(57)【要約】【課題】高速度比での容量係数の向上が図られるトルクコンバータを提供する。【解決手段】インペラ１１、タービン１２、及びステータ１３はトーラスを構成する。トーラスは回転軸であるＯ−Ｏ軸を中心に回転する。インペラ１１、タービン１２、及びステータ１３はそれぞれブレード２２、３２、４２を有する。さらに、インペラブレード２２の内周側端部と回転軸との距離であるインペラ流入部２２ａの半径Ｒ１が、ステータブレード４２の内周側端部と回転軸との距離であるステータ流入出部４２ａの半径Ｒ２に比べて小さい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体によりトルク伝達を行うトルクコンバータであって、
流体室を構成するインペラと、
前記流体室内で前記インペラに対向して配置されるタービンと、
前記インペラと前記タービンとの間に配置され、前記タービンから前記インペラに流れる流体を整流するステータと、
を備え、
前記インペラ、前記タービン、及び前記ステータはトーラスを構成し、
前記トーラスは対称軸を中心に回転し、
前記インペラ、前記タービン、及び前記ステータはそれぞれブレードを有し、
前記インペラの前記ブレードの内周側端部と前記対称軸との距離であるインペラ流入部半径Ｒ１が、前記ステータの前記ブレードの内周側端部と前記対称軸との距離であるステータ流入出部半径Ｒ２に比べて小さい、
トルクコンバータ。
【請求項２】
前記インペラ流入部半径Ｒ１とステータ流入出部半径Ｒ２とが、０．７５≦Ｒ１／Ｒ２＜１．００の関係にある、
請求項１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、トルクコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、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。インペラはフロントカバーとともに内部に作動油が充填された流体室を形成している。インペラは、主に、環状のインペラシェルと、インペラシェル内側に固定された複数のインペラブレードと、インペラブレードの内側に固定された環状のインペラコアとから構成されている。タービンは流体室内でインペラに軸方向に対向して配置されている。タービンは、主に、環状のタービンシェルと、タービンシェルのインペラ側の面に固定された複数のタービンブレードと、タービンブレードの内側に固定された環状のタービンコアとから構成されている。タービンシェルの内周部はタービンハブのフランジに複数のリベットにより固定されている。タービンハブは入力シャフトに相対回転不能に連結されている。ステータは、タービンからインペラに戻る作動油の流れを整流するための機構であり、インペラの内周部とタービン内周部間に配置されている。ステータは、主に、環状のステータシェルと、ステータシェルの外周面に設けられた複数のステータブレードと、複数のステータブレードの先端に固定された環状のステータコアとから構成されている。ステータシェルはワンウェイクラッチを介して固定シャフトに支持されている。
【０００３】
トルクコンバータの性能を表す係数としては、下記の数式（１）で与えられる容量係数Ｃがある。
Ｃ＝ＴI／ｎI2                                          （１）
容量係数Ｃは、トルクコンバータの入力軸の回転数ｎIと、トルクコンバータの入力軸に入力されるトルクＴIとの関係を示す係数であり、ある回転数で入力し得るトルクを意味している。上式から分かるように、トルクコンバータの容量係数Ｃが大きい程、トルクコンバータの入力軸の回転数ｎI、すなわちエンジン回転数が同一でも、トルクコンバータに入力され得るトルクＴIは大きい。これは、トルクコンバータの容量係数Ｃが大きい程、トルクコンバータの入力軸の回転数ｎIが同一でも、エンジン負荷が大きいことをも意味する。インペラの回転速度に対するタービンの回転速度である速度比が小さな領域、すなわちエンジンのアイドリング領域、及びその近傍領域では、容量係数Ｃが大きく、速度比が増大するにつれて、すなわちエンジン回転数が上昇するにつれて容量係数Ｃが減少する。
【０００４】
高速度比における容量係数Ｃを向上したトルクコンバータが使用されると、車両の中間加速時における加速性能が向上する。このため、高速度域での容量係数Ｃを増加させることがよく行われている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１０６６７６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、車両性能を向上させるために、トルクコンバータにおいて、高速度比における容量係数を増加させることが求められている。
本発明の課題は、高速度比での容量係数の向上が図られるトルクコンバータを提供することにある。
【０００７】
【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、流体によりトルク伝達を行うトルクコンバータであって、インペラ、タービン、及びステータを備える。インペラは流体室を構成する。タービンは流体室内でインペラに対向して配置される。ステータは、インペラとタービンとの間に配置され、タービンからインペラに流れる流体を整流する。また、インペラ、タービン、及びステータはトーラスを構成する。トーラスは対称軸を中心に回転する。インペラ、タービン、及びステータはそれぞれブレードを有する。さらに、インペラのブレードの内周側端部と対称軸との距離であるインペラ流入部半径Ｒ１が、ステータのブレードの内周側端部と対称軸との距離であるステータ流入出部半径Ｒ２に比べて小さい。
【０００８】
本発明のトルクコンバータでは、インペラ流入部半径Ｒ１がステータ流入出部半径Ｒ２に比べて小さい。つまり、インペラが有するブレードの半径方向内側端が従来よりも半径方向内側に位置しており、インペラのブレードの内径と外径の差が従来よりも大きくなる。よって、インペラのブレードが流体へ与えるエネルギーが従来のトルクコンバータに比べて増大することになる。この結果、トルクコンバータの最外径がほぼ同一の従来トルクコンバータと比較した場合に、高速度比における容量係数の増加効果が得られる。
【０００９】
また、トルクコンバータでは、トルクコンバータのトーラスが回転することにより、ステータからインペラに向かう流体に、遠心力による半径方向外方への力が主に作用している。一方、本発明のトルクコンバータでは、インペラ流入部半径Ｒ１がステータ流入出部半径Ｒ２に比べて小さいために、インペラ流入部の半径方向内側部分において圧力が低下し、ステータからインペラに向かう流体に半径方向内方への力が作用することになる。この力と遠心力とをバランスさせると、ステータからインペラに向かう流体がほぼ軸方向へ直線的に流れることになる。このため、ステータからインペラに流体が流れる際に生じやすい乱れが抑えられる。この結果、トルク伝達効率が向上する。
【００１０】
請求項２に記載のトルクコンバータは、請求項１に記載のトルクコンバータであって、インペラ流入部半径Ｒ１とステータ流入出部半径Ｒ２とが、０．７５≦Ｒ１／Ｒ２＜１．００の関係にある。
インペラ流入部半径Ｒ１がステータ流入出部半径Ｒ２に比べて小さくなっている場合は、インペラ流入部の半径方向内側部分における圧力が低下する。そして、インペラ流入部半径Ｒ１が小さくなりすぎると、圧力が低下しすぎるため、流体がステータからインペラに向かう際に半径方向内側への力が強くなりすぎる。この結果として、ステータからインペラに向かう流体の流れに乱れが生じやすくなる。
【００１１】
しかし、本発明のトルクコンバータでは、インペラ流入部半径Ｒ１がステータ流入出部半径Ｒ２に対して０．７５倍以上になっている。これにより、インペラ流入部の半径方向内側部分における圧力が低下しすぎない。したがって、流体がステータからインペラに向かう際に半径方向内方への力が強くなりすぎない。この結果として、ステータからインペラに向かう流体の流れに乱れが生じにくくなるため、トルクコンバータのトルク伝達効率を高く維持することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に係るトルクコンバータ１を図１に示す。図１は、トルクコンバータの縦断面概略図である。
トルクコンバータ１は、図示しないエンジンのクランクシャフトからトランスミッションへの入力シャフトにトルクを伝達するための装置である。図示しないエンジンが図１の左側に配置され、図示しないトランスミッションが図１の右側に配置されている。図１のＯ−Ｏ軸がトルクコンバータ１の回転軸である。
【００１３】
＜全体の構成＞
トルクコンバータ１は、３種の羽根車（インペラ１１、タービン１２、ステータ１３）からなるトーラス形状の流体作動室２を備えている。
インペラ１１は、主に、流体作動室２の外壁の一部をなすインペラシェル２１、その内側に固定される複数のインペラブレード２２、及びインペラシェル２１の内周側に固定されるインペラハブ２３から構成されている。インペラブレード２２の内周部であるインペラ流入部２２ａは、タービン１２及びステータ１３を経た作動油の流入を受ける部分である。クランクシャフトとインペラシェル２１とは、図示しないフレキシブルプレートなどにより接続されており、クランクシャフトからのトルクがインペラシェル２１に伝達される。
【００１４】
タービン１２は、流体作動室２でインペラ１１に対して回転軸方向に対向して配置されている。タービン１２は、主に、タービンシェル３１、インペラ１１に対面する面側のタービンシェル３１に固定される複数のタービンブレード３２、及びタービンシェル３１の内周部に固定されるタービンハブ３３から構成されている。タービンブレード３２の内周部であるタービン流出部３２ａは、タービン１２を経た作動油がステータ１３を経てインペラ流入部２２ａへと流出する部分である。タービンハブ３３は、トランスミッションへの入力シャフトと一体回転する。これにより、タービン１２のトルクがトランスミッションへ伝達される。
【００１５】
ステータ１３は、インペラ１１の内周部とタービン１２の内周部との間に配置されており、タービン１２からインペラ１１に復流する作動油の流れを整流するための機構である。ステータ１３は、主に、環状のステータシェル４１、ステータシェル４１の外周面に設けられる複数のステータブレード４２、及びステータブレード４２の先端に固定される環状のステータコア４３から構成される。ステータブレード４２は、内周側端部においてステータシェル４１の外周面に固定される。ステータシェル４１は、ワンウェイクラッチ５１を介して固定シャフト（図示せず）に支持されている。ステータ流出入部４２ａは、タービン１２からインペラ１１に戻る作動油が通過する部分である。
【００１６】
インペラ流入部２２ａの半径Ｒ１は、ステータ流入出部４２ａの半径Ｒ２よりも小さくなっている。なお、インペラ流入部２２ａの半径Ｒ１とは、インペラブレード２２の内周側端部（インペラ流入部２２ａの最内周縁）とトルクコンバータ１の回転軸であるＯ−Ｏ軸との半径方向距離である。ステータ流入出部４２ａの半径Ｒ２とは、ステータブレード４２の内周側端部つまりステータシェル４１の外周面（ステータ流出入部４２ａの最内周縁）と回転軸との半径方向距離である（図１参照。）。インペラ流入部半径Ｒ１とステータ流入出部Ｒ２との関係は、Ｒ１／Ｒ２＝０．９である。
【００１７】
以上に述べた各羽根車１１、１２、１３の各シェル２１、３１、４１によって、トーラス形状の流体作動室２が形成されている。
図１に示すワンウェイクラッチ５１は、スプラグを用いた構造であるが、ローラやラチェットを用いた構造であっても良い。
＜トルクコンバータの動作＞
インペラ１１からタービン１２へのトルク伝達は、インペラ１１とタービン１２との間を流れる作動油による流体駆動によって行われる。インペラ１１からタービン１２へと流れる作動油は、タービン１２を回転させた後に、ステータ１３を通ってインペラ１１へと戻る。
【００１８】
＜特徴＞
本発明の一実施形態に係るトルクコンバータ１は、インペラ流入部半径Ｒ１がステータ流入出部半径Ｒ２よりも小さくなっている（図１参照。）。これにより、トルクコンバータ１は、以下のような特徴を有する。
（１）
従来のトルクコンバータでは、インペラ流入部半径Ｒ１とステータ流入出部半径Ｒ２とがほぼ一致している、またはインペラ流入部半径Ｒ１がステータ流入出部半径Ｒ２に比べて大きくなっている。
【００１９】
一方、本発明のトルクコンバータ１では、インペラ流入部半径Ｒ１がステータ流入出部半径Ｒ２に比べて小さい。つまり、インペラブレード２２の半径方向内側端の位置が従来よりも半径方向内側に位置している。これにより、インペラブレード２２の内径と外径の差が従来のトルクコンバータのインペラブレードよりも大きい、すなわちインペラブレード２２の半径方向長さが従来のインペラブレードに比べて大きい。よって、インペラブレード２２が作動油に与えるエネルギーが従来に比べて増大し、そのためインペラ１１からタービン１２へ伝達されるトルクが従来に比べて増大する。この結果、トルクコンバータの最外径が同一のトルクコンバータ同士を比較した場合に、本願発明のトルクコンバータは従来に比べて高速度比における容量係数の増加効果が得られる。
【００２０】
従来のトルクコンバータ及び本実施形態のトルクコンバータ１における、速度比に対する容量係数、トルク比、及び伝達効率の測定結果を図２に示す。容量係数、トルク比、及び伝達効率をそれぞれ三角、丸、四角で示す。また、従来のトルクコンバータの値を白抜きで、本実施形態のトルクコンバータ１の値を黒で、それぞれ示す。
【００２１】
この図２から、従来のトルクコンバータに比べて本実施形態のトルクコンバータ１の容量係数が増大しており、特に高速度比において増大していることが明らかである。
（２）
本発明のトルクコンバータ１では、インペラ流入部半径Ｒ１がステータ流入出部半径Ｒ２に比べて小さいために、インペラ流入部２２ａの半径方向内側において作動油の圧力が低下する。このため、ステータ１３からインペラ１１に向かう作動油に対して半径方向内方への吸引力が作用することになる。この吸引力と遠心力とをバランスさせると、ステータ１３からインペラ１１に向かう作動油がほぼ回転軸方向へ直線的に流れることになる。このため、ステータ１３からインペラ１１に流体が流れる際に生じやすい乱れが抑えられ、トルクコンバータ１の設計に近い作動油の流れが実現されることになる。よって、トルクコンバータ１の伝達効率が向上する。
【００２２】
上記した図２に四角で示される伝達効率は、ほぼ全範囲にわたって従来のトルクコンバータよりも本実施形態のトルクコンバータ１の値が上回っている。
また、インペラ流入部半径Ｒ１が小さくなりすぎると、ステータ１３からインペラ１１に向かう作動油に対して作用する半径方向内方への吸引力が強くなりすぎる。このため、インペラ流入部半径Ｒ１は、ステータ流入出部半径Ｒ２に対して適度な長さを有していることが望ましい。本発明のトルクコンバータ１では、インペラ流入部半径Ｒ１がステータ流入出部半径Ｒ２に対して０．７５倍以上であるため、インペラ流入部２２ａの半径方向内側における圧力が低下しすぎず、したがって流体がステータ１３からインペラ１１に向かう際に半径方向内側への力が強くなりすぎない。この結果として、ステータ１２からインペラ１１に向かう流体の流れに乱れが生じにくくなる。言い換えると、ステータ１３からインペラ１１へ流れる流体が軸方向に沿ってほぼ直線に流れることになる。この結果、トルクコンバータ１の伝達効率が高く維持される。
【００２３】
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、タービンの軸方向エンジン側には各種ロックアップ装置を配置可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のトルクコンバータでは、高速度比における容量係数の増加効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるトルクコンバータの縦断面概略図。
【図２】従来及び本実施形態におけるトルクコンバータの容量係数、トルク比、及び伝達効率のグラフ。白抜きが従来の、黒が本実施形態のトルクコンバータの値である。
【符号の説明】
１    トルクコンバータ
１１    インペラ
１３    ステータ
２２    インペラブレード
２２ａ  インペラ流入部
４２    ステータブレード
４２ａ  ステータ流出入部
【図１】
2004197907.tif 000003
【図２】
2004197907.tif 000004