JP5388887B2 - トルクコンバータの連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、トルクコンバータの連結構造に関する。

図５は、一般的なトルクコンバータの構成を説明する図である。
自動変速機のトルクコンバータ１００では、ポンプインペラ１１０と、タービンランナ１２０とが、ステータ１３０を間に挟んで、同軸上で相対回転可能に設けられている（例えば、特許文献１）。

特開２００３−１０６３９６号公報

このような従来例にかかるトルクコンバータ１００では、ポンプインペラ１１０のポンプシェル１１１とフロントカバー１４０とから形成される本体ケース１５０内に、タービンランナ１２０のタービンシェル１２１が、ポンプシェル１１１に対向して設けられている。

ポンプシェル１１１では、タービンランナ１２０との対抗面に、多数のポンプブレード１１２が設けられており、内径側の端部に、ポンプインペラスリーブ１１３が連結されている。
ポンプインペラスリーブ１１３は、入力軸１７０に沿って延びる筒状部１１３ａを有しており、筒状部１１３ａは、オイルポンプハウジング１６１の内周にブッシュ１６５を介して回転可能に支持されていると共に、先端部１１３ａ１がオイルポンプ１６０のインナギヤ１６３に嵌合している。

タービンシェル１２１では、ポンプインペラ１１０との対向面に、多数のタービンブレード１２２が設けられており、内径側の端部に、タービンハブ１２３が連結されている。
タービンハブ１２３は、入力軸１７０に沿って延びる筒状部１２３ａを有しており、筒状部１２３ａの内周は、入力軸１７０にスプライン嵌合している。

ステータ１３０は、ワンウェイクラッチ１８０を介してステータシャフト１９０で支持されており、入力軸１７０（回転軸Ｘ）周りの一方向にのみ回転可能とされている。
ステータシャフト１９０は、タービンランナ１２０側の端部１９０ａが、ワンウェイクラッチ１８０のインナレース１８１にスプライン嵌合しており、オイルポンプ１６０側の端部１９１ｂが、オイルポンプカバー１６２に固定されている。

自動変速機の組み付け時において、トルクコンバータ１００は、プリアッセンブリされたのち、オイルポンプ１６０を含む図中左側のトランスミッションユニット２００に対して組み付けられる。
ここで、トランスミッションユニット２００では、入力軸１７０とステータシャフト１９０とが、オイルポンプハウジング１６１を貫通してトルクコンバータ１００側に突出しているので、トルクコンバータ１００は、回転軸Ｘの軸方向から、入力軸１７０およびステータシャフト１９０に外挿されて、トランスミッションユニット２００に組み付けられる。

この組み付け時には、タービンハブ１２３と入力軸１７０とのスプライン嵌合部（図中、符号Ａで示す）と、ステータシャフト１９０とインナレース１８１とのスプライン嵌合部（図中、符号Ｂで示す）と、ポンプインペラスリーブ１１３とブッシュ１６５との嵌合部（図中、符号Ｃで示す）とが、それぞれ嵌合される。

しかし、スプライン嵌合部Ａ、Ｂでは、互いに嵌合されるスプライン同士を、位置調整を行いつつ嵌合させる必要があるので、組み付け性が悪くなってしまう。
特に、スプライン嵌合部Ａでの嵌合と、スプライン嵌合部Ｂでの嵌合とが同時に行われるような場合には、組み付け性がいっそう悪くなってしまう。
そのため、従来のトルクコンバータでは、スプライン嵌合部Ａ、Ｂでの嵌合が同時に行われることが無いように、スプラインの位置を設定する必要があり、このことが、トルクコンバータ１００の軸方向の長さを短くすることに対する阻害要因となっていた。

また、スプライン嵌合部における嵌合長（スプラインの嵌合面積）は、スプライン嵌合部に作用するトルクの大きさに基づいて決定され、例えばトルクが大きくなるほど嵌合面積を広くする必要がある（トルク＝嵌合面積×面にかかる力）。
しかし、自動変速機の場合、スプラインが設けられる部分（入力軸１７０、タービンハブ１２３、ステータシャフト１９０、インナレース１８１）の軸径は決められており、スプラインの面積を径方向に広げることが難しいので、スプラインを軸方向に長くする（スプラインの面積を軸方向に広げる）ことで対応していた。
そのため、従来のトルクコンバータでは、このことからも、軸方向の長さを短くすること、すなわちトルクコンバータの扁平化が困難であった。

よって、トルクコンバータの軸方向の長さを短くして、トルクコンバータを扁平化することが求められていた。

本発明は、回転力が入力されるポンプインペラと、ポンプインペラから伝達される回転力を出力するタービンランナと、ステータシャフトの一端にワンウェイクラッチを介して支持されたステータと、ポンプインペラの回転力を伝達するポンプインペラスリーブと、を備えるトルクコンバータにおいて、
ステータシャフトと、ワンウェイクラッチのインナレースとが一体に形成されると共に、
ステータシャフトは、
前記ステータシャフトの外周を覆うポンプインペラスリーブよりも長い軸方向長さを有しており、ステータシャフトの前記ポンプインペラスリーブで外周を覆われていない他端は、ポンプインペラスリーブよりも径方向内側で、固定側部材に固定されてステータシャフトと軸方向で重なる位置に設けられた嵌合部材に、二面幅嵌合または凹凸嵌合により回転不能に連結されている構成とした。

本発明によれば、ステータシャフトとインナレースとをスプライン嵌合により連結していた場合には、スプライン嵌合部に作用するトルク応力に対応する面圧を確保するために、スプラインの軸方向長さを長くする必要があったが、ステータシャフトとインナレースとを一体に形成して連結すると、かかる連結部分における剛性強度が高くなるので、ステータシャフトとインナレースとの連結部分の軸方向長さを短くできる。これにより、トルクコンバータの軸方向長さをより短くできるので、トルクコンバータの扁平化が可能になる。
また、ステータシャフトとインナレースとを一体に形成して連結すると、トルクコンバータを備える自動変速機において、スプライン嵌合により連結される部分が少なくなるので、組み付け性が向上する。

実施の形態にかかるトルクコンバータの断面図である。 実施の形態にかかるトルクコンバータの要部を拡大して示す断面図である。 ステータシャフトの周り止め嵌合を説明する図である。 ステータシャフトの周り止め嵌合の変形例を説明する図である。 従来例にかかるトルクコンバータの断面図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すように、車両用自動変速機のトルクコンバータ１では、ポンプインペラ２０と、タービンランナ３０とが、共通の回転軸Ｘ上で相対回転可能に設けられており、ポンプインペラ２０のポンプシェル２１とフロントカバー１０とから形成される本体ケース２内で、タービンランナ３０のタービンシェル３１が、ステータ４０を間に挟んで、ポンプシェル２１に対向している。

フロントカバー１０は、トルクコンバータ１におけるエンジン側の面を覆うように、ポンプシェル２１の先端部２１ａに外嵌して設けられている。
フロントカバー１０とポンプシェル２１との接続部分は、全周に亘って溶接されており、エンジンの回転駆動力がフロントカバー１０に入力されると、フロントカバー１０とポンプインペラ２０とが、回転軸Ｘ周りに一体に回転するようになっている。

ポンプインペラ２０は、ポンプシェル２１と、ポンプシェル２１に取り付けられた複数のポンプブレード２２と、ポンプシェル２１を入力軸３周りで回転可能に支持するポンプインペラスリーブ２３と、を備えて構成される。

ポンプシェル２１のタービンランナ３０との対向面には、ポンプブレード２２が複数設けられており、ポンプブレード２２は、回転軸Ｘ周りの周方向で、軸方向から見て放射状に配置されている。

図２に示すように、ポンプインペラスリーブ２３は、入力軸３の軸方向に沿って延びる筒状部２４と、筒状部２４のタービンランナ３０側（図中右側）の端部から径方向外側に延びる円板部２５と、を備えており、断面視において略Ｌ字形状を有している。

円板部２５の外周側のポンプシェル２１との接続部分は、全周に亘って溶接されている。
筒状部２４は、オイルポンプハウジング７１の開口７１ａ内で、軸方向から見てリング状のブッシュ７７を介して、回転可能に支持されており、筒状部２４の先端部２４ａは、オイルポンプ７０のインナギヤ７５に内嵌している。
実施の形態では、エンジンの回転駆動力がポンプインペラ２０に入力されて、ポンプインペラスリーブ２３の筒状部２４が回転軸Ｘ周りで回転すると、筒状部２４の先端部２４ａが内嵌したインナギヤ７５と、インナギヤ７５が噛合するアウタギヤ７６とが回転して、オイルポンプ７０が駆動されるようになっている。

図１に示すように、タービンランナ３０は、タービンシェル３１と、タービンシェル３１に取り付けられた複数のタービンブレード３２と、タービンシェル３１を入力軸３周りで回転可能に支持するタービンハブ３３と、を備えて構成される。

タービンシェル３１のポンプインペラ２０との対向面には、タービンブレード３２が複数設けられており、タービンブレード３２は、回転軸Ｘ周りの周方向で、軸方向から見て放射状に配置されている。

図２に示すように、タービンハブ３３は、入力軸３の軸方向に沿って延びる筒状部３４と、筒状部３４から径方向外側に延びる円板部３５と、を備えている。
円板部３５の外周部３５ａには、タービンシェル３１の内周側の連結部３１ａが、リベットＲで固定されている。

筒状部３４の内周には、回転軸Ｘの軸方向に沿って延びるスプライン３４ａが、全周に亘って設けられている。
スプライン３４ａは、筒状部３４の長手方向における略中央部から、フロントカバー１０側の端部までの範囲に設けられており、図示しない変速機構部からトルクコンバータ１側に延びる入力軸３の外周に設けられたスプライン３ａに、スプライン嵌合している。

実施の形態では、エンジンの回転駆動力がポンプインペラ２０からタービンランナ３０に伝達されて、タービンランナ３０が回転軸Ｘ周りに回転すると、タービンランナ３０と入力軸３とが一体に回転して、エンジンの回転駆動力が、オイルポンプ７０よりも図中左側に位置する変速機構部（図示せず）に入力されるようになっている。

図１に示すように、ステータ４０は、基部４１と、基部４１の外周面に配設された多数のステータブレード４２と、から構成され、基部４１の内周を支持するワンウェイクラッチ５０により、回転軸Ｘ周りの一方向にのみ、回転可能とされている。

ステータ４０とポンプインペラスリーブ２３との間と、ステータ４０のベアリングサポート４１ａとタービンハブ３３との間には、それぞれ、スラストベアリングＢ１、Ｂ２が設けられている。

図２に示すようにワンウェイクラッチ５０は、ステータ４０の基部４１が外周に固定されたアウタレース５１と、アウタレース５１の内周面に当接したクラッチ本体５２と、クラッチ本体５２の内周面に当接して設けられたインナレース５３とを備える。
インナレース５３の内周には、入力軸３の軸方向に沿って延びるステータシャフト５４の端部５４ａが一体形成されて連結されており、ステータシャフト５４は、ポンプインペラスリーブ２３の筒状部２４と入力軸３との間を、オイルポンプ７０側に延びている。

ステータシャフト５４のオイルポンプ７０側の端部５４ｂ側は、インナギヤ７５の内周のリング状のブッシュ７８を貫通して、ポンプインペラスリーブ２３の筒状部２４よりも変速機ケース５側に位置している。
実施の形態では、オイルポンプカバー７２の中央開口７２ａの内周に、軸方向から見てリング状の嵌合部材７９が固定されており、ステータシャフト５４の端部５４ｂは、オイルポンプ７０の径方向内側で、入力軸３の軸方向から嵌合部材７９に回り止め嵌合している。

図３は、ステータシャフト５４と嵌合部材７９との回り止め嵌合を説明する図であって、（ａ）は、嵌合部材７９におけるステータシャフト５４側の端部の形状を示す斜視図であり、（ｂ）は、ステータシャフト５４における嵌合部材７９側の端部５４ｂの形状を示す斜視図であり、（ｃ）は、図１におけるＡ−Ａ断面図であって、ステータシャフト５４と嵌合部材７９とが、凹凸嵌合により回り止め嵌合された部分の断面形状を示した図である。

図３の（ａ）に示すように、嵌合部材７９のステータシャフト５４側の端部には、回転軸Ｘ周りの周方向において、ステータシャフト５４側に開口した切欠き７９ａが、２カ所設けられている。
切欠き７９ａは、嵌合部材７９を周方向から見た場合に、略コ字形状を有しており、回転軸Ｘ周りの周方向において、回転軸Ｘ（図３の（ｃ）参照）を挟んで対称に位置している。

図３の（ｂ）に示すように、ステータシャフト５４の端部５４ｂ部には、切欠き７９ａに整合する形状の突出部５４ｂ１が、嵌合部材７９側に突出して設けられている。
突出部５４ｂ１は、嵌合部材７９の切欠き７９ａに対応する位置に設けられており、回転軸Ｘ周りの周方向において、回転軸Ｘ（図３の（ｃ）参照）を挟んで対称に位置している。

実施の形態では、トルクコンバータ１を入力軸３に外挿して組み付けると、ステータシャフト５４の突出部５４ｂ１が、嵌合部材７９の切欠き７９ａに、入力軸３の軸方向から嵌合するようになっている。
そのため、図３の（ｃ）に示すように、ステータシャフト５４を回転させようとする力がステータシャフト５４に作用しても、嵌合部材７９がオイルポンプカバー７２の内周に回転不能に固定されているので、切欠き７９ａに突出部５４ｂ１を嵌入させたステータシャフト５４もまた回転不能となり、ステータシャフト５４の回転軸Ｘ周りの回転が確実に阻止されることになる。

以下、本発明の作用を説明する。
実施の形態では、図２に示すように、嵌合部材７９とステータシャフト５４の端部５４ｂとが回り止め嵌合した部分における軸方向の嵌合長Ｌ１と、筒状部２４のブッシュ７７との嵌合部における軸方向の嵌合長Ｌ２と、タービンハブ３３と入力軸３とのスプライン嵌合部における嵌合長Ｌ３とが、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３の関係が満たされるように設定されている。
そのため、トルクコンバータ１を入力軸３に外挿して組み付ける際に、タービンハブ３３と入力軸３とのスプライン嵌合部での嵌合を行ったのちに、筒状部２４とブッシュ７７との嵌合が行われることになる。
よって、タービンハブ３３と入力軸３とをスプライン嵌合させる際には、筒状部２４とブッシュ７７との嵌合が行われておらず、互いに嵌合されるスプライン３４ａ、３ａ同士の位置調整を行うだけで、これらを嵌合させることができる。よって、タービンハブ３３と入力軸３とのスプライン嵌合部における嵌合をスムーズに行うことができる。

そして、筒状部２４とブッシュ７７との嵌合が、タービンハブ３３と入力軸３とのスプライン嵌合に続いて行われたのちに、ステータシャフト５４と嵌合部材７９とが回り止め嵌合される。
ここで、筒状部２４とブッシュ７７との嵌合が行われた状態では、トルクコンバータ１には、回転軸Ｘ（入力軸１７０）周りでの回転しか自由度が残されていないが、ステータシャフト５４の突出部５４ｂ１が、嵌合部材７９の切欠き７９ａに、入力軸３の軸方向から嵌合するようになっているので、トルクコンバータ１を回転させつつ嵌合部材７９の切欠き７９ａとステータシャフト５４の突出部５４ｂ１との位置決めを行うだけで、ステータシャフト５４と嵌合部材７９とが容易に嵌合できる。

ここで、実施形態におけるオイルポンプ７０のオイルポンプハウジング７１およびオイルポンプカバー７２が、発明における固定側部材に相当する。

以上の通り、実施の形態では、エンジンの回転力が入力されるポンプインペラ２０と、ポンプインペラ２０から伝達される回転力を自動変速機の入力軸３に出力するタービンランナ３０と、ステータシャフト５４の端部５４ａにワンウェイクラッチ５０を介して支持されたステータ４０とを備えるトルクコンバータにおいて、ステータシャフト５４とワンウェイクラッチ５０のインナレース５３とを一体に形成した構成のトルクコンバータの嵌合構造とした。
ステータシャフトとインナレースとをスプライン嵌合により連結していた場合には、スプライン嵌合部に作用するトルク応力に対応する面圧を確保するために、スプラインの軸方向長さを長くする必要があったが、ステータシャフトとインナレースとを一体に形成して連結すると、かかる連結部分における剛性強度が高くなるので、ステータシャフトとインナレースとの連結部分の軸方向長さを、スプライン嵌合の場合よりも短くしても必要な強度が確保できる。
よって、ステータシャフトとインナレースとの連結部分の軸方向長さを短くした分だけ、トルクコンバータの軸方向長さもまた短くできるので、トルクコンバータの扁平化が可能になる。
また、ステータシャフトとインナレースとを一体に形成して連結すると、自動変速機において、スプライン嵌合により連結される部分が少なくなるので、嵌合部の組み付け順序やスプラインを形成する位置についての縛りが、その分だけ少なくなるので、トルクコンバータの設計の自由度が向上する。
さらに、トルクコンバータの組み付け作業の阻害要因となるスプライン嵌合部の数が減ることで、組み付け作業をよりスムーズに行うことができる。
よって、組み付け不良に起因する組み付け作業のやり直しの発生回数が減少するので、組み付け作業時における工程ロスも減少する。さらに、組み付け作業がより短時間で行えるようになるので、作業効率が向上する。

また、ポンプインペラ２０の回転力をオイルポンプ７０のインナギヤ７５に伝達するポンプインペラスリーブ２３をさらに備え、ステータシャフト５４は、ステータシャフト５４の外周を覆うポンプインペラスリーブ２３の筒状部２４よりも長い軸方向長さを有しており、ステータシャフト５４は、筒状部２４で外周を覆われていない端部５４ｂ側が、凹凸嵌合により、オイルポンプカバー７２の内周に固定された嵌合部材７９に、回転不能に連結される構成とした。
これにより、ポンプインペラスリーブ２３の筒状部２４とブッシュ７７との嵌合や、入力軸３とタービンハブ３３とのスプライン嵌合よりも簡単な構成の嵌合方法で、ステータシャフト５４の回り止め嵌合が行える。
よって、トルクコンバータ１を変速機ケース５側から延びる入力軸３に外挿して組み付ける際に、ステータシャフト５４と嵌合部材７９との嵌合を安定して、かつ簡単に行うことができるようになる。特に、凹凸嵌合のための加工は、スプライン嵌合のための加工よりも安価に行えるので、ステータシャフト５４のスプライン嵌合を廃止して凹凸嵌合にしたことで、トルクコンバータの作成コストの低減が可能となる。
また、インナレース５３とステータシャフト５４とを一体に形成したことで、ステータシャフト５４の端部５４ｂ側は、プリアッセンブリされたトルクコンバータ１において、変速機構部側に突出した状態となる。よって、トルクコンバータ１を組み付ける際に、ステータシャフト５４の突出部５４ｂ１と、変速機ケース５側の嵌合部材７９の切欠き７９ａとの位相合わせを行うことができるので、組み付けがよりスムーズに行えるようになる。

実施の形態では、ステータシャフト５４と嵌合部材７９とが、凹凸嵌合により、回り止め嵌合されている場合を例示したが、ステータシャフト５４と嵌合部材７９は、二面幅嵌合により、回り止め嵌合されていても良い。
図４は、ステータシャフトと嵌合部材との回り止め嵌合の変形例を説明する図であって、（ａ）は、嵌合部材７９におけるステータシャフト５４側の端部の形状を示す斜視図であり、（ｂ）は、ステータシャフト５４における嵌合部材７９側の端部の形状を示す斜視図であり、（ｃ）は、図１におけるＡ−Ａ断面図であって、ステータシャフト５４と嵌合部材７９とが、二面幅嵌合により回り止め嵌合された部分の断面形状を示した図である。

図４の（ａ）、（ｃ）に示すように、嵌合部材７９のステータシャフト５４側の端部の内周には、回転軸Ｘを挟んで互いに平行な平面部８０が、回転軸Ｘの軸方向に沿って設けられている。
また、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、ステータシャフト５４の端部５４ｂ側の先端には縮径部５５が設けられており、縮径部５５の外周にも、回転軸Ｘを挟んで互いに平行な二面幅部５５ａが、回転軸Ｘの軸方向に沿って設けられている。

変形例にかかる回り止め嵌合の場合、トルクコンバータ１を入力軸３に外挿して組み付ける際に、二面幅部５５ａと平面部８０との位置合わせをしたうえで、ステータシャフト５４の縮径部５５が、嵌合部材７９に嵌入されるようになっている。
そのため、図４の（ｃ）に示すように、ステータシャフト５４を回転させようとする力がステータシャフト５４に作用しても、嵌合部材７９がオイルポンプカバー７２の内周に回転不能に固定されているので、嵌合部材７９に縮径部５５を嵌入させたステータシャフト５４もまた、回転不能となり、ステータシャフト５４の回転軸Ｘ周りの回転が確実に阻止される。

このように、嵌合部材７９と筒状部２４との連結に、二面幅嵌合を採用した場合であっても、前記した実施の形態の場合と同様の作用効果が奏されることになる。

なお、実施の形態およびその変形例では、ステータシャフト５４が、オイルポンプカバー７２の内周に回転不能に固定された嵌合部材７９に、軸方向から回り止め嵌合されている場合を例示したが、嵌合部材７９を廃止して、ステータシャフト５４のオイルポンプカバー７２の内周に直接回り止め嵌合するようにしても良い。
かかる場合、前記した実施の形態およびその変形例の場合と同様の効果が奏されると共に、部品点数の減少によるコストダウンが可能になる。

１ トルクコンバータ
２ 本体ケース
３ 入力軸
３ａ スプライン
５ 変速機ケース
６ コンバータハウジング
１０ フロントカバー
２０ ポンプインペラ
２１ ポンプシェル
２２ ポンプブレード
２３ インペラスリーブ
２４ 筒状部
２５ 円板部
３０ タービンランナ
３１ タービンシェル
３２ タービンブレード
３３ タービンハブ
３４ 筒状部
３４ａ スプライン
３５ 円板部
４０ ステータ
４１ 基部
４２ ステータブレード
５０ ワンウェイクラッチ
５１ アウタレース
５２ クラッチ本体
５３ インナレース
５４ ステータシャフト
５４ａ、５４ｂ 端部
５４ｂ１ 突出部
５５ 縮径部
５５ａ 二面幅部
７０ オイルポンプ
７１ オイルポンプハウジング
７２ オイルポンプカバー
７５ インナギヤ
７６ アウタギヤ
７７、７８ ブッシュ
７９ 嵌合部材
８０ 平面部
１００ トルクコンバータ
１１０ ポンプインペラ
１２０ タービンランナ
１３０ ステータ
１４０ フロントカバー
１５０ 本体ケース
１６０ オイルポンプ
１７０ 入力軸
１８０ ワンウェイクラッチ
１９０ ステータシャフト
２００ トランスミッションユニット
Ｂ１、Ｂ２ スラストベアリング
Ｒ リベット

Claims (1)

1. 回転力が入力されるポンプインペラと、
   前記ポンプインペラから伝達される回転力を出力するタービンランナと、
   ステータシャフトの一端にワンウェイクラッチを介して支持されたステータと、
   前記ポンプインペラの回転力を伝達するポンプインペラスリーブと、
   を備えるトルクコンバータにおいて、
   前記ステータシャフトと、前記ワンウェイクラッチのインナレースとが一体に形成されると共に、
   前記ステータシャフトは、
   前記ステータシャフトの外周を覆う前記ポンプインペラスリーブよりも長い軸方向長さを有しており、
   前記ステータシャフトの前記ポンプインペラスリーブで外周を覆われていない他端は、前記ポンプインペラスリーブよりも径方向内側で、固定側部材に固定されて前記ステータシャフトと軸方向で重なる位置に設けられた嵌合部材に、二面幅嵌合または凹凸嵌合により回転不能に連結されていることを特徴とする自動変速機におけるトルクコンバータの連結構造。

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