JPH0783308A - コアレストルクコンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各翼が集合している部分にコアを持たないコ
アレストルクコンバータにおいて、トルク比及び効率を
維持したままトルク容量の増大によるコンパクト化を達
成することにある。 【構成】 ステータ３の外周にコアリング３ｃを設け、
このコアリング３ｃの中心線はステータ翼中心線からタ
ービンランナ２側にずらせた位置に設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各翼が集合している部
分にコアを持たないコアレストルクコンバータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、コアレストルクコンバータとして
は、例えば、実開平１−１０２８０５５号公報に記載の
ものが知られている。

【０００３】上記従来出典には、作動流体の流れが偏ら
ないように整流すると共に、ステータ翼強度を確保する
目的で、ステータの外周中央部に線状あるいは帯状の部
材からなるコアリングを設けたコアレストルクコンバー
タが示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のコアレストルクコンバータにあっては、ステータの
外周に設けてあるコアリングの設定位置が外周中央位置
であるため、循環流量の多い低速度比域において、コア
リングが内部の循環流れのうちステータのインペラ側外
周からポンプインペラへ流れ込む流路に対しコアリング
が邪魔板として作用し、コアリングがない場合に比べて
トルク容量が小さくなり、コアレスタイプの特徴（小径
化）を生かし切れないという問題があった。

【０００５】つまり、コアリングがないコアレストルク
コンバータは、図１１に示すように、流体の流れを拘束
するコア部材を有しないことで循環流量の増大が図れ、
同一径のコアを有するトルクコンバータに比べてトルク
容量を大きくでき、燃費の向上を図ることができる特性
を持つ。しかし、図１１からも明らかなように、循環す
る流体の中心がタービンランナ側に偏ってしまうため、
トルク変動や効率の低下を招く。

【０００６】そこで、内部循環流れを整流し、出力トル
クの安定化や効率の向上やステータ剛性向上を図るべく
設けられたのがコアリングであるが、図１２に示すよう
に、コアリングが外周中央位置に設定された場合、流体
の流れが滞留してしまう大きな仮想コア部が形成され、
この仮想コア部が流路断面積を狭め、トータルの循環流
量を低下させてしまい、トルク容量の低下を招く。

【０００７】本発明は、上記課題に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、各翼が集合している部
分にコアを持たないコアレストルクコンバータにおい
て、トルク比及び効率を維持したままトルク容量の増大
によるコンパクト化を達成することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
第１発明のコアレストルクコンバータでは、ポンプイン
ペラとタービンランナとステータとを持ち、これらの各
翼が集合している部分にコアを持たないコアレストルク
コンバータにおいて、前記ステータの外周にコアリング
を設け、このコアリングの回転軸方向の中心線をステー
タ翼の回転軸方向の中心線からタービンランナ側にずら
せた位置に設定したことを特徴とする。

【０００９】上記目的を達成するため第２発明のコアレ
ストルクコンバータでは、ポンプインペラとタービンラ
ンナとステータとの３要素を持ち、これらの各翼が集合
している部分にコアを持たないコアレストルクコンバー
タにおいて、前記タービンランナのステータ外周対向部
のみにコアリングを設けたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】ステータにコアリングが無いコアレストルクコ
ンバータの場合、子午面での流れは、循環渦の中心がタ
ービンランナ側に偏った流れとなっている。この流れの
中にコアリングを配置した場合、コアリングが流れを拘
束することで循環渦の中心が各翼が集合しているトーラ
ス中心部に向かって移動する。

【００１１】この循環渦の中心移動に対し、第１発明で
は、コアリングの中心線がステータ翼中心線からタービ
ンランナ側にずらせた位置に設定され、第２発明では、
タービンランナのステータ外周対向部のみにコアリング
を設けていることで、移動してきた循環渦の中心とコア
リングの設置位置とがほぼ一致することになり、コアリ
ングの周りに形成される仮想コア部が非常に小さいもの
となり、コアリングを中心として流線が描かれるような
循環流れとなる。

【００１２】したがって、コアリングによる整流作用で
トルク比及び効率は、従来のコアリングを有するコアレ
ストルクコンバータと同レベルで維持され、また、コア
リングがステータのインペラ側外周からポンプインペラ
へ流れ込む流路を狭める邪魔板とならないことで大きな
循環流量が確保され、従来のコアリングを有するコアレ
ストルクコンバータに比べてトルク容量が向上する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１４】（第１実施例）まず、構成を説明する。

【００１５】図１は請求項１記載の第１発明に対応する
第１実施例のコアレストルクコンバータを示す断面図で
ある。

【００１６】図１において、１はポンプインペラ、２は
タービンランナ、３はステータ、４はコンバータカバ
ー、５はワンウェイクラッチ、６はタービンハブであ
る。

【００１７】前記ポンプインペラ１は、エンジンのクラ
ンクシャフト等に連結され、エンジンからの回転駆動力
が入力されるコンバータカバー４に一体結合され、エン
ジンにより回転駆動される。このポンプインペラ１は、
ポンプシェル１ａとポンプ翼１ｂとを有して構成されて
いる。

【００１８】前記タービンランナ２は、トランスミッシ
ョン入力軸が結合されるタービンハブ６に取り付けられ
ている。このタービンランナ２は、タービンシェル２ａ
とタービン翼２ｂとを有して構成されている。

【００１９】前記ステータ３は、前記ポンプインペラ１
とタービンランナ２とに挟まれた内径側位置に配置され
ていて、ワンウェイクラッチ５を介して図外のトランス
ミッションケースに固定される。このステータ３は、イ
ンナーリング３ａとステータ翼３ｂとコアリング３ｃと
を有して構成されている。

【００２０】前記コアリング３ｃは、図２に示すよう
に、ステータ３の外周に設けられ、このコアリング３ｃ
の中心線はステータ翼中心線からタービンランナ２側に
ずらせた位置（Ｃ＜ 1/2Ｂ）に設定され、コアリング幅
Ｌは、ステータ外周のブレード幅Ｂの５０％以下に設定
されている。

【００２１】次に、作用を説明する。

【００２２】［低速度比域での循環流れ作用］図３に第
１実施例のコアレストルクコンバータの低速度比域での
子午面の流れ状態を示す。

【００２３】ステータにコアリングが無いコアレストル
クコンバータの場合、図１１に示すように、子午面での
流れは、循環渦の中心がタービンランナ側に偏った流れ
となっている。

【００２４】この流れの中にコアリングを配置した場
合、コアリングが流れを拘束することで循環渦の中心が
各翼が集合しているトーラス中心部に向かって移動す
る。

【００２５】この循環渦の中心移動に対し、第１実施例
のコアリング３ｃは、ステータ３の外周に設けられ、そ
の回転軸方向のＹ中心線はステータ翼の回転軸方向のＸ
中心線からタービンランナ２側にずらせた位置に設定さ
れているため、移動してきた循環渦の中心とコアリング
の設置位置とがほぼ一致することになり、図３に示すよ
うに、コアリング３ｃの周りに形成される仮想コア部が
非常に小さいものとなり、コアリング３ｃを中心として
流線が描かれるような循環流れとなる。

【００２６】したがって、コアリング３ｃによる整流作
用でトルク比及び効率は、従来のコアリングを有するコ
アレストルクコンバータと同レベルで維持され、また、
コアリング３ｃがステータ３のインペラ側外周からポン
プインペラ１へ流れ込む流路を狭める邪魔板とならない
ことで大きな循環流量が確保され、従来のコアリングを
有するコアレストルクコンバータに比べてトルク容量が
向上する。

【００２７】［コアリングの位置設定］まず、本発明者
は、上記作用を確認するために、同じ幅を持つコアリン
グをステータ外周上において位置を変えてみて特性実験
を行なった。

【００２８】この実験対象は、図１に示すように、ステ
ータ外周のブレード幅をＢとし、タービンタンナ側端部
からコアリング中心線までの幅をＣとした場合、タービ
ン寄り（Ｃ＝０．１５Ｂ，Ｃ＝０．２Ｂ，Ｃ＝０．４
Ｂ）と、ステータ中央（Ｃ＝０．５Ｂ）と、インペラ寄
り（Ｃ＝０．８５Ｂ）とした。

【００２９】この実験によるトルク容量特性（τ），ト
ルク比特性（ｔ），効率特性（η）の結果を図４に示
す。

【００３０】この図４で、コアリングがタービンよりで
あるほど低速度比域でトルク容量が高いことを示し、ま
た、トルク比及び効率に関しては、コアリングの設置位
置に関係なくほぼ同じ特性となっている。

【００３１】特に、コアリング位置（Ｃ／Ｂ）に対する
トルク容量特性を図５に示すと、ステータ中央及びイン
ペラ寄りにコアリングを設定した場合に比べタービン寄
りにコアリングを設定した場合は、トルク容量を大幅に
増大できることが分かる。

【００３２】この実験により、タービン寄りにコアリン
グ３ｃを設置した場合、コアリング３ｃが循環渦の中心
となることでの整流作用と、コアリング３ｃがポンプイ
ンペラ１への流入流量に対し邪魔板とはならないことが
裏付られた。

【００３３】また、同じ幅のコアリング３ｃの設置位置
（Ｃ＝０．１５Ｂ，Ｃ＝０．２Ｂ，Ｃ＝０．４Ｂ）によ
りトルク容量を調整できることで、車両毎に異なったト
ルク容量のトルクコンバータを製造すること（トルクコ
ンバータ系列化）が容易に可能である。

【００３４】［コアリング幅の設定］次に、本発明者
は、コアリング幅による性能変化を確認するために、ス
テータ外周中央位置に異なる幅によるコアリングを設け
て特性実験を行なった。

【００３５】この実験対象は、図１に示すように、ステ
ータ外周のブレード幅をＢとし、コアリング幅をＬとし
た場合、Ｌ／Ｂ＝０％（コアリング無し）、Ｌ／Ｂ＝３
１％と、Ｌ／Ｂ＝６２％と、Ｌ／Ｂ＝１００％とした。

【００３６】この実験によるトルク容量特性（τ），ト
ルク比特性（ｔ），効率特性（η）の結果を図６に示
す。

【００３７】この図６で、コアリング幅が大きいほど低
速度比域でトルク容量が高いことを示し、また、トルク
比に関してはコアリング幅が小さいほど大きな値とな
り、効率に関してはコアリング無しを除いてほぼ同じ特
性となっている。

【００３８】特に、Ｌ／Ｂ＝５０％を加えてコアリング
幅（Ｌ／Ｂ）に対するトルク容量勾配特性を図７に示す
と、Ｌ／Ｂ＝５０％まではトルク容量勾配がゼロに近い
一定値で、トルク容量の変化が小さいことが分かった
が、Ｌ／Ｂ＝５０％を越えるとトルク容量勾配が高くな
り、トルク容量が速度比の上昇に対して大きく低下する
ことが分かった。尚、容量勾配は、速度比０．６でのト
ルク容量τ0.6 とストールトルク容量τs を用いて、
（τ0.6 −τs ）／０．６の式で与えている。

【００３９】また、Ｌ／Ｂ＝５０％を加えてコアリング
幅（Ｌ／Ｂ）に対するストールトルク比特性を図８に示
すと、Ｌ／Ｂ＝５０％まではストールトルク比が大きい
が、Ｌ／Ｂ＝５０％を越えるとストールトルク比が低下
することが分かった。

【００４０】すなわち、ステータの翼全体にコアリング
を設置すると、ストールトルク容量が過大となりアイド
ル時の燃費が悪化するし、また、ストールトルク比が低
下し、発進性能が悪化することで好ましくない。

【００４１】これは、ステータの翼全体にコアリングを
設置すると、ステータへの流体の流入及び流出がコアリ
ングにより阻止され、タービンランナからそのままポン
プインペラへ短絡的に流体が流れて循環し、フルードカ
ップリングに近い状態となり、循環流量の増大でトルク
容量が過大となるし、併せて、ステータを流れる流量が
大幅に減少することによりストールトルク比が低下す
る。

【００４２】よって、ストールトルク比の低下をもたら
さず、かつ、トルク容量を増加させないためには、コア
リング幅をＬ／Ｂ＝６０％以下（最も好ましくはＬ／Ｂ
＝５０％以下）にする必要がある。

【００４３】次に、効果を説明する。

【００４４】（１）各翼が集合している部分にコアを持
たないコアレストルクコンバータにおいて、ステータ３
の外周にコアリング３ｃを設け、このコアリング３ｃの
中心線はステータ翼中心線からタービンランナ２側にず
らせた位置に設定したため、トルク比及び効率を維持し
たままトルク容量の増大によるコンパクト化を達成する
ことができる。

【００４５】（２）タービンランナ２側に寄せるほどト
ルク容量を増大させる特性を持つコアリング３ｃをステ
ータ３に設けた構成としたため、コアリング３ｃの設置
位置を変えるというステータの型式変更のみでトルクコ
ンバータ系列化ができ、ポンプインペラの型式変更によ
るトルクコンバータ系列化に比べてコスト低減を達成す
ることができる。

【００４６】つまり、従来型トルクコンバータは、イン
ペラの出口角度を変えてトルク容量を変え、系列化する
のが一般的であり、この場合、インペラの翼の変更を含
むポンプインペラの型式変更を要し、非常にコスト増と
なる。

【００４７】（３）コアリング３ｃの幅Ｌをステータ外
周のブレード幅Ｂの５０％以下に設定したため、ストー
ルトルク比の低下をもたらさず、かつ、ストールトルク
容量を過大とさせず、高い発進性能の確保とアイドル時
の燃費向上とを図ることができる。

【００４８】（第２実施例）図９は請求項１記載の発明
に対応する第２実施例のコアレストルクコンバータを示
す断面図である。

【００４９】この第２実施例のコアレストルクコンバー
タは、コアリングとして第１実施例の様に板状ではな
く、なるべく流路抵抗の小さい楕円断面状のコアリング
３ｃ’をステータ翼３ｂと一体に設けたものである。
尚、他の構成は、第１実施例と同様であるので、対応す
る構成に同一符号を付して説明を省略する。

【００５０】作用効果については、第１実施例と異なる
点について述べる。

【００５１】第１にコアリング３ｃ’をステータ翼３ｂ
と一体に鋳造等により製造することができ、コスト的に
有利となる。

【００５２】第２にコアリング３ｃ’を流路抵抗の小さ
い楕円断面状としたため、循環流の流線が第１実施例よ
り整然と形成され、伝達効率が向上する。

【００５３】尚、他の作用効果については第１実施例と
同様であるので説明を省略する。

【００５４】（第３実施例）図１０は請求項２記載の発
明に対応する第３実施例のコアレストルクコンバータを
示す断面図である。

【００５５】この第３実施例のコアレストルクコンバー
タは、タービンランナ２のステータ外周対向部のみにコ
アリング３ｃ”を設けたものである。尚、他の構成は、
第１実施例と同様であるので、対応する構成に同一符号
を付して説明を省略する。

【００５６】作用効果については、トルクコンバータの
系列化を除いて第１実施例と同様であるので説明を省略
する。

【００５７】以上、実施例を図面により説明してきた
が、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があ
っても本発明に含まれる。

【００５８】例えば、実施例では、ロックアップクラッ
チ無しのコアレストルクコンバータへコアリングを適用
した例を示したが、ロックアップクラッチ付きのコアレ
ストルクコンバータへも適用できることは勿論である。

【００５９】

【発明の効果】請求項１記載の本発明にあっては、各翼
が集合している部分にコアを持たないコアレストルクコ
ンバータにおいて、ステータの外周にコアリングを設
け、このコアリングの中心線をステータ翼中心線からタ
ービンランナ側にずらせた位置に設定した構成としたた
め、トルク比及び効率を維持したままトルク容量の増大
によるコンパクト化を達成することができるという効果
が得られる。

【００６０】請求項２記載の本発明にあっては、各翼が
集合している部分にコアを持たないコアレストルクコン
バータにおいて、タービンランナのステータ外周対向部
のみにコアリングを設けた構成としたため、低速度比域
での発進性能確保と高速度比域での燃費向上との両立を
高レベルで図ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１実施例のコアレストルクコンバータ
を示す断面図である。

【図２】第１実施例のコアレストルクコンバータのステ
ータを示す斜視図である。

【図３】第１実施例のコアレストルクコンバータの低速
度比域での内部を循環する流体の流れ状態を示す図であ
る。

【図４】コアリングのステータ外周上での設置位置を変
えた場合のトルクコンバータ特性比較図である。

【図５】コアリング位置に対するトルク容量特性図であ
る。

【図６】ステータ外周の中央位置に幅を変えたコアリン
グを設けた場合のトルクコンバータ特性比較図である。

【図７】コアリング幅に対する容量勾配特性図である。

【図８】コアリング幅に対するストールトルク比特性図
である。

【図９】本発明第２実施例のコアレストルクコンバータ
を示す断面図である。

【図１０】本発明第３実施例のコアレストルクコンバー
タを示す断面図である。

【図１１】コアリング無しのコアレストルクコンバータ
の内部を循環する流体の流れ状態を示す図である。

【図１２】コアリングをステータ外周の中央位置に有す
るコアレストルクコンバータの内部を循環する流体の流
れ状態を示す図である。

【符号の説明】

１ ポンプインペラ ２ タービンランナ ３ ステータ ３ｃ コアリング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプインペラとタービンランナとステ
   ータとを持ち、これらの各翼が集合している部分にコア
   を持たないコアレストルクコンバータにおいて、 前記ステータの外周にコアリングを設け、このコアリン
   グの回転軸方向の中心線をステータ翼の回転軸方向の中
   心線からタービンランナ側にずらせた位置に設定したこ
   とを特徴とするコアレストルクコンバータ。
2. 【請求項２】 ポンプインペラとタービンランナとステ
   ータとを持ち、これらの各翼が集合している部分にコア
   を持たないコアレストルクコンバータにおいて、 前記タービンランナのステータ外周対向部のみにコアリ
   ングを設けたことを特徴とするコアレストルクコンバー
   タ。