(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン側の回転体に連結されるフロントカバーとともに作動油室を形成し、内周部に複数のインペラブレードが装着され、トランスミッション側の回転体に連結されるタービンに作動油を流すことによってエンジン側の回転体からトランスミッション側の回転体へトルクを伝達させるトルクコンバータのインペラシェルであって、
前記インペラブレードが装着される湾曲した内周面を有し、前記タービンに対向するように配置される本体部と、
前記本体部の内周面の外周端よりも径の大きな円筒形状であって、前記フロントカバーに固定される接続部と、
前記本体部のエンジン側の端部と前記接続部のトランスミッション側の端部とを連結する段差部と、
を備え、
プレスによる予備成形の後、前記本体部の内周面の外周部を成形する第１面が前記トルクコンバータの軸に対して実質的に平行でありかつ前記段差部のエンジン側の面を成形する第２面が前記第１面と直交するような金型によってプレスによる仕上げ成形が施され、
前記金型の第１面及び第２面の交線Ｃは、前記タービンのシェルの内周面の外周端を含む前記トルクコンバータの軸に平行な周面Ａ上にあり、かつ前記タービンのシェルの内周面の外周端から前記トルクコンバータの軸方向に沿って前記トランスミッション側に１ｍｍから５ｍｍの間の任意の距離だけ離れた前記トルクコンバータの軸に直交する面Ｂ上にあり、
前記仕上げ成形後の前記本体部の内周面と前記段差部のエンジン側の面とから成るコーナー部は、半径寸法が４ｍｍ以下の形状に成形されており、
前記周面Ａと前記仕上げ成形後の前記本体部の内周面とが交差する位置Ｄは、前記交線Ｃからの距離が３ｍｍ以下であり、
前記交線Ｃを含む前記トルクコンバータの軸に直交する仮想の面Ｂと前記仕上げ成形後の前記段差部のエンジン側の面とが交差する位置Ｅは、前記交線Ｃからの距離が３ｍｍ以下である、
トルクコンバータのインペラシェル。
【請求項２】
前記仕上げ成形後の前記本体部の内周面と前記段差部のエンジン側の面とから成るコーナー部の内周側の面は、前記交線Ｃからの最短距離が１ｍｍ以下である、請求項１に記載のトルクコンバータのインペラシェル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクコンバータのインペラシェル、特にインペラシェルの外周部分の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に、従来一般的に使用されているトルクコンバータの概略断面図を示す。トルクコンバータは、主として、フロントカバー３と、３種の羽根車（インペラ４，タービン５，ステータ６）とから構成され、フロントカバー３に入力されたトルクをタービン５に伝達してタービン５に固定される出力軸に出力する。インペラ４は、インペラシェル４ａと、インペラシェル４ａの内側に装着された複数のインペラブレード４ｂと、インペラシェル４ａの内周端に固定されているインペラハブ４ｃとを有している。インペラシェル４ａの外周部の形状は、図５の実線で示す形状である。タービン５は、タービンシェル５ａと、タービンシェル５ａに装着された複数のタービンブレード５ｂとを有している。インペラ４がフロントカバー３とともに回転すると、この回転により速度エネルギーを持った作動油がインペラ４，タービン５，ステータ６の間を循環し、タービン５が作動油の速度エネルギーを吸収して出力軸を回転させる。このとき、トルクコンバータの外周部では、インペラ４からタービン５へと作動油が流れる。
【０００３】
このトルクコンバータの性能は、流路内の作動油のエネルギー損失の大小に左右される。この作動油のエネルギー損失は、トルクコンバータ内の流路形状や羽根形状等に大きく影響される。
【０００４】
トルクコンバータ内では、インペラ４と対向するようにタービン５が配置されるが、インペラ４とタービン５との間には隙間が存在する。したがって、トルクコンバータの外周部ではインペラ４側からタービン５側へと作動油が流れるが、作動油が全てタービン５の内周側に流れるわけではなく、作動油の一部は隙間からタービン５の外周側に流れてしまう。これにより、作動油のエネルギーが損失する。
【０００５】
このエネルギー損失を抑えるためには、インペラシェル４ａの外周部の形状を図５に点線で示す断面形状とすることが望ましい。しかし、インペラシェル４ａは通常プレス成形によって製作されているため、実際の製品であるインペラシェル４ａの形状は図５の実線で示す断面形状となり、作動油の一部は図５の矢印で示すようにタービンシェル５ａの外周側（図５の上側）に流れ、これがトルクコンバータのトルク伝達効率を低下させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、作動油がインペラからタービンに流れる際の作動油のエネルギー損失を抑え、トルクコンバータの性能を向上させることにある。
【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のインペラシェルは、エンジン側の回転体に連結されるフロントカバーとともに作動油室を形成し、内周部に複数のインペラブレードが装着され、トランスミッション側の回転体に連結されるタービンに作動油を流すことによってエンジン側の回転体からトランスミッション側の回転体へトルクを伝達させるものである。このインペラシェルは、本体部と、接続部と、段差部とを備えている。本体部は、インペラブレードが装着される湾曲した内周面を有しており、タービンに対向するように配置される。接続部は、本体部の内周面の外周端よりも径の大きな円筒形状であって、フロントカバーに固定される。段差部は、本体部のエンジン側の端部と接続部のトランスミッション側の端部とを連結する。また、このインペラシェルは、プレスによる予備成形の後、プレスによる仕上げ成形が施される。仕上げ成形は、本体部の内周面の外周部を成形する第１面がトルクコンバータの軸に対して実質的に平行でありかつ段差部のエンジン側の面を成形する第２面が第１面と直交するような金型によって行われる。また、金型の第１面及び第２面の交線Ｃは、タービンのシェルの内周面の外周端を含むトルクコンバータの軸に平行な周面Ａ上にあり、かつタービンのシェルの内周面の外周端からトルクコンバータの軸方向に沿ってトランスミッション側に１ｍｍから５ｍｍの間の任意の距離だけ離れたトルクコンバータの軸に直交する面Ｂ上にある。さらに、仕上げ成形後の本体部の内周面と段差部のエンジン側の面とから成るコーナー部は、半径寸法が４ｍｍ以下の形状に成形されている。また、周面Ａと仕上げ成形後の本体部の内周面とが交差する位置Ｄは、交線Ｃからの距離が３ｍｍ以下であり、さらに、交線Ｃを含むトルクコンバータの軸に直交する仮想の面Ｂと仕上げ成形後の段差部のエンジン側の面とが交差する位置Ｅは、交線Ｃからの距離が３ｍｍ以下である。
【０００８】
従来のプレスにより一体成形されるインペラシェルでは、本体部の内周面の外周部はトルクコンバータの軸に対して大きく傾いており、実質的な平行部分が存在していない。このため、本体部の内周面の外周部近傍において、インペラ側からタービン側へ流れる作動油の速度ベクトルの径方向外側向きの成分がトルクコンバータの軸方向の成分に対して比較的大きい。したがって、タービンの外周側に流れてタービンを有効に回転させない作動油の割合が高くなり、作動油がインペラ側からタービン側に流れる際の作動油のエネルギー損失が大きくなる。特に、偏平型のトルクコンバータ（軸方向寸法を抑えるようにした軸方向に薄いトルクコンバータ）では、段差部とつながる本体部外周部分の内周面の接線の方向はより径方向外周向きとなり、作動油のエネルギー損失が大きい。
【０００９】
本請求項のインペラシェルでは、プレスによる予備成形及びプレスによる仕上げ成形という複数回のプレス成形を行うことによって、本体部の内周面の外周部にトルクコンバータの軸に対して実質的に平行な部分が設けられる。この本体部の内周面の外周部の実質的な平行部分によって、本体部の湾曲した内周面に沿って内周側から外周側へと流れる作動油が、トルクコンバータの軸の向きに近い流れの向きに変えられる。このため、従来に較べて、トルクコンバータの外周部においてインペラ側からタービン側へ流れる作動油の速度ベクトルの径方向外側向きの成分が軸方向の成分に対して相対的に減少する。したがって、本体部に対向する位置に配置されているタービンの外周側へ流れる作動油の割合が減少し、作動油のエネルギー損失が抑えられ、トルクコンバータのトルク伝達効率が向上する。また、プレスによる予備成形及びプレスによる仕上げ成形という複数回のプレス成形を行うことによって段差部のエンジン側の面がトルクコンバータの軸に直交する面に近い傾きとなるため、段差部のエンジン側の面と隣接する本体部の内周面の外周部を従来よりもタービン側に位置させてもタービンとの干渉が避けられる。
【００１０】
また、インペラシェルの本体部とタービンのシェルとの隙間は、トルクコンバータ内を冷却のために循環している油の流路であるため、所定寸法を確保する必要がある。タービンのシェルの動的な変形を考慮すると、インペラシェルの本体部とタービンのシェルとの隙間は１ｍｍ以上必要となる。一方、この隙間が大きくなると、この隙間部分でインペラ側からタービン側に流れる作動油に渦が発生してエネルギーが損失する。したがって、ここでは金型の第１面及び第２面の交線Ｃ、すなわち、設計上の本体部の内周面と段差部のエンジン側の面との交線を、上記のように設定している。
【００１１】
さらに、プレスによる予備成形及びプレスによる仕上げ成形という複数回のプレス成形を行うことによって、本体部の内周面と段差部のエンジン側の面とから成るコーナー部の半径寸法が４ｍｍ以下に成形されている。これにより、トルクコンバータの外周部において作動油がタービンの外周側へ流れ難くなり、作動油がインペラ側からタービン側に流れる際の作動油のエネルギー損失が抑えられる。さらに、同様に、プレスによる予備成形及びプレスによる仕上げ成形という複数回のプレス成形を行うことによって、金型の第１面及び第２面の交線Ｃ、すなわち設計上の本体部の内周面と段差部のエンジン側の面との交線に対する仕上げ成形後のインペラシェルの形状のずれを上記のように抑えている。これにより、トルクコンバータの外周部において作動油がタービンの外周側へ流れ難くなり、作動油がインペラ側からタービン側に流れる際の作動油のエネルギー損失が抑えられる。
【００１２】
請求項２に記載のトルクコンバータのインペラシェルは、請求項１に記載のインペラシェルにおいて、仕上げ成形後の本体部の内周面と段差部のエンジン側の面とから成るコーナー部の内周側の面は、金型の第１面及び第２面の交線Ｃからの最短距離が１ｍｍ以下である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態が採用されたトルクコンバータ１を示している。ここでは、Ｏ−Ｏがトルクコンバータ１の回転軸であり、図の左側にエンジン（図示せず）が配置され、図の右側にトランスミッション（図示せず）が配置されている。
【００１４】
このトルクコンバータ１は、エンジン側のクランクシャフトからトランスミッションのメインドライブシャフトにトルクを伝達するための機構であり、主として、エンジン側のクランクシャフトにフレキシブルプレートを介して連結されるフロントカバー３と、本実施形態の一実施形態であるインペラシェル４０ａを含むインペラ４０と、タービン５と、ステータ６と、ロックアップクラッチ２とから構成されている。フロントカバー３とインペラ４０のインペラシェル４０ａとは外周部で溶接され、両者で作動油室を形成している。
【００１５】
インペラ４０は、インペラシェル４０ａと、インペラシェル４０ａの内側に固定された複数のインペラブレード４０ｂと、インペラシェル４０ａの内周端に固定されているインペラハブ４０ｃとから構成されている。
【００１６】
インペラシェル４０ａは、本体部４１と、接続部４２と、段差部４３とから構成される。本体部４１は、タービン５に対向するように配置されており、湾曲した内周面４１ａを有している。この内周面４１ａの外周部分には、図２に示すように、回転軸Ｏ−Ｏに実質的に平行な平行部４１ｂが形成されている。また、内周面４１ａには、インペラブレード４０ｂが装着される。接続部４２は、本体部４１の内周面４１ａの外周端よりも径の大きな円筒形状であって、フロントカバー３に固定される。段差部４３は、本体部４１のエンジン側の端部と接続部４３のトランスミッション側の端部とを連結する部分である。このインペラシェル４０ａの詳細な形状及び成形方法については後述する。
【００１７】
タービン５は、作動油室内でインペラシェル４０ａの本体部４１と対向するように配置されており、主に、タービンシェル５ａと、タービンシェル５ａに固定された複数のタービンブレード５ｂとから構成されている。タービンシェル５ａの内周端は、タービンハブ８のフランジ部に複数のリベット９により固定されている。また、タービンハブ８の内周には、トランスミッション側から延びるメインドライブシャフトと連結するためのスプライン孔８ａが形成されている。
【００１８】
ステータ６は、インペラ４０とタービン５との間に配置されており、ワンウェイクラッチ７を介して、トランスミッションのハウジングに固定されたステータシャフトに固定されている。
【００１９】
ロックアップクラッチ２は、フロントカバー３とタービン５とを機械的に連結するための機構であり、フロントカバー３とタービン５との間に配置される。
【００２０】
次に、作動油について説明する。フロントカバー３とインペラシェル４０ａとで形成される作動油室には、インペラ４０とタービン５とを流体的に連結するため及びロックアップクラッチ２を作動させるための作動油が充填されている。この作動油は、タービンハブ８とフロントカバー３の内周部との隙間から導入され、ロックアップクラッチ２とフロントカバー３との隙間を通ってタービン５の外周側周辺に流れる。この作動油は、インペラシェル４０ａの本体部４１の外周部とタービンシェル５ａの外周部との隙間からインペラ４０とタービン５との間に形成される空間に流入し、ステータ６の内周部とタービンシェル５ａの内周部との隙間から流出される。このような作動油の循環は、トルクコンバータ１内での発熱をトルクコンバータ１の外部に流出させる働きをしている。
【００２１】
次に、トルクコンバータ１の動作について説明する。エンジン側のクランクシャフトからのトルクは、図示しないフレキシブルプレートからフロントカバー３に入力される。このトルクはインペラシェル４０ａに伝達される。これにより、インペラ４０が回転し、作動油がインペラシェル４０ａ側からタービン５側へと流れる。この作動油の流れによってタービン５が回転し、タービン５のトルクはタービンハブ８を介してメインドライブシャフトに出力される。
【００２２】
次に、インペラシェル４０ａについて、詳細に説明する。インペラシェル４０ａのプレス成形方法については後述するが、本実施形態に示すインペラシェル４０ａは、後述のプレス成形方法を用いることにより、従来のプレス成形によるインペラシェルでは達成され得ない形状となっている。以下、まず設計上のインペラシェル４０ａの仮想の形状を定義した上で、成形されたインペラシェル４０ａの形状を説明する。
【００２３】
インペラシェル４０ａの本体部４１の内周面４１ａがタービンシェル５ａの内周面の外周端よりも外周側にはみ出すと、トルクコンバータ１の外周部でインペラシェル４０ａ側からタービン５側に流れる作動油がタービン５の外周側に流れる割合が増加する。また、段差部４３のエンジン側の面４３ａのトルクコンバータの軸に直交する面に対する勾配が大きいと、段差部４３とタービンシェル５ａとの間に所定の隙間を確保するために必然的に本体部４１がタービン５からトランスミッション側に離れ、作動油が段差部４３に沿ってタービン５の外周側に流れる割合が増加する。
【００２４】
これらの不具合（作動油のエネルギー損失の原因）を抑えるためには、設計上、インペラシェル４０ａを図２の点線で示す形状とすることが望ましい。すなわち、本体部４１の内周面４１ａのうち段差部４３のエンジン側の面４３ａと隣接する面が、回転軸Ｏ−Ｏに対して平行でありかつタービンシェル５ａの内周面の外周端を含む周面Ａ上に位置し、段差部４３のエンジン側の面４３ａのうち内周面４１ａと隣接する面が、回転軸Ｏ−Ｏに対して直交しておりかつインペラブレード４０ｂのエンジン側外周端を含む面Ｂ上に位置することが望ましい。一方ここでは、トルクコンバータ１の外周部にてインペラシェル４０ａ側からタービン５側に流れる作動油の流れを効率よくするために、タービンシェル５ａの内周面の外周端の回転軸Ｏ−Ｏからの距離とインペラブレード４０ｂのエンジン側外周端の回転軸Ｏ−Ｏからの距離とを等しくしている。したがって、本体部４１の内周面４１ａのうち段差部４３のエンジン側の面４３ａと隣接する面は、回転軸Ｏ−Ｏに対して平行でありかつインペラブレード４０ｂのエンジン側外周端を含む周面Ａ上に位置することが望ましいと言い換えることもできる。ここで、周面Ａと面Ｂとの交線を基準交線Ｃと定義する。
【００２５】
次に、成形されたインペラシェル４０ａの形状を説明する。まず、周面Ａと本体部４１の内周面４１ａとが交差する位置Ｄは、面Ｂからの距離が３ｍｍ以下であり、面Ｂと段差部４３のエンジン側の面４３ａとが交差する位置Ｅは、周面Ａからの距離が３ｍｍ以下である。
【００２６】
また、本体部４１の内周面４１ａと段差部４３のエンジン側の面４３ａとの交差部分は断面が曲面Ｆとなるが、この曲面Ｆの基準交線Ｃからの最短距離は１ｍｍ以下である。
【００２７】
さらに、インペラシェル４０ａの本体部４１の内周面４１ａと段差部４３のエンジン側の面４３ａとからなるコーナー部分の半径寸法（曲面Ｆの半径寸法）は、４ｍｍ以下である。
【００２８】
また、段差部４３のエンジン側の面４３ａは、その一部に回転軸Ｏ−Ｏに直交する面に対する勾配が２５／１００以下の面を有しており、この面の中心を含みかつ回転軸Ｏ−Ｏに対して直交する面は、本実施形態ではほぼ面Ｂと一致している。
【００２９】
なお、図４に示す従来のトルクコンバータに較べて、図１に示す上記形状のインペラシェル４０ａを採用したトルクコンバータ１では、性能実験の結果、全ての速度比域においてトルク伝達効率が向上しており、平均して約１％の効率向上が達成されている。
【００３０】
次に、インペラシェル４０ａの成形方法について説明する。まず、板材を予備的にプレスすることによって、図３に示すインペラシェル４０ａの形状に成形する。インペラシェル４０ａの本体部４１の外周面には凹部４１ｃが形成される。ここでは３本の溝のような凹部４１ｃが形成されているが、後述する機能を果たす限り少なくとも１つ形成されていればよい。
【００３１】
次に、図３に示す金型６１，６２，６５，６６等を使用して、プレスによる仕上げ成形を行う。ここでは、金型６１，６２，６５等に保持されたインペラシェル４０ａを金型６６に対して押し下げることによって成形を行う。金型６１は、本体部４１，段差部４３，及び接続部４２の外周面を成形する面を有し、本体部４１を成形する面には上述の凹部４１ｃと係合する凸部６１ａが設けられている。金型６５は、本体部４１の内周面４１ａの平行部４１ｂを成形する第１面６５ａを有している。金型６６は、段差部４３のエンジン側の面４３ａを成形する第２面６６ａと、接続部４２のエンジン側の端部を押す第３面６６ｂとを有している。第１面６５ａはトルクコンバータ１の回転軸に対して実質的に平行である。第２面６６ａは、第１面６５ａに直交、すなわちトルクコンバータ１の回転軸に直交する面となっている。第３面６６ｂと接続部４２のエンジン側の端部との距離ｎは、プレスのストロークである距離ｍよりも短い。したがって、仕上げプレスでは、プレスの途中から第３面６６ｂが接続部４２のエンジン側の端部を押し始め、接続部４２及び段差部４３が圧縮されて金型６１，６５，６６で囲まれる空間に広がろうとするため、特に段差部４３周辺のコーナー部分において肉厚が薄くならず、また所定の形状に成形され易くなる。なお、接続部４２及び段差部４３はプレスの途中から圧縮させられるが、本体部４１は軸方向に凹部４１ｃを介して金型６１の凸部６１ａにより支持されており、本体部４１の凹部４１ｃよりも内周側は殆ど圧縮されず余分な変形が抑えられる。
【００３２】
本実施形態では、予備的なプレス成形を行った後に上記のような仕上げプレス成形を施すことによって、図２の実線で示すようなインペラシェル４０ａの外周部の形状に成形している。
【００３３】
【発明の効果】
本発明では、プレスによる予備成形及びプレスによる仕上げ成形という複数回のプレス成形を行うことによって、プレス成形によるインペラシェルの外周部の形状を改善したため、トルクコンバータの外周部において作動油がインペラ側からタービン側に流れる際の作動油のエネルギー損失が抑えられ、トルク伝達効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を採用したトルクコンバータの縦断面概略図。
【図２】インペラシェル外周部分拡大図。
【図３】仕上げプレス拡大概略図。
【図４】従来のトルクコンバータの縦断面概略図。
【図５】従来のインペラシェル外周部分拡大図。
【符号の説明】
１  トルクコンバータ
３  フロントカバー
５  タービン
５ａ  タービンシェル
４０ａ  インペラシェル
４０ｂ  インペラブレード
４１  本体部
４１ａ  内周面
４１ｂ  平行部
４１ｃ  凹部
４２  接続部
４３  段差部
６１，６２，６５，６６  金型
６１ａ  凸部
６５ａ  第１面
６６ａ  第２面
【図１】
0003884119.tif 000002
【図２】
0003884119.tif 000003
【図３】
0003884119.tif 000004
【図４】
0003884119.tif 000005
【図５】
0003884119.tif 000006