(57)【特許請求の範囲】
【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、各ブレード部の各基端部が、隣接するいずれか一方のブレード部の基端側に連なると共に、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おり、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たことを特徴とする一体ブレード。
【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形成し、
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。
【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。
【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。
【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。
【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、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３から５のいずれか１つに記載のインペラ。
【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、各ブレード部の各基端部が、隣接するいずれか一方のブレード部の基端側に連なると共に、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おり、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た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１２ａ及び第２ブレード部１２ｂと、隣接するブレード部１２ａ，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，１２ｂ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１０ｂ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１３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３３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１０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１１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５１ａ，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６１ａ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５１ａ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
【図１】
0004065596.tif 000002
【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】
0004065596.tif 000008
【図８】
0004065596.tif 000009
【図９】
0004065596.tif 000010
【図１０】
0004065596.tif 000011
【図１１】
0004065596.tif 000012
【図１２】
0004065596.tif 000013
【図１３】
0004065596.tif 000014
【図１４】
0004065596.tif 000015