JP2016211591A - ドライブプレートとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】強度的に均質なドライブプレートとその製造方法を提供すること【解決手段】平板上のプレート部と、前記プレート部の周縁を覆い位置するリングギヤと、前記プレート部と前記リングギヤとを接続する溶接部と、を含み、前記リングギヤの前記溶接部と、非溶接部とで硬度の差が少ない、または同じであるドライブプレートを用いる。また、円板状のプレート部と、前記プレート部の周縁を覆うリング状のリングギヤとを作製する工程と、前記リングギヤの中央に前記プレート部をはめ込む工程と、前記リングギヤと前記プレート部との境界部分を溶接する工程と、を含み、前記溶接時に、溶接の部分以外を覆う冷却部材にて、前記プレート部と前記リングギヤを押さえるドライブプレートの製造方法を用いる。【選択図】図２

Description

本発明は、動力を伝達するプレートとその製法に関する。特に、エンジンの力をスタータモータへ伝達するプレートとその製法に関する。

従来、エンジンの駆動力を自動変速機のトルクコンバータに伝達するため、ドライブプレートが用いられている。図１（ａ）、図１（ｂ）で従来のドライブプレートを説明する。
図１（ａ）は、ドライブプレート１００周辺の断面図である。図１（ｂ）は、ドライブプレート１００の平面図（溶接部１９側）である。ドライブプレート１００は、円板状のプレート部１２の外周に、ギヤが形成されたリングギヤ１１１を溶接することにより構成されている。リングギヤ１１１とプレート部１２との間には隙間６６がある。

ドライブプレート１００のプレート部１２の内径部は、エンジンのクランク軸１７に、取り付け孔１５を利用して、ボルトで締結されている。
プレート部１２の外径部は、トルクコンバータ１０のケースに、取り付け孔１６を利用してボルトで締結されている。また、軽量化のための軽量化孔１３がある。

そして、ドライブプレート１００の外周部に、溶接されたリングギヤ１１１は、スタータモータギヤと噛み合うように設けられている（特許文献１）。エンジン始動（クランキング）時には、スタータモータのピニオンギヤをリングギヤ１１１に噛み合わせて駆動し、ドライブプレート１００を回転させる。

しかし、クランキング時にドライブプレート１００に加わるトルクに、ドライブプレート１００が耐える必要がある。

特開２００２−２９５５８９号公報

しかし、従来のドライブプレート１００は、強度が場所で異なっていて、耐久性に問題がった。これは、リングギヤ１１１とプレート部１２とを溶接で接合させているためである。つまり、溶接部とそれ以外とで強度に差がでる。
本発明は、上記課題を解決するために成されたもので、強度的に均質なドライブプレートとその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、平板上のプレート部と、プレート部の周縁を覆い位置するリングギヤと、プレート部とングギヤとを接続する溶接部と、を含み、リングギヤの溶接部と、非溶接部とで硬度が同じであるドライブプレートを用いる。また、円板状のプレート部と、プレート部の周縁を覆うリング状のリングギヤとを作製する工程と、リングギヤの中央にプレート部をはめ込む工程と、リングギヤとプレート部との境界部分を溶接する工程と、を含み、溶接時に、溶接の部分以外を覆う冷却部材にて、プレート部とリングギヤを押さえるドライブプレートの製造方法を用いる。

本発明のドライブプレートによれば、強度的に均質であり、長期間安定して使用できるという効果が得られる。

（ａ）従来のドライブプレート周辺の断面図、（ｂ）従来のドライブプレートの平面図 （ａ）実施の形態のドライブプレートの平面図、（ｂ）実施の形態１のドライブプレートの断面図 （ａ）実施の形態のドライブプレートの組み立てを示す断面図、（ｂ）実施の形態１のドライブプレートの平面図、（ｃ）実施の形態のドライブプレートの組み立てを示す断面図 （ａ）実施の形態のドライブプレートの組み立てを示す平面図、（ｂ）実施の形態のドライブプレートの組み立てを示す断面図、（ｃ）従来のドライブプレートの組み立てを示す断面図 (a)ドライブプレートの硬度測定箇所を示す平面図、（ｂ）実施例のドライブプレートの硬度を示す図、（ｃ）〜（ｄ）比較例のドライブプレートの硬度を示す図 （ａ）ドライブプレートの寸法測定を説明する断面図、（ｂ）ドライブプレートのス寸法測定の結果を示す図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図２（ａ）、図２（ｂ）に本発明のドライブプレート２００の一つの実施の形態を示す。図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は断面図である。説明しない事項は、従来の図１と同様である。このドライブプレート２００では、リングギヤ１１とプレート部１２とが、密着性よく組み込まれている。

このドライブプレート２００は、直径２６５ｍｍ、プレート部１２の厚み約２ｍｍである。プレート部１２には、凹部７３、凸部７４、中心部７２がある。凹凸を設けることで、ドライブプレート２００として厚みを厚くせず、軽量でき、強度も確保している。そのため、寸法精度、強度の均質性を出しにくい構造である。

（製造プロセス）
実施の形態の製造プロセスを図３（ａ）〜図３（ｃ）で説明する。
図３（ａ）は、プレート部１２とリングギヤ１１とを組み合わせるところの端部の拡大断面図である。プレート部１２は円板状である。ただし、プレート部１２の端部は、全周に渡り、斜め上方に折り曲げられている（折り曲げ部６１）。その外線６２は、リングギヤ１１の内周より外に位置する。この折り曲げ部６１をリングギヤ１１へ入れ込む。すると、この折り曲げ部６１が曲がり、プレート部１２とリングギヤ１１とを隙間無く組み合わせる。

なお、プレート部１２は、プレス成形で製造する。リングギヤ１１は、線状の金属を、冷間工法、溶接とでリング素材を作製する。リング素材製作後、切削加工でギヤ部分を削り出す。焼入れを施し、硬度を高める。焼入れで変形した直径を矯正し完成する。材質は、例えば、Ｓ３５Ｃ（機械構造用炭素鋼）や、ＳＰＦＨ５９０（高張力鋼板）を用いる。他の金属でもよい。同様の現象が生じる。

図３（ｂ）は、外線６２とリングギヤ１１との関係である。外線６２は、全体的にリングギヤ１１の内周より、大きい。
図３（ｃ）は、プレート部１２とリングギヤ１１とを組み合わせた（圧入）後の断面である。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は、図３（ｃ）で組み合わせた後、溶接を説明する図である。
図４（ａ）は、溶接する時の平面図である。図４（ｂ）は、実施の形態で、溶接後のプレート部１２とリングギヤ１１である。図４（ｃ）は、従来例のプレート部１２とリングギヤ１１である。

溶接では、プレート部１２とリングギヤ１１とが組み合わさったものの上に、接触させて、冷却プレート２０を置く。冷却プレート２０には、開口６５があり、溶接部１９の部分が開口されている。この開口６５を介して、溶接し溶接部１９を形成する。冷却プレート２０とドライブプレート１００との間は密着するように、熱伝導シートを挟んでもよい。

溶接の箇所は、プレート部１２の端部と、リングギヤ１１の側面とである。つまり、プレート部１２とリングギヤ１１との境目である。
図４（ｃ）の従来例では、プレート部１２とリングギヤ１１との間に隙間ができる。
これは、リングギヤ１１１の内径とプレート部１２の外径の寸法設定値が圧入にならない値で作製されているためである。つまり、圧入しなくとも両者が嵌め込まれるように、プレート部１２の外周が小さめ目に作製されている。この実施の形態では、プレート１２の外径が大きめに作製され、圧入して両者がはめ合う寸法設定値としている。それにより、熱伝達が良くなり、溶接熱をプレート部１２にも伝えて放熱効果を高めている。それで、リングギヤ１１の溶接部の硬度低下を抑え、ギヤの硬度をより均一化している。圧入には専用設備を別途用いている。

一方、この実施の形態では、冷却プレート２０を用いて、熱を逃がしながら、溶接するので、図４（ｂ）のように、プレート部１２とリングギヤ１１との間に隙間がない。
＜評価＞
上記製造方法、上記材質、上記形状で作製したドライブプレート（実施例）と従来の方法で作製したドライブプレート（比較例）とを評価した。比較例では、リングギヤ１１とプレート部１２の溶接時に図４のような冷却をしていない製法である。

（強度試験）
製造されたドライブプレートを評価した。図５（ａ）の測定箇所３０で示す部分のリングギヤ１１の強度を測定した。ビッカース硬さ（ＨＶ）硬度を測定した。ビッカース硬さとは、対面角が１３６°のダイヤモンド四角すい圧子を用いて、試験面にピラミッド形状のくぼみをつけたときの荷重を、くぼみの対角線の長さで割った値である。
荷重をＰ（Ｎ）、くぼみの対角線の平均長さをｄ（ｍｍ）とすると、ビッカース硬さＨＶは次のようになる。ビッカース硬さＨＶ＝０．１８９０９×（Ｐ／ｄ^２）で計算され、ビッカース硬さは単位を表記しない。ビッカース硬さＨＶは、材質が均一であれば、試験荷重に関係なくほぼ一定の値が得られるほか、測定する硬さの範囲が比較的広いことから、最も代表的な硬さ試験である。なお、今回のビッカース硬さ測定での加重の大きさは３０ｋｇであった。

測定結果を図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示す。溶接部１９の６箇所、非溶接部６箇所を測定した。
測定は、リングギヤ１１の円周に沿って、測定箇所３０で示したところのリングギヤ１１部分で測定した。

図５（ｂ）は、実施例のドライブプレート２００のデータである。図５（ｃ）〜図５（ｄ）は、比較例のドライブレートである。
実施例では、非溶接部と溶接部とで、硬度のばらつき少ない。一方、比較例は、硬度のばらつきが、実施例の約２倍から１０数倍である。

これは、溶接時に、実施例では、熱が溶接部に集中しないようにしている。全体に熱を伝達している。このことで、金属の歪、熱処理が全体として差がないためである。少なくとは、実施例では、硬度差が２７ＨＶより小さい。なお、リングギヤ１１は熱処理がされているが、溶接により、局所的にその部分のみ温度が、熱処理時より上がる。結果、溶接部分以外と差ができる。

（寸法）
作製されたドライブプレート２００と従来のドライブプレート１００の寸法を測定した。図６（ａ）の断面図で、測定箇所を説明する。測定結果を図６（ｂ）に示す。

（隙間）リングギヤ１１とプレート部１２との間の隙間６６の幅である。実施例では、原則隙間がない。比較例では、場所により異なり、０〜０．２ｍｍとばらついている。少なくとも実施例の隙間は、０．２ｍｍより小さい。原則０ｍｍ以下である。圧入して組み合わせているためである。逆に、プレート１２の外周の折り曲げ部６１（図３）が、リングギヤ１１の内周と重なり、隙間はマイナスとも解釈できる。隙間は、プレート部１２の外周とリングギヤ１１の内周との間の距離である。
（外径）外径８１を測定した。目的の寸法に対しての差を示す。実施例では、熱変形が抑えられている。一方、実施例では、熱歪でより寸法が大きくなる。この例ではドライブプレートは、約２６５ｍｍの外径８１である。

（平行度）ドライブプレートの中心部７２の下面とリングギヤ１１の上面との平行度（上下面での平行度）を測定した。上記同様、熱の影響により比較例の方が、実施例より大きい。少なくとも、実施例では、平行度は、０．４４ｍｍより小さい。
（ギヤの振れ）プレート部１２と中心部７２の境目のギヤの振れ基準点８２からのリングギヤ１１の先端までの長さばらつきを測定した。上記同様、熱の影響がでている。少なくとも、実施例では、ギヤの振れは、０．３２ｍｍより小さい。

結果、実施例のドライブプレートは、硬度が均質で、寸法の精度よく、従来より耐摩耗性が１．３倍になった。

力を伝達する部分の部品として、広く利用できる。自動車だけでなく、多くの移動する機械、装置の部品として利用できる。

１０…トルクコンバータ、１１，１１１…リングギヤ、１２，１１２…プレート部、１３…軽量化孔、１７…クランク軸、１９…溶接部、２０…冷却プレート、３０…測定箇所、６１…折り曲げ部、６２…外線、６５…開口、６６…隙間、７２…中心部、７３…凹部、７４…凸部、８１…外形、８２…基準点、１００，２００…ドライブプレート

Claims (7)

1. 平板状のプレート部と、
   前記プレート部の周縁を覆うリングギヤと、
   前記プレート部と前記リングギヤとを接続する溶接部と、を含み、
   前記リングギヤの前記溶接部と前記リングギヤの非溶接部とで硬度の差が少ない、または同じであるドライブプレート。
2. 前記プレート部と前記リングギヤと間には、隙間がない請求項１記載のドライブプレート。
3. 前記プレート部と前記リングギヤと間の距離は、最大０ｍｍ以下である請求項１または２記載のドライブプレート。
4. 前記硬度の差が、ビッカース硬度で２６ＨＶ以下である請求項１から３のいずれか１項に記載のドライブプレート。
5. 前記ドライブプレートの上下面の平行度が、０．４４ｍｍより小さい請求項１〜４のいずれか１項に記載のドライブプレート。
6. 前記リングギヤの外周に位置する凹凸のギヤの振れが、０．３２ｍｍより小さい請求１〜５のいずれか１項に記載のドライブプレート。
7. 円板状のプレート部と、前記プレート部の周縁を覆うリング状のリングギヤとを作製する工程と、
   前記リングギヤの中央に前記プレート部をはめ込む工程と、
   前記リングギヤと前記プレート部との境界部分を溶接する工程と、を含み、
   前記溶接時に、溶接の部分以外を覆う冷却部材にて、前記プレート部と前記リングギヤを押さえるドライブプレートの製造方法。
   

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