JP4945602B2 - ブレード固定方法及びブレード固定装置 - Google Patents

Description

本発明は、トルクコンバータのシェルにブレードを固定する技術に関する。

トルクコンバータのタービンシェルとインペラシェル（以下、総称して「シェル」という。）は、シェルの内面に複数のブレードを固定することで構成される。ブレードの固定方法としては、シェルに形成されるスリットにブレードから延出する爪部を圧入し、その後、圧入部位をロウ付けする方法が一般的である。しかし、ロウ付けする方法は、ロウ材（銅）の材料費に加え、ロウ材を圧入部周辺に配置して炉内で溶融させる工程を必要とし、シェルの製造コストを増大させる要因となっていた。

この点に関し、特許文献１は、ブレードを圧入した後、シェルの内周側部位をかしめてシェルの肉の一部をブレードに乗せ、これによってブレードを固定する技術を開示している。

特開平１−３０７５６５号公報

特許文献１の方法によれば、ロウ付けする方法に比べ、シェルの製造コストを下げることが可能である。しかしながら、この方法では、かしめによるシェルの肉の移動が十分でないとブレードの固定が不十分になり、ブレードがシェルから抜け落ちてしまう可能性があった。

本発明は、このような技術的課題を鑑みてなされたもので、かしめによりブレードをより強固に固定できるようにすることを目的とする。

本発明のある態様によれば、トルクコンバータのシェルにブレードを固定するブレード固定方法であって、前記シェルに前記ブレードを圧入する圧入工程と、パンチ押付け方向に対して鋭角をなすパンチ面を前記シェルの径方向外側に有する荒かしめ用パンチを前記シェルの内周側部位に押し付ける荒かしめ工程と、前記パンチ押付け方向とパンチ面のなす角が前記荒かしめ用パンチよりも大きな仕上げかしめ用パンチを前記荒かしめ工程によってかしめられた部位に押し付ける仕上げかしめ工程と、を含むことを特徴とするブレード固定方法が提供される。

本発明の別の態様によれば、トルクコンバータのシェルに圧入されたブレードをかしめ固定するブレード固定装置であって、パンチ押付け方向に対して鋭角をなすパンチ面を前記シェルの径方向外側に有する荒かしめ用パンチと、前記パンチ押付け方向とパンチ面のなす角が前記荒かしめ用パンチよりも大きな仕上げかしめ用パンチと、前記荒かしめ用パンチ及び前記仕上げかしめ用パンチのいずれか一方を前記シェルの内周側部位の上方に移送するパンチ移送機構と、前記内周側部位の上方に移送されたパンチを前記内周側部位に押し付けるプレスシリンダと、を備えたことを特徴とするブレード固定装置が提供される。

これらの態様によれば、かしめによる肉の移動量が増大し、ブレードをより強固に固定することができる。

ポンプインペラの断面図である。 ポンプインペラをタービンランナ側からみた図である。 二段かしめを行うブレード固定装置の正面図である。 仕上げかしめ用パンチアセンブリの拡大断面図である。 荒かしめ用パンチの拡大図である。 仕上げかしめ用パンチの拡大図である。 パンチ押付け時の状態を説明するための図である。 二段かしめの説明図である。 二段かしめの説明図である。 二段かしめの説明図である。 二段かしめの説明図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において「径方向内側」、「径方向外側」、「周方向」とは、シェルを基準とした方向を意味する。

図１、図２は本発明の実施形態に係るブレード固定方法ないしブレード固定装置を用いて製造されたポンプインペラ１を示している。図１はポンプインペラ１の断面図、図２はポンプインペラ１をタービンランナ側から見た図である。

ポンプインペラ１は、中央に開口部２１を有する椀状のインペラシェル（以下、「シェル」という。）２と、開口部２１に連結される筒状のスリーブ３と、周方向に所定の間隔をおいてシェル２の内面に固定される複数のブレード４と、複数のブレード４を連結する環状のコア５とで構成される。ポンプインペラ１は、図示しないタービンランナ、ステータと組み合わされてトルクコンバータを構成する。

以下、ブレード４をシェル２に固定する方法について説明する。

ブレード４が固定される位置に対応して、シェル２の内面にはブレード一つにつき３つのスロット２２〜２４が形成されており、コア５にはブレード一つにつき２つの細孔２５、２６が形成されている。また、ブレード４は、スロット２２〜２４に対応する３つの爪部４１〜４３をシェル２側に有するとともに、細孔２５、２６に対応する２つの爪部４４、４５をコア５側に有している。

ブレード４をシェル２に固定するには、まず、シェル２側の爪部４１〜４３をシェル２のスロット２２〜２４に圧入する。圧入は、爪部４１〜４３とスロット２２〜２４の位置を合わせ、作業者がハンマーでブレード４を打ち込むことで行われる。

全てのブレード４を圧入したら、次に、コア５をブレード４上に載置する。このとき、ブレード４のコア５側の爪部４４、４５がコア５の細孔２５、２６に挿通される。そして、細孔２５、２６から突き出た爪部４４、４５の先端に対してローラを押し当てて屈曲させ（ローリング加工）、該先端の側面をコア５の表面に押し付けることでコア５をブレード４に固定する。これにより、複数のブレード４がコア５によって周方向に互いに連結される。

この状態ではブレード４がシェル２に十分に固定されていない。このため、後述する二段かしめによりシェル２の内周側部位２７をかしめ、ブレード４をより強固に固定する。シェル２の内周側部位２７とは、シェル２の開口部２１の縁部２１ｅとブレード４の圧入位置の間の部位、より具体的には、シェル２の開口部２１の縁部２１ｅよりも径方向外側であって、最も径方向内側のスロット２４及び爪部４３よりも径方向内側の部位である。

この二段かしめによれば、シェル２の内周側部位２７において径方向外側に十分な肉の移動が起こり、ブレード４の最も径方向内側の爪部４３に隣接してブレード抜け止め用の隆起部２８（図７Ｄ参照）が形成されるとともに、最も径方向内側のスロット２４の溝幅が縮小され、スロット２４における爪部４３の把持力が増大される。

スリーブ３は、この二段かしめの後にシェル２の開口部２１に溶接により連結される。

二段かしめは、荒かしめと仕上げかしめからなり、図３に示すブレード固定装置６により行われる。

ブレード固定装置６は、上下方向に伸縮するロッドを有するプレスシリンダ６１と、プレスシリンダ６１のロッドに連結され、ガイド６２により上下方向に案内される昇降ステージ６３と、昇降ステージ６３に固定され、水平方向に伸縮するロッドを有するチェンジシリンダ６４と、シェル２が載置されるダイス６５を備える。チェンジシリンダ６４のロッドには、昇降ステージ６３の下面に水平方向にスライド自在に連結されるパンチベース６６が連結されており、パンチベース６６の下面には、アダプタ６７を介して荒かしめ用パンチアセンブリ７及び仕上げかしめ用パンチアセンブリ８が固定されている。

ダイス６５に載置されるシェル２は、ローリング加工後のシェル、すなわち、ブレード４とコア５が取り付けられたシェルであり、スリーブ３はまだ取り付けられていない。

チェンジシリンダ６４は、荒かしめ用パンチアセンブリ７及び仕上げかしめ用パンチアセンブリ８のいずれか一方を、すなわち、２つのパンチを交代的にシェル２の内周側部位２７の上に移送するシリンダである。チェンジシリンダ６４を収縮させた状態（図示の状態）では、シェル２の内周側部位２７の上方に荒かしめ用パンチアセンブリ７が配置され、チェンジシリンダ６４を伸張させた状態では、シェル２の内周側部位２７の上方に仕上げかしめ用パンチアセンブリ８が配置される。

図４は、仕上げかしめ用パンチアセンブリ８を拡大した図である。仕上げかしめ用パンチアセンブリ８は、パンチ８１と、パンチ８１を保持するパンチングプレート８２及びパッキング８３と、パンチングプレート８２と一体的にセンターピン８４に連結される中子８５とを備える。仕上げかしめ用パンチアセンブリ８は、センターピン８４を介してアダプタ６７に固定される。

パンチングプレート８２には、パンチングプレート８２を上下方向に貫通し、かつ、上端側内部に段部８６ｓを有するパンチ取付孔８６が複数形成されている。

パンチ取付孔８６に挿通されたパンチ８１は、パンチ８１の先端に形成されるパンチ面８１ｐがパンチ取付孔８６から露出するとともに頭部８１ｈがパンチ取付孔８６内の段部８６ｓに係止され、パッキング８３を頭部８１ｈに押し付けることによりパンチングプレート８２に固定される。パッキング８３はボルト８７でパンチングプレート８２に固定され、パンチングプレート８２は、中子８５とともにセンターピン８４の下端にボルト８８で固定される。

中子８５は、シェル２の開口部２１と略同径の外周面８５ｏを有する。「略同径」とは、開口部２１の径よりも僅かに径が小さく、開口部２１に中子８５を挿入した際に開口部２１の内周面に中子８５の外周面８５ｏが接触する位の径を言う。外周面８５ｏの下半分は、シェル２の開口部２１への中子８５の挿入を容易にするためにテーパ面８５ｔとなっている。中子８５は、後述するように、二段かしめにおけるシェル２の開口部２１の変形抑制と、仕上げかしめ用パンチアセンブリ８とシェル２のセンタリングに利用される。

荒かしめ用パンチアセンブリ７は仕上げかしめ用パンチアセンブリ８と略同じ構成で、パンチの構成のみ異なる。したがって、ここではパンチの構成の相違についてのみ説明し、荒かしめ用パンチアセンブリ７についての詳しい説明は省略する。

図５Ａ、図５Ｂは上記ブレード固定装置６で用いるパンチを拡大した図である。

図５Ａは荒かしめ用パンチ７１を示している。荒かしめ用パンチ７１は、パンチ押付け方向に対してなす角θ１が鋭角、例えば、６０°のパンチ面７１ｐを径方向外側に有する。また、荒かしめ用パンチ７１は、パンチ取付孔の段部に荒かしめ用パンチ７１を係止するために、胴部よりも幅広な頭部７１ｈを先端部の反対側に有する。

これに対し、図５Ｂは仕上げかしめ用パンチ８１を示している。仕上げかしめ用パンチ８１のパンチ面８１ｐとパンチ押付け方向がなす角θ２は、荒かしめ用パンチ７１のパンチ面７１ｐがパンチ押付け方向となす角θ１よりも大きく、この例では９０°である。その他の構成は荒かしめ用パンチ７１と同じである。

ブレード固定装置６はこのように構成され、プレスシリンダ６１を伸張させると、図３に示す状態から昇降ステージ６３がガイド６２に沿って下降し、昇降ステージ６３に取り付けられているチェンジシリンダ６４、パンチベース６６及びパンチアセンブリ７、８が一体となって下降する。チェンジシリンダ６４の伸張・収縮状態によって、荒かしめ用パンチ７１あるいは仕上げかしめ用パンチ８１がシェル２の内周側部位２７に押し付けられる。

図６は仕上げかしめ用パンチアセンブリ８を降下させた場合を示している。

この状態では、仕上げかしめ用パンチ８１がシェル２の内周側部位２７に押し付けられ、当該部位がかしめられる。このとき、シェル２の開口部２１に配置された中子８５の外周面８５ｏが開口部２１の内周面に当接することで、シェル２の開口部２１の変形が防止されるとともに、仕上げかしめ用パンチアセンブリ８とシェル２がセンタリングされる。

荒かしめ用パンチアセンブリ７を降下させた場合についても同様であり、荒かしめ用パンチ７１によりシェル２の内周側部位２７がかしめられ、このとき、中子８５により開口部２１の変形が防止されるととともに、荒かしめ用パンチアセンブリ７とシェル２がセンタリングされる。

図７Ａ〜図７Ｄは二段かしめが行われる様子を示している。これらを参照しながら上記実施形態の作用効果について説明する。

二段かしめでは、まず、チェンジシリンダ６４を収縮させて荒かしめ用パンチ７１をシェル２の内周側部位２７の上方に移送し、プレスシリンダ６１を伸張させて荒かしめを行う（図７Ａ）。荒かしめ用パンチ７１がパンチ押付け方向に対して鋭角をなすパンチ面７１ｐを径方向外側に有し、肉の移動はパンチ面７１ｐに沿って起こるので、この荒かしめによる肉の移動は略全量が径方向外側に向けて起こる（図７Ｂ）。

次いで、プレスシリンダ６１を収縮させ、チェンジシリンダ６４を伸張させて仕上げかしめ用パンチ８１をシェル２の内周側部位２７の上方に移送する。そして、プレスシリンダ６１を再び伸張させ、荒かしめでかしめたシェル２の内周側部位２７に対して仕上げかしめを行う（図７Ｃ）。

仕上げかしめ用パンチ８１はパンチ押付け方向とパンチ面８１ｐのなす角が荒かしめ用パンチ７１よりも大きいが、荒かしめによって肉が予め径方向外側に寄せられているので、仕上げかしめによる肉の移動の大部分は径方向外側に起こる（図７Ｄ）。

したがって、この二段かしめによれば、ブレード４の最も径方向内側の爪部４３に隣接してブレード抜け止め用の隆起部２８が形成されるとともに、最も径方向内側のスロット２４の溝幅が縮小されてスロット２４におけるブレード４の爪部４３の把持力が増大され、ブレード４がシェル２から脱落しにくくなる（請求項１、３に対応する効果）。

なお、この実施形態では、二段かしめによる肉の移動をブレード抜け止め用の隆起部２８の形成とスロット２４の溝幅縮小の両方に利用しているが、肉の移動の利用方法はこれに限定されず、ブレード抜け止め用の隆起部２８の形成とスロット２４の溝幅縮小のうちいずれか一方に利用してもよいし、ブレード４にシェル２の肉の一部を乗せるのに利用してもよい。

また、二段かしめは従来の一段かしめに比べてより多くの肉の移動を実現するものであるが、かしめる際、シェル２の開口部２１に中子８５を配置してその外周面８５ｏが開口部２１の内周面に当接するようにしたことで、シェル２の開口部２１の変形を抑えることができる。また、中子８５の外周面８５ｏが開口部２１の内周面に当接することで、パンチアセンブリ７、８とシェル２がセンタリングされるので、かしめ加工の精度を向上させることができる（請求項２、４に対応する効果）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記ブレード固定方法ないし固定装置は、タービンランナのタービンシェルにブレードを固定する場合についても適用可能である。

２ インペラシェル
２１ 開口部
２２〜２４ スロット
２５、２６ 細孔
２７ 内周側部位
２８ 隆起部
４ ブレード
４１〜４５ 爪部
６ ブレード固定装置
６１ プレスシリンダ
６４ チェンジシリンダ（パンチ移送機構）
７ 荒かしめ用パンチアセンブリ
７１ 荒かしめ用パンチ
７１ｐ パンチ面
８ 仕上げかしめ用パンチアセンブリ
８１ 仕上げかしめ用パンチ
８１ｐ パンチ面
８５ 中子
８５ｏ 外周面

Claims (4)

1. トルクコンバータのシェルにブレードを固定するブレード固定方法であって、
   前記シェルに前記ブレードを圧入する圧入工程と、
   パンチ押付け方向に対して鋭角をなすパンチ面を前記シェルの径方向外側に有する荒かしめ用パンチを前記シェルの内周側部位に押し付ける荒かしめ工程と、
   前記パンチ押付け方向とパンチ面のなす角が前記荒かしめ用パンチよりも大きな仕上げかしめ用パンチを前記荒かしめ工程によってかしめられた部位に押し付ける仕上げかしめ工程と、
   を含むことを特徴とするブレード固定方法。
2. 請求項１に記載のブレード固定方法であって、
   前記荒かしめ工程及び前記仕上げかしめ工程は、前記シェルの開口部内に該開口部と略同径の外周面を有する中子を配置した状態で行われる、
   ことを特徴とするブレード固定方法。
3. トルクコンバータのシェルに圧入されたブレードをかしめ固定するブレード固定装置であって、
   パンチ押付け方向に対して鋭角をなすパンチ面を前記シェルの径方向外側に有する荒かしめ用パンチと、
   前記パンチ押付け方向とパンチ面のなす角が前記荒かしめ用パンチよりも大きな仕上げかしめ用パンチと、
   前記荒かしめ用パンチ及び前記仕上げかしめ用パンチのいずれか一方を前記シェルの内周側部位の上方に移送するパンチ移送機構と、
   前記内周側部位の上方に移送されたパンチを前記内周側部位に押し付けるプレスシリンダと、
   を備えたことを特徴とするブレード固定装置。
4. 請求項３に記載のブレード固定装置であって、
   前記荒かしめ用パンチを前記シェルに押し付ける際及び前記仕上げかしめ用パンチを前記シェルに押し付ける際に前記シェルの開口部内に配置される該開口部と略同径の外周面を有する中子を備えた、
   ことを特徴とするブレード固定装置。

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