JP6249860B2 - トルクコンバータのアンバランス計測方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明はトルクコンバータのアンバランス計測方法及び装置に関するもので、より詳しくは、ロックアップクラッチ機構を備えたトルクコンバータを対象としている。

トルクコンバータは、ケーシング内に、ポンプインペラとタービンランナを向い合わせに配置し、さらに、両者の間にステータを配置して、ケーシング内をＡＴＦ（オートマチック・トランスミッション・フルード）で満たしてある。そして、入力側は、コンバータカバーを介してポンプインペラを回すようになっている。すなわち、上記ケーシングはコンバータカバーとポンプシェルとで構成され、コンバータカバーとエンジン側のドライブプレートを締結するようになっている。出力側は、タービンランナの回転軸であるアウトプットシャフトが、ポンプインペラの中央を貫通してトランスミッション側へ延びている。つまり、トルクコンバータのアウトプットシャフトはトランスミッションのインプットシャフトでもある。

エンジンの回転に伴いケーシングカバー及びポンプインペラが回転すると、遠心力によってＡＴＦがポンプインペラの外周からケーシングに沿ってタービンランナに流れ込む。その際、ＡＴＦがブレードに当たる力（インパルスパワー）でタービンランナが回り始める。タービンランナの外周から中心へ向かったＡＴＦは流出の際にも反動力（リアクションパワー）によってタービンランナを回す。

流れ出たＡＴＦは固定されたステータのブレードに沿って流れ、ポンプインペラの背面に回り込み、この流れによってポンプインペラが回される。このように、ポンプインペラはＡＴＦを流しながら同時にＡＴＦによって回され、トルクを増大させる。ポンプインペラとタービンランナの回転が等しくなってくると、ステータのブレードがかえってＡＴＦの流れを妨げるようになる。そこで、ステータを解放して空転させる。ステータはワンウェイクラッチを介して取り付けてあり、正転方向にはアウトプットシャフトと一体的に回転し、逆転方向にはフリーに回転できるようになっている。

ロックアップクラッチは、アウトプットシャフトに固定したタービンハブに取り付けたロックアップピストンによって構成される。タービンハブはタービンランナのハブを構成する。ロックアップピストンはタービンハブに対して軸方向に相対移動が可能で、入出力の回転数が近づくと油圧によってコンバータカバーに押し付けられる。その結果、入力側であるコンバータカバーと出力側であるアウトプットシャフトが直結されて一体となって回転するようになり、エンジンの動力が直接、アウトプットシャフトに伝わる。

特許文献１には、トルクコンバータのアンバランス試験装置が記載されている。この装置は、試験中にタービンとステータを回転不可の状態に固定する固定用スプライン軸（固定手段）を備えている。

特許文献２には、ＡＴＦを充填した状態でトルクコンバータを回転させてアンバランス修正を行うようにしたトルクコンバータのアンバランス修正方法が記載されている。

特開２０００−２０５９８８号公報（段落０００５、０００６、図４参照） 特開平０４−００８９５２号公報（図３、図１１参照）

上ですでに述べたとおり、ロックアップクラッチは、入出力の回転数が近づくと油圧によってロックアップピストンがコンバータカバーに押し付けられ、入力側であるコンバータカバーと出力側であるアウトプットシャフトが直結されるようにしたものである。ロックアップピストンの、コンバータカバーと接触する部分には、特別な摩擦材を用いたフェーシングが設置してある。

ロックアップピストンは、その機能上、軸方向に可動であることから、コンバータカバーを下にしてトルクコンバータを測定装置にセットすると、ロックアップピストンが自重で降下してコンバータカバーと接触する。そのため、摩擦によって正確なアンバランス量が計測できないという問題がある。

また、ＡＴＦを注入しないで回転させてアンバランス計測を行う場合、ロックアップピストンのフェーシングとコンバータカバーのロックアップ面がすべり接触して不具合を発生させることがある。たとえば、フェーシングが偏摩耗を起こしてトルクコンバータの性能が低下するおそれがある。また、摩耗に伴って発生した摩耗粉等の異物がトルクコンバータ内に残存したり、さらにトランスミッションに侵入したりして、予期しない不具合の原因となるおそれがある。

特許文献２に記載された従来技術のようにＡＴＦを充満させた状態でアンバランス計測を行うこともある。その場合、フェーシングとクラッチ面が接触しても、実機における運転条件と同等であることから、取り立てて問題は生じないように思われる。しかし、その場合、ＡＴＦ注入工程とＡＴＦ排出工程が必要となるため、工数が増加する。しかも、ＡＴＦは大気圧であるため、依然として、フェーシングとクラッチ面が接触することがあり得、その結果、フェーシングの偏摩耗や摩耗粉の発生を完全になくすることはできない。

本発明の課題は、ロックアップクラッチ機構を備えたトルクコンバータのアンバランス計測の際に、フェーシングとロックアップ面を非接触に保つことにある。

上記課題は、本発明によれば、ロックアップピストンをエアシリンダのピストンとして利用し、ロックアップピストンのフェーシングがロックアップ面から離反する向きにエアー圧を作用させることによって解決される。すなわち、本発明は、トルクコンバータのケーシングを構成するポンプシェルに形成されたスリーブから保持部材を挿入し、ケーシング内に収容された回転部材を保持した状態で、ケーシングを回転させてアンバランスを測定するトルクコンバータのアンバランス計測方法であって、前記保持部材に設けた給気部を通じてケーシングとロックアップピストンとの間にエアーを供給することを特徴とする。

エアー圧の作用で、フェーシングがロックアップ面から離反する向きにロックアップピストンが押され、その結果、フェーシングとロックアップ面が非接触に保たれる。

また、本発明は、トルクコンバータのケーシングのアンバランスを測定するための装置であって、トルクコンバータのケーシングを構成するポンプシェルに形成されたスリーブから挿入して、ケーシング内に収容された回転部材を保持するための保持部材と、ケーシングを回転させるための駆動手段とを具備し、前記保持部材に、ケーシングとロックアップピストンとの間にエアーを供給するための給気部を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、ロックアップクラッチ機構を備えたトルクコンバータのアンバランス計測の際に、フェーシングとロックアップ面を非接触に保つことができる。これにより、フェーシングの偏摩耗や摩耗粉の発生を防止できるばかりでなく、次のような効果もある。

ＡＴＦ注入工程及びＡＴＦ排出工程を設ける必要がないため、工数が削減できる。しかも、エアーは瞬間的に注入でき、試験後は自然排気するだけでよいため、ＡＴＦを注入して試験をする場合に比べて、作業能率の大幅な向上が期待できる。

また、ロックアップピストンの受圧面積と、フェーシングとロックアップ面が離反する向きにロックアップピストンを押す圧力の大きさとを調整することにより、確実にフェーシング面とクラッチ面を非接触に保つことができる。

さらに、ポンプシェルのスリーブと中間シャフトとの間の開口部からエアーを排気することにより、当該開口部からの異物の侵入を防止することができる。

本発明の実施の形態を説明するためのトルクコンバータの断面図である。

以下、添付図面に従って本発明の実施の形態を説明する。

まず、図１を参照してロックアップクラッチを備えたトルクコンバータの概略構成を説明する。

ここで、図１はアンバランス計測時の、回転軸線を鉛直に立てた状態のトルクコンバータの断面図であるが、自動車に搭載する場合、同図の下側がエンジン側、上側がトランスミッション側となる。また、アンバランス計測時に使用する中空シャフト１０が示してあるが、製品としてのトルクコンバータでは、この中空シャフト１０に代わりアウトプットシャフトが存在することになるため、以下では中空シャフトとアウトプットシャフトの双方に同じ符号１０を用いる。

トルクコンバータは、図示するように、向い合わせに配置したポンプインペラ４及びタービンランナ６と、両者の中間に配置したステータ１２を有する。
ポンプインペラ４は、ポンプシェル４ａと、ポンプシェル４ａの内壁面に固定した複数のブレード４ｂとで構成される。ポンプシェル４ａは、外周でコンバータカバー２と溶接して一体化してあり、コンバータカバー２とポンプシェル４ａとでトルクコンバータの外殻を構成する。ポンプシェル４ａの軸心部にはスリーブ４ｃが形成してあり、このスリーブ４ｃに中空シャフト（又はアウトプットシャフト）１０を挿入する。

コンバータカバー２は、外周に設けた複数のスペーサナット２２を介して、図示しないドライブプレートと結合するようになっている。また、コンバータカバー２の軸心部にはパイロットボス２４が固定してあり、このパイロットボス２４を図示しないクランクシャフトの位置決め孔に進入させることによりセンタリングを行う。

タービンランナ６は、タービンシェル６ａと、タービンシェル６ａに固定した複数のブレード６ｂとからなる。タービンシェル６ａは、内周側でタービンハブ８に固定してある。タービンハブ８は、軸心部にスプライン孔を有し、中空シャフト（アウトプットシャフト）１０のスプライン軸と、トルク伝達可能に結合される。したがって、タービンランナ６はアウトプットシャフト１０と一体となって回転する。

ステータ１２は、ワンウェイクラッチ１４を介して中空シャフト（アウトプットシャフト）１０に取り付けてある。ワンウェイクラッチ１４は、正転方向にのみ相対回転が可能な内輪と外輪を有し、内輪をアウトプットシャフ１０とスプラインで結合し、外輪をステータ１２のハウジング穴に圧入してある。したがって、ワンウェイクラッチ１４は、ステータ１２の正転方向の回転は許容し、逆転方向の回転は阻止する。

ステータ１２は、ポンプインペラ４とタービンランナ６との間に正転方向の回転差がある場合に、ポンプインペラ４からタービンランナ６にトルクを伝達するＡＴＦの流れをさらに加速させて、タービンランナ６に伝達されるトルクを増加させる機能を有する。

タービンハブ８は、外周側に円筒面を有し、その円筒面に、ロックアップピストン１６の内周側円筒面をはめ合わせてある。ロックアップピストン１６はタービンハブ８の軸方向に移動可能である。ただし、タービンハブ８の円筒面に形成した環状のＯリング溝にＯリング１８が装着してあり、このＯリング１８によって、シール作用と、ある程度の摩擦力が働いている。この摩擦力に打ち勝ってロックアップピストン１６がコンバータカバー２側に移動すると、ロックアップピストン１６がコンバータカバー２の内壁面と接触するに至る（ロックアップ）。ロックアップによりエンジン側とトランスミッション側が直結され、これはクラッチが切れた状態に相当する。

ロックアップピストン１６の両側に形成される空間すなわち、ポンプインペラ４側の空間とコンバータカバー２側の空間の圧力関係によって、ロックアップピストン１６を軸方向のいずれかの向きに移動させる力が発生する。具体的には、ポンプインペラ４側の空間の圧力をＰ１、コンバータカバー２側の空間の圧力をＰ２とすると、Ｐ１＞Ｐ２のときはロックアップピストン１６が図１の下向きに移動してロックアップが起こる。逆に、Ｐ１＜Ｐ２のときはロックアップピストン１６が図１の上向きに移動してロックアップが解除される。

コンバータカバー２とロックアップピストン１６の接触部には、それぞれ、ロックアップ面２ａとフェーシング１６ａが設けてある。ロックアップピストン１６のフェーシング１６ａは、特殊な材質の摩擦材によって構成され、ロックアップクラッチのわずかなスリップを許容することで、伝達効率を低下させることなくトルク変動を吸収することができるようになっている。

また、ロックアップピストン１６の外径側にはリベットによりダンパ２０が締結してあり、ロックアップピストン１６に伝達されたトルクは、ダンパ２０の緩衝機能を介してアウトプットシャフト１０に伝達される。

なお、自動車に搭載したトルクコンバータでは、コンバータカバー２内にＡＴＦが充満しており、ＡＴＦがトルク伝達媒体として作用し、ロックアップクラッチもＡＴＦに浸漬された状態で作動するようになっている。

次に、同じく図１に従ってアンバランス計測について述べる。
なお、トルクコンバータを回転させて各部のアンバランスを測定する装置自体については、本発明とは直接関係がないため省略する。また、アンバランス計測の対象はコンバータカバー２とポンプシェル４ａからなるトルクコンバータの外殻であって、内部の回転部品のアンバランス計測はすでに済んでいるものとする。

図１に示すように、ポンプインペラ４、タービンランナ６、ステータ１２といったサブアセンブリを組み付けた状態で、コンバータカバー２とポンプシェル４ａの外周を溶接して一体化する。タービンハブ８のスプライン孔に、中空シャフト１０のスプライン軸を挿入し、タービンハブ８及びタービンランナ６を固定する。

中空シャフト１０の軸孔１０ａは、給気部の一例であって、図示しないエアー配管を介してエアー供給源に接続する。エアー配管には、必要に応じて、バルブ、レギュレータ、ゲージその他の機器を取り付けることができる。

アンバランス計測にあたっては、中空シャフト１０の軸孔１０ａからエアーを供給する。すると、エアーは軸孔１０ａの先端開口から流出して、コンバータカバー２とロックアップピストン１６との間すなわち上記圧力Ｐ２の空間に進入する。その結果、エアー圧の作用で、ロックアップピストン１６をそのフェーシング１６ａがロックアップ面２ａから離反する向き（図１の上向き）に移動させようとする力が発生する。その力がロックアップピストン１６とダンパ２０の重量の和よりも大きくなるようにエアー圧を調整することで、確実にフェーシング１６ａとロックアップ面２ａを非接触に保つことができる。

ロックアップピストン１６の外周には、コンバータカバー２の内壁面との間にすきまがあるため、一部のエアーはこのすきまを通過して、上記圧力Ｐ１の空間に至り、さらに、中空シャフト１０とスリーブ４ｃとの間のすきまから流出する。そのため、中空シャフト１０とスリーブ４ｃとの間には、トルクコンバータの内部から外部に向かう気流が発生する。この気流は、外部からの何らかの異物がトルクコンバータ内部に侵入するのを防止する役割を果たす。

このようにしてエアー供給を維持しながら、コンバータカバー２のパイロットボス２４をチャックして回転動力を伝える。これにより、コンバータカバー２とポンプインペラ４のみが回転する。

そして、アンバランス計測を行い、必要に応じてアンバランス修正を行う。たとえば、図１に符号２６で例示するように、アンバンランスを解消する位置にバランスウェイトを溶接する。

アンバランス計測及びアンバランス修正作業を終えたら、エアーの供給を止めて、トルクコンバータをアンバランス計測装置から取り出す。これにより、アンバランス計測及びアンバランス修正を終了する。このとき、エアーは自然排気させるだけでよい。したがって、アンバランス計測に際してＡＴＦその他の流体を注入し、また排出する場合に比べて、工程数が削減できるばかりでなく、迅速に次の作業に移ることができる点で有利である。

以上、添付図面に従って本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、ここに述べ、かつ図示した実施の形態に限らず、特許請求の範囲を逸脱することなく種々の変形を加えて実施をすることができる。

２ コンバータカバー
２ａ ロックアップ面
４ ポンプインペラ
４ａ ポンプシェル
４ｂ ブレード
４ｃ スリーブ
６ タービンランナ
６ａ タービンシェル
６ｂ ブレード
８ タービンハブ
１０ 中空シャフト
１０ａ 給気孔（吸気部）
１２ ステータ
１４ ワンウェイクラッチ
１６ ロックアップピストン
１６ａ フェーシング
１８ Ｏリング
２０ ダンパ
２２ スペーサナット
２４ パイロットボス
２６ バランスウェイト

Claims (2)

1. トルクコンバータのケーシングを構成するポンプシェルに形成されたスリーブから保持部材を挿入し、ケーシング内に収容された回転部材を保持した状態で、ケーシングを回転させてアンバランスを測定するトルクコンバータのアンバランス計測方法であって、前記保持部材に設けた給気部を通じてケーシングとロックアップピストンとの間にエアーを供給することを特徴とするトルクコンバータのアンバランス計測方法。
2. トルクコンバータのケーシングのアンバランスを測定するための装置であって、トルクコンバータのケーシングを構成するポンプシェルに形成されたスリーブから挿入して、ケーシング内に収容された回転部材を保持するための保持部材と、ケーシングを回転させるための駆動手段とを具備し、前記保持部材に、ケーシングとロックアップピストンとの間にエアーを供給するための給気部を設けたことを特徴とするトルクコンバータのアンバランス計測装置。

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