JPH01275956A - 可変容量トルクコンバータ - 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） 本発明は車両用自動変速機等で用いられるトルクコンバ
ータ、特に容量可変のトルクコンバータに関する。

（従来の技術） 一般に、車両用の自動変速機に用いられるトルクコンバ
ータは、エンジンによって回転駆動されるケース内に一
体的に設けられたポンプと、該ポンプに対向するように
ケース内に回転自在に配設されたタービンと、該ポンプ
とタービンとの間に配設されて固定部材にワンウェイク
ラッチを介して支持されたステータとを有し、上記ポン
プの回転により流体を介してタービンが駆動されると共
に、一定速度比（タービン回転数／ポンプ回転数）以下
で上記ステータの作用により入力トルクを増大してター
ビンに伝達するように構成されたものである。また、上
記ポンプ及びタービンは、いずれもアウタコア（ポンプ
にあっては一般にケースが兼ねる）とインナコアとの間
に若干湾曲ないし傾斜させた多数の翼（ブレード）を放
射状に配設して、上記両コア間に半径方向に通じる多数
の流体通路を形成した構成とされている。そして、ポン
プの回転により、該ポンプ側の各通路内の流体が遠心力
で半径方向外方に流動してタービン側に送り出されると
共に、該タービンの各通路内を半径方向内方に向かって
流れ、さらにステータを通過した後、上記ポンプの各通
路に内方から再び流入して、ポンプとタービンとの間を
語源するようになっており、この流体が上記タービンの
通路内を流れるときに該通路を構成する翼に周方向の力
を及ぼすことにより、該タービンにトルクを伝達するの
である。

そして、この）−ルクコンバータにおいては、上記ポン
プ及びタービンの内外径寸法や、両者の対向面間の間隔
、さらには該ポンプ及びタービンを構成する各部の傾斜
角（真角度）等によって、同一の回転速度もしくは速度
比に対するポンプからタービンに送り込まれる流体の流
量や流速、換言すれば当該トルクコンバータのトルク伝
達容量が変化し、この容量が最適となるように上記各部
の寸法や角度が設定されるのである。

ところで、このトルクコンバータを備えた自動変速機を
エンジンに接続して車両に搭載した場合、例えば停車中
における入力回転数（エンジン回転数）が低い状態での
ストール時には、上記のトルク伝達容量を小さくして出
力トルクを低減することにより、所謂クリープを抑制す
るのが望ましく、また通常の走行時にはこの容量を大き
くして、エンジン出力に対する良好な応答性が得られる
ようにするのが望ましく、このように運転状態によって
トルクコンバータのトルク１云達容量に対する要求が異
なるのである。

そこで、このトルク伝達容量が可変とされたトルクコン
バータが使用されるのであるが、比較的簡素な構成で容
量を可変としたトルクコンバータとして、特開昭５６−
８２３４５号公報に記載されたものがある。これは、第
１４図に示すように５ケース１の内側に一体的に設けら
れたポンプ２内に、上記ケース１の内面に一端が固着さ
れて他端がタービン３側への流体出口２ａに向かって延
び、且つその先端にウェイト４ａを取り付けてなる流体
通路遮蔽板４を備えたもので、低回転時には実線で示す
ように上記遮蔽板４がポンプ２内の流体通路の断面積を
絞縮した状態にあるが、回転速度の上昇に従ってウェイ
ト４ａに作用する遠心力によって該遮蔽板４が上記通路
断面積を拡大するように構成したものである。

これによれば、低回転時にはポンプ２からタービン３に
送り込まれる流体の流量や流速が減少して、当該トルク
コンバータのトルク伝達容量が小さくなると共に、回転
速度の上昇に従って流体の流量が増加して上記容量が大
きくなり、このようにしてトルク伝達容量が運転状態に
応じて変化することになる。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記公報に記載されたトルクコンバータは、ト
ルク伝達容量を小さくするためにポンプ内の流体通路断
面積を絞縮する構成であるため、該通路を絞縮したとき
に流体の流れが乱れ易く、そのためトルク伝達容量が不
安定となって、運転状態に応じたトルク伝達特性のコン
トロールが困難になるという問題が発生する。

そこで、本発明は、上記のようなトルク伝達容量可変の
トルクコンバータとして、流体通路を絞縮することなく
該容量を変化させることができ、もって運転状態に応じ
た最適のトルク伝達容量が常に安定して得られるトルク
コンバータを実現することを課題とする。

（課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するため、本発明は次のような手段を
用いる。

すなわち、本発明に係る可変容呈トルクコンバークは、
ケース内に一体的に設けられたポンプと、該ポンプに対
向するようにケース内に回転自在に備えられてポンプの
回転により流体を介して駆動されるタービンと、該ポン
プとタービンとの間に配設されてトルク増大作用を行う
ステータとを有し、且つ上記ポンプ及びタービンが、ア
ウタコアとインナコアとの間に多数の翼を放射状に配設
することにより両コア間に半径方向に通じる多数の流木
通路を設けた構成とされたトルクンバークにおいて、運
転状態に応じて、上記ポンプの通路からタービン側へ送
り出される流体の一部を循環流路から上記コア外に逃が
す循環流制御手段を設けたことを特徴とする。

ここで、上記循環流制御手段は流体の一部を循環流路か
らアウタコアの外側又はインナコアの内側のいずれに逃
がすように構成してもよいが、当該トルクコンバータに
ロックアツプクラッチが備えられている場合はインナコ
アの内側に逃がすように構成するのが望ましい。また上
記循環流制御手段は、ポンプの回転速度が上昇する加速
時にのみ流体の一部を循環流路からコア外に逃がすよう
にしてらよい。

（作　　用） 上記の構成によれば、循環流制御手段により、運転状態
に応じてポンプからタービン側へ送り出される流路の一
部が循環流路からコア外に逃がされるので、その分だけ
タービンを駆動する流量が減少して、当該トルクコンバ
ータのトルク伝達容量が小さくなる。これにより、例え
ばエンジンのアイドリンク時に上記容量を小さくしてク
リープを抑制し、また通常の走行時には上記容量を大き
くしてエンジン出力に対する良好な応答性を得るという
ように、運転状態に適合したトルク伝達容量が得られる
ことになる。そして、特に本発明は、流体通路の断面積
を絞縮することなく容量を小さくする構成であるから、
流木の流れを乱すことがなく、従って上記のような運転
状態に応じたトルク伝達容量のコントロールが常に良好
に安定して行われることになる。

そして流体の一部を循環流からコア外に逃がすに際して
、インナコアの内側に逃がすように構成すれば、タービ
ンの外側にロックアツプクラッチが備えられている場合
に、逃がした流体の影響でロックアツプクラッチが誤動
作するといった問題が回避される。

また、循環流制御手段により、ポンプの回転速度が上昇
する加速時にのみ流体の一部を逃がすように構成すれば
、加速時にトルク伝達容量が一時的に小さくなって、そ
の分だけエンジンの負荷が軽くなる。そのため、エンジ
ン回転速度が速やかに上昇することになって、加速性能
が向上されることになる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例について説明する。

第１図に示すように、本実施例に係るトルクコンバータ
１０は、エンジン出力軸に連結されるケース１１内の後
半部く反エンジン側の半部）１１ａに一体的に設けられ
たポンプ１２と、このポンプ１２に対向するようにケー
ス１１内の前半部（エンジン側の半部）１１ｂに回転自
在に備えられたタービン１３と、このポンプ１２とター
ビン１３の内周部間に配置されて固定部材（図示せず）
にワンウェイクラッチ１４を介して支持されたステータ
１５とを有し、上記タービン１３が出力軸としてのター
ビンシャフト（図示せず）に連結されるようになってい
る。

一方、上記ポンプ１２は、ケース後半部１１ａの内面と
、その内側に位置するコア１６との間に多数の翼１７・
・・１７を略放射方向に配設して、該ケース後半部１１
ａとコア１６との間に半径方向に通じる多数の流体通路
１８・・・１８を画成した構成とされ、同様にタービン
１３も、アウタコア１９とインナコア２０との間に多数
の翼２１・・・２１を略放射方向に配設して、上記両コ
ア１９．２０間に半径方向に通じる多数の流体通路２２
・・・２２を画成した構成とされている。ここで、上記
翼１７．２１は若干湾曲し且つ放射方向に対してやや傾
斜させて設けられている（第２．３図参照）。

そして、第１図及び第２図に示すように、ポンプ１２を
構成するコア１６には、各部１７・・・１７の配設位置
の中間部に流体逃がし窓２３・・・２３が設けられて、
流体通路１８・・・１８がこれらの窓によって上記コア
１６の内側に連通されていると共に、該コア１６の内側
には善意２３・・・２３にそれぞれ対応させて開閉弁２
４・・・２４が設けられている。これらの開閉弁２４・
・・２４は、四角形の板ばねで形成され、その下辺部が
上記コア１６の内側の内周縁部に固着されていると共に
、第１図に実線で示すように、自然状態で上部がコア１
６の内面から離反してタービン１３側に向かって大きく
湾曲した形状とされ、この状態で上記窓２３・・・２３
を開放するようになっている。そして、当該トルクコン
バータ１０ないしポンプ１２の回転速度の上昇によって
所定値以上の遠心力が作用すると、該開閉弁２４・・・
２４は上部が外方に伸びるように変形し、第１図に鎖線
で示すように、上記コア１６の内面に密接して善意２３
・・・２３をそれぞれ閉鎖するようになっている。

次に、この実施例の作用を説明すると、エンジンにより
ケース１１と一体的にポンプ１２が回転駆動されると、
該ポンプ１２における各流体通路１８内の流体が遠心力
により該通路１８に沿って半径方向外方に流動して、そ
の外周側端部の流体出口１８ａからタービン１３側に送
り出されると共に、タービン１３の流体通路２２内に導
入されて該通路２２内を半径内方に向かって流動するこ
とになる。そして、この流体はタービン１３における流
体通路２２の内周側端部の出口２２　ａから流出してス
テータ１５を通過した後、上記ポンプ１２における流体
通路１８内に再び流入する。このようにして、流体がポ
ンプ１２、タービン１３及びステータ１５を通って循環
するのであるが、タービン１３の通路２２を通過する際
に該通路２２を画成する各部２１・・・２１に周方向の
流体力を及ぼすことにより、これがトルクとして該ター
ビン１３からタービンシャフトに出力されるのて゛ある
。また、上記ステータ１５の作用によって、速度比が一
定値以下のときにトルクが増大されることになる。

そして、特にこのトルクコンバータｌＯにおいては、上
記ポンプ１２を構成するコア１６に各通路１８・・・１
８内の流体を該コア１６の内側に逃がす流体逃がし窓２
３・・・２３が設けられていると共に、これらの窓２３
・・・２３にはそれぞれ開閉弁２４・・・２４が備えら
れており、該開閉弁２４・・・２４が当該トルクコンバ
ータ１０の回転速度が所定値以上に上昇した時に上記窓
２３・・・２３を閉鎖するようになっている。従って、
例えばエンジンのアイドリング時等の低速時には、上記
窓２３・・・２３が開放されていて、ポンプ１２の各通
路１８・・・１８内を流れている流体の一部が矢印ａで
示すように上記窓２３・・・２３からコア１６の内側に
逃がされることになり、そのためポンプ１２とタービン
１３との間を循環する流量が減少して、該トルクコンバ
ータ１０のトルク伝達容量が小さくなる。

これにより、出力トルクが減少してアイドリング時のク
リープが抑制されることになる。

一方、入力回転数、即ちエンジン回転数が上昇すると、
上記開閉弁２４・・・２４に作用する遠心力が増大する
ことにより、所定の高回転領域ではこれらの開閉弁２４
・・・２４が上記窓２３・・・２３を閉鎖することにな
る。そのため、この場合は、ポンプ１２の通路１８・・
・１８内を流れる流体の略全量がタービン１３側に送り
込まれることになって循環流の流量が増大し、その結果
、トルクコンバータ１０のトルク伝達容量が大きくなる
。従って、当該車両の通常の走行時に、エンジン出力に
対する良好な応答性が得られることになる。

このようにして、入力回転数に応じてｌ・ルク伝達容量
が変化することになるが、このトルクコンバータ１０に
よれば、流体の通路を絞縮することなく、流体の一部を
循環流からコア１６の内側へ逃がすことによって容量を
小さくするので、通路を絞縮する場合のような流れの乱
れを生じることがなく、従って常に運転状悪に応じたト
ルク伝達容量が安定して得られることになる。

ここで、この実施例においては、第１図及び第３図に示
すように、タービン１３を構成するインナコア２０の内
側に各部２１・・・２１の配設位置に略対応させて補助
翼２５・・・２５が設けられている。この補助翼２５・
・・２５は、タービン１３の回転方向Ａに対して後方側
に膨出するように湾曲されており、低速時において上記
ポンプ１２における窓２３・・・２３からコア１６．２
０の内側に一部の流体が逃がされてきたときに、この流
体を矢印すで示すように案内すると共に、このときにこ
の流体から回転方向Ａと反対方向のトルクを受けるよう
になっている。従って、低速時には上記のようにして１
−ルク伝達容量が小さくされると同時に、この補助翼２
５・・・２５に作用する回転方向Ａと反対方向のトルク
によってもタービン１３からの出力トルクが低減され、
クリープが一層効果的に抑制されることになる。

なお、以上の実施例においては、開閉弁２４・・・２４
を板ばねで形成したが、第４図に示すように該開閉弁を
ゴム板２４′・・・２４′で形成するようにしてもよい
。

次に第５．６図に示す実施例について説明すると、この
実施例に係るトルクコンバータ３０においては、ポンプ
３２を構成するケース後半部３１ａの内側外周部にアウ
タコア４４が設けられており、該ポンプ３２における流
体通路３８が、ケース後半部３１ａの内周部内面と、そ
の半径方向外方に連続する上記アウタコア４４と、その
内側に配置されたインナコア３６と、これらの間に放射
状に配設された多数の翼３７とで構成されている。そし
て、上記アウタコア４４は、第６図に示すように、周方
向に複数の部分に分割され、その分割された各部分が交
互に固定部４４ａと可動部４４ｂとされていると共に、
可動部４４ｂはバイメタルで形成されて、流体の温度が
高Ｃ）ときには、第５．６図に実線で示すように翼３７
の外周縁に密接して流体通路３８の外周部を閉鎖してい
るが、流体の温度が低い場合には、同図に鎖線で示すよ
うに外方へ伸びるように変形し、このときに上記流体通
路３８の出口側外周部を外方へ開放するようになってい
る。ここで、ケース後半部３１ａの外周部は、上記可動
部４４ｂの外方への変形を許容するために外方へ膨出し
な形状とされており、また第６図に示すように、流体温
度が高い場合に、可動部４４ｂと固定部４４ａの両側部
が互いに密接してこれらが隙間を生じることなく周方向
に連続するように、固定部４４ａの側部にゴム等でなる
シール部材４６が装着されている。

この実施例によれば、当該トルクコンバータ３０の入力
回転数が低いときには、ケース３１内の流木の温度が低
いので、ポンプ３２を構成するアウタコア４４の可動部
４４ｂが流体通路３８の出口側外周部を開放して、該通
路３８を流れる流体の一部がこの開放部から第５図に矢
印Ｃで示すようにタービン３３のアウタコア３つの外側
へ逃がされることになり、そのため循環流量が減少して
、トルク伝達容量が小さくなる。また、入力回転数の上
昇によって流体温度が高くなると、ポンプ３２における
上記アウタコア４４の可動部４４ｂが流体通路３８の出
口側外周部を閉鎖するので、流体が循環流路から逃がさ
れることがなくなり、上記容量が大きくなる。

ここで、上記ポンプ３２めアウタコア４４における可動
部４４ｂは、高温時に第５図に実線で示す形状となり、
低温時に同図に鎖線で示す形状となる形状記憶合金で形
成してもよい。また、第７図に示すように、高温時にア
ウタコア４４の固定部４４ａと可動部４４ｂとを周方向
に連続した状態に保持するために、これら両部４４ａ、
４４ｂの両側部に、可動部４４ｂの変形を妨げない程度
で互いに係合する係合用凹凸４４ａ’　、４４ｂ’を設
けてもよい。さらに、第８図に示すように、高温時にア
ウタコア４４の可動部４４ｂが翼３７の外周縁に密着す
るように、核部３７の外周様の所定範囲にゴム等でなる
弾性部材４７を装着するようにしてもよい。

次に、第９．１０図に示す実施例について説明すると、
この実施例に係るトルクコンバータ５０においては、ポ
ンプ５２を構成するコア（主コア）５６における各翼５
７間の位置に流体逃がし窓６３が開設されていると巷に
、この主コア５６の内面に沿わせて補助コア６４が配設
され、該補助コア６４に上記善意６３にそれぞれ対応さ
せて開口部６４ａが設けられている。この補助コア６４
は、上記主コア５６の内、外周縁部に設けられた折り返
し部５６ａ、５６ｂに内、外周縁部がそれぞれ係合され
て、主コア５６に対して相対的に回動可能に保持されて
いると共に、主コア５６との間に装着されたスプリング
６５によって当該トルクコバータ５０の回転方向Ａと同
方向に付勢されている。そして、この補助コア６４は、
トルクコンバータ５０の入力回転数が低いとき或いは略
一定しているときには、主コア５６に設けられたストッ
パ部５６ｃに当接して、上記開口部６４ａが主コア５６
の窓６３に一致するようになっており、このとき、ポン
プ５２における流体通路５８内から一部の流体が上記窓
６３及び開口部６４ａを通ってこれらのコア５６．６４
の内側に逃がされることにより、トルク伝達容量が小さ
くなる。

そして、当該トルクコンバータ５０の入力回転数が上昇
する加速時には、その回転速度の上昇に対して補助コア
６４の回転速度の上昇が遅れて、該補助コア６４がスプ
リング６５の付勢力に抗して、主コア５６に対して相対
的に反回転方向Ｂに回動することになり、このときに該
補助コア６４における開口部６４ａと主コア５６におけ
る流体逃がし窓６３との位置がずれて、該窓６３が閉鎖
されることになる。従って、この場合には、ポンプ５２
における通路５８内の流体の略全量がタービン側の通路
に送り込まれることになって、当該トルクコンバータ５
０のトルク伝達容量が大きくなり、良好な加速応答性が
得られることになる。

さらに、第１１．１２図に示すトルクコンバータ７０に
おいては、ポンプ７２を構成する主コア７６の内面に沿
わせて補助コア８４が相対的に回動可能に保持され、且
つ主コア７６と補助コア８４とに流体逃がし窓８３と開
口部８４ａとがそれぞれ対応させて設けらていると共に
、主コア７６の外周縁部に内方に向けて設けられた突片
部７６ａにウェイト部材８５が揺動自在に支持されてい
る。このウェイト部材８５には長穴８６ａが形成された
アーム８６が一体的に設けられていると共に、この長穴
８６ａに補助コア８４に立設されたビン部材８７が係合
されている。そして、該ウェイト部材８５に作用する遠
心力が小さいときには、該部材８５が第１１図に示すよ
うに主コア７６の内側に収納された位置にあって、この
ときに補助コア８４における開口部８４ａが主コア７６
における窓８３に一致しているが、ウェイト部材８５に
作用する遠心力が増大して該部材８５が外方へＣ方向に
揺動すると、上記ビン部材８７を介して補助コア８４が
主コア７６に対して相対的に反回転方向Ｂに回動される
ことになり、このときに上記開口部８４ａと窓８３の位
置がずれるようになっている。従って、この実施例にお
いても、入力回転数が低いときには、流体の一部がポン
プ７２の流体通路７８からコア７６．８４の内側に逃が
されて、トルク伝達容量が小さくなり、また入力回転数
が上昇すると、流体の略全量がタービン側に送り込まれ
ることになって、トルク伝達容量が大きくなる。ここで
、上記補助コア８４は、周方向に形成された長穴８４ｂ
に主コア７６の内側に突設されたビン部材８８が係合さ
れていることにより、主コア７６に対して一定範囲で相
対的に回動可能に保持されている。

さらに、第１３図に示すトルクコンバータ９０は、第９
，１０図に示すものと略同様の構成であるが、このトル
クコンバータ９０においては、入力回転数が低いときな
いし安定しているときに、ポンプ９２における主コア９
６に設けられた流体逃がし窓１０３が補助コア１０４に
よって閉鎖されて大きなトルク伝達容量が得られると共
に、加速時において補助コア１０４が主コア９６に対し
てスプ、リング１０５に抗して相対的に回転方向Ａの反
対方向Ｂに回動したときに、該補助コア１゜４の開口部
１０４ａが主コア９６の窓１０３に一致するようになっ
ている。従って、このトルクコンバータ９０によれば、
加速時にトルク伝達容量が小さくなって、その分だけエ
ンジンに作用する負荷が減少することになり、そのため
エンジン回転数の上昇が促進されて、良好な加速性が得
られることになる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、トルクコンパー夕のトル
ク伝達容量を運転状態に応じて変化させることが可能と
なって、例えばエンジンのアイドリング時にはトルク伝
達容量を小さくしてクリープを抑制し、また通常の走行
時には上記容量を大きくしてエンジン出力に対する良好
な応答性を確保し、さらには加速時に上記容量を小さく
して加速性を向上させるといったことが可能となる。そ
して、特に本発明によれば上記容量を小さくする場合に
、ポンプとタービンとの間で循環する流体の一部を循Ｆ
ｉ流路からコア外に逃がすようにしたので、流体通路の
断面積を絞縮する場合のような流れの乱れを生じること
がなく、常に良好な循環流が維持されることになる。従
って、上記のような運転状態に応じたトルク伝達容量が
常に安定して得られることになる。

【図面の簡単な説明】

第１〜１３図は本発明の実施例を示すもので、第１図は
第１実施例に係るトルクコンバータの縦断側面図、第２
図は該トルクコンバータにおけるポンプの要部斜視図、
第３図は同じくタービンの要部正面図、第４図は該実施
例の変形例を示す要部縦断側面図、第５図は第２実施例
に係るトルクコンバータの要部ｍｇ７ｒ側面図、第６図
は該トルクコンバータにおけるポンプの要部正面図、第
７図は該実施例の変形例を示すポンプの要部正面図、第
８図は同じく他の変形例を示す要部縦断側面図、第９図
は第３実施例に係るトルクコンバータにおけるポンプの
要部正面図、第１０図はその要部縦断側面図、第１１図
は第４実施例に係るトルクコンバータにおけるポンプの
要部正面図、第１２図はその要部縦断側面図、第１３図
は第５実施例に係るトルクコンバータにおけるポンプの
要部正面図である。 １０．３０，５０，７０．９０・・・トルクコンバータ
、１１．３１・・・ケース、１２，３２゜５２．７２．
９２・・・ポンプ、１３．３３・・・タービン、１５・
・・ステータ、１６，３６，４４．５６，７６．９６・
・・コア、１７，２１゜３７．５７・・・翼、２４．２
４’　、４４ｂ、６４．８４，１０４・・・循環流制御
手段。 第２図 第１４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケース内に一体的に設けられたポンプと、該ポン
   プに対向するようにケース内に回転自在に備えられてポ
   ンプの回転により流体を介して駆動されるタービンと、
   該ポンプとタービンとの間に配設されてトルク増大作用
   を行うステータとを有し、且つ上記ポンプ及びタービン
   が、アウタコアとインナコアとの間に多数の翼を放射状
   に配設することにより両コア間に半径方向に通じる多数
   の流体通路を設けた構成とされて、これらの通路を通っ
   て流体がポンプとタービンとの間を循環するようにされ
   たトルクコンバータにおいて、運転状態に応じて上記ポ
   ンプの通路からタービン側へ送り出される流体の一部を
   循環流路から上記コア外に逃がす循環流制御手段を設け
   たことを特徴とする可変容量トルクコンバータ。
2. （２）循環流制御手段は、流体の一部を循環流路からイ
   ンナコアの内側に逃がす特許請求の範囲第１項記載の可
   変容量トルクコンバータ。
3. （３）循環流制御手段は、ポンプの回転速度が上昇する
   加速時にのみ流体の一部を循環流路からコア外に逃がす
   特許請求の範囲第１項記載の可変容量トルクコンバータ
   。