JP5012808B2 - 流体伝動装置 - Google Patents

Description

この発明は、流体伝動装置に関し、より特定的には、シェルに係合するブレードを有する流体伝動装置に関するものである。

従来、流体伝動装置は、たとえば実公平２−３００３号公報、実開平２−５６９６０号公報、実開平２−１２５２４７号公報および特開平０５−３４６１５３号公報に開示されている。

実公平２−３００３号公報 実開平２−５６９６０号公報 実開平２−１２５２４７号公報 特開平０５−３４６１５３号公報

従来、流体継手などの流体伝動装置にエクステンションスリーブを設け、エクステンションスリーブのテーパ状押圧部によりブレードの端縁を直接加圧して流体継手内で溶接することなくブレードを固定する技術がある。流体継手の小型化および扁平化によりブレードが寝た状態で取付けられる傾向にある。また、ブレードを取付けるためのエンボスの幅をブレードタブの厚みに対して余裕を持たせて取付け性を確保している。押圧部による加圧方向とブレードタブの受圧面が垂直でない場合、ブレード端縁部を加圧したときに幅方向の余裕分のためにエンボス内のブレードタブの位置決めが安定せず、ブレードの取付け姿勢にばらつきが発生し、動力伝達性能やブレードの耐久性が悪化するという問題があった。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、シェルに確実にブレードを固定することが可能な流体伝動装置を提供することを目的とする。

この発明に従った流体伝動装置は、作動流体を保持する内部空間を構成し、回転軸を中心として回転可能なシェルと、そのシェルに係合するブレードと、ブレードをシェルに押圧する押圧部材とを備え、シェルの内周面には、ブレードの一部分を嵌め合わされる溝が設けられており、溝にブレードの一部分が嵌め合わされた状態で押圧部材がブレードを押圧してブレードがシェルに固定され、溝は、その溝を通過するシェル子午線に対して鋭角θをなしており、溝は一方向に延びて一方端が開放されて他方端が閉じられており、一方端側の溝の幅は他方端側の溝の幅より大きく、溝において最も幅の狭い部分の幅はブレードの一部分の幅と等しくなるように設定され、シェルは、溝を規定するように互いに対向して一方端から他方端まで延びる第一および第二側面を有し、押圧力が加えられたブレードの一部分は第一側面に接触し、かつ第二側面との間に隙間を形成する。

この発明に従えば、ブレードが安定してシェルに取付けられる流体伝動装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１に従ったトルクコンバータの断面図である。 トルクコンバータにおける動力伝達を説明するための模式図である。 図１中の矢印ＩＩＩで示す方向から見たブレードの正面図である。 図１中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 溝とブレードとの関係を説明するために示す斜視図である。 溝とブレードとの関係を説明するために示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に従ったトルクコンバータの断面図である。 図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。 図８で示す溝の斜視図である。 この発明の実施の形態３に従った溝とブレードの断面図である。 図１０で示す溝の斜視図である。 この発明の実施の形態４のトルクコンバータで用いられるポンプシェルの溝の斜視図である。 この発明の実施の形態５に従ったトルクコンバータで用いられるポンプシェルの溝の斜視図である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。また、各実施の形態を組合せることも可能である。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従ったトルクコンバータの断面図である。図１を参照して、トルクコンバータ１は、エンジンのクランクシャフト１０３からアウトプットシャフト６へトルクを伝達するための装置である。図１の左側にエンジンが配置されて図１の右側にトランスミッションが配置される。クランクシャフト１０３およびアウトプットシャフト６はいずれも回転軸６０を中心として回転することが可能である。

トルクコンバータ１は、流体作動室と、ロックアップ機構１７０とにより構成され、流体作動室は、３種類の羽根車であるタービンランナ４０と、ポンプインペラ３０と、ステータ２３とを有する。トルクコンバータ１の前側、すなわちエンジンに近い側には円盤形状のフロントカバー３が配置されており、回転軸６０から外側に延びるように、すなわちラジアル方向に延びるようにフロントカバー３が位置している。フロントカバー３はトルクコンバータ１の前面筐体として作用する。フロントカバー３にはポンプシェル３３が固定されており、フロントカバー３とポンプシェル３３とにより所定の空間を構成し、この空間内にトルクコンバータ１のさまざまな要素が配置される。トルクコンバータ１とインペラシェル（ポンプシェル）３３とで囲まれる空間は略密閉された空間であり、この空間
内に作動流体としてのオートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ）が封入されている。

フロントカバー３はエンジンからの動力を受取る部材であり、エンジンのクランクシャフト１０３からドライブプレート１０７を介してフロントカバー３へ動力が入力されると、フロントカバー３が回転し、この回転力がポンプシェル３３へ伝わる。ポンプシェル３３はポンプインペラ３０を構成しており、ポンプシェル３３はポンプインペラ３０の外側の構成部材である。ポンプインペラ３０はタービンランナ４０と向かい合うように配置され、アウトプットシャフト６の回転軸６０を中心として回転することが可能である。ポンプインペラ３０には、ＡＴＦをタービンランナ４０へ向かって押出すような形状のブレード３１が設けられており、ポンプインペラ３０が回転することでポンプインペラ３０近傍のＡＴＦはブレード３１によりタービンランナ４０へ向かって押出される。

ステータ２３は、ポンプインペラ３０とタービンランナ４０との間に介在し、タービンランナ４０からポンプインペラ３０へ流れるＡＴＦの流れ方向を変える働きをする。ステータ２３はワンウェイクラッチ３７を介して固定シャフト３９に取付けられており、一方向にのみ回転することが可能である。ワンウェイクラッチ３７としては、ローラ、スプラグまたはラチェットを用いる構造を採用することができる。ステータ２３はタービンランナ４０からポンプインペラ３０へ戻るＡＴＦの流れを整流するための羽根であり、樹脂またはアルミニウムなどにより構成される。

タービンランナ４０は、ＡＴＦを循環させる空間を構成するタービンシェル４３を有し、ポンプインペラ３０と向かい合うように配置される。タービンランナ４０はポンプインペラ３０が送り出すＡＴＦを受取り、このＡＴＦにより回転力が付与される。タービンランナ４０へ伝えられたＡＴＦは内周側へ移動してステータ２３を介して再度ポンプインペラ３０へ送られる。タービンランナ４０はポンプインペラ３０と別個独立に回転することが可能である。

ポンプインペラ３０はフロントカバー３と一体回転するのに対し、タービンランナ４０はロックアップピストン４と一体的に回転する。タービンシェル４３と接触するように動力伝達部材４４が配置される。動力伝達部材４４はリベットまたはボルトなどの締結部でタービンシェル４３と一体化されており、タービンシェル４３とともに回転する。

動力伝達部材４４およびタービンシェル４３は、ともにタービンハブ７に固定されている。タービンハブ７とともにアウトプットシャフト６を回転軸６０として動力伝達部材４４およびタービンシェル４３は回転することが可能である。タービンハブ７はアウトプットシャフト６にスプライン嵌合しており、アウトプットシャフト６の外周側に位置する。タービンハブ７はアウトプットシャフト６とタービンシェル４３とを接続し、タービンシェル４３に入力された回転をアウトプットシャフト６へ伝える働きをする。

ブレード３１はタブとしての先端部分３１ａ，３１ｂを有し、先端部分３１ａがポンプシェル３３に係合している。また、先端部分３１ｂはポンプコア３２に差し込まれている。

ブレード４１はタブとしての先端部分４１ａ，４１ｂを有し、先端部分４１ａはタービンシェル４３に差し込まれている。先端部分４１ｂはタービンコア４２に差し込まれている。

入力シャフトであるクランクシャフト１０３の先端部に凹部１０５が構成されており、この凹部１０５にはセンターピース１０１が嵌り合っている。センターピース１０１はクランクシャフト１０３に対してトルクコンバータ１を位置決めするための部材である。クランクシャフト１０３はフランジ部１０４を有し、このフランジ部１０４にはボルト１０６を用いてドライブプレート１０７が固定されている。ドライブプレート１０７はクランクシャフト１０３とフロントカバー３との両方に固定され、ドライブプレート１０７はクランクシャフト１０３からフロントカバー３への動力伝達経路となる。

ボルト１０６によりドライブプレート１０７とフランジ部１０４が固定され、ボルト１１０によりフロントカバー３とドライブプレート１０７が固定される。

ロックアップ機構１７０は、フロントカバー３の回転力をアウトプットシャフト６に直接伝えるための装置であり、摩擦部材としてのフェーシング７６がフロントカバー３の内周面に接触することでフロントカバー３の回転力がアウトプットシャフト６へ伝えられる。ロックアップ機構１７０はフェーシング７６を取付けるためのロックアップピストン４を有する。ロックアップピストン４は、軸方向、すなわち、フロントカバー３に近づく方向とフロントカバー３から遠ざかる方向とに移動することが可能であり、フェーシング７６がフロントカバー３に当接することを可能にしている。ロックアップピストン４は回転の半径方向（ラジアル方向）に向かって延びる円盤形状であり、フロントカバー３に向かい合うように配置されている。

ロックアップピストン４の外周側にフェーシング７６が固定されており、ロックアップピストン４の内周側に位置するワッシャ５と接触している。ロックアップピストン４の内周面４ｉはワッシャ５と直接接触している。ワッシャ５はアウトプットシャフト６の端部を取囲み、ロックアップ圧を封止する働きをする。ワッシャ５はロックアップピストン４に向かい合う外周面５ｕ、アウトプットシャフト６に接触する内周面５ｉ、フロントカバー３と接触する摩擦面５１、タービンハブ７と接触する作用面５２を有する。

フロントカバー３とロックアップピストン４との間の空間は第一油圧室１０ａであり、ロックアップピストン４と動力伝達部材４４との間の空間が第二油圧室１０ｂである。それぞれの第一油圧室および第二油圧室１０ａ，１０ｂにはＡＴＦが満たされており、このＡＴＦの油圧を変更することにより、ロックアップピストン４はフロントカバー３に近づく方向およびフロントカバー３から遠ざかる方向に移動させることが可能である。

ロックアップピストン４には、ロックアップダンパ７４が設けられており、入力変動を緩和する働きを果たす。ロックアップダンパ７４はロックアップピストン４と動力伝達部材４４との間に介在している。

ロックアップ機構１７０の動作について説明すると、トルクコンバータ１のトルク増幅機能を特に必要としないとき、フェーシング７６をフロントカバー３に直接接触させることでフロントカバー３の回転力をアウトプットシャフト６に直接伝える。具体的には、第一油圧室１０ａのＡＴＦを、貫通孔６ｈを経由して放出する。これにより、第一油圧室１０ａの油圧は、第二油圧室１０ｂの油圧よりも低くなる。その結果、ロックアップピストン４がフロントカバー３へ近づく方向へ移動し、フェーシング７６がフロントカバー３に接触する。これにより、フロントカバー３の動力がフェーシング７６、ロックアップピストン４、動力伝達部材４４、タービンハブ７を介してアウトプットシャフト６へ伝えられる。この状態では、トルクコンバータ１による動力の損失は殆ど生じない。

トルクコンバータ１のトルク増幅作用が必要な場合には、貫通孔６ｈを経由して第一油圧室１０ａにＡＴＦを送り込む。これにより、第一油圧室１０ａの圧力が高くなり、ロックアップピストン４はフロントカバー３から遠ざかる方向へ押戻される。その結果、フロントカバー３とフェーシング７６との間に隙間が生じ、フロントカバー３の回転力がフェーシング７６へ直接伝えられることはない。

図２は、トルクコンバータにおける動力伝達を説明するための模式図である。図２を参照して、ポンプインペラ３０は回転体としてのポンプシェル３３と、ポンプシェル３３に対向するように半径方向内側に位置するポンプコア３２と、ポンプコア３２とポンプシェル３３とに固定されるブレード３１とを有する。ブレード３１は先端部分３１ｂを有し、先端部分３１ｂがポンプコア３２に差し込まれている。

ポンプインペラ３０と向かい合うタービンランナ４０は、外面筐体としてのタービンシェル４３と、タービンシェル４３の内側に位置するタービンコア４２と、タービンコア４２およびタービンシェル４３に固定されるブレード４１とを有する。

ブレード４１は先端部分４１ａ，４１ｂを有し、先端部分４１ａはタービンシェル４３に差し込まれており、先端部分４１ｂはタービンコア４２に差し込まれている。ブレード３１，４１はＡＴＦを駆動させるための羽根である。ポンプインペラ３０が回転すると、中心付近のＡＴＦはブレード３１と外壁に沿ってタービンランナ４０側に押出され、矢印３００で示す方向にＡＴＦが流れる。タービンランナ４０側では外側から中心方向へＡＴＦが流れる。

このように、ブレード３１にはＡＴＦからの圧力が加わるため、ブレード３１はポンプシェル３３に強く固定される必要がある。この固定を実行するためにエクステンションスリーブ７０が設けられている。エクステンションスリーブ７０は回転の中心から外周側へポンプシェル３３に沿って延びており、その端面７１がブレード３１と接触してブレード３１をポンプシェル３３方向へ押圧する。この押圧力により、ブレード３１の先端部分３１ａがポンプシェル３３に強く係合する。

図３は、図１中の矢印ＩＩＩで示す方向から見たブレードの正面図である。図３を参照して、ブレード３１が嵌り合う溝１３３は、その溝１３３を通過するシェル子午線１０００に対して鋭角θをなしている。ポンプシェル３３は溝１３３を有し、この溝１３３にブレード３１が嵌め合わせられている。エクステンションスリーブ７０の端面７１によりブレード３１が押圧されており、この押圧力でブレード３１がポンプシェル３３に固定されている。

図４は、図１中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図４を参照して、溝１３３は一方端１３３ａと他方端１３３ｂとを有する。一方端１３３ａ側で溝１３３の幅Ａ１が広く、他方端１３３ｂ側で溝１３３の幅Ａ２が狭くなっている。矢印Ａで示す溝の幅方向に直交する方向が矢印Ｂで示す溝の長手方向である。溝１３３は互いに向かい合う第一側面２１３および第二側面２１４を有し、第一側面２１３と第二側面２１４とが奥面２１５で繋がれている。溝幅は、連続的に変化してもよく、ある部分で急激に変化してもよい。この実施の形態では、他方端１３３ｂ側で溝１３３の幅Ａが最も狭くなっているが、これに限られず、溝１３３の中間部分（一方端１３３ａと他方端１３３ｂとの間）で溝１３３の幅が最も狭くなってもよい。第一側面２１３は先端部分３１ａと当接し、先端部分３１ａに沿った形状とされている。これに対し、第二側面２１４は、先端部分３１ａに対して傾斜しており、先端部分３１ａとの間に隙間を生じるような形状とされている。先端部分３１ａはエクステンションスリーブ７０の端面７１によって押圧される。この押圧力により、先端部分３１ａと第一側面２１３とが当接する。この当接力により先端部分３１ａがポンプシェル３３に固定されている。

矢印５００で示す方向にＡＴＦが流れ、このＡＴＦはブレード３１に衝突する。そのため、ブレード３１にはＡＴＦから常に力が加えられる。トルクコンバータ１の小型化および扁平化により、ポンプのブレード３１の傾斜角度θが大きくなる傾向にある。エクステンションスリーブ７０による加圧方向と、先端部分３１ａの受圧面が垂直でない場合に、ブレード３１端縁部に加圧したときにエンボスとしての溝１３３内での先端部分３１ａの位置決めが安定せず、ブレード３１の姿勢にばらつきが生じる可能性がある。これに対して、本発明では溝１３３の一部分の幅を先端部分３１ａの幅と略同一とすることで先端部分３１ａの位置決めを確実に行なっている。

なお、この実施の形態では、エクステンションスリーブ７０を一体物として構成しているが、リテーナリングのような別部品でエクステンションスリーブ７０を構成してもよい。

シェル子午線は、回転軸６０を含む平面とポンプシェル３３内周面との交線であり、複数存在する。図４で示すシェル子午線１０００は、溝１３３の一方端１３３ａ側を通過する。

図５および図６は溝とブレードとの関係を説明するために示す斜視図である。図５を参照して、組付け時には、まず溝１３３の一方端１３３ａ側にブレード３１の先端部分３１ａが差し込まれる。このとき、一方端１３３ａの幅Ａ１が広いため、容易に溝１３３に先端部分３１ａを挿入することができ、組付け性が向上する。すなわち、一方端１３３ａに近い側が溝幅の広い領域１４１であり、他方端１３３ｂに近い領域が溝幅の狭い領域１４２である。

図６を参照して、押圧時には、他方端１３３ｂまで先端部分３１ａが嵌りあう。これにより、溝幅の狭い領域１４２においてブレード３１の位置決めを行なうことができる。矢印Ｂで示す長手方向にブレード３１が差し込まれる。そして、エクステンションスリーブによりブレード３１が押される。他方端１３３ｂで溝１３３と先端部分３１ａが強く噛み合う。

流体伝動装置としてのトルクコンバータ１は、ＡＴＦを保持する内部空間を有し、回転軸６０を中心として回転可能なポンプシェル３３と、ポンプシェル３３に係合するブレード３１と、ブレード３１をポンプシェル３３に押圧する押圧部材としてのエクステンションスリーブ７０とを備える。ポンプシェル３３の内周面にはブレード３１の先端部分３１ａを嵌め合わせる溝１３３が設けられている。溝１３３に先端部分３１ａが嵌め合わされた状態でエクステンションスリーブ７０がブレード３１を押圧してブレード３１がポンプシェル３３に固定される。シェル子午線は、ポンプシェル３３の回転半径方向をポンプシェル３３の内表面に投影して得られる直線の延びる方向であり、図４中のシェル子午線１０００は、ポンプシェル３３とエクステンションスリーブ７０との接触点を通過する。溝１３３は、その溝１３３を通過するシェル子午線１０００に対して鋭角θをなしている。溝１３３は一方向に延びて一方端１３３ａが開放されて他方端１３３ｂが閉じられており、一方端１３３ａ側の溝１３３の幅は他方端１３３ｂ側の溝１３３の幅よりも大きい。溝１３３において最も幅の狭い部分の幅はブレード３１の先端部分３１ａの幅と略等しい。

このように構成された、実施の形態１に従った構造では、幅の狭い領域１４２において確実にブレード３１を位置決めすることができる。これによりブレード３１の位置が一義的に決定される。

さらに、溝１３３の一方端１３３ａの幅が広くなっているため、ポンプシェル３３へのブレード３１の組付け性を確保することができる。

（実施の形態２）
図７は、この発明の実施の形態２に従ったトルクコンバータの断面図である。図８は、図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。図７および図８を参照して、この発明の実施の形態２に従ったトルクコンバータ１では、ポンプシェル３３の垂直方向に対して、溝１３３の入口を広く設定している。これにより、ポンプシェル３３へのブレード３１の組付け性を確保している。さらに、溝１３３の深い部分の幅を狭く設定している。これにより、ブレード３１をエクステンションスリーブで加圧固定時に、ブレード３１の位置が一義的に決定される。

図８で示すように、溝１３３を構成する第一側面２１３および第二側面２１４はともに対称形状であり連続的に幅が小さくなるように設けられている。底面２１６で溝１３３の幅Ａ２が最も小さく、開口部分で溝１３３の幅Ａ１が最も大きくなっている。

図９は、図８で示す溝の斜視図である。図９を参照して、溝１３３は矢印Ｂで示す長手方向に延びており、矢印Ｃで示す深さ方向に沿って矢印Ａで示す方向の幅が連続的に変化している。この幅Ａは第一側面２１３と第二側面２１４との間の距離であり、第一側面２１３および第二側面２１４が湾曲することで、底面２１６に近づくにつれて連続的に距離が小さくなっている。

このように構成された、実施の形態２に従ったトルクコンバータ１でも、実施の形態１に従ったトルクコンバータ１と同様の効果がある。

（実施の形態３）
図１０は、この発明の実施の形態３に従った溝とブレードの断面図である。図１１は、図１０で示す溝の斜視図である。図１０および図１１を参照して、この発明の実施の形態３に従ったトルクコンバータでは、溝１３３を規定する第一側面２１３が溝１３３の深さ方向と略平行であり、第二側面２１４が溝１３３の深さ方向に対して傾斜している点で実施の形態２に従った溝１３３と異なる。

このように構成された実施の形態３に従ったトルクコンバータでも、実施の形態１に従ったトルクコンバータと同様の効果がある。

（実施の形態４）
図１２は、この発明の実施の形態４のトルクコンバータで用いられるポンプシェルの溝の斜視図である。図１２を参照して、この発明の実施の形態４に従った溝１３３は、実施の形態１に従った溝と、実施の形態２に従った溝とを組合せた構成とされている。すなわち、溝１３３の幅は一方端１３３ａで広く、他方端１３３ｂ側で狭く、かつ深さ方向につれて変化して深い部分でより溝１３３の幅が狭くなっている。

このように構成された、実施の形態４に従ったトルクコンバータでも、実施の形態１に従ったトルクコンバータと同様の効果がある。

（実施の形態５）
図１３は、この発明の実施の形態５に従ったトルクコンバータで用いられるポンプシェルの溝の斜視図である。図１３を参照して、この発明の実施の形態５に従った溝１３３は、実施の形態１に従った溝と実施の形態３に従った溝の構成を組合せた構成とされている。すなわち、溝１３３の幅は一方端１３３ａで大きく、他方端１３３ｂで小さく、また溝１３３の深さ方向に沿って、溝１３３の深い部分で溝１３３の幅が狭くなっている。第一側面２１３が矢印Ｃで示す深さ方向に平行であり、第二側面２１４が矢印Ｃで示す深さ方向に対して傾斜している。

このように構成された、実施の形態５に従ったトルクコンバータでも、実施の形態１に従ったトルクコンバータと同様の効果がある。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。まず、上述の実施の形態では、ポンプシェル３３に溝を設けたが、これとは逆にタービンシェル４３側に溝を設け、この溝にタービンブレードを噛み合わせてもよい。また、トルクコンバータ１にこの発明を適用する例を示したが、トルク増幅機能を有さない、いわゆる流体継手に本発明の構成を適用してもよい。また、実施の形態１ではロックアップ機構付きのトルクコンバータを示したが、このロックアップ機構が存在していなくてもよい。さらに、作動流体としてＡＴＦでなく、オイル、水溶性溶液を用いてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

３１ ブレード、３３ インペラシェル、６０ 回転軸、７０ エクステンションスリーブ、１３３ 溝、１０００ シェル子午線。

Claims (1)

1. 作動流体を保持する内部空間を構成し、回転軸（６０）を中心として回転可能なシェル（３３）と、
   そのシェルに係合するブレード（３１）と、
   前記ブレード（３１）を前記シェル（３３）に押圧する押圧部材（７０）とを備え、
   前記シェル（３３）の内周面には、前記ブレードの一部分を嵌め合わされる溝（１３３）が設けられており、
   前記溝（１３３）に前記ブレード（３１）の一部分が嵌め合わされた状態で前記押圧部材（７０）が前記ブレード（３１）を押圧して前記ブレード（３１）が前記シェルに固定され、
   前記溝（１３３）は、その溝（１３３）を通過するシェル子午線（１０００）に対して鋭角θをなしており、
   前記溝（１３３）は一方向に延びて一方端が開放されて他方端が閉じられており、一方端側の溝の幅は他方端側の溝の幅より大きく、
   前記溝（１３３）において最も幅の狭い部分の幅は前記ブレード（３１）の一部分の幅と等しくなるように設定され、
   前記シェル（３３）は、前記溝（１３３）を規定するように互いに対向して前記一方端（１３３ａ）から他方端（１３３ｂ）まで延びる第一および第二側面（２１３，２１４）を有し、前記押圧力が加えられた前記ブレード（３１）の一部分は前記第一側面（２１３）に接触し、かつ前記第二側面（２１４）との間に隙間を形成する、流体伝動装置。

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