JP2006038043A

JP2006038043A - トルクコンバータ

Info

Publication number: JP2006038043A
Application number: JP2004216520A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Miura; 吉孝三浦; Akihiko Sano; 明彦佐野; Satoshi Ryuba; 聡柳葉
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】安価なトルクコンバータを提供する。
【解決手段】
鋳造によって一体的に成形されたブレード集成体５０およびブレード集成体５０が収容されたシェル８０を有する。ブレード集成体５０は、円周方向に配置される複数のブレード６０と、シェル８０の外周部に取付けられる環状の第１帯部７０と、シェル８０の内周部に取付けられる環状の第２帯部７５とを有する。第１帯部７０および第２帯部７５は、ブレード６０の外周側および内周側を環状に連結している。
【選択図】図８

Description

本発明は、トルクコンバータに関する。

従来のトルクコンバータの羽根車におけるシェルは、複数のスリットが形成されており、ブレードに形成される複数の爪を挿入し、ローリング加工によって爪を折り曲げることにより、ブレードが取付けられる（例えば、特許文献１参照。）。

また、ブレードの外周縁および内周縁にタブを形成し、コアおよびシェルに取付けているものもある（例えば、特許文献２参照。）。
特開平８−１０５５０６号公報特開２００２−２９５６３２号公報

しかし、ブレードの部品点数が多いため、ブレードを製造するための工数や、ブレードをシェル（およびコア）に取付けるための工数がかさみ、製造コストが上昇する問題を有する。

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、安価なトルクコンバータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、
鋳造によって一体的に成形されたブレード集成体および前記ブレード集成体が収容されたシェルを有し、
前記ブレード集成体は、円周方向に配置される複数のブレードと、前記シェルの外周部に取付けられる環状の第１帯部と、前記シェルの内周部に取付けられる環状の第２帯部とを有し、
前記第１帯部および第２帯部は、前記ブレードの外周側および内周側を環状に連結している
ことを特徴とするトルクコンバータである。

上記のように構成した本発明によれば、ブレード集成体に配置される１周分のブレードは、鋳造によって一体的に形成されるため、ブレードを製造するための工数を削減することが可能である。さらに、ブレード集成体をシェルに取付けることで、全てのブレードの組付けが完了するため、ブレードをシェルに取付けるための工数を削減することが可能である。したがって、製造コストを低減することが可能であり、安価なトルクコンバータを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るトルクコンバータを説明するための断面図である。

トルクコンバータ１０は、例えば、自動変速機に接続されて、オートマチックトランスミッションを構成し、ポンプインペラ２０およびタービンランナ３０を有し、作動流体が内部に満たされる。

ポンプインペラ２０は、エンジンのクランクシャフトに直結される入力要素であり、外側のポンプシェル２２と内側のコア２４とポンプ翼（ブレード）２６とから構成される。タービンライナ３０は、ポンプインペラ２０に対向して配置され、トランスミッションのインプットシャフトに直結される出力要素であり、外側のタービンシェル３２と内側のコア３４とタービン翼（ブレード）３６とから構成される。

ポンプインペラ２０とタービンライナ３０との間に挟まれるステータ４０は、シェル側リング４２とコア側リング４４とステータ翼（ブレード）４６とから構成され、トランスミッションのインプットシャフトと同軸上でワンウエイクラッチを介して支持される。

エンジンが回転すると、ポンプインペラ２０のポンプ作用でタービンランナ３０が回転し、インプットシャフトに伝達されることになる。

図２は、本発明の実施の形態に係るブレード集成体を説明するための斜視図、図３は、図２の要部拡大図、図４は、ブレード集成体が有するブレードの中間部の断面図、図５は、ブレード集成体が有するブレードの内周側および外周側の断面図、図６は、本発明の実施の形態に係るシェルを説明するための斜視図、図７は、図６のシェルの断面図である。

ブレード集成体５０およびシェル８０は、トルクコンバータ１０のポンプインペラ２０および／又はタービンランナ３０に適用することが可能である。ブレード集成体５０は、鋳造によって一体的に成形され、シェル８０に収容される。鋳造は、回転抜きを使用する高圧鋳造が適用される。

シェル８０は、例えば、プレスによって板材から成形される。ブレード集成体５０の素材は、アルミニウムである。アルミニウムは、鋳造性や価格などの点で好ましいが、マグネシウム等の他の軽合金を適用することも可能である。シェル８０の素材は、鉄（鋼板）であり、ブレード集成体５０の素材と異なる。鉄は、強度や価格などの点で好ましいが、他の金属を適用することも可能である。なお、ブレード集成体５０およびシェル８０は、同一の素材から形成することも可能である。

ブレード集成体５０は、１周分のブレード６０と、シェル８０の外周部８２に取付けられる環状の第１帯部７０と、シェル８０の内周部８７に取付けられる環状の第２帯部７５とを有する。１周分のブレード６０は、鋳造によって一体的に形成されるため、ブレード６０を個別に製造する従来に比べて、ブレード６０を製造するための工数を削減することが可能である。また、ブレード６０の姿勢精度は、鋳造型の精度に準じることとなる。

第１帯部７０は、ブレード６０の外周側が連結されている。第１帯部７０の外周側の端部７１は、ブレード６０の外周側の端面６１と位置合せされている。第２帯部７５は、ブレード６０の内周側が連結されている。第２帯部７５の内周側の端部７６は、ブレード６０の内周側の端面６２と位置合せされている。第１帯部７０および第２帯部７５の幅および厚さは、強度や重量を考慮して、適宜設定される。なお、ブレード６０は、円周方向に等間隔に配置されている。

ブレード６０は、ブレード集成体５０の軸方向に対して傾斜したテーパ形状であり、圧力側（圧力面側）に位置する内側面６６と負圧側（反圧力面側）に位置する外側面６７とを有する。ブレード６０の周方向の中間部（シェル８０の外周側と内周側の中間に相対する部位）の根元厚み（図４参照）は、当該中間部の両側に位置するブレード６０の外周側および内周側の根元厚み（図５参照）以上である。

つまり、ブレード集成体５０の軸中心からの円周方向に沿ったブレード断面に関し、中間部における根元厚みは、内周側における根元厚みよりも厚くなっており、ブレード６０の根元厚みは、周方向中間部から外周側および内周側に向かって減少している。

したがって、駆動伝達効率の低下を引き起こす流体損失（剥離損失や圧力変化に伴う損失など）を低減することが可能である。なお、ブレード断面は、円周方向に沿っており、円筒面の一部を構成することになるが、図上においては、平面として表している。

ブレード集成体５０は、鋳造後において回転抜きが適用される。そのため、鋳造金型の回転抜き方向とブレード断面の内側面６６の稜線とで成す交差角θ_１、および前記回転抜き方向と外側面６７の稜線とで成す交差角θ_２は、鋳造上必要とされる抜け角度（例えば、２度）以上の値に設定されている。

交差角θ_１は、鋳造金型の可動型のより円滑な分離のために、交差角θ_２以上であることが好ましい。さらに、ブレード６０の外周側および内周側は、鋳造における溶湯流れや抜け角度を考慮し、必要最低限の肉厚を有することが好ましい。

ブレード集成体５０の第１帯部７０および第２帯部７５におけるシェル８０に相対する背面７３，７８と、ブレード６０の基部端面６３とによって規定される面は、シェル８０の形状に対応している。なお、符号６４および７４，７９は、ブレード６０の外面およびブレード集成体５０の第１帯部７０および第２帯部７５におけるブレード６０が一体化されている外面を示している。

シェル８０は、外周部８２に形成される第１溝部８３および内周部８７に形成される第２溝部８８を有する。第１溝部８３および第２溝部８８の位置および形状は、ブレード集成体５０の第１帯部７０および第２帯部７５の位置および形状に対応している。つまり、第１溝部８３および第２溝部８８の幅および深さは、ブレード集成体５０の第１帯部７０および第２帯部７５の幅および厚さと略一致しており、第１溝部８３および第２溝部８８は、第１帯部７０および第２帯部７５が嵌合自在である。

図８は、ブレード集成体が収容されたシェルの斜視図、図９は、ブレード集成体が収容されたシェルの断面図である。

ブレード集成体５０には、１周分のブレード６０が所定位置に配置されているため、ブレード集成体５０をシェル８０に取付けることで、全てのブレード６０の組付けが完了する。したがって、１周分のブレード６０を個別にシェルに取付ける従来に比べて、製造コストを低減することが可能である。

なお、ブレード集成体５０の第１帯部７０および第２帯部７５と、シェル８０の第１溝部８３および第２溝部８８との境界線ＢＬの近傍（境界部）は、面位置が略一致している。これにより、第１帯部７０および第２帯部７５と第１溝部８３および第２溝部８８の近傍とは、連続的な面を構成するため、流れ抵抗を低く抑えることが可能である。

また、ブレード集成体５０の第１帯部７０および第２帯部７５と、シェル８０の第１溝部８３および第２溝部８８とは、ロウ付けによって接合される。ロウ付け箇所は、境界線ＢＬである。境界線（接合箇所）ＢＬは、形状が複雑でありかつ非常に長いため、ロウ付けに有利である。また、ロウ付けは、比較的簡単な作業である点で好ましい。しかし、ブレード集成体５０とシェル８０の接合は、ロウ付けに限定されない。

次に、その他の接合方法の一例として、かしめを説明する。かしめは、ロウ付けと同様に、比較的簡単な作業である点で好ましい。図１０は、ブレード集成体の第１帯部および第２帯部に形成される凸部を説明するための斜視図、図１１は、シェルの第１溝部および第２溝部に形成される凹部を説明するための斜視図、図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）は、図１０に示される凸部と図１１に示される凹部との接合を説明するための断面図である。

ブレード集成体５０の第１帯部７０および第２帯部７５は、円周方向に等間隔に配置される凸部７２，７７を有する。凸部７２，７７は、シェル８０の第１溝部８３および第２溝部８８に相対する面に形成される。

シェル８０の第１溝部８３および第２溝部８８は、円周方向に等間隔に配置される凹部８４，８９を有する。凹部８４，８９は、第１帯部７０および第２帯部７５の凸部７２，７７に相対する面に形成され、かつ凸部７２，７７と嵌合自在に位置合わせされている。

ブレード集成体５０の第１帯部７０および第２帯部７５とシェル８０の第１溝部８３および第２溝部８８とは、凸部７２，７７を凹部８４，８９に挿入し（図１２（Ａ）参照）、かしめることで接合される。つまり、凸部７２，７７および凹部８４，８９は、かしめによって接合される部位であり、凸部７２，７７を凹部８４，８９に挿入した状態で、両側から加圧し、凸部７２，７７を潰すことで、圧着される（図１２（Ｂ）参照）。

なお、凸部７２，７７および凹部８４，８９の形状および設置数は、かしめ強度や作業性やコストなどを考慮して、適宜設定される。

また、接合作業に対するブレード６０の存在による影響を抑制するために、凸部７２，７７（および凹部８４，８９）は、隣接して配置されるブレード６０の間に位置決めされていることが好ましい。

図１３は。ブレード集成体の鋳造装置および鋳造方法を説明するための断面図であり、金型を示しており、図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）は、図１３に示される可動型の分離を説明するための断面図であり、ブレードの周方向の中間部を示しており、図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）は、図１３に示される可動型の分離を説明するための断面図であり、ブレードの外周側および内周側を示している。

ブレード集成体の鋳造装置の鋳造金型９０は、固定型９１と可動型９５とを有する。固定型９１のキャビティ面９２は、ブレード６０の基部端面６３と、第１帯部７０および第２帯部７５におけるシェル８０に相対する背面７３，７８とによって規定される面の形状に対応、つまり、シェル８０の外面形状に対応している。可動型９５は、ブレード集成体の軸中心で回転自在かつブレード集成体の軸方向に沿って移動自在である。可動型９５のキャビティ面９６は、ブレード６０の外面６４と、第１帯部７０および第２帯部７５におけるブレード６０が連結される外面７４，７９とに対応している。

次に、タービンランナの鋳造方法を説明する。

まず、可動型９５を固定型９１に向かって移動させ、型締めし、例えば、アルミニウムあるいはマグネシウム等の軽合金からなる鋳造素材を導入し、１周分のブレードと、第１帯部および第２帯部とを有するブレード集成体を鋳造する。

その後、可動型９５を、ブレード集成体の軸中心で回転させながら、ブレード集成体の軸方向に沿って移動させる。この際、ブレード６０は、ブレード集成体の軸方向に対して傾斜しており、かつ、ブレード集成体の軸中心からの円周方向に沿ったブレード断面に関し、シェル８０の外周側と内周側の中間部に当接する部位における根元厚みは、内周側に当接する部位における根元厚みよりも、厚くなっている。

したがって、鋳造された製品つまりブレード集成体に対して干渉することなく可動型９５を分離することができる。そのため、砂等の中子を用いる低圧鋳造に比べて、生産性に優れた高圧鋳造を適用することが可能である。

さらに、ブレード６０の内側面６６の交差角θ_１は、外側面６７の交差角θ_２以上である。したがって、図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）に示されるように、可動型９５は、ブレード集成体に対して干渉することなく、確実かつ円滑に分離される。

また、ブレード６０の外周側および内周側の肉厚は、鋳造における溶湯流れや可動型９５の回転抜き方向を考慮した必要最低限であることが好ましい。この場合、図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）に示されるように、可動型９５は、ブレード６０の外周側および内周側に関しても干渉することなく、さらに確実かつ円滑に分離される。

以上のように、本実施の形態においては、ブレード集成体に配置される１周分のブレードは、鋳造によって一体的に形成されるため、ブレードを製造するための工数を削減することが可能である。さらに、ブレード集成体をシェルに取付けることで、全てのブレードの組付けが完了するため、ブレードをシェルに取付けるための工数を削減することが可能である。したがって、製造コストを低減することが可能である。つまり、安価なトルクコンバータを提供することができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。

例えば、ブレード集成体およびシェルに、３個以上の帯部および溝部を、必要に応じて設けることも可能である。また、ブレード集成体の鋳造は、高圧鋳造に限定されず、砂等の中子を用いる低圧鋳造を適用することもできる。

さらに、ブレード集成体の第１帯部および第２帯部に凹部を形成し、シェルの第１溝部および第２溝部に凸部を形成し、かしめ接合することも可能である。

本発明の実施の形態に係るトルクコンバータを説明するための断面図である。本発明の実施の形態に係るブレード集成体を説明するための斜視図である。図２の要部拡大図である。ブレード集成体が有するブレードの中間部の断面図である。ブレード集成体が有するブレードの内周側および外周側の断面図である。本発明の実施の形態に係るシェルを説明するための斜視図である。図６のシェルの断面図である。ブレード集成体が収容されたシェルの斜視図である。ブレード集成体が収容されたシェルの断面図である。ブレード集成体の第１帯部および第２帯部に形成される凸部を説明するための斜視図である。シェルの第１溝部および第２溝部に形成される凹部を説明するための斜視図である。（Ａ）および（Ｂ）は、図１０に示される凸部と図１１に示される凹部との接合を説明するための断面図である。ブレード集成体の鋳造装置および鋳造方法を説明するための断面図であり、金型を示している。（Ａ）〜（Ｃ）は、図１３に示される可動型の分離を説明するための断面図であり、ブレードの周方向の中間部を示している。（Ａ）〜（Ｃ）は、図１３に示される可動型の分離を説明するための断面図であり、ブレードの外周側および内周側を示している。

符号の説明

１０・・トルクコンバータ、
２０・・ポンプインペラ、
２２・・ポンプシェル、
２４・・コア、
２６・・ブレード、
３０・・タービンライナ、
３２・・タービンシェル、
３４・・コア、
４０・・ステータ、
４２・・シェル側リング、
４４・・コア側リング、
４６・・ブレード、
５０・・ブレード集成体、
６０・・ブレード、
６１・・端面、
６２・・端面、
６３・・基部端面、
６４・・外面、
６６・・内側面、
６７・・外側面、
７０・・帯部、
７１・・端部、
７２，７７・・凸部、
７３，７８・・背面、
７４，７９・・外面、
７５・・帯部、
７６・・端部、
８０・・シェル、
８２・・外周部、
８３・・溝部、
８４，８９・・凹部、
８７・・内周部、
８８・・溝部、
９０・・鋳造金型、
９１・・固定型、
９２・・キャビティ面、
９５・・可動型、
９６・・キャビティ面、
ＢＬ・・境界線、
θ_１，θ_２・・交差角。

Claims

鋳造によって一体的に成形されたブレード集成体および前記ブレード集成体が収容されたシェルを有し、
前記ブレード集成体は、円周方向に配置される複数のブレードと、前記シェルの外周部に取付けられる環状の第１帯部と、前記シェルの内周部に取付けられる環状の第２帯部とを有し、
前記第１帯部および第２帯部は、前記ブレードの外周側および内周側が連結されている
ことを特徴とするトルクコンバータ。
前記シェルは、前記外周部に形成される第１溝部および前記内周部に形成される第２溝部を有し、
前記第１溝部および第２溝部は、前記ブレード集成体の第１帯部および第２帯部が嵌合してい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。
前記ブレード集成体の第１帯部および第２帯部と、前記シェルの第１溝部および第２溝部とは、ロウ付けによって接合され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。
前記ブレード集成体の第１帯部および第２帯部と、前記シェルの第１溝部および第２溝部とは、かしめによって接合され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。
前記ブレード集成体の第１帯部および第２帯部は、前記シェルの第１溝部および第２溝部に相対する面に形成される凸部を有し、
前記第１溝部および第２溝部は、前記凸部に相対する面に配置されかつ嵌合自在に形成される凹部を有し、
前記凸部および前記凹部は、前記かしめによって接合される部位であることを特徴とする請求項４に記載のトルクコンバータ。
前記凸部は、隣接して配置されるブレードの間に位置決めされていることを特徴とする請求項５に記載のトルクコンバータ。
前記ブレード集成体の第１帯部および第２帯部と、前記シェルの第１溝部および第２溝部との境界部は、面位置が略一致していることを特徴とする請求項２〜６に記載のトルクコンバータ。
前記ブレード集成体の素材は、前記シェルの素材と異なっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のトルクコンバータ。
前記ブレード集成体の素材は、アルミニウムであり、前記シェルの素材は、鉄であることを特徴とする請求項８に記載のトルクコンバータ。
前記ブレード集成体および前記シェルは、ポンプインペラに適用されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のトルクコンバータ。
前記ブレード集成体および前記シェルは、タービンランナに適用されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のトルクコンバータ。