JP2005188618A - Fluid coupling - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体継手、特に、車輌のエンジン側の部材と変速機との間に設けられる流体継手に関する。 The present invention relates to a fluid coupling, and more particularly, to a fluid coupling provided between a vehicle engine-side member and a transmission.
流体継手は、船舶用や大型の自動車用の動力伝達装置として従来から用いられている。自動車用として用いられる場合は、マニュアル変速機の乾式クラッチ装置に代わるものとして用いられている。 BACKGROUND ART Fluid couplings are conventionally used as power transmission devices for ships and large automobiles. When used for automobiles, it is used as a substitute for a dry clutch device of a manual transmission.
このような流体継手は、互いに対向して配置されたインペラ及びタービンを有している。インペラは、環状のインペラシェルと、このインペラシェルに固定された複数のインペラブレードと、インペラシェルの内周側に設けられたインペラハブとを有している。また、タービンは、環状のタービンシェルと、このタービンシェルに固定された複数のタービンブレードと、タービンシェルの内周側に設けられたタービンハブとを有している。そして、インペラ及びタービンは軸受を介して互いに相対回転自在に支持されている。 Such a fluid coupling has an impeller and a turbine arranged opposite to each other. The impeller has an annular impeller shell, a plurality of impeller blades fixed to the impeller shell, and an impeller hub provided on the inner peripheral side of the impeller shell. The turbine has an annular turbine shell, a plurality of turbine blades fixed to the turbine shell, and a turbine hub provided on the inner peripheral side of the turbine shell. The impeller and the turbine are supported so as to be rotatable relative to each other via a bearing.
このように構成された流体継手は、インペラがフロントカバーを介してエンジン側の部材であるクランク軸に連結され、タービンが変速機側の入力軸に連結される。そして、インペラ及びタービン内に充填された作動流体によって動力が伝達される。 In the fluid coupling thus configured, the impeller is connected to the crankshaft, which is a member on the engine side, via the front cover, and the turbine is connected to the input shaft on the transmission side. Power is transmitted by the working fluid filled in the impeller and the turbine.
ここで、一般的な流体継手の特性は、低速度比域では入力容量係数が高く、高速度比域に行くにしたがって入力容量係数が低くなる。ここで、速度比が「0」のストール状態は、車輌においては、エンジンがアイドリング状態でブレーキを踏んで車輌を停止させている状態に相当している。このようなストール状態においては、エンジン側ではブレーキ力に抗してエンジン回転数を一定に維持しようとする制御が行われるために、無駄な燃料が供給されることとなり、好ましくない。 Here, as for the characteristics of a general fluid coupling, the input capacity coefficient is high in the low speed ratio region, and the input capacity coefficient is lowered as the speed ratio is increased. Here, the stall state in which the speed ratio is “0” corresponds to a state in which the engine stops the vehicle by stepping on the brake in an idling state. In such a stall state, control for maintaining the engine speed constant against the braking force is performed on the engine side, which is not preferable because wasteful fuel is supplied.
そこで、トーラスの内周部に邪魔板を突出させ、流体の流れの一部を阻害して、低速度比域での入力容量係数を低下させようとすることが従来より行われている。この場合の特性の例を、図1の特性Aで示す。また、邪魔板を半径方向に可動にすることにより、より効果的に入力容量係数を調整することも行われている(例えば特許文献1)。
流体継手における低速度比域では、容量係数特性がフラットになるのが望ましい。そして、低速度比域の特性は、邪魔板の外径によって変化する。この場合の例を図1に示しており、特性Aから特性B,Cにいくにしたがって邪魔板の外径が大きくなっている。 In the low speed ratio region of the fluid coupling, it is desirable that the capacity coefficient characteristic be flat. And the characteristic of a low speed ratio area changes with the outer diameter of a baffle plate. An example of this case is shown in FIG. 1, and the outer diameter of the baffle plate increases from the characteristic A to the characteristics B and C.
このように、邪魔板を設けることによって低速度比域の特性をフラットにする場合、邪魔板の外径が大きいほどフラットな特性が得られる。しかし、図1から明らかなように、邪魔板の外径が大きいほど入力容量係数の低下も著しく、結果として流体継手の外径サイズを大きくし、容量を大きくする必要がある。 As described above, when the characteristics of the low speed ratio region are made flat by providing the baffle plate, the flat characteristic is obtained as the outer diameter of the baffle plate is increased. However, as is clear from FIG. 1, the larger the outer diameter of the baffle plate, the more the input capacity coefficient is lowered. As a result, it is necessary to increase the outer diameter size of the fluid coupling and increase the capacity.
本発明の課題は、流体継手のサイズを大きくすることなく、低速度比域における入力容量係数特性をフラットに近づけるとともに、低速度比域以外での入力容量係数の落ち込みを抑えることにある。 An object of the present invention is to make the input capacity coefficient characteristic in the low speed ratio range close to flat without increasing the size of the fluid coupling, and to suppress a drop in the input capacity coefficient outside the low speed ratio range.
請求項1に係る流体継手は、車輌のエンジン側の部材と変速機との間に設けられる流体継手であって、インペラと、タービンと、軸受と、邪魔板とを備えている。インペラは、流体室を構成する部材であり、環状のインペラシェルと、インペラシェルに固定された複数のインペラブレードと、インペラシェルの内周側に設けられた環状のインペラハブとを有する。タービンは、流体室内でインペラに対向して配置され、インペラシェルとともにトーラスを構成する環状のタービンシェルと、タービンシェルに固定された複数のタービンブレードと、タービンシェルの内側に設けられた環状のタービンハブとを有する。軸受はタービンハブに対してインペラハブを回転自在に支持する。邪魔板は、トーラス内に設けられ、トーラス内を流れる作動流体の流れの一部を阻害する。そして、インペラブレード及びタービンブレードの先端部には、面取り部が形成されている。 A fluid coupling according to a first aspect is a fluid coupling provided between a vehicle engine-side member and a transmission, and includes an impeller, a turbine, a bearing, and a baffle plate. The impeller is a member constituting a fluid chamber, and includes an annular impeller shell, a plurality of impeller blades fixed to the impeller shell, and an annular impeller hub provided on the inner peripheral side of the impeller shell. The turbine is disposed opposite to the impeller in the fluid chamber and forms an annular turbine shell that forms a torus with the impeller shell, a plurality of turbine blades fixed to the turbine shell, and an annular turbine provided inside the turbine shell And a hub. The bearing rotatably supports the impeller hub with respect to the turbine hub. The baffle plate is provided in the torus and obstructs a part of the flow of the working fluid flowing in the torus. And the chamfering part is formed in the front-end | tip part of an impeller blade and a turbine blade.
この流体継手では、インペラ及びタービン内部に作動流体が充填される。エンジン側からの動力は、インペラに入力され、作動流体を介してタービンに伝達され、このタービンに連結される変速機側の部材に出力される。このとき、トーラス内に設けられた邪魔板によって作動流体の流れの一部が阻害され、低速度比域での入力容量係数が低下する。また、インペラブレード及びタービンブレードの先端に面取り部が形成されているので、作動流体の流れの乱れが減少し、入力容量係数が向上する。このため、流体継手の外径サイズを大きくすることなく、低速度比域での入力容量係数特性をフラットに近づけることができ、しかも低速度比域以外での入力容量係数の落ち込みを抑えることができる。 In this fluid coupling, the working fluid is filled in the impeller and the turbine. Power from the engine side is input to the impeller, transmitted to the turbine via the working fluid, and output to a transmission side member connected to the turbine. At this time, a part of the flow of the working fluid is obstructed by the baffle plate provided in the torus, and the input capacity coefficient in the low speed ratio region is reduced. Further, since the chamfered portion is formed at the tip of the impeller blade and the turbine blade, the disturbance of the flow of the working fluid is reduced and the input capacity coefficient is improved. For this reason, the input capacity coefficient characteristics in the low speed ratio range can be made close to flat without increasing the outer diameter size of the fluid coupling, and the drop in the input capacity coefficient outside the low speed ratio range can be suppressed. it can.
請求項2に係る流体継手は、請求項1の流体継手において、インペラブレードの面取り部は回転方向における正面側の側面に形成されており、タービンブレードの面取り部は回転方向における背面側に形成されている。
The fluid coupling according to
この場合は、インペラブレード及びタービンブレードにおける作動流体の出入口部において、乱流の発生がより抑えられる。 In this case, the generation of turbulent flow is further suppressed at the inlet / outlet portions of the working fluid in the impeller blade and the turbine blade.
請求項3に係る流体継手は、請求項1又は2の流体継手において、邪魔板は、タービンシェルの内周部に、外周側に突出するように配置されている。 The fluid coupling according to a third aspect is the fluid coupling according to the first or second aspect, wherein the baffle plate is disposed on the inner peripheral portion of the turbine shell so as to protrude to the outer peripheral side.
ここで、低速度比域においては、作動流体はトーラスの外周壁に沿った部分で流れが生じる。したがって、タービンシェルの内周部に設けられた邪魔板によって作動流体の一部は流れが阻害される。一方、高速度比域では、作動流体のトーラス内での流れは、遠心力によって中心回転軸から外周側に離れた方向に移行する。そして、邪魔板が設けられた部分では、作動流体の流れは低速度比域における流れに比較して弱くなる。このため、邪魔板で作動流体の流れが阻害されにくくなる。 Here, in the low speed ratio region, the working fluid flows in a portion along the outer peripheral wall of the torus. Therefore, the flow of a part of the working fluid is inhibited by the baffle plate provided on the inner peripheral portion of the turbine shell. On the other hand, in the high speed ratio region, the flow of the working fluid in the torus shifts in the direction away from the central rotating shaft toward the outer peripheral side by centrifugal force. And in the part in which the baffle plate was provided, the flow of a working fluid becomes weak compared with the flow in a low speed ratio area. For this reason, the flow of the working fluid is hardly inhibited by the baffle plate.
この場合は、低速度比域では入力容量係数が十分に低下し、かつ高速度比域では入力容量係数の低下が抑えられる。 In this case, the input capacity coefficient is sufficiently reduced in the low speed ratio range, and the decrease in the input capacity coefficient is suppressed in the high speed ratio range.
以上のような本発明では、流体継手の外径サイズを大きくすることなく、低速度比域における入力容量係数特性をフラットに近づけることができ、しかも低速度比域以外での入力容量係数の落ち込みを抑えることができる。 In the present invention as described above, the input capacity coefficient characteristic in the low speed ratio range can be made close to flat without increasing the outer diameter size of the fluid coupling, and the input capacity coefficient falls outside the low speed ratio range. Can be suppressed.
本発明の一実施形態としての流体継手1の断面図を図2に示す。流体継手1は、図2の左方に位置する図示しないエンジンのトルクを図2の右方に位置する図示しない変速機へと伝達する。図2のO−Oが流体継手1の回転軸である。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of a
流体継手1は、主に、フロントカバー2、インペラ3、タービン4、及びロックアップクラッチ6から構成される。
The
フロントカバー2は、図示しないエンジン側のクランク軸等の構成部品に装着可能となっており、エンジンからのトルクの入力を受ける。フロントカバー2の外周部には、図示しないエンジンと反対側(変速機側)に屈曲して突出する外周側突出部11が設けられている。
The
インペラ3は、環状のインペラシェル16と、インペラシェル16上に固定された複数のインペラブレード17とを備える。インペラシェル16は、フロントカバー2の外周側突出部11に固定されている。このインペラシェル16とフロントカバー2とにより、その内部に作動流体が充填された流体室が形成されている。インペラシェル16の内周側端部は、インペラハブ18に固定されている。インペラハブ18は、円板状部材である本体部18cから主に構成され、エンジン側に突出する外側筒状部18aを外周部に、また変速機側に突出する内側筒状部18bをその内周部に、それぞれ有する。外側筒状部18aの内周面はボールベアリング8の外周面と当接する。
The
タービン4は、流体室内部でインペラ3に対向する位置に配置され、インペラ3とともにトーラスを構成している。タービン4は、環状のタービンシェル21と、タービンシェル21上に固定された複数のタービンブレード22とを備える。タービンシェル21の内周側端部は、図示しない変速機にトルク伝達を行うためのタービンハブ23に固定されている。タービンハブ23には、インペラハブ18の外側筒状部18aと半径方向に対向するタービンハブボス24が変速機側に突出して設けられている。また、タービンハブ23の変速機側の面であってタービンハブボス24との境界付近には、軸方向変速機側を向く肩部25が形成されている。この肩部25は、ボールベアリング8のエンジン側の側面と当接する。また、タービンハブ23は、変速機にトルク伝達を行うタービンシャフト7に係合するスプライン溝26を内周側に有している。なお、タービンシャフト7はフロントカバー2と嵌合しないように配されている。
The turbine 4 is disposed at a position facing the
また、図2のIII−III線断面である図3(b)に示すように、インペラーブレード17とタービンブレード22の先端部には、それぞれ面取り部17a,22aが形成されている。ここで、各ブレード17,22の先端部とは、各ブレードにおける作動流体の流入部、流出部の端部である。そして、インペラーブレード17においては、回転方向(図3の矢印R)における正面側の側面に面取り部17aが形成され、タービンブレード22においては、回転方向における背面側の側面に面取り部22aが形成されている。これらの面取り部17a,22aは、コイニングにより形成されるが、加工の方法については限定されない。なお、各ブレードの面取り部については、それぞれ逆側であっても、また共に同じ側に形成しても良い。すなわち、図3(c)に示すように、インペラーブレード17’において、回転方向における背面側の側面に面取り部17a’を形成し、タービンブレード22’において、回転方向における正面側の側面に面取り部22’を形成したり、あるいは両ブレードにおいて、共に正面側又は背面側に面取り部を形成しても良い。
Further, as shown in FIG. 3B, which is a cross section taken along line III-III in FIG. 2, chamfered
インペラハブ18の外側筒状部18aとタービンハブ23のタービンハブボス24とにより生み出される半径方向の間隙に、ボールベアリング8がそれぞれに対して当接するように配置される。ボールベアリング8は、外周側のアウタレース31、内周側のインナレース32、及び転動体である複数の球33から構成されている。アウタレース31の外周面と側面とが成す角部、及びインナレース32の内周面と側面とが成す角部には、それぞれ面取りが形成されている。
The
タービンシェル21の内周側において、インペラ3と対向する側面には、環状のプレート部材である邪魔板35が配置されている。この邪魔板35は、タービンシェル21の内周部に沿って設けられており、外周側先端部35aのみがタービンシェル21から離れてトーラス内部に突出している。この邪魔板35によって、タービン出口において、作動流体の流れの一部が阻害される。
On the inner peripheral side of the
ロックアップクラッチ6は、フロントカバー2とタービン4とを機械的に連結するための装置である。ロックアップクラッチ6は、フロントカバー2とタービン4との間の空間に配されている。ロックアップクラッチ6は、主に、ピストン41と、ダンパー機構42とから構成されている。
The lockup clutch 6 is a device for mechanically connecting the
ピストン41は、軸方向及び円周方向に移動可能な円板状の部材であり、フロントカバー2とタービン4との間の空間に配置される。ピストン41は、円板状部材であるピストン本体41aから、変速機側に屈曲して延びる内周側筒状部43を内周部に、また同様に屈曲して延びる外周側筒状部44を外周側に、それぞれ有する。内周側筒状部43は、タービンハブ23の外周面に対して軸方向及び円周方向に相対移動可能に支持される。ここで、タービンハブ23のエンジン側外周面には、シールリング45が配置されている。シールリング45は、フロントカバー2とタービン4との間の空間の内周部分をシールする。
The
ダンパー機構42は、1対のプレート部材56、57からなるドライブ部材52と、ドリブン部材53と、複数のトーションスプリング54とから構成されている。
The
ドライブ部材52を構成する1対のプレート部材56、57は、軸方向に並んで配置されている。1対のプレート部材56、57は、複数のリベット55により互いに固定されており、さらにピストン41に固定されている。これにより、ピストン41とドライブ部材52とは一体回転する。また、1対のプレート部材56、57は、内周部分が軸方向に互いに間隔をあけて配置されている。各プレート部材56、57の内周部には、円周方向に並んだ複数の切り起こし部56a、57aが形成されている。切り起こし部56a、57aは、トーションスプリング54を支持する支持部となっている。
The pair of
ドリブン部材53は、円板状の部材であり、1対のプレート部材56、57の内周部において軸方向の間に配置されている。ドリブン部材53は、内周部に形成されたスプライン溝53aによりタービンハブ23の外周面と係合している。これにより、ドリブン部材53とタービンハブ23とは、軸方向に相対移動可能であるが回転方向において一体回転するようになっている。また、ドリブン部材53には、切り起こし部56a、57aに対応した窓孔58が形成されている。窓孔58は円周方向に延びる孔である。
The driven
複数のトーションスプリング54は、窓孔58、切り起こし部56a、57a内に収納された、円周方向に延びるコイルスプリングである。トーションスプリング54は、円周方向両端が窓孔58及び切り起こし部56a、57aの円周方向端部に支持されている。さらにトーションスプリング54は、切り起こし部56a、57aによって軸方向の移動が制限されている。
The plurality of torsion springs 54 are coil springs that are accommodated in the
また、ピストン本体41aの外周部エンジン側には、摩擦フェーシング61が設けられている。フロントカバー2の摩擦フェーシング61に対向する部分には、摩擦面62が形成されている。摩擦フェーシング61は、摩擦によりピストン41とフロントカバー2との係合を十分に行わせるための部材である。摩擦フェーシング61と摩擦面62とが当接して摩擦係合することにより、フロントカバー2からピストン41へエンジンのトルクが伝達される。さらにこのトルクは、ダンパー機構42、タービンハブ23、タービンシャフト7を経て変速機に伝達される。
Further, a friction facing 61 is provided on the outer peripheral engine side of the
次に動作について説明する。
低速度比域の特にストール状態では、インペラ3のみがエンジンとともに回転しており、タービン4は回転しない。このような状態では、トーラス内部の作動流体は、図2の一点鎖線で示すように、主にインペラシェル16及びタービンシェル21の壁面に沿った部分において流れが生じることになる。この場合は、作動流体の流れは、邪魔板35の先端部35aによって妨げられる。
Next, the operation will be described.
Especially in the stall state in the low speed ratio region, only the
一方、低速度比域から高速度比域に移行すると、インペラ3だけではなくタービン4も回転する。このような状態では、トーラス内部の作動流体に遠心力が作用し、その流れは、図2の破線で示すように、中心の回転軸から離れて行くことになる。この場合は、作動流体の流れは邪魔板35の影響を受けにくくなる。
On the other hand, when shifting from the low speed ratio region to the high speed ratio region, not only the
さらに、各ブレードに面取り部が形成されていない従来のトルクコンバータでは、図3(a)に示すように、インペラ及びタービンにおける作動流体の出入口で乱流が発生するが、本実施形態では、図3(b)、(c)に示すように、各ブレード17,22もしくは17’、22’に面取り部17a,22aもしくは17a’,22a’が形成されていることによって、出入口における作動流体の流れがスムーズになる。このため、トルクコンバータの容量が向上する。
Furthermore, in the conventional torque converter in which each blade has no chamfered portion, as shown in FIG. 3A, turbulent flow is generated at the inlet and outlet of the working fluid in the impeller and the turbine. 3 (b) and (c), the
以上のような作動流体の流れにより、本実施形態では、図1の特性Dで示すような特性となる。すなわち、低速度比域ではフラットな特性となり、中速度比域及び高速度比域では落ち込みが少なく、また全体的に入力容量係数が向上する。これにより、従来では、特性の向上のために、邪魔板のサイズを大きくし、流体継手の外径サイズを大きくする必要があったが、流体継手の外径サイズを大きくすることなく、特性を向上させることができる。 Due to the flow of the working fluid as described above, in this embodiment, the characteristic is as shown by the characteristic D in FIG. That is, the characteristics are flat in the low speed ratio range, the drop is small in the medium speed ratio range and the high speed ratio range, and the input capacity coefficient is improved as a whole. Thus, in the past, in order to improve the characteristics, it was necessary to increase the size of the baffle plate and increase the outer diameter size of the fluid coupling, but the characteristics could be improved without increasing the outer diameter size of the fluid coupling. Can be improved.
<他の実施例>
以上、本発明に従う流体継手の一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形ないし修正が可能である。
<Other embodiments>
As mentioned above, although one embodiment of the fluid coupling according to the present invention has been described, the present invention is not limited to such an embodiment, and various modifications or corrections can be made without departing from the scope of the present invention.
1 流体継手
2 フロントカバー
3 インペラ
4 タービン
8 ボールベアリング(軸受)
16 インペラシェル
17,17’ インペラブレード
17a,17a’ 面取り部
18 インペラハブ
21 タービンシェル
22,22’ タービンブレード
22a,22a’ 面取り部
23 タービンハブ
35 邪魔板
DESCRIPTION OF
16
Claims (3)
流体室を構成する部材であり、環状のインペラシェルと、前記インペラシェルに固定された複数のインペラブレードと、前記インペラシェルの内周側に設けられた環状のインペラハブとを有するインペラと、
前記流体室内で前記インペラに対向して配置され、前記インペラシェルとともにトーラスを構成する環状のタービンシェルと、前記タービンシェルに固定された複数のタービンブレードと、前記タービンシェルの内側に設けられた環状のタービンハブとを有するタービンと、
前記タービンハブに対して前記インペラハブを回転自在に支持する軸受と、
前記トーラス内に設けられ、前記トーラス内を流れる作動流体の流れの一部を阻害するための邪魔板とを備え、
前記インペラブレード及びタービンブレードの先端部には、面取り部が形成されている、
流体継手。 A fluid coupling provided between a vehicle engine member and a transmission,
An impeller that is a member constituting a fluid chamber, and includes an annular impeller shell, a plurality of impeller blades fixed to the impeller shell, and an annular impeller hub provided on an inner peripheral side of the impeller shell;
An annular turbine shell that is disposed opposite to the impeller in the fluid chamber and constitutes a torus together with the impeller shell, a plurality of turbine blades fixed to the turbine shell, and an annular provided inside the turbine shell A turbine having a turbine hub,
A bearing rotatably supporting the impeller hub with respect to the turbine hub;
A baffle plate provided in the torus and for blocking a part of the flow of the working fluid flowing in the torus;
A chamfered portion is formed at the tip of the impeller blade and the turbine blade.
Fluid coupling.
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