JP5330160B2 - Turbine hub of fluid coupling and bearing structure using turbine hub - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はトルクコンバータなどの流体継手を対象とし、タービンランナ及びダンパー、ピストンが取付けられ、そして出力軸が嵌るタービンハブ及び軸受け構造に関するものである。 The present invention is directed to a fluid coupling such as a torque converter, and relates to a turbine hub and a bearing structure to which a turbine runner, a damper and a piston are attached and an output shaft is fitted.
トルクコンバータとは周知の通りエンジンの動力を、作動流体を媒体としてトランスミッションへ伝えることが出来る一種の継手であり、エンジンによって回されるポンプインペラ、そして該ポンプインペラの回転により送り出される作動流体の動きを受けて回るタービンランナ、さらにタービンランナから出た作動流体の向きを変えてポンプインペラへ導くステータから構成されている。 As is well known, a torque converter is a type of joint that can transmit engine power to a transmission using a working fluid as a medium. A pump impeller that is turned by the engine and a movement of the working fluid that is sent out by the rotation of the pump impeller. The turbine runner that rotates around the turbine runner, and the stator that changes the direction of the working fluid from the turbine runner and guides it to the pump impeller.
図５は従来のトルクコンバータの断面を示している。同図の（イ）はポンプインペラ、（ロ）はタービンランナ、（ハ）はステータ、そして（ニ）はロックアップダンパ装置をそれぞれ示し、これらは外殻（ホ）内に収容されている。そこでエンジンからの動力を得てフロントカバー（ヘ）が回転し、該フロントカバー（ヘ）と一体となっているポンプインペラ（イ）が回転し、その結果、作動流体を媒介としてタービンランナ（ロ）が回る。 FIG. 5 shows a cross section of a conventional torque converter. In the figure, (a) shows a pump impeller, (b) shows a turbine runner, (c) shows a stator, and (d) shows a lock-up damper device, which are housed in an outer shell (e). Therefore, the front cover (f) is rotated by obtaining power from the engine, and the pump impeller (a) integrated with the front cover (f) is rotated. As a result, the turbine runner (robot) is mediated by the working fluid. ) Turns.
そしてタービンランナ（ロ）のタービンハブ（ト）には出力軸（図示なし）が嵌って、タービンランナ（ロ）の回転をトランスミッション（図示なし）へ伝達することが出来る。トルクコンバータは一種の流体継手である為、ポンプインペラ（イ）の回転速度が高くなるにしたがってタービンランナ（ロ）は回り始め、さらに高速になるにしたがってタービンランナ（ロ）の速度はポンプインペラ（イ）の回転速度に近づく。しかし作動流体を媒介としているトルクコンバータでは、タービンランナ（ロ）の回転速度はポンプインペラ（イ）と同一速度にはなり得ない。 An output shaft (not shown) is fitted in the turbine hub (g) of the turbine runner (b), and the rotation of the turbine runner (b) can be transmitted to a transmission (not shown). Since the torque converter is a kind of fluid coupling, the turbine runner (B) starts to rotate as the rotational speed of the pump impeller (A) increases, and the speed of the turbine runner (B) increases as the speed increases. A) approaches the rotation speed. However, in the torque converter using the working fluid as a medium, the rotational speed of the turbine runner (b) cannot be the same as that of the pump impeller (b).
そこで、同図にも示しているようにロックアップダンパ装置（ニ）が設けられていて、タービンランナ（ロ）の回転速度が所定の領域を越えた場合には、ロックアップダンパ装置（ニ）のピストン（チ）が軸方向に移動してフロントカバー（ヘ）に係合するように作動する。ピストン外周には摩擦材（リ）が取り付けられている為に、該ピストン（チ）は滑ることなくフロントカバー（ヘ）と同一速度で回転することが出来る。そしてロックアップダンパ装置（ニ）はタービンランナ（ロ）と連結しているために、タービンランナ（ロ）はフロントカバー（ヘ）によって直接回されることになり、エンジンからの動力をトランスミッションへ、作動流体を介することによるロスを伴うことなくほぼ１００％の高効率で伝達することが出来る。 Therefore, as shown in the figure, when the lockup damper device (d) is provided and the rotational speed of the turbine runner (b) exceeds a predetermined range, the lockup damper device (d) The piston (h) moves in the axial direction and engages with the front cover (f). Since a friction material (re) is attached to the outer periphery of the piston, the piston (h) can rotate at the same speed as the front cover (f) without slipping. Since the lock-up damper device (d) is connected to the turbine runner (b), the turbine runner (b) is directly rotated by the front cover (f), and the power from the engine is transmitted to the transmission. Transmission can be performed with high efficiency of almost 100% without any loss due to the working fluid.
このように、タービンランナ（ロ）の回転速度が高くなって、ある条件になった時に、ピストン（チ）はフロントカバー（ヘ）に係合するが、しかし係合前は、タービンランナ（ロ）とフロントカバー（ヘ）の回転速度は完全に同一ではない為に、ピストン（チ）がフロントカバー（ヘ）に係合することで、速度差に基づく衝撃トルクが発生する。この係合時の衝撃トルクを緩和し、一方では係合後にエンジンのトルク変動を伝えない為にフロントカバー（ヘ）とタービンランナ（ロ）との間にはダンパスプリング（ヌ）、（ヌ）・・を備えたロックアップダンパ装置（ニ）が取り付けられている。 In this way, when the rotational speed of the turbine runner (b) increases and a certain condition is reached, the piston (h) engages with the front cover (f), but before the engagement, the turbine runner (b) ) And the front cover (f) are not completely the same in rotational speed, and the impact torque based on the speed difference is generated when the piston (h) engages with the front cover (f). Damper springs (N) and (N) between the front cover (F) and the turbine runner (B) in order to reduce the impact torque at the time of engagement and not transmit the engine torque fluctuation after engagement. .. A lock-up damper device (d) equipped with is attached.
本発明が対象とするタービンハブ（ト）を図６に単独で示しているように、軸部（ル）には円盤状のツバ（オ）が設けられ、又軸部の中心には出力軸が嵌る軸穴（ワ）を有している。そして、該ツバ（オ）の外周部にはタービンランナ（ロ）のタービンシェルとロックアップダンパ装置（ニ）をリベット止めする為にリベットが挿入される穴（カ）、（カ）・・・が貫通して設けられている。さらに、該ツバ（オ）の背面側には上記タービンシェル及びロックアップダンパ装置を位置決めする軸受け（ヨ）を突出している。 As shown in FIG. 6, the turbine hub (g) targeted by the present invention is provided with a disk-shaped flange (e) on the shaft (le), and an output shaft at the center of the shaft. It has a shaft hole (wa) that fits. A hole (f), (f), in which a rivet is inserted in order to rivet the turbine shell of the turbine runner (b) and the lock-up damper device (d) on the outer periphery of the flange (e). Is provided through. Further, a bearing (yo) for positioning the turbine shell and the lock-up damper device is projected on the back side of the collar (e).
一方、このタービンハブ（ト）の軸部先端にはフロントカバー（ヘ）に当接してスラスト荷重を支えると共に作動油の流路を形成しているワッシャ（タ）が取付けられる。ところで、図６に示すような形状をした従来のタービンハブ（ト）は切削加工にて製作され、その為に加工工数は高くなり、製造単価を抑えることは容易でない。勿論、塑性加工するならば製造コストを大幅に削減できるが、同図に示す形状のタービンハブでは困難である。 On the other hand, a washer (ta) is attached to the front end of the shaft portion of the turbine hub (g) so as to abut against the front cover (f) to support a thrust load and to form a hydraulic oil flow path. By the way, the conventional turbine hub (g) having the shape as shown in FIG. 6 is manufactured by cutting, which increases the number of processing steps, and it is not easy to suppress the manufacturing unit price. Of course, if the plastic working is performed, the manufacturing cost can be greatly reduced, but it is difficult to use the turbine hub having the shape shown in FIG.
そして、該タービンハブ（ト）のツバ（オ）にタービンシェル及びロックアップダンパ装置（ニ）を構成する出力側プレートをリベット止めする作業工数も高くなり、トルクコンバータの製造コスト高を招いている。特開２００５−３０７９９７号に係る「ロックアップクラッチ付き流体伝導装置」は、タービンハブの軸部を比較的小さくしてピストンを軸支する為の別部材を組み合わせた構造と成っているが、該タービンハブは塑性加工されたものではない。又、タービンシェル及びロックアップダンパ装置の出力側プレートはタービンハブのツバにリベット止めされた締結構造と成っている。 Further, the man-hour for riveting the output side plate constituting the turbine shell and the lock-up damper device (d) to the flange (v) of the turbine hub (g) is increased, resulting in high manufacturing cost of the torque converter. . The “fluid transmission device with a lock-up clutch” according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-307997 has a structure in which the shaft portion of the turbine hub is made relatively small and another member for supporting the piston is combined. The turbine hub is not plastically machined. The turbine shell and the output side plate of the lockup damper device have a fastening structure in which the turbine hub is riveted to the flange of the turbine hub.
又、特表２００３−５１５０７０号に係る「自動車用の流体結合装置」の場合も、タービンハブと別部材の組合せ構造としてピストン及びロックアップダンパ装置を取付けている。しかし、該タービンハブは塑性加工されたものではなく、タービンシェル及びロックアップダンパ装置の出力側プレートはタービンハブのツバにリベット止めされた締結構造と成っている。
このように従来のトルクコンバータなどの流体継手に組み込まれているタービンハブには上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこれら問題点であり、該タービンハブを塑性加工することで製造単価を低減すると共に、タービンシェル及びロックアップダンパ装置の出力側プレートを基本的にリベットを用いなくても締結することが出来るタービンハブ及び該タービンハブを用いた軸受け構造を提供する。 As described above, the turbine hub incorporated in a fluid coupling such as a conventional torque converter has the above-described problems. The problems to be solved by the present invention are these problems. The manufacturing cost is reduced by plastic processing of the turbine hub, and the output side plate of the turbine shell and the lock-up damper device is basically free of rivets. The present invention provides a turbine hub that can be fastened and a bearing structure using the turbine hub.
本発明に係るタービンハブは一部切削される箇所もあるが基本は塑性加工され、その形状は軸部と円盤状のツバを有し、軸部の端面とツバの表面はほぼ同一面としている。軸部中心には軸穴を設けると共に内周にはスプライン歯を形成したスプライン軸穴としている。そしてツバの外周部にタービンシェルとダンパ装置を構成する出力側プレートが位置決め・固定されるが、その手段として複数のダボを突出し、又外周部には軸受け部を形成している。又、軸受け部には軸方向へ小さい凸片を軸受け面に沿って突出している。 Although the turbine hub according to the present invention has a part to be cut, the basic is plastic processing, and the shape thereof has a shaft portion and a disk-shaped flange, and the end surface of the shaft portion and the surface of the flange are substantially the same surface. . A shaft hole is provided at the center of the shaft, and a spline shaft hole is formed on the inner periphery with spline teeth. An output side plate constituting the turbine shell and the damper device is positioned and fixed on the outer peripheral portion of the flange. As a means for this, a plurality of dowels are projected, and a bearing portion is formed on the outer peripheral portion. Further, a small protruding piece in the axial direction projects from the bearing portion along the bearing surface.
スプライン軸穴には従来通り出力軸が嵌り、ツバ外周部に形成した軸受け部にはタービンシェルとダンパ装置を構成する出力側プレートが嵌って位置決めされる。そこで、該タービンハブのツバ外周部に設けた軸受け部に嵌って取付けられたタービンシェルとダンパ装置の出力側プレートが回転しないように上記ダボ及び凸片をカシメて固定される。又、出力側プレートの中心穴内周にはローレット又はセレーションが形成されている。勿論、必要に応じてタービンシェルとダンパ装置を構成する出力側プレートをリベット止めすることも可能である。 An output shaft is fitted into the spline shaft hole as usual, and an output side plate constituting a turbine shell and a damper device is fitted and positioned at a bearing portion formed on the outer peripheral portion of the flange. Therefore, the dowels and the convex pieces are crimped and fixed so that the turbine shell and the output side plate of the damper device, which are fitted and attached to the bearing portion provided on the outer peripheral portion of the flange of the turbine hub, do not rotate. Further, knurls or serrations are formed on the inner periphery of the center hole of the output side plate. Of course, it is also possible to rivet the output side plate constituting the turbine shell and the damper device as necessary.
そして、本発明のタービンハブはシール部が切り離されてソリッドブッシュとして組み合わされ、該ソリッドブッシュはタービンハブの軸部端面に当接し、ソリッドブッシュ先端はフロントカバーのセンター部に接している。勿論、ソリッドブッシュの中心軸には軸穴が貫通して設けられ、この軸穴には上記出力軸の先端が嵌る。そして、該ソリッドブッシュの先端には油溝を形成しており、ピストンとフロントカバー間に介在する作動油が油溝を通過して流れるようにしている。 The turbine hub of the present invention is combined as a solid bush with the seal portion separated, the solid bush abutting against the shaft end surface of the turbine hub, and the solid bush tip contacting the center portion of the front cover. Of course, a shaft hole is provided through the central axis of the solid bush, and the tip of the output shaft is fitted into this shaft hole. An oil groove is formed at the tip of the solid bush so that hydraulic oil interposed between the piston and the front cover flows through the oil groove.
本発明のタービンハブは軸部と円盤状のツバにて形成されるが、シール部はソリッドブッシュとして切り離されている為に塑性加工されている。従って、従来の切削加工されたタービンハブに比較して各部の肉厚を多少薄くしても強度は確保される。そして、ツバ外周部に形成した軸受け部にタービンシェルとダンパ装置の出力側プレートが嵌って位置決めされ、カシメによって固定される。 The turbine hub of the present invention is formed by a shaft portion and a disc-shaped flange, but the seal portion is cut as a solid bush and is plastic-worked. Therefore, the strength is ensured even if the thickness of each part is made slightly thinner than that of a conventional machined turbine hub. Then, the turbine shell and the output side plate of the damper device are fitted and positioned on the bearing portion formed on the outer peripheral portion of the collar, and are fixed by caulking.
すなわち、ツバの外周部に複数のダボを突出し、タービンシェルの内周部に設けた穴に嵌めて該ダボはカシメられる。又、軸受け部の軸受け面に沿って突出した凸片をカシメすることで出力側プレートを固定することが出来る。勿論、プレートとタービンシェルを該ダボにて同時に固定することも可能である。そして、タービンハブとの回り止め手段として出力側プレートの中心穴の内周にローレット又はセレーションを形成することもある。 That is, a plurality of dowels protrude from the outer peripheral portion of the collar and are fitted into holes provided in the inner peripheral portion of the turbine shell to be caulked. Further, the output side plate can be fixed by caulking the protruding piece protruding along the bearing surface of the bearing portion. Of course, the plate and the turbine shell can be fixed simultaneously with the dowel. Then, a knurling or a serration may be formed on the inner periphery of the center hole of the output side plate as a means for preventing rotation with the turbine hub.
ところで、シール部がソリッドブッシュとしてタービンハブから切り離され、該ソリッドブシュは軸部端面に当接して軸受け構造が構成されるが、接触スラスト面の粗さ仕上げ加工は不要であり、ピストン軸受け部間のシールリングが廃止できる。又、ソリッドブッシュはその先端がフロントカバーのセンター部に接するが、例えば銅製とすることで従来のような間に介在するワッシャを必要とせず、ピストン軸受け部の耐摩耗性にも効果がある。 By the way, the seal part is cut off from the turbine hub as a solid bush, and the solid bush is in contact with the end face of the shaft part to form a bearing structure. The seal ring can be abolished. In addition, the solid bush has a tip that is in contact with the center portion of the front cover, but is made of, for example, copper, so that a conventional washer is not required, and the wear resistance of the piston bearing portion is also effective.
図１は本発明に係るロックアップダンパ装置を備えたトルクコンバータの一部を示す実施例である。同図の１はタービンランナ、２はロックアップダンパ装置、３はフロントカバー、４はピストン、５はタービンハブを夫々表している。トルクコンバータとしての基本動作は従来のトルクコンバータと共通し、本発明では上記タービンハブ５の構造に特徴がある。
FIG. 1 is an embodiment showing a part of a torque converter provided with a lockup damper device according to the present invention. In the figure, 1 is a turbine runner, 2 is a lock-up damper device, 3 is a front cover, 4 is a piston, and 5 is a turbine hub. The basic operation as a torque converter is common to the conventional torque converter, and the present invention is characterized by the structure of the
タービンハブ５にはタービンシェル８、ロックアップダンパ装置２の出力側プレート７が固定され、中心軸に設けている軸穴には出力軸９が嵌っている。本発明では上記ロックアップダンパ装置２の構造は限定しないが、同図に示す該ロックアップダンパ装置２は出力側プレート７とピストン４、及び複数本のダンパスプリング６，６・・・を組み合わせて構成している。すなわち、極めて簡単な構造のロックアップダンパ装置２としている。
A
ロックアップダンパ装置２の動作は従来のロックアップダンパ装置と共通し、回転速度の速いフロントカバー３にピストン４が係合する際に発生する衝撃トルクはダンパスプリング６，６・・・が圧縮変形して緩和することが出来る。又、ピストン４がフロントカバー３に係合した状態では、エンジンのトルク変動をダンパスプリング６，６・・・の伸縮変形によって吸収される。
The operation of the lock-up
図２はタービンハブ５を示す具体例であり、軸部１０と円盤状のツバ１１から成り、該ツバ１１は軸部１０の片側に設けられ、軸部端面１２とツバ１１の表面１３は同一面と成っている。そして、ツバ１１の外周部には複数のダボ１４，１４・・・が等間隔で突出している。ダボ１４の形状は円柱状とし、軸方向へ突出している。又、該ダボ１４，１４・・・の内径側には軸受け部１６が設けられ、軸受け部１６の外周は軸受け面１７と成っている。
上記軸受け部１６の外周側を受け部３０とし、該受け部３０に上記ダボ１４，１４・・・をピストン側へ突出し、その為に前記図１に示すようにタービンシェル８と出力側プレート７に対して受け部３０はタービンランナ側に位置している。
FIG. 2 shows a specific example of the
The
そして、軸部１０には上記出力軸９が嵌る軸穴１５を貫通して設け、軸穴１５の内周にはスプライン歯１８，１８・・・を形成してスプライン軸穴と成っている。ところで、本発明のタービンハブ５は従来のような切削加工ではなく、一部は切削加工されるが塑性加工を基本として製作され、上記複数のダボ１４，１４・・・及び軸受け部１６も同時に成形される。勿論、冷間塑性加工に限るものではなく、熱間成形又は温間成形とする場合もある。
The
図３はソリッドブッシュ１９を表している具体例である。該ソリッドブッシュ１９はリング状とし、出力軸９の先端が嵌る軸穴２０を有し、先端には複数の油溝２１，２１・・・を形成している。該ソリッドブッシュ１９は前記図１に示すようにタービンハブ５の軸部端面１２に当接して配置され、出力軸９の先端部が軸穴２０に嵌って取付けられる。そして、該ソリッドブッシュ１０の先端はフロントカバー３のセンター部２２に接し、ピストン４の軸受け部２３はソリッドブッシュ１９に嵌って軸支され、ソリッドブッシュ１９の外周面２５にガイドされて摺動する。
FIG. 3 is a specific example showing the
ソリッドブッシュ１９の先端２４はセンター部２２に接することに成るが、先端２４には複数の油溝２１，２１・・・が形成されている為に、ピストン４とフロントカバー３との間に介在する作動油は油溝２１，２１・・・を通して流れることが出来る。従って、ピストン４が作動してフロントカバー３に係合する場合、該ピストン４は先端側軸方向へ移動するが、フトントカバー３との間の作動油は油溝２１，２１・・・から流出することで、ピストン４の働きに支障を来たすことはない。
The
図４は上記タービンハブ５にロックアップダンパ装置２を構成している出力側プレート７及びタービンシェル８を固定した状態を示している。タービンシェル８の中心には軸穴が設けられ、この軸穴の外周には複数の小さい穴を貫通している。そこで、軸穴には軸受け部１６が嵌り、軸受け面１７をガイドとして位置決めされる。そして、複数の小さい穴にはダボ１４，１４・・・が嵌り、この状態でダボ１４を打圧することで圧縮変形されてタービンシェル８がタービンハブ５に固定される。
FIG. 4 shows a state in which the
又、ロックアップダンパ装置２の出力側プレート７の中心にも大きな軸穴が貫通し、この軸穴に軸受け部１６が嵌り、軸受け面１７によって位置決めされる。そして、出力側プレート７の軸穴内周にはローレット２６が形成されていて、軸受け部１６の先端に設けている凸片２７を押圧して圧縮することが出来る。ここで、凸片２７は軸受け部１６にタービンシェル８と出力側プレート７が嵌って取付けられた状態で、出力側プレート７の表面から突出する長さと成っている。従って、圧縮された凸片２７の肉がローレット２６の凹溝２８，２８・・・に流れ込んで該出力側プレート７は軸受け部１６と一体化する。
Further, a large shaft hole passes through the center of the
ところで、図４に示したタービンシェル８と出力側プレート７の固定方法は１具体例であり、例えば複数のダボ１４，１４・・・をカシメるだけで固定することも出来る。この場合にはタービンシェル８と出力側プレート７の両方に小さい複数の穴を貫通し、これら各穴にダボ１４，１４・・・を嵌入し、先端を打圧してカシメることが可能である。
Incidentally, the method of fixing the
従って、軸受け部先端に凸片２７は必要なく、ローレット２６も不要となる。図４に示す固定方法では、タービンシェル８のみをダボ１４，１４・・・にてカシメ、出力側プレート７は凸片２７をカシメることが出来る方法と成っている。その為に、出力側プレート７の中心穴内周にはダボ１４，１４・・・がカシメられるように凹部２９，２９・・・を形成している。
Therefore, the
１ タービンランナ
２ ロックアップダンパ装置
３ フロントカバー
４ ピストン
５ タービンハブ
６ ダンパスプリング
７ 出力側プレート
８ タービンシェル
９ 出力軸
10 軸部
11 ツバ
12 端面
13 表面
14 ダボ
15 軸穴
16 軸受け部
17 軸受け面
18 スプライン歯
19 ソリッドブッシュ
20 軸穴
21 油溝
22 センター部
23 軸受け部
24 先端
25 外周面
26 ローレット
27 凸片
28 凹溝
29 凹部
DESCRIPTION OF
10 Shaft
11 brim
12 End face
13 Surface
14 Dubbo
15 Shaft hole
16 Bearing part
17 Bearing surface
18 spline teeth
19 Solid bush
20 Shaft hole
21 Oil groove
22 Center
23 Bearing
24 Tip
25 Outer surface
26 Knurled
27 convex
28 groove
29 Recess
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