(57)【要約】【課題】  容量を充分に確保しつつ、容易に小型化することができる流体伝動装置の提供を目的とする。【解決手段】  作動流体を介してフロントカバー２からタービンハブ５へと動力を伝達するトルクコンバータ１は、フロントカバー２に取り付けられたポンプインペラ３と、タービンハブ５に取り付けられており、ポンプインペラ３と対向するタービンランナ４とを備え、タービンランナ４に含まれるタービンブレード４１の子午面に対する投影面積ＳＴは、ポンプインペラ３に含まれるポンプブレード３１の子午面に対する投影面積ＳＰよりも小さく、タービンブレード４１の枚数ｎＴは、ポンプブレード３１の枚数ｎＰよりも多く、ポンプブレード３１の内周側部分３１ａおよび外周側部分３１ｂの少なくとも何れか一方がポンプインペラ３の回転方向に傾斜させられている。【選択図】  図１
2005308099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を介して入力部材から出力部材へと動力を伝達する流体伝動装置において、
前記入力部材に取り付けられたポンプインペラと、
前記出力部材に取り付けられており、前記ポンプインペラと対向するタービンランナとを備え、前記タービンランナに含まれるタービンブレードの子午面に対する投影面積は、前記ポンプインペラに含まれるポンプブレードの子午面に対する投影面積よりも小さく、前記タービンブレードの枚数は、前記ポンプブレードの枚数よりも多く、前記ポンプブレードの内周側部分および外周側部分の少なくとも何れか一方が前記ポンプインペラの回転方向に傾斜させられていることを特徴とする流体伝動装置。
【請求項２】
前記タービンブレードは、タービンシェルの外周側の領域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の流体伝動装置。
【請求項３】
前記タービンブレードの内周側部分および外周側部分の少なくとも何れか一方が前記タービンランナの回転方向に傾斜させられていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体伝動装置。
【請求項４】
前記タービンブレードの枚数ｎＴと、前記ポンプブレードの枚数ｎＰとの比ｎＴ／ｎＰは、前記タービンブレードの子午面に対する投影面積ＳＴと、前記ポンプブレードの子午面に対する投影面積ＳＰとの比ＳＴ／ＳＰに概ね反比例することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の流体伝動装置。
【請求項５】
前記タービンブレードの枚数ｎＴと、前記ポンプイブレードの枚数ｎＰとの比ｎＴ／ｎＰは、前記タービンブレードの平均流線の子午面上における長さＬＴと、前記ポンプブレードの平均流線の子午面上における長さＬＰとの比ＬＴ／ＬＰに概ね反比例することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の流体伝動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動流体を介して入力部材から出力部材へと動力を伝達する流体伝動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、作動油を介してフロントカバーからタービンハブへと動力を伝達するトルクコンバータ（流体伝動装置）が車両等に広く採用されている。この種のトルクコンバータは、一般に、それぞれ複数のブレードを有するポンプインペラおよびタービンランナを備えている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２１５１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、トルクコンバータの容量（容量係数）は、基本的には、ポンプインペラやタービンランナの外径寸法に依存することから、ポンプインペラやタービンランナのブレードの角度を最適化するだけでは、容量を確保しつつ、トルクコンバータを充分に小型化することは困難である。
【０００５】
そこで、本発明は、容量を充分に確保しつつ、容易に小型化することができる流体伝動装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による流体伝動装置は、作動流体を介して入力部材から出力部材へと動力を伝達する流体伝動装置において、入力部材に取り付けられたポンプインペラと、出力部材に取り付けられており、ポンプインペラと対向するタービンランナとを備え、タービンランナに含まれるタービンブレードの子午面に対する投影面積は、ポンプインペラに含まれるポンプブレードの子午面に対する投影面積よりも小さく、タービンブレードの枚数は、ポンプブレードの枚数よりも多く、ポンプブレードの内周側部分および外周側部分の少なくとも何れか一方がポンプインペラの回転方向に傾斜させられていることを特徴とする。
【０００７】
この流体伝動装置では、タービンランナに含まれるタービンブレードの子午面に対する投影面積がポンプインペラに含まれるポンプブレードの子午面に対する投影面積よりも小さくされているので、タービンランナの軸とタービンブレードとの距離（トルクアーム）を実質的に長くすることが可能となり、更に、タービンブレードの枚数をポンプブレードの枚数よりも多くすることにより、トルク比をより大きくとることが可能となる。そして、このようにトルク比が確保されれば、ポンプブレードの内周側部分および外周側部分の少なくとも何れか一方をポンプインペラの回転方向に傾斜させることにより、トルク比を低下させつつ、容量を増大化させても、なお充分なトルク比を確保することが可能となる。従って、本発明によれば、トルク比および容量を充分に確保しつつ、流体伝動装置を容易に小型化することが可能となる。
【０００８】
また、タービンブレードは、タービンシェルの外周側の領域に配置されていると好ましく、更に、タービンブレードの内周側部分および外周側部分の少なくとも何れか一方がタービンランナの回転方向に傾斜させられていると好ましい。
【０００９】
そして、タービンブレードの枚数ｎＴと、ポンプブレードの枚数ｎＰとの比ｎＴ／ｎＰは、タービンブレードの子午面に対する投影面積ＳＴと、ポンプブレードの子午面に対する投影面積ＳＰとの比ＳＴ／ＳＰに概ね反比例すると好ましい。
【００１０】
また、タービンブレードの枚数ｎＴと、ポンプブレードの枚数ｎＰとの比ｎＴ／ｎＰは、タービンブレードの平均流線の子午面上における長さＬＴと、ポンプブレードの平均流線の子午面上における長さＬＰとの比ＬＴ／ＬＰに概ね反比例してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、容量を充分に確保しつつ、容易に小型化することができる流体伝動装置の実現が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明による流体伝動装置の一例であるトルクコンバータを示す部分断面図である。トルクコンバータ１は、エンジンを備えた車両に適用されるものであり、図１に示されるように、フロントカバー（入力部材）２、ポンプインペラ（流体伝動要素）３、タービンランナ（流体伝動要素）４、タービンハブ（出力部材）５、ステータ６、ダンパユニット７およびロックアップクラッチ機構８を含む。フロントカバー２には、図示されないエンジンの回転軸が固定される。また、タービンハブ５には、図示されない自動変速機（ＡＴ）あるいは無段変速機（ＣＶＴ）の入力軸（図示省略）が固定（スプライン嵌合）される。
【００１４】
ポンプインペラ３は、ポンプシェル３０、複数のポンプブレード３１およびポンプコア３２を有し、ポンプシェル３０は、フロントカバー２に密に固定される。同様に、タービンランナ４は、タービンシェル４０、複数のタービンブレード４１およびタービンコア４２を有し、タービンシェル４０はタービンハブ５に固定される。フロントカバー２側のポンプインペラ３と、タービンハブ５側のタービンランナ４とは互いに対向し合い、両者の間には、入力軸と同軸に回転可能なステータ６が配置される。これらのポンプインペラ３、タービンランナ４およびステータ６は、作動油（作動流体）を循環させるトーラス（環状流路）を形成する。
【００１５】
ステータ６は、環状のブレード支持部６ａと、このブレード支持部６ａの外周面に固定された複数のブレード６ｂとを有する。また、ブレード支持部６ａの内部には、ステータ６の回転方向を一方向のみに設定するワンウェイクラッチ９が配置されている。ワンウェイクラッチ９は、インナーレース９１と、アウターレース９２と、インナーレース９１とアウターレース９２との間に配置された複数のスプラグ９３とを含むものである。そして、ステータ６（ワンウェイクラッチ９）は、ハブ３ｃとタービンハブ５との間で、スラストベアリング１０ａおよび１０ｂにより軸方向に位置決めされる。
【００１６】
一方、トルクコンバータ１のダンパユニット７は、タービンシェル４０と共にタービンハブ５に連結されている。ダンパユニット７は、図１に示されるように、中間プレート７１、複数のスプリング（弾性体）７２、ガイドプレート７３および７４を含む。中間プレート７１は、その外周縁の周方向における複数箇所から概ね台形状の突起が外方に向けて延出されている環状部材として形成されており、その内周部は、リベット等を介してタービンハブ５に固定されている。中間プレート７１の突起同士の間には、スプリング７２が所定数ずつ配置され、中間プレート７１および各スプリング７２は、ガイドプレート７３および７４によって両側から挟持される。
【００１７】
ガイドプレート７３，７４は、環状に形成されており、周方向の複数箇所にプレートの一部を外方に膨らませると共に開口することにより形成されたスプリング保持部７３ａ，７４ａを有する。ガイドプレート７３とガイドプレート７４とは、それぞれの外周側縁部の周方向における複数箇所でリベット等によって互いに連結（固定）される。そして、中間プレート７１は、ガイドプレート７３および７４との間に、両者に対して回転自在になるように保持され、中間プレート７１の突起間に配置されたスプリング７２は、それぞれ対応するスプリング保持部７３ａおよび７４ａ内に収容される。この際、スプリング７２の一方の外端（突起とは反対側の端部）が、スプリング保持部７３ａおよび７４ａの一方の端部と当接する。
【００１８】
そして、トルクコンバータ１のロックアップクラッチ機構８は、上述のダンパユニット７と、フロントカバー２との間に配置される。図１に示されるように、ロックアップクラッチ機構８は、ロックアップピストン８０、第１摩擦ディスク（第１摩擦部材）８１および第２摩擦ディスク（第２摩擦部材）８２を含む。ロックアップピストン８０は環状に形成されており、その中心開口部は、タービンハブ５のフロントカバー２側の端部５ａの周りに摺動自在に嵌め込まれている。これにより、ロックアップピストン８０は、タービンハブ５の軸方向に移動自在となり、フロントカバー２に対して接近離間することができる。
【００１９】
本実施形態では、タービンハブ５の端部５ａにはめ込まれるロックアップピストン８０の内周側位置決め端部８０ａがフロントカバー２側に延出されている。そして、フロントカバー２には、この内周側位置決め端部８０ａとタービンハブ５の端部５ａとに対向するように凹部２ａが形成されており、端部５ａと凹部２ａとの間には、スラスト軸受１０ｃが配置される。このような構成を採用すれば、ロックアップピストン８０のタービンハブ５の軸方向における位置決めと、スラスト軸受１０ｃの配置とに要するスペースを削減することができる。
【００２０】
第１摩擦ディスク８１は、環状に形成された本体８１０を含み、ロックアップピストン８０とフロントカバー２との間に配置される。本体８１０の外周側の表裏面（ロックアップピストン８０側の面およびフロントカバー２側の面）には、摩擦板８３が固定されている。また、本体８１０の内縁部には、スプラインが形成されており、フロントカバー２の内面に固定されたディスク支持部材１１のスプライン部１１ａと係合する。これにより、第１摩擦ディスク８１は、ディスク支持部材１１によってフロントカバー２およびタービンハブ５の回転方向への移動（フロントカバー２等に対する回転）を規制された状態でディスク支持部材１１に対して軸方向に摺動自在となる。すなわち、第１摩擦ディスク８１は、フロントカバー２およびタービンハブ５の回転方向においてフロントカバー２と一体化される一方、フロントカバー２に対してタービンハブ５等の軸方向に移動自在となる。
【００２１】
また、第２摩擦ディスク８２も、環状に形成された本体８２０を含み、図１に示されるように、ガイドプレート７３および７４と、ロックアップピストン８０との外側に配置される。本体８２０は、タービンハブ５の径方向に延びる基部と、この基部からタービンハブ５の軸方向に延びる複数のスプラインとを有する。そして、上記基部のフロントカバー２側の面には、摩擦板８３が固定されている。更に、ロックアップピストン８０の外周部には、第２摩擦ディスク８２（本体８２０）のスプラインと係合するようにスプラインが形成されている。同様に、ダンパユニット７を構成するガイドプレート７３，７４の外周部にも、第２摩擦ディスク８２（本体８２０）のスプラインと係合するようにスプラインが形成されている。第２摩擦ディスク８２のスプラインは、ロックアップピストン８０のスプラインと、ガイドプレート７３，７４のスプラインとに軸方向に摺動自在に係合させられる。
【００２２】
これにより、第２摩擦ディスク８２は、（タービンハブ５等の）回転方向においてロックアップピストン８０と一体化されると共に、ロックアップピストン８０に対して（タービンハブ５等の）軸方向に移動自在となる。更に、第２摩擦ディスク８２は、（タービンハブ５等の）回転方向においてダンパユニット７のガイドプレート７３および７４と一体化されると共に、ガイドプレート７３および７４に対して（タービンハブ５等の）軸方向に移動自在となる。従って、ダンパユニット７（中間プレート７１）が上述のようにタービンハブ５に連結されていることから、第２摩擦ディスク８２は、タービンハブ５と回転方向において一体化されると共に、タービンハブ５に対して軸方向に移動自在となる。
【００２３】
上述のように構成されるトルクコンバータ１では、図示されないエンジンが作動されてフロントカバー２およびポンプインペラ３が回転すると、作動油の流れによりタービンランナ４が引きずられるようにして回転し始める。ステータ６は、ポンプインペラ３とタービンランナ４との回転速度差が大きい時に、作動油の流れをポンプインペラ３の回転を助ける方向に変換する。これにより、トルクコンバータ１は、ポンプインペラ３とタービンランナ４との回転速度差が大きい時には、トルク増幅機として作動する。また、ポンプインペラ３とタービンランナ４との回転速度差が小さくなると、ステータ６がワンウェイクラッチ９を介して空転するようになり、これにより、トルクコンバータ１は、流体継手として作動する。
【００２４】
そして、車両の発進後、所定の条件が満たされると（例えば、車速が所定値に達すると）、ロックアップクラッチ機構８が作動され、エンジンからフロントカバー２に伝えられた動力が、出力部材としてのタービンハブ５に直接伝達（機械的に〔直接〕伝達）されるようになり、これにより、エンジンと変速機の入力軸とが機械的に直結される。また、フロントカバー２からタービンハブ５に伝達されるトルクの変動は、ダンパユニット７によって吸収されることになる。
【００２５】
ところで、上述のように構成されるトルクコンバータ１を小型化する場合、ごく単純にポンプインペラ３やタービンランナ４を小径化したのでは、容量の低下を招いてしまう。また、ポンプブレード３１やタービンブレード４１の入口角度や出口角度を最適化してトルクコンバータの小型化を図ることには限界がある。このため、本発明によるトルクコンバータ１では、容量を充分に確保しつつ、その小型化を図るべく、次のような構成が採用されている。
【００２６】
すなわち、トルクコンバータ１では、図１に示されるように、タービンランナ４に含まれる各タービンブレード４１の子午面（タービンハブ５の軸を含む紙面と平行な面）に対する投影面積ＳＴが、ポンプインペラ３に含まれる各ポンプブレード３１の子午面に対する投影面積ＳＰよりも小さく設定されている。そして、図１および図３に示されるように、各タービンブレード４１は、タービンシェル４０の外周側の領域に固定されている。
【００２７】
また、トルクコンバータ１では、図２および図３に示されるように、タービンランナ４におけるタービンブレード４１の枚数（図３の例では、４８枚）が、ポンプインペラ３におけるポンプブレード３１の枚数（図２の例では、３０枚）よりも多く設定されている。更に、トルクコンバータ１では、図２に示されるように、各ポンプブレード３１の内周側部分３１ａおよび外周側部分３１ｂがポンプインペラ３の回転方向（図２における白抜矢印参照）に傾斜させられている。同様に、図３に示されるように、各タービンブレード４１の内周側部分４１ａおよび外周側部分４１ｂもタービンランナ４の回転方向（図４における白抜矢印参照）に傾斜させられている。
【００２８】
このように、トルクコンバータ１では、タービンランナ４の各タービンブレード４１の子午面に対する投影面積ＳＴがポンプインペラ３の各ポンプブレード３１の子午面に対する投影面積ＳＰよりも小さくされており、しかも各タービンブレード４１は、タービンシェル４０の外周側の領域に固定されているので、タービンランナ４の軸と各タービンブレード４１の重心位置との距離Ｘ（トルクアーム、図１参照）を実質的に長くすることが可能となる。そして、かかる構成のもとで、タービンブレード４１の枚数をポンプブレード３１の枚数よりも多くすることにより、トルク比を充分に確保可能となる。
【００２９】
そして、このようにトルク比が確保されれば、少なくとも各ポンプブレード３１の内周側部分３１ａおよび外周側部分３１ｂの何れか一方をポンプインペラ３の回転方向に傾斜させることにより、トルク比を低下させつつ、容量を増加させても、なお充分なトルク比を確保することが可能となる。従って、本発明によれば、トルク比および容量を充分に確保しつつ、トルクコンバータ１を容易に小型化することが可能となる。
【００３０】
ここで、タービンランナ４におけるタービンブレード４１の枚数をｎＴとし、ポンプインペラ３におけるポンプブレード３１の枚数をｎＰとしたときに、ｎＴ／ｎＰ≒ＳＰ／ＳＴという関係が成り立つようにポンプブレード３１およびタービンブレード４１の枚数ｎＰ，ｎＴを設定すると好ましい。すなわち、タービンブレード４１の枚数ｎＴとポンプブレード３１の枚数ｎＰとの比ｎＴ／ｎＰは、タービンブレード４１の子午面に対する投影面積ＳＴと、ポンプブレード３１の子午面に対する投影面積ＳＰとの比ＳＴ／ＳＰに概ね反比例しているとよい。これにより、タービンブレード４１の面積をポンプブレード３１の面積よりも小さくしても、トルク比を充分に確保することが可能となる。
【００３１】
また、ポンプブレード３１およびタービンブレード４１の枚数ｎＰ，ｎＴは、タービンブレード４１の平均流線４１ｆ（タービンブレード４１の内周縁と外周縁との間の中心線、図１参照）の子午面上における長さをＬＴとし、ポンプブレード３１の平均流線３１ｆの子午面上における長さをＬＰとしたときに、ｎＴ／ｎＰ≒ＬＰ／ＬＴという関係が成り立つように設定されてもよい。すなわち、タービンブレード４１の枚数ｎＴとポンプブレード３１の枚数ｎＰとの比ｎＴ／ｎＰは、タービンブレード４１の平均流線４１ｆの子午面上における長さＬＴと、ポンプブレード３１の平均流線３１ｆの子午面上における長さＬＰとの比ＬＴ／ＬＰに概ね反比例していてもよい。このような関係に基づいてポンプブレード３１およびタービンブレード４１の枚数ｎＰ，ｎＴを定めても、タービンブレード４１の面積をポンプブレード３１の面積よりも小さくしつつ、トルク比を充分に確保することが可能となる。
【００３２】
更に、本実施形態では、各ポンプブレード３１の内周側部分３１ａおよび外周側部分３１ｂがポンプインペラ３の回転方向に、各タービンブレード４１の内周側部分４１ａおよび外周側部分４１ｂがタービンランナ４の回転方向にそれぞれ傾斜させられるが、各ポンプブレード３１および各タービンブレード４１の入口角度および出口角度は、次のように設定されると好ましい。
【００３３】
すなわち、ポンプブレード３１のポンプコア３２に沿った周縁部の入口角度（内周側部分３１ａのポンプコア３２に沿った周縁部の端部がポンプ入口において子午面となす角度）は、０°以上６５°以下の範囲内に定められると好ましい。同様に、ポンプブレード３１のポンプシェル３０に沿った周縁部の入口角度（内周側部分３１ａのポンプシェル３０に沿った周縁部の端部がポンプ入口において子午面となす角度）も、０°以上６５°以下の範囲内に定められると好ましい。
【００３４】
また、ポンプブレード３１のポンプコア３２に沿った周縁部の出口角度（外周側部分３１ｂのポンプコア３２に沿った周縁部の端部がポンプ出口において子午面となす角度）は、−６５°以上０°以下（ただし、入口角度や出口角度をポンプインペラ３の回転方向と逆方向に計測した場合を正とする。）の範囲内に定められると好ましい。同様に、ポンプブレード３１のポンプシェル３０に沿った周縁部の出口角度（外周側部分３１ｂのポンプシェル３０に沿った周縁部の端部がポンプ出口において子午面となす角度）も、−６５°以上０°以下の範囲内に定められると好ましい。
【００３５】
更に、タービンブレード４１のタービンコア４２に沿った周縁部の入口角度（外周側部分４１ｂのタービンコア４２に沿った周縁部の端部がポンプ入口において子午面となす角度）は、−６５°以上−３０°以下（ただし、入口角度や出口角度をポンプインペラ３の回転方向と逆方向に計測した場合を正とする。）の範囲内に定められると好ましい。同様に、タービンブレード４１のタービンシェル４０に沿った周縁部の入口角度（外周側部分４１ｂのタービンシェル４０に沿った周縁部の端部がポンプ入口において子午面となす角度）も、−６５°以上−３０°以下の範囲内に定められると好ましい。
【００３６】
また、タービンブレード４１のタービンコア４２に沿った周縁部の出口角度（内周側部分４１ａのタービンコア４２に沿った周縁部の端部がポンプ出口において子午面となす角度）は、３０°以上６５°以下の範囲内に定められると好ましい。同様に、タービンブレード４１のタービンシェル４０に沿った周縁部の出口角度（内周側部分４１ａのタービンシェル４０に沿った周縁部の端部がポンプ出口において子午面となす角度）も、３０°以上６５°以下の範囲内に定められると好ましい。
【００３７】
このように、ポンプブレード３１の入口角度および出口角度ならびにタービンブレード４１の入口角度および出口角度を上述の範囲内に設定することにより、タービンブレード４１の面積がポンプブレード３１の面積よりも小さくされ、かつ、タービンブレード４１の枚数がポンプブレード３１の枚数よりも多くなっているポンプインペラ３およびタービンランナ４を小径化（小型化）しても、容量を充分に確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による流体伝動装置を示す断面図である。
【図２】図１の流体伝動装置に含まれるポンプインペラの一部を示す正面図である。
【図３】図１の流体伝動装置に含まれるタービンランナの一部を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  トルクコンバータ
２  フロントカバー
３  ポンプインペラ
３０  ポンプシェル
３１  ポンプブレード
３１ａ  内周側部分
３１ｂ  外周側部分
３１ｆ  平均流線
３２  ポンプコア
４  タービンランナ
４０  タービンシェル
４１  タービンブレード
４１ａ  内周側部分
４１ｂ  外周側部分
４１ｆ  平均流線
４２  タービンコア
５  タービンハブ
６  ステータ
７  ダンパユニット
８  ロックアップクラッチ機構
９  ワンウェイクラッチ
【図１】
2005308099.tif 000003
【図２】
2005308099.tif 000004
【図３】
2005308099.tif 000005