トルクコンバーターとは何か、そしてどのように機能するのか？

これまで市場で見られる主なトランスミッションの種類とその特徴についてお伝えしてきましたが、今回はそれらに搭載され、非常に重要な役割を果たす部品の一つ、トルクコンバーターについて取り上げます。ここでは、トルクコンバーターとは何か、そしてオートマチックトランスミッション内でどのような役割を担っているのかを説明します。

トルクコンバーターは、オートマチックトランスミッションに追加で組み込まれる流体式トランスミッションです。この機械要素は、ドイツの技術者ヘルマン・フェッティンガーが1905年に特許を取得して発明したものです。当初は造船分野で初めて採用され、その後もトルクコンバーターは航空、産業機械、鉄道、そして自動車などの分野に広まりました。本記事の主題である自動車分野では、1930年代初頭にイギリスのコベントリーに拠点を置くダイムラー・モーター・カンパニーのバスや重機に採用されました。

ご覧のとおり、トルクコンバーターは決して最新の部品ではなく、長年にわたって動作を改良する十分な時間がありました。ただし、そのことは部品の構成や動作原理が変わっていないことを意味するわけではありません。トルクコンバーターは、オートマチックトランスミッションにおいて本来クラッチが担う役割を代替する機械部品です。その役割は、トランスミッションとエンジンの接続を行うことであり、したがってエンジンのトルクをトランスミッションへ伝達することです。トルクコンバーターは以下の要素で構成されており、それぞれが重要な機能を持って動作を可能にしています。

• トルクコンバーターのケース（ポンプ）：この部品はエンジンと一体となって回転するため、エンジンを始動した瞬間から作動を開始します。ポンプとも呼ばれるこのケースには羽根が配置されており、遠心力によって内包するオイルをタービンへと送り出します。

• タービン：ポンプから送り出されたオイルは、タービンの湾曲した羽根に当たり、これによって基本的に車両の移動が可能になります。タービンはトランスミッションと直接接続されています。タービンの羽根はポンプから来たオイルを回転方向とは逆向きに受けるため、オイルの流れを反転させる必要があり、再びポンプに戻る際には回転方向を元に戻し、過度な動力損失が生じないようにします。
• ステーター：ステーターは、オイルを再びポンプへ送り返す役割を担う部品です。一方向にしか回転できないベアリングが取り付けられているため、流れの方向を変えることができます。こうして、ポンプに戻る直前にオイルの回転方向が変わり、トルクコンバーターの効率を高めることができます。

• ロックアップクラッチ：この部品は現代のオートマチックトランスミッションによく見られるもので、車両のコンピューターによって制御され、必要に応じてトルクコンバーターの作動を解除することができます。これは、クラッチ段階においてエンジントルクの比率が1:1となる際、トルクコンバーターは効率の損失を伴い、大出力エンジンではその損失が95%に達することもあるためです。一方、動力伝達においてはスリップが3%を超えることは許されません。ロックアップクラッチはポンプに連結されており、エンジントルクが入力されるとオイルの圧力によってポンプに押し付けられ、通常のクラッチに近い、スリップのない剛性の高い動力伝達を実現します。