(57)【要約】【課題】車両の走行中の急加速時などであっても、トルク容量τを可変できるトルクコンバータを提供すること。【解決手段】タービンシェル７の内外を連通する開口部１７を形成し、この開口部１７をポンプインペラー２における作動油の油圧とタービンランナー６におけるの作動油の油圧との差によって開閉する開閉機構１８が設けられ、これらの作動油の油圧の差が大きい場合に、開口部１７を開いてタービンランナー６における作動油がタービンシェル７の外周側に排出されるように構成されている。そのため、車両の発進時や急加速時などの駆動力源からトルクコンバータ１に対する入力トルクＴＥＧが増大する場合に、トルクコンバータ１のトルク容量τを小さくでき、駆動力源の回転数ＮＥＧの立ち上がりを向上させ、その結果、車両の発進性や加速性を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプインペラーが回転することにより生起した流体流を、ポンプインペラーに対向して配置されたタービンランナーに供給してトルクを伝達する流体継手において、
前記ポンプインペラーおよびタービンランナーが共に回転している状態で、ポンプインペラーの回転数がタービンランナーの回転数に対して所定回転数増大した場合に、前記タービンランナーに供給された前記流体流の少なくとも一部を前記タービンランナーの外部に排出させる開閉機構が設けられていることを特徴とする流体継手。
【請求項２】
前記開閉機構は、前記ポンプインペラーから供給される流体の圧力と前記タービンランナーにおける流体の圧力との圧力差によって動作することにより前記流体流の少なくとも一部を前記タービンランナーの外部に排出させる機構を含むことを特徴とする請求項１に記載の流体継手。
【請求項３】
前記タービンランナーは、複数のタービンブレードが取り付けられたタービンシェルを備え、
前記開閉機構は、前記ポンプインペラーから供給される流体の圧力が相対的に高くかつ前記タービンランナーにおける流体の圧力が相対的に低い状態でのこれらの圧力の圧力差が予め定めた所定値以上の場合に前記タービンシェルに形成された開口部を開いて前記流体流の少なくとも一部を前記タービンランナーの外部に排出させる機構を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の流体継手。
【請求項４】
前記開閉機構は、前記タービンシェルに形成された開口部を開閉する蓋部材と、その蓋部材を前記開口部を閉じる方向に押圧する弾性部材とを有し、
前記所定値は、前記弾性部材の弾性力に相当する前記流体の圧力差であることを特徴とする請求項３に記載の流体継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動力源の出力するトルクを増大させる流体継手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用のトルクコンバータはポンプインペラによって生じさせた作動油の油流によってタービンランナを駆動することによってトルク伝達をおこなうものであり、トルクの伝達に流体が介在するから、作動油の流動（粘性）抵抗などに起因するポンプインペラの回転抵抗などはトルクコンバータのトルク容量を大きくし、また、トルクコンバータは駆動力源が発生させるトルクによって駆動されるから、トルク容量の増大は駆動力源に対して負荷となる。そこで、トルク容量の増大による駆動力源の回転エネルギロスを軽減させることによって駆動力源の回転数の立ち上がりを向上させることがおこなわれている。その一例が特許文献１および特許文献２に記載されている。特許文献１に記載された可変容量トルクコンバータは、車両の停車時など、タービンシェルにかかる遠心力が小さい場合に、タービンランナの外周側に設けられた開閉機構が開き、タービンシェルに形成された孔からその内周側に充填された作動油をタービンシェルの外周側に流出させることによってポンプインペラの回転抵抗を軽減させて、すなわちトルク容量を小さくして、車両の発進時におけるエンジン回転数の立ち上がりを向上させるように構成されている。
【０００３】
また特許文献２に記載された容量可変型トルクコンバータの制御装置は、トルクコンバータのトルク増大作用を必要としない場合にトルクコンバータのトルク入出力軸を直結させるロックアップクラッチの係合圧を調整してスリップ状態にすることによって、トルクコンバータのトルク容量を小さくし、車両の発進時におけるエンジン回転数の立ち上がりを向上させるように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−７３４６６号公報
【特許文献２】特開２００８−１１５９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された発明は、ポンプインペラーからタービンランナーに供給されたオイルなどの流体の一部を、タービンランナーの回転の要に供さないようにタービンランナーの外部に流出させ、こうすることによりポンプインペラーを回転させることに対する抵抗を低減するものである。特許文献１の発明では、そのために発進時の遠心力を利用して、タービンランナーからオイルを排出する開口部の開閉を行うように構成しており、したがって発進時にトルクコンバータのトルク容量を低下させることとしている。しかしながら、トルクコンバータを搭載している車両において、トルクコンバータでの動力の損失を低減する要求のある走行状態は発進時に限られないのであり、そのため、特許文献１に記載されている構成とした場合には、発進時以外においてはポンプインペラーを回転させることに対する抵抗が不必要に大きくなったり、それに伴って動力損失が生じるなどの可能性があり、未だ改善の余地があった。また、特許文献２に記載された発明は、ロックアップクラッチの係合状態を制御することによってトルク容量を可変するので、その制御が複雑になる虞がある。
【０００６】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、ポンプインペラ側の作動油の油圧とタービンランナ側の作動油の油圧との差によってトルク容量を可変できる流体継手を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、ポンプインペラーが回転することにより生起した流体流を、ポンプインペラーに対向して配置されたタービンランナーに供給してトルクを伝達する流体継手において、前記ポンプインペラーおよびタービンランナーが共に回転している状態で、ポンプインペラーの回転数がタービンランナーの回転数に対して所定回転数増大した場合に、前記タービンランナーに供給された前記流体流の少なくとも一部を前記タービンランナーの外部に排出させる開閉機構が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記開閉機構は、前記ポンプインペラーから供給される流体の圧力と前記タービンランナーにおける流体の圧力との圧力差によって動作することにより前記流体流の少なくとも一部を前記タービンランナーの外部に排出させる機構を含むことを特徴とする流体継手である。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記タービンランナーは、複数のタービンブレードが取り付けられたタービンシェルを備え、前記開閉機構は、前記ポンプインペラーから供給される流体の圧力が相対的に高くかつ前記タービンランナーにおける流体の圧力が相対的に低い状態でのこれらの圧力の圧力差が予め定めた所定値以上の場合に前記タービンシェルに形成された開口部を開いて前記流体流の少なくとも一部を前記タービンランナーの外部に排出させる機構を含むことを特徴とする流体継手である。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記開閉機構は、前記タービンシェルに形成された開口部を開閉する蓋部材と、その蓋部材を前記開口部を閉じる方向に押圧する弾性部材とを有し、前記所定値は、前記弾性部材の弾性力に相当する前記流体の圧力差であることを特徴とする流体継手である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、ポンプインペラの回転数がタービンランナの回転数に対して所定回転数増大した場合に、ポンプインペラにより生起され、タービンランナに供給される流体流の少なくとも一部が、開閉機構によってタービンランナの外部に排出されるから、ポンプインペラを回転させることに対する流体の抵抗を、すなわちトルク容量を低減することができる。そのため、ポンプインペラの回転数が速やかに増大するから、ポンプインペラにより生起され、タービンランナに供給される流体流が増大し、トルク伝達が速やかにおこなわれる。また、ポンプインペラの回転に対して負荷となる流体の抵抗が低減することにより、ポンプインペラを回転させる部材に対してポンプインペラの抵抗を低減することができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明による効果と同様の効果に加えて、開閉機構は、ポンプインペラから供給される流体の圧力とタービンランナに供給される流体の圧力との圧力差によって動作して流体流の少なくとも一部が、開閉機構によってタービンランナの外部に排出されるから、ポンプインペラに生起される流体流の圧力とタービンランナに供給される流体流の圧力との圧力差がある場合に、流体流の少なくとも一部が、開閉機構によってタービンランナの外部に排出され、トルク容量を低減することができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明による効果と同様の効果に加えて、開閉機構はポンプインペラから供給される流体の圧力が相対的に高く、かつタービンランナに供給される流体の圧力が相対的に低い状態でのこれらの圧力の圧力差が所定値以上の場合にタービンシェルに形成された開口部が開いて流体流の少なくとも一部が、開閉機構によってタービンランナの外部に排出される。そのため、例えば伝達するトルクが増大し、ポンプインペラによって生起される流体流が増大した場合に、タービンシェルに形成された開口部が開かれて流体流の少なくとも一部がタービンランナの外部に排出され、トルク容量を低減することができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明による効果と同様の効果に加えて、タービンシェルに形成された開口部を開閉する蓋部材は、開口部を閉じる方向に押圧する弾性部材を有し、開閉部材はポンプインペラから供給される流体の圧力とタービンランナにおける流体の圧力との圧力差が所定値以上の場合に、開口部を開くように構成されているから、ここで所定値とは弾性部材の弾性力に相当する圧力差であり、弾性部材を任意に設定することにより、開口部の開閉を任意に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
つぎに、この発明を図に示す具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とする流体継手の一例としてのトルクコンバータ１を模式的に示せば図１のとおりであって、ポンプインペラー２は、フロントカバー３に一体化されたシェル４（以下、ポンプシェル４と記す）の環状の凹部内に、滑らかに湾曲した多数のポンプブレード（図示せず）を所定角度傾けて、かつほぼ放射状に立設し、さらにそれらのポンプブレードの先端部分を、ポンプシェル４と同心円状に配置した環状のコア５によって連結して構成されている。またタービンランナー６は、フロントカバー３内でポンプインペラー２に対向させて配置したものであって、前記ポンプシェル４の環状凹部とほぼ対称形状の凹部を有するシェル７（以下、タービンシェル７と記す）の内部には、滑らかに湾曲した多数のタービンブレード（図示せず）を所定角度に傾けて、かつ放射状に立設し、さらにそれらのタービンブレードの先端部分を、タービンシェル７と同心円上に配置した環状のコア８によって連結して構成されている。上記のポンプインペラー２とタービンランナー６との内周部分の間には、ステータ９が配置されており、このステータ９は一方向クラッチ１０を介して固定軸１１によって保持されている。またタービンランナー６の背面とフロントカバー３の内面との間には、フロントカバー３の内面に対して接触・離隔するロックアップクラッチ１２が配置されている。このロックアップクラッチ１２は、フロントカバー３の内面に対向する面に環状の摩擦材１３を貼り付けたロックアップピストン１４を主体とするものであり、そのロックアップピストン１４はダンパ機構１５を介してタービンランナー６と共に入力軸１６に連結されている。
【００１６】
ポンプインペラー２を駆動させる駆動力源（図示せず）は、内燃機関あるいは電動機などによって構成され、要は、車両の走行のための動力を発生させる駆動部材であり、例えば内燃機関としてはガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンまたはＬＰＧエンジンなどが挙げられ、電動機としては、電力の供給により駆動され電動機としての力行機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての回生機能とを兼ね備えたモータ・ジェネレータなどが挙げられる。
【００１７】
タービンシェル７には、その内外を連通する開口部１７が形成され、この開口部１７を開閉する開閉機構１８が構成されている。この開閉機構１８は、ポンプインペラー２の生起する作動油流の油圧とタービンランナー６における作動油流の油圧との差によって開閉するように構成されている。
【００１８】
図２は、前述したタービンシェル７の外周部に設けられた開閉機構１８を模式的に示す図であり、その開閉機構１８は、タービンシェル７の外周部に固定され、もしくは一体化されて設けられている。したがって、開閉機構１８はタービンシェル７と一体回転可能に構成されている。この開閉機構１８は、タービンシェル７の外周部に固定されたケーシング１９の内部に、ポンプインペラー２の生起する作動油流の油圧とタービンランナー６における作動油流の油圧との差によって開口部１７の開閉をおこなう蓋部材２０が介在されている。
【００１９】
ケーシング１９は、その一方の端部に、タービンシェル７の内部に開口し、タービンランナー６における作動油をケーシング１９の内部に導入するタービン油路２１が設けられ、タービンランナー６における作動油の油圧が蓋部材２０に作用するように構成されている。一方、ケーシング１９の他方の端部には、ケーシング１９の内部とポンプシェル４の内部とを連通し、ポンプインペラー２の生起する作動油をケーシング１９の内部に導入するポンプ油路２２が形成され、ポンプインペラー２の生起する作動油流の油圧が蓋部材２０に作用するように構成されている。すなわち、蓋部材の一方の端部にタービンランナー６における作動油の油圧が作用し、蓋部材の他方の端部にポンプインペラー２の生起する作動油の油圧が作用するので、蓋部材は作動油の油圧の差によって移動できるように構成されている。
【００２０】
蓋部材２０は、その一方の端部がケーシング１９の内部に弾性部材２３（図３）によって支持されており、弾性部材２３の弾性力がポンプインペラー２の生起する作動油流の油圧に抗し、開閉機構１８を閉じる方向に作用するように構成されている。また、この蓋部材２０には、タービンシェル７の内外を連通する開口部１７と開閉機構１８を収容するケーシング１９に形成された排出口２４とを連通する開閉口２５が形成されている。すなわち、蓋部材２０がポンプインペラー２の生起する作動油流の油圧によって弾性部材２３の弾性力に抗して移動すると、開口部１７と開閉口２５と排出口２４とが連通するように構成されている。
【００２１】
図３は、開閉機構１８の動作例を模式的に示す図であり、図３（ａ）は、作動油の油圧の差が小さく弾性部材２３の弾性力によって開閉機構１８が閉じられている状態を模式的に示し、図３（ｂ）は、作動油の油圧の差が大きく、すなわちポンプインペラー２の生起する作動油流の油圧がタービンランナー６における作動油の油圧に対して相対的に大きいため、弾性部材２３の弾性力に抗し、油圧によって蓋部材２０が移動され、開閉機構１８が開かれている状態を模式的に示してある。
【００２２】
ついで上記のように構成されたトルクコンバータ１の動作例について説明する。駆動力源の発生するトルクＴＥＧがトルクコンバータ１に入力されるとポンプインペラー２が駆動され、ポンプインペラー２のポンプブレードによってトルクコンバータ１に充填された作動油が押し出されて油流を生じる。この油流はタービンランナー６によって受け止められ、その油流の流動圧力（油圧）によってタービンランナー６が駆動されて再びトルクに変換され、入力軸１６から出力される。
【００２３】
タービンランナー６はポンプインペラー２の生じる油流によって駆動されるから、ポンプインペラー２の回転数Ｎｐとタービンランナー６の回転数Ｎｔとの間には差が生じる。すなわち、ポンプシェル４における作動油の油圧とタービンシェル７における作動油の油圧との間には作動油の油圧に差が生じる。
【００２４】
また、ポンプインペラー２によって押し出されてタービンランナー６を駆動させ、タービンランナー６から出た油流は、ステータ９によってポンプインペラー２を後押しする方向に変えられる。すなわち、スタータは、タービンランナー６から出て、ポンプインペラー２に流入する油流の向きをポンプインペラー２を更に回転させる方向に変更する。この作用がトルクコンバータ１のトルクコンバータ１増大作用となり、トルクコンバータ１によって増大されたトルクが入力軸１６から出力される。
【００２５】
図４に、ポンプインペラー２の回転数Ｎｐとタービンランナー６の回転数Ｎｔとの相関関係を模式的に示してある。図４に示すポンプインペラー２の回転数Ｎｐとタービンランナー６の回転数Ｎｔとの差は、前述したように、タービンランナー６はポンプインペラー２の押し出す油流の流動抵抗（圧力）によって駆動されるから、タービンランナー６の回転数Ｎｔはポンプインペラー２の回転に追随して増大する。換言すれば、油流を生起させるポンプシェル４における作動油の油圧と油流を受けるタービンシェル７における作動油の油圧との間では一時的に作動油の油圧に差が生じる。
【００２６】
この油圧の差は、車両の発進時あるいは急加速時などの駆動力源の出力するトルクＴＥＧを急激に増大させる場合に生じやすく、ポンプインペラー２は駆動力源に動力伝達可能に接続されているから、駆動力源の回転数ＮＥＧが上昇し、駆動力源の発生するトルクＴＥＧが増大すると、それに伴ってポンプインペラー２の回転数Ｎｐが上昇し、油流に変換されるトルクが増大する。すなわち、発進時あるいは急加速時などにおいて、駆動力源の出力するトルクＴＥＧが増大すると、駆動力源の出力トルクＴＥＧの増大にともなって、先ずポンプインペラー２が駆動し、ポンプインペラー２における作動油の油圧が上昇する。
【００２７】
また、タービンランナー６の回転数Ｎｔはポンプインペラー２の回転に追随するから、前述したような発進時あるいは急加速時などのトルクが増大する場合には、一時的にその差が大きくなる。
【００２８】
開閉機構１８は、タービン油路およびポンプ油路を通じて、ポンプシェル４における作動油の油圧とタービンシェル７における作動油の油圧との差によって蓋部材２０が移動するように構成されている。そのため、ポンプシェル４における作動油の油圧がタービンシェル７における作動油の油圧に対して相対的に大きく、弾性部材２３の弾性力に抗して蓋部材が移動した場合に、開口部１７と開閉口２５と排出口２４とが連通し、タービンシェル７における凹部内の作動油がタービンシェル７の外周側に排出されて、トルクコンバータ１のトルク容量τが小さくなるように構成されている。
【００２９】
したがって、トルクコンバータ１の内部に充填された作動油がタービンシェル７の外周側に排出されて作動油の流動抵抗（圧力）が低下するから、トルクコンバータ１のトルク容量τが小さくなる。すなわち、ポンプインペラー２によって押し出される作動油の流動抵抗（圧力）がトルク容量τが大きい場合と比較して相対的に小さくなる。また、トルク容量τが小さくなると、駆動力源の発生したトルクＴＥＧによって駆動されるポンプインペラー２に対する抵抗（負荷）が小さくなるから、駆動力源の回転数ＮＥＧを速やかに上昇させることができる。結局、ポンプインペラー２は駆動力源に動力伝達可能に接続されているから、ポンプインペラー２の回転数Ｎｐを速やかに上昇させることができる。
【００３０】
駆動力源およびポンプインペラー２の回転数Ｎｐが速やかに上昇すると、その回転数の上昇とともにポンプインペラー２によって押し出される油流が増大するから、結果として、トルク容量τを小さくすることによってタービンランナー６のポンプインペラー２に対する追随性が向上し、車両の発進性あるいは加速性が向上する。
【００３１】
そして、タービンランナー６の回転数Ｎｔがポンプインペラー２の回転数Ｎｐに追随し、ポンプシェル４における作動油の油圧とタービンシェル７における作動油の油圧との差が小さくなると、蓋部材２０を支持する弾性部材２３の弾性力によって蓋部材２０が移動し、開口部１７もしくは排出口２４が閉じられる。ここで、弾性部材２３には圧縮バネ、引張りバネなどの任意の部材を用いることができる。要は、油圧の差によって移動する蓋部材２０を支持し、所定の油圧に抗する弾性力を有する部材であればよい。
【００３２】
なお、この発明の構成と具体例の構成との対応関係を説明すれば、トルクコンバータ１がこの発明の流体継手に相当する。なお、この発明における流体継手は、要は流体を介して動力伝達できるように構成されていればよいのであって、トルクコンバータ１のトルク増大作用を担うステータ９は必ずしも必要ではないし、ロックアップクラッチ１２を有するトルクコンバータ１である必要もない。さらにこの発明では、流体継手は駆動力源と変速機との間に配置された場合に限らず、駆動力源の発生させる動力を出力部材に伝達する動力伝達軸に配置されて、流体流を介して動力を伝達するものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明における流体継手の一例としてのトルクコンバータを模式的に示す図である。
【図２】タービンシェルの外周部に設けられたこの発明おける開閉機構を模式的に示す図である。
【図３】この発明おける開閉機構を模式的に示す図である。
【図４】ポンプインペラーの回転数とタービンランナーの回転数との相関関係を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
２…ポンプインペラー、  ６…タービンランナー、  １７…開口部、  １８…開閉機構、  ２０…蓋部材、  ２５…開閉口。
【図１】
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【図２】
2010127334.tif 000004
【図３】
2010127334.tif 000005
【図４】
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