(57)【要約】【課題】フロントカバーの熱容量の増大化と剛性の向上を図りながら、同部位の肉厚および重量の軽減とアンバランスの発生を解消したトルクコンバータのロックアップクラッチ機構を提供する。【解決手段】  コンバータハウジング２の一部を形成しているフロントカバー３とロックアップピストン７とを主要素とするロックアップクラッチ機構である。フロントカバー３における底壁部３ｃの内面３ｄうちロックアップクラッチピストン７のクラッチフェージング１２と対向する部分に、円環状の異材摺動層１３を溶射法により形成する。異材摺動層１３は例えば鋳鉄製のものとする。【選択図】図２
2013024325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプインペラーとともにコンバータハウジングを形成するフロントカバーと、
フロントカバーの内側に収納配置され、フロントカバーの軸心方向において当該フロントカバーの底壁部に対して接近離間可能なロックアップクラッチピストンと、
このロックアップクラッチピストンのうち上記フロントカバーの底壁部と対向する部分に装着された円環状の摩擦材と、
を備えていて、
上記摩擦材をロックアップクラッチピストンとともにフロントカバーの底壁部に押し付けて摩擦締結することでロックアップを可能としたトルクコンバータのロックアップクラッチ機構であって、
上記フロントカバーの底壁部うちロックアップクラッチピストン側の摩擦材と対向する部分に、円環状の異材摺動層を溶射法により形成したことを特徴とするトルクコンバータのロックアップクラッチ機構。
【請求項２】
上記異材摺動層は、フロントカバーとは材質の異なる鋳鉄を溶射して形成したものであ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ロックアップクラッチ機構。
【請求項３】
上記フロントカバーは鋼板をプレス成形により有底浅皿状に形成したものであって、上記異材摺動層はフロントカバーの底壁部の内面側から当該底壁部内面と胴部の内面とのなす内隅曲率部に及んでいて且つその内隅曲率部に滑らかに連続していることを特徴とする請求項２に記載のトルクコンバータのロックアップクラッチ機構。
【請求項４】
上記異材摺動層はフロントカバーの底壁部の内面側から当該底壁部内面と胴部の内面とのなす内隅曲率部に肉厚が漸次小さくなるように及んでいることにより、その内隅曲率部に滑らかに連続してい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のロックアップクラッチ機構。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のロックアップクラッチ機構におけるフロントカバーに円環状の異材摺動層を形成する方法であって、
上記フロントカバーの底壁部の内面のうち異材摺動層を形成すべき部位に対して溶射ガンを対向させ、
上記フロントカバーをその軸心回りに回転させながら、上記溶射ガンからフロントカバーに対して異材摺動層となるべき材料を吹き付けて異材摺動層を形成することを特徴とするフロントカバーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用自動変速機に組み込まれるトルクコンバータのロックアップクラッチ機構とそれに用いるフロントカバーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のトルクコンバータのロックアップクラッチ機構では、ポンプインペラーとともにコンバータハウジングを形成するフロントカバーと、フロントカバーの内側に収納配置され、そのフロントカバーの底壁部に対して接近離間可能なロックアップクラッチピストンと、このロックアップクラッチピストンのうち上記フロントカバーの底壁部と対向する部分に装着された円環状の摩擦材と、を備えていて、上記摩擦材をロックアップクラッチピストンとともにフロントカバーの底壁部に押し付けて摩擦締結することでロックアップが可能となっている。
【０００３】
そして、上記フロントカバーのうちロックアップクラッチピストン側の摩擦材と対向する部分に、熱容量の増大化と剛性の向上を目的として、鋳鉄その他の円環状の摺動部材を配置したものが特許文献１として本出願人により提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０６９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたロックアップクラッチ機構では、フロントカバーとは別体の摺動部材をろう付けにてフロントカバーの底壁部に固定するようにしているため、摺動部材の板厚および重量ともに必要以上に大きくなり、熱容量を大きく確保できる反面、ロックアップクラッチ機構ひいてはトルクコンバータの小型軽量化を図る上でなおも改善の余地を残している。
【０００６】
また、上記のようにろう付けされた摺動部材の板厚および重量ともに必要以上に大きくなることで、フロントカバー（コンバータハウジング）の回転時にアンバランスが生じやすく、このアンバランスを極力少なくする上でもなおも改善の余地を残している。
【０００７】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、フロントカバーの底壁部のうち摩擦材が押し付けられる部位の熱容量の増大化と剛性の向上を図りながら、同部位の肉厚および重量の軽減とアンバランスの発生を解消したトルクコンバータのロックアップクラッチ機構とそれに用いるフロントカバーの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、ポンプインペラーとともにコンバータハウジングを形成するフロントカバーと、フロントカバーの内側に収納配置され、フロントカバーの軸心方向において当該フロントカバーの底壁部に対して接近離間可能なロックアップクラッチピストンと、このロックアップクラッチピストンのうち上記フロントカバーの底壁部と対向する部分に装着された円環状の摩擦材と、を備えていて、上記摩擦材をロックアップクラッチピストンとともにフロントカバーの底壁部に押し付けて摩擦締結することでロックアップを可能としたトルクコンバータのロックアップクラッチ機構であることを前提としている。
【０００９】
その上で、上記フロントカバーのうちロックアップクラッチピストン側の摩擦材と対向する部分に、円環状の異材摺動層を溶射法により形成したことを特徴とする。
【００１０】
この場合において、フロントカバーのうちロックアップクラッチピストン側の摩擦材と対向する部分に円環状の異材摺動層を強固に固着することができるならば、溶射法の方式は特に問わない。また、異材として鋳鉄等の金属、セラミックス、プラスチック、サーメット等、フロントカバーとは異なる材料を用いるものとし、これらのうちいずれかの材料を加熱・溶融またはそれに近い状態にした上でその粒子を素地であるフロントカバーに対して吹き付けることで、異材の皮膜を溶射法にて形成し、もって円環状の異材摺動層とする。
【００１１】
そして、請求項２に記載の発明では、上記異材摺動層が、取り扱いが容易で且つ摩擦摺動特性に優れたねずみ鋳鉄に代表されるような鋳鉄を溶射して形成したものであることを明確化している。
【００１２】
ここで、上記フロントカバーは鋼板をプレス成形により有底浅皿状に形成したものが主流であることから、そのフロントカバーの底壁部と胴部とのなす内隅曲率部では、トルクコンバータの作動油圧を受けて応力集中が発生しやすい傾向にある。そこで、請求項３に記載のように、上記異材摺動層がフロントカバーの底壁部の内面側から当該底壁部内面と胴部の内面とのなす内隅曲率部に及んでいて且つその内隅曲率部に滑らかに連続していることが上記応力集中を緩和する上で望ましい。
【００１３】
より望ましくは、請求項４に記載のように、上記異材摺動層はフロントカバーの底壁部の内面側から当該底壁部内面と胴部の内面とのなす内隅曲率部に肉厚が漸次小さくなるように及んでいることにより、その内隅曲率部に滑らかに連続しているものとする。
【００１４】
また、上記フロントカバーに円環状の異材摺動層を形成するにあたっては、請求項５に記載のように、フロントカバーの底壁部の内面のうち異材摺動層を形成すべき部位に対して溶射ガンを対向させ、上記フロントカバーをその軸心回りに回転させながら、上記溶射ガンからフロントカバーに対して異材摺動層となるべき材料を吹き付けることが、フロントカバーのアンバランスを解消する上で望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１，２に記載の発明によれば、必要な厚さの異材摺動層をフロントカバーの必要な部位のみに形成することができるため、同部位での熱容量と剛性とを確保しながら、異材摺動層を形成したことによる肉厚と重量の軽減を図ることができ、ロックアップクラッチ機構ひいてはトルクコンバータの小型軽量化に寄与できる。また、従来のろう付けによる摺動部材に比べて異材摺動層を相対的に薄肉化することができることにより、フロントカバーのアンバランスの発生を抑制できる。
【００１６】
請求項３，４に記載の発明によれば、異材摺動層がフロントカバーの内隅曲率部にまで及んでいることにより、当該部位でのトルクコンバータの作動油圧による応力集中も緩和できる。
【００１７】
また、請求項５に記載に発明によれば、異材摺動層の肉厚を均一なものとして且つ重量アンバランスのない状態で異材摺動層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を実施するためのより具体的な第１の実施の形態を示す図で、トルクコンバータの非ロックアップ状態での半断面図。
【図２】図１の要部拡大図。
【図３】当該フロントカバーの製造方法を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１〜２は本発明を実施するためのより具体的な実施形態を示し、図１はトルクコンバータの半断面図を、図２は図１の要部の拡大図をそれぞれに示している。さらに、図３は当該フロントカバーの製造方法の一例を示している。
【００２０】
図１，２に示すように、トルクコンバータ１は、大きく分けて、底壁部３ｃと円筒胴部３ａとを有する有底浅皿状のフロントカバー３と、このフロントカバー３とともにコンバータハウジング２を形成する円形深皿状のポンプインぺラー４と、このポンプインペラー４と対向して配置された同じく円形深皿状のタービンランナー５と、ポンプインペラー４とタービンランナー５との間に配置されたホイール状のステータ６のほか、ロックアップクラッチピストン７およびダンパー８等から構成される。ポンプインペラー４とタービンランナー５は共に複数の羽根４ａまたは５ａを有する公知のいわゆるトーラス構造のものである。なお、フロントカバー３の底壁部３ｃと円筒部３ａとのなすコーナー部の内側面は後述するように滑らかな内隅曲率部３ｂとなっている。
【００２１】
フロントカバー３とポンプインペラー４とは溶接部２ａにて接合されており、先に述べたようにこれら両者によりコンバータハウジング２が形成されているとともに、その内部にトルクコンバータ１の流体室が形成される。フロントカバー３はその外側に溶接接合されたボルト９や図示外のドライブプレート等を介してエンジンのクランクシャフトに連結される。これにより、フロントカバー３とポンプインペラー４とからなるコンバータハウジング２はクランクシャフトと一体的に回転する。また、フロントカバー３の中心部にはカバーボス１８を溶接にて固定してある。
【００２２】
ロックアップクラッチピストン７はフロントカバー３と同様に円筒胴部７ａを有する有底浅皿状のものであって、フロントカバー３の内側に収容されるようにしてそのフロントカバー３とタービンランナー５との間に配置され、内周部はタービンハブ５ｂに対して軸方向に変位可能に嵌合支持されている。また、ロックアップクラッチピストン７とタービンランナー５との間には、ロックアップクラッチ締結時（ロックアップ状態）においてエンジン側からの伝達トルク変動を減衰しつつトルク伝達を行うためのダンパー８が設けられている。このダンパー８は、ロックアップクラッチピストン７にリベット１０にて結合されたドライブプレート８ａと、先に述べたタービンランナー５とともにリベット２０にてタービンハブ５ｂに結合されたドリブンプレート８ｂと、上記ドライブプレート８ａとドリブンプレート８ｂとの重合部位において両者の間に介装された複数の捻り吸収スプリング８ｃとから構成されている。
【００２３】
ロックアップクラッチピストン７は、例えば車速やスロットル開度等の運転状態に基づいてフロントカバー３に押し付けられて、クランクシャフトからの入力であるフロントカバー３の回転をダンパー８やタービンハブ５ｂを介して出力軸１１に直接且つ機械的に伝達する機能を有するものである。そして、ロックアップクラッチピストン７のうちフロントカバー３の底壁部３ｃの内面３ｄと正対する部分には摩擦材として所定厚みの環状のクラッチフェージング１２を接着固定してある。
【００２４】
さらに、フロントカバー３の底壁部３ｃの内面３ｄのうち、クラッチフェージング１２と正対する部分には異材摺動層１３を形成してある。
【００２５】
これらにより、ロックアップクラッチピストン７はフロントカバー３の一部やクラッチフェージング１２とともにロックアップクラッチ機構を構成している。
【００２６】
上記ロックアップクラッチピストン７があることによって、トルクコンバータ１の流体室は二つの室、すなわちフロントカバー３側の室（レリーズ室）１５とタービンランナー５側の室（アプライ室）１４とに不完全ながら隔離形成されている。
【００２７】
なお、ステータ６はワンウェイクラッチ１６を介して一方向にのみ回転可能に支持されている。
【００２８】
図２は、図１におけるフロントカバー３の要部の拡大図を示している。
【００２９】
ここで、フロントカバー３は、例えば鋼板を有底浅皿状にプレス成形することにより形成したもので、その底壁部３ｃにおける内面３ｄのうちロックアップクラッチピストン７側のクラッチフェージング１２と正対する部分には、フロントカバー３とは異なる材質である鋳鉄を粉末状にしたものを溶射材料として用いて、例えばフレーム溶射等の公知の溶射法により円環状の異材摺動層１３として形成してある。
【００３０】
具体的には、当該異材摺動層１３は、フロントカバー３における底壁部３ｃの内面３ｄから当該内面３ｄと円筒胴部３ａとにまたがる内隅曲率部（内隅アール部）３ｂにかけて、溶射法にてその厚みｔを例えば３〜５ｍｍで形成し、且つ内隅曲率部３ｂに向かってその肉厚ｔが漸次小さくなるように形成している。そのため、異材摺動層１３は底壁部３ｃの内面３ｄから内隅曲率部３ｂ側に向かって滑らかに連続している。そして、異材摺動層１３の表面はその平滑性を確保すべく、溶射後に切削あるいは研削等の機械的加工を施して０．５ｍｍほど切除し、その結果として上記のように厚みｔを３〜５ｍｍ程度としてある。
【００３１】
図３は、フロントカバー３における底壁部の内面３ｄに円環状の異材摺動層１３を形成する方法を示す図である。
【００３２】
本実施の形態においては、例えばカバーボス１８を把持部としてチャッキングすることで図示しない工作機械の主軸にフロントカバー３を固定し、モーター１９を起動することで、フロントカバー３を軸心Ｃ回りに所定速度で主軸とともに矢印Ｄ１方向に回転させる。
【００３３】
その上で、フロントカバー３における底壁部３ｃの内面３ｄに対して溶射ガン１７のノズル１７ａを対向させ、溶射ガン１７からフロントカバー３に対して異材摺動層１３となるべき熔解または溶融した鋳鉄の粒子を粉末式フレーム溶射法等により吹き付ける。
【００３４】
この場合に使用する鋳鉄は、例えばねずみ鋳鉄のほか、特開昭５１−１１２４４０号公報に記載されているように、共晶温度でオーステナイトに固溶してとどまりうる量を超えて存在する炭素と共に種々の量のケイ素、マンガン、リン、イオウを普通に含む鉄と炭素の合金等を使用する。
【００３５】
このように構成されたトルクコンバータ１のロックアップクラッチ機構では、例えば車速やスロットル開度等の車両の運転状態に基づいてコンバータハウジング２内の油圧が制御されることから、ロックアップクラッチピストン７の両側の室であるアプライ室１４とレリーズ室１５との双方の油圧の差に応じてそのロックアップクラッチピストン７を主要素とするロックアップクラッチ機構が切換制御される。
【００３６】
例えば、比較的車速が低い場合等では、アプライ室１４の油圧よりもレリーズ室１５の油圧のほうが大きいため、フロントカバー３側の接触面である異材摺動層１３にクラッチフェージング１２が接触しない非ロックアップ状態（ロックアップ解除状態またはタービン状態）となり、車速がある程度高くなると、アプライ室１４の油圧の方がレリーズ室１５の油圧よりも大きくなるため、フロントカバー３側の異材摺動層１３に対して不完全ながらクラッチフェージング１２を押し付けて両者のスリップを許容するようなスリップ状態となる。さらに車速が一段と高くなると、アプライ室１４とレリーズ室１５との差圧が一段と大きくなるため、フロントカバー３側の異材摺動層１３に対してクラッチフェージング１２をより大きな力で摩擦締結してロックアップ状態となる。
【００３７】
上記非ロックアップ状態では、フロントカバー３と一体のポンプペイラー４の回転が、そのポンプペイラー４とタービンランナー５との間の作動油を介してタービンランナー５に伝達され、そのタービンハブ５ｂとスプライン結合されている出力軸１１に伝達される。
【００３８】
一方、ロックアップ状態では、先に述べたようにフロントカバー３側の異材摺動層１３に対してクラッチフェージング１２を押し付けて両者が摩擦締結されることから、ポンプペイラー４と一体のフロントカバー３の回転がロックアップクラッチピストン７およびダンパー８を介して、タービンハブ５ｂとスプライン結合されている出力軸１１に機械的に伝達される。
【００３９】
また、スリップ状態では、上記のようにフロントカバー３側の異材摺動層１３に対してクラッチフェージング１２を押し付けて、両者が不完全な摩擦締結状態とされ、フロントカバー３の回転の一部がロックアップクラッチピストン７およびダンパー８を介して、タービンハブ５ｂとスプライン結合されている出力軸１１に機械的に伝達される。
【００４０】
このように本実施の形態によれば、フロントカバー３における底壁部３ｃの内面３ｄに環状の異材摺動層１３を溶射にて形成してあるため、当該部分での厚肉化によりフロントカバー３の剛性の向上と熱容量の増加が図れることになる。
【００４１】
特に、先に先行技術文献として挙げた特許文献１のろう付けタイプのものと異なり、フロントカバー３自体に予め切削加工を施す必要がなく、剛性向上の面で一段と有利となる。
【００４２】
また、異材摺動層１３は、フロントカバー３における底壁部３ｃの内面３ｄにだけでなく内隅曲率部３ｂにまで及んでいるため、コンバータハウジング２の油圧による応力集中が発生しやすい内隅曲率部３ｂまでも補強して、フロントカバー３のさらなる剛性の向上を図ることができる。
【００４３】
さらに、従来のろう付けタイプのものでは、摺動部材の熱変形を防止するために摺動部材を所定厚み以上とする必要があるが、溶射法にて異材摺動層１３を形成する本実施の形態では、摺動部材の熱変形の問題は生じず、必要な厚さの異材摺動層１３をフロントカバー３の必要な部位のみに形成することができる。そのため、同部位での熱容量と剛性とを確保しながら、異材摺動層１３を形成したことによる肉厚と重量の軽減を図ることができ、ロックアップクラッチ機構ひいてはトルクコンバータ１の小型軽量化に寄与できる。
【００４４】
その上、フロントカバー３をその中心回りに回転させながら異材摺動層１３を形成する方式であるため、フロントカバー３の回転方向でのアンバランスの発生を抑制することができる。
【００４５】
さらにまた、異材摺動層１３として鋳鉄を溶射することによって形成することにより、鋳鉄の特性である耐摩耗性のほか、摩擦係数や熱伝導率さらには熱容量の高さ等が活かされて、フロントカバー３の機能向上に一段と寄与できる。
【００４６】
ここで、本実施の形態においては、異材摺動層１３を形成する溶射材料として鋳鉄を採用したが、必要に応じて他の金属やセラミックス、プラスチック、サーメット等、フロントカバー３とは異なる材料を用いることができ、溶射法については、フレーム溶射やプラズマ溶射等、公知の溶射方法を溶射材料に応じて適宜選択するものとする。
【００４７】
また、本実施の形態では、流体継手としてトルクコンバータを採用した場合について記載したが、ステータ６を持たない構成の流体継手であるフルードカップリングにおいても本発明は適用でき、その場合においても同様の作用効果を奏する。
【符号の説明】
【００４８】
１…トルクコンバータ
２…コンバータハウジング
３…フロントカバー
３ａ…円筒胴部
３ｂ…内隅曲率部
３ｃ…底壁部
３ｄ…内面
４…ポンプインペラー
７…ロックアップクラッチピストン
１２…クラッチフェージング（摩擦材）
１３…異材摺動層
１７…溶射ガン
Ｃ…軸心
【図１】
2013024325.tif 000003
【図２】
2013024325.tif 000004
【図３】
2013024325.tif 000005