KR20170046657A - 유체식 동력 전달 장치 - Google Patents

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KR20170046657A
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유키 가와하라
유스케 오카모토
유스케 오카마치
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가부시키가이샤 에쿠세디
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Abstract

다이나믹 댐퍼를 가지는 유체식 동력 전달 장치에 있어서, 간단한 구성으로, 상용 회전수역의 전역에 걸쳐서 안정적으로 높은 감쇠 성능을 얻는다. 상기 장치는, 프론트 커버(2)와, 토크 컨버터 본체(8)와, 록업 장치(6)와, 다이나믹 댐퍼(7)를 포함하고 있다. 다이나믹 댐퍼(7)는 록업 장치(6)의 출력 플레이트(20)에 고정되어 있다. 다이나믹 댐퍼(7)는 베이스 플레이트(28)와, 관성 링(29, 30) 및 커버 부재(31, 32)를 포함하는 관성체와, 탄성 유닛을 가지고 있다. 베이스 플레이트(28)는 출력 플레이트(20)에 고정되어 있다. 관성체는 베이스 플레이트(28)와 상대 회전 가능하다. 탄성 유닛은, 베이스 플레이트(28)와 관성체의 상대 회전 각도차에 따라, 가변의 히스테리시스 토크를 발생할 수 있으며, 베이스 플레이트(28)와 관성체를 회전 방향으로 탄성적으로 연결한다.

Description

유체식 동력 전달 장치{HYDRAULIC POWER TRANSMISSION DEVICE}
본 발명은, 유체식 동력 전달 장치, 특히, 엔진으로부터 트랜스미션에 유체를 통하여 동력을 전달하기 위한 유체식 동력 전달 장치에 관한 것이다.
유체식 동력 전달 장치로서, 예를 들면, 록업(lock up) 장치를 구비한 토크 컨버터(torque converter)가 알려져 있다. 록업 장치는, 프론트 커버와 터빈을 기계적으로 연결하기 위한 기구이며, 터빈과 프론트 커버 사이의 공간에 배치되어 있다.
록업 장치는, 클러치부와 댐퍼 기구(機構)를 가지고 있다. 클러치부는 예를 들면, 마찰 부재를 가지는 피스톤을 가지고 있다. 상기 장치에서는, 피스톤이 이동하여 마찰 부재가 프론트 커버에 가압되면, 동력이 프론트 커버로부터 피스톤을 통하여 댐퍼 기구에 전달된다. 댐퍼 기구는 복수의 탄성 부재와, 탄성 부재를 통하여 동력이 전달되는 출력 측 부재를 가지고 있다. 출력 측 부재는 터빈에 고정되어 있다.
이와 같은 록업 장치에 있어서, 다이나믹 댐퍼를 설치하는 것이 종래부터 행해지고 있다. 다이나믹 댐퍼를 설치함으로써, 댐퍼 기구가 가지는 공진 주파수 부근에서 발생하는 토크 변동의 피크를 저감할 수 있다.
이상과 같이, 다이나믹 댐퍼를 설치함으로써, 하나의 큰 토크 변동의 피크를 억제할 수 있지만, 한편, 하나의 큰 피크가 나타나는 회전수보다 낮은 회전수와 높은 회전수의 2개소에서 토크 변동의 피크가 나타나게 된다. 2개의 피크 중, 저회전 수 측의 피크는 상용 회전수보다 낮은 회전수역(回轉數域)에 나타나므로, 사용할 때 문제가 될 일은 없다. 한편, 고회전수 측의 피크는, 통상은 상용 회전수역에 나타나므로, 이 고회전수 측의 피크를 감쇠할 필요가 있고, 이를 위한 장치가, 특허문헌 1에 나타나 있다.
특허문헌 1 : 일본공개특허 제2011-58557호 공보
특허문헌 2의 장치에서는, 원하는 회전수 영역에서 다이나믹 댐퍼의 작동을 제한하는 록(lock) 기구를 설치하고 있다. 여기서는, 원하는 회전수에 도달할 때까지는 다이나믹 댐퍼의 작동에 의해 감쇠 성능을 높이고 있다. 그리고, 원하는 회전수에 도달하면, 다이나믹 댐퍼의 작동을 제한함으로써, 다이나믹 댐퍼를 단순한 관성으로서 기능하게 하고 있다. 이로써, 이 회전수역에서의 감쇠 성능이 높아진다.
그러나, 특허문헌 2의 장치에서는, 록 기구의 작동을 제한하는 회전수가 불균일하여, 감쇠 성능을 안정시키는 것이 곤란하다.
여기서, 고회전수 측의 토크 변동의 피크를 억제하는 방법으로서, 다이나믹 댐퍼의 출력 측에 댐퍼 기구를 설치하는 방법이 있다. 본건 발명자들은, 이와 같은 방법을 실현하는 장치를 이미 개발하여, 출원하고 있다. 그러나, 이와 같은 장치는, 장치 구성이 복잡하게 되는 경우가 있다.
본 발명의 과제는, 다이나믹 댐퍼를 가지는 유체식 동력 전달 장치에 있어서, 간단한 구성으로, 상용 회전수역의 전역에 걸쳐서 안정적으로 높은 감쇠 성능을 얻는 것에 있다.
본 발명에 관한 유체식 동력 전달 장치는, 엔진으로부터 트랜스미션에 유체를 통하여 동력을 전달하기 위한 장치이다. 이 장치는, 프론트 커버와, 유체 조인트 본체와, 록업 장치와, 다이나믹 댐퍼를 포함하고 있다. 유체 조인트 본체는, 트랜스미션의 입력 샤프트와 일체로 회전 가능하게 설치된 터빈을 포함하고, 엔진으로부터의 동력을 트랜스미션에 유체를 통하여 전달한다. 록업 장치는 프론트 커버와 터빈 사이에 설치되어 있다. 록업 장치는, 프론트 커버로부터의 동력을 전달 또는 차단하는 클러치부와, 클러치부로부터 동력이 전달되어 터빈에 연결된 출력 측 부재를 가지고 있다. 다이나믹 댐퍼는, 록업 장치의 출력 측 부재에 고정되고, 엔진으로부터의 회전 속도 변동을 감쇠한다. 또한, 다이나믹 댐퍼는, 베이스 플레이트와, 관성체와, 탄성 유닛을 가지고 있다. 베이스 플레이트는 록업 장치의 출력 측 부재에 고정되어 있다. 관성체는 베이스 플레이트와 회전 방향으로 상대 이동이 가능하다. 탄성 유닛은, 베이스 플레이트와 관성체의 상대 회전 각도차에 따라, 가변의 히스테리시스(hysteresis) 토크를 발생시킬 수 있으며, 베이스 플레이트와 관성체를 회전 방향으로 탄성적으로 연결한다.
여기서는, 록업 장치의 출력 측 부재에 고정된 다이나믹 댐퍼가 작동하여, 회전 속도 변동을 감쇠시킬 수 있다. 또한, 다이나믹 댐퍼에 있어서는, 다이나믹 댐퍼의 비틀림 각도(베이스 플레이트와 관성체의 상대 회전 각도차)가 크게 되었을 때, 토크 변동의 피크가 생기는 것이 판명되어 있다.
이에, 본 발명에서는 다이나믹 댐퍼의 탄성 유닛에 있어서, 베이스 플레이트와 관성체의 상대 회전 각도차에 따라, 가변의 히스테리시스 토크를 발생하게 하고 있다. 그러므로, 토크 변동의 피크가 나타나는 비틀림 각도에서 큰 히스테리시스를 발생하게 하면, 고회전수 측에 나타나는 토크 변동의 피크를 간단한 구성으로 억제할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 관한 유체식 동력 전달 장치에서는, 다이나믹 댐퍼는 록업 장치의 출력 측 부재에 고정되어 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 관한 유체식 동력 전달 장치에서는, 탄성 유닛은, 가변의 히스테리시스 토크를 발생하는 가변 히스테리시스 토크 발생부와, 복수의 탄성 부재를 가지는 탄성 연결부를 가진다.
본 발명의 또 다른 측면에 관한 유체식 동력 전달 장치에서는, 탄성 유닛은, 베이스 플레이트와 관성체의 상대 회전 각도차가 클 때는, 상대 회전 각도차가 작을 때와 비교하여 큰 히스테리시스 토크를 발생한다.
본 발명의 또 다른 측면에 관한 유체식 동력 전달 장치에서는, 관성체는 베이스 플레이트의 축 방향 한쪽에 배치된 제1 관성 링과, 베이스 플레이트를 협지(sandwich)하여 제1 관성 링과 대향하여 배치된 제2 관성 링을 가지고 있다. 또한, 가변 히스테리시스 토크 발생부는 한 쌍의 마찰 부재와, 슬라이딩 접촉부를 가지고 있다. 한 쌍의 마찰 부재는, 제1 관성 링 및 제2 관성 링의 서로 대향하는 측면에 설치되어 있다. 슬라이딩 접촉부는, 베이스 플레이트의 외주부에 직경 방향 외측으로 돌출되어 설치되고, 베이스 플레이트와 제1 관성 링 및 제2 관성 링의 상대 회전 각도차가 큰 영역에서 한 쌍의 마찰 부재에 슬라이딩 접촉한다.
본 발명의 또 다른 측면에 관한 유체식 동력 전달 장치에서는, 탄성 연결부는, 베이스 플레이트와 관성체의 상대 회전 각도차가 작은 제1 영역에서는 저강성(低剛性) 비틀림 특성을 가지고, 또한 제1 영역보다 큰 제2 영역에서는 저강성 비틀림 특성보다 고강성(高剛性)인 고강성 비틀림 특성을 가진다.
본 발명의 또 다른 측면에 관한 유체식 동력 전달 장치에서는, 탄성 연결부는 복수의 제1 탄성 부재와, 복수의 제2 탄성 부재를 가진다. 제1 탄성 부재는, 베이스 플레이트와 관성체를 회전 방향으로 탄성적으로 연결한다. 제2 탄성 부재는, 베이스 플레이트와 관성체가 상대 회전했을 때, 제1 탄성 부재보다 늦게 작동하고, 베이스 플레이트와 관성체를 회전 방향으로 탄성적으로 연결한다.
이상과 같은 본 발명에서는, 다이나믹 댐퍼를 가지는 유체식 동력 전달 장치에 있어서, 간단한 구성으로, 상용 회전수역의 전역에 걸쳐서 안정적으로 높은 감쇠 성능을 얻을 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 의한 토크 컨버터의 단면도이다.
도 2는, 도 1의 록업 장치를 추출하여 나타낸 도면이다.
도 3은, 도 1의 다이나믹 댐퍼를 추출하여 나타낸 도면이다.
도 4는, 다이나믹 댐퍼의 정면 부분도이다.
도 5는, 가변 히스테리시스 토크 발생부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은, 다이나믹 댐퍼의 스톱 핀을 나타낸 도면이다.
도 7은, 히스테리시스 토크 발생 기구를 나타낸 도 4의 화살표 P를 따라 본 도면이다.
도 8은, 엔진 회전수와 회전 속도 변동의 특성도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시형태에 의한 다이나믹 댐퍼의 비틀림 특성선도이다.
도 10은, 본 발명의 다른 실시형태에 의한 도 5에 대응하는 도면이다
[전체 구성]
유체식 동력 전달 장치로서의 토크 컨버터(1)를 도 1에 나타낸다. 도 1의 좌측에 엔진(도시하지 않음)이 배치되고, 도 1의 우측에 트랜스미션(도시하지 않음)이 배치되어 있다. 도 1에 나타낸 선 O-O는, 토크 컨버터(1)의 회전축선이다.
토크 컨버터(1)는, 엔진의 크랭크 샤프트(crank shaft)(도시하지 않음)로부터 트랜스미션의 입력 샤프트에 동력을 전달하기 위한 장치이다. 토크 컨버터(1)는, 주로, 동력이 입력되는 프론트 커버(2)와, 임펠러(impeller)(3)와, 터빈(4)과, 스테이터(stator)(5)와, 록업 장치(6)와, 다이나믹 댐퍼(7)를 포함하고 있다. 임펠러(3), 터빈(4), 및 스테이터(5)에 의해 토크 컨버터 본체(유체 조인트 본체)(8)가 구성되어 있다.
[프론트 커버(2)]
프론트 커버(2)에는 임펠러(3)가 고정되어 있고, 프론트 커버(2)와 임펠러(3)에 의해 유체실이 형성되어 있다. 터빈(4)은 유체실 내에서 임펠러(3)에 대향하도록 배치되어 있다. 터빈(4)은, 터빈 쉘(shell)(10)과, 터빈 쉘(10)의 내부에 설치된 복수의 터빈 블레이드(11)와, 리벳(12)에 의해 터빈 쉘(10)에 고정된 터빈 허브(13)를 가지고 있다. 스테이터(5)는, 터빈(4)으로부터 임펠러(3)로의 작동유의 흐름을 조절하기 위한 기구이며, 임펠러(3)의 내주부(內周部)와 터빈(4)의 내주부 사이에 배치되어 있다.
터빈 허브(13)는, 중심부에 스플라인 홀(13a)을 가지고 있고, 이 스플라인 홀(13a)에 트랜스미션의 입력 샤프트(15)를 걸어맞출 수 있다. 또한, 터빈 허브(13)는, 외주 측으로 연장되는 플랜지부(13b)와, 플랜지부(13b)의 외주부로부터 프론트 커버(2) 측으로 연장되는 통형부(13c)를 가지고 있다. 플랜지부(13b)에는, 전술한 바와 같이 리벳(12)에 의해 터빈 쉘(10)의 내주부가 고정되어 있다. 또한, 통형부(13c)에는, 외주면으로부터 더 외주 측으로 돌출하는 돌기(13d)가 형성되어 있다.
[록업 장치(6)]
도 2에 록업 장치(6)를 추출하여 나타내고 있다. 록업 장치(6)는, 필요에 따라 프론트 커버(2)와 터빈(4)을 기계적으로 연결하기 위한 장치이며, 프론트 커버(2)와 터빈(4) 사이에 배치되어 있다. 록업 장치(6)는 피스톤(18)과, 드라이브 플레이트(drive plate)(19)와, 출력 플레이트(20)(출력 측 부재)와, 복수의 코일 스프링(21)을 가지고 있다.
<피스톤(18)>
피스톤(18)은 프론트 커버(2)와 터빈(4) 사이에 축 방향 이동 가능하게 배치되어 있다. 피스톤(18)은 원판형의 본체부(18a)와, 본체부(18a)의 내주 단(端)으로부터 터빈(4) 측으로 연장되는 내주 통형부(18b)와, 본체부(18a)의 외주 단으로부터 터빈(4) 측으로 연장되는 외주 통형부(18c)를 가지고 있다.
본체부(18a)는 프론트 커버(2)에 대향하여 배치되어 있다. 본체부(18a)의 외주부에 있어서, 프론트 커버(2) 측의 측면에는, 환형의 마찰 부재(23)가 고정되어 있다. 내주 통형부(18b)는 터빈 허브(13)의 통형부(13c)의 외주면에 축 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 터빈 허브(13)의 통형부(13c)의 외주면에는 실링 부재(24)가 배치되어 있다. 이로써, 피스톤(18)의 내주 통형부(18b)와 터빈 허브(13)의 통형부(13c)의 외주면 사이는 밀봉되어 있다. 그리고, 내주 통형부(18b)의 선단은, 터빈 허브(13)의 돌기(13d)에 접촉 가능하며, 이 돌기(13d)에 의해 피스톤(18)의 터빈(4) 측으로의 이동이 규제되고 있다.
<드라이브 플레이트(19)>
드라이브 플레이트(19)는, 피스톤(18)의 터빈(4) 측에서, 피스톤(18)의 외주부에 배치되어 있다. 또한, 드라이브 플레이트(19)는 피스톤(18)의 외주 통형부(18c)의 내주 측에 배치되어 있다. 드라이브 플레이트(19)는, 환형으로 형성되어 있고, 고정부(19a)와, 복수의 스프링 수용부(19b)와, 복수의 걸어맞춤부(19c)를 가지고 있다.
고정부(19a)는 드라이브 플레이트(19)의 내주 단부(端部)에 형성되고, 리벳(26)에 의해 피스톤(18)에 고정되어 있다. 스프링 수용부(19b)와 걸어맞춤부(19c)는 원주 방향으로 교호적(交互的)으로 배치되어 있다. 스프링 수용부(19b)는 단면이 C 형상이며, 내부에 코일 스프링(21)이 수용되고 있다. 걸어맞춤부(19c)는 단면이 C 형상이며, 내주 측의 일부와 외주 측의 일부가 코일 스프링(21)의 양단(兩端)에 걸어맞추어져 있다. 이 걸어맞춤부(19c)에 의하여, 피스톤(18)에 전달된 동력은, 드라이브 플레이트(19)를 통하여 코일 스프링(21)에 전달된다.
<출력 플레이트(20)>
출력 플레이트(20)는, 원판형으로 형성되어 있고, 피스톤(18)과 터빈(4) 사이에 배치되어 있다. 출력 플레이트(20)의 내주 단부는 리벳(12)에 의해 터빈 쉘(10)과 함께 터빈 허브(13)의 플랜지부(13b)에 고정되어 있다. 출력 플레이트(20)의 외주 단부에는, 프론트 커버(2) 측으로 절곡되어 형성된 복수의 걸어맞춤부(20a)가 설치되어 있다. 복수의 걸어맞춤부(20a)는 코일 스프링(21)의 양단에 걸어맞추어져 있다.
<코일 스프링(21)>
코일 스프링(21)은, 피스톤(18) 및 드라이브 플레이트(19)와 출력 플레이트(20)를 회전 방향으로 탄성적으로 연결한다. 코일 스프링(21)은 전술한 바와 같이, 드라이브 플레이트(19)의 스프링 수용부(19b)에 수용되어 지지되고 있다.
[다이나믹 댐퍼(7)]
다이나믹 댐퍼(7)는, 엔진으로부터의 회전 속도 변동을 감쇠하기 위한 장치이며, 도 1, 도 3, 도 4에 나타낸 바와 같이, 출력 플레이트(20)의 터빈(4) 측에 있어서, 터빈(4)의 외주부에 배치되어 있다. 다이나믹 댐퍼(7)는 베이스 플레이트(28)와, 제1 관성 링 및 제2 관성 링(29, 30)과, 제1 커버 부재 및 제2 커버 부재(31, 32)와, 가변 히스테리시스 토크 발생부(이하, 단지 「히스테리시스 토크 발생부」라고 함)(33)와, 탄성 연결부(34)와, 스톱 핀(35)을 가지고 있다. 히스테리시스 토크 발생부(33) 및 탄성 연결부(34)에 의해, 탄성 유닛이 구성되어 있다.
그리고, 도 4는, 다이나믹 댐퍼(7)를 트랜스미션 측으로부터 본 외관 부분도이며, 부분적으로, 커버 부재 등의 일부의 부재를 제외하고 나타내고 있다.
<베이스 플레이트(28)>
도 3에 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트(28)는 원판형으로 형성되어 있고, 내주 단부가 리벳(36)에 의해 출력 플레이트(20)의 직경 방향 중간부에 고정되어 있다. 베이스 플레이트(28)의 외주부는, 내주 단부로부터 축 방향으로 트랜스미션 측에 치우쳐 형성되어 있다.
또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트(28)의 외주 단부에는, 외주 측으로 돌출하는 복수의 돌출부(28a)를 가지고 있다. 복수의 돌출부(28a)의 각각 에는, 원주 방향으로 연장되는 스프링 수용부로서의 개구(28b)가 형성되어 있다.
<제1 관성 링 및 제2 관성 링(29, 30)>
제1 관성 링 및 제2 관성 링(29, 30)은, 판금(板金) 부재를 프레스 가공하여 형성된 것이다. 제1 관성 링(29)은 출력 플레이트(20)의 외주부와 베이스 플레이트(28)의 외주부 사이에 배치되어 있다. 제2 관성 링(30)은 베이스 플레이트(28)의 트랜스미션 측에 배치되어 있다. 제1 관성 링(29)의 외경(外徑)은 제2 관성 링(30)과 동일하지만, 내경(內徑)은 제2 관성 링(30)보다 작다.
도 4에 제2 관성 링(30)을 나타낸다. 제1 관성 링(29)과 제2 관성 링(30)은, 내경 치수가 상이할 뿐이므로, 도 4에 제2 관성 링(30)과 함께 제1 관성 링(29)의 부호를 나타내고 있다.
제1 관성 링 및 제2 관성 링(29, 30)은, 원주 방향으로 소정 간격으로 복수의 스프링 수용부(29b, 30b)를 가지고 있다. 스프링 수용부(29b, 30b)는 베이스 플레이트(28)의 스프링 수용부(28b)에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 스프링 수용부(29b, 30b)는 외주 측이 폐쇄하여 형성된 개구이며, 원주 방향의 길이는, 베이스 플레이트(28)의 스프링 수용부(28b)의 원주 방향의 길이와 같다.
<제1 커버 부재 및 제2 커버 부재(31, 32)>
도 3으로부터 명백한 바와 같이, 제1 커버 부재(31)는 제1 관성 링(29)의 더 엔진 측에 배치되어 있다. 제1 커버 부재(31)는 환형의 부재이며, 내경은 제1 관성 링(29)의 내경보다 더 작다. 제2 커버 부재(32)는 제2 관성 링(30)의 더 트랜스미션 측에 배치되어 있다. 제2 커버 부재(32)는 환형의 부재이며, 내경은 제2 관성 링(30)과 같다.
<히스테리시스 토크 발생부(33)>
히스테리시스 토크 발생부(33)는, 대향하는 2개소에 설치되어 있다. 도 4에서는, 1개소의 히스테리시스 토크 발생부(33)를 나타내고 있다. 히스테리시스 토크 발생부(33)는, 베이스 플레이트(28)와 제1 관성 링 및 제2 관성 링(29, 30)의 상대 회전 각도차[다이나믹 댐퍼(7)의 비틀림 각도]에 따라, 가변의 히스테리시스 토크를 발생한다. 더욱 상세하게는, 히스테리시스 토크 발생부(33)는, 베이스 플레이트(28)와 제1 관성 링 및 제2 관성 링(29, 30)의 상대 회전 각도차가 클 때는, 상대 회전 각도차가 작을 때와 비교하여 큰 히스테리시스 토크를 발생한다.
여기서, 베이스 플레이트(28)와 제1 관성 링 및 제2 관성 링(29, 30)이 상대 회전할 때는, 각 슬라이딩부에 기계적 마찰이 발생한다. 각 슬라이딩부의 기계적 마찰은 베이스 플레이트(28)가 제1 관성 링 및 제2 관성 링(29, 30)에 대하여 회전할 때의 저항으로 되고, 이 저항이 비교적 작은 저히스테리시스 토크로 된다.
히스테리시스 토크 발생부(33)는, 이상과 같은 각각의 슬라이딩부에 더하여, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 마찰 플레이트(41)를 가지고 있다. 이 한 쌍의 마찰 플레이트(41)와 베이스 플레이트(28)의 돌출부(28a)[구체적으로는 돌출부(28a)의 외주부인 슬라이딩 접촉부]가 히스테리시스 토크 발생부(33)의 일부를 구성하고 있다. 그리고, 도 5는 도 4의 화살표 P를 따라 본 도면이다.
한 쌍의 마찰 플레이트(41)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 관성 링 및 제2 관성 링(29, 30)의 서로 대향하는 측면[베이스 플레이트(28)에 대응하는 면]에 고정되어 있다. 한 쌍의 마찰 플레이트(41)의 축 방향 사이의 간극은, 베이스 플레이트(28)의 두께보다 약간 좁게 되어 있다. 따라서, 제1 관성 링 및 제2 관성 링(29, 30)에 대하여 베이스 플레이트(28)가 크게 비틀렸을 때는, 베이스 플레이트(28)의 돌출부(28a)의 외주부(슬라이딩 접촉부)는 한 쌍의 마찰 플레이트(41) 사이에 들어간다. 그리고, 슬라이딩 접촉부가 한 쌍의 마찰 플레이트(41) 사이에서 슬라이딩 접촉할 때는, 비교적 큰 저항, 즉 고히스테리시스 토크가 발생한다.
그리고, 한 쌍의 마찰 플레이트(41)에 있어서, 원주 방향의 베이스 플레이트(28) 측의 단부에는, 베이스 플레이트(28)의 돌출부(28a)가 한 쌍의 마찰 플레이트(41) 사이에 쉽게 진입하도록, 면취부(chamfered portion)(41a)가 형성되어 있다.
<탄성 연결부(34)>
탄성 연결부(34)는, 도 1∼도 4에 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트(28)의 스프링 수용부(28b)와 제1 관성 링 및 제2 관성 링(29, 30)의 스프링 수용부(29b, 30b)에 수납된 복수의 코일 스프링(44)을 가지고 있다. 이 코일 스프링(44)에 의해, 베이스 플레이트(28)와, 양쪽 관성 링(29, 30) 및 양쪽 커버 부재(31, 32)가 회전 방향으로 탄성적으로 연결되어 있다.
<스톱 핀(35)>
도 6에 나타낸 바와 같이, 스톱 핀(35)은, 제1 관성 링 및 제2 관성 링(29, 30)의 관통공(29c, 30c)과 제1 커버 부재 및 제2 커버 부재(31, 32)의 관통공(31c, 32c)에 장착되어 있다. 스톱 핀(35)은 축 방향의 중앙부에 대경(大徑) 보디부(35a)를 가지고, 그 양측에 소경(小徑) 보디부(35b)를 가지고 있다. 대경 보디부(35a)는, 제1 관성 링 및 제2 관성 링(29, 30)의 관통공(29c, 30c)보다 큰 직경을 갖는다. 또한, 대경 보디부(35a)의 두께는, 베이스 플레이트(28)의 두께보다 두껍게 형성되어 있다.
소경 보디부(35b)는 양쪽 관성 링(29, 30)의 관통공(29c, 30c) 및 양쪽 커버 부재(31, 32)의 관통공(31c, 32c)을 삽통(揷通)하고 있다. 그리고, 소경 보디부(35b)의 헤드부를 압착(crimping)함으로써, 베이스 플레이트(28)의 축 방향 양측에 양쪽 관성 링(29, 30) 및 양쪽 커버 부재(31, 32)가 고정되어 있다.
이상과 같은 구성에 의해, 베이스 플레이트(28)와 양쪽 관성 링(29, 30) 및 양쪽 커버 부재(31, 32)는, 인접하는 베이스 플레이트(28)의 돌출부(28a) 사이에서 스톱 핀(35)이 이동할 수 있는 범위에서 상대 회전이 가능하다. 그리고, 스톱 핀(35)의 대경 보디부(35a)가 베이스 플레이트(28)의 돌출부(28a)의 원주 방향 단면(端面)과 맞닿음으로써, 양자의 상대 회전이 규제된다.
[동작]
먼저, 토크 컨버터 본체의 동작에 대하여 간단하게 설명한다. 프론트 커버(2) 및 임펠러(3)가 회전하고 있는 상태에서는, 임펠러(3)로부터 터빈(4)으로 작동유가 흐르고, 작동유를 통하여 임펠러(3)로부터 터빈(4)으로 동력이 전달된다. 터빈(4)에 전달된 동력은 터빈 허브(13)를 통하여 트랜스미션의 입력 샤프트(15)에 전달된다.
토크 컨버터(1)의 속도비가 상승하고, 입력 샤프트(15)가 일정한 회전 속도로 되면, 프론트 커버(2)와 피스톤(18) 사이의 작동유가 흘러나가고, 피스톤(18)의 터빈(4) 측에 작동유가 공급된다. 그러면, 피스톤(18)이 프론트 커버(2) 측으로 이동된다. 이 결과, 피스톤(18)에 고정된 마찰 부재(23)가 프론트 커버(2)에 압압(押壓)되고, 록업 클러치가 온으로 된다.
이상과 같은 클러치 온 상태에서는, 엔진으로부터의 동력은, 프론트 커버(2)→피스톤(18)→드라이브 플레이트(19)→코일 스프링(21)→출력 플레이트(20)→터빈 허브(13)의 경로를 통하여 트랜스미션의 입력 샤프트(15)에 전달된다.
록업 장치(6)에서는, 전술한 경로로 동력이 전달되고, 또한 엔진으로부터 입력되는 회전 속도 변동이 복수의 코일 스프링(21)의 작동에 의해 흡수, 감쇠된다.
[다이나믹 댐퍼(7)의 동작]
출력 플레이트(20)의 회전에 의해, 출력 플레이트(20)에 고정된 다이나믹 댐퍼(7)가 작동하고, 이 다이나믹 댐퍼(7)의 작용에 의해 엔진의 회전 속도 변동이 억제된다. 즉, 베이스 플레이트(28)의 회전과, 관성 링(29, 30) 및 커버 부재(31, 32)의 회전은, 코일 스프링(44)의 작용에 의해 위상에 편차가 생긴다. 구체적으로는, 소정의 엔진 회전수에서, 관성 링(29, 30) 및 커버 부재(31, 32)는, 베이스 플레이트(28)의 회전 속도 변동을 없애는 위상으로 변동한다. 이 위상의 편차에 의해, 트랜스미션의 회전 속도 변동을 흡수할 수 있다.
여기서, 도 7은, 엔진 회전수(주파수)와, 다이나믹 댐퍼(7)의 비틀림 각도[베이스 플레이트(28)와 관성 링(29, 30) 및 커버 부재(31, 32)의 상대 각도] 및 트랜스미션 측에 전달되는 토크 변동(회전 속도 변동)의 관계를 나타내고 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 다이나믹 댐퍼(7)에 있어서는, 엔진 회전수가 낮은 영역에서, 비틀림 각도는 비교적 작은 θ1로 된다. 또한, 엔진 회전수가 높은 영역에서, 비틀림 각도는, 보다 큰 θ2로 된다.
도 7에서, Fqa는 베이스 플레이트(28)와 관성 링(29, 30) 및 커버 부재(31, 32)가 역상(逆相)으로 진동하여, 출력 플레이트(20)의 진동이 가장 낮아지는 공진 주파수(고유 진동수)다. 또한, Fqb는 관성 링(29, 30) 및 커버 부재(31, 32)가 베이스 플레이트(28)의 진동을 증폭시키는 피크의 주파수이다.
도 7의 특성 A로 나타낸 바와 같이, 다이나믹 댐퍼(7)를 출력 플레이트(20)에 장착한 경우, 주파수 Fqa에서는 감쇠가 억제된다. 그러나, 저회전수역과 고회전수역의 2개소에 토크 변동의 피크 PL, PH가 나타난다. 여기서, 저회전수역의 피크 PL은, 록업하지 않는 회전수역에 있으므로, 문제가 되지 않는다.
한편, 고회전수역의 피크 PH에 대해서는, 상용 회전수역에 나타나므로, 이 피크 PH를 억제하거나, 또는 상용 회전수역 보다 고회전수 측으로 이동시키는 것이 중요하다.
이에, 본 실시형태에서는, 다이나믹 댐퍼(7)의 비틀림 각도가 작은 영역에서는 작은 히스테리시스 토크를 발생하고, 비틀림 각도가 큰 영역에서는, 보다 큰 히스테리시스 토크가 발생하게 하고 있다. 그러므로, 본 실시형태에서는, 엔진 회전수가 낮고, 다이나믹 댐퍼(7)의 비틀림 각도가 작은 영역에서 토크 변동을 억제하면서, 비틀림 각도가 큰 영역에서는 피크 PH를 낮게 억제할 수 있다. 이 경우의 특성 B를 일점쇄선으로 나타내고 있다.
[다른 실시형태]
본 발명은 이상과 같은 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 각종 변형 또는 수정이 가능하다.
(a) 상기 실시형태에서는, 다이나믹 댐퍼(7)의 비틀림 특성을 1단 특성으로 하였으나 다이나믹 댐퍼의 비틀림 특성을 2단 이상의 특성으로 해도 된다.
이 경우의 예를 도 8에 나타내고 있다. 도 8에 나타낸 탄성 연결부(54)는, 스프링 수용부(28b)에 수용된 대소의 코일 스프링(44a, 44b)으로 구성되어 있다. 큰 코일 스프링(44a)은 스프링 수용부(28b)의 원주 방향 길이와 대략 같은 길이를 가지고 있다. 따라서, 큰 코일 스프링(44a)의 양단부는 베이스 플레이트(28)의 스프링 수용부(28b) 및 관성 링(29, 30)의 스프링 수용부(29b, 30b)의 원주 방향 단부와 맞닿아 있다. 또한, 작은 코일 스프링(44b)은, 큰 코일 스프링(44a)의 내부에 배치되고, 큰 코일 스프링(44a)의 길이보다 짧게 설정되어 있다. 그러므로, 작은 코일 스프링(44b)은 큰 코일 스프링(44a)이 작동한 후, 늦게 작동하게 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 베이스 플레이트(28)의 돌출부(28a)가 한 쌍의 마찰 플레이트(41) 사이에 진입하는 타이밍과, 탄성 연결부(54)의 작은 코일 스프링(44b)이 작동을 개시하는 타이밍을 일치시키고 있다.
상기 도 8에 나타낸 실시형태의 다이나믹 댐퍼의 비틀림 특성을 도 9에 나타내고 있다.
본 예에서는, 베이스 플레이트(28)와 관성 링(29, 30) 및 커버 부재(31, 32) 사이에 상대 회전이 생기면, 도 9에 나타낸 바와 같이, 작은 비틀림 각도 영역 θl에서는, 먼저 큰 코일 스프링(44a)만이 압축되고, 저강성의 비틀림 특성(1단째의 비틀림 특성)에 의해 다이나믹 댐퍼가 작동한다. 이 경우에는, 관성 링(29, 30) 및 커버 부재(31, 32)는 베이스 플레이트(28)에 대하여, 오직 기계적 마찰에 의한 비교적 작은 저히스테리시스 토크 Hl로 상대 회전하고, 효과적으로 회전 속도 변동을 억제할 수 있다.
그리고, 보다 큰 회전 변동이 생겨 베이스 플레이트(28)와 관성 링(29, 30) 및 커버 부재(31, 32) 사이에, 더 큰 상대 회전이 생기면(큰 비틀림 각도 영역 θh), 큰 코일 스프링(44a)에 더하여 작은 코일 스프링(44b)도 압축되게 된다. 그러므로, 1단째의 비틀림 특성과 비교하여 높은 강성의 비틀림 특성(2단째의 비틀림 특성)으로 다이나믹 댐퍼가 작동한다.
또한, 상기 큰 비틀림 각도 영역(θh)에서는, 베이스 플레이트(28)의 돌출부(28a)가 한 쌍의 마찰 플레이트(41) 사이에 침입하고, 저히스테리시스 토크 Hl와 비교하여 큰 고히스테리시스 토크 Hh가 발생하게 된다.
이와 같은 실시형태에서도, 2단째의 고히스테리시스 토크가 유효하게 작용하여, 엔진 회전수가 높은 영역에서, 출력축에 전달되는 토크 변동을 억제할 수 있다. 그러므로, 상용 회전수의 전역에 걸쳐서 토크 변동을 억제할 수 있다.
(b) 가변 히스테리시스 토크 발생부의 구성이 상기 실시형태에 한정되지 않는다. 도 10에 다른 실시형태에 의한 가변 히스테리시스 토크 발생부(53)를 나타내고 있다. 상기 가변 히스테리시스 토크 발생부(53)는, 상기 실시형태와 마찬가지로, 한 쌍의 마찰 플레이트(51)가 한 쌍의 관성 링(29, 30)의 서로 대향하는 측면에 설치되어 있다. 그리고, 한 쌍의 마찰 플레이트(51)는, 서로 대향하는 면이 경사면(51a)으로 되어 있다. 보다 구체적으로는, 한 쌍의 마찰 플레이트(51)의 대향하는 면은, 베이스 플레이트(28)의 돌출부(28a)로부터 멀어짐에 따라 간격이 좁아지도록 경사져 있다.
이와 같은 실시형태에서는, 관성 링(29, 30)의 진동이 커짐에 따라 히스테리시스 토크가 커진다. 따라서, 상기와 마찬가지로, 엔진 회전수가 높은 영역에서, 출력축에 전달되는 토크 변동을 억제할 수 있고, 상용 회전수의 전역에 걸쳐서 토크 변동을 억제할 수 있다.
(c) 상기 실시형태에서는, 클러치부를 피스톤 및 마찰 부재로 구성하였지만, 복수의 클러치 플레이트를 가지는 다판형 클러치부로 해도 된다.
(d) 상기 실시형태에서는, 다이나믹 댐퍼를 출력 측의 부재에 장착하였으나, 다른 부재에 장착해도 된다.
1 : 토크 컨버터
2 : 프론트 커버
4 : 터빈
6 : 록업 장치
7 : 다이나믹 댐퍼
8 : 토크 컨버터 본체
20 : 출력 플레이트(출력 측 부재)
21 : 코일 스프링
28 : 베이스 플레이트
28a : 돌출부
28b : 스프링 수용부
29, 30 : 관성 링
29b, 30b : 스프링 수용부
31, 32 : 커버 부재
33, 53 : 가변 히스테리시스 토크 발생부
34, 44 : 탄성 연결부
44 : 코일 스프링

Claims (7)

  1. 엔진으로부터 트랜스미션에 유체를 통하여 동력을 전달하기 위한 유체식 동력 전달 장치로서,
    프론트 커버;
    상기 트랜스미션의 입력 샤프트와 일체로 회전 가능하게 설치된 터빈을 포함하고, 상기 엔진으로부터의 동력을 상기 트랜스미션에 유체를 통하여 전달하는 유체 조인트 본체;
    상기 프론트 커버와 상기 터빈과의 사이에 설치되고, 상기 프론트 커버로부터의 동력을 전달 또는 차단하는 클러치부와, 상기 클러치부로부터 동력이 전달되고 상기 터빈에 연결된 출력 측 부재를 가지는 록업 장치; 및
    상기 엔진으로부터의 회전 속도 변동을 감쇠하기 위한 다이나믹 댐퍼
    를 포함하고,
    상기 다이나믹 댐퍼는,
    상기 록업 장치의 출력 측 부재에 고정된 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트와 회전 방향으로 상대 이동이 가능한 관성체; 및
    상기 베이스 플레이트와 상기 관성체의 상대 회전 각도차에 따라, 가변의 히스테리시스 토크를 발생할 수 있고, 상기 베이스 플레이트와 상기 관성체를 회전 방향으로 탄성적으로 연결하는 탄성 유닛
    을 가지는,
    유체식 동력 전달 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다이나믹 댐퍼는 상기 록업 장치의 출력 측 부재에 고정되어 있는, 유체식 동력 전달 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탄성 유닛은, 가변의 히스테리시스 토크를 발생하는 가변 히스테리시스 토크 발생부 및 복수의 탄성 부재를 가지는 탄성 연결부를 가지는, 유체식 동력 전달 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 유닛은, 상기 베이스 플레이트와 상기 관성체의 상대 회전 각도차가 클 때는, 상기 상대 회전 각도차가 작을 때와 비교하여 큰 히스테리시스 토크를 발생하는, 유체식 동력 전달 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 관성체는, 상기 베이스 플레이트의 축 방향 한쪽에 배치된 제1 관성 링 및 상기 베이스 플레이트를 협지(sandwich)하여 상기 제1 관성 링과 대향하여 배치된 제2 관성 링을 가지고,
    상기 가변 히스테리시스 토크 발생부는,
    상기 제1 관성 링 및 제2 관성 링의 서로 대향하는 측면에 설치된 한 쌍의 마찰 부재; 및
    상기 베이스 플레이트의 외주부에 직경 방향 외측으로 돌출되어 설치되고, 상기 베이스 플레이트와 상기 제1 관성 링 및 제2 관성 링과의 상대 회전 각도차가 큰 영역에서 상기 한 쌍의 마찰 부재에 슬라이딩 접촉하는 슬라이딩 접촉부
    를 가지는, 유체식 동력 전달 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 탄성 연결부는, 상기 베이스 플레이트와 상기 관성체의 상대 회전 각도차가 작은 제1 영역에서는 저강성(低剛性) 비틀림 특성을 가지고, 또한 상기 제1 영역보다 큰 제2 영역에서는 상기 저강성 비틀림 특성보다 고강성(高剛性)인 고강성 비틀림 특성을 가지는, 유체식 동력 전달 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탄성 연결부는,
    상기 베이스 플레이트와 상기 관성체를 회전 방향으로 탄성적으로 연결하는 복수의 제1 탄성 부재; 및
    상기 베이스 플레이트와 상기 관성체가 상대 회전했을 때, 상기 복수의 제1 탄성 부재보다 늦게 작동하고, 상기 베이스 플레이트와 상기 관성체를 회전 방향으로 탄성적으로 연결하는 복수의 제2 탄성 부재
    를 가지는, 유체식 동력 전달 장치.
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