KR19980070427A - 토오크 컨버터의 임펠러 쉘과 상기 임펠러 쉘의 성형 방법 - Google Patents

Abstract

토오크 컨버터의 임펠러 쉘 40a는 본체부 41, 접속부 42 그리고 단차부 43을 포함한다. 상기 본체부 41은 임펠러 블레이드를 가지는 곡선 내부면 41a를 가지고, 그리고 터어빈 5와 대향한다. 상기 접속부 42는 내주면 41a의 외주보다 더 큰 직경을 가지는 원통형상으로 성형되고, 그리고 전면 카바 3에 고정된다. 상기 단차부 43은 엔진 부근의 상기 본체부의 말단을 트랜스미션 부근의 상기 접속부의 말단에 결합시킨다. 상기 내부면 41a와 엔진 부근의 표면 43a는 프레스의 초기 성형과 연속되는 마무리 성형에 의하여 4mm보다 작은 직경을 가진다.

Description

토오크 컨버터의 임펠러 쉘과 상기 임펠러 쉘의 성형 방법

본 발명은 토오크컨버터의 임펠러 쉘에 관한 것이며, 특히 임펠러 쉘의 구조와 상기 임펠러 쉘의 성형 방법에 관한 것이다.

도 4는 종래 기술에 있어서 알려진 일반적인 토오크 컨버터의 개략 단면도이다. 상기 토오크 컨버터는 전면 카바 3과 세 종류의 베인 휠, 즉 임펠러 4, 터빈 5 그리고 스태터 6으로 주로 구성되고 전면 카바 3에서 터어빈 5로 토오크를 전달하기 위하여 작동된다. 그렇게 하여 터어빈 5와 연결된 외부 샤프트(도시되지 않음)에 토오크를 내보낸다. 상기 임펠러 4는 임펠러 쉘 4a, 상기 임펠러 쉘 4a의 내측에 부착된 다수의 임펠러 블레이드 4b, 그리고 임펠러 쉘 4a의 내주(內周) 말단에 고정된 임펠러 허브를 가진다. 상기 임펠러 쉘 4a는 도 5에 실선으로 도시된 외주부(外周部)를 가진다.

도 4에 있어서, 터어빈 5는 터어빈 쉘 5a와 터어빈 쉘 5a에 부착된 다수의 터어빈 블레이드 5b를 가진다. 상기 임펠러 쉘 4가 전면 카바 3과 함께 회전할 때, 속도 에너지를 가지는 작동유체는 상기 임펠러 4의 회전에 따라 임펠러 4, 터어빈 5 그리고 스태터 6을 통하여 순환하며 상기 터어빈 5는 외부 샤프트의 회전 되도록 작동유체의 속도 에너지를 흡수한다. 이러한 과정 중에, 토오크 컨버터의 외주부에 있는 상기 작동유체는 임펠러 4로부터 터어빈 5로 흐른다.

토오크 컨버터의 성능은 상기 작동유체가 상기 토오크 컨버터 내부에서 유로를 따라 흐를 때 에너지 손실에 의하여 영향을 받는다. 작동유체의 에너지 손실은 상기 토오크 컨버터의 내부의 유로의 형상, 베인과 기타 다른 부품들의 형상에 의하여 심각한 영향을 받는다.

상기 토오크 컨버터의 내부에 있어서, 상기 임펠러 4와 상기 터어빈 5는 서로 대향하고 있으나, 공간이 상기 임펠러 4와 상기 터어빈 5의 사이에 존재한다. 그러므로, 임펠러 4에 부근 지역에서부터 터어빈 5로 흐르는 상기 작동유체 모두가 터어빈 5의 내주를 향해서 흐르는 것은 아니다. 대신에, 작동유체의 일부는 일반적으로 화살표 W로 표시되는 유로를 따라 상기 언급한 공간을 통하여 터어빈 5의 외주 측을 향해서 흐른다. 상기 유로 W에 따른 유체의 흐름은 바람직하지 않으며 작동유체의 에너지 손실을 초래한다.

그러한 에너지 손실을 막기 위하여, 도 5에서 점선으로 나타낸 형상을 가지는 이상적인 형상이 임펠러 쉘 4a의 외주부에 요구된다. 그러나, 제조 공정에 있어서 임펠러 쉘 4a는 항상 금속 가공 프레스에 의하여 성형된다. 그러므로, 프레스로 성형된 임펠러 쉘 4a는 도 5에서 실선으로 지시되는 형상을 가진다. 그렇게 해서, 작동유체의 일부분은 도 5에서 화살표로 지시되는 것과 같이 터어빈 쉘 5a의 외주 측(즉, 도 5의 쉘 5a의 위에 있는 지역)을 향해서 흐른다. 그래서 토오크 컨버터의 토오크전달효율이 감소된다.

본 발명의 목적은 임펠러에서 터어빈이 아닌 다른 지역으로의 작동유체의 흐름에 기인하는 에너지 손실을 감소시키는 것이다. 그렇게 함으로써 토오크 컨버터의 성능을 향상시키는 것이다.

본 발명의 한 양태에 의하면, 토오크 컨버터의 임펠러 쉘은 다수의 임펠러 블레이드를 지지하는 곡선 내주면을 가지는 본체부를 포함한다. 상기 임펠러 블레이드는 터어빈 블레이드와 대향한다. 접속부는 본체부의 내주면의 외주보다 더 큰 직경의 원통형상을 가진다. 상기 접속부는 토오크 컨버터의 전면 카바에 부착 되도록 형상 지어진다. 단차부는 접속부와 곡선 내주면의 반경방향 외곽 부분 사이에 형성된다. 상기 본체부의 내주면과 상기 단차부의 내면의 사이에 형성되는 모서리부는 프레스 성형에 의하여 약 4mm보다 더 작은 반경으로 성형된다.

본 발명의 다른 양태에 의하면, 토오크 컨버터의 임펠러 쉘은 다수의 임펠러 블레이드를 지지하는 곡선 내주면을 가진다. 상기 임펠러 블레이드는 터어빈 블레이드와 대향한다. 본체부는 중심축에 대해서 회전하기 위하여 형상 지어진다. 터어빈 블레이드의 반경방향 외곽 말단의 내면은 중심축에 평행하게 연장된 원통형 표면 A를 정의한다. 접속부는 본체부의 내주면의 외주보다 더 큰 직경의 원통형상을 가진다. 상기 접속부는 토오크 컨버터의 전면 카바에 부착 되도록 형상 지어진다. 단차부는 접속부와 곡선 내주면의 반경방향 외곽 부분 사이에 만들어진다. 단차부는 일반적으로 중심축에 수직으로 연장되는 평면 B로 정의되는 내면을 가진다. 표면 A와 평면 B의 교차점은 노달 라인(nodal line) C를 정의하고 본체부의 곡선 내주면의 반경방향 외곽 부분을 가지는 표면 A의 교차점은 내주면 상에 지점 D를 정의하고 지점 D는 임펠러 쉘의 프레스 성형의 결과로 평면 B로부터 3mm 이하의 거리로 떨어져 있다.

바람직하게는, 평면 B는 반경방향으로 연장되는 터어빈 부근의 임펠러 블레이드의 모서리와 일치하고 노달 라인 C는 임펠러 블레이드의 반경방향 외곽 말단의 모서리와 일치한다.

바람직하게는, 평면 B는 프레스 성형의 결과로 표면 A에서 3mm 이하의 거리로 떨어져 있는 지점 E에서 단차부의 표면과 교차한다.

바람직하게는, 곡선 표면 F는 본체부의 내주면과 단차부의 내면 사이로 연장되고 곡선면과 노달 라인 C 사이의 거리는 프레스 성형의 결과로 1mm 보다 크지 않다.

본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 토오크 컨버터의 임펠러 쉘은 다수의 임펠러 블레이드를 지지하는 곡선 내주면을 가지는 본체부를 포함한다. 상기 임펠러 블레이드는 터어빈 블레이드와 대향한다. 본체부는 중심축에 대해서 회전하기 위하여 형상 지어진다. 터어빈 블레이드의 반경방향 외곽 말단의 내면은 중심축에 평행하게 연장된 원통형 표면 A를 정의한다. 접속부는 본체부의 내주면의 외주보다 더 큰 직경의 원통형상을 가진다. 접속부는 토오크 컨버터의 전면 카바에 부착 되도록 형상 지어진다. 단차부는 접속부와 곡선 내주면의 반경방향 외곽 부분 사이에 만들어진다. 단차부는 일반적으로 중심축에 수직으로 연장되는 평면 B로 정의되는 내면을 가진다. 표면 A와 평면 B의 교차점은 노달 라인(nodal line) C를 정의하고 본체부의 곡선 내주면의 반경방향 외곽 부분을 가지는 표면 A의 교차점은 내주면 상에 지점 D를 정의한다. 상기 지점 D는 일반적으로 중심축에 평행하게 연장된다. 상기 지점 D는 평면 B에서 3mm 이하의 거리로 떨어져 있다. 단차부의 내면은 평면 B에 대하여 25/100보다 크지 않은 구배로 경사진다.

바람직하게는, 평면 B는 표면 A에서 3mm 이하의 거리로 떨어져 있는 지점 E에서 단차부의 내면과 교차한다.

바람직하게는, 곡선 표면 F는 본체부의 내주면과 단차부의 내면 사이로 연장되고 곡선면과 노달 라인 C 사이의 거리는 프레스 성형의 결과로 1mm 보다 크지 않다.

본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 토오크 컨버터의 임펠러 쉘은 다수의 임펠러 블레이드를 지지하는 곡선 내주면을 가지는 본체부를 포함한다. 상기 임펠러 블레이드는 터어빈 블레이드와 대향한다. 본체부는 중심축에 대해서 회전하기 위하여 형상 지어진다. 터어빈 블레이드의 반경방향 외곽 말단의 내면은 중심축에 평행하게 연장된 원통형 표면 A를 정의한다. 접속부는 본체부의 내주면의 외주보다 더 큰 직경의 원통형상을 가진다. 접속부는 토오크 컨버터의 전면 카바에 부착 되도록 형상 지어진다. 단차부는 접속부와 곡선 내주면의 반경방향 외곽 부분 사이에 만들어진다. 단차부는 일반적으로 중심축에 수직방향으로 평면 B로 정의되는 내면을 가진다. 더욱이 임펠러 쉘은 초기 성형을 포함하는 첫 번째 단계와 본체부의 내주면을 성형하기 위하여 실질적으로 토오크 컨버터의 중심축에 평행하게 연장되는 제 1 다이와 단차부의 내주면을 성형하기 위하여 제 1 다이의 표면에 수직이고 평면 B에 평행하게 연장되는 제 2 다이를 포함하는 다수의 다이에 의하여 성형이 이루어지는 두 번째 단계를 포함하는 여러 단계의 프레스 성형 공정에 의하여 성형된다.

바람직하게는, 더욱이 표면 A와 평면 B의 교차점에서 정의되는 노달 라인 C는 제 1 다이와 제 2 다이의 표면이 서로를 향해서 가압 될 때 제 1 다이와 제 2 다이의 교차점에서 정의된다. 상기 노달 라인 C는 두 번째 단계 동안 임펠러 쉘의 트랜스미션 측으로 1mm 내지 5mm가 이송된다.

바람직하게는, 프레스 성형 공정 동안에, 모서리부는 본체부의 내주면과 단차부의 내면 사이로 연장되어 성형된다. 모서리부는 두 번째 단계 후에 4mm 이하의 반경을 가진다.

바람직하게는, 본체부의 내주면의 반경방향 외곽 부분을 가지는 표면 A의 교차점은 내주면 상에 지점 D를 정의하고 상기 지점 D는 일반적으로 중심축에 평행하게 연장된다. 상기 지점 D는 노달 라인 C로부터 3mm이하의 거리로 떨어져 있다. 상기 평면 B는 표면 A에서 3mm 이하의 거리로 떨어진 지점 E에서 단차부의 표면과 교차한다.

바람직하게는, 모서리부는 본체부의 내주면과 단차부의 내면 사이로 연장되어 성형된다. 상기 모서리부는 4mm 이하의 반경을 가지고 노달 라인 C에서 1mm 이하의 거리로 떨어져 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 토오크 컨버터의 임펠러 쉘의 성형 방법은 본체부, 접속부, 단차부를 프레스 성형하는 첫 번째 단계를 포함한다. 본체부는 다수의 임펠러 블레이드를 연속적으로 지지하기 위하여 곡선 내주면을 포함한다. 접속부는 본체부의 내주면의 외주보다 더 큰 직경의 원통형상을 가진다. 상기 접속부는 토오크 컨버터의 전면 카바에 부착 되도록 형상 지어진다. 단차부는 접속부와 곡선 내주면의 반경방향 외곽 부분 사이에 만들어진다. 두 번째 단계는 일반적으로 임펠러 쉘의 중심축에 대하여 수직으로 연장되는 평면 B를 정의하는 부분의 내면을 성형하기 위하여 단차부를 성형하고 본체부의 내주면과 단차부의 내면 사이로 연장되는 모서리부는 약 4mm 이하의 반경으로 성형된다.

바람직하게는, 상기 두 번째 단계에서 본체부와 접속부는 축상에서 서로를 향하여 상대적으로 움직인다.

바람직하게는, 첫 번째 단계에서 본체부의 외주에 요면이 성형되고 본체부의 요면과 맞물리는 철면을 가지는 다이가 사용되어 본체부와 접속부가 두 번째 단계에서 서로를 향하여 축 방향으로 상대적으로 움직이기 위하여 다이의 철면이 본체부의 요면과 맞물린다.

본 발명에 있어서, 모서리부는 본체부의 내주면상에 만들어지고 엔진 부근의 단차부의 내부는 여러 번의 프레스 성형, 즉 프레스에 의한 초기 성형과 프레스에 의한 마무리 성형이 수행되어 4mm이하의 반경을 가진다. 그러므로, 본체부의 곡선 내주면을 따라서 반경방향 외곽 방향으로 흐르는 작동유체가 토오크 컨버터의 반경방향 외곽 부분에서 터어빈의 반경방향 외측으로 부드럽게 흐르지 못하게 한다. 이것은 작동유체가 임펠러 측면에서 터어빈 측면으로 흐르는 동안에 에너지 손실을 막는다. 그래서, 토오크 컨버터의 반경방향 외곽 부분 상에서 임펠러 쉘로부터 터어빈의 측면으로 흐르는 전체적인 작동유체에 대해서 터어빈의 반경방향 내부 측면을 향하여 흐르는 작동유체의 비율을 향상시키는 것이 가능하다. 그러므로 임펠러로부터 터어빈으로의 토오크 전달 효율을 증가 시킬 수 있다.

토오크 컨버터의 반경방향 외곽 부분 상에서 임펠러 측면에서부터 터어빈의 측면으로 흐르는 작동유체를 터어빈의 반경방향 외측으로 흐르는 것을 막기 위하여, 임펠러 쉘의 본체부가 외주부가 터어빈 쉘의 내주면의 외주의 반경방향 외곽에 위치하지 않는 내주면을 가지도록 요구된다. 종래 기술에 의하여 프레스 성형된 임펠러 쉘에 따르면, 임펠러 쉘의 본체부의 내주면은 엔진 부근의 임펠러 블레이드의 반경방향 외곽 말단에서 트랜스미션을 향하여 많이 떨어진 거리로 이송된 지점에부터 터어빈 쉘의 내주면의 외주의 반경방향 외곽 지점까지 연장된다. 이와 대조적으로, 본 발명에 의한 임펠러 쉘은 여러 번의 프레스 성형, 즉 프레스에 의한 초기 성형과 프레스에 의한 마무리 성형의 결과로 지점 D(임펠러 쉘의 본체부의 내주면은 상기 지점 D에서 터어빈 쉘의 내주면의 외주를 넘어 반경방향 외곽으로 연장됨)는 엔진 부근의 임펠러 블레이드의 반경방향 외곽 말단에서부터 트랜스미션으로 3mm 이하의 거리로 이송된다.

그러므로 엔진 부근의 본체부의 말단 부근에서, 본체부의 곡선 내주면을 따라서 반경방향의 외곽으로 흐르는 작동유체의 벡터(vector)는 종래 기술보다 토오크 컨버터의 축에 더 평행한 방향을 가진다. 그러므로 터어빈의 반경방향 외곽 지점을 향하는 작동유체의 흐름은 토오크 컨버터의 반경방향 외곽에서 억제된다. 이것은 임펠러 측에서 터어빈 측으로 작동유체가 흐르는 동안에 에너지 손실을 막는다.

종래 기술에 의하여 프레스 성형된 임펠러 쉘에 따르면, 엔진 부근의 단차부의 표면은 토오크 컨버터의 측에 수직인 평면에 대하여 큰 구배의 경사각을 가진다. 그러므로 터어빈의 충돌을 피하기 위하여, 임펠러 쉘의 본체부의 내주면은 터어빈에서 트랜스미션으로 상당한 거리가 이송된 지점에서부터 엔진 부근의 임펠러 블레이드의 반경방향 외곽 말단까지 연장되어야 한다. 본 발명에 의한 임펠러 쉘에 따르면, 엔진 부근의 단차부의 표면 부분은 여러 번의 프레스 성형, 즉 프레스에 의한 초기 성형과 프레스에 의한 마무리 성형의 결과로 토오크 컨버터의 축에 수직인 평면에 대하여 25/100보다 더 작게 경사진다. 그러므로 지점 D(임펠러 쉘의 본체부의 내주면은 상기 지점 D에서 터어빈 쉘의 내주면의 외주를 넘어 반경방향 외곽으로 연장됨)는 터어빈을 향하여 움직일 수 있다. 이것은 토오크 컨버터의 반경방향으로 외곽부분에서 작동유체가 터어빈의 반경방향 외곽지점으로 흐르는 것을 막으므로 임펠러 측에서 터어빈 측으로 흐르는 작동유체의 에너지 손실을 막을 수 있다.

본 발명의 상기 언급한 것들과 또 다른 목적, 특징, 양태 그리고 장점들이 첨부한 도면과 관련하여 다음의 상세 설명에서 더욱 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토오크 컨버터의 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 토오크 컨버터의 일부분을 나타낸 부분단면도로써, 임펠러 쉘의 반경방향 외주부를 확대하여 나타낸다.

도 3은 도 2에 도시된 임펠러 쉘을 성형하기 위하여 사용되는 다수의 다이를 나타낸 부분단면도이다.

도 4는 종래 기술에 의한 토오크 컨버터의 단면도이다.

도 5는 도 4에 도시된 토오크 컨버터의 일부를 나타낸 부분 단면도로써, 실선으로 표기된 종래 기술의 임펠러 쉘 위에 요구되는 임펠러 쉘의 이상적인 형상을 점선으로 겹쳐 놓은 임펠러 쉘의 반경방향 외곽 부분을 확대하여 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 토오크 컨버터 1을 나타낸다. 도 1에서, O-O는 토오크 컨버터 1의 회전축을 나타낸다. 도시되지는 않았지만, 엔진은 도 1의 좌측에 배치되고 트랜스미션은 우측에 배치된다.

상기 토오크 컨버터 1은 엔진의 크랭크 샤프트에서 트랜스미션의 주요 구동 샤프트로 토오크를 전달하기 위한 기구이며 그리고 가소성 플레이트를 통하여 엔진의 크랭크 샤프트에 연결된 전면 카바 3, 터어빈 5, 스태터 6, 그리고 록업 클러치2로 주로 구성된다. 전면 카바 3과 임펠러 40의 임펠러 쉘 40a는 그들 외주부에서 서로 용접되어 그들 사이에 작동유체실을 만든다.

상기 임펠러 40은 임펠러 쉘 40a, 상기 임펠러 쉘 40a의 내측에 고정된 다수의 임펠러 블레이드 40b, 그리고 임펠러 쉘 40a의 내부 말단에 고정된 임펠러 허브를 가진다.

상기 임펠러 쉘 40a는 본체부 41, 접속부 42 그리고 단차부 43으로 구성된다. 상기 본체부 41은 터어빈 5와 대향하며, 그리고 곡선 내주면 41a를 가진다. 상기 내주면 41a의 외주부는 실질적으로 회전축 O-O에 평행한 평행부 41b를 포함한다. 내주면 41a는 거기에 부착된 임펠러 블레이드 40b를 운반한다. 상기 접속부 42는 본체부 41의 내주면 41a의 외주면보다 더 큰 직경을 가지는 원통형이고 전면 카바 3에 고정된다. 상기 단차부 43은 엔진 부근의 본체부 41의 말단을 트랜스미션 부근의 접속부 42의 말단과 결합시킨다. 임펠러 쉘 40a의 독특한 형상과 성형 방법은 하기에 기술된다.

상기 터어빈 5는 작동유체실 안에서 임펠러 쉘 40a의 본체부 41과 대향한다. 그리고 주로 터어빈 쉘 5a와 터어빈 쉘 5a에 고정된 다수의 터어빈 블레이드 5b로 구성된다. 상기 터어빈 쉘 5a의 내주부는 터어빈 허브 8의 플랜지에 다수의 리벳 9에 의하여 고정된다. 상기 터어빈 허브 8에는 상기 허브 8을 트랜스미션으로부터 연장되는 주요 구동 샤프트에 결합시키기 위한 스플라인 홈이 제공된다.

상기 스태터 6은 임펠러 40과 터어빈 5 사이에 배치되며, 원-웨이 클러치 7을 통하여 트랜스미션의 하우징에 고정된 스태터 샤프트에 고정된다.

상기 록업 클러치 2는 전면 카바 3을 터어빈 5에 기계적으로 결합시키기 위 한 기구이며 전면 카바 3과 터어빈 5 사이에 배치된다.

작동유체는 이제 하기에 기술될 것이다.

전면 카바 3과 임펠러 쉘 40a 사이의 작업유체실은 임펠러 40을 터어빈 5에 수력학적으로 결합시키며 록업 클러치 2를 제어하기 위하여 작업유체로 채워진다. 상기 작업유체는 터어빈 허브 8과 전면 카바 3의 내주 사이의 공간을 통하여 공급되고 록업 클러치 2와 전면 카바 3 사이의 공간을 통하여 터어빈 5의 외주 부근으로 흐른다. 그러므로 공급된 작동유체는 임펠러 쉘 40a의 본체부 41의 외주와 터어빈 쉘의 외주 사이의 공간을 통하여 임펠러 40과 터어빈 5의 사이에서 정의되는 공간으로 흐른다. 그리고 스태터 6의 내주와 터어빈 쉘 5a의 내주 사이의 공간을 통하여 밖으로 흐른다. 이러한 방법으로 순환하는 상기 작업유체는 토오크 컨버터 1에서 발생하는 열을 외부로 배출한다.

토오크 컨버터 1의 작동은 하기와 같이 기술된다.

토오크는 엔진의 크랭크 샤프트로부터 전면 카바 3으로 기술되지 않은 가소성 플레이트를 통하여 공급된다. 그래서 상기 토오크는 임펠러 쉘 40a로 전달된다. 그렇게 하여, 상기 임펠러 40은 회전하고 작동유체는 임펠러 쉘 40a의 부근 지역에서 터어빈 5 부근의 지역으로 흐른다. 상기 터어빈 5는 작동유체의 흐름에 따라서 회전하여 터어빈 5의 토오크는 터어빈 허브 8을 통하여 주요 구동 샤프트에 공급된다.

상기 임펠러 쉘 40a는 더 상세히 하기에 기술된다.

임펠러 쉘 40a의 프레스 성형 방법이 아래에 기술된다 하더라도, 본 실시예의 임펠러 쉘 40a는 아래에 기술된 프레스 성형 방법에 의하여 이루어지며 종래의 기술로는 이루어질 수 없는 형상을 가진다. 다음의 설명 있어서, 임펠러 쉘 40a의 실제적 또는 이상적 형상은 먼저 설계에 의하여 정의되고, 성형된 임펠러 쉘 40a의 형상이 기술될 것이다.

도 2에 있어서, 만약 임펠러 쉘 40a의 본체부 41의 내주면 41a는 터어빈 쉘 5a의 내주면의 외주를 넘어서 반경방향 외곽 방향으로 연장된다면, 임펠러 쉘의 외곽 부분에서 터어빈 5의 외부까지 흐르는 상기 작동유체의 일부는 증가한다. 만약 엔진 족 부근의 단차부 43의 면 43a가 토오크 컨버터의 측에 수직한 면에 대하여 큰 구배를 형성한다면, 본체부 41은 터어빈 5 부근의 위치에서 트랜스미션 방향으로 쉬프트 되어 단차부 43과 터어빈 쉘 5a 사이의 소정의 공간을 보장하고 단차부 43을 따라서 터어빈 5의 외부로 흐르는 작동유체의 효율을 증가시킨다.

상기의 유체의 흐름과 그에 상응하는 에너지 손실을 막기 위하여, 임펠러 쉘 40a가 도 2의 점선으로 나타낸 형상을 가지는 것이 바람직하다. 원하는 형상에 있어서, 본체부 41의 내주면 41a의 평행부 41b는 가상 원주 실린더 A에 놓인다. 상기 가상 원주 실린더 A는 회전축 O-O에 평행하게 연장되고 터어빈 쉘 5a의 내주면의 최외곽 원주에서부터 연장되고 표면 41a의 평행부 41b까지 연장된다. 상기 단차부 43은 면 43a로 정의된다. 상기 면 43a는 내주면 41a로부터 접속부 42까지 연장된다. 상기 면 43a는 회전축 O-O에 수직으로 연장되고 엔진 측의 임펠러 블레이드 40b의 외곽 말단을 통하여 연장되는 평면 B에 위치한다.

본 발명은 토오크 컨버터 1의 외곽부분에 있어서 임펠러 쉘 40a에서 터어빈 5까지 흐르는 작동유체의 흐름의 효율을 개선하기 위하여 회전축 O-O로부터 터어빈 쉘 5a의 내주면의 외주의 거리는 회전축 O-O에서 엔진 근처의 임펠러 블레이드의 외곽 말단의 거리와 같은 구조를 채용한다. 그러므로 엔진 측의 단차부43의 면43a부근의 본체부의 내주면 41a의 평행부 41b는 가상 원주 실린더 A에 위치하는 것이 바람직하다. 노달 라인 또는 가상 원주 실린더 A와 평면 B의 교차는 기본 조달 라인 C로써 정의된다.

이제는 프레스 가공된 임펠러 쉘 40a의 형상에 대한 설명이 주어질 것이다.

가상 원주 면 A가 본체부 41의 내주면 41a와 교차하는 위치에서 평행부 41b에 정의되는 지점 D는 평면 B에서 3mm 또는 더 작은 거리에 위치한다. 평면 B가 엔진 부근의 단차부 43의 면 43a와 교차하는 위치에서 정의되는 지점 E는 원주면 A에서 3mm 또는 더 작게 위치한다.

상기 본체부 41의 내주면 41a는 곡선면 F를 통하여 엔진 부근의 단차부 43의 면 43a에 연속된다. 이 곡선면 F는 1mm 또는 더 작은 거리로 기본적인 노달 라인 C와 떨어져 있다. 상기 곡선면 F는 평행부 41b로부터 면 43a까지 연장된다.

임펠러 쉘 40a의 본체부 41의 내주면 41a와 엔진 부근의 단차부 43의 면 43a로 구성된 상기 코너 부위, 즉 곡선면 F는 4mm 또는 더 작은 직경을 가진다.

엔진 부근의 단차부 43의 상기 면 43a는 회전축에 수직인 평면에 대하여 25/100 또는 더 작은 구배로 경사지는 부분을 가지고 그리고 상기 면 43a의 중심을 포함하고 회전축 O-O에 수직인 면은 본 실시예에 있어서 실질적으로 면 B와 일치한다.

도 4에 나타낸 종래의 토오크 컨버터 1과 비교해 볼 때, 도 1에 나타낸 형상의 임펠러 쉘 40a를 채용한 토오크 컨버터는 전체적인 속도비를 통하여 토오크 전달 효율을 향상 시킬 수 있고 효율은 평균 1%까지 향상시킬 수 있다.

임펠러 쉘 40a의 성형 방법이 아래에 기술될 것이다.

첫째로, 예비 프레스 성형은 도 3에 나타낸 임펠러 쉘 40a의 형상을 가진 임펠러 쉘을 성형하기 위한 플레이트에 영향을 받는다. 일 예로, 상기 임펠러 쉘 40a는 다이 61과 65 사이에서 가압에 의하여 성형될 수 있다. 그러나 분리형 다이(도시되지 않음)가 임펠러 쉘 40a의 초기 프레스 성형 되도록 채용되는 것이 바람직하다.

상기 다이 61은 임펠러 쉘 40a의 본체부 41의 외주면 상의 요면 41c와 일치하여 맞물리는 세 개의 이 또는 리지(ridge)로 구성된다. 본 실시예에서는, 세 개의 그러한 요면 41c가 있다. 그러나, 본체부 41은 아래에 기술된 기능을 가지는 오직 하나의 요면 41c를 채용할 수도 있다. 이와 마찬가지로, 상기 다이 61은 요면 41c에서 본체부 41과 맞물리는 오직 하나의 이 또는 리지로 구성될 수 있다.

상기 임펠러 쉘 40a는 도 3에서 나타낸 것과 같이 다이 61과 65의 사이에 삽입된다. 다이 62와 66은 도 3에 나타낸 것과 같이 다른 다이(도시되지 않음)들을 따라서 임펠러 쉘41의 성형과정을 완전하게 하기 위하여 사용된다. 본 실시예에서, 임펠러 쉘 40a의 성형은 다이 66에 대하여 임펠러 쉘 40a에 가하는 힘에 의하여 수행된다. 상기 다이 61, 62, 65와 도시되지 않은 다른 다이들은 모두 다이 66을 향하여 압력을 가하여 임펠러 쉘 40a를 도 2에 나타낸 형상으로 성형한다. 다이 66은 임펠러 쉘의 성형에 앞서 도 3에 나타낸 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 도 3에서 임펠러 쉘 40a는 여전히 도 2의 실선으로 보이는 바라는 형상을 가지지 않는다.

상기 다이 61은 본체부 41, 단차부 43 그리고 접속부 42의 외주면을 이루는 표면을 가진다. 본체부 41을 이루는 표면에는 상기 언급한 요면 41c와 맞물리는 리지 61a가 제공된다. 상기 다이 65는 본체부 41의 내주면 41a의 평행부 41b를 이루는 첫째 면 65a를 가진다. 상기 다이 66은 엔진 부근의 단차부 43의 면 43a를 이루는 두 번째 면 66a를 가지고, 엔진의 측면 부근에서 접속부 42의 말단을 가압 하는 세 번째 면 66b를 가진다. 상기 첫 번째 면 65a는 실질적으로 토오크 컨버터 1의 회전축에 평행하다.

상기 두 번째 면 66a는 첫 번째 면 65a에 수직이고 토오크 컨버터 1의 회전축에 수직이다. 엔진의 측면 부근에 위치한 접속부42의 말단으로부터 세 번째 면 66b의 거리 n은 프레스 기계의 행정 거리 m보다 짧다. 마지막 프레스 공정에서, 세 번째 면 66b는 접속부의 말단을 가압하기 위하여 출발하여 연속적으로 프레스 공정의 중간에서 조립된 상태에서 엔진 측면 부근에 위치하게 된다. 그러므로 가압 되는 접속부 42와 상기 단차부 43은 다이 61, 65 그리고 66에 의하여 정의되는 공간으로 확장되려는 경향을 가진다. 그래서 이 부분들(특히, 단차부43 부근의 모서리 부분)은 그들의 두께가 감소하지 않고 원하는 형상으로 쉽게 프레스 성형된다. 접속부 42와 단차부 43이 프레스 공정 상에서 변형이 시작된다 하더라도, 본체부 41이 요면 41c를 통하여 다이 61의 리지 61a에 의하여 지지되므로 요면 41c의 안쪽의 본체부 41의 부분은 거의 압축되지 않아서 불필요한 변형이 억제된다.

본 실시예에서, 상기 프레스 성형은 도2에서 실선으로 나타낸 임펠러 쉘 40a의 외주부의 형상을 성형하기 위한 예비 성형 후에 이루어진다.

본 발명에 의하여, 프레스에 의하여 성형된 임펠러 쉘의 외주부의 형상은 여러 번의 프레스 성형, 바꾸어 말하면, 프레스에 의한 예비 성형과 프레스에 의한 마무리 성형을 수행함으로써 개선된다. 그러므로 작동유체의 에너지 손실을 억제하는 것이 가능하다. 토오크 컨버터의 외곽부분에서 임펠러 측면에서 터어빈 측면으로 흐르고 토오크 전달효율은 향상된다.

본 발명의 다양한 세부기술들이 본 발명의 사상 또는 양태에 벗어남 없이 변할 수 있을 것이다. 더욱이 본 발명에 의한 상기 언급한 실시예들은 단지 예시를 위해 제공된 것이고 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다.

상기 설명 참조

Claims (16)

1. 터어빈 블레이드와 대향하는 다수의 임펠러 블레이드를 지지하는 곡선 내주면을 가지는 본체부와;

   상기 본체부의 곡선 내주면의 외주보다 더 큰 직경의 원통형상을 가지며, 토오크 컨버터의 전면 카바에 부착되도록 형상 지어진 접속부; 그리고

   상기 접속부와 상기 곡선 내주면의 반경방향 외주부 사이에 형성되는 단차부; 를 포함하는 임펠러 쉘로써,

   상기 본체부의 곡선 내주면과 상기 단차부의 내주면의 사이에 형성되는 모서리부는 프레스 성형에 의하여 약 4mm보다 더 작은 반경으로 성형되는 토오크 컨버터의 임펠러 쉘.
2. 터어빈 블레이드와 대향하는 다수의 임펠러 블레이드를 지지하는 곡선 외주면을 가지는 본체부와; 상기 본체부는 중심축에 대하여 회전되도록 형상 지어지고, 상기 터어빈 블레이드의 반경방향 외곽 말단의 내면은 중심축에 평행하게 연장되는 원통형 표면 A를 정의하며,

   상기 본체부의 곡선 내주면의 외주보다 더 큰 직경의 원통형상을 가지며 토오크 컨버터의 전면 카바에 부착되도록 형상 지어진 접속부; 그리고

   상기 접속부와 상기 곡선 내주면의 반경방향 외주부 사이에 형성되며 일반적으로 중심축에 수직으로 연장되는 평면 B에 평행한 내면을 가진 단차부; 를 포함하는 임펠러 쉘로써,

   상기 평면 B는 상기 단차부의 내면의 중앙부를 통하여 연장되고 상기 평면 B는 터어빈 부근의 상기 임펠러 블레이드 반경방향으로 연장되는 모서리와 일치하고, 표면 A와 평면 B의 교차점은 노달 라인 C를 정의하고 그리고 상기 본체부의 곡선 내주면의 반경방향 외곽부분을 가지는 표면 A의 교차점은 상기 내주면 상에 지점 D를 정의하고 그리고 상기 지점 D는 임펠러 쉘의 프레스 성형의 결과로 평면 B로부터 3mm 이하의 거리로 떨어져 있는 토오크 컨버터의 임펠러 쉘.
3. 청구항 2에서, 표면 A는 터어빈 부근의 상기 임펠러 블레이드의 반경방향으로 연장되는 모서리와 일치하고, 상기 노달 라인 C는 상기 임펠러 블레이드 반경방향 외곽 말단의 모서리와 일치하는 토오크 컨버터의 임펠러 쉘.
4. 청구항 2에서, 상기 평면 B는 프레스 성형의 결과로 표면 A에서 3mm 이하의 거리로 떨어져 있는 지점 E에서 상기 단차부의 표면과 교차하는 토오크 컨버터의 임펠러 쉘.
5. 청구항 2에서, 곡면 F는 상기 본체부의 곡선 내주면과 상기 단차부의 내면 사이로 연장되고 상기 곡선 표면과 노달 라인 C 사이의 거리는 프레스 성형의 결과로 1mm 보다 크지 않은 토오크 컨버터의 임펠러 쉘.
6. 터어빈 블레이드와 대향하는 다수의 임펠러 블레이드를 지지하는 곡선 내주면을 가지는 본체부와; 상기 본체부는 중심축에 대해서 회전하기 위한 형상을 가지고, 터어빈 블레이드의 반경방향 외곽 말단의 내면은 중심축에 평행하게 연장된 원통형 표면 A를 정의하고,

   상기 본체부의 곡선 내주면의 외주보다 더 큰 직경의 원통형상을 가지며 토오크 컨버터의 전면 카바에 부착되도록 형상 지어진 접속부; 그리고

   상기 접속부와 상기 곡선 내주면의 반경방향 외곽 부분 사이에 만들어지며 일반적으로 중심축에 수직방향으로 연장되는 평면 B로 정의되는 내면을 가지고, 상기 평면 B는 일반적으로 그 내면의 중앙부를 통하여 연장되는 단차부; 를 포함하는 임펠러 쉘로써,

   상기 표면 A와 평면 B의 교차점은 노달 라인(nodal line) C를 정의하고 상기 본체부의 곡선 내주면의 반경방향 외곽 부분을 가지는 표면 A의 교차점은 곡선 내주면 상에 지점 D를 정의하고, 상기 지점 D는 평면 B에서 3mm 이하의 거리로 떨어져 있고, 상기 단차부의 내면의 상기 중앙부는 평면 B에 대하여 25/100보다 크지 않은 구배로 경사지는 토오크 컨버터의 임펠러 쉘.
7. 청구항 6에서, 상기 평면 B는 표면 A에서 3mm 이하의 거리로 떨어져 있는 지점 E에서 상기 단차부의 내면과 교차하는 토오크 컨버터의 임펠러 쉘.
8. 청구항 6에서, 곡면 F는 상기 본체부의 곡선 내주면과 상기 단차부의 내면 사이로 연장되고 상기 곡선 표면과 노달 라인 C 사이의 거리는 1mm 보다 크지 않은 토오크 컨버터의 임펠러 쉘.
9. 터어빈 블레이드와 대향하는 다수의 임펠러 블레이드를 지지하는 곡선 내주면을 가지는 본체부와; 상기 본체부는 중심축에 대해서 회전되도록 형상지어지고, 터어빈 블레이드의 반경방향 외곽 말단의 내면은 중심축에 평행하게 연장된 원통형 표면 A를 정의하고,

   상기 본체부의 곡선 내주면의 외주보다 더 큰 직경의 원통형상을 가지며 토오크 컨버터의 전면 카바에 부착되도록 형상 지어지는 접속부; 그리고

   상기 접속부와 상기 곡선 내주면의 반경방향 외곽 부분 사이에 만들어지며 일반적으로 중심축에 수직방향으로 연장되는 평면 B로 정의되는 내면을 가지고, 더욱이 평면 B는 일반적으로 상기 단차부의 내면의 중앙부를 통하여 연장되고, 터어빈 부근의 상기 임펠러 블레이드의 모서리와 일치하는 단차부; 를 포함하는 토오크 컨버터의 임펠러 쉘로써,

   상기 임펠러 쉘은 초기 성형을 포함하는 첫 번째 단계와 상기 본체부의 곡선 내주면을 성형하기 위하여 실질적으로 상기 토오크 컨버터의 중심축에 평행하게 연장되는 제 1 다이 표면과 상기 단차부의 내면을 성형하기 위하여 제 1 다이 표면에 수직이고 평면 B에 평행하게 연장되는 제 2 다이를 포함하는 다수의 다이에 의하여 성형이 이루어지는 두 번째 단계를 포함하는 여러 단계의 프레스 성형 공정에 의하여 성형되는 토오크 컨버터의 임펠러 쉘.
10. 청구항 9에서, 표면 A와 평면 B의 교차점에서 정의되는 노달 라인 C는 상기 제 1 다이와 제 2 다이 표면이 서로를 향해서 가압될 때 제 1 다이와 제 2 다이의 교차점에서 정의되고, 상기 노달 라인 C는 상기 두 번째 단계 동안 임펠러 쉘의 트랜스미션 측으로 1mm 내지 5mm가 이송되는 토오크 컨버터의 임펠러 쉘.
11. 청구항 10에서, 상기 프레스 성형 공정 동안에, 모서리부는 상기 본체부의 곡선 내주면과 상기 단차부의 내면 사이로 연장되어 성형되고, 상기 모서리부는 상기 두 번째 단계 후에 4mm 이하의 반경을 가지는 토오크 컨버터의 임펠러 쉘.
12. 청구항 10에서, 상기 본체부의 곡선 내주면의 반경방향 외곽 부분을 가지는 표면 A의 교차점은 상기 곡선 내주면 상에 지점 D를 정의하고, 상기 지점 D는 일반적으로 중심축에 평행하게 연장되고, 상기 지점 D는 상기 노달 라인 C로부터 3mm이하의 거리로 떨어져 있고, 그리고

    상기 평면 B는 상기 표면 A에서 3mm 이하의 거리로 떨어진 지점 E에서 상기 단차부의 표면과 교차하는 토오크 컨버터의 임펠러 쉘.
13. 청구항 12에서, 모서리부는 상기 본체부의 곡선 내주면과 상기 단차부의 내면 사이로 연장되어 성형되고, 상기 모서리부는 4mm 이하의 반경을 가지고 그리고 노달 라인 C에서 1mm 이하의 거리로 떨어져 있는 토오크 컨버터의 임펠러 쉘.
14. 본체부, 접속부, 단차부를 프레스 성형하는 단계로써, 상기 본체부는 다수의 임펠러 블레이드를 연속적으로 지지하기 위하여 곡선 내주면을 포함하고, 상기 접속부는 상기 본체부의 곡선 내주면의 외주보다 더 큰 직경의 원통형상을 가지고, 상기 접속부는 토오크 컨버터의 전면 카바에 부착 되도록 형상 지어지고, 상기 단차부는 상기 접속부와 상기 곡선 내주면의 반경방향 외곽 부분 사이에 만들어지는 첫 번째 단계와

    임펠러 쉘의 중심축에 대하여 수직으로 연장되는 평면 B에 일반적으로 평행한 내면 부분을 성형하기 위하여 상기 단차부를 성형하고 그리고 상기 본체부의 곡선 내주면과 상기 단차부의 내면 사이로 연장되는 모서리부는 약 4mm 이하의 반경으로 성형되는 두 번째 단계를 포함하는 토오크 컨버터의 임펠러 쉘의 성형 방법.
15. 청구항 14에서, 상기 두 번째 단계에서 상기 본체부와 상기 접속부는 축상에서 서로를 향하여 상대적으로 움직이는 토오크 컨버터의 임펠러 쉘의 성형 방법.
16. 청구항 15에서, 상기 첫 번째 단계에서 상기 본체부의 외주에 요면이 성형되고, 그리고

    상기 본체부 상의 요면과 맞물리는 철면을 가지는 다이가 사용되어 두 번째 단계에서 상기 본체부와 상기 접속부가 축 방향으로 서로를 향하여 상대적으로 움직이기 위하여 다이의 철면이 본체부의 요면과 맞물리는 토오크 컨버터의 임펠러 쉘의 성형 방법.