以下、本発明を自動車に搭載されるトルク� ��ンバータに具体化した一実施形態を図1~図4� ��従って説明する。
 図1に示されるトルクコンバータは、エンジ ンの出力軸であるクランクシャフトに一体回 転可能に連結されたフロントカバー3と、該� �ロントカバー3に一体回転可能に連結された� ��ンペラ4とを含む。インペラ4は円筒状のイ� �ペラハブ5を備えている。インペラ4の回転軸 線(中心軸線)とインペラハブ5の回転軸線とは 一致する。クランクシャフトが回転すると、 インペラ4の回転軸線を中心として、フロン� �カバー3及びインペラ4が一体的に回転する。

 フロントカバー3及びインペラ4は流体室6� ��区画形成し、流体室6は作動油によって満た されている。流体室6内において、インペラ4� ��対向する位置にはタービン9が配置され、そ のタービン9と上記インペラ4との間にはステ� ��タ10が配置されている。インペラハブ5を貫� ��する円筒状のインナレース7が、インペラ4� �同一軸線上に配置される。ステータ10はイン ナレース7にワンウェイクラッチ11を介して連 結されている。ステータ10は、上記ワンウェ� ��クラッチ11により、上記回転軸線を中心と� �てタービン9の回転方向と同じ方向にのみ回� ��可能である。タービン9は円筒状のタービン ハブ8を備えている。タービンハブ8は、上記� ��ンナレース7を貫通するとともにインペラ4� �同一軸線上に配置される。タービンハブ8は� ��トランスミッションの入力軸に一体回転可� ��に連結されている。トルクコンバータにお� ��ては、インペラ4とタービン9との間に存在� �る作動油により、インペラ4(エンジン側)と� �ービン9(トランスミッション側)との間でト� �クが伝達される。

 流体室6内において、フロントカバー3と� �ービン9との間には、インペラ4とタービン9� �を機械的に連結するためのロックアップ機� �12が設けられている。ロックアップ機構12は� ��ダンパ13と、円板状のクラッチプレート14と 、摩擦材15とを備えている。クラッチプレー� ��14は、フロントカバー3の近傍において同カ� ��ー3と平行に配置される。クラッチプレート 14はダンパ13を介してタービンハブ8に一体回� ��可能に連結される。摩擦材15はクラッチプ� �ート14におけるフロントカバー3側の面に固� �されている。

 クラッチプレート14は、同プレート14とタ ービン9との間の部分に作用する油圧と、同� �レート14とフロントカバー3との間の部分に� �用する油圧との差圧に基づく力により、摩� �材15をフロントカバー3に対し押し付けたり� �間させたりするように変位する。上記差圧� �、同プレート14とタービン9との間の部分へ� �作動油の供給と、同プレート14とフロントカ バー3との間の部分への作動油の供給とを、� �圧回路により選択的に行うことによって調� �される。摩擦材15をフロントカバー3に対し� �し付けるようクラッチプレート14が変位した 状態にあってはインペラ4とタービン9とが機� ��的に連結され、摩擦材15をフロントカバー3� ��対し離間するようクラッチプレート14が変� �した状態にあっては上記連結が解除される� �

 次に、インペラ4、タービン9、及びステー� �10について詳しく説明する。
 インペラ4は、その回転方向において等間隔 に設けられた多数のインペラブレード17を有� ��るインペラシェル16を備えている。インペ� �4と対向するように位置するタービン9は、そ の回転方向において等間隔に設けられた多数 のタービンブレード19を有するタービンシェ� ��18を備えている。インペラブレード17とター ビンブレード19とは、インペラハブ5及びター ビンハブ8の回転軸線の延びる方向(図中の左� ��方向)において互いに対向している。

 エンジンからインペラ4にトルクが入力さ れて同インペラ4が回転すると、インペラシ� �ル16の隣接するインペラブレード17間に存在� ��る作動油が同ブレード17に押されて矢印Y1で 示されるようにタービン9に向かって流れる� �各タービンブレード19は上記タービン9へ向� �う作動油の流れを受ける。それによってタ� �ビン9に対して回転方向へのトルクが作用す� ��。インペラ4から隣接するタービンブレード 19間に流れて来た作動油は、矢印Y2で示され� �ように隣接するインペラブレード17間に向け て流れる。上記のようなインペラ4とタービ� �9との間での作動油の流れを通じて、インペ� ��4とタービン9との間で作動油を介してトル� �の伝達が行われる。

 インペラ4とタービン9との間に位置する� �テータ10は、回転方向において等間隔に設け られた複数のステータブレード20を備えてい� ��。ステータブレード20は、インペラブレー� �17とタービンブレード19との間に配置される� ��ステータブレード20は、インペラ4からター� ��ン9に流れる作動油の流れを調整する。ステ ータブレード20におけるインペラブレード17� �の部分は、インペラハブ5及びタービンハブ8 の回転軸線の延びる方向(図中の左右方向)に� ��しステータ10の回転方向に傾斜している。� �2は、ステータブレード20の形状を示す略図� �あり、図1の矢印A方向から見たステータブレ ード20の断面形状を概略的に表している。ス� ��ータブレード20におけるインペラブレード17 側の部分の傾斜角度を、以下ではステータブ レード20の出口角度θと言う。

 図1に示されるように、インペラブレード 17、タービンブレード19、及びステータブレ� �ド20によってトーラス(流体作動室)21が形成� �れる。図1において、「D1」がトーラス21の内 径であるトーラス内径を表し、「D2」がトー� ��ス21の外径であるトーラス外径を表し、「L� ��がトーラス21の軸方向幅、すなわちインペ� �ハブ5及びタービンハブ8の軸線の延びる方向 におけるトーラス21の幅であるトーラス幅を� ��している。

 このトルクコンバータでは、軸方向長さ( 図中左右方向の長さ)が大幅に短くされると� �もにロックアップ機構12が搭載されている。 そのため、トーラス21を形成することのでき� ��上記軸方向についてのスペースが限られて� ��る。したがって、トーラス21は、上記軸方� �の寸法が小さい扁平トーラスである。トー� �ス21の扁平度合は、トーラス幅Lとトーラス� �径D2との比(L/D2)によって求められる。トーラ ス21の扁平度合、すなわち前記比(L/D2)は0.2以� ��であり、例えば「0.12」である。

 トルクコンバータには、大型化すること� ��くトルク比及び容量係数を含む性能の向上� ��図ることが望まれている。以下、こうした� ��求を実現するためのトーラス内外径比(D1/D2) の設定、及びステータブレード20の出口角度� �の設定について説明する。

 図3に示されるように、トルクコンバータ のトルク比は、トーラス内外径比の変化に対 し、最大値を有するように推移する。トルク コンバータの性能向上を意図する場合、トル ク比を可能な限り大きくすることが望ましい 。したがって、トーラス内外径比は、トルク 比が最大となるときの値を含みかつ同値の近 傍に上限及び下限が設定された範囲内の値と される。本実施形態において、このような範 囲を内外径比設定範囲と称する。こうしたト ーラス内外径比の設定はトーラス内径D1を調� ��することによって実現される。本実施形態� ��内外径比設定範囲は例えば「0.55~068」であ� �、トーラス内外径比は「0.67」である。より� ��ましい内外径比設定範囲は、「0.57~0.65」で� ��る。この内外径比設定範囲を採用した場合� ��は、同範囲内の値にトーラス内外径比が設� ��される。

 上記のようにトーラス内外径比を設定し� ��うえで、トーラス幅Lを小さくし、トーラス 21の扁平度合い(L/D2)を小さくしてゆくと、容� ��係数Cの確保が難しくなる。ただし、例えば 図4に示されるように、ステータブレード20の 出口角度θを小さくすることによって容量係� ��Cを大きくすることができる。出口角度θを� ��さくすることによる容量係数Cの増大は、図 5の(b)に示されるようにトルクコンバータの� �転速度比の全変化領域(0~1)で実現される。

 本実施形態では、容量係数Cが小さくなる ことを、上記のような出口角度θと容量係数C との関係を利用して次のようなトーラス内外 径比及び出口角度θを設定することによって� ��制する。詳細には、トーラス内外径比を上� ��内外径比設定範囲内の値とした状況のもと� ��、容量係数Cが必要レベル以上となる上記出 口角度θの範囲である角度設定範囲内の値に� ��出口角度θを設定する。こうした出口角度θ の設定により容量係数Cを必要レベル以上と� �ることができる。また、出口角度θの設定に 起因して小さくなるトルク比は、トーラス内 外径比を上記内外径比設定範囲内の値とする ことで補償され、それによって十分なトルク 比の確保を可能としている。本実施形態にお いて、角度設定範囲は「30~40°」であり、出� �角度θは「36°」である。より好ましい角度� �定範囲は「35~40°」である。

 上記のように、トーラス21のトーラス内� �径比、及びステータブレード20の出口角度θ� ��設定することで、トルクコンバータ(ステー タ外径D2)を大型化せずに、トルク比を最大値 もしくはその近傍の値としつつ容量係数Cを� �要レベル以上とすることができる。その結� �、トルク比及び容量係数Cを含むトルクコン� ��ータの性能を向上させることが可能になる� ��

 以上詳述した本実施形態によれば、以下に� ��す利点が得られる。
 (1)トルクコンバータを大型化せずに、トル� ��比及び容量係数Cを含むトルクコンバータの 性能が向上される。

 (2)トルク比は、トーラス内外径比が0.55~0. 68の範囲内にあるときに最大となる。上記範� ��にトーラス内外径比があるときにステータ� ��レード20の出口角度θを30~40°の範囲内に設� �することで容量係数Cが必要レベル以上にな� ��。従って、内外径比設定範囲を「0.55~0.68」� ��し、角度設定範囲を「30~40°」とすることで 、大型化せずにトルクコンバータの性能向上 を図ることができる。

 (3)トーラス21はインペラ4及びタービン9の 回転軸線の延びる方向における寸法が小さい 扁平トーラスである。扁平トーラスを有する トルクコンバータにおいては、トルク比及び 容量係数Cの確保が問題となる。しかし、本� �施形態に係るトルクコンバータは、トルク� �及び容量係数を含むトルクコンバータの性� �を効果的に確保することができる。

 (4)トーラス幅Lとトーラス外径D2との比(L/D 2)が0.2以下となるようなトーラス21において� �、トルクコンバータの性能低下が顕著にな� �、それによる影響が懸念される。しかし、� �のようなトルクコンバータにおいてもトル� �比及び容量係数を含むトルクコンバータの� �能を効果的に確保することができる。

 (5)流体室6内におけるタービン9とフロン� �カバー3との間にロックアップ機構12が設け� �れている。そのため、インペラ4及びタービ� ��9等を設置するスペースがトルクコンバータ の軸方向において制約される。また、ロック アップ機構12のダンパ13がフロントカバー3と� ��側に向けて張り出している。そのため、ダ� ��パ13とタービン9との接触を避けるためにト� ��ラス内径D1を大きくせざるを得ず、そのこ� �がトーラス内径D1を小さくすることについて の制約となる。上記のように、ロックアップ 機構12を設置することによって、トーラス21� �薄型化したりトーラス内径D1が増加したりす ることから、トルク比及び容量係数といった トルクコンバータの性能の確保が困難になり やすい。しかし、本実施形態に係るトルクコ ンバータは、そのような状況下でもトルク比 及び容量係数を含むトルクコンバータの性能 を効果的に確保することができる。

 上記実施形態は、以下のように変更するこ� ��もできる。
 ロックアップ機構12のないトルクコンバー� �に本発明を適用してもよい。
 トーラス幅Lとトーラス外径D2との比(L/D2)は0 .2以下であって且つ「0.12」以外の値でもよい 。

 上記比(L/D2)は0.2より大きい値でもよい。
 トーラス内外径比は内外径比設定範囲内に� ��ける「0.67」以外の値でもよい。
 内外径比設定範囲は「0.57~0.65」でもよい。

 ステータブレード20の出口角度θは角度設定 範囲内における「36°」以外の値でもよい。
 角度設定範囲は「35~40°」でもよい。