンランナのうちの少なくとも一方の各ブレードの内周縁に係止部が形成され、
   （ｅ）前記ポンプインペラ及びタービンランナのうちの前記一方におけるインナコアは環状のバーから成り、
   （ｆ）該環状のバーに切欠きが形成され、
   （ｇ）前記各係止部は、前記切欠内に挿入され、切欠の周縁をかしめることによって固定されることを特徴とする流体伝動装置。
3. 前記バーは中実の棒材から成る請求項１又は２に記載の流体伝動装置。
4. 前記バーは中空の棒材から成る請求項１又は２に記載の流体伝動装置。
5. 前記バーにおける少なくともアウタシェルと対向する面はほぼ円弧状の形状を有する請求項１又は２に記載の流体伝動装置。

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