(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラーとタービンとを含むトルクコンバータに用いられるステータ組立体であって、
環状のシェルと、前記シェルの外周に形成された複数のブレードを有するステータと、
前記シェル近傍に整流部を形成するステータ支持部材と、
を備えたステータ組立体。
【請求項２】
前記ステータ支持部材を含み前記ステータを回転方向に支持するワンウェイクラッチをさらに備えた請求項１に記載のステータ組立体。
【請求項３】
前記ステータ支持部材を含み前記ステータ本体を軸方向に支持するベアリングをさらに備えた請求項１又は２に記載のステータ組立体。
【請求項４】
前記整流部は前記ステータの入口側に配置され、
前記整流部の外周面は前記タービン側から前記インペラー側にいくにしたがって半径方向に低くなるテーパ面を構成している、請求項１又は２に記載のステータ組立体。
【請求項５】
前記整流部は前記ステータの入口側に配置され、
前記整流部の外周面は、前記タービン側が前記インペラー側に比べて半径方向に高く、滑らかに湾曲した凹面を構成している、請求項１又は２に記載のステータ組立体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステータ組立体、特に、インペラーとタービンとの間に配置されるトルクコンバータ用ステータ組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トルクコンバータは、インペラー、タービン及びステータを内部に有し、充填される作動油により動力を伝達する装置である。作動油は、トルクコンバータの外周部でインペラーからタービンへと流れ、トルクコンバータの内周部でステータを介してタービンからインペラーへと流れる。
【０００３】
ステータは、インペラーとタービンとの間に配置される部材で、ワンウェイクラッチを介してステータシャフトに固定されている。ステータシャフトはトランスミッションハウジングに固定されている。このステータは、樹脂やアルミ合金等で鋳造により製作され、主に、環状のシェルと、環状のコアと、シェルとコアとの間に形成される複数のブレードとから構成される。ブレードは、円周方向に複数設けられるもので、内周側のシェルから外周側のコアへと延びており、タービンからインペラーへと戻される作動油の方向の調整等を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなトルクコンバータは３種の羽根車が形成するトーラスの偏平率を低下させ、すなわちトーラスの形状を軸方向に押しつぶした形状にしたものが知られている。この場合、タービンからステータに流れる作動油は流れの方向転換がスムーズに行われず、ステータでの流体損失が大きくなる。この結果、トルクコンバータの伝達効率が低下する。
【０００５】
この問題を解決するために、従来より作動油の流れの転回をスムーズに行わせるための整流用板等がステータに固定されることがあった。しかし、そのよう整流用板は別体の部材であるため、部品点数が多くなるという問題があった。また、ステータに一体に突起等を形成すると、ステータの製造時に鋳物の型を軸方向に一度に取り外すことができなくなるため、製造コストが高くなってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、部品点数を抑えかつ製造コスト低く抑えた構造で、ステータにおいて作動油をスムーズに方向転換させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のステータ組立体は、インペラーとタービンとを含むトルクコンバータに用いられ、ステータとステータ支持部材とを備えている。ステータは、環状のシェルと、その外周に形成された複数のブレードとを有する。ステータ支持部材はステータのシェル近傍に整流部を形成する。ステータ支持部材とは、ステータと異なる部材であり、ステータを回転方向又は軸方向に支持する部材である。
【０００８】
このトルクコンバータでは、整流部によってステータを流れる作動油はスムーズに方向転換されることで、流体損失が少なくなる。しかも、整流部はステータとは別体のステータ支持部材に形成しているため、部品点数が多くならず、しかもステータの製造コストが高くならない。
請求項２に記載のステータ組立体は、請求項１において、ステータ支持部材を含みステータを回転方向に支持するワンウェイクラッチをさらに備えている。
【０００９】
請求項３に記載のステータ組立体では、請求項１又は２において、ステータ支持部材を含みステータを軸方向に支持するベアリングをさらに備えている。
請求項４に記載のステータ組立体では、請求項１〜３のいずれかにおいて、整流部はステータの入口側に配置され、整流部の外周面はタービン側からインペラー側にいくにしたがって半径方向に低くなるテーパ面を構成している。
【００１０】
請求項５に記載のステータ組立体では、請求項１〜３のいずれかにおいて、整流部はステータ本体の入口側に配置され、整流部の外周面は、タービン側がインペラー側に比べて半径方向に高く、滑らかに湾曲した凹面を構成している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態が採用されたトルクコンバータ１の縦断面概略図である。トルクコンバータ１は、エンジンのクランクシャフトからトランスミッションの入力シャフトにトルクの伝達を行うための装置である。図１の左側に図示しないエンジンが配置され、図１の右側に図示しないトランスミッションが配置されている。図１に示すＯ−Ｏ線がトルクコンバータ１の回転軸である。
【００１２】
トルクコンバータ１は主にトーラス５とロックアップ装置６とから構成されている。トーラス５は３種の羽根車（インペラー１１、タービン１２及びステータ１３）から構成されている。
フロントカバー８は、円板状の部材であり、図示しないフレキシブルプレートを介してクランクシャフトからトルクが入力される。フロントカバー８の内周部にはセンターボス９が溶接されている。センターボス９は軸方向に延びる円柱形状の部材であり、クランクシャフト先端の中心孔内に挿入されている。
【００１３】
フロントカバー８の外周部には、軸方向トランスミッション側に延びる外周筒状部８ａが形成されている。この外周筒状部８ａの先端にインペラー１１のインペラーシェル１６の外周縁が溶接されている。この結果フロントカバー８とインペラー１１が内部に作動油が充填された流体室を形成している。インペラー１１は、主に、インペラーシェル１６と、その内側に固定された複数のインペラーブレード１７と、シェル１６の内周縁に固定されたインペラーハブ７とから構成されている。
【００１４】
タービン１２は流体室内でインペラー１１のエンジン側に対向して配置されている。タービン１２は、主に、タービンシェル１８と、そのインペラー側の面に固定された複数のタービンブレード１９とから構成されている。タービンシェル１８の内周部はタービンハブ２６のフランジに複数のリベット２４によって固定されている。タービンハブ２６は図示しない入力シャフトに相対回転不能に連結されている。
【００１５】
ステータ１３は、タービン１２からインペラー１１に戻る作動油の流れを整流するための機構である。ステータ１３は、樹脂やアルミ合金等で鋳造により製作された一体の部材である。ステータ１３はインペラー１１の内周部とタービン１２の内周部間に配置されている。ステータ１３は、主に、環状のシェル２０と、その外周面に設けられた複数のステータブレード２１と、ブレード２１の先端に固定された環状のコア２２とから構成されている。シェル２０はワンウェイクラッチ２５を介して図示しない固定シャフトに支持されている。
【００１６】
図２に示すように、シェル２０は筒状部２０ａと円板状部２０ｂとから主に形成されている。円板状部２０ｂは筒状部２０ａの軸方向トランスミッション側端から内周側に延びている。この結果、筒状部２０ａの内周側には後述するワンウェイクラッチ２５が収容される環状空間が確保されている。筒状部２０ａの外周面２０ｃは断面で軸方向に直線状に延びている。また、筒状部２０ａの外周面２０ｃはコア２２の内周面２２ａとの間に環状のステータ流路を画定している。
【００１７】
複数のブレード２１の形状及び配置を図３に示す。各ブレード２１は、第１回転方向Ｒ１側にプレッシャー面２１ａを有し、第２回転方向Ｒ２側にサクション面２１ｂを有している。
ワンウェイクラッチ２５は、図示しない固定シャフトに対してステータ１３をを図３の第１回転方向Ｒ１には回転可能に、第２回転方向Ｒ２には回転不能に支持するための構造である。これにより、速度比が低いときには作動油は、ブレード２１のプレッシャー面２１ａに当接し、流れの向きを変えられ、インペラー１１のブレード１７の背面に当たる。これによりトルク比が増大する。また、速度比が高くなると、作動油はブレード２１のサクション面２１ｂに当たるようになる。すると、ステータ１３は第１回転方向Ｒ１に回転し、作動油の抵抗を少なくする。この結果伝達効率が向上する。
【００１８】
ワンウェイクラッチ２５は、主に、アウターレース２７と、インナーレース２８と、複数の転動体２９と、リティーナ３０とから構成されている。アウターレース２７はワンウェイクラッチ２５の筒状部２０ａの内側に圧入等されて固定されている。アウターレース２７は筒状部２７ａと整流部２７ｂとから構成されている。筒状部２７ａは筒状部２０ａの内周面に圧入されている。整流部２７ｂは筒状部２７ａの軸方向エンジン側部分から外周側に延び、筒状部２０ａの軸方向エンジン側に配置されている。整流部２７ｂの外周部分はシェル２０の外周面２０ｃよりさらに外周側に突出している。すなわち、整流部２７ｂはステータ流路の入口付近においてシェル２０側に位置している。整流部２７ｂの外周面２７ｃはタービン側からインペラー側に向かって半径方向高さが低くなるテーパ面となっている。外周面２７ｃの軸方向トランスミッション側縁は外周面２０ｃの軸方向エンジン側縁に一致している。このような配置によって、整流部２７ｂはタービン１２から流入する作動油の流れをスムーズに方向転換させることができる。
【００１９】
なお、整流部２７ｂが外周面２７ｃから半径方向に突出する長さをＤとし、外周面２０ｃと内周面２２ａとの間の半径方向長さ（ブレード２１の半径方向長さ）をＬとすると、０．０５Ｌ＜Ｄ＜０．４Ｌとなっている。この範囲以上又は以下では十分な整流効果が得られない。さらに、外周面２７ｃはタービン１２のタービンシェル１８に対応する位置でタービンシェル１８の形状に沿った形状であることが好ましい。
【００２０】
インナーレース２８はシェル２０及びアウターレース２７の内周側に配置された筒状の部材である。インナーレース２８の外周面とアウターレース２７の内周面との間に環状の空間が確保されている。インナーレース２８の内周面には、図示しない固定シャフトの外周面に相対回転不能に係合するためのスプラインが形成されている。
【００２１】
転動体２９は、スプラグやローラからなり、アウターレース２７とインナーレース２８との間の環状空間に配置されている。
リティーナ３０は、円板状の部材であり、アウターレース２７とインナーレース２８との間の環状空間の軸方向エンジン側を閉じており、これにより転動体２９の脱落を防止している。なお、インナーレース２８はリティーナ３０の内周部とシェル２０の内周部との軸方向間に挟まれている。
【００２２】
以上のように、ステータ１３及びワンウェイクラッチ２５によって、ステータ組立体２３が構成されている。このステータ組立体２３の軸方向支持構造について説明する。シェル２０とインペラーハブ７との軸方向間にはスラストベアリング３２が配置されている。また、リティーナ３０はタービンハブ２６に対して軸方向に当接している。
【００２３】
次に、ロックアップ装置６について説明する。ロックアップ装置６は主にクラッチ連結部８０とダンパー機構８１とから構成されている。クラッチ連結部８０とダンパー機構８１はクラッチ連結状態で動力伝達が直列に行われるように配置されている。より具体的には、ロックアップ装置６は主にピストン８４やコイルスプリング９１から構成されている。
【００２４】
次に動作について説明する。
エンジンの回転により入力軸を通じてフロントカバー８が回転すると、インペラー１１が回転する。この回転は作動油を介してタービン１２に伝達される。タービン１２側からインペラー１１への油の流れはステータ１３により整流される。そして、タービン１２の回転はタービンハブ２６を介してトランスミッション入力軸（図示せず）に伝わる。
【００２５】
タービン１２の回転が低速のときには、タービン１２のタービンブレード１９ｂから流れる作動油はステータブレード２１のプレッシャー面２１ａに当たり、ステータブレード２１は第１回転方向Ｒ１に押される。この場合には、ステータ１３はワンウェイクラッチ２５によって回転不能になっている。したがって、インペラー１１へ戻される作動油の流れが調整されて高トルク比が得られる。
【００２６】
タービン１２の回転が次第にインペラー１１の回転速度に近づいてくると、タービン１２からの作動油はステータブレード２１のサクション面２１ｂに当たるようになる。すると、ステータブレード２１が第２回転方向Ｒ２に押される。このように、ステータ１３が回転を続けるため、インペラー１１へ戻される作動油は強い抵抗を受けることはない。
【００２７】
なお、タービン１２からステータ１３へと流れる作動油は、アウターレース２７に形成された整流部２７ｂによって、スムーズに流れの向きを変えられる。より具体的には、ステータ１３の流路入口においてタービン１２から流れる作動油の半径方向の流れ成分は、整流部２７ｂによって軸方向の流れ成分に変換される。その結果ため、トルクコンバータ１の伝達効率及び容量の低下が生じにくい。
【００２８】
特に、整流部２７ｂは、ステータ１３を支持するための構造であるワンウェイクラッチ２５を構成するアウターレース２７の一部分であるため、部品点数が多くなることがない。また、整流部がステータに一体に形成されていないため、ステータの製造コストが高くなることはない。
さらに、整流部２７ｂを設けることで、ステータ１３のシェル２０の外径（中心軸Ｏ−Ｏから外周面２０ｃ間での半径方向長さ）を従来より短くでき、偏平率を小さくできる。このため、トルクコンバータ１の容量をさらに増大できる。
第２実施形態
図４及び図５に示すように、整流部２７ｂの外周面２７ｃ’は、テーパ面ではなく、滑らかに湾曲した凹面であってもよい。外周面２７ｃ’はタービン側がインペラー側に比べて半径方向に高くなっている。この場合も前記実施形態と同様の効果が得られる。
第３実施形態
図６に示すように、整流部がリティーナ３０によって形成されていてもよい。リティーナ３０は転動体支持部３０ａとそこから外周側に延びる整流部３０ｂとからなる。整流部３０ｂの位置や外周面３０ｃの形状等は第１実施形態と同様である。
第４実施形態
本実施形態では第３実施形態と同様に整流部がリティーナ３０によって形成されているが、図７に示すように、整流部３０ｂの外周面３０ｃ’は第２実施形態と同様に滑らかに湾曲した凹面になっている。
第５実施形態
図８及び図９に示すトルクコンバータ１の構造では、スラストベアリング３２は、第１レース３３と、第２レース３４と、複数のころ３５とから構成されている。第１レース３３はシェル２０の軸方向トランスミッション側面に当接する円板状の部材である。第１レース３３はころ支持部３３ａとそこからさらに外周側に延びる整流部３３ｂとからなる。整流部３３ｂは筒状部２０ａの軸方向トランスミッション側に配置されている。整流部３３ｂの外周部分は筒状部２０ａの外周面２０ｃよりさらに外周側に突出している。すなわち、整流部３３ｂはステータ流路の出口付近においてシェル２０側に位置している。整流部３３ｂの外周面３３ｃはタービン側からインペラー側に向かって半径方向高さが高くなるテーパ面となっている。外周面３３ｃの軸方向エンジン側縁は外周面２０ｃの軸方向トランスミッション側に一致している。このような配置によって、整流部３３ｂはステータ１３において作動油の流れをスムーズに方向転換させることができる。より具体的には、ステータ１３の流路出口においてステータ１３を流れる作動油の軸方向方向の流れ成分は、整流部３３ｂによって半径方向の流れ成分に変換される。
【００２９】
第２レース３４はインペラーハブ７の軸方向エンジン側面に当接する円板状の部材である。複数のころ３５は第１レース３３のころ支持部３３ａと第２レース３４との軸方向間に放射状に配置されている。
図８に示すように、このステータ組立体２３は、ステータ入口とステータ出口の両方に整流部を有している。このため、ステータ１３の整流効果は最も高くなっている。つまり、両整流部によって損失を低く抑えたまま作動油の流れを急激に方向転換することができる。しかも、両整流部は従来からあるステータ支持構造の一部を利用して形成しているため、部品点数が多くなることはなく、またステータ１３の構造を複雑にすることもない。
【００３０】
なお、必要に応じて、ステータ入口側の整流部を省略し、ステータ出口側の整流部のみの構造とすることもできる。
また、ステータ出口側の整流部の外周面は第２実施形態と同様の凹面とすることもできる。その場合に外周面はインペラー側がタービン側より半径方向に高くなっている。
第６実施形態
図１０に示すように、本実施形態では、シェル１２０は軸方向トランスミッション側に開いた環状空間を確保しており、ワンウェイクラッチ１２５の各部材はシェル１２０に対して軸方向トランスミッション側から取り付けられる。
【００３１】
アウターレース１２７ａは、第１実施形態と同様に、整流部１２７ｂを有している。整流部１２７ｂは、第５実施形態と同様に、ステータ流路の出口のシェル１２０近傍に配置されている。本実施形態でも前記実施形態と同様の効果が得られる。
第７実施形態
本実施形態では、前記実施形態と同様に、ステータ出口側に整流部が設けられている。具体的には、図１１に示すように、シェル２０に対して軸方向トランスミッション側に配置されたリティーナ１３０が整流部１３０ｂを有している。整流部１３０ｂは、第６実施形態と同様に、ステータ流路の出口のシェル１２０近傍に配置されている。
【００３２】
また、ステータ出口側の整流部の外周面は第２実施形態と同様の凹面とすることもできる。その場合に外周面はインペラー側がタービン側より半径方向に高くなっている。
〔他の実施形態〕
前記各実施形態において整流部をステータの入口と出口の両方に設けた場合は、各整流部の組合せは自由である。すなわち、両整流部の外周面はテーパ面同士、凹面同士、テーパ面と凹面の組みあわせでも良い。さらに、両整流部は、アウターレースとスラストベアリングのレース、リティーナとスラストベアリングのレースの組合せでもよい。さらに、異なるワンウェイクラッチの形状や異なる軸方向支持部材を用いている場合は、前記実施形態に限定されず、各支持部材に整流部を設けることができる。
【００３３】
また、ステータ組立体を回転方向及び軸方向に支持する構造については、前記実施形態に限定されない。例えは、ワンウェイクラッチはラチェット式でもよい。
さらに、ステータ本体は両側がスラストベアリングであってもよい。その場合は両ベアリングのレースを用いて整流部を形成することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係るトルクコンバータでは、整流部によってステータを流れる作動油はスムーズに流れ、流体損失が少なくなる。しかも、整流部はステータ本体とは別体のステータ支持部材を用いているため、部品点数が多くならず、しかもステータ本体の製造コストが高くならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるステータ組立体が採用されたトルクコンバータの概略断面図。
【図２】図１の部分拡大図であり、ステータ組立体の縦断面図。
【図３】ステータのブレード配置を示す図。
【図４】本発明の第２実施形態におけるステータ組立体が採用されたトルクコンバータの概略断面図。
【図５】図３の部分拡大図であり、ステータ組立体の縦断面図。
【図６】第３実施形態における、図５に対応する図。
【図７】第４実施形態における、図５に対応する図。
【図８】本発明の第５実施形態におけるステータ組立体が採用されたトルクコンバータの概略断面図。
【図９】図７の部分拡大図であり、図５に対応する図。
【図１０】第６実施形態における、図５に対応する図。
【図１１】第７実施形態における、図５に対応する図。
【符号の説明】
１    トルクコンバータ
８    フロントカバー
１１    インペラー
１２    タービン
１３    ステータ
２０    シェル
２１    ブレード
２２    コア
２５    ワンウェイクラッチ
２７    アウターレース
２７ｂ  整流部
２８    インナーレース
３０    リティーナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003745937.tif 000008
【図８】
0003745937.tif 000009
【図９】
0003745937.tif 000010
【図１０】
0003745937.tif 000011
【図１１】
0003745937.tif 000012