(57)【要約】【課題】トルクコンバータを構成するポンプインペラのシェル本体内周部にタービンランナから延びる軸が嵌る軸穴を有す筒状ハブを備えたインペラーアッシーであって、ステータを支えるスラストベアリングが取付け易く、又摩擦熱の影響を出来るだけ少なくすると共に、強度の高いインペラーアッシーの提供。【解決手段】上記筒状ハブ３は外周へ突出したツバ４を有し、該ツバ４を介してシェル本体１の内周部２に摩擦圧接し、該内周部２との間には段差を形成している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクコンバータを構成するポンプインペラのシェル本体内周部にタービンランナから延びる軸が嵌る軸穴を有す筒状ハブを備えたインペラーアッシーにおいて、上記筒状ハブは外周へ突出したツバを有し、該ツバを介してシェル本体内周部に摩擦圧接し、該内周部との間には段差を形成したことを特徴とするトルクコンバータのインペラーアッシー。
【請求項２】
上記ツバを筒状ハブ端に設け、その断面形状を四角形とし、筒状ハブからの立ち上がりコーナーには丸みを形成した請求項１記載のトルクコンバータのインペラーアッシー。
【請求項３】
上記ツバを筒状ハブ端に設け、その断面形状をＬ形とし、筒状ハブからの立ち上がりコーナーには丸みを形成した請求項１記載のトルクコンバータのインペラーアッシー。
【請求項４】
上記ツバを筒状ハブ端から所定の位置に設け、筒状ハブからの立ち上がりコーナーには丸みを形成した請求項１記載のトルクコンバータのインペラーアッシー。
【請求項５】
トルクコンバータを構成するポンプインペラのシェル本体内周部にタービンランナから延びる軸が嵌る軸穴を有す筒状ハブを摩擦圧接することでインペラーアッシーを製造する方法において、上記筒状ハブは外周へ突出したツバを有し、該ツバに一方の工具を当てて押圧し、上記シェル本体内周部には他方の工具を当てて押圧することを特徴とするトルクコンバータのインペラーアッシーの製造方法。
【請求項６】
上記筒状ハブのツバに廻り止めを形成すると共に工具にも廻り止めを設け、両廻り止めを互いに係合することで工具とツバ間の滑りを無くした請求項５記載のトルクコンバータのインペラーアッシーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトルクコンバータを構成するインペラーアッシー及び該インペラーアッシーの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トルクコンバータとは周知の通りエンジンの動力を、作動流体を媒体としてトランスミッションへ伝えることが出来る一種の継手であり、エンジンによって回されるポンプインペラ、そして該ポンプインペラの回転により送り出される作動流体の動きを受けて回るタービンランナ、さらにタービンランナから出た作動流体の向きを変えてポンプインペラへ導くステータから構成されている。
【０００３】
図９は一般的なトルクコンバータの断面であって、同図の（イ）はポンプインペラ、（ロ）はタービンランナ、（ハ）はステータを示している。そしてコンバータ外殻（ニ）内には作動流体が封入されており、エンジンのクランクシャフトの回転がコンバータ外殻（ニ）のフロントカバー（ホ）に伝えられてポンプインペラ（イ）が回転する。
【０００４】
そして、ポンプインペラ（イ）の回転に伴い作動流体を媒介としてタービンランナ（ロ）が回り始め、ポンプインペラ（イ）とタービンランナ（ロ）の回転数差が大きい間は、ステータ（ハ）があることによるトルク増幅作用によってタービンランナ（ロ）は大きなトルク比で回転させられ、回転数差が小さくなるとトルク増幅作用はなくなり、流体継手としてポンプインペラ（イ）からタービンランナ（ロ）へ動力が伝えられる。
【０００５】
ところで、トルクコンバータはトランスミッション装置内に取付けられてエンジンからの動力をトランスミッションへ伝達することが出来る。この場合、トルクコンバータはフロントカバー（ホ）の中心に溶接したセンターピース（ヘ）がエンジンのクランクシャフト先端穴に嵌合し、筒状ハブ（ト）はトランスミッション装置のフレームにベアリングやブッシュを介して支持される。そして、タービンランナ（ロ）の中心穴に嵌合している軸は筒状ハブ（ト）の軸穴（チ）を貫通してトランスミッション側へ延びる。
【０００６】
同図に示しているトルクコンバータの筒状ハブ（ト）はツバ（レ）を有し、ツバ外周がシェル本体（タ）とアーク溶接等にてインペラーアッシーを構成している。しかし、このような溶接ではなく、シェル本体と筒状ハブを摩擦回転し、この際に発生する高熱によって摩擦圧接する方法も従来知られ、低コストでインペラーアッシーを製造することが可能となる。
【０００７】
特開２０００−１４５９２２号に係る「インペラーアッシー製造方法」は、シェル本体の平坦な内周部に筒状ハブを接合することでインペラーアッシーを製造する方法であり、先端部分の厚みがシェル本体の内周部の厚み以上の筒状ハブを準備する準備工程と、筒状ハブの先端部分をシェル本体の内周部に圧接する圧接工程とを備えた製造方法である。
【０００８】
特開２０００−１４５９２３号に係る「インペラーアッシー製造方法」は、シェル本体の平坦な内周部に筒状ハブを接合することでインペラーアッシーを製造する方法であり、筒状ハブの先端部分を防炭処理しながら他の部分を浸炭窒化処理する硬化処理と、筒状ハブの先端部分をシェル本体の内周部に圧接する圧接工程とを備えた製造方法である。
【０００９】
ところで、シェル本体に圧接される上記筒状ハブはツバを持たない為にその製作は簡単であるが、次のような問題がある。
（１）スラストベアリングの保持
図１０（ａ）にはシェル本体内周縁（リ）に筒状ハブ（ト）を摩擦圧接した場合を示しているように、シェル本体内周部（ヌ）の内周面（ル）は平坦面と成っている為にスラストベアリングを保持することが出来ず、ステータ側に段差を設けて取付ける構造としなくてはならない。従って、該内周部側にてレースの保持が出来ない為に、このスラストベアリングはレース一体型ベアリングが使用され、その為にベアリングコストは必然的に高く成ってしまう。
【００１０】
（２）摩擦熱の影響
図１０（ｂ）に示すように、筒状ハブを摩擦圧接する場合に発生する摩擦熱は点線で示した領域Ａを軟化させ、筒状ハブ（ト）にとって硬さが必要な領域Ｂに影響を及ぼす。
（３）亀裂の発生
図１０（ｃ）に示すように、筒状ハブ（ト）を摩擦圧接することでシェル本体内周縁（リ）とのコーナーにバリが発生し、該バリ自体が亀裂発生の基点となり、強度上不安定要素が発生する。
【００１１】
（４）圧接荷重
シェル本体内周縁（リ）に筒状ハブ（ト）を摩擦圧接する場合には、夫々高速回転しながら擦れ合わせることで摩擦熱を発生し、所定の温度になったところで工具（オ）、（ワ）にて押圧して圧接する。この際、シェル本体内周部（ヌ）では工具（ワ）が当接する面積は大きいが、筒状ハブ（ト）の先端を押圧する工具（オ）が当る面積は小さい。従って、筒状ハブ（ト）の圧縮強度の範囲内でしか圧接することが出来ず、十分な結合強度が得られない虞がある。
【００１２】
（５）バリの除去
摩擦圧接を行なう際には必然的にバリが発生する。外側に発生するバリ（カ）はトルクコンバータの外側に位置し、トランスミッションの部品と干渉する虞があり、その為に後工程にて除去しなくてはならない。又筒状ハブ（ト）の内周面側に発生するバリ（ヨ）は、トランスミッション側へ動力を伝達する軸と干渉する虞があり、該バリも除去しなくてはならない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このようにシェル本体内周縁に筒状ハブを摩擦圧接してトルクコンバータのインペラーアッシーを構成する場合に上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、ステータを支えるスラストベアリングが取付け易く、又摩擦熱の影響を出来るだけ少なくすると共に強度の高いインペラーアッシー及びインペラーアッシーの製造方法を提供する。
【００１４】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係るインペラーアッシーはシェル本体内周縁に筒状ハブを摩擦圧接して構成するものであり、基本的な形態は前記従来技術で説明したインペラーアッシーと共通する。ところが、本発明では筒状ハブの形態を従来のような完全な筒形ではなく、外周へ突出したツバを形成し、該ツバを介してシェル本体内周縁に摩擦圧接する。ここで上記ツバの具体的な形状は限定しないことにする。
【００１５】
そして、本発明の圧接工程ではシェル本体内周部に工具を当てて押圧し、一方の筒状ハブは先端を押圧することなく、外周へ突出したツバに工具を当てて押圧する。従って筒状ハブが変形することなく強力に摩擦圧接される。又、ツバを介して摩擦圧接する為に、発生するバリが他の部品と干渉する虞がなく、該バリを除去する後工程を最小限に抑えることが出来る。以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
【実施例】
本発明はトルクコンバータを構成するインペラーアッシーに関するものであり、トルクコンバータ自体の具体的な構造は自由である。図１は本発明の実施例であり、シェル本体内周縁に筒状ハブを摩擦圧接する工程（ａ）と圧接固定した場合（ｂ）を示している。シェル本体１はポンプインペラのブレードが取付けられる外郭であり、その内周部２に筒状ハブ３が摩擦圧接にて固定される。
【００１７】
上記筒状ハブ３は外周へ突出したツバ４を全周に設けていて、該ツバ４の背面５と内周部２の表面６が擦れ合って摩擦圧接される。上記内周部２の表面６にツバ４の背面５が圧接されることで、（ｂ）に示すようにツバ外周面７が段差を形成する。そして該段差を利用して外周面７にスラストベアリング８が嵌って取付けられる。又、外周へ立上がるツバ４のコーナーは角張ることなく所定大きさの丸み１２にて形成され、該コーナーに応力集中が発生しないようにしている。
【００１８】
図２は本発明に係る他の実施例である。基本形態は前記実施例と同じであって、シェル本体１の内周部２に筒状ハブ３のツバ９を摩擦圧接して固定する。ここで該ツバ９は外周へ突出するが、ツバ９の形状はＬ形断面を成し、ツバ外周において後方へ延びる突片１０を形成している。
【００１９】
そこで、筒状ハブ３を回転してツバ９の突片１０を内周部表面６に擦れ合わせて摩擦圧接する。この場合も（ｂ）に示すように、ツバ外周面７が段差を形成し、該外周面７にスラストベアリング８が嵌って取付けられる。
【００２０】
図３も本発明に係る実施例である。基本形態は前記実施例と同じであって、シェル本体１の内周部２に筒状ハブ３のツバ１１を摩擦圧接して固定する。ここで該ツバ１１は外周へ突出するが、ツバ１１の位置が筒状ハブ端ではなく、先端から所定の距離を置いた位置に形成されている。そこで、筒状ハブ３が回転して内周部２と擦れ合って摩擦圧接され、（ｂ）のように固定される。スラストベアリング８はツバ１１から延びている筒状ハブ３の外周に嵌って取付けられる。
【００２１】
図４は本発明のインペラーアッシーにおける熱影響を表わしているが、（ａ）に示すように筒状ハブ３にはツバ４が形成され、該ツバ４を介してシェル本体１の内周部２に摩擦圧接される為に、摩擦圧接時の高熱によって影響される領域Ａは筒状ハブ３の領域Ｂに届かない為に、最も硬さが要求される領域Ｂは摩擦圧接熱の影響を受けることはない。
【００２２】
同図（ｂ）に示している筒状ハブ３にはツバ９が形成され、同じく（ｃ）に示す筒状ハブ３にはツバ１１が形成されている。従って、これらツバ９，１１を介して筒状ハブ３が摩擦圧接される為に、摩擦圧接に伴って発生する熱にて影響される領域Ａは筒状ハブ３として硬さが必要な領域Ｂまで届かない。
【００２３】
筒状ハブ３から外周へ立上がるツバ４，９，１１は図５（ａ）〜（ｃ）に示しているように、そのコーナーに適度な大きさの丸み１２，１２・・を形成している。
従来のように筒状ハブの先端を突き合せて摩擦圧接する場合には、該丸みを形成することは出来ないが、筒状ハブ３と一体化して形成されるツバ４，９，１１には上記丸み１２，１２・・を設けることが出来、該コーナーから亀裂が発生することを防止出来る。
【００２４】
図６は筒状ハブ３が擦れ合って回転することで摩擦熱を発生し、所定の高温に達したところで工具１３及び工具１４にて挟み込んで圧接される場合を示している。本発明では筒状ハブ３にツバ４，９，１１を形成し、該ツバ４，９，１１に工具１４，１４・・が当り、シェル本体内周部２，２・・には工具１３，１３・・が当接して押圧する。この場合、工具１４，１４・・が当るツバ４，９，１１の当接面積は大きく、同じく工具１３，１３・・が当る内周部２，２・・の面積も大きい。従って作用する面圧は小さくなってこれらツバ４，９，１１、及び内周部２，２・・にキズを付けることはなく、勿論、変形させることもない。そして、押圧力を大きくすることが出来る為に、摩擦圧接される筒状ハブ３の結合強度は高くなる。
【００２５】
このように筒状ハブ３にツバ４，９，１１を形成し、該ツバ４，９，１１に工具１４，１４・・が当り、シェル本体内周部２，２・・には別の工具１３，１３・・が当接して押圧され、この状態で回転することで摩擦熱が発生する。この場合、工具１４，１４・・とツバ４，９，１１の間に滑りが発生しないように該ツバ４，９，１１には廻り止めが形成され、工具１４にも廻り止めを有している。
【００２６】
図７にはその具体例を示しているように、ツバ４の表面には廻り止め凹部１７，１７・・が形成され、工具１４には廻り止め凸部１８，１８・・を設けている。そして、工具１４がツバ４に当接すると共に廻り止め凸部１８，１８・・は廻り止め凹部１７，１７・・に係合し、該工具１４が回転するならば滑りを発生することなくツバ４を回すことが出来る。
【００２７】
筒状ハブ３に形成したツバ４は内周部２と摩擦圧接して固定される。この際にバリが発生するが、図８（ａ）ではツバ４の外周面７と内周部２の表面６とのコーナーにバリ１５が発生する。該バリ１５は図１（ｂ）に示すようにスラストベアリング８を嵌める際には削除しなくてはならないが、筒状ハブ３の軸穴内周面１６には該バリの発生はない。又、内周部２の縁とツバ４の背面５とのコーナーにもバリは発生するが、該バリは凹部に位置してトランスミッションの部品と干渉することはない。
【００２８】
同じく図８（ｂ）に示す場合も同じであり、ツバ９の外周面７と内周部２の表面６とのコーナーにバリ１５が発生する。該バリ１５はスラストベアリング８を嵌める際には削除しなくてはならないが、筒状ハブ３の軸穴内周面１６には該バリの発生はない。又、内周部２の縁とツバ９の背面５とのコーナーにもバリが発生するが、該バリ１５は凹部に位置してトランスミッションの部品と干渉することはない。
【００２９】
図８（ｃ）では、ツバ１１の外周面７と内周部２とのコーナーにバリ１５が発生する。しかし、該バリ１５はトランスミッションの部品に干渉することはなく、後工程で削除する必要はない。又スラストベアリング８は図３（ｂ）に示すように嵌められる為に、該バリ１５の影響はない。すなわち、発生するバリ１５を削除することなくスラストベアリング８を組付け出来る。
【００３０】
以上述べたように、本発明のインペラーアッシーはシェル本体内周部に筒状ハブを摩擦圧接するが、筒状ハブの外周に突出したツバを介して摩擦圧接される為に、次のような効果を得ることが出来る。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係るインペラーアッシーはシェル本体内周部に外周へ突出したツバを介して筒状ハブを摩擦圧接したものであり、該ツバの外周面が内周部との間で段差を形成する為に、外周面にステーターを支持するスラストベアリングを嵌めて取付けることが出来る。又、ツバを介して摩擦圧接する為に摩擦熱の影響が筒状ハブ本体側へ及ばない為に、筒状ハブの硬さが低下することはない。
【００３２】
そして、ツバは筒状ハブとのコーナーに適度な大きさの丸みを設けて立上がっている為に、該コーナーから亀裂が発生することはない。さらに、ツバが擦れ合って高温に加熱されたところで工具に押圧されて圧接されるが、押圧箇所はツバ及び内周部であり、摩擦圧接される箇所を大きな力で直接押圧すると共に、押圧面積が大きくて押圧に際してキズを発生したり変形させることもない。さらに、摩擦圧接に際して発生するバリはツバを介しての摩擦圧接である為に、全て削除しなくてもよく、製作工数の削減を図ることが出来る。一方、該ツバ及び工具には廻り止めを有していて、該工具はすべりを生じることなくツバを回転させることが出来て、短時間で効率よく摩擦圧接を行ない得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインペラーアッシー及び製造方法。
【図２】本発明に係るインペラーアッシー及び製造方法。
【図３】本発明に係るインペラーアッシー及び製造方法。
【図４】本発明のインペラーアッシーの摩擦熱の影響。
【図５】本発明のインペラーアッシーの筒状ハブとツバ間コーナー二形成される丸み。
【図６】本発明の摩擦圧接方法。
【図７】本発明の摩擦圧接方法。
【図８】本発明の摩擦圧接にて発生するバリ。
【図９】トルクコンバータの断面図。
【図１０】従来のインペラーアッシーの部分詳細図。
【符号の説明】
１  シェル本体
２  内周部
３  筒状ハブ
４  ツバ
５  背面
６  表面
７  外周面
８  スラストベアリング
９  ツバ
１０  突片
１１  ツバ
１２  丸み
１３  工具
１４  工具
１５  バリ
１６  内周面
１７  廻り止め凹部
１８  廻り止め凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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