JPH04157247A - Torque converter for automatic transmission - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve ratio of torque and efficiency of torque transmission by setting an bias angle of a pump impeller to an angular range of 3.3-9.3 deg. in the positive direction. CONSTITUTION:A bias angle of a pump impeller 13 is set to the inclination in the positive direction within the angular range of 3.3-9.3 deg., so that fluid having the infection of flow changed by a stator 15 flows smoothly into the pump impeller 13. As a result, pressure gradient in the direction orthogonal to the flow of fluid circulating in a torque converter 11 is reduced to restrain the secondary flow to the so-called main flow. Thus, the action of torque increase of the stator 15 is improved by few turbulence in the flow of the fluid, so that the ratio of torque and the efficience of torque transmission improved.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、車両用自動変速機に用いられるトルクコン
バータに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention relates to a torque converter used in an automatic transmission for a vehicle.

従来の技術 周知のように、自動車等の自動変速機に用いられている
トルクコンバータは、ハウジングと一体に形成されたポ
ンプインペラと、ハウジング内にポンプインペラに対向
配置されたタービンランナと、ポンプインペラとタービ
ンランナとの間に設けられたステータとを有し、またハ
ウジング内にはフルー、ドが充填されている。BACKGROUND OF THE INVENTION As is well known, a torque converter used in automatic transmissions of automobiles, etc. consists of a pump impeller formed integrally with a housing, a turbine runner disposed inside the housing to face the pump impeller, and a pump impeller. and a stator provided between the turbine runner and the turbine runner, and the housing is filled with fluid and gas.

そして、エンジンのクランクシャフトに、ドライブプレ
ートを介して連結されたハウジングが回転駆動されると
、ポンプインペラが回転して、回転軸の周りを回転する
フルードの流れが生じ、その結果、遠心力によってポン
プインペラとタービンランナとの間を循環するうず巻き
流が生じる。When the housing, which is connected to the engine crankshaft via the drive plate, is driven to rotate, the pump impeller rotates, creating a flow of fluid that rotates around the rotation axis, resulting in centrifugal force. A swirling flow is created that circulates between the pump impeller and the turbine runner.

しかし、ポンプインペラとタービンランナとの回転の速
度差が大きい間（すなわちコンバータレンジ）は、ター
ビンランナから流出したフルードがポンプインペラの回
転を妨げる方向に流れるため、両者間に配置されたステ
ータのブレードの角度によって、フルードの流れをポン
プインペラの回転を助ける方向に変換するようになって
いる。However, while the rotational speed difference between the pump impeller and the turbine runner is large (i.e. in the converter range), the fluid flowing out from the turbine runner flows in a direction that impedes the rotation of the pump impeller. The angle of the pump diverts fluid flow in a direction that helps rotate the pump impeller.

トルクコンバータは上述のように、ポンプインペラの回
転エネルギをフルードの流動エネルギに変換し、さらに
そのフルードによってタービンランナを回転させること
によりトルクの伝達を行うものであるから、トルクの伝
達効率を高くするには、ポンプインペラとフルードとの
間、およびフルードとタービンランナとの間でのトルク
伝達に損失が生じないようにすることが重要である。そ
のため例えば、特開昭５５−２７５９８号公報には、フ
ルードとブレードとの間の摩擦による損失を少なくする
べく、ブレードの表面積が最も小さくなる構造が記載さ
れている。As mentioned above, the torque converter converts the rotational energy of the pump impeller into the fluid flow energy of the fluid, and then transmits torque by rotating the turbine runner with the fluid, so it increases the efficiency of torque transmission. It is important to avoid losses in torque transmission between the pump impeller and the fluid and between the fluid and the turbine runner. Therefore, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 55-27598 describes a structure in which the surface area of the blade is minimized in order to reduce loss due to friction between the fluid and the blade.

発明が解決しようとする課題 しかしながらトルク伝達の際の損失は摩擦によるものだ
けではなく、ブレードのバイアス角の不適合によっても
生じる。ここでバイアス角とは、例えば第４図に示す従
来のトルクコンバータのポンプインペラ１で説明すると
、ポンプインペラ１のブレード２の流入口側（第４図に
おいて下側）において、トルクコンバタ−回転中心線Ｏ
とブレード入口部２ａのシェル３例の端点Ｓとを含む平
面Ａを規準とし、この平面Ａに対してトルクコンバータ
回転中心線Ｏとブレード入口部２ａのコア（ガイドリン
グ）４側端点Ｃを含む平面Ｂの成す角度を指すもので、
このバイアス角はブレード２のコア４側から見た時のポ
ンプインペラ１の回転する方向を負として表わされる。Problem to be Solved by the Invention However, losses during torque transmission occur not only due to friction, but also due to mismatching of the bias angle of the blades. Here, the bias angle is, for example, when explaining the pump impeller 1 of a conventional torque converter shown in FIG. 4, the rotation center of the torque converter is Line O
and the end point S of the three shells of the blade inlet part 2a as a reference, and the plane A includes the torque converter rotation center line O and the end point C of the core (guide ring) 4 of the blade inlet part 2a with respect to this plane A. It refers to the angle formed by plane B,
This bias angle is expressed as a negative direction in which the pump impeller 1 rotates when viewed from the core 4 side of the blade 2.

すなわち、第４図においては平面Ａに対して平面Ｂがト
ルクコンバータの回転方向（右回転）へ角度αだけ傾い
ているので、この場合のバイアス角は、−α０となる。That is, in FIG. 4, since plane B is inclined with respect to plane A by an angle α in the rotation direction (clockwise rotation) of the torque converter, the bias angle in this case is −α0.

上述したように、従来のトルクコンバータにおいては、
ポンプインペラおよびタービンランナの各ブレード２は
、摩擦抵抗を最小とするためにマイナスのバイアス角と
なるように取付けられている。したがって摩擦抵抗は低
減できるが、トルクコンバータ内を循環する流れに直交
し、コア４からシェル３へ、またシェル３からコア４へ
かけて存在する圧力勾配について配慮されておらず、こ
の圧力勾配は、循環する主流を乱す二次流を発生させる
という問題があった。As mentioned above, in conventional torque converters,
The pump impeller and turbine runner blades 2 are mounted at a negative bias angle to minimize frictional resistance. Therefore, although the frictional resistance can be reduced, no consideration is given to the pressure gradient that exists from the core 4 to the shell 3 and from the shell 3 to the core 4, which is perpendicular to the flow circulating in the torque converter. , there was a problem of generating secondary flows that disturbed the circulating mainstream.

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、トル
クコンバータ内を循環する主流を乱す二次流の発生を抑
え、トルク比およびトルク伝達効率を向上させることの
できるトルクコンバータを提供することを目的としてい
る。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a torque converter that can suppress the generation of secondary flow that disturbs the main flow circulating within the torque converter and improve the torque ratio and torque transmission efficiency. It is an object.

課題を解決するための手段 上記課題を解決するための手段として、この発明は、ポ
ンプインペラと、タービンランナとステータとを有する
自動変速機用トルクコンバータにおいて、前記ポンプイ
ンペラとタービンランナとのいずれか一方または両方の
それぞれのフルード流入口側におけるブレードのバイア
ス角を、トルクコンバータの回転する方向を負の方向と
した場合に、正の方向へ３．３度ないし９．３度の角度
範囲に設定したことを特徴としている。Means for Solving the Problems As a means for solving the above problems, the present invention provides a torque converter for an automatic transmission having a pump impeller, a turbine runner, and a stator. The bias angle of the blades on the fluid inlet side of one or both of them is set within the range of 3.3 degrees to 9.3 degrees in the positive direction when the rotation direction of the torque converter is the negative direction. It is characterized by what it did.

作　　　　　用 ポンプインペラのバイアス各を、３．３度ないし９．３
度の角度範囲内の正方向の傾きとしたのでステータによ
り流れる方向を替えられたフルードが、スムースにポン
プインペラ内に流入し、その結果、トルクコンバータ内
を循環するフルードの流れに直交する方向の圧力勾配が
減少し、所謂主流に対する二次流が抑えられる。Action: Adjust the bias of the pump impeller from 3.3 degrees to 9.3 degrees.
Since the inclination is in the positive direction within the angle range of 100°, the fluid whose flow direction is changed by the stator smoothly flows into the pump impeller. The pressure gradient is reduced and the so-called secondary flow relative to the main stream is suppressed.

したがってフルードの流れの乱れが少ないことによりス
テータのトルク増大作用が向上し、これによってトルク
比およびトルク伝達効率が向上する。Therefore, the torque increasing effect of the stator is improved due to less turbulence in the fluid flow, thereby improving the torque ratio and torque transmission efficiency.

なお、ブレードのバイアス各を正方向に３．３度未満ま
たは９．３度を越える角度のいずれかに設定すると、二
次流が増加して循環流を乱し、トルク比やトルク伝達効
率に悪影響を及ぼす。Furthermore, if the blade bias is set to either less than 3.3 degrees or more than 9.3 degrees in the positive direction, secondary flow will increase and disturb the circulating flow, which will affect the torque ratio and torque transmission efficiency. Adversely affect.

実　　施　　例 以下、この発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づ
いて説明する。Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be explained based on FIGS. 1 to 3.

第１図は、トルクコンバタ−のポンプインペラを、第２
図はトルクコンバータの全体構成をそれぞれ示すもので
、ここに示すトルクコンバータ１１は車両用自動変速機
に使用される一般的な偏平トルクコンバータである。Figure 1 shows the pump impeller of the torque converter in the second
The figures each show the overall configuration of a torque converter, and the torque converter 11 shown here is a general flat torque converter used in automatic transmissions for vehicles.

第２図において、トルクコンバータ１１は、ハウジング
１２の一部を構成するフロントカバー１２ａとポンプシ
ェル１２ｂとを備え、このハウジング１２内には、ポン
プシェル１２ｂの内側に一体に形成されたポンプインペ
ラ１３と、このポンプインペラ１３に対しトルクコンバ
ータセンター面Ｆを境に対称に配置されたタービンラン
ナ１４と、このポンプインペラ１３とタービンランナ１
４との間に配置されたステータ１５とが設けられている
。In FIG. 2, the torque converter 11 includes a front cover 12a and a pump shell 12b, which constitute a part of a housing 12. Inside the housing 12, a pump impeller 13 is integrally formed inside the pump shell 12b. , a turbine runner 14 arranged symmetrically with respect to this pump impeller 13 with the torque converter center plane F as a boundary, and this pump impeller 13 and the turbine runner 1
A stator 15 is provided between the stator 4 and the stator 15 .

タービンランナ１４は、出力軸１．６に取付けられてお
り、このタービンランナ１４とフロントカバー１２８と
の間には、円板状のロックアツプクラッチピストン１７
が配置されるとともに、このロックアツプクラッチピス
トン１７は、ダンパスプリング１８を介して出力軸１６
に取付けられている。また前記ステータ１５は、ワンウ
ェイクラッチ１５ａを介して固定軸１５ｂに取付けられ
ている。The turbine runner 14 is attached to the output shaft 1.6, and a disc-shaped lock-up clutch piston 17 is disposed between the turbine runner 14 and the front cover 128.
The lock-up clutch piston 17 is connected to the output shaft 16 via a damper spring 18.
installed on. Further, the stator 15 is attached to a fixed shaft 15b via a one-way clutch 15a.

さらにポンプインペラ１３は多数のポンプブレード２０
を備えており、各ポンプブレード２０はポンプコア１９
との間に所定のバイアス角に傾けられて取付けられ、ま
たタービンランナ１４も、同様にタービンシェル１４ａ
とタービンコア２１との間に多数のタービンブレード２
２が所定の角度に傾けて取付けられている。Furthermore, the pump impeller 13 has a large number of pump blades 20.
Each pump blade 20 has a pump core 19
The turbine runner 14 is mounted at a predetermined bias angle between the turbine shell 14a and the turbine shell 14a.
A large number of turbine blades 2 are provided between the turbine core 21 and the turbine core 21.
2 is installed tilted at a predetermined angle.

また、このトルクコンバータ１１においては、従来一般
のトルクコンバータと同様に、エンジンのクランクシャ
フトに接続されたドライブプレート（それぞれ図示せず
）が、前記フロントカバー１２ａに連結されてトルク伝
達するようになっている。Further, in this torque converter 11, similarly to conventional general torque converters, a drive plate (not shown) connected to the crankshaft of the engine is connected to the front cover 12a to transmit torque. ing.

そして第１図に示すように、ポンプインペラ１３のポン
プシェル１２ｂとポンプコア１９との間に多数設けられ
たポンプブレード２０は、ポンプシェル１２ｂの環状の
凹部内に収容され、かつこの凹部の底部と環状のポンプ
コア１９とに係止して取付けられている。As shown in FIG. 1, a large number of pump blades 20 provided between the pump shell 12b and the pump core 19 of the pump impeller 13 are housed in an annular recess of the pump shell 12b, and are connected to the bottom of the recess. It is attached to the annular pump core 19 in a locked manner.

さらに詳しく説明すると、環状の凹部の内側すなわちポ
ンプシェル１２ｂの内側は、はぼ放射方向に取付けられ
た多数のポンプブレード２０によって多数の空間に区画
されており、ポンプシェル１２ｂの底部と対向する位置
で各ポンプブレード２０を固定する環状のポンプコア１
９の内周側には流入口２３が、また外周側には流出口２
４が形成される。To explain in more detail, the inside of the annular recess, that is, the inside of the pump shell 12b, is divided into many spaces by a large number of pump blades 20 installed in the radial direction, and positions facing the bottom of the pump shell 12b An annular pump core 1 fixing each pump blade 20 with
9 has an inlet 23 on the inner circumferential side, and an outlet 23 on the outer circumferential side.
4 is formed.

そして、ポンプシェル１２ｂ内を多数の空間に区画して
いる各ポンプブレード２０は、その流入口２３側の端部
がポンプシェル１２ｂと当接する点Ｓと、トルクコンバ
ータ１１の回転中心線ＲＱとを含む平面Ａを基準とし、
この平面Ａに対して同一のポンプブレード２０の同じく
流入口２３側の端部がポンプコア１９と当接する点Ｃが
、回転方向（右回転）と逆の方向に位置するとともに、
この点Ｃと回転中心線ＲＱとを含む平面Ｂと前記平面Ａ
とが成す角度β、すなわちバイアス角が約＋６．６度に
設定されている。また図に示す例では、流路外径が２７
０■、偏平率が０．９に設定されている。Each pump blade 20, which divides the interior of the pump shell 12b into a large number of spaces, has a point S where its end on the inlet 23 side contacts the pump shell 12b, and a rotation center line RQ of the torque converter 11. Based on plane A containing
With respect to this plane A, a point C where the end of the same pump blade 20 on the same inlet 23 side comes into contact with the pump core 19 is located in the opposite direction to the rotation direction (clockwise rotation), and
A plane B including this point C and the rotation center line RQ and the plane A
The angle β between the two, that is, the bias angle, is set to approximately +6.6 degrees. In addition, in the example shown in the figure, the outer diameter of the flow path is 27
0■, and the flatness ratio is set to 0.9.

なお、第２図において符号２５はフルードの循環流、２
６は平均流線、２７は平均流線に直交する方向に流れる
二次流である。In addition, in FIG. 2, the reference numeral 25 indicates the circulation flow of fluid;
6 is a mean streamline, and 27 is a secondary flow flowing in a direction perpendicular to the mean streamline.

次に、上記のように構成されるこの実施例の作用を説明
する。Next, the operation of this embodiment configured as described above will be explained.

第２図に示すように、ハウジング１２と一体のポンプイ
ンペラ１３が回転すると、ポンプインペラ１３の外周側
（第２図において上側）に開口する流出口２４から送出
されるフルードは、タービンランナ１４の外周側に開口
する流入口（図示せず）に流れ込み、中心側の流出口（
図示せず）から送出された後、ステータ１５によって向
きを変えられてポンプインペラ１３の中心側に開口する
流入口２３に流れ込んで循環し、このフルードの循環流
２５によって、ポンプインペラ１３からタービンランナ
１４にトルク伝達される。As shown in FIG. 2, when the pump impeller 13 integrated with the housing 12 rotates, the fluid sent out from the outlet 24 that opens on the outer circumferential side (upper side in FIG. 2) of the pump impeller 13 flows into the turbine runner 14. It flows into the inlet (not shown) that opens on the outer circumference, and flows into the outlet (not shown) on the center side.
(not shown), the fluid is redirected by the stator 15, flows into the inlet 23 that opens toward the center of the pump impeller 13, and circulates. Torque is transmitted to 14.

このとき、ポンプインペラ１３のブレード２０のバイア
ス角βを正側へ＋６．６度に設定しであるため、二次流
２７の発生が少なくなり、この二次流による循環流２５
の乱れも小さくなる。その結果、ステータ１５側からの
フルードの流れが、ポンプインペラ１３の流入口２３に
円滑に流入し、トルク比およびトルク伝達効率が向上す
る。すなわち、フルードに与えられたエネルギが不要に
消費されず、高率良くタービンランナ１４に伝達すれる
。At this time, since the bias angle β of the blades 20 of the pump impeller 13 is set to +6.6 degrees to the positive side, the generation of the secondary flow 27 is reduced, and the circulating flow 25 due to this secondary flow is
turbulence is also reduced. As a result, the fluid flow from the stator 15 side smoothly flows into the inlet 23 of the pump impeller 13, improving the torque ratio and torque transmission efficiency. That is, the energy given to the fluid is not unnecessarily consumed and is transmitted to the turbine runner 14 with high efficiency.

第３図は、この実施例のトルクコンバータ１１と従来の
トルクコンバータとの性能比較を行ない、その結果をグ
ラフに表わしたもので、この第３図中にそれぞれ実線で
示すように、この実施例のトルクコンバータ１１は、ト
ルク比ｔ１　トルク伝達効率ηおよびトルク伝達容量Ｃ
が、この図で破線で示した従来のトルクコンバータのト
ルク比ｔ′、トルク伝達効率η′およびトルク伝達容量
Ｃ′の値よりそれぞれ向上していることが解る。FIG. 3 shows a performance comparison between the torque converter 11 of this embodiment and a conventional torque converter, and the results are shown in a graph. As shown by solid lines in FIG. The torque converter 11 has a torque ratio t1, a torque transmission efficiency η, and a torque transmission capacity C.
However, it can be seen that the values of torque ratio t', torque transmission efficiency η', and torque transmission capacity C' of the conventional torque converter shown by broken lines in this figure are improved.

なお、この実施例においては、ポンプインペラ１３のポ
ンプブレード２０のバイアス角について説明したが、タ
ービンランナ１４のタービンブレード２２のバイアス角
についても同様に設定され、タービンランナ１４のフル
ードの流入口は外周側の開口となる。In this embodiment, the bias angle of the pump blades 20 of the pump impeller 13 has been described, but the bias angle of the turbine blades 22 of the turbine runner 14 is also set in the same way, and the fluid inlet of the turbine runner 14 is located at the outer periphery. This will be an opening on the side.

また前記実施例では、バイアス角が＋６．６度の例につ
いて説明したが、この発明は前記の実施例に限定される
ものではなく、バイアス角が＋３．３度から＋９．３度
の範囲で同様な効果を得ることができる。Further, in the above embodiment, an example in which the bias angle is +6.6 degrees was explained, but the present invention is not limited to the above embodiment, and the bias angle is in the range of +3.3 degrees to +9.3 degrees. A similar effect can be obtained.

発明の詳細 な説明したようにこの発明の自動変速機用トルクコンバ
ータは、ポンプインペラとタービンランナとのいずれか
一方または両方のブレードのバイアス角を、＋３．３度
から＋９．３度の範囲に設定したので、トルクコンバー
タ内の循環流と直交する方向の二次流の発生が抑えられ
、トルク比およびトルク伝達効率をそれぞれ向上するこ
とができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION As described in the detailed description of the invention, the torque converter for an automatic transmission of the present invention has a bias angle of the blades of one or both of the pump impeller and the turbine runner within a range of +3.3 degrees to +9.3 degrees. With this setting, the generation of secondary flow in a direction perpendicular to the circulating flow within the torque converter can be suppressed, and the torque ratio and torque transmission efficiency can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図ないし第３図はこの発明の一実施例を示すもので
、第１図はポンプインペラの要部拡大図、第２図はトル
クコンバータの全体の構成および発生するフルードの流
れを模式的に示す説明図、第３図は従来品との比較テス
トの結果を示す線図、第４図は従来のトルクコンバータ
の要部を示す説明図である。 １１・・・トルクコンバータ、　　１２・・・ハウジン
グ、１２ａ・・・フロントカバー、　　１２ｂ・・・ポ
ンプシェル、　　１３・・・ポンプインペラ、　　１４
・・・タービンランナ、　１５・・・ステータ、　１６
−・・出力軸、１９・・・ポンプコア、　　２０・・・
ポンプブレード、２３・・・流入口、　２４・・・流出
口、　２５・・・循環流、２６・・・平均流線、　２７
・・・二次流。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　渡　辺　丈　夫 第１図 第２図 １３・、１５ンアインペラ　　　　　　ＲＯ：回転中心
１轍１４・タービシ勺ン力 １５　ステータ 第３図 珠遺Ｌｔ（ｅ）Figures 1 to 3 show one embodiment of the present invention, with Figure 1 being an enlarged view of the main parts of the pump impeller, and Figure 2 schematically showing the overall configuration of the torque converter and the flow of fluid generated. FIG. 3 is a diagram showing the results of a comparison test with a conventional product, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing the main parts of a conventional torque converter. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Torque converter, 12... Housing, 12a... Front cover, 12b... Pump shell, 13... Pump impeller, 14
...Turbine runner, 15...Stator, 16
-...Output shaft, 19...Pump core, 20...
Pump blade, 23... Inlet, 24... Outlet, 25... Circulating flow, 26... Average streamline, 27
...Secondary flow. Applicant Toyota Motor Corporation Representative Patent Attorney Takeo Watanabe Figure 1 Figure 2 13, 15 Impeller RO: Center of rotation 1 track 14 Turbine force 15 Stator Figure 3 Jewel Lt(e)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ポンプインペラと、タービンランナとステータとを有す
る自動変速機用トルクコンバータにおいて、 前記ポンプインペラとタービンランナとのいずれか一方
または両方のそれぞれのフルード流入口側におけるブレ
ードのバイアス角を、トルクコンバータの回転する方向
を負の方向とした場合に、正の方向へ３．３度ないし９
．３度の角度範囲に設定したことを特徴とする自動変速
機用トルクコンバータ。[Scope of Claims] A torque converter for an automatic transmission having a pump impeller, a turbine runner, and a stator, comprising: a bias angle of blades on the fluid inlet side of either or both of the pump impeller and the turbine runner; is 3.3 degrees to 9 degrees in the positive direction when the rotation direction of the torque converter is the negative direction.
．． A torque converter for automatic transmissions characterized by setting an angle range of 3 degrees.