(57)【要約】【課題】  コールドスプレー法により異なる材質により形成された、例えば、インペラシェルとフロントカバーとの接合箇所を固定する場合に、固定箇所の強度を確保することができる接合構造及び接合方法を提供すること。【解決手段】  金属により形成された第一基材と、第一基材とは異なる金属により形成され、第一基材との接合部近傍に、第一基材と同種の金属粒子を用いたコールドスプレー法により金属層を形成した第二基材と、第一基材と第二基材の金属層とを、コールドスプレー法により金属層を形成して固定した。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属により形成された第一基材と、前記第一基材とは異なる金属により形成され、前記第一基材との接合部近傍に、前記第一基材と同種の金属粒子を用いたコールドスプレー法により金属層を形成した第二基材と、
前記第一基材と前記第二基材の金属層とを、前記コールドスプレー法により金属層を形成して固定したことを特徴とする異種金属基材の接合構造。
【請求項２】
金属により形成された第一基材と、前記第一基材とは異なる金属から形成された第二基材とを備える異種金属基材の接合方法において、
前記第二基材に、前記第一基材と同種の金属粒子を用いたコールドスプレー法により、第一の設定条件で金属層を形成する工程と、  前記第一基材と前記第二基材の金属層とを、前記コールドスプレー法により、第二の設定条件で金属層を形成し接合する工程と、
から成る異種金属基材の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異種金属基材の接合構造及び接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１には、コールドスプレー法により金属層を形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３４７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、トルクコンバータ格納容器のインペラシェルとフロントカバーとの接合箇所にコールドスプレー法により金属層を形成することで、インペラシェルとフロントカバーとを一体に固定することができる。しかしながら、インペラシェルとフロントカバーとは別の材料から作られることもあり、金属粒子の発射条件を同一にしてインペラシェルとフロントカバーを固定すると金属層の密着性を確保することができず、インペラシェルとフロントカバーの接合箇所の強度が不足するおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、コールドスプレー法により異なる材質により形成された、例えば、インペラシェルとフロントカバーとの接合箇所を固定する場合に、固定箇所の強度を確保することができる接合構造及び接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、金属により形成された第一基材と、第一基材とは異なる金属により形成され、第一基材との接合部近傍に、第一基材と同種の金属粒子を用いたコールドスプレー法により金属層を形成した第二基材と、第一基材と第二基材の金属層とを、コールドスプレー法により金属層を形成して固定した。
【発明の効果】
【０００７】
よって、各基材と金属層との密着性を高めることができ、金属層による接合部分の強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例のトルクコンバータの部分断面図である。
【図２】実施例のインペラシェルとフロントカバーの接合部分の拡大断面図である。
【図３】実施例のインペラシェルとフロントカバーの接合部分の固定手順を示す図である。
【図４】実施例のインペラシェルとフロントカバーの接合部分の固定手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の実施例では、異なる２つの金属系基材の接合構造及び接合方法として、トルクコンバータにおけるインペラシャフトとフロントカバーを例に挙げて説明する。
〔実施例〕
［トルクコンバータの全体構成］
図１はトルクコンバータ1の部分断面図である。トルクコンバータ1を構成する主な要素として、ポンプインペラ2、タービンランナ3、ワンウェイクラッチ4を備えたステータ5と、ロックアップクラッチ7とを備えている。これらの各要素はトルクコンバータ格納容器6内に収容されている。
トルクコンバータ格納容器6は、インペラシェル60（第二基材）とフロントカバー61（第一基材）とから構成される。インペラシェル60は、アルミニウム系の金属によって形成され、フロントカバー61は鉄系の金属によって形成されている。インペラシェル60のエンジン出力軸側の開口部60aと、フロントカバー61の変速機入力軸側の開口部61aとはコールドスプレー法によって固定されている。この固定方法については、後に詳述する。
ポンプインペラ2は、インペラシェル60の内側壁に設けられた羽根状のインペラブレード20から構成されている。
タービンランナ3は、ポンプインペラ2と対向する位置に配置され、タービンシェル30とタービンシェル30の内側に設けられた羽根状のタービンブレード31から構成されている。
ステータ5は、ポンプインペラ2とタービンランナ3との間に設けられており、基部50と基部50から径方向に延びる羽根状のステータブレード51から構成されている。基部50は、変速機ハウジングとの間にワンウェイクラッチ4を介して設けられている。ワンウェイクラッチ4は、インペラシェル60に固定されたインペラハブ62との間に配置されたニードルベアリング80と、タービンシェル30に固定されたタービンハブ32との間に配置されたニードルベアリング81とによって軸方向の位置決めがされている。
ロックアップクラッチ7は、タービンハブ32に軸方向に摺動自在に保持されたロックアップピストン70と、タービンシェル30にリベット82によって固定されたトーションダンパ71とから構成されている。
トルクコンバータ格納容器6内には、オイルが充填されており、ポンプインペラ2、タービンランナ3、ステータ5のブレード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。
【００１０】
［インペラシェルとフロントカバーとの接合構造］
図２は、インペラシェル60のエンジン出力軸側の開口部60aとフロントカバー61の変速機入力軸側の開口部61aの付近の拡大図断面図である。なお、図を分かりやすくするためにトルクコンバータ格納容器6の内部の構成要素は記載していない。
インペラシェル60の開口部60aの外径は、フロントカバー61の開口部61aの内径よりも小さく形成されており、小径部60bを構成している。小径部60bのフロントカバー61と反対側には、フロントカバー61の開口部61aの外径（外径部61b）とよりも小さく、小径部60bの外径よりも大きく形成され、大径部60cを構成している。インペラシェル60の小径部60bの外周とフロントカバー61の開口部61aの内周とが嵌合する。そのため、インペラシェル60とフロントカバー61との接合部分には段部が形成されることとなる。インペラシェル60の大径部60cの外周面からフロントカバー61の外径部61bにわたってコールドスプレー法によって金属層6bが成膜、堆積される。この金属層6bにより、インペラシェル60とフロントカバー61とが一体に固定される。金属層6bはフロントカバー61と同じく鉄系の金属によって形成されている。
コールドスプレー法は、主に基材に被膜を形成する際に用いられる技術である。融点未満の範囲で加熱した金属粒子を不活性ガスの高速流に載せて基材に衝突させ、そのアンカ効果により物理的な結合を得る。これにより酸化を抑制した被膜を形成することが可能となる。本実施例では、これをインペラシェル60のエンジン出力軸側の開口部60aとフロントカバー61の変速機入力軸側の開口部61aとの固定法として用いている。
【００１１】
［コールドスプレーによる固定方法１］
図３はコールドスプレーによるインペラシェル60とフロントカバー61の固定方法の手順を示す図である。
図３（ａ）に示すように、まずインペラシェル60とフロントカバー61とを組み付ける。次に図３（ｂ）に示すように、インペラシェル60のみにコールドスプレーによって金属層6aを形成する。金属層6aは図３（ｃ）に示すように、フロントカバー61の外径部61bとほぼ一致する程度まで積層する。このときスプレーガンから発射する金属粒子の条件（不活性ガスの圧力や温度など）は鉄系の金属粒子をアルミニウム系金属に密着させるのに適正な条件に設定する。次に図３（ｄ）に示すように、インペラシェル60に形成済みの金属層6aからフロントカバー61にかけてコールドスプレーによって金属層6bを形成する。このときスプレーガンから発射する金属粒子の条件（不活性ガスの圧力や温度など）は鉄系の金属粒子を鉄系金属に密着させるのに適正な条件に設定する。
【００１２】
［コールドスプレーによる固定方法２］
上記の固定方法とは別の方法について説明する。図４はコールドスプレーによるインペラシェル60とフロントカバー61の固定方法の手順を示す図である。
図４（ａ）に示すように、まずインペラシェル60とフロントカバー61とを組み付ける前に、インペラシェル60のみに金属層6aを形成する。このときスプレーガンから発射する金属粒子の条件（不活性ガスの圧力や温度など）は鉄系の金属粒子をアルミニウム系金属に密着させるのに適正な条件に設定する。次に図４（ｂ）に示すようにインペラシェル60の小径部60bに付着した金属層6aを機械加工などにより取り除く。次に、図４（ｃ）に示すようにインペラシェル60にフロントカバー61を組み付ける。次に、図４（ｄ）に示すように、インペラシェル60に形成済みの金属層6aからフロントカバー61にかけてコールドスプレーによって金属層6bを形成する。このときスプレーガンから発射する金属粒子の条件（不活性ガスの圧力や温度など）は鉄系の金属粒子を鉄系金属に密着させるのに適正な条件に設定する。
【００１３】
［作用］
コールドスプレー法により金属被膜を形成する方法が良く知られている。金属被膜を形成するのと同様にして金属層を2部材間にわたって形成することにより、2部材間の固着方法として溶接にとって代わることができる。
コールドスプレー法では、金属層と基材との密着性を確保するために、基材の材質によってスプレーガンから発射する金属粒子の条件を変更する必要がある。しかしながら、本実施例のトルクコンバータ格納容器6のように、インペラシェル60をアルミニウム系金属で、フロントカバー61を鉄系金属で形成した場合、一方の材質に合わせた条件で金属層6bを形成すると他方の金属と金属層6bとの密着性を確保することができず、インペラシェル60とフロントカバー61の接合箇所の強度が不足するおそれがあった。
そこで本実施例では、フロントカバー61と同種（鉄系金属）の金属粒子を用いたコールドスプレー法により、インペラシェル60とフロントカバー61との接合部外周に金属層6bを形成して、インペラシェル60とフロントカバー61とを固定するようにした。さらに詳しく記載すると、鉄系金属である金属粒子と異なる種類の金属（アルミニウム系金属）から形成されたインペラシェル60に金属層6aを形成し、その後、インペラシェル60に形成された金属層6aとフロントカバー61とに金属層6bを形成するようにした。
【００１４】
［効果］
本実施例のトルクコンバータ格納容器6では、インペラシェル60に金属層6aを形成するときには、鉄系の金属粒子をアルミニウム系金属に密着させるのに適正な条件に設定し、インペラシェル60に形成された金属層6aとフロントカバー61に金属層6bを形成するときには鉄系の金属粒子を鉄系金属に密着させるのに適正な条件に設定してスプレーガンから金属粒子を発射させることが可能となる。そのため、インペラシェル60と金属層60aとの密着性を高めると共に、フロントカバー61と金属層60bとの密着性を高めることができ、金属層6bによる接合部分の強度を確保することができる。
以上、本願発明を実施例に基づいて説明してきたが、各発明の具体的な構成は本実施例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。
例えば、本実施例では金属粒子としてフロントカバー61と同種の鉄系金属を用いたが、インペラシェル60と同種のアルミニウム系金属を用いるようにしても良い。その場合、先にフロントカバー61側に金属層を形成し、その後、フロントカバー61に形成した金属層とインペラシェル60との間に金属層を形成するようにすれば良い。
【符号の説明】
【００１５】
1    トルクコンバータ
2    ポンプインペラ
3    タービンランナ
6    トルクコンバータ格納容器
6a    接合溝部
6b    金属層
60    インペラシェル
61    フロントカバー
【図１】
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【図２】
2013224469.tif 000004
【図３】
2013224469.tif 000005
【図４】
2013224469.tif 000006