(57)【要約】【課題】  ３次元的に解析して流体剥離及び流体剥離による渦の発生を低減することができるトルクコンバータを提供する。【解決手段】  トルクコンバータ１０において、３次元的に解析して異なる角度におけるポンプインペラ１２のポンプコアリング１２ｂの子午線断面が異なるように流路に隆起する隆起部２２がポンプインペラ１２のポンプコアリング１２ｂに形成され、又はタービンランナ１４のコアリング１４ｂの子午線断面が異なるように流路に隆起する隆起部２２がタービンランナ１４のタービンコアリング１４ｂの一部に形成される。【選択図】  図１
2010249189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力が伝達される駆動軸に連結され流路を形成するように外側にポンプシェル及び内側にポンプコアリングを有するポンプインペラと、前記ポンプインペラの環状流体吐出口に近接して配置された環状流体流入口を有し変速機構に結合され流路を形成するように外側にタービンシェル及び内側にタービンコアリングを有するタービンランナと、前記タービンランナより前記ポンプインペラに戻る流体の流れを偏向する流路を形成するようにシェル側リング及びコア側リングを有するステータとを備え、
前記ポンプインペラ、前記タービンランナ及び前記ステータによって形成される流体の流路が等流路断面を有し、又は、前記タービンランナのタービンシェルとタービンコアリングとに内接する円の径ｄＸと前記エンジンの出力軸から前記内接する円の中心までの距離ＲＸとの積が、前記タービンランナの入口での前記内接する円の径ｄ１と前記距離Ｒ１との積に対して、ｄＸＲＸ／ｄ１Ｒ１≦１であるトルクコンバータにおいて、
前記ポンプコアリング及び前記タービンコアリングの子午線断面形状が子午線間の角度に応じて異なるように、前記ポンプインペラが形成する前記流路又は前記タービンランナが形成する前記流路のいずれか一方若しくは両方の一部に隆起部を形成したことを特徴とするトルクコンバータ。
【請求項２】
請求項１記載のトルクコンバータにおいて
前記隆起部が形成される範囲は、前記ポンプインペラにおける前記流路出口と前記タービンランナにおける前記流路入口の前記ポンプコアリング及びタービンコアリングの位置から前記ステータの位置までの距離をＲｃとし、前記隆起部の前記ポンプインペラにおける前記流路出口及び前記タービンライナにおける前記流路入口側から前記ステータ側までの距離をｒとして、ｒ／Ｒｃ＜０．７であることを特徴とするトルクコンバータ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のトルクコンバータにおいて、
前記隆起部は、前記ポンプインペラ又は前記タービンランナのいずれか一方若しくは両方の前記流路の負圧側に形成されていることを特徴とするトルクコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を利用して動力を伝達するトルクコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポンプインペラ、タービンランナ及びステータの３要素を備え、各要素によって形成される流体の流路が等流路断面となるように形成されたトルクコンバータにおいて、ポンプインペラの入口部にその流路断面がステータの最大流路断面以下になる流路縮小部を構成するようにコアを形成したものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
この従来のトルクコンバータによれば、ステータからポンプインペラに流入する流体は、入口付近の流路縮小部により絞られ、コアに沿って流路の接続に段差があっても、流体の剥離が抑制され、或いは流体剥離による渦流を減衰する。これによってポンプインペラに流れる流体の損失を減らし、トルクコンバータの伝達効率やトルク容量が改善されるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２９８３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ポンプインペラ及びタービンランナの高さ方向の長さをＨ、ポンプインペラとタービンランナとが対向する幅方向の間隔をＷとしたとき、比がＷ／Ｈが０．６５以下となる低扁平トルクコンバータにおいては、タービンランナを構成する部品であるタービンシェル及びブレードの屈曲が大きくなることから、上記の従来技術により設計されたコアによる流体の損失低減効果は回転方向で見た場合に充分に発揮されるものではない。
【０００６】
また、低扁平トルクコンバータに搭載されるブレードとタービンシェルの接線及びブレードとコアの接線を比較すると、屈曲が異なる場合があり、このような形状のトルクコンバータには、従来技術の２次元での設計に加えて回転方向を含む３次元で解析して充分な損失低減効果が発揮されるようにすることが必要である。
【０００７】
本発明は、３次元的に解析して流体剥離及び流体剥離による渦の発生を低減することができるトルクコンバータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のトルクコンバータは、エンジンの出力が伝達される駆動軸に連結され流路を形成するように外側にポンプシェル及び内側にポンプコアリングを有するポンプインペラと、前記ポンプインペラの環状流体吐出口に近接して配置された環状流体流入口を有し変速機構に結合され流路を形成するように外側にタービンシェル及び内側にタービンコアリングを有するタービンランナと、前記タービンランナより前記ポンプインペラに戻る流体の流れを偏向する流路を形成するようにシェル側リング及びコア側リングを有するステータとを備え、前記ポンプインペラ、前記タービンランナ及び前記ステータによって形成される流体の流路が等流路断面を有し、又は、前記タービンランナのタービンシェルとタービンコアリングとに内接する円の径ｄＸと前記エンジンの出力軸から前記内接する円の中心までの距離ＲＸとの積が、前記タービンランナの入口での前記内接する円の径ｄ１と前記距離Ｒ１との積に対して、ｄＸＲＸ／ｄ１Ｒ１≦１であるトルクコンバータにおいて、前記ポンプコアリング及び前記タービンコアリングの子午線断面形状が子午線間の角度に応じて異なるように、前記ポンプインペラが形成する前記流路又は前記タービンランナが形成する前記流路のいずれか一方若しくは両方の一部に隆起部を形成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明のトルクコンバータによれば、３次元的に解析してポンプコアリング及びタービンコアリングの子午線断面形状が子午線間の角度に応じて異なるように、ポンプインペラが形成する流路又はタービンランナが形成する流路のいずれか一方若しくは両方の一部に隆起部を形成したので、流体剥離及び流体剥離による渦の発生を低減することができる。
【００１０】
本発明のトルクコンバータにおいて、前記隆起部が形成される範囲は、前記ポンプインペラにおける前記流路出口と前記タービンランナにおける前記流路入口の前記ポンプコアリング及びタービンコアリングの位置から前記ステータの位置までの距離をＲｃとし、前記隆起部の前記ポンプインペラにおける前記流路出口及び前記タービンライナにおける前記流路入口側から前記ステータ側までの距離をｒとして、ｒ／Ｒｃ＜０．７であることが好ましい。
【００１１】
この好ましい形態によれば、３次元的に解析してポンプコアリング及びタービンコアリングの子午線断面形状が子午線間の角度に応じて異なるように、ポンプインペラが形成する流路又はタービンランナが形成する流路のいずれか一方若しくは両方の一部に隆起部を形成したので、流体剥離及び流体剥離による渦の発生を確実に低減することができる。
【００１２】
また、本発明のトルクコンバータにおいて、前記隆起部は、前記ポンプインペラ又は前記タービンランナのいずれか一方若しくは両方の前記流路の負圧側に形成されていることが好ましい。
【００１３】
この好ましい形態によれば、３次元的に解析してポンプコアリング及びタービンコアリングの子午線断面形状が子午線間の角度に応じて異なるように、ポンプインペラが形成する流路又はタービンランナが形成する流路のいずれか一方若しくは両方の一部に隆起部を形成したので、流体剥離及び流体剥離による渦の発生を確実に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るトルクコンバータを示す断面図である。
【図２】図１のトルクコンバータの異なる角度における子午線断面を示す図であり、（ａ）は、図１のトルクコンバータの異なる角度における子午線IIb‐IIb，IIc‐IIcを示す図、（ｂ）は、図１のトルクコンバータにおける子午線IIb‐IIbによる断面を示す図、（ｃ）は、図１のトルクコンバータにおける子午線IIc‐IIcによる断面を示す図である。
【図３】図１のトルクコンバータの効果を示す図であり、（ａ）は、駆動機器の加速状態における旋回流を示す断面図、（ｂ）及び（ｃ）は、３次元解析によるタービン流路内乱流強度を示す図である。
【図４】図１のトルクコンバータの隆起部を示す断面図である。
【図５】図４のトルクコンバータで示される隆起部の形状によるトルク伝達容量の３次元解析結果を示す図である。
【図６】図１のポンプインペラ及びタービンランナの一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係るトルクコンバータ１０は、図１に示すように構成されている。トルクコンバータ１０は、エンジンの出力が伝達される駆動軸（エンジンクランクシャフト）に連結された伝達部材に取り付けられているポンプインペラ１２、ポンプインペラ１２の環状流体吐出口に近接して配置された環状流体流入口を有し変速機構に結合されたタービンランナ１４、及びタービンランナ１４よりポンプインペラ１２に戻る流体の流れを偏向するステータ１６を備えている。
【００１６】
ポンプインペラ１２は、エンジンクランクシャフトに連結されたコンバータカバー１８に取り付けられている。ポンプインペラ１２は、外側のポンプシェル１２ａ、内側のポンプコアリング１２ｂ、及びポンプコアリング１２ｂに取り付けられているポンプブレード１２ｃから構成されている。
【００１７】
ポンプインペラ１２は、外側のポンプシェル１２ａ及び内側のポンプコアリング１２ｂで流路を形成している。
【００１８】
タービンランナ１４は、ポンプシェル１２ａに対向して配置されている。タービンランナ１４は、外側のタービンシェル１４ａ、内側のタービンコアリング１４ｂ、及びタービンコアリング１４ｂに取り付けられているタービンブレード１４ｃから構成されている。
【００１９】
タービンランナ１４は、外側のタービンシェル１４ａ及び内側のタービンコアリング１４ｂで流路を形成している。
【００２０】
タービンランナ１４は、ポンプインペラ１２と同軸上にあるハブ１７に結合され、トランスミッション入力軸と一体に回転する。
【００２１】
ステータ１６は、ポンプインペラ１２とタービンランナ１４との間に挟まれるように配置されている。ステータ１６は、シェル側リング１６ａ、コア側リング１６ｂ、及びステータブレード１６ｃから構成されている。ステータ１６は、不図示のハウジングに前記入力軸と同軸上でワンウェイクラッチ２０を介して支持されている。
【００２２】
ステータ１６は、シェル側リング１６ａ及びコア側リング１６ｂで流路を形成している。
【００２３】
尚、タービンランナ１４の出口部からステータ１６のコア側リング１６ｂの外側を通りポンプインペラ１２に流入する流れを阻止するために、コア側リング１６ｂと、ポンプインペラ１２及びタービンランナ１４の各ポンプコアリング１２ｂ，タービンコアリング１４ｂの一部がオーバーラップするように構成されている。
【００２４】
本実施形態では、タービンランナ１４のタービンシェル１４ａとタービンコアリング１４ｂとに内接する円の径ｄＸとエンジンの出力軸から内接する円の中心までの距離ＲＸとの積が、タービンランナ１４の入口での前記内接する円の径ｄ１と前記距離Ｒ１との積に対して、ｄＸＲＸ／ｄ１Ｒ１≦１である。この条件下では、トルクコンバータ１０において流体の損失が少なくなり伝達トルクが大きくなる。
【００２５】
尚、ポンプインペラ１２、タービンランナ１４、及びステータ１６によって形成される流体の流路を等流路断面とすることもできる。
【００２６】
次に、トルクコンバータ１０のポンプコアリング１２ｂ及びタービンコアリング１４ｂの形状について図２を参照して説明する。
【００２７】
トルクコンバータ１０を図２（ａ）に示すように角度が異なる子午線IIb‐IIb及びIIc‐IIcで切断した断面図を図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示す。
【００２８】
トルクコンバータ１０を子午線IIb‐IIbで切断するとタービンランナ１４のタービンコアリング１４ｂの断面形状は、図２（ｂ）に示すように連続で変曲点がない外形を描くように形成されている。
【００２９】
トルクコンバータ１０を子午線IIc‐IIcで切断するとタービンランナ１４のタービンコアリング１４ｂの断面形状は、図２（ｃ）に示すように変曲点を有する外形を描くように形成されている。
【００３０】
本発明に係るトルクコンバータ１０では、異なる角度におけるポンプコアリング１２ｂ及びタービンコアリング１４ｂの子午線断面が異なるように流路に隆起する隆起部２２が、ポンプインペラ１２のポンプコアリング１２ｂ又はタービンランナ１６のタービンコアリング１４ｂの一部に形成されている。
【００３１】
次に、上記構成におけるトルクコンバータ１０の作用及び３次元解析結果について説明する。
【００３２】
本発明に係るトルクコンバータ１０が適用される駆動装置が加速状態にある場合には、ポンプインペラ１２の回転数はタービンランナ１６の回転数よりも大きくなっている。トルクコンバータ１０内部の流体には、図３（ａ）に示すように、ポンプインペラ１２→タービンランナ１４→ステータ１６→ポンプインペラ１２の旋回流が発生している。
【００３３】
上記の状態を３次元解析するとタービンブレード１４ｃの負圧側に渦が発生しており、図３（ｂ）に示すように、濃淡の大きさで示される流体の損失の強さを表す乱流強度がＡ部で増大している。
【００３４】
そこで、上記渦の発生を防ぐようにタービンランナ１４のタービンコアリング１４ｂの形状を円周方向に３次元的に変化するようにして解析する。この結果として、図３（ｃ）に示すように、タービンブレード１４ｃのＢ部に凹部が形成されるように流路方向に隆起部２２を形成することで流路の乱流強度低減が可能となり、トルク伝達容量が増加することで加速時の滑りを少なくして燃費を改善することができる。
【００３５】
隆起部２２は、図４に示すように、タービンランナ１４のタービンコアリング１４ｂが外側に隆起した形状に形成されている。隆起部２２の効果を確かめる指標としてｒ／Ｒｃを使用する。
【００３６】
ｒは、隆起部２２のポンプインペラ１２における流路出口及びタービンライナ１６における流路入口側からステータ１６側までの距離である。
【００３７】
Ｒｃは、ポンプインペラ１２における流路出口のポンプコアリング１２ｂとタービンライナ１４における流路入口のタービンコアリング１４ｂの位置からステータ１６のコア側リング１６ｂの位置までの距離である。
【００３８】
上記指標により３次元解析をした結果は図５に示すようになる。図５を参照して、トルクコンバータ１０に隆起部２２を形成しない場合、ｒ／Ｒｃは０となりトルク伝達容量は図５の一点鎖線で示すようになる。
【００３９】
トルクコンバータ１０に隆起部２２を形成した場合で、ｒ／Ｒｃが０、４となる場合のトルク伝達容量は図５の実線で示すようになる。
【００４０】
トルクコンバータ１０に隆起部２２を形成した場合で、ｒ／Ｒｃが０、７となる場合のトルク伝達容量は図５の点線で示すようになる。
【００４１】
以上より、トルクコンバータ１０に隆起部２２を形成した場合で、ｒ／Ｒｃが０、７未満でトルク伝達容量が大きくなることが判明した。
【００４２】
次に、トルクコンバータ１０に隆起部２２を形成する例を、図６を参照して、説明することとする。
【００４３】
図６（ａ）に示す例では、ポンプブレード１２ｃの負圧側のポンプコアリング１２ｂ又はタービンブレード１４ｃの負圧側のタービンコアリング１４ｂに直方体に形成された隆起部２２が設けられている。
【００４４】
図６（ｂ）に示す例では、ポンプブレード１２ｃの負圧側及び正圧側に連続してポンプコアリング１２ｂ又はタービンブレード１４ｃの負圧側及び正圧側に連続してタービンコアリング１４ｂに直方体に形成された隆起部２２がポンプコアリング１２ｂ又はタービンコアリング１４ｂの長手方向に所定の間隔を有して設けられている。
【００４５】
以上、本実施形態によれば、３次元的に解析してポンプコアリング１２ｂ及びタービンコアリング１４ｂの子午線断面形状が子午線間の角度に応じて異なるように、ポンプインペラ１２が形成する流路又はタービンランナ１４が形成する流路のいずれか一方若しくは両方の一部に隆起部２２を形成したので、流体剥離及び流体剥離による渦の発生を低減することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０…トルクコンバータ、１２…ポンプインペラ、１２ａ…ポンプシェル、１２ｂ…ポンプコアリング、１２ｃ…ポンプブレード、１４…タービンランナ、１４ａ…タービンシェル、１４ｂ…タービンコアリング、１４ｃ…タービンブレード、１６…ステータ、１６ａ…シェル側リング、１６ｂ…コア側リング、１６ｃ…ステータブレード、１７…ハブ、１８…コンバータカバー、２０…ワンウェイクラッチ、２２…隆起部。
【図１】
2010249189.tif 000003
【図２】
2010249189.tif 000004
【図４】
2010249189.tif 000005
【図５】
2010249189.tif 000006
【図６】
2010249189.tif 000007
【図３】
2010249189.tif 000008