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  • 特許-トルクコンバータ、及び駆動ユニット 図1
  • 特許-トルクコンバータ、及び駆動ユニット 図2
  • 特許-トルクコンバータ、及び駆動ユニット 図3
  • 特許-トルクコンバータ、及び駆動ユニット 図4
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-23
(45)【発行日】2024-10-31
(54)【発明の名称】トルクコンバータ、及び駆動ユニット
(51)【国際特許分類】
   F16H 45/00 20060101AFI20241024BHJP
   F16D 41/06 20060101ALI20241024BHJP
   F16D 25/10 20060101ALI20241024BHJP
【FI】
F16H45/00 D
F16D41/06 F
F16D25/10 A
【請求項の数】 12
(21)【出願番号】P 2020107207
(22)【出願日】2020-06-22
(65)【公開番号】P2021175914
(43)【公開日】2021-11-04
【審査請求日】2023-05-25
(31)【優先権主張番号】P 2020078968
(32)【優先日】2020-04-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000149033
【氏名又は名称】株式会社エクセディ
(74)【代理人】
【識別番号】110000202
【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー
(72)【発明者】
【氏名】松岡 佳宏
【審査官】鷲巣 直哉
(56)【参考文献】
【文献】特開昭62-194067(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2011/0077116(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16H 45/00
F16D 41/06
F16D 25/10
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
原動機と出力軸との間に配置されるトルクコンバータであって、
カバーと、
前記カバーと一体的に回転するインペラと、
前記インペラと対向するように配置され、前記カバーに覆われるタービンと、
前記原動機からの動力を前記カバーに伝達及び遮断するように構成された第1クラッチと、
を備え
前記カバーは、前記原動機の出力軸が貫通するための貫通孔を有する、
トルクコンバータ。
【請求項2】
前記原動機からの動力を前記カバーを介さずに前記出力軸に伝達及び遮断するように構成された第2クラッチをさらに備える、
請求項1に記載のトルクコンバータ。
【請求項3】
前記第2クラッチは、前記カバーと前記タービンとの間に配置される、
請求項2に記載のトルクコンバータ。
【請求項4】
前記第2クラッチは、前記原動機の出力軸からの動力を前記出力軸に直接伝達するように構成される、
請求項2又は3に記載のトルクコンバータ。
【請求項5】
前記出力軸から前記タービンへの動力伝達を遮断可能に構成された第3クラッチをさらに備える、
請求項1から4のいずれかに記載のトルクコンバータ。
【請求項6】
前記第3クラッチは、前記タービンからの動力を前記出力軸に伝達するとともに前記出力軸から前記タービンへの動力伝達を遮断するように構成されたワンウェイクラッチである、
請求項5に記載のトルクコンバータ。
【請求項7】
前記第1クラッチは、湿式クラッチである、
請求項1から6のいずれかに記載のトルクコンバータ。
【請求項8】
前記第1クラッチは、乾式クラッチである、
請求項1から6のいずれかに記載のトルクコンバータ。
【請求項9】
前記インペラと前記タービンとの間に配置されるステータをさらに備え、
前記ステータは、固定軸に回転不能に取り付けられる、
請求項1から8のいずれかに記載のトルクコンバータ。
【請求項10】
前記第1クラッチは、前記カバーと前記タービンとの間に配置される、
請求項1から9のいずれかに記載のトルクコンバータ。
【請求項11】
前記第1クラッチは、前記原動機の出力軸と前記カバーとを連結及び連結解除するように構成される、
請求項1から10のいずれかに記載のトルクコンバータ。
【請求項12】
原動機と、
前記原動機からの動力が伝達される請求項1から11のいずれかに記載のトルクコンバータと、
を備える、駆動ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トルクコンバータ、及び駆動ユニットに関するものである。
【背景技術】
【0002】
トルクコンバータは、原動機からのトルクを増幅させるために設けられている。例えば、特許文献1には、モータからのトルクを増幅させるために、トルクコンバータを設けた電気自動車が提案されている(例えば、特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第5370233号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本件発明者は、鋭意研究を重ねた結果、原動機としてモータなどを用いた場合、通常走行時でも例えば約8000回転以上の高回転数で原動機は回転するため、その回転数に対しての強度が確保できずにトルクコンバータが破損するおそれがあることを見出した。
【0005】
そこで、本発明の課題は、トルクコンバータの破損を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第1側面に係るトルクコンバータは、原動機と出力軸との間に配置される。トルクコンバータは、カバーと、インペラと、タービンと、第1クラッチとを備えている。インペラは、カバーと一体的に回転する。タービンは、インペラと対向するように配置される。第1クラッチは、原動機からの動力をカバーに伝達及び遮断するように構成される。
【0007】
この構成によれば、例えば原動機が高回転数(例えば8000回転以上)で回転している場合に、第1クラッチをクラッチオフ状態とすることによって、原動機からの動力はカバーに伝達されない。このため、原動機の回転数に対する強度不足でトルクコンバータが破損することを防止できる。なお、原動機が低回転数のときに第1クラッチをクラッチオフ状態としてもよい。
【0008】
好ましくは、トルクコンバータは、第2クラッチをさらに備える。第2クラッチは、原動機からの動力を、カバーを介さずに出力軸に伝達及び遮断するように構成される。
【0009】
好ましくは、トルクコンバータは、第3クラッチをさらに備える。第3クラッチは、出力軸からタービンへの動力伝達を遮断可能に構成されている。
【0010】
好ましくは、第3クラッチは、ワンウェイクラッチである。このワンウェイクラッチは、タービンからの動力を出力軸に伝達するとともに、出力軸からタービンへの動力伝達を遮断するように構成されている。
【0011】
好ましくは、第1クラッチは、湿式クラッチである。
【0012】
好ましくは、第1クラッチは、乾式クラッチである。
【0013】
好ましくは、トルクコンバータは、ステータをさらに備える。ステータは、インペラとタービンとの間に配置される。ステータは、固定軸に回転不能に取り付けられている。この構成によれば、従来、固定軸とステータとの間に配置していたワンウェイクラッチを省略し、コスト、重量、及びサイズを削減することができる。
【0014】
本発明の第2側面に係る駆動ユニットは、原動機と、上記いずれかのトルクコンバータとを備える。トルクコンバータは、原動機からの動力が伝達される。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、トルクコンバータの破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】駆動ユニットの概略図。
図2】トルクコンバータの概略図。
図3】変形例に係る駆動ユニットの概略図。
図4】変形例に係るトルクコンバータの概略図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本実施形態に係る駆動ユニットについて図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、軸方向とは、トルクコンバータの回転軸が延びる方向である。また、周方向とは、回転軸を中心とした円の周方向であり、径方向とは、回転軸を中心とした円の径方向である。
【0018】
[駆動ユニット]
図1に示すように、駆動ユニット100は、モータ2(原動機の一例)と、トルクコンバータ3とを備えている。駆動ユニット100は、出力軸102に動力を出力している。なお、出力軸102は、例えば、トランスミッション101の入力軸である。この駆動ユニット100は、例えば、電気自動車に搭載される。駆動ユニット100は、駆動輪を駆動するように構成されている。
【0019】
[モータ]
モータ2は、電気モータである。モータ2は、モータケース21、ステータ22、及びロータ23を有している。本実施形態におけるモータ2は、いわゆるインナーロータ型である。モータケース21は、車体フレームなどに固定されており、回転不能である。
【0020】
ステータ22は、モータケース21の内周面に固定されている。ステータ22は回転不能である。ロータ23は、回転軸O周りに回転する。ロータ23は、径方向において、ステータ22の内側に配置される。
【0021】
[トルクコンバータ]
トルクコンバータ3は、回転軸Oを中心に回転するように構成されている。トルクコンバータ3の回転軸Oは、モータ2の回転軸Oと実質的に一致している。すなわち、駆動ユニット100は回転軸Oを中心に回転する。
【0022】
トルクコンバータ3は、モータ2と出力軸102との間に配置される。トルクコンバータ3は、モータ2からのトルクを増幅して出力軸102へと出力するように構成されている。
【0023】
図2に示すように、トルクコンバータ3は、カバー31、インペラ32、タービン33、ステータ34、第1クラッチ35、第2クラッチ36、及び第3クラッチ37を有している。トルクコンバータ3内には作動油が供給される。
【0024】
カバー31は、回転可能に配置されている。カバー31は、モータ2に対して相対回転可能である。詳細には、カバー31は、ロータ23に対して相対回転可能である。カバー31は、タービン33を覆うように構成されている。また、カバー31は、第1クラッチ35及び第2クラッチ36を覆うように構成されている。
【0025】
インペラ32は、カバー31と一体的に回転する。詳細には、インペラ32は、カバー31に溶接などによって固定されている。インペラ32は、インペラシェル321、複数のインペラブレード322、及びインペラハブ323を有している。
【0026】
インペラシェル321は、カバー31に固定されている。複数のインペラブレード322はインペラシェル321の内側面に取り付けられている。
【0027】
インペラハブ323は、インペラシェル321の内周端部に取り付けられている。なお、インペラハブ323は、インペラシェル321と一つの部材によって構成されていてもよいし、インペラシェル321と別部材によって構成されていてもよい。
【0028】
タービン33は、インペラ32と対向するように配置されている。詳細には、タービン33は、軸方向においてインペラ32と対向している。タービン33は、作動流体を介してインペラ32から動力が伝達される。
【0029】
タービン33は、タービンシェル331、複数のタービンブレード332、及びタービンハブ333を有している。タービンブレード332は、タービンシェル331の内側面に固定されている。
【0030】
タービンハブ333は、タービンシェル331の内周端部に固定されている。例えば、タービンハブ333は、リベットによって、タービンシェル331に固定されている。タービンハブ333は、タービンシェル331と別部材によって構成されていてもよいし、タービンシェル331と一つの部材によって構成されていてもよい。
【0031】
タービンハブ333は、第3クラッチ37を介して出力軸102に支持されている。
【0032】
ステータ34は、タービン33からインペラ32へと戻る作動油を整流するように構成されている。ステータ34は、回転軸O周りに回転可能である。例えば、ステータ34は、固定軸103に、ワンウェイクラッチ104を介して支持されている。このステータ34は、軸方向において、インペラ32とタービン33との間に配置される。
【0033】
ステータ34は、円板状のステータキャリア341と、その外周面に取り付けられる複数のステータブレード342と、を有している。
【0034】
[第1クラッチ]
第1クラッチ35は、モータ2からの動力をカバー31に伝達及び遮断するように構成されている。第1クラッチ35は、モータ2の出力軸24とカバー31とを連結したり、その連結を解除したりするように構成されている。
【0035】
第1クラッチ35は、モータ2とカバー31との間の動力伝達経路内に配置されている。この動力伝達経路は、モータ2からの動力をカバー31へ伝達する伝達経路である。なお、モータ2とカバー31との間の動力伝達経路は一つだけである。
【0036】
第1クラッチ35は、湿式クラッチである。第1クラッチ35は、カバー31とインペラ32とによって囲まれる空間内に配置されている。詳細には、第1クラッチ35は、カバー31とタービン33との間に配置されている。
【0037】
第1クラッチ35がクラッチオン状態になると、第1クラッチ35はモータ2からの動力をカバー31に伝達する。一方で、第1クラッチ35がクラッチオフ状態になると、第1クラッチ35はモータ2からカバー31への動力伝達を遮断する。第1クラッチ35の状態は、例えば、トルクコンバータ3内へ供給する作動油の油圧及び供給方向によって制御される。
【0038】
[第2クラッチ]
第2クラッチ36は、モータ2からの動力をカバー31を介さずに出力軸102に伝達及び遮断するように構成されている。この第2クラッチ36は、モータ2の出力軸24と出力軸102とを連結したり、その連結を解除したりするように構成されている。
【0039】
第2クラッチ36は、モータ2と出力軸102との間の動力伝達経路内に配置されている。なお、第2クラッチ36が配置される動力伝達経路内にはカバー31は含まれない。すなわち、この動力伝達経路は、カバー31を介さずにモータ2からの動力を出力軸102に伝達する動力伝達経路である。
【0040】
第2クラッチ36は、湿式クラッチである。第2クラッチ36は、カバー31とインペラ32とによって囲まれる空間内に配置されている。詳細には、第2クラッチ36は、カバー31とタービン33との間に配置されている。なお、第2クラッチ36は、第1クラッチ35とタービン33との間に配置されている。
【0041】
第2クラッチ36がクラッチオン状態になると、第2クラッチ36はモータ2からの動力を出力軸102に伝達する。なお、第2クラッチ36は、モータ2からの動力を、カバー31やインペラ32、タービン33などを介さずに、出力軸102に伝達する。
【0042】
一方で、第2クラッチ36がクラッチオフ状態になると、第2クラッチ36は、モータ2から出力軸102への動力伝達を解除する。第2クラッチ36の状態は、例えば、トルクコンバータ3内へ供給する作動油の油圧及び供給方向によって制御される。
【0043】
なお、車両の走行時は、第1クラッチ35がクラッチオン状態のとき第2クラッチ36はクラッチオフ状態となり、第1クラッチ35がクラッチオフ状態のとき第2クラッチ36はクラッチオン状態となる。
【0044】
[第3クラッチ]
第3クラッチ37は、タービン33と出力軸102との間に配置されている。詳細には、第3クラッチ37は、タービンハブ333と出力軸102との間に配置されている。
【0045】
第3クラッチ37は、出力軸102からタービン33への動力伝達を遮断可能に構成されている。詳細には、第3クラッチ37は、ワンウェイクラッチである。第3クラッチ37は、タービン33からの動力を出力軸102に伝達する一方で、出力軸102からタービン33への動力伝達は遮断するように構成されている。
【0046】
[トルクコンバータ3の動作]
上述したように構成されたトルクコンバータ3は、次のように動力伝達する。
【0047】
まず、始動時などモータ2の回転数が低い場合、第1クラッチ35をクラッチオン状態とし、第2クラッチ36をクラッチオフ状態とする。この状態では、第1クラッチ35がモータ2からの動力をカバー31に伝達する。一方、第2クラッチ36は、モータ2からの動力を出力軸102に伝達しない。
【0048】
カバー31に伝達された動力は、インペラ32に伝達され、作動油を介してタービン33に伝達される。そして、第3クラッチ37を介して出力軸102へと伝達される。すなわち、モータ2からの動力伝達経路は、第1クラッチ35、カバー31、インペラ32、タービン33、第3クラッチ37、出力軸102の順となっている。
【0049】
次に、モータ2の回転数が所定の回転数を超えたとき、第1クラッチ35をクラッチオフ状態とし、第2クラッチ36をクラッチオン状態とする。この状態では、第1クラッチ35はモータ2からの動力をカバー31に伝達しない。すなわち、モータ2からの動力はカバー31には伝達されない。一方、第2クラッチ36はモータ2からの動力を出力軸102に伝達する。
【0050】
このため、モータ2からの動力は、第2クラッチ36を介して出力軸102へと伝達され、カバー31には伝達されない。すなわち、第2クラッチ36は、モータ2からの動力をカバー31を介さずに出力軸102に伝達する。したがって、モータ2が高速回転したときであっても、カバー31、インペラ32、及びタービン33がモータ2とともに高速回転することはない。このため、モータ2の高速回転によるトルクコンバータ3の破損を防止できる。
【0051】
[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【0052】
変形例1
上記実施形態では、第1クラッチ35は湿式クラッチであったが、第1クラッチ35は乾式クラッチであってもよい。この場合、図3に示すように、第1クラッチ35は、カバー31とインペラ32とによって囲まれる空間の外部に配置されていてもよい。
【0053】
変形例2
上記実施形態では、第3クラッチ37はワンウェイクラッチであったが、第3クラッチ37の構成はこれに限定されない。
【0054】
変形例3
上記実施形態では、第2クラッチ36は、出力軸102に直接連結されているが、第2クラッチ36の構成はこれに限定されない。例えば、第2クラッチ36は、減速ギアなどを介して出力軸102に連結されていてもよい。
【0055】
変形例4
上記実施形態では、原動機の一例としてモータ2を用いて説明したが、原動機としてエンジンなど他の原動機を用いてもよい。
【0056】
変形例5
上記実施形態では、ステータ34は、ワンウェイクラッチ104を介して固定軸103に取り付けられていたが、ステータ34の取付方法はこれに限定さない。例えば、図4に示すように、ステータ34は、固定軸103に回転不能に取り付けられていてもよい。詳細にはステータ34は、ワンウェイクラッチを介さずに、固定軸103に取り付けられている。このため、ステータ34は、回転軸Oを中心に、正方向にも逆方向にも回転しない。例えば、ステータキャリア341がスプライン孔を有し、固定軸103がステータキャリア341にスプライン嵌合している。
【0057】
この変形例5によれば、以下の効果を得ることができる。まず、従来のトルクコンバータでは、ステータは、ワンウェイクラッチを介して固定軸に取り付けられている。これによって、トルクコンバータがカップリングレンジにあるとき、ステータはインペラの回転を妨害しないようにインペラとともに回転することができる。これに対して、上記実施形態及び変形例5に係るトルクコンバータ3では、トルクコンバータ3がカップリングレンジにあるとき、第1クラッチ35をクラッチオフ状態にしてインペラ32の回転を止めることができる。このため、ステータ34を固定軸103に回転不能に取り付けても、ステータ34がインペラ32の回転を妨害するという問題が生じない。この結果、ワンウェイクラッチを省略して、低コスト化、軽量化、及びコンパクト化することができる。
【符号の説明】
【0058】
2 モータ
3 トルクコンバータ
31 カバー
32 インペラ
33 タービン
34 ステータ
35 第1クラッチ
36 第2クラッチ
37 第3クラッチ
100 駆動ユニット
102 出力軸
図1
図2
図3
図4