トルクコンバータのトルク比とは？

長文になります、すいません。
トルクコンバータの性能を表す数値に「トルク比」というものがあるそうですが、この値の意味が良くわかりません。
よく見る性能曲線図（http://www.jidoshaseibishi.com/2G/2011_03/21/21. …の下段の「解説」にある図）では、速度比0.8～0.9がクラッチポイントで、そこから速度比が1.0まではトルク比が1.0で底を打ったようになります。（他文献では実際には1.0にはならず、フリクションによって1.0を下回るともしますが、グラフは似たようなものとなります）
しかし、私の浅はかな知識によれば速度比が1.0に近づいたトルクコンバータはトルク伝達能力が急速に低下し、速度比が1.0の場合にはトルクが伝達する割合が0になるはずだと考えています。これはトルクの伝達にはトルクコンバータ内の外周部分でポンプ側からタービン側に向かってのATFの流れが必要だからですが、速度比が1.0の場合にはこのATFの流れが無くなるから（ATFの流れはポンプ側とタービン側の回転差が必要だから）と考えています。
ここでトルク比の定義ですが、よく記述されている書き方ですと「出力トルク÷入力トルク」ですが、厳密に定義すると「トルコンが出力軸へ与えたトルク÷トルコンが入力軸から受け取ったトルク」と考えています。こうであれば、トルク比1.0とはトルコンが入力軸から受け取ったトルクを余さず出力軸へ与えられることを意味します。ここがどうしても合点がいかない点なのです。クラッチポイントより速度比が上でステータが回転しているようないわゆる流体継ぎ手の状態で入力に与えられたトルクがそのまま出力に出てくるとは考えにくいのです。
ここで、速度比が1.0に近い状態というところを考えてみると、要するにこの状態は入力から出力に伝達するするトルクが非常に小さい場合であると言えます。例えて言うなら負荷が非常に小さい場合になるということです。負荷が小さい場合には確かにトルク比は1.0に近い場合も想定できます。しかし、やはり速度比1.0の場合はトルク比1.0にならないのではないかと思います。グラフにすれば速度比が1.0に近い状態ではトルク比も1.0に近くなるが、速度比がさらに1.0に近づくにつれてトルク比は急速に0に垂下していくようなグラフになると考えています。（さらに言えばクラッチポイントで非線形にならず、高次的な曲線を伴って0に接近していくとも考えています）
私のトルク比の理解が間違っているのでしょうか？識者のご意見を賜りたいと思います。

質問者からの補足コメント

• 回答ありがとうございます。
  どうもxxyyzz23gさんのおっしゃる「タービンとポンプの軸トルクが同一になる」という所が私の理解不足の鍵になるような気がしますね。
  私のイメージではトルク比とは、質問にも書きましたが「トルコンが出力軸へ与えたトルク÷トルコンが入力軸から受け取ったトルク」と考えているところが間違いの始まりかもしれませんね。
  するとここで言う「トルク」とは何なのでしょうか？トルコンのポンプとタービンには原動機のような発生トルクはありません。どちらも他からまわされて自身が回るトルクと、他に伝達するトルクと、ATFかき混ぜて熱に変わったり軸受けから発生して熱に変わるトルクですよね。私は議論の対象が、他に伝達するトルクだけだと思っていましたが、これら全部ひっくるめて考えると…やっぱりわかりません。
  わからないのは、何故クラッチポイント以降で伝達効率が上がるのか？です。字数足りない。

  No.3の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/03/30 23:22

• xxyyzz23gさんご指摘のリンク(2個目)も前に見ております。容量係数cはTp÷(ωp^2)だそうですが理解不能です。伝達効率ηはTt・ωt÷Tp・ωpで、これはすなわちタービン馬力÷ポンプ馬力でわかりやすいです。で、先の全部ひっくるめたトルクで考えると、この時（トルコン÷ポンプ回転数が1.0に近い時）伝達できるトルクは非常に小さいはずなのに、何故伝達効率がクラッチポイント以降で100%に近づくのか？というかこれを伝達効率といって良いのか？全くわかりません。

    補足日時：2015/03/31 01:01

No.6 回答者： fxq11011 回答日時： 2015/03/31 19:07

トルクコンバーター、コンバーター、日本語に訳すと変換です。

出力、馬力は、回転数×トルクですね、回転数は速度と同等ですね。
出力が同じでも、回転数（速度）が変わればトルクが変わる、言い換えれば回転数（速度）はトルクに変換でき、トルクは回転数（速度）に変換できます。
「比」の言葉の理解ができていません。
速度比＝１．０、ということは１/1、または３０００（回転）/3000（回転）＝約分すれば１/1です、入力軸と出力軸で回転数に差がないということです。
回転数に差がなければ、トルクに変換される回転数がありません、当然双方のトルク比は1/1、で比の値は１．０、になります。
したがってA軸のトルクは１：１の割合でB軸に伝わります。
注　回転数の差、トルクコンバーター、または組み合わせ歯車の入力側は同じ状態（同じ回転数、同じ軸トルク）のままでも歯車の歯数によって出力側の回転数が変わる、トルコンも同じ、内部の作動状況により変わります。
ただし歯車は歯数が決まっているため自由にまたは自動的に変更はできません、トルコンは出力側の不可の状況により自動的に回転数が変わります（トルクに変換されるため）。
考え方の基本は歯車です、回転数を半分にすると、トルクは倍になります、重機＝クレーンはこれを利用しています、歯車を取り換えることなく自動的に（一定範囲内）変換できる構造を持ったものがトルクコンバーターです。
注　トルク比は急速に0に垂下
比という以上、比の値が０はあり得ません、１：０も１００：０もどちらも０または無限大になり意味がありません。
＞トルク比1.0とはトルコンが入力軸から受け取ったトルクを余さず出力軸へ与えられることを意味します。
これが間違いの元、回転数をトルクに変換しないため結果そうなるだけ、損失を無視すれば、どんな場合も余さず出力側へ伝えます、ただし、回転数×トルク＝出力としてです。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
私は物事を理解しようとする時、まず極端な例から考える癖があります。そのため今回の疑問も「ポンプとタービンが等速ならどうなのだ？」をいきなり考えました。ここが間違いの発端のようです。
fxq11011様の仰る様に「比という以上、比の値が０は…意味がありません。」なのですね。lim t→0が決して時間0で割る事ではないのと同じようにポンプがタービンに与えたトルクが0である時を考える事に意味は無いというのが、私の勘違いしていた点のようです。変な例えですがあるωのポンプと等速で回転する100km離れたタービン（当然ここのトルク伝達は0）を議論する事には意味がないということです。よく見れば件の性能曲線も1.0まで描ききっていない所に図の作者の意図を感じます。
あと参考書に良くある「対向した扇風機」の図ですがあれはいけません。せめて扇風機の周りを覆いで囲った図にしなければ。

お礼日時：2015/04/01 00:04

No.5 回答者： xxyyzz23g 回答日時： 2015/03/31 17:49

No.3です。

横からすみません。

＞速度比が1.0の場合タービン側にも同等の遠心力が働くので、今度はタービン側からポンプ側に押し戻そうとする力も働きます。これが釣り合って速度比が1.0の場合にはATFの流れがなくなると考えています。

そう仮定するには論理的に無理があります。
なぜなら流体で密閉されているためポンプ側も
タービン側も、回転差はほぼない（速度比、トルク比ともに1.0）が
流体は常に流れ回転し続けているからです。
ただ、その状態だと乱流で伝達ロスが増えるため間にあるステーターが
空回りすることで流体の無駄な乱流を防いでいるのです（4：25～）。
なので、流体は常に動いています。

＞ATFかき混ぜて熱に変わったり軸受けから発生して熱に変わるトルクですよね。

いえ、それはご自身で書いている通り、
＞＞他文献では実際には1.0にはならず、フリクションによって1.0を下回るともしますが、グラフは似たようなものとなります

発熱、ロスやベアリング等のフリクションそのものです。
実際には、その先に遊星歯車の変速機があり次にデフや
ドライブシャフトもあり、タイヤ出力軸ではもう少しロスが発生します。
http://www.a-nob.com/automatic-transmission.html

＞何故伝達効率がクラッチポイント以降で100%に近づくのか？というかこれを伝達効率といって良いのか？

当方、専門家ではないですが、クラッチポイント以降で100%に
近づく理由が分からないのは、クラッチポイントの意味が理解できて
いないからではないでしょうか。

一度すべてをリセットし偏見や我流の仮説、思い込みを持たず、いろんな
解説を読み、言葉の意味等をきちんと理解した上で、動画等も何度も見れば
仕組みや実際の流体の流れ、働き、原理は何となく分かると思います。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
私の理解が至らないのはポンプとタービンが等速で回っているときの事で、xxyyzz23さんのおっしゃるとおり発熱、ロスやベアリング等のフリクション（ATFを攪拌する抵抗もありましょう）があれば、そこにポンプとタービンの速差があれば、なんとなく理解できそうです。速差があれば、そこにポンプ側からタービン側への流速があり、その流速を生み出すためのポンプ側のトルクは高効率でタービン側へ伝達できるでしょう。
しかし完全に等速の場合は、やはりポンプ側からタービン側への流速はありえないと考えます。例えば今仮にポンプ側とタービン側を機械的に結合して0速から回転させた場合を考えてみると、そこにはポンプ側からタービン側へ流れ込む道理が全く無いと思います。
クラッチポイントの理解は、単にポンプとタービンの速差が縮まってステータが踏ん張って止まっている必要が無くなったという理解です。

お礼日時：2015/03/31 23:12

No.4 回答者： chiha2525 回答日時： 2015/03/30 21:42

ああ、すみません、リンクも見ずに回答してました。

＞これはトルクの伝達にはトルクコンバータ内の外周部分でポンプ側からタービン側に向かってのATFの流れが必要だからですが、速度比が1.0の場合にはこのATFの流れが無くなるから（ATFの流れはポンプ側とタービン側の回転差が必要だから）と考えています。

速度比が1.0の場合はＡＴＦの流れが無くなる、というのが間違いだと思います。ドーナツの輪の内部を外に内にとぐるぐる回るようです。

の2:30あたりからの矢印の動きが分かりやすいと思います。

あとエネルギーは簡単には（いやむしろどう頑張っても）消えないものです。
速度比１で、トルクの必要なく回る＝トルクがロスなく伝わる、と考えてよいと思います。

この回答へのお礼

わざわざ動画まで貼り付けていただいて、ありがとうございます。ユタカ技研のこの動画はわかりやすいですよね。私も１年ほど前に見つけて何度も繰り返し見ました。
ところで、このビデオでも言及されていますが（2:18あたり）ATFがポンプ側からタービン側へ流れるためには遠心力が必要です。しかし速度比が1.0の場合タービン側にも同等の遠心力が働くので、今度はタービン側からポンプ側に押し戻そうとする力も働きます。これが釣り合って速度比が1.0の場合にはATFの流れがなくなると考えています。
また、トルクの必要なく回る＝トルクが伝わらなくても回るという事にはなりませんでしょうか？
しかしこのご指摘は真意を含んでいるのかもしれません。私はトルク比をトルク伝達比と考えていたのですが、もしかしたらこれが間違っているのかもしれません。でもコンバータ領域のトルク比はトルク伝達比のことを言っているように思うのです。

お礼日時：2015/03/31 01:38

No.3 回答者： xxyyzz23g 回答日時： 2015/03/30 14:11

トルク比＝タービン軸トルク/ポンプ軸トルク

なので、速度比が1.0になるということは
タービンとポンプの軸トルクが同一になるため
0でなく1.0になるのです。
軸トルク差が無くなるという意味では0ですが、あくまでも
「比」なので1.0になるのでしょう。0になると公式が成り立たない。
http://www.jidoshaseibishi.com/2G/2011_10/17/17. …

ポンプ容量係数に着目したグラフでは、ポンプ容量係数は
限りなく0になります。その他の説明やグラフも参考になるのでは？
http://tdl.libra.titech.ac.jp/hkshi/xc/contents/ …

No.2 回答者： chiha2525 回答日時： 2015/03/30 00:42

トルクコンバーター、最初に聞いたときには、モノは言いようとはこの事だと思いましたｗ

出力＝馬力（＝エネルギー）というのは、簡単に言えばトルクｘ回転数で与えられます。トルコンの流体継ぎ手においては、入力側の軸より出力側の軸のほうが回転数が低くなります（これは流体継ぎ手の動きをイメージすれば直感的に分かると思います）。
もしトルクが同じで回転数が低くなれば、それだけで効率の悪さが分かるのですが、トルコンにおいては巧妙な仕組みにより、トルクは上昇します。トルクは上がるけど回転数が下がるので、トルクｘ回転数（＝出力＝エネルギー）は低下します。しかしトルクだけを見ると上昇するので、まさにトルクコンバーターな訳です。

質問者は、この『トルク』と『トルクｘ回転数』を混同されているように感じます。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
パワー（馬力）がトルク×回転数であるということは理解しているつもりです。
chiha2525さんの言われている「トルコンにおいては巧妙な仕組みにより、トルクは上昇します」というのは、正に性能曲線図のコンバータ・レンジの事だと思われます。確かにこの部分では入力されたトルクより出力するトルクのほうが大きくなるようです。この時は入力軸の高い回転数×低いトルクが出力軸の低い回転数×高いトルクとなってパワーが伝達するということになるでしょう。
しかし、ここでの議論（件の性能曲線図）にパワーは出て来ないのです。図では速度比（出力軸回転数÷入力軸回転数）を横軸にトルク比（と伝達効率）の縦軸しか言及していないのです。
カップリング・レンジ（すなわちトルコンは流体継ぎ手と化している状態）で、本当にトルク（パワーではない）が丸々伝達できるものなのでしょうか？

お礼日時：2015/03/30 03:29

No.1 回答者： rgm79quel 回答日時： 2015/03/29 21:39

ロックアップ付きですから、ロックアップしたときは伝達効率が１０割になりますよ。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
私も最初ロックアップの事かな？とも思いました。しかしロックアップ機構はトルクコンバータの本質要素ではありません（後付け要素）し、過去にはロックアップ機構の無いトルコンもありました。
また、件の性能曲線図で言うところの「クラッチポイント」がロックアップした結果によるものだと明言している文献は見つかりませんでした。質問では触れませんでしたが、図では「伝達効率」についても描かれています。この伝達効率はクラッチポイントから速度比が1.0に近づくにしたがって効率が上がるように描かれていますが、ロックアップ機構では伝達効率が上がるという説明はできません。
よって、ここでの議論はロックアップの無い純粋なトルクコンバータについてであり、ロックアップ機構に関しては除外しても良いと考えています。

お礼日時：2015/03/30 03:14