JP3854797B2 - トルクコンバータの羽根車及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクコンバータの羽根車及びその製造方法、特に羽根車のコアとブレードとの結合に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トルクコンバータは、車両等において、エンジン側の回転体からトランスミッション側の回転体にトルクを伝達するために用いられている。このトルクコンバータは、一般に、フロントカバーと、３種の羽根車（インペラ，タービン，ステータ）とから構成されている。エンジン側の回転体からフロントカバーにトルクが入力されると、インペラがフロントカバーとともに回転する。すると、この回転により速度エネルギーを持った作動油がインペラ，タービン，ステータの間を循環し、タービンが作動油の速度エネルギーを吸収し、タービンに固定されるトランスミッション側のシャフトにトルク出力する。
【０００３】
このようなトルクコンバータには、上記のように羽根車が組み込まれている。羽根車は、主として、外側の環状シェル、内側の環状コア、及び複数のブレードとから構成されている。ブレードは、円周方向に等間隔に並び、一端がシェルに、他端がコアに結合されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
トルクコンバータの羽根車を製造する過程においては、それぞれ別々に成形されるシェル、コア、及びブレードを結合させる必要がある。従来においては、まず、シェルに対してブレードを結合させている。そして、次にコアを用意し、ブレードの羽根本体から延びるタブをコアに形成されたスリットに挿入して、ブレードのタブとコアとをかしめ（カシメ）や溶接によって結合させている。
【０００５】
しかし、このような製造方法においては、コアのスリットにブレードのタブを挿入する作業の効率が悪くなることが多い。現状においては、タブを所定のスリットに挿入するために、ブレードをたたいたりしながら時間をかけて作業を行っている。
【０００６】
また、従来は、上記のように、ブレードの羽根本体から延びるタブをコアのスリットに挿入し、それを折り曲げる又は溶接することによってブレードとコアとを結合させている。したがって、タブを折り曲げる手法を採る場合には、折り曲げ加工時に羽根本体を保持しなければならず、タブの折り曲げの影響を受けて羽根本体の形状が変化してしまうという不具合がある。また、タブをコアに溶接する手法を採る場合にも、溶接の際の熱や歪の影響が羽根本体に及び、羽根本体の形状が変化してしまう不具合がある。
【０００７】
本発明の課題は、ブレードの形状精度が高くなるトルクコンバータの羽根車、及びその製造方法を提供することにある。また、別の本発明の課題は、トルクコンバータの羽根車の製造における作業効率を向上させることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のトルクコンバータの羽根車は、外側のシェルと内側のコアとの間に複数のブレードが配置されているトルクコンバータの羽根車であって、ブレードは、ブレード本体と、ブレード本体からブレード本体と交差する方向に延びるタブとを有し、ブレードとコアとは、タブにコアを載置してタブとコアの一部とを接触させて重ね合わせた後、両者を塑性加工することにより結合されている。
【０００９】
ここでは、従来のようにコアに設けたスリットにブレードのタブを差し込むといった構造を採らずに、ブレードのタブとコアの一部とを接触させて重ね合わせ、その重ね合わせ部分に塑性加工を施すことによって、コアとブレードとを結合させている。このため、ブレードについては、そのタブだけを保持しながら結合作業を行うことができるようになる。すなわち、重ね合わせた部分に塑性加工を施すときに、ブレードのタブ以外の部分を保持せずに加工することが可能であり、重ね合わされて塑性加工が施されるタブは変形するが、それ以外の部分については殆ど変形しないようにすることができる。これにより、結合前のブレードの形状精度が結合後においても高く保持されるようになる。
【００１０】
また、塑性加工としては、重なり部分に切り込みを入れる、重なり部分の中央を打ち抜く、重なり部分の中央を絞る、重なり部分の一部を曲げるなど、種々の形態が考えられる。
【００１１】
請求項２に記載のトルクコンバータの羽根車は、請求項１に記載の羽根車であって、ブレードとコアとは、さらに、ろう付けにより接合されている。
【００１２】
ここでは、塑性加工により結合されたブレード及びコアが更にろう付けされるため、塑性加工による結合度合いを仮止め程度にすることができる。また、塑性加工によりある程度の強度が確保されている場合においても、ろう付けによって、羽根車の強度を更に向上させることができる。
【００１３】
請求項３に記載のトルクコンバータの羽根車は、請求項１又は２に記載の羽根車であって、ブレードのタブとコアの一部とは、パンチ及びダイの間に挟まれ、パンチのダイへのプレスによって塑性加工される。
【００１４】
ここでは、パンチ及びダイの間にブレードのタブ及びコアの一部を挟んでプレスすることによって、両者を塑性加工して結合させている。したがって、ブレード及びコアは、それらの一部がダイに保持された状態で、プレスによって結合される。すなわち、タブ以外のブレードの他の部分については、塑性変形させるためには保持する必要がなく、プレスによる力が作用して変形が生じる恐れが殆どなくなる。
【００１５】
請求項４に記載の製造方法は、外側のシェルと内側のコアとの間に、その第１部がコアの第２部と重ね合わされ塑性加工により結合された複数のブレードが配置されているトルクコンバータの羽根車を製造する製造方法である。この製造方法は、第１工程と、第２工程と、第３工程とを備えている。第１工程では、複数のブレードを配置に合った状態で保持し、それらのブレードの第１部に下方からダイを当接させる。第２工程では、ダイの上に載っているブレードの第１部に対して、上方からコアの第２部を載せる。第３工程では、ダイの上に載っているブレードの第１部及びコアの第２部に対して、上方からパンチを押圧させる。
【００１６】
ここでは、従来のようにコアに設けたスリットにブレードのタブを差し込んで塑性加工や溶接を行うといった手法を採らずに、下面がダイに保持されたブレードの一部（第１部）にコアの一部（第２部）を載せ、その重ね合わせ部分にパンチを打ち下ろす等して押圧させることで塑性加工を施し、コアとブレードとを結合させている。すなわち、ブレードについては、その第１部だけをダイで保持しながら結合作業を行うことができる。したがって、第１部及び第２部にパンチを押圧させるときに、ブレードの第１部以外の部分には殆ど力が作用せず、第１部は塑性変形するが、それ以外の部分については殆ど変形しない。このように、ここでは、結合前のブレードの形状精度が結合後においても高く保持されるようになる。
【００１７】
請求項５に記載の製造方法は、請求項４に記載の製造方法であって、第１工程では、全てのブレードを配置に合った状態で保持し、全てのブレードの第１部の下面にダイを当接させる。
【００１８】
ここでは、適切に配置された全てのブレードの第１部の下面にダイを当接させているため、各ダイに対してパンチが押圧されると、全てのブレードが適切な配置でコアに結合される。なお、パンチによる押圧については、１つのパンチにより順番に各ブレードをコアに結合させていってもよいし、複数のパンチにより多数のブレードを同時にコアに結合させてもよい。
【００１９】
請求項６に記載の製造方法は、請求項５に記載の製造方法であって、全てのブレードに対してパンチを用意する。そして、第３工程では、全てのブレードの第１部及びその上に載っているコアの第２部に対して、パンチを同時に押圧させる。
【００２０】
ここでは、適切に配置された全てのブレードの第１部の下面にダイが当接している状態で、パンチをブレードの数だけ用意して、同時にパンチを押圧させている。これにより、同時に全てのブレードがコアに結合した状態となる。すなわち、ここでは、作業効率が上がり生産性が向上する。
【００２１】
請求項７に記載の製造方法は、請求項４から６のいずれかに記載の製造方法であって、第４工程をさらに備えている。第４工程では、第１工程、第２工程、及び第３工程によりユニット化されたコア及びブレードをシェルと合わし、ブレードとシェルとを結合させる。
【００２２】
従来、シェルに結合されたブレードのタブをコアに挿入する作業で時間がかかっているが、ここでは先にブレードをコアに結合させてユニット化し、それを後からシェルと結合させている。これにより、作業が容易となり、作業効率が向上する。
【００２３】
特に、ブレードとコアとを塑性加工によって仮止め結合した状態で、それをシェルに合わせて結合させる場合には、作業効率が非常によくなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に係る羽根車（インペラ１３及びタービン１４）を含むトルクコンバータを、図１に示す。トルクコンバータ１０は、Ｏ−Ｏを回転軸とするものであり、図の左側に配されるエンジン（図示せず）と図の右側に配されるトランスミッション（図示せず）との間に配置される。
【００２５】
＜トルクコンバータ１０の構成＞
このトルクコンバータ１０は、エンジン側のクランクシャフト８１からトランスミッションのメインドライブシャフト９１にトルクを伝達するための機構であり、主として、フロントカバー１２と、インペラ１３と、タービン１４と、ステータ１５と、ロックアップクラッチ１９とから構成されている。
【００２６】
フロントカバー１２は、フレキシブルプレート１１を介してクランクシャフト８１に連結される。
【００２７】
インペラ１３は、インペラシェル１３ａと、インペラシェル１３ａの内側に固定された複数のインペラブレード３２と、インペラブレード３２の内側に固定される環状のインペラコア３３と、インペラシェル１３ａの内周端に固定されているインペラハブ１３ｂとから構成されている。フロントカバー１２とインペラ１３のインペラシェル１３ａとは、図１に示すように互いの外周部が接合され、両者で作動油室を形成する。
【００２８】
タービン１４は、作動油室内でインペラシェル１３ａと対向するように配置されており、主に、タービンシェル４１と、タービンシェル４１に固定された複数のタービンブレード４２と、タービンブレード４２の内側に固定される環状のタービンコア４３とから構成されている。タービンシェル４１の内周端は、内周面にメインドライブシャフト９１と連結するためのスプライン孔が形成されているタービンハブ１８に固定される。
【００２９】
ステータ１５は、インペラ１３とタービン１４との間に配置されており、ワンウェイクラッチを介して、トランスミッションのハウジングに固定されたステータシャフト９２に固定されている。
【００３０】
ロックアップクラッチ１９は、フロントカバー１２とタービン１４とを機械的に連結するための機構であり、フロントカバー１２とタービン１４との間に配置される。
【００３１】
＜トルクコンバータ１０の動作＞
エンジン側のクランクシャフト８１からのトルクは、フレキシブルプレート１１からフロントカバー１２に入力される。このトルクは、フロントカバー１２に固定されているインペラシェル１３ａにも伝達される。これにより、インペラ１３が回転し、作動油がインペラ１３側からタービン１４側へと流れる。この作動油の流れによってタービン１４が回転し、タービン１４のトルクはタービンハブ１８を介してメインドライブシャフト９１に出力される。
【００３２】
＜羽根車の製造方法＞
次に、羽根車であるインペラ１３及びタービン１４の製造について説明する。どちらも同様の製法によって作られるため、ここでは、タービン１４を例に取って説明する。
【００３３】
〔タービン１４の詳細構成〕
図２に、タービン１４の平面図を示す。上記のように、タービン１４は、中央に円孔が開けられたタービンシェル４１と、複数のタービンブレード４２と、タービンブレード４２の内側に固定される環状のタービンコア４３とから構成される。これらの各構成要素４１，４２，４３は、それぞれ別々に成形され、位置決めされた上で結合される。
【００３４】
タービンブレード４２には、図２及び図３に示すように、ブレード本体４２ａから延びるタブ４２ｂが形成されている。タブ４２ｂは、ブレード本体４２ａと交差している。
【００３５】
なお、図２においては、理解の容易のため、タービンブレード４２の枚数を実際よりも少なくしたものを示している。
【００３６】
〔各構成要素４１，４２，４３の結合順序〕
従来は、タービンブレードをタービンシェルに固定した後に各タービンブレードの内側端を結ぶようにタービンコアを装着させており、タービンコアの装着の際にはタービンブレードの本体部分を保持しながらタブをタービンコアにかしめたり溶接したりしている。
【００３７】
これに対し、本実施形態における製造方法では、まず複数のタービンブレード４２をタービンコア４３と結合させて１ユニットとして、その後にユニット化されたタービンブレード４２及びタービンコア４３をタービンシェル４１に固定する手順を採っている。
【００３８】
〔タービンブレード４２とタービンコア４３との結合〕
（仮止め結合）
タービンブレード４２とタービンコア４３とを結合させる際には、まず、図４に示すプレス装置を用いて、両者４２，４３を仮止め結合させる。
【００３９】
図４のプレス装置は、ダイ６１と、パンチ６２と、下型７１と、上型７２とを備えている。下型７１は、環状の型であり、全てのタービンブレード４２を位置決めして保持することができる。
【００４０】
各タービンブレード４２は、そのブレード本体４２ａが下型７１の位置決め部７１ａ，７１ｂ，７１ｃにより位置決めされた状態で、下型７１により保持される。このときには、図４に示すように、タービンブレード４２のタブ４２ｂが略水平状態となる。そして、これらのタブ４２ｂの下面には、タービンブレード４２の数量だけ用意されているダイ６１の上面が当接する。
【００４１】
下型７１及びダイ６１によって全てのタービンブレード４２を保持させたら、次に、各タービンブレード４２のタブ４２ｂの上にタービンコア４３を載置する。このときのタービンコア４３の位置は、下型７１によって自動的に所定位置に決められる。そして、このタービンコア４３の載置により、各タブ４２ｂの上方に位置するタービンコア４３の被結合部４３ａと各タブ４２ｂとが重なり合った状態となる。
【００４２】
次に、下型７１の上に上型７２がセットされる。この上型７２には、図４に示すように、鉛直方向に延びる円柱状の穴７２ａが形成されている。穴７２ａは、上型７２をセットしたときに、タブ４２ｂの真上にくる。
【００４３】
下型７１をセットしたら、次に、ダイ６１に向けてパンチ６２を打ち下ろす。ここでは、１つのパンチ６２が順番に各タブ４２ｂの上方に位置するようにパンチ６２又は型７１，７２を回転させ、タービンブレード４２を１つずつタービンコア４３に結合させていく。なお、パンチ６２は、上型７２の穴７２ａを通ってダイ６１に打ち下ろされる。
【００４４】
パンチ６２がダイ６１に打ち下ろされると、図３に示すように、タービンコア４３の被結合部４３ａ及びタービンブレード４２のタブ４２ｂは、ダイ６１の上部に形成されている凹部６１ａにはまり込むように塑性変形する。この塑性変形により、被結合部４３ａとタブ４２ｂとが結合される。
【００４５】
（結合強度の確保）
上記のように仮止め結合されたタービンブレード４２及びタービンコア４３は、製品強度を確保するために、ろう付けされる。ろう付けは、ユニット化されたタービンブレード４２及びタービンコア４３をタービンシェル４１に固定した後に行ってもよいし、タービンシェル４１に固定する前に行ってもよい。タービンブレード４２及びタービンコア４３をタービンシェル４１に固定した後にろう付けを行う場合には、タービンブレード４２とタービンコア４３とのろう付け及びタービンブレード４２とタービンシェル４１とのろう付けを同時に行ってもよい。
【００４６】
なお、タービンブレード４２及びタービンコア４３をタービンシェル４１に固定するときには、かしめや溶接などの従来技術を用いてもよい。
【００４７】
＜羽根車の製造に関する特徴＞
（１）
従来は、タービンブレードをタービンシェルに固定した後に各タービンブレードの内側端を結ぶようにタービンコアを装着させており、タービンコアの装着の際にはタービンブレードの本体部分を保持しながらタブをタービンコアにかしめたり溶接したりしている。このため、図６に示すようにタービンコア１４３のスリット１４３ａにタービンブレード１４２のタブ１４２ｂを差し込むときに、タービンブレード１４２をたたいたりしなければならず、作業に時間がかかっている。また、図６に示すようにタブ１４２ｂの先端をタービンコア１４３にかしめるときには、タービンブレード１４２のブレード本体１４２ａを固定しながらタブ１４２ｂをかしめる必要があるため、ブレード本体１４２ａにも力が作用してブレード本体１４２ａの形状精度が悪化することがある。
【００４８】
これに対し、本実施形態においては、従来のようにコアに設けたスリットにブレードのタブを差し込んで塑性加工や溶接を行うといった手法を採らずに、下面がダイ６１に保持されたタービンブレード４２のタブ４２ｂにタービンコア４３の被結合部４３ａを載せ、その重ね合わせ部分にパンチ６２を打ち下ろして押圧させることで塑性加工を施し、両者４２，４３を結合させている。このため、タブ４２ｂ及び被結合部４３ａにパンチ６２を打ち下ろすときに、ブレード本体４２ａには殆ど力が作用せず、タブ４２ｂは塑性変形するがブレード本体４２ａについては殆ど変形が起こらない。したがって、ここでは、仮止め結合前のタービンブレード４２の形状精度が仮止め結合後においても高く保持される。
【００４９】
また、本実施形態における製造方法では、まず複数のタービンブレード４２をタービンコア４３と結合させて１ユニットとして、その後にユニット化されたタービンブレード４２及びタービンコア４３をタービンシェル４１に固定する手順を採っている。そして、ダイ６１，パンチ６２及び型７１，７２によって、タービンブレード４２とタービンコア４３とを簡単に位置決めした上で、両者４２，４３を仮止め結合させることができる。したがって、従来のように作業に時間がかかることがなくなり、作業効率が向上する。
【００５０】
（２）
ここでは、仮止め結合したタービンブレード４２及びタービンコア４３に対して最終的にろう付けを行うため、強度面では、従来の溶接による結合よりも疲労強度が向上することになる。
【００５１】
［他の実施形態］
（Ａ）
上記実施形態では、１つのパンチ６２によって、各タービンブレード４２のタブ４２ｂを順番にタービンコア４３に仮止め結合させているが、パンチ６２をタービンブレード４２の数量だけ用意して、同時に全てのパンチ６２を打ち下ろすことによって１ショットで仮止め結合を終わらせることも可能である。この場合には、作業時間が非常に短縮され、生産性が向上する。
【００５２】
（Ｂ）
上記実施形態では、図３及び図４に示すように、タービンコア４３の被結合部４３ａ及びタービンブレード４２のタブ４２ｂの重なり部分の中央付近にパンチ６２を打ち下ろし、両者４３ａ，４２ｂを図３に示すように塑性変形させて仮止め結合させているが、図５に示すように、パンチ６５をダイ６４に打ち下ろすことによって両者４３ａ，４２ｂを貫通する穴を開け、それによる両者４３ａ，４２ｂの塑性変形で仮止め結合を行ってもよい。
【００５３】
また、その他の塑性加工として、両者４３ａ，４２ｂの重なり部分に切り込みを入れる、両者４３ａ，４２ｂの重なり部分の中央を絞る、両者４３ａ，４２ｂの重なり部分の一部を曲げるなど、種々の形態が考えられる。
【００５４】
（Ｃ）
上記実施形態では、仮止め結合によってタービンブレード４２のタブ４２ｂに形成される凸部がタービンシェル４１側にくるようになっているが、トルクコンバータ１０の性能上影響を与えない部位に形成するようにすれば、流体通路側に突出するようにしても、その反対側に突出するようにしてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
本発明では、ブレードの一部（第１部）とコアの一部（第２部）とを重ね合わせ、その重ね合わせ部分に塑性加工を施すことによってコアとブレードとを結合させているため、塑性加工を施すときにブレードの第１部以外の部分を保持せずに加工することが可能であり、重ね合わされて塑性加工が施される第１部は変形するが、それ以外の部分については殆ど変形しないようにすることができる。これにより、結合前のブレードの形状精度が結合後においても高く保持されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る羽根車を含むトルクコンバータの縦断面図。
【図２】 タービンの平面図。
【図３】 図２のIII−III矢視図。
【図４】 タービンブレードとタービンコアとを結合させるためのプレス装置の概略図。
【図５】 他の実施形態におけるタービンブレードとタービンコアとの塑性変形を示す図。
【図６】 従来のタービンブレードとタービンコアとの塑性変形を示す図。
【符号の説明】
１０ トルクコンバータ
１４ タービン（羽根車）
４１ タービンシェル（シェル）
４２ タービンブレード（ブレード）
４２ａ ブレード本体
４２ｂ タブ（第１部）
４３ タービンコア（コア）
４３ａ 被結合部（第２部）
６１ ダイ
６２ パンチ
７１ 下型
７２ 上型

Claims (7)

1. 外側のシェルと内側のコアとの間に複数のブレードが配置されているトルクコンバータの羽根車であって、
   前記ブレードは、ブレード本体と、前記ブレード本体から前記ブレード本体と交差する方向に延びるタブとを有し、
   前記ブレードと前記コアとは、前記タブに前記コアを載置して前記タブと前記コアの一部とを接触させて重ね合わせた後、両者を塑性加工することにより結合されている、
   トルクコンバータの羽根車。
2. 前記ブレードと前記コアとは、さらに、ろう付けにより接合されている、
   請求項１に記載のトルクコンバータの羽根車。
3. 前記ブレードのタブと前記コアの一部とは、パンチ及びダイの間に挟まれ、前記パンチの前記ダイへのプレスによって塑性加工される、
   請求項１又は２に記載のトルクコンバータの羽根車。
4. 外側のシェルと内側のコアとの間に、その第１部が前記コアの第２部と重ね合わされ塑性加工により結合された複数のブレードが配置されているトルクコンバータの羽根車を製造する製造方法であって、
   複数の前記ブレードを配置に合った状態で保持し、それらの前記ブレードの第１部に下方からダイを当接させる第１工程と、
   前記ダイの上に載っている前記ブレードの第１部に対して、上方から前記コアの第２部を載せる第２工程と、
   前記ダイの上に載っている前記ブレードの第１部及び前記コアの第２部に対して、上方からパンチを押圧させる第３工程と、
   を備えた製造方法。
5. 前記第１工程では、全ての前記ブレードを配置に合った状態で保持し、全ての前記ブレードの第１部の下面に前記ダイを当接させる、
   請求項４に記載の製造方法。
6. 全ての前記ブレードに対して前記パンチを用意し、
   前記第３工程では、全ての前記ブレードの第１部及びその上に載っている前記コアの第２部に対して、前記パンチを同時に押圧させる、
   請求項５に記載の製造方法。
7. 前記第１工程、前記第２工程、及び前記第３工程によりユニット化された前記コア及び前記ブレードを前記シェルと合わし、前記ブレードと前記シェルとを結合させる第４工程をさらに備えた、
   請求項４から６のいずれかに記載の製造方法。

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