(57)【要約】【課題】  流体継手において、外径サイズを大きくすることなく、低速度比域における入力容量係数特性をフラットに近づける。【解決手段】  この流体継手は、インペラ３と、タービン４と、軸受８と、邪魔板３５とを備えている。インペラは、インペラシェル１６と、インペラブレード１７と、インペラハブ１８とを有する。タービンは流体室内でインペラに対向して配置され、インペラシェルとともにトーラスを構成するタービンシェル２１と、タービンブレード２２と、タービンハブ２３とを有している。軸受はタービンハブに対してインペラハブを回転自在に支持する。邪魔板は、トーラス内に設けられ、トーラス内を流れる作動流体の流れの一部を阻害する。そして、インペラブレード及びタービンブレードの先端部には、面取り部１７ａ，２２ａが形成されている。【選択図】      図３
2005188618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌のエンジン側の部材と変速機との間に設けられる流体継手であって、
流体室を構成する部材であり、環状のインペラシェルと、前記インペラシェルに固定された複数のインペラブレードと、前記インペラシェルの内周側に設けられた環状のインペラハブとを有するインペラと、
前記流体室内で前記インペラに対向して配置され、前記インペラシェルとともにトーラスを構成する環状のタービンシェルと、前記タービンシェルに固定された複数のタービンブレードと、前記タービンシェルの内側に設けられた環状のタービンハブとを有するタービンと、
前記タービンハブに対して前記インペラハブを回転自在に支持する軸受と、
前記トーラス内に設けられ、前記トーラス内を流れる作動流体の流れの一部を阻害するための邪魔板とを備え、
前記インペラブレード及びタービンブレードの先端部には、面取り部が形成されている、
流体継手。
【請求項２】
前記インペラブレードの面取り部は回転方向における正面側の側面に形成されており、前記タービンブレードの面取り部は回転方向における背面側に形成されている、請求項１に記載の流体継手。
【請求項３】
前記邪魔板は、前記タービンシェルの内周部に、外周側に突出するように配置されている、請求項１又は２に記載の流体継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体継手、特に、車輌のエンジン側の部材と変速機との間に設けられる流体継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体継手は、船舶用や大型の自動車用の動力伝達装置として従来から用いられている。自動車用として用いられる場合は、マニュアル変速機の乾式クラッチ装置に代わるものとして用いられている。
【０００３】
このような流体継手は、互いに対向して配置されたインペラ及びタービンを有している。インペラは、環状のインペラシェルと、このインペラシェルに固定された複数のインペラブレードと、インペラシェルの内周側に設けられたインペラハブとを有している。また、タービンは、環状のタービンシェルと、このタービンシェルに固定された複数のタービンブレードと、タービンシェルの内周側に設けられたタービンハブとを有している。そして、インペラ及びタービンは軸受を介して互いに相対回転自在に支持されている。
【０００４】
このように構成された流体継手は、インペラがフロントカバーを介してエンジン側の部材であるクランク軸に連結され、タービンが変速機側の入力軸に連結される。そして、インペラ及びタービン内に充填された作動流体によって動力が伝達される。
【０００５】
ここで、一般的な流体継手の特性は、低速度比域では入力容量係数が高く、高速度比域に行くにしたがって入力容量係数が低くなる。ここで、速度比が「０」のストール状態は、車輌においては、エンジンがアイドリング状態でブレーキを踏んで車輌を停止させている状態に相当している。このようなストール状態においては、エンジン側ではブレーキ力に抗してエンジン回転数を一定に維持しようとする制御が行われるために、無駄な燃料が供給されることとなり、好ましくない。
【０００６】
そこで、トーラスの内周部に邪魔板を突出させ、流体の流れの一部を阻害して、低速度比域での入力容量係数を低下させようとすることが従来より行われている。この場合の特性の例を、図１の特性Ａで示す。また、邪魔板を半径方向に可動にすることにより、より効果的に入力容量係数を調整することも行われている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−１５６０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
流体継手における低速度比域では、容量係数特性がフラットになるのが望ましい。そして、低速度比域の特性は、邪魔板の外径によって変化する。この場合の例を図１に示しており、特性Ａから特性Ｂ，Ｃにいくにしたがって邪魔板の外径が大きくなっている。
【０００８】
このように、邪魔板を設けることによって低速度比域の特性をフラットにする場合、邪魔板の外径が大きいほどフラットな特性が得られる。しかし、図１から明らかなように、邪魔板の外径が大きいほど入力容量係数の低下も著しく、結果として流体継手の外径サイズを大きくし、容量を大きくする必要がある。
【０００９】
本発明の課題は、流体継手のサイズを大きくすることなく、低速度比域における入力容量係数特性をフラットに近づけるとともに、低速度比域以外での入力容量係数の落ち込みを抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る流体継手は、車輌のエンジン側の部材と変速機との間に設けられる流体継手であって、インペラと、タービンと、軸受と、邪魔板とを備えている。インペラは、流体室を構成する部材であり、環状のインペラシェルと、インペラシェルに固定された複数のインペラブレードと、インペラシェルの内周側に設けられた環状のインペラハブとを有する。タービンは、流体室内でインペラに対向して配置され、インペラシェルとともにトーラスを構成する環状のタービンシェルと、タービンシェルに固定された複数のタービンブレードと、タービンシェルの内側に設けられた環状のタービンハブとを有する。軸受はタービンハブに対してインペラハブを回転自在に支持する。邪魔板は、トーラス内に設けられ、トーラス内を流れる作動流体の流れの一部を阻害する。そして、インペラブレード及びタービンブレードの先端部には、面取り部が形成されている。
【００１１】
この流体継手では、インペラ及びタービン内部に作動流体が充填される。エンジン側からの動力は、インペラに入力され、作動流体を介してタービンに伝達され、このタービンに連結される変速機側の部材に出力される。このとき、トーラス内に設けられた邪魔板によって作動流体の流れの一部が阻害され、低速度比域での入力容量係数が低下する。また、インペラブレード及びタービンブレードの先端に面取り部が形成されているので、作動流体の流れの乱れが減少し、入力容量係数が向上する。このため、流体継手の外径サイズを大きくすることなく、低速度比域での入力容量係数特性をフラットに近づけることができ、しかも低速度比域以外での入力容量係数の落ち込みを抑えることができる。
【００１２】
請求項２に係る流体継手は、請求項１の流体継手において、インペラブレードの面取り部は回転方向における正面側の側面に形成されており、タービンブレードの面取り部は回転方向における背面側に形成されている。
【００１３】
この場合は、インペラブレード及びタービンブレードにおける作動流体の出入口部において、乱流の発生がより抑えられる。
【００１４】
請求項３に係る流体継手は、請求項１又は２の流体継手において、邪魔板は、タービンシェルの内周部に、外周側に突出するように配置されている。
【００１５】
ここで、低速度比域においては、作動流体はトーラスの外周壁に沿った部分で流れが生じる。したがって、タービンシェルの内周部に設けられた邪魔板によって作動流体の一部は流れが阻害される。一方、高速度比域では、作動流体のトーラス内での流れは、遠心力によって中心回転軸から外周側に離れた方向に移行する。そして、邪魔板が設けられた部分では、作動流体の流れは低速度比域における流れに比較して弱くなる。このため、邪魔板で作動流体の流れが阻害されにくくなる。
【００１６】
この場合は、低速度比域では入力容量係数が十分に低下し、かつ高速度比域では入力容量係数の低下が抑えられる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のような本発明では、流体継手の外径サイズを大きくすることなく、低速度比域における入力容量係数特性をフラットに近づけることができ、しかも低速度比域以外での入力容量係数の落ち込みを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施形態としての流体継手１の断面図を図２に示す。流体継手１は、図２の左方に位置する図示しないエンジンのトルクを図２の右方に位置する図示しない変速機へと伝達する。図２のＯ−Ｏが流体継手１の回転軸である。
【００１９】
流体継手１は、主に、フロントカバー２、インペラ３、タービン４、及びロックアップクラッチ６から構成される。
【００２０】
フロントカバー２は、図示しないエンジン側のクランク軸等の構成部品に装着可能となっており、エンジンからのトルクの入力を受ける。フロントカバー２の外周部には、図示しないエンジンと反対側（変速機側）に屈曲して突出する外周側突出部１１が設けられている。
【００２１】
インペラ３は、環状のインペラシェル１６と、インペラシェル１６上に固定された複数のインペラブレード１７とを備える。インペラシェル１６は、フロントカバー２の外周側突出部１１に固定されている。このインペラシェル１６とフロントカバー２とにより、その内部に作動流体が充填された流体室が形成されている。インペラシェル１６の内周側端部は、インペラハブ１８に固定されている。インペラハブ１８は、円板状部材である本体部１８ｃから主に構成され、エンジン側に突出する外側筒状部１８ａを外周部に、また変速機側に突出する内側筒状部１８ｂをその内周部に、それぞれ有する。外側筒状部１８ａの内周面はボールベアリング８の外周面と当接する。
【００２２】
タービン４は、流体室内部でインペラ３に対向する位置に配置され、インペラ３とともにトーラスを構成している。タービン４は、環状のタービンシェル２１と、タービンシェル２１上に固定された複数のタービンブレード２２とを備える。タービンシェル２１の内周側端部は、図示しない変速機にトルク伝達を行うためのタービンハブ２３に固定されている。タービンハブ２３には、インペラハブ１８の外側筒状部１８ａと半径方向に対向するタービンハブボス２４が変速機側に突出して設けられている。また、タービンハブ２３の変速機側の面であってタービンハブボス２４との境界付近には、軸方向変速機側を向く肩部２５が形成されている。この肩部２５は、ボールベアリング８のエンジン側の側面と当接する。また、タービンハブ２３は、変速機にトルク伝達を行うタービンシャフト７に係合するスプライン溝２６を内周側に有している。なお、タービンシャフト７はフロントカバー２と嵌合しないように配されている。
【００２３】
また、図２のIII−III線断面である図３（ｂ）に示すように、インペラーブレード１７とタービンブレード２２の先端部には、それぞれ面取り部１７ａ，２２ａが形成されている。ここで、各ブレード１７，２２の先端部とは、各ブレードにおける作動流体の流入部、流出部の端部である。そして、インペラーブレード１７においては、回転方向（図３の矢印Ｒ）における正面側の側面に面取り部１７ａが形成され、タービンブレード２２においては、回転方向における背面側の側面に面取り部２２ａが形成されている。これらの面取り部１７ａ，２２ａは、コイニングにより形成されるが、加工の方法については限定されない。なお、各ブレードの面取り部については、それぞれ逆側であっても、また共に同じ側に形成しても良い。すなわち、図３（ｃ）に示すように、インペラーブレード１７’において、回転方向における背面側の側面に面取り部１７ａ’を形成し、タービンブレード２２’において、回転方向における正面側の側面に面取り部２２’を形成したり、あるいは両ブレードにおいて、共に正面側又は背面側に面取り部を形成しても良い。
【００２４】
インペラハブ１８の外側筒状部１８ａとタービンハブ２３のタービンハブボス２４とにより生み出される半径方向の間隙に、ボールベアリング８がそれぞれに対して当接するように配置される。ボールベアリング８は、外周側のアウタレース３１、内周側のインナレース３２、及び転動体である複数の球３３から構成されている。アウタレース３１の外周面と側面とが成す角部、及びインナレース３２の内周面と側面とが成す角部には、それぞれ面取りが形成されている。
【００２５】
タービンシェル２１の内周側において、インペラ３と対向する側面には、環状のプレート部材である邪魔板３５が配置されている。この邪魔板３５は、タービンシェル２１の内周部に沿って設けられており、外周側先端部３５ａのみがタービンシェル２１から離れてトーラス内部に突出している。この邪魔板３５によって、タービン出口において、作動流体の流れの一部が阻害される。
【００２６】
ロックアップクラッチ６は、フロントカバー２とタービン４とを機械的に連結するための装置である。ロックアップクラッチ６は、フロントカバー２とタービン４との間の空間に配されている。ロックアップクラッチ６は、主に、ピストン４１と、ダンパー機構４２とから構成されている。
【００２７】
ピストン４１は、軸方向及び円周方向に移動可能な円板状の部材であり、フロントカバー２とタービン４との間の空間に配置される。ピストン４１は、円板状部材であるピストン本体４１ａから、変速機側に屈曲して延びる内周側筒状部４３を内周部に、また同様に屈曲して延びる外周側筒状部４４を外周側に、それぞれ有する。内周側筒状部４３は、タービンハブ２３の外周面に対して軸方向及び円周方向に相対移動可能に支持される。ここで、タービンハブ２３のエンジン側外周面には、シールリング４５が配置されている。シールリング４５は、フロントカバー２とタービン４との間の空間の内周部分をシールする。
【００２８】
ダンパー機構４２は、１対のプレート部材５６、５７からなるドライブ部材５２と、ドリブン部材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。
【００２９】
ドライブ部材５２を構成する１対のプレート部材５６、５７は、軸方向に並んで配置されている。１対のプレート部材５６、５７は、複数のリベット５５により互いに固定されており、さらにピストン４１に固定されている。これにより、ピストン４１とドライブ部材５２とは一体回転する。また、１対のプレート部材５６、５７は、内周部分が軸方向に互いに間隔をあけて配置されている。各プレート部材５６、５７の内周部には、円周方向に並んだ複数の切り起こし部５６ａ、５７ａが形成されている。切り起こし部５６ａ、５７ａは、トーションスプリング５４を支持する支持部となっている。
【００３０】
ドリブン部材５３は、円板状の部材であり、１対のプレート部材５６、５７の内周部において軸方向の間に配置されている。ドリブン部材５３は、内周部に形成されたスプライン溝５３ａによりタービンハブ２３の外周面と係合している。これにより、ドリブン部材５３とタービンハブ２３とは、軸方向に相対移動可能であるが回転方向において一体回転するようになっている。また、ドリブン部材５３には、切り起こし部５６ａ、５７ａに対応した窓孔５８が形成されている。窓孔５８は円周方向に延びる孔である。
【００３１】
複数のトーションスプリング５４は、窓孔５８、切り起こし部５６ａ、５７ａ内に収納された、円周方向に延びるコイルスプリングである。トーションスプリング５４は、円周方向両端が窓孔５８及び切り起こし部５６ａ、５７ａの円周方向端部に支持されている。さらにトーションスプリング５４は、切り起こし部５６ａ、５７ａによって軸方向の移動が制限されている。
【００３２】
また、ピストン本体４１ａの外周部エンジン側には、摩擦フェーシング６１が設けられている。フロントカバー２の摩擦フェーシング６１に対向する部分には、摩擦面６２が形成されている。摩擦フェーシング６１は、摩擦によりピストン４１とフロントカバー２との係合を十分に行わせるための部材である。摩擦フェーシング６１と摩擦面６２とが当接して摩擦係合することにより、フロントカバー２からピストン４１へエンジンのトルクが伝達される。さらにこのトルクは、ダンパー機構４２、タービンハブ２３、タービンシャフト７を経て変速機に伝達される。
【００３３】
次に動作について説明する。
低速度比域の特にストール状態では、インペラ３のみがエンジンとともに回転しており、タービン４は回転しない。このような状態では、トーラス内部の作動流体は、図２の一点鎖線で示すように、主にインペラシェル１６及びタービンシェル２１の壁面に沿った部分において流れが生じることになる。この場合は、作動流体の流れは、邪魔板３５の先端部３５ａによって妨げられる。
【００３４】
一方、低速度比域から高速度比域に移行すると、インペラ３だけではなくタービン４も回転する。このような状態では、トーラス内部の作動流体に遠心力が作用し、その流れは、図２の破線で示すように、中心の回転軸から離れて行くことになる。この場合は、作動流体の流れは邪魔板３５の影響を受けにくくなる。
【００３５】
さらに、各ブレードに面取り部が形成されていない従来のトルクコンバータでは、図３（ａ）に示すように、インペラ及びタービンにおける作動流体の出入口で乱流が発生するが、本実施形態では、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、各ブレード１７，２２もしくは１７’、２２’に面取り部１７ａ，２２ａもしくは１７ａ’，２２ａ’が形成されていることによって、出入口における作動流体の流れがスムーズになる。このため、トルクコンバータの容量が向上する。
【００３６】
以上のような作動流体の流れにより、本実施形態では、図１の特性Ｄで示すような特性となる。すなわち、低速度比域ではフラットな特性となり、中速度比域及び高速度比域では落ち込みが少なく、また全体的に入力容量係数が向上する。これにより、従来では、特性の向上のために、邪魔板のサイズを大きくし、流体継手の外径サイズを大きくする必要があったが、流体継手の外径サイズを大きくすることなく、特性を向上させることができる。
【００３７】
＜他の実施例＞
以上、本発明に従う流体継手の一実施形態について説明したが、本発明はかかる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ないし修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】流体継手の特性を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係る流体継手の断面図。
【図３】図２のIII−III線断面図。
【符号の説明】
【００３９】
１  流体継手
２  フロントカバー
３  インペラ
４  タービン
８  ボールベアリング（軸受）
１６  インペラシェル
１７，１７’  インペラブレード
１７ａ，１７ａ’  面取り部
１８  インペラハブ
２１  タービンシェル
２２，２２’  タービンブレード
２２ａ，２２ａ’  面取り部
２３  タービンハブ
３５  邪魔板
【図１】
2005188618.tif 000003
【図２】
2005188618.tif 000004
【図３】
2005188618.tif 000005