JP7102068B2 - トルクコンバータ - Google Patents

Description

本発明は、トルクコンバータに関する。

特許文献１には、アルミ系材料で形成されたフロントカバーと、エンジンの出力軸と一体に回転するドライブプレートとがボルト締結されたトルクコンバータが開示されている。フロントカバーには、ボルトをねじ込むための雌ねじが内周面に切られたボスが、圧入等により埋め込まれている。

特開2012-237391号公報

アルミ系材料で形成されたフロントカバーは、鉄系材料で形成されたものと比べて剛性が低いため、トルクコンバータの内圧によって変形しやすい。フロントカバーが変形するとドライブプレートとの平行度が崩れるため、ボスに曲げ荷重が発生し、ボスの埋め込み部分に応力集中が生じる。ボスの埋め込み部分への応力集中は、圧入の緩みや亀裂の発生につながるおそれがある。
本発明の目的の一つは、フロントカバーにおけるボスの埋め込み部分への応力集中を緩和できるトルクコンバータを提供することにある。

本発明では、フロントカバーに埋め込まれたボスとドライブプレートとが、エンジン側からの動力を伝達しつつ、ドライブプレートおよびフロントカバー間に生じる曲げ荷重を抑制するよう自在に動くボールジョイントを介して接合されている。

よって、ボールジョイントによりドライブプレートおよびフロントカバー間に生じる曲げ荷重が抑制されるため、フロントカバーにおけるボスの埋め込み部分への応力集中を緩和できる。

実施形態１のトルクコンバータ1の部分断面図である。 実施形態２のボールジョイント24の断面図である。

〔実施形態１〕
［トルクコンバータの全体構成］
図１は、実施形態１のトルクコンバータ1の部分断面図である。
トルクコンバータ1は、エンジンの出力軸（クランクシャフト）および自動変速機の入力軸間に設けられている。以下の説明では、クランクシャフトの回転軸線Oに沿う方向を軸方向、回転軸線Oの放射方向を径方向、回転軸線O周りの方向を周方向という。
実施形態１のトルクコンバータ1は、ステータ2およびロックアップクラッチ1aを備える。ステータ2は、ポンプインペラ3、タービンランナ4およびワンウェイクラッチ5を有する。これら各要素は、圧力容器であるトルクコンバータ格納容器6の内部に収容されている。
トルクコンバータ格納容器6は、インペラシェル7およびフロントカバー8を有する。インペラシェル7およびフロントカバー8は、アルミ系材料（アルミニウム合金）で形成されている。インペラシェル7のクランクシャフト側の開口部7aと、フロントカバー8の変速機入力軸側の開口部8aとは、前記先行技術の特開2012-237391号公報と同様に、摩擦攪拌接合によって一体に固定されている。

ポンプインペラ3は、インペラシェル7の内側壁に設けられた羽根状のインペラブレード10から構成されている。
タービンランナ4は、ポンプインペラ3と対向する位置に配置され、タービンシェル11とタービンシェル11の内側に設けられた羽根状のタービンブレード12から構成されている。
ステータ2は、ポンプインペラ3とタービンランナ4との間に設けられており、基部13と基部13から径方向に延びる羽根状のステータブレード14から構成されている。基部13は、変速機ハウジングとの間にワンウェイクラッチ5を介して設けられている。ワンウェイクラッチ5は、インペラシェル7に固定されたインペラハブ15との間に配置されたニードルベアリング16と、タービンシェル11に固定されたタービンハブ17との間に配置されたニードルベアリング18とにより、軸方向に位置決めされている。
ロックアップクラッチ1aは、タービンハブ17に軸方向に摺動自在に保持されたロップアップピストン19と、タービンシェル11にリベット20によって固定されたトーションダンパ21とを有する。
トルクコンバータ格納容器6の内部には、オイルが充填されており、ポンプインペラ3、タービンランナ4、ステータブレード14によるオイルの流れによってトルク増幅作用を発生させている。

フロントカバー8は、ドライブプレート22を介してクランクシャフトと連結されている。ドライブプレート22は、鉄系材料で円盤状に形成されている。フロントカバー8のドライブプレート22側には、ボス23が圧入等によって埋め込まれている。ボス23は、フロントカバー8の周方向に等間隔で４個設けられている。フロントカバー8において、各ボス23が埋め込まれた部分は、他の部分よりも肉厚に形成されている。実施形態１において、ボス23およびドライブプレート22間は、ボールジョイント（ジョイント）24を介して接合されている。ボールジョイント24は、鉄系材料で形成され、凹座面25および凸部26を有する。凹座面25は、ボス23の内部に形成され、球面形状を有する。凸部26は、ドライブプレート22側からフロントカバー8側へ突出し、凹座面25と嵌合する球面形状を有する。ボス23は、凸部26をその内部で回動可能に保持する。凸部26は、ドライブプレート22側にスタッドボルト26aを有する。スタッドボルト26aは、ドライブプレート22に形成されたボルト穴22aを貫通し、図外のナットと締結されている。

実施形態１のボールジョイント24の作用を説明する。
従来のトルクコンバータにおいて、軽量化を狙いとし、トルクコンバータ格納容器のインペラシェルおよびフロントカバーをアルミ系材料で形成したものが知られている。フロントカバーには、ボルトをねじ込むための雌ねじが内周面に切られたボスが、圧入等により埋め込まれている。ここで、トルクコンバータ格納容器は、ロックアップクラッチおよび潤滑のための油圧や回転による遠心油圧によって内圧を受ける圧力容器であり、変形を伴う。特に、アルミ系材料で形成されたフロントカバーは、鉄系材料で形成されたものと比べて剛性が低いため、変形が生じやすい。フロントカバーが変形すると、ドライブプレートとの平行度が崩れ、ボスに曲げ荷重が発生する。この曲げ荷重により、フロントカバーにおけるボスの埋め込み部分に応力が集中し、ボスのフロントカバーへの固定に対する強度を充分に確保できないおそれがあった。

これに対し、実施形態１のトルクコンバータ1では、ボス23およびドライブプレート22間がボールジョイント24を介して接合されている。ボールジョイント24は、エンジン側からの動力をフロントカバー8へ伝達しつつ、ドライブプレート22およびフロントカバー8間に生じる曲げ荷重を抑制するよう自在に動く。トルクコンバータ格納容器6が内圧を受けて膨らむと、フロントカバー8は、径方向外側が径方向内側よりもドライブプレート22側へ突出する。このため、ボス23のドライブプレート22側は径方向外側に向けて傾斜する。このとき、ボールジョイント24における凸部26のドライブプレート22側は、ボス23に対して径方向内側へ動く。よって、ドライブプレート22およびフロントカバー8間に生じる曲げ荷重が抑制され、フロントカバー8におけるボス23の埋め込み部分への応力集中を緩和できる。この結果、圧入の緩みや亀裂の発生を抑え、ボス23のフロントカバー8への固定に対する充分な強度を確保できる。

実施形態１にあっては、以下の効果を奏する。
(1) アルミ系材料で形成されたフロントカバー8に、エンジン側のドライブプレート22を取り付けるためのボス23が埋め込まれたトルクコンバータ1であって、ボス23とドライブプレート22とが、エンジン側からの動力を伝達しつつ、ドライブプレート22およびフロントカバー8間に生じる曲げ荷重を抑制するよう自在に動くボールジョイント24を介して接合されている。これにより、フロントカバー8におけるボス23の埋め込み部分への応力集中を抑制できる。

(2) ボールジョイント24は、ボス23に形成された球面形状の凹座面25と、ドライブプレート22側からフロントカバー8側へ突出し凹座面25と嵌合する球面形状の凸部26と、を有する。これにより、ボス23の内部をボールジョイント24の一部として有効利用できる。また、ボス23はドライブプレート22よりも厚みがあるため、平板形状のドライブプレート22に凹座面25を形成する場合と比べて、凹座面25の形成が容易であると共に、強度的にも優れている。

〔実施形態２〕
実施形態２の基本的な構成は実施形態１と同じであるため、実施形態１と相違する部分のみ説明する。
図２は、実施形態２のボールジョイントの断面図である。
実施形態２の凸部26は、ドライブプレート22側にナット26bを有する。ナット26bは、ドライブプレート22を貫通する図外のボルトと締結されている。
よって、実施形態２にあっては、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

〔他の実施形態〕
以上、本発明を実施するための形態を説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態に示した構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
本発明のジョイントは、エンジン側からの動力を伝達しつつ、ドライブプレートおよびフロントカバー間に生じる曲げ荷重を抑制するよう自在に動くものであれば、ボールジョイントに限らない。
ドライブプレート側にボールジョイントの凹座面を設け、凸部がフロントカバー側からドライブプレート側へ突出する構成としてもよい。
フロントプレートにボスを埋め込む方法として、鋳包み、すなわち、フロントプレートの鋳造時、鋳型にボスを入れ、溶かしたアルミ系材料を流し込んでボスをフロントプレートに埋め込む方法を用いてもよい。

1 トルクコンバータ
8 フロントカバー
22 ドライブプレート
23 ボス
24 ボールジョイント（ジョイント）
25 凹座面
26 凸部

Claims (2)

1. アルミ系材料で形成されたフロントカバーに、エンジン側のドライブプレートを取り付けるためのボスが埋め込まれたトルクコンバータであって、
   前記ボスと前記ドライブプレートとが、エンジン側からの動力を伝達しつつ、前記ドライブプレートおよび前記フロントカバー間に生じる曲げ荷重を抑制するよう自在に動くボールジョイントを介して接合されているトルクコンバータ。
2. 請求項１に記載のトルクコンバータであって、
   前記ボールジョイントは、前記ボスに形成された球面形状の凹座面と、ドライブプレート側からフロントカバー側へ突出し前記凹座面と嵌合する球面形状の凸部と、を有するボールジョイントであるトルクコンバータ。

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