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JP2006038054A - 流体伝動装置の羽根車 - Google Patents

流体伝動装置の羽根車 Download PDF

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JP2006038054A
JP2006038054A JP2004216927A JP2004216927A JP2006038054A JP 2006038054 A JP2006038054 A JP 2006038054A JP 2004216927 A JP2004216927 A JP 2004216927A JP 2004216927 A JP2004216927 A JP 2004216927A JP 2006038054 A JP2006038054 A JP 2006038054A
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hub
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Naoto Sato
直人 佐藤
Tomohiko Tsuchiya
智彦 土屋
Toshihide Kiriyama
敏英 桐山
Shoji Takano
昭治 高野
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Yutaka Giken Co Ltd
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Yutaka Giken Co Ltd
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Abstract

【課題】ハブ及びシェル間に,比較的少ない入熱で環状の溶接シームの形成を可能にし,しかもその溶接シームの良否の目視検査を熟練を要することなく的確に行うことができる流体伝動装置の羽根車を提供する。
【解決手段】ハブ2hと,このハブ2hの外周部に環状の溶接シーム40を介して接合される椀状のシェル2sとを備える,流体伝動装置の羽根車において,ハブ2hの外周面にシェル2sの内周面を嵌合し,これら外周面及び内周面間に,嵌合深さの全長にわたり,レーザ溶接による溶接シーム40を形成した。
【選択図】 図3

Description

本発明は,ハブと,このハブに内周端部を環状の溶接シームを介して接合される椀状のシェルと,このシェルの内周面に立設される複数枚のブレードとからなるポンプ羽根車やタービン羽根車等の,流体伝動装置の羽根車に関する。
かゝる流体伝動装置の羽根車は,例えば下記特許文献1に開示されているように,既に知られている。
特開2001−108059号公報
従来,かゝる流体伝動装置の羽根車において,ハブとシェルとの接合には,MIG溶接やTIG溶接が広く実施されていた。ところで,MIG溶接による接合の場合には,溶接時に飛散したスパッタをワークから除去する工程が必要であり,またMIG,TIG何れの溶接の場合でも,ハブ及びシェルの全周溶接には多大の入熱が必要であり,ワークに熱歪みが発生することが屡々あり,ワークに熱歪みが発生した場合には,歪み取り工程を必要とした。さらに溶接シームの良否を目視で検査するには熟練を要していた。
本発明は,かゝる事情に鑑みてなされたもので,ハブ及びシェル間に,比較的少ない入熱で環状の溶接シームの形成を可能にし,しかもその溶接シームの良否の目視検査を熟練を要することなく的確に行うことができて,品質及び生産性に優れた流体伝動装置の羽根車を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために,本発明は,ハブと,このハブの外周部に環状の溶接シームを介して接合される椀状のシェルと,このシェルの内周面に立設される複数枚のブレードとからなる,流体伝動装置の羽根車において,前記ハブの外周面に前記シェルの内周面を嵌合し,これら外周面及び内周面間に,嵌合深さの全長にわたり,レーザ溶接による溶接シームを形成したことを第1の特徴とする。
また本発明は,ハブと,このハブの外周部に環状の溶接シームを介して接合される椀状のシェルと,このシェルの内周面に立設される複数枚のブレードとからなる,流体伝動装置の羽根車において,
前記ハブの外周面に,前記シェルの内周端に形成した円筒状のボスの内周面を嵌合し,これら外周面及び内周面間に,それらの嵌合深さの全長にわたり,レーザ溶接による溶接シームを形成したことを第2の特徴とする。
尚,前記流体伝動装置は,後述する本発明の実施例中のトルクコンバータTに対応し,前記羽根車はポンプ羽根車2及びタービン羽根車3に対応する。
本発明の第1及び第2の特徴によれば,レーザ溶接によって,比較的少ない入熱により環状の溶接シームの形成が可能であり,シェルの熱歪みを回避しつゝ,これにハブを液密且つ強固に接合することができ,またレーザ溶接時には,スパッタの発生もないから,スパッタの除去作業を行う必要もない。したがって,ポンプ羽根車の品質と生産性の向上に大いに寄与することができる。
しかも前記溶接シームは,シェル及びハブの嵌合部の軸方向一端から他端に達するように形成されるので,上記嵌合部の他端側に環状の変色部を形成することになり,その変色部の有無を目視検査するだけで,レーザ溶接による溶接シームの良否を誰でも簡単,確実に判定することができ,高品質の保証に寄与し得る。
さらに本発明の第2の特徴によれば,シェルのボスは,ハブとの嵌合深さを充分に長くするものであるから,シェルが比較的薄肉である場合でも,溶接シームの深さを充分に確保して,レーザ溶接による環状の溶接シームによりシェル及びハブ間の接合強度を効果的に高めることができる。
本発明の実施の形態を,添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。
図1は本発明の実施例に係るトルクコンバータの上半部縦断側面図,図2は図1の2−2線断面図,図3は図2の3−3線断面図,図4はポンプ羽根車の製造工程説明図,図5は図1の5−5線断面図,図6は図5の6−6線断面図,図7はタービン羽根車の製造工程説明図である。
先ず,図1において,流体伝動装置としてのトルクコンバータTは,ポンプ羽根車2と,それと対置されるタービン羽根車3と,それらの内周部間に配置されるステータ羽根車4とを備え,これら三羽根車2,3,4間に作動オイルによる動力伝達のための循環回路6が画成される。
ポンプ羽根車2には,タービン羽根車3の外側面を覆う伝動カバー5が溶接により一体的に連設される。伝動カバー5の外周面には,始動用のリングギヤ7が溶接されており,エンジンのクランク軸1に結合した駆動板8がこのリングギヤ7にボルト9で固着される。タービン羽根車3のハブ3hと伝動カバー5との間にスラストニードルベアリング17が介裝される。
トルクコンバータTの中心部にクランク軸1と同軸上に並ぶ出力軸10が配置され,この出力軸10は,タービン羽根車3のハブ3hにスプライン嵌合されると共に,伝動カバー5のハブ5aの内周面に軸受ブッシュ16を介して回転自在に支承される。出力軸10は多段変速機の主軸となる。
出力軸10の外周には,ステータ羽根車4のハブ4hをフリーホイール11を介して支承する円筒状のステータ軸12が配置され,これら出力軸10及びステータ軸12間には,それらの相対回転を許容する軸受ブッシュ15が介裝される。ステータ軸12の外端部はミッションケース14に回転不能に支持される。
ステータ羽根車4のハブ4hと,これに対向するポンプ羽根車2及びタービン羽根車3の各ハブ2h,3hとの間にはスラストニードルベアリング18,18′が介裝される。
またステータ軸12の外周には,ポンプ羽根車2のハブ2hに連設した補機駆動軸20が相対回転可能に配置され,この補機駆動軸20によって,トルクコンバータTに作動オイルを供給するオイルポンプ21が駆動される。
タービン羽根車3及び伝動カバー5は,それらの間にクラッチ室22を画成して,タービン羽根車3及び伝動カバー5間を直結し得るロックアップクラッチLを収容する。ロックアップクラッチLの主体をなすクラッチピストン25は,クラッチ室22をタービン羽根車3側の内側室22aと伝動カバー5側の外側室22bとに区画するように配置される。このクラッチピストン25は,伝動カバー5の内側面に対向する摩擦ライニング25aを外周部側壁に備えていて,この摩擦ライニング25aを伝動カバー5の内側面に圧接させる接続位置と,その内壁から離間する非接続位置との間を軸方向に移動し得るように,タービン羽根車3のハブ3hの外周面に摺動可能に支承される。
クラッチ室22には,また,クラッチピストン25及びタービン羽根車3間を緩衝的に連結するトルクダンパDが配設される。
出力軸10の中心部には,横孔26及びスラストニードルベアリング17を介してクラッチ室22の外側室22bに連通する第1油路30が設けられる。また補機駆動軸20とステータ軸12との間には,スラストニードルベアリング18,18′及びフリーホイール11を介して循環回路6の内周部に連通する第2油路31が画成され,これら第1油路30及び第2油路31は,ロックアップ制御弁32により,オイルポンプ21の吐出側とオイル溜め33とに交互に接続されるようになっている。
而して,エンジンのアイドリングないし極低速運転域では,ロックアップ制御弁32は,図1に示すように,第1油路30をオイルポンプ21の吐出側に接続する一方,第2油路31をオイル溜め33に接続するように,図示しない電子制御ユニットにより制御される。したがって,エンジンのクランク軸1の出力トルクが駆動板8,伝動カバー5,ポンプ羽根車2へと伝達して,それを回転駆動し,更にオイルポンプ21をも駆動すると,オイルポンプ21の吐出作動オイルがロックアップ制御弁32から第1油路30,横孔26及びスラストニードルベアリング17,クラッチ室22の外側室22b,内側室22aを順次経て循環回路6に流入し,該回路6を満たした後,スラストニードルベアリング18,18′及びフリーホイール11を順次経て第2油路31に移り,ロックアップ制御弁32からオイル溜め33に還流する。
而して,クラッチ室22では,上記のような作動オイルの流れにより外側室22bの方が内側室22aよりも高圧となり,その圧力差によりクラッチピストン25が伝動カバー5の内壁から引き離される方向へ押圧されるので,ロックアップクラッチLは非接続状態となっており,ポンプ羽根車2及びタービン羽根車3の相対回転を許容している。したがって,クランク軸1からポンプ羽根車2が回転駆動されると,循環回路6を満たしている作動オイルが矢印のように循環回路6を循環することにより,ポンプ羽根車3の回転トルクをタービン羽根車3に伝達し,出力軸10を駆動する。
このとき,ポンプ羽根車2及びタービン羽根車3間でトルクの増幅作用が生じていれば,それに伴う反力がステータ羽根車4に負担され,ステータ羽根車4は,フリーホイール11のロック作用により固定される。
トルク増幅作用を終えると,ステータ羽根車4は,これが受けるトルク方向の反転により,フリーホイール11を空転させながらポンプ羽根車2及びタービン羽根車3と共に同一方向へ回転するようになる。
トルクコンバータTがこのようなカップリング状態となったところで,電子制御ユニットによりロックアップ制御弁32を切換える。その結果,オイルポンプ21の吐出作動オイルは,先刻とは反対に,ロックアップ制御弁32から第2油路31を経て循環回路6に流入して,該回路6を満たした後,クラッチ室22の内側室22aに移って,該内側室22aをも満たす。一方,クラッチ室22の外側室22bは,第1油路30及びロックアップ制御弁32を介してオイル溜め33に開放されるので,クラッチ室22では,内側室22aの方が外側室22bよりも高圧となり,クラッチピストン25は,その圧力差により伝動カバー5側に押圧され,摩擦ライニング25aを伝動カバー5の内側壁に圧接させ,ロックアップクラッチLは接続状態となる。すると,クランク軸1からポンプ羽根車2に伝達した回転トルクは,トルクダンパDを介してタービン羽根車3に機械的に伝達することになるから,ポンプ羽根車2及びタービン羽根車3は直結の状態となり,クランク軸1の出力トルクを出力軸10に効率良く伝達することができ,燃費の低減を図ることができる。
さて,図2〜図4を参照しながらポンプ羽根車2の構成及びその製造方法について説明する。
ポンプ羽根車2は,椀状且つ環状のシェル2s,このシェル2s,このシェル2sの内側面の定位置にロー付けされる多数枚のブレード2b,2b…,シェル2sの内側面にロー付けされてこれらブレード2b,2b…の半径方向内端部を押さえる環状のリテーナプレート2r,全ブレード2b,2b…の中間部相互を連結するコア2c及び,シェル2s及びリテーナプレート2rの内周面に嵌合されて,それらにレーザ溶接により形成される環状の溶接シーム40を介して接合されるハブ2hから構成される。
シェル2sには,周方向に並ぶ多数の位置決め凹部41,41…が形成されており,各凹部41に,各ブレード2bの半径方向内端に形成された位置決め突起42が係合される。
一方,リテーナプレート2rは,その外周縁部で全ブレード2b,2b…の各位置決め突起42を位置決め凹部41側に押し付けるように配置される。またこのリテーナプレート2rには,各ブレード2bが係合する位置決め用の切欠き43,43…が設けられる。
また各ブレード2bには,コア2cとの対向縁に位置決め突起44が形成されており,この位置決め突起44が係合する位置決め孔45がコア2cに穿設される。
シェル2s,ブレード2b,2b…群及びリテーナプレート2rのシェル2sへのロー付けに際しては,先ず,図4(A)に示すようにシェル2s上の定位置にブレード2b,2b…群及びリテーナプレート2rをセットしてから,シェル2s及びリテーナプレート2rを,その軸線周りに回転しながら,リテーナプレート2rの内周端寄りの外側面にレーザ溶接トーチW1からのレーザビームB1を照射することで,溶け込みがリテーナプレート2rの外側面からシェル2sの壁内に達し且つハブ2hを囲繞するような環状の溶接シーム46を形成する。この溶接シーム46によってリテーナプレート2rはシェル2sに仮止めされる。
この仮止め後,図4(B)に示すように環状の溶接シーム46の外周側で,シェル2sとブレード2b,2b…群及びリテーナプレート2rとの間に溶融したロー材47を浸透させて,ロー付けを行う。これによってブレード2b,2b…群は,リテーナプレート2rと共にシェル2sに強固に接合される。その際,溶融したロー材47のシェル2s及びリテーナプレート2rの内周端側への流出は,環状の溶接シーム46により確実に阻止される。
ところで,レーザ溶接による溶接シーム46の形成の際には,シェル2s及びリテーナプレート2rの平坦な対向面を単に重ね合わせるだけでよく,従来のスポット溶接時やプロジェクション溶接時のように両者2s,2rを相互に強圧する必要がないから,溶接作業が簡単であるのみならずシェル2s及びリテーナプレート2rに歪みが生じることを回避できる。しかも前記溶接シーム46は,リテーナプレート2rから始まってシェル2sの壁内で終わるので,溶接跡がシェル2sの外表面に現れず,外観を良好にすることができる。
上記ロー付け後は,リテーナプレート2r及びシェル2sの内周面を同時に切削して,前記ハブ2hの外周面に嵌合する嵌合孔48を形成する。そして,この嵌合孔48にハブ2hの外周面を嵌合した後,図4(C)に示すように,シェル2s,リテーナプレート2r及びハブ2hを,その軸線周りに回転しながら,シェル2sの外方からシェル2s及びリテーナプレート2rとハブ2hとの嵌合部に向かってレーザ溶接トーチW2からのレーザビームB2を照射することで,溶け込みが上記嵌合部の軸方向一端から他端に達する環状の溶接シーム40を形成する。したがって,この環状の溶接シーム40は,上記嵌合部に,その嵌合深さの全長にわたり形成されることになり,これによってシェル2s及びリテーナプレート2rとハブ2hとが液密に且つ強固に接合される。
前述のように,ブレード2b,2b…及びリテーナプレート2rをシェル2sに接合したロー材47は,環状の仮止め用溶接シーム46により嵌合孔48側への流出が阻止されているから,上記嵌合部のレーザ溶接時,その溶融部へのロー材47の溶出,混入を確実に防ぐことができ,したがって良好な溶接シーム40を形成して,シェル2s及びリテーナプレート2rとハブ2hとの接合強度を高めることができる。
またレーザ溶接によれば,比較的少ない入熱により環状の溶接シーム40,46の形成が可能であるから,シェル2sの熱歪みを回避することができ,またスパッタの発生もないから,スパッタの除去作業を行う必要もない。したがって,ポンプ羽根車2の品質と生産性の向上に大いに寄与することができる。
さらに,環状の溶接シーム40は,レーザビームB2による溶け込みが,シェル2s及びリテーナプレート2rとハブ2hとの嵌合部の軸方向一端から他端に達するように形成されるので,上記嵌合部の他端側,即ちリテーナプレート2rの外表面に環状の変色部を形成することになり,その変色部の有無を目視検査するだけで,レーザ溶接の良否を誰でも簡単,確実に判定することができ,高品質の保証に寄与し得る。
次に,図5〜図7を参照しながらタービン羽根車3の構成及びその製造方法について説明する。
タービン羽根車3は,椀状且つ環状のシェル3s,このシェル3sの内側面の定位置にロー付けされる多数枚のブレード3b,3b…,シェル3sの内側面にロー付けされてこれらブレード3b,3b…の半径方向内端部を押さえるリテーナプレート3r,全ブレード3b,3b…の中間部相互を連結するコア3c及び,シェル3sの内周面に嵌合されて,それらにレーザ溶接により形成される環状の溶接シーム40を介して接合されるハブ3hからなる点では,前記ポンプ羽根車2の構成と同様であるが,このタービン羽根車3のシェル3sは,ポンプ羽根車2のシェル2sとは異なり薄肉であるため,その内周端には,ハブ3hとの充分な嵌合深さを確保すべく,タービン羽根車3の軸方向内方に突出した円筒状のボス49が予め屈曲成形される。
尚,タービン羽根車3におけるシェル3s,ブレード3b,3b…群及びリテーナプレート3rの位置決め構造は,前記ポンプ羽根車2のそれと同じであるので,図中,ポンプ羽根車2と対応する部分には,それと同一の参照符号を付して,その位置決め構造の説明を省略する。
シェル3s,ブレード3b,3b…群及びリテーナプレート3rのシェル3sへのロー付けに際しては,先ず,図7(A)に示すようにシェル3s上の定位置にブレード3b,3b…群及びリテーナプレート3rをセットしてから,シェル3s及びリテーナプレート3rを,その軸線周りに回転しながら,リテーナプレート3rの内周端寄りの外側面にレーザ溶接トーチW1からのレーザビームB1を照射することで,溶け込みがリテーナプレート3rの外側面からシェル3sの壁内に達する複数のスポット状の溶接シーム46′,46′…を形成する。これら複数のスポット状の溶接シーム46′,46′…によってリテーナプレート3rはシェル3sに仮止めされる。
この仮止め後,図7(B)に示すように,シェル3sとブレード3b,3b…群及びリテーナプレート3rとの間に溶融したロー材47を浸透させて,ロー付けを行う。これによってブレード3b,3b…群は,リテーナプレート3rと共にシェル3sに強固に接合される。
このロー付け時,溶融したロー材47は,シェル3s及びリテーナプレート3r間を,各スポット状の溶接シーム46′の周囲を迂回してリテーナプレート3rの内周端まで到達するので,リテーナプレート3rを,その内周端までシェル3sにロー付けすることが可能となり,そのロー付け強度を増強することができ,したがってリテーナプレート3rの板厚の減少させて,その軽量化を図ることができる。しかも,各スポット状の溶接シーム46′の周囲を迂回してボス49の外周面まで到達した溶融したロー材47は,ボス49の外周面を上ることはできないから,該ボス49の内周面に到達することはない。したがって,リテーナプレート3rの仮止めの溶接シーム46′,46′…はスポット状のもので充分であり,仮止め作業の能率向上を図ることができる。
この場合も,レーザ溶接によるスポット状の溶接シーム46′,46′…の形成の際には,シェル3s及びリテーナプレート3rの平坦な対向面を単に重ね合わせるだけで済むので,溶接作業が簡単であると共に,シェル3s及びリテーナプレート3rに歪みが生じることを回避できる。しかも各溶接シーム46′は,リテーナプレート3rから始まってシェル3sの壁内で終わるので,溶接跡がシェル3sの外表面に現れず,外観を良好にすることができる。
上記ロー付け後は,図7(C)に示すように,シェル3sのボス49をハブ3hの外周面に嵌合した後,シェル3s,リテーナプレート3r及びハブ3hを,その軸線周りに回転しながら,シェル3sの外側方からボス49及びハブ3hの嵌合部に向かってレーザ溶接トーチW2からのレーザビームB2を照射することで,溶け込みが上記嵌合部の軸方向一端から他端に達する,即ちその嵌合深さ全長にわたる環状の溶接シーム40を形成する。この環状の溶接シーム40によってシェル3sとハブ3hとが液密に且つ強固に接合される。
前述のように,リテーナプレート3rをシェル3sに接合したロー材47は,シェル3sのボス49の外周面により阻止され,該ボス49の内周面までは達していないから,上記嵌合部のレーザ溶接時,その溶融部へのロー材47の溶出,混入を確実に防ぐことができ,したがって,この場合も良好な溶接シーム40を形成して,シェル3sのボス49とハブ3hとの接合強度を高めることができる。
またシェル3sのボス49は,ハブ3hとの軸方嵌合長さを充分に長くするものであるから,シェル3sが比較的薄肉であるにも拘らず,溶接シーム40の深さを充分に確保して,シェル3s及びハブ3hの接合を強固にすることができる。
勿論,このタービン羽根車3においても,レーザ溶接によるスポット状の溶接シーム46′,46′…及び環状の溶接シーム40の形成時には,入熱が比較的少ないから,シェル3sの熱歪みを回避することができ,またスパッタの発生もないから,スパッタの除去作業を行う必要もない。したがって,タービン羽根車3の品質と生産性の向上に大いに寄与することができる。
さらに,環状の溶接シーム40は,レーザビームB2による溶け込みが,シェル3sのボスとハブ3hとの嵌合部の軸方向一端から他端に達するように形成されるので,この場合も上記嵌合部の他端側,即ちリテーナプレート3rの外表面に環状の変色部を形成することになり,その変色部の有無を目視検査するだけで,レーザ溶接の良否を誰でも簡単,確実に判定することができ,高品質の保証に寄与し得る。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく,その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。上記実施例のポンプ羽根車2の構造をタービン羽根車に採用することもでき,また上記実施例のタービン羽根車3の構造をポンプ羽根車に採用することもできる。また本発明は,流体継手のポンプ羽根車及びタービン羽根車にも適用することができる。
本発明の実施例に係るトルクコンバータの上半部縦断側面図。 図1の2−2線断面図。 図2の3−3線断面図。 ポンプ羽根車の製造工程説明図。 図1の5−5線断面図。 図5の6−6線断面図。 タービン羽根車の製造工程説明図。
符号の説明
T・・・・・・流体伝動装置(トルクコンバータ)
2・・・・・・羽根車(ポンプ羽根車)
2b・・・・・ブレード
2h・・・・・ハブ
2r・・・・・リテーナプレート
2s・・・・・シェル
3・・・・・・羽根車(タービン羽根車)
3b・・・・・ブレード
3h・・・・・ハブ
3r・・・・・リテーナプレート
3s・・・・・シェル
40・・・・・溶接シーム
49・・・・・ボス

Claims (2)

  1. ハブ(2h,3h)と,このハブ(2h,3h)の外周部に環状の溶接シーム(40)を介して接合される椀状のシェル(2s,3s)と,このシェル(2s,3s)の内周面に立設される複数枚のブレード(2b,3b)とからなる,流体伝動装置の羽根車において,
    前記ハブ(2h,3h)の外周面に前記シェル(2s,3s)の内周面を嵌合し,これら外周面及び内周面間に,嵌合深さの全長にわたり,レーザ溶接による溶接シーム(40)を形成したことを特徴とする,流体伝動装置の羽根車。
  2. ハブ(3h)と,このハブ(3h)の外周部に環状の溶接シーム(40)を介して接合される椀状のシェル(3s)と,このシェル(3s)の内周面に立設される複数枚のブレード(3b)とからなる,流体伝動装置の羽根車において,
    前記ハブ(3h)の外周面に,前記シェル(3s)の内周端に形成した円筒状のボス(49)の内周面を嵌合し,これら外周面及び内周面間に,それらの嵌合深さの全長にわたり,レーザ溶接による溶接シーム(40)を形成したことを特徴とする,流体伝動装置の羽根車。
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