(57)【要約】【課題】  トルクコンバータの回転体の製造に係るコストを低減することにある。【解決手段】  このトルクコンバータ１の回転体１０の製造方法は、トルクコンバータ１のタービンシェル１１と、タービンシェル１１の内面１１ａに固定される複数のタービンブレード１３と、タービンシェル１１の背面１１ｂに固定されるロックアップ装置７のドリブンプレート２５とから構成される回転体１０の製造方法であって、第１工程と、第２工程と、第３工程とを備えている。第１工程では、タービンシェル１１にドリブンプレート２５を固定する。第２工程では、タービンシェル１１及び複数のタービンブレード１３を加熱してタービンシェル１３に複数のタービンブレード１３をロウ付けにより固定する。第３工程では、第２工程の後に回転体１０の急冷を行う。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクコンバータのタービンシェルと、前記タービンシェルの内面に固定される複数のブレードと、前記タービンシェルの背面に固定されるロックアップ装置のドリブンプレートとから構成される回転体の製造方法であって、
前記タービンシェルに前記ドリブンプレートを固定する第１工程と、
前記タービンシェル及び複数のブレードを加熱して前記タービンシェルに前記複数のブレードをロウ付けにより固定する第２工程と、
前記第２工程の後に前記回転体の急冷を行う第３工程と、
を備えたトルクコンバータの回転体の製造方法。
【請求項２】
前記第３工程では、前記第２工程において前記回転体が冷却されて所定温度まで達した時点で前記回転体を急冷する、請求項１に記載のトルクコンバータの回転体の製造方法。
【請求項３】
前記第２工程では、前記回転体の温度が少なくとも前記ロウ付けに用いられるロウ材の融点に達するまで加熱して前記ロウ付けを行い、
前記第３工程では、前記第２工程において前記回転体の温度が前記ドリブンプレートの焼き入れ適正温度または力学的溶融温度に達するまで冷却された時点で前記回転体を急冷する、
請求項１または２に記載のトルクコンバータの回転体の製造方法。
【請求項４】
前記第３工程では、前記回転体の温度分布を１００℃以内に保った状態で前記焼き入れ適正温度または力学的溶融温度まで前記回転体を冷却する、請求項３に記載のトルクコンバータの回転体の製造方法。
【請求項５】
前記タービンシェル及び複数のブレードは、極軟鋼製である、請求項１から４のいずれかに記載のトルクコンバータの回転体の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の方法により製造された、トルクコンバータの回転体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクコンバータの回転体の製造方法、特に、タービンシェル、複数のブレード及びドリブンプレートとから構成される回転体の製造方法に関する。
【０００２】
また、本発明は、このような製造方法により製造されたトルクコンバータの回転体に関する。
【背景技術】
【０００３】
トルクコンバータは、３種の羽根車（インペラー、タービン、ステータ）を作動油室内部に有し、作動油により入力側回転体から出力側回転体にトルクを伝達する装置である。タービンは、出力側部材に連結されており、タービンシェルと、複数のタービンブレードとを備えている。タービンシェルは、エンジン側のフロントカバー側に膨らんだ形状を有する環状部材である。複数のタービンブレードは、タービンシェルの内面に放射状に配置されて固定されている。
【０００４】
従来のトルクコンバータとして、流体のスリップによるエネルギーロスを防止するためのロックアップ装置を備えたものが既に提案されている（例えば、特許文献１参照。）。ロックアップ装置は、一般に、タービンシェルとフロントカバーとの間に配置されており、ピストン（ドライブプレート）と、ドリブンプレートと、トーションスプリングとを備えている。ピストンは、フロントカバー側に配置されており、装置作動時に、フロントカバーに押し付けられて一体に回転する。ドリブンプレートは、ピストンの駆動力をタービンシェル側に伝達するための環状プレート部材である。トーションスプリングは、ピストンとドリブンプレートとを回転方向に弾性的に連結する。
【０００５】
このようなロックアップ装置を備えたトルクコンバータでは、ドリブンプレートはタービンシェルの背面（フロントカバー側の面）に固定され、一方、タービンシェルの内面には（出力側部材の面）複数のタービンブレードが固定されており、タービンシェル、ドリブンプレート及びタービンブレードが一体となった１つの回転体が形成されている。このような回転体を製造する場合は、例えば、まず、ドリブンプレートをタービンシェルの背面にスポット溶接により固定する。次いで、タービンシェルの内面にロウ材を介して複数のタービンブレードを配置し、タービンシェル及びドリブンプレートの一体物ごと所定の炉内で加熱することによりロウ付けを行う。
【０００６】
また、この種のロックアップ装置では、ドリブンプレートは、連結作動時にトーションスプリングが伸縮することにより回転方向に繰り返し押圧されることから、トーションスプリングが当接する部分は、高い強度を有していることが要求される。そこで、従来は、タービンシェルにタービンブレードをロウ付けした後にドリブンプレートに対しいわゆる高周波焼き入れをさらに行うことで、ドリブンのプレートの強度を確保していた。
【特許文献１】特開平５−７１６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の回転体の製造方法では、工程数が多く、エネルギー消費量も大きいことから、製造コストが増大する。
【０００８】
また、上記製造方法では、高周波焼き入れは、ロウ付けと異なって局部的に行われるため、ドリブンプレートの強度が部位によって不均一になってしまう。
【０００９】
さらに、上記製造方法では、タービンシェル及びタービンブレードは、高張力性素材で構成されている場合でも、ロウ付けの際の加熱処理によってその特性が失われ、耐久性、強度等が低下してしまう場合がある。
【００１０】
本発明の目的は、トルクコンバータの回転体の製造に係るコストを低減することにある。また、本発明の他の目的は、ドリブンプレートの強度をばらつきを抑えて向上させることにある。さらに、本発明の他の目的は、タービンシェル及びタービンブレードの機械的特性を回復させると共にロウ付け時の歪みを低減させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載のトルクコンバータの回転体の製造方法は、トルクコンバータのタービンシェルと、タービンシェルの内面に固定される複数のブレードと、タービンシェルの背面に固定されるロックアップ装置のドリブンプレートとから構成される回転体の製造方法であって、第１工程と、第２工程と、第３工程とを備えている。第１工程では、タービンシェルにドリブンプレートを固定する。第２工程では、タービンシェル及び複数のブレードを加熱してタービンシェルに複数のブレードをロウ付けにより固定する。第３工程では、第２工程の後に回転体の急冷を行う。
【００１２】
請求項２に記載のトルクコンバータの回転体の製造方法は、請求項１の方法において、第３工程では、第２工程において回転体が冷却されて所定温度まで達した後直ちに回転体を急冷する。
【００１３】
請求項３に記載のトルクコンバータの回転体の製造方法は、請求項１または２の方法において、第２工程では、回転体を少なくともロウ付けに用いられるロウ材の融点に達するまで、好ましくは１１００℃まで加熱してロウ付けを行う。第３工程では、第２工程において回転体がドリブンプレートの焼き入れ適正温度または力学的溶融温度に達するまで、好ましくは８５０℃まで冷却された時点で回転体を急冷する。
【００１４】
請求項４に記載のトルクコンバータの回転体の製造方法は、請求項３の方法において、第３工程では、歪みの発生を抑えるために、回転体の温度分布を４０℃〜１００℃以内に保った状態で回転体を焼き入れ適正温度または力学的溶融温度（ＴＭ温度）まで冷却する。
【００１５】
請求項５に記載のトルクコンバータの回転体の製造方法は、請求項１から４のいずれかの方法において、タービンシェル及び複数のブレードは、極軟鋼性である。
【００１６】
請求項６に記載のトルクコンバータの回転体は、請求項１から５のいずれかの方法により製造されたものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の製造方法によれば、ドリブンプレートは、熱処理の際の熱量を利用して回転体ごと焼き入れすることによってドリブンプレートが焼き入れされるため、ロウ付けの後で別途高周波焼き入れを行う工程を省略することができる。したがって、ここでは、工程数を減らせるとともにエネルギーの消費量を抑制して、製造コストを低減することができる。
【００１８】
また、この方法によれば、ドリブンプレート全体に対して焼き入れが行われるため、ドリブンプレートは全体的に強度、耐摩耗性が向上するとともに、タービンシェル及びブレードの低下した耐久性、強度等を回復させることができる。
【００１９】
請求項２の製造方法によれば、具体的に、第２工程での熱処理後に回転体が所定温度まで冷却された時点で急冷を行えばよいため、熱処理後の冷却から焼き入れの急冷への移行時間を実質的になくすことができる。したがって、ここでは、回転体の製造に要する時間を短縮できる。
【００２０】
請求項３の製造方法では、具体的に、上記のような温度条件に従って、ロウ付け及び焼き入れを１つの熱処理の課程で行うことで、製造コストの低減等を図ることとしている。
【００２１】
請求項４の製造方法によれば、回転体の冷却の際の温度のばらつきが抑えられているため、ロウ付けにより生じ得る回転体の歪みを抑えることができる。
【００２２】
また、タービンシェルは、一般に、高張力性素材である極軟鋼を材質としているが、従来はドリブンプレートにのみ高周波焼き入れを行っていたため、タービンシェルは、ロウ付けの熱処理によってその特性を失ったままの状態となり、耐久性、強度等が低下してしまう問題があった。
【００２３】
しかし、請求項５の製造方法によれば、前述のように、回転体全体が焼き入れされることから、タービンシェル及びブレードの機械的特性も回復させることができる。
【００２４】
請求項６の回転体では、上記の製造方法に従って製造されることで、ドリブンプレートの強度が向上し、また、タービンシェル及びブレードの機械的特性が回復されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
［トルクコンバータの回転体］
図１に、本発明の一実施形態が採用された回転体１０を備えたトルクコンバータ１を示す。
【００２６】
このトルクコンバータ１は、エンジン側のクランクシャフト（図示せず）からトランスミッション側のメインドライブシャフト（図示せず）にトルクを伝達するためのものであり、フロントカバー３と、インペラー５と、回転体１０と、ロックアップ装置７とを備えている。
【００２７】
回転体１０は、タービンシェル１１と、複数のタービンブレード１３と、ロックアップ装置７の構成要素でもあるドリブンプレート２５とを有している。タービンシェル１１は、極軟鋼（最大炭素含有量が０．１５％の炭素鋼、以下、ＳＰＨＣともいう。）を材質とする環状の部材である。タービンシェル１１は、外周部と内周部との間の領域がフロントカバー３側に膨んだ形状に形成されており、インペラー５側を向く内面１１ａと、フロントカバー３側を向く背面１１ｂとを有している。タービンブレード１３は、タービンシェル１１と同じく極軟鋼を材質とするプレート状の部材である。タービンブレード１３はそれぞれ、タービンシェル１１の内面１１ａに円周方向に並べて放射状に配置され、後述するロウ付けによりタービンシェル１１に固定される。ドリブンプレート２５は、Ｓ３５Ｃを材質とする環状の部材であり、タービンシェル１１の背面１１ｂに、後述するようにスポット溶接により固定されている。ドリブンプレート２５の外周部には、ロックアップ装置７のトーションスプリング２３（後述）を周方向から支持するための複数の爪２５ａがフロントカバー３側に延びて形成されている。
【００２８】
ロックアップ装置７は、クランクシャフト（図示せず）からのトルクをメインドライブシャフトに直接伝達するための装置であり、ピストン２１と、複数のトーションスプリング２３と、ドリブンプレート２５とを備えている。ピストン２１は、外周部がフロントカバー３に当接して一体回転可能な円板状部材である。ピストン２１の外周部には、ドリブンプレート２５の爪２５ａと共にトーションスプリング２３を円周方向から支持するための突出部２１ａがタービンシェル１１側に延びて形成されている。トーションスプリング２３は、ピストン２１とドリブンプレート２５とを回転方向に弾性的に連結するためのものであり、円周方向の両端部がそれぞれ爪２５ａ及び突出部２１ａに支持される。
【００２９】
［トルクコンバータの回転体の製造方法］
次に、本発明のトルクコンバータの回転体の製造方法について説明する。
【００３０】
図２に、本発明の一実施形態が採用されたトルクコンバータの回転体の製造方法の概要を示す。なお、図中、実線で示した曲線は、本発明の製造方法による場合の温度変化を示し、曲線Ａは、回転体１０の背面１１ｂの温度変化、曲線Ｂは回転体１０の内面１１ａの温度変化をそれぞれ示す。また、破線で示した曲線は、従来の製造方法による場合の温度変化を示し、曲線Ｃは回転体の背面の温度変化、曲線Ｄは回転体の内面の温度変化をそれぞれ示す。
【００３１】
この製造方法は、上記回転体１０の製造方法であって、第１工程と、第２工程と、第３工程とを備えている。
【００３２】
第１工程では、タービンシェル１１の背面１１ｂにドリブンプレート２５をスポット溶接により固定する。スポット溶接は、公知の方法により行われる。
【００３３】
第２工程では、タービンシェル１１及びタービンブレード１３の一体物を加熱してタービンシェル１１にタービンブレード１３をロウ付けにより固定する。ロウ付けは、具体的には、タービンシェル１１の内面１１ａに複数のタービンブレード１３を周方向に等間隔で放射状に配置したあと、タービンブレード１３とタービンシェル１１との間に銅を主成分とするロウ材（銅ロウ、融点１０８３℃）を配置して、所定の炉内で加熱することにより行う。なお、ロウ材としては、銅ロウの他に、アルミニウムロウ（融点６５０℃）等が挙げられる。なお、ここで用いられる炉は、バッチ式、搬送式等、いずれの処理形式のものであってもよい。
【００３４】
第２工程では、まず、１５分程度かけて炉を少なくともロウ付けに用いられるロウ材の融点に達するまで、好ましくは１１００℃まで加熱する。そして、回転体１０の温度が最高点に達してから５分間その状態を保持してロウ付けを行う。そして、炉の加熱を止めることにより、ドリブンプレート２５の焼き入れに適した焼き入れ適正温度に達するまで、好ましくは８５０℃になるまで徐冷する。このとき、回転体１０は、炉内で各部位の温度のばらつきが抑えられるようにして均一冷却される。また、炉内での回転体１０の徐冷は、回転体１０の温度分布（各部位の温度のばらつき）が１００℃以内（好ましくは４０℃以内）に収まるよう保持される。この徐冷の際の温度制御の方法としては、例えば、炉内部から回転体１０を炉外部へ搬送して冷却する際に、炉からの輻射熱を遮断する方法や回転体１０を回転させる方法が挙げられる。
【００３５】
第３工程では、第２工程での徐冷に続けて、回転体１０に対し急冷を行うことにより焼き入れを行う。焼き入れは、具体的には、回転体１０の温度が焼き入れ適正温度に達した時点で回転体１０を炉内から取り出して、浴中に浸漬して急冷することにより行う。ここで用いられる浴としては、水浴、塩浴等が挙げられるが、特に限定されない。この焼き入れは、第２工程での徐冷開始から１０分程度で終了する。なお、図２において、曲線Ａ，Ｂは、平坦な部分を有しているが（図中、○で囲んだ部分）、これは、回転体１０全体において温度のばらつきがなくなるよう回転体１０を焼き入れ適正温度、好ましくは８５０℃に保つための保持時間であり、この保持時間は、数分程度要してもよく、実質的に０分であってもよい。
【００３６】
このような方法によれば、ドリブンプレート２５は、回転体１０ごと焼き入れされることによって硬度が確保される。したがって、ここでは、ロックアップ装置７の作動時にトーションスプリング２３によって繰り返し当接される爪２５ａに対し、ロウ付けの後で別途高周波焼き入れ等を施す必要がなく、回転体１０の製造に係る工程数を省略することができる。
【００３７】
また、この方法によれば、焼き入れは、第２工程での熱処理後に行われるため、ロウ付けの際の熱量を利用してエネルギーロスを減らすことができる。したがって、ここでは、省エネ効果による製造コストの低減を図ることができる。
【００３８】
さらに、この方法によれば、ドリブンプレート２５全体に対して焼き入れが施されるため、ドリブンプレート２５の強度、耐久性が良くなる。
【００３９】
また、タービンシェル１１及びタービンブレード１３は、上述のように、高張力性素材で構成されているが、ロウ付けの際の熱処理によって耐久性、強度、耐疲労性等が低下してしまう。しかし、本発明の方法によれば、回転体１０全体が急冷されるため極軟鋼性であっても、これらの低下した機械的特性を回復させることができる。したがって、例えば、ロウ付け後のタービンブレード１３の強度等の低下を補うために予め板厚を厚くするといった措置を講じる必要もなくなる。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。
ここでは、次のような手順に従って、本発明の製造方法により得られた回転体のタービンシェル及びタービンブレードの性能の回復の程度の評価を行った。
【００４１】
まず、上記タービンシェル及びタービンブレードと同じ材質（ＳＰＨＣ）から２種の試験片（引張試験片及び衝撃試験片）を作成した。引張試験片は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１に従って作成した５号引張試験片（板厚：１．４９〜１．５９ｍｍ）である。衝撃試験片は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０２に従って作成した２Ｖ試験片（３枚重ね板厚：４．７５〜４．８７ｍｍ）である。
【００４２】
次に、各試験片について、1)何ら加熱処理を行わない、2)ロウ付けのみを行う、3)ロウ付けに加えて焼き入れをさらに行う、の３通りの処理を施した。なお、3)の焼き入れでは、焼き戻しもさらに行った。
【００４３】
ロウ付けでは、各試験片を炉内に配置し、１１００℃で５分間保持することにより加熱処理を行い、熱処理後徐令した。なお、ここでは、試験片に実際にロウを用いることなく加熱処理のみを行った。
【００４４】
また、焼き入れでは、ロウ付けでの徐冷後、８５０℃に達した時点で各試験片を浴中に浸漬して急冷を行った。なお、焼き入れ後の焼き戻しは、各試験片を炉内に配置し、１８０℃で１．５時間保持することにより行った。
【００４５】
以上の処理の後、各試験片に対し、引張試験及びシャルピー衝撃試験を行って、０．２％耐力、引張強さ、伸び及び衝撃値をそれぞれ３種の方向（軸方向Ｌ、直角方向Ｔ、４５°方向Ｄ）について測定した。なお、引張試験及びシャルピー衝撃試験の試験方法、並びに０．２％耐力、引っ張り強さ、伸び、衝撃値の測定方法は、公知の方法に従って行った。
【００４６】
これらの測定結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2005133795.tif 000003
表１に示すように、焼き入れまで行った試験片は、ロウ付けのみを行った場合に比べ、０．２％耐力、引張強さが増大し、伸びは抑えられるとともに、シャルピー衝撃試験の結果も向上している。したがって、本発明の回転体の製造方法によれば、ロウ付けによって一度低下したタービンシェル及びタービンブレードの機械的特性が回復されることがわかる。
【００４８】
［他の実施形態］
（ａ）タービンシェル、タービンブレード、ドリブンプレート及びロウの材質は、上記のものに特に限定されない。
【００４９】
（ｂ）上記製造方法において、回転体の温度、加熱時間等の各種条件は、厳密に上記の通りである必要はない。
【００５０】
（ｃ）ドリブンプレートのタービンシェルに対する固定方法は、スポット溶接に限定されない。
【００５１】
（ｄ）上記製造方法において、第２工程では、回転体１０を、焼き入れ適正温度に代えて、力学的溶融温度（７００〜８００℃、好ましくは７３０℃）に達するまで徐冷するとともに、第３工程では、このような温度に達した時点で急冷しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明を利用すれば、ドリブンプレートは、熱処理の際の熱量を利用して回転体ごと焼き入れすることによってドリブンプレートが焼き入れされるため、ロウ付けの後で別途高周波焼き入れを行う工程を省略することができる。したがって、ここでは、工程数を減らせるとともにエネルギーの消費量を抑制して、製造コストを低減することができる。
【００５３】
また、ドリブンプレート全体に対して焼き入れを行うため、従来の高周波焼き入れのような部分的な焼き入れと異なり、ドリブンプレートの強度、耐久性を向上させることができるとともに、タービンシェル及びブレードのロウ付けによって低下した耐久性、強度等を回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態が採用された回転体を含むトルクコンバータを示す部分断面図。
【図２】本発明の一実施形態が採用されたトルクコンバータの回転体の製造方法の概要を示す説明図。
【符号の説明】
【００５５】
１  トルクコンバータ
７  ロックアップ装置
１０  回転体
１１  タービンシェル
１１ａ  内面
１１ｂ  背面
１３  タービンブレード
２５  ドリブンプレート
【図１】
2005133795.tif 000004
【図２】
2005133795.tif 000005