KR100284234B1 - 프레스가공에 의한 토크컨버터의 터빈셸 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 터빈셸의 내주 코너부(52)의 반경을 증대시키지 않고 터빈셸(5a)의 내주 코너부의 판 두께감소를 억제할 수 있는 터빈셸(5a)의 프레스 성형방법이 제공된다. 내주 코너부(52)를 갖는 터빈셸(5a)의 바람직한 성형방법은 프레스를 사용하여 박판소재 즉 플레이트를 기본적으로 제1의 예비 프레스공정 및 제2의 마무리 프레스공정으로 벤딩가공함으로써 행해진다. 예비 프레스공정에서는 박판소재 즉 플레이트가 압축력을 받아서 내주 코너부(52), 블레이드 장착부(51) 및 평판부(53)를 구비하는 예비 형상을 성형한다. 블레이드 장착부(51)는 내주 코너부(52)로부터 방사상으로 외향하여 연장되고, 평탄부(53)는 내주 코너부(52)로부터 방사상으로 내향하여 연장된다. 예비 프레스공정이 진행되는 동안, 압축력이 작용하여 내주 코너부(52)의 완성된 형상보다 긴 내주 코너부(52)를 형성한다. 내주 코너부(52)에서 발생한 압축력은 내주 코너부(52)의 두께방향에 대체로 교차하는 방향으로 작용한다. 즉, 내주 코너부(52)의 두께는 예비 프레스공정중에 감소된 뒤 마무리 프레스공정중에 증가한다.

Description

프레스가공에 의한 토크컨버터의 터빈셸 성형방법

본 발명은 박판소재(sheet material)의 프레스가공 또는 스탬핑에 의한 토크컨버터(torque converter)의 터빈셸(turbine shell)의 성형방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 박판소재의 벤딩에 의한 터빈셸의 내주(內周) 코너부의 성형방법에 관한 것이다.

토크컨버터는 통상적으로 엔진의 크랭크샤프트와 자동변속기의 입력축 사이에서 토크를 전달하는 유체커플링기구(fluid coupling mechanism)을 포함한다. 토크컨버터는 내부의 유압용 오일(hydraulic oil) 또는 유체의 운동에 의해 협동하여 엔진의 크랭크샤프트로부터 트랜스미션의 입력축으로 토크를 전달하는 3종의 러너(runner), 즉 베인휠(vane wheel)부재(예를 들면, 임펠러, 터빈, 스테이터)를 갖는다. 임펠러는 엔진의 크랭크샤프트로부터 입력되는 토크를 수용하는 프론트커버에 고정되어 있다. 임펠러와 프론트커버에 의해 형성되는 유압실(hydraulic chamber)은 작동유로 채워진다. 터빈은 유압실 내의 프론트커버에 대향하여 배치되고, 트랜스미션에 고정된다. 임펠러가 회전하면 작동유는 임펠러로부터 터빈으로 흐르고, 터빈이 회전하게 된다. 결과적으로 토크는 임펠러로부터 터빈으로 전달되고, 전달된 토크는 이어서 트랜스미션의 주구동축(主驅動軸)을 회전시킨다.

최근에, 연료의 효율향상을 위해, 일부의 토크컨버터는 소정의 동작조건에 도달하면 토크컨버터를 록업(lock-up)하여 엔진의 크랭크샤프트로부터의 동력이 자동변속기로 직접 전달되도록 하는 록업장치를 구비한다. 즉, 록업장치는 유체커플링장치를 우회한다. 종종 록업장치는 체결시에 떨림 즉 진동을 일으킨다. 또한, 체결되어 있는 동안 록업장치는 급가속, 급감속, 또는 내연기관과 관련된 상태를 포함하는 기타 진동에 의해 발생하는 진동을 받게 된다. 따라서, 록업기구에는 진동을 완화하기 위해 비틀림진동 완충장치를 채용하는 것이 일반적이다.

록업클러치는 프론트커버와 터빈 사이의 공간에 배치된다. 전술한 바와 같이, 록업클러치는 엔진의 크랭크샤프트와 트랜스미션의 구동축 사이에서 프론트커버와 터빈을 기계적으로 결합시킴으로써 토크를 직접 전달하는 기구(機構)이다. 록업클러치는 기본적으로 피스톤과 터빈의 동력출력측상의 부재에 피스톤을 연결하는 탄성커플링기구(elastic coupling mechanism)로 이루어진다. 피스톤은 프론트커버와 터빈 사이의 공간에 배치되어 그 공간을 프론트커버측의 제1 유압실과 터빈측의 제2 유압실로 분할한다. 그 결과, 피스톤은 제1 유압실과 제2 유압실 사이의 압력차에 의해 프론트커버에 대한 전후진 운동을 할 수 있다. 피스톤에 대면하는 축방향 표면 상의 프론트커버의 외주상에는 마찰페이싱(friction facing)에 의해 덮인 마찰결합부재가 형성되는 것이 일반적이다. 제1 유압실내의 작동유가 배출되어 제2 유압실의 유압(hydraulic pressure)이 증가하면, 피스톤은 프론트커버측을 향하여 움직인다. 피스톤의 이러한 운동에 의해 피스톤의 마찰페이싱이 프론트커버의 마찰면을 강하게 누르게 된다.

상기 탄성커플링기구는 록업클러치의 진동을 완화하기 위한 비틀림진동 완충기구로서의 기능을 한다. 탄성커플링기구는 예를 들면, 피스톤에 고정된 구동부재(drive member), 터빈측에 고정된 피동부재(driven member) 및 구동부재와 피동부재 사이에 배설되어 토크가 전달되도록 하는 하나 이상의 코일과 같은 탄성부재(elastic member)를 포함한다.

록업클러치가 체결되면, 제1 유압실내의 작동유가 내부 원주측으로부터 배출되어 제2 유압실로 공급된다. 그 결과, 제2 유압실의 압력이 제1 유압실의 압력보다 높아진다. 이러한 제1 및 제2 유압실간의 압력차에 의해 피스톤이 프론트커버 방향으로 운동하게 된다.

터빈셸은 토크컨버터의 구성요소로서, 일반적으로 박판 금속재료의 프레스가공 또는 스탬핑에 의해 성형된다. 터빈셸은 일반적으로 약 1.4mm 내지 약 1.6mm의 판두께를 가지며, 그 내주부(內周部)에 반경이 약 2mm 이내인 곡면의 내주 코너부를 구비한다.

종래의 프레스가공 또는 스탬핑의 방법을 사용하여 곡면의 내주 코너부를 구비한 터빈셸을 성형하는 경우에, 판 두께방향에 대체로 직교하는 방향으로 내부 인장응력이 발생하여 내주 곡면부가 연장한다. 이와 같은 벤딩가공이 터빈셸의 내주 코너부의 두께감소를 초래한다. 더욱 구체적으로, 곡면의 내주 코너부의 두께는 소재의 본래 두께보다 약 15∼25%의 비율로 감소한다.

터빈셸은 토크컨버터의 작동유의 내부 압력을 받는다. 따라서, 터빈셸의 두께가 국부적으로 감소하더라도 변형의 확대를 야기할 수 있고 그결과 부품의 손상 및/또는 이탈을 초래할 수 있다. 종래기술의 터빈셸에 있어서, 두께감소에 따른 강도(强度) 및 강성(剛性)의 감소에 의한 손실을 피하기 위해 상대적으로 두꺼운 재료가 사용되어 왔다. 그러나, 두꺼운 재료의 사용은 제조코스트를 증가시키는 동시에 토크컨버터의 중량증가를 초래한다.

한편, 터빈셸의 내주 코너부와 스테이터의 사이에 작동유의 통로를 확보하기 위해 소정의 공간이 필요하게 된다. 많은 경우에, 상기 공간의 치수정밀도를 확보하고, 또한 작동유의 흐름의 효율을 향상시키기 위해서, 터빈셸의 내주 코너부의 반경은 일반적으로 2mm 이하로 제한된다.

이상과 같은 점을 고려할 때, 전술한 종래기술의 문제점을 해소하는 코너부를 구비하는 터빈셸의 성형방법이 필요하다. 본 발명은 종래기술에 대한 이러한 요구와 다른 요구사항을 다루고, 그것은 본 명세서를 통하여 당업자에게 명백해질 것이다.

본 발명의 목적은 터빈셸의 내주 코너부의 반경을 증대시키지 않고, 내주 코너부의 판 두께의 감소를 최소로 억제할 수 있는 프레스성형의 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 박판소재를 사용하여 강도 및 작동유의 효율을 감소시키지 않고 터빈셸을 성형함으로써 생산코스트의 저하 및 토크컨버터의 경량화를 도모하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의해 성형되는 터빈셸을 구비하는 토크컨버터의 부분 종단면 개략도이고,

도 2는 해칭(hatching)되지 않은 터빈셸의 예비 프레스단계를 나타내는 확대된 부분 단면개략도이고,

도 3은 해칭되지 않은 터빈셸의 마무리 프레스단계를 나타내는 확대되 부분 단면개략도이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1: 토크컨버터, 5a: 터빈셸, 51: 블레이드 장착부, 52: 내주 코너부, 53: 평탄부

본 발명의 제1 특징에 따른 터빈셸의 성형방법은, 코너부를 갖는 터빈셸에 대하여 프레스에 의한 벤딩가공을 행하는 성형방법으로서, 제1 공정 및 제2 공정을 포함한다. 제1 공정에서는 제2 공정에 있어서 코너부가 두께방향과 대체로 직교하는 방향으로 압축력을 받는 형상이 되도록 예비 프레스를 행한다. 제2 공정에서는, 코너부를 축방향으로 압축함으로써 코너부의 두께가 증가되도록 마무리 프레스(finish pressing)를 행한다.

전술한 방법에 따라, 마무리 프레스를 행하기 전 공정은, 마무리 프레스공정이 행해지는 동안 코너부가 두께방향과 교차하는 방향으로 압축력을 받도록 하는 예비형상의 터빈을 성형한다. 따라서, 마무리 프레스를 위한 제2 공정에 있어서, 코너부의 두께감소를 억제할 수 있다. 이것에 의해, 종래에 비하여 강도 및 작동유의 효율을 유지한 상태로 소재의 판 두께를 얇게 할 수 있게 되어, 생산코스트의 저하 및 토크컨버터의 경량화가 가능하게 된다.

본 발명의 제2 특징에 따르면, 본 발명의 제1 특징을 갖는 터빈셸 성형방법이 완성된 터빈셸이 환상의 형상을 갖는다는 특징을 추가로 포함하는 형태로 되어 있다. 상기 완성된 터빈셸은 내주 코너부와, 내주 코너부로부터 방사상 외향하여 연장하는 블레이드 장착부(blade-carying portion)와, 내주 코너부로부터 방사상 내향하여 연장하는 평탄부(flat portion)를 구비한다. 제1 프레스공정에서, 프레스가공은 블레이드 장착부 및 평탄부가 각각 완성된 형상을 가지는 동시에 내주 코너부가 의도된 완성치수(finish size)보다 긴 치수를 갖도록 행해진다.

본 발명의 제2 특징에서는, 내주 코너부의 칫수를 완성치수보다도 길게 함으로써, 제1 공정 후의 터빈셸의 형상이 마무리 프레스가 행해지는 동안 내주 코너부가 두께방향과 교차하는 방향으로 압축력을 받는 형상을 갖도록 하고 있다. 마무리 프레스가 행해지는 동안, 터빈셸의 두께방향과 교차하는 방향으로 압축력을 작용시키지만, 블레이드 장착부 및 평탄부가 각각 완성된 형상을 갖도록 예비 프레스가 행해지므로, 블레이드 장착부 등의 치수 및 형상의 정밀도가 향상될 수 있다.

본 발명의 제3 특징에 따르면, 본 발명의 제1 및 제2 특징에 따라 성형된 터빈셸의 내주 코너부의 반경이 2mm 이하이고, 판 두께의 감소율이 터빈셸의 판 두께에 대하여 10% 이하이다.

상기와 동일하거나 유사한 조건하에서, 종래기술에서의 코너부의 판 두께 감소율은 약 15∼25%이다. 그러나, 본 발명의 성형방법에 의하면 상기 감소율을 약 10% 이하로 할 수 있어서, 그만큼 판 두께가 얇은 소재를 사용할 수 있다.

본 발명의 이밖의 목적, 특징, 양태 및 장점은 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 개시하는 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백해질 것이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 토크컨버터(1)가 예시되어 있다. 토크컨버터(1)는 특히 자용차용으로 적합하게 되어 있다. 특히, 토크컨버터(1)는 엔진(도시되지 않음)의 크랭크샤프트(도시되지 않음)로부터 트랜스미션(도시되지 않음)의 주구동축(主驅動軸)(도시되지 않음)에 토크를 전달하기 위한 기구(機構)이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진은 토크컨버터(1)의 왼쪽에 위치하고, 트랜스미션은 토크컨버터(1)의 오른쪽에 위치한다. 도 1에 표시한 중심선 O-O는 토크컨버터(1)의 회전축을 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, 토크컨버터(1)는 기본적으로, 입력측상의 프론트커버(3), 출력측상의 임펠러(4), 터빈(5), 스테이터(6), 단일방향 클러치(7), 터빈허브(8) 및 록업클러치(9)를 포함한다. 프론트커버(3)는 가요성 판(flexible plate)을 통하여 엔진의 크랭크샤프트에 결합되도록 구성되어 있다. 터빈(5)은 터빈셸(5a)과, 터빈셸(5a)의 내측에 고정된 복수의 터빈블레이드(5b)로 구성되어 있다. 프론트커버(3)와 임펠러(4)는 서로 외주부에서 용접되어, 상기 양자 사이에 작동유실(作動油室)을 형성한다.

임펠러(4)는 프론트커버(3)와 함께 작동유실을 형성하고, 터빈은 작동유실내의 임펠러(4)에 대향한다. 스테이터(6)는 임펠러(4)와 터빈(5)의 사이에 배치된다. 록업클러치(9)는 작동유실 내에 배치되어 프론트커버(3)와 터빈(5) 사이의 공간을 제1 유압실(hydraulic chamber)(도 1에서 피스톤의 왼쪽)과 제2 유압실(도 1에서 피스톤의 오른쪽)로 분할한다.

임펠러(4)는 임펠러셸(4a)과 임펠러블레이드(4b)로 구성된다. 임펠러셸(4a)은 프론트커버(3)의 외부 돌출부에 고정방식으로 결합된다. 프론트커버(3)는 도시되지 않은 엔진의 구조형성요소에 장착됨으로써, 엔진으로부터의 토크가 프론트커버(3)에 전달된다. 임펠러셸(4a)은, 임펠러셸(4a)의 내측에 고정된 복수의 임펠러블레이드(4b)를 구비한다.

터빈(5)은 유압실 내의 임펠러(4)에 대향하는 위치에 배치되고, 터빈셸(5a)과 복수의 터빈블레이드(5b)로 구성된다. 터빈블레이드(5b)는 터빈셸(5a)의 표면에 고정된다. 터빈셸(5a)의 내주부(內周部)는 리벳(14)에 의해 터빈허브(8)의 플랜지(15)에 고정된다. 터빈허브(8)에는 그 내측에 트랜스미션의 주구동축(도시되지 않음)을 결합시키는 복수의 스플라인 홈을 구비한 구멍(bore)이 중앙에 형성된다.

스테이터(6)는 임펠러(4)의 반경방향 내측과 터빈(5)의 내부 사이에 배치된다. 스테이터(6)는 터빈(5)으로부터 임펠러(4)로 복귀하는 작동유의 방향을 제어하여 토크비율을 조절한다. 스테이터(6)는 트랜스미션으로부터 연장하는 고정된 축(도시되지 않음) 상에서 단일방향 클러치(7)에 의해 지지된다.

록업클러치(9)는 프론트커버(3)와 터빈 사이의 공간에 배치되어, 프론트커버(3)를 터빈(5)에 기계적으로 결합시키는 구조체이다. 록업클러치(9)는 기본적으로 피스톤(22)과 그 피스톤(22)을 터빈에 탄성적으로 결합시키는 탄성커플링기구(elastic coupling mechanism)(40)를 포함한다.

피스톤(22)은 프론트커버(3)와 터빈셸(5a) 사이의 공간에 배설되어 그 공간을 프론트커버(3)에 인접한 제1 유압실과 터빈(5)에 인접한 제2 유압실로 분할하는 디스크형 부재이다. 피스톤(22)은 금속 박판으로 구성되는 것이 바람직하다. 피스톤(22)은 내측의 관형(管形) 즉 원통형부(23)와 외측의 관형 즉 원통형부(24)를 갖는다. 피스톤(22)의 내측 관형부(23)는 토크컨버터(1)의 내측 원주부에서 토크컨버터(1)의 트랜스미션 방향으로 연장하고, 터빈허브(8)의 플랜지(15)의 외부면상에서 축방향 및 원주방향의 상대운동을 할 수 있도록 지지된다. 피스톤(22)은 상기 제1 및 제2 유압실 사이의 압력차에 따라 프론트커버(3)에 대한 전후진 운동을 할 수 있다.

피스톤(22)의 내측 관형부(23)와 터빈허브의 플랜지(15) 사이에는 실링(seal ring)(18)이 배설된다. 특히, 상기 실링(18)은 터빈허브의 플랜지(15)의 외부면상에 형성된 홈에 위치하여 제1 유압실 및 제2 유압실의 내주를 밀봉한다.

상기 탄성커플링기구(40)는 피스톤(22)과 터빈(5) 사이에 배치된다. 보다 구체적으로, 탄성커플링기구(40)는 피스톤(22)의 외주부와 터빈셸(5a)의 외주부 사이에 배치된다. 탄성커플링기구(40)은 기본적으로 구동부재의 일부로서 리테이닝판(retaining plate)(27), 피동부재의 일부로서의 피동판(driven plate)(28) 및 상기 두 개의 판(27, 28) 사이에 배치된 복수의 코일스프링(30)을 포함한다. 리테이닝판(27)은 환상의 판부재로서, 피스톤(22)의 외주부의 트랜스미션측에 배치된다. 구체적으로, 리테이닝판(27)은 외측 관형부(24)의 내주상에 배치된다. 리테이닝판(27)의 내부는 복수의 리벳(도시되지 않음)에 의해 피스톤(22)에 고정된다. 리테이닝판(27)은 상기 코일스프링(30)을 고정시키는 동시에 코일스프링(30)의 양단을 원주방향으로 결합함으로써 토크를 전달한다.

터빈(5)은 터빈셸(5a)과, 터빈셸(5a)의 내측에 고정방식으로 커플링된 복수의 터빈블레이드(5b)로 구성된다. 터빈셸(5a)은 블레이드 장착부(51)와, 내주(內周) 코너부(52)와, 평탄부(53)로 구성된다. 블레이드 장착부(51)는 임펠러(4)에 대향하도록 배치된다. 내주 코너부(52)는 블레이드 장착부(51)의 내주측에 형성되고, 작동유 흐름의 효율을 향상하기 위해 내주 코너부의 반경은 약 2mm 이하가 되어야 한다. 평탄부(53)는 내주 코너부(52)로부터 내주측으로 연장해 있고, 원주방향으로 배설된 몇 개소의 개구 즉 홀(54)을 통해 터빈허브(8)와 리벳에 의해 고정되어 있다. 터빈허브(8)는 그 중앙에 스플라인 홀을 가지고, 그 스플라인 홀을 거쳐 트랜스미션으로부터 연장하는 주구동축과 연결된다. 이 터빈셸(5a)의 성형방법에 관하여는 이후에 상세히 설명한다.

다음에, 토크컨버터(1)의 동작에 관하여 설명한다.

엔진측의 크랭크샤프트로부터 전달된 토크는, 탄성판(도시되지 않음)을 통하여 프론트커버(3)로 입력된다. 다음에 토크는 임펠러(4)에 전달되어 프론트커버(3)가 임펠러(4)와 함께 회전하고, 임펠러(4)의 회전은 작동유체를 임펠러(4) 쪽에서 터빈(5) 쪽으로 흐르게 한다. 따라서, 작동유체 즉 작동유가 임펠러(4)로부터 터빈(5)으로 흐르고, 이어서 터빈(5)을 회전시킨다. 이 때, 터빈(5)의 토크는 도시되지 않은 트랜스미션의 주구동축으로 출력된다.

구체적으로, 작동유체의 흐름은 터빈블레이드(5b)와 블레이드 장착부(51)에 작용하여 터빈(5)을 회전시킴으로써, 터빈(5)의 토크가 평탄부(53)에 고정된 터빈허브(8)를 통하여 주구동축으로 출력된다. 이와 같은 방식으로 토크가 작동유를 통하여 전달될 때(구체적으로, 록업클러치(9)가 풀렸을 때), 피스톤(22)의 마찰페이싱은 프론트커버(3)의 마찰면에 접촉하고 있다. 따라서, 프론트커버(3)로부터의 토크가, 비록 전달되는 양은 적지만, 록업클러치(9)에 의해 전달된다.

록업클러치(9)가 체결되어 있는 동안, 제1 유압실내의 작동유는 유압실의 반경방향 내주로부터 배출되어, 제2 유압실로 공급된다. 그 결과 제2 유압실내의 압력이 제1 유압실내의 압력보다 높아진다.

토크컨버터(1)의 작동유는 터빈셸(5a)의 내주 코너부(52)와 스테이터(6) 사이의 공간을 통하여 토크컨버터(1)의 외부로 흐른다. 따라서, 내주 코너부(52)의 치수 및 형상의 정밀도가 토크컨버터(1)의 효율(즉, 작동유 흐름의 효율)을 결정하는 중요한 요인이 된다.

이하에서, 터빈셸(5a)의 형성방법에 관하여 설명한다. 우선, 금속 박판소재인 평판을 소정의 형태로 절단한다. 일반적으로, 박판소재는 균일한 두께를 갖는다. 바람직하게는, 금속 박판이 절단된 후 원형으로 만들고 그 중앙에 상기 허브(8)를 수용할 수 있는 구멍을 형성하고, 상기 중앙 홀 주위에 원주방향으로 배치된 복수의 홀(54)을 형성한다. 이러한 절단공정은 프레스 등으로 금속판을 절단하여 행할 수 있고, 원하는 형상을 얻기 위해 필요에 따라 2개 이상의 공정으로 행할 수 있다. 2개 이상의 공정을 필요로 할 수 있으나, 일반적으로 최소한 하나의 절단공정이 필요하다. 이와 같이 평판소재를 프레스 가공하여 예비형상 즉 중간형상을 만든다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 금형(61a, 61b)을 사용하여 평판소재를 예비 프레스하여 예비형상 즉 중간형상으로 만드는 것이 바람직하다. 상기 금형(61a, 61b)을 성형하여 블레이드 장착부(51)을 형성하고 완성형태(finished form)로서 평탄부(53)을 형성하는 것이 바람직하다. 상기 금형(61a, 61b)의 형상은, 예비 프레스에 의해 형성된 터빈셸(5a)의 내주 코너부(52)가 그 완성형태를 벗어나서 트랜스미션 방향(즉 도 2의 저면)으로 돌출하도록 되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 터빈셸(5a)의 내주 코너부(52)는 터빈셸(5a)의 내주 코너부(52)의 완성된 치수 또는 형상보다 긴 치수 또는 형상을 가진다. 예비 프레스에 의해 만들어진 터빈셸(5a)의 내주 코너부(52)의 예비 즉 중간형상이 도 2의 실선으로 도시되어 있다. 터빈셸(5a)의 내주 코너부(52)의 완성형태는 도 2의 점선으로 도시되어 있다. 당업자는 본 실시형태의 설명을 통하여 소망의 형상을 얻기 위해 필요에 따라 예비공정은 2개 이상의 공정으로 이루어질 수 있음을 명백히 알 것이다. 소망의 형상을 얻기 위해 2개 이상의 공정을 필요로 할 수 있으나, 일반적으로 최소한 하나의 프레스 공정이 필요하다.

터빈셸(5a)의 내주 코너부(52)가 도 2의 실선으로 나타낸 예비형상 즉 중간형상을 형성한 후, 도 3에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 금형(62a, 62b)으로 상기 예비형상 즉 중간형상을 프레스함으로써 마무리 프레스를 행한다. 마무리 프레스의결과로 내주 코너부(52)의 완성형상이 얻어진다. 특히, 도 3에 나타낸 바와 같이, 금형(62a)에 놓인 터빈셸(5a)의 예비형상 즉 중간형상에 대하여 금형(62a)을 아래로 눌러서 성형을 행한다.

이러한 완성단계에서 터빈셸(5a)이 성형되는 동안, 내주 코너부(52)에서 터빈셸(5a)의 내부에 압축응력이 발생한다. 이 압축응력은 터빈셸(5a)의 두께방향과 대체로 직교하는 방향으로 작용하여 내주 코너부(52)상과 그 주위에 가해진다. 즉, 터빈셸(5a)의 예비 프레스에 있어서 의도하는 완성치수 이상의 치수만큼의 소재가 내주 코너부(52)에 모여 있고, 모여진 소재에 마무리 프레스가 작용하여 내주 코너부(52)의 완성형상을 성형한다. 이것은 내주 코너부(52)를 그 사이에 고정시키는 블레이드 장착부(51) 및 평탄부(53)에 의해 소재의 대향하는 양단의 운동을 규제함으로써 이루어진다. 다시 말하면, 마무리 프레스가 작용하는 동안 블레이드 장착부(51)와 평탄부(53)는 정지상태를 유지한다. 내주 코너부(52)는 처음에 소재의 두께에 대체로 평행인 방향으로 압축되어 소재의 두께에 대체로 직교하는 방향으로 압축응력을 발생함으로써, 벤딩(bending) 변형에 의한 두께의 감소가 억제된다.

이러한 방식으로, 도 3에 나타낸 마무리 프레스성형은 예비 프레스에 의해 야기된 내주 코너부(52)의 두께감소를 역전시킨다. 내주 코너부(52)의 완성두께는 박판소재의 본래의 두께에서 약간 감소되거나 또는 전혀 감소되지 않는다. 따라서, 내주 코너부(52)의 반경을 증대시키지 않고도 터빈셸(5a)에 요구되는 판재의 두께를 얇게 할 수 있다. 또한, 터빈셸(5a)의 강도 및 강성을 확보하면서, 토크컨버터(1)의 경량화가 가능해진다.

당업자는 본 실시형태의 설명을 통하여 소망의 형상을 얻기 위해 필요에 따라 마무리 공정은 2개 이상의 공정으로 이루어질 수 있음을 명백히 알 것이다. 소망의 형상을 얻기 위해 2개 이상의 공정을 필요로 할 수 있으나, 일반적으로 최소한 하나의 프레스 공정이 필요하다.

종래기술의 방법에 있어서, 마무리 프레스가 내주 코너부(52)에 작용하는 압축응력을 만들어 내지 못한다. 종래기술의 토크컨버터에 있어서, 판 두께가 약 1.57mm인 소재에 프레스 가공을 하여 반경이 2mm인 곡면부를 성형한 경우, 내주 코너부의 두께는 15∼25%가 감소된다. 이에 대하여, 본 실시형태의 성형방법을 채택하면, 동일하게 소재의 판 두께 1.57mm를 프레스 가공하여 반경이 2mm인 곡면부를 성형한 경우, 완성부의 판 두께는 약 1.43mm가 된다. 즉, 전술한 본 발명에 따라프레스 가공한 내주 코너부(52)의 두께의 감소는 겨우 약 9%에 불롸하다. 물론 내주 코너부(52)의 완성품 두께가 본래의 판재의 두께에 가능한 한 근접한 것이 바람직하다. 예비 프레스조작과 마무리 프레스조작을 거친 후, 내주 코너부(52)의 완성품 두께의 감소는 본래의 판재의 두께의 약 10% 이내이다.

본 발명은 마무리 프레스를 행하기 전의 공정에 있어서, 마무리 프레스에 있어서 코너부가 두께방향과 교차하는 방향으로 압축력을 받도록 하는 형상으로 되어 있으므로, 마무리 프레스의 공정에 있어서, 코너부의 판 두께가 감소하는 것이 억제된다. 따라서, 종래에 비하여 강도 및 작동유체의 효율을 유지한 상태로 소재의 판 두께를 얇게 할 수 있게 되고, 생산코스트의 저하 및 토크컨버터의 경량화가 도모된다.

본 발명의 예시를 위해 하나의 실시예만을 택하였으나, 당업자는 본 발명의 개시내용으로부터 첨부하는 청구범위에 정의된 본 발명의 범위를 일탈함이 없이 다양한 변경과 변형이 가능함을 명백히 알 것이다. 또한, 본 발명에 따른 전술한 실시형태의 설명은 예시의 목적으로만 제시된 것이며 첨부하는 청구의 범위 및 그 동등물에 의해 정의되는 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다.

Claims (15)

1. 벤딩가공에 의해 터빈셸을 성형하는 방법에 있어서,

   소정의 두께를 갖는 박판소재를 준비하는 단계와,

   상기 박판소재상에 압축력을 가함으로써 두께가 감소된 예비 코너부를 성형하는 예비 프레스가공을 행하여 상기 터빈셸의 예비형상을 성형하는 단계와,

   상기 예비 코너부의 상기 두께가 감소하는 방향에 대체로 교차하는 방향으로 상기 예비 코너부에 압축력을 발생시킴으로써 상기 예비 코너부의 감소된 두께에 비하여 증가된 완성두께를 갖는 완성된 코너부를 형성하는 마무리 프레스가공을 상기 박판소재 상에 행하여 상기 터빈셸의 완성된 형상을 제공하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈셸의 성형방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 터빈셸은 환상의 형상을 가지고, 상기 터빈셸의 완성된 코너부가 상기 터빈셸의 내주부(內周部)에 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈셸의 성형방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 터빈셸은 상기 완성된 코너부와, 상기 완성된 코너부로부터 방사상 외향하여 연장하는 블레이드 장착부와, 상기 완성된 코너부로부터 방사상 내향하여 연장하는 평탄부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터빈셸의 성형방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 예비 프레스가공이 상기 블레이드 장착부 및 완성된 형상을 갖는 상기 평탄부를 성형하고 또한 의도한 완성치수보다 길이가 긴 상기 예비 코너부를 성형하는 것을 특징으로 하는 터빈셸의 성형방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 평탄부가 그 내부에 적어도 하나의 부착용 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 터빈셸의 성형방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 터빈셸의 완성된 코너부의 반경이 약 2mm 이하인 것을 특징으로 하는 터빈셸의 성형방법.
7. 제2항에 있어서, 상기 터빈셸의 완성된 코너부의 반경이 약 2mm 이하인 것을 특징으로 하는 터빈셸의 성형방법.
8. 제3항에 있어서, 상기 터빈셸의 완성된 코너부의 반경이 약 2mm 이하인 것을 특징으로 하는 터빈셸의 성형방법.
9. 제4항에 있어서, 상기 터빈셸의 완성된 코너부의 반경이 약 2mm 이하인 것을 특징으로 하는 터빈셸의 성형방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 예비 프레스가공 및 상기 마무리 프레스가공을 행함으로써, 상기 완성된 코너부의 상기 완성두께가 상기 박판소재의 소정의 두께에 관하여 10% 이하로 감소되는 것을 특징으로 하는 터빈셸의 성형방법.
11. 제2항에 있어서, 상기 예비 프레스가공 및 상기 마무리 프레스가공을 행함으로써, 상기 완성된 코너부의 상기 완성두께가 상기 박판소재의 소정의 두께에 관하여 10% 이하로 감소되는 것을 특징으로 하는 터빈셸의 성형방법.
12. 제3항에 있어서, 상기 예비 프레스가공 및 상기 마무리 프레스가공을 행함으로써, 상기 완성된 코너부의 상기 완성두께가 상기 박판소재의 소정의 두께에 관하여 10% 이하로 감소되는 것을 특징으로 하는 터빈셸의 성형방법.
13. 제4항에 있어서, 상기 예비 프레스가공 및 상기 마무리 프레스가공을 행함으로써, 상기 완성된 코너부의 상기 완성두께가 상기 박판소재의 소정의 두께에 관하여 10% 이하로 감소되는 것을 특징으로 하는 터빈셸의 성형방법.
14. 제6항에 있어서, 상기 예비 프레스가공 및 상기 마무리 프레스가공을 행함으로써, 상기 완성된 코너부의 상기 완성두께가 상기 박판소재의 소정의 두께에 관하여 10% 이하로 감소되는 것을 특징으로 하는 터빈셸의 성형방법.
15. 제7항에 있어서, 상기 예비 프레스가공 및 상기 마무리 프레스가공을 행함으로써, 상기 완성된 코너부의 상기 완성두께가 상기 박판소재의 소정의 두께에 관하여 10% 이하로 감소되는 것을 특징으로 하는 터빈셸의 성형방법.