JPH04157247A - 自動変速機用トルクコンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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）

Claims (1)

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。