KR20160098192A - 유체 커플링의 제조 방법 및 유체 커플링 - Google Patents

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Abstract

프레스에 의해 성형된 프론트 커버(12) 및 펌프 쉘(7)의 개구측 단부(30, 31)의 외주면(33, 35)을 외경 치수가 동일해지도록 제거 가공한다. 상기 개구측 단부끼리를 맞댄 상태에서, 당해 맞댐면(30, 31)을 향해 외경 방향으로부터 레이저 빔(R) 등의 고에너지 빔을 조사하여 용접한다. 이에 의해, 용이한 가공에 의해 정확하게 용접하여, 후공정의 용이한 높은 정밀도의 유체 커플링을 용이하게 제조할 수 있다.

Description

유체 커플링의 제조 방법 및 유체 커플링 {PRODUCTION METHOD FOR FLUID COUPLING AND FLUID COUPLING}
본 발명은 토크 컨버터 등의 유체 커플링의 제조 방법, 특히 프론트 커버와 펌프 쉘의 용접 및 그것에 의한 유체 커플링에 관한 것이다. 또한, 본 발명에 있어서는, 스테이터를 갖는 토크 컨버터도, 스테이터를 갖지 않은, 소위 협의에서의 유체 커플링도, 모두 유체 커플링이라고 정의한다.
일반적으로, 유체 커플링(토크 컨버터 포함)의 프론트 커버와 펌프 쉘의 용접은, 아크 용접에 의해 행해지고 있다. 이로 인해, 용접 부분에 큰 열영향을 받고, 전공정에서의 프레스에 의한 잔류 응력의 발생과 아울러 유체 커플링 하우징에 변형을 발생시킬 우려가 있다. 또한, 아크 용접에서는, 용접 와이어 등의 용접 금속이 모재에 부가되게 되고, 해당 용접 금속이 하우징 전체 둘레에 걸쳐 균등하게는 되지 않는 경우가 있어, 상기 열영향에 의한 변형과 아울러, 유체 커플링의 다이내믹 밸런스의 조정을 번거롭게 하고 있다.
종래, 프론트 커버와 펌프 쉘을, 레이저 빔 또는 전자 빔 등의 고에너지 빔을 사용하여 용접하는 토크 컨버터의 제조 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조). 이것은, 프론트 커버 및 펌프 쉘의 한쪽의 외주측을 절삭하여 제1 시트로 하고, 다른 쪽을 해당 제1 시트의 외주측에 소정 간극을 두고 겹쳐 제2 시트로 하고, 상기 제1 시트 및 제2 시트와 대면하는 평면에 대해 얕은 구배로, 또한 상기 제2 시트의 테두리부(선단면)에 빔의 집중 영역이 처음에 닿도록, 레이저 빔 등을 조사한다. 이에 의해, 제1 시트에 대해 그 외주측이 낮아지는 두께 방향의 온도 구배를 확립하고, 제2 시트에 대해 그 내주측이 낮아지는 두께 방향의 온도 구배를 형성하고, 제1 시트와 제2 시트의 간극을 감소하는 방향으로 열 굽힘 모멘트를 투발시키고, 또한 용접 금속을 사용하는 일 없이, 다이내믹 밸런스의 조정 부하를 저감시킨다.
일본 특허 공개 평 2-15891호 공보
상기 특허문헌 1의 것은, 서로 겹치는 제1 시트와 제2 시트의 간극 치수가 상기 빔 용접을 실시하는 데 있어서 중요한 요소가 되고, 제1 시트의 내주면 및 제2 시트 외주면을 높은 정밀도로 가공할 필요가 있지만, 비교적 대경의 프론트 커버 및 펌프 쉘의 외주 부분을 상기 높은 정밀도로 가공하는 데에는 곤란을 수반한다. 또한, 레이저 등에 고에너지 빔을, 제1 및 제2 시트의 대면하는 평면에 대해 대 각도로 조사하는 것은, 근소한 각도의 어긋남·초점의 어긋남이 용접 면적에 크게 영향을 미쳐, 높은 정밀도로 용접 조건을 관리할 필요가 있고, 대규모의 설비와 번거로운 작업이 필요로 된다.
또한, 상기 빔은, 제1 시트의 테두리부를 향해 조사하는 이상, 하우징의 외주면에 전체 둘레에 걸치는 코너 릴리프(오목홈)가 형성되는 것으로 되고, 유체 커플링 하우징의 강성을 저하시키는 원인이 된다. 또한, 제2 시트는, 외주면에 제1 시트가 겹치기 때문에, 본체에 대해 외주면이 깎여져 판 두께가 얇아지고 있고, 해당 제2 시트에 상기 빔에 의한 용융 너깃이 형성되지만, 용융 너깃이 얇은 제2 시트를 관통하여 유체 커플링 내에 적하할 우려가 있고, 이것을 방지하기 위해서는, 상기 빔의 강도를 높은 정밀도로 관리할 필요가 있다.
따라서, 본 발명은 비교적 간단한 가공에 의해 용이하면서도 확실하게 고에너지 빔에 의한 용접을 가능하게 하고, 또한 상술한 과제를 해결한 유체 커플링의 제조 방법 및 유체 커플링을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 프론트 커버(12)와 펌프 쉘(7)을 그 개구측을 대향하여 용접한 하우징(13) 내에, 상기 펌프 쉘에 조립된 펌프 블레이드(2a)에 대향하는 터빈 러너(3)를 수납한 유체 커플링(1)의 제조 방법에 있어서,
프레스에 의해 성형된 프론트 커버(12) 및 펌프 쉘(7)의 개구측 단부(30)(31)의 각각의 외주면(33)(35)을, 외경 치수가 동일해지도록 제거 가공하는 제거 가공 공정과,
상기 프론트 커버(12) 및 펌프 쉘(7)을 상기 제거 가공된 외주면(33)(35)이 동일한 평면을 이루도록 상기 개구측 단부끼리를 맞댄 상태에서 발생하는 맞댐면(30)(31)을 향해 외경측으로부터 고에너지 빔(R)을 조사하여 상기 맞댐면(30)(31)을 용접하는 용접 공정을 구비한,
것을 특징으로 하는 유체 커플링의 제조 방법에 있다.
또한, 상기 외경 치수가 동일하다고 함은, 공차 치수에 의한 차를 포함하여 동일하다는 의미이며, 따라서 상기 동일한 높이도, 상기 공차 치수에 의한 단차가 있는 것도 포함한다.
이에 의해, 프레스 성형된 프론트 커버 및 펌프 쉘은, 개구측 단부의 각각의 외주면을 절삭 등의 제거 가공하는데, 해당 제거 가공은, 각각의 커버의 외주면이며 또한 동일 외경 치수이므로, 높은 정밀도로 또한 비교적 용이하게 가공할 수 있다. 그리고, 양쪽 외주면을 동일한 높이로 한 개구측 단부끼리의 맞댐면을, 그 외경측으로부터 레이저 등의 고에너지 빔을 조사하여 용접하므로, 용접은 비교적 간단한 설비에서, 상기 절삭된 동일한 높이에 있는 양쪽 외주면에 빔의 포커스를 맞추어 용이하게 행할 수 있고, 또한 예를 들어 에코 등으로 용접 깊이를 검지함으로써 비교적 용이하게 입열량을 관리할 수 있다.
상기 프론트 커버(12) 및 상기 펌프 쉘(7)의 상기 개구측 단부(30)(31)의 외주면(33)(35)에, 상기 제거 가공 공정에 있어서 상기 외경 치수가 동일해지도록 제거 가공된 오목부(34)를 형성한다.
이에 의해, 가령 프레스로 성형된 프론트 커버 및 펌프 쉘의 외주면의 정밀도가 충분하지 않고, 정밀도가 높은 동일한 높이로 되지 않는 경우에도, 상기 오목부에 의한 단차에 의해, 절삭 등의 제거 가공에 의해 높은 정밀도로 동일한 높이로 되는 오목부에서 맞댐면을 형성할 수 있고, 정밀도가 높은 용접 공정을 행할 수 있다. 또한, 개구측 단부의 외주면이 외경 치수 동일한 오목부가 형성되기 때문에, 용이하게 프론트 커버 및 펌프 쉘을 프레스 성형할 수 있고, 따라서 프레스 가공의 공정을 짧게 할 수 있고, 제조 비용상 유리하다.
상기 프론트 커버(12) 및 상기 펌프 쉘(7) 중 어느 한쪽(예를 들어 (12))의 개구측 단부(30)의 내경 측부에, 다른 쪽을 향해 돌출되는 환상의 수용부(32)를 형성하고,
해당 수용부의 외주면 상에 상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 다른 쪽(7)을 겹쳐 끼워 맞추고, 상기 맞댐면(30)(31)을 상기 수용부(32)에서 내경측을 수용한 상태에서, 상기 맞댐면에 상기 고에너지 빔(R)에 의한 용접을 실시하여 이루어진다.
이에 의해, 수용부에 의해 맞댐면의 내경측을 수용한 상태에서 당해 맞댐면의 외경측으로부터 고에너지 빔이 조사되고, 또한 상기 수용부는 프론트 커버 또는 펌프 쉘의 내측벽을 따라 연장되어 있기 때문에, 용융 금속이 하우징 내에 누출되는 일은 없고, 고에너지 빔의 관리를 비교적 간단하게 해도 유체 커플링의 품질을 유지할 수 있다.
상기 수용부(32)를 갖는 상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 한쪽(12)의 개구측 단부(30)는, 상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 다른 쪽(7)의 개구측 단부(31)에 접촉하고, 상기 수용부의 외경측에 설치된 접촉부(30)를 갖고,
상기 접촉부와 상기 수용부(32)의 사이에 형성되는 구석부는, R 형상(44)으로 이루어지고,
상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 다른 쪽(7)의 상기 개구측 단부(31)의 내주측의 코너부는, R 모따기(38)되고,
상기 코너부의 R 모따기(38)의 반경은, 상기 구석부의 R 형상(44)의 반경보다 크게 이루어짐과 함께, 용접 공정에 있어서, 고에너지 빔의 조사에 의해, 상기 맞댐면(30)(31)이 용융되어 접합된다.
이에 의해, 대향하는 코너부의 R 모따기가 구석부의 R 형상에 올라타는 일이 없이, 양쪽 맞댐면을 정확하게 접촉할 수 있고, 또한 상기 대향하는 R 모따기 및 R 형상으로 형성되는 오목부 용적을 저감시켜, 용접에 의한 용융 금속의 상기 오목부 용적에 유입되는 양은, 가령 있다고 해도 근소하여, 높은 정밀도의 용접을 할 수 있다.
상기 수용부(32)가 형성된 상기 프론트 커버(12) 및 상기 펌프 쉘(7) 중 어느 한쪽의 상기 오목부(34)의 외주면(33)과, 상기 수용부(32)의 외주면(32a)은 동일한 상기 제거 가공 공정에서 제거 가공된다.
이에 의해, 상기 한쪽의 오목부의 외주면과 상기 수용부의 외주면을 높은 정밀도로 용이하게 가공할 수 있다.
상기 프론트 커버(12) 및 상기 펌프 쉘(7) 중 어느 다른 쪽의 상기 오목부(34)의 외주면(35)과, 상기 수용부(32)에 끼워 맞추는 상기 다른 쪽의 끼워 맞춤 내주면(36)은, 동일한 상기 제거 가공 공정에서 제거 가공된다.
이에 의해, 상기 다른 쪽의 오목부의 외주면과 상기 다른 쪽의 끼워 맞춤 내주면을 높은 정밀도로 용이하게 가공할 수 있다. 이들이 아울러, 용접 공정에서 개구측 단부끼리를 맞댈 때, 외주면을 높은 정밀도로 동일한 높이 상태로 할 수 있다.
상기 맞댐면(30)(31)을 연장한 방향을 따라 상기 고에너지 빔(R)을 조사한다.
상기 맞댐면(30)(31)은 상기 유체 커플링(1)의 회전축(O-O)에 대해 수직으로 형성되고, 상기 유체 커플링의 회전축에 수직으로 상기 맞댐면을 향해 상기 고에너지 빔을 조사한다.
이에 의해, 빔의 가로 방향 어긋남의 영향을 작게 할 수 있다.
상기 고에너지 빔은, 레이저 빔이다.
이에 의해, 전자 빔 용접은 진공 상태에서 행할 필요가 있지만, 레이저 용접은, 대기 중에서 행할 수 있어, 설비의 면에서 유리하다.
상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 한쪽이 상기 프론트 커버(12)이며, 어느 다른 쪽이, 상기 펌프 쉘(7)이다.
본 발명은 프론트 커버(12) 및 펌프 쉘(7)을 그 개구측을 대향하여 용접한 하우징 내에, 상기 펌프 쉘(7)에 조립된 펌프 블레이드(2a)에 대향하는 터빈 러너(3)를 수납하여 이루어지는 유체 커플링(1)에 있어서,
프레스에 의해 성형된 상기 프론트 커버(12) 및 상기 펌프 쉘(7)의 개구측 단부(30)(31)의 각각의 외주면을, 외경 치수가 동일하게 되도록 오목하게 들어간 오목부(34)와,
상기 프론트 커버(12) 및 상기 펌프 쉘(7)의 상기 오목부(34)가 동일한 평면을 이루도록 상기 개구측 단부(30)(31)를 맞댄 면에, 용접을 실시한 용접부(41)를 구비하여 이루어진다.
상기 프론트 커버(12) 및 상기 펌프 쉘(7)의 상기 외주면은, 중심축(O-O)에 평행한 원통부(50)(51)의 외주면이며, 상기 오목부(34)의 축방향 길이(L1)는, 상기 원통부(50)(51)의 축방향 길이(L2)보다 짧고, 또한 상기 용접부의 축방향 길이보다도 길다.
상기 프론트 커버(12) 및 상기 펌프 쉘(7) 중 어느 한쪽(예를 들어 (12))의 개구측 단부(30)(31)의 내경 측부에, 다른 쪽을 향해 돌출되는 환상의 수용부(32)를 형성하고,
해당 수용부의 외주면 상에 상기 프론트 커버(12) 및 상기 펌프 쉘(7) 중 어느 다른 쪽을 겹쳐 끼워 맞추고,
상기 프론트 커버(12) 및 상기 펌프 쉘(7)의 상기 개구측 단부끼리를 맞댄 상태에서 발생하는 맞댐면(30)(31)을 용접한 상기 용접부(41)를 상기 수용부(32)의 외경측에 배치하여 이루어진다.
상기 수용부(32)를 갖는 상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 한쪽(12)의 개구측 단부의 상기 맞댐면(30)과 상기 수용부(32) 사이에 형성되는 구석부는, R 형상(44)으로 이루어지고,
상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 다른 쪽(7)의 상기 개구측 단부에 있어서의 상기 맞댐면(31)의 내주측의 코너부는, R 모따기(38)되고,
상기 코너부의 R 모따기(38)의 반경은, 상기 구석부의 R 형상(44)의 반경보다 크다.
상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 한쪽이, 상기 프론트 커버(12)이며, 어느 다른 쪽이, 상기 펌프 쉘(7)이다.
또한, 상기 괄호 내의 부호는, 도면과 대조하기 위한 것이지만, 이에 의해 청구범위에 기재된 구성에 하등 영향을 미치는 것은 아니다.
본 발명에 관한 유체 커플링의 제조 방법에 의하면, 상술한 바와 같이 높은 정밀도로 프론트 커버 및 펌프 쉘의 맞댐면을 가공할 수 있고, 비교적 간단한 설비에서 높은 정밀도로의 상기 맞댐면의 용접을 행할 수 있다.
이에 의해, 프론트 커버 및 펌프 쉘의 용접에 의한 열영향은 작고, 또한 전체 둘레에 걸쳐 대략 균등하게 실시되고, 또한 용접 와이어 등의 용접 금속의 투입은 없다. 따라서, 하우징의 변형은 작고, 또한 다이내믹 밸런스에의 영향도 작고, 정밀도가 높은 유체 커플링을 비교적 용이하게 제조할 수 있고, 또한 다이내믹 밸런스의 조정, 엔진 출력축과의 연결 등의 후공정도 간단해진다.
본 발명에 관한 유체 커플링은, 상기 비교적 용이하고 또한 높은 정밀도로 제조되고, 다이내믹 밸런스 등이 높은 성능을 갖고 또한 외관이 양호한 높은 정밀도의 토크 컨버터 등의 유체 커플링을 얻을 수 있다. 가령, 프레스로 성형된 프론트 커버 및 펌프 쉘의 외주면이 정밀도가 높은 동일한 높이로 되지 않는 경우에도, 외경 치수가 동일해지는 오목부에 의한 단차에 의해, 높은 정밀도로 동일한 높이로 되는 맞댐면이 형성되고, 외관 품질 및 성능 품질이 높은 유체 커플링을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 토크 컨버터를 도시하는 단면도.
도 2는 그 프론트 커버와 펌프 쉘의 용접을 도시하는 단면도.
도 3은 용접 부분의 확대도.
도 4의 (A)는 용접 전의 상태의 프론트 커버와 펌프 쉘을 도시하는 단면도, (B)는 용접한 상태의 프론트 커버와 펌프 쉘을 도시하는 단면도.
도 5는 일부 변경한 실시 형태에 의한 프론트 커버와 펌프 쉘의 용접 부분을 도시하는 확대도.
이하, 도면을 따라, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 유체 커플링인 토크 컨버터(1)는 도 1에 도시한 바와 같이, 펌프 임펠러(2), 터빈 러너(3) 및 스테이터(5)를 갖고, 이들에 의해 토러스(6)를 구성한다. 펌프 임펠러(2)는 다수의 펌프 블레이드(2a)를 갖고 있고, 이들 펌프 블레이드(2a)의 외측은, 상기 토러스(6)의 일부(외곽)를 구성하는 펌프 쉘(7)에 일체로 조립되고, 상기 블레이드(2a)의 내측은 내곽(9)에 일체로 고정되어 있다. 터빈 러너(3)는 상기 펌프 블레이드(2a)에 대향하여 배치되는 다수의 터빈 블레이드(3a)를 갖고 있고, 이들 블레이드(3a)의 외측은, 상기 토러스(6)의 일부를 구성하는 터빈 외곽(8)에 고정되고, 그 내측은 내곽(10)에 고정되어 있다.
스테이터(5)는 보스부(5b), 환상의 드럼부(5c) 및 그 사이에 고정되는 다수의 블레이드(5a)로 이루어진다. 상기 보스부(5b)의 내경측에는 원웨이 클러치(11)가 배치되어 있고, 해당 원웨이 클러치(11)의 아우터 레이스가 상기 보스부(5b)에 고정되고, 그 이너 레이스가 슬리브를 통해 펌프 쉘 등의 고정 부재에 고정되어 있다.
상기 펌프 쉘(7)은 그 프론트(엔진측)에서 프론트 커버(12)에, 개구측을 대향하여 그 전체 둘레를 용접에 의해 일체로 고정되고, 해당 일체의 펌프 쉘(7) 및 프론트 커버(12)에 의해 하우징(13)이 구성된다. 해당 하우징(13)에는, 상기 펌프 임펠러(2), 터빈 러너(3) 및 스테이터(5)의 외에, 로크업 클러치(15)가 수납되어 있다. 로크업 클러치(15)는 상기 프론트 커버(12)의 측면에 접촉 이격할 수 있는 클러치 플레이트(16)와, 해당 클러치 플레이트(16)와 일체 회전하는 중간 플레이트(17)와, 출력 플레이트(18)와, 상기 중간 플레이트(17) 및 출력 플레이트(18) 사이에 개재하는 2단의 댐퍼 스프링(19a, 19b)을 갖는다. 출력 플레이트(18)는 상기 터빈 외곽(8)의 내경측 부분과 함께 터빈 보스(20)에 일체로 고정되어 있다.
펌프 쉘(7)의 내경측에는, 하우징(13)의 일부를 구성하는 펌프 보스(25)가 고정되어 있다. 펌프 보스(25)는 원통부(25a)와 해당 원통부의 일단부에 수직으로 세워진 플랜지부(25b)를 갖고 있고, 펌프 쉘(7)의 내경부 주면에 상기 플랜지부(25b)의 외주면이 용접에 의해 일체로 고정된다. 펌프 보스(25)와 터빈 보스(20) 사이에, 스러스트 베어링(26, 27)을 통해 상기 원웨이 클러치(11)가 위치 결정되고, 또한 펌프 쉘(7)과 프론트 커버(12) 사이에, 상기 터빈 보스(20), 원웨이 클러치(11)가 위치 결정되어, 펌프 임펠러(2), 터빈 러너(3), 스테이터(5), 원웨이 클러치(11) 및 로크업 클러치(15)가 하우징(13) 내에 수납된다.
상기 터빈 보스(20)는 그 외주측에서 상기 클러치 플레이트(16)가 회전 가능하게 지지되어 있고, 또한 그 내주측의 스플라인에 도시하지 않은 자동 변속 장치 등의 입력축이 결합될 수 있다. 상기 프론트 커버(12)의 프론트측 외측면에는, 그 외경측에 세트 블록(21) 및 중심부에 센터 블록(22)이 용접에 의해 일체로 고정되어 있다. 토크 컨버터(1)는 엔진 출력축에 상기 센터 블록(22)에 의해 센터링되고, 또한 드라이브 플레이트를 통해 상기 세트 블록(21)에 볼트 체결하여 엔진 출력축에 설치된다.
본 토크 컨버터(1)는 이상과 같은 구성으로 이루어지므로, 엔진 출력축의 회전은, 일체의 프론트 커버(12), 펌프 쉘(7) 및 펌프 보스(25)로 이루어지는 하우징(13)에 전달되고, 펌프 임펠러(2)가 일체로 회전한다. 해당 펌프 임펠러(2)의 회전에 의해, 토러스(6) 내의 유체는 원심력에 의해 터빈 러너(3)를 향해 흐르고, 또한 해당 터빈 러너(3)로부터 스테이터(5)를 통하여 다시 펌프 임펠러(2)에 순환된다. 이때, 터빈 러너(3)와 펌프 임펠러(2)의 회전 속도 차가 큰 상태에서는, 스테이터(5)의 블레이드(5a)가 유체의 흐름을 펌프 임펠러(2)의 회전을 돕는 방향으로 변환하여 토크 증가가 얻어진다(컨버터 범위). 터빈 러너(3)로부터의 유체의 흐름이 빨라져 기준 변속비를 초과하고, 스테이터(5)의 전방면에 닿아 있었던 유체가 이면에 닿게 되면, 스테이터(5)는 원웨이 클러치(11)에 의해 공회전하여(클러치 점), 이후에는 유체 커플링으로서 작용한다(커플링 범위). 상기 터빈 러너(3)의 회전은, 터빈 보스(20)를 통해 도시하지 않은 변속 장치의 입력축에 전달된다.
상기 하우징(13) 내에 순환 공급되는 오일의 공급 방향을 변경함으로써, 로크업 클러치(15)가 접속 위치로 전환된다. 이 상태에서는, 클러치 플레이트(16)가 프론트 커버(12)의 측면에 접촉하여, 하우징(13)의 회전이 클러치 플레이트(16)에 직접 전달되고, 또한 중간 플레이트(17) 및 댐퍼 스프링(19a, 19b)을 통해 출력 플레이트(18)에 전달되고, 터빈 보스(20)에 전달된다. 또한, 로크업 클러치(15)의 구성은, 본 실시 형태로 한정되지 않고, 클러치 플레이트를 조작하는 유압 서보가 있는 것, 또한 다판 클러치로 이루어지는 것 등, 다른 구성이어도 되고, 또한 슬립 제어를 가능하게 하는 것이어도 되고, 또한 로크업 클러치가 없는 것이어도 된다.
계속해서, 본 토크 컨버터(1), 특히 그 하우징(13)의 제조 방법에 대해 설명한다. 프론트 커버(12) 및 펌프 쉘(7)은 프레스에 의해 성형된다(프레스 공정). 이때, 도 2, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 프론트 커버(12)의 개구측 단부(30) 및 펌프 쉘(7)의 개구측 단부(31)가 토크 컨버터(1)의 축선(회전축) O-O(도 1 참조)에 직교하는 평면으로 이루어지는 외주면을 갖는 원통부(50, 51)에 형성되고, 이들 단부(단부면)(30, 31)가 서로 맞대어지는 맞댐면을 구성한다. 양단부 중 어느 한쪽, 본 실시 형태에 있어서는 프론트 커버(12)측이 다른 쪽(펌프 쉘(7))에 대해 두껍게 이루어지고, 해당 단부(30)의 내경 측부가 다른 쪽에 돌출되어 있고, 해당 돌출부가 환상의 수용부(위치 결정부)(32)를 구성한다. 일반적으로, 강성, 강도의 관점에서, 프론트 커버(12)는 펌프 쉘(7)보다 판 두께가 두껍게 되어 있어, 프론트 커버(12)에 상기 수용부(32)를 형성하면, 용접 길이 및 수용부의 두께의 확보에 유리하다.
프론트 커버(12)의 개구측 단부의 상기 맞댐면(30)은 펌프 쉘(7)의 개구측 단부의 상기 맞댐면(31)과 접촉하는 접촉부를 구성하고, 당해 맞댐면인 접촉부(31)와, 상기 수용부(32)의 외주면(32a)이 교차하는 구석부가, 소정 반경의 R 형상(구석 R)(44)이 되어 있고, 또한 펌프 쉘(7)의 개구측 단부의 상기 맞댐면(31)과 상기 수용부(32)에 끼워 맞춰지는 내주면(36)이 교차하는 코너부가, 소정 반경의 모따기(코너 R)(38)가 되어 있다. 상기 코너 R(38)의 반경이 구석 R(44)의 반경보다 소정량 작고, 상기 구석 R(44)과 코너 R(38)의 반경의 차는, 0.4[㎜] 이하인 것이 바람직하다. 상기 맞댐면(30, 31)끼리를 접촉한 상태에서, 상기 코너 R(38)과 구석 R(44)은 대향되지만, 상기 코너 R(38)의 반경이 구석 R(44)보다 작으므로, 코너 R(38)과 구석 R(44)이 간섭하는 일은 없고, 또한 그 차가 상기 근소한 값이므로, 대향하는 양쪽 R(38, 48)의 간극에 의해 형성되는 오목부 용적은, 근소한 양이다. 이에 의해, 상기 맞댐면(30, 31)끼리를 접촉할 때에 코너 R(38)이 구석 R(44)에 올라타는 일은 없고, 상기 맞댐면끼리를 높은 정밀도로 접촉할 수 있다. 또한, 후술하는 레이저 빔 등의 고에너지 빔(R)이 조사됨으로써 용접할 때, 용융 금속이 상기 코너 R(38) 및 구석 R(44)로 형성되는 오목부 부분에 유입되는 일이 없거나 또는 있어도 그 양은 근소하여, 상기 높은 정밀도로의 맞댐면(30, 31)끼리의 접촉과 아울러, 높은 정밀도로 용접할 수 있다.
그리고, 도 4의 (A)에 도시한 바와 같이, 상기 프론트 커버(12)의 개구측 단부(30)에 면하는 외주면(33) 및 상기 펌프 쉘(7)의 개구측 단부(31)에 면하는 외주면(35)이 외경 치수 D1, D2가 동일해지도록(D1＝D2) 절삭, 연삭, 연마 등의 제거 가공되고(제거 가공 공정), 해당 제거 가공된 외주면(33, 35)은 축선 방향 O-O에 평행한 평탄면이 된다. 도 3에, 상기 제거 가공 공정에 의해, 절삭 등에 의해 제거된 부분 A를 도시한다. 이들 외주면(33, 35)은, 프론트 커버(12) 및 펌프 쉘(7)의 외주면이 절삭이나 연마 등에 의해, 제거된 오목부(34)에 형성된다. 또한, 상기 동일 외경 치수란, 공차를 포함하는 것이다. 이때, 프론트 커버(12)측 및 펌프 쉘(7)측을 각각 별개로 제거 가공해도 된다. 즉, 프론트 커버(12)의 상기 오목부(34)의 외주면(33)과 수용부(32)의 외주면(32a)을 동일한 제거(절삭, 연삭, 연마) 가공 공정에서 가공하고, 또한 펌프 쉘(7)의 오목부(34)의 외주면(35)과 상기 끼워 맞춤 내주면(36)을 동일한 제거(절삭, 연삭, 연마) 가공 공정에서 가공한다. 또한, 각 유닛을 하우징(13) 내에 수납한 상태에서, 프론트 커버(12)의 수용부(32)에 펌프 쉘(7)의 단부(31)를 올리고 위치 결정한 상태, 즉 양단부(30, 31)를 맞댄 상태에서 지그에 의해 고정하고, 이 상태에서 양쪽 외주면(33, 35)을 연속해서 제거 가공해도 된다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 각 외주면(33, 35)의 단부(30, 31)측의 구석부를 모따기 가공하여, 작은 모따기부(a, b)를 형성하면 바람직하다. 상기 맞댐 상태에서 고정한 가공의 경우에도, 외주면(33, 35)의 가공에 앞서, 펌프 쉘(7)측의 단부(31)에 면하는 끼워 맞춤 내주면(36)을 원통 형상으로 제거 가공하면 바람직하다.
계속해서, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 수용부(32) 상에 펌프 쉘(7)의 끼워 맞춤 내주면(36)을 겹쳐 끼워 맞추어, 프론트 커버(12)의 맞댐면인 단부(30)와 펌프 쉘(7)의 맞댐면인 단부(31)와 맞댄다. 양쪽 맞댐면(30, 31)이 맞대어지도록 위치 결정된 상태에서는, 동일 치수(D1＝D2)의 평탄면으로 이루어지는 상기 양쪽 외주면(33, 35)은 동일한 높이 상태에 있다. 또한, 동일한 높이 상태란, 공차 등에 의해 근소하게 단차가 형성되는 상태를 포함한다. 이 상태에서, 지그 등에 의해 프론트 커버(12) 및 펌프 쉘(7)은 임시로 고정되고, 그 외경측에 설치된 레이저 헤드(40)로부터, 레이저 빔(R)이 상기 맞댐면(33, 35)을 향해 또한 당해 맞댐면을 따라 조사된다. 구체적으로는, 레이저 빔(R)은, 작은 모따기부(a, b)를 향해, 가체결된 하우징(13)의 축선(회전축) O-O에 수직으로 또한 해당 축선에 수직한 상기 맞댐면을 향해 조사되고, 또한 해당 하우징(13)은 축선(회전축) O-O 주위로 회전된다.
이에 의해, 프론트 커버(12) 및 펌프 쉘(7)의 맞댐면(30, 31)의 근방은, 아크 용접과 같이 용접봉을 사용하는 일 없이, 도 4의 (B)에 도시한 바와 같이, 상기 레이저 빔에 의한 고에너지에 의해 모재가 용융되어, 전체 둘레에 걸쳐 용접된다. 이때, 레이저 빔(R)은, 동일한 높이에 있는 양쪽 외주면(33, 35)에 포커스를 맞추어 용이하게 행할 수 있고, 또한 에코 탐사에 의해 용접 깊이를 검지하여 비교적 용이하게 입열량을 관리하면서 용접할 수 있다. 또한, 용접부(41)는 수용부(32)에서 내경측이 지지된 상태에 있고, 외경측으로부터의 레이저 빔(R)의 조사에 의한 용융 금속이, 각 유닛이 수납된 상태에 있는 하우징(13) 내에 누설되는 일은 없고, 레이저 용접의 관리가 비교적 용이해짐과 함께, 용융 금속의 내부에의 새어 들어감에 의한 불량품의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 프론트 커버(12) 및 펌프 쉘(7)의 맞댐면(30, 31)은, 높은 정밀도로 접촉하고, 또한 대향하는 코너 R(38), 구석 R(44)로 형성되는 오목부 용적은, 근소한 양으로 저감되어 있어, 가령 용융 금속이 유입되어도, 그 양은 근소하다. 이것은, 아크 용접과 같이, 용접부에 용접 금속이 부가되는 일이 없는 레이저 빔 등의 고에너지 빔에 의한 용접에 있어서는, 용접 정밀도에 큰 영향을 미친다.
따라서, 상기 레이저에 의한 맞댐면의 용접은, 용접부(41)가 맞댐면 근방의 극부적으로 됨과 함께 입열량을 비교적 적게 해도 충분하고, 열영향에 의한 범위도 좁고, 또한 용접 와이어 등의 용접 금속의 투입이 없고, 하우징 전체 둘레에 걸쳐 대략 균등한 높은 정밀도로 용접할 수 있다. 이에 의해, 해당 제조 방법에 의해 제조된 토크 컨버터(1)는 용접 변형이 적은 높은 정밀도로 이루어지고, 후공정인 다이내믹 밸런스의 조정 및 엔진 출력축과의 연결 등도 용이하게 되고, 토탈에서의 제조 비용을 저감시킴과 함께, 고품질의 토크 컨버터를 얻을 수 있다.
상기 토크 컨버터(1)는 상기 프론트 커버(12) 및 펌프 쉘(7)의 원통부(50, 51)에 상기 제거 가공 공정에 의해 오목부(34)가 형성되므로, 오목부(34)의 축방향 길이 L1은, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 원통부(50, 51)의 길이 L2보다 짧고, 또한 상기 용접부(41)의 축방향 길이보다도 길다. 가령, 프레스 가공에 의해 성형된 프론트 커버(12) 및 펌프 쉘(7)의 정밀도가 충분하지 않고, 원통부(50, 51)의 외주면의 동일한 높이 정밀도가 낮은 경우에도, 제거 가공에 의해 오목부(34)를 형성하므로, 오목부(34)의 단차에 의해, 맞댐면(31, 30)의 외주면이 되는 오목부(34)의 외주면(33, 35)의 정밀도는 높게 유지할 수 있어, 레이저 빔 등의 고에너지 빔의 포커스를 맞춘 용접이나, 입열량 관리를 고정밀도로 용이하게 행할 수 있고, 또한 토크 컨버터(1)의 제품으로서도, 용접 맞댐 부분에 단차가 없고, 높은 외관 품질과, 다이내믹 밸런스 등이 높은 성능 품질을 얻을 수 있다. 또한, 용접 금속의 투입이 없는 상기 레이저 빔의 고에너지 빔에 의한 용접에 있어서, 상기 높은 정밀도로의 양쪽 맞댐면(30, 31)의 접촉 및 양쪽 R(38, 44)에 의한 오목부에의 용융 금속의 유입의 제한은, 용접부(41) 외주면에서의 오목부를 저감하여 용접부(41)의 외관 품질을 향상시킨다.
도 5는 일부 변경한 실시 형태를 도시하는 도면이다. 본 실시 형태는, 프레스 공정에 있어서, 프론트 커버(12)측 및 펌프 쉘(7)측의 양쪽의 개구측 단부(30, 31)에 면하는 외주면(42, 43)이 팽출하도록 성형한다. 당해 솟아오른 양쪽 외주면(42, 43)을 절삭 공정에 있어서, 동일 외경 치수가 되도록 가공한다(절삭 라인을 도 5에 도시한다). 그리고, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 동일한 높이로 된 외주면(42', 43')에 대해 맞댐면(30, 31)을 향해 레이저 빔을 조사하여 용접한다.
펌프 쉘(7)과 펌프 보스(25)의 접속부(45)(도 1 참조)도, 마찬가지로 레이저 용접에 의해 행해진다.
또한, 상기 실시 형태는, 레이저에 의해 용접하였지만, 전자 빔 등의 다른 고에너지 빔에 의한 용접이어도 된다. 또한, 스테이터를 갖는 토크 컨버터에 적용하였지만, 스테이터를 갖지 않는 협의의 유체 커플링에도 마찬가지로 적용 가능하다.
본 발명은 자동차의 자동 변속기에 사용되는 토크 컨버터 등의 유체 커플링으로서 자동차 산업에 이용된다.
1 : 유체 커플링(토크 컨버터)
2 : 펌프 임펠러
2a : 펌프 블레이드
3 : 터빈 러너
5 : 스테이터
7 : 펌프 쉘
12 : 프론트 커버
13 : 하우징
30, 31 : 개구측 단부, 맞댐면
32 : 수용부
33, 35 : 외주면(평탄면)
34 : 오목부
36 : 끼워 맞춤 내주면
38 : R 모따기(코너 R)
41 : 용접부
44 : R 형상(구석 R)
50, 51 : 원통부

Claims (15)

  1. 프론트 커버와 펌프 쉘을 그 개구측을 대향하여 용접한 하우징 내에, 상기 펌프 쉘에 조립된 펌프 블레이드에 대향하는 터빈 러너를 수납한 유체 커플링의 제조 방법에 있어서,
    프레스에 의해 성형된 상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘의 개구측 단부의 각각의 외주면을, 외경 치수가 동일해지도록 제거 가공하는 제거 가공 공정과,
    상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘을, 상기 제거 가공된 외주면이 동일한 평면을 이루도록 상기 개구측 단부끼리를 맞댄 상태에서 발생하는 맞댐면을 향해 외경측으로부터 고에너지 빔을 조사하여 상기 맞댐면을 용접하는 용접 공정을 구비한 것을 특징으로 하는, 유체 커플링의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘의 상기 개구측 단부의 상기 외주면에, 상기 제거 가공 공정에 있어서 상기 외경 치수가 동일해지도록 제거 가공된 오목부를 형성하는, 유체 커플링의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 한쪽의 상기 개구측 단부의 내경 측부에, 다른 쪽을 향해 돌출되는 환상의 수용부를 형성하고,
    당해 수용부의 외주면 상에, 상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 다른 쪽을 겹쳐 끼워 맞추고, 상기 맞댐면을 상기 수용부에서 내경측을 수용한 상태에서, 상기 맞댐면에 상기 고에너지 빔에 의한 용접을 실시하여 이루어지는, 유체 커플링의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수용부를 갖는 상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 한쪽의 상기 개구측 단부는, 상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 다른 쪽의 상기 개구측 단부에 접촉하고, 상기 수용부의 외경측에 설치된 접촉부를 갖고,
    상기 접촉부와 상기 수용부의 사이에 형성되는 구석부는, R 형상으로 되고,
    상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 다른 쪽의 상기 개구측 단부의 내주측의 코너부는, R 모따기되고,
    상기 코너부의 R 모따기의 반경은, 상기 구석부의 R 형상의 반경보다 크게 이루어짐과 함께, 상기 고에너지 빔의 조사에 의해, 상기 맞댐면이 용융되어 접합되는, 유체 커플링의 제조 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 수용부가 형성된 상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 한쪽의 상기 오목부의 외주면과, 상기 수용부의 외주면은, 동일한 상기 제거 가공 공정에서 제거 가공되는, 유체 커플링의 제조 방법.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 다른 쪽의 상기 오목부의 외주면과, 상기 수용부에 끼워 맞추는 상기 다른 쪽의 끼워 맞춤 내주면은, 동일한 상기 제거 가공 공정에서 제거 가공되는, 유체 커플링의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 맞댐면을 연장한 방향을 따라 상기 고에너지 빔을 조사하는, 유체 커플링의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 맞댐면은, 상기 유체 커플링의 회전축에 대해 수직으로 형성되고, 상기 유체 커플링의 회전축에 수직으로 상기 맞댐면을 향해 상기 고에너지 빔을 조사하는, 유체 커플링의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고에너지 빔은, 레이저 빔인, 유체 커플링의 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 한쪽이 상기 프론트 커버이며, 어느 다른 쪽이, 상기 펌프 쉘인, 유체 커플링의 제조 방법.
  11. 프론트 커버 및 펌프 쉘을 그 개구측을 대향하여 용접한 하우징 내에, 상기 펌프 쉘에 조립된 펌프 블레이드에 대향하는 터빈 러너를 수납하여 이루어지는 유체 커플링에 있어서,
    프레스에 의해 성형된 상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘의 개구측 단부의 각각의 외주면을, 외경 치수가 동일해지도록 오목하게 들어간 오목부와,
    상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘의 상기 오목부가 동일한 평면을 이루도록 상기 개구측 단부를 맞댄 면에, 용접을 실시한 용접부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 유체 커플링.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘의 상기 외주면은, 중심축에 평행한 원통부의 외주면이며, 상기 오목부의 축방향 길이는, 상기 원통부의 축방향 길이보다 짧고, 또한 상기 용접부의 축방향 길이보다도 긴, 유체 커플링.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 한쪽의 상기 개구측 단부의 내경 측부에, 다른 쪽을 향해 돌출되는 환상의 수용부를 형성하고,
    당해 수용부의 외주면 상에, 상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 다른 쪽을 겹쳐 끼워 맞추고,
    상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘의 상기 개구측 단부끼리를 맞댄 상태에서 발생하는 맞댐면을 용접한 상기 용접부를 상기 수용부의 외경측에 배치하여 이루어지는, 유체 커플링.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 수용부를 갖는 상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 한쪽의 상기 개구측 단부의 상기 맞댐면과 상기 수용부 사이에 형성되는 구석부는, R 형상으로 이루어지고,
    상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 다른 쪽의 상기 개구측 단부에 있어서의 상기 맞댐면의 내주측의 코너부는, R 모따기되고,
    상기 코너부의 R 모따기의 반경은, 상기 구석부의 R 형상의 반경보다 큰, 유체 커플링.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프론트 커버 및 상기 펌프 쉘 중 어느 한쪽이 상기 프론트 커버이며, 어느 다른 쪽이 상기 펌프 쉘인, 유체 커플링.
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