JP3840046B2 - トルクコンバータのインペラとフロントカバーとの接合方法、及びトルクコンバータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等に使われている、エンジン側の回転体からトランスミッション側の回転体にトルクを伝達するトルクコンバータ、特に、フロントカバーとインペラとを接合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に、トルクコンバータの縦断面図の一例を示す。トルクコンバータ１０１は、主として、フロントカバー１０２と、３種の羽根車（インペラ１０３，タービン１０４，ステータ１０５）とから構成され、車両のエンジンからフロントカバー１０２に入力されたトルクをタービン１０４に伝達して、タービン１０４に固定されるトランスミッション側のシャフト１６０に出力する。
【０００３】
インペラ１０３は、インペラシェル１０３ａと、インペラシェル１０３ａの内側に装着された複数のインペラブレード１０３ｂと、インペラシェル１０３ａの内周端に固定されているインペラハブ１０３ｃとを有している。タービン１０４は、タービンシェルと、タービンシェルに装着された複数のタービンブレードとを有している。インペラ１０３がフロントカバー１０２とともに回転すると、この回転により速度エネルギーを持った作動油がインペラ１０３，タービン１０４，ステータ１０５の間を循環し、タービン１０４が作動油の速度エネルギーを吸収してシャフト１６０を回転させる。
【０００４】
また、トルクコンバータ１０１は、作動油を介さずにフロントカバー１０２からタービン１０４へとトルクを伝えることのできるロックアップクラッチ１０９を備えており、燃費の向上が図られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示すように、従来のトルクコンバータ１０１では、インペラシェル１０３ａの外周端部とフロントカバー１０２の外周端部とがアーク溶接されており、ビードＢができている。このアーク溶接は、全周にわたって行われる。
【０００６】
しかし、全周をアーク溶接する際に、インペラシェル１０３ａやフロントカバー１０２の形状に熱影響が生じる。すなわち、全周溶接によって、インペラシェル１０３ａやフロントカバー１０２が変形（歪）を起こす。このため、従来においては、エンジンやトランスミッションとの取り合い部分での所定の精度を確保するために、トルクコンバータを組み立てた後に切削等の加工を施している。
【０００７】
本発明の課題は、トルクコンバータの組み立て後の加工作業を不要とする、あるいはその加工作業量を小さく抑えることのできるトルクコンバータのインペラとフロントカバーとの接合方法、及びトルクコンバータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の接合方法は、トルクコンバータのフロントカバーとインペラとを接合する方法であって、第１工程と、第２工程とを備えている。第１工程では、フロントカバー及びインペラに、互いに係合しうるフロントカバー側係合部及びインペラ側係合部を形成する。第２工程では、フロントカバー側係合部及びインペラ側係合部を、接着剤を付加し、焼ばめして係合させる。
【０００９】
ここでは、従来の全周溶接に代えて、比較的投入熱量の少ない焼ばめという接合方法を中心に据えている。そして、トルクコンバータの気密性を確保するために、接着剤を介してフロントカバー側係合部及びインペラ側係合部を係合させる手法を併用している。
【００１０】
このため、アーク溶接による全周溶接を行ったときと同等のトルクコンバータの気密性を確保しつつ、フロントカバーとインペラとの接合時に生じるフロントカバーやインペラの熱変形を小さく抑えることができる。したがって、トルクコンバータの組み立て後に加工作業を行わなくても、あるいは少しの加工作業を行うことによって、トルクコンバータに必要な寸法精度を確保することができるようになる。
【００１１】
請求項２に記載の接合方法は、請求項１に記載の接合方法であって、フロントカバー側係合部及びインペラ側係合部は、互いに係合しうる凹部及び凸部である。
【００１２】
ここでは、凹部及び凸部が接着剤を介して係合するため、トルクコンバータの気密性を確保しやすくなる。請求項３に記載の接合方法は、請求項２に記載の接合方法であって、凹部及び凸部をかしめる第３工程をさらに備えている。
【００１３】
ここでは、凹部及び凸部に対して、焼ばめに加えて、カシメを行う。このように凹部及び凸部をかしめることによって、さらにトルクコンバータの気密性の確保が容易となる。
【００１４】
請求項４に記載の接合方法は、請求項１に記載の接合方法であって、フロントカバー側係合部及びインペラ側係合部は、互いに螺合する一対のネジ部である。ここでは、一対のネジ部であるフロントカバー側係合部及びインペラ側係合部が接着剤を介して螺合するため、トルクコンバータの気密性を確保しやすくなる。
【００１５】
請求項５に記載の接合方法は、請求項１に記載の接合方法であって、第１工程において、フロントカバー及びインペラに、互いに接触しうるフロントカバー側カシメ部及びインペラ側カシメ部をさらに形成する。また、フロントカバー側カシメ部及びインペラ側カシメ部を、カシメ部材によってかしめる第３工程をさらに備えている。
【００１６】
ここでは、フロントカバーやインペラとは別部材であるカシメ部材によって、フロントカバー側カシメ部及びインペラ側カシメ部をかしめている。このため、トルクコンバータの気密性の確保がさらに容易となる。また、カシメ部材が別部材であることから、カシメ部材を除去することによってトルクコンバータの分解が可能であり、再組立も比較的容易に行うことができる。
【００１７】
請求項６に記載のトルクコンバータは、エンジン側の回転体からトランスミッション側の回転体にトルクを伝達するトルクコンバータであって、フロントカバーと、インペラと、タービンとを備えている。フロントカバーは、エンジン側の回転体に連結される。インペラは、フロントカバーとともに作動油室を形成する。タービンは、トランスミッション側の回転体に連結され、作動油室の作動油を介してフロントカバー及びインペラの回転に伴って回転する。そして、フロントカバーの外周部とインペラの外周部とは、請求項１から５のいずれかの接合方法によって締結される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
＜トルクコンバータの全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る接合方法を用いたトルクコンバータ１を示している。ここでは、Ｏ−Ｏがトルクコンバータ１の回転軸であり、図の左側にエンジン（図示せず）が配置され、図の右側にトランスミッション（図示せず）が配置されている。
【００１９】
このトルクコンバータ１は、エンジン側のクランクシャフト５０からトランスミッションのメインドライブシャフト６０にトルクを伝達するための機構であり、主として、エンジン側のクランクシャフト５０にフレキシブルプレート５１を介して連結されるフロントカバー２と、本実施形態の一実施形態であるインペラシェル３ａを含むインペラ３と、タービン４と、ステータ５と、ロックアップクラッチ９とから構成されている。フロントカバー２とインペラ３のインペラシェル３ａとは、後述するように互いの外周部が接合され、両者で作動油室を形成している。
【００２０】
＜トルクコンバータの詳細構成＞
インペラ３は、インペラシェル３ａと、インペラシェル３ａの内側に固定された複数のインペラブレード３ｂと、インペラシェル３ａの内周端に固定されているインペラハブ３ｃとから構成されている。
【００２１】
タービン４は、作動油室内でインペラシェル３ａと対向するように配置されており、主に、タービンシェル４ａと、タービンシェル４ａに固定された複数のタービンブレード４ｂとから構成されている。タービンシェル４ａの内周端は、タービンハブ８のフランジ部に複数のリベットにより固定されている。また、タービンハブ８の内周には、トランスミッション側から延びるメインドライブシャフト６０と連結するためのスプライン孔が形成されている。
【００２２】
ステータ５は、インペラ３とタービン４との間に配置されており、ワンウェイクラッチを介して、トランスミッションのハウジングに固定されたステータシャフト７０に固定されている。
【００２３】
ロックアップクラッチ９は、フロントカバー２とタービン４とを機械的に連結するための機構であり、フロントカバー２とタービン４との間に配置される。
＜作動油＞
フロントカバー２とインペラシェル３ａとで形成される作動油室には、インペラ３とタービン４とを流体的に連結するために、またロックアップクラッチ９を作動させるために、作動油が充填されている。この作動油は、タービンハブ８とフロントカバー２の内周部との隙間から導入され、ロックアップクラッチ９とフロントカバー２との隙間を通ってタービン４の外周側周辺に流れる。この作動油は、インペラシェル３ａとタービンシェル４ａの外周部との隙間からインペラ３とタービン４との間に形成される空間に流入し、ステータ５の内周部とタービンシェル４ａの内周部との隙間から流出される。このような作動油の循環は、トルクコンバータ１内での発熱をトルクコンバータ１の外部に流出させる。
【００２４】
＜トルクコンバータの動作＞
エンジン側のクランクシャフト５０からのトルクは、フレキシブルプレート５１からフロントカバー２に入力される。このトルクは、フロントカバー２に固定されているインペラシェル３ａにも伝達される。これにより、インペラ３が回転し、作動油がインペラ３側からタービン４側へと流れる。この作動油の流れによってタービン４が回転し、タービン４のトルクはタービンハブ８を介してメインドライブシャフト６０に出力される。
【００２５】
＜フロントカバーとインペラシェルとの接合について＞
次に、一体となって作動油室を形成するフロントカバー２とインペラ３のインペラシェル３ａとの接合について説明する。
【００２６】
フロントカバー２とインペラシェル３ａとの外周端同士を接合するために、まず、フロントカバー２のカバー側外周部２ａ及びインペラシェル３ａのインペラ側外周部３ａ１を、図２に示すような断面形状に形成する。
【００２７】
カバー側外周部２ａのカバー側先端部２１の手前部分の内周側には、環状のカバー側凹部２２を形成する。また、インペラ側外周部３ａ１のインペラ側先端部３１の手前部分の外周側には、インペラ側凹部３２を形成する。このインペラ側凹部３２は、カバー側先端部２１が係合するような形状に形成される。また、インペラ側先端部３１は、カバー側先端部２１がインペラ側凹部３２に入り込んだときに、カバー側凹部２２に入り、手前側テーパー面３２ａがカバー側凹部２２のテーパー面２２ａに当たるように形成される。
【００２８】
次に、上記のような形状に形成されたカバー側外周部２ａとインペラ側外周部３ａ１とを焼ばめする。具体的には、カバー側外周部２ａを加熱して膨張させ、そこにインペラ側外周部３ａ１を所定の位置に挿入する。すると、カバー側外周部２ａの冷却に従ってインペラ側凹部３２にカバー側先端部２１がはまりこみ、両テーパー面２２ａ，３２ａが密着し、カバー側外周部２ａがインペラ側外周部３ａ１に係合する。この焼ばめにおいては、係合したときに接触する面に対して、接着剤が塗布される。したがって、係合して接合状態となったカバー側外周部２ａとインペラ側外周部３ａ１との間には、接着剤の層が形成されることになる。この接着剤には、トルクコンバータ１の使用時における２００℃を超える高温にも耐えられるように、耐熱性を有する接着剤が選択される。
【００２９】
＜本実施形態のフロントカバーとインペラシェルとの接合方法の特徴＞
（１）
ここでは、従来のアーク溶接による全周溶接に代えて、比較的投入熱量の少ない焼ばめという接合方法を採り、トルクコンバータ１の気密性を確保するために接着剤を使用している。
【００３０】
このため、アーク溶接による全周溶接を行ったときと同等のトルクコンバータ１の気密性を確保しつつ、フロントカバー２のカバー側外周部２ａとインペラシェル３ａのインペラ側外周部３ａ１との接合時に生じるフロントカバー２やインペラシェル３ａの熱変形を小さく抑えることができる。したがって、トルクコンバータ１の組み立て後に精度確保のための加工作業を行わなくても、あるいは少しの加工作業を行うことによって、トルクコンバータ１に必要な寸法精度を確保することができるようになる。
【００３１】
（２）
ここでは、焼ばめによる接合と接着剤による接合との併用に加えて、カバー側外周部２ａ及びインペラ側外周部３ａ１に、互いに係合するカバー側先端部２１及びインペラ側凹部３２を形成している。このため、トルクコンバータ１の気密性を確保しやすい
［第２実施形態］
上記第１実施形態では、凸状のカバー側先端部２１と、それに対応するインペラ側凹部３２とを形成して、トルクコンバータ１の気密性の向上を図っているが、接着剤及び焼ばめによる接合によって十分に気密性が確保できる条件が揃っている場合には、図３に示すように、カバー側外周部２ａのカバー側先端部２２１の内周側に切欠きを形成し、その切欠きの内周面２２１ａ及び端面２２１ｂにインペラ側外周部３ａ１のインペラ側先端部２３１を係止させるように焼ばめすることも可能である。
【００３２】
［第３実施形態］
上記第１実施形態では、インペラ側外周部３ａ１の外周側にインペラ側凹部３２を形成し、カバー側先端部２１をインペラ側凹部３２に係合するように内に向けて凸状に形成している（図２参照）が、これに代えて、図４に示すように、フロントカバー２のカバー側外周部２ａの先端部を内周面が雌ネジ３２１ａとなっているカバー側先端部３２１に形成し、インペラシェル３ａのインペラ側外周部３ａ１の先端部を外周面が雄ネジ３３１ａとなっているインペラ側先端部３３１に形成してもよい。
【００３３】
ここでは、焼ばめを行うときに、フロントカバー２のカバー側外周部２ａを加熱して、外周部インペラ３をフロントカバー２にねじ込むことになる。また、焼ばめ時には、接着剤を雌ネジ３２１ａと雄ネジ３３１ａとの間に介在させる。
【００３４】
このようにすれば、焼ばめによる接合と接着剤による接合との併用に加えて、ねじ込みによる接合が加わるため、さらにトルクコンバータ１の気密性を確保しやすくなる。
【００３５】
［第４実施形態］
本実施形態では、フロントカバー２とインペラシェル３ａとの外周端同士を接合するために、まず、フロントカバー２のカバー側外周部２ａ及びインペラシェル３ａのインペラ側外周部３ａ１を、図５に示すような断面形状に形成する。
【００３６】
インペラ側外周部３ａ１の先端部には、外周面から外方に突出する環状の凸部４３５が形成される。また、カバー側外周部２ａの先端部には、凸部４３５を外側から覆う凹部４２５が形成される。
【００３７】
次に、上記のような形状に形成されたカバー側外周部２ａとインペラ側外周部３ａ１とを焼ばめする。具体的には、カバー側外周部２ａを加熱して膨張させ、凹部４２５に凸部４３５が入るように、カバー側外周部２ａとインペラ側外周部３ａ１とを合わせる。すると、カバー側外周部２ａの冷却に従って凹部４２５に凸部４３５がはまりこみ、カバー側外周部２ａがインペラ側外周部３ａ１に係合する。この焼ばめにおいては、係合したときに接触する面に対して、接着剤が塗布される。
【００３８】
さらに、本実施形態では、凹部４２５を凸部４３５に対してかしめる。このカシメ処理によって、カバー側外周部２ａとインペラ側外周部３ａ１との接合度合いがより向上し、トルクコンバータ１の気密性も上がる。
【００３９】
［第５実施形態］
上記第４実施形態では、カバー側外周部２ａに凹部４２５を設け、その凹部４２５を凸部４３５に対してかしめているが、フロントカバー２やインペラシェル３ａとは別にカシメ処理のためのカシメ部材５５０（図６参照）を用意してもよい。
【００４０】
本実施形態では、フロントカバー２とインペラシェル３ａとの外周端同士を接合するために、まず、フロントカバー２のカバー側外周部２ａ及びインペラシェル３ａのインペラ側外周部３ａ１を、図６に示すような断面形状に形成する。
【００４１】
カバー側外周部２ａの先端部には、端面の内周側からインペラ３側に突出する環状の第１凸部５２４と、外周面から外方に突出する環状の第２凸部５２５とが形成される。
【００４２】
インペラ側外周部３ａ１の先端部には、内周面に設けられる環状の切欠き５３４と、外周面から外方に突出する環状の第３凸部５３５とが形成される。
次に、上記のような形状に形成されたカバー側外周部２ａとインペラ側外周部３ａ１とを焼ばめする。具体的には、インペラ側外周部３ａ１を加熱して膨張させ、切欠き５３４に第１凸部５２４が入るように、カバー側外周部２ａとインペラ側外周部３ａ１とを合わせる。すると、インペラ側外周部３ａ１の冷却に従って切欠き５３４に第１凸部５２４がはまりこみ、カバー側外周部２ａがインペラ側外周部３ａ１に係合する。この焼ばめにおいては、係合したときに接触する面に対して、接着剤が塗布される。
【００４３】
さらに、本実施形態では、隣接する第２凸部５２５及び第３凸部５３５を、図６に示すように、別に用意したカシメ部材５５０によってかしめる。このカシメ処理によって、カバー側外周部２ａとインペラ側外周部３ａ１との接合度合いが向上し、トルクコンバータ１の気密性も上がる。また、カシメ部材５５０が別部材であることから、カシメ部材５５０を除去することによってカバー側外周部２ａとインペラ側外周部３ａ１との接合を解除することが可能となり、再接合も比較的容易に行うことができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明では、従来の全周溶接に代えて、比較的投入熱量の少ない焼ばめという接合方法を中心に据え、接着剤を介してフロントカバー側係合部及びインペラ側係合部を焼ばめしているため、全周溶接を行ったときと同等のトルクコンバータの気密性を確保しつつ、フロントカバーとインペラとの接合時に生じるフロントカバーやインペラの熱変形を小さく抑えることができる。したがって、トルクコンバータの組み立て後に加工作業を行わなくても、あるいは少しの加工作業を行うことによって、トルクコンバータに必要な寸法精度を確保することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るトルクコンバータの縦断面図。
【図２】図１のトルクコンバータの外周部の拡大図。
【図３】第２実施形態のトルクコンバータの外周部の拡大図。
【図４】第３実施形態のトルクコンバータの外周部の拡大図。
【図５】第４実施形態のトルクコンバータの外周部の拡大図。
【図６】第５実施形態のトルクコンバータの外周部の拡大図。
【図７】従来のトルクコンバータの縦断面図。
【符号の説明】
１ トルクコンバータ
２ フロントカバー
３ インペラ
３ａ インペラシェル
４ タービン
２１ カバー側先端部（フロントカバー側係合部）
３１ インペラ側先端部
３２ インペラ側凹部（インペラ側係合部）
５０ クランクシャフト（エンジン側の回転体）
６０ メインドライブシャフト（トランスミッション側の回転体）
２２１ カバー側先端部（フロントカバー側係合部）
２３１ インペラ側先端部（インペラ側係合部）
３２１ａ 雌ネジ（ネジ部）
３３１ａ 雄ネジ（ネジ部）
４２５ 凹部（フロントカバー側係合部）
４３５ 凸部（インペラ側係合部）
５２４ 第１凸部（フロントカバー側係合部）
５２５ 第２凸部（フロントカバー側カシメ部）
５３４ 切欠き
５３５ 第３凸部（インペラ側カシメ部）
５５０ カシメ部材

Claims (6)

1. トルクコンバータのフロントカバーとインペラとを接合する方法であって、
   前記フロントカバー及び前記インペラに、互いに係合しうるフロントカバー側係合部及びインペラ側係合部を形成する第１工程と、
   前記フロントカバー側係合部及び前記インペラ側係合部を、接着剤を付加し、焼ばめして係合させる第２工程と、
   を備えた接合方法。
2. 前記フロントカバー側係合部及び前記インペラ側係合部は、互いに係合しうる凹部及び凸部である、請求項１に記載の接合方法。
3. 前記凹部及び凸部をかしめる第３工程をさらに備えた、請求項２に記載の接合方法。
4. 前記フロントカバー側係合部及び前記インペラ側係合部は、互いに螺合する一対のネジ部である、請求項１に記載の接合方法。
5. 前記第１工程において、前記フロントカバー及び前記インペラに、互いに接触しうるフロントカバー側カシメ部及びインペラ側カシメ部をさらに形成し、
   前記フロントカバー側カシメ部及び前記インペラ側カシメ部を、カシメ部材によってかしめる第３工程をさらに備えた、
   請求項１に記載の接合方法。
6. エンジン側の回転体からトランスミッション側の回転体にトルクを伝達するトルクコンバータであって、
   前記エンジン側の回転体に連結されるフロントカバーと、
   前記フロントカバーとともに作動油室を形成するインペラと、
   前記トランスミッション側の回転体に連結され、前記作動油室の作動油を介して前記フロントカバー及び前記インペラの回転に伴って回転するタービンと、
   を備え、
   前記フロントカバーの外周部と前記インペラの外周部とが、請求項１から５のいずれかの接合方法によって締結される、トルクコンバータ。

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