JP2017155904A - 流体式回転羽根車 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレードとシェルとの連結強度を向上させる。
【解決手段】タービン３は、タービンシェル３１と、複数のタービンブレード３２と、複数の補強部３３と、を備えている。各タービンブレード３２は、タービンシェル３１の内側面に固定されている。各タービンブレード３２は、径方向及び軸方向に延びている。各タービンブレード３２は、周方向に間隔をあけて配置されている。各補強部３３は、タービンシェル３１と各タービンブレード３２との付け根に沿って径方向に延びる。各補強部３３は、タービンシェル３１と各タービンブレード３２とを連結する。タービンシェル３１、各タービンブレード３２、及び各補強部３３は、一体的に形成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、流体式回転羽根車に関するものである。

トルクコンバータは、一般的に、インペラ、タービン、及びステータを有している。インペラ及びタービンのような流体式回転羽根車は、シェルと複数のブレードとを有している（特許文献１参照）。各ブレードは、シェルの内側面に固定されており、環状に配置されている。

特開２０１１−００２００５号公報

各ブレードは突起部を有しており、シェルは、各突起部に対応する貫通孔が形成されている。突起部がシェルに形成された貫通孔を貫通して折り曲げられ、ろう付けされることによって、各ブレードはシェルに固定されている。この各ブレードとシェルとの連結強度を向上させることが好ましい。

本発明の課題は、ブレードとシェルとの連結強度を向上させることにある。

本発明の第１側面に係る流体式回転羽根車は、トルクコンバータに用いられる。この流体式回転羽根車は、シェルと、複数のブレードと、複数の補強部と、を備えている。各ブレードは、シェルの内側面に固定されている。各ブレードは、径方向及び軸方向に延びている。各ブレードは、周方向に間隔をあけて配置されている。各補強部は、シェルと各ブレードとの付け根に沿って径方向に延びる。各補強部は、シェルと各ブレードとを連結する。シェル、各ブレード、及び各補強部は、一体的に形成されている。

この構成によれば、シェルと各ブレードとの付け根に沿って各補強部が延びているため、シェルと各ブレードとの連結強度を向上させることができる。また、シェル、各ブレード、及び各補強部が一体的に形成されている。すなわち、シェルと各ブレードと各補強部とは、１つの部材から構成されている。このため、シェル、各ブレード、及び各補強部からなる部材の剛性を向上させることができる。

好ましくは、補強部が延びる方向に対して垂直な断面において、補強部の外側面は付け根に向かって凹むように湾曲している。このため、流体式回転羽根車内における作動油の流れをスムーズにすることができる。

好ましくは、流体式回転羽根車は、環状のコアと複数のリブとをさらに備えている。コアは、周方向に延び、各ブレードの軸方向端面に固定されている。リブは、周方向に延びており、コアと各ブレードとの付け根に形成されている。リブは、コアと各ブレードとを連結する。この構成によれば、リブがコアと各ブレードとの付け根に形成されているため、コアと各ブレードとの連結強度を向上させることができる。

好ましくは、シェル、各ブレード、コア、各補強部、及び各リブは、一体的に形成されている。このように、各部材を１つの部材によって形成することができる。この構成によれば、シェル、各ブレード、コア、各補強部、及び各リブからなる部材の剛性を向上させることができる。

好ましくは、流体式回転羽根車は、シェルと一体的に形成されるドリブンプレートをさらに備える。

好ましくは、シェル、各ブレード、及び各補強部は、アルミニウム、マグネシウム、及び樹脂よりなる群から選ばれる少なくとも１種によって形成される。

本発明の第２側面に係る流体式回転羽根車は、トルクコンバータに用いられる。この流体式回転羽根車は、シェルと、複数のブレードと、環状のコアと、複数のリブと、を備えている。各ブレードは、シェルの内側面に固定されている。各ブレードは、径方向及び軸方向に延びる。各ブレードは、周方向に間隔をあけて配置されている。コアは、周方向に延び、各ブレードの軸方向端面に固定されている。各リブは、周方向に延びている。各リブは、コアと各ブレードとの付け根に形成され、コアと各ブレードとを連結する。各ブレード、コア、及び各リブは、一体的に形成されている。

また、各ブレードとコアとの連結強度も向上させることが好ましい。これに対して、本発明の第２側面に係る流体式回転羽根車によれば、コアと各ブレードとの付け根に沿って各リブが延びているため、コアと各ブレードとの連結強度を向上させることができる。また、コア、各ブレード、及び各リブが一体的に形成されている。すなわち、コアと各ブレードと各リブとは、１つの部材から構成されている。このため、コア、各ブレード、及び各リブからなる部材の剛性を向上させることができる。

本発明によれば、ブレードとシェルとの連結強度を向上させることができる。

トルクコンバータの側面断面図。 タービンの正面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。 図２のＩＶ−ＩＶ線断面図。 補強部を示す断面斜視図。 リブを示す断面斜視図。

以下、本発明に係る流体式回転羽根車の実施形態であるタービンについて図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、軸方向とは、流体式回転羽根車の回転軸Ｏが延びる方向を意味する。また、径方向とは、流体式回転羽根車の回転軸Ｏを中心とした円の径方向を意味し、周方向とは、流体式回転羽根車の回転軸Ｏを中心とした円の周方向を意味する。

［トルクコンバータ］
図１に示すように、トルクコンバータ１００は、フロントカバー１と、３種の羽根車（インペラ２、タービン３、ステータ４）からなるトルクコンバータ本体１０と、ロックアップ装置５を有している。

［フロントカバー］
フロントカバー１は、円板状の部材であり、その外周部にはトランスミッション側に突出する外周筒状部１１が形成されている。

［インペラ］
インペラ２は、インペラシェル２１（シェルの一例）と、複数のインペラブレード２２（ブレードの一例）と、補強部（図示省略）と、インペラコア２４（コアの一例）と、リブ（図示省略）とを備えている。また、インペラ２は、インペラハブ２５を備えている。インペラシェル２１は、フロントカバー１の外周筒状部１１に固定されている。例えば、溶接などによって、インペラシェル２１と外周筒状部１１とを固定する。また、インペラシェル２１は、インペラハブ２５にも固定されている。インペラシェル２１、インペラブレード２２、補強部、インペラコア２４、及びリブは、一体的に形成されている。なお、インペラ２の構成は、後述するタービン３の構成と基本的に同じであるため、詳細な説明を省略する。

［タービン］
タービン３は、軸方向において、流体室内でインペラ２に対向して配置されている。図２から図４に示すように、タービン３は、タービンシェル３１（シェルの一例）と、複数のタービンブレード３２（ブレードの一例）と、補強部３３と、タービンコア３４（コアの一例）と、リブ３５とを備えている。また、タービン３は、タービンハブ３６（図１参照）を備えている。

［タービンシェル］
タービンシェル３１は、円板状であって、中央に開口部を有している。タービンシェル３１は、軸方向においてフロントカバーに向かって凹むように湾曲している。タービンシェル３１は、後述するように、タービンブレード３２と一体的に形成されているため、タービンブレード３２を差し込むための貫通孔を有していない。すなわち、タービンシェル３１は、タービンブレード３２が形成される領域において、貫通孔を有していない。なお、タービンシェル３１は、タービンハブ３６と固定されるためのリベット取付孔３１１を内周端部に有している。タービンシェル３１は、リベット３７によって、タービンハブ３６に固定されている。

［タービンブレード］
タービンブレード３２は、タービンシェル３１の内側面に固定されている。なお、タービンシェル３１の内側面は、インペラ２を向いている。各タービンブレード３２は、周方向において互いに間隔をあけて配置されている。

タービンブレード３２は、径方向及び軸方向に延びている。なお、タービンブレード３２は、湾曲して径方向に延びている。また、タービンブレード３２は、周方向に傾斜した状態で軸方向に延びている。このため、図４に示すように、周方向におけるタービンシェル３１とタービンブレード３２との２つの付け根のうち、一方の付け根では、タービンシェル３１とタービンブレード３２とがなす角度が鋭角になっており、他方の付け根では、鈍角になっている。なお、タービンシェル３１とタービンブレード３２との付け根は、径方向に延びている。また、この付け根は、周方向に膨らむように湾曲している。

［補強部］
図４及び図５に示すように、補強部３３は、タービンシェル３１とタービンブレード３２との連結強度を向上させるために形成された部分である。補強部３３は、タービンシェル３１とタービンブレード３２とを連結している。補強部３３は、タービンシェル３１とタービンブレード３２との付け根に沿って延びている。具体的には、補強部３３は、タービンシェル３１とタービンブレード３２との２つの付け根のうち、タービンシェル３１とタービンブレード３２とのなす角度が鋭角になる側の付け根に沿って延びている。補強部３３は、径方向の両端部に行くほど厚さが小さくなる。すなわち、補強部３３の厚さは、中央部の方が両端部よりも大きい。なお、補強部３３の厚さとは、軸方向における補強部３３の寸法を意味する。

補強部３３が延びる方向に対して垂直な断面において、補強部３３の外側面は、付け根に向かって凹むように湾曲している。すなわち、補強部３３が延びる方向に対して垂直な断面において、補強部３３の外側面は、円弧状に形成されている。この補強部３３を介して、タービンシェル３１とタービンブレード３２とが滑らかに連結している。

［タービンコア］
図２及び図３に示すように、タービンコア３４は、環状であって、周方向に延びている。タービンコア３４は、各タービンブレード３２の軸方向端面に固定されている。詳細には、各タービンブレード３２は、軸方向における先端面に軸方向に凹むＣ字状の凹部を有している。そして、この各タービンブレード３２の凹部に沿うようにタービンコア３４が連結されている。

タービンコア３４は、後述するように、タービンブレード３２と一体的に形成されているため、タービンブレード３２を差し込むための貫通孔を有していない。すなわち、タービンコア３４は、タービンブレード３２と連結される部分において、貫通孔を有していない。なお、タービンコア３４は、全体において貫通孔を有していない。

［リブ］
図４から図６に示すように、リブ３５は、周方向に延びている。リブ３５は、タービンコア３４と各タービンブレード３２の付け根に形成されており、タービンコア３４と各タービンブレード３２とを連結している。詳細には、リブ３５は、周方向において、タービンコア３４とタービンブレード３２との両側の付け根に形成されている。すなわち、隣り合うタービンブレード３２の間において、２つのリブ３５が形成されている。この隣り合うタービンブレード３２の間に形成された２つのリブ３５は互いに繋がっていても良い。リブ３５は、周方向において付け根から離れるにつれて高さが低くなっている。なお、リブ３５の高さとは、軸方向の寸法を意味する。

リブ３５は、タービンコア３４の下端面に沿って延びている。なお、タービンコア３４の下端面とは、軸方向においてタービンコア３４のタービンシェル３１に近い面を意味する。リブ３５が延びる方向に沿った断面において、リブ３５とタービンブレード３２との付け根は、円弧状に形成されている。

［タービンの製造方法］
タービンシェル３１、各タービンブレード３２、補強部３３、タービンコア３４、及びリブ３５は、一体的に形成されている。すなわち、タービンシェル３１、各タービンブレード３２、補強部３３、タービンコア３４、及びリブ３５は、１つの部材によって構成されている。例えば、タービンシェル３１、各タービンブレード３２、補強部３３、タービンコア３４、及びリブ３５は、アルミニウム、マグネシウム、又は樹脂などによって形成することができる。

タービンシェル３１、各タービンブレード３２、補強部３３、タービンコア３４、及びリブ３５は、３次元積層造形によって一体的に形成することができる。３次元積層造形によってタービン３を形成する場合、例えば、タービンシェル３１側からタービンコア３４に向かって軸方向に形成していくことが好ましい。

詳細には、第１ステップとして、タービンシェル３１を形成し、第２ステップとして、タービンシェル３１、タービンブレード３２、及び補強部３３を同時に形成し、第３ステップとして、タービンシェル３１及びタービンブレード３２を同時に形成し、第４ステップとして、タービンシェル３１、タービンブレード３２、及びリブ３５を同時に形成し、第５ステップとして、タービンシェル３１、タービンブレード３２、及びタービンコア３４を同時に形成する。この第１ステップから第５ステップを順に実行することによって、タービン３が完成する。なお、第６ステップとして、タービンシェル３１及びタービンコア３４を同時に形成するステップを第５ステップの次に実行してもよい。

［ステータ］
図１に示すように、ステータ４は、インペラ２とタービン３との内周部間に配置され、タービン３からインペラ２へと戻る作動油を整流するための機構である。ステータ４は主に、ステータキャリア４１と、その外周面に設けられた複数のステータブレード４２と、から構成されている。ステータキャリア４１は、ワンウエイクラッチ４３を介して図示しない固定シャフトに支持されている。なお、ステータキャリア４１の軸方向両側には、スラストベアリング４４が設けられている。

［ロックアップ装置］
ロックアップ装置５は、フロントカバー１とタービン３との間の空間に配置されている。ロックアップ装置５は、ピストン５１と、ドライブプレート５２と、複数の外周側トーションスプリング５３と、フロート部材５４と、中間部材５５と、複数の内周側トーションスプリング５６と、ドリブンプレート５７とを有している。

ピストン５１は、環状に形成され、タービンハブ３６の外周面に軸方向移動自在及び相対回転自在に支持されている。ピストン５１は、環状の摩擦材５１ａを有している。この摩擦材５１ａがフロントカバー１に押し付けられることによって、フロントカバー１からピストン５１にトルクが伝達される。

ドライブプレート５２は、ピストン５１に固定されている。ドライブプレート５２の外周部には複数の係合部５２ａが形成されている。係合部５２ａは、外周側トーションスプリング５３の円周方向の両端に係合している。フロート部材５４は、断面Ｃ字状で環状の部材であり、外周側トーションスプリング５３を支持している。

中間部材５５は、第１プレート５５ａと第２プレート５５ｂとから構成されており、ドライブプレート５２及びドリブンプレート５７に対して相対回転自在である。第１プレート５５ａは、外周側トーションスプリング５３と係合する複数の係止部５５１が形成されている。第１プレート５５ａと第２プレート５５ｂとの間に内周側トーションスプリング５６が配置されている。この中間部材５５によって、外周側トーションスプリング５３と内周側トーションスプリング５６とを直列的に作用させることが可能となる。

ドリブンプレート５７は、環状かつ円板状の部材であり、内周部がタービンシェル３１とともにリベット３７によってタービンハブ３６に固定されている。このドリブンプレート５７は、第１プレート５５ａと第２プレート５５ｂとの間に、両プレート５５ａ，５５ｂに対して相対回転可能に配置されている。ドリブンプレート５７の外周部には、内周側トーションスプリング５６を収容するための孔が形成されている。

ピストン５１に伝達されたトルクは、ドライブプレート５２→外周側トーションスプリング５３→中間部材５５→内周側トーションスプリング５６→ドリブンプレート５７の経路で伝達され、タービンハブ３６に出力される。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

変形例１
上記実施形態において、ドリブンプレート５７は、タービンシェル３１にリベット３７で固定されているが、ドリブンプレート５７の構成はこれに限定されない。例えば、ドリブンプレート５７は、タービンシェル３１と一体的に形成されていてもよい。

変形例２
上記実施形態では、リブ３５は、周方向及び軸方向に延びる板状となっているが、リブ３５の形状はこれに限定されない。例えば、リブ３５は、径方向にも延びるような形状であってもよい。この場合、リブ３５は、径方向内側及び径方向外側から中央に向かって徐々に高くなるように構成することもできる。このような形状とすることによって、作動油の流れをリブ３５が阻害することがなく、作動油をスムーズに流すことができる。

変形例３
上記実施形態では、３次元積層造形でタービン３を形成する際、タービンシェル３１からタービンコア３４側に向かって形成していくが、逆にタービンコア３４からタービンシェル３１に向かって形成してもよい。

２ ：インペラ
３ ：タービン
３１ ：タービンシェル
３２ ：タービンブレード
３３ ：補強部
３４ ：タービンコア
３５ ：リブ
５７ ：ドリブンプレート
１００ ：トルクコンバータ

Claims (7)

1. トルクコンバータに用いられる流体式回転羽根車であって、
   シェルと、
   前記シェルの内側面に固定され、径方向及び軸方向に延び、周方向に間隔をあけて配置された複数のブレードと、
   前記シェルと前記各ブレードとの付け根に沿って径方向に延び、前記シェルと前記各ブレードとを連結する複数の補強部と、
   を備え、
   前記シェル、前記各ブレード、及び前記各補強部は、一体的に形成されている、
   流体式回転羽根車。
   
2. 前記補強部が延びる方向に対して垂直な断面において、前記補強部の外側面は前記付け根部位に向かって凹むように湾曲している、
   請求項１に記載の流体式回転羽根車。
   
3. 周方向に延び、前記各ブレードの軸方向端面に固定された環状のコアと、
   周方向に延び、前記コアと前記各ブレードとの付け根に形成され、前記コアと前記各ブレードとを連結する複数のリブと、
   をさらに備える、
   請求項１又は２に流体式回転羽根車。
   
4. 前記シェル、前記各ブレード、前記コア、前記各補強部、及び前記各リブは、一体的に形成されている、
   請求項１から３のいずれかに記載の流体式羽根車。
   
5. 前記シェルと一体的に形成されるドリブンプレートをさらに備える、
   請求項１から４のいずれかに記載の流体式回転羽根車。
   
6. 前記シェル、前記各ブレード、及び前記各補強部は、アルミニウム、マグネシウム、及び樹脂よりなる群から選ばれる少なくとも１種によって形成される、
   請求項１から５のいずれかに記載の流体式回転羽根車。
   
7. トルクコンバータに用いられる流体式回転羽根車であって、
   シェルと、
   前記シェルの内側面に固定され、径方向及び軸方向に延び、周方向に間隔をあけて配置された複数のブレードと、
   周方向に延び、前記各ブレードの軸方向端面に固定された環状のコアと、
   周方向に延び、前記コアと前記各ブレードとの付け根に形成され、前記コアと前記各ブレードとを連結する複数のリブと、
   を備え、
   前記各ブレード、前記コア、及び前記各リブは、一体的に形成されている、
   流体式回転羽根車。

Images