KR100279508B1

KR100279508B1 - 프레스가공에 의한 토크 컨버터의 코너부 형성방법

Info

Publication number: KR100279508B1
Application number: KR1019980010970A
Authority: KR
Inventors: 나오키 미조부치
Original assignee: 아다치 마사루; 가부시키가이샤 에쿠세디
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 2001-04-02
Also published as: US5996391A; DE19814361B4; FR2761442A1; DE19814361A1; KR19980080846A

Abstract

본 발명은 프레스가공 공정에 관한 것으로서, 프론트커버 및 임펠러셸을 변형하여 코너부를 블랭크재상에 형성하고, 이로써 코너부의 두께를 최소로 축소한다. 프레스가공 방법에 있어서, 압축력을 블랭크에 평행으로 가하여 변형공정 동안 두께가 축소되는 것을 회피한다.

Description

프레스가공에 의한 토크 컨버터의 코너부 형성방법

본 발명은 프레스가공에 의하여 토크 컨버터(torque converter)의 코너부를 형성하는 방법에 관한 것이다.

토크 컨버터는 3종류의 베인휠부재(vane wheel member), 임펠러(impeller), 터빈(turbine) 및 스테이터(stator)를 가지는 장치이고, 이것이 함께 작용하여 작동유의 흐름을 통하여 토크를 전달한다. 임펠러는 엔진측의 로터리부재에 결합된 프론트커버(front cover)에 고정되어, 임펠러로부터 터빈을 향하여 흐르는 작동유를 통하여 토크를 변속기에 전달한다.

토크 컨버터의 구성품인 프론트커버는 대부분의 경우 프레스가공에 의하여 형성된다. 프론트커버는 원통형상부가 그 반경방향 외주에 형성된 디스크형상을 가지는 것이 일반적이다. 프론트커버는 한 장의 플레이트재를 전술한 형상으로 압착하여 형성된다. 따라서, 만곡된 단면을 가지는 환형의 코너가 디스크형상부와 원통형상부 사이에 형성된다. 프론트커버(3)의 플레이트 두께는 4 - 6 mm이고, 환형의 코너는 플레이트 두께와 대략 동일한 곡률반경을 가진다.

토크 컨버터의 다른 구성품인 임펠러의 임펠러셸은 대부분의 경우 프레스가공에 의하여 형성된다. 임펠러셸의 플레이트 두께는 3 - 5 mm이고, 곡률반경이 5 - 6 mm인 만곡부가 그 반경방향 내측부에 배설되는 것이 일반적이다.

일반적으로, 상기 형태를 가지는 프론트커버상에 프레스가공을 행하면 반경방향 외측 만곡부의 두께가 축소된다. 이렇게 두께가 축소되는 것을 억제하기 위하여, 프론트커버는 단계별로 형성되는 것이 일반적이고, 특히 최종 프레스가공 전에 예비 프레스가공을 행한다. 그러나, 이러한 상황하에서는, 이들 부재의 형성에 사용되는 블랭크재(blank material)의 두께가 7%정도 축소된다. 프레스가공으로 인한 강도의 감쇠를 방지하기 위하여, 종래기술에서는 두꺼운 플레이트를 블랭크로 사용하고 있다. 이러한 두꺼운 블랭크는 제작비용 및 뒤이어 제작될 토크 컨버터의 중량을 증가시킨다.

프레스가공으로 형성된 전술한 형태의 임펠러셸에 있어서, 반경방향 내측 만곡부의 두께는 마찬가지로 축소된다. 특히, 블랭크의 두께는 완성시에 5 내지 20%정도 축소된다.

임펠러셸은 프론트커버와 함께 토크 컨버터의 작동유체임버를 형성하고, 따라서 작동유에 의한 내압을 받기 쉽다. 임펠러셸에 얇은 부분이 형성되는 경우, 토크 컨버터가 변형되어 크기가 확대될 수 있고, 이것은 구성품의 파손 및 결합해제등의 단점을 야기할 수 있다. 플레이트 두께의 축소로 야기된 강도(强度) 및 경도(硬度)의 감쇠로 인한 이들 단점을 회피하기 위하여, 종래기술에서는 두꺼운 블랭크를 채택하고 있다. 그러나, 이러한 두꺼운 블랭크는 제작비용뿐만 아니라 토크 컨버터의 중량을 증가시킨다.

본 발명의 목적은, 형성공정중에 코너부의 플레이트 두께가 축소되는 것을 억제하여 원하는 즉, 필요한 두께를 유지하고, 이로써 원하는 강도가 유지되는 방법에 의하여 토크 컨버터의 일부분에 코너를 형성하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방법으로 형성된 프론트커버를 포함하는 토크 컨버터의 단면개략도.

도 2 및 3은 도 1에 나타낸 프론트커버의 형성에 사용된 다이 및 재료의 단면도.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 방법으로 형성된 임펠러셸을 포함하는 토크 컨버터의 단면개략도.

도 5 및 6은 도 4에 나타낸 임펠러셸의 형성에 사용된 다이 및 재료의 단면도.

본 발명의 일양태에 있어서, 플레이트부재를 프레스가공하여 토크 컨버터부재의 코너부를 형성하는 방법은 여러 단계를 포함한다. 먼저, 대체로 편평한 플레이트부재로 소정의 단면을 가진 미리 성형된 블랭크를 형성한다. 소정의 단면은 대체로 두께가 일정하다. 다음에, 미리 성형된 블랭크 부분이 여기에 근접한 다이의 국부면에 평행으로 압축력을 받기 쉽도록, 미리 성형된 블랭크상에 최종 프레스가공을 행하고, 이로써 미리 성형된 블랭크의 부분에 코너부를 형성한다.

최종 프레스가공은 코너부가 토크 컨버터 프론트커버의 반경방향 외측부에 형성되게 하는 것이 바람직하다.

코너부의 두께는 최종 프레스가공에 의하여 프론트커버의 두께에 대하여 5%이하로 축소되는 것이 바람직하다.

최종 프레스가공은 프론트커버의 반경방향 외측부가 다이(11)의 면(11a)과 결합되고, 상기 면(11a)은 다이(11)의 인접부와 평행이고, 상기 면(11a)은 프론트커버부를 코너부를 향하여 충동하여 압축력이 미리 성형된 블랭크에 전달되게 하는 것이 바람직하다.

최종 프레스가공은 프론트커버의 반경방향 외측부가 한 장의 미리 성형된 블랭크와 평행인 면(11a)과 결합되게 하는 것이 바람직하다.

코너부는 토크 컨버터 임펠러셸의 반경방향 내측부에 형성되는 것이 바람직하다.

코너부의 반경은 6 mm이하이고, 미리 성형된 블랭크의 두께는 축소율이 10%이하인 것이 바람직하다.

미리 성형된 블랭크의 코너부 두께는 최종 프레스가공에 의하여 축소율이 5%이하인 것이 바람직하다.

최종 프레스가공은 임펠러셸의 반경방향 내측부가 다이(61)의 면(61a)과 결합되고, 면(61a)은 코너부에 근접한 임펠러셸부에 대하여 예각으로 형성되어 압축력이 코너부에 근접한 임펠러셸에 전달되게 하는 것이 바람직하다.

최종 프레스가공은 반경방향 내측부로부터 반경방향 내측의 임펠러셸의 제2 반경방향 내측부가 다이(62)의 면(62a)과 결합되고, 면(62a)은 코너부에 근접한 임펠러셸부에 대하여 예각으로 형성되어 압축력이 코너부에 근접한 임펠러셸에 전달되어 면(61a)으로부터의 힘에 대향하게 하는 것이 바람직하다.

종래기술에서는, 코너부의 두께 축소는 프론트커버 코너부의 대략 15 - 20%이다. 종래기술에 반하여, 본 발명에 따른 형성방법에서는 코너부의 두께 축소를 5%이하로 달성할 수 있고, 따라서 얇은 플레이트를 프론트커버의 블랭크로 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 반경 6 mm이하의 임펠러셸상에 코너부를 제작하는 형성방법에 있어서, 코너부의 두께는 임펠러셸 블랭크의 두께에 비하여 형성하기 전에 10%이하로 축소된다. 종래기술에서는, 코너부의 두께는 동일한 조건하에서 측정할 때 15 - 20% 축소된다. 이에 반하여, 본 발명에 따른 형성방법에서는 축소율이 10%이하로 될 수 있고, 이로써 계속하여 제작될 토크 컨버터는 구조적 강도에 손상없이 보다 얇은 블랭크를 사용할 수 있다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 양태 및 이점은 첨부도면을 참조한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백하게 될 것이다.

제 1 실시예

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의하여 형성된 프론트커버(3)를 포함하는 토크 컨버터(1)를 나타낸다. 도면에서, O-O는 토크 컨버터(1)의 회전축을 나타내고, 도면의 좌측에는 엔진(도시되지 않음)이 배열되고, 우측에는 변속기(도시되지 않음)가 배열된다.

토크 컨버터(1)는 엔진의 크랭크샤프트로부터 변속기의 메인드라이브샤프트로 토크를 전달하는 메커니즘이다. 토크 컨버터(1)는 탄성 플레이트를 통하여 엔진의 크랭크샤프트에 결합되는 프론트커버(3), 임펠러(4), 터빈(5) 및 스테이터(6)로 기본적으로 형성된다. 프론트커버(3)와 임펠러(4)의 임펠러셸(4a)은 그 외주부에서 서로 용접되어 작동유체임버가 그들 사이에 형성된다.

프론트커버(3)는 둥근플레이트형 메인부(32), 보스(boss)(31) 및 외주연결부(33)로 형성되고, 메인부(32)와 외주연결부(33) 사이에 반경방향 외측코너부(34)가 배설된다. 보스(31)는 메인부(32)의 반경방향 내측에 형성되어, 프론트커버(3)를 엔진측 구성품에 대하여 포지셔닝(positioning) 및 센터링(centering)한다. 원통형상의 외주연결부(33)는 메인부(32)의 반경방향 외측에 형성되어, 변속기에 가까운 단부에서 임펠러셸(4a)의 외주부에 고정된다. 프론트커버(3)의 반경방향 외측 코너부(34)를 형성하는 방법을 다음에 설명한다.

임펠러(4)는 임펠러셸(4a), 임펠러셸(4a)의 내측면에 고정된 복수의 임펠러블레이드(blade)(4b), 및 임펠러셸(4a)의 내측 외주에 고정된 임펠러허브(hub)(4c)로 형성된다.

터빈(5)은 작동유체임버를 그 사이에 두고 임펠러셸(4a)의 메인부(41)에 대향하고, 기본적으로 터빈셸(5a) 및 이 터빈셸(5a)에 고정된 복수의 터빈블레이드(5b)로 형성된다. 변속기로부터 연장되고, 메인드라이브샤프트에 결합용의 스플라인개구(spline aperature)(8a)를 가지는 터빈허브(8)는 터빈셸(5a)의 내측 외주에 고정된다.

스테이터(6)는 임펠러(4)와 터빈(5) 사이에 배열되어 스테이터샤프트에 고정되고, 이것은 일방클러치(7)를 통하여 변속기의 하우징에 고정된다.

다음에, 토크 컨버터의 동작에 대하여 설명한다.

엔진의 크랭크샤프트로부터 전달된 토크는 탄성 플레이트(도시되지 않음)를 통하여 프론트커버(3)에 공급된다. 토크는 프론트커버(3)를 통하여 임펠러셸(4a)에 전달되고, 따라서 임펠러(4)가 회전하고, 작동유가 임펠러셸(4a)로부터 터빈(5)쪽으로 흐른다. 작동유가 터빈(5)을 회전시키고, 이로써 터빈(5)의 토크가 터빈허브(8)를 통하여 메인드라이브샤프트에 출력된다.

다음에, 프론트커버(3)의 반경반향 외측 코너부(34)를 형성하는 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 편평한 블랭크플레이트를 소정형상으로 절단하여 원형의 스틸플레이트를 준비한다. 스틸플레이트에 예비 프레스공정을 행한 후 도 2에 나타낸 일반적인 형태의 프론트커버(3)를 형성한다. 도 2에 나타낸 형태는 단면만을 나타낸 환형부재임을 이해하여야 한다. 예비 프레스공정은, 당해기술 분야에 공지된 프레스단계중 임의의 단계일 수 있고, 도 2에 나타낸 형상을 얻을 수 있다. 전형적으로, 도 2에 나타낸 형상을 얻기 위하여, 두 번 이상의 단계가 필요할 수 있으나, 최소한 한 번의 프레스단계는 필요하다.

그 후, 도 2 및 3에 나타낸 다이(11, 12)로 최종 프레스공정을 행한다. 특히, 다이(11)를 도 2에 나타낸 다이(12)상에 위치된 미완성 임펠러셸(4a)에 대하여 하향으로 압착한다. 최종 프레스공정에서, 다이(11)의 면(11a)을 반경방향 외측 코너부(34)로부터 떨어진 프론트커버(3)의 외주연결부(33)의 자유단부(3a)쪽으로 하향하여 밀어넣는다. 동시에, 미완성 임펠러셸(4a)이 다이(11, 12)의 면(11b, 11c, 12a 및 12b)사이에 들어간다. 따라서, 내부압축스트레스가 외주연결부(33) 및 반경방향 외측 코너부(34)상에 도 3의 화살표 S1 및 S2로 나타낸 두께방향과 평행으로 작용한다. 이것이 반경방향 외측 코너부(34)의 신장으로 종종 야기되는 두께의 축소를 억제한다. 어떤 경우에는, 내부압축스트레스가 압축으로 인하여 코너부(34)의 두께를 증가시킨다. 따라서, 도 3에 나타낸 바와 같이 프레스가공에 의하여 완성된 반경방향 외측 코너부(34)의 두께가 종래기술에서 보다 두껍다. 따라서, 블랭크의 원하는 두께를 강도는 유지하면서 종래기술의 형성에 비하여 축소할 수 있고, 제작비용도 절감될 수 있다.

종래기술에 있어서, 최종 프레스가공은 압축력을 반경방향 외측 코너부(34)에 가하지 않고 행해진다. 이 경우, 최종 프레스가공으로 블랭크의 두께는 5.00 mm로부터 4.40 - 4.55 mm 사이의 값으로 축소되고, 이로써 두께가 약 9% 축소된다. 이에 반하여, 본 실시예의 방법에서는, 프레스가공으로 블랭크의 두께가 5.00 mm로부터 4.95 - 5.10 mm 사이의 값으로 변경되고, 이로써 두께가 실질적으로 축소되지 않는다.

제 2 실시예

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의하여 형성된 임펠러셸(4a)을 포함하는 토크 컨버터(1)를 나타낸다. 도 4에서, O-O는 토크 컨버터(1)의 회전축을 나타내고, 도면의 좌측에는 엔진(도시되지 않음)이 배열되고, 우측에는 변속기(도시되지 않음)가 배열된다.

토크 컨버터(1)는 엔진의 크랭크샤프트로부터 변속기의 메인드라이브샤프트로 토크를 전달하는 메커니즘이고, 탄성 플레이트를 통하여 엔진의 크랭크샤프트에 결합되는 프론트커버(3), 임펠러셸(4a)을 포함하는 임펠러(4), 터빈(5) 및 스테이터(6)로 기본적으로 형성된다. 프론트커버(3)와 임펠러(4)의 임펠러셸(4a)은 그 외주부에서 서로 용접되어 작동유체임버가 그들 사이에 형성된다.

임펠러(4)는 임펠러셸(4a), 임펠러셸(4a)의 내측면에 고정된 복수의 임펠러블레이드(4b), 및 임펠러셸(4a)의 내측 외주에 고정된 임펠러허브(4c)로 형성된다.

임펠러셸(4a)은 메인부(41), 외주연결부(42) 및 반경방향 내측 코너부(43)로 형성된다. 메인부(41)는 터빈(5)에 대향한다. 반경방향 외측 코너부(42)는 메인부(41)의 반경방향 외측에 형성되어 프론트커버(3)에 고정된다. 반경방향 내측 코너부(43)는 메인부(41)의 반경방향 내측에 형성되어 임펠러허브(4c)에 고정된다. 임펠러셸(4a)의 반경방향 내측 코너부(43)를 형성하는 방법을 다음에 설명한다.

터빈(5)은 작동유체임버를 그 사이에 두고 임펠러셸(4a)의 메인부(41)에 대향하고, 기본적으로 터빈셸(5a) 및 이 터빈셸(5a)에 고정된 복수의 터빈블레이드(5b)로 형성된다. 변속기로부터 연장되고, 메인드라이브샤프트에 결합용의 스플라인개구(8a)를 가지는 터빈허브(8)는 터빈셸(5a)의 내측 외주에 고정된다.

다음에, 토크 컨버터(1)의 동작에 대하여 설명한다.

엔진의 크랭크샤프트로부터 전달된 토크는 도시되지 않은 탄성 플레이트를 통하여 프론트커버(3)에 공급된다. 토크는 임펠러셸(4a)에 전달되고, 따라서 임펠러(4)가 회전하고, 작동유가 임펠러셸(4a)로부터 터빈(5)쪽으로 흐른다. 작동유가 터빈(5)을 회전시키고, 이로써 터빈(5)의 토크가 터빈허브(8)를 통하여 메인드라이브샤프트에 출력된다.

다음에, 임펠러셸(4a)의 반경반향 내측 코너부(43)를 형성하는 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 블랭크플레이트를 절단하여 준비한 원형의 스틸플레이트를 예비 프레스하여, 도 5에 나타낸 단면 형태를 가지는 임펠러셸(4a)을 형성한다.

다음에, 도 5 및 6에 나타낸 다이(61, 62)로 최종 프레스공정을 행한다. 특히, 다이(61)를 도 5에 나타낸 다이(62)상에 위치된 임펠러셸(4a)에 대하여 하향으로 압착한다. 최종 프레스공정에서, 반경방향 내측 코너부(43) 및 부분(43a)이 도 5의 화살표 S3 및 S4로 나타낸 힘에 의하여, 임펠러셸(4a)이 압착되는 동안, 임펠러셸(4a)의 두께방향과 평행으로 압축된다. 따라서, 도 6에 나타낸 최종 프레스가공으로 반경방향 내측 코너부(43)의 두께가 현저하게 축소되지 않는다. 따라서, 임펠러셸(4a)의 블랭크의 원하는 두께를 임펠러셸(4a)의 강도 및 경도를 유지하면서 토크 컨버터(1)의 중량이 저감될 수 있을 정도로 작게할 수 있다.

종래기술에 있어서, 최종 프레스가공은 압축력을 반경방향 내측 코너부(43)에 가하지 않고 행해진다. 이 경우, 반경 5 mm의 코너를 형성하기 위한 벤딩프레스가공으로 블랭크의 두께가 3.850mm로부터 3.11mm로 축소되고, 이로써 두께가 약 19% 축소된다. 이에 반하여, 본 발명에 따른 방법에서는, 반경 5mm의 코너를 형성하기 위한 프레스가공으로 블랭크의 두께가 3.85mm로부터 3.57mm로 축소되고, 이로써 두께가 약 7%만 축소된다. 또한, 본 실시예의 방법에 따라서, 반경 5mm의 코너를 형성하기 위한 벤딩프레스가공으로 블랭크의 두께가 3.85mm로부터 3.76mm로 축소되고, 이로써 두께가 약 2%만 축소된다. 본 발명에 관련된 상기 수치 및 퍼센트는 본 발명의 방법 및 다이를 사용하여 행한 테스트로부터 구한 것이다.

본 발명에 있어서, 블랭크의 두께방향을 가로지르는 방향의 압축력이 최종 프레스가공 동안 코너부에 가해지고, 이로써 코너부의 두께가 축소되는 것이 억제될 수 있다. 따라서, 프레스완성된 코너부의 두께는 종래기술에서의 두께 보다 크게될 수 있고, 이로써 블랭크의 원하는 두께는 강도를 유지하면서 축소될 수 있고, 따라서 제작비용의 절감이 가능하다.

또한, 본 발명의 다른 양태에 있어서, 제1 단계는 제2 단계의 최종 프레스가공 전에 행해진다. 이 제1 단계에서, 블랭크의 두께방향을 가로지르는 방향의 압축력이 최종 프레스가공 동안 코너부에 가해지도록 블랭크를 형성한다. 이것이 제2 단계의 최종 프레스가공에 의하여 야기될 수 있는 코너부의 두께가 축소되는 것을 억제한다. 이로써, 블랭크의 원하는 두께는 종래기술과 비교하여 코너부의 강도 및 경도를 유지하면서 축소될 수 있고, 따라서 제작비용 및 중량의 절감이 가능하다.

도 2, 3, 5 및 6에 도시한 부재는 단면으로 나타낸 것이고, 이 단면의 절반만 나타낸 것을 이해하여야 한다. 라인 O-O은 센터라인이고, 이것을 중심으로 프론트커버와 임펠러셸이 대칭하고 있다.

본 발명의 여러 가지의 상세는 취지 및 범위를 일탈하지 않고 변경될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 실시예의 전술한 개시는 단지 예시하는 것이며, 본 발명을 청구범위 및 그 동등물에 의하여 한정된 바와 같이 제한하는 것은 아니다.

발명의 구성 및 작용에 대한 전술한 설명을 참조한다.

Claims

일반적으로 편평한 플레이트부재로 두께가 대체로 일정한 소정의 단면을 가지는 미리 성형된 블랭크를 형성하는 단계와,

미리 성형된 블랭크의 부분이 상기 부분에 근접한 다이의 국부면에 평행으로 압축력을 받기 쉽도록 미리 형성된 블랭크에 최종 프레스가공을 행하여 미리 형성된 블랭크의 부분에 코너부를 형성하는 단계

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플레이트부재의 프레스가공에 의한 토크 컨버터부재 코너부의 형성방법.
제1항에 있어서, 상기 최종 프레스가공은 코너부가 토크 컨버터 프론트커버의 반경방향 외측부에 형성되게 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 코너부의 두께는 상기 최종 프레스가공에 의하여 상기 프론트커버의 두께에 대하여 5%이하로 축소되는 방법.
제3항에 있어서, 최종 프레스가공은 프론트커버의 반경방향 외측부가 다이(11)의 면(11a)과 결합되고, 상기 면(11a)은 다이(11)의 인접부와 평행이고, 상기 면(11a)은 프론트커버부를 코너부를 향하여 충동하여 압축력이 미리 성형된 블랭크에 전달되게 하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 최종 프레스가공은 프론트커버의 반경방향 외측부가 한 장의 미리 성형된 블랭크와 평행인 면(11a)과 결합되게 하는 방법.
제1항에 있어서, 코너부는 토크 컨버터 임펠러셸의 반경방향 내측부에 형성되는 방법.
제6항에 있어서, 코너부의 반경은 6mm이하이고, 미리 성형된 블랭크의 두께는 축소율이 10%이하인 방법.
제7항에 있어서, 미리 성형된 블랭크의 코너부 두께는 상기 최종 프레스가공에 의하여 축소율이 5%이하인 방법.
제6항에 있어서, 상기 최종 프레스가공은 임펠러셸의 반경방향 내측부가 다이(61)의 면(61a)과 결합되고, 면(61a)은 코너부에 근접한 임펠러셸부에 대하여 예각으로 형성되어 압축력이 코너부에 근접한 임펠러셸에 전달되게 하는 방법.
제9항에 있어서, 상기 최종 프레스가공은 반경방향 내측부로부터 반경방향 내측의 임펠러셸의 제2 반경방향 내측부가 다이(62)의 면(62a)과 결합되고, 면(62a)은 코너부에 근접한 임펠러셸부에 대하여 예각으로 형성되어 압축력이 코너부에 근접한 임펠러셸에 전달되어 면(61a)으로부터의 힘에 대향하게 하는 방법.