(57)【要約】【課題】トルク変動を減衰させることの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１００は、フロントカバー１と、インペラ２と、タービン３と、ピストン４と、を備えている。ピストン４は、フロントカバー１とタービン３との間に配置される。ピストン４は、複数の第１収容室４３、及び各第１収容室４３内に収容された流動体４４を有する。各第１収容室４３は、周方向に配列されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロントカバーと、
前記フロントカバーに固定されるインペラと、
前記インペラと対向するタービンと、
周方向に配列された複数の第１収容室、及び前記各第１収容室内に収容された流動体、を有し、前記フロントカバーと前記タービンとの間に配置されるピストンと、
を備える、トルクコンバータ。
【請求項２】
前記複数の第１収容室は、複数の外側第１収容室と、前記複数の外側第１収容室の径方向内側に配置される複数の内側第１収容室と、を有する、
請求項１に記載のトルクコンバータ。
【請求項３】
前記フロントカバーは、周方向に配列された複数の第２収容室と、前記第２収容室内に収容された流動体を有する、
請求項１に記載のトルクコンバータ。
【請求項４】
前記複数の第２収容室は、外側第２収容室と、径方向において前記外側第２収容室の内側に配置される内側第２収容室と、を有する、
請求項３に記載のトルクコンバータ。
【請求項５】
前記ピストンと前記フロントカバーとを弾性的に接続する弾性部材をさらに備える、
請求項１から４のいずれかに記載のトルクコンバータ。
【請求項６】
前記第１収容室に収容された流動体は、固体粒子及び液体である、
請求項１から５のいずれかに記載のトルクコンバータ。
【請求項７】
前記第１収容室に収容された流動体は、固体粒子及び空気である、
請求項１から５のいずれかに記載のトルクコンバータ。
【請求項８】
前記第１収容室に収容された流動体は、固体粒子、液体、及び空気である、
請求項１から５のいずれかに記載のトルクコンバータ。
【請求項９】
前記固体粒子は、前記液体よりも比重が大きい、
請求項６から８のいずれかに記載のトルクコンバータ。
【請求項１０】
前記第１収容室に収容された流動体は、温度以外の要因によって変化する粘度を有する、
請求項１から９のいずれかに記載のトルクコンバータ。
【請求項１１】
前記第１収容室内に磁場を発生させる磁石をさらに備える、
請求項１から１０のいずれかに記載のトルクコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクコンバータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トルクコンバータは、フロントカバー、インペラ、タービン、及びピストンを有している（特許文献１参照）。フロントカバーに入力されたトルクは、インペラからタービンへと伝達される。また、ピストンを作動させることによって、フロントカバーに入力されたトルクをインペラ及びタービンを介さずに出力することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第９２９７４４８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フロントカバーに入力されるトルクの変動を減衰させることが好ましい。そこで、本発明の課題は、トルク変動を減衰させることのできるトルクコンバータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のある側面に係るトルクコンバータは、フロントカバーと、インペラと、タービンと、ピストンと、を備えている。インペラは、フロントカバーに固定される。タービンは、インペラと対向する。ピストンは、フロントカバーとタービンとの間に配置される。ピストンは、複数の第１収容室、及び各第１収容室内に収容された流動体を有する。各第１収容室は、周方向に配列されている。
【０００６】
この構成によれば、フロントカバーに入力されたトルクを、ピストンを介して出力する際において、ピストンにトルク変動も入力される。このトルク変動に対してピストンの第１収容室内に収容された流動体が振動するため、そのトルク変動を減衰させることができる。なお、本発明において、流動体とは、液体及び気体のみならず、固体粒子も含む概念である。
【０００７】
好ましくは、複数の第１収容室は、複数の外側第１収容室と、複数の外側第１収容室の径方向内側に配置される複数の内側第１収容室と、を有する。この構成によれば、外側第１収容室と、内側第１収容室とで、互いに異なる周波数のトルク変動を減衰させることができる。
【０００８】
好ましくは、フロントカバーは、周方向に配列された複数の第２収容室と、第２収容室内に収容された流動体を有する。この構成によれば、フロントカバーによっても、トルク変動を減衰させることができる。
【０００９】
好ましくは、複数の第２収容室は、外側第２収容室と、径方向において外側第２収容室の内側に配置される内側第２収容室と、を有する。この構成によれば、外側第２収容室と、内側第２収容室とで、互いに異なる周波数のトルク変動を減衰させることができる。
【００１０】
好ましくは、トルクコンバータは、ピストンとフロントカバーとを弾性的に接続する弾性部材をさらに備える。
【００１１】
好ましくは、第１又は第２収容室に収容された流動体は、固体粒子及び液体である。この構成によれば、第１又は第２収容室には、空気が入っていないため、第１又は第２収容室から流動体がトルクコンバータ内に漏出した場合であっても、トルクコンバータ内に空気が混入することを防止できる。
【００１２】
好ましくは、第１又は第２収容室に収容された流動体は、固体粒子及び空気である。
【００１３】
好ましくは、第１又は第２収容室に収容された流動体は、固体粒子、液体、及び空気である。
【００１４】
好ましくは、固体粒子は、液体よりも比重が大きい。このように比重の大きい固体粒子を流動体として用いることで、より小さな第１又は第２収容室内に収容された流動体であっても、トルク変動を十分に減衰させることができる。
【００１５】
好ましくは、第１又は第２収容室に収容された流動体は、温度以外の要因によって変化する粘度を有する。この構成によれば、第１又は第２収容室内の流動体の粘度を制御することによって、より適切にトルク変動を減衰させることができる。
【００１６】
好ましくは、トルクコンバータは、第１又は第２収容室内に磁場を発生させる磁石をさらに備える。この構成によれば、例えば、第１又は第２収容室内に収容された流動体として磁性流体が採用されている場合、磁石によって磁性流体の見かけ上の粘度を制御することができる。この結果、より適切にトルク変動を減衰させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るトルクコンバータによれば、トルク変動を減衰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】トルクコンバータの側面断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】変形例に係るトルクコンバータの側面断面図。
【図４】変形例に係るフロントカバーの正面断面図。
【図５】変形例に係るトルクコンバータの側面断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係るトルクコンバータの実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、トルクコンバータの断面図である。以下の説明において、「軸方向」とは、トルクコンバータ１００の回転軸Ｏが延びる方向を意味する。また、径方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の径方向を意味する。また、周方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の周方向を意味する。具体的には、軸方向は、図１の左右方向を示す。なお、図示していないが、図１の左側にはエンジンが配置されており、図１の右側にはトランスミッションが配置されている。
【００２０】
図１に示すように、トルクコンバータ１００は、回転軸Ｏを中心に回転可能である。トルクコンバータ１００は、フロントカバー１、インペラ２、タービン３、ピストン４、及び弾性部材５を備えている。また、トルクコンバータ１００は、ステータ６、及び出力ハブ７などをさらに備えている。
【００２１】
［フロントカバー］
フロントカバー１は、エンジンからのトルクが入力される。フロントカバー１は、円板部１１と、筒状の円筒部１２とを有している。円筒部１２は、円板部１１の外周端部からインペラ２側へ軸方向に延びている。
【００２２】
また、フロントカバー１は、弾性部材５を支持する支持部１３と、弾性部材５と係合する複数の係合部１４と、を有している。支持部１３は、円板部１１から軸方向においてピストン４側に突出している。支持部１３は、周方向に延びている。詳細には、支持部１３は、径方向において、弾性部材５を挟むように周方向に延びている。すなわち、支持部１３は、弾性部材５に対して径方向の外側及び内側で周方向に延びている。
【００２３】
各係合部１４は、弾性部材５と係合している。詳細には、各係合部１４は、周方向において弾性部材５の端面と当接している。各係合部１４は、周方向において互いに間隔をあけて配置されている。
【００２４】
［インペラ］
インペラ２は、フロントカバー１に固定されている。インペラ２は、インペラシェル２１と、複数のインペラブレード２２と、インペラコア２３を有する。インペラシェル２１は、フロントカバー１に固定されている。例えば、インペラシェル２１は、フロントカバー１に溶接されている。
【００２５】
インペラシェル２１の外周端部が円筒部１２に固定されている。例えば、インペラシェル２１とフロントカバー１とは、互いに溶接されている。
【００２６】
インペラブレード２２は、インペラシェル２１に取り付けられている。詳細には、インペラブレード２２は、インペラシェル２１の内側面に固定されている。
【００２７】
インペラコア２３は、環状に形成されている。インペラコア２３は、各インペラブレード２２のタービン３側の端部を支持している。
【００２８】
［タービン］
タービン３は、インペラ２に対向して配置されている。タービン３は、タービンシェル３１、複数のタービンブレード３２、及びタービンコア３３を有している。タービンシェル３１は、出力ハブ７にリベット１０１によって固定されている。なお、タービンシェル３１は、リベット１０１ではなく、溶接によって出力ハブ７に固定されていてもよい。
【００２９】
タービンシェル３１の外周端部３１１は、周方向に延びる環状である。また、外周端部３１１は、径方向に延びている。すなわち、外周端部３１１は、実質的に、軸方向と垂直に延びている。
【００３０】
タービンブレード３２は、タービンシェル３１に取り付けられている。詳細には、タービンブレード３２は、タービンシェル３１の内側面にろう付けによって固定されている。
【００３１】
タービンコア３３は、環状に形成されている。タービンコア３３は、各タービンブレード３２のインペラ２側の端部を支持している。
【００３２】
［ステータ］
ステータ６は、タービン３からインペラ２へと戻る作動油を整流するように構成されている。ステータ６は、回転軸Ｏ周りに回転可能である。詳細には、ステータ６は、固定シャフト（図示省略）に、ワンウェイクラッチ６４を介して支持されている。このステータ６は、インペラ２とタービン３との間に配置される。ステータ６は円板状のステータキャリア６１と、その外周面に取り付けられる複数のステータブレード６２と、各ステータブレード６２の外周端部に取り付けられるステータコア６３とを有している。
【００３３】
［ピストン］
ピストン４は、フロントカバー１とタービン３との間に配置されている。ピストン４は、出力ハブ７上を軸方向に摺動する。また、ピストン４は、出力ハブ７に対して相対回転可能である。
【００３４】
ピストン４は、ピストンプレート４１と、摩擦材４２とを有している。ピストンプレート４１は、略円板状のプレートである。ピストンプレート４１の中心部に開口部が形成されている。
【００３５】
ピストンプレート４１の外周端部４１１には、摩擦材４２が取り付けられている。摩擦材４２は、環状に延びている。外周端部４１１は、摩擦材４２を介してタービンシェル３１の外周端部３１１と対向している。ピストン４がタービン３側へ移動すると、ピストン４は、タービン３と係合する。すなわち、ピストン４が、摩擦材４２によって、タービン３と摩擦係合する。この結果、ピストン４とタービン３とが一体的に回転する。また、ピストン４がフロントカバー１側に移動すると、ピストン４とタービン３との係合が解除される。
【００３６】
図２に示すように、ピストン４は、複数の第１収容室４３と、各第１収容室４３内に収容された流動体４４と、を有している。各第１収容室４３は、周方向に配列されている。複数の第１収容室４３は、複数の外側第１収容室４３１と、複数の内側第１収容室４３２とから構成されている。外側第１収容室４３１、及び内側第１収容室４３２は、密閉されている。このため、外側第１収容室４３１及び内側第１収容室４３２に収容された流動体４４は、外部へと漏出することはない。
【００３７】
外側第１収容室４３１は、内側第１収容室４３２の径方向外側に配置されている。各外側第１収容室４３１は、周方向に配列されている。なお、本実施形態では、ピストン４は、４つの外側第１収容室４３１を有しているが、この外側第１収容室４３１の数はこれに限定されない。
【００３８】
流動体４４は、外側第１収容室４３１内に収容されている。流動体４４は、例えば、金属粒子４４１及び液体４４２である。金属粒子４４１の比重は、液体４４２の比重よりも大きい。このため、ピストン４が回転すると、金属粒子４４１は、液体４４２よりも径方向外側に移動する。金属粒子４４１とは、例えば、鉄、チタン、及び銅からなる群より選ばれる少なくともいずれかの粒子である。また、液体４４２は、例えば、オイル、アルコール、及び水からなる群より選ばれる少なくともいずれかである。外側第１収容室４３１内は、金属粒子と液体とによって占められており、実質的に空気は入っていない。なお、多少の空気が外側第１収容室４３１内に混入していてもよい。
【００３９】
内側第１収容室４３２は、外側第１収容室４３１の径方向内側に配置されている。各内側第１収容室４３２は、周方向に配列されている。なお、本実施形態では、ピストン４は、４つの内側第１収容室４３２を有しているが、この内側第１収容室４３２の数はこれに限定されない。
【００４０】
流動体４４は、内側第１収容室４３２内にも同様に収容されている。なお、内側第１収容室４３２に収容される流動体４４は、基本的に外側第１収容室４３１に収容される流動体４４と同じであるため、詳細な説明を省略する。
【００４１】
図１に示すように、ピストン４は、ボス部４５をさらに有している。ボス部４５は、ピストンプレート４１の内周端部から軸方向に延びている。詳細には、ボス部４５は、フロントカバー１に向かって軸方向に延びている。このボス部４５の内周面が、出力ハブ７の外周面と接触する。ボス部４５と出力ハブ７との間はシールされている。詳細には、出力ハブ７の外周面に環状溝が形成されており、この環状溝内にＯリング１０２が収容されている。このＯリング１０２によって、ピストン４と出力ハブ７との間が密閉されている。
【００４２】
ピストン４は、オリフィス孔４６をさらに有している。オリフィス孔４６は、ピストンプレート４１を貫通するように形成されている。オリフィス孔４６は、トーラスよりも径方向内側に配置されている。なお、トーラスは、インペラコア２３、タービンコア３３、及びステータコア６３によって囲まれる環状の空間である。
【００４３】
［ドリブンプレート］
ドリブンプレート８は、ピストン４に取り付けられている。ドリブンプレート８は、ピストンプレート４１から弾性部材５へと延びており、弾性部材５と係合している。詳細には、各ドリブンプレート８は、周方向において、各弾性部材５の端面と接触している。各ドリブンプレート８は、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。
【００４４】
［弾性部材］
弾性部材５は、フロントカバー１とピストン４とを弾性的に接続する。弾性部材５は、例えば、コイルスプリングである。トルクコンバータ１００は、複数の弾性部材５を備えており、各弾性部材５は、周方向において互いに間隔をあけて配置されている。
【００４５】
［トルクコンバータの動作］
次に、トルクコンバータ１００のロックアップ時の動作について説明する。まず、ロックアップされていない状態においては、ピストン４の摩擦材４２は、タービン３の外周端部３１１に係合していない。すなわち、ピストン４の摩擦材４２とタービン３の外周端部３１１とは摩擦係合しておらず、ピストン４とタービン３とは相対回転可能である。
【００４６】
トルクコンバータ１００においてロックアップさせるとき、フロントカバー１とピストン４との間の第１空間Ｓ１に作動油を供給する。これによって、ピストン４は、タービン３側へ移動する。この結果、ピストン４の摩擦材４２がタービン３の外周端部３１１と摩擦係合し、フロントカバー１、ピストン４、タービン３、及び出力ハブ７が一体的に回転する。すなわち、フロントカバー１からのトルクは、作動油を介することなく、出力ハブ７に伝達される。なお、このようにロックアップされた状態において、第１空間Ｓ１内の作動油は、ピストン４のオリフィス孔４６を介して、第１空間Ｓ１内の作動油の油圧が低下しない程度に、ピストン４とタービン３との間の第２空間Ｓ２へと流れることができる。これによって、トルクコンバータ１００内の作動油を潤滑させてトルクコンバータ１００の高温化を抑制できる。
【００４７】
トルクコンバータ１００のロックアップを解除するときは、第２空間Ｓ２に作動油を供給して、第２空間Ｓ２内の作動油の油圧を上昇させる。すると、ピストン４はタービン３から離れる方向に移動し、この結果、ピストン４の摩擦材４２とタービン３の外周端部３１１との摩擦係合が解除される。この結果、フロントカバー１からのトルクは、インペラ２及び作動油を介して、タービン３に伝達されてから、出力ハブ７へと伝達される。
【００４８】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００４９】
変形例１
図３に示すように、フロントカバー１は、複数の第２収容室１５と、各第２収容室１５に収容された流動体１６と、を有していてもよい。各第２収容室１５は、周方向において配列されている。なお、図４に示すように、複数の第２収容室１５は、複数の外側第２収容室１５１と、複数の内側第２収容室１５２とを有していてもよい。各外側第２収容室１５１は、周方向に配列されている。また、各内側第２収容室１５２は、外側第２収容室１５１よりも径方向内側において、周方向に配置されている。各第２収容室１５に収容される流動体１６の構成は、各第１収容室４３に収容される流動体４４と基本的に同じであるため、詳細な説明を省略する。
【００５０】
変形例２
上記実施形態では、ピストン４の外側第１収容室４３１の数と内側第１収容室４３２の数とは互いに同じであったが、この数は互いに異なっていてもよい。例えば、外側第１収容室４３１の数を、内側第１収容室４３２の数よりも多くしたり少なくしたりすることができる。これによれば、複数の異なるトルク変動を減衰することができる。また、各外側第１収容室４３１の形状や大きさは、互いに異なっていてもよい。同様に、内側第１収容室４３２の形状や大きさも、互いに異なっていてもよい。これによれば、異なるトルク変動に対応することができる。
【００５１】
変形例３
上記実施形態では、外側第１収容室４３１に収容する流動体４４と、内側第１収容室４３２に収容する流動体４４とを互いに同じものとしたが、互いに異なっていてもよい。
【００５２】
変形例４
上記実施形態では、第１収容室４３に収容する流動体４４は、金属粒子４４１と液体４４２とから構成されていたが、流動体４４の構成はこれに限定されない。例えば、金属粒子４４１の代わりに、金属以外の固体粒子を用いてもよい。また、流動体４４は、固体粒子と空気とから構成されていてもよいし、液体と空気とから構成されていてもよいし、比重の異なる２種類の液体から構成されていてもよいし、比重の異なる２種類の固体粒子から構成されていてもよい。
【００５３】
変形例５
トルクコンバータ１００は、磁石９をさらに備えていてもよい。磁石９は、永久磁石であってもよいし、電磁磁石であってもよい。磁石９は、第１収容室４３内に磁場を発生させるように構成されている。これによれば、第１収容室４３内に金属粒子が収容されている場合に、その金属粒子の挙動を制御することができる。また、第１収容室４３内に収容される流動体４４として、磁性流体を用いてもよい。この構成によれば、磁石９によって、第１収容室４３内に収容される流動体４４である磁性流体の挙動を制御することができる。すなわち、磁石９によって、流動体４４の見かけ上の粘度を変化させることができる。
【００５４】
なお、磁石９は、ピストン４に取り付けられていてもよいし、フロントカバー１などの他の部材に取り付けられていてもよい。なお、変形例１のようにフロントカバー１が第２収容室１５を有している場合、第２収容室１５内に磁場を発生させるように別の磁石を設置してもよい。もしくは、磁石９によって、第１収容室４３及び第２収容室１５の両方に磁場を発生させてもよい。
【００５５】
変形例６
第１収容室４３内に収容される流動体４４は、温度以外の要因によって変化する粘度（見かけ上の粘度を含む）を有していてもよい。例えば、第１収容室４３内に収容される流動体４４として、磁性流体、又はせん断速度依存流体などを用いることができる。これらの流動体４４は、温度以外の要因、例えば、磁力、又はせん断速度によって変化する粘度を有する。
【符号の説明】
【００５６】
１    フロントカバー
２    インペラ
３    タービン
４    ピストン
４３    第１収容室
４３１    外側第１収容室
４３２    内側第１収容室
４４    流動体
５    弾性部材
９    磁石
【図１】
2018115745.tif 000003
【図２】
2018115745.tif 000004
【図３】
2018115745.tif 000005
【図４】
2018115745.tif 000006
【図５】
2018115745.tif 000007