KR101344917B1 - 차량용 토크 컨버터 - Google Patents

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김기우
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장재덕
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Abstract

토셔널 댐퍼를 구비하며 고유진동수를 낮추고 반공진(Anti-resonance)에서 진동 에너지를 흡수시켜 진동 절연(Vibration Isolation) 기능을 증대시킬 수 있는 차량용 토크 컨버터를 개시한다.
본 발명의 토크 컨버터는 토셔널 댐퍼를 구비한 토크 컨버터에 있어서, 토셔널 댐퍼는 피스톤에 결합되는 리테이닝 플레이트, 리테이닝 플레이트에 배치되어 원주방향으로 탄성력이 작용하는 다수의 스프링, 스프링들에 대해 반력으로 작용하며 변속기로 구동력을 전달하는 스플라인 허브에 결합되는 드리븐 플레이트, 그리고 피스톤과 드리븐 플레이트 사이에 배치되며 피스톤에 고정 피벗으로 결합되는 고정피벗 결합부, 드리븐 플레이트에 유동 피벗으로 결합되는 유동피벗 결합부를 구비한 이너셜 레버를 포함한다.

Description

차량용 토크 컨버터{Torque converter for vehicle}
본 발명은 토셔널 댐퍼를 구비하며 고유진동수를 낮추고 반공진(Anti-resonance)에서 진동 에너지를 흡수시켜 진동 절연(Vibration Isolation) 기능을 증대시킬 수 있는 차량용 토크 컨버터에 관한 것이다.
일반적으로 토크 컨버터는 차량의 엔진과 변속기 사이에 설치되어 유체를 이용하여 엔진의 구동력을 변속기에 전달하는 것이다. 이러한 토크 컨버터는, 엔진의 구동력을 전달받아 회전하는 임펠러, 이 임펠러에서 토출되는 오일에 의해 회전되는 터빈, 그리고 임펠러로 되돌아 흐르는 오일의 흐름을 임펠러의 회전 방향으로 향하게 하여 토크 변화율을 증대시키는 리엑터('스테이터' 라고도 함)를 포함한다.
토크 컨버터는 엔진에 작용하는 부하가 커지면 동력전달 효율이 저하될 수 있으므로 엔진과 변속기 사이를 직접 연결할 수 있는 록업 클러치(Lock up clutch, 또는 '댐퍼 클러치'라고도 함)를 갖추고 있다. 록업 클러치는 엔진과 직결된 프론트 커버와 터빈 사이에 배치되어 엔진의 회전 동력이 직접 터빈을 통하여 변속기로 전달될 수 있도록 한다.
이러한 록업 클러치는 터빈 축에 축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤을 포함한다. 그리고 피스톤은 프론트 커버에 마찰 접촉하는 마찰재가 결합된다. 그리고 피스톤에는 마찰재가 프론트 커버에 결합될 때 축의 회전 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수할 수 있는 토셔널 댐퍼(Torsional damper)가 결합되어 있다.
상술한 토셔널 댐퍼는 터빈을 통하여 변속기로 엔진의 구동력을 직접 전달할 수 있도록 록업 클러치가 동작하는 경우에 비틀림 토크를 흡수할 수 있는 스프링들이 회전 방향으로 설치된다.
즉, 기존의 토셔널 댐퍼는 원주 방향으로 배치되는 코일 스프링을 주로 사용하여 진동 절연(Vibration Isolation)이 미흡한 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 토셔널 댐퍼가 작동할 때 진동 절연 기능과 관성력을 증대시키고 동시에 고유진동수를 낮출 수 있는 차량용 토크 컨버터를 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 프론트 커버, 상기 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러, 상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈, 상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터, 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결하는 피스톤을 구비한 록업 클러치, 상기 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함하고,
상기 토셔널 댐퍼는 상기 피스톤에 결합되는 리테이닝 플레이트, 상기 리테이닝 플레이트에 배치되어 원주방향으로 탄성력이 작용하는 다수의 스프링, 상기 스프링들에 대해 반력으로 작용하며 변속기로 구동력을 전달하는 스플라인 허브에 결합되는 드리븐 플레이트, 그리고 상기 피스톤과 상기 드리븐 플레이트 사이에 배치되며 상기 피스톤에 고정 피벗으로 결합되는 고정피벗 결합부, 상기 드리븐 플레이트에 유동 피벗으로 결합되는 유동피벗 결합부를 구비한 이너셜 레버를 포함하는 차량용 토크 컨버터를 제공한다.
상기 이너셜 레버는 일단 또는 양단에 무게추가 결합되는 것이 바람직하다.
상기 고정피벗 결합부는 상기 이너셜 레버의 상기 유동피벗 결합부와 이너셜 레버에 결합되는 무게추 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 유동피벗 결합부는 상기 이너셜 레버에 회전축 방향으로 관통되며 상기 회전축에서 방사상 방향으로 장홀이 제공되고, 상기 장홀을 통해 상기 드리븐 플레이트에 축부재로 결합되는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명의 실시예는 무게추를 구비한 이너셜 레버가 피스톤에 고정피벗 결합되고 동시에 드리븐 플레이트에 유동피벗으로 결합되어 토셔널 댐퍼가 작동할 때 질량을 증대시켜 큰 관성력을 발생시킴과 동시에 드리븐 플레이트의 작동 방향과 반대로 움직이는 무게추에 의해 반공진(Anti-resonance) 상태를 발생시킬 수 있다.
따라서 본 발명은 진동 절연 기능과 관성력을 증대시키고 동시에 고유진동수를 낮출 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라서 본 반단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 드리븐 플레이트에 이너셜 레버가 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 이너셜 레버가 피스톤과 드리븐 플레이트에 결합된 예시를 도식화하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 토셔널 댐퍼가 작동할 때 이너셜 레버가 이동하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예의 다른 예시를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예의 또 다른 예시를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예의 또 다른 예시를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예의 또 다른 예시를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예의 또 다른 예시를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예를 설명하기 위해 차량용 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라서 본 반단면도로, 차량용 토크 컨버터를 도시하고 있다.
본 발명의 제1 실시예의 토크 컨버터는 엔진의 크랭크 축에 연결되어 회전하는 프론트 커버(4), 이 프론트 커버(4)에 연결되어 함께 회전하는 임펠러(6), 임펠러(6)와 마주하는 위치에 배치되는 터빈(8), 그리고 임펠러(6)와 터빈(8) 사이에 위치하여 터빈(8)으로부터 나오는 오일의 흐름을 바꾸어 임펠러(6) 측으로 전달하는 리엑터(10, 또는 '스테이터'라고도 함)를 포함한다. 임펠러(6) 측으로 오일을 전달하는 리엑터(10)는 프론트 커버(4)와 동일한 회전 중심을 가진다. 그리고 엔진과 변속기를 직접 연결하는 수단으로 사용되는 록업 클러치(14)는 프론트 커버(4)와 터빈(8) 사이에 배치된다.
록업 클러치(14)는 대략 원판형으로 이루어지며 축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤(16)을 구비하고 있다.
그리고 피스톤(16)에는 프론트 커버(4)에 마찰 접촉하는 마찰재(18)가 결합된다.
그리고 록업 클러치(14)는 마찰재(18)가 프론트 커버(4)에 밀착될 때 축의 회전 방향으로 작용하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇄시키는 역할을 하는 토셔널 댐퍼(20, Torsional damper)가 결합된다.
토셔널 댐퍼(20)에는, 도 1 및 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 원주 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수하는 스프링(31)들이 제공된다. 이러한 스프링(31)들은 원주 방향(회전 방향)으로 배치되며 압축 코일 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이러한 스프링(31)들은 상술한 피스톤(16)에 결합되는 리테이닝 플레이트(33)에 의하여 지지된다. 스프링(31)들은 드리븐 플레이트(35)에 의해 탄성적으로 지지된다. 즉, 스프링(31)들은 리테이닝 플레이트(33)와 드리븐 플레이트(35) 사이에 탄성적으로 지지되어 회전 방향(원주 방향)의 진동 및 충격을 흡수할 수 있다.
드리븐 플레이트(35)는 변속기로 구동력을 전달하는 스플라인 허브(37)에 리벳으로 결합될 수 있다.
피스톤(16)과 드리븐 플레이트(35) 사이에는 이너셜 레버(39)가 배치된다. 이너셜 레버(39)는 가운데 부분이 피스톤(16)과 고정피벗으로 결합되는 고정피벗 결합부(41)를 구비하고, 다른 일부분이 드리븐 플레이트(35)에 유동피벗으로 결합되는 유동피벗 결합부(43)을 구비한다(도 2 및 도 3 참조).
고정피벗 결합부(41)는 이너셜 레버(39)의 중간부에 축과 나란한 방향으로 관통된 구멍이 제공되고, 이 구멍에 축부재(41a)를 끼워 피스톤(16)가 연결한다. 즉, 이너셜 레버(39)는 고정피벗 결합부(41)에 의해 피스톤(16)에서 자유롭게 회전할 수 있다.
유동피벗 결합부(43)는 이너셜 레버(39)의 일측에 축과 나란한 방향으로 장홀(45)이 제공되고, 이 장홀(45)에 또 다른 축부재(43a)가 끼워져 축부재(43a)가 장홀(45)을 따라 이동하면서 이너셜 레버(39)가 움직일 수 있다.
그리고 이러한 장홀(54)은 장홀(45)의 양끝 부분과 축부재(43a)가 접촉하여 이너셜 레버(39)가 이동하는 것을 제한함과 동시에 이너셜 레버(39)와 결합된 드리븐 플레이트(35)의 작동 각을 제한하여 스프링(31)이 완전 밀착되어 파손되는 것을 방지하는 스토퍼 역할을 할 수 있다.
한편, 이너셜 레버(39)의 일단 또는 양단에는 무게추(47)가 제공될 수 있다. 무게추(47)는 이너셜 레버(39)와 같은 재질로 이루어지면서 일체형으로 이루어질 수 있으며, 별도의 부재가 결합수단에 의해 결합되는 것도 가능하다.
이러한 무게추(47)는 피스톤(16) 또는 드리븐 플레이트(35)를 포함하는 토셔널 댐퍼(20)의 질량을 증대에 작용하는 관성력을 크게 할 수 있다.
이와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.
록업 클러치(14)가 작동하면, 피스톤(16)이 프론트 커버(4)측으로 이동하면서 마찰재(18)가 프론트 커버(4)에 밀착되어 프론트 커버(4)로 전달되는 엔진의 구동력이 피스톤(16)으로 전달된다. 피스톤(16)으로 전달된 구동력은 리테이닝 플레이트(33)에 전달되고 리테이닝 플레이트(33)는 스프링(31)을 가압한다.
그러면 스프링(31)이 압축되면서 드리븐 플레이트(35)를 가압한다. 이때 스프링(31)에서 1차로 회전방향의 진동 및 충격을 흡수한다. 그리고 피스톤(16)과 드리븐 플레이트(35)가 회전함에 따라 이너셜 레버(39)는 드리븐 플레이트(35)의 회전방향과 반대방향인 도 4의 화살표 방향으로 회전한다. 그리고 이너셜 레버(39)와 이너셜 레버(39)의 무게추(47)가 질량체 역할을 하면서 2차적인 진동 및 충격을 흡수할 수 있다.
특히, 토셔널 댐퍼(20)의 질량이 이너셜 레버(39)아 무게추(47)에 의해 증가하면서 댐퍼의 역할을 하고 반공진(Anti-Resonance)에서 진동 에너지를 흡수시켜 진동 절연 기능을 증대시킬 수 있다.
한편, 이너셜 레버(39)에 제공된 장홀(45)은 드리븐 플레이트(35)가 회전함에 따라 축부재(43a)와 장홀(45)의 끝 부분이 밀착된다. 따라서 이너셜 레버(39)의 이동 및 드리븐 플레이트(35)의 회전이 제한되고 장홀(45)이 스토퍼 기능을 하게 된다.
계속해서 드리븐 플레이트(35)로 전달된 구동력은 스플라인 허브(37)를 통해 변속기로 전달된다.
도 5는 본 발명의 실시예의 다른 예시를 도시한 구성도로, 이너셜 레버(39)가 피스톤(16)과 드리븐 플레이트(35)에 결합된 상태를 도시하고 있다.
본 발명의 실시예의 예시는 상술한 실시예와 비교하여 다른 점 만을 설명하고 상술한 예로 그 설명을 대치하기로 한다.
도 5에 도시한 실시예의 예시는 이너셜 레버(39)의 외주측으로 무게추(47)가 결합되고 이너셜 레버(39)의 내주측에 스프링(31)이 배치되어 있다.
도 6은 본 발명의 실시예의 또 다른 예시를 도시한 구성도로, 이너셜 레버(39)가 피스톤(16)과 드리븐 플레이트(35)에 결합된 상태를 도시하고 있다.
본 발명의 실시예의 예시는 상술한 실시예와 비교하여 다른 점 만을 설명하고 상술한 예로 그 설명을 대치하기로 한다.
도 6에 도시한 실시예의 예시는 이너셜 레버(39)의 외주측으로 무게추(47)가 결합되고 이너셜 레버(39)의 외주측에 스프링(31)이 배치되어 있다.
도 7은 본 발명의 실시예의 또 다른 예시를 도시한 구성도로, 이너셜 레버(39)가 피스톤(16)과 드리븐 플레이트(35)에 결합된 상태를 도시하고 있다.
본 발명의 실시예의 예시는 상술한 실시예와 비교하여 다른 점 만을 설명하고 상술한 예로 그 설명을 대치하기로 한다.
도 7에 도시한 실시예의 예시는 이너셜 레버(39)의 내주 및 외주측으로 무게추(47)가 동시에 제공되고 이너셜 레버(39)의 외주측에 스프링(31)이 배치되어 있다.
도 8은 본 발명의 실시예의 또 다른 예시를 도시한 구성도로, 이너셜 레버(39)가 피스톤(16)과 드리븐 플레이트(35)에 결합된 상태를 도시하고 있다.
본 발명의 실시예의 예시는 상술한 실시예와 비교하여 다른 점 만을 설명하고 상술한 예로 그 설명을 대치하기로 한다.
도 8에 도시한 실시예의 예시는 이너셜 레버(39)의 내주 및 외주측으로 무게추(47)가 결합되고 이너셜 레버(39)의 내주측에 스프링(31)이 배치되어 있다.
도 9는 본 발명의 실시예의 다른 예시를 도시한 구성도로, 이너셜 레버(39)가 피스톤(16)과 드리븐 플레이트(35)에 결합된 상태를 도시하고 있다.
본 발명의 실시예의 예시는 상술한 실시예와 비교하여 다른 점 만을 설명하고 상술한 예로 그 설명을 대치하기로 한다.
도 9에 도시한 실시예의 예시는 유동피벗 결합부(43)가 이너셜 레버(39)의 무게추(47)와 고정피벗 결합부(41) 사이에 배치되어 있다.
이와 같이 도 5 내지도 9에 도시하여 설명한 본 발명의 실시예의 예시들은 본 발명의 실시예를 다양하게 구성할 수 있음을 보여준다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
4. 프론트 커버, 6. 임펠러,
8. 터빈, 10. 리엑터,
14. 록업 클러치, 16, 피스톤,
18. 마찰재, 20. 토셔널 댐퍼,
31. 스프링, 33. 리테이닝 플레이트,
35. 드리븐 플레이트, 37. 스플라인 허브,
39. 이너셜 레버, 41. 고정피벗 결합부, 41a. 축부재,
43. 유동피벗 결합부, 43a. 축부재,
45. 장홀, 47. 무게추

Claims (5)

  1. 프론트 커버,
    상기 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러,
    상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈,
    상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터,
    상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결하는 피스톤을 구비한 록업 클러치,
    상기 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함하고,
    상기 토셔널 댐퍼는
    상기 피스톤에 결합되는 리테이닝 플레이트,
    상기 리테이닝 플레이트에 배치되어 원주방향으로 탄성력이 작용하는 다수의 스프링,
    상기 스프링들에 대해 반력으로 작용하며 변속기로 구동력을 전달하는 스플라인 허브에 결합되는 드리븐 플레이트, 그리고
    상기 피스톤과 상기 드리븐 플레이트 사이에 배치되며 상기 피스톤에 고정 피벗으로 결합되는 고정피벗 결합부, 상기 드리븐 플레이트에 유동 피벗으로 결합되는 유동피벗 결합부를 구비한 이너셜 레버를 포함하는 차량용 토크 컨버터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이너셜 레버는
    일단 또는 양단에 무게추가 결합되는 차량용 토크 컨버터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정피벗 결합부는
    상기 이너셜 레버의 상기 유동피벗 결합부와 상기 이너셜 레버에 결합되는 무게추 사이에 배치되는 차량용 토크 컨버터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 유동피벗 결합부는
    상기 이너셜 레버의 상기 고정피벗 결합부와 상기 이너셜 레버에 결합되는 무게추 사이에 배치되는 차량용 토크 컨버터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유동피벗 결합부는
    상기 이너셜 레버에 회전축 방향으로 관통되며 상기 회전축에서 방사상 방향으로 장홀이 제공되고, 상기 장홀을 통해 상기 드리븐 플레이트에 축부재로 결합되는 차량용 토크 컨버터.
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