KR20100043557A - 차량용 토크컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초편평형으로 이루어져 탑재성을 향상시키며, 토셔널 댐퍼를 좁은 공간에 배치할 수 있는 구조를 통하여 록업 클러치가 작동될 때 토셔널 댐퍼의 비틀림 각도가 증가되도록 하여 회전 방향으로 작용하는 충격 및 진동 감쇄 효과를 극대화시키는 차량용 토크 컨버터를 개시한다.

본 발명은, 록업 클러치와 토셔널 댐퍼를 포함하는 토크 컨버터에 있어서, 토셔널 댐퍼는 피스톤에 결합되는 제1 댐퍼 드라이브 플레이트, 제1 댐퍼 드라이브 플레이트와 마주하여 배치되며 함께 회전하는 댐퍼 리테이닝 플레이트, 제1 댐퍼 드라이브 플레이트와 댐퍼 리테이닝 플레이트에 쌍을 이루어 직렬로 연결되는 제1 스프링들, 제1 댐퍼 드라이브 플레이트와 댐퍼 리테이닝 플레이트 사이에 중심으로부터 제1 스프링들과 다른 거리에 배치되는 제2 스프링, 제1 댐퍼 드라이브 플레이트와 댐퍼 리테이닝 사이에 배치되어 쌍을 이루는 제1 스프링들 사이를 탄성적으로 지지하는 제2 댐퍼 드라이브 플레이트, 터빈의 회전축에 결합되며 쌍을 이루는 제1 스프링의 양단을 각각 지지하여 구동력을 축에 전달하는 댐퍼 드리븐 플레이트를 포함한다.

록업, 클러치, 댐퍼, 스프링, 직렬, 탑재성, 초편평

Description

차량용 토크컨버터{Torque converter for vehicle}

본 발명은 차량용 토크 컨버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초편평형으로 이루어져 탑재성을 향상시키며, 토셔널 댐퍼를 좁은 공간에 배치할 수 있는 구조를 통하여 록업 클러치가 작동될 때 토셔널 댐퍼의 비틀림 각도가 증가되도록 하여 회전 방향으로 작용하는 충격 및 진동 감쇄 효과를 극대화시키는 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 환류하는 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 연결하는 수단인 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 터빈으로 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.

비교적 큰 토크가 필요한 대형의 엔진 및 차량의 특성에 대응하기 위하여 초편평형 토크 컨버터를 차량에 탑재할 필요가 있다. 이러한 초편평형 토크 컨버터는 록업 클러치가 작동할 때 회전방향으로 작용하는 큰 충격을 충분하게 흡수해야 하며 이러한 특성을 만족하는 구조를 좁은 공간에 구현할 필요가 있다.

일반적인 토크 컨버터는 스프링의 직렬 연결구조를 통하여 회전 방향의 큰 충격을 흡수할 수 있는 구조를 가지고 있으나, 이러한 기능을 초편평형 토크 컨버터에 적용할 때 토셔널 댐퍼의 설치 공간이 협소하여 설치가 용이하지 않은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 초편평형으로 제작이 가능하면서도 록업 클러치가 작동할 때에 회전 방향으로 작용하는 큰 충격을 흡수할 수 있는 구조로 이루어진 토셔널 댐퍼를 구비한 차량용 토크 컨버터를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 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 연결할 수 있으며 상기 프론트 커버 측으로 오일의 압력에 의하여 이동하는 피스톤을 구비한 록업 클러치, 상기 록업 클러치에 결합되는 토셔널 댐퍼를 포함하며, 상기 토셔널 댐퍼는 상기 피스톤에 결합되는 제1 댐퍼 드라이브 플레이트, 상기 제1 댐퍼 드라이브 플레이트와 마주하여 배치되며 함께 회전하는 댐퍼 리테이닝 플레이트, 상기 제1 댐퍼 드라이브 플레이트와 상기 댐퍼 리테이닝 플레이트에 쌍을 이루어 직렬로 연결되는 제1 스프링들, 상기 제1 댐퍼 드라이브 플레이트와 상기 댐퍼 리테이닝 플레이트 사이에 중심으로부터 상기 제1 스프링들과 다른 거리에 배치되는 제2 스프링, 상기 제1 댐퍼 드라이브 플레이트와 상기 댐퍼 리테이닝 사이에 배치되어 상기 쌍을 이루는 제1 스프링들 사이를 탄성적으로 지지하는 제2 댐퍼 드라이브 플레이트, 상기 터빈의 회전축에 결합되며 상기 쌍을 이루는 상기 제1 스프링의 양단을 각각 지지하여 구동력을 축에 전달하는 댐퍼 드리븐 플레이트를 포함하는 차량용 토크 컨버터를 제공한다.

상기 피스톤과 상기 제1 댐퍼 드라이브 플레이트는 외주면 선단부에 각각 홈과 돌출부가 제공되어 서로 끼움 결합되는 것이 바람직하다.

상기 제2 댐퍼 드라이브 플레이트는 상기 제1 댐퍼 드라이브 플레이트의 내주면에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 제2 댐퍼 드라이브 플레이트는 상기 제1 스프링들을 지지하도록 축 방향으로 돌출되는 제1 지지부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 댐퍼 드리븐 플레이트는 쌍을 이루는 상기 제1 스프링들의 양단부를 지지하도록 축 반대 방향으로 돌출되는 제2 지지부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 댐퍼 드리븐 플레이트는 상기 제2 스프링들을 탄성적으로 지지하는 걸림부들이 제공되는 것이 바람직하다.

상기 제1 댐퍼 드라이브 플레이트에는 댐퍼 드리븐 플레이트의 회전 이동을 제한하는 스토퍼가 제공되는 것이 바람직하다.

상기 제1 스프링들은 외측 배치되는 외측 스프링, 상기 외측 스프링의 내부에 배치되는 내측 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명은 피스톤과 연결된 제1 댐퍼 드라이브 플레이트에 쌍으로 이루어지는 제1 스프링들을 배치하고, 쌍을 이루는 제1 스프링들 사이에서 제2 댐퍼 드라이브 플레이트가 지지되도록 함과 동시에 제1 댐퍼 드라이브 플레이트의 내주면에 제2 댐퍼 드라이브 플레이트가 배치되도록 하는 구조를 통하여 토셔널 댐퍼를 좁은 공간에 장착하는 것이 가능하고 초편평형으로 제작할 수 있어 탑재성을 향상시키고 록업 클러치가 작동할 때에 회전 방향으로 작용하는 충격의 흡수를 극대화하는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명 하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 축 방향으로 잘라서 본 반단면도로, 토크 컨버터를 도시하고 있다.

본 발명의 실시 예의 토크 컨버터는 엔진 측의 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.

상술한 피스톤(16)은 외주면이 축 방향으로 절곡되어 다수의 홈(16a)이 제공된다. 이러한 홈(16a)들은 후술하는 토셔널 댐퍼(20)의 제1 댐퍼 드라이브 플레이 트와 결합하는 것이다.

토셔널 댐퍼(20)는 피스톤(16)에 결합되는 제1 댐퍼 드라이브 플레이트(31), 제1 댐퍼 드라이브 플레이트(31)에 마주하여 배치되어 결합되는 댐퍼 리테이닝 플레이트(33), 제1 댐퍼 드라이브 플레이트(31)와 댐퍼 리테이닝 플레이트(33)에 쌍을 이루어 직렬로 연결되는 제1 스프링(35, 37, 39, 41, 43, 45)들, 제1 댐퍼 드라이브 플레이트(31)와 상기 댐퍼 리테이닝 플레이트(33) 사이에 중심으로부터 상기 제1 스프링(35, 37, 39, 41, 43, 45)들과 다른 거리에 배치되는 제2 스프링(47, 49, 51), 제1 댐퍼 드라이브 플레이트(31)와 댐퍼 리테이닝 플레이트(33) 사이에 배치되어 쌍을 이루는 제1 스프링(35, 37)(39, 41)(43, 45)들 사이를 탄성적으로 지지하는 제2 댐퍼 드라이브 플레이트(61), 터빈(8)의 회전축에 결합되며 쌍을 이루는 상기 제1 스프링(35, 37, 39, 41, 43, 45)들의 양단을 각각 지지하여 구동력을 변속기 축에 전달하는 댐퍼 드리븐 플레이트(63)를 포함한다.

제1 댐퍼 드라이브 플레이트(31)는 외주면이 축 방향으로 절곡되어 일정한 간격으로 다수의 돌출부(31a)가 제공된다.

제1 댐퍼 드라이브 플레이트(31)의 돌출부(31a)들은 상술한 피스톤(16)의 홈(16a)들과 끼움 결합되어 일체로 회전할 수 있다. 그리고 제1 댐퍼 드라이브 플레이트(31)와 피스톤(16)은 외주면 가장 외측에서 서로 결합되어 토셔널 댐퍼(20)가 설치될 수 있는 공간을 최대로 확보할 수 있다.

그리고 댐퍼 리테이닝 플레이트(33)는 외주면에 또 다른 다수의 돌출부(33a)가 제공되어 제1 댐퍼 드라이브 플레이트(31)의 돌출부(31a)들 사이에 제공되는 홈(31b)들에 끼움 결합된다. 댐퍼 리테이닝 플레이트(33)는 회전축을 중심으로 방사상 방향을 향하여 돌출부(33a)들이 제공되는 것이 바람직하다.

따라서 제1 댐퍼 드라이브 플레이트(31)와 댐퍼 리테이닝 플레이트(33)는 서로 마주하여 배치되며 일체로 회전할 수 있다. 그리고 제1 댐퍼 드라이브 플레이트(31)와 댐퍼 리테이닝 플레이트(33) 사이에는 제1 스프링(35, 37, 39, 41, 43, 45)들이 쌍을 이루어 배치된다.

이러한 제1 스프링(35, 37, 39, 41, 43, 45)들은 두개씩 쌍을 이루어 직렬로 연결된다(도 3에 도시하고 있음). 즉, 제1 댐퍼 드라이브 플레이트(31)와 댐퍼 리테이닝 플레이트(33)에는 두개씩 쌍을 이루어 제1 스프링(35, 37, 39, 41, 43, 45)들이 끼워질 수 있는 스프링 홈(31c, 33c)들이 제공된다(도 2에 도시하고 있음).

제1 스프링(35, 37, 39, 41, 43, 45)들은 외측 스프링과 내측 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 제1 스프링(35, 37, 39, 41, 43, 45)들은 외측에 코일 스프링이 제공되고 내측에 탄성 계수가 다른 스프링이 제공되는 것이 바람직하다. 이러한 이중 스프링 구조는 스프링의 탄성력을 증대시켜 높은 토크의 엔진에 적용되어 록업 클러치가 작동하면 회전 방향으로 작용하는 큰 충격을 흡수할 수 있다.

한편, 상술한 제1 스프링(35, 37, 39, 41, 43, 45)들이 이루는 동심원(同心圓)과 다른 동심원에는 제2 스프링(47, 49, 51)이 제공된다. 이러한 제2 스프링(47, 49, 51)들은 제1 스프링(35, 37, 39, 41, 43, 45)들에서 회전 방향의 충격이 흡수된 후 2차로 더욱 큰 충격을 흡수할 수 있는 것이다.

이러한 제2 스프링(47, 49, 51)들은 제1 스프링(35, 37, 39, 41, 43, 45)들과 비교하여 볼 때 회전 중심에서 더 가까운 거리에 위치하는 것이 바람직하다.

제2 댐퍼 드라이브 플레이트(61)는 원형의 띠 모양으로 이루어지며 상술한 제1 댐퍼 드라이브 플레이트(31)의 내주면에 배치된다. 제2 댐퍼 드라이브 플레이트(61)는 회전축 방향으로 3개의 지지부(61a, 도 2 및 도 3에 도시함)가 제공된다. 제2 댐퍼 드라이브 플레이트(61)의 지지부(61a)는 쌍을 이루는 제1 스프링(35, 37), (39, 41), (43, 45)들의 각각의 사이에 배치되어 탄성적으로 지지된다.

또 한편으로 댐퍼 드리븐 플레이트(63)는 회전축을 기준으로 방사상 방향으로 연장되는 또 다른 지지부(63a)들이 제공된다. 이러한 댐퍼 드리븐 플레이트(63)의 지지부(63a)들은 상술한 제1 스프링(35, 37, 39, 41, 43, 45)들의 양단에 각각 접촉된다. 이러한 댐퍼 드리븐 플레이트(63)는 일정한 각도를 회전한 후에 제2 스프링(47, 49, 51)에 탄성적으로 지지되어 밀착될 수 있는 걸림부(63b)들을 구비한다. 이러한 댐퍼 드리븐 플레이트(63)는 터빈 축에 결합되는 것이 바람직하다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 토크 컨버터에서 록업 클러치가 작동하여 엔진의 구동력이 변속기로 직접 연결되는 과정에서 회전 방향의 충격 및 진동을 흡수하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

유압의 작동에 의하여 피스톤(16)이 프론트 커버(4) 측으로 가압되어 마찰재(18)가 프론트 커버(4)에 밀착된다.

그러면 엔진의 구동력은 피스톤(16)을 통하여 제1 댐퍼 드라이브 플레이트(31)에 전달된다. 제1 댐퍼 드라이브 플레이트(31)는 댐퍼 리테이닝 플레이 트(33)와 함께 회전하면서 제1 스프링(37, 41, 45)을 가압한다.

이때 상술한 제1 스프링(37, 41, 45)들은 제2 댐퍼 드라이브 플레이트(61)의 지지부(61a)를 가압하다. 제2 댐퍼 드라이브 플레이트(61)의 지지부(61a)는 또 다른 제1 스프링(35, 39, 43)을 가압한다. 이러한 구동력은 댐퍼 드리븐 플레이트(63)에 전달되어 터빈(8) 축으로 전달되는 것이다. 그리고 더욱 회전 충격이 클 경우에는 댐퍼 드리븐 플레이트(63)의 걸림턱(63b)이 제2 스프링(47, 49, 51)들에 밀착되어 더욱 큰 충격을 흡수할 수 있다.

이와 같이 본원 발명은 제1 스프링들이 직렬로 연결되어 댐퍼의 비틀림 각도를 증대시켜 큰 토크로 발생하는 회전 충격을 용이하게 흡수할 수 있는 토셔널 댐퍼 구조를 가지면서도 토셔널 댐퍼를 좁은 공간에 장착하는 것이 가능하고 초편평형으로 제작할 수 있어 탑재성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 회전축 방향으로 잘라서 본 토크 컨버터의 반 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도 1의 토셔널 댐퍼를 분해하여 도시한 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시 예의 토셔널 댐퍼가 조립된 상태를 도시한 평면도이다.

Claims (8)

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 연결할 수 있으며 상기 프론트 커버 측으로 오일의 압력에 의하여 이동하는 피스톤을 구비한 록업 클러치;

   상기 록업 클러치에 결합되는 토셔널 댐퍼를 포함하며;

   상기 토셔널 댐퍼는

   상기 피스톤에 결합되는 제1 댐퍼 드라이브 플레이트,

   상기 제1 댐퍼 드라이브 플레이트와 마주하여 배치되며 함께 회전하는 댐퍼 리테이닝 플레이트,

   상기 제1 댐퍼 드라이브 플레이트와 상기 댐퍼 리테이닝 플레이트에 쌍을 이루어 직렬로 연결되는 제1 스프링들,

   상기 제1 댐퍼 드라이브 플레이트와 상기 댐퍼 리테이닝 플레이트 사이에 중심으로부터 상기 제1 스프링들과 다른 거리에 배치되는 제2 스프링,

   상기 제1 댐퍼 드라이브 플레이트와 상기 댐퍼 리테이닝 플레이트 사이에 배치되어 상기 쌍을 이루는 제1 스프링들 사이를 탄성적으로 지지하는 제2 댐퍼 드라 이브 플레이트,

   상기 터빈의 회전축에 결합되며 상기 쌍을 이루는 상기 제1 스프링들의 양단을 각각 지지하여 구동력을 축에 전달하는 댐퍼 드리븐 플레이트,

   를 포함하는 차량용 토크 컨버터.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 피스톤과 상기 제1 댐퍼 드라이브 플레이트는

   외주면 선단부에 각각 홈과 돌출부가 제공되어 서로 끼움 결합되는 차량용 토크 컨버터.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2 댐퍼 드라이브 플레이트는

   상기 제1 댐퍼 드라이브 플레이트의 내주면에 배치되는 차량용 토크 컨버터.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2 댐퍼 드라이브 플레이트는

   상기 제1 스프링들을 지지하도록 축 방향으로 돌출되는 제1 지지부를 포함하는 차량용 토크 컨버터.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 댐퍼 드리븐 플레이트는

   쌍을 이루는 상기 제1 스프링들의 양단부를 지지하도록 축 반대 방향으로 돌출되는 제2 지지부를 포함하는 차량용 토크 컨버터.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 댐퍼 드리븐 플레이트는

   상기 제2 스프링들을 탄성적으로 지지하는 걸림부들이 제공되는 차량용 토크 컨버터.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1 댐퍼 드라이브 플레이트에는 댐퍼 드리븐 플레이트의 회전 이동을 제한하는 스톱퍼가 제공되는 차량용 토크 컨버터.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1 스프링들은

   외측 배치되는 외측 스프링,

   상기 외측 스프링의 내부에 배치되는 내측 스프링

   으로 이루어지는 차량용 토크 컨버터.

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