KR101377253B1

KR101377253B1 - 차량용 토크 컨버터

Info

Publication number: KR101377253B1
Application number: KR1020120147473A
Authority: KR
Inventors: 권의섭; 김진문; 장재덕; 주인식
Original assignee: 한국파워트레인 주식회사
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2014-03-26

Abstract

다판 클러치에 적용될 수 있으며 협소한 공간에서 피스톤을 안정적으로 고정할 수 있는 록업 클러치를 구비한 차량용 토크 컨버터를 개시한다.
본 발명의 차량용 토크 컨버터는, 프론트 커버, 프론트 커버에 결합되어 회전하는 임펠러, 임펠러와 마주하는 위치에 배치되어 임펠러의 회전에 따라 함께 회전하는 터빈, 임펠러와 터빈 사이에 위치하여 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터, 프론트 커버의 구동력을 변속기로 직접 전달하는 록업 클러치, 그리고 록업 클러치에 결합되며 축의 원주 방향으로 배치되는 스프링들을 구비하여 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함하며, 프론트 커버에는 프론트 커버의 내측에 결합되며 프론트 커버와 회전 중심이 동일하며 외주면이 스플라인으로 이루어진 허브가 결합되고, 허브에 록업 클러치에 제공되는 피스톤이 결합되며, 허브에 피스톤이 축 방향으로 이동하는 것을 제한하는 이동제한부재가 결합된다.

Description

차량용 토크 컨버터{Torque converter for vehicle}

본 발명은 다판 클러치에 적용될 수 있으며 협소한 공간에서 피스톤을 안정적으로 고정할 수 있는 록업 클러치를 구비한 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, 임펠러에서 토출되는 오일에 의해 회전되는 터빈, 그리고 임펠러로 환류하는 오일의 흐름을 임펠러의 회전방향으로 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 연결하는 수단인 록업 클러치(Lock-up clutch, 또는 '댐퍼 클러치'라고도 함)를 갖추고 있다. 록업 클러치는 엔진과 연결된 프론트 커버와 터빈 사이에 배치되어 엔진의 회전 동력이 직접 터빈으로 전달될 수 있도록 한다.

이러한 록업 클러치는 축 방향으로 이동 가능하게 결합되는 피스톤을 포함한다. 그리고 록업 클러치가 작동할 때 축의 회전 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수할 수 있는 토셔널 댐퍼(Torsional damper)가 록업 클러치에 결합될 수 있다.

상술한 록업 클러치를 이루는 피스톤은 프론트 커버와 함께 회전하면서 축 방향으로 이동하면서도 간단한 고정 구조를 가질 필요가 있다. 그러나 종래에는 피스톤을 고정하는 구조가 협소한 공간에 적용하기 어려운 점이 있어 설계 자유도가 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 록업 클러치를 작동시키는 피스톤을 고정하는 구조를 간단하게 하여 협소한 공간에 용이하게 적용할 수 있고 설계 자유도를 높일 수 있는 차량용 토크 컨버터를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 프론트 커버, 상기 프론트 커버에 결합되어 회전하는 임펠러, 상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되어 상기 임펠러의 회전에 따라 함께 회전하는 터빈, 상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터, 상기 프론트 커버의 구동력을 변속기로 직접 전달하는 록업 클러치, 그리고 상기 록업 클러치에 결합되며 축의 원주 방향으로 배치되는 스프링들을 구비하여 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함하며,

상기 프론트 커버에는 상기 프론트 커버의 내측에 결합되며 상기 프론트 커버와 회전 중심이 동일하며 외주면이 스플라인으로 이루어진 허브가 결합되고, 상기 허브에 상기 록업 클러치에 제공되는 피스톤이 결합되며, 상기 허브에 상기 피스톤이 축 방향으로 이동하는 것을 제한하는 이동제한부재가 결합되는 차량용 토크 컨버터를 제공한다.

상기 피스톤은 판상의 플레이트로 이루어지며, 상기 허브의 스플라인 결합되는 스플라인 결합부, 상기 스플라인 결합부에서 연장되어 밴딩되며 유압을 받는 원판부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 이동제한부재는 상기 허브에 결합되는 고정부, 상기 고정부에서 축 방향으로 밴딩되어 연장되는 탄성부, 그리고 상기 탄성부에서 연장되어 상기 피스톤의 스플라인 결합부의 외주면에 배치되는 가압부를 포함하고, 상기 가압부에는 내주면에 끼워지며 상기 스플라인 결합부의 외주면을 밀착하는 씰링이 제공되는 것이 바람직하다.

상기 록업 클러치는 상기 프론트 커버에 결합되는 지지 플레이트, 상기 지지 플레이트에 결합되며 상기 프론트 커버와 상기 피스톤 사이에 배치되며 축 방향으로 이동하는 연결 플레이트, 상기 연결 플레이트를 사이에 배치되는 한 쌍의 마찰 플레이트, 그리고 상기 마찰 플레이트의 양면에 결합된 마찰재를 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명은 피스톤을 프론트 커버에서 연장되는 허브에 스플라인 결합하여 피스톤과 프론트 커버가 상대 회전하는 것을 방지하고 간단한 피스톤 고정 구조를 통해 피스톤이 축 방향으로는 이동할 수 있어 협소한 공간에 설치가 가능하고 댐퍼의 설계 자유도를 증대시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 토크 컨버터의 반단면도를 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 실시예를 설명하기 위해 차량용 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라서 본 반단면도로, 차량용 토크 컨버터를 도시하고 있다.

본 발명의 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 본 발명의 실시예의 토크 컨버터는 엔진과 변속기를 직접 연결하는 수단으로 록업 클러치(14)가 제공된다. 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 록업 클러치(14)에는 토셔널 댐퍼(20, Torsional damper)가 결합된다.

토셔널 댐퍼(20)는 록업 클러치(14)를 통해 전달되는 구동력을 터빈(8)에 전달하여 축의 회전 방향으로 작용하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇄시키는 역할을 한다.

상술한 록업 클러치(14)는 프론트 커버(4)와 피스톤(16) 사이에 배치되는 마찰 플레이트(33)를 포함한다. 마찰 플레이트(33)는 양측면에 마찰재(35)가 결합된다. 마찰 플레이트(33)는 일정한 간격을 이루어 쌍으로 배치될 수 있다. 그리고 마찰 플레이트(33)들 사이에는 연결 플레이트(37)가 배치된다. 연결 플레이트(37)는 프론트 커버(4)에 결합되는 지지 플레이트(39)에 결합되며, 축 방향으로 이동할 수 있다. 즉 본 발명의 실시예의 록업 클러치(14)는 프론트 커버(4)와 피스톤(16) 사이에 연결 플레이트(37)가 배치되고, 마찰 플레이트(33)가 각각 프론트 커버(4)와 연결 플레이트(37) 그리고 연결 플레이트(37)와 피스톤(16) 사이에 배치되는 구조가 적용될 수 있다.

따라서 록업 클러치(14)는 피스톤(16)이 유압에 의해 프론트 커버(4)를 향하는 방향으로 이동하면 마찰재(35)들이 프론트 커버(4)와 연결 플레이트(37), 그리고 피스톤(16)에 밀착되면서 프론트 커버(4)로 전달된 구동력이 마찰 플레이트(33)로 전달될 수 있다.

그리고 토셔널 댐퍼(20)에는 드라이브 플레이트(41), 커버 플레이트(43), 아웃사이드 스프링(45), 인사이드 스프링(47), 그리고 드리븐 플레이트(49)를 포함할 수 있다.

드라이브 플레이트(41)는 록업 클러치(14)의 마찰 플레이트(33)에 결합되어 구동력을 전달받을 수 있다.

드라이브 플레이트(41)는 커버 플레이트(43)에 결합되어 일체로 회전할 수 있다.

커버 플레이트(43)는 쌍을 이루어 복수로 배치될 수 있으며, 아웃사이드 스프링(45)과 인사이드 스프링(47)이 원주 방향으로 배치된다. 그리고 아웃사이드 스프링(45)은 인사이드 스프링(47)의 외주 측에 원주 방향으로 배치되는 것이 바람직하다. 아웃사이드 스프링(45)과 인사이드 스프링(47)은 록업 클러치(14)가 작동할 때 탄성력에 의해 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수할 수 있다.

드리븐 플레이트(49)는 아웃사이드 스프링(45)과 인사이드 스프링(47)의 일측을 탄성적으로 지지할 수 있다. 그리고 드리븐 플레이트(49)는 변속기로 구동력을 전달하는 스플라인 허브(51)에 연결되어 구동력을 전달할 수 있다.

즉, 드리븐 플레이트(49)는 아웃사이드 스프링(45)과 인사이드 스프링(47)을 통해 구동력을 전달받아 스플라인 허브(51)에 전달할 수 있다.

한편, 프론트 커버(4)에는 외주면이 스플라인(53a)으로 이루어진 허브(53)가 제공된다. 허브(53)는 프론트 커버(4)의 내측에 결합되며 프론트 커버(4)와 회전 중심이 동일하게 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 피스톤(16)은 허브(53)에 결합된다. 즉, 피스톤(16)은 판상의 플레이트로 이루어지며, 스플라인 결합부(16a)와 원판부(16b)를 포함한다.

스플라인 결합부(16a)는 축과 나란한 방향을 향하여 배치되며 내주면에 허브(53)의 스플라인(53a)에 대응하는 또 다른 스플라인이 제공된다. 그리고 원판부(16b)는 스플라인 결합부(16a)에서 방사상 방향으로 밴딩되며 유압의 압력을 받을 수 있다.

따라서 스플라인 결합부(16a)는 허브(53)의 스플라인(53a)에 결합된다. 따라서 피스톤(16)은 프론트 커버(4)와 함께 회전하면서 피스톤(16)이 축 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 피스톤(16)은 프론트 커버(4)와 함께 회전하므로 프론트 커버(4)와 상대 회전 이동이 발생되지 않는다. 이러한 특징은 토크 컨버터 내부에 수요된 유체의 저항을 줄일 수 있다.

허브(53)에는 선단부에 피스톤(16)이 축 방향으로 일정한 범위 이상으로 이동하는 것을 제하는 이동제한부재(55)가 결합된다.

이동제한부재(55)는 고정부(55a), 탄성부(55b), 그리고 가압부(55c)를 포함한다.

이동제한부재(55)의 고정부(55a)는 허브(53)의 선단부에 결합된다. 그리고 이동제한부재(55)의 탄성부(55b)는 이동제한부재(55)의 고정부(55a)가 밴딩되어 축 방향으로 탄성력을 가할 수 있다. 또한, 이동제한부재(55)의 가압부(55c)는 이동제한부재(55)의 탄성부(55b)에서 축과 나란한 방향으로 밴딩된다.

이동제한부재(55)의 가압부(55c)는 피스톤(16)의 스플라인 결합부(16a)의 외주면 측에 배치된다. 그리고 이동제한부재(55)의 가압부(55c)는 스플라인 결합부(16a)를 축 방향으로 가압하는 방향으로 탄성력이 작용한다. 이러한 탄성력은 이동제한부재(55)의 탄성부(55b)에 의해 발생될 수 있다.

그리고 이동제한부재(55)의 가압부(55c)에는 홈(55d)이 내주면의 원주 방향을 따라 제공된다.

가압부(55c)에 제공된 홈(55d)에는 씰링(57)이 끼워진다. 씰링(57)은 스플라인 결합부(16a)의 외주면을 밀착되어 피스톤(16)에 압력이 작용할 때 기밀을 유지하는 역할을 할 수 있다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.

록업 클러치(14)가 작동할 때, 유압에 의해 피스톤(16)이 프론트 커버(4)측으로 이동한다. 이때 씰링(57)은 기밀을 유지하는 역할을 하여 작동의 안정성을 증대시킨다.

그러면 마찰 플레이트(33)의 양측에 제공된 마찰재(35)들이 프론트 커버(4)의 일측, 연결 플레이트(37)의 양측, 그리고 피스톤(16)의 일측에 밀착되면서 프론트 커버(4)의 구동력이 2개의 마찰 플레이트(33)로 동시에 전달된다. 그리고 마찰 플레이트(33)로 전달된 구동력은 드라이브 플레이트(41)로 전달된다. 드라이브 플레이트(41)는 커버 플레이트(43)와 일체로 이루어져 있으므로 구동력이 커버 플레이트(43)로 전달된다.

커버 플레이트(43)는 아웃사이드 스프링(45)과 인사이드 스프링(47)을 압축한다. 이때 아웃사이드 스프링(45)과 인사이드 스프링(47)은 회전방향의 진동 및 충격을 흡수한다.

그리고 아웃사이드 스프링(45)과 인사이드 스프링(47)은 드리븐 플레이트(49)에 탄성적으로 지지되어 있으므로 구동력을 드리븐 플레이트(49)에 전달한다.

드리븐 플레이트(49)로 전달된 구동력은 스플라인 허브(51)를 통해 변속기로 전달된다.

이와 같은 록업 클러치(14)의 작동 과정에서 피스톤(16)은 축 방향으로는 록업의 작동이 가능한 정도로 이동할 수 있다. 그리고 피스톤(16)은 이동제한부재(55)에 의해 지나치게 축 방향으로 이동되는 것이 차단될 수 있다.

또한, 이동제한부재의 가압부(55c)에 제공된 홈에 의해 피스톤(16)에 작용하는 유압의 기밀을 유지할 수 있어 더욱 작동의 안정성을 도모할 수 있다.

이러한 본 발명의 실시예는 피스톤(16)을 결합하는 공간을 최소화시킬 수 있어 작은 공간에도 용이하게 피스톤(16)의 결합 구조를 채용할 수 있으며 동시에 댐퍼의 설계 자유도를 높일 수 있다.

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,
16a. 스플라인 결합부, 16b. 원판부,
20. 토셔널 댐퍼, 33. 마찰 플레이트,
35. 마찰재, 37. 연결 플레이트,
39. 지지 플레이트, 41. 드라이브 플레이트,
43. 커버 플레이트, 45. 아웃사이드 스프링,
47. 인사이드 스프링, 49. 드리븐 플레이트,
51. 스플라인 허브, 53. 허브,
53a. 스플라인, 55. 이동제한부재,
55a. 고정부, 55b. 탄성부,
55c. 가압부, 55d. 홈,
57. 씰링

Claims

프론트 커버,
상기 프론트 커버에 결합되어 회전하는 임펠러,
상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되어 상기 임펠러의 회전에 따라 함께 회전하는 터빈,
상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터,
상기 프론트 커버의 구동력을 변속기로 직접 전달하는 록업 클러치, 그리고
상기 록업 클러치에 결합되며 축의 원주 방향으로 배치되는 스프링들을 구비하여 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함하며,
상기 프론트 커버에는
상기 프론트 커버의 내측에 결합되며 상기 프론트 커버와 회전 중심이 동일하며 외주면이 스플라인으로 이루어진 허브가 결합되고,
상기 허브에 상기 록업 클러치에 제공된 피스톤이 결합되며,
상기 허브에 상기 피스톤이 축 방향으로 이동하는 것을 제한하는 이동제한부재가 결합되며,
상기 이동제한부재는
상기 허브에 결합되는 고정부,
상기 고정부에서 축 방향으로 밴딩되어 연장되는 탄성부, 그리고
상기 탄성부에서 연장되어 상기 피스톤의 스플라인 결합부의 외주면에 배치되는 가압부를 포함하고,
상기 가압부에는
내주면에 끼워지며 상기 스플라인 결합부의 외주면을 밀착하는 씰링이 제공되는 차량용 토크 컨버터.
청구항 1에 있어서,
상기 피스톤은
판상의 플레이트로 이루어지며,
상기 허브의 스플라인 결합되는 스플라인 결합부,
상기 스플라인 결합부에서 연장되어 밴딩되며 유압을 받는 원판부
를 포함하는 차량용 토크 컨버터.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 록업 클러치는
상기 프론트 커버에 결합되는 지지 플레이트,
상기 지지 플레이트에 결합되며 상기 프론트 커버와 상기 피스톤 사이에 배치되며 축 방향으로 이동하는 연결 플레이트,
상기 연결 플레이트를 사이에 배치되는 한 쌍의 마찰 플레이트, 그리고
상기 마찰 플레이트의 양면에 결합된 마찰재
를 포함하는 차량용 토크 컨버터.