(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸（１）に接続されたポンプ（Ｐ）と、ポンプ（Ｐ）に対向するように配置されて出力軸（１３）に接続されたタービン（Ｔ）と、ポンプ（Ｐ）及びタービン（Ｔ）の対向部の半径方向内側に配置されたステータ（Ｓ）とを備え、ポンプ（Ｐ）及びタービン（Ｔ）の対向部にそれぞれ設けたポンプコア部（８）及びタービンコア部（１１）と、ステータ（Ｓ）の外周に設けたステータリング（１９）とにより、作動流体の循環経路の内周壁となってその流体の流れを案内するコア（２０）を形成してなるトルクコンバータにおいて、
ポンプコア部（８）及びタービンコア部（１１）は、ステータ（Ｓ）の半径方向外側においてその軸方向に互いに接近する側に張り出す張出部（８1 ，１１1 ）をそれぞれ有しており、
ステータリング（１９）がステータ（Ｓ）の外周のタービン（Ｔ）側の端部にだけ設けられていて、ポンプコア部（８）及びタービンコア部（１１）の張出部（８1 ，１１1 ）相互間の隙間と、ステータ（Ｓ）外周においてステータリング（１９）が設けられていない部分とを介してコア（２０）の内外が相互に連通しており、
タービンコア部（１１）の張出部（１１1 ）の内周とステータリング（１９）の外周との半径方向隙間（β1 ）が、ポンプコア部（８）の張出部（８1 ）の内周とステータブレード（１８）の外周との半径方向隙間（β2 ）よりも小さく設定されることを特徴とするトルクコンバータ。
【請求項２】
タービンコア部（１１）の張出部（１１1 ）の軸方向幅（α1 ）よりも、ステータリング（１９）の軸方向幅（α2 ）を大きく設定したことを特徴とする、請求項１記載のトルクコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、入力軸に接続されたポンプと、ポンプに対向するように配置されて出力軸に接続されたタービンと、ポンプ及びタービンの対向部の半径方向内側に配置されたステータとを備え、ポンプ及びタービンの対向部にそれぞれ設けたポンプコア部及びタービンコア部と、ステータの外周に設けたステータリングとにより、作動流体の循環経路の内周壁となってその流体の流れを案内するコアを形成してなるトルクコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にトルクコンバータはポンプコア部、タービンコア部及びステータリングによって形成された環状のコアを備えており、このコアの外周に沿って流体の流れを案内するようになっている（例えば、特開平６−２２９４５５号公報参照）。かかるコアを持つトルクコンバータは、コアを持たないトルクコンバータに比べて、トルク比は大きいがトルク容量がクルーズ近傍で低下する特性を有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の車両用エンジンの性能向上によって低回転数領域におけるエンジントルクが増大しているため、発進時におけるトルク比ｋは特に高い値が必要ではなく、寧ろクルーズ時におけるポンプトルク係数τを増加させて燃費の改善を図ることが望まれている。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、トルク比ｋや効率ηの低下を最小限に抑えながらポンプトルク係数τの増加を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、入力軸に接続されたポンプと、ポンプに対向するように配置されて出力軸に接続されたタービンと、ポンプ及びタービンの対向部の半径方向内側に配置されたステータとを備え、ポンプ及びタービンの対向部にそれぞれ設けたポンプコア部及びタービンコア部と、ステータの外周に設けたステータリングとにより、作動流体の循環経路の内周壁となってその流体の流れを案内するコアを形成してなるトルクコンバータにおいて、ポンプコア部及びタービンコア部は、ステータの半径方向外側においてその軸方向に互いに接近する側に張り出す張出部をそれぞれ有しており、ステータリングがステータの外周のタービン側の端部にだけ設けられていて、ポンプコア部及びタービンコア部の張出部相互間の隙間と、ステータ外周においてステータリングが設けられていない部分とを介してコアの内外が相互に連通しており、タービンコア部の張出部の内周とステータリングの外周との半径方向隙間が、ポンプコア部の張出部の内周とステータブレードの外周との半径方向隙間よりも小さく設定されることを特徴とする。
【０００６】
また請求項２に記載された発明は、請求項１の構成に加えて、タービンコア部の張出部の軸方向幅よりも、ステータリングの軸方向幅を大きく設定したことを特徴とする。
【０００７】
【作用】
請求項１の構成によれば、ポンプコア部及びタービンコア部と、ステータの外周に設けたステータリングとにより、作動流体の循環経路の内周壁となってその流体の流れを案内するコアを形成してなるトルクコンバータにおいて、ステータリングがステータの外周のタービン側の端部にだけ設けられていて、ポンプコア部及びタービンコア部の張出部相互間の隙間と、ステータ外周においてステータリングが設けられていない部分とを介してコアの内外が相互に連通しているため、低速度比領域でトルク比が減少する一方、全ての速度比領域においてポンプトルク係数が増加する。しかもタービンコア部の張出部の内周とステータリングの外周との半径方向隙間が、ポンプコア部の張出部の内周とステータブレードの外周との半径方向隙間よりも小さく設定されるため、ポンプトルク係数が一層増加する。
【０００８】
請求項２の構成によれば、トルク比の減少が最小限に抑えられる。
【０００９】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００１０】
図１〜図６は本発明の一実施例を示すもので、図１はトルクコンバータの断面図、図２は実施例及び比較例のステータリングの差異を示す図、図３は速度比ｅとポンプトルク係数τとの関係を示すグラフ、図４は速度比ｅとトルク比ｋとの関係及び速度比ｅと効率ηとの関係を示すグラフ、図５はステータリングの幅がトルク比ｋに及ぼす影響を示すグラフ、図６はステータとタービン間の隙間及びステータとポンプ間の隙間がポンプトルク係数τに及ぼす影響を示すグラフである。
【００１１】
図１は自動車用のトルクコンバータＴＣを示すもので、トルクコンバータＴＣの入力軸を構成するエンジンのクランクシャフト１にボルト２…で結合されたフランジ部材３にトルクコンバータカバー４がボルト５…で結合される。トルクコンバータカバー４に溶接されたポンプＰは、トルクコンバータカバー４と協働して作動油を保持する空間を画成するポンプシェル６と、ポンプシェル６の内面に一体に形成された複数のポンプブレード７…と、ポンプブレード７…の先端部を環状に連結するポンプコア部８とを備える。
【００１２】
トルクコンバータカバー４の内部にポンプＰと対向するように配置されたタービンＴは、ポンプシェル６と協働して作動油の循環流路を外周壁を構成するタービンシェル９と、タービンシェル９の内面に一体に形成された複数のタービンブレード１０…と、タービンブレード１０…の先端部を環状に連結するタービンコア部１１と、タービンコア部１１の内周に溶接されたタービンハブ１２とを備える。タービンハブ１２は、クランクシャフト１と同軸に配置されてトルクコンバータＴＣの出力軸を構成するトランスミッションのメインシャフト１３にスプライン結合される。トルクコンバータカバー４とタービンＴとの間に、ポンプＰ及びタービンＴを一体化してクランクシャフト１をメインシャフト１３に直結するロックアップクラッチＣが設けられる。
【００１３】
メインシャフト１３の外周にニードルベアリング１４を介して嵌合する固定のスリーブ１５に一方向クラッチ１６のインナレースがスプライン結合され、この一方向クラッチ１６のアウタレースにステータＳが支持される。ステータＳは、一方向クラッチ１６のアウタレースにスプライン結合されたステータボス１７と、ステータボスの外周面に一体に形成された複数のステータブレード１８…と、ステータブレード１８…先端部を環状に連結するステータリング１９とを備える。ポンプコア部８、タービンコア部１１及びステータリング１９は、協働して作動油の循環経路の内周壁となるコア２０を構成する。
【００１４】
ステータＳとタービンＴとの間にはスラストベアリング２１が配置され、ステータＳとポンプＰとの間にはスラストベアリング２２が配置される。
【００１５】
ステータリング１９はステータＳの外周の軸方向全長に亘って設けられておらず、ステータＳの外周の前側部分（タービンＴ側の端部）にだけに設けられている。ポンプコア部８の半径方向内端には、ステータＳの外周に沿うように軸方向に張り出す張出部８1 が一体に形成されるともに、タービンコア部１１の半径方向内端には、ステータＳの外周に沿うように軸方向に張り出す張出部１１1 が一体に形成される。
【００１６】
タービンコア部１１の張出部１１1 はα1 の軸方向幅を有しており、これにβ1 の半径方向隙間を介して対向するステータリング１９はα2 の軸方向幅を有している。また、ポンプコア部８の張出部８1 とステータＳの外周の後側部分（ステータリング１９を持たないステータブレード１８…のポンプＰ側の端部）との間には、β2 の半径方向隙間が形成されている。コア２０の内外は、ステータＳの外周におけるステータリング１９の欠損部分と、ポンプコア部８の張出部８1 及びタービンコア部１１の張出部１１1 間の隙間を介して相互に連通する。
【００１７】
尚、前記ステータリング１９を有するステータＳは、軸方向の全長に亘って延びるステータリングを有するステータＳを鋳造した後、そのステータリングの後部を切削により除去することにより簡単に製造することができる。このとき、ステータリングの後部の切削量により前記幅α2 及び前記半径方向隙間β2 を任意に調整することができ、また残存したステータリング１９の外周面の切削量により前記半径方向隙間β1 を任意に調整することができる。
【００１８】
図２は実施例及び第１〜第３比較例を示すもので、それぞれステータリング１９の形状が異なっている。実施例（Ａ）のものは、ステータリング１９がステータＳの軸方向前側部分に設けられており、第１比較例（Ｂ）のものはステータリング１９がステータＳの軸方向中央部分に設けられており、第２比較例（Ｃ）のものはステータリング１９がステータＳの軸方向後側部分に設けられており、第３比較例（Ｄ）のものはステータリング１９がステータＳの軸方向全長に亘って設けられる。ステータＳの軸方向幅は何れも同一幅であり、（Ａ）〜（Ｃ）のステータリング１９の軸方向幅α2 は何れも同一幅である。
【００１９】
図３のグラフは、トルクコンバータＴＣの速度比ｅ＝ｎ2 ／ｎ1 を横軸に取り、ポンプトルク係数τ＝Ｔ1 ／（ｎ1 ／１０００）2 を縦軸に取ったものである。ここで、ｎ1 ：ポンプ回転数、ｎ2 ：タービン回転数、Ｔ1 ：ポンプトルクである。
【００２０】
同図から明らかなように、ステータＳの軸方向全長にステータリング１９を持つ第３比較例（Ｄ）を基準にすると、中央部にステータリング１９を持つ第１比較例（Ｂ）及び後端部にステータリング１９を持つ第２比較例（Ｃ）は、共にポンプトルク係数τが低速度比ｅの領域で減少しているが、高速度比ｅの領域で増加している。また、実施例（Ａ）は、低速度比ｅから高速度比ｅまでの全ての領域で第３比較例（Ｄ）のポンプトルク係数τを上回っており、特に車両のクルーズ時に多用される速度比ｅが０．８前後の領域において、第３比較例（Ｄ）よりも著しく高いポンプトルク係数τが実現されている。
【００２１】
図４のグラフは、トルクコンバータＴＣの速度比ｅ＝ｎ2 ／ｎ1 を横軸に取り、トルク比ｋ＝Ｔ2 ／Ｔ1 及び効率η＝ｋ＊ｅを縦軸に取ったものである。ここで、Ｔ2 ：タービントルクである。
【００２２】
同図から明らかなように、第３比較例（Ｄ）を基準にすると、実施例（Ａ）及び第１、第２比較例（Ｂ）、（Ｃ）は、何れも高速度比ｅの領域でトルク比ｋが増加しているものの、何れも低速度比ｅの領域でトルク比ｋが減少している。また、第３比較例（Ｄ）を基準にすると、実施例（Ａ）は低速度比ｅの領域で効率ηが減少しているが、高速度比ｅの領域で効率ηが増加している。従って、第３比較例（Ｄ）を基準にすると、実施例（Ａ）は低速度比ｅの領域でトルク比ｋ及び効率ηが劣るものの、高速度比ｅの領域でトルク比ｋ及び効率ηが優れていると言うことができる。
【００２３】
ところで、近年の車両用エンジンは低回転数領域においても大きなトルクを発生するため、発進時（速度比ｅ＝０の近傍）のトルク比ｋは特に高い値が必要ではなく、実施例（Ａ）において実現されているストールトルク比ｋ0 ＝１．５９（図４参照）は実用上問題のない充分な値である。この様な余剰のストールトルク比ｋ0 を削減することと引換えに、効率ηを大きく変化させることなく全ての速度比ｅの領域で高いポンプトルク係数τを確保することができる。特に、クルーズ時に多用される速度比ｅ＝０．８近傍の領域でポンプトルク係数τの大幅な改善が見られるため、ポンプ吸収トルクを増加させて燃費の向上を図ることが可能となる。
【００２４】
次に図５のグラフに基づいて、タービンコア部１１の張出部１１1 の軸方向幅α1 及びステータリング１９の軸方向幅α2 の関係がトルク比ｋに及ぼす影響について説明する。  図５の（Ｅ）はステータリング１９の軸方向幅α2 がα2 ＝８ｍｍのものを示しており、（Ｆ）はステータリング１９の軸方向幅α2 がα2 ＝４ｍｍのものを示している。一方、タービンコア部１１の張出部１１1 の軸方向幅α1 は（Ｅ）、（Ｆ）共に５ｍｍであり、従って（Ｅ）はα1 ＜α2 を満たしており、（Ｆ）はα1 ＞α2 を満たしている。
【００２５】
同図から明らかなように、ステータリング１９の軸方向幅α2 がタービンコア部１１の張出部１１1 の軸方向幅α1 よりも大きい（Ｅ）の方が、ステータリング１９の軸方向幅α2 がタービンコア部１１の張出部１１1 の軸方向幅α1 よりも小さい（Ｆ）よりも、全ての速度比ｅの領域でトルク比ｋが勝っており、従ってα1 ＜α2 とすることにより前記第３比較例（Ｄ）を基準としたトルク比ｋの減少を最小限に抑えることが可能となる。
【００２６】
次に、図６のグラフに基づいて、ステータＳとタービンＴ間の前記半径方向隙間β1 及びステータＳとポンプＰ間の前記半径方向隙間β2 がポンプトルク係数τに及ぼす影響について説明する。
【００２７】
図６の（Ｇ）は半径方向隙間β1 ＝０．５５ｍｍ、半径方向隙間β2 ＝２．７０ｍｍのものを示しており、（Ｈ）は半径方向隙間β1 ＝１．０５ｍｍ、半径方向隙間β2 ＝２．２０ｍｍのものを示しており、（Ｉ）は半径方向隙間β1 ＝１．７５ｍｍ、半径方向隙間β2 ＝１．５０ｍｍのものを示している。従って（Ｇ）及び（Ｈ）はβ1 ＜β2 を満たしており、（Ｉ）はβ1 ＞β2 を満たしている。
【００２８】
同図から明らかなように、ステータＳとタービンＴ間の半径方向隙間β1 がステータＳとポンプＰ間の半径方向隙間β2 よりも小さいもの（即ち（Ｇ）及び（Ｈ））の方が、ステータＳとタービンＴ間の半径方向隙間β1 がステータＳとポンプＰ間の半径方向隙間β2 よりも大きいもの（即ち（Ｉ））よりも、全ての速度比ｅの領域でポンプトルク係数τが勝っていることが分かる。
【００２９】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載された発明によれば、ポンプ及びタービンの対向部にそれぞれ設けたポンプコア部及びタービンコア部と、ステータの外周に設けたステータリングとにより、作動流体の循環経路の内周壁となってその流体の流れを案内するコアを形成するトルクコンバータにおいて、ステータリングがステータの外周のタービン側の端部にだけ設けられていて、ポンプコア部及びタービンコア部の張出部相互間の隙間と、ステータ外周においてステータリングが設けられていない部分とを介してコアの内外を連通させているので、全ての速度比領域においてポンプトルク係数を増加させて燃費の向上を図ることができる。しかもタービンコア部の張出部の内周とステータリングの外周との半径方向隙間が、ポンプコア部の張出部の内周とステータブレードの外周との半径方向隙間よりも小さく設定されるため、ポンプトルク係数の一層の増加を図ることができる。
【００３１】
また請求項２に記載された発明によれば、タービンコア部の張出部の軸方向幅よりもステータリングの軸方向幅を大きく設定することにより、トルク比の減少を最小限に抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  トルクコンバータの断面図
【図２】  第１実施例及び比較例のステータリングの差異を示す図
【図３】  速度比ｅとポンプトルク係数τとの関係を示すグラフ
【図４】  速度比ｅとトルク比ｋとの関係及び速度比ｅと効率ηとの関係を示すグラフ
【図５】  ステータリングの幅がトルク比ｋに及ぼす影響を示すグラフ
【図６】  ステータとタービン間の隙間及びステータとポンプ間の隙間がポンプトルク係数τに及ぼす影響を示すグラフ
【符号の説明】
１          クランクシャフト（入力軸）
８          ポンプコア部
８1         張出部
１１        タービンコア部
１１1       張出部
１３        メインシャフト（出力軸）
１８        ステータブレード
１９        ステータリング
２０        コア
Ｐ          ポンプ
Ｔ          タービン
Ｓ          ステータ
α1         軸方向幅
α2         軸方向幅
β1         半径方向隙間
β2         半径方向隙間
【図１】
0003652405.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003652405.tif 000005
【図５】
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【図６】
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