(57)【要約】【課題】トルクコンバータの車両への搭載性を向上させる。【解決手段】椀状のインペラシェル１１と、インペラシェル１１の開口部１１１の外径と略一致する直径を有してその開口部１１１を覆う円板状のフロントカバー１２と、を備えるトルクコンバータ１００の製造方法であって、インペラシェル１１の開口部端面１１１ａと、フロントカバー１２の一方の側面１２ａと、を当接させて固定する固定工程と、インペラシェル１１の開口部端面１１１ａとフロントカバー１２の接合面１２ａとの当接線上のインペラシェル１１の開口部１１１及びフロントカバー１２の外周面に摩擦攪拌接合用の接合ツール６を押し付けることで、インペラシェル１１とフロントカバー１２とを接合する接合工程と、を備えることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有するインペラシェルと、前記インペラシェルの開口部の外径と略一致する直径を有してその開口部を覆うフロントカバーと、を備えるトルクコンバータの製造方法であって、
前記インペラシェルの開口部端面と、その開口部端面に対向する前記フロントカバーの接合面と、を当接させて固定する固定工程と、
前記インペラシェルの開口部端面と前記フロントカバーの接合面との当接線上の前記インペラシェルの開口部及び前記フロントカバーの外周面に摩擦攪拌接合用の接合ツールを押し付けることで、前記インペラシェルと前記フロントカバーとを接合する接合工程と、
を備えることを特徴とするトルクコンバータの製造方法。
【請求項２】
前記接合工程前に、前記フロントカバーの接合面の反対面に設けられた凹部に、その凹部の形状に合致する突部を有する治具を嵌め込み、その治具を前記フロントカバーに固定する治具固定工程を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のトルクコンバータの製造方法。
【請求項３】
開口部を有するインペラシェルと、前記インペラシェルの開口部の外径と略一致する直径を有してその開口部を覆うフロントカバーとを、前記インペラシェルの開口部端面とその開口部端面に対向する前記フロントカバーの接合面との当接線上の前記インペラシェルの開口部及び前記フロントカバーの外周面に摩擦攪拌接合用の接合ツールを押し付けることで接合したトルクコンバータであって、
前記フロントカバーは、その接合面の反対面に、摩擦攪拌接合時に使用される治具の突部が嵌め込まれる凹部を備える、
ことを特徴とするトルクコンバータ。
【請求項４】
前記凹部は、前記フロントカバーの円周方向に沿って連続するように形成された溝である、
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】
前記凹部は、前記フロントカバーの円周方向に沿って所定の間隔を空けて複数形成されて、前記トルクコンバータをエンジンに連結するときにエンジンの出力軸と一体となって回転するドライブプレートを締結するボスである、
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６】
前記フロントカバーの接合面に設けられ、前記インペラシェルの開口部端面に向かって突出するカバー突部と、
前記インペラシェルの開口部端面に設けられ、前記インペラシェルの開口部端面と前記フロントカバーの接合面とを当接させたときに、前記カバー突部に嵌合するインペラ凹部と、
を備えることを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１に記載のトルクコンバータ。
【請求項７】
前記インペラシェルの開口部端面に設けられ、前記フロントカバーの接合面に向かって突出するインペラ突部と、
前記フロントカバーの接合面に設けられ、前記インペラシェルの開口部端面と前記フロントカバーの接合面とを当接させたときに、前記インペラ突部に嵌合するカバー凹部と、
を備えることを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１に記載のトルクコンバータ。
【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及びトルクコンバータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のトルクコンバータケースの接合方法は、インペラシェル及びフロントカバーに、それらの外周面から径方向上側に突出する接合用のフランジをそれぞれ設け、フランジに対して摩擦攪拌接合用の接合ツールをエンジンの出力軸の軸方向に押し付けることでインペラシェルとフロントカバーとを接合していた（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１８５９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述したトルクコンバータケースの接合方法では、インペラシェル及びフロントカバーに、それらの外周面から径方向上側に突出するフランジを設ける必要があったので、トルクコンバータケースの外径が大きくなり、トルクコンバータを車両等に搭載するときの搭載性が悪化するという問題点があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、トルクコンバータケースの外径が小さくし、トルクコンバータを車両等に搭載するときの搭載性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、開口部を有するインペラシェルと、インペラシェルの開口部の外径と略一致する直径を有してその開口部を覆うフロントカバーと、を備えるトルクコンバータの製造方法である。そして、インペラシェルの開口部端面と、その開口部端面に対向するフロントカバーの接合面と、を当接させて固定する固定工程と、インペラシェルの開口部端面と前記フロントカバーの接合面との当接線上のインペラシェルの開口部及びフロントカバーの外周面に摩擦攪拌接合用の接合ツールを押し付けることで、インペラシェルとフロントカバーとを接合する接合工程と、を備えることを特徴とするトルクコンバータの製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、インペラシェル開口部の外径とフロントカバーの直径とを略一致させ、インペラシェル及びフロントカバーの外周面に摩擦攪拌接合用の接合ツールを径方向下側に押し付けることで、インペラシェルとフロントカバーとを接合させた。そのため、インペラシェル及びフロントカバーにそれらの外周面から径方向上側に突出するフランジを設ける必要がない。したがって、トルクコンバータケースの小型化が可能となって、トルクコンバータの車両への搭載性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態によるトルクコンバータの要部断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による治具及びフロントカバーの断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるインペラシェルとフロントカバーとの接合方法について説明する図である。
【図４】本発明の第２実施形態によるインペラシェル及びフロントカバーの構成を示した要部断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるインペラシェルとフロントカバーの接合時の様子を示した図である。
【図６】本発明の他の実施形態によるトルクコンバータの要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。以下の説明において、軸方向とはエンジンの出力軸（クランクシャフト）の軸方向をいい、径方向とはエンジンの出力軸の径方向をいう。上側とは径方向にエンジンの出力軸から離れる側をいい、下側とは径方向にエンジンの出力軸に向かう側をいう。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるトルクコンバータ１００の要部断面図である。
【００１１】
トルクコンバータ１００は、エンジンと変速機との間に配置され、エンジンの出力軸から伝達されたトルクを、トルクコンバータケース１の内部に充填された作動油を介して変速機の入力軸に伝達する。図１では、エンジンはトルクコンバータ１００の右側に配置され、変速機はトルクコンバータ１００の左側に配置される。
【００１２】
トルクコンバータケース１は、椀状のインペラシェル１１と、インペラシェル１１の蓋部材としての円板状のフロントカバー１２と、を備える。トルクコンバータケース１の内部は、作動油が充填される作動油室２となっており、作動油室２内にポンプインペラ３やタービンランナ４、ロックアップクラッチ５などのトルクコンバータ１００の構成部品が設けられる。
【００１３】
インペラシェル１１の開口部（以下「インペラシェル開口部」という。）１１１の外径と、フロントカバー１２の直径と、は略一致しており、インペラシェル開口部１１１の端面（以下「インペラシェル開口端面」という。）１１１ａと、フロントカバー外縁部の変速機側に形成される接合面（以下「フロントカバー接合面」という。）１２ａと、を摩擦攪拌接合（ＦＳＷ；Friction Stir Welding）によって接合させることで、トルクコンバータケース１が形成される。具体的には、インペラシェル開口端面１１１ａとフロントカバー接合面１２ａとを当接させた状態で、インペラシェル１１及びフロントカバー１２のそれぞれを固定する。そして、その当接線上のインペラシェル１１及びフロントカバー１２の外周面に摩擦攪拌接合用の接合ツール６を所定の回転速度で回転させながら押し付け、当接線に沿って接合ツール６を移動させることでインペラシェル開口端面１１１ａとフロントカバー接合面１２ａとを接合し、トルクコンバータケース１を形成する。
【００１４】
ここで本実施形態では、インペラシェル１１及びフロントカバー１２の材料として、比較的軽量で軟化温度（摩擦攪拌接合時の摩擦熱によって材料が軟化する温度）の低いアルミニウム合金を用いている。アルミニウム合金は、鉄製の部材に比べて剛性が低い。
【００１５】
そのため、インペラシェル１１及びフロントカバー１２の外周面側から摩擦攪拌接合用の接合ツール６を押し付けて、インペラシェル開口端面１１１ａとフロントカバー接合面１２ａとを接合しようとすると、以下のような問題点が生じる。
【００１６】
すなわち、摩擦攪拌接合時に、接合ツール６からフロントカバー１２に加わる径方向下側の荷重によって、フロントカバー１２が変形するおそれがあるという問題点が生じる。
【００１７】
このような問題点を解決する手段の一つとしては、従来例のように、インペラシェル１１及びフロントカバー１２に、それらの外周面から径方向上側に突出する接合用のフランジをそれぞれ設け、フランジに対して摩擦攪拌接合用の接合ツール６を軸方向に押し付けてインペラシェル１１とフロントカバー１２とを接合する方法がある。
【００１８】
しかしながら、この方法ではインペラシェル１１及びフロントカバー１２に、それらの外周面から径方向上側に突出するフランジを設ける必要があるため、トルクコンバータケース１の外径が大きくなり、トルクコンバータ１００を車両等に搭載するときの搭載性が悪化する。
【００１９】
そこで本実施形態では、フロントカバー１２のエンジン側の端面に、接合ツール６からフロントカバー１２に加わる径方向下側の荷重を受けるための治具７（図２参照）を取り付けた上で、摩擦攪拌接合による接合を実施することにした。これにより、フロントカバー１２の変形を抑制できると共に、接合用のフランジを設ける必要もないのでトルクコンバータ１００の車両への搭載性を向上させることができる。以下、図２を参照して、治具７及びフロントカバー１２の詳細な構成について説明する。
【００２０】
図２は、本実施形態による治具７及びフロントカバー１２の断面図である。
【００２１】
治具７は、フロントカバー１２と同じ直径を持つ円板状の部材である。治具７は、その外縁部近傍に、貫通孔７１と、貫通孔７１の径方向上側に形成される上側嵌合突部７２と、貫通孔７１の径方向下側に形成される下側嵌合突部７３と、を備える。
【００２２】
貫通孔７１は、治具７をフロントカバー１２に固定するためのボルト９を通すための孔である。貫通孔７１は、治具７の円周方向に沿って所定の間隔を空けて複数形成される。
【００２３】
上側嵌合突部７２は、治具７をフロントカバー１２に固定して摩擦攪拌接合を実施するときに、接合ツール６からフロントカバー１２に加わる径方向下側の荷重を受けるために設けられる突起である。上側嵌合突部７２は、治具７のフロントカバー側の端面７ａから軸方向左側（変速機側）に突出するように形成される。上側嵌合突部７２は、治具７の円周方向に沿って連続して形成される。
【００２４】
上側嵌合突部７２の両側面７２ａ，７２ｂは、軸方向左側に行くほど上側嵌合突部７２の肉厚が薄くなるようにテーパ状となっており、治具７のフロントカバー側の端面７ａから上側嵌合突部７２の頂面７２ｃに向けて一定の角度で傾斜している。
【００２５】
下側嵌合突部７３は、治具７をフロントカバー１２に固定して摩擦攪拌接合を実施するときに、接合ツール６からフロントカバー１２に加わる径方向下側の荷重を受けるために設けられる突起であり、その機能は上側嵌合突部７２と同様である。下側嵌合突部７３は、治具７のフロントカバー側の端面７ａから軸方向左側（変速機側）に突出するように形成される。下側嵌合突部７３は、治具７の円周方向に沿って連続して形成される。
【００２６】
下側嵌合突部７３の径方向上側の側面７３ａは、軸方向と平行となるように形成される。一方で、下側嵌合突部７３の径方向下側の側面７３ｂは、軸方向左側に行くほど下側嵌合突部７３の肉厚が薄くなるようにテーパ状となっており、治具７のフロントカバー側の端面７ａから下側嵌合突部７３の頂面７３ｃに向けて一定の角度で傾斜している。
【００２７】
続いて、フロントカバー１２の構成について説明する。
【００２８】
フロントカバー１２のエンジン側には、ボルト９をねじ込むための雌ねじが内周面に切られているねじ穴８１を備えるボス８が、圧入等によって埋め込まれる。
【００２９】
ボス８は、治具７の貫通孔７１に対応するように、フロントカバー１２の円周方向に沿って所定の間隔を空けて複数埋め込まれる。ボス８には、インペラシェル１１とフロントカバー１２との接合時に、治具７をフロントカバー１２に固定するためのボルト９がねじ込まれる。一方で、インペラシェル１１にフロントカバー１２を接合した後は、エンジンの出力軸と一体となって回転するドライブプレート（図示せず）をフロントカバー１２に固定するためのボルト（図示せず）がねじ込まれる。
【００３０】
フロントカバー１２のエンジン側の端面１２ｂには、ボス８の径方向上側に上側嵌合溝１２１が形成され、ボス８の径方向下側に下側嵌合溝１２２が形成される。
【００３１】
上側嵌合溝１２１は、治具７をフロントカバー１２に固定するときに、治具７の上側嵌合突部７２が嵌合する溝である。上側嵌合溝１２１は、治具７の上側嵌合突部７２の形状に合うように形成される。具体的には、上側嵌合溝１２１は、フロントカバー１２の円周方向に沿って連続して形成される。また、上側嵌合溝１２１は、軸方向左側に行くほど溝の幅が狭くなるように形成され、治具７の上側嵌合突部７２が嵌合したときに、上側嵌合溝１２１の底面１２１ｃが上側嵌合突部７２の頂面７２ｃと当接するように、また、上側嵌合溝１２１の内周面１２１ａ，１２１ｂが上側嵌合突部７２の両側面７２ａ，７２ｂと当接するように形成される。
【００３２】
下側嵌合溝１２２は、治具７をフロントカバー１２に固定するときに、治具７の下側嵌合突部７３が嵌合する溝である。下側嵌合溝１２２は、治具７の下側嵌合突部７３の形状に合うように形成される。具体的には、下側嵌合溝１２２は、フロントカバー１２の円周方向に沿って連続して形成される。下側嵌合溝１２２は、軸方向左側に行くほど溝の幅が狭くなるように形成され、治具７の下側嵌合突部７３が嵌合したときに、下側嵌合溝１２２の径方向上側の内周面１２２ａが下側嵌合突部７３の径方向上側の側面と当接するように、また、下側嵌合溝１２２の径方向下側の内周面１２２ｂが下側嵌合突部７３の径方向下側の側面７３ｂと当接するように形成される。さらに、下側嵌合溝１２２は、下側嵌合溝１２２の底面１２２ｃが下側嵌合突部７３の頂面７３ｃと当接するように形成される。
【００３３】
図３は、本実施形態によるインペラシェル１１とフロントカバー１２との接合方法について説明する図である。
【００３４】
図３に示すように、本実施形態では、まず治具７をボルト９によってフロントカバー１２に固定すると共に、インペラシェル開口端面１１１ａとフロントカバー接合面１２ａとを当接させた状態でインペラシェル１１及びフロントカバー１２のそれぞれを固定する。このとき、インペラシェル開口端面１１１ａとフロントカバー接合面１２ａとを当接させた部位の径方向直下には、裏当て部材１０が設けられる。
【００３５】
次に、インペラシェル開口端面１１１ａとフロントカバー接合面１２ａとの当接線上のインペラシェル１１及びフロントカバー１２の外周面に、摩擦攪拌接合用の接合ツール６を所定の回転速度で回転させながら押し付ける。接合ツール６は、円柱状のロッド６１と、ロッド６１の先端から突出するピン６２と、を備え、ロッド６１とピン６２とが一体となって回転する。
【００３６】
接合ツール６を所定の回転速度で回転させながら押し付けることで、接合ツール６とインペラシェル１１及びフロントカバー１２との間に摩擦熱が生じ、この摩擦熱でインペラシェル１１及びフロントカバー１２の材料（本実施形態ではアルミニウム合金）が軟化する。インペラシェル１１及びフロントカバー１２の材料が軟化すると、接合ツール６は所定の押圧力でインペラシェル１１及びフロントカバー１２に押し付けられているので、接合ツール６のピン６２が軟化したインペラシェル１１及びフロントカバー１２の材料の内部へと侵入していく。そして最終的に、ピン６２が完全にインペラシェル１１及びフロントカバー１２の材料の内部に埋没した状態となる。その結果、ピン６２周辺のインペラシェル１１及びフロントカバー１２の材料が、ピン６２の回転に引きずられる形で塑性流動を起こす。
【００３７】
最後に、軟化したインペラシェル１１及びフロントカバー１２の材料の内部にピン６２を完全に埋没させた状態で、接合ツール６の回転を維持しながら、接合ツール６をインペラシェル１１及びフロントカバー１２の外周面上の当接線に沿って移動させる。これにより、接合ツール６が移動した後の部分に、インペラシェル１１及びフロントカバー１２の材料が練り混ぜられた固相接合領域としての接合部１３が形成され、インペラシェル１１とフロントカバー１２とが接合される。
【００３８】
以上、説明した本実施形態によれば、インペラシェル開口部１１１の外径と、フロントカバー１２の直径と、を略一致させた。そして、治具７をボルトによってフロントカバー１２に固定すると共に、インペラシェル開口端面１１１ａとフロントカバー接合面１２ａとを当接させて、その当接線上のインペラシェル１１及びフロントカバー１２の外周面に摩擦攪拌接合用の接合ツール６を径方向下側に押し付けることで、インペラシェル１１とフロントカバー１２とを接合させた。
【００３９】
これにより、接合中に接合ツール６からフロントカバー１２に加わる径方向下側の荷重を、フロントカバー１２の上側嵌合溝１２１に嵌合させた治具７の上側嵌合突部７２と、同様に下側嵌合溝１２２に嵌合させた治具７の下側嵌合突部７３と、によって受けることができる。また、フロントカバー１２のボス８に螺合されたボルト９によっても、接合ツール６からフロントカバー１２に加わる径方向下側の荷重を受けることができる。よって、接合中に接合ツール６からフロントカバー１２に加わる径方向下側の荷重によって、フロントカバー１２が変形するのを抑制することができる。
【００４０】
また、従来例では、インペラシェル１１及びフロントカバー１２にそれらの外周面から径方向上側に突出するフランジを設け、このフランジに対して軸方向に接合ツール６を押し付けることで、インペラシェル１１とフロントカバー１２とを接合させていた。
【００４１】
これに対し、本実施形態では、インペラシェル開口部１１１の外径とフロントカバー１２の直径とを略一致させ、インペラシェル１１及びフロントカバー１２の外周面に摩擦攪拌接合用の接合ツール６を径方向下側に押し付けることで、インペラシェル１１とフロントカバー１２とを接合させた。そのため、従来例のように、インペラシェル１１及びフロントカバー１２にそれらの外周面から径方向上側に突出するフランジを設ける必要がない。したがって、トルクコンバータケース１の小型化が可能となって、トルクコンバータ１００の車両への搭載性を向上させることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図４及び図５を参照して説明する。本実施形態は、インペラシェル１１とフロントカバー１２とが嵌合する部分を設けた点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、以下に示す実施形態では前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。
【００４３】
図４は、本実施形態によるインペラシェル１１及びフロントカバー１２の構成を示した要部断面図である。図５は、インペラシェル１１とフロントカバー１２の接合時の様子を示した図である。
【００４４】
図４及び図５に示すように、本実施形態によるインペラシェル１１は、インペラシェル開口部１１１に、インペラシェル開口端面１１１ａから軸方向左側に凹むインペラ嵌合溝１１２を備える。また、本実施形態によるフロントカバー１２は、フロントカバー接合面１２ａから軸方向左側に突出し、インペラ嵌合溝１１２に嵌合するカバー嵌合突部１２３を備える。
【００４５】
これにより、図５に示すように、インペラシェル１１とフロントカバー１２との接合時に、カバー嵌合突部１２３が、インペラ嵌合溝１１２に嵌合するようにした。
【００４６】
本実施形態によれば、インペラシェル１１とフロントカバー１２の接合部１３よりも径方向下側に、インペラシェル１１とフロントカバー１２とが嵌合する部分を設けたので、トルクコンバータ１００の使用時に作動油の油圧が直接接合部１３に加わることがない。そのため、トルクコンバータ１００の内圧によるインペラシェル１１及びフロントカバー１２の変形を抑制することができる。
【００４７】
また、トルクコンバータ１００の内圧による変形を抑制することができるので、接合部への応力集中を防ぐことができ、裏当て部材１０を無くすことができる。そのため、トルクコンバータ１００の製造コスト及び製造工数を抑えることができる。
【００４８】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【００４９】
例えば、上記第２実施形態では、裏当て部材１０を設けなかったが、図６に示すように、裏当て部材１０を設けても構わない。
【００５０】
また、上記第２実施形態では、フロントカバーにカバー嵌合突部１２３を設け、インペラシェルにインペラ嵌合溝１１２を設けたが、逆にフロントカバーに溝を設け、インペラシェルに突部を設けてインペラシェル１１とフロントカバー１２とを嵌合させても良い。このようにしても、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１        トルクコンバータケース
７        治具
７２      上側嵌合突部（突部）
７３      下側嵌合突部（突部）
８        ボス（凹部）
９        接合ツール
１１      インペラシェル
１１１    インペラシェル開口部（開口部）
１１１ａ  インペラシェル開口端面（開口部端面）
１１２    インペラ嵌合溝（インペラ凹部）
１２    フロントカバー
１２ａ  フロントカバー接合面
１２ｂ  フロントカバーのエンジン側の端面（フロントカバーの接合面の反対面）
１２１  上側嵌合溝（凹部）
１２２  下側嵌合溝（凹部）
１２３  カバー嵌合突部（カバー突部）
【図１】
2012237391.tif 000003
【図２】
2012237391.tif 000004
【図３】
2012237391.tif 000005
【図４】
2012237391.tif 000006
【図５】
2012237391.tif 000007
【図６】
2012237391.tif 000008