(57)【要約】【課題】現状の性能を維持したままあるいは性能を向上させた上で、トルクコンバータ全体の軸寸法を短くする。【解決手段】インペラー１８、タービン１９及びステータ２０はトーラス６を構成する。トーラス６の半径寸法Ｈに対する軸寸法Ｌの比である扁平率（Ｌ／Ｈ）が０．７２以下である。トーラス６の外径Ｄ１に対する内径Ｄ２の比である内外径比（Ｄ２／Ｄ１）は０．４５以上である。インペラー１８はインペラーコア３６を有し、トーラス６の外径Ｄ１に対するインペラーコア３６の軸寸法Ｌｐの比であるインペラー軸寸法比（Ｌｐ／Ｄ１）は０．０３０〜０．０４５の範囲にある。タービン１９はタービンコア３７を有し、トーラス６の外径Ｄ１に対するタービンコア３７の軸寸法Ｌｔの比であるタービン軸寸法比（Ｌｔ／Ｄ１）は０．０２１〜０．０２９の範囲にある。【選択図】        図１
2004205012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからのトルクを流体によってトランスミッション側に伝達するためのトルクコンバータであって、
エンジン側に配置され、前記エンジンからのトルクが入力されるフロントカバーと、
前記フロントカバーの前記トランスミッション側に配置され、前記フロントカバーとともに流体室を構成し、内側に複数の羽根が設けられたインペラーと、
前記流体室内において前記インペラーの前記エンジン側に配置され、前記インペラーに対向する側に複数の羽根が設けられ、前記トランスミッションにトルクを出力可能なタービンと、
前記インペラーとタービンの内周部間に配置され、前記タービンから前記インペラーに流れる流体の流れを整流するためのステータとを備え、
前記インペラー、タービン及びステータはトーラスを構成し、
前記トーラスの半径寸法Ｈに対する軸寸法Ｌの比である扁平率（Ｌ／Ｈ）が０．７２以下であり、
前記トーラスの外径Ｄ１に対する内径Ｄ２の比である内外径比（Ｄ２／Ｄ１）は０．４５以上であり、
前記インペラーはインペラーコアを有し、前記トーラスの外径Ｄ１に対する前記インペラーコアの軸寸法Ｌｐの比であるインペラー軸寸法比（Ｌｐ／Ｄ１）は０．０３０〜０．０４５の範囲にあり、
前記タービンはタービンコアを有し、前記トーラスの外径Ｄ１に対する前記タービンコアの軸寸法Ｌｔの比であるタービン軸寸法比（Ｌｔ／Ｄ１）は０．０２１〜０．０２９の範囲にある、
トルクコンバータ。
【請求項２】
前記インペラーコア及び前記タービンコアの外径Ｄ３に対する内径Ｄ４に対する比である内外径比（Ｄ４／Ｄ３）は０．７９〜０．８３の範囲にある、請求項１に記載のトルクコンバータ。
【請求項３】
前記インペラーの出口及び前記タービンの入口の流路面積Ａ１と前記ステータの流路面積Ａ２は、
０＜（Ａ２−Ａ１）／〔（π／４）Ｄ１2〕＜０．０２
の条件を満たす関係にある、請求項１又は２に記載のトルクコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクコンバータ、特に、トーラスの軸寸法が短縮された扁平型トルクコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
トルクコンバータは、３種の羽根車からなるトーラス（インペラー、タービン、ステータ）を有し、トーラス内部の流体により動力を伝達する装置である。このようなトルクコンバータには、トーラスの扁平率を低下させ、トーラスを軸方向に押しつぶした形状にしたものがある。このようにトーラスを超扁平にすることにより、トルクコンバータ全体の軸寸法を短くし、軸方向に制限されたスペース内にトルクコンバータを設置することが可能になっている。
【０００３】
また、トルクコンバータにおいては、フロントカバーとトーラスの間の空間にロックアップ装置が設けられる。ロックアップ装置は機械的にフロントカバーのトルクをトランスミッション側に伝達するための装置である。ロックアップ装置は、クラッチ連結部とダンパー機構とを備えている。クラッチ連結部はトルクコンバータ内の油圧の変化によりフロントカバーと連結あるいは解除されるようになっている。ダンパー機構は例えば複数のトーションスプリングから構成されている。トーションスプリングはロックアップ装置が連結された状態で捩り方向の振動を吸収・減衰する機能を有している。
【０００４】
ロックアップ装置は、近年のエンジントルクの増大に伴い、複数の摩擦面を有する多板化が進められている。
また、近年は発進時にのみ流体によるトルク伝達を行い、例えば時速１０ｋｍ以上ではロックアップ装置を連結させておくトルクコンバータが知られている。このようにロックアップ領域を増大させた構造では、エンジンからのトルク変動に対してねじり振動を十分に吸収・減衰できるようにトーションスプリングの性能向上が求められている。
【０００５】
以上のように、ロックアップ装置は多板化やトーションスプリングの性能向上のため軸方向寸法が大きくなる必要がある。
本発明の目的は、現状の性能を維持したままあるいは性能を向上させた上で、トルクコンバータ全体の軸寸法を短くすることにある。
本発明の他の目的は、制限された軸方向寸法内に設置されるトルクコンバータにおいて、各部品の大きさや位置を調整することで優れた性能を得ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のトルクコンバータは、エンジンからのトルクを流体によってトランスミッション側に伝達するためのものであり、フロントカバーとインペラーとタービンとステータとを備えている。フロントカバーは、エンジン側に配置され、エンジンからのトルクが入力される。インペラーは、フロントカバーのトランスミッション側に配置され、フロントカバーとともに流体室を構成し、内側に複数の羽根が設けられている。タービンは、流体室内においてインペラーのエンジン側に配置され、インペラーに対向する側に複数の羽根が設けられ、トランスミッションにトルクを出力可能である。ステータは、インペラーとタービンの内周部間に配置され、タービンからインペラーに流れる流体の流れを整流するためのものである。インペラー、タービン及びステータはトーラスを構成する。トーラスの半径寸法Ｈに対する軸寸法Ｌの比である扁平率（Ｌ／Ｈ）が０．７２以下である。トーラスの外径Ｄ１に対する内径Ｄ２の比である内外径比（Ｄ２／Ｄ１）は０．４５以上である。インペラーはインペラーコアを有し、トーラスの外径Ｄ１に対するインペラーコアの軸寸法Ｌｐの比であるインペラー軸寸法比（Ｌｐ／Ｄ１）は０．０３０〜０．０４５の範囲にある。タービンはタービンコアを有し、トーラスの外径Ｄ１に対するタービンコアの軸寸法Ｌｔの比であるタービン軸寸法比（Ｌｔ／Ｄ１）は０．０２１〜０．０２９の範囲にある。
【０００７】
請求項１に記載のトルクコンバータでは、トーラスの扁平率（Ｌ／Ｈ）は０．７２以下と扁平化が進んでいる。
さらに、インペラー軸寸法比（Ｌｐ／Ｄ１）がタービン軸寸法比（Ｌｔ／Ｄ１）より大きくなっており、このことはタービンの軸寸法がインペラーの軸寸法より短くなっていることを意味する。したがって、トーラスの軸寸法は従来に比べてさらに短くなっている。この結果、トルクコンバータ全体の軸寸法を短くできたり、あるいは所定の軸寸法内に配置されたトルクコンバータにおいて例えばロックアップ装置が配置される空間を軸方向に大きくできる。
【０００８】
請求項２に記載のトルクコンバータでは、請求項１において、インペラーコア及びタービンコアの外径Ｄ３に対する内径Ｄ４に対する比である内外径比（Ｄ４／Ｄ３）は０．７９〜０．８３の範囲にある。
このトルクコンバータでは、ステータの流路面積がインペラーの出口及びタービンの入口の流路面積より大きく、上記条件を満たしているため、ステータにおける流体の運動変換能力が低下せず、高い性能が得られる。
【０００９】
請求項３に記載のトルクコンバータでは、請求項１又は２において、インペラーの出口及びタービンの入口の流路面積Ａ１とステータの流路面積Ａ２は、以下の条件を満たす関係にある。
０＜（Ａ２−Ａ１）／〔（π／４）Ｄ１2〕＜０．０２
このトルクコンバータでは、ステータの流路面積Ａ２がインペラーの出口及びタービンの入口の流路面積Ａ１より大きく、上記条件を満たしているため、ステータにおける流体の運動変換能力が低下せず、高い性能が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（１）トルクコンバータの基本構造
図１は本発明の１実施形態が採用されたトルクコンバータ１の縦断面概略図である。トルクコンバータ１は、エンジンのクランクシャフト（図示せず）からトランスミッションの入力シャフト（図示せず）にトルクの伝達を行うための装置である。図１の左側に図示しないエンジンが配置され、図１の右側に図示しないトランスミッションが配置されている。図１に示すＯ−Ｏ線がトルクコンバータ１の回転軸である。
【００１１】
トルクコンバータ１は、３種の羽根車（インペラー１８、タービン１９，ステータ２０）からなるトーラス６と、ロックアップ装置７とから構成されている。
フロントカバー１４は、円板状の部材であり、エンジンのクランクシャフト先端に近接して配置されている。フロントカバー１４の内周部にはセンターボス１５が溶接により固定されている。フロントカバー１４の外周側かつエンジン側には、円周方向に等間隔で複数のナット１１が固定されている。
【００１２】
フロントカバー１４の外周部には、軸方向トランスミッション側に延びる外周筒状部１６が形成されている。この外周筒状部１６の先端にインペラー１８のインペラーシェル２２の外周縁が溶接により固定されている。この結果フロントカバー１４とインペラー１８が、内部に作動油（流体）が充填された流体室を形成している。インペラー１８は、主に、インペラーシェル２２と、インペラーシェル２２の内側に固定された複数のインペラーブレード２３と、インペラーシェル２２の内周部に固定されたインペラーハブ２４とから構成されている。
【００１３】
タービン１９は流体室内でインペラー１８に軸方向に対向して配置されている。タービン１９は、主に、タービンシェル２５と、タービンシェル２５のインペラー側の面に固定された複数のタービンブレード２６とから構成されている。タービンシェル２５の内周部は、タービンハブ２７のフランジに、複数のリベット２８により固定されている。
【００１４】
タービンハブ２７は図示しない入力シャフトに相対回転不能に連結されている。
ステータ２０は、タービン１９からインペラー１８に戻る作動油の流れを整流するための機構である。ステータ２０は、樹脂やアルミ合金等で鋳造により製作された一体の部材である。ステータ２０はインペラー１８の内周部とタービン１９の内周部間に配置されている。ステータ２０は、主に、環状のキャリア２９と、キャリア２９の外周面に設けられた複数のステータブレード３０と、複数のステータブレード３０の先端に固定された環状のコア３１とから構成されている。キャリア２９はワンウェイクラッチ３５を介して図示しない固定シャフトに支持されている。
【００１５】
複数のインペラーブレード２３の内側には、環状のインペラーコア３６が固定されている。インペラーブレード２３の円の中心部分は半月状になっており、インペラーコア３６はそれに沿った断面形状を有している。複数のタービンブレード２６の内側には、環状のタービンコア３７が固定されている。タービンブレード２６の円の中心部分は半月状になっており、タービンコア３７はそれに沿った断面形状を有している。
【００１６】
コア３１，３６，３７は、トーラス内において流路の内側の輪郭（トーラスの内殻）を構成している。コア３１，３６，３７の内側の空間３８は、流体が充填された空洞部であり、動力の伝達には寄与しないスペースである。
インペラーハブ２４とキャリア２９との間には、スラストベアリング３９が配置されている。キャリア２９とタービンハブ２７との間には、スラストベアリング４０が配置されている。
【００１７】
（２）トルクコンバータの各構造の寸法関係
このトルクコンバータ１は、従来に比べて大幅に軸方向寸法が短縮されている。具体的には、トーラス６の半径寸法Ｈと軸寸法Ｌとの比である扁平率（Ｌ／Ｈ）が０．７２以下となっている。なお、トーラス６の軸寸法Ｌはインペラーシェル２２の内側で最もトランスミッション側の部分とタービン１９のタービンシェル２５の内側で最もエンジン側の部分との間の距離であり、半径寸法Ｈはキャリア２９の外周面とインペラーシェル２２又はタービンシェル２５の内側で最も半径方向外側の面との間の距離である。
【００１８】
タービン１９はインペラー１８に比べて軸寸法が短くなっている。すなわちトーラス６はインペラー１８とタービン１９が軸方向に非対称である。
タービンコア３７はインペラーコア３６より軸寸法が短くなっている。具体的には、トーラス６の外径Ｄ１に対するインペラーコア３６に軸寸法Ｌｐの比であるインペラー軸寸法比（Ｌｐ／Ｄ１）は０．０３０〜０．０４５の範囲にある。トーラス６の外径Ｄ１に対するタービンコア３７の軸寸法Ｌｔの比であるタービン軸寸法比（Ｌｔ／Ｄ１）は０．０２１〜０．０２９の範囲にある。なお、インペラーコア３６の軸寸法Ｌｐは、インペラー１８の出口とタービン１９の入口との間の軸方向中心位置Ｃ１（インペラーブレード２３とタービンブレード２６の端面同士の中間位置）からインペラーコア３６の流路側で最もトランスミッション側の部分までの距離である。タービンコア３７の軸寸法Ｌｔは、軸方向中心位置Ｃ１からタービンコア３７の流路側で最もエンジン側部分までの距離である。
【００１９】
以上に述べたように扁平化されたトルクコンバータ１においてタービン１９の軸寸法をさらに短くして非対称化することで、トルクコンバータ１全体の軸寸法をさらに短縮できる。
トーラス６の外径Ｄ１に対する内径Ｄ２の比である内外径比（Ｄ２／Ｄ１）は０．４５以上である。インペラーコア３６及びタービンコア３７の外径Ｄ３に対する内径Ｄ４に対する比である内外径比（Ｄ４／Ｄ３）は０．７９〜０．８３の範囲にある。インペラー１８の出口及びタービン１９の入口の流路面積Ａ１（半径方向寸法Ｒ１）とステータ２０の流路面積Ａ２（半径方向寸法Ｒ２）は、以下の条件を満たす関係にある。
【００２０】
０＜（Ａ２−Ａ１）／〔（π／４）Ｄ１2〕＜０．０２
このように、ステータ２０の流路面積Ａ２がインペラー１８の出口及びタービン１９の入口の流路面積Ａ１より大きく、上記条件を満たしているため、ステータ２０における流体の運動変換能力が低下せず、高い性能が得られる。
（４）ロックアップ装置
次、ロックアップ装置７について説明する。ロックアップ装置７は、主に、ピストン部材４４とダンパー機構４５とから構成されている。
【００２１】
ピストン部材４４はフロントカバー１４の軸方向エンジン側に近接して配置された円板状の部材である。ピストン部材４４の内周部には軸方向トランスミッション側に延びる内周筒状部４８が形成されている。内周筒状部４８はタービンハブ２７の外周面に相対回転及び軸方向に移動可能に支持されている。なお、内周筒状部４８の軸方向トランスミッション側端部はタービンハブ２７のフランジ部分に当接することで軸方向トランスミッション側への移動は所定位置までに制限されている。タービンハブ２７の外周面にはシールリング４９が配置され、シールリング４９はピストン部材４４の内周部において軸方向の空間を互いにシールしている。
【００２２】
ピストン部材４４の外周部はクラッチ連結部として機能している。ピストン部材４４の外周部のエンジン側には、環状の摩擦フェーシング４６が固定されている。摩擦フェーシング４６は、フロントカバー１４の外周部内側面に形成された環状でかつ平坦な摩擦面に対向している。
ダンパー機構４５は、リティーニングプレート５２と、ドリブンプレート５３と、複数のトーションスプリング５４とから構成されている。リティーニングプレート５２は、ピストン部材４４の外周部のタービン１９側に嵌合している。リティーニングプレート５２は、トーションスプリング５４を収納及び支持するための切り起こし部を有している。複数のトーションスプリング５４は、円周方向に延びるコイルスプリングであり、リティーニングプレート５２内に収納されて円周方向両端を支持されている。ドリブンプレート５３は、タービン１９のタービンシェル２５の外周側に固定された環状のプレートである。ドリブンプレート５３はフロントカバー１４側に延びトーションスプリング５４の円周方向両端に係合する突起爪５３ａを有している。
【００２３】
（５）動作
図示しないエンジンのクランクシャフトからフロントカバー１４及びインペラー１８にトルクが伝達される。インペラー１８のインペラーブレード２３により駆動された作動油は、タービン１９を回転させる。このタービン１９のトルクはタービンハブ２７を介して図示しない入力シャフトに出力される。タービン１９からインペラー１８へと流れる作動油は、ステータ２０のキャリア２９とコア３１により決められた通路を通ってインペラー１８側へと流れる。
【００２４】
フロントカバー１４とピストン部材４４との間の空間の作動油が内周側からドレンされると、油圧差によってピストン部材４４がフロントカバー１４側に移動し、摩擦フェーシング４６がフロントカバー１４の摩擦面に押しつけられる。この結果、フロントカバー１４からロックアップ装置７を介してタービンハブ２７にトルクが伝達される。
【００２５】
（６）他の実施の形態
本発明はかかる上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
例えば、ロックアップ装置の構造は前記実施形態に限定されない。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係るトルクコンバータでは、トーラスの軸寸法は従来に比べてさらに短くなっており、この結果、トルクコンバータ全体の軸寸法を短くできたり、あるいは所定の軸寸法内に配置されたトルクコンバータにおいて例えばロックアップ装置が配置される空間を軸方向に大きくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態としてのトルクコンバータの縦断面概略図。
【符号の説明】
１  トルクコンバータ
６  トーラス
７  ロックアップ装置
１８  インペラー
１９  タービン
２０  ステータ
２９  キャリア
３０  ステータブレード
３１  コア
３６  インペラーコア
３７  タービンコア
４４  ピストン部材
４５  ダンパー機構
５４  トーションスプリング
Ｈ  トーラスの半径寸法
Ｌ  トーラスの軸寸法
Ｄ１  トーラスの外径
Ｄ２  トーラスの内径
Ｌｐ  インペラーコアの軸寸法
Ｌｔ  タービンコアの軸寸法
Ｄ３  インペラーコア及びタービンコアの外径
Ｄ４  インペラーコア及びタービンコアの内径
Ａ１  インペラーの出口及び前記タービンの入口の流路面積
Ａ２  ステータの流路面積
【図１】
2004205012.tif 000003