JP3541490B2 - トルクコンバータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、トルクコンバータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動変速機は、流体伝動装置としてのトルクコンバータを備え、クランクシャフトによって取り出されたエンジンの回転を、トルクコンバータを介して変速機構の入力軸に伝達する構造になっている。
前記トルクコンバータは、ポンプインペラ、タービンランナ、ステータ、ロックアップクラッチ装置及びダンパ装置によって構成される。そして、エンジンからの回転はフロントカバーを介してポンプインペラに伝達され、該ポンプインペラの回転に伴って発生する油の流れによってタービンランナを回転させ、該タービンランナの回転を入力軸に伝達するようになっている。
【０００３】
この場合、車両が発進した後、あらかじめ設定された車速が得られると、ロックアップクラッチ装置が係合状態になり、エンジンの回転がトルクコンバータを介することなく入力軸に伝達される。
ところで、ロックアップクラッチ装置が係合状態になるのと同時にエンジンからの回転が入力軸に伝達されると、エンジンの出力トルクの急激な変動がそのまま伝達され、振動、騒音等を発生させてしまう。そこで、前記ロックアップクラッチ装置とタービンハブとの間にダンパ装置が配設される。該ダンパ装置においては、ロックアップクラッチピストンの外周縁部にスプリングが配設され、ドライブプレートの内周側から保持されるようになっている。そして、スプリングの一端が前記ドライブプレートによって押圧され、他端がドリブンプレートによって保持される。
【０００４】
したがって、ロックアップクラッチ装置の係合に伴って伝達トルクがロックアップクラッチピストンに急激に伝達されると、前記スプリングは撓（たわ）み、撓んだ状態で伝達トルクを入力軸に伝達するとともに、伝達トルクの急激な変動を吸収する。
ところで、前記ロックアップクラッチピストンとスプリングとは、ロックアップクラッチ装置の係脱に伴って互いに繰り返し摺動（しゅうどう）させられ、表面が摩耗する。そこで、スプリングの保持部に摩擦防止部材を配設したり、前記ロックアップクラッチピストンの表面に浸炭（浸窒）焼入れ等の処理を施して表面を硬化させるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のトルクコンバータにおいては、スプリングの保持部に摩擦防止部材が配設されたトルクコンバータの場合、部品点数が多くなるだけでなく、作業が複雑になってしまう。また、ロックアップクラッチピストンの表面に浸炭、浸窒等の焼入れを施して表面を硬化させるようにしたトルクコンバータの場合、ロックアップクラッチピストンの平面部が大きく歪（ひず）むので、歪み矯正を施す必要があり、作業が一層複雑になってしまう。
【０００６】
そこで、前記ロックアップクラッチピストンを鋼製とし、ＥＢ焼入れ、レーザ焼入れ等の焼入れによって、前記ロックアップクラッチピストンを焼入温度（オーステナイト化温度）に加熱して、フェライト・パーライトをオーステナイトにした後、自己放冷により焼入れを行うことによってマルテンサイトにすることが考えられる。
【０００７】
ところが、焼入れを施すことによって均一なオーステナイトを得ようとすると、前記ロックアップクラッチピストンを焼入温度に対応させて設定されたオーステナイト変態時間だけ保持する必要があり、オーステナイト変態時間が長いと、熱伝導によってロックアップクラッチピストンの広範囲にわたり温度が上昇し、前記ロックアップクラッチピストンが精度変形したり、自己放冷が不十分になって焼入不良が発生したりする。
【０００８】
その結果、トルクコンバータのフロントカバーとロックアップクラッチピストンとの係合及び解放を円滑に行うことができず、係合ショック及び解放ショックを発生させてしまう。
本発明は、前記従来のトルクコンバータの問題点を解決して、係合ショック及び解放ショックが発生するのを防止することができるトルクコンバータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明のトルクコンバータは、フロントカバーと出力軸との間に配設されたロックアップクラッチ装置と、該ロックアップクラッチ装置を作動させるロックアップクラッチピストンと、該ロックアップクラッチピストンと出力軸との間に配設され、前記ロックアップクラッチ装置の作動に伴って発生する伝達トルクの変動を吸収するダンパ装置とを有する。
【００１０】
そして、前記ロックアップクラッチピストンは、鋼から成り、前記ダンパ装置のスプリングが接触する表面に被熱処理部が設定される。
また、該被熱処理部は、ロックアップクラッチピストンの平板部に設定された被熱処理領域、及びロックアップクラッチピストンの立上がり部に設定された被熱処理領域から成り、局部的に溶融させられた後、各被熱処理領域における溶融焼入れが交互に行われる。
本発明の他のトルクコンバータにおいては、さらに、前記被熱処理部は、局部的に溶融させられた後、焼入れが行われ、平板部に設定された被熱処理領域における溶融焼入れの消費エネルギーは、立上がり部に設定された被熱処理領域における溶融焼入れの消費エネルギーより小さくされる。
本発明の更に他のトルクコンバータにおいては、さらに、前記ロックアップクラッチピストンにおける前記フロントカバーと対向する面に摩擦材が配設され、該摩擦材が配設された面の裏側の近傍に前記被熱処理部が設定される。
【００１１】
本発明の更に他のトルクコンバータにおいては、さらに、前記ロックアップクラッチピストンには、ダンパ装置のドライブプレートが塑性かしめによって固定される。
【００１２】
【作用及び発明の効果】
本発明によれば、前記のようにトルクコンバータは、フロントカバーと出力軸との間に配設されたロックアップクラッチ装置と、該ロックアップクラッチ装置を作動させるロックアップクラッチピストンと、該ロックアップクラッチピストンと出力軸との間に配設され、前記ロックアップクラッチ装置の作動に伴って発生する伝達トルクの変動を吸収するダンパ装置とを有する。
【００１３】
そして、前記ロックアップクラッチピストンは、鋼から成り、前記ダンパ装置のスプリングが接触する表面に被熱処理部が設定される。
また、該被熱処理部は、ロックアップクラッチピストンの平板部に設定された被熱処理領域、及びロックアップクラッチピストンの立上がり部に設定された被熱処理領域から成り、局部的に溶融させられた後、各被熱処理領域における溶融焼入れが交互に行われる。
この場合、熱伝導によってロックアップクラッチピストンの広範囲にわたって温度が上昇することがないので、各被熱処理領域間において熱的な干渉が発生することがない。したがって、焼きもどし、焼きなまし等が発生するのを防止することができる。
また、複数の被熱処理領域に同時に溶融焼入れを施すことができるので、熱処理時間を短縮することができる。
【００１５】
そして、被熱処理部以外の部分においては、硬度が高くならないので、ロックアップクラッチピストンに対して塑性かしめ等の各種の塑性加工を施すことができる。
本発明の他のトルクコンバータにおいては、さらに、前記ロックアップクラッチピストンにおける前記フロントカバーと対向する面に摩擦材が配設され、該摩擦材が配設された面の裏側の近傍に前記被熱処理部が設定される。
【００１６】
この場合、熱伝導によってロックアップクラッチピストンの広範囲にわたり温度が上昇することがないので、前記ロックアップクラッチピストンの精度変形が発生するのを防止することができる。したがって、フロントカバー側の面に精度変形が発生するのを防止することができるので、摩擦材の表面が極めて平坦になる。その結果、ロックアップクラッチ装置の作動に伴って振動が発生するのを防止することができ、係合ショック及び解放ショックが発生するのを防止することができる。
【００１８】
本発明の更に他のロックアップクラッチピストンにおいては、さらに、前記ロックアップクラッチピストンには、ダンパ装置のドライブプレートが塑性かしめによって固定される。
【００１９】
この場合、熱伝導によってロックアップクラッチピストンの広範囲にわたり温度が上昇することがないので、被熱処理部以外の部分において塑性かしめを施すことができる。したがって、作業を簡素化することができ、トルクコンバータのコストを低くすることができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、この場合、トルクコンバータを例に採って説明するが、焼入れを施す必要がある、あらゆる部材に本発明を適用することができる。
図１は本発明の第１の実施例におけるトルクコンバータの縦断面図、図２は本発明の第１の実施例におけるトルクコンバータの平面図である。
【００２１】
図において、トルクコンバータは、ポンプインペラ１１、該ポンプインペラ１１と共にトーラスを構成するタービンランナ１２、ステータ１３、ロックアップクラッチ装置１４及びダンパ装置１５によって構成される。
そして、図示しないクランクシャフトを介して伝達されたエンジンの回転は、フロントカバー１６に伝達され、該フロントカバー１６に固定されたポンプインペラ１１に伝達される。この場合、該ポンプインペラ１１が回転すると、トーラス内の油が軸の周囲を回転し、遠心力が加わってポンプインペラ１１、タービンランナ１２及びステータ１３間を循環させられる。
【００２２】
車両の発進時等、前記ポンプインペラ１１が回転を開始したばかりでタービンランナ１２との回転速度差が大きい場合、前記タービンランナ１２から流れ出た油はポンプインペラ１１の回転を妨げる方向に流れる。そこで、ポンプインペラ１１とタービンランナ１２との間にステータ１３が配設され、両者の回転速度差が大きいときに、前記ステータ１３は、ポンプインペラ１１の回転を助ける方向に油の流れを変換する。
【００２３】
そして、前記タービンランナ１２の回転速度が高くなり、タービンランナ１２とポンプインペラ１１との回転速度差が小さくなると、ステータ１３のブレード３１の表側に当たっていた油が裏側に当たるようになって、油の流れが妨げられるようになる。
そこで、前記ステータ１３を一定方向にのみ回転可能とするワンウェイクラッチ１７が前記ステータ１３の内周側に配設される。したがって、油がブレード３１の裏側に当たるようになると、ステータ１３は自然に回転するようになるので、前記油は円滑に循環することができる。また、ワンウェイクラッチ１７のアウタレース１８はステータ１３に固定され、インナレース１９は図示しない自動変速機のケースに固定される。
【００２４】
このように、トルクコンバータは、ポンプインペラ１１とタービンランナ１２との回転速度差が大きいときには、トルク変換機として作動させられてトルクを増幅し、回転速度差が小さいときには、流体継手として作動させられる。
次に、ロックアップクラッチ装置１４について説明する。
この場合、車両が発進した後、あらかじめ設定された車速が得られると、ロックアップクラッチ装置１４が係合状態に置かれる。したがって、エンジンの回転がトルクコンバータを介することなく変速機構の入力軸に伝達されるので、燃費を良くすることができる。前記ロックアップクラッチ装置１４は、図示しないロックアップリレーバルブによって油の供給が切り換えられて作動し、ロックアップクラッチピストン２１が軸方向に移動することによって該ロックアップクラッチピストン２１とフロントカバー１６との係脱が行われる。
【００２５】
そのために、前記ロックアップクラッチピストン２１とフロントカバー１６との間に解放側油室Ｒ１が、ロックアップクラッチピストン２１とタービンランナ１２との間に係合側油室Ｒ２が形成される。したがって、解放側油室Ｒ１に油が供給されると、ロックアップクラッチ装置１４が解放状態に置かれ、係合側油室Ｒ２に油が供給されると、ロックアップクラッチ装置１４が係合状態に置かれる。
【００２６】
そして、ロックアップクラッチピストン２１とフロントカバー１６とが摩擦材２０を介して係合させられるときには、クランクシャフトの回転が、フロントカバー１６、ロックアップクラッチピストン２１、ダンパ装置１５及び出力部材としてのタービンハブ２３を介して、図示しない入力軸に直接伝達される。そのために、前記タービンハブ２３の内周にスプライン溝２３ａが形成され、該スプライン溝２３ａによってタービンハブ２３と前記入力軸とがスプライン嵌合（かんごう）されるようになっている。
【００２７】
なお、６１はタービンハブ２３とフロントカバー１６との間に配設されたスラストベアリング、６５はステータ１３とタービンハブ２３との間に配設されたスラストベアリング、６６はステータ１３とスリーブ６７との間に配設されたスラストベアリングである。
前記ダンパ装置１５は、ロックアップクラッチピストン２１とフロントカバー１６との係脱時に発生する伝達トルクの変動を吸収するためのものであり、ダボかしめ５８によってロックアップクラッチピストン２１に固定され、該ロックアップクラッチピストン２１と一体的に回転させられるドライブプレート５７、該ドライブプレート５７と対向させて配設され、前記タービンランナ１２と一体に回転させられるドリブンプレート３２及びスプリング３３、３４から成る。
【００２８】
該スプリング３３は、ロックアップクラッチピストン２１の円周方向における８箇所に配設された第１ステージ用のものであり、スプリング３４は、ロックアップクラッチピストン２１の円周方向における４箇所に配設された第２ステージ用のものであり、前記スプリング３４はスプリング３３内に一つ置きに配設される。そして、前記スプリング３４はスプリング３３より径が小さく、かつ、短く設定され、スプリング３３の捩（ね）じれ角が設定値になって、伝達トルクが屈曲点トルクに到達した後に撓（たわ）み始める。
【００２９】
したがって、前記フロントカバー１６から摩擦材２０を介して伝達された回転は、前記ダンパ装置１５を介してタービンハブ２３に伝達されるが、この場合、スプリング３３、３４が収縮し、回転が伝達される際の伝達トルクの変動を吸収する。また、エンジンの出力トルクの急激な変動が図示しない変速装置に伝達されることによって振動、騒音等が発生するのを防止することができる。
【００３０】
前記ポンプインペラ１１及びタービンランナ１２は、それぞれブレード４１、４２、該ブレード４１、４２の両側に配設されたアウタシェル４３、４４及びインナコア４５、４６によって構成される。そして、タービンランナ１２のアウタシェル４４は、ドリブンプレート３２と共に、リベット４７によってタービンハブ２３と連結される。
【００３１】
ところで、前記ロックアップクラッチピストン２１は軸方向に延び、前記タービンハブ２３に形成された摺動（しゅうどう）面に沿って軸方向に摺動する第１の立上がり部５１、該第１の立上がり部５１から径方向外方に延びる第１の平板部５２、該第１の平板部５２から径方向外方に延びる湾曲部５３、該湾曲部５３から径方向外方に延びる第２の平板部５４、及び該第２の平板部５４から軸方向に延びる第２の立上がり部５５から成る。
【００３２】
そして、前記湾曲部５３は第１の平板部５２及び第２の平板部５４よりエンジン側に突出させられ、前記第２の平板部５４と第２の立上がり部５５との間にスプリング３３の保持部が構成される。
この場合、前記ロックアップクラッチピストン２１の最外周部分に前記スプリング３３を配設することができるので、フロントカバー１６と前記トーラスとの間に形成される空間を十分に利用することが可能になり、スプリング３３の径を大きく設定することができる。したがって、該スプリング３３のばね定数を小さくし、その結果、固有振動数を小さくすることができる。
【００３３】
また、前記ロックアップクラッチピストン２１と共にスプリング３３、３４を包囲して保持するとともに、ロックアップクラッチピストン２１の回転をスプリング３３、３４に伝達するために、ロックアップクラッチピストン２１の円周方向における８箇所に扇状のドライブプレート５７が配設され、該ドライブプレート５７はダボかしめ５８によってロックアップクラッチピストン２１に固定される。前記ドライブプレート５７は、前記第２の立上がり部５５と対向させて立ち上げて形成された湾曲部Ｑ１を円周方向における両端に有し、該湾曲部Ｑ１によってスプリング３３の内側保持部が形成される。
【００３４】
また、前記ドライブプレート５７の中央には、ロックアップクラッチ装置１４が係合状態に置かれてロックアップクラッチピストン２１が正方向（図２における反時計回り方向）に回転する際（以下「正駆動時」という。）、及びエンジンブレーキ時等においてロックアップクラッチピストン２１が逆方向（図２における時計回り方向）に回転する際（以下「逆駆動時」という。）に、いずれもスプリング３３を押圧するスプリング押圧部Ｍが形成される。該スプリング押圧部Ｍにおいては、正駆動時に押圧面Ｍａが、逆駆動時に押圧面Ｍｂがスプリング３３の端面に当たる
そして、前記スプリング押圧部Ｍは、スプリング３３の端面に沿って延びる湾曲部Ｍ１、前記第２の立上がり部５５に沿って立ち上がる立上がり部Ｍ２、及び前記第２の立上がり部５５に形成された係止溝５５ａと係合させられる係止部Ｍ３から成る。
【００３５】
一方、前記ドリブンプレート３２は前記タービンランナ１２に沿って径方向に延び、前記スプリング３３に対応させて係止部Ｔが形成される。該係止部Ｔは、ロックアップクラッチピストン２１の正駆動時及び逆駆動時にスプリング３３を保持する。そして、前記係止部Ｔにおいては、正駆動時に押圧面Ｔａが、逆駆動時に押圧面Ｔｂがスプリング３３の端面にそれぞれ当たる。
【００３６】
また、前記係止部Ｔは、前記スプリング押圧部Ｍとほぼ平行に配設され、スプリング３３の端面に沿って湾曲部Ｍ１とほぼ平行に延びる湾曲部Ｔ１及び前記第２の立上がり部５５に沿って立上がり部Ｍ２とほぼ平行に立ち上がる立上がり部Ｔ２から成る。
なお、前記スプリング３３、３４の両端面は、スプリング押圧部Ｍ及び係止部Ｔによって押圧されるので、摩耗しやすい。そこで、前記スプリング３３、３４の両端面にスプリングシート７１、７２が配設される。また、スプリング押圧部Ｍに湾曲部Ｍ１が、係止部Ｔに湾曲部Ｔ１が形成され、スプリングシート７１、７２との接触面積が広くされる。したがって、スプリング押圧部Ｍ、係止部Ｔ及びスプリングシート７１、７２の耐摩耗性を向上させることができる。
【００３７】
また、前記ロックアップクラッチピストン２１の正駆動時に、スプリング３３は、スプリング押圧部Ｍによって押圧されるとともに係止部Ｔによって保持される。そして、前記スプリング３３が圧縮されるに従って、スプリング押圧部Ｍと係止部Ｔとの間の距離が短くなり、該係止部Ｔの押圧面Ｔａが湾曲部Ｑ１に当たると、スプリング３３の圧縮が停止される。このように、前記湾曲部Ｑ１は係止部Ｔのストッパとして機能する。
【００３８】
ところで、前記ロックアップクラッチピストン２１の正駆動時及び逆駆動時において、前記スプリング３３は圧縮させられるようになっているので、第２の平板部５４とスプリング３３とは繰り返し摺動することになる。そこで、第２の平板部５４がスプリング３３との摺動によって摩耗しないように、スプリング３３と対向する環状の被熱処理領域ＡＲ１に、高密度エネルギー照射、例えば、電子ビーム照射による溶融焼入れ（ＥＢ溶融焼入れ）が施される。
【００３９】
また、前記ロックアップクラッチピストン２１の回転に伴って、スプリング３３は遠心力を受け、前記第２の立上がり部５５に押し付けられる。したがって、前記ロックアップクラッチピストン２１の正駆動時及び逆駆動時において、前記第２の立上がり部５５とスプリング３３とは繰り返し摺動することになる。そこで、第２の立上がり部５５がスプリング３３との摺動によって摩耗しないように、スプリング３３と対向する環状の被熱処理領域ＡＲ２にも溶融焼入れが施される。
【００４０】
次に、溶融焼入れを行うための溶融焼入装置について説明する。
図３は本発明の第１の実施例における溶融焼入装置の断面図である。
図において、８１は密封構造を有する真空加工室ケース、８２は該真空加工室ケース８１によって包囲された真空加工室、８３は該真空加工室８２内に真空を形成するための真空排気系である。前記真空加工室８２内には、回転テーブル８５が回転自在に配設され、前記真空加工室ケース８１の外に配設されたモータ８６によって回転させられる。前記回転テーブル８５の上にロックアップクラッチピストン２１が、回転テーブル８５との中心を合わせて載置される。
【００４１】
また、前記真空加工室ケース８１の所定位置には、ビーム管８７が接続され、該ビーム管８７の一端に電子ビームガン８８が配設される。
そして、該電子ビームガン８８の下流側に、電子ビームガン８８において発生させられた電子ビームＢＭを集束させる第１集束レンズ８９が、該第１集束レンズ８９の下流側に、電子ビームＢＭを更に集束させる第２集束レンズ９０が、該第２集束レンズ９０の下流側に、電子ビームＢＭを偏向して照射位置を変える偏向レンズ９１が配設される。
【００４２】
また、前記電子ビームガン８８には高電圧電源９２が接続され、前記第１集束レンズ８９、第２集束レンズ９０及び偏向レンズ９１には、ＥＢ集束・偏向制御アンプ９３が接続されるとともに、前記真空排気系８３、高電圧電源９２及びＥＢ集束・偏向制御アンプ９３を制御装置９４によって制御することができるようになっている。
【００４３】
次に、溶融焼入方法について説明する。
図４は鉄・炭素系状態図、図５は炭素鋼のＴ．Ｔ．Ａ．曲線図、図６は炭素鋼のＴ．Ｔ．Ｔ．曲線図である。なお、図４において、横軸に炭素含有量を、縦軸に温度を、図５及び６において、横軸に時間を、縦軸に温度を採ってある。
図４において、αはパーライトの領域、γはオーステナイトの領域、Ｌは融体の領域、Ｌ１は溶融焼入れによる組織変化を示す線である。
【００４４】
本実施例においては、被熱処理部材としてのロックアップクラッチピストン２１（図３）は、鋼、例えば、炭素含有量が少ない炭素鋼（低炭素鋼）によって形成され、前記ロックアップクラッチピストン２１の被熱処理部Ｐ１が１５００〔℃〕以上の溶融温度に加熱されて溶融させられた後、自己放冷によって焼入れが行われる。このとき、被熱処理部Ｐ１の組織は線Ｌ１に沿って変化し、フェライト・パーライトが加熱され溶融させられて融体になり、凝固してオーステナイトになる。そして、オーステナイトになった後、自己放冷によって焼入れが行われるとマルテンサイトになる。したがって、被熱処理部Ｐ１の表面の硬度を高くすることができるので、耐摩耗性を向上させることができる。
【００４５】
ところで、前記被熱処理部Ｐ１に通常のＥＢ焼入れを施した場合、図５から分かるように、加熱したときの温度が高いほど被熱処理部Ｐ１の組織をオーステナイトにするのに必要なオーステナイト変態時間が短くなる。
そして、被熱処理部Ｐ１に本実施例の溶融焼入れを施した場合、被熱処理部Ｐ１の素材は、炭素鋼の融点直下温度におけるオーステナイト変態終了時間以内の時間だけ１５００〔℃〕以上に加熱され溶融させられる。したがって、被熱処理部Ｐ１の組織を瞬時にオーステナイトにすることができる。
【００４６】
すなわち、図５において、被熱処理部Ｐ１の素材を加熱し、ハッチングで示される領域ＡＲM において溶融させ、直ちに自己放冷によって焼入れが行われる。この場合、線Ｌ１で示すように、０．０５〔ｓ〕程度で溶融させ焼入れを行ったり、線Ｌ３で示すように、０．５〔ｓ〕程度で溶融させ焼入れを行ったり、線Ｌ２で示すように、１〔ｓ〕程度で溶融させ、一定時間だけ溶融状態を保持した後、焼入れを行ったりすることもできる。
【００４７】
なお、本実施例においては、例えば、０．０５〔ｓ〕以内のわずかな時間で溶融させ焼入れを行うようにしている。
このようにして、被熱処理部Ｐ１の周辺において熱伝導によって温度が上昇するのを抑制することができるので、ロックアップクラッチピストン２１に蓄積される熱量がその分少なくなり、自己放冷効果を高くすることができる。
【００４８】
その結果、焼入硬化層の深さに対するロックアップクラッチピストン２１の肉厚を小さくすることができる。例えば、通常のＥＢ焼入れにおける限界の１／２程度にロックアップクラッチピストン２１の肉厚を小さくすることができる。
また、該ロックアップクラッチピストン２１の被熱処理部Ｐ１をわずかな時間で前記マルテンサイトの変態開始温度以下に冷却することができるので、図６から分かるように、被熱処理部Ｐ１にベーナイト等の組織が形成されることがない。したがって、焼入不良が発生するのを防止することができる。そして、焼入硬化層の深さを小さくすることができるので、被熱処理部Ｐ１の表面において、波打ちが生じるのを防止することができる。また、被熱処理部Ｐ１の素材を一旦溶融させた後に凝固させるようになっているので、表面の面粗さを改善することができる。
【００４９】
さらに、熱伝導によってロックアップクラッチピストン２１の広範囲にわたって温度が上昇することがないので、前記ロックアップクラッチピストン２１の精度変形が発生するのを防止することができる。例えば、ロックアップクラッチピストン２１の前記フロントカバー１６側の面に精度変形が発生するのを防止することができるので、摩擦材２０の表面を極めて平坦にすることができる。したがって、ロックアップクラッチ装置１４を円滑に係合させることができる。
【００５０】
また、この場合、炭素含有量が極めて少ないので、溶融焼入れ後に形成されるマルテンサイトの組織がその分少なくなる。したがって、ロックアップクラッチピストン２１の熱膨張率を小さくすることができ、焼割れの発生を防止することができる。
さらに、被熱処理部Ｐ１以外の部分においては、硬度が高くならないので、ロックアップクラッチピストン２１に対して塑性かしめ等の各種の塑性加工を施すことができる。本実施例においては、ロックアップクラッチピストン２１に対してダボかしめ５８を施すことができる。したがって、リベットかしめを行う必要がなくなるので、作業を簡素化することができるだけでなく、コストを低くすることができる。
【００５１】
ところで、溶融焼入れにおいては、電子ビームガン８８（図３）において発生させられた電子ビームＢＭがロックアップクラッチピストン２１の被熱処理部Ｐ１に照射されるようになっている。この場合、偏向レンズ９１によって電子ビームＢＭを偏向させ、照射箇所を任意に変更することができるので、同時に複数箇所を加工することができる。
【００５２】
図７は本発明の第１の実施例における被熱処理領域を示す図、図８は本発明の第１の実施例における電子ビームの照射状態図、図９は本発明の第１の実施例における電子ビームの照射手順を示す図、図１０は本発明の第１の実施例における偏向波形を示す図である。なお、図１０において、横軸に時間ｔを、縦軸に偏向波形の電圧ＶE を採ってある。
【００５３】
図７において、２１はロックアップクラッチピストン、３３はスプリング、５４は被熱処理領域ＡＲ１が設定される第２の平板部、５５は被熱処理領域ＡＲ２が設定される第２の立上がり部である。なお、前記被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２は、いずれも、ロックアップクラッチピストン２１の全周にわたって設定される。
【００５４】
そして、図８に示すように、前記電子ビームガン８８からの電子ビームＢＭは、偏向レンズ９１によって電子ビームＢＭを偏向させ、被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２に交互に電子ビームＢＭを照射することによって、同時に溶融焼入れを行うことができる。
そのために、図９に示すように、二つの円偏向軌跡Ｃ１、Ｃ２によって電子ビームＢＭが照射される。この場合、各円偏向軌跡Ｃ１、Ｃ２によってそれぞれ被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２に電子ビームＢＭが照射され、その間、回転テーブル８５が回転させられる。したがって、被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２における電子ビームＢＭの軌跡が矢印Ｈ方向に移動する。
【００５５】
なお、各円偏向軌跡Ｃ１、Ｃ２は、ｘ軸方向及びｙ軸方向において正弦波の偏向波形を発生させ、偏向を組み合わせることによって形成される。また、各円偏向軌跡Ｃ１、Ｃ２を切り換え、被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２において交互に電子ビームＢＭを照射するために、図１０に示すような偏向波形ｗ１が発生させられ、該偏向波形ｗ１と前記ｙ軸方向における偏向波形とが重ねられる。
【００５６】
したがって、電圧ＶE が正の値を採る時間ｔ1 の間に被熱処理領域ＡＲ１に電子ビームＢＭが照射され、電圧ＶE が負の値を採る時間ｔ2 の間に被熱処理領域ＡＲ２に電子ビームＢＭが照射される。
この場合、熱伝導によってロックアップクラッチピストン２１の広範囲にわたって温度が上昇することがないので、各被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２間の熱的な干渉がなく、焼きもどし、焼きなまし等が発生することがない。
【００５７】
また、複数の被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２に同時に溶融焼入れを施すことができるので、熱処理時間を短縮することができる。
ところで、第２の立上がり部５５においては、スプリング３３の遠心力が加わるので、耐摩耗性を高くする必要があるのに対して、第２の平板部５４においては、スプリング３３の遠心力は加わらないので第２の立上がり部５５ほど耐摩耗性を高くする必要がない。そこで、前記偏向波形ｗ１の時間ｔ1 を短く、時間ｔ2 を長く設定することによって、被熱処理領域ＡＲ１を被熱処理領域ＡＲ２より柔らかくすることができる。したがって、溶融焼入れの消費エネルギーを小さくすることができるだけでなく、処理時間を短くすることができる。
【００５８】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
図１１は本発明の第２の実施例における電子ビームの照射手順を示す図、図１２は本発明の第２の実施例における偏向波形を示す図である。なお、図１２において、横軸に時間ｔを、縦軸に偏向電圧ＶE を採ってある。
この場合、図１１に示すように、二つの面偏向軌跡Ｃ３、Ｃ４によって電子ビームＢＭ（図８）が照射される。この場合、各面偏向軌跡Ｃ３、Ｃ４によってそれぞれ被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２に電子ビームＢＭが照射され、その間、回転テーブル８５が回転させられる。したがって、被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２における電子ビームＢＭの軌跡が矢印Ｈ方向に移動する。
【００５９】
なお、各面偏向軌跡Ｃ３、Ｃ４は、ｘ軸方向及びｙ軸方向において三角波の偏向電圧を発生させることによって形成される。また、各面偏向軌跡Ｃ３、Ｃ４を切り換え、被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２において電子ビームＢＭを照射するために、図１２に示すような偏向波形ｗ１と前記ｘ軸方向及びｙ軸方向における三角波とが重ねられる。また、円偏向及び面偏向を組み合わせたり、線、楕円等によって偏向させたりすることもできる。
【００６０】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。
図１３は本発明の第３の実施例におけるトルクコンバータの要部断面図である。
図において、２１はロックアップクラッチピストン、５４は第２の平板部、５５は第２の立上がり部、５７はドライブプレート、ＡＲ１、ＡＲ２は被熱処理領域である。
【００６１】
また、９８はトックスかしめであり、該トックスかしめ９８によってドライブプレート５７はロックアップクラッチピストン２１に固定される。
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例におけるトルクコンバータの縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例におけるトルクコンバータの平面図である。
【図３】本発明の第１の実施例における溶融焼入装置の断面図である。
【図４】鉄・炭素系状態図である。
【図５】炭素鋼のＴ．Ｔ．Ａ．曲線図である。
【図６】炭素鋼のＴ．Ｔ．Ｔ．曲線図である。
【図７】本発明の第１の実施例における被熱処理領域を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施例における電子ビームの照射状態図である。
【図９】本発明の第１の実施例における電子ビームの照射手順を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施例における偏向波形を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施例における電子ビームの照射手順を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施例における偏向波形を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施例におけるトルクコンバータの要部断面図である。
【符号の説明】
１４ ロックアップクラッチ装置
１５ ダンパ装置
１６ フロントカバー
２０ 摩擦材
２１ ロックアップクラッチピストン
３３、３４ スプリング
５１ 第１の立上がり部
５５ 第２の立上がり部
５７ ドライブプレート
Ｐ１ 被熱処理部
ＡＲ１、ＡＲ２ 被熱処理領域
【産業上の利用分野】
本発明は、トルクコンバータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動変速機は、流体伝動装置としてのトルクコンバータを備え、クランクシャフトによって取り出されたエンジンの回転を、トルクコンバータを介して変速機構の入力軸に伝達する構造になっている。
前記トルクコンバータは、ポンプインペラ、タービンランナ、ステータ、ロックアップクラッチ装置及びダンパ装置によって構成される。そして、エンジンからの回転はフロントカバーを介してポンプインペラに伝達され、該ポンプインペラの回転に伴って発生する油の流れによってタービンランナを回転させ、該タービンランナの回転を入力軸に伝達するようになっている。
【０００３】
この場合、車両が発進した後、あらかじめ設定された車速が得られると、ロックアップクラッチ装置が係合状態になり、エンジンの回転がトルクコンバータを介することなく入力軸に伝達される。
ところで、ロックアップクラッチ装置が係合状態になるのと同時にエンジンからの回転が入力軸に伝達されると、エンジンの出力トルクの急激な変動がそのまま伝達され、振動、騒音等を発生させてしまう。そこで、前記ロックアップクラッチ装置とタービンハブとの間にダンパ装置が配設される。該ダンパ装置においては、ロックアップクラッチピストンの外周縁部にスプリングが配設され、ドライブプレートの内周側から保持されるようになっている。そして、スプリングの一端が前記ドライブプレートによって押圧され、他端がドリブンプレートによって保持される。
【０００４】
したがって、ロックアップクラッチ装置の係合に伴って伝達トルクがロックアップクラッチピストンに急激に伝達されると、前記スプリングは撓（たわ）み、撓んだ状態で伝達トルクを入力軸に伝達するとともに、伝達トルクの急激な変動を吸収する。
ところで、前記ロックアップクラッチピストンとスプリングとは、ロックアップクラッチ装置の係脱に伴って互いに繰り返し摺動（しゅうどう）させられ、表面が摩耗する。そこで、スプリングの保持部に摩擦防止部材を配設したり、前記ロックアップクラッチピストンの表面に浸炭（浸窒）焼入れ等の処理を施して表面を硬化させるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のトルクコンバータにおいては、スプリングの保持部に摩擦防止部材が配設されたトルクコンバータの場合、部品点数が多くなるだけでなく、作業が複雑になってしまう。また、ロックアップクラッチピストンの表面に浸炭、浸窒等の焼入れを施して表面を硬化させるようにしたトルクコンバータの場合、ロックアップクラッチピストンの平面部が大きく歪（ひず）むので、歪み矯正を施す必要があり、作業が一層複雑になってしまう。
【０００６】
そこで、前記ロックアップクラッチピストンを鋼製とし、ＥＢ焼入れ、レーザ焼入れ等の焼入れによって、前記ロックアップクラッチピストンを焼入温度（オーステナイト化温度）に加熱して、フェライト・パーライトをオーステナイトにした後、自己放冷により焼入れを行うことによってマルテンサイトにすることが考えられる。
【０００７】
ところが、焼入れを施すことによって均一なオーステナイトを得ようとすると、前記ロックアップクラッチピストンを焼入温度に対応させて設定されたオーステナイト変態時間だけ保持する必要があり、オーステナイト変態時間が長いと、熱伝導によってロックアップクラッチピストンの広範囲にわたり温度が上昇し、前記ロックアップクラッチピストンが精度変形したり、自己放冷が不十分になって焼入不良が発生したりする。
【０００８】
その結果、トルクコンバータのフロントカバーとロックアップクラッチピストンとの係合及び解放を円滑に行うことができず、係合ショック及び解放ショックを発生させてしまう。
本発明は、前記従来のトルクコンバータの問題点を解決して、係合ショック及び解放ショックが発生するのを防止することができるトルクコンバータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明のトルクコンバータは、フロントカバーと出力軸との間に配設されたロックアップクラッチ装置と、該ロックアップクラッチ装置を作動させるロックアップクラッチピストンと、該ロックアップクラッチピストンと出力軸との間に配設され、前記ロックアップクラッチ装置の作動に伴って発生する伝達トルクの変動を吸収するダンパ装置とを有する。
【００１０】
そして、前記ロックアップクラッチピストンは、鋼から成り、前記ダンパ装置のスプリングが接触する表面に被熱処理部が設定される。
また、該被熱処理部は、ロックアップクラッチピストンの平板部に設定された被熱処理領域、及びロックアップクラッチピストンの立上がり部に設定された被熱処理領域から成り、局部的に溶融させられた後、各被熱処理領域における溶融焼入れが交互に行われる。
本発明の他のトルクコンバータにおいては、さらに、前記被熱処理部は、局部的に溶融させられた後、焼入れが行われ、平板部に設定された被熱処理領域における溶融焼入れの消費エネルギーは、立上がり部に設定された被熱処理領域における溶融焼入れの消費エネルギーより小さくされる。
本発明の更に他のトルクコンバータにおいては、さらに、前記ロックアップクラッチピストンにおける前記フロントカバーと対向する面に摩擦材が配設され、該摩擦材が配設された面の裏側の近傍に前記被熱処理部が設定される。
【００１１】
本発明の更に他のトルクコンバータにおいては、さらに、前記ロックアップクラッチピストンには、ダンパ装置のドライブプレートが塑性かしめによって固定される。
【００１２】
【作用及び発明の効果】
本発明によれば、前記のようにトルクコンバータは、フロントカバーと出力軸との間に配設されたロックアップクラッチ装置と、該ロックアップクラッチ装置を作動させるロックアップクラッチピストンと、該ロックアップクラッチピストンと出力軸との間に配設され、前記ロックアップクラッチ装置の作動に伴って発生する伝達トルクの変動を吸収するダンパ装置とを有する。
【００１３】
そして、前記ロックアップクラッチピストンは、鋼から成り、前記ダンパ装置のスプリングが接触する表面に被熱処理部が設定される。
また、該被熱処理部は、ロックアップクラッチピストンの平板部に設定された被熱処理領域、及びロックアップクラッチピストンの立上がり部に設定された被熱処理領域から成り、局部的に溶融させられた後、各被熱処理領域における溶融焼入れが交互に行われる。
この場合、熱伝導によってロックアップクラッチピストンの広範囲にわたって温度が上昇することがないので、各被熱処理領域間において熱的な干渉が発生することがない。したがって、焼きもどし、焼きなまし等が発生するのを防止することができる。
また、複数の被熱処理領域に同時に溶融焼入れを施すことができるので、熱処理時間を短縮することができる。
【００１５】
そして、被熱処理部以外の部分においては、硬度が高くならないので、ロックアップクラッチピストンに対して塑性かしめ等の各種の塑性加工を施すことができる。
本発明の他のトルクコンバータにおいては、さらに、前記ロックアップクラッチピストンにおける前記フロントカバーと対向する面に摩擦材が配設され、該摩擦材が配設された面の裏側の近傍に前記被熱処理部が設定される。
【００１６】
この場合、熱伝導によってロックアップクラッチピストンの広範囲にわたり温度が上昇することがないので、前記ロックアップクラッチピストンの精度変形が発生するのを防止することができる。したがって、フロントカバー側の面に精度変形が発生するのを防止することができるので、摩擦材の表面が極めて平坦になる。その結果、ロックアップクラッチ装置の作動に伴って振動が発生するのを防止することができ、係合ショック及び解放ショックが発生するのを防止することができる。
【００１８】
本発明の更に他のロックアップクラッチピストンにおいては、さらに、前記ロックアップクラッチピストンには、ダンパ装置のドライブプレートが塑性かしめによって固定される。
【００１９】
この場合、熱伝導によってロックアップクラッチピストンの広範囲にわたり温度が上昇することがないので、被熱処理部以外の部分において塑性かしめを施すことができる。したがって、作業を簡素化することができ、トルクコンバータのコストを低くすることができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、この場合、トルクコンバータを例に採って説明するが、焼入れを施す必要がある、あらゆる部材に本発明を適用することができる。
図１は本発明の第１の実施例におけるトルクコンバータの縦断面図、図２は本発明の第１の実施例におけるトルクコンバータの平面図である。
【００２１】
図において、トルクコンバータは、ポンプインペラ１１、該ポンプインペラ１１と共にトーラスを構成するタービンランナ１２、ステータ１３、ロックアップクラッチ装置１４及びダンパ装置１５によって構成される。
そして、図示しないクランクシャフトを介して伝達されたエンジンの回転は、フロントカバー１６に伝達され、該フロントカバー１６に固定されたポンプインペラ１１に伝達される。この場合、該ポンプインペラ１１が回転すると、トーラス内の油が軸の周囲を回転し、遠心力が加わってポンプインペラ１１、タービンランナ１２及びステータ１３間を循環させられる。
【００２２】
車両の発進時等、前記ポンプインペラ１１が回転を開始したばかりでタービンランナ１２との回転速度差が大きい場合、前記タービンランナ１２から流れ出た油はポンプインペラ１１の回転を妨げる方向に流れる。そこで、ポンプインペラ１１とタービンランナ１２との間にステータ１３が配設され、両者の回転速度差が大きいときに、前記ステータ１３は、ポンプインペラ１１の回転を助ける方向に油の流れを変換する。
【００２３】
そして、前記タービンランナ１２の回転速度が高くなり、タービンランナ１２とポンプインペラ１１との回転速度差が小さくなると、ステータ１３のブレード３１の表側に当たっていた油が裏側に当たるようになって、油の流れが妨げられるようになる。
そこで、前記ステータ１３を一定方向にのみ回転可能とするワンウェイクラッチ１７が前記ステータ１３の内周側に配設される。したがって、油がブレード３１の裏側に当たるようになると、ステータ１３は自然に回転するようになるので、前記油は円滑に循環することができる。また、ワンウェイクラッチ１７のアウタレース１８はステータ１３に固定され、インナレース１９は図示しない自動変速機のケースに固定される。
【００２４】
このように、トルクコンバータは、ポンプインペラ１１とタービンランナ１２との回転速度差が大きいときには、トルク変換機として作動させられてトルクを増幅し、回転速度差が小さいときには、流体継手として作動させられる。
次に、ロックアップクラッチ装置１４について説明する。
この場合、車両が発進した後、あらかじめ設定された車速が得られると、ロックアップクラッチ装置１４が係合状態に置かれる。したがって、エンジンの回転がトルクコンバータを介することなく変速機構の入力軸に伝達されるので、燃費を良くすることができる。前記ロックアップクラッチ装置１４は、図示しないロックアップリレーバルブによって油の供給が切り換えられて作動し、ロックアップクラッチピストン２１が軸方向に移動することによって該ロックアップクラッチピストン２１とフロントカバー１６との係脱が行われる。
【００２５】
そのために、前記ロックアップクラッチピストン２１とフロントカバー１６との間に解放側油室Ｒ１が、ロックアップクラッチピストン２１とタービンランナ１２との間に係合側油室Ｒ２が形成される。したがって、解放側油室Ｒ１に油が供給されると、ロックアップクラッチ装置１４が解放状態に置かれ、係合側油室Ｒ２に油が供給されると、ロックアップクラッチ装置１４が係合状態に置かれる。
【００２６】
そして、ロックアップクラッチピストン２１とフロントカバー１６とが摩擦材２０を介して係合させられるときには、クランクシャフトの回転が、フロントカバー１６、ロックアップクラッチピストン２１、ダンパ装置１５及び出力部材としてのタービンハブ２３を介して、図示しない入力軸に直接伝達される。そのために、前記タービンハブ２３の内周にスプライン溝２３ａが形成され、該スプライン溝２３ａによってタービンハブ２３と前記入力軸とがスプライン嵌合（かんごう）されるようになっている。
【００２７】
なお、６１はタービンハブ２３とフロントカバー１６との間に配設されたスラストベアリング、６５はステータ１３とタービンハブ２３との間に配設されたスラストベアリング、６６はステータ１３とスリーブ６７との間に配設されたスラストベアリングである。
前記ダンパ装置１５は、ロックアップクラッチピストン２１とフロントカバー１６との係脱時に発生する伝達トルクの変動を吸収するためのものであり、ダボかしめ５８によってロックアップクラッチピストン２１に固定され、該ロックアップクラッチピストン２１と一体的に回転させられるドライブプレート５７、該ドライブプレート５７と対向させて配設され、前記タービンランナ１２と一体に回転させられるドリブンプレート３２及びスプリング３３、３４から成る。
【００２８】
該スプリング３３は、ロックアップクラッチピストン２１の円周方向における８箇所に配設された第１ステージ用のものであり、スプリング３４は、ロックアップクラッチピストン２１の円周方向における４箇所に配設された第２ステージ用のものであり、前記スプリング３４はスプリング３３内に一つ置きに配設される。そして、前記スプリング３４はスプリング３３より径が小さく、かつ、短く設定され、スプリング３３の捩（ね）じれ角が設定値になって、伝達トルクが屈曲点トルクに到達した後に撓（たわ）み始める。
【００２９】
したがって、前記フロントカバー１６から摩擦材２０を介して伝達された回転は、前記ダンパ装置１５を介してタービンハブ２３に伝達されるが、この場合、スプリング３３、３４が収縮し、回転が伝達される際の伝達トルクの変動を吸収する。また、エンジンの出力トルクの急激な変動が図示しない変速装置に伝達されることによって振動、騒音等が発生するのを防止することができる。
【００３０】
前記ポンプインペラ１１及びタービンランナ１２は、それぞれブレード４１、４２、該ブレード４１、４２の両側に配設されたアウタシェル４３、４４及びインナコア４５、４６によって構成される。そして、タービンランナ１２のアウタシェル４４は、ドリブンプレート３２と共に、リベット４７によってタービンハブ２３と連結される。
【００３１】
ところで、前記ロックアップクラッチピストン２１は軸方向に延び、前記タービンハブ２３に形成された摺動（しゅうどう）面に沿って軸方向に摺動する第１の立上がり部５１、該第１の立上がり部５１から径方向外方に延びる第１の平板部５２、該第１の平板部５２から径方向外方に延びる湾曲部５３、該湾曲部５３から径方向外方に延びる第２の平板部５４、及び該第２の平板部５４から軸方向に延びる第２の立上がり部５５から成る。
【００３２】
そして、前記湾曲部５３は第１の平板部５２及び第２の平板部５４よりエンジン側に突出させられ、前記第２の平板部５４と第２の立上がり部５５との間にスプリング３３の保持部が構成される。
この場合、前記ロックアップクラッチピストン２１の最外周部分に前記スプリング３３を配設することができるので、フロントカバー１６と前記トーラスとの間に形成される空間を十分に利用することが可能になり、スプリング３３の径を大きく設定することができる。したがって、該スプリング３３のばね定数を小さくし、その結果、固有振動数を小さくすることができる。
【００３３】
また、前記ロックアップクラッチピストン２１と共にスプリング３３、３４を包囲して保持するとともに、ロックアップクラッチピストン２１の回転をスプリング３３、３４に伝達するために、ロックアップクラッチピストン２１の円周方向における８箇所に扇状のドライブプレート５７が配設され、該ドライブプレート５７はダボかしめ５８によってロックアップクラッチピストン２１に固定される。前記ドライブプレート５７は、前記第２の立上がり部５５と対向させて立ち上げて形成された湾曲部Ｑ１を円周方向における両端に有し、該湾曲部Ｑ１によってスプリング３３の内側保持部が形成される。
【００３４】
また、前記ドライブプレート５７の中央には、ロックアップクラッチ装置１４が係合状態に置かれてロックアップクラッチピストン２１が正方向（図２における反時計回り方向）に回転する際（以下「正駆動時」という。）、及びエンジンブレーキ時等においてロックアップクラッチピストン２１が逆方向（図２における時計回り方向）に回転する際（以下「逆駆動時」という。）に、いずれもスプリング３３を押圧するスプリング押圧部Ｍが形成される。該スプリング押圧部Ｍにおいては、正駆動時に押圧面Ｍａが、逆駆動時に押圧面Ｍｂがスプリング３３の端面に当たる
そして、前記スプリング押圧部Ｍは、スプリング３３の端面に沿って延びる湾曲部Ｍ１、前記第２の立上がり部５５に沿って立ち上がる立上がり部Ｍ２、及び前記第２の立上がり部５５に形成された係止溝５５ａと係合させられる係止部Ｍ３から成る。
【００３５】
一方、前記ドリブンプレート３２は前記タービンランナ１２に沿って径方向に延び、前記スプリング３３に対応させて係止部Ｔが形成される。該係止部Ｔは、ロックアップクラッチピストン２１の正駆動時及び逆駆動時にスプリング３３を保持する。そして、前記係止部Ｔにおいては、正駆動時に押圧面Ｔａが、逆駆動時に押圧面Ｔｂがスプリング３３の端面にそれぞれ当たる。
【００３６】
また、前記係止部Ｔは、前記スプリング押圧部Ｍとほぼ平行に配設され、スプリング３３の端面に沿って湾曲部Ｍ１とほぼ平行に延びる湾曲部Ｔ１及び前記第２の立上がり部５５に沿って立上がり部Ｍ２とほぼ平行に立ち上がる立上がり部Ｔ２から成る。
なお、前記スプリング３３、３４の両端面は、スプリング押圧部Ｍ及び係止部Ｔによって押圧されるので、摩耗しやすい。そこで、前記スプリング３３、３４の両端面にスプリングシート７１、７２が配設される。また、スプリング押圧部Ｍに湾曲部Ｍ１が、係止部Ｔに湾曲部Ｔ１が形成され、スプリングシート７１、７２との接触面積が広くされる。したがって、スプリング押圧部Ｍ、係止部Ｔ及びスプリングシート７１、７２の耐摩耗性を向上させることができる。
【００３７】
また、前記ロックアップクラッチピストン２１の正駆動時に、スプリング３３は、スプリング押圧部Ｍによって押圧されるとともに係止部Ｔによって保持される。そして、前記スプリング３３が圧縮されるに従って、スプリング押圧部Ｍと係止部Ｔとの間の距離が短くなり、該係止部Ｔの押圧面Ｔａが湾曲部Ｑ１に当たると、スプリング３３の圧縮が停止される。このように、前記湾曲部Ｑ１は係止部Ｔのストッパとして機能する。
【００３８】
ところで、前記ロックアップクラッチピストン２１の正駆動時及び逆駆動時において、前記スプリング３３は圧縮させられるようになっているので、第２の平板部５４とスプリング３３とは繰り返し摺動することになる。そこで、第２の平板部５４がスプリング３３との摺動によって摩耗しないように、スプリング３３と対向する環状の被熱処理領域ＡＲ１に、高密度エネルギー照射、例えば、電子ビーム照射による溶融焼入れ（ＥＢ溶融焼入れ）が施される。
【００３９】
また、前記ロックアップクラッチピストン２１の回転に伴って、スプリング３３は遠心力を受け、前記第２の立上がり部５５に押し付けられる。したがって、前記ロックアップクラッチピストン２１の正駆動時及び逆駆動時において、前記第２の立上がり部５５とスプリング３３とは繰り返し摺動することになる。そこで、第２の立上がり部５５がスプリング３３との摺動によって摩耗しないように、スプリング３３と対向する環状の被熱処理領域ＡＲ２にも溶融焼入れが施される。
【００４０】
次に、溶融焼入れを行うための溶融焼入装置について説明する。
図３は本発明の第１の実施例における溶融焼入装置の断面図である。
図において、８１は密封構造を有する真空加工室ケース、８２は該真空加工室ケース８１によって包囲された真空加工室、８３は該真空加工室８２内に真空を形成するための真空排気系である。前記真空加工室８２内には、回転テーブル８５が回転自在に配設され、前記真空加工室ケース８１の外に配設されたモータ８６によって回転させられる。前記回転テーブル８５の上にロックアップクラッチピストン２１が、回転テーブル８５との中心を合わせて載置される。
【００４１】
また、前記真空加工室ケース８１の所定位置には、ビーム管８７が接続され、該ビーム管８７の一端に電子ビームガン８８が配設される。
そして、該電子ビームガン８８の下流側に、電子ビームガン８８において発生させられた電子ビームＢＭを集束させる第１集束レンズ８９が、該第１集束レンズ８９の下流側に、電子ビームＢＭを更に集束させる第２集束レンズ９０が、該第２集束レンズ９０の下流側に、電子ビームＢＭを偏向して照射位置を変える偏向レンズ９１が配設される。
【００４２】
また、前記電子ビームガン８８には高電圧電源９２が接続され、前記第１集束レンズ８９、第２集束レンズ９０及び偏向レンズ９１には、ＥＢ集束・偏向制御アンプ９３が接続されるとともに、前記真空排気系８３、高電圧電源９２及びＥＢ集束・偏向制御アンプ９３を制御装置９４によって制御することができるようになっている。
【００４３】
次に、溶融焼入方法について説明する。
図４は鉄・炭素系状態図、図５は炭素鋼のＴ．Ｔ．Ａ．曲線図、図６は炭素鋼のＴ．Ｔ．Ｔ．曲線図である。なお、図４において、横軸に炭素含有量を、縦軸に温度を、図５及び６において、横軸に時間を、縦軸に温度を採ってある。
図４において、αはパーライトの領域、γはオーステナイトの領域、Ｌは融体の領域、Ｌ１は溶融焼入れによる組織変化を示す線である。
【００４４】
本実施例においては、被熱処理部材としてのロックアップクラッチピストン２１（図３）は、鋼、例えば、炭素含有量が少ない炭素鋼（低炭素鋼）によって形成され、前記ロックアップクラッチピストン２１の被熱処理部Ｐ１が１５００〔℃〕以上の溶融温度に加熱されて溶融させられた後、自己放冷によって焼入れが行われる。このとき、被熱処理部Ｐ１の組織は線Ｌ１に沿って変化し、フェライト・パーライトが加熱され溶融させられて融体になり、凝固してオーステナイトになる。そして、オーステナイトになった後、自己放冷によって焼入れが行われるとマルテンサイトになる。したがって、被熱処理部Ｐ１の表面の硬度を高くすることができるので、耐摩耗性を向上させることができる。
【００４５】
ところで、前記被熱処理部Ｐ１に通常のＥＢ焼入れを施した場合、図５から分かるように、加熱したときの温度が高いほど被熱処理部Ｐ１の組織をオーステナイトにするのに必要なオーステナイト変態時間が短くなる。
そして、被熱処理部Ｐ１に本実施例の溶融焼入れを施した場合、被熱処理部Ｐ１の素材は、炭素鋼の融点直下温度におけるオーステナイト変態終了時間以内の時間だけ１５００〔℃〕以上に加熱され溶融させられる。したがって、被熱処理部Ｐ１の組織を瞬時にオーステナイトにすることができる。
【００４６】
すなわち、図５において、被熱処理部Ｐ１の素材を加熱し、ハッチングで示される領域ＡＲM において溶融させ、直ちに自己放冷によって焼入れが行われる。この場合、線Ｌ１で示すように、０．０５〔ｓ〕程度で溶融させ焼入れを行ったり、線Ｌ３で示すように、０．５〔ｓ〕程度で溶融させ焼入れを行ったり、線Ｌ２で示すように、１〔ｓ〕程度で溶融させ、一定時間だけ溶融状態を保持した後、焼入れを行ったりすることもできる。
【００４７】
なお、本実施例においては、例えば、０．０５〔ｓ〕以内のわずかな時間で溶融させ焼入れを行うようにしている。
このようにして、被熱処理部Ｐ１の周辺において熱伝導によって温度が上昇するのを抑制することができるので、ロックアップクラッチピストン２１に蓄積される熱量がその分少なくなり、自己放冷効果を高くすることができる。
【００４８】
その結果、焼入硬化層の深さに対するロックアップクラッチピストン２１の肉厚を小さくすることができる。例えば、通常のＥＢ焼入れにおける限界の１／２程度にロックアップクラッチピストン２１の肉厚を小さくすることができる。
また、該ロックアップクラッチピストン２１の被熱処理部Ｐ１をわずかな時間で前記マルテンサイトの変態開始温度以下に冷却することができるので、図６から分かるように、被熱処理部Ｐ１にベーナイト等の組織が形成されることがない。したがって、焼入不良が発生するのを防止することができる。そして、焼入硬化層の深さを小さくすることができるので、被熱処理部Ｐ１の表面において、波打ちが生じるのを防止することができる。また、被熱処理部Ｐ１の素材を一旦溶融させた後に凝固させるようになっているので、表面の面粗さを改善することができる。
【００４９】
さらに、熱伝導によってロックアップクラッチピストン２１の広範囲にわたって温度が上昇することがないので、前記ロックアップクラッチピストン２１の精度変形が発生するのを防止することができる。例えば、ロックアップクラッチピストン２１の前記フロントカバー１６側の面に精度変形が発生するのを防止することができるので、摩擦材２０の表面を極めて平坦にすることができる。したがって、ロックアップクラッチ装置１４を円滑に係合させることができる。
【００５０】
また、この場合、炭素含有量が極めて少ないので、溶融焼入れ後に形成されるマルテンサイトの組織がその分少なくなる。したがって、ロックアップクラッチピストン２１の熱膨張率を小さくすることができ、焼割れの発生を防止することができる。
さらに、被熱処理部Ｐ１以外の部分においては、硬度が高くならないので、ロックアップクラッチピストン２１に対して塑性かしめ等の各種の塑性加工を施すことができる。本実施例においては、ロックアップクラッチピストン２１に対してダボかしめ５８を施すことができる。したがって、リベットかしめを行う必要がなくなるので、作業を簡素化することができるだけでなく、コストを低くすることができる。
【００５１】
ところで、溶融焼入れにおいては、電子ビームガン８８（図３）において発生させられた電子ビームＢＭがロックアップクラッチピストン２１の被熱処理部Ｐ１に照射されるようになっている。この場合、偏向レンズ９１によって電子ビームＢＭを偏向させ、照射箇所を任意に変更することができるので、同時に複数箇所を加工することができる。
【００５２】
図７は本発明の第１の実施例における被熱処理領域を示す図、図８は本発明の第１の実施例における電子ビームの照射状態図、図９は本発明の第１の実施例における電子ビームの照射手順を示す図、図１０は本発明の第１の実施例における偏向波形を示す図である。なお、図１０において、横軸に時間ｔを、縦軸に偏向波形の電圧ＶE を採ってある。
【００５３】
図７において、２１はロックアップクラッチピストン、３３はスプリング、５４は被熱処理領域ＡＲ１が設定される第２の平板部、５５は被熱処理領域ＡＲ２が設定される第２の立上がり部である。なお、前記被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２は、いずれも、ロックアップクラッチピストン２１の全周にわたって設定される。
【００５４】
そして、図８に示すように、前記電子ビームガン８８からの電子ビームＢＭは、偏向レンズ９１によって電子ビームＢＭを偏向させ、被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２に交互に電子ビームＢＭを照射することによって、同時に溶融焼入れを行うことができる。
そのために、図９に示すように、二つの円偏向軌跡Ｃ１、Ｃ２によって電子ビームＢＭが照射される。この場合、各円偏向軌跡Ｃ１、Ｃ２によってそれぞれ被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２に電子ビームＢＭが照射され、その間、回転テーブル８５が回転させられる。したがって、被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２における電子ビームＢＭの軌跡が矢印Ｈ方向に移動する。
【００５５】
なお、各円偏向軌跡Ｃ１、Ｃ２は、ｘ軸方向及びｙ軸方向において正弦波の偏向波形を発生させ、偏向を組み合わせることによって形成される。また、各円偏向軌跡Ｃ１、Ｃ２を切り換え、被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２において交互に電子ビームＢＭを照射するために、図１０に示すような偏向波形ｗ１が発生させられ、該偏向波形ｗ１と前記ｙ軸方向における偏向波形とが重ねられる。
【００５６】
したがって、電圧ＶE が正の値を採る時間ｔ1 の間に被熱処理領域ＡＲ１に電子ビームＢＭが照射され、電圧ＶE が負の値を採る時間ｔ2 の間に被熱処理領域ＡＲ２に電子ビームＢＭが照射される。
この場合、熱伝導によってロックアップクラッチピストン２１の広範囲にわたって温度が上昇することがないので、各被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２間の熱的な干渉がなく、焼きもどし、焼きなまし等が発生することがない。
【００５７】
また、複数の被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２に同時に溶融焼入れを施すことができるので、熱処理時間を短縮することができる。
ところで、第２の立上がり部５５においては、スプリング３３の遠心力が加わるので、耐摩耗性を高くする必要があるのに対して、第２の平板部５４においては、スプリング３３の遠心力は加わらないので第２の立上がり部５５ほど耐摩耗性を高くする必要がない。そこで、前記偏向波形ｗ１の時間ｔ1 を短く、時間ｔ2 を長く設定することによって、被熱処理領域ＡＲ１を被熱処理領域ＡＲ２より柔らかくすることができる。したがって、溶融焼入れの消費エネルギーを小さくすることができるだけでなく、処理時間を短くすることができる。
【００５８】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
図１１は本発明の第２の実施例における電子ビームの照射手順を示す図、図１２は本発明の第２の実施例における偏向波形を示す図である。なお、図１２において、横軸に時間ｔを、縦軸に偏向電圧ＶE を採ってある。
この場合、図１１に示すように、二つの面偏向軌跡Ｃ３、Ｃ４によって電子ビームＢＭ（図８）が照射される。この場合、各面偏向軌跡Ｃ３、Ｃ４によってそれぞれ被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２に電子ビームＢＭが照射され、その間、回転テーブル８５が回転させられる。したがって、被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２における電子ビームＢＭの軌跡が矢印Ｈ方向に移動する。
【００５９】
なお、各面偏向軌跡Ｃ３、Ｃ４は、ｘ軸方向及びｙ軸方向において三角波の偏向電圧を発生させることによって形成される。また、各面偏向軌跡Ｃ３、Ｃ４を切り換え、被熱処理領域ＡＲ１、ＡＲ２において電子ビームＢＭを照射するために、図１２に示すような偏向波形ｗ１と前記ｘ軸方向及びｙ軸方向における三角波とが重ねられる。また、円偏向及び面偏向を組み合わせたり、線、楕円等によって偏向させたりすることもできる。
【００６０】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。
図１３は本発明の第３の実施例におけるトルクコンバータの要部断面図である。
図において、２１はロックアップクラッチピストン、５４は第２の平板部、５５は第２の立上がり部、５７はドライブプレート、ＡＲ１、ＡＲ２は被熱処理領域である。
【００６１】
また、９８はトックスかしめであり、該トックスかしめ９８によってドライブプレート５７はロックアップクラッチピストン２１に固定される。
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例におけるトルクコンバータの縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例におけるトルクコンバータの平面図である。
【図３】本発明の第１の実施例における溶融焼入装置の断面図である。
【図４】鉄・炭素系状態図である。
【図５】炭素鋼のＴ．Ｔ．Ａ．曲線図である。
【図６】炭素鋼のＴ．Ｔ．Ｔ．曲線図である。
【図７】本発明の第１の実施例における被熱処理領域を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施例における電子ビームの照射状態図である。
【図９】本発明の第１の実施例における電子ビームの照射手順を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施例における偏向波形を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施例における電子ビームの照射手順を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施例における偏向波形を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施例におけるトルクコンバータの要部断面図である。
【符号の説明】
１４ ロックアップクラッチ装置
１５ ダンパ装置
１６ フロントカバー
２０ 摩擦材
２１ ロックアップクラッチピストン
３３、３４ スプリング
５１ 第１の立上がり部
５５ 第２の立上がり部
５７ ドライブプレート
Ｐ１ 被熱処理部
ＡＲ１、ＡＲ２ 被熱処理領域
Claims (7)
- フロントカバーと出力軸との間に配設されたロックアップクラッチ装置と、該ロックアップクラッチ装置を作動させるロックアップクラッチピストンと、該ロックアップクラッチピストンと出力軸との間に配設され、前記ロックアップクラッチ装置の作動に伴って発生する伝達トルクの変動を吸収するダンパ装置とを有するとともに、前記ロックアップクラッチピストンは、鋼から成り、前記ダンパ装置のスプリングが接触する表面に被熱処理部が設定され、該被熱処理部は、ロックアップクラッチピストンの平板部に設定された被熱処理領域、及びロックアップクラッチピストンの立上がり部に設定された被熱処理領域から成り、局部的に溶融させられた後、各被熱処理領域における溶融焼入れが交互に行われることを特徴とするトルクコンバータ。
- 前記被熱処理部は、局部的に溶融させられた後、焼入れが行われ、平板部に設定された被熱処理領域における溶融焼入れの消費エネルギーは、立上がり部に設定された被熱処理領域における溶融焼入れの消費エネルギーより小さくされる請求項１に記載のトルクコンバータ。
- 前記ロックアップクラッチピストンにおける前記フロントカバーと対向する面に摩擦材が配設され、該摩擦材が配設された面の裏側の近傍に前記被熱処理部が設定される請求項１又は２に記載のトルクコンバータ。
- 前記ロックアップクラッチピストンには、ダンパ装置のドライブプレートが塑性かしめによって固定される請求項１又は２に記載のトルクコンバータ。
- 前記被熱処理部は、高密度エネルギー照射を行うことによって、炭素鋼の融点直下温度におけるオーステナイト変態終了時間以内の時間だけ加熱され溶融させられた後、自己放冷によってマルテンサイト変態開始温度以下に冷却して焼入れが行われる請求項１〜４のいずれか１項に記載のトルクコンバータ。
- 前記高密度エネルギー照射は、所定の形状の軌跡が得られるように電子ビームを収束させるとともに偏向させ、かつ、所定の形状の軌跡を前記被熱処理部の表面上においてロックアップクラッチピストンに対して移動させることによって行われる請求項５に記載のトルクコンバータ。
- 前記高密度エネルギー照射によって０．０５秒以内に前記被熱処理部が局部的に溶融させられる請求項５に記載のトルクコンバータ。
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