JP7219165B2

JP7219165B2 - 構造物

Info

Publication number: JP7219165B2
Application number: JP2019105867A
Authority: JP
Inventors: 圭佑磯谷; 一訓川島; 祐介橘
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; JATCO Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; JATCO Ltd
Priority date: 2019-06-06
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2023-02-07
Anticipated expiration: 2039-06-06
Also published as: JP2020200844A

Description

本発明は、リベットによる締結構造に関する。

特許文献１には、車両用フレームのアルミニウム合金板と鋼板とを締結するリベット締結構造において、リベットのかしめにより成形される頭部側とアルミニウム合金板との間にワッシャを挿入したリベット締結構造が開示されている。このようなリベット締結構造は、リベットをかしめる際のアルミニウム合金板のリベット孔まわりの損傷をワッシャによって防いで、アルミニウム合金板と鋼板とを締結することができる。

特開平９－１４１３７７号公報

しかしながら、このような熱膨張率の異なる部材同士を締結するリベット締結構造は、温度変化範囲が広い環境で用いられる機器へ適用した場合、高温環境下では熱膨張率の高い部材が膨張することで、当該部材とワッシャとの間の面圧が高くなるおそれがある。また、高温環境下で熱膨張率の高い部材とワッシャとの間の面圧が高くならないようにするために、リベットのかしめを緩めに行うと、低温環境下では部材同士の締結力を保持できないおそれがある。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、温度変化範囲が広い環境下で用いることができる、熱膨張率の異なる部材同士の締結構造を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、第１の部材と、前記第１の部材よりも熱膨張率が高い第２の部材とをリベットによって締結させるリベット締結構造を複数備え、前記リベットの頭部と前記第２の部材との間に介在する、前記第２の部材よりも熱膨張率が低い板状の介在部材を備え、前記介在部材は、２以上の前記リベット締結構造にわたって延在し、前記２以上の前記リベット締結構造を連結する、構造物であって、前記構造物は、作動流体を介して動力を伝達するトルクコンバータであり、前記第２の部材は、前記トルクコンバータのタービンランナまたはポンプインペラであり、前記第１の部材は、前記タービンランナまたは前記ポンプインペラと締結する部材であり、前記第１の部材と前記第２の部材とが積層された積層部分は円環形状であり、前記介在部材は、その内周面と外周面とを、前記トルクコンバータの回転軸方向から見て、前記第１の部材と前記第２の部材との前記積層部分の領域内に納めた円環形状の板状部材である、構造物が提供される。
本発明の別の態様によれば、第１の部材と、前記第１の部材よりも熱膨張率が高い第２の部材とをリベットによって締結させるリベット締結構造を複数備え、前記リベットの頭部と前記第２の部材との間に介在する、前記第２の部材よりも熱膨張率が低い板状の介在部材を備え、前記介在部材は、２以上の前記リベット締結構造にわたって延在し、前記２以上の前記リベット締結構造を連結する、構造物であって、前記構造物は、作動流体を介して動力を伝達するトルクコンバータであり、前記第２の部材は、前記トルクコンバータのタービンランナまたはポンプインペラであり、前記第１の部材は、前記タービンランナまたは前記ポンプインペラと締結する部材であり、前記第１の部材と前記第２の部材とが積層された積層部分は円環形状であり、前記介在部材は、その内周面と外周面とを、前記トルクコンバータの回転軸方向から見て、前記第１の部材と前記第２の部材との前記積層部分の領域内に納めた板状部材であり、複数の扇形状の板材によって構成される、構造物が提供される。

上記態様によれば、リベットの頭部と第２の部材との間に介在する介在部材によって、第２の部材に接触する面積が広がる。そのため、高温環境下で第２の部材が膨張しても面圧が分散され、第２の部材にかかる面圧が高くなることを防ぐことができる。それとともに、高温環境下を考慮して緩めにかしめる必要がなくなるため、低温環境下で締結力が保持される程度にリベットをかしめることができる。そのため、温度変化範囲が広い環境下であっても、熱膨張率の異なる部材同士を締結することができる。

第１の実施形態の介在部材を備える構造物の断面概略図である。第１の実施形態の介在部材を備える構造物のハブ部の概略図である。第１の実施形態の介在部材を備える構造物の図２のIII－III断面の概略図である。第２の実施形態の介在部材を備える構造物のハブ部の概略図である。締結構造の第１の変形例のIII－III断面の概略図である。締結構造の第２の変形例のIII－III断面の概略図である。締結構造の第３の変形例のIII－III断面の概略図である。

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。

図１は、本発明の実施形態にかかるトルクコンバータ１のタービン部の断面図である。図２は、トルクコンバータ１のタービンハブ６を図1の矢印Ａ方向から見た図である。図３は、図２のシェル３とタービンハブ６との締結部分のIII－III断面の概略図である。

構造物としてのトルクコンバータ１は、エンジンの動力を作動流体を介して変速機へ伝える流体継手であり、エンジンによって回転されるポンプインペラ（図示省略）と、ポンプインペラの回転により送り出される作動流体の動きを受けて回転する第２の部材としてのタービンランナ２と、タービンランナ２から出た作動流体の向きを変えてポンプインペラへ導くステータ（図示省略）と、を備え、動力を伝達する作動流体が内部に満たされている。

図１に示すように、タービンランナ２は、シェル３と、複数のブレード４と、内側に位置するコア５を有する。

シェル３は、例えばアルミニウム系の材料によって形成される。シェル３の一端部３１には、リベット８が挿通されるリベット孔３２が複数形成される。シェル３は、後述するタービンハブ６と締結することによって、図示しない変速機のインプットシャフトと接続する。

コア５には開口部が形成され、ブレード４０のコア側には突起７が形成されている。ブレード４とコア５とは、ブレード４の突起７をコア５の開口部から突出させて突起７をかしめることで、接合される。

第１の部材としてのタービンハブ６は、変速機のインプットシャフトとシェル３とを接続するハブ部材であり、例えば鉄系の材料によって形成される。タービンハブ６は、円筒形状のスプライン部６１と、円環形状のフランジ部６２とを有する。スプライン部６１に、変速機のインプットシャフト（図示省略）が嵌合されることで、インプットシャフトとタービンハブ６とが接合する。フランジ部６２には、リベット８が挿通されるリベット孔６３が複数形成される。

図１に示すように、タービンハブ６のフランジ部６２は、シェル３の一端部３１と積層する。詳細には、シェル３の一端部３１がトルクコンバータ１の内部側に位置し、フランジ部６２がトルクコンバータ１の外郭側に位置し、シェル３の一端部３１のリベット孔３２とタービンハブ６のフランジ部６２のリベット孔６３とが同じ位置になるように積層する。

当該積層部分では、トルクコンバータ１の内部側に後述する介在プレート１００が積層された状態で、介在プレート１００のリベット孔１０１と、シェル３の一端部３１のリベット孔３２と、タービンハブ６のフランジ部６２のリベット孔６３とに、既成頭部８２を有するリベット８が挿通され、かしめによってリベット８に頭部８１が形成される。これにより、シェル３とタービンハブ６とが締結する。以降の説明では、リベット８によって締結されるタービンハブ６のフランジ部６２とシェル３の一端部３１との積層部分を、リベット締結構造９と呼称する。

図２に示すように、リベット締結構造９は、同一円周上に複数（本実施形態では１０カ所）形成される。

ところで、トルクコンバータ１は、車両の駆動状況や外気温などによって広範な温度変化に晒される。例えば、トルクコンバータ１が高温環境下に置かれた場合では、アルミニウム系の材料で形成されるシェル３は膨張するため、シェル３と接触する箇所では面圧が高くなるおそれがある。また、高温環境下で面圧が高くならないようにするために、リベット８のかしめを緩めに行うと、低温環境下ではシェル３とタービンハブ６との締結力を保持できないおそれがある。

そこで、本実施形態では、リベット８の頭部８１とシェル３の一端部３１との間に、介在プレート１００を介在させる。

介在部材としての介在プレート１００は、複数のリベット８の中心を通る円の直径よりも内径が小さくかつ外径が大きい円環形状の板材である。介在プレート１００は、シェル３を形成する材料と比べて、剛性が高い材料や熱膨張率が低い材料によって形成される。例えば、介在プレート１００は、鉄系の材料によって形成される。図２に示すように、介在プレート１００の幅は、リベット８の頭部８１の直径以上の長さである。介在プレート１００には、リベット８を挿通するためのリベット孔１０１が複数形成される。

介在プレート１００は、図１，３に示すようにリベット８の頭部８１とシェル３の一端部３１の間に介在するとともに、図２に示すように全てのリベット締結構造９にわたって延在して、リベット締結構造９を連結している。介在プレート１００における一端部３１との接触面の面積は、シェル３の材料（本実施形態ではアルミニウム系の材料）が高温環境下で膨張した際に発生させる荷重を、シェル３の材料の許容面圧以下に分散させる面積に設定される。

このような介在プレート１００が、リベット８の頭部８１とシェル３の一端部３１の間に介在することで、高温環境下でシェル３が膨張しても、介在プレート１００によって、一端部３１にかかる面圧をシェル３の材料の許容面圧以下にすることができる。それとともに、高温環境下を考慮して、リベット８を緩めにかしめる必要がなくなるため、低温環境下であっても締結力が保持される程度にリベット８をかしめることができる。そのため、温度変化範囲が広い環境下であっても、アルミニウム系の材料によって形成されるシェル３と鉄系の材料によって形成されるタービンハブ６とを締結することができる。

次に、介在部材の第２の実施形態である介在プレート２００について説明する。

介在プレート２００は、図４に示すように、複数の分割プレート２０１～２０５によって構成される。分割プレート２０１～２０５は、扇形状の板材であり、シェル３を形成する材料と比べて、剛性が高い材料や熱膨張率が低い材料によって形成される。例えば、分割プレート２０１～２０５は、鉄系の材料によって形成される。分割プレート２０１～２０５は、図４に示すように円形に配置することで、介在プレート２００となる。介在プレート２００は、複数のリベット８の中心を通る円の直径よりも内径が小さくかつ外径が大きい円環形状となる。介在プレート２００（分割プレート２０１～２０５）の幅は、リベット８の頭部８１の直径以上の長さである。

分割プレート２０１～２０５は、リベット８の頭部８１とシェル３の一端部３１の間に介在するとともに、図４に示すように２つのリベット締結構造９にわたって延在し、２つのリベット締結構造９を連結している。介在プレート２００における一端部３１との接触面の面積は、シェル３の材料（本実施形態ではアルミニウム系の材料）が高温環境下で膨張した際に発生させる荷重を、シェル３の材料の許容面圧以下に分散させる面積に設定される。

このような介在プレート２００が、リベット８の頭部８１とシェル３の一端部３１の間に介在することで、高温環境下でシェル３が膨張しても、介在プレート２００によって、一端部３１にかかる面圧をシェル３の材料の許容面圧以下にすることができる。それとともに、高温環境下を考慮して、リベット８を緩めにかしめる必要がなくなるため、低温環境下であっても締結力が保持される程度にリベット８をかしめることができる。そのため、温度変化範囲が広い環境下であっても、アルミニウム系の材料によって形成されるシェル３と鉄系の材料によって形成されるタービンハブ６とを締結することができる。

また、介在プレート２００を複数の分割プレート２０１～２０５で構成したことにより、製造時の歩留まりが向上する。つまり、円環の介在プレート１００の場合では、製造不良時に介在プレート１００全体を交換する必要があるが、介在プレート２００の場合では、分割プレート２０１～２０５の一部のみを交換すればよい。

なお、本実施形態では、介在プレート２００は、２つのリベット締結構造９にわたって延在し２つのリベット締結構造９を連結する５つの分割プレート２０１～２０５によって構成されるが、介在プレート２００は、２以上のリベット締結構造９にわたって延在し、２以上のリベット締結構造９を連結するプレートが複数個ある構成であればよい。

続いて、本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態では、タービンハブ６と、タービンハブ６よりも熱膨張率が高いシェル３とをリベット８によって締結させるリベット締結構造９を複数備えるトルクコンバータ１は、リベット８の頭部８１とシェル３の一端部３１に介在する、シェル３よりも熱膨張率が低い介在プレート１００，２００を備える。そして、介在プレート１００，２００は、２以上のリベット締結構造９にわたって延在し、２以上のリベット締結構造９を連結する。

この構成によれば、リベット８の頭部８１とシェル３の一端部３１との間に、介在プレート１００，２００を介在させることによって、高温環境下でシェル３が膨張しても、一端部３１にかかる面圧をシェル３の材料の許容面圧以下にすることができる。それとともに、高温環境下を考慮して、リベット８を緩めにかしめる必要がなくなるため、低温環境下であっても締結力が保持される程度にリベット８をかしめることができる。そのため、温度変化範囲が広い環境下であっても、アルミニウム系の材料によって形成されるシェル３と鉄系の材料によって形成されるタービンハブ６とを締結することができる（請求項１，２に対応する効果）。

また、介在プレート１００は、円環形状の板材とした。

この構成によれば、上記の効果に加えて、介在プレート１００が１枚の円環形状の板材であるため、リベット締結構造９に介在プレート１００を組み込む際の作業が容易となる。そのため、本実施形態では、製造時の作業効率が向上する（請求項３に対応する効果）。

また、介在プレート１００は、複数の分割プレート２０１～２０５から構成される介在プレート２００としてもよい。

この構成によれば、円環の介在プレート１００を用いる場合に比べて、製造時の歩留まりが向上する（請求項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。

上記の説明では本発明の適用例としてトルクコンバータ１を示したが、本発明は、温度変化範囲が広い環境下におかれる機器において、熱膨張率の異なる部材同士を締結する場合に広く適用し得るものである。

本実施形態では、第２の部材をタービンランナ２とし、第１の部材をタービンハブ６としたが、本発明をトルクコンバータに適用する場合において第２の部材をポンプインペラとし、第１の部材をポンプインペラと締結するスリーブ部材としてもよい。

本実施形態では、リベット８の頭部８１が介在プレート１００側に位置し、既成頭部８２がタービンハブ６のフランジ部６２側に位置しているが、リベット８の既成頭部８２が介在プレート１００側に位置し、頭部８１がタービンハブ６のフランジ部６２側に位置するようにしてもよい。

また、リベット締結構造９は以下の構成であってもよい。

図５は、リベット締結構造９の第１の変形例であるリベット締結構造９１のIII－III断面の概略図である。第１の実施形態（図３）ではリベット８の頭部８１とシェル３の一端部３１との間に介在プレート１００を介在させたのに対して、本実施形態は、リベット８の既成頭部８２とシェル３の一端部３１との間に介在プレート１００を介在させる。

このような構成であっても、リベット８の既成頭部８２とシェル３の一端部３１との間に、介在プレート１００を介在させることで、高温環境下でシェル３が膨張しても、シェル３にかかる面圧をシェル３の材料の許容面圧以下にすることができる。

また、本実施形態では、リベット８をかしめて頭部８１を成形するときに発生する衝撃は、リベット８の既成頭部８２を介して介在プレート１００及びシェル３の一端部３１に伝達されるが、既成頭部８２を介して伝達される衝撃は、介在プレート１００によって分散される。つまり、介在プレート１００によって、頭部８１成形時の衝撃からシェル３を保護することができる。

図６は、リベット締結構造９の第２の変形例であるリベット締結構造９２のIII－III断面の概略図である。

図６に示すように、本実施形態では、シェル３の一端部３１は、頭部８１側に、介在プレート１００を収容可能な凹部３３を有する。凹部３３は、幅が介在プレート１００の幅よりも長く、深さが介在プレート１００の厚さよりも深い形状であり、介在プレート１００が収容される。

そのため、本実施形態では、介在プレート１００を凹部３３に収容すれば介在プレート１００の位置決めが完了するため、リベット８締結時の作業効率が向上する。

また、介在プレート１００を介在させても、リベット締結構造９の積層方向の厚みが変化しないため、トルクコンバータ１全体の大きさを変えずに、高温環境下でシェル３にかかる面圧が高くなることを防ぐことができる。

図７は、リベット締結構造９の第３の変形例であるリベット締結構造９３のIII－III断面の概略図である。本実施形態では、図７に示すように、シェル３の一端部３１は、既成頭部８２側に、介在プレート１００を収容可能な凹部３３を有する。凹部３３は、幅が介在プレート１００の幅よりも長く、深さが介在プレート１００の厚さよりも深い形状であり、介在プレート１００が収容される。

本実施形態では、介在プレート１００は、頭部８１成形時の衝撃からシェル３を保護することができる。また、介在プレート１００を凹部３３に収容すれば介在プレート１００の位置決めが完了するため、リベット８締結時の作業効率が向上する。また、介在プレート１００を介在させても、リベット締結構造９の積層方向の厚みが変化しないため、トルクコンバータ１全体の大きさを変えずに、高温環境下でシェル３にかかる面圧をシェル３の材料の許容面圧以下にすることができる。

１：トルクコンバータ（構造物）
２：タービンランナ（第２の部材）
３：シェル
６：タービンハブ（第１の部材）
６２：フランジ部
８：リベット
８１：頭部
９：リベット締結構造
１００，２００：介在プレート（介在部材）

Claims

第１の部材と、前記第１の部材よりも熱膨張率が高い第２の部材とをリベットによって締結させるリベット締結構造を複数備え、
前記リベットの頭部と前記第２の部材との間に介在する、前記第２の部材よりも熱膨張率が低い板状の介在部材を備え、
前記介在部材は、２以上の前記リベット締結構造にわたって延在し、前記２以上の前記リベット締結構造を連結する、構造物であって、
前記構造物は、作動流体を介して動力を伝達するトルクコンバータであり、
前記第２の部材は、前記トルクコンバータのタービンランナまたはポンプインペラであり、
前記第１の部材は、前記タービンランナまたは前記ポンプインペラと締結する部材であり、
前記第１の部材と前記第２の部材とが積層された積層部分は円環形状であり、
前記介在部材は、その内周面と外周面とを、前記トルクコンバータの回転軸方向から見て、前記第１の部材と前記第２の部材との前記積層部分の領域内に納めた円環形状の板状部材である、
ことを特徴とする、構造物。
第１の部材と、前記第１の部材よりも熱膨張率が高い第２の部材とをリベットによって締結させるリベット締結構造を複数備え、
前記リベットの頭部と前記第２の部材との間に介在する、前記第２の部材よりも熱膨張率が低い板状の介在部材を備え、
前記介在部材は、２以上の前記リベット締結構造にわたって延在し、前記２以上の前記リベット締結構造を連結する、構造物であって、
前記構造物は、作動流体を介して動力を伝達するトルクコンバータであり、
前記第２の部材は、前記トルクコンバータのタービンランナまたはポンプインペラであり、
前記第１の部材は、前記タービンランナまたは前記ポンプインペラと締結する部材であり、
前記第１の部材と前記第２の部材とが積層された積層部分は円環形状であり、
前記介在部材は、その内周面と外周面とを、前記トルクコンバータの回転軸方向から見て、前記第１の部材と前記第２の部材との前記積層部分の領域内に納めた板状部材であり、複数の扇形状の板材によって構成される、
ことを特徴とする、構造物。