KR102570739B1 - 센터링된 록-업 클러치가 장착된 유체 동역학적 토크-커플링 장치 - Google Patents

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Abstract

임펠러 휠, 터빈 휠, 스테이터, 케이싱, 구동 샤프트가 고정 샤프트를 통해 축 방향으로 연장되도록 상기 스테이터에 작동 가능하게 커플링되는 고정 샤프트, 상기 종동 샤프트를 통해 축 방향으로 연장되는 제 1 유압 유체 통로, 상기 고정 스테이터 샤프트와 상기 종동 샤프트 사이에서 반경 방향으로 형성되는 제 2 유압 유체 통로, 상기 고정 샤프트에 반경 방향으로 인접하게 형성되는 제 3 유압 유체 통로, 케이싱의 센터 허브에 비이동식으로 부착되는 피스톤 하우징 부재를 포함하는 록업 클러치, 및 상기 센터 허브를 따라 축 방향으로 이동 가능하도록 상기 센터 허브에 장착되는 록업 피스톤을 포함하는 유체 동역학적 토크-커플링 장치. 상기 제 1 유압 유체 통로는 상기 제 1 유압 채널을 통해 상기 제 1 유압 챔버에 유압식으로 연결되고, 상기 제 2 유압 유체 통로는 상기 제 2 유압 채널을 통해 상기 제 2 유압 챔버에 유압식으로 연결되며, 또한 상기 제 3 유압 유체 통로는 상기 임펠러 쉘과 상기 터빈 쉘 사이에 형성되는 토러스 챔버(torus chamber)에 유압식으로 연결될 수 있다.

Description

센터링된 록-업 클러치가 장착된 유체 동역학적 토크-커플링 장치
본 발명은 일반적으로 유체 동역학적 토크-커플링 장치들에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 3개의 유체 유동 경로를 가지며, 센터 허브가 있는 케이싱, 그리고 센터 허브에 피스톤과 피스톤 하우징 부재가 장착된 록-업 클러치를 포함하는 유체 동역학적 토크-커플링 장치들에 관한 것이다.
전동 캐리지에서 대량 수송을 위한 규제가 엄격한 장치로 자동차가 진화함에 따라, 자동차를 구성하는 요소들의 기본 조합의 개선을 지속적으로 추구해 왔다. 이 개선의 일 측면은 엔진에서 차량의 구동 시스템으로의 토크의 전달이다.
전체적으로, 이러한 토크 전달은 동력원에 대안 구동적으로 연결되거나 동력원으로부터 분리되는 다양한 기어 또는 체인 구동식 전달 시스템에 의해 달성되었다. 구동 시스템의 연결/분리 기능은 클러치를 통해 이루어진다.
1950년대 중반, 특히 미국에서 이 클러치는 유체 클러치 또는 토크 컨버터였다. 이러한 유체 토크 전달 커플링의 포함으로 인해, 향상된 구동 경험 개선이 얻어졌지만, 이러한 개선은 효율의 손실을 초래했다.
이 손실된 효율을 해결하기 위해 토크 컨버터 자체는 보다 세밀하고 개선된 효율의 대상이 되었다. 종종, 현대의 토크 컨버터는 미리 설정된 부하 및 속도에서 토크의 유체 전달을 제거하고 유체 커플링을 직접적인 기계적 마찰 커플링으로 대체하는 토크 컨버터의 구동 부재와 관련된 마찰 클러치 어셈블리를 포함하게 된다. 이러한 구성을 일반적으로 록-업 클러치(lock-up clutch)라고 한다.
록-업 클러치 장착 토크 컨버터 시대에는 효율이 탈환되었지만, 클러치가 록-업 모드에 있을 때 및 록-업 모드로 전환될 때 리파인먼트 손실도 발생했다. 이는 록-업 클러치 요소들이 마모되고 다양한 회전 및 고정 요소들 사이의 공차가 각각의 마모 패턴에 따라 증가/감소할 때 특히 그러하다.
록-업 클러치들을 토크 컨버터들에 통합하여 생성된 일부 기계적 조잡함을 완화하기 위해 클러치 시스템 자체의 복잡성이 증가했다.
예를 들어, 구동 중간 플레이트의 포함 및 구동 라인 토크 진동을 허용 가능한 파라미터들 내로 유지하기 위한 탄성 댐핑 부재의 추가적인 포함이, 회전 질량 및 복잡성을 토크 컨버터 서브-어셈블리들에 부가한다.
이러한 추가된 복잡성은 부분적으로, 다양한 구성요소의 불균형한 중심 일탈에 의해 야기되는 진동을 통한 리파인먼트의 손실 가능성을 발생시킨다.
또한, 탄성 토크 전달 부재가 장착된 장치들은 시간이 지남에 따라 사용에 의해서 토크 컨버터 장치의 낮은 완전성에 대한 인식을 생성하는 래틀(rattle) 및 기타 소음을 발생시키는 것이 일반적이다.
또한, 점점 더 복잡해지는 클러치 및 댐퍼 시스템들의 어셈블리에는 더 많은 시간, 인내 및 정밀도가 필요하다.
중간 플레이트를 통한 록-업 클러치 및 탄성 토크 전달 요소가 장착된 이러한 토크 컨버터들의 예들은 미국 특허 8,453,439; 8,025,136; 및 6,938,744에 나타나 있다.
상기 논의된 것을 포함하지만 이에 한정되지 않는 종래의 유체 동역학적 토크-커플링 장치들은 차량 구동계 응용 및 조건들에 대해 허용 가능한 것으로 입증되었지만, 그들의 성능 및 비용을 향상시킬 수 있는 개선이 가능하다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 구동 샤프트와 종동 샤프트를 함께 커플링하기 위한 유체 동역학적 토크-커플링 장치가 제공된다.
본 유체 동역학적 토크-커플링 장치는 임펠러 휠, 터빈 휠, 임펠러 휠과 터빈 휠 사이에 축 방향으로 개재된 스테이터, 및 케이싱을 포함한다. 케이싱은 커버 쉘, 커버 쉘에 비이동식으로 고정되는 임펠러 쉘, 및 케이싱의 커버 쉘에 비이동식으로 부착되는 센터 허브를 포함한다.
본 유체 동역학적 토크-커플링 장치는 스테이터에 작동 가능하게 커플링되는 중공 고정 스테이터 샤프트, 종동 샤프트를 통해 축 방향으로 형성되는 제 1 유압 유체 통로, 고정 스테이터 샤프트와 종동 샤프트 사이에서 반경 방향으로 형성되는 제 2 유압 유체 통로, 고정 스테이터 샤프트에 반경 방향으로 인접하게 형성되고 제 2 유압 유체 통로로부터 반경 방향으로 이격되는 제 3 유압 유체 통로를 더 포함한다. 종동 샤프트는 고정 스테이터 샤프트를 통해 축 방향으로 연장된다.
본 유체 동역학적 토크-커플링 장치는 터빈 휠과 케이싱을 상호 연결하는 록-업 클러치를 추가로 포함한다.
록-업 클러치는 센터 허브에 비이동식으로 부착된 피스톤 하우징 부재, 유체 동역학적 토크-커플링 장치를 록업 모드로 및 이 모드에서 벗어나도록 위치시키기 위해 커버 쉘을 향해 그리고 커버 쉘로부터 멀어지도록 센터 허브를 따라 피스톤 하우징 부재에 대해 축 방향으로 이동 가능한 록업 피스톤, 록업 피스톤과 커버 쉘 사이에 축 방향으로 배치되는 마찰 장치, 록업 피스톤과 피스톤 하우징 부재 사이에 형성되는 제 1 유압 챔버, 및 록업 피스톤과 커버 쉘 사이에 형성되는 제 2 유압 챔버를 포함한다.
센터 허브는 록업 클러치를 작동시키기 위해 제 1 유압 챔버에 유압식으로 연결되는 제 1 유압 채널 및 제 2 유압 챔버에 유압식으로 연결되는 제 2 유압 채널을 구비한다.
제 1 유압 유체 통로는 제 1 유압 채널을 통해 제 1 유압 챔버에 유압식으로 연결된다.
제 2 유압 유체 통로는 제 2 유압 채널을 통해 제 2 유압 챔버에 유압식으로 연결된다.
제 3 유압 유체 통로는 임펠러 휠과 터빈 휠 사이에 형성된 토러스 챔버(torus chamber)에 유압식으로 연결된다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 구동 샤프트와 종동 샤프트를 함께 커플링하기 위한 유체 동역학적 토크-커플링 장치를 조립하는 방법이 제공된다.
본 방법은 종동 샤프트를 통해 축 방향으로 형성되는 제 1 유압 유체 통로를 갖는 종동 샤프트를 제공하는 단계, 임펠러 쉘 및 임펠러 쉘에 고정적으로 부착되는 임펠러 블레이드들을 포함하는 임펠러 휠, 터빈 쉘 및 터빈 쉘에 고정적으로 부착되는 터빈 블레이드들을 포함하는 터빈 휠, 및 스테이터를 제공하는 단계, 스테이터를 임펠러 휠과 터빈 휠 사이에 축 방향으로 배열하고 동축으로 정렬함으로써 토크 컨버터(torque converter)를 조립하는 단계, 커버 쉘 및 센터 허브를 제공하는 단계, 및 커버 쉘에 센터 허브를 비이동식으로 부착하는 단계를 포함한다.
센터 허브는 제 1 유압 채널 및 제 2 유압 채널을 구비한다.
본 방법은 피스톤 하우징 부재, 록업 피스톤 및 마찰 장치를 포함하는 록-업 클러치를 제공하는 단계, 피스톤 하우징 부재를 센터 허브에 비이동식으로 부착하는 단계, 록-업 클러치를 록업 모드로 및 이 모드에서 벗어나도록 위치시키기 위해, 그리고 제 1 유압 통로에 유압식으로 연결되어 록업 피스톤, 피스톤 하우징 부재 및 센터 허브 사이에 형성되는 제 1 유압 챔버를 형성하기 위해, 커버 쉘을 향해 그리고 커버 쉘로부터 멀어지게 축 방향으로 이동 가능하도록 록업 피스톤을 센터 허브에 장착하는 단계, 록업 피스톤과 커버 쉘 사이에 축 방향으로 마찰 장치를 장착하는 단계, 제 2 유압 통로에 유압식으로 연결되어 록업 피스톤, 커버 쉘 및 센터 허브 사이에 형성되는 제 2 유압 챔버를 형성하기 위해, 커버 쉘을 임펠러 쉘에 비이동식으로 부착하는 단계, 중공 고정 스테이터 샤프트를 스테이터에 작동 가능하게 커플링하는 단계, 및 고정 스테이터 샤프트를 통해 종동 샤프트를 축 방향으로 연장하고 제 2 유압 유체 통로 및 제 3 유압 유체 통로를 형성함으로써 종동 샤프트를 터빈 쉘에 비회전식으로 커플링하는 단계를 더 포함한다.
제 2 유압 유체 통로는 고정 스테이터 샤프트와 종동 샤프트 사이에 반경 방향으로 형성되고, 대체로 축 방향으로 연장된다.
제 3 유압 유체 통로는 고정 스테이터 샤프트에 반경 방향으로 인접하게 형성되고, 대체로 축 방향으로 연장된다.
제 3 유압 유체 통로는 제 2 유압 유체 통로로부터 반경 방향으로 이격되어 유체적으로 분리되어 있다.
제 1 유압 유체 통로는 제 1 유압 채널을 통해 제 1 유압 챔버에 유압식으로 연결되며 제 1 유압 챔버에 유압 유체를 공급하도록 구성된다.
제 2 유압 유체 통로는 제 2 유압 채널을 통해 제 2 유압 챔버에 유압식으로 연결되며 제 2 유압 챔버에 유압 유체를 공급하도록 구성된다.
제 3 유압 유체 통로는 임펠러 쉘과 터빈 쉘 사이에 형성된 토러스 챔버에 유압식으로 연결된다.
본 발명의 다른 양태들에 따르면 다음과 같다:
- 센터 허브는 회전 축에 대하여 커버 쉘, 록업 피스톤 및 피스톤 하우징 부재를 센터링하도록 구성될 수 있다.
- 센터 허브는 케이싱의 외부에 배치되고 제 1 반경을 갖는 실질적 원통형 반경 방향 외부 제 1 둘레 표면을 규정하며 토크-커플링 장치의 케이싱을 센터링하기 위해 내연 엔진의 크랭크 샤프트에 위치시키도록 구성되는 제 1 계단형 부분을 포함할 수 있다.
- 센터 허브는 제 1 계단형 부분으로부터 축 방향 내측으로 오프셋되고 제 2 반경을 갖는 실질적 원통형 반경 방향 외부 제 2 둘레 표면을 규정하며 센터 허브 상의 회전 축에 대하여 커버 쉘을 센터링하도록 구성되는 제 2 계단형 부분을 더 포함할 수 있으며, 여기서 제 2 직경은 제 1 직경을 초과한다.
- 센터 허브는 제 2 계단형 부분으로부터 축 방향 내측으로 오프셋되고 실질적 원통형 외부 제 3 둘레 표면을 규정하는 제 3 계단형 부분을 더 포함할 수 있으며, 여기서 록업 피스톤은 제 3 둘레 표면에 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 장착되고, 제 3 둘레 표면은 제 3 직경을 가지며 센터 허브 상의 회전 축에 대하여 록업 피스톤을 센터링하도록 구성되며, 제 3 직경은 제 2 직경을 초과한다.
- 센터 허브의 제 3 둘레 표면은 센터 허브 상의 회전 축에 대하여 피스톤 하우징 부재를 센터링하도록 구성될 수 있다.
- 센터 허브는 제 3 계단형 부분으로부터 축 방향 내측으로 오프셋되고 제 4 직경을 갖는 실질적 원통형 반경 방향 외부 제 4 둘레 표면을 규정하는 제 3 둘레 표면 위에서 반경 방향으로 연장되는 제 4 계단형 부분을 더 포함할 수 있으며, 여기서 센터 허브의 제 4 둘레 표면은 센터 허브에 대한 피스톤 하우징 부재의 축 방향 위치를 규정하고, 제 4 직경은 제 3 직경을 초과한다.
- 센터 허브는 제 5 직경을 갖는 실질적 원통형 반경 방향 내부 제 5 둘레 표면을 더 포함할 수 있다.
- 유체 동역학적 토크-커플링 장치는 터빈 쉘에 비회전식으로 연결되는 터빈 허브를 더 포함할 수 있으며, 여기서 터빈 허브는 센터 허브에 대하여 회전 가능하며, 센터 허브의 제 5 둘레 표면은 회전 축에 대하여 터빈 허브를 센터링한다.
- 유체 동역학적 토크-커플링 장치는 센터 허브의 제 5 둘레 표면과 터빈 허브의 실질적 원통형 반경 방향 외부 둘레 표면 사이에서 반경 방향으로 배치되는 레이디얼 베어링을 더 포함할 수 있다.
- 유체 동역학적 토크-커플링 장치는 센터 허브의 제 5 둘레 표면 내에서 반경 방향으로 및 센터 허브와 터빈 허브 사이에서 축 방향으로 배치되는 스러스트 베어링을 더 포함할 수 있다.
- 센터 허브는 제 6 직경을 가지며 제 5 둘레 표면으로부터 축 방향 외측으로 오프셋되는 실질적 원통형 반경 방향 내부 제 6 둘레 표면을 더 포함할 수 있으며, 여기서 제 5 직경이 제 6 직경을 초과하고, 센터 허브의 제 6 둘레 표면은 회전 축에 대하여 종동 샤프트를 센터링한다.
- 비틀림 진동 댐퍼는 마찰 장치에 링크되는 입력 부재, 원주 방향으로 작동하는 복수의 제 1 토크 전달 탄성 부재들 및 출력 부재 - 출력 부재는 제 1 토크 전달 탄성 부재들을 통해 마찰 장치에 탄성적으로 커플링됨 -; 입력 부재에 의해 형성되는 센터링 표면에 상보적인 환형 센터링 표면을 갖는 출력 부재를 포함할 수 있으며, 출력 부재의 센터링 표면은 마찰 장치에 대하여 비틀림 진동 댐퍼를 센터링하기 위해 입력 부재의 센터링 표면에 인접하고 이것에 대향하도록 배치된다.
- 유체 동역학적 토크-커플링 장치는 또한 스테이터 샤프트와 터빈 허브의 계면에서 밀봉을 생성하기 위해 스테이터 샤프트와 터빈 허브 사이에 배치되는 제 1 밀봉 부재, 및 터빈 허브와 종동 샤프트의 계면에서 밀봉을 생성하기 위해 터빈 허브와 커버 허브 사이에 배치되는 제 2 밀봉 부재를 포함할 수도 있다.
본 발명의 일부를 구성하는 장치, 디바이스, 시스템, 컨버터, 프로세스 등을 포함하는 본 발명의 다른 양태들은 예시적인 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명을 읽을 시에 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 예시적인 실시예에 따른 유체 동역학적 토크-커플링 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 원형 "2"로 도시된 유체 동역학적 토크-커플링 장치의 단편의 확대도이다.
도 3은 토크 컨버터가 없는 본 발명의 제 1 예시적인 실시예에 따른 유체 동역학적 토크-커플링 장치의 부분 단면도이다.
도 4는 비틀림 진동 댐퍼 및 케이싱이 없는 록업 클러치를 도시한 본 발명의 제 1 예시적인 실시예에 따른 유체 동역학적 토크-커플링 장치의 부분 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비틀림 진동 댐퍼의 리테이너 플레이트 및 록-업 클러치의 마찰 디스크의 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 제 1 예시적인 실시예에 따른 비틀림 진동 댐퍼의 제 2 리테이너 플레이트 및 록-업 클러치의 마찰 디스크의 단편적인 사시도이다.
도 6은 록업 클러치를 도시한 본 발명의 제 1 예시적인 실시예에 따른 유체 동역학적 토크-커플링 장치의 부분 단면도이다.
도 7은 센터 허브에 장착된 피스톤 하우징 부재를 도시한 본 발명의 제 1 예시적인 실시예에 따른 유체 동역학적 토크-커플링 장치의 부분 단면도이다.
도 8은 토크 컨버터를 도시한 본 발명의 제 1 예시적인 실시예에 따른 유체 동역학적 토크-커플링 장치의 부분 단면도이다.
도 9는 마찰 디스크의 대안적인 구성을 도시한 본 발명의 제 1 예시적인 실시예에 따른 유체 동역학적 토크-커플링 장치의 부분 단면도이다.
도 10은 도 9의 원형 "10"으로 도시된 유체 동역학적 토크-커플링 장치의 단편의 확대도이다.
도 11a는 비틀림 진동 댐퍼의 제 2 리테이너 플레이트 및 마찰 디스크의 대안적인 구성의 사시도이다.
도 11b는 비틀림 진동 댐퍼의 제 2 리테이너 플레이트 및 마찰 디스크의 대안적인 구성의 단편적인 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제 2 예시적인 실시예에 따른 유체 동역학적 토크-커플링 장치의 단면도이다.
도 13은 토크 컨버터를 도시한 본 발명의 제 2 예시적인 실시예에 따른 유체 동역학적 토크-커플링 장치의 부분 단면도이다.
도 14는 마찰 디스크의 대안적인 구성을 도시한 본 발명의 제 2 예시적인 실시예에 따른 유체 동역학적 토크-커플링 장치의 부분 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제 3 예시적인 실시예에 따른 유체 동역학적 토크-커플링 장치의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제 3 예시적인 실시예에 따른 유체 동역학적 토크-커플링 장치의 대안적인 구성의 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제 4 예시적인 실시예에 따른 유체 동역학적 토크-커플링 장치의 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제 4 예시적인 실시예에 따른 유체 동역학적 토크-커플링 장치의 대안적인 구성의 단면도이다.
도 19는 본 발명의 제 5 예시적인 실시예에 따른 유체 동역학적 토크-커플링 장치의 단면도이다.
도 20은 본 발명의 제 5 예시적인 실시예에 따른 유체 동역학적 토크-커플링 장치의 대안적인 구성의 단면도이다.
이제 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예들 및 방법들을 상세하게 설명할 것이며, 유사한 참조 부호는 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 대응하는 부분을 나타낸다.
그러나, 본 발명이 더 넓은 양태에서, 특정한 상세, 대표적인 장치 및 방법, 그리고 예시적인 실시예 및 방법과 관련되어 도시 및 설명된 예로서의 예시에 한정되는 것은 아니라는 점에 유의해야 한다.
예시적인 실시예의 설명은 전체 상세한 설명의 일부분으로 간주되는 첨부 도면과 관련하여 숙독되어야 한다. 상세한 설명에 있어서, "수평(horizontal)", "수직(vertical)", "위(up)", "아래(down)", "상부(upper)", "하부(lower)", "우(right)", "좌(left)", "상(top)" 및 "하(bottom)"와 같은 상대어 및 그 파생어(예컨대, "수평으로(horizontally)", "아래로(downwardly)", "위로(upwardly)" 등)는 그 때 설명된 또는 논의 중인 도면에 도시된 방위를 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
이들 상대어는 설명의 편의를 위한 것이며 일반적으로 특정 방위를 요구하려는 것은 아니다. "연결(connected)" 및 "상호연결(interconnected)"과 같이, 부착, 커플링 등과 관련된 용어는 구조체들이 직접적으로 또는 중간 구조체를 통해 간접적으로 서로 고정 또는 부착되는 관계뿐만 아니라, 달리 명확히 설명되지 않는 한, 이동 가능한 또는 견고한 부착 또는 관계를 의미한다.
용어 "작동 가능하게 연결(operatively connected)"은 해당 구조체들이 그 관계에 의해서 의도된 대로 작동할 수 있게 하는 부착, 커플링 또는 연결이다.
용어 "통합"(또는 "단일")은 단일 부분으로 제조된 부품, 또는 서로 고정되어(즉, 비이동적으로) 연결된 개별 구성 요소로 제조된 부품을 지칭한다.
부가적으로, 청구범위에서 사용된 단수 표현("a" 및 "an")은 "적어도 하나(at least one)"를 의미하고, 청구범위에서 사용된 "둘(two)"은 "적어도 둘(at least two)"을 의미한다.
본 발명의 제 1 예시적인 실시예에 따른 유체 동역학적 토크-커플링 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일반적으로 첨부된 도면들에서 참조 번호 10으로 표시된다.
유체 동역학적 토크-커플링 장치(10)는 예를 들어 자동차의 구동 및 종동(또는 터빈) 샤프트(2)를 커플링하도록 의도된다.
이 경우, 구동 샤프트는 자동차의 내연 엔진(internal combustion engine; ICE)(6)의 출력 샤프트(즉, 크랭크 샤프트)(8)이고, 종동 샤프트(2)는 자동차의 자동 변속기의 입력 샤프트이다.
유체 동역학적 토크-커플링 장치(10)는, 오일 또는 변속기 유체와 같은 유체로 채워지고 회전 축(X)을 중심으로 회전 가능한 밀봉된 케이싱(12), 유체 동역학적 토크 컨버터(14), 록-업 클러치(16 1) 및 탄성 댐핑 장치(또는 비틀림 진동 댐퍼)(18 1)를 포함한다.
이하, 토크-커플링 장치(10)의 회전 축(X)에 대하여 축 방향 및 반경 방향이 고려된다. 록-업 클러치(16 1) 및 비틀림 진동 댐퍼(18 1)는 모두 케이싱(12) 내에 배치된다.
밀봉된 케이싱(12), 토크 컨버터(14), 록-업 클러치(16 1) 및 비틀림 진동 댐퍼 (18 1)는 모두 회전 축(X)을 중심으로 회전 가능하다.
본 명세서에서 논의되는 도면들은 하프-뷰(half-views), 즉 회전 축(X) 위의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(10)의 일부 또는 단편의 단면을 도시한다. 당업계에 알려진 바와 같이, 토크-커플링 장치(10)는 회전 축(X)에 대해 대칭적이다.
이하, 토크-커플링 장치(10)의 회전 축(X)에 대하여 축 방향 및 반경 방향이 고려된다. "축 방향으로", "반경 방향으로" 및 "원주 방향으로"와 같은 상대적인 용어는 각각 회전 축(X)에 대해 평행, 수직 및 원형 주위의 배향에 관한 것이다.
도 1에 도시된 예시적인 실시예에 따른 밀봉된 케이싱(12)은 제 1 쉘(또는 커버 쉘)(20), 및 제 1쉘(20)과 동축이면서 축 방향으로 마주보도록 배치되는 제 2 쉘(또는 임펠러 쉘)(22)을 포함한다.
제 1 쉘 및 제 2 쉘(20, 22)은 예를 들어 용접부(21)에 의해 그들의 외부 주변에 대해 이동 불가능하게(즉, 고정적으로) 상호 연결되고 서로 밀봉된다.
제 1 쉘(20)은 구동 샤프트에 이동 불가능하게(즉, 고정적으로) 연결되고, 보다 통상적으로는, 구동 샤프트(8)에 회전 불가능하게 고정된 플렉스 플레이트(9)를 통해 ICE의 출력 샤프트에 이동 불가능하게(즉, 고정적으로) 연결되며, 이에 따라 케이싱(12)은 엔진(6)이 토크를 전달하기 위해 작동하는 것과 동일한 속도로 회전한다.
구체적으로, 도 1의 도시된 실시예에서, 케이싱(12)은 ICE(6)에 의해 회전 가능하게 구동되고, 플렉스 플레이트(9)를 관통하는 스터드(13)에 의해 구동 샤프트(8)에 회전 불가능하게 커플링된다.
통상적으로, 스터드(13)는 예를 들어 용접에 의해 제 1 쉘(20)에 고정적으로 고정된다. 제 1 쉘 및 제 2 쉘(20, 22) 각각은 통합형(integral) 또는 일체형(one-piece)이며, 예를 들어 일체형 금속 시트들을 프레스-성형하여 제조될 수 있다.
케이싱(12)은 예를 들어 용접부(25)에 의해 커버 쉘(20)의 반경 방향 내부 단부에 이동 불가능하게 부착된(즉, 고정된) 환형의 센터 허브(24)를 더 포함한다.
센터 허브(24)는 토크-커플링 장치(10)를 조립하는 동안 회전 축(X)에 대해 커버 쉘(20)을 센터링하도록 구성된다.
토크 컨버터(14)는 임펠러 휠(때로는 펌프, 임펠러 어셈블리 또는 임펠러라고 함)(26), 터빈 휠(때로는 터빈 어셈블리 또는 터빈이라고 함)(28) 및 스테이터(stator)(30)(때로는 리액터라고 함)(30)를 포함하며, 스테이터(30)는 임펠러 휠(26)과 터빈 휠(28) 사이에 축 방향으로 개재된다.
임펠러 휠(26), 터빈 휠(28) 및 스테이터(30)는 서로 및 회전 축(X)과 동축으로 정렬된다. 임펠러 휠(26), 터빈 휠(28) 및 스테이터(30)는 총괄적으로 토러스를 형성한다. 임펠러 휠(26) 및 터빈 휠(28)은 당업계에 알려진 바와 같이 작동 시에 서로 유체 커플링될 수 있다.
다시 말해, 터빈 휠(28)은 임펠러 휠(26)에 의해 유체 역학적으로 구동될 수 있다.
임펠러 휠(26)은 임펠러 쉘(22), 회전 축(X)에 동축이고 임펠러 쉘(22)에 고정적으로(즉, 이동 불가능하게) 부착된(즉, 예를 들어 단일-부품으로서 임펠러 쉘(22)과 일체형(또는 이동 불가능하게) 형성된) 환형(또는 원통형) 임펠러 허브(23), 실질적으로 환형인 임펠러 코어 링(31), 및 예를 들어 브레이징(brazing)에 의해 임펠러 쉘(22) 및 임펠러 코어 링(31)에 고정적으로(즉, 이동 불가능하게) 부착된 복수의 임펠러 블레이드들(32)을 포함한다.
임펠러 쉘(22)은 예를 들어 단일 부품으로 이루어진 통합(또는 단일) 구성 요소이거나 또는 함께 고정적으로 연결되는 개별 구성 요소들이다.
도 1에 가장 잘 도시된 터빈 휠(28)은 회전 축(X)을 중심으로 회전할 수 있는 실질적으로 환형의 반-토로이드형(또는 오목형) 터빈 쉘(34), 실질적으로 환형 터빈 코어 링(35), 및 예를 들어 브레이징에 의해 터빈 쉘(34) 및 터빈 코어 링(35)에 고정적으로(즉, 이동 불가능하게) 부착되는 복수의 터빈 블레이드들(36)을 포함한다.
터빈 쉘(34), 터빈 코어 링(35) 및 터빈 블레이드들(36)은 통상적으로 스틸 블랭크들로부터 스탬핑하여 형성된다.
임펠러 쉘(22) 및 터빈 쉘(34)은 그들 사이에 실질적으로 토로이드형인 내부 챔버(또는 토러스 챔버)( C T )를 집합적으로 형성한다.
스테이터(30)는 효율적인 방식으로 터빈 휠(28)로부터 임펠러 휠(26)로 유체를 되돌리기 위해 임펠러 휠(26)과 터빈 휠(28) 사이에 위치된다. 스테이터(30)는 통상적으로 스테이터(30)의 역 회전을 방지하기 위해 일방향(또는 오버런) 클러치(44)에 장착된다.
제 1 스러스트 베어링(38 1)은 스테이터(30)의 제 1 측면 베어링 링(37 1)과 케이싱(12)의 임펠러쉘(22) 사이에 개재되고, 제 2 스러스트 베어링(38 2)은 스테이터(30)의 제 2 측면 베어링 링(37 2)과 터빈 쉘(34) 사이에 개재된다.
터빈 휠(28)은 리벳(42) 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해, 터빈(또는 출력) 허브(40)에 회전 불가능하게 고정된다.
터빈 허브(40)는 스플라인(43)과 함께 종동 샤프트(2)에 회전 불가능하게 커플링된다. 터빈 허브(40)는 회전 축(X)을 중심으로 회전 가능하며, 회전 축(X)에 대하여 종동 샤프트(2) 상에 터빈 휠(28)을 센터링하도록 종동 샤프트(2)와 동축이다.
통상적으로, 터빈 휠(28)의 터빈 블레이드들(36)은 공지된 방식으로 임펠러 휠(26)의 임펠러 블레이드들(32)과 상호 작용한다.
스테이터(30)는 일방향(또는 오버런) 클러치(44)를 통해 중공 고정식(즉, 움직이지 않는) 스테이터 샤프트(4)에 작동 가능하게 커플링된다.
종동 샤프트(2)는 도 1, 도 8 및 도 9에 가장 잘 도시된 바와 같이 중공 고정 스테이터 샤프트(4)를 통해 축 방향으로 연장된다.
스테이터(30)는 일방향 클러치(44)를 통해 스테이터 샤프트(4)에 회전 불가능하게 커플링된다.
낮은 터빈 샤프트 속도에서, 임펠러 휠(26)은 유압 유체가 임펠러 휠(26)로부터 터빈 휠(28)로 유동하게 한 다음, 스테이터(30)를 통해 임펠러 휠(26)로 역류하여 제 1 동력 유로를 제공한다.
스테이터(30)는 유체 유동 방향을 되돌리고 토크 증대를 위한 반응 토크(reaction torque)를 제공할 수 있도록 일방향 클러치(44)에 의한 회전에 대해 유지된다.
일방향 클러치(44)는 스테이터(30)가 한 방향으로만 회전할 수 있게 한다. 다시 말해, 스테이터(30)는 통상적으로 스테이터(30)가 역회전하는 것을 방지하기 위해 일방향 클러치(44)에 장착된다.
일방향 클러치(44)는 회전 축(X)과 동축이고 스테이터(30)의 중앙 스테이터 허브 보어(30a) 내에 장착되는 외부 링(45 1), 회전 축(X)에 동축인 내부 링(45 2), 및 외부 링(45 1)과 내부 링(45 2) 사이에 형성되는 환형의 공간에 원주 방향으로 배치된 스프래그(sprag)들 또는 로커(rocker)들과 같은 복수의 클러치 요소들(45 3)을 포함한다.
클러치 요소들(45 3)은 스테이터(30)를 한 방향으로만 회전시키고 스테이터(30)가 다른(반대) 방향으로 회전하는 것을 방지한다.
일방향 클러치(44)는 고정 샤프트(4)에 대해 회전하도록 지지된다. 고정 샤프트(4)는 변속기의 전방 지지부에 고정되도록 구성된다.
내부 링(45 2)의 내부 둘레 표면에는 스테이터 샤프트(4)의 반경 방향 외부 주변에 회전 불가능하게 커플링하기 위한 스플라인들(48)이 구비되어 있다.
다시 말해서, 내부 링(45 2)은 고정 스테이터 샤프트(4)에 스플라인 결합된다.
금속 또는 플라스틱으로 만들어진 환형 부싱(46)은 임펠러 허브(23)와 스테이터 샤프트(4) 사이에서 반경 방향으로 배치된다.
부싱(46)은 하나 이상의 축 방향 연장 채널들(47)을 포함하며, 이를 통해(도 1 및 도 8에 가장 잘 도시됨) 회전 축(X)의 축 방향으로 부싱(46)을 통한 유체 유동 경로를 제공한다.
토크-커플링 장치(10)의 록-업 클러치(16 1)는 마찰 디스크(50 1), 커버 쉘(20)로 축 방향으로 이동할 수 있고 커버 쉘(20)로부터 축 방향으로 이동할 수 있는 일반적으로 환형의 록업 피스톤(또는 압력 플레이트)(52), 및 록업 피스톤(52)이 피스톤 하우징 부재(54)와 커버 쉘(20) 사이에 배치되도록 커버 쉘(20)로부터 축 방향으로 이격된 환형 피스톤 하우징 부재(54)를 포함한다.
피스톤 하우징 부재(54)는 커버 쉘(20)의 센터 허브(24)와 일체로(또는 이동 불가능하게) 형성된다.
즉, 피스톤 하우징 부재(54)는 예를 들어 용접부(51)에 의해 커버 쉘(20)의 센터 허브(24)에 이동 불가능하게 부착(즉, 고정)되거나, 단일 부품으로서 임펠러 쉘(22)로 형성된다.
마찰 디스크(50 1)는 마찰 디스크(50 1)의 마찰 부분(56)으로부터 축 방향으로 그리고 반경 방향 외측으로 연장되는 하나 이상의 구동 탭들(또는 접합 요소들)(58 1) 및 일반적으로 반경 방향으로 향하는 마찰 부분(또는 마찰 링)(56)을 포함한다.
또한, 구동 탭들(58 1 )은 서로 등각으로 그리고 등거리로 이격된다. 예시적인 실시예의 마찰 부분(56)은 평평한(즉, 평면) 환형 링 형태이다.
마찰 디스크(50 1)의 환형 마찰 부분(56)은 도 6에 가장 잘 도시된 축 방향 반대편 마찰면들(56 1 및 56 2)을 갖는다. 마찰 디스크(50 1)의 마찰면(56 1)(마찰 디스크(50 1)의 맞물림 표면을 규정함)은 케이싱(12)의 제 1 쉘(20)에 형성되는 로킹 표면(12s)을 향한다.
환형 마찰 라이너(57)는 도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들어 접착 결합에 의해 마찰 디스크(50 1)의 마찰면들(56 1 및 56 2) 각각에 부착된다.
구동 탭들(58 1)을 갖는 마찰 디스크(50 1)는 바람직하게는 하나의 구성 요소 또는 단일의 구성 요소로 이루어진 통합(또는 단일) 부품이지만, 서로 고정 연결되는 개별 구성 요소들일 수도 있다.
바람직하게는, 구동 탭들(58 1)은 서로 등각으로 이격되도록 마찰 디스크(50 1) 상에 일체로 프레스-성형된다.
도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 마찰 디스크(50 1)의 구동 탭들(58 1) 각각은 환형(예를 들어, 실질적으로 원통형)의 반경 방향 외부 둘레 표면들(58s)을 가지며, 이는 마찰 디스크(50 1)의 센터링 표면을 규정한다.
실제로, 마찰 디스크(50)의 센터링 표면(57)은 도 5a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 일정 개수(본 발명의 제 1 예시적인 실시예에서 4개)의 마찰 디스크(50 1)의 구동 탭들(58 1)에 의해 형성된다.
토크-커플링 장치(10)의 록-업 클러치(16 1)는 비틀림 진동 댐퍼(torsional vibration damper)(18 1)와 커버 쉘(20) 사이에 배치된다.
비틀림 진동 댐퍼(18 1)는 마찰 디스크(50 1) 형태의 입력(또는 구동) 부재, 복수의 원주 방향으로 작동하는 제 1 토크 전달 탄성 부재들(스프링들)(83 1), 제 1 탄성 부재들(83 1)을 통해 마찰 디스크(50 1)의 구동 탭들(58 1)에 탄성적으로 커플링된 중간 부재(84), 복수의 원주 방향으로 작동하는 제 2 토크 전달 탄성 부재들(스프링들)(83 2), 및 제 2 탄성 부재들(83 2)을 통해 중간 부재(84)에 탄성적으로 커플링된 출력(또는 종동) 부재(33)를 포함한다.
출력 부재(33)는 예를 들어 용접부(41)에 의해 터빈 허브(40)에 회전 불가능하게 커플링된다.
도 3 및 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제 1 탄성 부재들(83 1)(본 명세서에서 반경 방향 외부 댐퍼 탄성 부재들로도 지칭됨)은 입력 부재(50 1)와 중간 부재(84) 사이에서 서로에 대해 직렬로 배치되는 한편, 제 2 탄성 부재들(83 2)(본 명세서에서 반경 방향으로 내부 댐퍼 탄성 부재들로도 지칭됨)은 중간 부재(84)와 출력 부재(33) 사이에서 서로에 대해 직렬로 배치된다.
도 3 및 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 중간 부재(84)는 실질적으로 환형 제 1 리테이너 플레이트(84A), 및 제 1 리테이너 플레이트(84A)에 축 방향 반대편에 배치된 실질적으로 환형 제 2 리테이너 플레이트(84B)를 포함한다.
제 1 및 제 2 리테이너 플레이트들(84A, 84B)은 서로 평행하고 회전 축(X)과 동축 이 되도록 종동 부재(33)의 축 방향 반대편 측면들(표면들)에 인접하게 장착된다.
제 1 및 제 2 리테이너 플레이트들(84A, 84B)은 출력 부재(33)에 대해 회전 가능하도록, 패스너들(87) 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 서로 이동 불가능하게(즉, 고정적으로) 고정된다.
따라서, 제 1 및 제 2 리테이너 플레이트들(84A, 84B)은 서로에 대해 회전 불가능하지만, 출력 부재(33) 및 입력 부재(50 1)에 대하여는 회전 가능하다.
또한, 제 2 탄성 부재(83 2)는 출력 부재(33)와 제 1 및 제 2 리테이너 플레이트들(84A, 84B) 사이에서 원주 방향으로 직렬로 배치된다. 구체적으로, 제 2 탄성 부재들(832)은 제 1 및 제 2 리테이너 플레이트들(84A, 84B) 사이에 축 방향으로 개재된다.
도 3 및 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제 2 리테이너 플레이트(84B)는 제 2 리테이너 플레이트(84B)의 외부 플랜지(84Bf)로부터 제 1 탄성 부재들(83 1) 과 마찰 디스크(50 1)의 구동 탭들(58)을 향해 축 방향 외측으로 연장되는 결합 부재DeletedTexts(engagement member)(85), 및 하나 이상의 제 1 접합 요소들(86 1)을 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 결합 부재(85)는 제 2 리테이너 플레이트(84B)와 일체로 프레스-성형된다.
대안적으로, 결합 부재(85)는 중간 부재(84)와 별도로 형성되며, 중간 부재(84)의 제 1 및 제 2 리테이너 플레이트들(84A, 84B) 중 적어도 하나에 회전 불가능하게 연결될 수 있다.
결합 부재(85)는 결합 부재(85) 내에 제 1 탄성 부재들(83 1)을 적어도 부분적으로 수용하도록, 제 1 탄성 부재(83 1)의 반경 방향 외측에 배치된다.
제 1 접합 요소들(86 1)은 서로 등각으로 이격되도록, 제 2 리테이너 플레이트(84B)의 결합 부재(85)와 일체로 프레스-성형된다. 제 1 접합 요소들(86 1)은 서로 마주보는 제 1 접합 요소들(861)의 둘레 단부들 상에 원주 방향 반대편(또는 원주 방향으로 서로 마주보는) 접합 표면들을 갖는다.
제 2 리테이너 플레이트(84B)는 제 2 리테이너 플레이트(84B)의 외부 플랜지(84Bf)로부터 제 1 탄성 부재들(83 1) 및 마찰 디스크(50 1-)의 구동 탭들(58)을 향해 축 방향 외측으로 연장되는 하나 이상의 제 2 접합 요소들(86 2)을 더 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 제 2 접합 요소들(862)은 제 2 리테이너 플레이트(84B)에 대해 회전 가능하도록 패스너(89) 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 제 2 리테이너 플레이트(84B)에 이동 불가능하게(즉, 고정적으로) 고정된다.
따라서, 제 1 및 제 2 접합 요소들(86 1, 86 2)은 서로에 대해 회전 불가능하지만, 입력 부재(50 1)에 대해서는 회전 가능하다.
제 2 접합 요소들(86 2)은 서로 등각으로 이격된다. 제 2 접합 요소들(862)은 서로 마주 보는 제 2 접합 요소들(86 2)의 둘레 단부들에서 원주 방향 반대편(또는 원주 방향으로 서로 마주보는) 접합 표면들을 갖는다.
제 1 탄성 부재들(83 1) 각각은 구동 부재(50 1)의 구동 탭들(58)과 중간 부재(84)의 제 2 리테이너 플레이트(84B)의 제 2 접합 요소들(862) 사이에서 원주 방향으로 배치된다.
마찰 디스크(50 1)는 케이싱(12)의 로킹 표면(12s)에 대해 마찰 디스크(501)를 선택적으로 결합시키도록, 회전 축(X)을 따라 케이싱(12)의 로킹 표면(12s)으로 및 로킹 표면(12s)으로부터 축 방향으로 이동 가능하다.
록업 피스톤(52)은 센터 허브(24)(이것에 회전 가능하도록) 및 피스톤 하우징 부재(54)에 장착된다.
록업 피스톤(52)은 예를 들어 한 세트의 탄성 텅(tongue)들(60)에 의해 피스톤 하우징 부재(54)에 회전 불가능하게 커플링되며, 이 한 세트의 탄성 텅들(60)은 실질적으로 하나의 원주 상에 배치되고, 피스톤 하우징 부재(54)와 록업 피스톤(52) 사이에서 접하도록 배치되며, 피스톤 하우징 부재(54)와 록업 피스톤(52)의 축 방향 상대 변위를 허용한다.
도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 구동 탭들(58 1) 각각은 회전 축(X)에 대해 비스듬한 각도로 마찰 디스크(50 1)의 마찰 부분(56)으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 경사(slanted portion) 부분(59 11) 및 축 방향 부분(59 12)을 포함하는 V자형 구성을 갖는다.
도 2에 더 도시된 바와 같이, 제 2 리테이너 플레이트(84B)의 결합 부재(85)는 마찰 디스크(50 1)의 구동 탭들(58 1)의 반경 방향 외부 둘레 표면들(즉, 센터링 표면들)(58s)에 인접한 자유 원위 단부(free distal end)(85e)를 갖는다.
결합 부재(85)의 자유 원위 단부(85e)에는 구동 탭들(58 1)의 반경 방향 외부 둘레 표면들(58s)에 인접하고 이에 대면하는(마주보는), 도 2에 가장 잘 도시된, 환형(예를 들어, 실질적으로 원통형)의, 반경 방향 내부 둘레 표면(85es)이 형성된다.
또한, 결합 부재(85)의 자유 원위 단부(85e)의 반경 방향 내부 표면(85es)은 구동 탭들(58 1)의 반경 방향 외부 둘레 표면들(58s)(즉, 센터링 표면들)에 상보적이다.
따라서, 결합 부재(85)의 자유 원위 단부(85e)의 반경 방향 내부 둘레 표면(85es)은 결합 부재(85)의 센터링 표면을 규정한다.
마찰 디스크(50 1)가 특정 속도 미만으로 회전할 경우, 마찰 디스크(50 1)의 구동 탭들(58 1)의 반경 방향 외부 둘레 표면들(58s)이 결합 부재(85)의 자유 원위 단부(85e)의 반경 방향 내부 표면(85es)과 접촉하여, 비틀림 진동 댐퍼(18 1)의 중간 부재(84)에 대해 마찰 디스크(50 1)를 센터링한다.
대안적으로, 도 9 내지 도 11b에 도시된 바와 같이, 토크-커플링 장치(10)는 마찰 디스크(50 2)의 마찰 부분(56)으로부터 축 방향으로 연장되고 반경 방향 외측으로 연장되는 하나 이상의 구동 탭들(58 2)을 갖는 마찰 디스크(50 2)를 포함하는 록-업 클러치(16 2)를 포함할 수 있다.
구동 탭들(58 2) 각각은 마찰 디스크(50 2)의 마찰 부분(56)으로부터 축 방향으로 연장되는 제 1 축 방향 부분(59 21), 제 1 축 방향 부분(59 11)으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 반경 방향 부분(59 R), 및 제 2 축 방향 부분(59 22)을 포함하는 U자형 구성을 갖는다.
도 10에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제 2 리테이너 플레이트(84B)의 결합 부재(85)의 자유 원위 단부(85e)는 구동 탭들(58 1)의 반경 방향 외부 둘레 표면들(58s)에 인접해 있다.
또한, 결합 부재(85)의 자유 원위 단부(85e)의 반경 방향 내부 표면(85es)은 도 10에 도시된 바와 같이, 구동 탭들(58 2)의 반경 방향 외부 둘레 표면들(58s)에 인접하며 이것에 대면하고 있다.
또한, 결합 부재(85)의 자유 원위 단부(85e)의 반경 방향 내부 표면(85es)은 구동 탭들(58 2)의 반경 방향 외부 둘레 표면들(58s)에 상보적이다.
마찰 디스크(50 2)가 특정 속도 미만으로 회전할 경우, 마찰 디스크(50 2)의 구동 탭들(58 2)의 반경 방향 외부 둘레 표면들(58s)은 결합 부재(85)의 자유 원위 단부(85e)의 반경 방향 내부 표면(85es)과 접촉하여, 비틀림 진동 댐퍼(18 2)의 중간 부재(84)에 대해 마찰 디스크(50 2)를 센터링한다.
비틀림 진동 댐퍼(18 1)는 실질적 환형 지지 플레이트(88) 및 환형 지지 플레이트(88)에 피봇식으로 장착된 적어도 한 쌍의(즉, 제 1 및 제 2) 펜듈럼 매스(pendulum mass)들(90)(또는 플라이웨이트(flyweight)들)을 차례로 포함하는 펜듈럼 오실레이터(pendulum oscillator)(19)를 더 포함한다.
환형 지지 플레이트(88)는 도 3 및 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 리테이너 플레이트들(84A, 84B) 사이에 축 방향으로 배치되고, 패스너(87) 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 제 1 및 제 2 리테이너 플레이트들(84A, 84B)에 이동 불가능하게(즉, 고정적으로) 고정됨으로써, 중간 부재(84)에 대해 회전 불가능하게 된다.
제 1 및 제 2 펜듈럼 매스들(90)은 지지 플레이트(88)의 축 방향 반대편 측면들 상에 축 방향으로 배열(장착)된다.
제 1 및 제 2 플라이웨이트들(90)은 지지 플레이트(88)의 반경 방향 외부 단부에서 관련 개구(93)를 통해 축 방향으로 관통하는 적어도 하나의 연결 부재(92)에 의해 서로 축 방향으로 연결된다.
예시적인 실시예에 따르면, 펜듈럼 오실레이터(19)는 3쌍의 제 1 및 제 2 플라이웨이트들(90)을 포함하며, 각 쌍의 제 1 및 제 2 플라이웨이트들(90)은 지지 플레이트(88)에서 관련 개구(93)를 통해 축 방향으로 관통하는 2개의 연결 부재들(92)에 의해 서로 축 방향으로 연결된다.
펜듈럼 오실레이터(19)는 하나 이상의 쌍의 제 1 및 제 2 플라이웨이트들(90)을 포함할 수 있다. 도 4의 예시된 실시예에서, 실질적으로 제 1 및 제 2 플라이웨이트들(90)은 구조적으로 및 기능적으로 유사하다.
제 1 및 제 2 플라이웨이트들(90)은 회전 축(X)에 직교하는 회전 평면에서 지지 플레이트(88)에 대해 오실레이트하도록 구성된다.
따라서, 내연 엔진의 회전 불규칙에 반응하여, 제 1 및 제 2 플라이웨이트들(90) 각각이 시프트됨으로써 이것의 매스의 센터가 펜듈럼 방식으로 오실레이트하게 된다.
제 1 및 제 2 플라이웨이트들(90) 각각의 오실레이트 빈도는 내연 엔진의 크랭크 샤프트(8)의 회전 속도에 비례한다. 제 1 및 제 2 플라이웨이트들(90)의 이러한 펜듈럼 모션에 의해 엔진의 진동 및 회전 불규칙성이 감쇠 및 흡수될 수 있다.
록업 피스톤(52)은 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 피스톤 하우징 부재(54)를 향해 축 방향으로 플레이트 부분(53p)의 반경 방향 외부 단부로부터 연장되는 반경 방향 플레이트 부분(53p) 및 원통형 외부 부분(53o)을 갖는다.
록업 피스톤(52)의 원통형 외부 부분(53o)은 피스톤 하우징 부재(54)의 반경 방향 외부 단부(55o) 상에서 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지된다.
록업 피스톤(52)의 플레이트 부분(53p)의 반경 방향 내부 둘레 단부에서 축 방향으로 연장되는 것은 록업 피스톤(52)의 원통형 외부 부분(53o)에 대해 회전 축(X)에 근접한 실질적 원통형 플랜지(53f)이다. 록업 피스톤(52)의 원통형 플랜지(53f)는 센터 허브(24)에 대해 회전 가능하며 축 방향으로 이동 가능하다.
플레이트 부분(53p), 외부 부분(53o) 및 원통형 플랜지(53f)를 가진 록업 피스톤(52)은, 예를 들어 원-피스 금속 시트들을 프레스-성형함으로써 단일 부품으로 제조되거나, 또는 서로 고정적으로 연결된 개별 구성 요소를 포함하는 일체형(또는 단일) 구성 요소이다.
피스톤 하우징 부재(54)의 반경 방향 외부 단부(55o)에는 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 그 내부에 O-링(64)을 수용하도록 구성된 환형 그루브(62)가 형성된다.
O-링(64)은 록업 피스톤(52)의 원통형 외부 부분(53o)과 슬라이딩 접촉한다. 밀봉 부재(예를 들어, O-링)(64)는 록업 피스톤(52)의 실질적 원통형 외부 부분(53o)과 피스톤 하우징 부재(54)의 계면을 밀봉한다.
유사하게, 센터 허브(24)의 반경 방향 외부 표면은 도 6 및 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, O-링(67)과 같은 밀봉 부재를 수용하기 위한 환형 슬롯(또는 밀봉 그루브)(66)을 포함한다.
밀봉 부재(예를 들어, O-링)(67)는 실질적 원통형 플랜지(53f)와 센터 허브(24)의 계면을 밀봉한다. 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 록업 피스톤(52)은 이 계면을 따라 센터 허브(24)에 대해 축 방향으로 이동 가능하다.
따라서, 유압 밀봉된 제 1 유압 챔버(C11)는 도 1 및 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 록업 피스톤(52), 피스톤 하우징 부재(54) 및 센터 허브(24) 사이에 규정된다. 도 1 및 도 3에 가장 잘 도시된[도면에 나타나 있지 않음] 제 2 유압 챔버(C21)는 록업 피스톤(52), 커버 쉘(20) 및 센터 허브(24) 사이에 규정된다.
케이싱(12)의 나머지 내부 캐비티(즉, 제 1 유압 챔버(C11) 및 제 2 유압 챔버(C21) 이외는 토러스 챔버(torus chamber)(C T)를 포함함)는 도 1에 도시된[도면에 나타나 있지 않음] 제 3 유압 챔버(C31)를 규정한다.
센터 허브(24)는 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 케이싱(12)의 외부에 배치되고 제 1 반경(R 1)을 갖는 실질적 원통형 반경 방향 외부 제 1 둘레 표면(72 1)을 규정하는 제 1 계단형 부분(70 1)과, 제 1 계단형 부분(70 1)으로부터 축 방향 내측으로 오프셋되고 제 2 반경(R 2)을 갖는 실질적 원통형 반경 방향 외부 제 2 둘레 표면(72 2)을 규정하는 제 2 계단형 부분(70 2)과, 제 2 계단형 부분(70 2)으로부터 축 방향 내측으로 오프셋되고 제 3 반경(R 3)을 갖는 실질적 원통형 외부 제 3 둘레 표면(72 3)을 규정하는 제 3 계단형 부분(70 3)과, 제 3 계단형 부분(70 3)으로부터 축 방향 내측으로 오프셋되고 제 4 반경(R 4)을 갖는 실질적 원통형 반경 방향 외부 제 4 둘레 표면(72 4)을 규정하는 제 4 계단형 부분(70 4)을 구비한다.
도 6에 더 도시된 바와 같이,
a. 제 1 반경(R 1) < 제 2 반경(R 2),
b. 제 2 반경(R 2) < 제 3 반경(R 3),
c. 제 3 반경(R 3) < 제 4 반경(R 4) 이다.
센터 허브(24)는 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제 5 반경(R 5)을 갖는 실질적 원통형 반경 방향 내부 제 5 둘레 표면(72 5) 및 제 6 반경(R6)을 가지며 제 5 둘레 표면(72 5)으로부터 외측으로 오프셋되는 실질적 원통형 반경 방향 내부 제 6 둘레 표면(72 6)을 포함하는 내부 계단형 축 방향 보어를 더 구비한다.
도 7에 더 도시된 바와 같이, 제 5 반경(R 5) > 제 6 반경(R 6)이다.
센터 허브(24)는 종동 샤프트(2) 및 터빈 허브(40) 모두에 대해 회전 가능하다. 따라서, 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 센터 허브(24)의 제 3 계단형 부분(703)의 제 6 둘레 표면(72 6)과 슬라이딩 접촉하는 O-링(75)과 같은, 밀봉 부재를 수용하는 환형 그루브(74)가 형성된다.
또한, 레이디얼 베어링(radial bearing)(76)(예를 들어, 금속 또는 플라스틱 부싱)이 센터 허브(24)의 제 5 둘레 표면(72 5)과 터빈 허브(40)의 실질적 원통형 반경 방향 외부 둘레 표면 사이에 반경 방향으로 배치되며, 스러스트 베어링(thrust bearing)(78)(예를 들어 금속 또는 플라스틱 부싱)이 센터 허브(24)와 터빈 허브(40) 사이에 축 방향으로 배치된다.
조립 과정에서 센터 허브(24)의 제 1 계단형 부분(70 1)의 제 1 둘레 표면(72 1)은 자동차 엔진(6)의 크랭크 샤프트(8)에 대하여 토크-커플링 장치(10)를 센터링하기 위해 엔진 크랭크 샤프트(8) 내에 위치된다.
센터 허브(24)를 용접하는 동안 센터 허브(24)의 제 2 계단형 부분(70 2)의 제 2 둘레 표면(72 2)은 회전 축(X)에 대해 커버 쉘(20)을 센터링한다. 센터 허브(24)의 제 3 계단형 부분(70 3)의 제 3 둘레 표면(72 3)은 회전 축(X)에 대하여 피스톤(52) 및 피스톤 하우징(54)을 센터링한다.
센터 허브(24)의 제 3 계단형 부분(70 3)은 또한 밀봉 그루브(66)를 포함한다. 센터 허브(24)의 제 5 둘레 표면(72 5)은 부싱(76)에 의해 가압됨으로써 회전 축(X)에 대하여 터빈 허브(40)를 센터링한다.
센터 허브(24)의 제 6 둘레 표면(72 6)은 회전 축(X)에 대해 종동 샤프트(2)를 센터링하고 종동 샤프트(2)를 동적으로 밀봉하여, 제 1 및 제 2 유압 챔버들(C11 및 C21)을 분리시킨다.
피스톤 하우징 부재(54)의 반경 방향 외부 단부(55o)는 센터 허브(24)의 제 4 계단형 부분(70 4)과 접촉하여 제 3 계단형 부분(70 3)의 제 3 둘레 표면(72 3) 상에 배치되며, 이에 따라 센터 허브(24)에 대한 피스톤 하우징 부재(54)의 최내측 축 방향 위치를 규정한다.
그 후, 피스톤 하우징 부재(54)는 예를 들어 용접부(51)에 의해 센터 허브(24)의 제 4 계단형 부분(70 4-)에 이동 불가능하게 부착(즉, 고정)된다. 따라서, 피스톤 하우징 부재(54) 및 센터 허브(24)는 이동 불가능하게(즉, 고정적으로) 상호 연결되고 서로 밀봉된다.
종동 샤프트(2)에는 회전 축(X)과 동축인 중심 보어(2a)가 관통된다. 중심 보어(2a)는 대체로 축 방향으로 연장되는 제 1 유압 유체 통로를 규정한다.
반경 방향으로 스테이터 샤프트(4)와 종동 샤프트(2) 사이, 그리고 반경 방향으로 터빈 허브(40)와 종동 샤프트(2) 사이의 환형 캐비티는 일반적으로 축 방향으로 연장되는 제 2 유압 유체 통로(3)를 규정한다.
도 1에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제 1 유압 유체 통로(2a) 및 제 2 유압 유체 통로(3)는 독립적이며 별개의 것이다. 임펠러 허브(23)의 원통형 내부 둘레 표면과 스테이터 샤프트(4)(부싱(36)을 통한 하나 이상의 축 방향 채널들(47)을 포함) 사이에 반경 방향으로 위치하는 환형 캐비티는 일반적으로 축 방향으로 연장되는 제 3 유압 유체 통로(5)를 규정한다.
도 1에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제 1 유압 유체 통로(2a), 제 2 유압 유체 통로(3) 및 제 3 유압 유체 통로(5)는 독립적이며 별개의 것이다(즉, 서로 유체 분리됨).
센터 허브(24)에는 제 1 유압 채널(82 1) 및 제 2 유압 채널(82 2)이 제공되며, 둘 모두 원통형 보어 형태이다. 제 1 유압 채널(82 1)은 종동 샤프트(2)에서 제 1 유압 챔버(C11)를 제 1 유압 유체 통로(2a)와 유체적으로(또는 유압식으로) 상호 연결한다.
제 2 유압 채널(82 2)은 제 2 유압 챔버(C21)를 제 2 유압 유체 통로(3)와 유압식으로 상호 연결한다. 터빈 허브(40)와 종동 샤프트(2) 사이의 하나 이상의 스플라인 톱니(예를 들어, 스플라인들(43)에서)는 제 2 유압 채널(82 2)을 통한 제 2 유압 유체 통로(3)로부터 제 2 유압 챔버(C21)로의 유압 유체 유동을 허용하기 위해 제거되었다는 것을 이해해야 한다.
록업 피스톤(52)이 커버 쉘(20)과 록업 피스톤(52) 사이에서 마찰 디스크(50 1)의 마찰 부분(56)과 결합(또는 클램프)하기 위해 유압의 영향에 따라 커버 쉘(20)을 향해 축 방향으로 변위될 경우, 록-업 클러치(16 1)는 폐쇄(또는 결합)된다.
록-업 클러치(16 1)가 폐쇄되고 마찰 디스크(50 1)의 마찰 부분(56)이 록업 피스톤(52)의 작동에 의해 커버 쉘(20)에 결합될 경우, 엔진 토크가 케이싱(12)으로부터 마찰 디스크(501)로 전달된다.
따라서, 유압의 영향 하에서 록업 피스톤(52)이 자신과 케이싱(12)의 커버 쉘(20) 사이의 마찰 디스크(50 1)의 마찰 부분(56)을 클램핑할 경우, 록-업 클러치(16 1)의 잠금은 충격 없이 비틀림 진동 댐퍼(18 1)를 통해, 차량의 엔진(6)의 크랭크 샤프트(8)에 비회전식으로 연결된, 케이싱(12)으로부터 터빈 허브(40) 상의 스플라인들(43)에 의한 종동 샤프트(2)의 직접 구동을 허용하며, 엔진으로부터의 진동들이 필터링된다.
제 1 유압 유체 통로(2a) 및 제 1 유압 채널(82 1)(도 1 에 화살표 F1로 표시됨)을 통해 제 1 유압 챔버(C11)로 공급되는 유압 유체(예컨대, 오일)로 인하여, 록업 피스톤(52)이 커버 쉘(20)을 향해 축 방향으로 이동하여 커버 쉘(20)에 대해 마찰 디스크(50 1)를 가압하게 되며, 이에 따라 마찰 디스크(50 1)는 록업 위치(또는 모드)에서 커버 쉘(20)과 마찰 비회전식으로 결합한다.
제 2 유압 유체 통로(3) 및 제 2 유압 채널(82 2)(도 1의 화살표 F2로 표시됨)을 통해 제 2 유압 챔버(C21)로 공급되는 유압 유체로 인하여, 록업 피스톤(52)이 커버 쉘(20)로부터 축 방향으로 멀어지도록 이동하여 마찰 디스크(50 1)를 해제하게 되며, 이에 따라 마찰 디스크(50 1)는 비-록업 위치(또는 모드)에서 커버 쉘(20)로부터 마찰식으로(frictionally) 분리된다.
유압 유체는 제 3 유압 챔버(C31)의 토러스 챔버(CT)로부터 제 1 스러스트 베어링(381)과 부싱(46)을 관통하는 하나 이상의 축 방향 채널들(47)을 포함하는 제 3 유압 유체 통로(5)(도 1에서 화살표 F3으로 표시됨)를 통해 흐른다.
일방향 클러치(44)의 내부 링(45 2)의 반경 방향 내부 둘레 표면(45 2s)에 장착된 밀봉 부재(80)는 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 일방향 클러치(44)의 내부 링(45 2)과, 터빈 허브(40)의 반경 방향의 외부 밀봉 표면(40s)의 계면을 밀봉한다. 스테이터(30)의 일방향 클러치(44)의 내부 링(45 2)과 터빈 허브(40) 사이의 밀봉 부재(80)는 제 2 유압 챔버(C21)로부터의 오일 누출을 방지한다.
도 12 내지 도 18에 도시된 추가 실시예들을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 다양한 수정, 변경 및 개조가 전술한 실시예에 의해서 실시될 수 있다.
간략화를 위해, 도 1 내지 도 11b와 관련하여 위에서 설명된 도 12 내지 도 18에서의 참조 문자들은, 도 12 내지 도 18의 추가 실시예들을 설명하는데 필요하거나 유용한 범위를 제외하고는, 아래에서 더 상세히 설명되지 않는다.
수정된 구성 요소들 및 부품들은 그 구성 요소들 또는 부품들의 참조 번호에 대하여 100, 200 등의 숫자를 추가함으로써 표시된다.
도 12 및 도 13에 도시된 제 2 예시적인 실시예의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(110)에서, 고정 스테이터 샤프트(4)는 고정 스테이터 샤프트(104)로 대체된다.
도 12 및 도 13의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(110)는 실질적으로 도 1 내지 도 11b의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(10)에 대응하며, 따라서 이하에서는 상이한 부분들에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
금속 또는 플라스틱으로 만들어진 환형 부싱(146)은, 임펠러 허브(23)와 중공의 고정 스테이터 샤프트(104) 사이에 반경 방향으로 배치된다.
부싱(146)은 그것을 관통하는 하나 이상의 축 방향 채널들을 포함하지 않으므로, 회전 축(X)의 축 방향에서의 임펠러 허브(23)와 스테이터 샤프트(104) 사이의 유압 유체 유동을 방지한다.
일반적으로 원통형 슬리브(108)는 예를 들어 프레스-피팅(press-fitting)에 의해 고정 스테이터 샤프트(104)에 고정(즉, 비이동식으로 고정)된다.
슬리브(108)는 고정 스테이터 샤프트(104)로부터 반경 방향으로 이격되어 슬리브(108)와 고정 스테이터 샤프트(104) 사이에 제 3 유압 유체 통로(105)를 규정한다.
고정 스테이터 샤프트(104)는 일반적으로 그것을 관통하여 반경 방향으로 연장되고 임펠러 허브(23)의 원통형 내부 둘레 표면과 스테이터 샤프트(104) 사이에서 반경 방향으로 위치된 환형 캐비티(115)와 제 3 유압 유체 통로(105)를 유체 연결하는 하나 이상의 반경 방향 유압 채널들(106)을 갖는다.
도 12 내지 도 14에 가장 잘 도시된 바와 같이, 하나 이상의 반경 방향 유압 채널들(106)은 회전 축(X)에 대해 실질적으로 반경 방향으로, 즉 실질적으로 수직하게(또는 직각으로) 연장된다.
제 3 유압 유체 통로(105)는 하나 이상의 유압 채널들(106)을 통해 토러스 챔버(C T)와 유체 연결된다.
스테이터 샤프트(104)와 종동 샤프트(2) 사이에 반경 방향, 및 터빈 허브(40) 또는 슬리브(108)와 종동 샤프트(2) 사이에 반경 방향의 환형 캐비티는 제 2 유압 유체 통로(103)를 규정한다.
제 1 유압 유체 통로(2a) 및 제 1 유압 채널(82 1)(도 12에서 화살표 F11로 표시됨)을 통해 제 1 유압 챔버(C12)로 공급되는 유압 유체(예컨대, 오일)로 인하여, 록업 피스톤(52)이 커버 쉘(20)을 향해 축 방향으로 이동하여 커버 쉘(20)에 대해 마찰 디스크(50 1)를 가압하게 되며, 이에 따라 마찰 디스크(50 1)는 록업 위치(또는 모드)에서 커버 쉘(20)과 마찰 비회전식으로(frictionally non-rotatably engage) 결합한다.
제 2 유압 유체 통로(103) 및 제 2 유압 채널(82 2)(도 12에서 화살표 F21로 표시됨)을 통해 제 2 유압 챔버(C22)로 공급되는 유압 유체로 인하여, 록업 피스톤(52)이 커버 쉘(20)로부터 축 방향으로 멀어지도록 이동하여 마찰 디스크(50 1)를 해제하게 되며, 이에 따라 마찰 디스크(50 1)는 비-록업 위치(또는 모드)에서 커버 쉘(20)로부터 마찰식으로 분리된다(frictionally disengage).
유압 유체(도 12에서 화살표 F32로 표시됨)는 제 3 유압 챔버(C31)의 토러스 챔버(C T)로부터 제 1 스러스트 베어링(38 1)을 거쳐 환형 캐비티(115)로, 그리고 반경 방향 유압 채널(106)을 통해 환형 캐비티(115)로부터 제 3 유압 유체 통로(105)(도 13에 가장 잘 도시됨)로 지나간다.
록업 피스톤(52)이 커버 쉘(20)과 록업 피스톤(52) 사이의 마찰 디스크(50 1)의 마찰 부분(56)과 결합(또는 클램프)하기 위해 유압의 영향 하에서 커버 쉘(20)을 향해 축 방향으로 이동하는 경우, 록-업 클러치(16 1)는 폐쇄(또는 결합)된다.
록-업 클러치(16 1)가 폐쇄되고 마찰 디스크(50 1)의 마찰 피스톤(56)이 록업 피스톤(52)의 작동에 의해 커버 쉘(20)에 결합되는 경우, 엔진 토크가 케이싱(12)으로부터 마찰 디스크(501)로 전달된다.
따라서, 유압의 영향 하에서 록업 피스톤(52)이 자신과 케이싱(12)의 커버 쉘(20) 사이의 마찰 디스크(50 1)의 마찰 부분(56)을 클램핑 할 경우, 록-업 클러치(16 1)의 잠금은 충격 없이 비틀림 진동 댐퍼(18 1)를 통해, 차량의 엔진(6)의 크랭크 샤프트에 비회전식으로 연결된, 케이싱(12)으로부터 터빈 허브(40) 상의 스플라인들(43)에 의한 종동 샤프트(2)의 직접 구동을 허용하며, 엔진으로부터의 진동들이 필터링된다.
제 1 유압 유체 통로(2a) 및 제 1 유압 채널(82 1)(도 12에 화살표 F11로 표시됨)을 통해 제 1 유압 챔버(C12)로 공급되는 유압 유체(예컨대, 오일)로 인하여, 록업 피스톤(52)이 커버 쉘(20)을 향해 축 방향으로 이동하여 커버 쉘(20)에 대해 마찰 디스크(50 1)를 가압하게 되며, 이에 따라 마찰 디스크(50 1)는 록업 위치(또는 모드)에서 커버 쉘(20)과 마찰 비회전식으로 결합한다(frictionally non-rotatably engage).
제 2 유압 유체 통로(103) 및 제 2 유압 채널(82 2)(도 12에서 화살표 F21로 표시됨)을 통해 제 2 유압 챔버(C22)로 공급되는 유압 유체로 인하여, 록업 피스톤(52)이 커버 쉘(20)로부터 축 방향으로 멀어지도록 이동하여 마찰 디스크(50 1)를 해제하게 되며, 이에 따라 마찰 디스크(50 1)는 비-록업 위치(또는 모드)에서 커버 쉘(20)로부터 마찰식으로 분리된다(frictionally disengage).
유압 유체는 제 3 유압 챔버(C32)의 토러스 챔버(C T)로부터 제 1 스러스트 베어링(38 1)과 슬리브(108)를 관통하는 하나 이상의 반경 방향 유압 채널들(106)을 포함하는 제 3 유압 유체 통로(105)(도 12에서 화살표 F31로 표시됨)를 통해 흐른다.
도 15에 도시된 제 3 예시적인 실시예의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(210)에서는, 출력 허브(40), 록-업 클러치(16 1) 및 비틀림 진동 댐퍼(18 1)가 출력 허브(240), 록-업 클러치(216) 및 비틀림 진동 댐퍼(218)로 대체된다.
도 15의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(210)는 실질적으로 도 12 및 도 13의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(110)에 대응하며, 따라서 이하에서는 상이한 부분들에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
터빈 휠(28)은 기계적 패스너들(242) 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 터빈 플랜지(239)에 비회전식으로 고정된다. 결과적으로, 터빈 플랜지(239)와 비틀림 진동 댐퍼(218)의 출력 부재(233)는 리벳들(241) 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 출력 허브(240)에 비회전식으로 고정된다.
출력 허브(240)는 스플라인들(243)로 종동 샤프트(2)에 비회전식으로 커플링된다. 출력 허브(240)는 회전 축(X)을 중심으로 회전 가능하며, 회전 축(X)에 대하여 종동 샤프트(2) 상의 터빈 휠(28)을 센터링하도록 종동 샤프트(2)와 동축이다.
또한, 레이디얼 베어링(277)(예를 들어, 금속 또는 플라스틱 부싱)이 센터 허브(24)의 반경 방향 내부 제 6 둘레 표면(72 6)과 종동 샤프트(2)의 실질적 원통형 반경 방향 외부 둘레 표면 사이에 반경 방향으로 배치된다.
스테이터(30)는 일방향(또는 오버러닝(overrunning)) 클러치(44)를 통해 고정 스테이터 샤프트(204)에 회전식으로 커플링된다.
토크-커플링 장치(210)의 록-업 클러치(216)는 비틀림 진동 댐퍼(218)와 커버 쉘(20) 사이에 배치된다.
도 15 및 도 16에 가장 잘 도시된 바와 같이, 토크-커플링 장치(210)의 록-업 클러치(216)는 예를 들어 용접 또는 기계적 패스너(들)에 의해 케이싱(12)의 커버 쉘(20)에 비회전식으로 고정되는(즉, 픽스되는) 반경 방향 내부(또는 제 1) 디스크 캐리어(268)와, 반경 방향 외부(또는 제 2) 디스크 캐리어(269)와, 그 각각이 반경 방향 외부 디스크 캐리어(269)에 비회전식으로 커플링되는 하나 이상의 환형 구동(또는 마찰) 링들(256)과, 그 각각이 내부 디스크 캐리어(268)에 비회전식으로 커플링되는 하나 이상의 환형 종동(또는 카운터) 디스크들(271)을 포함한다.
도 15 및 16에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각각의 환형 마찰 링들(256) 및 각각의 환형 카운터 디스크들(271)은 내부 디스크 캐리어(268)와 외부 디스크 캐리어(269) 사이에서 반경 방향으로 연장된다.
제 3 예시적인 실시예의 마찰 링들(256) 각각은 평평한(즉, 평면의) 환형 링의 형태이다. 환형 마찰 링들(256)은 축 방향 반대편(또는, 축 방향으로 마주보는) 마찰면들을 갖는다.
환형 마찰 라이너(257)는 도 15 및 도 16에 가장 잘 도시된 바와 같이, 예를 들어 접착 결합에 의해 각각의 마찰 링들(256)의 축 방향 반대편 마찰면들 각각에 부착된다.
마찰 링들(256)과 카운터 디스크들(271)은 내부 디스크 캐리어(268)와 외부 디스크 캐리어(269) 사이에서 반경 방향으로 연장되는 클러치 팩(clutch pack)(294)을 함께 규정한다.
내부 디스크 캐리어(268)는 스플라인들, 즉 복수의 축 방향으로 연장되는 반경 방향 외부 톱니가 형성된 원통형 드럼 부재이다. 유사하게, 외부 디스크 캐리어(269)는 스플라인들, 즉 복수의 축 방향으로 연장되는 반경 방향 내부 톱니가 형성된 원통형 드럼 부재이다.
각각의 마찰 링들(256)의 반경 방향 외측 부분에는 외부 디스크 캐리어(269)의 반경 방향 내부 톱니와 맞물리는 스플라인들, 즉 연동 톱니가 형성되어 있다.
따라서, 마찰 링들(256)은 외부 디스크 캐리어(269)에 대해 회전 불가능하지만 축 방향으로는 이동 가능하다. 유사하게, 각각의 카운터 디스크들(271)의 반경 방향 내측 부분에는 내부 디스크 캐리어(268)의 반경 방향 외부 톱니와 맞물리는 스플라인들, 즉 연동 톱니가 형성되어 있다.
따라서, 카운터 디스크들(271)은 내부 디스크 캐리어(268)에 대해 회전 불가능하지만 축 방향으로는 이동 가능하다. 마찰 링(256)들은 카운터 디스크들(271)과 교번한다.
마찰 링들(256)은 도 15에 가장 잘 도시된 바와 같이, 회전 축(X)을 따라 케이싱(12)의 커버 쉘(20)로 및 커버 쉘(20)로부터 축 방향으로 이동 가능하다. 유사하게, 카운터 디스크들(271)은 회전 축(X)을 따라 케이싱(12)의 커버 쉘(20)로 및 커버 쉘(20)로부터 축 방향으로 이동 가능하다.
록-업 클러치(216)의 록업 피스톤(252)은 예를 들어 한 세트의 탄성 텅들(260)에 의해 피스톤 하우징 부재(254)에 비회전식으로 커플링되며, 이 한 세트의 탄성 텅들(260)은 실질적으로 하나의 원주 상에 배치되고, 피스톤 하우징 부재(254)와 록업 피스톤(252) 사이에서 접하도록 배치되며, 피스톤 하우징 부재(254)와 록업 피스톤(252)의 축 방향 상대 변위를 허용한다.
비틀림 진동 댐퍼(218)는 록-업 클러치(216)의 외부 디스크 캐리어(269)로부터 축 방향 및 반경 방향 외측으로 연장되는 하나 이상의 구동 탭들(또는 접합 요소들)(258) 형태의 입력(또는 구동) 부재를 포함한다.
또한, 구동 탭들(258)은 서로 등각으로 및 등거리로 이격되어 있다. 비틀림 진동 댐퍼(218)의 입력 부재(258)는 리벳(273)(도 15 및 16에 도시됨), 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해, 또는 접착 결합에 의해 록-업 클러치(216)의 외부 디스크 캐리어(269)에 비회전식으로 연결된다.
입력 부재(258)는 중간 부재(284)에 속하는 탭(286 3)과 슬라이딩 접촉하도록 의도된 부분(258 1)을 포함한다.
이 부분(258 1)은 탭(286 3)의 반경 방향 내측에 배치되며, 탭(286 3)과 영구적으로 슬라이딩 접촉한다. 부분(258 1)은 비틀림 진동 댐퍼(218)에 대한 센터링 장치를 형성한다. 부분(258 1)은 록-업 클러치(216)의 반경 방향 외부 디스크 캐리어(269)에 링크된다.
탭(286 3)은 제 2 리테이너 플레이트(284B)의 외부 플랜지(284BF)에 비이동식으로 장착되는 환형 부분을 형성한다.
일반적으로 원통형 슬리브(208)는 예를 들어 프레스-피팅에 의해 고정 스테이터 샤프트(204)에 고정(즉, 비이동식으로 고정)된다. 슬리브(208)는 고정 스테이터 샤프트(204)로부터 반경 방향으로 이격되어 슬리브(208)와 고정 스테이터 샤프트(204) 사이에 제 3 유압 유체 통로(205)를 규정한다.
고정 스테이터 샤프트(204)는 일반적으로 그것을 관통하여 반경 방향으로 연장되고 임펠러 허브(23)의 원통형 내부 둘레 표면과 스테이터 샤프트(204) 사이에서 반경 방향으로 위치된 환형 캐비티(215)와 제 3 유압 유체 통로(205)를 유체 연결하는 하나 이상의 경사 유압 채널들(206)을 갖는다.
도 15 및 도 16에 가장 잘 도시된 바와 같이, 하나 이상의 반경 방향 유압 채널들(206)은 경사져 있으며, 즉, 회전 축(X)에 대해 경사 각으로 연장된다.
제 3 유압 유체 통로(205)는 하나 이상의 유압 채널들(206)을 통해 토러스 챔버(C T)와 유체 연결된다. 스테이터 샤프트(204)와 종동 샤프트(2) 사이에 반경 방향, 및 출력 허브(240) 또는 슬리브(208)와 종동 샤프트(2) 사이에 반경 방향의 환형 캐비티는 제 2 유압 유체 통로(203)를 규정한다.
제 1 유압 유체 통로(2a) 및 제 1 유압 채널(82 1)(도 15에서 화살표 F12로 표시됨)을 통해 제 1 유압 챔버(C13)로 공급되는 유압 유체(예컨대, 오일)로 인하여, 록업 피스톤(252)이 커버 쉘(20)을 향해 축 방향으로 이동함으로써 록업 위치(또는 모드)에서 록-업 클러치(216)와 마찰식으로 결합(frictionally engage)하게 된다.
제 2 유압 유체 통로(203) 및 제 2 유압 채널(82 2)(도 15에서 화살표 F22로 표시됨)을 통해 제 2 유압 챔버(C23)로 압력 하에서 공급되는 유압 유체로 인하여, 록업 피스톤(252)이 커버 쉘(20)로부터 축 방향으로 멀어짐으로써 비-록업 위치(또는 모드)에서 록-업 클러치(216)와 마찰식으로 분리(frictionally disengage)되게 된다.
유압 유체(도 15에서 화살표 F32로 표시됨)는 제 3 유압 챔버(C33)의 토러스 챔버(C T)로부터 제 1 스러스트 베어링(38 1)을 거쳐 환형 캐비티(215)로, 그리고 경사 유압 채널들(206)을 통해 환형 캐비티(215)로부터 제 3 유압 유체 통로(205)(도 15에 가장 잘 도시됨)로 지나간다.
일방향 클러치(44)의 내부 링(45 2)의 반경 방향 내부 둘레 표면에 장착된 밀봉 부재(80)는, 일방향 클러치(44)의 내부 링(45 2)과 출력 허브(240)의 반경 방향 외부 밀봉 표면(240s)의 계면을 밀봉한다.
스테이터(30)의 일방향 클러치(44)의 내부 링(45 2)과 출력 허브(240) 사이의 밀봉 부재(80)는 제 2 유압 챔버(C23)로부터의 오일 누출을 방지한다.
유체 동역학적 토크-커플링 장치(210)는 도 15에 가장 잘 도시된 바와 같이, 센터 허브(24)와 비틀림 진동 댐퍼(218)의 출력 부재(233) 사이에 축 방향으로 배치되는 스러스트 와셔(98)를 더 포함한다.
스러스트 와셔(98)는 수지(resin) 또는 임의의 적절한 저-마찰 중합체 재료(low-friction polymeric material)로 제조된다.
유체 동역학적 토크-커플링 장치(210)의 대안적인 구성은 일반적으로 도 16에서 참조 번호 210 '으로 도시되어 있다.
도 16의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(210')는 도 15의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(210)에 실질적으로 대응하며, 따라서 이하에서는 상이한 부분들에 대해 상세히 설명하도록 한다. 구체적으로, 유체 동역학적 토크-커플링 장치(210')에서 터빈 플랜지(239) 및 출력 허브(240)는 단일 터빈 플랜지(296')를 갖는 출력 허브(240')로 대체된다.
유체 동역학적 토크-커플링 장치(210')에서, 터빈 휠(28)은 리벳들(242') 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 출력 허브(240')의 터빈 플랜지(296')에 비회전식으로 고정된다.
다시 말해서, 출력 허브(240')는 터빈 휠(28)에 직접 비회전식으로 연결(즉, 고정)된다. 결과적으로, 출력 허브(240')의 터빈 플랜지(296')와 비틀림 진동 댐퍼(218)의 출력 부재(233)는 리벳들(241') 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 서로 비회전식으로 고정된다.
유체 동역학적 토크-커플링 장치(210)의 터빈 플랜지(239)는 유체 동역학적 토크-커플링 장치(210')의 터빈 플랜지(296')보다 더 두껍고 더 튼튼하다. 따라서, 유체 동역학적 토크-커플링 장치(210)는 트럭 및 스포츠 유틸리티 차량("SUV")을 위해 설계되며, 유체 동역학적 토크-커플링 장치(210')는 승용차와 같은 더 작은 차량을 위해 설계된다.
도 17에 도시된 제 4 예시적인 실시예의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(310)에서, 출력 허브(240)는 출력 허브(340)로 대체된다.
도 17의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(310)는 도 15의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(210)에 실질적으로 대응하며, 따라서 이하에서는 상이한 부분들에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
출력 허브(340)는 고정 스테이터 샤프트(104)에 대해 회전 가능하다. 따라서, O-링(380)과 같은 밀봉 부재를 수용하는 출력 허브(340) 상에 환형 그루브(341)가 형성된다.
O-링(380)은 고정 스테이터 샤프트(104)의 실질적으로 원통형인, 반경 방향 내부 둘레 표면과 슬라이딩 접촉하고 있다. 환형 그루브(341)는 출력 허브(340)의 반경 방향 외부 밀봉 표면(340s) 상에 형성된다.
밀봉 부재(예를 들어, O-링)(380)는 고정 스테이터 샤프트(104)의 원통형 반경 방향 내부 둘레 표면과 출력 허브(340)의 반경 방향 외부 밀봉 표면(340s)의 계면을 밀봉한다.
유체 동역학적 토크-커플링 장치(310)의 대안적인 구성이 도 18의 참조 부호 310 '에 의해서 일반적으로 도시되어 있다.
도 18의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(310')는도 17의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(310)에 실질적으로 대응하며, 이하에서는 다른 부분들에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
구체적으로, 유체 동역학적 토크-커플링 장치(310')에서 터빈 플랜지(239) 및 출력 허브(340)는 단일 터빈 플랜지(396')를 갖는 출력 허브(340')로 대체된다.
유체 동역학적 토크-커플링 장치(310')에서, 터빈 휠(28)은 리벳들(242') 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 출력 허브(340')의 터빈 플랜지(396')에 비회전식으로 고정된다.
다시 말해서, 출력 허브(340')는 터빈 휠(28)에 직접 비회전식으로 연결(즉, 고정)된다. 결과적으로, 출력 허브(340')의 터빈 플랜지(396')와 비틀림 진동 댐퍼(218)의 출력 부재(233)는 리벳들(241') 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 서로 비회전식으로 고정된다.
유체 동역학적 토크-커플링 장치(310)의 터빈 플랜지(239)는 유체 동역학적 토크-커플링 장치(310')의 터빈 플랜지(396')보다 더 두껍고 더 튼튼하다. 따라서, 유체 동역학적 토크-커플링 장치(310)는 트럭 및 SUV를 위해 설계되고, 유체 동역학적 토크-커플링 장치(310')는 승용차와 같은 더 작은 차량을 위해 설계된다.
도 19에 도시된 제 5 예시적인 실시예의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(410)에서, 록-업 클러치(216)는 록-업 클러치(416)로 대체된다.
도 19의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(410)는 도 17의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(410)에 실질적으로 대응하며, 따라서 이하에서는 상이한 부분들에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
록-업 클러치(416)의 록업 피스톤(452)은 피스톤 하우징 부재(454)에 대한 록업 피스톤(452)의 축 방향 변위를 허용하면서, 회전 방지 메커니즘(460)에 의해 피스톤 하우징 부재(454)에 비회전식으로 커플링된다.
회전 방지 메커니즘(460)은 록업 피스톤(452)에 형성된 하나 이상의 캐비티들(461 1) 및 피스톤 하우징 부재(454)에 형성된 하나 이상의 상보적인 돌출부들(461 2)을 포함한다.
록업 피스톤(452)의 캐비티들(461)의 수는 바람직하게는 피스톤 하우징 부재(454) 상의 돌출부들(462)의 수에 대응한다. 또한, 록업 피스톤(452)의 캐비티들(461 1)은 피스톤 하우징 부재(454) 상의 돌출부들(462 2)과 상보적이며, 실질적으로 하나의 원주 상에 배열된다.
피스톤 하우징 부재(454) 상의 돌출부들(461 2)은 록업 피스톤(452) 내의 캐비티들(461 1)과 구동식으로 결합(drivingly engage)함으로써, 피스톤 하우징 부재(454)에 대한 록업 피스톤(452)의 상대적인 축 방향 이동을 허용하면서, 록업 피스톤(452)을 피스톤 하우징 부재(454)에 비회전식으로 커플링시킨다.
유체 동역학적 토크-커플링 장치(410)의 대안적인 구성이 도 20에서 참조 번호 410 '으로 일반적으로 도시되어 있다. 도 20의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(410')는 도 19의 유체 동역학적 토크-커플링 장치(410)에 실질적으로 대응하며, 따라서 이하에서는 상이한 부분들에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
구체적으로, 유체 동역학적 토크-커플링 장치(410')에서, 터빈 플랜지(239) 및 출력 허브(340)는 단일 터빈 플랜지(396')를 갖는 출력 허브(340')로 대체된다.
유체 동역학적 토크-커플링 장치(410')에서, 터빈 휠(28)은 리벳들(242') 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 출력 허브(340')의 터빈 플랜지(396')에 비회전식으로 고정된다.
다시 말해서, 출력 허브(340')는 터빈 휠(28)에 직접 비이동식으로 연결(즉, 고정)된다. 결과적으로, 출력 허브(340')의 터빈 플랜지(396')와 비틀림 진동 댐퍼(218)의 출력 부재(233)는 리벳들(241') 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 서로 비회전식으로 고정된다.
유체 동역학적 토크-커플링 장치(410)의 터빈 플랜지(239)는 유체 동역학적 토크-커플링 장치(410')의 터빈 플랜지(396')보다 더 두껍고 더 튼튼하다. 따라서, 유체 동역학적 토크-커플링 장치(410)는 트럭 및 SUV를 위해 설계되고, 유체 동역학적 토크-커플링 장치(410')는 승용차와 같은 더 작은 차량을 위해 설계된다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 대한 전술한 설명은 특허법의 규정에 따라 예시의 목적으로 제시되었다. 이것이 완전한 것으로 의도되거나 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하려는 것으로 의도되는 것이 아니다.
상기 개시된 실시예들은 본 발명의 원리 및 이것의 실제 적용을 가장 잘 설명하기 위해 선택된 것이며, 따라서 당업자는 다양한 실시예들에서 본 발명을 가장 잘 활용할 수 있으며, 본 명세서에서 설명된 원리들을 따르는 한, 특정 용도에 적합한 다양한 변형이 가능하다.
따라서 본원은 본 발명의 일반적인 원리들을 사용한 본 발명의 임의의 변형, 사용 또는 적응을 포함하는 것으로 의도된다. 또한, 본원은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 공지된 또는 통상적인 실시 내에 있는 본 발명으로부터의 이탈들을 포함하는 것으로 의도된다.
따라서, 본 발명의 의도 및 범위를 벗어나지 않고 전술한 발명에서 변경이 이루어질 수 있다. 또한 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위에 의해 정의되는 것으로 의도된다.

Claims (24)

  1. 구동 샤프트와 회전 축을 중심으로 회전 가능한 종동 샤프트를 함께 커플링하기 위한 유체 동역학적 토크-커플링 장치로서,
    임펠러 휠(impeller wheel), 터빈 쉘을 포함하는 터빈 휠(turbine wheel) 및 상기 임펠러 휠과 상기 터빈 휠 사이에 축 방향으로 개재되는 스테이터(stator);
    커버 쉘(cover shell), 상기 커버 쉘에 비이동식으로 고정되는 임펠러 쉘(impeller shell), 및 케이싱의 상기 커버 쉘에 비이동식으로 부착되는 센터 허브(center hub)를 포함하는 상기 케이싱;
    상기 스테이터에 작동 가능하게 커플링되는 중공의 고정 스테이터 샤프트(stator shaft);
    상기 고정 스테이터 샤프트를 통해 축 방향으로 연장되는 종동 샤프트;
    상기 종동 샤프트를 통해 축 방향으로 형성되는 제 1 유압 유체 통로;
    상기 고정 스테이터 샤프트와 상기 종동 샤프트 사이에서 반경 방향으로 형성되는 제 2 유압 유체 통로;
    상기 고정 스테이터 샤프트에 반경 방향으로 인접하게 형성되고 상기 제 2 유압 유체 통로로부터 반경 방향으로 이격되는 제 3 유압 유체 통로;
    스테이터 샤프트와 터빈 허브의 계면을 밀봉하기 위해 상기 스테이터 샤프트와 상기 센터 허브 사이에 배치되는 제 1 밀봉 부재;
    상기 터빈 허브와 상기 종동 샤프트의 계면에서 밀봉을 생성하기 위해 상기 터빈 허브와 커버 허브 사이에 배치되는 제 2 밀봉 부재; 및
    상기 터빈 휠과 상기 케이싱을 상호 연결하는 록-업 클러치(lock-up clutch);
    를 포함하고,
    상기 록-업 클러치(lock-up clutch)는
    상기 센터 허브에 비이동식으로 부착되는 피스톤 하우징 부재;
    상기 유체 동역학적 토크-커플링 장치를 록업 모드(lockup mode)로 및 이 모드에서 벗어나도록 위치시키기 위해 커버 쉘을 향해 그리고 상기 커버 쉘로부터 멀어지도록 상기 센터 허브를 따라 상기 피스톤 하우징 부재에 대해 축 방향으로 이동 가능한 록업 피스톤(lockup piston);
    상기 록업 피스톤과 상기 커버 쉘 사이에 축 방향으로 배치되는 마찰 장치(friction device);
    상기 록업 피스톤과 상기 피스톤 하우징 부재 사이에 형성되는 제 1 유압 챔버; 및
    상기 록업 피스톤과 상기 커버 쉘 사이에 형성되는 제 2 유압 챔버를 포함하고,
    상기 센터 허브는 상기 록-업 클러치를 작동시키기 위해 상기 제 1 유압 챔버에 유압식으로 연결되는 제 1 유압 채널 및 상기 제 2 유압 챔버에 유압식으로 연결되는 제 2 유압 채널을 포함하며;
    상기 제 1 유압 유체 통로는 상기 제 1 유압 채널을 통해 상기 제 1 유압 챔버에 유압식으로 연결되고, 상기 제 2 유압 유체 통로는 상기 제 2 유압 채널을 통해 상기 제 2 유압 챔버에 유압식으로 연결되며, 또한 상기 제 3 유압 유체 통로는 상기 임펠러 휠과 상기 터빈 휠 사이에 형성된 토러스 챔버(torus chamber)에 유압식으로 연결되는, 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터빈 허브는 상기 터빈 쉘 및 상기 종동 샤프트에 비회전식으로 연결되는 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 유압 유체 통로는 상기 터빈 허브와 상기 종동 샤프트 사이에 반경 방향으로 더 형성되는 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 센터 허브는 상기 터빈 허브에 대해 회전 가능한 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 마찰 장치에 링크되는 입력 부재(input member);
    원주 방향으로 작동하는 복수의 제 1 토크 전달 탄성 부재(torque transmitting elastic member)들; 및
    상기 제 1 토크 전달 탄성 부재들을 통해 상기 입력 부재에 탄성적으로 커플링되는 결합 부재(engagement member)
    를 포함하는 비틀림 진동 댐퍼(torsional vibration damper)를 더 포함하는, 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 마찰 장치는 마찰 디스크(friction disc)에 의해 형성되고, 상기 입력 부재는 마찰 링에 대해 회전 불가능한 적어도 하나의 구동 탭(driving tab)을 더 포함하는, 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 마찰 장치는
    상기 케이싱에 비회전식으로 고정되는 반경 방향 내부 디스크 캐리어(radially inner disc carrier),
    반경 방향 외부 캐리어 디스크(radially outer carrier disc),
    그 각각이 상기 반경 방향 외부 디스크 캐리어에 비이동식으로 커플링되는 하나 이상의 환형 구동 링(annular drive ring)들, 및
    그 각각이 상기 내부 디스크 캐리어에 비이동식으로 커플링되는 하나 이상의 환형 종동 디스크(annular driven disc)들을 포함하고,
    상기 입력 부재는 상기 외부 디스크 캐리어에 링크되는 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 비틀림 진동 댐퍼는
    상기 결합 부재에 대해 회전 불가능한 중간 부재(intermediate member),
    원주 방향으로 작동하는 복수의 제 2 토크 전달 탄성 부재들 및
    상기 제 2 토크 전달 탄성 부재들을 통해 상기 중간 부재에 탄성적으로 커플링되는 출력 부재
    를 더 포함하는, 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    터빈 쉘과 상기 종동 샤프트에 비회전식으로 연결되는 터빈 허브를 더 포함하며,
    상기 비틀림 진동 댐퍼의 상기 중간 부재는 상기 터빈 허브에 대해 회전 가능하한 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 비틀림 진동 댐퍼의 상기 출력 부재는 상기 터빈 허브에 비회전식으로 연결되는 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 비틀림 진동 댐퍼는 펜듈럼 오실레이터(pendulum oscillator)를 더 포함하는 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 임펠러 쉘과 일체형이고 상기 회전 축에 동축인 임펠러 허브(impeller hub), 및 상기 임펠러 허브와 상기 고정 스테이터 샤프트 사이에 반경 방향으로 배치되는 환형 부싱(annular bushing)을 더 포함하며,
    상기 고정 스테이터 샤프트는 상기 임펠러 허브를 통해 연장되고,
    상기 부싱은 상기 회전 축의 축 방향으로 상기 부싱을 통한 유체 유동 경로를 제공하는 그것을 관통하는 적어도 하나의 축 방향 채널을 포함하고,
    상기 임펠러 허브의 원통형 내부 둘레 표면과 상기 스테이터 샤프트 사이에 반경 방향으로 위치되는 환형 캐비티(annular cavity)가 상기 부싱을 관통하는 적어도 하나의 축 방향 채널을 포함하는 상기 제 3 유압 유체 통로를 형성하는, 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  13. 구동 샤프트와 회전 축을 중심으로 회전 가능한 종동 샤프트를 함께 커플링하기 위한 유체 동역학적 토크-커플링 장치로서,
    임펠러 휠(impeller wheel), 터빈 쉘을 포함하는 터빈 휠(turbine wheel) 및 상기 임펠러 휠과 상기 터빈 휠 사이에 축 방향으로 개재되는 스테이터(stator);
    커버 쉘(cover shell), 상기 커버 쉘에 비이동식으로 고정되는 임펠러 쉘(impeller shell), 및 케이싱의 상기 커버 쉘에 비이동식으로 부착되는 센터 허브(center hub)를 포함하는 상기 케이싱;
    상기 스테이터에 작동 가능하게 커플링되는 중공의 고정 스테이터 샤프트(stator shaft);
    상기 고정 스테이터 샤프트를 통해 축 방향으로 연장되는 종동 샤프트;
    상기 종동 샤프트를 통해 축 방향으로 형성되는 제 1 유압 유체 통로;
    상기 고정 스테이터 샤프트와 상기 종동 샤프트 사이에서 반경 방향으로 형성되는 제 2 유압 유체 통로;
    상기 고정 스테이터 샤프트에 반경 방향으로 인접하게 형성되고 상기 제 2 유압 유체 통로로부터 반경 방향으로 이격되는 제 3 유압 유체 통로;
    상기 임펠러 쉘과 일체형이고 상기 회전 축에 동축인 임펠러 허브;
    상기 임펠러 허브와 상기 고정 스테이터 샤프트 사이에 반경 방향으로 배치되는 환형 부싱; 및
    원통형인 슬리브와 상기 고정 스테이터 샤프트 사이에 상기 제 3 유압 유체 통로를 형성하기 위해 상기 고정 스테이터 샤프트에 비이동식으로 고정되고 그로부터 반경 방향으로 이격된 상기 원통형인 슬리브;
    상기 터빈 휠과 상기 케이싱을 상호 연결하는 록-업 클러치(lock-up clutch);
    를 포함하고,
    상기 록-업 클러치(lock-up clutch)는
    상기 센터 허브에 비이동식으로 부착되는 피스톤 하우징 부재;
    상기 유체 동역학적 토크-커플링 장치를 록업 모드(lockup mode)로 및 이 모드에서 벗어나도록 위치시키기 위해 커버 쉘을 향해 그리고 상기 커버 쉘로부터 멀어지도록 상기 센터 허브를 따라 상기 피스톤 하우징 부재에 대해 축 방향으로 이동 가능한 록업 피스톤(lockup piston);
    상기 록업 피스톤과 상기 커버 쉘 사이에 축 방향으로 배치되는 마찰 장치(friction device);
    상기 록업 피스톤과 상기 피스톤 하우징 부재 사이에 형성되는 제 1 유압 챔버; 및
    상기 록업 피스톤과 상기 커버 쉘 사이에 형성되는 제 2 유압 챔버를 포함하고,
    상기 센터 허브는 상기 록-업 클러치를 작동시키기 위해 상기 제 1 유압 챔버에 유압식으로 연결되는 제 1 유압 채널 및 상기 제 2 유압 챔버에 유압식으로 연결되는 제 2 유압 채널을 포함하며;
    상기 제 1 유압 유체 통로는 상기 제 1 유압 채널을 통해 상기 제 1 유압 챔버에 유압식으로 연결되고, 상기 제 2 유압 유체 통로는 상기 제 2 유압 채널을 통해 상기 제 2 유압 챔버에 유압식으로 연결되며, 또한 상기 제 3 유압 유체 통로는 상기 임펠러 휠과 상기 터빈 휠 사이에 형성된 토러스 챔버(torus chamber)에 유압식으로 연결되고,
    상기 고정 스테이터 샤프트는 반경 방향으로 그것을 관통하여 연장되고 상기 임펠러 허브와 상기 스테이터 샤프트 사이에 반경 방향으로 위치된 환형 캐비티와 상기 제 3 유압 유체 통로를 유체 연결하는 적어도 하나의 유압 채널을 갖는 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 고정 스테이터 샤프트는 상기 임펠러 허브를 통해 연장되며, 상기 부싱은 그것을 관통하는 축 방향 채널을 포함하지 않는 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유압 채널은 상기 회전 축에 대하여 수직으로 연장되는 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유압 채널은 상기 회전 축에 대해 비스듬한 각도로 연장되는 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 록업 피스톤은 상기 커버 쉘을 향해 그리고 상기 커버 쉘로부터 멀어지게 상기 센터 허브를 따라 축 방향으로 이동 가능하도록 상기 센터 허브에 장착되는 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 록업 피스톤은 상기 피스톤 하우징 부재에 대해 회전 불가능한 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 및 제 3 유압 유체 통로들은 서로 유체적으로 분리되어 있는 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 및 제 3 유압 유체 통로들 각각은 축 방향으로 연장되는, 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 록업 피스톤은 피스톤 하우징 부재에 대한 상기 록업 피스톤의 축 방향 변위를 허용하면서, 회전 방지 메커니즘에 의해 상기 피스톤 하우징 부재에 비회전식으로 커플링되는 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 회전 방지 메커니즘은
    상기 록업 피스톤에 형성된 하나 이상의 캐비티들, 및
    상기 피스톤 하우징 부재에 형성된 하나 이상의 상보형 돌출부들을 포함하고,
    상기 록업 피스톤의 상기 캐비티들은 상기 피스톤 하우징 부재 상의 상기 돌출부들에 상보적이며, 하나의 원주 상에 실질적으로 배열되는 유체 동역학적 토크-커플링 장치.
  23. 삭제
  24. 삭제
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