(57)【要約】【課題】フランジ部とその軸心位置の軸部とからなるタービンハブに、フランジ部における軸部と近い位置に油孔を加工する場合、ドリル加工するための工具と軸部とが干渉してしまう。【解決手段】フランジ部３１と軸部３２とを別々に設け、フランジ部３１の軸心位置に形成した嵌合孔３４の近傍に油孔を形成し、嵌合孔３４の内周面にスプライン歯を形成し、フランジ部３１の嵌合孔３４に軸部３２を圧入して嵌合して結合することで、タービンハブ９を構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力部材の回転力をトランスミッションの入力軸に伝達するためのタービンハブを、前記出力部材の内周面近傍を結合するためのフランジ部と、前記入力軸と係合する軸部とで構成したトルクコンバータにおいて、
前記フランジ部と前記軸部とを別々に設け、前記フランジ部の軸心位置に形成した嵌合孔の近傍に、前記フランジ部の両側を連通させる油孔を形成し、前記嵌合孔に前記軸部を嵌合して結合したことを特徴とするトルクコンバータ。
【請求項２】
前記嵌合孔の内周面にスプライン歯を形成し、当該スプライン歯を形成した嵌合孔に前記軸部を圧入して結合したことを特徴とする請求項１に記載のトルクコンバータ。
【請求項３】
前記嵌合孔の内周面に前記スプライン歯が欠落した欠落部を設けたことを特徴とする請求項２に記載のトルクコンバータ。
【請求項４】
前記油孔は、前記欠落部まで突き抜けて形成したことを特徴とする請求項３に記載のトルクコンバータ。
【請求項５】
前記欠落部は、前記嵌合孔の全周に亘って略等間隔に複数設けられたことを特徴とする請求項３〜４のいずれかに記載のトルクコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用のトランスミッションに用いられるトルクコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車におけるエンジンのクランクシャフトとトランスミッションとの間にはトルク伝達装置としてのトルクコンバータが設けられている。
【０００３】
例えば特許文献１のように、従来のトルクコンバータとしては以下のものがある。トルクコンバータには、出力部材であるタービンシェルと、ロックアップピンの回転力を伝達するドリブンプレートと、の回転力をトランスミッションの入力軸に伝達するタービンハブが設けられている。タービンハブは、軸部とフランジ部とで構成される。フランジ部の外周近傍には、タービンシェルと、ロックアップピンの回転力を伝達するドリブンプレートと、の内周近傍がリベットを介して結合されている。軸部の内周面にはトランスミッションの入力軸とスプライン結合するためのスプライン歯が形成されており、軸部の外周面には油漏れを生じることなくロックアップピストンを摺動させるシールリングを装着するための円周溝が形成されている。そして、タービンハブとステータとの相対的な回転を円滑に行ないかつこれらの軸方向での規制を行なうために、フランジ部にはニードルベアリングが当接しており、ニードルベアリングの位置よりも軸心に近い位置には、油の給排を円滑にしてロックアップピストンの応答性を高めたり、トルクコンバータの内部への油の吸排を円滑に行なうための油孔が形成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２００１−１１６１１０号公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、フランジ部にはニードルベアリングが当接しているためにニードルベアリングよりも軸部に近いところに油孔を加工せざるを得ず、油孔をドリル加工して形成する場合はドリル加工するための工具と軸部とが干渉し、プレスで抜く場合は油孔と軸部との距離が短いためにプレスの単位面積当りに加わる圧力が大きくなってしまい、プレス型の寿命が短くなるという問題がある。
【０００６】
このほか、軸部とフランジ部とが一体になった単一の部品であるため、切削加工して製造する場合は多くの部分を削り取らなければならず、加工コストが高い。鍛造によって製造する場合は大きな荷重のプレス機が必要になるために設備費が多くかかる。焼結により製造する場合は材料費が高いために製造コストが高い。
【０００７】
そこで本発明は、上記の問題を解決したトルクコンバータを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るトルクコンバータの構成は、フランジ部と軸部とを別々に設け、フランジ部の軸心位置に形成した嵌合孔の近傍に、前記フランジ部の両側を連通させる油孔を形成し、フランジ部の嵌合孔に軸部を嵌合して結合したことを特徴とする。
【０００９】
このようなトルクコンバータでは、タービンハブを構成するフランジ部と軸部とを別々に製造するので、一体に製造する場合のように加工工具が他の部分と干渉するということがなく、油孔加工等の加工の作業性が良好である。また、一体に製造する場合は不要な部分を大量に削り取ることが必要であるが、このような加工が不要であり、タービンハブの製造コストが安い。更に、材料選択や熱処理をフランジ部と軸部とで別々に行なうことができ、設計の自由度が高い。
【００１０】
請求項２に係るトルクコンバータの構成は、請求項１に記載のトルクコンバータにおいて、フランジ部の嵌合孔の内周面にスプライン歯を形成し、当該スプライン歯を形成した嵌合孔に軸部を圧入して結合したことを特徴とする。
【００１１】
このようなトルクコンバータでは、スプライン歯を形成した嵌合孔に軸部を圧入するので、スプライン歯が軸部の外周面に食い込んで軸部にもスプライン歯を形成し、フランジ部と軸部とが強固に固定された状態になる。
【００１２】
請求項３に係るトルクコンバータの構成は、請求項２に記載のトルクコンバータにおいて、嵌合孔の内周面にスプライン歯が欠落した欠落部を設けたことを特徴とする。
【００１３】
このようなトルクコンバータでは、スプライン歯を有する嵌合孔に欠落部が形成されるので、嵌合孔に軸部を圧入する際に、嵌合孔の内周面に生じる応力が欠落部の存在によって緩和される。
【００１４】
請求項４に係るトルクコンバータの構成は、請求項３に記載のトルクコンバータにおいて、前記油孔は、欠落部まで突き抜けていることを特徴とする。
【００１５】
このようなトルクコンバータでは、嵌合孔の内周面にスプライン歯を形成する際に油孔を同時に加工することができ、油孔を加工するための工程を別個に設ける必要がない。
【００１６】
請求項５に係るトルクコンバータの構成は、請求項３〜４のいずれかに記載のトルクコンバータにおいて、前記欠落部は嵌合孔の全周に亘って略等間隔に複数設けられたことを特徴とする。
【００１７】
このようなトルクコンバータでは、欠落部を略等間隔に複数設けると、圧入の際にフランジ部の嵌合孔の近傍に生じる応力が周方向に均等に逃げ、スプライン歯へのクラック発生が防止される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるトルクコンバータの実施の形態を説明する。
【００１９】
（ａ）実施の形態１
実施の形態１を図１に示す。ここでは、最初にトルクコンバータの構成と作用との概略を説明し、次に本願発明であるタービンハブの構成と作用とを詳細に説明する。
【００２０】
まず、トルクコンバータの構成と作用との概略を説明する。図１のトルクコンバータ１の右方に設けられた図示しないエンジンのクランクシャフトに、トルクコンバータ１のコンバータカバー２が結合されており、コンバータカバー２にポンプインペラ３を結合することで、外枠でありかつ入力部材であるコンバータハウジング４が構成されている。ポンプインペラ３の内部には複数のブレード５を介してコア６が設けられている。トルクコンバータ１の左方には図示しないトランスミッションが設けられており、当該トランスミッションのオイルポンプに回転力を伝達するためのスリーブ７がポンプインペラ３の左側に溶接結合されている。
【００２１】
一方、トルクコンバータ１の左方に設けられた図示しないトランスミッションの入力軸８に、フランジ部３１と軸部３２とからなるタービンハブ９の軸部３２がスプライン嵌合され、タービンハブ９のフランジ部３１にはタービンシェル１０およびドリブンプレート１１がリベット１２を介して結合されている。タービンシェル１０にも複数のブレード１３を介してコア１４が設けられている。ポンプインペラ３とタービンシェル１０との間にはステータ１５が設けられ、ステータ１５は固定されたステータシャフト１６にワンウエイクラッチ１７を介して取り付けられている。
【００２２】
所定の速度以上においてコンバータカバー２とタービンハブ９とを直結するために、ロックアップピストン１８が、タービンハブ９の外周面にシールリング２３を介して軸方向へ移動自在に設けられており、ロックアップピストン１８におけるコンバータカバー２に当接する位置には摩擦材１９が接着されている。そして、ロックアップピストン１８とタービンハブ９とは、半径方向での外側に配置された吸振ダンパ２０を介して連結されている。
【００２３】
ワンウエイクラッチ１７とスリーブ７・タービンハブ９との間には軸方向へのスラスト力を受けるニードルベアリング２２が設けられている。また、コンバータカバー２のタービンハブ９と対応する位置には、スラストワッシャ２４が接着されている。スラストワッシャ２４は、支持プレート２５と摺動部材２６とで構成されている。
【００２４】
前記構成のトルクコンバータ１の作用を説明する。図示しないクランクシャフトからコンバータハウジング４に入力されたトルクは、コンバータハウジング４内の流体を介してタービンシェル１０へと伝わり、タービンハブ９からトランスミッションの入力軸８へ伝達される。そして、ポンプインペラ３とタービンシェル１０との回転数の差が大きい作動状態においては、ステータ１５によるトルク増幅作用が働き、タービンシェル１０は大きなトルクで回転させられる。ポンプインペラ３とタービンシェル１０との回転数の差が小さくなると、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３からタービンシェル１０へ動力が伝えられる。
【００２５】
所定の速度以上においては、制御室２１の作動液の圧力によって制御されるロックアップピストン１８が右方へ移動して摩擦材１９がコンバータカバー２に圧接され、ロックアップピストン１８がコンバータカバー２と直結される。このため、コンバータカバー２の回転トルクが、コンバータハウジング４内の流体を介することなく、ロックアップピストン１８および吸振ダンパ２０を介して直接にタービンハブ９に伝達される。
【００２６】
以上は、トルクコンバータの構成と作用の説明であるが、以下にタービンハブ９の構成と作用とについて詳細に説明する。
【００２７】
前記タービンハブ９は、出力部材としてのタービンシェル１０の回転力をトランスミッションの入力軸８に伝達するために設けられている。タービンハブ９は、タービンシェル１０の内周面近傍を結合するためのフランジ部３１と、入力軸８に対してスプライン嵌合する軸部３２とで構成されており、フランジ部３１と軸部３２とは別々に製造される。
【００２８】
フランジ部３１を図２に示す。フランジ部３１の軸心位置には嵌合孔３３が形成されており、嵌合孔３３の内周面にスプライン歯３４が形成されている。そして、嵌合孔３３の内周面の近傍に油孔が形成されている。油孔としては、嵌合孔３３の内周面まで突き抜けた切欠き状の油孔３５が半径方向へ長く形成されている。即ち、スプライン歯３４が部分的に欠落した欠落部を設け、当該欠落部まで油孔３５が突き抜け、当該欠落部が油孔３５に含まれた状態となっている。この油孔３５は、嵌合孔３３の全周に亘って略等間隔に本実施の形態では４つ設けられている。フランジ部３１の外周面の近傍には、前記リベット１２を介してタービンシェル１０等を結合するための孔３６が形成されている。
【００２９】
油孔３５の加工は、スプライン歯３４を加工する際に、ブローチ加工によって、単一の工程で同時に加工される。ブローチ加工とは、軸方向に相互に隔てて設けた複数の加工歯を、１回のストローク動作で順次にフランジ部３１に当て、同じ部分を連続的に加工する加工方法をいう。このため、油孔を加工するための孔明け工程を別個に設ける必要がない。フランジ部３１にはスプライン歯３４の部分とニードルベアリング２２の当接する部分との硬度を上げるために、フランジ部３１の加工が終了したら、フランジ部３１の全体が熱処理される。
【００３０】
フランジ部３１はスプライン歯３４の表面の硬度を高くすることが望ましく、そのためにフランジ部３１の材料として熱間圧延鋼板（ＪＩＳ  Ｇ  ３１３１に記載）を用い、これに窒化処理をして表面硬度ＨＲＣ４５〜５５程度に硬化させて表面層のみを硬くしたものや、浸炭鋼である例えばモリブデン鋼（ＪＩＳ  Ｇ４１０５に記載）を用い、これに浸炭焼入れを施して表面硬度ＨＲＣ５５〜６５程度に硬化させて表面層から所定の深さまで硬くしたものなどが用いられる。前者は安価に表面硬度の高いフランジ部を得ることができ、後者は強度が高いので、スラスト荷重の大きい使用条件で用いた場合に好適であるという特徴がある。
【００３１】
次に、軸部３２を図３に示す。軸部３２の外周面にはフランジ部３１を圧入するための嵌合軸部３２ｂと、カシメ部３２ｃと、位置決め部３２ｄと、逃げ溝３２ｅと、摺動面３２ｆと、円周溝３２ｇが形成されている。嵌合軸部３２ｂの外径寸法は、フランジ部３１の嵌合孔３３におけるスプライン歯３４の山の頂点の内径寸法よりも大きく、スプライン歯３４の谷の部分の内径寸法よりも小さい値に設定されている。つまり、フランジ部３１から軸部３２へ必要なトルクが伝達でき、かつ嵌合孔３３への軸部３２の圧入が所定の加圧力で行なえるような値に設定されている。カシメ部３２ｃの外径寸法は、フランジ部３１の嵌合孔３３におけるスプライン歯３４の山の頂点の位置よりも僅かに小さく設定されている。位置決め部３２ｄは、フランジ部３１の嵌合孔３３に軸部３２を圧入したときに、フランジ部３１の端面が当接して位置決めされるように、フランジ部３１の嵌合孔３３よりも十分に大きな外径寸法に設定されている。逃げ溝３２ｅは、フランジ部３１の嵌合孔３３に軸部３２を圧入したときに、スプライン歯３４の山の部分で押し出されて変形した部分が逃げ込むための空間である。円周溝３２ｇは、摺動面３２ｆを摺動するロックアップピストン１８と軸部３２との間での油漏れを防止するシールリング２３を収容するために形成される。
【００３２】
軸部３２は、フランジ部３１のスプライン歯３４の部分に圧入されるので、硬すぎずフランジ部３１よりも硬度が低い適度な硬さが要求される。このため、例えば炭素鋼（機械構造用炭素鋼材、ＪＩＳ  Ｇ  ４０５１に記載）をＨＲＣ９〜２３に相当するＨＲＢ９０〜１００程度に焼き入れ焼き戻しして調質したものが用いられる。軸部３２には内周面に入力軸８とスプライン嵌合するためのスプライン歯３２ａを形成する必要があり、この材料なら、このスプライン歯３２ａに高周波焼き入れなどで例えばＨＲＣ５０〜６０程度の硬度に部分的に硬化させることが容易である。
【００３３】
上記のようにして個別に製造されたフランジ部３１の嵌合孔３３に軸部３２が圧入される。圧入によって、フランジ部３１の嵌合孔３３におけるスプライン歯３４の山の部分が嵌合軸部３２ｂの外周面に食い込んで変形させながら、相対的に移動し、変形した部分が逃げ溝３２ｅの内部に逃げ込み、フランジ部３１の端面が位置決め部３２ｄに当接すると圧入が完了する。これにより、嵌合軸部３２ｂの外周面にもスプライン歯が形成され、フランジ部３１と軸部３２とが強固に固定された状態となる。圧入の際に、フランジ部３１の嵌合孔３３の近傍には、半径方向での外側へ向かって大きな力が加わるが、スプラインの欠落部を兼用する４つの油孔３５が形成されているため、嵌合孔３３の近傍の部分が４つの油孔３５へ向かって円周方向へ逃げるため、この部分で生じる応力が緩和される。フランジ部３１と軸部３２とに前記のような部材を用いて前記のような処理を行なったので、フランジ部３１のスプライン歯３４を軸部３２における嵌合軸部３２ｂの外周面に食い込ませながら圧入する作業が適性に行なえる。
【００３４】
このあと、プレス装置を用いてカシメ部３２ｃを軸方向に圧縮すると、図４，図５のように、カシメ部３２ｃが軸方向に潰れるため、軸方向の幅寸法が小さくなると同時に半径方向に大きくなる。前記のように、軸部３２の嵌合軸部３２ｂは硬すぎないように処理されているので変形が容易であり、カシメ作業が容易である。カシメにより、軸部３２からのフランジ部３１の抜けが防止される。また、前記圧入により、位置決め部３２ｄが変形し、位置決め部３２ｄが自ら有する弾性力により元に戻ろうとするので、フランジ部３１は位置決め部３２ｄとカシメ部３２ｃとの間に強固に保持される。
【００３５】
圧入・カシメによってフランジ部３１と軸部３２とが一体化されたあとは、ブローチ加工によって軸部３２の内周面にスプライン歯３２ａを形成する。最後にスプライン歯３２ａの部分とスラストワッシャ２４に当接する端部との硬度を上げるために、局部的に高周波焼入れを行なう。
【００３６】
なお、圧入により軸部の内径寸法は多少なりとも変化するが、この変化が問題とならない場合には、圧入の前に軸部の内周面のスプライン加工および熱処理を先に行ない、その後に圧入してもよい。この場合は組み付ける前の小さな部品の状態で、全ての加工と処理とを行なうことになるので、より安価に製造できる。
【００３７】
このようなタービンハブでは、タービンハブを構成するフランジ部３１と軸部３２とを別々に製造するので、一体に製造する場合のように加工工具が他の部分と干渉するということがなく、油孔加工等の加工の作業性が良好である。また、一体に製造する場合は不要な部分を大量に削り取ることが必要であるがこのような加工が不要であり、タービンハブの製造コストが安い。更に、シールリング２３を装着するための円周溝３２ｇの加工は、フランジ部３１を結合する前に行なうので、円周溝３２ｇの加工の作業性が良い。また更に、材料選択や熱処理をフランジ部３１と軸部３２とで別々に行なうことができ、十分な精度と硬度とが得られる材料および熱処理を選定することにより、例えばニードルベアリング２２に用いられているレースを廃止し、ニードルを直接にフランジ部３１の端面上で転がすことができ、設計の自由度が高くなる。また更に、スプライン歯３４を形成した嵌合孔３３に軸部３２を圧入するので、フランジ部３１と軸部３２とは強固に固定された状態となる。
【００３８】
そして、嵌合孔３３の内周面まで突き抜けた油孔３５を設けたので、嵌合孔３３の内周面にスプライン歯３４を形成する際に油孔３５を同時に加工することができ、油孔３５を加工するための工程を別個に設ける必要がない。また、嵌合孔３３の内周面まで突き抜ける油孔３５を嵌合孔３３の周方向に等間隔に４つ形成したので、圧入の際にフランジ部３１の嵌合孔３３の内周面近傍に生じる応力が周方向に均等に逃げることができ、フランジ部３１へのクラックの発生が防止される。更に、油孔３５を軸部３２に限りなく近い位置に設けることが可能となり、径方向の設計の自由度を高めることができる。図１からわかるように、フランジ部３１にはニードルベアリング２２が当接しているため、油孔３５は必然的にフランジ部３１の嵌合孔の近傍に配置せざるを得ないことになり、油孔３５を嵌合孔３３の内周面まで突き抜けて形成することにより、この要求が満たされる。つまり、油孔３５を嵌合孔３３の内周面まで突き抜けさせることにより、加工の際はスプライン歯の加工と同一工程で行なえ、組み付ける際には応力緩和の機能が発揮され、組み付け後は軸部３２に近い位置に設けた油孔として使用できる。（ｂ）実施の形態２
次に、実施の形態２を図６〜図８に示す。
【００３９】
この実施の形態は嵌合孔の内周面まで突き抜けた前記油孔に代えて、突き抜けない油孔を設けた点のみが異なるので、異なる部分のみについて説明する。
【００４０】
図６に示すように、円形の油孔３５が、嵌合孔３３の内周面まで突き抜けることなく、嵌合孔３３の近傍に円周方向に略等間隔に５つ形成されている。そして、実施の形態１では油孔３５が嵌合孔３３の内周面に突き抜けていた部分には、スプライン歯３４が形成されておらず、スプライン歯のない欠落部３７が形成されている。これは、圧入の際にスプラインに生じる応力を緩和するためである。
【００４１】
円形の油孔３５が、嵌合孔３３の内周面に突き抜けることなく形成されているので、実施の形態１の場合とは異なって、油孔３５を形成するための孔明け工程が必要になるが、外周面近傍のリベット用の孔３６と同一工程でプレス加工ができるので問題ない。また、圧入の際には、嵌合孔３３の近傍に実施の形態１の場合よりも大きな力が半径方向での外側に向かって作用するので、より強固にフランジ部と軸部とを結合でき、より大きなトルク伝達を必要とする場合に好適となる。更に、油孔の数や大きさと欠落部の数や円周方向への長さについて、互いに影響を及ぼさずに設定できるので、個々に最適な設定を行なうことができる。
【００４２】
その他の構成と作用は実施の形態１と同じなので説明を省略する。
【００４３】
なお、フランジ部と軸部との結合は、スプライン結合に代えて溶接結合やその他の結合手段を用いることができる。この場合は、フランジ部の嵌合孔にスプライン歯を形成しないので、プレス抜き１回の１工程で嵌合孔と油孔とリベット用の孔とを加工できる。また、油孔の数は実施の形態のように４又は５に限らず、２又は３あるいは６以上であってもよく、必要な油孔の断面積を確保できればよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明からわかるように、請求項１に係るトルクコンバータによれば、タービンハブを構成するフランジ部と軸部とを別々に製造するので、一体に製造する場合のように加工工具が他の部分と干渉するということがなく、油孔加工の加工の作業性が良好である。また、一体に製造する場合は不要な部分を大量に削り取ることが必要であるがこのような加工が不要であり、タービンハブの製造コストが安い。更に、材料選択や熱処理をフランジ部と軸部とで別々に行なうことができ、設計の自由度が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるトルクコンバータの実施の形態１を示す断面図。
【図２】本発明の実施の形態１におけるフランジ部の正面図。
【図３】本発明の実施の形態１における軸部の断面図。
【図４】本発明の実施の形態１におけるタービンハブの正面図。
【図５】図４のＡ−Ａ矢視図。
【図６】本発明の実施の形態２におけるフランジ部の正面図。
【図７】本発明の実施の形態２におけるタービンハブの正面図。
【図８】図７のＢ−Ｂ矢視図。
【符号の説明】
８…入力軸
９…タービンハブ
１０…タービンシェル（出力部材）
１１…ドリブンプレート
３１…フランジ部
３２…軸部
３３…嵌合孔
３４…スプライン歯
３５…油孔
３７…欠落部
【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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