JP5064459B2 - Torque converter pump impeller - Google Patents
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Description
本発明は、自動変速機におけるトルクコンバータのポンプインペラに関する。 The present invention relates to a pump impeller for a torque converter in an automatic transmission.
車両用の自動変速機では、その変速機構と動力源との間にトルクコンバータを配している。
トルクコンバータは、入力要素として動力源側に連結されるポンプインペラと、出力要素として変速機構の入力軸に接続されるタービンランナと、反力要素としてタービンランナからポンプインペラへ戻る作動流体の整流を行うステータとを備えて作動流体の循環路を形成し、作動流体を介して動力伝達を行う。
図7に示すように、ポンプインペラ1’はインペラシェル10’にインペラブレード2を固定して形成される。すなわち、インペラシェル10’は環状凹部13をもつ断面形状を有し、環状凹部13の内面に多数のインペラブレード2が周方向に並べて配置される。さらにインペラシェル10’には、入力軸と同軸に回転するために中央にトルコンスリーブ20’が溶接されている。
In an automatic transmission for a vehicle, a torque converter is disposed between the transmission mechanism and a power source.
The torque converter is a pump impeller connected to the power source side as an input element, a turbine runner connected to the input shaft of the transmission mechanism as an output element, and rectification of working fluid returning from the turbine runner to the pump impeller as a reaction element. A working fluid circulation path is formed with a stator to perform power transmission through the working fluid.
As shown in FIG. 7, the
インペラブレード2は、環状凹部13の内面形状にそった外周縁に複数の爪6を備え、内周縁にも爪7を備えている。インペラシェル10’にはインペラブレード2の外周縁の爪6に対応する窪み15が形成されている。
インペラブレード2は外周縁の爪6をインペラシェル10’の窪み15に係止させるとともに、内周縁の爪7をコアリング30のスリットに通した後折り曲げてコアリング30に結合される。
インペラシェル10’の環状凹部13は作動流体の循環路における外周壁の一部を形成し、コアリング30は作動流体の循環路における内周壁の一部を形成している。
The
The
The
ところで、ポンプインペラ1’が組み込まれたトルクコンバータは車両の運転の前後、あるいは運転中に種々の環境変化に曝される。例えば、運転による作動流体の温度上昇や、ロックアップ時の内部圧上昇があり、その際にはインペラシェル10’やインペラブレード2がわずかながら膨張する。
このため、すべてのインペラブレード2がコアリング30に結合されているとしても、インペラブレード2の外周縁の爪6がインペラシェル10’の窪み15に係止しているだけでは、インペラシェル10’が膨張した際に作動流体の反力を受けている爪6が窪み15から抜けて、インペラブレード2全体がインペラシェル10’から外れてしまう事態が生じる。
By the way, the torque converter incorporating the
For this reason, even if all the
この対策として、従来は、例えば実開昭63−171758号公報に示されるようなロウ付け、特開平9−257114号公報に示されるようなスポット溶接、あるいは特開平5−104268号公報に示されるようなレーザビームによる溶接等を施して、インペラブレードがインペラシェルから外れないようにしている。
しかし、これらの対策は高価なロウ材を必要としたり、高価な溶接装置を必要とする上、いずれもその作業に手間がかかるものである。
そこで、製作にロウ付けや溶接を省いたポンプインペラとして、カシメによりインペラブレードをインペラシェルに固定するようにしたものがある。
Conventionally, as countermeasures, for example, brazing as shown in Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-171758, spot welding as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 9-257114, or Japanese Patent Laid-Open No. 5-104268 is shown. The impeller blade is prevented from being detached from the impeller shell by welding with such a laser beam.
However, these measures require an expensive brazing material or an expensive welding apparatus, and both of them require labor.
Therefore, there is a pump impeller in which the brazing and welding are omitted in production, and the impeller blade is fixed to the impeller shell by caulking.
このようなポンプインペラは、従来、以下の手順で製作されている。
先ず図8の(a)に示すように、トルコンスリーブ20’のフランジ24’の外周面に対応する中央穴11’を有するインペラシェル10’をプレス成形し、つぎに(b)に示すように、トルコンスリーブ20’のフランジ24’外周縁とインペラシェル10’の中央穴11’の内周縁とを突き合わせ溶接して、インペラシェル10’とトルコンスリーブ20’を一体化する。
Such a pump impeller is conventionally manufactured by the following procedure.
First, as shown in FIG. 8A, an
それから、図9の(c)に示すように、インペラシェル10’の窪み15に各インペラブレード2の爪6を嵌め込むとともに、コアリング30をすべてのインペラブレード2に結合する。
このあと、(d)に示すように、インペラシェル10’における各インペラブレード2の、中央穴11’の中心に関して内径方向先端である内径側端Eiが位置する部位をプレスに取り付けたカシメ工具Kにより変形させて、インペラブレード2の内径側端Eiとインペラシェル10’とをカシメる。
これにより、インペラブレード2は単にその爪6をインペラシェル10’の窪み15に係止させただけではなく、カシメにより固定され、確実にインペラシェル10’に結合されることが期待された。
Then, as shown in FIG. 9C, the
Thereafter, as shown in (d), a caulking tool K in which a portion of each
As a result, the
しかしながら、上述のカシメによるインペラブレードの固定構造をもったポンプインペラ1’は、しばらくは期待された結合効果が保持されるが、長期間が経過すると、その効果を失ってインペラブレード2がインペラシェル10’から虞がある。
発明者はその原因について研究を行なったところ、トルクコンバータにおける上述の温度上昇や内部圧上昇による膨張現象が運転のたびに繰り返されると、カシメ部においてインペラブレード2とインペラシェル10’との当接面に膨張・収縮の変形による擦れが生じて、インペラブレード2の端部が磨耗することを見出した。
カシメ部におけるインペラブレード2の端部が磨耗してしまうと、カシメによる固定機能は当然失われるから、インペラブレード2は単にその爪6がインペラシェル10’の窪み15に係止しているだけの状態となり、インペラシェル10’が膨張した際などに外れることになる。
However, the
The inventor has studied the cause, and when the above-described expansion phenomenon due to the temperature rise or the internal pressure rise in the torque converter is repeated every time the operation is performed, the
If the end portion of the
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、ポンプインペラのインペラブレードをカシメによりインペラシェルに固定したトルクコンバータにおいて、コストの増大を招くことなくインペラブレードの固定状態が確実に保持されるようにしたポンプインペラを提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above-described problems, the present invention ensures that the fixed state of the impeller blade is reliably maintained without causing an increase in cost in the torque converter in which the impeller blade of the pump impeller is fixed to the impeller shell by caulking. An object is to provide a pump impeller.
このため本発明は、中央穴を囲んで環状凹部を有するインペラシェルと、中央穴の穴縁においてインペラシェルに溶接されたトルコンスリーブと、インペラシェルの環状凹部に配置された複数のインペラブレードと、各インペラブレードと連結したコアリングとを有し、インペラブレードの内径側端とインペラシェルの中央穴近傍とをカシメ固定したポンプインペラであって、カシメ固定を行ってから上記の溶接を行うことにより、カシメ固定部におけるインペラブレードの内径側端部分が溶接熱により焼き入れ状態となっているものとした。 Therefore, the present invention includes an impeller shell having an annular recess surrounding the central hole, a torque converter sleeve welded to the impeller shell at a hole edge of the central hole, and a plurality of impeller blades disposed in the annular recess of the impeller shell, A pump impeller having a core ring connected to each impeller blade and caulking and fixing the inner diameter side end of the impeller blade and the vicinity of the center hole of the impeller shell, and by performing the above-described welding after fixing the caulking The inner diameter side end portion of the impeller blade in the caulking fixing portion is assumed to be quenched by welding heat.
本発明によれば、カシメ固定部におけるインペラブレードの内径側端部分が溶接熱により焼き入れ状態となって硬度が高くなり、膨張・収縮によるインペラブレードとインペラシェル間の擦れがあってもインペラブレードが磨耗することがないから、インペラブレードの固定状態が確実に保持され、したがって、インペラブレードがインペラシェルから外れてしまう事態が防止される。 According to the present invention, the inner diameter side end portion of the impeller blade in the caulking fixing portion is hardened by welding heat to increase the hardness, and even if there is rubbing between the impeller blade and the impeller shell due to expansion / contraction, the impeller blade Therefore, the fixed state of the impeller blade is reliably maintained, and therefore, the situation where the impeller blade is detached from the impeller shell is prevented.
次に本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は実施の形態のポンプインペラを示す断面図である。
ポンプインペラ1は、トルコンスリーブ20が溶接されたインペラシェル10に多数のインペラブレード2を取り付け、各インペラブレード2を1つのコアリング30に結合して構成されている。
インペラシェル10は金属成形品で、中央穴11を囲んで椀状の環状凹部13を有し、環状凹部13の内面にインペラブレード2が配置される。とくに図示しないが、公知のようにインペラブレード2は環状凹部13の周方向に等間隔に並べられている。インペラブレード2はインペラシェル10よりも薄い金属板からプレス成形されたものである。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a pump impeller according to an embodiment.
The
The
インペラブレード2は、図2の拡大図に示すように、環状凹部13の内面形状にそった外周縁3から3片の爪6(6a、6b、6c)を突出させ、内周縁4からも破線で示すように爪7(7a、7b)を突出させている。
インペラシェル10にはインペラブレード2の外周縁の爪6に対応する窪み15(15a、15b、15c)が形成され、各爪が嵌め込まれている。
なお、窪み15に嵌め込まれた状態において、爪6の突出先端縁は窪み15の底壁との間に微小な間隙を残すように設定されており、これにより、インペラブレード2の外周縁3はインペラシェル10の環状凹部13の内面に隙間なく当接する。
As shown in the enlarged view of FIG. 2, the
The
In addition, in the state fitted in the
内周縁の爪7はコアリング30のスリット31、32に通した後、ローリングにより実線で示すように折り曲げてコアリング30に結合されている。
なお、個々のインペラブレード2はインペラシェル10の中央穴11の中心を通る直径線に対して傾斜しており、図2はインペラブレード2の外周縁3にそった断面を示している。
The
Each
インペラブレード2はコアリング30との結合部から内方(インペラシェル10の中央穴11の中心に関して内径方向)へ向けて先細となっている。インペラブレード外周縁3の爪6の1つ(爪6a)は、インペラブレード2における内方の先端に設けられて、当該爪6aの側辺がインペラブレード2の内径側端Eiとなっている。
インペラブレード外周縁3の残りの2片の爪6b、6cは反対側の外径側端Eo寄りに設けられている。
インペラブレード2の内径側端Eiは、爪6aの一部であるため、インペラシェル10の窪み15a内に沈んだ状態となっている。そして、インペラシェル10における爪6aを嵌め込んだ窪み15aの内径側の壁面がカシメ工具により潰されてインペラブレード2の内径側端Ei上に一部乗り上げ、カシメられている。
The
The remaining two
Since the inner diameter side end Ei of the
トルコンスリーブ20は、図3に示すように、筒部22と、筒部22の一端から径方向に延びるフランジ24とを有している。フランジ24はインペラシェル10の中央穴11の内径面12と整合する外径を有している。
フランジ24は、溶接の際のインペラシェル10とフランジ24の軸方向位置合わせのため、外周面25よりも径方向外方へ規制壁27を張り出させてある。
As shown in FIG. 3, the
The
図2に戻って、インペラシェル10は中央穴11の穴縁をトルコンスリーブ20の規制壁27に当接させて、中央穴11の内径面12をフランジ24の外周面25と突き合わせされ、互いに溶接結合されている。Wは溶接ビードである。
フランジ24との突き合わせ面F(中央穴11の内径面12)と窪み15aの内径側の壁面との間の距離Lは、インペラシェル10の中央穴11まわりの板厚tの3倍以下に設定される。これに対応して、中央穴11の径およびフランジ24の外周径が設定される。
Returning to FIG. 2, the
The distance L between the butting surface F (the
以上の構成になるポンプインペラ1は、以下の手順で製作する。
先ず第1の工程として、図4の(a)に示すように、トルコンスリーブ20のフランジ24の外周面25(図3参照)と対応する径の中央穴11を有するとともに、環状凹部13に窪み15(15a、15b、15c)を備えるインペラシェル10をプレス成形する。
第2の工程では、外周縁3に爪6(6a、6b、6c)を有し、内周縁4に爪7(7a、7b)を有するインペラブレード2を成形する。
第1の工程と第2の工程には時間的順序はなく、平行して実行されてよく、インペラシェル10とインペラブレード2が次の第3の工程に供されればよい。
第3の工程において、(b)に示すように、インペラシェル10の窪み15に各インペラブレード2の爪6を嵌め込む。インペラブレード2は環状凹部13に周方向に並べられる。
第4の工程において、コアリング30をすべてのインペラブレード2に結合する。
なお、第3の工程と第4の工程の順序は逆でもよい。
The
First, as shown in FIG. 4A, the first step has a
In the second step, the
The first step and the second step do not have a temporal order and may be executed in parallel, and the
In the third step, the
In the fourth step, the
Note that the order of the third step and the fourth step may be reversed.
そして第5の工程で、図5の(c)に示すように、インペラシェル10におけるインペラブレード2の内径側端Eiが位置する部位をカシメ工具により変形させて、インペラブレードの内径側端Eiとインペラシェル10とをカシメ固定する。
このあと、第6の工程において、(d)に示すように、トルコンスリーブ20のフランジ外周面25(図3参照)とインペラシェル10の中央穴11の内径面12とを突き合わせ溶接して、インペラシェル10とトルコンスリーブ20を一体化して、ポンプインペラ1の完成形とする。
Then, in the fifth step, as shown in FIG. 5C, the portion where the inner diameter side end Ei of the
Thereafter, in the sixth step, as shown in (d), the flange outer peripheral surface 25 (see FIG. 3) of the
第5の工程のカシメにより、インペラブレード2の内径側端Eiとインペラシェル10の窪み15aの壁面とは密接し、この密接状態において工程6の溶接を行うので、溶接熱がインペラシェル10からインペラブレード2の内径側端Eiに伝達され、インペラブレード2の端部は熱処理状態を示すテンパーカラーを呈する。
図6は、上記溶接後におけるインペラブレード2の表面硬度の測定結果を示す。乗用車用トルクコンバータのインペラシェルとして典型的なSAPH440材、板厚3.6mmの場合を示す。インペラブレードはインペラシェルより薄いSPCC材、板厚1.0mmである。
インペラブレード2の先端(内径側端Ei)にいくほど高い硬度となっており、インペラブレード2の端部は焼き入れされた状態となっている。
By caulking in the fifth step, the inner diameter side end Ei of the
FIG. 6 shows the measurement results of the surface hardness of the
The hardness of the
したがって、カシメ部においてインペラブレード2とインペラシェル10との当接面に膨張・収縮の変形による擦れが生じても、直接溶接熱を受けるインペラシェル10はもちろんのこと、インペラブレード2の端部も焼き入れにより高硬度となっているので磨耗することがない。
Therefore, even if the friction between the
なお、インペラブレード2とインペラシェル10との当接面と溶接突き合わせ面Fとの間の距離Lは、前述のようにインペラシェル10の中央穴11まわりの板厚の3倍以下とするのがよいが、あまりに近すぎると窪み15a形成にしたがってインペラシェル10の外面に現れる膨出部17の立上り根元の曲率半径(R)部に溶接ビードWがかかってエッジが生じ、応力集中のおそれがある。このため、上記距離Lをとくに板厚tの2倍に設定するのが、曲率半径部に溶接ビードWがかからず、応力集中を避けながら最大限の熱量をインペラブレード2の端部(内径側端)へ及ぼすことができるので最も好ましい。
The distance L between the contact surface between the
実施の形態は以上のように構成され、中央穴11を囲んで環状凹部13を有するインペラシェル10と、中央穴11の内径面12においてインペラシェル10に溶接されたトルコンスリーブ20と、インペラシェル10の環状凹部13に配置された複数のインペラブレード2と、各インペラブレード2と連結したコアリング30とを有し、インペラブレード2の内径側端Eiとインペラシェル10の中央穴11近傍とをカシメ固定したポンプインペラであって、カシメを行ってから上記の溶接を行うことにより、カシメ固定部におけるインペラブレード2の内径側端Ei部分が溶接熱により焼き入れ状態となっているものとしたので、カシメ部におけるインペラブレード2の硬度が高くなり、膨張・収縮によるインペラブレード2とインペラシェル10間の擦れがあってもインペラブレード2が磨耗することがなく、インペラブレード2の固定状態が確実に保持される。
この結果、インペラブレード2がインペラシェル10から外れてしまう事態が防止される。(請求項1に対応する効果)
The embodiment is configured as described above, and includes an
As a result, the situation where the
そして、インペラブレード2の内径側端Eiと溶接の突き合わせ面Fとの間の距離Lは、溶接ビードWがインペラシェル10の外面における環状凹部13(とくに窪み15a部分の膨出部17)の立上り根元の曲率半径部(R)にかからない距離としているので、曲率半径部に溶接ビードが溶着せず、該曲率半径部においてインペラシェルの膨張又は収縮の変形に追従した変形対応が可能となり、応力集中を招くことがない。(請求項2に対応する効果)
The distance L between the inner diameter side end Ei of the
とくにインペラブレード2の内径側端Eiと溶接突き合わせ面F(インペラシェルの中央穴11の内径面12)との間の距離Lをインペラシェルの中央穴11まわりの板厚tの3倍以下とすることにより、溶接熱が十分にインペラブレード2の内径側端Eiに及んで、焼き入れ状態を確実にすることができる。ここで、トルコンスリーブ20は筒部22と該筒部22から径方向に延設したフランジ24とを有しているので、上記の距離Lの設定に応じて中央穴11を大きくする場合にも、中央穴11の内径面12との突き合わせ溶接のためフランジ24の外径を大きくするだけで対応できる。(請求項3に対応する効果)
In particular, the distance L between the inner diameter side end Ei of the
とくに、インペラブレード2の内径側端Eiと溶接の突き合わせ面Fとの間の距離Lをインペラシェル10の中央穴11まわりの板厚tの2倍とすることにより、その板厚に対して形成される溶接ビードWの大きさでは曲率半径部にかからない限界まで溶接部分をカシメ部へ近づけて上述のインペラシェルの膨張又は収縮の変形に追従した変形対応が可能となり、最大限の熱を溶接部分からカシメ部のインペラブレード2の内径側端Eiに及ぼすことができる。(請求項4に対応する効果)
In particular, the distance L between the inner diameter side end Ei of the
また、インペラブレード2は環状凹部13にそった外周縁3に側辺が内径側端Eiとなっている爪6aを突出させ、インペラシェル10は環状凹部13の内面にインペラブレード2の爪6aに対応する窪み15aを有して、該窪み15aの内径側の壁面がインペラブレード2の内径側端Eiとの当接面となっているので、窪み15aの内径側の壁面わきを潰せば当該壁面上部が容易にインペラブレード2の内径側端Ei上に乗り上げて、簡単且つ確実なカシメ固定が得られる。
Further, the
また、実施の形態におけるポンプインペラの製作手順では、中央穴11と環状凹部13を有し、該環状凹部13に周方向に並べられた窪み15を備えるインペラシェル10を成形する第1の工程と、少なくとも外周縁3に爪6を有するインペラブレード2を成形する第2の工程と、インペラシェル10の窪み15に各インペラブレード2の爪6を嵌め込んで環状凹部13に並べる第3の工程と、環状凹部13に並べたインペラブレード2にコアリング30を結合する第4の工程と、インペラブレード2の内径側端Eiをインペラシェル10にカシメ固定する第5の工程と、第5の工程の後、トルコンスリーブ20とインペラシェル10を中央穴11の穴縁において溶接結合する第6の工程とからなるものとしたので、カシメ固定部におけるインペラブレード2の内径側端Ei部分が溶接熱の伝熱を受けて焼き入れ状態となる。これにより、カシメ固定部におけるインペラブレード2の硬度が高くなり、膨張・収縮によるインペラブレード2とインペラシェル10間の擦れがあってもインペラブレード2が磨耗することがなく、インペラブレード2の固定状態が確実に保持される。
インペラブレード2の硬度を高くするために、別途の焼き入れ工程を必要としないので、製作時間およびコストの増大なしに実現される。
Moreover, in the manufacturing procedure of the pump impeller in the embodiment, the first step of forming the
Since a separate quenching process is not required to increase the hardness of the
なお、実施の形態ではインペラブレード2の外周縁3における内方先端に爪6aを形成し、当該爪6aの側端がインペラブレード2の内径側端Eiとなっている例について説明したが、これに限定されず、爪を外周縁3の先端から離間した位置に形成した場合には、爪を除くインペラブレード2の本体部分の先細になった先端部がインペラブレード2の内径側端Eiとなる。この場合には、インペラシェル10に窪み15とは別に内径側端Eiと当接する壁面を設けることにより容易にカシメを行うことができる。
また、実施の形態ではカシメとしてインペラシェル10側を潰してインペラブレード2をインペラシェル10に固定したものとしたが、これに限らず、インペラブレード2側を潰して固定したり、あるいは双方を潰して固定するものとしてもよい。
In the embodiment, the example in which the
In the embodiment, the
本発明は、車両用その他の自動変速機のトルクコンバータに適用してとくに有効である。 The present invention is particularly effective when applied to a torque converter for other automatic transmissions for vehicles.
1 ポンプインペラ
2 インペラブレード
3 外周縁
6a、6b、6c 爪
7a、7b 爪
10 インペラシェル
11 中央穴
12 内径面
13 環状凹部
15a、15b、15c 窪み
17 膨出部
20 トルコンスリーブ
22 筒部
24 フランジ
25 外周面
27 規制壁
30 コアリング
31、32 スリット
Ei 内径側端
Eo 外径側端
F 突き合わせ面
K カシメ工具
W 溶接ビード
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記カシメ固定を行ってから前記溶接を行うことにより、カシメ固定部におけるインペラブレードの前記内径側端部分が溶接熱により焼き入れ状態となっていることを特徴とするトルクコンバータのポンプインペラ。 An impeller shell surrounding the central hole and having an annular recess; a torque converter sleeve welded to the impeller shell at the hole edge of the central hole; a plurality of impeller blades disposed in the annular recess of the impeller shell; and each impeller blade A pump impeller having a connected core ring, and caulking and fixing the inner diameter side end of the impeller blade and the vicinity of the center hole of the impeller shell,
A pump impeller for a torque converter, wherein the inner diameter side end portion of the impeller blade in the caulking fixing portion is quenched by welding heat by performing the welding after the caulking fixing.
トルコンスリーブは筒部と、該筒部から径方向に延びるフランジとを有して、該フランジの外周面において前記中央穴の内径面と突き合わせ溶接されていることを特徴とする請求項1または2に記載のトルクコンバータのポンプインペラ。 The distance between the inner diameter side end of the impeller blade and the inner diameter surface of the central hole of the impeller shell is not more than three times the plate thickness around the central hole of the impeller shell;
The torque converter sleeve has a cylindrical portion and a flange extending in a radial direction from the cylindrical portion, and is butt welded to an inner diameter surface of the central hole on an outer peripheral surface of the flange. The pump impeller of the torque converter described in 1.
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