トルクコンバータ
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トルクコンバータ構成部品の展開モデルトルクコンバータのカットモデル

トルクコンバータ(英語: torque converter)は、流体の力学的作用を利用した変速機である。「トルコン」と略されることも多い。
解説

トルクコンバーターは類似の装置である流体継手とは異なり、入力側と出力側の回転差によりトルクの増幅作用が発生する。これが単なる継手ではなくコンバータ(変換機)と呼ばれる所以である。

流体継手同様、「液体」を介しているため、動作に柔軟性があり、一時的に出力側だけを止めることができるなど、自動クラッチのように利用することもできる。出力軸が停止した状態をストールといい、その間の入力はすべてに変換されている。このため、システムによってはオイルクーラー等の液体冷却器が必要となる。機械接続された継ぎ手と比較して、トルクコンバータは負荷が大きくなると滑りが多くなり、伝達効率が落ちる傾向がある。

単体では大きな減速比を効率的に得られないので、幅広い速度域に対応させるためには、機械式の変速機と組み合わせて使われる。

自動車のオートマチックトランスミッションでは重要な部品だが、日産フーガハイブリッド スカイラインハイブリッドなどのように、起動時からトルクが大きく回転制御もたやすい電動機にその役割を代替させ、燃費向上のため省かれる例もある。
構造

外殻はトーラス形の容器で、内部はポンプインペラ、タービンランナ、ステータ(固定翼)より構成され、比較的粘度の小さいオイルが満たされ、循環する。

入力側に接続されたポンプインペラがオイルの流れを生み出し、それに向き合ったタービンランナがその流れの慣性力を受けて出力軸を駆動する。

両者の間に位置するステータは、タービンランナからの排出流(戻り)を整流し、残っている運動エネルギーをポンプインペラに還元することでトルク増幅作用を発生させる。

ポンプインペラとタービンランナの回転速度が近づくと(乗り物などでは、ある程度速度が上がった状況)、ステータによるトルク増幅効果が薄れて流れの妨げとなるので、ワンウェイクラッチを設けてステータをタービンランナと共に回転させ、効率を維持する。

AT専業メーカーであるアイシン・ワーナー(現:アイシン)と日本自動変速機(現:ジヤトコ)が設立された1970年代頃から、本格的な日本メーカーのAT開発が始まり、1973年(昭和48年)のオイルショックを契機に、省資源省エネルギーが叫ばれた。変速作用が必要ない領域で機械式クラッチにより入出力軸を直結して伝達効率を上げるロックアップ機構ができ、ロックアップ機構がAT装着車に搭載された事で流体の粘性や滑りによるロスを補う燃費性能が確立した。

スポーツ走行での伝達効率をさらに上げるために、既存のATを使いながら制御するコンピュータプログラムを改良し、1速と変速時以外で常時ロックアップさせる制御も行われている場合がある(レクサスIS-F等)。ロックアップによりトルク増幅作用がなくなることがデメリットとされることがあるが、実際にはトルク増幅作用は伝達ロスで無駄になるエネルギーをトルクとして回収しているものであって、直結となるロックアップ時のロスゼロとは伝達効率の面では比較にならない。なお、常時ロックアップはエンジンのトルク変動が吸収されずに伝わり、特に低速域では振動騒音が増大することから、適したギア比の設定かつマニュアルシフトのクラッチと同様にロックアップ機構にダンパー機構を持つことが前提となる。

マツダアクセラで初採用したガソリンエンジンのみでハイブリッドカーに匹敵する燃費を目指したAT「SKYACTIV-DRIVE」でも、伝達効率向上と燃費の抑制を図るため発進直後以外の全変速段で常時ロックアップさせている。ロックアップ時の弊害対策として、制御コンピュータのプログラムの工夫以外にロックアップ機構自体に大容量のダンパー機構を設けている。

ロックアップは伝達効率を向上させるがショック等を生じやすく、快適性を損ないやすい。エンジン回転が千数百回転あたりの低い回転数でロックアップすると、パワートレーンの固有振動数とボディーの共振周波数が近づくため、振動が発生しやすくなる。また、直結の場合、低車速域ではトルク変動が大きくなるため、ダンパーでの吸収にも限界がある。そのため、快適性を確保しつつロックアップ領域を拡大するのは難しかった。そこで従来ロックアップを行わなかった低速領域や減速時に、ロックアップクラッチを微少に滑らせる(スリップさせる)程度に接続し、ロックアップクラッチの摩擦特性に大きく影響するATFもスリップ制御を行うATに対応する品を使用した。


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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)
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