JP2009541668A - 流体式トルクコンバータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、流体式トルクコンバータ（１）及びその製造方法に関する。組立てを容易にするために、タービン（３７）が、トーショナルダンパ（１７）に、複数の高温リベット（７）によってリベット締めされるか、又は溶接される。

Description

本発明は、特に請求項１に記載の流体式トルクコンバータ及び請求項６に記載の流体式トルクコンバータの製造方法に関する。

先行公報ではない文献に、製造に高温リベット締め（ｈｏｔ−ｒｉｖｅｔｉｎｇ）方法が用いられる流体式トルクコンバータに関する開示がある。この流体式トルクコンバータはトーショナルダンパを有する。

特許文献１には、トーショナルダンパとタービンとを備えた流体式トルクコンバータが開示されている。

ヘッドを有する高温リベットを用いる高温リベット締め方法が、特許文献２、特許文献３及び特許文献４から原理的に既に知られている。

独国特許発明第１９８２６３５１号明細書 米国特許出願公開第２００５／０１６１４４２号明細書 英国１５２８７３０号明細書 独国特許出願公開第３１４０３６８号明細書

本発明の目的は、トーショナルダンパの組立て後にタービンを取り付けることを可能とする流体式トルクコンバータ及びその製造方法を提供することである。

この目的は、装置の請求項１の特徴及び方法の請求項６の特徴を有する本発明によって達成される。

本発明の利点によれば、トーショナルダンパの製造を完全に仕上げ、任意にその動作が正常かどうか試験し、次に、高温リベットによって、タービンを１つの側からトーショナルダンパに回転しないように固着することが可能である。このために、高温リベットの大きいヘッドがタービンの軸方向側に設けられる一方、高温リベットの狭いスタッドがこのタービンの開口部に通され、トーショナルダンパのキャリア部分に高温リベット締めされる。１つの側からのこの組立ての結果として、トーショナルダンパの組立てを行った後にタービンをトーショナルダンパに固着可能であることが実現される。タービン及びトーショナルダンパのこのような予備組立ては、トーショナルダンパからの異なる製造箇所においてタービンが製造される場合、複雑でコストがかかることが分かっている。その場合、タービン及びトーショナルダンパは、まず、組立てのために１つの箇所において結合される必要があり、次に、場合によりハウジングへの組立てのために別の箇所へと運ばれる必要があるであろう。個々の構成要素が異なる製造業者、特にＯＥＭ（相手先商標製品製造業者）及び供給業者によって製造される場合、この問題は深刻になる。これに対して、全ての構成要素を１箇所に送達して、そこで構成要素の大部分を同時に製造することは、最も低い製造／組立てコストを呈する。

高温リベット締めについては、先行公報ではないＤＥ １０２００５００６２５３．９−３４号明細書に記載の方法を用いると特に有利である。冒頭に記載した利点に加えて、この方法のさらなる利点は、運転されてからすぐに流体式トルクコンバータの油回路（ｏｉｌ ｃｉｒｃｕｉｔ）内に生じるであろうスケールロス（ｓｃａｌｅ ｌｏｓｓ）が発生されないことである。したがって、通常は流体式トルクコンバータと共通の油回路を有する変速機の油回路も清浄なまま保たれる。これは、高温リベット締めを用いれば、スケールロス（すなわち溶接スパッタ）を、例えば環状ポケット又は孔の内側壁の形態であり得る特殊な捕集領域に引き止めることができるためである。

例えばスプライン歯を用いた回転しない結合と比較すると、高温リベット締めによる結合には、それが歯面の遊びのない固い結合であるため共鳴振動に起因する騒音が生じることがないという利点がある。

タービンは、金属薄板部分が上記のキャリア部分を形成するように、トーショナルダンパのこの金属薄板部分に直接高温リベット締めすることが可能である。しかしながら、重量及び動作性能のために、タービンは、非常に薄い金属薄板でできており、このため高温リベット締め方法による結合に問題が生じる。このため、特に環状キャリアとして構成され得る別個のキャリアが設けられてもよい。この場合、高温リベットがキャリアに溶接される。したがって、トーショナルダンパ及び薄型タービンの金属薄板は、キャリアと高温リベットのヘッドとの間に圧締される。

このキャリアは、溶接及びリベット締めに必要な力を吸収するのに十分に厚くかつ剛性にされることが可能である。さらに、キャリアは、タービンの代わりに位置合わせ（ｃｅｎｔｅｒｉｎｇ）機能を果たすことができ、及び／又はトーショナルダンパのばねキャリアとして機能することができる。スケールロスを受け取るために、このキャリアは止まり孔を含んでいてもよい。キャリアが特に旋削された（ｔｕｒｎｅｄ）部分として製造可能であるため、周囲に分配された高温リベットのために環状溝を設けてもよい。環状溝の深さにより高温リベットの長さが決まるのが有利である。したがって、特に長いリベットが設けられることがあり、その収縮が対応して大きくなり、それによって高い引張り応力も実現される。この高い引張り応力は特に良好な非噛合式（ｎｏｎ−ｐｏｓｉｔｉｖｅ）結合をもたらす。

特に有利には、高温リベットによって結合される金属薄板部分間、すなわち、トーショナルダンパの金属薄板とタービンの金属薄板との間にエンボスが設けられてもよい。かかるエンボスは、リベット締めの前に金属薄板部分間の回転を防止する要素となる。このエンボスは、特に高温リベットの領域に設けられてもよい。

請求項４の主題は、有利には、付加的な機能としてキャリア部分を用いて変速機入力軸ハブに対するトーショナルダンパの軸方向の位置決めを確実にする。

少なくとも２つのリベットのインダイレクト溶接は同時に、確実に主電流が相互に移動可能な部分を介して流れないようにし、それによって二次的な溶接及び／又は表面の損傷がそれらの部分に生じることがない。周囲に均等に分配された少なくとも２つの溶接電極が、チッピングからの保護を提供する。

本発明のさらなる利点は、他の請求項、説明及び図面から明らかである。

図面に示されるいくつかの例示的実施形態を参照して、本発明を以下に説明する。

高温リベットを備えた流体式トルクコンバータ１の半断面図を示す。 高温リベットの領域の結合のための製造方法を、図１に記載の流体式トルクコンバータの詳細図で示す。 高温リベットの領域の結合のための製造方法を、図１に記載の流体式トルクコンバータの詳細図で示す。 高温リベットの領域の結合のための製造方法を、図１に記載の流体式トルクコンバータの詳細図で示す。 別の形態の、円錐形状の高温リベットを示す。 高温リベット締め機械における流体式トルクコンバータの構造単位の圧締を示す。 別の高温リベットを高温リベット締めするための方法工程を図２〜図４と同様に示す。 別の高温リベットを高温リベット締めするための方法工程を図２〜図４と同様に示す。

図１は、流体式トルクコンバータ１の半断面図を示す。この流体式トルクコンバータ１は、入力側を、ねじ結合によって、部分的に可撓性の駆動板（詳細には図示せず）及び駆動エンジンのクランクシャフトに結合される。ねじ結合の別の２つの具体的構成例が図面に示されている。

流体式トルクコンバータ１は、出力側を、スプライン歯５２を介して、変速機の、同軸上に配置された変速機の入力軸（詳細には図示せず）に結合される。変速機入力軸、流体式トルクコンバータ１及びクランクシャフトフランジが、中央軸２５と同軸上に配置される。

流体式トルクコンバータ１は、ハウジング５０、ポンプ外郭構造３５、タービン３７及びステータ３８を備える。例示的実施形態の以下の詳細な説明は、クランクシャフトからハウジング５０への動力の伝達経路をたどる。動力の伝達経路は、ハウジング５０からポンプ外郭構造３５へと通過する。流体式動力変速機により、動力の伝達経路は、このポンプ外郭構造３５からタービン３７へ、そしてトーショナルダンパ１７を介して記載した変速機入力軸へと伝達される。これに対して、ロックアップクラッチ１８が係合された状態では、動力の伝達経路は、ハウジング５０からロックアップクラッチ１８を介してトーショナルダンパ１７へと、次に変速機入力軸へと伝達される。

タービン３７は、ポンプ外郭構造３５の近傍に、その駆動エンジンの方を向いた側に配置される。フリーホイール３９に従来の方式で支持されたステータ３８は、ポンプ外郭構造３５とのタービン３７との間で、半径方向内側にかつ軸方向に配置される。

フリーホイール３９の内側ハブ４０は、内部の歯によってステータ軸（詳細には図示せず）に回転しないように結合される。

タービン３７は、その半径方向内側領域内に、図２〜図４でより詳細に見られる、円周上に均等に分配された複数の円形開口部５ａを有する。ヘッド１５及びシャンク１３を備えた高温リベット７が、タービン３７の側部からこれらの開口部５ａに挿入される。高温リベット７は、環状キャリア４３に対してばねキャリア４４を圧締めする。この結合部の生成は、図２〜図４に以下により詳細に説明される。ばねキャリア４４は、金属薄板支持体４６に対して、トーショナルダンパ１７の捩り剛性に抗して回転性が限られた状態で配置される。このために、トーショナルダンパ１７の弓状ばね４７、１４が、金属薄板支持体４６、ばねキャリア４４及びばねキャリア４４に回転しないようにリベット締めされた金属薄板連結要素５３の金属薄板に組み込まれた凹部に受け取られる。

金属薄板支持体４６には、周方向において弓状ばね４７、１４の半径方向外側に、弓状ばね１４を案内する曲線状の取付け部材４９が設けられている。金属薄板支持体４６は、その半径方向内側部分によって変速機入力軸ハブ５１に回転しないように結合される。この変速機入力軸ハブ５１は、前述したスプライン歯５２によって変速機入力軸に回転しないように結合される。キャリア４３は、滑り軸受によって変速機入力軸ハブ５１上に半径方向及び軸方向に案内される。摺動面の軸方向対合部を潤滑するために、潤滑剤流路７０が設けられる。この潤滑剤流路７０は、摺動面の半径方向対合部を潤滑するために設けられた潤滑剤流路７１に通じている。同時に、潤滑剤流路７０は、コンバータ冷却回路の循環を確実にする。キャリア部分４３は、軸方向転がり軸受７２を介して軸方向固定リング７３上に軸方向に支持される。その際、軸方向固定リング７３は、フリーホイール３９の外輪７４（すなわち圧締リング）上に軸方向に支持される。

金属薄板連結要素５３は、内側ディスクキャリア５４に固定して結合される。内側ディスクキャリア５４は、軸方向の歯によってロックアップクラッチ１８の内側クラッチディスクを固定する。これらのクラッチディスクは、回転しないようにかつ内側ディスクキャリア５４に対して軸方向に移動可能である。同様に、外側クラッチディスクが、回転しないように、かつ、ハウジング５０にしっかりと結合された外側ディスクキャリア５７に軸方向に移動可能に固定される。このために、外側クラッチディスクの外部の歯が係合する軸方向に配向された内部の歯が、外側ディスクキャリア５７に組み込まれる。外側ディスクキャリア５７は、ハウジング５０に同軸上に延在し、それに固定して摩擦溶接される。外側及び内側クラッチディスクは互いに半径方向に係合する。内側クラッチディスク５５は、両側で基部本体にしっかりと固着された摩擦ライニングを有する。これらの摩擦ライニングは、外側クラッチディスクの両側及び前部クラッチディスクの１つの側及び支持ディスク（ｂｒａｃｉｎｇ ｄｉｓｋ）６３に位置する。摩擦モーメントが接触面によって伝達される。ロックアップクラッチ１８を外したり係合したりするためにピストン６４が設けられる。

図２〜図４を参照して以下に説明される製造方法では、変速機の側から、すなわち、図面の右側から高温リベット７に圧力がかけられることによって、高温リベット７を環状キャリア４３に溶接し、次に高温リベット７を据込み加工する（ｕｐｓｅｔ）。このために、図６に示されるように、
−内側ディスクキャリア５４、
−トーショナルダンパ１７、
−環状キャリア４３及び
−変速機入力軸ハブ５１
を備える構造単位１００がまず組み立てられる。

変速機入力軸ハブ５１は、機械のレセプタクル１０１に設置され、タービン３７は、高温リベット７とともに、構造単位１００内に設置される。ここで、高温リベット締めプロセスは、図２〜図４の単一の高温リベットを参照して詳細に図示されるように、円周上に均等に分配された少なくとも２つの電極１０２ａ、１０２ｂによって行われる。高温リベット７をプレスするための力は、キャリア４３及び変速機入力軸ハブ５１を介してレセプタクル１０１によって利用される。図６の矢印によって示されるように、溶接はインダイレクトに行われる。この場合、溶接電流が、１つの電極１０２ａから別の電極１０２ｂへとの伝達経路る。したがって、主電流が、高温リベット７、キャリア４３及び変速機入力軸ハブ５１を介して比較的直接流れる。これにより、互いに接触しているが互いに対して移動可能な部分が、互いに溶接されないか、又は互いに付着せず、これらの構成要素の表面が保護されることが確実になる。

図２〜図４は、高温リベット７の領域に接合部を生成するための方法を、図１に記載の流体式トルクコンバータ１の詳細図で示す。この詳細図は、図１と比較して９０°回転して示されている。

図２は、環状キャリア４３（図２には示されていない）に固着されるべきタービン３７及びばねキャリア４４を示す。タービン３７及びばねキャリア４４は、円形の貫通開口部５ａ、５ｂを有する。シャンク１３及びヘッド１５を備えた高温リベット７も示される。開口部５ａ、５ｂは、シャンク１３より大きい直径を有し、それによって組立て部分において高温リベット７が開口部５ａ、５ｂに対して遊びを有するようになっている。この例示的実施形態では、高温リベット７の、ヘッド１５と反対側の端面９は、尖鋭形１６で構成される。高温リベット７は、高い靭性を確保するために例えば炭素含量の低い鋼からなる。ばねキャリア４４の開口部５ｂは、ばねキャリア４４の、ヘッド１５と反対向きの側に設けられ、この側で捕集領域２３において開口部５ｂを広げる段部を有する。この捕集領域２３の機能は以下に説明される。この例示的実施形態では、捕集領域２３は、円筒状であり、環状ポケットとして説明することができる。しかしながら、捕集領域２３はまた、異なる形状を有していてもよい。

図３は、タービン３７及びばねキャリア４４が高温リベット７によって脱離できないように固着されるべき環状キャリア４３をさらに示す。このために、高温リベットはまず、溶接電極（ここでは図示せず）を用いて開口部５ａ、５ｂに挿入され、この溶接電極に、高温リベット７のヘッド１５が脱離可能であるがしっかりと結合される。ヘッド１５と溶接電極とのこの結合は、例えば、真空によって生成される。あるいは、ヘッド１５は、機械的圧締によって溶接電極に結合されてもよい。あるいは、高温リベットは、ばねキャリア４４に対するタービン３７の位置が画定されるように、開口部５ａ又は５ｂに予め取り付けられていてもよい。

次に、高温リベット７の端面９が、キャリア４３の表面１０に溶接される。これは、例えば抵抗溶接法によって行われる。しかしながら、全ての電気溶接方法が適している。抵抗溶接法として、特にプロジェクション溶接法が本明細書では用いられる。このために、高温リベット７の端面９は、ほぼ尖鋭形１６として形成される。溶接は、電気溶接パルスによって行われる。この例示的実施形態では、パルスは、高温リベット７の端面を抵抗溶接する際の通常の値である約３０〜６０ミリ秒の長さを有する。図３は、ここで生成される溶接区域３０も示す。例えばアークスタッド溶接法が電気抵抗溶接の代替例である。しかしながら、アークスタッド溶接法は本明細書ではあまり適していない。その理由は、この方法ではアークが他の側に飛ぶことがあり、これは望ましくないためである。

図４は、次の方法工程及び最後の方法工程を行った後の、キャリア４３と、タービン３７及びばねキャリア４４との脱離できない結合を示す。この工程では、高温リベット７は塑性変形される。この塑性変形は、短い時間間隔の後に第１の溶接パルスに続く第２の電気パルスを印加することによって生成される。この第２のパルスは、より低い電流強度を有し、第１の溶接パルスよりかなり長い。第２のパルスは、例えば、１０００ミリ秒間続いてもよい。高温リベット７は、第２のパルスによって加熱されて軟化される。

同時に、高温リベット７のシャンク１３の据込み（ｕｐｓｅｔｔｉｎｇ）の形態の塑性変形をもたらす力が、高温リベット７の長手方向８にかけられる。据込み力は、溶接力と同じ値を有してもよく、又は溶接力より低くても高くてもよい。この据込み移動は、高温リベット７のヘッド１５の下側１２の少なくとも一部がタービン３７の表面１１に当接するまで行われる。ここで、据込み加工の際に側部に推進されるシャンク１３の材料が、周方向に帯状に開口部５ａ、５ｂを完全に満たす。キャリア部分４３の表面１０への、高温リベット７の端面９の溶接の際に生成される溶接スパッタ、ならびに据込み加工の際にこの捕集領域において移動される材料が、開口部５ｂの捕集領域２３に受け取られ、それによって、清浄で平滑な接触面が、
−キャリア４３とばねキャリア４４との間、及び
−ばねキャリア４４とタービン３７との間
の両方に存在するようになる。

したがって、溶接スパッタは、流体式トルクコンバータの油回路、又は場合により変速機の油回路に、スケールロスとして入ることがない。

この方法によれば、溶接された結合部が高温リベット７とキャリア４３との間にのみ生成されるため、溶接可能である必要がないばねキャリア４４及びタービン３７をキャリア４３に固着することが可能である。例えば、ばねキャリア４４及びタービン３７は、アルミニウム、表面を被覆された鋼（特にニトロ化された鋼）、セラミック又はプラスチック（特に繊維強化プラスチック）、ならびにかかる成分の複合体から作製される構成要素であり得る。高温リベット７及びキャリア部分４３のみは、溶接可能な材料で作製されなければならない。

さらに、本方法を実施する前に、高温リベット７が孔５に対して間隙（ｃｌｅａｒａｎｃｅ）を有することによって、高温リベット７の端面９は、キャリア４３用の導電性材料を結合するときでも短絡を起こさずにキャリア４３に溶接することができるが、その理由は、溶接電流が高温リベット７自体のみを通って伝導されるためである。全ての場合において、溶接に必要な高い電気抵抗が、高温リベット７の端面９とキャリア４３の表面１０との間に発生する。

本方法を実施した後、高温リベット７は、先行する熱による再成形のために収縮する。このように、接合部のさらなる圧締が生成され、高い強度が得られる。

さらに、溶接及び後の塑性変形が、設備の取り替え（ｒｅｔｏｏｌｉｎｇ）又は再設定をさらに行う必要なく、標準的な溶接プレスにおける１つの作業サイクルで行われる。

溶接によって場合により生じる溶接区域３０の硬化が、塑性変形に関連して、後の加熱によって低減される。

上記の開口部５ｂの円筒形状だけでなく、図５に示されるような円錐形状を提供することが可能である。例えばばねキャリア４４又はタービン３７として鋳物を用いる場合、円筒形の開口部よりも円錐形の開口部の方が生成するのが簡単である。開口部の直径は、キャリア４３からの距離の増加とともに大きくなる。円錐角αは変化してもよく、この例では、およそ、α＝２５°である。シャンク１３の据込み加工の際に移動される材料がばねキャリア４４の開口部の壁を押圧し、したがってこれらの開口部をほぼ完全に満たすことが図から分かる。さらに、この例示的実施形態では、周囲シールリング２７が、高温リベット７のヘッド１５の下側９８に一体成形される。据込み加工プロセスの後、シールリング２７は、ばねキャリア４４の表面１１に当接し、接合部をさらに封止する。あるいは、同じ機能を行う同様の周囲シールリングが、ばねキャリア４４の表面１１に設けられてもよい。

本発明の別の形態では、高温リベットは、真空によって溶接電極に固着されない。高温リベットはまた、磁気的に又は機械的に溶接電極に固着されてもよい。

タービン３７の開口部は、穿孔すなわち孔あけ加工されてもよい。

図２〜図４では、より分かりやすくするために、誇張された直径を有する開口部５ａ、５ｂが示される。実際には、スタッド１３は開口部５ａ、５ｂにおいて非常に小さい間隙を有し、それによって先行する溶接の位置合わせが実現されるようになっている。この小さい間隙を所与とすると、リベット締めプロセスの際にヘッドとタービンとの間で放出される材料のためのレセプタクルを生成するために、図７及び図８に示される形態が設けられ得る。

図７及び図８は、２つの方法工程におけるヘッドの下側の環状溝１０４を示す。この環状溝１０４は、タービン３７のリベット締めが完了した際に、前記放出された材料１０５ａ、１０５ｂを受け取る。小さい半径方向の遊びを伴うこの形態では、非常に高い半径方向支持力（ｂｒａｃｉｎｇ ｆｏｒｃｅ）が、スタッド１１３とタービン３７とばねキャリア４４との間に生成される。この場合、非噛合式結合に加えて、高温リベット１０７によってせん断力も伝達可能である。

溶接スパッタを受け取るための捕集領域１２３は、この場合、図２〜図４に示されるものとは異なるように構成される。したがって、図７及び図８に記載の捕集領域１２３は、環状キャリア１４３における窪みである。この窪みは、浅い止まり孔の形態であってもよい。しかしながら、キャリア１４３が旋削された部分であるため、窪みはまた、キャリア１４３を旋削する際に１つの作業サイクルで生成される環状溝の形態であってもよい。

記載した実施形態は、例示的な形態に過ぎない。異なる実施形態のために記載された特徴の組合せも可能である。本発明の一部をなす装置部分のさらなる特徴、特に記載されていない特徴が、図面に示される装置部分の形状から明らかとなる。

Claims (11)

1. コイルばね力に抗し、変速機入力軸ハブ（５１）に対し回転可能なキャリア部分（４３）と、ヘッド（１５）及びシャンク（１３）を含む少なくとも１つの高温リベット（７）とを備えた流体式トルクコンバータであって、
   タービンが、前記高温リベット（７）により前記キャリア部分（４３）にリベット締めされ、前記ヘッド（１５）が、前記タービン（３７）の側部に配置される流体式トルクコンバータ。
2. 前記キャリア部分（４３）が、前記高温リベット（７）により前記タービン（３７）と前記キャリア部分（４３）との間に圧締されるばねキャリア（４４）を介して間接的にコイルばね（４７、１４）に当接することを特徴とする請求項１に記載の流体式トルクコンバータ。
3. 前記キャリア部分（４３）が、環状形状を有し、かつ前記変速機入力軸ハブ（５１）に支持されることを特徴とする請求項２に記載の流体式トルクコンバータ。
4. 前記キャリア部分（４３）が、軸方向の転がり軸受（７２）を介してステータ（３８）上に少なくとも間接的に支持されることを特徴とする請求項２あるいは３に記載の流体式トルクコンバータ。
5. 前記キャリア部分が、前記コイルばね（４７、１４）に当接するばねキャリア（４４）であることを特徴とする請求項１に記載の流体式トルクコンバータ。
6. コイルばね力に抗し、変速機入力軸ハブ（５１）に対し回転可能なキャリア部分（４３）と、高温リベット（７）とを備えた流体式トルクコンバータの製造方法であって、
   前記高温リベット（７）が、ヘッド（１５）及びシャンク（１３）を含み、タービン（３７）の開口部（５ａ）を通して挿入され、端面（９）によって前記キャリア部分（４３）の前記表面（１０）に電気溶接され、次に塑性変形され、前記高温リベット（７）の前記シャンク（１３）は、前記ヘッド（１５）の前記下側（１２、９８）が前記タービン（３７）の前記表面（１１）に帯状に当接するまで据込み加工される方法。
7. 前記高温リベット（７）の前記シャンク（１３）が、前記端面（９）を溶接してから短い時間間隔の後に印加される第２の電気パルスによって加熱され、同時に据込み加工されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記溶接にプロジェクション溶接法が用いられることを特徴とする請求項６あるいは７に記載の方法。
9. 前記高温リベット（７）が、脱離可能であるがしっかりと自身が結合された溶接電極とともに前記開口部（５ａ）に挿入されることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記加工が溶接プレスにより行われることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記溶接が、インダイレクト溶接法を用いて行われることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一項に記載の方法。
    
    

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