JP4851423B2 - トルクコンバータ及びプレス装置 - Google Patents

Description

本発明は、トルクコンバータのブレード及びブレードを成形するプレス装置に関するものである。

トルクコンバータは、流体を介した動力伝達のためシェルに複数の羽根状の部材（ブレード）を備えている。一般的に、ブレードは一枚毎にプレス加工等により成形される。また、シェルへのブレードの組み付けは、ブレードに複数の爪部を備えて成形し、この爪部をシェルに予め成形された凹陥部に嵌め込み、溶接等の工程により組み付けていた（特許文献１、参照。）。
特開平０５−１０４２６８号公報

前述のような従来のブレードでは、シェルに組み付ける際、ブレードの爪部とシェルの凹陥部（溝部）との干渉により、組み付け性が悪いという問題があった。

この問題に対して、組み付け性向上のために、ブレードの爪部の先端部の板厚を変化させる工程により、爪部先端を潰したり、コイニングを行う等の対策をとると、工程数が増加し、製造コストが増加するという問題があった。

また、爪部の先端をコイニング加工すると、成形痕が付いてしまい、強度や耐久性が劣るという問題があった。また、コイニング加工を行う場合には、最適な潰し量を見極めるために玉成工数が必要となり、やはりコストが増加してしまうという問題があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、プレス加工のみによってブレードの爪部の先端部を適切な形状に加工することができ、工程数を増加させることなく組み付け性が高いブレードを備えたトルクコンバータ及びブレードを成形するプレス装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施態様によると、シェル１０に固定される複数のブレード１１から構成され、ブレード１１は、シェル１０に嵌合するための爪部１１０を備え、シェル１０は、爪部１１０が嵌合するための溝部１０１を備え、ブレード１１は、板状部材を、パンチ６１及びダイ７１によりプレス加工することによって成形され、パンチ６１及びダイ７１は、爪部１１０に対応する位置のクリアランス量を、爪部１１０以外に対応する位置のクリアランス量よりも大きく設定したことを特徴とする。

本発明によると、プレス装置によって、プレス加工工程のみによって、組み付け性が高いブレードを成形することができるので、トルクコンバータの製造コストを増加させることなく、組み付け性を向上させることができる。

まず、本発明の実施形態のトルクコンバータの構成について図１を用いて説明する。トルクコンバータ１は、車両のエンジンと自動変速機との間に配設される流体継手である。

図１に示すように、トルクコンバータ１は、図示しないエンジンからの回転が伝達されるフロントカバー２と、フロントカバー２に取り付けられフロントカバー２と一体に回転するシェル１０を構成するリヤカバー３と、シェル１０の内壁に設けられた複数のブレード１１で構成されるポンプインペラ４と、ポンプインペラ４と向かい合って配置されるタービンランナ５と、タービンランナ５の回転を図示しない自動変速機に伝達するアウトプットシャフト６とを備える。

タービンランナ５は、略環状のシェル１２と、シェル１２に接合する複数のタービンブレード８とを備える。また、シェル１０は、内壁にブレード１１を備え、ブレード１１は、コア部材４０を備える。コア部材４０は、各ブレード１１を保持すると共に、シェル１０内部において攪拌される流体の流れを適切に保ち、流体継手の作動効率を高めるために備えられる部材である。

次に、シェル１０及びブレード１１の構成について、図２を用いて説明する。なお、図２（ａ）はシェル１０の斜視図であり、図２（ｂ）は、ブレード１１の平面図である。

図２（ａ）に示すように、シェル１０は、ドーナツ環を輪切りにしたような環状形状を備える。シェル１０の内面は、ブレード１１に成形される爪部を嵌め込むための溝部１０１が成形されている。なお、シェル１０は、シェル１０の外周から内周に向かって三列の溝部（１０１Ｃ、１０１Ｄ、１０１Ｅ）を備える。

図２（ｂ）に示すように、ブレード１１は、薄板状の部材であって、略三日月状の形状を備える。ブレード１１は、その周囲が、シェル１０の内面に沿うような形状を備える。なお、ブレード１１は、流体を攪拌させるために好ましいような形状に三次元方向に曲面加工されている。

ブレード１１は、シェル１０及びコア部材４０に嵌合するための突起形状である五つの爪部（１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ）を備える。

このうち、シェル１０の内面側に突出している三つの爪部１１０Ｃ、１１０Ｄ及び１１０Ｅは、それぞれ、シェル１０の三つの溝部１０１Ｃ、１０１Ｄ及び１０１Ｅに嵌め込まれる。また、爪部１１０Ａ、１１０Ｂは、コア部材４０（図１参照）に備えられている溝部（図示省略）に嵌め込まれる。

これら爪部１１０及び溝部１０１の数や幅は、ブレード１１をシェル１０に組み付ける際の組み付け性等を考慮して決定される。より具体的には、ブレード１１がシェル１０に対して、容易に組み付けが可能であり、かつ、容易に外れないような構造とすることが好ましい。

次に、ブレード１１をシェル１０に組み付ける工程について、図３及び図４を用いて説明する。なお、図３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、何れもシェル１０の回転軸中心から外周側にかけての断面図である。また、図４は、図３（ｂ）の丸Ａ部の拡大図である。

ブレード１１をシェル１０に組み付ける工程は、まず、図３（ａ）に示すように、爪部１１０Ｃを、シェル１０の最外周側に備えられている溝部１０１Ｃに嵌め込む。このとき、爪部１１０Ｄ及び１１０Ｅは、未だ溝部１０１Ｄ及び１０１Ｅには嵌め込まれていない状態である。

次に、図３（ｂ）に示すように、既に溝部１０１Ｃに嵌め込まれた爪部１１０Ｃを支点としてブレード１１をシェル１０の内面へと接するように回転移動させる。このとき、爪部１１０Ｄの一部が、シェル１０の中間に備えられている溝部１０１Ｄに嵌め込まれる。そして、ブレード１１の爪部１１０Ｅが、シェル１０の最内周側に備えられている溝部１０１Ｅに接する。

ここで、図４に示すように、シェル１０の内周側に位置する爪部１１０Ｅは、略矩形形状をしている。この矩形形状は、二つの頂部（１１０Ｅ−１及び１１０Ｅ−２）を備える。このうち、内周側の頂部１１０Ｅ−１が、溝部１０１Ｅの頂部１０１Ｅ−１よりも若干内周側に位置するように、各爪部１１０の形状、位置及びシェル１０の各溝部１０１の形状及び位置が設定されている。

次に、ブレード１１に圧を加えて、爪部１１０Ｅを溝部１０１Ｅに嵌め込む。例えば、ブレード１１をハンマー等で叩くことによってブレード１１をシェル１０に圧入する。これにより、爪部１１０Ｅの頂部１１０Ｅ−１がシェル１０の溝部１０１Ｅの頂部１０１Ｅ−１を乗り越えて、爪部１１０Ｅが溝部１０１Ｅに完全に嵌め込まれる。

この結果、図３（ｃ）に示すように、ブレード１１の各爪部１１０Ｃ、１１０Ｄ及び１１０Ｅが、シェル１０の各溝部１０１Ｃ、１０１Ｄ及び１０１Ｅのそれぞれに嵌め込まれる。このとき、爪部１１０Ｅの頂部１１０Ｅ−１が溝部１０１Ｅの頂部１０１Ｅ−１と嵌合することによって、ブレード１１が容易に外れないように固定される。

以上の工程により、ブレード１１がシェル１０に固定される。その後、円環状のコア部材４０を、ブレード１１の爪部１１０Ａ及び１１０Ｂに嵌め込む。これにより、各ブレード１１が、シェル１０の円周方向に確実に固定されると共に、ブレード１１とコア部材４０との間で流体が効率よく攪拌されるための空間が成形される。その後、全てのブレード１１を、シェル１０及びコア部材４０にろう接合等により溶接する。

以上のように、ブレード１１は、爪部１１０がシェル１０の溝部１０１に嵌合することで、シェル１０に固定されるように構成されている。

次に、ブレード１１を成形するためのプレス装置５０の構成を、図５を参照して説明する。なお、図５は、プレス装置５０の断面図である。

図５に示すように、プレス装置５０は、上型６０と下型７０とによって構成される。上型６０は、板状部材を打ち抜くためのパンチ６１を備える。下型７０には、パンチ６１に対応するダイ７１を備える。また、上型６０と下型７０との間には、板状部材を固定するための押さえ部６２が備えられている。

プレス装置５０は、上型６０が油圧等によって下型７０側へと押し下げられることによって、板状部材を、パンチ６１及びダイ７１によって規定された所定の形状を打ち抜く。なお、一般的に、ブレード１１のような薄板状部材は、板状部材からブレード１１の形状の周囲を打ち抜く複数の工程を経て、最終的にブレード１１の形状が残るようなプレス加工により成形される。

ここで、プレス加工では、ダイ７１の開口面積がパンチ６１の打ち抜き面の面積よりも若干大きくなるようにクリアランスを設定する。例えば、ブレードに用いられるような鉄を主原料とする板状部材では、クリアランス量を板状部材の板厚の５％から１０％に設定することが最も好ましい。

ここで、ブレード１１の爪部１１０は、シェル１０への組み付け性の向上のために、頂部１１０Ｅ−１を溝部１０１に挿入が容易な形状とすることが好ましい。例えば、爪部１１０の頂部を板厚方向にテーパ状に成形することが好ましい。しかしながら、爪部１１０をテーパ状等の形状に成形するためには、そのための工程を追加する必要がある。そのため、工程数が増加し、製造コストが増加するという問題があった。

そこで、本発明の実施の形態では、以下に説明するような特徴的な構成により、製造工程を増加することなく、組み付け性を向上させるブレード１１の形状を成形するように構成した。

図６は、本発明の実施の形態の、ブレード１１の爪部１１０Ｅ付近を加工するためのパンチ６１及びダイ７１の要部の形状を示す。

前述したように、パンチ６１及びダイ７１のクリアランス量は、板厚の５％から１０％とすることが最も適切である。従って、爪部１１０Ｅの頂部１１０Ｅ−１以外の部分は、このクリアランス量（以降、「通常のクリアランス量」と表記する）に設定する。

一方、爪部１１０Ｅの内周側の頂部１１０Ｅ−１、すなわち、図６中の記号Ｂで示される部分のクリアランス量を増やし、通常のクリアランス量よりも大なクリアランス量に設定する。例えば、通常のクリアランス量の２倍程度に設定する。

また、爪部１１０Ｅの頂部１１０Ｅ−１付近では、この頂部１１０Ｅ−１に向かって、通常のクリアランス量から大きなクリアランス量へと徐々に変更するように設定する。

すなわち、記号Ａ部から記号Ｂ部にかけて、通常のクリアランス量から大きなクリアランス量へとクリアランス量を連続して変化させるように、パンチ６１及びダイ７１の形状を設定する。

同様に、記号Ｃ部から記号Ｂ部にかけて、通常のクリアランス量から大きなクリアランス量へとクリアランス量を連続して変化させるように、パンチ６１及びダイ７１の形状を設定する。

このように、ブレード１１の爪部１１０Ｅの頂部を中心として、クリアランス量を通常よりも大きくすることによって、この頂部におけるプレス加工におけるダレの量が拡大する。

クリアランス量を大きく設定したプレス加工によって成形されたブレード１１を図７に示す。

図７に示すように、爪部１１０Ｅの頂部１１０Ｅ−１付近は、斜線で示した部分がダレ量が拡大された部分である。すなわち、頂部１１０Ｅ−１を中心としてクリアランス量を大きくした部分が、略扇形形状にダレ量が拡大した部分となる。

また、クリアランス量を連続して変化させたので、ダレ量が急激に変化することなく、頂部を中心として連続してダレ量が変化する。

このように、爪部１１０Ｅの頂部１１０Ｅ−１のダレ量を拡大させる。この結果、爪部１１０Ｅの頂部１１０Ｅ−１がテーパ状に成形される。これにより、ブレード１１の組み付け性が向上する。

このように、爪部１１０Ｅの頂部１１０Ｅ−１をテーパ状に成形したので、前述の図３（ｂ）及び（ｃ）に示した、爪部１１０Ｅを溝部１０１Ｅに嵌め込む工程の作業性が向上する。すなわち、頂部１１０Ｅ−１のテーパ形状により、爪部１１０Ｅと溝部１０１Ｅとの接触面積が減少し、爪部１１０Ｅを溝部１０１Ｅに嵌め込むときの抵抗が少なくなるので、爪部１１０Ｅを溝部１０１Ｅに容易に嵌め込むことができ、ハンマー等による圧入の回数や時間を削減できる。

以上のように、本発明の実施の形態では、ブレード１１の爪部１１０の頂部１１０Ｅ−１を、クリアランス量を大きく設定したパンチ６１及びダイ７１によってプレス加工するので、頂部１１０Ｅ−１のダレ量を拡大させた。これにより、爪部１１０Ｅの頂部１１０Ｅ−１がテーパ状に加工されるので、ブレード１１の組み付け性が向上すると共に、トルクコンバータの製造コストを低くすることができる。

また、爪部１１０に対するつぶし工程等を追加することなく、つぶし加工と同様のダレを爪部１１０に加工することができる。特に、つぶし工程を追加する場合は、つぶしのための金型や、つぶし量の見極めのための玉成期間が必要となるが、これらが必要なくなるため、トルクコンバータの製造コストと組み付け性を両立することができる。

また、つぶし工程では、つぶし量はダイ７１の高さや素材の板厚により変動するが、ダレ量はクリアランス量によってほぼ決定されるため、パンチ６１やダイ７１の形状、素材の板厚等による変動が少ない。従って、成形加工後の形状が安定し、組み付け性が向上する。

また、爪部１１０の頂部を中心として、クリアランス量を連続して変化させているので、ダレ量が急激に変化することなくなだらかに変化するため、組み付け性が向上すると共に、成形痕が成形されず爪部１１０の強度が低下することがない。

このように、一般的に、クリアランス量を増やすことは、ダレ、破断面等が拡大するため、プレス加工においては好ましくないこととされるが、このダレの拡大によって、組み立て性向上、工程数の低減という効果をもたらすことに本願発明の特徴がある。

なお、本発明の実施の形態では、ブレード１１の爪部１１０Ｅの頂部を例に説明したが、この箇所に限られない。例えば、爪部１１０Ｃの、外周側の頂部のクリアランス量を前述のように設定して、ダレ量を拡大してもよい。爪部１１０Ｃの頂部のダレ量を拡大することにより、図３（ａ）に示す、爪部１１０Ｃをシェル１０へ嵌め込む工程の組み付け性が向上する。

同様に、他の爪部１１０Ａ、１１０Ｂ及び１１０Ｄの頂部（外周側及び内周側）のクリアランス量を前述のように設定してもよい。

また、本発明の実施の形態では、ポンプインペラ４側のシェル１０に組み付けるブレード１１について説明したが、タービンランナ５側に組み付けるブレードについても、前述のような工程によって加工してもよい。

また、本発明の実施の形態は、トルクコンバータ１に用いられるブレード１１に限られるものではなく、プレス加工により成形される爪部を有する部材に適用できる。この爪部の頂部のダレを拡大することにより、溝部を有する部材に爪部を嵌め込むときの作業性が向上する。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

本発明の第１実施形態のトルクコンバータを示す概略構成図である。 （ａ）本発明の実施の形態のシェルの斜視図である。（ｂ）ブレードの平面図である。 本発明の実施の形態のブレードをシェルに組み付ける工程を示す説明図である。 本発明の実施の形態の、図３（ｂ）の丸Ａ部の拡大図である。 本発明の実施の形態のプレス装置の構成の断面図である。 本発明の実施の形態のパンチとダイとの要部の形状を示す説明図である。 （ａ）本発明の実施の形態の爪部の頂部の拡大図である。

符号の説明

１ トルクコンバータ
５ タービンランナ
１０ シェル
１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄ、１０１Ｅ 溝部
１０１Ｅ−１ 頂部
１１ ブレード
１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ 爪部
１１０Ｅ−１、１１０Ｅ−２ 頂部
５０ プレス装置
６１ パンチ
７１ ダイ

Claims (6)

1. シェルに固定される複数のブレードから構成され、
   前記ブレードは、前記シェルに嵌合するための爪部を備え、
   前記シェルは、前記爪部が嵌合するための溝部を備え、
   前記ブレードは、板状部材を、前記爪部を成形する位置のクリアランス量を前記爪部以外を成形する位置のクリアランス量よりも大きくしたパンチとダイとによるプレス加工により打ち抜いて成形されたことを特徴とするトルクコンバータ。
2. 前記ブレードは、板状部材を、前記爪部の頂部付近を成形する位置のクリアランス量を前記爪部の頂部付近以外を成形する位置のクリアランス量よりも大きくしたパンチとダイとによるプレス加工により打ち抜いて成形されたことを特徴とする請求項１に記載のトルクコンバータ。
3. 前記ブレードは、板状部材を、前記爪部の頂部付近以外を成形する位置のクリアランス量から前記爪部の頂部を成形する位置のクリアランス量へと連続的に大きくしたパンチとダイとによるプレス加工により打ち抜いて成形されたことを特徴とする請求項２に記載のトルクコンバータ。
4. パンチ及びダイによって板状部材をプレス加工により打ち抜いて爪部を有する所定形状を成形するプレス装置において、
   前記パンチとダイとのクリアランス量は、前記爪部を成形する位置のクリアランス量を、前記爪部以外を成形する位置のクリアランス量よりも大きくしたことを特徴とするプレス装置。
5. 前記パンチとダイとのクリアランス量は、前記爪部の頂部付近を成形する位置のクリアランス量を、前記爪部の頂部付近以外を成形する位置のクリアランス量よりも大きくしたことを特徴とする請求項４に記載のプレス装置。
6. 前記パンチとダイとのクリアランス量は、前記爪部の頂部付近以外を成形する位置のクリアランス量から、前記爪部の頂部を成形する位置のクリアランス量へと連続的に大きくしたことを特徴とする請求項５に記載のプレス装置。

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