JPH11241758A - 一体ブレード及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タービン翼車に用いるブレードの生産性を向
上する。 【解決手段】 インペラを構成する複数のブレード部１
２ａ，１２ｂを、各ブレード部１２ａ，１２ｂの基端側
に連なる基板部１１および先端側に連なる連結部１３を
介して一体にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トルクコンバータ
などの流体動力伝動装置のタービン翼車及びポンプ翼車
等のいわゆるインペラのブレードに関する。

【０００２】

【従来の技術】インペラの本体であるシェルへのブレー
ドの取付方法として、シェルに１枚ずつ位置決めしたブ
レードとシェルとの接触部をろう付けする方法が知られ
ているが、ろう付け時の熱でブレードに歪みが生ずるた
め、ろう付けの後工程として切削等の仕上げが必要であ
り、生産性の向上が難しく、コスト高である。また、シ
ェルに形成した溝にブレードを１枚ずつ溝に差し込んで
シェルの溝部をかしめる方法（特開昭６４−３９９６３
号公報参照）や、シェルに形成したスリットにブレード
に形成した突起を差し込んで１枚ずつブレードを位置決
めした後シェルの裏側に突き出た突起を折り曲げる方法
等が知られているが、かしめや折り曲げでは必ずしも十
分な取付強度を確保できない場合がある。そして、いず
れの取付方法でも、ブレードを１枚ずつ取付ける必要が
あり、取付誤差が生じ易く、取付作業性を含めたいわゆ
る生産性の向上を図り難い。

【０００３】ところで、複数枚のブレードを一度にシェ
ルに取付け得るようにして取付作業性を向上させたもの
に、特開平７−４４９６号公報記載のものがある。この
ものでは、複数のブレードが一体になっているブレード
構成部品を溶接によりシェルに取付けてインペラを形成
している。このブレード構成部品は、同心に配置される
大径リング状部材と、小径リング状部材と、両リング状
部材間に配置され、連結部を介して両リング部材に一体
に連なる複数のブレード部とを備えるものであり、平板
状のブランク材を打ち抜いてあるいは鋳造や鍛造により
形成されており、打ち抜きの場合はその後ブレード部を
曲げ加工しつつ傾斜させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
して形成されたブレード構成部品では、ブレード部の端
部形状の確保のため、また打ち抜きによるものでは、さ
らにブレード部の折り曲げ加工の容易性確保及び折曲げ
時の端部形状の変形防止等のため、両リング部材との連
結部を細くせざるを得ず、強度不足が生じ易い。

【０００５】強度が不足すると、打ち抜きによるもので
はブレード部の向きが変わり易いと共に変形し易く、ま
た連結部が細くくびれた形状であると、鋳造や鍛造によ
るものではいわゆる湯回り性が悪いと共に熱収縮により
生ずる残留応力等の応力が集中しやすく、いずれの場合
でも欠陥が生じやすいため、生産からシェルに取り付け
るまでの取り扱いに注意を要し、生産性向上が妨げられ
る。

【０００６】さらに、ブレード部をシェルに溶接する
際、板状のブレードの端縁における、いわゆる端面溶接
になるため、十分な溶接強度を確保しにくく、溶接品質
がばらつき易い。

【０００７】このような問題点に鑑み、本発明は、生産
性に優れるブレード及びブレードの製造方法を提供する
ことを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、インペラを構成する複数のブレード部が一体化さ
れた一体ブレードであって、前記複数のブレード部が、
所定間隔をおいてリング状に配置されており、各ブレー
ド部の基端側が、隣接するいずれか一方のブレード部の
基端側に連なっており、先端側が隣接する他方のブレー
ド部の先端側に連なっていることを特徴とする一体ブレ
ードである。

【０００９】また、一体ブレードは、インペラを構成す
る複数のブレード部が一体化された一体ブレードの製造
方法であって、鋼板を絞り加工して、所定間隔でリング
状に配置される複数の基板部と、各基板部の配置方向両
側から起立するブレード部と、相互に隣接するブレード
部の先端側をつなぐ天板部とを備える凹凸形状のリング
部材を成形し、リング部材の表裏に貫通する開口を、天
板部のリング部材径方向両側に形成して製造される。

【００１０】このように、各ブレード部を基板部や天板
部を介して隣接するブレード部と相互に一体にすれば、
強度が高くなるため、力による変形や向きの変化が起こ
りにくくなり、ブレード性能が安定すると共に向上す
る。

【００１１】また、一体ブレードの強度が高いと、その
分取扱いが容易になるので、シェルへの取り付ける作業
や、一体ブレードとコアリングとを組み付ける場合はそ
の作業の作業性が向上し、インペラの生産性が向上す
る。そして、ブレードを１枚ずつ生産する必要がなく、
生産性が向上する。

【００１２】ところで、ろう付けによりブレードをシェ
ルに取り付けると、熱影響によりブレードに歪みが生ず
ることがある。この点、本発明のものは、一体ブレード
を基板部をシェルのリング状凹部に取り付けてなるもの
であり、基板部とシェルのリング状凹部とを容易に面接
触させることができるので、両部を面接触させてスポッ
ト溶接、レーザ溶接、リベットかしめ又はだぼ出しかし
めにより結着すれば、シェルに一体ブレードを取り付け
る際に、ブレード部に熱影響を与えることがなく、ブレ
ード部の歪みが防止される。また、一体ブレードを用い
ると、一体ブレードの固定によりブレードを位置決めで
き、一体ブレードが固定できれば溶接位置は限定されな
いので、より高い接合強度が得られるＴＩＧ溶接を用い
て、ブレードへの熱影響が小さい部分を溶接することが
可能になる。

【００１３】そして、コアリングを一体ブレードの天板
部に取り付ける場合も、同様にコアリングと一体ブレー
ドの天板部との結着部を面接触させて、スポット溶接、
レーザ溶接、ＴＩＧ溶接、リベットかしめ又はだぼ出し
かしめにより結着すれば、一体ブレードとコアリングと
を結着する際、ブレード部に熱影響を与えることがな
く、ブレード部の歪みが防止される。

【００１４】このようにしてブレードの歪みを防止すれ
ば、取付精度が向上し、取付け品質、生産時の歩留まり
が向上する。また、ろう付けに比較して作業性に優れ
る。さらに、かしめや折り曲げと比較して、固定強度や
取付精度が向上し、取付品質、歩留まりが向上する。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１を参照して、１はインペラ、
すなわち車両用の流体式トルクコンバータのタービン翼
車である。タービン翼車１は、その本体としてのシェル
２と、該シェル２のリング状凹部に固定された複数のブ
レード３，…と、各ブレード３のシェル２側とは反対側
の端部を相互に連結するコアリング４とを備えており、
図２に示すように、全てのブレード３が一体的に形成さ
れた一体ブレード１０をシェル２に取付けてなるもので
ある。

【００１６】一体ブレード１０は、図３及び図４に示す
ように、外観が略リング形状であり、その中心寄りの内
側リング端１０ａから外側リング端１０ｂに亘って径方
向に延びる複数の基板部１１と、リング状に配置される
基板部１１の配置方向すなわち周方向両側の端辺から起
立する、前記ブレード３に対応する第１ブレード部１２
ａ及び第２ブレード部１２ｂと、隣接するブレード部１
２ａ，１２ｂの先端側を相互に連結する連結部１３とを
備えており、該連結部１３の径方向両側には、一体ブレ
ード１０の表裏に連通する開口１４ａ，１４ｂが形成さ
れている。

【００１７】各基板部１１は、一体ブレード１０の周方
向に一定間隔をおいて配置され、シェル２側に向く凸状
の裏面１１ａを備える。そして該裏面１１ａでシェル２
のリング状凹部の凹面２ａ（図２参照）に面接触し得る
ようになっている。

【００１８】第１ブレード部１２ａ及び第２ブレード部
１２ｂは、タービン翼車１のブレードとして機能する部
分であり、その基板部１１側の周方向の端辺にその全幅
で連なっている。第１ブレード部１２ａは、隣接する連
結部１３側に向けて周方向に凸状に膨らんでおり、ター
ビン翼車１の回転軸方向（図３において紙面に対して直
角の方向）に延びている。また第２ブレード部１２ｂ
は、隣接する基板部１１側に向けて周方向に凸状に膨ら
んでおり、基板部１１とのなす角度が鈍角になるように
傾斜している。

【００１９】各連結部１３は、両ブレード部１２ａ，１
２ｂの先端縁に、その径方向中ほどで一体につながって
おり、凹状に窪む表面１３ａと、凸状に膨らむシェル２
側の裏面（図示せず）とを備える。このうち表面１３ａ
の凹形状はコアリング４の凸状面と面接触し得るように
なっている。また、連結部１３の径方向外側に存する外
側開口１４ａは、外側リング端１０ｂの端面と同一平面
上に開設されており、他方、内側開口１４ｂは、一体ブ
レード１０の裏側から表側に向けて回転軸方向に向いて
開口するように開設されている。なお、外側リング端１
０ｂの端面は、シェル２の形状に沿わせた、シェル２へ
の固着が可能な形状に形成されており、本実施形態では
タービン翼車１の回転軸方向に対して直角になってい
る。

【００２０】このような形状の一体ブレード１０では、
各ブレード部１２ａ，１２ｂが基板部１１及び連結部１
３に一体に、しかも強固につながっており、両ブレード
部１２ａ，１２ｂが相互に強固に固定されるので、ブレ
ード部１２ａ，１２ｂの向き変化や変形が生じにくく、
形状が安定する。従って、組立作業等における取扱いが
容易であり、作業性の向上に寄与する。また、絞り加工
つまりプレス成形により一度に全てのブレード部を成形
できるので、ブレードの生産性が向上する。

【００２１】次に、上記一体ブレード１０及びタービン
翼車１の製造方法を説明する。

【００２２】一体ブレード１０は、所定の鋼板に絞り加
工を施して中間加工品であるリング部材Ｒ（図５参照）
を成形する絞り工程と、開口１４ａ，１４ｂを形成する
打ち抜き工程とを主工程とする製造過程を経て製造され
る。なお、リング部材Ｒは、基板部１１に相当する底部
Ｒ1 と、第１ブレード部１２ａに相当する第１側部Ｒ2
と、第２ブレード部１２ｂに相当する第２側部Ｒ3 と、
天板部Ｒ4 とからなる凹凸形状を備える。そして、天板
部Ｒ4 は、連結部１３に相当する裏側に凸状に膨らむ部
分Ｒ4-1 と、外側開口１４ａが形成される平面部分Ｒ4-
2 と、内側開口１４ｂが形成される平面部分Ｒ4-3 とか
ら構成される径方向断面の形状が略Ｍ形の面を有する。

【００２３】図６乃至図８を参照して、３０は絞り工程
を行うプレス装置であり、図示しないボルスタ上に固定
された下型３１と、該下型３１に対して上下動自在な上
型３２とを備える。なお、３３はブランクホルダであ
り、３４は製品の位置決め用のノックピンである。下型
３１は、リング部材Ｒを表面側から形成する型であり、
周方向に一定間隔をおいて並ぶ凸部３１ａの上端面がリ
ング部材Ｒ1 すなわち基板部１１の凹状表面に対応して
いる。上型３２は、リング部材Ｒを裏面側から形状する
型であり、凸部３２ａの上端面が天板部Ｒ4 の裏面側に
対応している。下型３１及び上型３２が備える複数の凸
部３１ａ，３２ａは、下型３１あるいは上型３２の本体
部分にボルト止めされており着脱自在である。従って、
サイズが同じで特性のみ異なる一体ブレードを製造する
場合は、下型３１及び上型３２の凸部３１ａ，３２ａを
交換するだけでよく、型を製造する工数、期間及びコス
トを削減できる。

【００２４】このような下型３１及びブランクホルダ３
３から上型３２を離間させた状態で、間に所定の鋼板か
らなるブランク材を配置した後、ブランクホルダ３３で
成形部分の周囲を保持して、下型３１と上型３２とを押
し当てて絞り加工を行い、上述のリング部材Ｒを成形す
る。その後、天板部Ｒ4 の両平面部分Ｒ4-2 ，Ｒ4-3の
二点鎖線で示す部分及び外側リング端１０ｂの縁部を打
ち抜いて開口１４ａ，１４ｂを備える一体ブレード１０
とする。

【００２５】そして、一体ブレード１０を用いてタービ
ン翼車１を製造する場合は、まず一体ブレード１０を図
２に示すシェル２のリング状凹部に装着し、図９に示す
ように、凹面２ａに面接触する基板部１１の所定ポイン
トＰ1 をスポット溶接して、シェル２に一体ブレード１
０を取付ける。そして、連結部１３にコアリング４を装
着し、コアリング４の凸状面に接する連結部１３の所定
ポイントＰ2 をスポット溶接して、一体ブレード１０に
コアリング４を取り付ける。

【００２６】このように、一体ブレード１０の基板部１
１をシェルの凹面２ａに面接触し得るように形成してお
けば、スポット溶接により簡便に一体ブレード１０を取
付けることができるため、作業性が向上し、強固に取付
けることができ、品質が安定する。また、図１０（Ａ）
に示すように面接触部分の所定の部分Ｐ3，Ｐ4をレーザ
溶接したり、図１０（Ｂ）に示すようにシェル２との面
接触部分であり、ブレード部１２ａ，１２ｂへの熱影響
が小さい内外のリング端１０ａ，１０ｂの内外縁Ｐ5
や、コアリング４との面接触部分である連結部１３の端
縁Ｐ6をＴＩＧ溶接したりしても同様の効果が得られ
る。さらに面接触部分を確保できれば、スポット溶接以
外にも例えば図１０（Ｃ）に示すように、一体ブレード
１０をリベット４０によるリベットかしめで取付けた
り、図１０（Ｄ）に示すように、一体のだぼ４１を用い
たいわゆるだぼ出しかしめで取付けたりすることができ
る。

【００２７】これらスポット溶接、レーザ溶接、ＴＩＧ
溶接、そして上記のかしめなどの取付け法を用いること
ができれば、ブレードに熱影響が及ばず、歪みの発生を
防止できる。また、連結部１３へのコアリング４の取付
けにも、同様に、スポット溶接、レーザ溶接、ＴＩＧ溶
接そして上記のかしめを用いることができ、作業性、固
定強度及び取付け品質が向上する。

【００２８】なお、一体ブレード１０は、車両用の流体
式トルクコンバータのタービン翼車だけでなく、そのポ
ンプ翼車や、車両において補助ブレーキとして用いられ
る流体式リターダのロータやステータなど、流体式動力
伝動装置のインペラ全般のブレードとして適用できる。

【００２９】ところで、上記実施形態では、第１ブレー
ド部１２ａの向きをタービン翼車１の回転軸方向に向け
て絞り加工の容易化を図っているが、図１１及び図１２
に示すように、一体ブレード５０の全ブレード部５１
ａ，５１ｂを所望の方向に傾斜させることができれば、
傾斜角度の選択など、ブレード特性の設定自由度の幅が
広がる。以下、その製造方法を説明する。なお、既に説
明した構造には同符号を付しその説明を省略する。

【００３０】まず、図示しない所定形状の上下の型によ
る絞り工程で、図１３に示すように、ブレード部５１が
基板部１１に対して直角方向に起立するように成形す
る。続いて打ち抜き工程の前に、図１４に示す下型６０
及び上型７０により、曲げ加工を主目的とするプレス工
程、いわばブレード成形工程を行って、第１ブレード部
５１ａの向きと、第２ブレード部５１ｂの向き及び形状
とを所定の状態にし、中間加工品であるリング部材（図
示せず）を成形する。その後、開口１４ａ，１４ｂを打
ち抜いて一体ブレード５０の成形を完了する。

【００３１】ブレード成型工程の下型６０及び上型７０
の本体部分は、絞り工程の下型３１及び上型３２であ
る。下型６０の凸部６１は、一方のブレード部である第
２ブレード部５１ｂの裏面に対応する傾斜した側面６１
ａと、一体ブレード５０の天板部５２の、第２ブレード
部５１ｂ寄りの部分の裏面に対応する上端面６１ｂとを
備えており、その高さは、絞り工程終了時の天板部５２
の高さよりも低い最終形状の天板部５２の高さに対応し
ている。また上型７０の凸部７１は、第１ブレード部５
１ａの先端位置を規定し得るように、該先端位置に沿っ
て存する側面７１ａを備える。

【００３２】なお、上下の型のいずれか一方にゴム素材
等の柔軟素材を用いるいわゆるマーホーム成形装置等の
プレス成形装置や、いずれか一方に圧力液を用いるいわ
ゆるハイドロホーム成形装置等のプレス成形装置を利用
して中間加工品であるリング部材を成形することが可能
である。例えばマーホーム成形装置は、図６に示す下型
３１と同様の下型と、ゴム素材から構成される上型（柔
軟ポンチ）とを備えるものであり、所定の鋼板を該成形
装置のブランクホルダで保持した状態で下型と上型とで
絞り加工をして、外観が図１１に示すような形状であり
断面形状が図１２に示すような形状の一体ブレードの中
間品であるリング部材を成形する。また、ハイドロホー
ム成形装置は、図６に示す下型３１と同様の下型と、上
型として機能する圧力液からなる圧力伝達手段とを備え
るものであり、所定の鋼板を該成形装置のブランクホル
ダで保持した状態で、下型と圧力伝達手段とで絞り加工
をして、一体ブレードの中間品であるリング部材を成形
する。この後、中間品の所定位置に開口を打ち抜いて一
体ブレードの成形を完了する。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、絞り加
工により一体ブレードをプレス成形するので、一体ブレ
ードの生産性が向上する。また、ブレード部の形状が安
定しているので、向きが変わる等の変形が生じにくく、
取り扱いが容易であり、シェルへの取付け作業性が向上
し、ひいてはインペラの生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態のタービン翼車を示す断面図

【図２】 図１のタービン翼車の構成を示す部分的な分
解斜視図

【図３】 実施形態の一体ブレードを示す平面図

【図４】 図３の一体ブレードの要部を示す斜視図

【図５】 絞り加工後、打抜加工前の中間加工品の要部
を示す斜視図

【図６】 絞り工程で用いるプレス装置の概略構成を示
す断面図

【図７】 絞り加工に用いる下型を示す平面図

【図８】 絞り加工に用いる上型を示す平面図

【図９】 図１のＸ−Ｘ断面を示す断面図

【図１０】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は、一体ブ
レードの取付方法例を示すタービン翼車の断面図

【図１１】 他の実施形態の一体ブレードの要部を示す
平面図

【図１２】 図１１のＹ−Ｙ断面を示す断面図

【図１３】 絞り工程終了時の状態を示す断面図

【図１４】 ブレード成形工程終了時の状態を示す断面
図

【符号の説明】

２ シェル ２ａ 凹面 ４ コアリング １０，５０ 一体ブレード １１ 基板部 １２ａ，５１ａ 第１ブレード部 １２ｂ，５１ｂ 第２ブレード部 １３ 連結部 １４ａ，１４ｂ 開口

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インペラを構成する複数のブレード部が
   一体化された一体ブレードであって、 前記複数のブレード部が、所定間隔をおいてリング状に
   配置されており、 各ブレード部の基端側が、隣接するいずれか一方のブレ
   ード部の基端側に連なっており、先端側が隣接する他方
   のブレード部の先端側に連なっていることを特徴とする
   一体ブレード。
2. 【請求項２】 インペラを構成する複数のブレード部が
   一体化された一体ブレードの製造方法であって、 鋼板を絞り加工して、所定間隔でリング状に配置される
   複数の基板部と、各基板部の配置方向両側から起立する
   ブレード部と、相互に隣接するブレード部の先端側をつ
   なぐ天板部とを備える凹凸形状のリング部材を成形し、 リング部材の表裏に貫通する開口を、天板部のリング部
   材径方向両側に形成することを特徴とする一体ブレード
   の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の一体ブレードの基板部
   を、インペラの本体としてのシェルのリング状凹部に取
   り付けてなるインペラ。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の一体ブレードの天板部
   に、コアリングを取り付けてなるインペラ。
5. 【請求項５】 一体ブレードの天板部へのコアリングの
   取付けを、スポット溶接、レーザ溶接、ＴＩＧ溶接、リ
   ベットかしめ又はだぼ出しかしめのいずれかによって行
   ったことを特徴とする請求項４に記載のインペラ。
6. 【請求項６】 一体ブレードの基板部のシェルのリング
   状凹部への取付けを、スポット溶接、レーザ溶接、ＴＩ
   Ｇ溶接、リベットかしめ又はだぼ出しかしめのいずれか
   によって行ったことを特徴とする請求項３から５のいず
   れか１つに記載のインペラ。