(57)【要約】【課題】少量生産にも対応することができ、製造時の接合不良や歪等の不具合を低減させることができるトルクコンバータのインペラーブレードの接合方法、トルクコンバータの製造方法及びトルクコンバータを提供する。【解決手段】インペラーブレード１１の外側の端縁１１ａに沿ってレーザービーム３０の照射しながら、第１渦巻２１と第２渦巻２２と第３渦巻２３とを形成しかつ各渦巻において各渦巻開始位置２１ａ，２２ａ，２３ａから外周に向けて渦巻状に所定回数回転させて、帯状のビード２０を連続的に形成して、インペラーシェル１０にインペラーブレード１１を溶接固定する。【選択図】図１
2017040367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラーブレードの外側の端縁とインペラーシェルの内面との接合部分において、レーザービームの照射を開始して、第１渦巻開始位置から外周に向けて渦巻状に所定回数回転させて第１渦巻を形成する第１渦巻形成工程と、
次いで、前記インペラーブレードの前記外側の端縁に沿って、前記レーザービームを照射しながら前記第１渦巻の最外周の終端から第２渦巻開始位置まで移動させる第１移動工程と、
次いで、前記第２渦巻開始位置において前記レーザービームを照射しながら、前記第１渦巻形成工程で形成した前記第１渦巻に部分的に重なりつつ前記第２渦巻開始位置から外周に向けて渦巻状に所定回数回転させて第２渦巻を形成する第２渦巻形成工程と、
次いで、前記インペラーブレードの前記外側の端縁に沿って、前記レーザービームを照射しながら前記第２渦巻の最外周の終端から第３渦巻開始位置まで移動させる第２移動工程と、
次いで、前記第３渦巻開始位置において前記レーザービームを照射しながら、前記第２渦巻形成工程で形成した前記第２渦巻に部分的に重なりつつ前記第３渦巻開始位置から外周に向けて渦巻状に所定回数回転させて第３渦巻を形成する第３渦巻形成工程とを備えて、
前記インペラーブレードの前記外側の端縁に沿って、前記第１渦巻と前記第２渦巻と前記第３渦巻とで帯状のビードを連続的に形成して、前記インペラーシェルに前記インペラーブレードを溶接固定する、インペラーブレードの接合方法。
【請求項２】
前記第１渦巻形成工程の前に、治具で保持された前記インペラーブレードの前記外側の端縁にレーザービームを照射して、前記インペラーブレードを前記インペラーシェルの前記内面に仮固定する仮固定工程を行う、
請求項１に記載のインペラーブレードの接合方法。
【請求項３】
前記第１渦巻から前記第３渦巻のそれぞれにおいて、前記レーザービームを照射して渦巻状に所定回数回転させて渦巻を形成するとき、前記それぞれの渦巻開始位置から徐々に外周に向かうように３回回転させて渦巻を形成する、
請求項１又は２に記載のインペラーブレードの接合方法。
【請求項４】
前記第１渦巻の前記第１渦巻開始位置と前記第２渦巻の前記第２渦巻開始位置とは、前記第１渦巻の直径の１＼２〜１＼３の距離だけ離れており、前記第２渦巻の前記第２渦巻開始位置と前記第３渦巻の前記第３渦巻開始位置とは、前記第１渦巻又は前記第２渦巻の直径の１＼２〜１＼３の距離だけ離れている、
請求項１〜３のいずれか１つに記載のインペラーブレードの接合方法。
【請求項５】
前記仮固定工程は、前記レーザービームによるレーザー溶接で２箇所を仮固定する、
請求項２に記載のインペラーブレードの接合方法。
【請求項６】
前記仮固定工程時の前記インペラーシェルの内面と前記インペラーブレードの内面とでなす角度θ１は、前記帯状のビード形成後の前記インペラーシェルの内面と前記インペラーブレードの内面とでなす角度θ２よりも小さい、
請求項２又は５に記載のインペラーブレードの接合方法。
【請求項７】
前記レーザービームによるレーザー溶接した部分での前記インペラーシェルの溶け込み深さは、少なくとも０．３ｍｍである、
請求項１〜６のいずれか１つに記載のインペラーブレードの接合方法。
【請求項８】
インペラーアッシーとタービンアッシーとを有するトルクコンバータの製造方法であって、
請求項１〜７のいずれか１つに記載のインペラーブレードの接合方法により前記インペラーシェルと前記インペラーブレードとを接合するシェル接合工程、及び、前記インペラーブレードとインペラーコアリングとを接合するコアリング接合工程を含む前記インペラーアッシーの組立工程と、
タービンシェルとタービンブレードとを接合するシェル接合工程、及び、前記タービンブレードとタービンコアリングとを接合するコアリング接合工程を含む前記タービンアッシーの組立工程とを含み、
少なくともいずれか１つの前記接合工程において、前記各シェルと前記各ブレード、又は、前記各ブレードと前記各コアリングをレーザー溶接により接合するトルクコンバータの製造方法。
【請求項９】
前記各組立工程は、前記コアリング接合工程の後、前記シェル接合工程が実施される請求項８に記載のトルクコンバータの製造方法。
【請求項１０】
インペラーブレードの外側の端縁とインペラーシェルの内面との接合部分において、第１渦巻開始位置から外周に向けて渦巻状に所定回数回転して形成された第１渦巻と、
前記インペラーブレードの前記外側の端縁に沿って、前記第１渦巻の最外周の終端から、前記第１渦巻の前記第１渦巻開始位置とは第１所定距離だけ離れた第２渦巻開始位置までを連結する第１連結部と、
前記第２渦巻開始位置において、前記第１渦巻に部分的に重なりつつ前記第２渦巻開始位置から外周に向けて渦巻状に所定回数回転して形成された第２渦巻と、
前記インペラーブレードの前記外側の端縁に沿って、前記第２渦巻の最外周の終端から、前記第２渦巻の前記第２渦巻開始位置とは第２所定距離だけ離れた第３渦巻開始位置までを連結する第２連結部と、
前記第３渦巻開始位置において、前記第２渦巻に部分的に重なりつつ前記第３渦巻開始位置から外周に向けて渦巻状に所定回数回転して形成された第３渦巻とで構成されて、前記インペラーブレードの前記外側の端縁に沿って連続的に形成された帯状のビードの形状を有するレーザー溶接部で前記インペラーシェルに前記インペラーブレードが固定されるとともに、
コアリングと前記インペラーブレードとは、前記インペラーブレードが前記コアリングを貫通しない状態で接合固定されている、トルクコンバータ。
【請求項１１】
前記第１渦巻の前記第１渦巻開始位置と前記第２渦巻の前記第２渦巻開始位置との間の前記第１所定距離は、前記第１渦巻の直径の１＼２〜１＼３の距離だけ離れており、前記第２渦巻の前記第２渦巻開始位置と前記第３渦巻の前記第３渦巻開始位置との間の前記第２所定距離は、前記第１渦巻又は前記第２渦巻の直径の１＼２〜１＼３の距離だけ離れている、
請求項１０に記載のトルクコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インペラーシェルに多数のインペラーブレードを溶接固定するトルクコンバータのインペラーブレードの接合方法、そのインペラーブレードの接合方法を含むトルクコンバータの製造方法、及びそれを用いて製造されたトルクコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トルクコンバータの製造方法は、インペラーシェル、インペラーブレード及びインペラーコアリングを含むインペラーアッシーの組立工程、及び、タービンシェル、タービンブレード及びタービンコアリングを含むタービンアッシーの組立工程を含んでいる。
【０００３】
下記特許文献１には、各組立工程において、各シェルと各ブレード、又は、各ブレードと各コアリングは、ロウ材を用いたいわゆるロウ付けにより接合されることが示されている。このようなロウ付けは、例えば、インペラーシェルとインペラーブレードとの接合部に、銅等のロウ材を配した後、これらを炉内で熱することにより実施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８２４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のようなロウ付けでは、各部材の質量等により、炉内の雰囲気が変化し易く、その結果、製品に接合不良等の不具合が生じるおそれがあった。また、上述のようなロウ付けでは、製品の接合部以外にも入熱されるため、この熱により製品に歪等の不具合が生じるおそれがあった。
【０００６】
なお、例えば、インペラーブレードとインペラーコアリングとをロウ付けする際、互いの部品を予め固定させるため、インペラーコアリングに、周方向に並ぶ複数のスリットが形成され、各インペラーブレードに、インペラーコアリングのスリットに挿通する突起部が形成される。このようなトルクコンバータの製造方法では、インペラーコアリングにスリットを形成する工程、又は、突起部をかしめる工程が必要であった。タービンブレードとタービンコアリングについても同様である。
また、溶接としてのロウ付けを使用する場合、大きな加熱炉が必要となり、電気代が高くなるとともに、バッチ処理しかできず、少量生産には不経済なものとなっている。
【０００７】
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、少量生産にも対応することができ、製造時の接合不良及び歪等の不具合を低減させることができるトルクコンバータのインペラーブレードの接合方法、トルクコンバータの製造方法、及びそれを用いたトルクコンバータを提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの態様にかかるインペラーブレードの接合方法は、
インペラーブレードの外側の端縁とインペラーシェルの内面との接合部分において、レーザービームの照射を開始して、第１渦巻開始位置から外周に向けて渦巻状に所定回数回転させて第１渦巻を形成する第１渦巻形成工程と、
次いで、前記インペラーブレードの前記外側の端縁に沿って、前記レーザービームを照射しながら前記第１渦巻の最外周の終端から第２渦巻開始位置まで移動させる第１移動工程と、
次いで、前記第２渦巻開始位置において前記レーザービームを照射しながら、前記第１渦巻形成工程で形成した前記第１渦巻に部分的に重なりつつ前記第２渦巻開始位置から外周に向けて渦巻状に所定回数回転させて第２渦巻を形成する第２渦巻形成工程と、
次いで、前記インペラーブレードの前記外側の端縁に沿って、前記レーザービームを照射しながら前記第２渦巻の最外周の終端から第３渦巻開始位置まで移動させる第２移動工程と、
次いで、前記第３渦巻開始位置において前記レーザービームを照射しながら、前記第２渦巻形成工程で形成した前記第２渦巻に部分的に重なりつつ前記第３渦巻開始位置から外周に向けて渦巻状に所定回数回転させて第３渦巻を形成する第３渦巻形成工程とを備えて、
前記インペラーブレードの前記外側の端縁に沿って、前記第１渦巻と前記第２渦巻と前記第３渦巻とで帯状のビードを連続的に形成して、前記インペラーシェルに前記インペラーブレードを溶接固定する。
【０００９】
本発明の別の態様にかかるトルクコンバータの製造方法は、インペラーアッシーとタービンアッシーとを有するトルクコンバータの製造方法であって、
前記態様に記載のインペラーブレードの接合方法により前記インペラーシェルと前記インペラーブレードとを接合するシェル接合工程、及び、前記インペラーブレードとインペラーコアリングとを接合するコアリング接合工程を含む前記インペラーアッシーの組立工程と、
タービンシェルとタービンブレードとを接合するシェル接合工程、及び、前記タービンブレードとタービンコアリングとを接合するコアリング接合工程を含む前記タービンアッシーの組立工程とを含み、
少なくともいずれか１つの前記接合工程において、前記各シェルと前記各ブレード、又は、前記各ブレードと前記各コアリングをレーザー溶接により接合する。
本発明のさらに別の態様にかかるトルクコンバータは、インペラーブレードの外側の端縁とインペラーシェルの内面との接合部分において、第１渦巻開始位置から外周に向けて渦巻状に所定回数回転して形成された第１渦巻と、
前記インペラーブレードの前記外側の端縁に沿って、前記第１渦巻の最外周の終端から、前記第１渦巻の前記第１渦巻開始位置とは第１所定距離だけ離れた第２渦巻開始位置までを連結する第１連結部と、
前記第２渦巻開始位置において、前記第１渦巻に部分的に重なりつつ前記第２渦巻開始位置から外周に向けて渦巻状に所定回数回転して形成された第２渦巻と、
前記インペラーブレードの前記外側の端縁に沿って、前記第２渦巻の最外周の終端から、前記第２渦巻の前記第２渦巻開始位置とは第２所定距離だけ離れた第３渦巻開始位置までを連結する第２連結部と、
前記第３渦巻開始位置において、前記第２渦巻に部分的に重なりつつ前記第３渦巻開始位置から外周に向けて渦巻状に所定回数回転して形成された第３渦巻とで構成されて、前記インペラーブレードの前記外側の端縁に沿って連続的に形成された帯状のビードの形状を有するレーザー溶接部で前記インペラーシェルに前記インペラーブレードが固定されるとともに、
コアリングと前記インペラーブレードとは、前記インペラーブレードが前記コアリングを貫通しない状態で接合固定されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の前記態様のトルクコンバータのインペラーブレードの接合方法、トルクコンバータの製造方法、及びそれを用いたトルクコンバータは、少量生産にも対応することができ、製造時の接合不良及び歪等の不具合を低減させることができる。特に、レーザービームの照射幅が細くても、３個の渦巻を隣接して互いに部分的に重ね合わせながら形成することにより、照射幅よりも太い幅のビードでインペラーブレードをインペラーシェルに接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態にかかるトルクコンバータの部分的な縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のトルクコンバータのインペラーアッシーの正面図である。
【図４】実施形態にかかるインペラーブレードの接合方法においてインペラーアッシーのインペラーコアリングがない状態でのインペラーブレードとインペラーシェルとの固定状態を示す部分斜視図である。
【図５】実施形態にかかるインペラーブレードの接合方法のインペラーブレードとインペラーシェルとの固定状態を示す部分断面図である。
【図６】実施形態にかかるインペラーブレードの接合方法によるビード形成を説明するための説明図である。
【図７】実施形態にかかるレーザー接合の領域を説明するための説明図である。
【図８】実施形態にかかるインペラーブレードの接合方法の仮固定工程を説明するための部分斜視図である。
【図９】実施形態にかかるインペラーブレードの接合方法のインペラーブレードとインペラーシェルとの仮固定状態と固定状態とを示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態におけるインペラーブレードの接合方法により接合されたインペラーアッシー４を備えるトルクコンバータ１の縦断面である。図１の左側には、例えば、トルクコンバータ１に、トルクを出力するエンジン（図示せず）が配置される。また、図１の右側には、例えば、トルクコンバータ１を介してエンジンからのトルクが入力されるトランスミッション（図示せず）が配置されている。
【００１４】
本実施形態のトルクコンバータ１は、例えば、エンジンからのトルクが入力されるフロントカバー３と、インペラーアッシー４と、タービンアッシー５と、ステータアッシー（図示せず）とから構成されている。このようなトルクコンバータ１は、エンジン側のクランクシャフト（図示せず）からトランスミッション側のインプットシャフト（図示せず）にトルクを伝達することができる。より好ましい態様のトルクコンバータ１は、例えば、ロックアップクラッチ（図示せず）を含んで構成される。
【００１５】
本実施形態のフロントカバー３は、例えば、円板状の円板部（図示せず）と、この円板部の外周部に形成されたトランスミッション側に突出する外周筒状部３ａとを有している。外周筒状部３ａは、インペラーアッシー４の外周部に、例えば、レーザー溶接等の手段により接合されている。
【００１６】
図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、インペラーアッシー４の部分的な正面図が示されている。図３は、図２よりも広い範囲でのインペラーアッシー４の部分的な正面図が示されている。図４は、インペラーアッシー４のインペラーコアリング１２がない状態でのインペラーブレード１１とインペラーシェル１０との固定状態を示す部分斜視図である。図５は、インペラーブレード１１とインペラーシェル１０との固定状態を示す部分断面図である。図１〜図４に示されるように、インペラーアッシー４は、その外周部に配された円形のインペラーシェル１０と、インペラーシェル１０の凹部内面にレーザー溶接で接合された複数の略半月状インペラーブレード１１と、インペラーブレード１１の内側にレーザー溶接で接合された細い幅の円環状のインペラーコアリング１２とを有している。
各インペラーブレード１１は、一例として、その外側の湾曲端縁１１ａのほとんどがインペラーシェル１０の凹部内面にレーザー溶接で接合されている。
インペラーコアリング１２は、インペラーブレード１１の内側端縁１１ｂの中央部にレーザー溶接で接合されている。
インペラーシェル１０の外周部の端部は、前述のように、フロントカバー３の外周筒状部３ａの先端部に接合されている。
次に、各インペラーブレード１１とインペラーシェル１０とのレーザー溶接について詳細に説明する。
一例として、インペラーブレード１１の円弧状の外側湾曲端縁１１ａのほとんどの部分と、インペラーコアリング１２の凹部の湾曲内面１２ａとをレーザー溶接している。このレーザー溶接において、一例として、図６（ｊ）に示すように、一筆書き状態で、少なくとも３個の渦巻２１，２２，２３を直線状に隣接配置するとともに互いに一部が重なり合って太い幅のビード２０をレーザー溶接部として形成し、このビード２０を接合箇所に形成することにより接合するようにしている。もちろん、外側湾曲端縁１１ａのほとんどの部分を接合する場合には、３個以上、例えば１０個の渦巻を形成すればよい。
なお、以下の説明及び図面では、理解しやすくするため、渦巻２１，２２，２３及び連結部２４，２５を明確に記載及び図示しているが、実際には、渦巻形成時点から、接合熱により部分的に溶融して渦巻２１，２２，２３及び連結部２４，２５の区別は明確には残らず互いに溶け合い、全体として１つの太い幅のビード２０となっている。しかしながら、説明上、及び、理解しやすくするため、渦巻２１，２２，２３及び連結部２４，２５を明確に区別して説明する。
このビード２０は、第１渦巻２１と、第１渦巻２１の最外周の終端と第２渦巻２２の第２中心２２ａとを連結する第１連結部２４と、第２渦巻２２と、第２渦巻２２の最外周の終端と第３渦巻２３の第３中心２３ａとを連結する第２連結部２５と、第３渦巻２３とを、レーザービームを照射しながら、一筆書きで順に一気に描くことにより形成される。
具体的には、まず、図６（ａ）〜（ｃ）に順に示すように、例えば、第１渦巻開始位置の例としての第１中心２１ａから徐々に外向きに時計周りの渦巻を３重に描いて、第１渦巻２１を形成する。
次いで、第１渦巻２１を形成したのち、図６（ｄ）に示すように、第１渦巻２１の最外周の終端から、インペラーブレード１１の外側の端縁１１ａに沿って移動して第１連結部２４を形成し、第２渦巻開始位置の例としての第２中心２２ａに移動する。第２中心２２ａは、第１中心２１ａから第１所定距離だけ、インペラーブレード１１の外側の端縁１１ａに沿った略進行方向に離れた位置にある。ここで、この第１所定距離としては、隣接する渦巻の間隔が離れすぎるとビードの幅が大幅に細くなる一方、渦巻の直径寸法に調整代を含めつつ、できる限り大きな幅をビードに持たせるため、例えば、渦巻（例えば第１渦巻２１）の直径の１＼２〜１＼３の範囲内とすることができる。なお、第１連結部２４の長さは、第１所定距離と同じでもよいし、異なっていてもよい。
次いで、図６（ｅ）〜（ｇ）に順に示すように、例えば、第２中心２２ａから徐々に外向きに時計周りの渦巻を３重に描いて、第２渦巻２２を形成する。
次いで、第２渦巻２２を形成したのち、図６（ｈ）に示すように、第２渦巻２２の最外周の終端から、インペラーブレード１１の外側の端縁１１ａに沿って移動して第２連結部２５を形成し、第３渦巻開始位置の例としての第３中心２３ａに移動する。第３中心２３ａは、第２中心２２ａから第２所定距離だけ、インペラーブレード１１の外側の端縁１１ａに沿った略進行方向に離れた位置にある。ここで、この第２所定距離としては、隣接する渦巻の間隔が離れすぎるとビードの幅が大幅に細くなるため、例えば、渦巻（例えば第１渦巻２１又は第２渦巻２２）の直径の１＼２〜１＼３の範囲内とすることができる。なお、第２連結部２５の長さは、第２所定距離と同じでもよいし、異なっていてもよい。
次いで、図６（ｈ）〜（ｊ）に順に示すように、例えば、第３中心２３ａから徐々に外向きに時計周りの渦巻を３重に描いて、第３渦巻２３を形成する。このようにして、最終的に、レーザービームの照射幅よりも太い幅のビード２０を形成することができる。
このような太い幅のビード２０を形成する理由について、以下に説明する。
レーザー溶接を行うとき、単に、レーザービームの一回の直線的な走査によるビードでは、レーザービームの照射幅と同じ幅のビードしか形成できない。このようなビードでは、幅が細すぎて接合強度が不十分である。十分な接合強度を確保するために、レーザービームの一回の直線的な走査によるビードの幅を太くしようとすると、レーザービームの照射幅を太くする必要があり、このためには大きな電力パワーが必要となってしまう。それでは、不経済であるため、そのような大きな電力パワーを必要とせずに太い幅のビードを形成するため、レーザービームを直線的に２往復走査することが考えられる。しかしながら、直線的に２往復走査すると、走査時間が２倍となり、接合作業時間が増加するとともに、かなりの熱量が必要となり、製品自体が加熱され過ぎて歪発生の問題が生じる。さらに、接合部分でキーホールという貫通穴ができてしまうことも考えられる。すなわち、レーザービームの照射により、かなりの熱量が接合部分に供給されると、製品の材料を掘りながら溶かすことになり、ガスなどの外気をビード内に巻き込んでしまう可能性も高くなる。その結果、ビードが急激に冷えたときに、ビード内に巻き込まれたガスが急に排出されて、穴（キーホール）が発生しやすくなる。
そこで、本実施形態では、レーザービームを直線的に走査するのではなく、内から外向きの第１渦巻２１を形成するように回転させたのち、第１渦巻２１の最外周の終端から所定ピッチだけ移動させて第１連結部２４を形成し、さらに第２渦巻２２を形成するように回転させたのち、第２渦巻２２の最外周の終端から所定ピッチだけ移動させて第２連結部２５を形成し、さらに第３渦巻２３を形成するようにして、合計３個の渦巻２１，２２，２３と、隣接する渦巻を連結する２つの連結部２４，２５とを形成するようにしている。なお、各インペラーブレード１１の外側の端縁１１ａとインペラーシェル１０の凹部内面の接合位置１０ａとの接触位置に、各渦巻２１，２２，２３の中心２１ａ，２２ａ，２３ａが位置するのが、均等に両者を接合する観点から好ましい。具体的な例として、渦巻の外径は１ｍｍとし、レーザービーム３０のパワーは２７５０Ｗとし、照射時間は、１．７５ｍ／ｍｉｎとし、ビード２０の幅は１ｍｍとし、各渦巻の巻数は３巻、渦巻の中心間の距離は０．５ｍｍとする。
このように３個の渦巻２１，２２，２３と２つの連結部２４，２５とによりビード２０を形成すれば、細い照射幅のレーザービームでも、渦巻を形成することにより、太い幅のビード２０を形成することができる。よって、渦巻状に走査してビード２０を形成することにより、ビード２０の幅を大きくすることができて、図５に示すように、ビード２０の溶け込み部分２８の寸法がインペラーシェル１０の厚さの半分程度まで到達して、インペラーブレード１１をインペラーシェル１０に強固に固定できることがわかる。一例としては、インペラーシェル１０に対する溶け込み深さは、少なくとも０．３ｍｍである。薄物溶接のため、溶け込み深さを大きくすると、入熱量が大きくなり、製品の溶け落ちが懸念されるため、少なくとも０．３ｍｍが妥当であると考える。従って、前記したようにビード２０を形成すれば、少なくとも０．３ｍｍという所定の溶け込み深さも確保することができる。また、従来、太い幅のビードを一回で一直線で形成するときは、少なくとも１５００ｋＷ程度のパワーが必要であったが、この実施形態では、その５分の１の３００ｋＷ程度のパワーで済み、熱量を大幅に削減することができ、歪も軽減することができる。
なお、渦巻を形成する代わりに、ジグザグ状に走査することも考えられるが、小刻みにジグザグ状に走査するときは、ジグザグ状のそれぞれの屈曲部分で熱の放散が不十分であり、ガスを巻き込んでしまう可能性がある。
これに対して、渦巻状に走査すれば、走査方向に進みながら内から外（渦巻中心から外）に渦巻を描くことにより、内から外に熱を逃がすとともに、内から外にガスも逃がすことができて、過熱防止及びガスの巻き込み防止の観点から好ましい。なお、渦巻を描くとき、逆の方向に、外から内に渦巻を描くと、熱が渦巻の中心にこもってしまったり、ガスが巻き込まれてしまうため、好ましくない。この結果、この実施形態によれば、低出力でガスを巻き込みにくい状態で、溶接を行うことができる。
また、走査方向に進みながら内から外（渦巻中心から外）に渦巻を描くことにより、ピンホールなどの穴あき現象を抑制することができる。
また、レーザー溶接として多点のスポット溶接の適用も考えられが、溶接個所が増加するにつれて、接地面積がだんだん大きくなって、抵抗値が大きくなり、必要な電流値が異なり、制御が複雑化していた。これに対して、前記実施形態のレーザー溶接では、そのような不具合はない。
レーザー溶接により形成されるビード２０は、インペラーブレード１１の円弧状の外側の湾曲端縁１１ａの全部（図７（ａ）の２０Ａ参照）、又は、外側湾曲端縁１１ａの中心側の内端から２０％の寸法までの範囲及び外側湾曲端縁１１ａの外周側の外端から２０％の寸法（１０ｍｍ）までの範囲(真ん中部分は溶けにくいため、除く)の両方（図７（ｂ）の２０Ｂ参照）、又は、外側湾曲端縁１１ａの中心側の内端から２０％の寸法（１０ｍｍ）までの範囲のみ（図７（ｃ）の２０Ｃ参照）のいずれかとする。なお、図７（ｂ）〜（ｄ）の２０Ｄは、第１渦巻形成前に、インペラーブレード１１の外側の端縁１１ａにレーザービームを照射して、インペラーブレード１１をインペラーシェル１０の凹部内面に仮固定するときの仮止め固定箇所である。
レーザー溶接での各渦巻は、３〜５巻きとする。１つの渦巻が３巻きより少ないときには、接合不足となる一方、１つの渦巻が５巻きを越えて巻き過ぎると、過剰となり、加熱しすぎて過熱となり、穴あき等の不具合が発生する可能性があるためである。
レーザー溶接は、過熱を防止する観点から、一例として、１か所１０秒程度で行う。
各渦巻の外径は、一例として、１．５ｍｍで、隣接渦巻間での移動ピッチは２ｍｍとする。
従って、インペラーブレードの接合方法によれば、少量生産にも対応することができ、製造時の接合不良及び歪等の不具合を低減させることができる。特に、レーザービーム３０の照射幅が細くても、３個の渦巻２１，２２，２３を隣接して互いに部分的に重ね合わせながら形成することにより、照射幅よりも太い幅のビード２０でインペラーブレード１１をインペラーシェル１０に接合することができる。また、レーザー溶接は、必要なときに必要な個数だけ生産可能であるため、多品種少量生産が可能となる。よって、加熱炉が不要であり、旋盤などが配置されている生産ライン内にレーザー溶接工程を配置することが可能となり、生産効率が向上する。また、インペラーシェル１０と各インペラーブレード１１とをレーザー溶接にて接合することができるため、雰囲気の影響を排除でき、製造時の接合不良等の不具合を低減させることができる。さらに、レーザー溶接では、製品の接合部以外への入熱も抑制でき、製造時の歪等の不具合を低減させることができる。
【００１７】
本実施形態のインペラーコアリング１２と各インペラーブレード１１とは、各インペラーブレード１１がインペラーコアリング１２を貫通しない状態で接合されているのが望ましい。このようなインペラーアッシー４は、例えば、従来のように、インペラーコアリングから突出するインペラーブレードの突起部をかしめるための工程を必要とせず、トルクコンバータ１の生産性を向上させることができる。
【００１８】
また、本実施形態のインペラーシェル１０と各インペラーブレード１１とは、互いの滑らかな円弧状面１０ａ，１１ａが接合されているのが望ましい。このようなインペラーアッシー４は、例えば、従来のように、インペラーシェル１０に、インペラーブレードから突出する突起部が挿入される凹部を形成するための工程を必要とせず、トルクコンバータ１の生産性をより一層向上させることができる。
【００１９】
図１に示されるように、タービンアッシー５は、流体室内でインペラーアッシー４に対向して配置されている。タービンアッシー５は、タービンシェル１３と、タービンシェル１３の内側に接合された複数のタービンブレード１４と、タービンブレード１４の内側に接合されたタービンコアリング１５と、タービンシェル１３の内周部に固定されたタービンハブ（図示せず）とを有している。
【００２０】
本実施形態のタービンコアリング１５と各タービンブレード１４とは、インペラーアッシー４と同様に、各タービンブレード１４がタービンコアリング１５を貫通しない状態で接合されているのが望ましい。このようなタービンアッシー５は、例えば、従来のように、タービンコアリングから突出するタービンブレードの突起部をかしめるための工程を必要とせず、トルクコンバータ１の生産性をより一層向上させることができる。
【００２１】
また、本実施形態のタービンシェル１３と各タービンブレード１４とは、インペラーアッシー４と同様に、互いの滑らかな円弧状面が接合されているのが望ましい。このようなタービンアッシー５は、例えば、従来のように、タービンシェルに、タービンブレードから突出する突起部が挿通される穴部を形成するための工程を必要とせず、トルクコンバータ１の生産性をさらに向上させることができる。
【００２２】
上述されたトルクコンバータ１は、例えば、従来と同様に動作される。すなわち、エンジン側のクランクシャフトからのトルクは、フロントカバー３に入力される。これにより、インペラーアッシー４が回転し、作動油がインペラーアッシー４からタービンアッシー５へと流れる。この作動油の流れによりタービンアッシー５は回転し、タービンアッシー５のトルクは、タービンハブに連結されたインプットシャフトに出力される。
【００２３】
次に、トルクコンバータ１の製造方法を説明する。この製造方法は、インペラーアッシー４の組立工程と、タービンアッシー５の組立工程とを含んでいる。
【００２４】
インペラーアッシー４の組立工程は、インペラーシェル１０と各インペラーブレード１１とをレーザー接合するシェル接合工程、及び、インペラーブレード１１とインペラーコアリング１２とをレーザー接合するコアリング接合工程を含んでいる。
【００２５】
タービンアッシー５の組立工程は、タービンシェル１３と各タービンブレード１４とを接合するシェル接合工程、及び、タービンブレード１４とタービンコアリング１５とを接合するコアリング接合工程を含んでいる。
【００２６】
本実施形態の製造方法では、少なくともいずれか１つの、本実施形態では全ての接合工程において、各シェル１０、１３と各ブレード１１、１４、又は、各ブレード１１、１４と各コアリング１２、１５は、レーザー溶接により接合される。
【００２７】
本実施形態のトルクコンバータ１の製造方法によれば、各組立工程の少なくともいずれか１つの接合工程において、各シェル１０、１３と各ブレード１１、１４、又は、各ブレード１１、１４と各コアリング１２、１５をレーザー溶接にて接合することにより、雰囲気の影響を排除でき、製造時の接合不良等の不具合を低減させることができる。さらに、レーザー溶接では、インペラーアッシー４又はタービンアッシー５の接合部以外への入熱も抑制でき、製造時の歪等の不具合を低減させることができる。
【００２８】
また、本実施形態のトルクコンバータ１の製造方法によれば、例えば、ロウ付けに用いられるロウ材を用いることなく、また水道、電気、ガス等の消費も削減できる等、製造コストを抑制できる。さらにこれとともに、本実施形態のトルクコンバータ１の製造方法によれば、入熱に用いる炉も不要になるため、炉の温度管理や設置スペースが不要になって、工場内の環境が改善される。なお、本実施形態のトルクコンバータ１の製造方法では、インペラーアッシー４又はタービンアッシー５を単数で製造することができるため、必要な時必要な個数を製造することができる。
【００２９】
本実施形態にかかるインペラーアッシー４の組立工程では、最初に、シェル接合工程が実施され、その後、コアリング接合工程が実施される。
まず、このシェル接合工程では、ブレード保持工程Ｓ１と、仮固定工程Ｓ２と、ビード形成工程Ｓ３とで構成されている。
まず、ブレード保持工程Ｓ１では、例えば、図８に示すように、治具３２又はロボットアーム等により、各インペラーブレード１１をインペラーシェル１０の凹部内面に固定する。治具３２は、先端に二股の把持部３２ａ，３２ｂを有して、把持部３２ａ，３２ｂ間に１枚のインペラーブレード１１を挟み込み、インペラーブレード１１の外側の端縁１１ａが下向きに治具３２から突出するように保持する。この状態で、治具３２とともにインペラーブレード１１をインペラーシェル１０の凹部内面に挿入して、インペラーブレード１１の外側の端縁１１ａをインペラーシェル１０の凹部内面の接合位置１０ａに位置決めする。その後、仮固定工程Ｓ２に進む。
次に、仮固定工程Ｓ２では、インペラーシェル１０と各インペラーブレード１１との接合部を、インペラーシェル１０のインペラーブレード１１側から、レーザー照射装置３１からレーザービーム３０を照射して、レーザー溶接で少なくとも２か所、仮固定する。この２か所仮固定は、レーザーは、例えば、インペラーシェル１０の径方向内側部と、インペラーシェル１０の径方向外側とに分けて照射されて固定するのが望ましい。このように仮固定すれば、ビード形成時に、治具無しでも、位置ずれすることがない。その後、ビード形成工程Ｓ３に進む。この仮固定工程Ｓ２では、インペラーブレード１１を、周方向に順に一枚ずつ治具３２で保持し、所定間隔で、ブレード１１の端縁１１ａの２箇所でレーザー溶接にて仮止めする。１か所あたりのレーザー溶接は、１個の三重の渦巻で仮止めする。この渦巻は、レーザービーム３０を照射しながら、中心から照射を開始し、内から外に向けて渦巻きを描くことにより形成される。
ビード形成工程Ｓ３では、第１渦巻形成工程Ｓ３１と、第１移動工程Ｓ３２と、第２渦巻形成工程Ｓ３３と、第２移動工程Ｓ３４と、第３渦巻形成工程Ｓ３５とを備えて、インペラーブレード１１の外面の端縁１１ａに沿って、第１渦巻２１と第２渦巻２２と第３渦巻２３とで帯状のビード２０を連続的に形成して、インペラーシェル１０にインペラーブレード１１を溶接固定する。
一例として、このレーザー溶接には、高出力ダイレクトダイオードレーザーなどを使用することができる。
まず、第１渦巻形成工程Ｓ３１は、インペラーブレード１１の外側の端縁１１ａとインペラーシェル１０の凹部内面との接合位置１０ａにおいて、レーザービーム３０の照射を開始して、第１渦巻開始位置の例としての第１中心２１ａから外周に向けて渦巻状に所定回数回転させて第１渦巻２１を形成する。
次いで、第１移動工程Ｓ３２は、インペラーブレード１１の外側の端縁１１ａに沿って、レーザービーム３０を照射しながら第１渦巻２１の最外周の終端から所定ピッチだけ、第２渦巻開始位置の例としての第２中心２２ａまで移動させる。
次いで、第２渦巻形成工程Ｓ３３は、第２中心２２ａにおいて、レーザービーム３０を照射しながら、第１渦巻形成工程Ｓ３１で形成した第１渦巻２１に部分的に重なりつつ、第２中心２２ａから外周に向けて渦巻状に所定回数回転させて第２渦巻２２を形成する。
次いで、第２移動工程Ｓ３４は、インペラーブレード１１の外側の端縁１１ａに沿って、レーザービーム３０を照射しながら第２渦巻２２の最外周の終端から所定ピッチだけ、第３渦巻開始位置の例としての第３中心２３ａまで移動させる。
次いで、第３渦巻形成工程Ｓ３５は、第３中心２３ａにおいて、レーザービーム３０を照射しながら、第２渦巻形成工程Ｓ３３で形成した第２渦巻２２に部分的に重なりつつ、第３中心２３ａから外周に向けて渦巻状に所定回数回転させて第３渦巻２３を形成する。
このようにして、インペラーブレード１１の外側の端縁１１ａに沿って、第１渦巻２１と第２渦巻２２と第３渦巻２３とで太い幅の帯状のビード２０を連続的に形成して、インペラーシェル１０にインペラーブレード１１を溶接固定する。インペラーブレード１１の外側の湾曲端縁１１ａのほとんどの領域にビード２０を形成するときは、前記した３つの渦巻のビード２０を、複数個、間欠的に又は連続的に作成すればよい。
ビード形成工程Ｓ３では、仮固定工程Ｓ２のようにインペラーブレード１１を周方向に順に一枚ずつビード形成すると、ビード形成部分の前後で加熱しすぎる場合がある。このため、過熱防止の観点から、治具自体を冷却したり、ビード形成部分を互いに離れた位置で行うようにするのが好ましい。例えば、最初にビード形成した位置から１８０度異なった位置で次のビード形成を行い、次は、９０度異なった位置で次のビード形成を行い、次は１８０度異なった位置で次のビード形成を行うなど、可能な限り、次にレーザー溶接するインペラーブレード１１は、前回の溶接熱が残っていない位置を選択するのが好ましい。
ビード形成工程Ｓ３により、すべてのインペラーブレード１１のインペラーシェル１０に対する固定が終了すれば、コアリング接合工程に進む。
図９に示すように、仮固定工程Ｓ２時のインペラーシェル１０の内面１０ａとインペラーブレード１１の内面とでなす角度θ１（実線参照）は、前記帯状のビード形成後の前記インペラーシェル１０の内面１０ａと前記インペラーブレード１１の内面とでなす角度θ２（一点鎖線参照）よりも小さくなる。このように、仮固定工程時のインペラーシェル１０の内面１０ａとインペラーブレード１１の内面とでなす角度θ１を小さくすることにより、帯状のビード２０を安定して形成することができる。
コアリング接合工程では、すべてのインペラーブレード１１の内側の端縁の中央付近にインペラーコアリング１２を載置し、インペラーブレード１１の内側の端縁の中央１１ｃとインペラーコアリング１２との接触付近に対して、インペラーコアリング１２の上面側からレーザービーム３０を照射して、図３に示すように、各インペラーブレード１１とインペラーコアリング１２とを溶接固定する。
なお、レーザー溶接するとき、接合部分に油又はゴミなどの異物が混入していると、茶色のススが付着したり、接合強度が低下したり、大きい異物の場合には他の部品を傷つけたりすることがある。そこで、溶接前に、好ましくはブレード保持工程Ｓ１前に、一旦、超音波洗浄機を使用して、治具３２とインペラーブレード１１とインペラーシェル１０とを純水又はイオン水で洗浄して、異物を除去するような前処理を行うのが好ましい。このような前処理の洗浄の条件の例として、２０秒間、純水又はイオン水を使用するときの超音波のパワー及び周波数は１２００Ｗ及び２６ｋＨｚとする。
また、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、以下のような方法も可能である。すなわち、本実施形態の変形例にかかるインペラーアッシー４の組立工程では、最初に、コアリング接合工程が実施され、その後、シェル接合工程が実施される。
まず、このコアリング接合工程では、例えば、まず、治具等により、複数のインペラーブレード１１を予め設定された形状及び間隔で配されたインペラーブレード群となるように固定する。
次に、治具等により、インペラーブレード群に連続して形成された溝状部にインペラーコアリング１２を固定し、
その後、インペラーコアリング１２と各インペラーブレード１１との接合部を、インペラーコアリング１２のインペラーブレード１１側又は他方側からレーザーを照射してレーザー溶接する。
これにより、インペラーブレード群アッシーが形成される。なお、治具に換えて、例えば、ロボットアーム等を用いる場合、インペラーブレード１１は、インペラーコアリング１２に対して１つずつレーザー溶接される。
【００３０】
本実施形態のインペラーアッシー４の組立工程では、次に、シェル接合工程が実施される。このシェル接合工程では、例えば、まず、治具又はロボットアーム等により、インペラーブレード群アッシーをインペラーシェル１０の凹部内面に固定し、次に、インペラーシェル１０と各インペラーブレード１１との接合部を、インペラーシェル１０のインペラーブレード１１側又はインペラーシェル１０側からレーザーを照射してレーザー溶接する。このレーザー溶接において、レーザーはインペラーコアリング１２を回避するように、例えば、インペラーシェル１０の径方向内側部と、インペラーシェル１０の径方向外側とに分けて照射されるのが望ましい。
【００３１】
本実施形態のインペラーアッシー４の組立工程では、コアリング接合工程の後、シェル接合工程が実施されるため、シェル接合工程の後、コアリング接合工程が実施されるものに対し、シェル接合工程におけるインペラーシェル１０に対するインペラーブレード１１の歪等の不具合を抑制することができる。
【００３２】
また、本実施形態のタービンアッシー５の組立工程では、インペラーアッシー４の組立工程と同様に、コアリング接合工程の後、シェル接合工程が実施されるのが望ましい。このような本実施形態のタービンアッシー５の組立工程では、インペラーアッシー４の組立工程と同様に、シェル接合工程におけるタービンシェル１３に対するタービンブレード１４の歪等の不具合を抑制することができる。
【００３３】
なお、他の態様のインペラーアッシー４の組立工程では、例えば、シェル接合工程の後、コアリング接合工程が実施されても良い。このシェル接合工程では、例えば、まず、治具等により、複数のインペラーブレード１１を予め設定された形状及び間隔で配されたインペラーブレード群となるように、インペラーシェル１０の凹部内面に固定し、その後、インペラーシェル１０と各インペラーブレード１１との接合部を、インペラーシェル１０のインペラーブレード１１側又はインペラーシェル１０側からレーザーを照射してレーザー溶接する。なお、治具に換えて、例えば、ロボットアーム等を用いる場合、インペラーブレード１１は、インペラーシェル１０に対して１つずつレーザー溶接される。
【００３４】
次に、他の態様のコアリング接合工程では、例えば、治具又はロボットアーム等により、インペラーブレード群に連続して形成された溝状部にインペラーコアリング１２を固定した後、インペラーコアリング１２と各インペラーブレード１１との接合部を、インペラーコアリング１２側からレーザーを照射してレーザー溶接する。なお、この他の態様では、例えば、タービンアッシー５の組立工程は、インペラーアッシー４の組立工程と同様に、シェル接合工程の後、コアリング接合工程が実施される態様であっても良い。
【００３５】
次に、トルクコンバータ１の製造方法に用いられる製造装置を説明する。この製造装置は、鉛直方向に対して傾斜可能な回転軸（図示せず）を有する回転テーブル（図示せず）と、この回転テーブルの上方に配されたレーザー照射装置（図示せず）とを有している。
【００３６】
上述の回転テーブルは、例えば、基台（図示せず）と、この基台に回転可能かつ傾斜可能に一端側が保持された回転軸と、回転軸の他端側に固着されたテーブル（図示せず）とを含んでいる。テーブルには、例えば、インペラーアッシー４又はタービンアッシー５を保持可能な保持具（図示せず）が備えられている。この保持具は、上述のブレード群、コアリング及びシェルを保持可能、又は、これらを保持可能な他の保持具と交換可能に構成されているのが望ましい。
【００３７】
上述のレーザー照射装置は、上述のテーブルに保持されたブレード群、コアリング及びシェルの接合部に対し、一定の距離でレーザーを照射させるため、例えば、レーザーの照射部（図示せず）が垂直方向及び水平方向に移動自在、かつ、レーザーの照射方向を傾斜可能に構成されるのが望ましい。
なお、インペラーシェル１０の凹部内面に、インペラーブレード１１の外側の端縁１１ａから突出する突起部が挿入される凹部を形成して、凹部に挿入した突起部と凹部周辺とをレーザー溶接するようにしてもよい。
以上、本発明の前記態様のトルクコンバータのインペラーブレードの接合方法、その接合方法を備えるトルクコンバータの製造方法、それを用いて製造されたトルクコンバータ及びトルクコンバータの製造装置によれば、少量生産にも対応することができ、製造時の接合不良及び歪等の不具合を低減させることができる。特に、レーザービーム３０の照射幅が細くても、３個の渦巻２１，２２，２３を隣接して互いに部分的に重ね合わせながら形成することにより、照射幅よりも太い幅のビード２０でインペラーブレード１１をインペラーシェル１０に接合することができる。
【００３８】
以上、本発明の前記実施形態にかかるインペラーブレードの接合方法、トルクコンバータの製造方法、それを用いて製造されたトルクコンバータ及びトルクコンバータの製造装置が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく、種々の態様に変更して実施される。すなわち、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明にかかるインペラーブレードの接合方法、トルクコンバータの製造方法、及びそれを用いて製造されたトルクコンバータは、少量生産にも対応することができ、製造時の接合不良及び歪等の不具合を低減させることができ、インペラーシェルに多数のインペラーブレードを溶接固定するトルクコンバータのインペラーブレードの接合方法、インペラーブレードの接合方法を含むトルクコンバータの製造方法、及びそれを用いて製造されたトルクコンバータとして有用である。
【符号の説明】
【００４０】
１  トルクコンバータ
４  インペラーアッシー
５  タービンアッシー
１０  インペラーシェル
１０ａ  インペラーシェルの凹部内面の接合位置
１１  インペラーブレード
１１ａ  インペラーブレードの外側の端縁
１１ｂ  インペラーブレードの内側の端縁
１１ｃ  インペラーブレードの内側の端縁の中央
１２  インペラーコアリング
１３  タービンシェル
１４  タービンブレード
１５  タービンコアリング
２０  ビード
２１  第１渦巻
２１ａ  第１中心
２２  第２渦巻
２２ａ  第２中心
２３  第３渦巻
２３ａ  第３中心
２４  第１連結部
２５  第２連結部
２８  ビードの溶け込み部分
３０  レーザービーム
３１  レーザー照射装置
３２  治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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