| 【発明の名称】 |
トルクコンバータ |
| 【発明者】 |
【氏名】久保 賢明
【氏名】青木 生夫
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| 【要約】 |
【課題】トルク容量係数の増加並びに伝達効率の向上を図り、燃費の良いトルクコンバータを低価格で提供する。
【解決手段】トルクコンバータは、ポンプインペラ１とタービン２とステータ３との３要素を有する。上記タービン２は、ポンプインペラ１に流体を介して動力伝達する。ステータ３は、ケーシング１４に固定されたインナーレースからワンウェイクラッチ４を介して位置する。特に、ポンプインペラ１又はタービン２の夫々のタービンシェル６又はタービンコア８の形状を、流路外側に向かって凸となるように膨らませた形状とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 入力側のポンプインペラと、このポンプインペラに流体を介して動力伝達するタービンと、ワンウェイクラッチを介してケーシングに固定されたステータと、で構成される３要素を有するトルクコンバータにおいて、ポンプ又はタービンの夫々のシェル又はコアの形状を、流路外側に向かって凸となるように膨出形成したことを特徴とするトルクコンバータ。
【請求項２】 前記凸となる形状を有する部分が、前記タービンの流路流れ方向に対して、中間部から出口に向かって徐々にその変位量が大きくなり、出口において最大変位となる形状を有するものであることを特徴とする請求項１に記載のトルクコンバータ。
【請求項３】 前記凸となる形状を有する部分が、前記ポンプの流路流れ方向に対して、入口部から中間部に向かって徐々にその変位量が小さくなり、入口部において最大変位となる形状を有するものであることを特徴とする請求項１に記載のトルクコンバータ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車等に使用されるトルクコンバータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のトルクコンバータとしては、例えば図７に示すようなものが知られている。このトルクコンバータにおいて、流体が流れる所謂「流路」は、ポンプ１ａの入口からポンプ１ａの出口、タービン２ａの入口、タービン２ａの出口、ステータ３ａの入口、ステータ３ａの出口と、各要素１ａ、２ａ、３ａの入口及び出口の流路面積はほぼ一定に設計されており、その面積は「呼び径」と呼ばれるトルクコンバータの外径を直径とした円の面積に対して、おおよそ２３％となるように設計されている。
【０００３】また、トルクコンバータは、上述したように、ポンプ１ａ、タービン２ａ、ステータ３ａの３つの要素で構成されており、ポンプ１ａはエンジンの回転と同調して回転し、タービン２ａは、特に図示はしないが、歯車変速機インプットシャフトと結合されている。
【０００４】そして、トルクは、内部に充填された流体を介して伝達され、その流れは、通常の運転条件ではポンプ１ａからタービン２ａを経てステータ３ａへと流れ、その過程の中でトルクの伝達が行われる。
【０００５】また、上記ステータ３ａは、ワンウェイクラッチ４を介してケーシング１４に固定されている。上記ステータ３ａは、発進時において固定されており、ステータ３ａの受けたトルク分、トルクの増幅を行う。カップリングポイントを過ぎると該ステータ３ａは空転し、トルクコンバータは流体継手となる。
【０００６】このように、上記トルクコンバータはトルクを吸収し増幅する機能を有するが、この吸収するトルクは、内部のポンプ１ａを流れる流体が行う仕事と釣り合う。この吸収できるトルクの指標はトルク容量係数と呼ばれている。このトルク容量係数が、釣り合うべきエンジントルクよりも小さければエンジンは高回転となり燃費が大幅に悪化する。また、トルク容量係数が、釣り合うべきエンジントルクよりも大きすぎるとエンジンの負荷が大きくなり、エンジンストップを起こしてしまうため、トルク容量係数の適正化が必要となる。尚、図中、符号５ａはポンプシェル、符号６ａはタービンシェル、符号７ａはポンプコア、符号８ａはタービンコアである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような従来のトルクコンバータにおいては、上述のように流路面積比がおおよそ２３％と一定であるため、トルク容量係数の増大には限界があり、エンジントルクが大きなエンジンに対しては、トルクコンバータのトルク容量係数を増加することができないので、結局は、低いトルク容量係数のトルクコンバータを用いることになり燃費を大幅に悪化させてしまうか、或いは、トルク容量係数を確保するために「呼び径」を大きくしたものを使用して重量増加を招き、やはり燃費が大幅に悪化するか、若しくは、コスト上昇を招いてしまうという課題を有していた。
【０００８】この発明は、かかる現状に鑑み創案されたものであって、その目的とするところは、伝達効率を低下させることなく、また、「呼び径」を大きくすることなく従来と同じ「呼び径」を保持しつつ、シェルまたはコア形状を変更することで、流路内を流れる流量を増化させ、トルク容量係数を増加させるとともに、２次流れを低減させて流路内の剥離の発生を抑制することで、トルクコンバ−タにおける伝達効率を大幅に向上させることができるトルクコンバ−タを提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、この発明においては、請求項１に記載したように、入力側のポンプインペラと、このポンプインペラに流体を介して動力伝達するタービンと、ワンウェイクラッチを介してケーシングに固定されたステータと、で構成される３要素を有するトルクコンバータにおいて、ポンプ又はタービンの各々のシェル又はコアの形状を、流路外側に向かって凸となるように膨出形成したことを特徴とするものである。
【００１０】また、請求項２に記載した発明は、前記凸となる形状を有する部分が、タービンの流路流れ方向に対して、中間部から出口に向かって徐々にその変位量が大きくなり、出口において最大変位となる形状を有するものであることを特徴とするものである。
【００１１】さらに、請求項３に記載した発明は、前記凸となる形状を有する部分が、ポンプの流路流れ方向に対して、入口部から中間部に向かって徐々にその変位量が小さくなり、入口部において最大変位となる形状を有するものであることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態例に基づき、この発明を詳細に説明する。
【００１３】図１乃至図４は、この発明の実施の第１形態例を示しており、本形態例におけるトルクコンバータは、前記従来のトルクコンバ−タ構造と同様、図１（ａ）に示すように、入力側のポンプインペラ１と、このポンプインペラ１に流体を介して動力伝達するタービン２と、ケーシング１４に固定されインナーレースから一方向にしか回転を許さないワンウェイクラッチ４を介して位置するステータ３と、の３要素を有して構成されている。
【００１４】そして、上記タービン２は、図１（ｂ）と図２及び図３に示すように、シェル６側が流路に対して外側に凸となる形状を有する。
【００１５】即ち、図１（ｂ）に示すように、従来構造が、破線で示すシェル側の側面を有するのに対し、本形態例の場合は実線で示すシェル側の側面を有する。従って、本形態例の場合、従来構造に対して、符号１３で示す距離分がタービンシェル６側の側面が変位している。
【００１６】尚、本形態例では、タービン２のタービンシェル６側を図示しているが、本形態例においては、ポンプコア７のタービンコア８側も、さらには、ポンプ１に関しても同様に構成されている。また、図１（ｂ）において、符号５はポンプシェルを、符号９はポンプ羽根圧力面を、符号１０はポンプ羽根負圧面を、符号１１はタービン羽根圧力面を、符号１２はタービン羽根負圧面を各々示している。
【００１７】次に、上記構成からなるトルクコンバ−タの作用について、タービンシェル６側の形状を流路に対して凸となる形状とした場合を例にとり説明する。
【００１８】図３（ｂ）に示す従来構造からなるトルクコンバ−タと比較して、本形態例に係るトルクコンバータは、図３（ｃ）に示すように、凸に膨出した分だけ流れる流量は増加し、それに伴いトルク容量係数は増加する。
【００１９】図４は、タービン後半部（入口から６０％程度）の２次流れベクトルを示している。ここで、図４（ｂ）に示すような凸の形状を有することにより、同図（ａ）に示す従来構造と比較して、２次流れがやや小さくなり流れが改善している様子が分かる。特に、従来構造では、図４（ａ）に示すように、矩形の角部Ｃにて低エネルギ流体が溜り、その部分から剥離を誘発することが多いが、本形態例の構造においては、凸の形状を有することにより、図４（ａ）に示す角部Ｄに２次流れが溜まることが少なくなり、流れの剥離に対しても強くなっている。これにより、本形態例の構造によれば、トルク容量係数の向上と伝達効率の向上を同時に達成することができる。
【００２０】図５は、この発明の実施の第２形態例を示しており、この形態例においては、トルク容量係数の向上に特に効果が大きなタービン２の出口を、図５（ｂ）に示すように、流路面積が最大となるように形成している他は、他の構成・作用は、図５（ａ）に示すように、前記第１形態例と同様である。
【００２１】即ち、本形態例に係るトルクコンバータは、タービン２の出口とステータ３の出口とで、最も絞られた形状となっている。
【００２２】ところで、タービン２の出口部の流路面積を広げることは、トルク容量係数を大きくすることができるため、感度が極めて高くなる。
【００２３】それ故、本形態例では、タービン２の出口部で凸となる変位を最大とし、タービン２の増速過程に入るタービン２の中間部付近から徐々に凸となる変位を大きくするように構成している。
【００２４】即ち、本形態例では、偏平化する上で最も重要な軸方向の寸法にほとんど影響を与えることなく、本効果を得ることが重要である。尚、図５（ａ）中、符号１１はタービン羽根圧力面を、符号１２はタービン羽根負圧面を各々示している。また、符号１３は、前述したように、凸となる変位を表している。
【００２５】図６は、この発明の実施の第３形態例を示しており、本形態例では、トルク容量係数の向上に特に効果が大きいポンプ１の入口を、図６（ｂ）に示すように、流路面積が最大となる形状としている他は、他の構成・作用は、図６（ａ）に示すように、前記第１形態例に係るトルクコンバータと同様であるので、図面には前記第１形態例で用いた符号を付してその詳細な説明をここでは省略する。
【００２６】ところで、ポンプ１の入口部の流路面積を広げることは、トルク容量係数を大きくすることができるため、感度が極めて高くなる。
【００２７】また、本形態例では、前記第１形態例と同様、偏平化する上で最も重要な軸方向の寸法に殆ど影響することなく、本効果を得ることも重要である。
【００２８】このように、上記各形態例に係るトルクコンバータによれば、シェルまたはコアのみの変更という比較的低コストな手段で、トルク容量係数の向上と伝達効率の向上を同時に達成することができる。
【００２９】また、上記各形態例に係るトルクコンバータによれば、タービンシェルに対してシェル側を凸にすることで、所謂倒れに対して強度を大きくすることができるので、該倒れによるタービンシェルがポンプ側に近づく方向に弾性変形する、ポンプ要素との干渉も解決することができる。
【００３０】
【発明の効果】この発明に係るトルクコンバータは、以上説明してきたように、ポンプまたはタービンのシェルまたはコアの形状を流路断面に対して流路外側に凸となるように形成したので、流路内を流れる流量が増加し、トルク容量係数が増加することができると共に、２次流れが低減されるので流路内の剥離の発生を抑制することができ、その結果、トルクの伝達効率を大幅に向上することができ、これによりエンジントルクが大きなエンジンにも適用することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３９９７
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月１６日 |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１１８０２０ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）４月３０日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２９７９５４ |
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