JP2015140907A - トルクコンバータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクコンバータの製造コスト及び工数を低減する。
【解決手段】本発明の製造方法は、フロントカバー３及びポンプインペラ５のそれぞれの回転バランスを測定するバランス測定工程と、バランス測定工程の測定結果に基づいて、フロントカバー３とポンプインペラ５とを固定する際の最適位相を設定する位相設定工程と、フロントカバー３とポンプインペラ５とを最適位相で互いに固定してコンバータハウジングＣ／Ｈを組み立てると共に、コンバータハウジングＣ／Ｈにバランスウエイト（溶接ビードＷの重複部Ｑ）を設けてバランスを調整する組立工程とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、トルクコンバータの製造方法に関する。

トルクコンバータは、エンジンの出力軸の回転を、流体（オイル）を介してトランスミッションの入力軸に伝達するものであり、エンジンの出力軸に連結されたフロントカバーと、フロントカバーに溶接により固定されたポンプインペラと、フロントカバーとポンプインペラとで構成されるコンバータハウジングの内部に配置され、トランスミッションの入力軸に連結されたタービンランナとを備える。コンバータハウジングの内部にはオイルが満たされる。エンジンの出力軸が回転すると、ポンプインペラがオイルに流れを発生させ、この流れでタービンランナが回転駆動され、トランスミッションの入力軸が回転する。

トルクコンバータには、回転時の振動を抑制するために、重量バランスを調整するためのバランスウエイトが設けられる。従来のトルクコンバータのバランス調整は、例えば、トルクコンバータを組み立てた後、タービンを固定した状態でコンバータハウジングを回転させて回転バランスを測定し、この測定結果に基づいて、コンバータハウジングの表面の所定箇所に所定重さの金属チップ（バランスウエイト）を固定することで行われていた。

また、特許文献１では、フロントカバーとポンプインペラとを溶接する溶接ビードの量をアンバランス位置で多くすることにより、トルクコンバータの回転バランスを調整する方法が示されている。具体的には、トルクコンバータを回転させながら、フロントカバーとポンプインペラとの境界に溶接ビードを形成し、溶接棒がアンバランス位置に来たときに溶接棒の送り速度を速くすることで、この部分の溶接ビード量を多くしている。

特開２００７−３２１７７２号公報

上記のような方法において、コンバータハウジングのアンバランス量が大きいと、バランスウエイト（金属チップあるいは溶接ビード）も大きくなるため、コスト及び工数が増える。

以上のような事情に鑑み、本発明は、トルクコンバータの製造コスト及び工数を低減することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、フロントカバー及びポンプインペラのそれぞれの回転バランスを測定するバランス測定工程と、前記バランス測定工程の測定結果に基づいて、前記フロントカバーと前記ポンプインペラとを固定する際の最適位相を設定する位相設定工程と、前記フロントカバーと前記ポンプインペラとを前記最適位相で互いに固定してコンバータハウジングを組み立てると共に、前記コンバータハウジングにバランスウエイトを設けてバランスを調整する組立工程とを有するトルクコンバータの製造方法を提供する。

このように、本発明では、フロントカバー及びポンプインペラのそれぞれの回転バランスを測定し、この測定結果に基づいて両者を固定する際の最適位相を設定する。これにより、接合前のコンバータハウジングのアンバランス量を抑えることができるため、その後の組立工程でコンバータハウジングに設けるバランスウエイトを小さくすることが可能となる。

例えば、前記位相設定工程において、接合前の前記コンバータハウジングのアンバランスのピークの大きさが最小となるように、前記最適位相を設定すれば、バランスウエイトの大きさを可及的に小さくすることができる。

ところで、製品ごとにバランスウエイトの大きさが異なると、バランスウエイトを設けるための作業時間が製品ごとに異なるため、サイクルタイムにばらつきが生じる。この場合、サイクルタイムの長い製品（すなわちバランスウエイトが大きい製品）に合わせて生産計画を立てざるを得ず、生産効率の低下を招く。

そこで、前記位相設定工程において、接合前の前記コンバータハウジングのアンバランスのピークの大きさが各製品で同じになるように、前記最適位相を設定すれば、コンバータハウジングに設けるバランスウエイトの重量を常に一定にすることができる。これにより、バランスウエイトを設けるための作業時間、ひいては各製品の製造サイクルタイムが一定となり、生産効率を高めることができる。

以上のように、本発明の方法によれば、コンバータハウジングに設けるバランスウエイトの大きさを小さくすることができるため、バランスウエイトのコスト及びこれを取り付けるための作業時間が短縮され、トルクコンバータの製造コスト及び工数を低減することができる。

トルクコンバータの断面図である。 （ａ）はフロントカバーのアンバランスを示す平面図、（ｂ）はポンプインペラのアンバランスを示す平面図、（ｃ）はフロントカバーとポンプインペラを組み合わせた状態を示す平面図、（ｄ）は（ｃ）のアンバランスのベクトルを拡大して示す図である。 本発明の一実施形態に係るトルクコンバータの製造方法を示す図であって、１台の溶接機でコンバータハウジングに溶接を施す様子を示す平面図である。 フロントカバー及びポンプインペラの溶接部の拡大図である。 本発明の他の実施形態に係るトルクコンバータの製造方法を示す図であって、３台の溶接機でコンバータハウジングに溶接を施す様子を示す平面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る製造方法の位相設定工程を示す図であって、フロントカバー及びポンプインペラのアンバランスのベクトルを示す。

図１に、トルクコンバータ１の一例の断面図（回転中心よりも上側のみ）を示す。トルクコンバータ１は、フロントカバー３、ポンプインペラ５、タービン６、ステータ７、ロックアップクラッチ８等で構成されている。

フロントカバー３は、エンジンの出力軸（クランクシャフト９）にドライブプレート４を介して連結され、クランクシャフト９と一体に回転する。フロントカバー３は、軸方向と直交する円盤部３１と、円盤部３１の軸心からエンジン側（図中右側）に突出した突出部３２と、円盤部３１の外周端からトランスミッション側（図中左側）に延在した円筒部３３とを有する。図示例のフロントカバー３は、金属板のプレス加工により、円盤部３１、突出部３２、及び円筒部３３が一体成形される。円盤部３１は、連結部３４を介してドライブプレート４にボルト固定される。突出部３２の外周面は、クランクシャフト９の端面に設けられた軸方向孔の内周面に嵌合している。

ポンプインペラ５は、インペラシェル５１と、このインペラシェル５１内に固設された複数のインペラブレード５２と、インペラシェル５１の回転中心側に形成されたインペラハブ５３とを備えている。インペラシェル５１の外周端は、フロントカバー３の円筒部３３のトランスミッション側端部と嵌合し、溶接により固定される。こうして溶接部（溶接ビードＷ）を介して一体化されたフロントカバー３及びポンプインペラ５で、コンバータハウジングＣ／Ｈが構成される。インペラハブ５３には爪部５４が形成されており、この爪部５４はオイルポンプ１０のロータ１１の係合部１２に係合している。つまり、ポンプインペラ５の回転動力がオイルポンプ１０のロータ１１に伝達され、オイルポンプ１０が駆動されるようになっている。

タービン６は、タービンシェル６１と、タービンシェル６１内に固設された複数のタービンブレード６２と、タービンシェル６１の回転中心側に固定されたタービンハブ６３とを備えている。タービンハブ６３は、トランスミッションのインプットシャフト２にスプライン嵌合されている。タービン６は、フロントカバー３とポンプインペラ５との間に配置される。タービンブレード６２とインペラブレード５２とは、軸方向で互いに対向している。

ステータ７は、ポンプインペラ５とタービン６との間の内径側領域に配置されている。ステータ７は、ステータキャリア７１と、ステータキャリア７１の外径側に設けられ、タービン６からインペラ５へと戻される作動油の方向を調整するための複数のステータブレード７２とを備えている。ステータ７は、ワンウェイクラッチ７３を介して、ステータシャフト７４に支持されている。ステータキャリア７１と、インペラシェル５１およびタービンハブ６３との間には、それぞれスラストベアリング７５が介設されている。ワンウェイクラッチ７３のインナーレース７３ａは、トランスミッションのハウジングＨに固定されたステータシャフト７４の外周にスプライン嵌合されている。

ロックアップクラッチ８は、タービンハブ６３に設置されている。フロントカバー３の円盤部３１の内面の外周部に設けられた平坦面に、ロックアップクラッチ８を押し付けることにより、トルクコンバータ１の入力側に設けられたフロントカバー３と出力側に設けられたタービンハブ６３とが直接連結される。これにより、エンジンのクランクシャフト９の回転が、ドライブプレート４、フロントカバー３、ロックアップクラッチ８、タービンハブ６３を介して、トランスミッションのインプットシャフト２に直接伝達される。尚、特に必要が無ければ、ロックアップクラッチ８を省略してもよい。

以下、本発明の一実施形態に係るトルクコンバータ１の製造方法を説明する。

（１）バランス測定工程
まず、フロントカバー３及びポンプインペラ５の回転バランスを測定する。具体的に、フロントカバー３を回転させながら振動を測定し、この測定結果に基づいて、フロントカバー３のアンバランスの大きさ（重さ）及び位相（円周方向位置）を計算する。同様に、ポンプインペラ５を回転させながら振動を測定し、この回転振動の測定結果に基づいて、ポンプインペラ５のアンバランスの大きさ及び位相を計算する。尚、実際のフロントカバー３及びポンプインペラ５のアンバランスは円周方向に分布しているが、図２（ａ）及び（ｂ）では、フロントカバー３及びポンプインペラ５のアンバランスのピークを、それぞれベクトルＵ_３及びＵ_５（以下、アンバランスベクトルＵ_３，Ｕ_５と言う）で示している。

（２）位相設定工程
フロントカバー３及びポンプインペラ５のそれぞれのバランス測定結果に基づいて、両者を固定する最適な円周方向位置（最適位相）を設定する。本実施形態では、フロントカバー３とポンプインペラ５とを組み合わせたときのアンバランスのピークの大きさが最小となる円周方向位置を、最適位相として設定する。具体的には、図２（ｂ）に示すように、フロントカバー３のアンバランスベクトルＵ_３の位相と、ポンプインペラ５のアンバランスベクトルＵ_５の位相とが１８０°異なるように、フロントカバー３に対してポンプインペラ５を回転させ｛図２（ｂ）の点線矢印参照｝、このフロントカバー３及びポンプインペラ５の相対的な円周方向位置を最適位相とする。

（３）組立工程
次に、トルクコンバータ１を組み立てる。具体的には、ステータ７、タービン６、及びロックアップクラッチ８が組み付けられたポンプインペラ５の外周端に、フロントカバー３の円筒部３３を嵌合させる。このとき、ポンプインペラ５とフロントカバー３とを、上記のバランス測定工程で求めた最適位相で嵌合させることにより｛図２（ｃ）参照｝、フロントカバー３のアンバランスベクトルＵ_３とポンプインペラ５のアンバランスベクトルＵ_５とが打ち消し合い、これらを合算したアンバランスベクトルＵの大きさが最小となる｛図２（ｄ）参照｝。

この状態で、ポンプインペラ５の外周端及びフロントカバー３の円筒部３３の全周を溶接することで、コンバータハウジングＣ／Ｈが構成される。具体的には、図３に示すように、溶接機１００に対して、フロントカバー３及びポンプインペラ５（接合前のコンバータハウジングＣ／Ｈ）を回転させながら、溶接機１００の溶接棒１０１をフロントカバー３とポンプインペラ５の境界に接近させて通電することで、溶接が行われる。図示例では、溶接機１００を固定させた状態で、フロントカバー３及びポンプインペラ５を図中時計回り方向に回転させながら、溶接が行われる。フロントカバー３及びポンプインペラ５の回転速度や、溶接棒１０１の送り出し速度は一定とされ、これにより、フロントカバー３とポンプインペラ５との境界に、一定幅（詳しくは、円周方向単位長さあたりの体積が一定）の溶接ビードＷが形成される。溶接ビードＷがフロントカバー３及びポンプインペラ５の外周を一周したら、図４に示すように、溶接ビードＷの終端Ｗ２を始端Ｗ１に重複させる。

溶接ビードＷの重複部Ｑは、コンバータハウジングＣ／Ｈのアンバランスを抑制するバランスウエイトとして機能する。具体的に、溶接ビードＷの重複部Ｑは、接合前のコンバータハウジングＣ／Ｈのアンバランスのピーク位置（ベクトルＵ方向）と位相が１８０°異なる円周方向位置Ｐ（図３及び図４参照）に配される。すなわち、この円周方向位置Ｐが、溶接ビードＷの重複部Ｑの円周方向範囲内に配されるように、溶接ビードＷの始端Ｗ１及び終端Ｗ２が設定される。溶接ビードＷの重複部Ｑの円周方向長さ（すなわちバランスウエイトの重さ）は、接合前のコンバータハウジングＣ／Ｈのアンバランスを抑制するように設定される。例えば、溶接ビードＷの重複部Ｑの円周方向長さは、重複部Ｑの重量が、接合前のコンバータハウジングＣ／Ｈのアンバランスのピークを相殺する重さとなるように設定される。

このように、溶接ビードＷの重複部Ｑをバランスウエイトとして機能させることで、バランス測定工程で算出された回転バランス（詳しくは、最適位相で組み合わせたフロントカバー３及びポンプインペラ５のアンバランスベクトルＵの大きさ及び方向）に基づいて、溶接ビードＷの始端Ｗ１及び終端Ｗ２の円周方向位置を設定するだけで、適切な重さのバランスウエイトを設けることができる。この場合、コンバータハウジングＣ／Ｈの回転速度や溶接棒１０１の送り出し速度を一定とすることができるため、制御を簡略化できると共に、スパッタ等を発生させることなく安定した溶接ビードＷを形成することができる。これにより、溶接ビードＷの重複部Ｑの円周方向長さ（バランスウエイトの重量）が高精度に形成されるため、トルクコンバータ１の回転バランスを高精度に調整することができる。さらに、本実施形態では、接合前のフロントカバー３及びポンプインペラ５のアンバランス量が最小となるように最適位相を設定しているため、バランスウエイトの大きさ、すなわち溶接ビードＷの重複部Ｑの円周方向長さを可及的に小さくすることができ、溶接棒の材料コストが低減されると共に、溶接の作業時間を短縮できる。

（４）バランス確認工程
上記のようにトルクコンバータ１を組み立てた後、コンバータハウジングＣ／Ｈを回転させてバランスを測定し、アンバランス量が所定範囲内にあることを確認する。具体的には、ステータ７及びタービン６の回転を治具で固定した状態で、コンバータハウジングＣ／Ｈのみを回転させ、このときの振動を測定する。その結果、コンバータハウジングＣ／Ｈのアンバランス量が所定範囲内であれば良品と判定され、アンバランス量が所定範囲を超えていれば不良品と判定される。尚、特に必要が無ければ、バランス確認工程を省略してもよい。

本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の機能を有する部位には同一の符号を付して重複説明を省略する。

例えば、上記の実施形態では、１台の溶接機１００を用いて、フロントカバー３とポンプインペラ５との溶接を行う場合を示したが、これに限らず、複数の溶接機を用いて溶接を行ってもよい。図５に示す実施形態では、円周方向等間隔に配置した３台の溶接機１００を用いて溶接を行っている。この場合、各溶接機１００による溶接ビードＷの終端Ｗ２が、隣接する溶接機１００による溶接ビードＷの始端Ｗ１の上に重複される。このとき、溶接機１００ごとに溶接終了位置（溶接ビードＷの終端Ｗ２の円周方向位置）を設定することにより、各溶接ビードＷの重複部Ｑの円周方向長さが個別に調整される。これにより、各重複部Ｑを合算したバランスウエイトを任意の大きさに設定することが可能となる。特に、各重複部Ｑを、円周方向等間隔に配置した３箇所以上に設けることで、各重複部Ｑを合算したバランスウエイトを任意の円周方向位置に設けることが可能となる。

また、上記の実施形態では、位相決定工程において、フロントカバー３とポンプインペラ５とを組み合わせたアンバランスのピークの大きさが最小となる円周方向位置を最適位相とする場合を示したが、これに限られない。例えば、フロントカバー３とポンプインペラ５とを組み合わせたアンバランスのピークの大きさが、各製品で同じになるように、最適位相を設定してもよい。すなわち、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、フロントカバー３のアンバランスベクトルＵ_３の大きさや、ポンプインペラ５のアンバランスベクトルＵ_５の大きさは、製品ごとに異なるが、これらの相対的な位相（すなわち、ベクトルＵ_３とベクトルＵ_５との間の角度）を適宜設定することで、これらを合わせたベクトルＵの大きさを常に一定になるようにする。これにより、接合前のコンバータハウジングＣ／Ｈに生じるアンバランスの大きさが常に一定となるため、組立工程においてコンバータハウジングＣ／Ｈに設けるバランスウエイトの量、すなわち溶接ビードＷの重複部Ｑの円周方向長さを常に一定にすることができ、製造を簡略化できる。

また、上記の実施形態では、バランスウエイトを溶接ビードＷの重複部Ｑで構成した場合を示したが、これに限られない。例えば、溶接ビードＷの中間部で肉盛量を増やすことで、バランスウエイトを構成してもよい。あるいは、金属チップでバランスウエイトを構成してもよい。この場合、重さの異なる複数種の金属チップを予め用意し、接合前のコンバータハウジングＣ／Ｈのアンバランス量に応じて、コンバータハウジングＣ／Ｈに取り付ける金属チップの種類及び個数を設定すればよい。このとき、図６に示す実施形態のように、バランスウエイトの量が常に一定となるように、フロントカバー３及びポンプインペラ５の最適位相を設定すれば、常に同じ重さの金属チップを取り付ければよいため、作業が簡略化されると共に、サイクルタイムが均一化されて、生産効率が高められる。

１ トルクコンバータ
２ インプットシャフト
３ フロントカバー
４ ドライブプレート
５ ポンプインペラ
６ タービン
７ ステータ
８ ロックアップクラッチ
９ クランクシャフト
１００ 溶接機
１０１ 溶接棒
Ｃ／Ｈ コンバータハウジング
Ｗ 溶接ビード
Ｗ１ 始端
Ｗ２ 終端
Ｑ 重複部

Claims (2)

1. フロントカバー及びポンプインペラのそれぞれの回転バランスを測定するバランス測定工程と、
   前記バランス測定工程の測定結果に基づいて、前記フロントカバーと前記ポンプインペラとを固定する際の最適位相を設定する位相設定工程と、
   前記フロントカバーと前記ポンプインペラとを前記最適位相で互いに固定してコンバータハウジングを組み立てると共に、前記コンバータハウジングにバランスウエイトを設けてバランスを調整する組立工程とを有するトルクコンバータの製造方法。
2. 前記位相設定工程において、接合前の前記コンバータハウジングのアンバランスのピークの大きさが各製品で同じになるように、前記最適位相を設定する請求項１記載のトルクコンバータの製造方法。

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