JP4698379B2 - トルクコンバータ - Google Patents

Description

本発明は自動変速機や無段変速機などに用いられるトルクコンバータ、特にインペラハブとステータシャフトとのガイド構造に関するものである。

車両用の自動変速機や無段変速機において、エンジントルクを増幅して変速機に伝達する役割を果たすものとしてトルクコンバータが広く使用されている。トルクコンバータは、入力回転部材であるエンジン出力軸に連結され、流体が充填された流体室を形成するポンプインペラと、上記流体室内でポンプインペラと対向して配置され、出力回転部材である変速機の入力軸に連結されるタービンランナと、上記流体室内でポンプインペラとタービンランナとの間に設けられたステータとを備え、エンジン出力軸の回転トルクを流体を介して変速機の入力軸に伝達するようになっている。

ポンプインペラの内周部には筒状のインペラハブが接合されており、インペラハブの先端はポンプボデーに挿入され、オイルポンプに連結されている。インペラハブの外周面とポンプボデーの内周部との間には、ポンプボデーとの隙間からのオイル漏れを防止するため、オイルシールやブッシュが介装されている。インペラハブはステータシャフトの外周に挿通されており、インペラハブとステータシャフトとの間には、作動油を通過させるための半径方向隙間が形成されている。上記のようにインペラハブとステータシャフトとの間には作動油を通過させるための半径方向隙間が存在するので、トルクコンバータを変速機に組み込む際、インペラハブをポンプボデーに挿入すると、インペラハブが半径方向にガタつき、オイルシールやブッシュを傷つける可能性がある。

特許文献１には、インペラハブの内周面にステータシャフトの外周面に接触する複数の突起部を形成することにより、トルクコンバータの挿入時にインペラハブをステータシャフトによってガイドし、インペラハブがオイルシールやブッシュを傷つける問題を解消したトルクコンバータが開示されている。
この構造のトルクコンバータの場合には、ステータシャフトの先端部にステータの内スプラインと嵌合する外スプラインが形成されているが、その外スプラインの外径はステータシャフトの軸部外径とほぼ等しい。そのため、インペラハブの内周面に形成された突起部がステータシャフトの外周面を摺動することで、インペラハブをガイドすることが可能である。

一方、ステータシャフトの先端部の外スプラインが外周方向に突出している場合がある。この場合には、突起部をインペラハブの内周面に形成すると、インペラハブをハウジングに組み込む際、突起部がステータシャフトの先端部の外スプラインを乗り越えた後、ガタが発生するため、インペラハブがオイルシールやブッシュを傷つける恐れが生じる。そのため、インペラハブの内周面に形成される突起部が外スプラインによってガイドされている間に、インペラハブの外周部がブッシュにかかるように寸法設定する必要がある。

図４は上記のように寸法設定したトルクコンバータＴ２の一例を示す。
図４において、１はポンプインペラ、２はタービンランナ、３はステータであり、ポンプインペラ１はエンジン出力軸１１にドライブプレート１２を介して連結されている。ポンプインペラ１の内周部には筒状のインペラハブ４が接合されており、インペラハブ４の先端はポンプボデー５に挿入され、オイルポンプ６に連結されている。インペラハブ４の外周ガイド面４ｂとポンプボデー５の内周部との間には、オイルシール７とブッシュ８とが介装されている。ステータシャフト９はポンプカバー１０から一体に突設されており、インペラハブ４はステータシャフト９の外周に挿通され、インペラハブ４とステータシャフト９との間には、作動油を通過させるための半径方向隙間が形成されている。ステータシャフト９の先端部にはステータ３とスプライン嵌合する外スプライン９ａが外周へ突出状に形成されている。インペラハブ４の内周部には、ガイド用の内周凸部４ａが形成されている。ステータシャフト９の内側には変速機の入力軸１３が挿通され、その先端部がタービンランナ２の内径部にスプラインで連結されている。

上記構造のトルクコンバータの組立時において、インペラハブ４をポンプボデー５に挿入する際、オイルシール７やブッシュ８を傷つけるのを防止するため、インペラハブ４の外周部がブッシュ８にガイドされ始めるまでの間、ステータシャフト９の外スプライン９ａでインペラハブ４の内周凸部４ａをガイドし続ける必要がある。そのため、ブッシュ８の前端面からインペラハブ４の外周ガイド面４ｂの後端部までの距離をＡ、インペラハブ４の内周凸部４ａの前端から外スプライン９ａの後端までの距離をＢとすると、
Ａ＞Ｂ
の関係に設定されている。その理由を、図５を用いて説明する。

図５は、図４に示すトルクコンバータＴ２の組立方法を示す。
図５の（ａ）は、ステータシャフト９に対してトルクコンバータの挿入を開始した状態を示す。インペラハブ４の内周凸部４ａの先端が外スプライン９ａの外周面に接触し、インペラハブ４がステータシャフト９の中心部に保持される。
図５の（ｂ）は、ステータシャフト９に対してトルクコンバータをさらに挿入した状態を示す。インペラハブ４の内周凸部４ａが外スプライン９ａの外周面によってガイドされ、その間にインペラハブ４の外周ガイド面４ｂがブッシュ８に到達し、オイルシール７やブッシュ８を損傷せずにインペラハブ４を挿入できる。
図５の（ｃ）はトルクコンバータを終端位置まで挿入した状態を示す。この状態で、インペラハブ４の先端部がオイルポンプ６に連結され、ステータシャフト９の外スプライン９ａとステータ３とがスプライン嵌合する。

上記のようにＡ＞Ｂの関係に設定することで、オイルシール７やブッシュ８を損傷せずにインペラハブ４を挿入できるが、インペラハブ４を長い距離にわたってガイドする必要上、外スプライン９ａの軸長Ｌを機能上必要とされる長さ以上に長くしなければならない。
上記のように外スプライン９ａの軸長Ｌを長くする代わりに、内周凸部４ａの軸長を長くする方法も考えられる。しかしながら、インペラハブ４をポンプインペラ１の内周部に接合する際、バリの発生などによって内周凸部４ａを接合部側に近づけることができない。
図６の（ａ），（ｂ）はポンプインペラ１にインペラハブ４を摩擦圧接により接合する方法を示す。図６の（ｂ）に示すように、接合部にはバリｘが発生することがあり、そのバリｘがインペラハブ４の内周側に突出すると、外スプライン９ａとのガイドに障害が出る。そのため、接合部と内周凸部４ａとの間には余裕寸法δを設けておく必要があり、結局、内周凸部４ａの軸長を長くすることができず、外スプライン９ａの軸長を長くせざるを得ない。

図７は、オイルポンプ組立体（ポンプボデー５、オイルポンプ６、ポンプカバー１０）をケース１４から分離する方法を示す。
オイルポンプ組立体（ポンプボデー５、オイルポンプ６、ポンプカバー１０）をケース１４から分離する際、ポンプカバー１０がケース１４の内周面１４ａにインロー嵌合している関係で、ステータシャフト９の外スプライン９ａを取り外し治具１５でチャックし、引き抜く必要がある。
ところが、上記のように外スプライン９ａの軸長Ｌを長くすると、ポンプボデー５から外スプライン９ａまでの距離Ｓが短くなるため、治具１５の爪部１５ａの強度が低下し、場合によっては治具１５が強度面で成立しなくなるという問題が発生する。

上記のように、ステータシャフト９の外スプライン９ａの軸長Ｌをその機能上必要とされる寸法より長くすると、不経済であるばかりか、上述のようにオイルポンプ組立体の取り外しに支障が出るという問題がある。
特開平８−２８５０３６号公報

本発明の目的は、ステータシャフトの外スプラインの軸長を機能上必要な寸法まで短縮しながら、オイルシールやブッシュを損傷せずにインペラハブを円滑に挿入できるトルクコンバータを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、ポンプインペラとタービンランナとステータとを備え、入力回転部材の回転トルクを流体を介して出力回転部材に伝達するトルクコンバータであって、上記ポンプインペラの内周部外側面に筒状のインペラハブの軸方向一端面が接合されており、上記インペラハブの内周部には上記接合部より内径側に突出する内周凸部が上記接合部より軸方向にずれた位置に形成されており、ポンプハウジングに設けられたステータシャフトの先端部外周面には、上記ステータとスプライン嵌合する外スプラインが外周に突出状に形成されており、上記インペラハブの外周面とポンプハウジングの内周部との間にオイルシールおよびブッシュが介装されており、上記インペラハブをポンプハウジングに挿入する際、上記インペラハブの内周凸部を上記ステータシャフトの外スプラインでガイドすることで、上記インペラハブを上記ステータシャフトと同軸上に支持するようにしたトルクコンバータにおいて、上記ステータシャフトの外周面に、上記外スプラインから軸方向距離Ｄを隔てて上記外スプラインと略同一外径を持つ外周凸部を形成し、上記距離Ｄを上記内周凸部の軸方向寸法Ｃより小さくし、上記インペラハブをポンプハウジングに挿入する際に上記インペラハブの内周凸部を上記ステータシャフトの外スプラインでガイドした後、上記外周凸部で連続的にガイドして上記インペラハブを上記オイルシールおよびブッシュの内側に案内するようにし、最終挿入状態でインペラハブの内周凸部がステータシャフトの外周凸部に対して軸方向に離間していることを特徴とするトルクコンバータを提供する。

本発明では、ステータシャフトの外周面に外スプラインから軸方向距離Ｄを隔てて外スプラインと略同一外径を持つ外周凸部を形成してある。トルクコンバータをポンプハウジングに挿入する際、インペラハブの内周凸部はまずステータシャフトの外スプラインによってガイドされ、同軸上に支持される。さらに挿入が進行すると、インペラハブの内周凸部は外スプラインを越えて外周凸部の上に乗り上げる。その際、外スプラインと外周凸部との軸方向隙間Ｄは内周凸部の軸方向寸法Ｃより小さいので、内周凸部は外スプラインと外周凸部の間に落ち込むことがなく、連続的にガイドされる。外周凸部と外スプラインは略同一外径であるため、インペラハブの軸心位置がずれることがなく、インペラハブはオイルシールおよびブッシュの内側に円滑に案内される。上記のように、ステータシャフトの外スプラインと外周凸部とによって、インペラハブがブッシュに支持されるまで常にインペラハブをガイドしているので、組付性が向上するとともに、オイルシールやブッシュの損傷を防止できる。

本発明では、外周凸部がガイドの役割の一部を受け持つので、ステータシャフトの外スプラインの軸長を機能上必要な寸法まで短縮できる。オイルポンプ組立体（ポンプボデー、オイルポンプ、ポンプカバー）をケースから分離する場合に、取り外し治具の爪部を外スプラインに係合させ、ステータシャフトを軸方向に引き抜くことがあるが、外スプラインの軸長を短くできるので、外周凸部と外スプラインとの隙間に治具の爪部を係合させることができる。そのため、爪部の寸法を大きくとることができ、治具の強度を確保できるとともに、分解作業性が向上する。

本発明では、インペラハブの内周凸部を接合部に近づける必要がなく、両者の間に余裕寸法を確保できるので、インペラハブをポンプインペラに接合する際にバリが発生しても、内周凸部までバリがはみ出すのを防止できる。なお、インペラハブとポンプインペラとの接合方法は、摩擦圧接に限るものではなく、溶接などの他の手段を用いることもできる。その場合でも、溶接部に隆起部などが形成されることがあるが、内周凸部と接合部とが離れているので、隆起部がステータシャフトとのガイドの障害になるのを防止できる。

最終組付状態において、インペラハブの外周面はブッシュのみで支持され、インペラハブの内周凸部とステータシャフトの外周凸部とは軸方向に離れた位置にある。そのため、外周凸部と内周凸部とが接触して両者の間で磨耗が発生する恐れがなく、かつステータシャフトとインペラハブの間を通る作動油の通過面積を確保することができる。

本発明によれば、ステータシャフトの外周面に外スプラインから軸方向距離Ｄを隔てて外スプラインと略同一外径を持つ外周凸部を形成したので、インペラハブの挿入時、インペラハブがブッシュに支持されるまでの間常にガイドされ、組付性が向上するとともに、オイルシールやブッシュの損傷を防止できる。
また、外スプラインの軸長を機能上必要な寸法に短縮できるので、ステータシャフトの製造コストを低減できるとともに、オイルポンプ組立体をケースから分離する場合に、取り外し治具の爪部を外スプラインに確実に係合させることができ、ステータシャフトを簡単に引き抜くことができる。そのため、治具の強度を確保でき、分解性も良好となる。

以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。

図１〜図３は本発明の一例であるトルクコンバータＴ１を示す。図１〜図３において、図４〜図７と同一部分または対応部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施例のトルクコンバータＴ１において、前述のトルクコンバータＴ２と異なる点の１つは、ステータシャフト９の先端部に形成された外スプライン９ａの軸長Ｌが短く、かつ外スプライン９ａと軸方向距離Ｄを隔てて外スプライン９ａと略同一外径を持つ外周凸部９ｂを形成した点である。そして、距離Ｄをインペラハブ４の内周凸部４ａの軸方向寸法Ｃより小さくしている。
Ｄ＜Ｃ
また、ブッシュ８の前端面からインペラハブ４の外周ガイド面４ｂの後端部までの軸方向距離をＡ、インペラハブ４の内周凸部４ａの前端から外周凸部９ｂの後端までの軸方向距離をＢとすると、
Ａ＞Ｂ
の関係に設定されている。
上記のように寸法設定することで、オイルシール７やブッシュ８を損傷せずにインペラハブ４を挿入できる。

図２は、図１に示すトルクコンバータＴ１の組立方法を示す。
図２の（ａ）は、ステータシャフト９に対してトルクコンバータの挿入を開始した状態を示す。インペラハブ４の内周凸部４ａの先端が外スプライン９ａの外周面に接触し、インペラハブ４がステータシャフト９と同軸上に支持される。
図２の（ｂ）は、ステータシャフト９に対してトルクコンバータをさらに挿入した状態を示す。インペラハブ４の内周凸部４ａが外スプライン９ａを越えて外周凸部９ｂで連続的にガイドされる。寸法Ｄ＜Ｃの関係に設定されているので、内周凸部４ａは外スプライン９ａと外周凸部９ｂとの隙間に落ち込むことがない。内周凸部４ａが外周凸部９ｂの外周面によってガイドされている間に、インペラハブ４の外周ガイド面４ｂがブッシュ８に到達し、オイルシール７やブッシュ８を損傷せずにインペラハブ４を挿入できる。
図２の（ｃ）はトルクコンバータを終端位置まで挿入した状態を示す。この状態で、インペラハブ４の先端部がオイルポンプ６に連結され、ステータシャフト９の外スプライン９ａとステータ３とがスプライン嵌合する。内周凸部４ａと外周凸部９ｂとが軸方向に離間しており、インペラハブ４とステータシャフト９との間に作動油の通路が形成される。

図３は、オイルポンプ組立体（ポンプボデー５、オイルポンプ６、ポンプカバー１０）をケース１４から分離する方法を示す。
先端部に爪部１６ａを有する取り外し治具１６を用い、爪部１６ａをステータシャフト９の外スプライン９ａに係合させ、ステータシャフト９を引っ張ることで、オイルポンプ組立体をケース１４から分離する。ポンプカバー１０はケース１４の内周面１４ａにインロー嵌合している関係で、所定の引張り力を必要とするが、本発明では外スプライン９ａの軸長Ｌを必要最小限に短くでき、ポンプボデー５から外スプライン９ａまでの距離Ｓを長くできるので、図３の（ｂ）のように、比較的大きな寸法の爪部１６ａを外スプライン９ａと外周凸部９ｂとの間に係合させることができる。そのため、取り外し治具１６の強度を確保できるとともに、分解作業性が向上する。

本発明において、ポンプハウジングとはポンプボデーおよびポンプカバーを総称したものであり、いずれを指していても良い。したがって、インペラハブを挿入するべき相手部材がポンプカバーであってもよく、その場合には、オイルシールおよびブッシュがポンプカバーに設けられる。

本発明にかかるトルクコンバータの一例の断面図である。 本発明にかかるトルクコンバータの組立方法を示す図である。 本発明におけるオイルポンプ組立体をケースから分離する方法を示す図である。 従来のトルクコンバータの一例の断面図である。 従来のトルクコンバータの組立方法を示す図である。 ポンプインペラとインペラハブとの接合方法を示す図である。 従来のオイルポンプ組立体をケースから分離する方法を示す図である。

符号の説明

Ｔ１ トルクコンバータ
１ ポンプインペラ
２ タービンランナ
３ ステータ
４ インペラハブ
４ａ 内周凸部
５ ポンプボデー
６ オイルポンプ
９ ステータシャフト
９ａ 外スプライン
９ｂ 外周凸部
１０ ポンプカバー
１４ ケース
１６ 取り外し治具

Claims (1)

1. ポンプインペラとタービンランナとステータとを備え、入力回転部材の回転トルクを流体を介して出力回転部材に伝達するトルクコンバータであって、
   上記ポンプインペラの内周部外側面に筒状のインペラハブの軸方向一端面が接合されており、上記インペラハブの内周部には上記接合部より内径側に突出する内周凸部が上記接合部より軸方向にずれた位置に形成されており、
   ポンプハウジングに設けられたステータシャフトの先端部外周面には、上記ステータとスプライン嵌合する外スプラインが外周に突出状に形成されており、
   上記インペラハブの外周面とポンプハウジングの内周部との間にオイルシールおよびブッシュが介装されており、
   上記インペラハブをポンプハウジングに挿入する際、上記インペラハブの内周凸部を上記ステータシャフトの外スプラインでガイドすることで、上記インペラハブを上記ステータシャフトと同軸上に支持するようにしたトルクコンバータにおいて、
   上記ステータシャフトの外周面に、上記外スプラインから軸方向距離Ｄを隔てて上記外スプラインと略同一外径を持つ外周凸部を形成し、
   上記距離Ｄを上記内周凸部の軸方向寸法Ｃより小さくし、
   上記インペラハブをポンプハウジングに挿入する際に上記インペラハブの内周凸部を上記ステータシャフトの外スプラインでガイドした後、上記外周凸部で連続的にガイドして上記インペラハブを上記オイルシールおよびブッシュの内側に案内するようにし、最終挿入状態でインペラハブの内周凸部がステータシャフトの外周凸部に対して軸方向に離間していることを特徴とするトルクコンバータ。

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