(57)【要約】【課題】  作動流体のエネルギを有効に利用して伝達効率を向上させることができる流体伝動装置の提供。【解決手段】  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、タービンランナ４から流出した流体をポンプインペラ３に案内するためのステータ６とを備え、ステータ６のブレード支持部６ａには、ポンプインペラ３の回転をアシストするように当該ポンプインペラ３に向けて作動油を噴出させるための環状凹部６１および噴出孔６２が形成されている。【選択図】  図１
2005308098.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、前記ポンプインペラの回転をアシストするように該ポンプインペラに対して作動流体が供給されることを特徴とする流体伝動装置。
【請求項２】
前記タービンランナから流出した流体を前記ポンプインペラに案内するためのステータを更に備え、このステータには、前記ポンプインペラの回転をアシストするように該ポンプインペラに向けて作動流体を噴出させるための作動流体流路が形成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】
前記作動流体流路は、前記ポンプインペラの回転方向に傾斜させられた領域を含むことを特徴とする請求項２に記載の流体伝動装置。
【請求項４】
前記作動流体流路は、前記タービンランナから流出して前記ポンプインペラに流入する作動流体の流れ方向に沿って作動流体を噴出させるように形成されていることを特徴とする請求項２または３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、互いに対向するポンプインペラおよびタービンランナと、両者の間に配置されたステータとを有するトルクコンバータ（流体伝動装置）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このトルクコンバータでは、作動油をタービンランナからポンプインペラへと案内するステータがワンウェイクラッチを介してトランスミッションハウジングに連結された固定部材にスプライン嵌合されている。また、このトルクコンバータを始めとして、一般的なトルクコンバータでは、その作動中にポンプインペラ等に向けて作動油が所定圧力で供給される。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１００８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、動力伝達媒体として、更には冷却媒体あるいは潤滑媒体として機能する作動油のエネルギは、トルクコンバータの作動中、基本的に熱へと変換されるだけであり、エネルギの有効利用という観点から見れば、従来のトルクコンバータには、なお改善の余地が残されている。
【０００５】
そこで、本発明は、作動流体のエネルギを有効に利用して伝達効率を向上させ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、ポンプインペラの回転をアシストするように該ポンプインペラに対して作動流体が供給されることを特徴とするものである。
【０００７】
この流体伝動装置では、動力伝達媒体として、更には冷却媒体あるいは潤滑媒体として機能する作動流体がポンプインペラに対して供給されるが、この際に、作動流体は、ポンプインペラの回転をアシストするように当該ポンプインペラに対して供給される。これにより、ポンプインペラに向けて供給される作動流体のエネルギを利用してポンプインペラの回転を促進させることが可能となり、ポンプトルクを増大化させて流体伝動装置の伝達効率を向上させることができる。
【０００８】
また、本発明による流体伝動装置は、タービンランナから流出した流体をポンプインペラに案内するためのステータを更に備え、このステータには、ポンプインペラの回転をアシストするように該ポンプインペラに向けて作動流体を噴出させるための作動流体流路が形成されていると好ましい。
【０００９】
このような構成を採用すれば、作動流体のエネルギを利用してポンプインペラの回転をアシストするための構成を容易に実現することが可能となる。この場合、作動流体によってポンプインペラの回転をアシストすることによって生じる反力はステータによって受けられ、当該反力が流体特性に与える影響は最小限に抑えられる。
【００１０】
更に、作動流体流路は、ポンプインペラの回転方向に傾斜させられた領域を含むと好ましい。
【００１１】
また、作動流体流路は、タービンランナから流出してポンプインペラに流入する作動流体の流れ方向に沿って作動流体を噴出させるように形成されていると好ましい。
【００１２】
このような構成を採用すれば、ポンプインペラとタービンランナとの間を循環する作動流体の流速を増大化させることが可能となり、流体伝動装置の容量係数を増大化させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、作動流体のエネルギを有効に利用して伝達効率を向上させ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】
【００１４】
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。
【００１５】
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Ｓｉが固定（スプライン嵌合）される。
【００１６】
ポンプインペラ３は、ポンプシェル３ａと複数のブレード３ｂとを有し、ポンプシェル３ａ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４ａと複数のブレード４ｂとを有し、タービンシェル４ａ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Ｓｉ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。
【００１７】
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。
【００１８】
インナーレース９１は、入力軸Ｓｉの周囲に配置された中空軸Ｓｈの外周に固定（スプライン嵌合）され、アウターレース９２は、ブレード支持部６ａと回転方向において一体化される。また、インナーレース９１、アウターレース９２およびスプラグ９３は、ブレード支持部６ａの内周に位置決めされた環状のワッシャ９４，９５により両側から挟持される。そして、ステータ６（ワンウェイクラッチ９）は、スリーブ３ｃとタービンハブ５との間で、ベアリングレース９６を介して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。
【００１９】
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４ａ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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、環状のロックアップピストン８０と、フロントカバー２に固定された環状部材８１とを含む。環状部材８１の内周面には、図１に示されるように、複数のスプラインが設けられており、これらのスプラインには、複数の摩擦板８２が摺動自在に嵌め込まれている。また、ダンパユニット７を構成するガイドプレート７３の外周部にも、複数のスプラインが設けられており、これらのスプラインには、複数の摩擦ディスク８３が摺動自在かつ環状部材８１側の摩擦板８２同士の間に位置するように嵌め込まれている。
【００２２】
そして、ロックアップピストン８０の中心開口部は、フロントカバー２に固定されているピストン受け部材２ａの周りに摺動自在に嵌め込まれており、ロックアップピストン８０の外周部は、環状部材８１の内周面によって摺動自在に支持されている。また、ロックアップピストン８０の外周部の遊端は、最もフロントカバー２側に配置されている摩擦板８２と当接可能とされている。
【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】
かかるロックアップに際しては、入力軸Ｓｉに形成されている油路Ｓｉｄやピストン受け部材２ａに形成されている油路２ｂを介して、フロントカバー２とロックアップピストン８０との間に画成されている油室Ｒ１内に作動油が供給される。これにより、ロックアップピストン８０がダンパユニット７に向けて移動し、摩擦板８２および摩擦ディスク８３を押圧するので、フロントカバー２とダンパユニット７（ガイドプレート７３）とが強固に連結され、両者は一体となって回転するようになる。また、油室Ｒ１への作動油の供給圧力を油室Ｒ２への作動油の供給圧力よりも低下させると、ロックアップピストン８０は、フロントカバー２に向けて移動し、これにより、油室Ｒ１から作動油が排出されると共に、フロントカバー２とロックアップピストン８０との連結が断たれ、両者間には回転差が生じることになる。
【００２６】
さて、上述のように構成されるトルクコンバータ１では、ポンプインペラ３、タービンランナ４およびステータ６により形成されるトーラス（環状流路）を循環させる動力伝達媒体として、更には、ロックアップクラッチ機構８等の冷却や潤滑に供される媒体としての作動油がポンプインペラ３に対して供給される。このため、ポンプインペラ３とタービンランナ４との間に配置されるステータ６のブレード支持部６ａには、ポンプインペラ３に向けて作動流体を噴出させるための作動油流路６０が形成されている。図１および図２に示されるように、作動油流路６０は、ブレード支持部６ａの内周部に形成された環状凹部６１と、この環状凹部６１から外方に延出された複数の噴出孔６２とを含む。
【００２７】
環状凹部６１は、図１からわかるように、入力軸Ｓｉの径方向に延びるように形成されている。一方、各噴出孔６２は、ポンプインペラ３に向けて傾斜させられると共に、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）に傾斜させられた状態で延在する。すなわち、図１からわかるように、各噴出孔６２は、ステータ６（入力軸Ｓｉ）の軸方向においてタービンランナ４からポンプインペラ３に向かう方向に傾斜させられると共に、図２に示されるように、ステータ６（入力軸Ｓｉ）の軸方向から見て、ポンプインペラ３の回転方向に傾斜させられた状態で延在している。
【００２８】
また、ステータ６のブレード支持部６ａに形成された上述の作動油流路６０に対して作動油を供給するために、ポンプインペラ３に近接して配置されるワッシャ９５は、図３から図５に示されるように形成されている。すなわち、ワッシャ９５のポンプインペラ３側の面には、図３および図４に示されるように、その内周縁から外方かつ半径方向に延びる凹部９５ａが複数（本実施形態では、９０°間隔で４本）形成されている。各凹部９５ａは、ワッシャ９５の外周縁よりも内側において終端している。
【００２９】
更に、ワッシャ９５のタービンランナ４側の面には、図３および図５に示されるように、ポンプインペラ３側の面に形成されている各凹部９５ａの裏側に位置するように複数（本実施形態では、９０°間隔で４本）の凹部９５ｂが形成されている。各凹部９５ｂは、ワッシャ９５の外周縁から内方かつ半径方向に延在しており、ワッシャ９５の内周縁よりも外側において終端している。これらの凹部９５ｂとそれぞれの裏側に位置する凹部９５ａとは、連通孔９５ｃを介して互いに連通している。
【００３０】
上述のように構成されるワッシャ９５がブレード支持部６ａに対して位置決めされると、ポンプインペラ３に近接する凹部９５ａは、スリーブ３ｃと中空軸Ｓｈとの間に画成される油路と連通し、タービンランナ４に近接する凹部９５ｂの外周端は、ステータ６のブレード支持部６ａに形成されている環状凹部６１と連通することになる。また、タービンランナ４に近接する凹部９５ａは、図１からわかるように、インナーレース９１とアウターレース９２との間の空間とも連通する。
【００３１】
従って、入力軸Ｓｉに形成された油路Ｓｉａや孔Ｓｉｂを介して、スリーブ３ｃと中空軸Ｓｈとの間に画成される油路に作動油を所定圧力で供給すれば、当該作動油は、凹部９５ａ、連通孔９５ｃおよび凹部９５ｂを介して、ブレード支持部６ａの環状凹部６１に流れ込み、更に、環状凹部６１から各噴出孔６２へと流れ込む。そして、各噴出孔６２は、ポンプインペラ３の回転方向に傾斜させられていることから、各噴出孔６２から噴出した作動油は、ポンプインペラ３のブレード３ｂと衝突し、ポンプインペラ３の回転をアシストすることになる。
【００３２】
このように、本発明によるトルクコンバータ１では、ある程度の圧力をもった状態でポンプインペラ３に向けて供給される作動流体のエネルギを利用してポンプインペラ３の回転を促進させることが可能となり、ポンプトルクを増大化させて伝達効率を向上させることができる。
【００３３】
また、ステータ６のブレード支持部６ａに環状凹部６１と複数の噴出孔６２とを含む作動油流路６０を形成することにより、作動油のエネルギを利用してポンプインペラ３の回転をアシストするための構成を容易に実現することが可能となる。この場合、作動油によってポンプインペラ３の回転をアシストすることによって生じる反力はステータ６によって受けられことになるが、ステータ６が空転する領域では、トルクコンバータ１における発熱量が減り、トルクコンバータ１内における作動油の量を減らせることから、ステータ６が受ける反力それ自体が小さくなるので、上記反力が流体特性に与える影響は最小限に抑えられる。また、ワンウェイクラッチ９によりステータ６が固定された際（ステータ６が回転しない際）、上記反力が流体特性に影響を与えることはない。
【００３４】
更に、本実施形態では、作動油流路６０を構成する各噴出孔６２がタービンランナ４からポンプインペラ３に向けて傾斜させられているので、タービンランナ４から流出してポンプインペラ３に流入する作動油の流れ方向（図１における一点鎖線参照）に概ね沿うように、各噴出孔６２から作動油（図１における二点鎖線参照）を噴出させることができる。すなわち、本実施形態において、各噴出孔６２から噴出する作動油は、入力軸Ｓｉの半径方向の成分のみならず入力軸Ｓｉの軸方向の成分をも有する。これにより、ポンプインペラ３とタービンランナ４との間を循環する作動油の流速を増大化させることが可能となり、トルクコンバータ１の容量係数を増大化させることができる。
【００３５】
なお、ワッシャ９５の凹部９５ａに達した作動油の一部は、凹部９５ａからワンウェイクラッチ９のスプラグ９３の周囲に流れ込み、ワンウェイクラッチ９を潤滑、冷却させた後、ワッシャ９４に形成された孔９４ａおよび凹部９４ｂやタービンシェル４ａに形成された孔４ｃを介して、タービンシェル４ａとダンパユニット７との間に画成される油室Ｒ４へと流れ込む。また、油室Ｒ４には、ポンプインペラ３からも作動油の一部が流れ込み、当該作動油は、ロックアップクラッチ機構８等の冷却に供される。更に、ロックアップクラッチ機構８のロックアップ解除に際しては、油室Ｒ１への作動油の供給圧力を油室Ｒ２への作動油の供給圧力よりも低下させ、ロックアップピストン８０をフロントカバー２に向けて移動させる。また、油室Ｒ２内の作動油は、タービンハブ５とピストン受け部材２ａとの間の油路や入力軸Ｓｉに形成された孔Ｓｉｃを介して、入力軸Ｓｉに形成された図示されない油路へと戻される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【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ステータを示す断面図である。
【図３】図１の流体伝動装置に含まれるステータに対して備えられるワッシャを示す断面図である。
【図４】図３のワッシャを図３におけるVI方向からみた正面図である。
【図５】図３のワッシャを図３におけるＶ方向からみた背面図である。
【符号の説明】
【００３７】
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
４  タービンランナ
５  タービンハブ
６  ステータ
６ａ  ブレード支持部
６ｂ  ブレード
６０  作動油流路
６１  環状凹部
６２  噴出孔
７  ダンパユニット
７１  中間プレート
７２  スプリング
７３，７４  ガイドプレート
８  ロックアップクラッチ機構
８０  ロックアップピストン
８１  環状部材
８２  摩擦板
８３  摩擦ディスク
９  ワンウェイクラッチ
９１  インナーレース
９２  アウターレース
９３  スプラグ
９４，９５  ワッシャ
９５ａ，９５ｂ  凹部
９５ｃ  連通孔
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４  油室
Ｓｉ  入力軸
【図１】
2005308098.tif 000003
【図２】
2005308098.tif 000004
【図３】
2005308098.tif 000005
【図４】
2005308098.tif 000006
【図５】
2005308098.tif 000007