JP5261566B2 - トルクコンバータ - Google Patents

Description

本発明は、エンジンからのトルクを流体を介して伝達するトルクコンバータに関する。

トルクコンバータは、内部の作動流体を介してエンジンからのトルクをトランスミッション側へ伝達する装置であり、主に、フロントカバーと、インペラーと、タービンと、ステータとから構成される。フロントカバーは、エンジン側の部材に連結され、エンジンからのトルクが入力される。インペラーはフロントカバーに接続されており、タービンはインペラーに対向して配置されている。インペラーとタービンの内周部の間には、タービンからインペラーに向かう作動流体の流れを整流するためのステータが配置されている。ここでは、フロントカバーからインペラーに入力されたトルクは、作動流体を介してインペラーからタービンに伝達され、このタービンからトランスミッション側に出力される。

ここで、インペラーの構成に着目すると、例えば特許文献１に示されるトルクコンバータでは、インペラーは、インペラーシェルと、複数のインペラーブレードと、インペラーハブとを有している。インペラーシェルはフロントカバーに連結され、インペラーブレードはインペラーシェルの内部に設けられている。また、インペラーハブは、軸方向に延びる筒状に形成され、エンジン側の端部がインペラーシェルの内周部に溶接により固定されている。

また、トルクコンバータは、トルクの伝達効率を向上させるためにロックアップ装置を備えている。ロックアップ装置は、タービンとフロントカバーとの間の空間に配置されており、トルクコンバータの機能を必要としない領域において、フロントカバーとタービンとを機械的に連結することでフロントカバーからタービンにトルクを直接伝達する。

特許文献１に示されたロックアップ装置は、フロントカバーの摩擦面に押圧されるピストンと、タービンに固定された出力側部材と、ピストンと出力側部材とを弾性的に連結する複数のトーションスプリングと、を有している。

特開２０１１−１２２６４０号公報

特許文献１に記載されているような従来のトルクコンバータのインペラーにおいては、インペラーシェルとインペラーハブとは摩擦溶接により固定されている。そして、摩擦溶接時には、インペラーシェルに対してインペラーハブを摩擦させながら圧接するので、インペラーハブの先端部にはバリが生じる。したがって、後工程でこのバリを除去する必要があり、工程の簡素化が望まれている。

また、複数のインペラーブレードは、インペラーシェルの内周面にろう付けによって固定されているが、このろう付けの溶加材である「ろう」は高価である。また、ろう付けのためにインペラーを炉に通す必要があり、製造のために長時間を要する。

前述のように、トルクコンバータにはロックアップ装置が備えられている場合が多いが、このロックアップ装置のピストンは、他の部材と摺動する。このため、ピストンに対して窒化処理を施し、表面の硬度を高くして摩耗を抑えるようにしている。この窒化処理には、時間がかかるとともに製造コストのアップにつながる。

本発明の課題は、インペラーを安価に製造することにある。

本発明の別の課題は、ピストンを含むロックアップ装置を安価に製造することにある。

第１発明に係るトルクコンバータは、エンジン側の部材に連結されるとともにエンジン側と逆側の側面に切削加工のみによって仕上げられた摩擦面を有するフロントカバーと、フロントカバーからトルクが入力されるインペラーと、インペラーに対向して配置されたタービンと、インペラーの内周部とタービンの内周部との間に配置されタービンからインペラーに流れる作動流体の流れを制御するステータと、フロントカバーとタービンとの間に配置されフロントカバーからタービンにトルクを直接伝達するためのロックアップ装置と、を備えている。インペラーは、フロントカバーに連結されたインペラーシェルと、インペラーシェルの内部に設けられた複数のインペラーブレードと、インペラーハブと、を有している。インペラーハブは、軸方向に延びる筒状に形成され、エンジン側の端部がインペラーシェルの内周部に摩擦溶接により固定されるとともに摩擦溶接の際に生じたバリを有する。

また、ロックアップ装置は、ピストンと、出力側部材と、弾性部材と、を有している。ピストンは、フロントカバーの摩擦面に押圧される摩擦部材を有するとともに、軸方向に移動可能であり、他の部材と摺動する部分にのみ部分的に表面硬化処理が施されている。出力側部材はタービンに固定されている。弾性部材はピストンと出力側部材とを回転方向に弾性的に連結する。

ここでは、インペラーハブはインペラーシェルに摩擦溶接により固定されている。そして、摩擦溶接時に生じたバリは、そのまま残存している。すなわち、このトルクコンバータでは、バリの除去工程が不要であり、インペラーを安価に製造することができる。

また、このトルクコンバータのロックアップ装置では、ピストンの全面に表面硬化処理が施されているわけではなく、摺動する部分にのみ部分的に、窒化処理等の表面硬化処理が施されている。このため、従来の処理時間に比較して処理時間を短くでき、コスト低減が可能になる。

ここで、従来のフロントカバーの摩擦面は、切削加工の後に研磨処理が施されている。このため、加工時間がかかるとともに、製造コストの増加を招いている。

そこで、この発明では、フロントカバーの摩擦面は、切削加工のみを施し、従来実施されていた研磨処理を廃止している。このため、加工時間の短縮、製造コストの低減を図ることができる。

第２発明に係るトルクコンバータは、第１発明のトルクコンバータにおいて、インペラーシェルの内周端は、インペラーハブの内周面よりさらに内周側に延びる内周延長部を有しており、内周延長部はインペラーハブをインペラーシェルに摩擦溶接する際に生じるバリがインペラーシェルよりエンジン側に生じるのを規制する。

インペラーシェルとインペラーハブとを摩擦溶接することにより、インペラーハブの先端部にバリが生じる。このバリがエンジン側に侵入すると、他の部材と干渉するおそれがある。

そこで、この第２発明では、インペラーシェルの内周端に内周延長部を形成し、インペラーハブの先端部のバリがエンジン側に進入するのを規制している。このため、摩擦溶接によって生じたバリが、他の部材に干渉するのを避けることができる。

第３発明に係るトルクコンバータは、第１又は第２発明のトルクコンバータにおいて、複数のインペラーブレードはインペラーシェル側の外周部に複数の突起を有するとともに、インペラーシェルは内周面に突起が差し込まれた凹部を有し、インペラーブレードは凹部の側部をかしめ加工することによってインペラーシェルに固定されている。

ここでは、インペラーブレードの突起をインペラーシェルの内周面に形成された凹部に差し込み、凹部近辺をかしめ加工することによってインペラーブレードがインペラーシェルに固定されている。

このため、インペラーブレードをインペラーシェルにろう付けする必要がない。したがって、加工時間の短縮、製造コストの低減を図ることができる。

以上のような本発明では、加工時間の短縮、製造コストの低減を図ることができる。

本発明の一実施形態が採用されたトルクコンバータの縦断面構成図。 図１の一部拡大図。 ロックアップ装置の縦断面構成図。 ロックアップ装置の正面図。

図１に本発明の一実施形態によるトルクコンバータ１を示している。トルクコンバータ１は、エンジンからトランスミッションの入力シャフトにトルクを伝達するための装置である。図１の左側に図示しないエンジンが配置され、図１の右側に図示しないトランスミッションが配置されている。図１に示すＯ−Ｏがトルクコンバータ１の回転軸である。

トルクコンバータ１は、フロントカバー２、インペラー４、タービン５、及びステータ６を有し、これらによってトルクコンバータ本体が構成されている。またトルクコンバータ１はロックアップ装置７を備えている。そして、インペラー４と、タービン５と、ステータ６とによってトーラス形状の流体作動室３が形成されている。

［トルクコンバータ本体］
フロントカバー２は、図示しないフレキシブルプレートを介してトルクが入力される部材である。フロントカバー２は、円板部２ａと、円板部２ａの外周縁からトランスミッション側に向かって延びる筒状部２ｂとを有している。また、フロントカバー２の中央部にはセンターボス２ｃが設けられている。センターボス２ｃは、軸方向に延びる筒状の部材であり、クランクシャフトの中心孔の内部に挿入されている。

円板部２ａのトランスミッション側の側面において、外周部には摩擦面２ｄが形成されている。摩擦面２ｄは従来装置においては研磨処理が施されていたが、本実施形態では切削処理のみで、研磨処理は施されていない。また、円板部２ａのトランスミッション側の側面において、摩擦面２ｄ以外の部分は、従来装置においては、他の部材との干渉を避けるために切削されていたが、ここでは、切削加工を省略している。

また、円板部２ａのエンジン側の側面外周部には、複数のボルト８が溶接により固定されている。このボルト８を介して図示しないフレキシブルプレートが装着される。なお、このボルト８が固定されている部分についても、切削加工は施されていない。

インペラー４は、主に、インペラーシェル１０と、インペラーシェル１０の内部に固定された複数のインペラーブレード１１と、インペラーコア１２と、インペラーシェル１０の内周部に固定されたインペラーハブ１３とから構成されている。

インペラーシェル１０の外周部は、フロントカバー２の筒状部２ｂの先端部に溶接されている。インペラーシェル１０の内面（タービン側の面）にはインペラーブレード１１を固定するための複数の凹部１０ａが形成されている。なお、１枚のインペラーブレード１１に対して、外周側、径方向中央部、及び内周側の３つの凹部１０ａが形成されている。

インペラーブレード１１は、板状の部材であって、トランスミッション側の外周縁及びエンジン側の内周縁には、それぞれ複数の突起１１ａ，１１ｂが形成されている。外周縁の３つの突起１１ａは、それぞれインペラーシェル１０の凹部１０ａに差し込まれ、凹部１０ａをかしめ加工することによって、インペラーブレード１１がインペラーシェル１０に固定されている。また、内周縁の２つの突起１１ｂは、インペラーコア１２に形成された２つの切欠き１２ａに差し込まれている。

インペラーハブ１３は、筒状の部材であり、エンジン側の先端がインペラーシェル１０の内周端部に摩擦圧接により溶接されている。図２に拡大して示すように、インペラーシェル１０の内周端部には、インペラーハブ１３の内周面１３ａよりさらに内側に距離ｄだけ延びる延長部１０ｂが形成されている。ここで、図１及び図２に示すように、インペラーハブ１３を摩擦溶接した場合、インペラーハブ１３の先端部にはバリ１３ｂが発生する。インペラーハブ１３の内周側に生じたバリ１３ｂは、エンジン側に延びて形成されると、他の部材に干渉するおそれがある。しかし、インペラーシェル１０の内周端部には延長部１０ｂが形成されているので、この延長部１０ｂによってバリ１３ｂがエンジン側に侵入するのを防止している。

タービン５は、流体室内でインペラー４に対して軸方向に対向して配置されている。タービン５は、主に、タービンシェル１５と、複数のタービンブレード１６と、タービンコア１７と、タービンシェル１５の内周部に固定されたタービンハブ１８とを有している。

タービンシェル１５及びタービンコア１７には、それぞれ複数の切欠き１５ａ，１７ａが形成されている。タービンブレード１６は、板状の部材であり、外周縁及び内周縁にそれぞれ突起１６ａ，１６ｂが形成されている。そして、この各突起１６ａ，１６ｂがタービンシェル１５の切欠き１５ａ及びタービンコア１７の切欠き１７ａに差し込まれることによって、タービンブレード１６が固定されている。

タービンハブ１８は、タービンシェル１５の内周部に配置されており、軸方向に延びる筒状部１８ａと、筒状部１８ａから外周に向かって延びるフランジ部１８ｂとを有している。タービンハブ１８のフランジ部１８ｂにはタービンシェル１５の内周部が複数のリベット２０によって固定されている。また、タービンハブ１８の筒状部１８ａの内周部には、入力シャフトが係合するスプライン孔１８ｃが形成されている。

ステータ６は、タービン５からインペラー４に戻る作動油の流れを整流するための機構である。ステータ６は樹脂やアルミ合金などで鍛造により一体に形成されている。ステータ６は、主に、環状のステータキャリア２１と、ステータキャリア２１の外周面に設けられた複数のステータブレード２２と、ステータブレード２２の外周側に設けられたステータコア２３とから構成されている。ステータキャリア２１はワンウェイクラッチ２４を介して図示しない筒状の固定シャフトに支持されている。

なお、インペラーシェル１０の内周部とステータキャリア２３との間には第１スラストベアリング２５が設けられている。また、ワンウェイクラッチ２４とタービンハブ１８のフランジ部１８ｂとの間には、支持部材２６及び第２スラストベアリング２７が設けられている。

［ロックアップ装置］
図３及び図４にロックアップ装置７を抽出して示している。ロックアップ装置７は、タービン５とフロントカバー２との間の空間に配置されており、必要に応じて両者を機械的に連結するための機構である。

ロックアップ装置７は、主に、ピストン３１と、リティニングプレート３２と、ドリブンプレート３３と、複数の第１トーションスプリング３４と、複数の第２トーションスプリング３５と、サポート部材３６とを有している。

ピストン３１は、中心部に筒状部３１ａを有する円板状のプレート部材である。筒状部３１ａはタービンハブ１８の筒状部１８ａに軸方向移動に支持されている。なお、タービンハブ１８の筒状部１８ａにはシール部材３７（図１参照）が設けられており、これによりピストン３１の筒状部３１ａとタービンハブ１８の筒状部１８ａとの間がシールされている。また、ピストン３１の外周部には、環状の摩擦部材３８が固定されている。なお、ピストン３１において、他の部材と摺動する部分には表面硬化処理としての窒化処理が施されている。具体的には、第１トーションスプリング３４と摺動する部分、第２トーションスプリング３５と摺動する部分、タービンハブ１８のフランジ部１８ｂと摺動する部分に、窒化処理が施されている。

リティニングプレート３２は、環状の部材であって、固定部３２ａと、等角度間隔で設けられた３つの支持部３２ｂと、スプリング収納部３２ｃと、を有している。固定部３２ａはピストン３１に複数のリベット４０によって固定されている。支持部３２ｂは、固定部３２ａから外周側に向かって突出して形成されており、第１トーションスプリング３４の周方向端部を支持している。スプリング収納部３２ｃは、固定部３２ａの内周側に形成されており、第２トーションスプリング３５を収納している。

ドリブンプレート３３は、環状の部材であり、内周部がタービンシェル１５とともにタービンハブ１８のフランジ部１８ｂに複数のリベット２０によって固定されている。また、ドリブンプレート３３の径方向略中央部には、第２トーションスプリング３５が配置される３つの窓孔３３ａが形成されている。ドリブンプレート３３の外周側端部には、エンジン側に向かって折り曲げられた周方向支持部３３ｂが形成されている。

外周側の周方向支持部３３ｂは、第１トーションスプリング３４の周方向端部に当接可能になっている。そして、ドリブンプレート３３の周方向支持部３３ｂと、リティニングプレート３２の外周側の支持部３２ｂとの間で、直列に配置された２つの第１トーションスプリング３４が圧縮される。また、窓孔３３ａの周方向端部は第２トーションスプリング３５の周方向端部に当接可能になっている。そして、ドリブンプレート３３のスプリング収納部３２ｃの周方向端部との間で、第２トーションスプリング３５が圧縮される。

第１トーションスプリング３４は、リティニングプレート３２を介してピストン３１とドリブンプレート３３との間でトルクの伝達を行う。本実施形態では、３組の第１トーションスプリング３４（６つの第１トーションスプリング３４）が、周方向に並べて配置されている。１組の第１トーションスプリング３４は、２つの第１トーションスプリング３４から構成されている。第１トーションスプリング３４の周方向両端には、図４に示すように、スプリングシート３４ａが配置されている。

第２トーションスプリング３５は、リティニングプレート３２とドリブンプレート３３との間でトルクの伝達を行う。３つの第２トーションスプリング３５は、第１トーションスプリング３４の内周側において、周方向に並べて配置されている。

サポート部材３６は、第１トーションスプリング３４の外周側を支持する部材であり、リティニングプレート３２及びドリブンプレート３３に対して相対回転自在に設けられている。サポート部材３６は、外周側支持部３６ａと、第１軸方向規制部３６ｂ（図３参照）と、第２軸方向規制部３６ｃと、スプリング支持部３６ｄ（図４を参照）と、を有している。

外周側支持部３６ａは、第１トーションスプリング３４の外周側を支持する部分であって、第１トーションスプリング３４が外周側に飛び出すのを防止している。

第１軸方向規制部３６ｂは、外周側支持部３６ａのエンジン側端部に内周側に突出して形成されている。第１軸方向規制部３６ｂは、ピストン３１の外周端部とリティニングプレート３２の外周側端部との間に配置されている。これにより、サポート部材３６の軸方向の移動が規制されている。

第２軸方向規制部３６ｃは、第１トーションスプリング３４のトランスミッション側への移動を規制するための部分であって、外周側支持部３６ａのトランスミッション側端部から内周側に突出して形成されている。

スプリング支持部３６ｄは、図４に示すように、第１トーションスプリング３４の周方向端部を支持可能な部分であって、互いに隣り合う２つの第１トーションスプリング３４の周方向間に配置されている。

［動作］
低速度領域では、ロックアップ装置はオフ（クラッチ解放）であり、エンジンからのトルクはフロントカバー２からインペラー４に伝達される。そして、インペラー４に入力されたトルクは、インペラー４から流体を介してタービン５に伝達され、トランスミッションの入力シャフトに伝達される。

車両の速度が所定の速度以上になると、ピストン３１がフロントカバー２側に移動させられ、摩擦部材３８がフロントカバー２の摩擦面２ｄに押し付けられる。摩擦部材３８がフロントカバー２に押しつけられることによって、フロントカバー２のトルクは、ピストン３１からリティニングプレート３２、第１トーションスプリング３４、及び第２トーションスプリング３５を介してドリブンプレート３３に伝達される。このドリブンプレート３３に伝達されたトルクはドリブンプレート３３からタービン５に伝達される。すなわち、フロントカバー２が機械的にタービン５に連結され、フロントカバー２のトルクがタービン５を介して直接入力シャフトに出力される。

［特徴］
（１）インペラーハブ１３をインペラーシェル１０に摩擦溶接した際に生じるバリ１３ｂを除去する工程を省略しているので、製造コストを低減することができる。

（２）インペラーシェル１０の内周端に内周延長部１０ｂを形成し、インペラーハブ１３をインペラーシェル１０に摩擦溶接する際に生じるバリがインペラーシェル１０よりエンジン側に生じるのを規制している。このため、バリ１３ｂを除去する必要がなく、製造工程が簡単になる。

（３）ピストン３１の窒化処理を、全面処理ではなく、他部材と摺動する部分のみに施している。このため、従来に比較して処理時間を短くでき、コスト低減が可能になる。

（４）フロントカバー２の摩擦面２ｄは、切削加工のみによって仕上げられ、研磨処理が施されていない。また、フロントカバー２の摩擦面以外の側面においては、切削加工が省略されている。このため、加工時間が短縮でき、製造コストが低減される。

（５）インペラーブレード１１は、インペラーシェル１０の内面に形成された凹部１０ａに差し込まれ、かしめ加工によって固定されている。このため、インペラーブレード１１をインペラーシェル１０に固定するためのろう付けが不要になり、製造コストを低減することができる。

［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

（ａ）前記実施形態では、ピストンの表面硬化処理を部分的に行ったが、従来に比較して短い処理時間で全面処理するようにしてもよい。

（ｂ）ロックアップ装置の構成は前記実施形態に限定されない。例えば、トーションスプリングについては、外周側のみに設けるようにしてもよい。

１ トルクコンバータ
２ フロントカバー
２ｄ 摩擦面
４ インペラー
５ タービン
６ ステータ
７ ロックアップ装置
１０ インペラーシェル
１０ａ 凹部
１０ｂ 延長部
１１ インペラーブレード
１１ａ，１１ｂ 突起
１３ インペラーハブ
１３ｂ バリ
３１ ピストン
３２ リティニングプレート
３３ ドリブンプレート（出力部材）
３４，３５ トーションスプリング

Claims (3)

1. エンジン側の部材に連結されるとともに前記エンジン側と逆側の側面に切削加工のみによって仕上げられた摩擦面を有するフロントカバーと、
   前記フロントカバーからトルクが入力されるインペラーと、
   前記インペラーに対向して配置されたタービンと、
   前記インペラーの内周部と前記タービンの内周部との間に配置され、前記タービンから前記インペラーに流れる作動流体の流れを制御するステータと、
   前記フロントカバーと前記タービンとの間に配置され、前記フロントカバーから前記タービンにトルクを直接伝達するためのロックアップ装置と、
   を備え、
   前記インペラーは、
   前記フロントカバーに連結されたインペラーシェルと、
   前記インペラーシェルの内部に設けられた複数のインペラーブレードと、
   軸方向に延びる筒状に形成され、エンジン側の端部が前記インペラーシェルの内周部に摩擦溶接により固定されるとともに摩擦溶接の際に生じたバリを有するインペラーハブと、
   を有し、
   前記ロックアップ装置は、
   前記フロントカバーの摩擦面に押圧される摩擦部材を有するとともに、軸方向に移動可能であり、他の部材と摺動する部分にのみ部分的に表面硬化処理が施されたピストンと、
   前記タービンに固定された出力側部材と、
   前記ピストンと前記出力側部材とを回転方向に弾性的に連結する弾性部材と、
   を有する、
   トルクコンバータ。
2. 前記インペラーシェルの内周端は、前記インペラーハブの内周面よりさらに内周側に延びる内周延長部を有しており、前記内周延長部は前記インペラーハブを前記インペラーシェルに摩擦溶接する際に生じるバリが前記インペラーシェルよりエンジン側に生じるのを規制する、請求項１に記載のトルクコンバータ。
3. 複数の前記インペラーブレードは前記インペラーシェル側の外周部に複数の突起を有するとともに、前記インペラーシェルは内周面に前記突起が差し込まれた凹部を有し、
   前記インペラーブレードは前記凹部の側部をかしめ加工することによって前記インペラーシェルに固定されている、
   請求項１又は２に記載のトルクコンバータ。

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