トルクコンバーター：流体継手とトルク増幅装置

主な構成要素と作動原理

トルクコンバーターの内部には、主として3つの要素がある。エンジンによって駆動されるポンプ（インペラー）、変速機入力部に接続されるタービン、そして両者の間に配置されるステーターである。ポンプは遠心力によってトランスミッションフルードを外側へ送り出す。流動する油はタービンを駆動し、ステーターを通って戻る。ステーターは流れの向きを変え、低速時の効率を高める。この流れの方向転換により、タービン回転数がポンプ回転数より大幅に低いとき、トルク増幅が生じる。

主な特性

• トルク増幅：低速域では、ステーターが入力に対して出力トルクを高めることができ、加速を助ける。
• スリップとストール特性：車両停止中にもエンジンを回転させられるよう、制御されたスリップを許容する。「ストール」とは、被駆動側を停止させた状態でのエンジンの最高回転数を指す。
• ロックアップクラッチ：多くのコンバーターは、巡航速度でタービンとポンプを直結するクラッチを備え、スリップをなくして燃費を改善する。

歴史と発展

トルクコンバーターは初期の流体継手から発展し、自動変速機を搭載した車両の運転性を向上させるために開発された。20世紀半ばには自動変速機で広く普及し、その後数十年にわたり、油圧設計の改善や、高速走行時の損失を減らすロックアップクラッチの追加によって改良されてきた。

用途

トルクコンバーターは自動変速の乗用車や小型トラックで一般的に用いられるほか、バス、建設機械、一部の鉄道車両および船舶の駆動系など、多くの重用途にも使われる。トルクを増幅し、低速での滑らかな作動を可能にする性質は、力強く緩やかな発進が必要な用途に適している。トルク増幅の物理についてはトルク増幅を、変速機と駆動系については車両用変速機を参照。

相違点と注目すべき事項

純粋に機械式のクラッチと比べ、トルクコンバーターはより滑らかな接続を実現し、エンジンと変速機の間にある程度の回転速度差を許容する。一方、ロックアップされていない場合は油圧的な損失が生じる。現代の設計では、快適性と制御性という利点を保ちながら許容可能な損失との均衡が図られており、多くの自動駆動系で標準的な解決策であり続けている。