(57)【要約】【課題】  アイドリング時での燃費の向上を目的とした流体継手の提供。【解決手段】  ポンプインペラ１のポンプハブ９には邪魔板８を取付け、該邪魔板８の外周部には複数のスリット穴１０，１０・・を貫通して設けている。【選択図】    図１
2010078107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外殻内には作動流体を満たし、エンジンにて回転するポンプインペラにて作動流体を介して回るタービンランナ、そして該タービンランナの回転速度が一定以上に達したところで作動してフロントカバーに係合するピストン、さらに、該ピストンがフロントカバーに係合する際の衝撃トルクを吸収してタービンランナを弾性的に連結し、又ピストンがフロントカバーに係合したロックアップ状態においてはエンジンのトルク変動を吸収するロックアップダンパ装置を備えた流体継手において、上記ポンプインペラのポンプハブには邪魔板を取付け、該邪魔板には複数の穴を貫通したことを特徴とする邪魔板を備えた流体継手。
【請求項２】
上記邪魔板の外周部に複数のスリット穴を設けた請求項１記載の邪魔板を備えた流体継手。
【請求項３】
上記邪魔板として、所定の向きをした複数枚の羽根を一定間隔をおいて放射状に設けた形態とした請求項１又は請求項２記載の邪魔板を備えた流体継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアイドリング運転時における燃費低下を抑制すると共に、通常運転時での伝達トルクの向上を目的とした流体継手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体継手とは互いに対向して配置されたポンプインペラとタービンランナを有し、ポンプインペラは環状のインペラシェルと、このインペラシェルに固定された複数枚のブレードと、インペラシェルの内周側に設けられたコアとを有している。また、タービンランナは環状のタービンシェルと、このタービンシェルに固定された複数枚のブレードと、タービンシェルの内周側に設けられたコアとを有している。そして、ポンプインペラ及びタービンランナは軸受を介して互いに相対回転自在に支持されている。
【０００３】
このように構成された流体継手は、ポンプインペラがフロントカバーを介してエンジン側の部材であるクランク軸に連結され、タービンランナはタービンハブに取着され、該タービンハブに嵌った出力軸がトランスミッションに連結されている。そこで、エンジンからの動力を得たポンプインペラの回転は、外殻内に充填されている作動流体を介してタービンランナが回転し、該タービンランナからトランスミッションへ動力が伝達される。
【０００４】
ところで、一般的な流体継手では、低速度比域では入力容量係数が高く、高速度比域に行くにしたがって入力容量係数が低くなる。そこで、ブレーキを踏んで車両が停止し、エンジンがアイドリング状態においては、エンジン側ではブレーキ力に抗してエンジン回転数を一定に維持しようとする制御が行われるために、無駄な燃料が供給されることとなり、燃費を向上する上では好ましくない。
【０００５】
そこで、流体継手内に邪魔板を設け、作動流体の流れの一部を阻害することで低速度比域での入力容量係数を低下させようとする試みが従来より行われている。図８は従来の流体継手の一部を表しており、同図の（イ）はポンプインペラ、（ロ）はタービンランナ、（ハ）は邪魔板、（ニ）はロックアップダンパ装置を夫々表している。
【０００６】
外殻内には作動流体が満たされ、エンジンからの動きを得てポンプインペラ（イ）が回転することでタービンランナ（ロ）は同一方向に回され、タービンランナ（ロ）から出た作動流体はポンプインペラ（イ）へ戻される。そして、回転速度が所定の領域に達したところで、ピストン（ホ）が作動してフロントカバー（ヘ）に係合する。この係合する際の衝撃トルクを緩和する為にロックアップダンパ装置（ニ）が備わっている。
【０００７】
このように、流体継手としての基本構造及び基本動作はトルクコンバータと共通している。しかし、同図に示す流体継手にはポンプインペラ（イ）とタービンランナ（ロ）の間に邪魔板（ハ）を介在している。この邪魔板（ハ）はタービンランナ（ロ）から出てポンプインペラ（イ）へ入る作動流体の流れを邪魔するような働きをする。作動流体の流れを邪魔することでアイドリング時での燃費を向上することが出来る。
【０００８】
しかし、通常の運転においても、特に高入力回転時においては、上記邪魔板（ハ）は作動流体の流れを邪魔し、伝達トルクを低下させてしまい、流体継手の伝達トルクの効率向上を阻害している。
特開２００５−１８８６１７号に係る「流体継手」は、低速度比域における入力容量係数を十分に低下させるとともに、低速度比域以外の速度比域における入力容量係数の低下を抑える。
そこで、この流体継手は、インペラと、タービンと、軸受８と、邪魔板とを備えている。インペラは、インペラシェルと、インペラブレードと、インペラハブとを有する。タービンは流体室内でインペラに対向して配置され、インペラシェルとともにトーラスを構成するタービンシェルと、タービンブレードと、タービンハブとを有している。軸受はタービンハブに対してインペラハブを回転自在に支持する。邪魔板はトーラス内に設けられ、トーラス内を流れる作動流体の流れの一部を阻害する。そして、トーラス内の作動流体を低速度比域においてトーラス外に流出させるための孔が、タービンシェルに邪魔板に近接して設けられている。
【０００９】
特開２００５−１８８６１８号に係る「流体継手」は、外径サイズを大きくすることなく、低速度比域における入力容量係数特性をフラットに近づけている。
そこで、この流体継手は、インペラと、タービンと、軸受と、邪魔板とを備えている。インペラは、インペラシェルと、インペラブレードと、インペラハブとを有する。タービンは流体室内でインペラに対向して配置され、インペラシェルとともにトーラスを構成するタービンシェルと、タービンブレードと、タービンハブとを有している。軸受はタービンハブに対してインペラハブを回転自在に支持する。邪魔板はトーラス内に設けられ、トーラス内を流れる作動流体の流れの一部を阻害する。そして、インペラブレード及びタービンブレードの先端部には、面取り部が形成されている。
【００１０】
しかし、これらの流体継手は、邪魔板を設けたことで、低速度比域における入力容量係数特性を低下させて燃費の向上に約立つが、高速度比域でも作動流体の流れが阻害されることで、伝達トルクの低下を招くことになる。
【特許文献１】特開２００５−１８８６１７号に係る「流体継手」
【特許文献２】特開２００５−１８８６１８号に係る「流体継手」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、邪魔板を備えた従来の流体継手には上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、低速度比域、特にブレーキを踏んで車両が停止してエンジンがアイドリング状態にあるストール時には、作動流体の流れを邪魔して燃費を向上すると共に、高速度比域には作動流体の流れを邪魔しないように作用する邪魔板を備えた流体継手を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る流体継手は、前記図８に示したように邪魔板を備えて構成している。すなわち、ポンプインペラ、タービンランナ、ピストン、及びロックアップダンパ装置を有し、上記ポンプインペラとタービンランナとの間に邪魔板を介在し、タービンランナからポンプインペラへの流れを邪魔することが出来る構造と成っている。しかし、単に作動流体の流れを邪魔するだけでは従来の流体継手と同じである為に、本発明では上記邪魔板に複数の穴を設けた構造としている。ここで、邪魔板及び穴の具体的形状は限定しないことにする。例えば、邪魔板の具体的な形状として、リング状板の外周部に複数の穴を設ける場合、複数枚の羽根を一定間隔をおいて放射状に設けた構造とする場合などがある。
【００１３】
ところで、タービンランナから出てポンプインペラへ流入する作動流体の向きは低速度比域と高速度比域とでは異なり、低速度比域ではポンプインペラのブレードに対してある角度で流入するが、高速度比域ではポンプインペラのブレードに対してほぼ平行になる。そこで、邪魔板に設けた穴に作動流体が通過することになるが、斜め方向から流れる作動流体に対しての上記穴の通過面積は小さくなり、これが作動流体の流れ抵抗となる。一方、高速度比域では邪魔板の穴に対してほぼ垂直に通過する穴面積は大きくなり、その為に作動流体の通過抵抗は小さくなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の流体継手はポンプインペラとタービンランナの間に邪魔板を取付けている。そして該邪魔板には複数の穴を設けているが、アイドリング時にはタービンランナから出てポンプインペラへ入る作動流体の流れが邪魔板に対して斜め方向となる。従って、邪魔板の穴に斜め方向から作動流体が通過する為に、通過面積は小さくなって、流れに抵抗をもたらす。
【００１５】
すなわち、作動流体の流れが邪魔されることでアイドリング時のドラグトルクが小さくなり、ポンプインペラを回転させるエンジンの負荷が小さくなることで、結果的に燃費が向上する。一方、高速度比域では、タービンランナから出てポンプインペラへ入る作動流体の向きは該邪魔板に対してほぼ垂直となり、作動流体が穴を通過する面積は拡大する。従って、作動流体の流れ抵抗は小さくなって伝達トルクは大きくなる。
【実施例】
【００１６】
図１は本発明に係る流体継手の低速度比域での作動流体の流れを表している実施例である。同図の１はポンプインペラ、２はタービンランナ、３はピストン、４はロックアップダンパ装置を夫々示している。外殻５内には作動流体が満たされていて、エンジンによって外殻５が回転するならば、上記ポンプインペラ１が回転し、該ポンプインペラ１の回転によって送り出される作動流体にて上記タービンランナ２は同一方向に回転する。
【００１７】
タービンランナ２はタービンハブ６に固定され、又ロックアップダンパ装置４もタービンハブ６に取着されている。そして、タービンハブ６にはピストン３が回転自在に軸支され、ピストン３はその外周にてロックアップダンパ装置４の入力側プレート７と連結している。
【００１８】
ところで、タービンランナ２はポンプインペラ１によって同一方向へ回転し、作動流体は矢印のように反時計方向に循環して流れる。しかし、作動流体の流れは邪魔板８によって阻害される。邪魔板８はポンプインペラ１の軸側に設けたポンプハブ９に固定され、その形状はリング体であり、このリング体の邪魔板８の外周部には複数のスリット穴１０，１０・・・が貫通して設けられている。
【００１９】
ところで、アイドリング時で作動流体の流れが遅い場合、矢印のように作動流体が循環して流れ、上記邪魔板８はこの流れを邪魔することが出来る。すなわち、作動流体は邪魔板８に当り、大半が上部を越えて流れる。同図において、太線は作動流体の大きな流れを示し、細線は小さな流れを表している。細線で示しているように、スリット穴１０を一部は通過するが、このように作動流体の流れが邪魔されることでドラグトルクが小さくなり、ポンプインペラを回転させるエンジンの負荷が小さくなることで、結果的に燃費が向上する。
【００２０】
図２は本発明に係る流体継手において、高速度比域での作動流体の流れを示している。ポンプインペラ１の回転速度が高くなると作動流体の流れが速くなり、それに伴ってタービンランナ２の回転速度も高くなる。同図のように作動流体は反時計方向に循環するが、邪魔板８に作動流体が当ってスリット穴１０を通過し易くなる。従って、作動流体はこのスリット穴１０をより多く通過して流れ、ポンプインペラ１へ戻される。
【００２１】
勿論、循環して流れる作動流体の全てがスリット穴１０を通過することではないが、高速度比域になると作動流体の流れ方向が邪魔板に対してほぼ垂直に成り、作動流体が通過するスリット穴の面積は拡大する。その為に邪魔板８から受ける抵抗は軽減されて比較的スムーズに流れることが出来る。従って、その分だけ抵抗が小さくなることで、タービンランナ２の回転速度を高くし、伝達トルクが大きくなる。
【００２２】
ここで、邪魔板８はポンプハブ９に溶接等にて取着されていることで、ポンプインペラ１と共に回転し、タービンランナ２との間には回転速度差を生じる。その為に、タービンランナ２を固定しているタービンハブ６とポンプハブ９との間には軸受け１２を介在している。
【００２３】
図２に示す状態は、ポンプインペラ１の回転に伴ってタービンランナ２が回り始め、開口したスリット穴１０を作動流体が通過する。この場合、タービンランナ２の回転速度が高くなるにしたがって、作動流体の流れ方向は邪魔板８に対してほぼ垂直に当るようになり、スリット穴１０を通過し易くなる。すなわち、アイドリング時に比較してスリット穴１０を通過し易くなり、その為に作動流体を遮る抵抗が小さくなることで伝達トルクが増大する。
【００２４】
そして、ポンプインペラ１の回転がさらに高くなってタービンランナ２の回転速度が所定の領域に達するならば、上記ピストン３が作動してフロントカバー１３に係合する。ピストン３がフロントカバー１３に係合する場合、タービンランナ２の回転速度は急激に高くなるが、この際の衝撃トルクを緩和する為に、上記ロックアップダンパ装置４が作動する。
【００２５】
すなわち、ロックアップダンパ装置４にはダンパスプリング１４が取付けられていて、このダンパスプリング１４が圧縮変形することで衝撃トルクが吸収される。このように、ピストン３がフロントカバーに係合すれば、上記タービンランナ２はピストン３によって直接回され、その回転速度はポンプインペラ１と等しくなる。従って、作動流体は同図のように循環することはない。
【００２６】
図３は邪魔板８側から観た状態で、図２のＡ−Ａ断面図を示している。同図の１１はポンプインペラ１のコア、１５はポンプインペラ１のブレード、８は邪魔板を示し、該邪魔板８の外周部には複数のスリット穴１０，１０・・・が貫通して設けられている。該実施例における邪魔板８のスリット穴１０は長方形をしているが、他の形状であっても構わない。例えば、外周を開口した溝状の穴とすることも出来、又低速度比域（特にストール時）での流れ抵抗が大きく、高速度比域では流れ抵抗が小さくなるように傾斜した羽根を放射状に設けた邪魔板として構成することも可能である。
【００２７】
該邪魔板８は図１、図２に示すようにポンプハブ９に固定されている為にポンプインペラ１と共に回転し、タービンランナ２から出る作動流体は該邪魔板８に当り、その一部はこれらスリット穴１０，１０・・を通過する。勿論、他の一部は邪魔板８に当ることなくポンプインペラ１に入り、ブレード１５、１５・・に当る。
【００２８】
図４は邪魔板８を備えない流体継手において、ポンプインペラの回転速度ＮＰに対してタービンランナの回転速度ＮＴが低い低速度比域と、ポンプインペラの回転速度ＮＰに対してタービンランナの回転速度ＮＴが高い高速度比域における作動流体の流れを表している模式図である。
【００２９】
同図（ａ）は低速度比域の作動流体の流れを示し、タービンランナ（Ｔ）から出る作動流体はポンプインペラ（Ｐ）に入ってブレード１５に当る。同じく、同図（ｂ）は高速度比域の作動流体の流れを示し、タービンランナ（Ｔ）から出る作動流体はポンプインペラ（Ｐ）に入る。この際、低速度比域では、同図に示すようにタービンランナ２から出る作動流体の流れはポンプインペラ１のブレード１５に対して斜め方向に入射する。しかし、回転速度比が上がると、ポンプインペラ１のブレード１５に対して作動流体はほぼ平行に入射することになる。
【００３０】
すなわち、タービンランナ（Ｔ）からポンプインペラ（Ｐ）との間には邪魔板８がないことで、作動流体は何れの場合もスムーズに流れる。低速度比域での作動流体のスムーズな流れは、必然的にエネルギーが消費されることになり、その結果、アイドリング時での燃費は悪くなる。
【００３１】
図５は従来の流体継手であって、邪魔板８を備えた場合であるが、該邪魔板８にはスリット穴を設けていない。従って、タービンランナ（Ｔ）から流れ出る作動流体は邪魔板８に当る。これは、低速度比域であっても高速度比域であっても同じであるが、低速度比域には斜め方向から当ることになる。その為に、低速度比域であるアイドリング時の燃費は向上するが、高速度比域においても伝達トルクが抑えられる。
【００３２】
図６は本発明に係る流体継手の場合であり、邪魔板８にはスリット穴１０を有し、該スリット穴１０を作動流体が流れる状態を表している模式図である。（ａ）は低速度比域のアイドリング状態での作動流体の流れを示し、タービンランナ（Ｔ）から出る作動流体は邪魔板８に当って、一部はスリット穴１０を通過する。同図（ｂ）は高速度比域の作動流体の流れを示し、タービンランナ（Ｔ）から出る作動流体は邪魔板８に当り、その一部はスリット穴１０を通過してポンプインペラ（Ｐ）へ入る。
【００３３】
ここで、作動流体は邪魔板８のスリット穴１０を通過するが、低速度比域では、タービンランナ（Ｔ）から出る作動流体の向きは斜め方向と成り、邪魔板８には斜め方向から当る。従って邪魔板８に形成しているスリット穴１０にも斜め方向から進入して通過する。その為に、スリット穴１０の通過面積は小さくなり、通過する作動流体の量は少ない。これに対して、高速度比域には邪魔板８に対してほぼ垂直に当り、スリット穴１０に対してもほぼ垂直に通過することが出来る。その為に、通過面積は大きくて作動流体の通過量は多くなる。
【００３４】
このように、タービンランナ（Ｔ）とポンプインペラ（Ｐ）との間に邪魔板８が介在していることで、作動流体の流れは抑制され、特に低速度比域には邪魔板８のスリット穴１０の通過面積が縮小することで作動流体の流れが大きく抑制される。作動流体の流れが遅くなることで必然的に消費エネルギーは低下し、アイドリング時の燃費は向上する。これに対して、高速度比域ではスリット穴１０の通過面積が拡大することで、この拡大したスリット穴１０を作動流体が流れて大きな伝達トルクを得ることが可能となる。
【００３５】
しかし、本発明のように邪魔板８にスリット穴１０を形成しても、図４に示した場合ように、邪魔板８を備えない流体継手に比べれば、伝達トルクは抑えられる。しかし、これもピストン３が作動してフロントカバー１３に係合するまでのことであり、アイドリング時の燃費を抑える方がトータル的には燃費を低減することが出来る。
【００３６】
図７は、邪魔板を持たない流体継手、邪魔板を有している流体継手、スリット穴を形成した邪魔板を有している流体継手の速度比（タービンランナの回転速度ＮＴ／ポンプインペラの回転速度ＮＰ）に対する容量係数（伝達トルク）の大きさを示しているグラフである。同図から明らかなように、邪魔板が無いと速度比が如何様であっても容量係数（伝達トルク）は大きくなる。これに対して、邪魔板にスリット穴を形成した場合とスリット穴を設けない場合を比較すると、速度比の低いアイドリング時では殆ど差が無いが、速度比が高くなるにしたがって、容量係数（伝達トルク）は大きく成っていく。
【００３７】
このことは、低速度比域では容量係数（伝達トルク）が小さい方が燃費向上に結び付くことから、邪魔板８の存在効果は大きいことが分かる。そして、高速度比域には邪魔板にスリット穴を形成した方が容量係数（伝達トルク）が大きいために、スリット穴の効果が得られることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る流体継手であって、邪魔板のスリット穴を作動流体の僅かが通過する低速度比域の場合。
【図２】本発明に係る流体継手であって、邪魔板のスリット穴を作動流体の一部が通過する高速度比域の場合。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】邪魔板を有さない流体継手の場合で、タービンランナからポンプインペラへの作動流体の流れを示す模式図。
【図５】邪魔板を備えた流体継手の場合で、タービンランナから出た作動流体が邪魔板に当る流れを示す模式図。
【図６】スリット穴を有す邪魔板を備えた流体継手の場合で、タービンランナから出た作動流体がスリット穴を通過する流れを示す模式図。
【図７】邪魔板を持たない流体継手、邪魔板を有している流体継手、スリット穴を形成した邪魔板を有している流体継手の速度比に対する容量係数（伝達トルク）の大きさを示しているグラフである。
【図８】邪魔板を備えた従来の流体継手。
【符号の説明】
【００３９】
１  ポンプインペラ
２  タービンランナ
３  ピストン
４  ロックアップダンパ装置
５  外殻
６  タービンハブ
７  入力側プレート
８  邪魔板
９  ポンプハブ
10  スリット穴
11  コア
12  軸受け
13  フロントカバー
14  ダンパスプリング
15  ブレード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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