JP5343813B2 - トルクコンバータ - Google Patents

Description

本発明は、トルクコンバータに関し、特に、そのステータのスラスト力支持構造に関する。

トルクコンバータは対向配置されたポンプインペラとタービンランナとの間にステータを配した構成を備える。ステータは環状のワンウェイクラッチを介して適宜の固定部材に一方向回転可能に径方向支持され、かつ環状のスラストベアリングを介してポンプインペラとタービンランナ（詳しくは、そのハブ）に軸方向支持される。従来、このようにステータを支持するワンウェイクラッチとスラストベアリングは、ほぼ同径とされ、ワンウェイクラッチを軸方向両側からスラストベアリングで挟む形態で、ワンウェイクラッチとスラストベアリングが軸方向に重なった配置とされている（特許文献１参照）。

特開平８−１４３８２号公報

上記のように、従来のトルクコンバータでは、ステータの内周側で、ワンウェイクラッチと一対のスラストベアリングがほぼ同様の径方向位置で軸方向に並ぶ配列となり、この配列がトルクコンバータの内周部の軸方向長さを長くし、ひいてはトルクコンバータの軸長短縮を妨げる要因となっていた。また、こうした配置では、スラストベアリングがワンウェイクラッチのサイドベアリングに重なる位置になるため、スラスト力がスラストベアリングとワンウェイクラッチのアウタレースとの間で、ワンウェイクラッチのサイドベアリングを介して伝達されるため、このスラスト力に耐えるようにサイドベアリングの肉厚の確保も必要であり、更に、径方向位置の異なるスラストベアリングとワンウェイクラッチのアウタレースとの間でのスラスト力伝達のために、サイドベアリングの形状が複雑になるのを避けられなかった。

ところで、トルクコンバータが用いられる典型例としての車両用自動変速機では、多段化が進んでおり、それに伴う変速機構の複雑化による軸長の増大を防ぐ意味で、特に自動変速機とエンジンとを軸方向に並べてトレッド幅内に横置き配置するフロントエンジンフロントドライブ車やリヤエンジンリヤドライブ車用の自動変速機では、トルクコンバータに対する軸長短縮の要請が強い。

このような事情に鑑み、本発明は、ワンウェイクラッチとスラストベアリングの配置を改善することで、特にステータの内周側の軸長を短縮したトルクコンバータを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、ステータを固定部材に一方向回転可能に径方向支持すると共にアウタレースとインナレースの間に配設された一方向係合のための各要素を有するワンウェイクラッチと、前記ステータとポンプインペラとの間に介在し、一対のレースの間にベアリングローラを配して前記ステータを前記ポンプインペラに軸方向支持する第１スラストベアリングと、前記ステータとタービンランナとの間に介在し、一対のレースの間にベアリングローラを配して前記ステータを前記タービンランナに軸方向支持する第２スラストベアリングと、を備えるトルクコンバータにおいて、前記第１スラストベアリングの内周側端面及び前記第２スラストベアリングの内周側端面が、前記ワンウェイクラッチのアウタレースとインナレースの間に配置された一方向係合のための各要素の外周側端面より外径側に配置されたことを特徴とする。

上記の構成において、前記第１スラストベアリング及び前記第２スラストベアリングは、その少なくとも一部がワンウェイクラッチと径方向からみて重なる配置とすると更に有効である。
上記の構成において、前記第１スラストベアリングと前記第２スラストベアリングとは、軸方向からみて重なるように配置すると更に有効である。

本発明の請求項１記載の構成では、ステータと第１及び第２スラストベアリングとの間でのスラスト力の伝達が、一方向係合のための各要素の外周側で行なわれ、一方向係合のための各要素にスラスト荷重がかからなくすることができる。

次に、請求項２記載の構成では、ワンウェイクラッチとスラストベアリングの配設のための軸方向長さが、両者の径方向から視た重合分だけ節減できるため、ステータの径方向内側の軸方向長さを一層短縮することができる。

本発明を適用したトルクコンバータの第１実施形態をトーラス部とロックアップクラッチ部を省略して示す部分半截側断面図である。 トルクコンバータのステータのみを示す正面図である。 本発明の第２実施形態を示す図１と同様の部分の半截側断面図である。 本発明の第３実施形態を示す図１と同様の部分の半截側断面図である。 本発明の第４実施形態を示す図１と同様の部分の半截側断面図である。 本発明の第５実施形態を示す図１と同様の部分の半截側断面図である。

以下、図面に沿い、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明を適用した第１実施形態に係るトルクコンバータのトーラス部とロックアップクラッチ部の図示を省略した部分半截側断面図であり、図２はそのステータのみを示す正面図である。図１に示すように、このトルクコンバータは、従来のものと同様に、ステータ３を固定部材（図示せず）に一方向回転可能に径方向支持するワンウェイクラッチ４と、ステータ３をポンプインペラ１とタービンランナ２とに軸方向支持する一対のスラストベアリング５Ａ，５Ｂとを備える。

本発明の特徴とするところに従い、ワンウェイクラッチ４と両スラストベアリング５Ａ，５Ｂの直径は異ならせてあり、少なくともワンウェイクラッチ４のサイドベアリング４５Ａ，４５Ｂに対してスラストベアリング５Ａ，５Ｂが軸方向に重ならない配置とされている。更にこの形態では、両スラストベアリング５Ａ，５Ｂは、それらの少なくとも一部がワンウェイクラッチ４と径方向に重なる配置とされている。従って、両スラストベアリング５Ａ，５Ｂは、ワンウェイクラッチ４の一方向係合のための各要素の外周側端面より外径側に配置されている。また、両スラストベアリング５Ａ，５Ｂの外周側と内周側とを連通させる油路Ｇが、両スラストベアリング５Ａ，５Ｂと当接する部材（本形態において後記するステータハブ）３２の支持面３２ａ（図２参照）に設けられている。そして、スラストベアリング５Ａ，５Ｂは、ワンウェイクラッチ４の外周側に配置されている。

更に詳述すると、トルクコンバータは、図示しないエンジンのクランクシャフトにセンタピース１１を心出し嵌合させ、ドライブプレートに取付けられるコンバータカバー１２と、これに溶接一体化されたポンプシェル１３と、ポンプシェル１３に溶接一体化され、図示しないオイルポンプに連結されるポンプハブ１４とで外形を囲われている。ポンプシェル１３と対向するタービンシェル２１は、その内周側をダンパディスク６と合わせて、スラストベアリング５Ｂの径方向位置より径方向内側で、タービンハブ２２にリベット８止めされている。タービンハブ２２のコンバータカバー１２側（図示右方）に延びるボス部外周には、図示しないロックアップクラッチのピストン７が軸方向摺動自在に支持されている。

ポンプシェル１３とタービンシェル２１の間にブレード部３１を介在させたステータ３は、その内周側のハブ３２をワンウェイクラッチ４に支持させて、ワンウェイクラッチ４を介して自動変速機のケースから延びる適宜の中空軸状固定部材に支持されている。この形態では、アルミ材からなるステータハブ３２が、ワンウェイクラッチ４の鋼材からなるアウタレース４２の外周に鋳込み固定されている。

ワンウェイクラッチ４は、上記のアウタレース４２と、その内周側のインナレース４１と、それら両レースの間に配設された一方向係合のための各要素と、アウタレース４２をインナレース４１に径方向支持する軸方向両端の一対のサイドベアリング４５Ａ，４５Ｂとで構成されており、インナレース４１がスプライン嵌合で前記中空軸状固定部材に連結されている。この形態では、一対のサイドベアリング４５Ａ，４５Ｂは、コスト低減のために同一形状とされ、それぞれその外周側をアウタレース４２に同様にかしめ止めして、アウタレース４２側に支持されている。

ステータ３を軸方向支持する一対のスラストベアリング５Ａ，５Ｂは、それぞれポンプシェル１３の最内周側側面とステータハブ３２の側面及び同側面とタービンハブ２２の最外周側側面との間に配置されている。この形態では、両スラストベアリング５Ａ，５Ｂは、ケージで周方向間隔保持されたベアリングローラ５１を薄肉レース５２と厚肉レース５３からなる一対のレースの間に配した同一規格すなわち同径かつ同形状のものとされ、ステータハブ３２を挟んで厚肉レース５３が向い合う面対称となるように表裏を相互に逆に向けて配置されている。この同一規格品の使用は、コスト低減を意図するものである。

ポンプシェル１３とステータハブ３２との間の一方のスラストベアリング５Ａの径方向位置決めは、ポンプシェル１３とポンプハブ１４との嵌め合わせ部で若干ポンプシェル１３側に入りこんだポンプハブ１４外周面でスラストベアリング５Ａの薄肉レース５２を支持することでなされ、ステータハブ３２とタービンハブ２２との間の他方のスラストベアリング５Ｂの径方向位置決めは、タービンハブ２２からステータハブ３２方向に張出すボス部２２ａの外周面でスラストベアリング５Ｂの薄肉レース５２を支持することでなされ、これらの位置決めによる他の部材を介さない心出し構成の踏襲により、一対のスラストベアリング５Ａ，５Ｂをワンウェイクラッチ４より外周側に配置した構成を採りながら、耐久性を左右するベアリング心出し精度が維持されている。

トルクコンバータのトーラス部を作動油の給排油路に両スラストベアリング５Ａ，５Ｂをバイパスして連通させるべく、両スラストベアリング５Ａ，５Ｂの外周側と内周側とを連通させて設けられる油路Ｇは、それぞれのスラストベアリング５Ａ，５Ｂの厚肉レース５３と当接するステータハブ３２の支持面３２ａ（図２参照）に、それぞれが径方向溝と軸方向溝が連続した複数の溝として形成されている。図２はこれらの溝の配置を示し、この形態では、周方向に等間隔の８本の溝とされている。

こうした構成からなるトルクコンバータでは、ステータ３とスラストベアリング５Ａ，５Ｂとの間でのスラスト力の伝達が、ワンウェイクラッチ４のサイドベアリング４５Ａ，４５Ｂを介することなく行なわれ、サイドベアリング４５Ａ，４５Ｂにスラスト荷重がかからなくなるため、サイドベアリング４５Ａ，４５Ｂが薄肉化されており、また、その形状もスラスト力の伝達が不用となることで簡素化されている。

更に、ワンウェイクラッチ４と両スラストベアリング５Ａ，５Ｂの径方向での一部重合配置により、ワンウェイクラッチ４と両スラストベアリング５Ａ，５Ｂの配設のための軸方向長さが、両者の径方向から視た重合分だけ節減され、ステータ４の径方向内側の軸方向長さが一層短縮されている。しかも、こうしたステータ４の径方向内側の軸方向長さの削減は、それのみに止まらず、近時の流体解析の進歩によりトルク伝達能力に対するトーラス部の小型化が可能となることでトーラス部内側に生じる余裕スペースを有効に利用した配置を実現することができ、トルクコンバータ全体の軸長の短縮にも有効な配置となる。

また、従来の構成によれば、ワンウェイクラッチのサイドベアリングに設けざるを得なかった油路を、本形態では型製造されるステータハブ３２側に設けているので、サイドベアリング４５Ａ，４５Ｂの形状を溝のない単純な平板状とすることができ、それにより加工コストが低減されている。

また、スラストベアリング５Ａ，５Ｂをワンウェイクラッチ４の外周側に配置することで、同径のもので比較した場合にワンウェイクラッチ４に比べて耐久性の確保が難しいスラストベアリング５Ａ，５Ｂの大径化による耐久性の向上が自ずと可能となっている。

ところで、前記第１実施形態では、ステータとワンウェイクラッチのアウタレースをアウタレースの外周部で鋳込みにより連結する構成を採ったが、この両者の連結構造については、他に種々の形態を採ることができる。以下、これらの形態について説明する。

図３は連結のための鋳込み位置をトーラス部側に変更した本発明の第２実施形態を示す。この形態では、ワンウェイクラッチ４のアウタレース４２をステータのブレード付け根部位置まで延長し、ステータハブ３２の径方向内側への延長部をなくし、その位置でステータハブ３２が、ワンウェイクラッチ４のアウタレース４２の外周に鋳込み固定されている。この鋳込み位置の変更に伴い、両スラストベアリング５Ａ，５Ｂの外周側と内周側とを連通させて設けられる油路Ｇは、それぞれのスラストベアリング５Ａ，５Ｂの厚肉レース５３と当接するアウタレース４２の支持面に形成した径方向溝と、ステータハブ３２の内周面に形成した軸方向溝を連通させた構成とされている。その余の構成については、実質上第１実施形態の場合と同様である。こうした構成を採っても、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。

次の図４は、本発明の第３実施形態を示す。この形態は、鋳込みをリベット止めに変更したものである。詳しくは、ワンウェイクラッチ４のアウタレース４２の一部をステータ３のブレード付け根部位置まで延長し、ステータハブ３２の径方向内側への延長部を第１実施形態に対して薄肉化し、これら両延長部で軸方向の重合部を形成して、該重合部に挿通させた周方向に複数配置のリベット９でアウタレース４２とステータ３を固定したものである。この形態の場合、リベット止めの径方向位置と、スラストベアリング５Ａ，５Ｂの直径を一致させることで、リベット９とスラストベアリングの厚肉レース５３の位置を軸方向に整合させて、スラスト力がリベット９を介して双方の厚肉レース５３に相互に伝達される構成とすることができる。この場合の両スラストベアリング５Ａ，５Ｂの外周側と内周側とを連通させて設けられる油路Ｇは、先の第１及び第２実施形態の折衷案といえる構成となり、スラストベアリング５Ｂ側は、ステータハブ３２に径方向溝と軸方向溝が連続した複数の溝として形成され、スラストベアリング５Ａ側については、アウタレース４２に形成した径方向溝と、ステータハブ３２の内周面に形成した軸方向溝を連通させた構成とされている。これらの溝の周方向位置は、図示のようにリベット９の位置と同位置としても、別位置としてもよい。その余の構成については、実質上第１実施形態の場合と同様である。こうした構成を採っても、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。

更に図５は、本発明の第４実施形態を示す。この形態は、リベット止めをスナップリング止めに変更したものである。詳しくは、ステータ３とアウタレース４２は、ステータ３のブレード付け根部位置の内周側に形成したスナップリング溝にスナップリング１０を嵌合させることで相互に軸方向止めされ、ステータハブ３２とアウタレース４２相互の嵌合部で心合わせされている。更にこの形態では、前記第３実施形態に対してステータハブ３２を更に径方向内側に延長してワンウェイクラッチ４の一方のサイドベアリング４５Ｂと一体化させている。この形態の場合、両スラストベアリング５Ａ，５Ｂは、厚肉レース５３側で位置決めさせるべく、断面Ｌ字状とされ、その屈曲部でベアリングローラ５１のケージを支持している。この場合の両スラストベアリング５Ａ，５Ｂの外周側と内周側とを連通させて設けられる油路Ｇは、先の第３実施形態のものと同様である。その余の構成については、実質上第３実施形態の場合と同様である。こうした構成を採っても、先の各実施形態と同様の効果が得られる。

最後に図６は、本発明の第５実施形態を示す。この形態は、先の第１実施形態の鋳込み部をセレーション圧入に変更したものである。この形態の場合、ステータハブ３２とアウタレース４２は、セレーション圧入部Ｓで相互に軸方向止めされ、かつ心合わせされている。この場合も、先の第４実施形態と同様に、ステータハブ３２をワンウェイクラッチ４の一方のサイドベアリングと一体化させている。その余の構成については、実質上第１実施形態の場合と同様である。こうした構成を採っても、先の各実施形態と同様の効果が得られる。

以上、本発明を５つの実施形態に基づき詳説したが、本発明は他の種々の異なる形態で実施することができる。

１ ポンプインペラ
２ タービンランナ
３ ステータ
４ ワンウェイクラッチ
５Ａ，５Ｂ スラストベアリング
３２ａ 支持面
４５Ａ，４５Ｂ サイドベアリング
Ｇ 油路

Claims (4)

1. ステータを固定部材に一方向回転可能に径方向支持すると共にアウタレースとインナレースの間に配設された一方向係合のための各要素を有するワンウェイクラッチと、
   前記ステータとポンプインペラとの間に介在し、一対のレースの間にベアリングローラを配して前記ステータを前記ポンプインペラに軸方向支持する第１スラストベアリングと、
   前記ステータとタービンランナとの間に介在し、一対のレースの間にベアリングローラを配して前記ステータを前記タービンランナに軸方向支持する第２スラストベアリングと、
   を備えるトルクコンバータにおいて、
   前記第１スラストベアリングの内周側端面及び前記第２スラストベアリングの内周側端面が、前記ワンウェイクラッチのアウタレースとインナレースの間に配置された一方向係合のための各要素の外周側端面より外径側に配置された、
   ことを特徴とするトルクコンバータ。
2. 前記第１スラストベアリング及び前記第２スラストベアリングは、その少なくとも一部がワンウェイクラッチと径方向からみて重なる配置とされた、
   請求項１記載のトルクコンバータ。
3. 前記第１スラストベアリングと前記第２スラストベアリングとは、軸方向からみて重なるように配置された、
   請求項１又は２記載のトルクコンバータ。
4. 前記タービンランナは、タービンハブ及びタービンシェルを有し、前記タービンハブと前記ステータとの間に前記第２スラストベアリングが介在し、
   前記タービンハブに前記タービンシェルをリベットにより一体に固定し、
   前記リベットは、前記第２スラストベアリングより径方向内側に配置された、
   請求項１ないし３のいずれか記載のトルクコンバータ。

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