(57)【要約】      （修正有）【課題】温度上昇を抑制可能なトルクコンバータを、提供する。【解決手段】本トルクコンバータ１は、フロントカバー３１と、ポンプ４１と、タービン５１と、ステータ６１とを、備える。タービン５１は、タービンシェル５２と、タービンブレード５３と、制御フィン５４とを、有する。タービンシェル５２は、ポンプ４１に対向して配置される。タービンブレード５３は、タービンシェル５２とポンプ４１との間において、タービンシェル５２に設けられる。制御フィン５４は、タービンシェル５２の回転軸Ｘを基準として、タービンシェル５２の径方向外側に設けられる。制御フィン５４は、タービンシェル５２の回転軸Ｘ側に向けて、作動流体の流れを制御する。【選択図】図１
2016130525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロントカバーと、
前記フロントカバーに連結することによって作動流体を充填し、且つポンプブレードを有するポンプと、
前記ポンプに対向して配置されるタービンシェルと、前記タービンシェルと前記ポンプとの間において前記タービンシェルに設けられるタービンブレードと、前記タービンシェルの回転軸を基準として前記タービンシェルの径方向外側に設けられ且つ前記タービンシェルの回転軸側に向けて前記作動流体の流れを制御する制御フィンとを、有するタービンと、
前記ポンプブレードと前記タービンブレードとの間で前記作動流体を整流するステータと、
を備えるトルクコンバータ。
【請求項２】
前記制御フィンの外側部を基準として、前記制御フィンの内側部は、前記タービンシェルの回転方向にオフセットして配置されている、
請求項１に記載のトルクコンバータ。
【請求項３】
前記制御フィンの内側部は、前記タービンブレードの径方向中央部より外側に配置される、
請求項１又は２に記載のトルクコンバータ。
【請求項４】
前記タービンブレードの径方向中央部は、前記タービンブレードの径方向長さの１／２である、
請求項３に記載のトルクコンバータ。
【請求項５】
前記回転軸と前記制御フィンの内側端とを結ぶ直線と、前記制御フィンの内側端と前記制御フィンの外側端とを結ぶ直線とがなす角度は、３０度以上７５度以下に設定されている、
請求項２から４のいずれか１項に記載のトルクコンバータ。
【請求項６】
前記制御フィンは、前記制御フィンの外側端と前記制御フィンの内側端との間に、湾曲部を有している、
請求項１から５のいずれか１項に記載のトルクコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のトルクコンバータは、フロントカバーと、ポンプと、タービンと、ステータとを、有している（特許文献１を参照）。このトルクコンバータは、動力の伝達にオイルの流れを利用して、エンジンからの動力をトランスミッションに伝達する。例えば、フロントカバー及びポンプがエンジンからの動力を受けて回転すると、ステータを介して、タービンが回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２４６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のトルクコンバータでは、フロントカバー及びポンプの回転時には、オイルの流体力によってタービンが回転する。このため、オイルの流体力がタービンに大きく作用する部分の温度、例えばタービンシェルの径方向中央部及び／又は径方向中央上部（図４及び図５のＭＣの部分）の温度が、上昇するという問題が報告されている。タービンシェルの径方向中央部及び／又は径方向中央上部（図１のＭＣの部分）の温度が、上昇するという問題が報告されている。
【０００５】
ここで、フロントカバー、ステータ、及びタービンから構成される内部空間は、オイルを充填し循環させるための閉塞空間である。このため従来技術としては、オイルの供給量を制御によって増加させることによって、上記の温度上昇を低下させたりしていた。このように制御によって上記の温度上昇を低下させる手段は提供されてはいたものの、上記の温度上昇を積極的に低減する手段については、これまで提案されていなかった。
【０００６】
本発明の目的は、温度上昇を抑制可能なトルクコンバータを、提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１側面に係るトルクコンバータは、フロントカバーと、ポンプと、タービンと、ステータとを、備える。ポンプは、フロントカバーに連結することによって作動流体を充填する。ポンプは、ポンプブレードを有する。タービンは、タービンシェルと、タービンブレードと、制御フィンとを、有する。タービンシェルは、ポンプに対向して配置される。タービンブレードは、タービンシェルとポンプとの間において、タービンシェルに設けられる。制御フィンは、タービンシェルの回転軸を基準として、タービンシェルの径方向外側に設けられる。制御フィンは、タービンシェルの回転軸側に向けて、作動流体の流れを制御する。ステータは、ポンプブレードとタービンブレードとの間で、作動流体を整流する。
【０００８】
本トルクコンバータでは、制御フィンをタービンシェルの径方向外側に設けることによって、作動流体の流れをタービンシェルの回転軸側に向けて制御する。このように、制御フィンによって、作動流体をタービンシェルの回転軸側に案内することができるので、タービンシェルの温度上昇を抑制できる。
【０００９】
本発明の第２側面に係るトルクコンバータでは、第１側面に記載のトルクコンバータにおいて、制御フィンの外側部を基準として、制御フィンの内側部が、タービンシェルの回転方向にオフセットして配置されている。これにより、タービンが回転すると、作動流体を、制御フィンによって、タービンシェルの回転軸側にスムーズに案内することができる。また、この作動流体は、タービンの回転方向に向かって制御フィンに作用するので、トルクコンバータの性能を向上することができる。
【００１０】
本発明の第３側面に係るトルクコンバータでは、第１側面又は第２側面に記載のトルクコンバータにおいて、制御フィンの内側部が、タービンブレードの径方向中央部より外側に配置される。これにより、タービンシェルの中央部の温度上昇を、効果的に抑制することができる。
【００１１】
本発明の第４側面に係るトルクコンバータでは、第３側面に記載のトルクコンバータにおいて、タービンブレードの径方向中央部が、タービンブレードの径方向長さの１／２である。これにより、タービンシェルの中央部の温度上昇を、より効果的に抑制することができる。
【００１２】
本発明の第５側面に係るトルクコンバータでは、第２側面から第４側面のいずれか１項に記載のトルクコンバータにおいて、回転軸と制御フィンの内側端とを結ぶ直線と、制御フィンの内側端と制御フィンの外側端とを結ぶ直線とがなす角度が、３０度以上７５度以下に設定されている。これにより、作動流体を、タービンシェルの回転軸側に効果的に案内することができる。また、作動流体を、タービンの回転方向に向かって制御フィンに効果的に作用させることができる。
【００１３】
本発明の第６側面に係るトルクコンバータでは、第１側面から第５側面のいずれか１項に記載のトルクコンバータにおいて、制御フィンが、制御フィンの外側端と制御フィンの内側端との間に、湾曲部を有している。これにより、作動流体を、タービンシェルの回転軸側により効果的に案内することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、トルクコンバータにおいて、温度上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係るトルクコンバータの断面図
【図２】タービンシェルの回転軸が延びる方向に見た制御フィンの外観図。
【図３】タービンシェルの回転軸が延びる方向に見たタービンの断面図。
【図４】作動流体の流れを説明するための図（その１）。
【図５】作動流体の流れを説明するための図（その２）。
【図６】制動フィンの圧力分布を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜トルクコンバータの構成＞
図１は、本発明の一実施形態としてのトルクコンバータ１の縦断面概略図を示している。図１の左側にエンジン（図示せず）が配置され、図１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。図１に記載のＸは、トルクコンバータ１の回転軸線である。
【００１７】
トルクコンバータ１は、トルクコンバータ本体３と、ロックアップ装置５とを、有している。
【００１８】
トルクコンバータ本体３は、フロントカバー３１と、ポンプ４１と、タービン５１と、ステータ６１とを、備えている。
【００１９】
フロントカバー３１には、エンジンからのトルクが入力される。フロントカバー３１は、開口部３１ａを有している。この開口部には、ポンプ４１が連結される。フロントカバー３１は、ポンプ４１（ポンプシェル４２）とともに、作動流体を充填する充填空間Ｓ１を、形成する。なお、ポンプ４１及びフロントカバー３１によって、トルクコンバータ１のポンプインペラを構成していると解釈してもよい。
【００２０】
ポンプ４１は、ポンプシェル４２と、ポンプブレード４３とを、有する。ポンプシェル４２は、フロントカバー３１の開口部３１ａに連結される。ポンプブレード４３は、ポンプシェル４２と一体に形成される。具体的には、ポンプブレード４３は、上記の充填空間Ｓ１の内部において、ポンプシェル４２に一体に形成される。
【００２１】
タービン５１は、トルクコンバータ１のタービンライナである。タービン５１は、タービンシェル５２と、タービンブレード５３と、制御フィン５４とを、有する。
【００２２】
タービンシェル５２は、ポンプシェル４２に対向して配置される。タービンシェル５２の内周部は、トランスミッションにトルクを出力するためのハブ３０に連結されている。
【００２３】
タービンブレード５３は、タービンシェル５２とポンプシェル４２との間において、タービンシェル５２に設けられる。タービンブレード５３は、ポンプシェル４２と所定の間隔を隔てて、配置される。
【００２４】
制御フィン５４は、作動流体の流れを制御するためのものである。例えば、制御フィン５４は、タービンシェル５２の回転軸Ｘ側に向けて、作動流体の流れを制御する。なお、タービンシェル５２の回転軸Ｘは、タービン５１の回転軸と解釈してもよい。また、タービンシェル５２の回転軸Ｘは、トルクコンバータ１の回転軸Ｘと同軸である。
【００２５】
図１に示すように、制御フィン５４は、タービンシェル５２に設けられている。ここでは、複数の制御フィン５４が、タービンシェル５２の周方向に間隔を隔てて配置されている（図２を参照）。各制御フィン５４は、タービンシェル５２の回転軸Ｘを基準として、タービンシェル５２の径方向外側に設けられている。なお、図２では、３枚の制御フィン５４のみ示し、他の制御フィン５４については省略している。
【００２６】
図２に示すように、制御フィン５４は、フィン外側部５４ａ（制御フィン５４の外側部の一例）と、フィン内側部５４ｂ（制御フィン５４の内側部の一例）と、フィン中間部５４ｃとを、有する。
【００２７】
フィン外側部５４ａは、タービンシェル５２の回転軸Ｘを基準とした径方向外側の部分、すなわち外周側端部である。フィン外側部５４ａは、フィン内側部５４ｂを基準として、タービンシェル５２の回転方向Ｒ１とは反対の方向Ｒ２に、オフセットして配置される。なお、図２では、オフセット量を符号Ｆで示している。
【００２８】
フィン内側部５４ｂは、タービンシェル５２の回転軸Ｘを基準とした径方向内側の部分、すなわち内周側端部である。フィン内側部５４ｂは、フィン外側部５４ａを基準として、タービンシェル５２の回転方向Ｒ１にオフセットして配置される。
【００２９】
フィン中間部５４ｃは、フィン外側端とフィン内側端との間に、設けられている。具体的には、フィン中間部５４ｃは、フィン外側部５４ａとフィン内側部５４ｂとを連結する部分である。フィン中間部５４ｃは、タービンシェル５２の回転軸Ｘが延びる方向に見た場合に、直線状に形成されている。
【００３０】
図１に示すように、フィン内側部５４ｂは、タービンブレード５３の径方向中央部より外側に配置される。具体的には、タービンブレード５３の径方向中央部は、タービンブレード５３の径方向長さの１／２である。すなわち、フィン内側部５４ｂは、タービンブレード５３の径方向長さの１／２より外側に配置される。
【００３１】
より具体的には、図３に示すように、タービンブレード５３の径方向長さを符号Ｌと記し、タービンブレード５３の径方向内周端とフィン内側部５４ｂの端部とを結ぶ径方向距離を符号Ｙと記すと、「Ｌ＞Ｙ＞Ｌ／２」の関係式で表現される。ここでは、フィン内側部５４ｂは、「Ｌ＞Ｙ＞（５／６）×Ｌ」の関係式が成立している。
【００３２】
図２に示すように、タービンシェル５２の回転軸Ｘが延びる方向に見た場合に、フィン内側部５４ｂの端部とタービンシェル５２の回転軸Ｘ（回転中心）とを結ぶ直線Ｃ１と、フィン内側部５４ｂの端部とフィン外側部５４ａの端部とを結ぶ直線Ｃ２とがなす角度θは、３０度以上７５度以下に設定される。ここでは、この角度θは、例えば、７０度に設定されている。
【００３３】
ステータ６１は、タービンブレード５３とポンプブレード４３との間に配置されている。ステータ６１は、タービンブレード５３からポンプブレード４３へと、作動流体を案内する。ステータ６１は、ワンウェイクラッチ６２によって、一方向の回転だけが許可されている。例えば、タービンライナ（タービン５１）とポンプインペラ（フロントカバー３１及びポンプ４１）との回転速度の差が大きい場合、ステータ６１は、作動流体を整流し、ポンプインペラの回転を促進する。一方で、上記の回転速度の差が小さい場合、ステータ６１は、ワンウェイクラッチ６２によって、空転する。
【００３４】
図１に示すように、ロックアップ装置５は、フロントカバー３１からトルクを機械的にタービン５１に伝達しつつ、トルク変動を吸収・減衰するための装置である。ロックアップ装置５は、フロントカバー３１とタービン５１との間の空間に、配置されている。
【００３５】
ロックアップ装置５は、主に、ピストン７と、ダンパー機構９とを、有している。
【００３６】
ピストン７は、フロントカバー３１とタービン５１との間の空間を、軸方向に分割するように配置されている。ピストン７は、フロントカバー３１の軸方向エンジン側に近接して配置されている。ピストン７は、トルクコンバータ１内の油圧の変化によって軸方向に移動可能な部材である。ピストン７には、摩擦部材８が装着されている。摩擦部材８は、フロントカバー３１に当接可能且つ摺動可能である。
【００３７】
ダンパー機構９は、ドライブプレート１１と、ドリブンプレート１３と、複数のトーションスプリング１５と、フロート部材１７とを、有している。
【００３８】
ドライブプレート１１は、ピストン７の軸方向トランスミッション側（タービン５１側）に、配置されている。ドライブプレート１１は、固定部材例えばリベットによりピストン７に固定され、複数のトーションスプリング１５を、保持する。また、ドライブプレート１１は、トーションスプリング１５の端部に係合し、トーションスプリング１５にトルクを入力する。
【００３９】
ドリブンプレート１３は、タービン５１とピストン７との軸方向間に、配置されている。ドリブンプレート１３は、ハブ３０に固定され、複数のトーションスプリング１５の端部に係合する。ドリブンプレート１３は、複数のトーションスプリング１５からトルクの出力を受け、このトルクをハブ３０に出力する。
【００４０】
複数のトーションスプリング１５は、ドライブプレート１１とドリブンプレート１３との相対回転によって伸縮する。これにより、ドライブプレート１１から入力された変動トルクを、減衰する。
【００４１】
複数のトーションスプリング１５は、外周側のトーションスプリング１５ａと、内周側のトーションスプリング１５ｂとを、有している。外周側のトーションスプリング１５ａ及び内周側のトーションスプリング１５ｂは、ドライブプレート１１に保持されている。
【００４２】
外周側のトーションスプリング１５ａ及び内周側のトーションスプリング１５ｂの端部には、ドライブプレート１１が当接し、トルクが入力される。また、外周側のトーションスプリング１５ａ及び内周側のトーションスプリング１５ｂは、ドライブプレート１１から入力された変動トルクを、減衰する。さらに、外周側のトーションスプリング１５ａ及び内周側のトーションスプリング１５ｂの端部にはドリブンプレート１３が当接し、これらトーションスプリング１５によって変動トルクが減衰された後のトルクが、ドリブンプレート１３に出力される。
【００４３】
フロート部材１７は、実質的に円環状の部材であり、外周側のトーションスプリング１５ａを保持する。フロート部材１７は、本体部２７と、保持部２８とを、有している。本体部２７は、ピストン７と外周側のトーションスプリング１５ａとの軸方向間に配置される第１部分２７ａと、外周側のトーションスプリング１５ａの径方向内側に配置される第２部分２７ｂとを、有している。第１部分２７ａは、実質的に円環状に形成されている。第２部分２７ｂは、第１部分２７ａの内周部に一体に形成されている。第２部分２７ｂの内周端がドライブプレート１１に当接することによって、フロート部材１７が径方向に位置決めされる。
【００４４】
保持部２８は、外周側の各トーションスプリング１５の径方向外側を保持する。保持部２８は、本体部２７の径方向外側部と一体に形成される。保持部２８は、本体部２７の径方向外側部からタービン５１に向けて延びている。保持部２８と、フロントカバー３１の外側部（例えば軸方向に延びる部分）との間には、作動流体が通過可能な空間Ｔ１が、設けられている。
【００４５】
＜作動流体の流れの説明＞
ここでは、図４及び図５を用いて、作動流体の流れを説明する。図４及び図５に示した矢印は、流れの方向を示す。この流れの方向を示す矢印は、流体解析によって計算された速度ベクトルを、模式的に示したものである。なお、図４及び図５では、流れの方向を明示するために、フロート部材１７を除きダンパー機構を、省略している。
【００４６】
トルクコンバータ１の作動時には、トルクコンバータ１の内部空間、例えばポンプシェル４２及びタービンシェル５２によって囲まれた内部空間Ｓ２において、作動流体が作動している。具体的には、充填空間Ｓ１の一部であるトルクコンバータ１の内部空間Ｓ２において、作動流体は、ポンプ４１、ステータ６１、タービン５１の順に、循環する。
【００４７】
詳細には、図４の破線の矢印で示すように、作動流体は、主にタービンシェル５２の径方向中央上部からタービンシェル５２の径方向中央部までの範囲においてタービンシェル５２に衝突しながら、上記のように循環する。この作動流体の流れによって、トルクコンバータ１は機能する。
【００４８】
一方で、トルクコンバータ１の作動時には、充填空間Ｓ１の一部であるタービン５１の外側空間、例えばフロントカバー３１、ポンプシェル４２の径方向外側部、及びタービンシェル５２によって囲まれた充填空間Ｓ１においても、作動流体は作動している。
【００４９】
この場合、作動流体は、フロート部材１７（保持部２８）とフロントカバー３１の外側部との間の空間Ｔ１を、フロントカバー３１からタービン５１に向かって、流れる。そして、この作動流体は、タービンシェル５２の外側部に到達し、制御フィン５４に沿ってタービンシェル５２の回転軸Ｘに向けて流れる。すなわち、タービンシェル５２の外側部に到達した作動流体は、制御フィン５４によってタービンシェル５２の回転軸Ｘに向けて、案内される。
【００５０】
詳細には、この作動流体は、フィン外側部５４ａから、フィン中間部５４ｃを通過して、フィン内側部５４ｂへと、流れる。また、上述したように、フィン内側部５４ｂは、タービンブレード５３の径方向中央部より外側、例えばタービンブレード５３の径方向長さＬの１／２より外側に、配置されているので、フィン内側部５４ｂから流出した作動流体は、タービンシェル５２の径方向中央上部及び径方向中央部に、到達する。その後、この作動流体は、タービンシェル５２の径方向中央部からタービンシェル５２の回転軸Ｘに向けて、流れる。
【００５１】
ここで、上述したように、タービンシェル５２の径方向中央上部からタービンシェル５２の径方向中央部までの範囲では、タービン５１の内部における作動流体の衝突によってタービンシェル５２の温度が上昇するおそれがある。しかし、タービン５１の外側の作動流体は、制御フィン５４から、タービンシェル５２の径方向中央部を経て、タービンシェル５２の回転軸Ｘに向けて流れるので、この作動流体によって、タービンシェル５２が冷却され、タービンシェル５２における上記の範囲の温度上昇を抑制することができる。
【００５２】
また、図６は、図２の各位置１〜４における制御フィン５４の圧力分布である。制御フィン５４の圧力分布は、フィン外側部５４ａからフィン内側部５４ｂに向けて徐々に低下している。この圧力分布から、タービンシェル５２の外側部に到達した作動流体が、フィン外側部５４ａから、フィン中間部５４ｃを通過して、フィン内側部５４ｂへと移動することが理解できる。
【００５３】
また、図５に示すように、タービン５１の外側空間においては、作動流体は、制御フィン５４に衝突し、図４に示したように制御フィン５４に沿ってタービンシェル５２の回転軸Ｘに向けて流れる。すなわち、制御フィン５４に対する作動流体の衝突によって、作動流体は、タービン５１の回転を促進する。また、上述したように、制御フィン５４の角度θは３０度以上７５度以下に設定することによって、タービン５１の回転を効果的に促進することができる。すなわち、トルクコンバータ１の性能、例えばトルク比（＝タービントルク／ポンプトルク）を、効果的に向上することができる。
【００５４】
＜他の実施形態＞
（Ａ）前記実施形態のロックアップ装置５の構成は一例であって、ロックアップ装置５の外周部例えばダンパー機構９の外周部と、フロントカバー３１の外側部との間において、作動流体が通過可能な空間が、存在していれば、ダンパー機構９の構成はどのような構成であってもよい。
【００５５】
（Ｂ）前記実施形態では、制御フィン５４のフィン中間部５４ｃが直線状に形成される場合の例を示したが、フィン内側部５４ｂが、フィン外側部５４ａを基準として、タービンシェル５２の回転方向Ｒ１側にオフセットしていれば、フィン中間部５４ｃの形状は、任意に設定可能である。例えば、ファン中間部は、湾曲していてもよい。この場合、作動流体が衝突し案内される面が、膨らむように湾曲していることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
トルクコンバータに広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１  トルクコンバータ
３１  フロントカバー
４１  ポンプ
５１  タービン
６１  ステータ
５２  タービンシェル
５３  タービンブレード
５４  制御フィン
Ｘ  タービンシェルの回転軸
５４ａ  フィン外側部
５４ｂ  フィン内側部
５４ｃ  フィン中間部
Ｌ  タービンブレードの径方向長さ
Ｃ１  フィン内側部の端部とタービンシェルの回転軸とを結ぶ直線
Ｃ２  フィン内側部の端部とフィン外側部の端部とを結ぶ直線
θ  制御フィンの設置角度（直線Ｃ１及びＣ２がなす角度）
【図１】
2016130525.tif 000003
【図２】
2016130525.tif 000004
【図３】
2016130525.tif 000005
【図４】
2016130525.tif 000006
【図５】
2016130525.tif 000007
【図６】
2016130525.tif 000008