KR100288959B1 - 자동변속기용 토크 컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토크 컨버터의 작동시 유체의 압력을 이용 함으로서 종래 토크 컨버터에서 발생되는 손실로 인한 연료의 소모를 막아 연비를 증가시킬수 있고, 아울러 종래 토크 컨버터의 초기 작동시 와류를 발생시키기 위한 공회전 손실에 따른 연료의 낭비도 막을 수 있는 한편, 토크 컨버터의 작동중 엔진동력과 상응한 토크의 변화를 얻을 수 있어 차량 주행중 신속한 기어 변속을 수행 할 수 있는 토크 컨버터에 관한 것으로, 그 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 토크 컨버터는; 내부에는 엔진의 출력축과 연결되는 주기어가 장착된 주기어실 및 이 주기어실의 일측에 보조기어가 장착되는 보조기어실로 이루어진 기어실이 구비되고, 이 주기어실과 보조기어실 사이의 상,하측에는 제 1,2공간부가 형성되며, 제 1,2공간부의 사이에는 서로 관통되는 유체 흐름통로가 형성되어 구성된 회전하우징과; 상기 회전하우징을 이루는 유체 흐름통로의 중간에 설치되어 있으며, 유체 단속밸브와 이 유체 단속밸브를 제어하는 제어부로 이루어진 유체 단속수단으로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

Description

자동변속기용 토크 컨버터(torque converter)

본 발명은 토크 컨버터에 관한 것으로서, 좀더 상세히 설명하면, 토크 컨버터의 작동시 유체의 압력을 이용 함으로서 종래 토크 컨버터에서 발생되는 손실로 인한 연료의 소모를 막아 연비를 증가시킬수 있고, 아울러 종래 토크 컨버터의 초기 작동시 와류를 발생시키기 위한 공회전 손실에 따른 연료의 낭비도 막을 수 있는 한편, 토크 컨버터의 작동중 엔진동력과 상응한 토크의 변화를 얻을 수 있어 차량 주행중 신속한 기어 변속을 수행 할 수 있는 토크 컨버터에 관한 것이다.

일반적으로 토크 컨버터(torque converter)라 함은, 엔진 출력축과 변속기의 입력축 사이에 장착되는 것으로서, 유체의 회전력과 와류를 이용하여 엔진의 동력을 자동 변속기(auto transmission)로 전달하거나 끊는 작용을 수행하며, 아울러 엔진의 동력을 전달함에 있어서 출력토크를 변환시켜 자동 변속기로 전달하는 작용을 수행하는 것이다.

이에 자동 변속기에 사용되는 통상적인 토크 컨버터를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도 6에 도시된 바와 같이, 토크 컨버터는 크게 엔진 출력축의 회전력을 인가 받는 펌프임펠러(81)와, 유체의 흐름을 역류시켜 부하의 역할을 수행하는 스테이터(83)와, 자동변속기의 입력축과 연결된 터빈러너(82) 및, 상기 펌프임펠러(81)와 용접되는 컨버터커버(84)로 구성된다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면, 상기 펌프 임펠러(81)와 컨버터커버(84)는 엔진의 출력축과 함께 회전되면서 기계적인 회전을 유체의 흐름으로 바꾸어 터빈러너(82)에 전달시키는 역할을 수행하는 것이다.

상기 터빈러너(82)는, 컨버터커버(84) 쪽으로 취부되어 펌프 임펠러(81)와 마주보고 있는 것으로서, 펌프 임펠러(81)에서 발생되는 유체의 흐름에 따라 동일 방향으로 회전되며, 중앙에는 변속기 입력축과 연결되는 회전축이 구비되는 것이다.

상기 스테이터(83)는 펌프 임펠러(81)와 터빈러너(82)의 사이에 위치되는 것으로서, 펌프 임펠러(81)에서 형성된 유체의 흐름이 터빈러너(82)의 날개를 때려 회전시킨후 펌프 임펠러(81)로 재순환 될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로서, 펌프 임펠러(81)의 회전시 부하의 역할을 수행하는 것이다.

그러나, 상기와 같이 구성된 토크 컨버터가 작동될 경우에는 토크 컨버터의 내부에 장착된 스테이터(83)에서 부하(와류손실)가 발생됨으로 인하여 변속기에서 얻고자하는 토크보다 상대적으로 큰 토크를 엔진에서 입력해야 함에 따라서, 엔진에 공급되는 연료의 소모량이 증가(연비감소)되는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 토크 컨버터의 초기 작동시 토크 컨버터의 내부에서 유체의 흐름(회전과 와류)을 발생시켜야 함으로서 초기 엔진 입력축의 공회전에 따른 연료의 낭비를 가져오는 문제점도 가지고 있었다.

또, 토크 컨버터는 유체의 흐름을 이용함으로서, 작동중 정밀제어된 토크의 변화를 주기가 곤란하여 자동변속기에 있어 이상적인 특성에 가까운 기어의 변속을 얻기가 곤란한 문제점도 가지고 있었다.

또, 종래의 토크 컨버터는 유체가 고속으로 회전됨으로 인하여 토크 컨버터를 이루는 펌프임펠러(81), 스테이터(83), 터빈러너(82) 및, 컨버터커버(84)등이 쉽게 파손되는 문제점도 가지고 있었다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 엔진의 출력축과 변속기의 입력축 사이에 장착되는 토크 컨버터의 작동시 유체의 압력을 이용 함으로서, 종래 토크 컨버터에서 발생되는 와류손실로 인한 연료의 소모를 막을 수 있는 자동변속기용 토크 컨버터를 제공함에 목적이 있는 것이다.

또한, 토크 컨버터의 초기 작동시(엔진의 동력을 변속기로 전달할 경우) 기어실 내에 체워진 유체의 압력을 이용하여 회전하우징이 회전되도록 함으로서, 종래 동력 입력축의 공회전에 따른 연료의 낭비를 막을 수 있는 목적도 있는 것이다. 또, 엔진 동력의 전달시 유체의 압력이 이용함에 따라서, 토크 컨버터의 작동중 엔진 출력에 상응한 토크의 변화를 얻을 수 있도록 함으로서, 차량 주행중 이상적인 특성에 근접한 기어 변속을 수행 할 수 있는 목적도 있는 것이다.

또, 엔진 동력의 전달시 유체의 압력이 이용됨으로서, 종래의 유체 충돌에 따른 기계적 마모를 최소화 함으로서, 토크 컨버터의 파손 및 성능 저하를 막을 수 있는 목적도 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 본 발명의 토크 컨버터는; 내부에는 엔진의 출력축과 연결되는 주기어가 장착된 주기어실 및 이 주기어실의 일측에 보조기어가 장착되는 보조기어실로 이루어진 기어실이 구비되고, 이 주기어실과 보조기어실 사이의 상,하측에는 제 1,2공간부가 형성되며, 제 1,2공간부의 사이에는 서로 관통되는 유체 흐름통로가 형성되어 구성된 회전하우징과; 상기 회전하우징을 이루는 유체 흐름통로의 중간에 설치되어 있으며, 유체 단속밸브와 이 유체 단속밸브를 제어하는 제어부로 이루어진 유체 단속수단으로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 토크 컨버터의 장착 상태를 나타낸 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 토크 컨버터를 나타낸 전단면도.

도 3은 도 2의 A-A선 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 토크 컨버터의 다른 실시예를 나타낸 전단면도.

도 5는 도 4의 A-A선 단면도.

도 6은 종래의 토크 컨버터를 나타낸 분해사시도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 회전 하우징

11 : 기어실

111 : 주기어실, 112 : 보조기어실, 113 : 제 1공간부,

114 : 제 2공간부

12 : 주기어

13 : 보조기어

14 : 유체 흐름통로

15 : 손실유량 보충수단

151 : 유체탱크

151a : 에어홀

152 : 유체유입관

152a : 체크밸브

2 : 유체 단속수단

21 : 유체 단속밸브

22 ; 제어부

3 : 회전하우징

31 : 기어실

311 : 주기어실, 312 : 제 1보조기어실, 313 : 제 2보조기어실,

32 : 주기어

321 : 제 1공간부, 322 : 제 2공간부

33 : 제 1보조기어

34 : 제 2보조기어

35 : 유체 흐름통로

4 : 유체 단속수단

41 : 스풀

411 : 유체 흐름홈부

42 : 제어부

5 : 엔진

51 : 출력축

6 : 자동변속기

61 : 입력축

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 토크 컨버터의 장착 상태를 나타낸 것으로서, 본 발명의 토크 컨버터는, 엔진(5)의 출력축(51)과 자동변속기(6) 입력축(61)의 중간에 장착되어 엔진동력을 변속기 쪽으로 전달하거나 차단하는 역할을 수행하는 것으로서, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 토크 컨버터를 나타낸 전단면도이며, 도 3은 도 2의 A-A선 단면도로서, 엔진(5)의 출력축(51)과 자동변속기(6) 입력축(61)의 중간에 장착되어 엔진의 동력을 자동변속기(6)로 전달하는 토크 컨버터에 있어서;

상기 토크 컨버터는;

엔진(5)의 동력을 입력받아 입력된 동력의 토크를 변환시켜 자동변속기(6)로 전달할 수 있도록, 내부에는 엔진의 출력축과 연결된 주기어(12)가 장착되는 주기어실(111)및 이 주기어실(111)의 일측에 보조기어(13)가 장착되는 보조기어실(112)로 이루어진 기어실(11)이 구비되고, 이 주기어실(111)과 보조기어실(112) 사이의 상,하측에는 제 1,2공간부(113,114)가 형성되며, 제 1,2공간부(113,114)의 사이에는 서로 관통되는 유체 흐름통로(14)가 형성되어 구성되는 회전하우징(1)과;

상기 회전하우징(1)을 이루는 유체 흐름통로(14)의 중간에 설치되어 있으며, 유체 단속밸브(21)와 이 유체 단속밸브(21)를 제어하는 제어부(22)로 이루어진 유체 단속수단(2)으로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

특히, 상기 회전하우징(1)에 형성된 주기어실(111)의 외측 후방에는 엔진(5)의 출력축(51)과 동일 축선상에 자동변속기(6)의 입력축(61)이 고정되도록 구성 함으로서, 엔진(5)의 출력축(51)과 자동변속기(6)의 입력축(61) 사이의 동력전달시 입력축(61)의 편심회전을 막을 수 있는 것이다.

또한, 상기 유체 단속수단(2)은, 회전하우징(1)에 구비된 유체 흐름통로(14)를 통과하는 유체의 흐름을 단속하거나 흐름량을 조절하는 것으로서, 상기 유체 흐름통로(14)의 중간에는 자동변속기(6)의 작동중 엔진출력에 상응한 토크 변화량을 인지한 제어부(22)를 통해 제어되는 유체 단속밸브(21)가 장착된다.

한편, 상기 유체 흐름통로(35)의 중간에는 상기 주기어(12)와 보조기어(13)의 회전시 발생되는 마모 또는 열로 인한 유체의 손실유량에 대하여 이를 보충하기 위한 손실유량 보충수단(15)이 장착되는데, 이 손실유량 보충수단(15)은 에어홀(151a)이 천공된 유체탱크(151)와, 체크밸브(152a)가 구비되며 상기 유체 흐름통로(14)와 연결된 유체유입관(152)으로 이루어진 것이다.

이하 상기와 같이 구성된 토크 컨버터의 작동관계를 엔진이 공회전되는 경우와, 엔진동력이 자동변속기로 완전 전달되는 경우 및 자동변속기로 전달되는 동력이 가변되는 경우로 나누어 설명한다.

먼저, 엔진의 공회전 상태를 설명하면 다음과 같다.

엔진이 공회전 될 경우에는 엔진(5)의 출력축(51)이 회전되고 자동변속기(6)의 입력축(61)이 정지되는 조건을 만족시켜야 한다.

따라서 유체 단속수단(2)을 이루는 제어부(22)에서 엔진의 공회전 상태를 인지하여 제어부(22)와 연결된 유체 단속밸브(21)를 완전히 개방시키게 되면, 기어실(11)의 제 1,2공간부(113,114)를 관통하는 유체 흐름통로(14)에서는 유체가 통과 됨에 따라서, 엔진(5)의 출력축(51)과 연결된 주기어(12)의 회전시 유체가 보조기어(13)의 치형사이로 유동되게 되어 보조기어(13)가 공회전되게 되는 것이다.

그러므로 상기 주기어(12)와 연결된 엔진(5)의 출력축(51)은 회전되고, 자동변속기(6)의 입력축(61)이 정지되는 상태를 유지하는 것이다. 즉, 자동변속기()의 입력토크가 제로(zero)로 되는 것이다.

반대로, 엔진(5)의 동력이 자동변속기(6)로 완전 전달되는 상태를 설명하면 다음과 같다.

엔진동력이 자동변속기로 완전 전달되는 경우에는 엔진(5)의 출력동력의 토크와 자동변속기(6)의 입력동력의 토크가 동일해야 하는 조건을 만족시켜야 한다.

따라서 유체 단속수단(2)을 이루는 제어부(22)에서 엔진 동력의 완전 전달상태를 인지하여 제어부(22)와 연결된 유체 단속밸브(21)를 완전히 닫게되면, 회전하우징(1)의 기어실(11) 내부에 체워진 유체의 흐름이 정지되는 것이다. 즉, 유체의 특성상 압축되지 않는 고형 상태를 유지하게 된다.

이에 엔진(5)의 출력축(51)과 연결된 주기어(12)가 정방향으로 회전되게 되면, 상술한 바와 같이 기어실(11)에 체워진 유체가 고형상태를 유지함에 따라서, 주기어(12)의 회전시 보조기어(13)가 주기어(12)를 중심으로 공전됨과 동시에 회전하우징(1)이 주기어(12)와 동일한 회전수로 회전되는 것이다. 이에 따라서, 유체의 손실을 무시하는 가정하에 엔진 출력축의 동력을 변속기의 입력축으로 완전히 전달 시킬수 있는 것이다.

한편, 엔진동력이 자동변속기로 전달됨에 있어서 토크가 가변되는 경우를 설명하면 다음과 같다.

엔진동력이 자동변속기로 가변되어 전달되는 경우에는 엔진(5) 출력동력의 토크보다 상대적으로 자동변속기(6)의 입력동력의 토크가 작아야 하는 조건을 만족시켜야 한다.

따라서 유체 단속수단(2)을 이루는 제어부(22)에서 엔진(5) 동력의 가변전달 상태를 인지하여 제어부(22)와 연결된 유체 단속밸브(21)를 중간만 개방시키게 되면 유체 흐름통로(14)을 통과하는 유체 흐름이 반으로 줄어들게 됨에 따라서, 기어실(11) 내의 일부의 유체는 기어실(11) 내부에 잔류하고, 일부의 유체는 유체 흐름통로(14)를 통해 순환되는 상태를 유지하게 된다.

이에 엔진(5)의 출력축(51)과 연결된 주기어(12)가 정방향으로 회전되게 되면, 기어실(11)의 내에서는 유체 흐름통로(14)의 완전 개방상태와 완전 폐쇄상태의 의 유체 흐름의 중간정도의 흐름으로 유체가 유동됨으로서, 상기 주기어(12)의 1회전시 보조기어(13)가 반바퀴 회전됨에 따라서, 상기 회전하우징(1)은 정방향으로 주기어(12)의 회전수와 비교하여 절반의 회전수로 회전되는 것이다. 즉, 상기 주기어(12)가 정방향으로 1회전시 보조기어(13)의 치형을 미는 유체의 압력이 절반으로 감소됨으로 인하여 상기 회전하우징(1)이 정방향으로 반 바퀴만 회전되게 되는 것이다.

그러므로 엔진의 출력축에서 발생되는 동력의 토크를 미세히 조절하여 자동변속기(6)의 입력축(61)으로 전달할 경우에는, 유체 단속수단(2)을 이루는 제어부(22)를 통해 유체 흐름통로(14)의 개폐정도 조정함으로서, 엔진(5) 출력축(51)의 토크를 변화시켜 자동변속기(6)의 입력축(61)으로 전달시킬 수 있는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 토크 컨버터의 다른 실시예를 나타낸 전단면도이고, 도 5는 도 4의 B-B선 단면도로서, 상기 회전하우징(3)의 내측에는 주기어실(311)과 그 양측에 제 1,2보조기어실(312,313)이 구비된 기어실(31)이 형성되어 있으며, 이 기어실(31)에는 엔진의 입력축과 연결된 주기어(32) 및 제 1,2보조기어(33,34)가 장착되고, 상기 제 1,2보조기어(33,34)의 주기어(32) 사이의 상하측에는 제 1,2공간부(321,322)가 형성되어 있으며, 이 제 1,2공간부(321,322)의 사이에는 유체 흐름통로(35)를 구비함을 특징으로 하는 것이다.

따라서 상기 기어실(31)에 체워진 유체는 상기 제 1,2공간부(321,322)와 이를 관통하는 유체 흐름통로(35)를 통해 순환되는 것이다.

그리고, 상기 유체 흐름통로(35)의 중간에는 스풀 장착홀(351)을 천공하여 이 스풀장착홀(351)에는 전후진 되어 유체의 흐름을 단속하는 스폴(41)과, 이 스폴 (41)을 전후진 시키는 제어부(42)로 이루어진 유체 단속수단(4)이 장착되며, 상기 스풀(41)의 전방에는 유체가 통과 될 수 있도록 유체 흐름홈부(411)가 구비되는 것이다.

따라서 상기 유체 흐름통로(35)를 순환하는 유체는 상기 유체 단속수단(4)을 이루는 스풀(41)의 전후진 동작에 의해 개폐되거나 유체 흐름량이 조절되는 것이다.

그러므로 상기와 같이 구성된 토오크 컨버터는 상술한 바와 같이, 기어실(31)의 내부에 체워진 유체의 흐름을 단속함으로서, 엔진 출력축의 동력을 자동변속기의 입력축으로 전달하거나 끊어주는 역할과 엔진 출력동력의 토크를 변환시켜 자동변속기로 전달시키는 역할을 동시에 수행할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 자동변속기용 토크 컨버터의 작동시 유체의 압력을 이용 함으로서, 종래 토크 컨버터에서 발생되는 부하로 인한 연료의 소모를 막아 연비를 증가시킬수 있는 효과가 있는 것이다.

또한, 토크 컨버터의 초기 작동시 종래 동력 입력축의 공회전에 따른 연료의 낭비를 막을 수 있는 효과도 있는 것이다.

또, 토크 컨버터의 작동중 엔진출력에 상응되는 토크를 얻을 수 있어 차량 주행중 완전한 동력 전달을 수행 할 수 있는 효과도 있는 것이다.

또, 엔진 동력의 전달시 유체의 압력을 이용함에 따라서, 토크 컨버터의 파손 및 성능 저하를 막을 수 있는 효과도 있는 것이다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명 되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

Claims (5)

1. 엔진(5)의 출력축(51)과 자동변속기(6) 입력축(61)의 중간에 장착되어 엔진의 동력을 자동변속기(6)로 전달하는 토크 컨버터에 있어서;

   상기 토크 컨버터는;

   자동변속기(6)의 입력축(61)과 연결되어 있으며, 내부에는 엔진의 출력축과 연결되는 주기어(12)가 장착된 주기어실(111)및 이 주기어실(111)의 일측에 보조기어(13)가 장착된 보조기어실(112)로 이루어진 기어실(11)이 구비되고, 이 주기어실(111)과 보조기어실(112) 사이의 상,하측에는 제 1,2공간부(113,114)가 형성되며, 제 1,2공간부(113,114)의 사이에는 서로 관통되는 유체 흐름통로(14)가 형성되어 구성된 회전하우징(1)과;

   상기 회전하우징(1)을 이루는 유체 흐름통로(14)의 중간에 설치되어 있으며, 유체 단속밸브(21)와 이 유체 단속밸브(21)를 제어하는 제어부(22)로 이루어진 유체 단속수단(2)으로 구성됨을 특징으로 하는 자동변속기용 토오크 컨버터.
2. 제 1항에 있어서, 상기 회전하우징(1)에 형성된 주기어실(111)의 외측 후방에는 엔진(5)의 출력축(51)과 동일 축선상에 자동변속기(6)의 입력축(61)이 고정됨을 특징으로 하는 자동변속기용 토오크 컨버터.
3. 제 1항에 있어서, 상기 유체 흐름통로(35)의 중간에는 상기 주기어(12)와 보조기어(13)의 회전시 발생되는 마모 또는 열로 인한 유체의 손실유량에 대하여 이를 보충할 수 있도록, 에어홀(151a)이 천공된 유체탱크(151)와, 체크밸브(152a)가 구비되며 상기 유체 흐름통로(14)와 연결된 유체유입관(152)으로 이루어진 손실유량 보충수단(15)이 장착됨을 특징으로 하는 자동변속기용 토오크 컨버터.
4. 제 1항에 있어서, 상기 회전하우징(3)의 내측에는 주기어실(311)과 그 양측에 제 1,2보조기어실(312,313)이 구비된 기어실(31)이 형성되어 있으며, 이 기어실(31)에는 엔진의 입력축과 연결된 주기어(32) 및, 이 주기어(32)의 양측에 제 1,2보조기어(33,34)가 장착되고, 상기 상기 제 1,2보조기어(33,34)와 주기어(32) 사이의 상,하측에는 제 1,2공간부(321,322)가 형성되며, 제 1,2공간부(321,322)의 사이에는 유체 흐름통로(35)가 구비됨을 특징으로 하는 자동변속기용 토오크 컨버터.
5. 제 4항에 있어서, 상기 유체 흐름통로(35)의 중간에는 스풀 장착홀(351)을 천공하여 이 스풀장착홀(351)에는 전후진 되어 유체의 흐름을 단속할 수 있도록, 전방에 유체 흐름홈부(411)가 구비된 스폴(41)과, 이 스폴(41)을 전후진 시키는 제어부(42)로 이루어진 유체 단속수단(4)이 장착됨을 특징으로 하는 자동변속기용 토오크 컨버터.