KR100355003B1 - 토크 컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 토크 컨버터는 프론트 커버, 임펠러, 터빈, 고정자, 및 록업 클러치 피스톤을 포함한다. 록업 클러치 피스톤은 프론트 커버와 터빈 사이에 위치되며 피스톤 주위의 유압 변화에 응답하여 체결되고 해제된다. 터빈 셀은 피스톤 주위로부터 터빈과 임펠러 사이의 영역 내로 유체가 흐르는 것을 제한하기 위하여 임펠러 셀(22)의 내부 벽 표면(66) 및 (67)의 방향으로 방사상 외측으로 연장하는 플랜지 또는 돌출부(61)가 외측 주변부에 제공된다.

Description

토크 컨버터 {TORQUE CONVERTER}

본 발명은 본 발명은 토크 컨버터(torque converter)에 관한 것으로서, 특히 토크 컨버터 부분 내에서 유압(hydraulic pressure)의 변화에 응답하여 동작하는 록업 장치(lockup device)를 구비하는 토크 컨버터에 관한 것이다.

토크 컨버터는 내부 동작 유체(internal working fluid)를 통하여 토크를 전달하기 위한 수단을 함께 제공하는 세 가지의 베인 휠(vane wheel), 임펠러(impeller), 터빈(turbine) 및 고정자(stator)를 포함하는 장치이다. 임펠러는 토크 컨버터의 프론트 커버에 고정되고, 프론트 커버는 입력된 토크를 수용하도록 구성되어 있다. 임펠러는 임펠러 셀(impeller shell)을 포함하고, 임펠러 셀은 프론트 커버와 함께 동작 유체로 채워진 유체실(fluid chamber)을 형성하고 에워싼다. 터빈은 유체 동작실의 내부에 위치하고 임펠러와 대면한다. 트랜스미션(transmission)의 주 구동 축(main drive shaft)은 터빈에 연결될 수 있다. 임펠러가 회전할 때, 동작 유체는 임펠러 셀의 임펠러 블레이드로부터 터빈 쪽으로 흐르고, 이에 의해 터빈이 회전된다. 따라서, 터빈은 트랜스미션의 주 구동 축에 토크를 전달(transmit)한다.

록업 장치는 하나의 기구이고, 이 기구는 프론트 커버와 터빈 사이의 공간에 배치되어, 기계적으로 터빈에 프론트 커버를 연결하고 이에 의하여 이들 사이에서 토크를 직접적으로 전달한다. 록업 장치는 통상적으로 터빈과 같은 출력 부재(output member)에 피스톤을 연결하기 위한 탄성 연결 기구(elastic coupling mechanism) 및 피스톤을 포함한다. 피스톤은 예를 들면, 원형 플레이트형 부재(circular plate-like member)이며, 프론트 커버와 터빈사이의 공간을 프론트 커버에 인접한 제1 유압실(first hydraulic chamber)과 터빈에 인접한 제2 유압실로 분할한다. 결과적으로, 피스톤은 제1 및 제2 유압실사이의 유압의 변화에 따라 프론트 커버의 방향으로 또는 프론트 커버로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다. 마찰 페이싱(friction facing)을 가지고 있는 마찰 체결부(friction engaging portion)는 프론트 커버의 외측 주변부(outer peripheral portion)의 프론트 커버 측에 형성된다.

제1 유압실의 동작 유체가 제2 유압실 내의 압력을 상대적으로 증가시키기 위하여 배출될 때, 피스톤은 마찰 페이싱이 프론트 커버의 마찰 표면에 대해서 압력을 받도록 프론트 커버 쪽으로 이동된다.

탄성 연결 기구는, 예를 들면, 피스톤에 고정된 구동 부재, 터빈에 연결된 피동 부재(driven member), 및 구동 부재와 피동 부재사이에 배열되어 토크를 전달하고 토크의 진동과 동요를 흡수하는 코일 스프링 같은 탄성부재로 형성된다.

록업 클러치를 체결하기 위하여, 제1 유압실의 동작 유체가 배출되고, 동작 유체는 제2 유압실 내로 흐르도록 허용된다. 결과적으로, 제2 유압실의 압력은 제1 유압실의 압력에 비해 상대적으로 증가하고, 피스톤은 프론트 커버의 방향으로 이동한다.

그러나, 어떤 동작 조건에서는, 동작 유체가 임펠러 블레이드로부터 터빈 쪽으로 강제 이동되므로, 터빈의 방사상 외측 에지 및 임펠러 블레이드에 근접한 토크 컨버터 내의 유체압력은 제2 유압실의 유체압력보다 작을 수 있다. 결과적으로 동작 유체는 제2 유압실로부터 빠져나와 터빈 내로 이동될 수 있다. 따라서, 제2 유압실의 압력은 제1 유압실의 압력 이하로 낮아질 수 있다.

제2 유압실의 압력이 너무 많이 감소되면, 피스톤은 프론트 커버 쪽으로 이동되지 않을 수 있고, 이 경우 록업 클러치는 체결되지 않을 것이다.

어떤 조건에서는, 제2 유압실의 유체압력이 낮아질 수 있지만 여전히 록업 클러치를 체결시키기에 충분하다. 그러나, 그 체결 시간 혹은 록업 클러치의 체결에 대한 응답 시간이 증가될 수 있다. 즉, 록업 클러치가 체결되려면 상대적으로 긴 시간을 필요로 할 수 있다. 록업 클러치의 체결을 위한 응답 시간은 가능하면 짧은 것이 바람직하다.

본 발명의 하나의 목적은 토크 컨버터 내의 록업 클러치의 체결에 대한 응답 시간을 개선하는 것이다.

본 발명의 하나의 특징에 따라, 동작 유체를 통하여 트랜스미션에 엔진의 토크를 전달하는 토크 컨버터는 엔진으로부터 토크를 수용하는 프론트 커버를 포함한다. 임펠러 셀은 이들 사이에 유체실을 형성하는 프론트 커버에 고정된다. 복수의 임펠러 블레이드는 임펠러 셀의 내측에 고정되고, 터빈 셀은 임펠러 블레이드에 인접한 유체실에 배치된다. 터빈 셀과 임펠러 셀은 유체실 내에서 이들 사이에 유체 동작실을 형성한다. 고정자는 임펠러 셀의 방사상 내부 부분과 터빈 셀사이의 유체 동작실 내에 배치된다. 록업 클러치 기구는 프론트 커버와 터빈 셀 사이에 배치된다. 록업 클러치 기구는 피스톤을 포함한다. 제1 유압실은 프론트 커버와 피스톤 사이에 정해지고 제2 유압실은 피스톤과 터빈 셀 사이에 정해진다. 터빈 셀의 방사상 외측 부분은 방사상으로 연장된 환형 플랜지(annular flange)로 형성되고, 이 플랜지는 유체 동작실과 제2 유압실사이의 유체 흐름을 억제한다.

플랜지는 임펠러 블레이드의 방사상 최외측 에지를 넘어 방사상 외측 방향으로 연장되는 것이 바람직하다.

터빈 셀은 복수의 터빈 블레이드를 지지하는 환형 부분 및 플랜지를 포함하고, 이 플랜지는 터빈의 환형 부분으로부터 방사상의 외측으로 적어도 1mm 거리만큼 연장되는 것이 바람직하다,

플랜지는 외부 주변 표면을 갖고, 임펠러 셀은 플랜지의 외부 주변 표면과 대면하는 방사상 내부 표면을 갖는 외부 원주형 부분(outer cylindrical portion)으로 형성되는 것이 바람직하다. 플랜지는 외부 주변 표면에 수직인 환형 표면을 가지고 있다. 임펠러는 임펠러 블레이드들과 외부 원주형 부분의 사이에서 확장되는 환형 부분으로 형성된다. 플랜지의 환형 표면은 임펠러의 환형 부분의 인접 표면과 대면한다.

임펠러 셀의 방사상 내부 표면은 플랜지의 외부 주변 표면으로부터 5mm 이하의 거리만큼 간격이 유지되는 것이 바람직하다.

환형 표면은 임펠러의 환형 부분의 인접한 표면으로부터 5mm 이하의 거리만큼 떨어져서 이격되는 것이 바람직하다.

본 발명의 토크 컨버터에 따라서, 터빈 셀은 자신의 외부 원주에 임펠러 셀의 내부 표면과 면하는 플랜지가 제공된다. 이 구조물은 유체가 제2 유압실과 유체 동작실의 사이에서 통과하여 흐를 수 있는 단면적을 감소시키고, 이에 의해 이들 사이의 유체 흐름을 억제한다. 종래의 기술과 비교하여, 유체 흐름을 제한하는 것은 록업 클러치 피스톤 체결에 대한 응답 시간을 개선시켜준다.

본 발명의 이러한 목적 및 다른 목적, 특성, 특징, 및 장점은 첨부되는 도면과 함께 본 발명의 상세한 설명을 참조하면 보다 완전하게 이해될 것이다. 전체적으로 유사한 참조부호는 동일한 부품을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 토크 컨버터의 부분적인 단면에 대한 측면도.

도 2는 도 1에 도시된 토크 컨버터의 부분 단면에 대해 확대된 축척으로 도시된 측면도.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 토크 컨버터 어셈블리(1)를 도시한다. 토크 컨버터 어셈블리(1)는 자동차의 엔진(도시되지 않음)과 트랜스미션(도시되지 않음) 사이에서 바람직하게 사용된다. 토크 컨버터 어셈블리(1)는 엔진의 샤프트(2)로부터 트랜스미션의 입력 샤프트(도시되지 않음)로 토크를 전달하기 위한 장치이다. 엔진은 도 1에서 왼쪽에 위치되고 트랜스미션(도시되지 않음)은 도 1에서 오른쪽에 위치된다. 도 1에서, 0-0선은 토크 컨버터 어셈블리(1)의 회전축을 나타낸다. 이하에서, 용어 "엔진 측"은 도 1의 왼쪽을 인용하는 것이고 용어 트랜스미션 측은 도 1의 오른쪽을 인용하는 것이다.

도 1에서, 토크 컨버터 어셈블리(1)는 크랭크샤프트(2)에 차례로 연결된 플렉시블 플레이트(4)에 연결된다. 토크 컨버터 어셈블리(1)는 플렉시블 플레이트(4)와 토크 컨버터 S를 포함한다. 플렉시블 플레이트(4)는 얇은 원형 플레이트로 형성되고, 샤프트(2)로부터 전달된 토크를 전달하며 굽힘 진동(bending vibration)들을 흡수하도록 배열된다. 플렉시블 플레이트(4)의 내부 주변 부분은 복수의 볼트(10)에 의해서 크랭크 샤프트(2)의 단부에 고정된다. 원주방향으로 이격된 복수의 너트(11)는 프론트 커버(14)의 외부 주변 부분에 고정된다. 플렉시블 플레이트(4)의 외부 주변 부분은 너트(11)와 체결되는 볼트(12)에 의해 프론트 커버(14)에 고정된다.

토크 컨버터(5)는 근본적으로 임펠러 셀(22)과 프론트 커버(14)로 형성된다. 토러스(torus) 형상을 갖는 유체 동작실 A는 토크 컨버터 S 부분의 내부에 정해진다. 구체적으로, 유체 동작실 A는 임펠러 셀(22)과 터빈(19) 사이에 정해진다. 유체 동작실 A의 내부에는 세 가지 유형의 베인 휠, 임펠러(18)와 터빈(19) 및 고정자(20)가 있다. 또한, 록업 장치(7)는 터빈(19)과 프론트 커버(14) 사이의 토크 컨버터(5) 사이에 배치된다.

프론트 커버(14)는 원형 플레이트형 부재이고, 볼트(12)에 의해서 플렉시블 플레이트(4)에 부착된다. 중심 보스(15)는 프론트 커버(14)의 내부 주변 부분에 용접된다. 중심 보스(15)는 토크 컨버터(5)의 방사상 이동을 제한하는 크랭크 샤프트(2)의 중심 구멍(도시되지 않음) 내로 맞추어진 축 방향 연장 부재이다.

프론트 커버(14)는 트랜스미션 측을 향하여 축 방향으로 연장되는 외부 방사상 원주형 부분(16)으로 자신의 외부 주변에 형성된다. 외부 방사상 원주형 부분(16)의 단부는 임펠러(18)의 임펠러 셀(22)의 외부 주변에 용접된다. 결과적으로, 프론트 커버(14) 및 임펠러(18)는 작동 오일(동작 유체)로 충전된 유체실을 형성하고, 유체 동작실 A는 토크 컨버터(5)의 유체실의 한 부분에 정해진다.

임펠러(18)는 기본적으로 임펠러 셀(22), 및 임펠러 셀(22)의 내부 표면에 고정된 복수의 임펠러 블레이드(23)로 형성된다. 임펠러 허브(impeller hub; 24)는 임펠러 셀(22)의 내부 주변에 고정된다.

터빈(19)은 유체실에 배치되고, 임펠러(18)에 대해 토크 컨버터(5)의 엔진 측에 위치된다. 상술된 바와 같이, 터빈(19)과 임펠러 셀(22)은 토크 컨버터(5)의 유체실 내의 유체 동작실 A를 정한다. 터빈(19)은 근본적으로 터빈 셀의 표면에 고정되어 터빈 블레이드(26)가 임펠러(18)와 면하도록 하는 복수의 터빈 블레이드(26) 및 터빈 셀(25)로써 형성된다. 터빈 셀(25)의 내부 주변 부분은 복수의 리벳(27)에 의해 터빈 허브(27)에 고정된다. 터빈 허브(27)의 내부 주변은 트랜스미션(도시되지 않음)으로부터 연장된 샤프트(도시되지 않음)에 비회전형으로(non-rotatably) 연결된다.

고정자(20)는 터빈(19)으로부터 임펠러(18)로 동작 유체의 흐름을 제어하기 위한 기구이다. 고정자(20)는 임펠러(18)의 내향하는 방사상 부분과 터빈(19) 사이에 배열된다. 고정자(20)는 기본적으로 캐리어(29) 및 캐리어(29)의 외부 주변 표면에 배열된 복수의 고정자 블레이드(30)로 형성된다. 자동차 혹은 유사한 응용예에 설치될 때에, 캐리어(29)는 단방향 클러치(one-way clutch; 32)를 경유하여 트랜스미션(도시되지 않음)으로부터 연장되는 고정식 샤프트(stationary shaft)(도시되지 않음)에 지지된다.

이제 록업 장치(7)의 구조가 기술된다. 록업 장치(7)는 프론트 커버(14)와 터빈(19) 사이에 위치된다. 록업 장치(7)는 근본적으로 피스톤(44)과 댐퍼 기구(31)(탄성 연결 기구)로 형성된다. 피스톤(44)은 프론트 커버(14) 및 터빈(19)과 함께 선택적이며 기계적으로 연결하기 위한 클러치로써 작동한다. 피스톤(44)이 프론트 커버(14)와 체결될 때, 댐퍼 기구(31)는 피스톤(44)으로부터 터빈 허브(27)로 토크를 전달한다. 또한, 댐퍼 기구(31)는 토크를 전달하는 동안에 비틀림 진동(torsional vibration)을 흡수하고 감쇠시킨다. 피스톤(44)은 터빈 허브(27)의 한 부분을 접촉하는 내부 주변을 갖는 원형 플레이트형 부재이다. 피스톤(44)의 외부 주변은 외부 방사상 원주형 부분(16)과 근접하게 연장하지만 외부 방사상 원주형 부분(16)과 접촉하지 않는다. 피스톤(44)은 프론트 커버(14)와 터빈(19) 사이의 공간을 두개의 별도의 챔버 , 구체적으로, 프론트 커버(14)와 피스톤(44) 사이에 형성된 제1 유압실B, 및 피스톤(44)와 터빈(19)사이에 형성된 제2 유압실C로 분할한다. 피스톤(44)는 제1 유압실B 및 제2 유압실C 사이의 압력 차이에 응답하여 축을 따라 이동될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 유압실B의 압력이 제2 유압실C의 압력보다 낮아질 때, 피스톤(44)은 프론트 커버(14) 쪽으로 이동하고 프론트 커버(14)와 체결되도록 가압된다.

소정의 반경 폭을 갖는 환형 마찰 페이싱(annular friction facing)은 프론트 커버(14)의 인접한 부분과 면하는 피스톤(44)의 외부 방사상 부분의 표면에 고정된다. 프론트 커버(14)에는 마찰 페이싱에 대향되는 평탄성 환형 마찰 표면(flat and annular friction surface)이 제공되어 있다. 피스톤(44)은 자신의 외측 주변 부분에 트랜스미션 측의 방향으로 연장되는 방사상 연장형 외부 원주 부분이 제공된다. 피스톤(44)의 방사상 외부 원주 부분은 외부 원주형 부분(16)의 내부 주변으로부터 일반적으로 작은 반경 거리만큼 방사상으로 이격된다.

피스톤(44)은 트랜스미션 측을 향하여 축 방향으로 연장되는 방사상 내부 원주형 부분이 자신의 내부 주변에 제공된다. 피스톤(44)의 방사상 내부 원주형 부분은 터빈 허브(27)의 외부 주변 표면과 접촉하지만, 터빈 허브(27)에 대하여 자유롭게 축 방향으로 회전하고 이동된다. 유압 작동 기구(도시되지 않음)에 제1 유압실 B를 연결시키는 오일 통로(oil passage) P는 프론트 커버(14)의 내부 주변과 터빈 허브(27) 사이에 형성된다. 상기 오일 통로 때문에, 동작 유체는 제1 유압실 B로 공급될 수 있고, 제1 유압실 B로부터 배출될 수 있다.

제1 유압실 B의 외부 주변부는 상기 장치(7)가 클러치-해제된 상태에 있을 때 제2 유압실 C를 경유하여 유체 동작실 A와 연통하고 있다. 클러치가 해제된 상태에서, 피스톤(44)의 마찰 페이싱은 프론트 커버(14)의 평탄성 환형 마찰 표면과체결되고, 따라서, 제1 유압실 B는 제2 유압실 C 및 유체 동작실 A로부터 폐쇄된다.

이제 댐퍼 기구(damper mechanism; 31)의 구조가 기술된다. 댐퍼 기구(31)는 기본적으로 구동 측 상의 부재들로 기능을 하는 제1 및 제2 구동 플레이트(45), (46)와 피동 플레이트(47), 및 구동 플레이트(45, 46)를 피동 플레이트(47)에 회전하는 방향에서 탄성적으로 연결하는 스프링(48)으로써 형성된다. 스프링(48)은 구동 플레이트(45, 46) 및 피동 플레이트(47) 사이의 상대적인 회전에 응답하여 회전하는 방향으로 압축된다.

제1 구동 플레이트(45)는 복수의 리벳(49)에 의해서 피스톤(44)에 고정된 외측 주변부를 갖는 원형 플레이트형 부재이다. 제1 구동 플레이트(45)는 방사상 중간이고 내부인 부분들을 가지며, 이들은 피스톤(44)의 방사상 중간인 부분으로부터 연장되어 피동 플레이트(47)가 이들 사이에 연장되도록 한다. 제2 구동 플레이트(46)는 그러한 피스톤(44)의 방사상 중간인 부분과 제1 구동 플레이트(45) 사이에 위치되어, 피동 플레이트(47)가 제1 구동 플레이트(45) 및 제2 구동 플레이트(46) 사이에 연장되도록 한다. 제2 구동 플레이트(46)는 복수의 리벳(50)에 의해서 피스톤(44)에 고정된다. 아래에 기술되는 바와 같이, 제1 및 제2 구동 플레이트(45) 및 (46)은 원주방향으로 정반대의 스프링(48)의 단부를 지지하는 지지부가 제공된다. 피동 플레이트(47)는 원형 플레이트형 부재이고, 제1 및 제2 구동 플레이트(45)와 (46)사이에 축 방향으로 배치된다. 피동 플레이트(47)는 제1 및 제2 구동 플레이트(45) 및 (46)의 지지부에 대응하는 창(window)이 제공된다. 스프링(48)은 피동 플레이트(47)의 창에 배치되고, 제1과 제2 구동 플레이트(45) 및 (46)의 제1 및 제2 지지부 사이에 추가로 배치된다. 각 스프링(48)은 코일 형태를 가지며 원주방향으로 연장되는 비틀림 스프링(torsion spring)이다. 원주방향으로 정반대인 스프링(48)의 단부는 창에서 지지되고 제1 및 제2 구동 플레이트(45) 및 (46)의 제1 및 제2 지지부 사이에서 지지된다. 피동 플레이트(47)에는 트랜스미션을 향하여 축 방향으로 연장되는 원주형 부분이 자신의 내부 주변에 제공된다. 피동 플레이트(47)의 원주형 부분의 내부 주변 표면은 터빈 허브(27)의 외부 주변적인 표면과 비회전식으로 체결되나 그것에 대한 축 방향 이동이 제한될 수 있다.

본 발명은 다음에서 도 2를 참조하여 보다 상세하게 기술된다. 임펠러(18)의 외부 주변부는 터빈(19)의 외부 주변부와 인접하나 떨어져서 이격된 위치까지 연장된다. 토크 컨버터의 작동 중에, 유체는 임펠러(18)의 외부 주변부로부터 흘러나와 터빈(19)의 외부 주변부를 향하여 내부로 흘러 들어간다. 그러므로, 임펠러(18)의 외부 주변부는 임펠러(18)의 출구이고 터빈(19)의 외부 주변부는 터빈(19)의 입구이다.

도 2에 명백하게 도시된 바와 같이, 임펠러(18)의 출구는 터빈(19)의 입구에 축 방향으로 가까이 위치된다.

유체 동작실 A는 임펠러(18)의 출구와 터빈(19)의 입구 사이의 공간, 및 임펠러 셀(22)과 터빈 셀(25) 사이의 공간을 경유하여 제2 유압실 C와 유체 연통(fluid communication)된다. 아래에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 임펠러 셀(22)은 엔진 쪽으로 임펠러 블레이드(23)의 방사상 외부 단부를 넘어 축 방향으로 연장하는 부분을 가지며, 터빈 셀(25)의 외부 주변을 덮으며, 프론트 커버(14)의 방사상 외부 원주형 부분에 고정되는 소정의 단부를 갖는다.

터빈 블레이드(26)의 방사상 외부 에지는 임펠러 블레이드(23)의 방사상 외부 에지와 엔진쪽으로 임펠러 블레이드(23)를 넘어 축 방향으로 연장되는 임펠러 셀(22)의 부분에 인접하여 위치된다. 터빈 셀(25)은 방사상 외부 에지에 방사상 외부 돌출부(projection; 61)가 있는 형태로 제공된다. 터빈의 돌출부(61)는 터빈 블레이드(26)의 입구로부터 대체로 방사상 외측으로 연장된다. 돌출부(61)는 방사상 외측으로 연장되는 플랜지이다. 터빈 셀(25)은 터빈 블레이드(26)의 후방 표면을 따라 연장하는 곡선 섹션을 갖는 환형부(60)를 구비하며, 환형부(60)의 외부 주변 상의 플랜지 형태를 취하는 돌출부(61)를 구비한다. 환형부(60)의 최외측 부분과 돌출부(61) 사이에 라운드 처리된 모서리가 형성된다. 도 2에서 단면도로 도시된 바와 같이, 돌출부(61)는 원주방향의 환형부(60) 둘레에 연속적으로 연장되는 환형 형태를 갖고, 토크 컨버터 어셈블리(1)의 회전축에 대체로 수직인 방사상 연장 표면(62)을 갖는다. 표면(62)은 축 방향으로 트랜스미션측과 대면한다.

축 방향으로 면하는 표면(62)은 터빈 블레이드(26)의 입구 단부 표면과 대체로 평행하다. 임펠러 셀(22)과 터빈 블레이드(26)로부터 방사상 외측으로 위치되는 환형 공간의 통과 면적을 협소하게 함으로써, 돌출부(61)는 챔버 A와 C사이의 유체 연통을 억제하지만 완전히 막지는 않는다. 이것은 록업 체결 작동(lockup engagement operation) 중에 제2 유압실 C로부터 유체 동작실 A 내로 동작 유체가 흐르는 것을 억제한다.

돌출부(61)는 길이 T만큼 환형부(60)의 외부 주변으로부터 방사상 외측으로 연장된다. 길이 T는 1mm 이하인 것이 바람직하다. 돌출부(61)는 터빈 블레이드(26)의 방사상 외부에 위치하고, 터빈 블레이드(26)(도 2에 도시된 터빈 블레이드(26)의 방사상 최외측 부분의 발톱(claw; 26a))의 방사상 최외측 부분을 넘어 방사상 외측으로 확장된다.

임펠러 셀(22)에는 소정의 부분 D가 있고, 이것은 임펠러 블레이드(23)의 방사상 외부 에지와 접촉하고 있다. 임펠러 셀(22)의 환형 중간부(72)는 상기 부분 D로부터 방사상 외측으로 더 연장된다. 임펠러 블레이드(23)의 외경보다 더 큰 내경을 갖는 원주형 부분(71)은 환형 중간부(72)로부터 연속적으로 연장된다. 원주형 부분971)의 한쪽은 방사상 내측으로 대향하고 따라서 터빈(19)의 방사상 외부 표면과 대향하는 내부 주변 표면(77)(제1 내부 벽면)으로 형성된다. 중간부(72)는 돌출부(61)를 축 방향으로 대향하는 축 방향 페이싱 표면(axially facing surface; 76)(제2 내부 벽면)을 갖고 있다.

이들 사이의 관계뿐만 아니라 돌출부(61)와 임펠러 셀(22)의 전술된 구조는 다음에서 기술되는 몇 가지 상승효과(synergistic effect)를 얻을 수 있다.

돌출부(61)의 축 방향 페이싱 표면(62)은 이들 사이에 축상 공간 S1을 정하는 임펠러 셀(22)의 표면(76)과 대향한다. 표면(62)와 (76)사이의 축상 공간 S1은 5mm 이하인 것이 바람직하다. 돌출부(61)의 외부 주변 표면(63)은 이들 사이에 방사상 공간 S2를 정하는 임펠러 셀(22)의 내부 주변 표면(77)과 대향한다. 그 방사상 공간 S2는 5mm 이하인 것이 바람직하다.

상기 기술된 바와 같이, 공간 S1 및 S2는 서로 연속되어 제2 유압실 C의 동작 유체가 유체 동작실 A로 흘러 들어갈 수 있으나 그 흐름은 상당히 억제된다. 특히, 제2 유압실 C로부터 축 방향으로 흐르게 되는 동작 유체는 공간 S2를 통하여 통과해야 하고, 이 후, 축 방향 페이싱 표면(76)과 충돌하며, 그에 따라, 유체 동작실 A 내부로 흐르기 위하여 동작 유체는 원심력에 대항해서 공간 SI을 통하여 방사상 내측으로 흘러야 된다.

상기 기술된 바와 같이, 상기 기술된 형태를 갖는 임펠러 셀(22)과 돌출부(61)의 조합은 제2 유압실 C로부터 유체 동작실 A 내로 동작 유체가 흐르는 것을 억제한다.

이제 토크 컨버터 S의 작동이 기술된다. 토크 컨버터의 작동에서, 유압 작동 기구(도시되지 않음)는 제1 유압실 B로 동작 유체를 공급하고, 이에 의하여 피스톤(44)이 록업 클러치 체결 위치 내로 프론트 커버(14)로부터 멀어지는 방향으로 이동하도록 하는 유체압력을 증가시킨다. 동작 유체는 피스톤(44)의 마찰 부분을 향하여 방사상 외측으로 이동하고 제2 유압실 C 내부로 더 흘러 들어갈 수 있으며, 이 후, 돌출부(61)와 임펠러 셀(22) 사이의 공간을 통하여 유체 동작실 A 내로 더 흘러 들어갈 수 있다. 이 상태에서, 피스톤(44)과 댐퍼 기구(31)가 체결 해제된 위치에 남아있도록 제1 유압실 B의 유체압력은 제2 유압실 C의 압력보다 더 높을 수 있다. 따라서, 피스톤(44)의 마찰 페이싱은 프론트 커버(14)의 마찰 표면으로부터 축 방향으로 이격된 위치에 유지된다.

록업 클러치가 체결되는 위치로 이동하도록 하기 위하여, 유압 작동 기구(도시되지 않음)는 제1 유압실 B로부터 동작 유체를 배출한다. 이에 의해, 제1 유압실 B의 유체압력은 제2 유압실 C의 압력보다 더 낮게 되고, 피스톤(44)와 댐퍼 기구(31)는 프론트 커버(14)를 향하여 축 방향으로 이동한다. 이에 의하여, 피스톤(44)의 마찰 페이싱은 록업 클러치가 체결되도록 프론트 커버(14)에 대항하여 강하게 압력을 받는다. 결과적으로, 토크는 록업 장치(7)를 통하여 프론트 커버(14)로부터 터빈 허브(27)로 전달되고, 그 다음에 트랜스미션의 주 구동 축(도시되지 않음)에 출력된다.

상기 기술된 록업 클러치 체결 작동이 종래 기술의 구성에 따라 수행되면, 예를 들면, 토크 컨버터의 작동 영역에서 유체 동작실 A 내에서의 유동 속도가 속도 비율에 따라서 높기 때문에, 제2 유압실 C의 동작 유체는 유체 동작실 A 내로 흘러 들어가는 경향이 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서, 터빈 셀25 상에 형성된 돌출부(61)은 제2 유압실 C로부터 유체 동작실 A로 동작 유체의 흐름을 억제하고, 유동률을 감소시킨다. 그러므로, 제2 유압실 C의 압력을 낮추는 것은 방지되고, 제2 유압실 C의 압력은 제1 유압실 B의 압력보다 신뢰할 만하게 더 높을 수 있다. 결과적으로, 피스톤(44)은 프론트 커버(14)를 향하여 신뢰성 있고 신속하게 이동될 수 있다. 따라서, 록업 장치(7)는 원하는 록업 응답 시간(lockup response time)을 갖는다.

그러므로, 록업 장치(7)가 작동할 수 있는 속도 비율 영역을 증가시키는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 터빈 셀의 돌출부는 또한 전술한 본 발명의 실시예에 따른 유형의 록업 장치 및 토크 컨버터 외의 장치들과 다른 구조물들에 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 토크 컨버터에서, 터빈 블레이드는 자신의 외부 주변에 임펠러 셀의 내부 측면 표면 쪽으로 연장되는 돌출부가 제공된다.

이러한 구조물은 록업 장치의 연결 작동coupling operation 시간에 제2 유압실로부터 토러스 공간 내로 동작 유체가 흐르는 것을 억제한다. 그러므로, 록업 응답이 개선된다.

본 발명의 여러 가지 세부사항은 본 발명의 정신이나 범위로부터 벗어나지 않고 변경될 수 있다. 또한, 본 발명에 따라서 전술된 실시예들의 기술은 단지 예시의 목적으로 제공된 것이며, 첨부된 특허청구범위와 이들의 균등물에 의해서 정의된 바와 같이 본 발명을 제한하기 위한 목적이 아니다.

본 발명의 토크 컨버터는 터빈 블레이드의 외부 주변부에 임펠러 셀의 내측면에 근접한 돌출부가 형성되어 있기 때문에, 록업 장치의 연결 동작시에, 제2 유압실로부터 토러스 공간 내로 작동유가 흘러 들어가기 어려워서 록업 응답성이 향상된다.

Claims (13)

1. 동작 유체를 통하여 엔진의 토크를 트랜스미션에 전달하는 토크 컨버터에 있어서,

   엔진으로부터 토크를 받는 프론트 커버;

   상기 프론트 커버에 고정되고, 상기 프론트 커버와의 사이에 유체실을 정하고, 복수의 임펠러 블레이드가 그 내측에 고정되어 있는 임펠러 셀;

   상기 임펠러 블레이드에 인접한 유체실에 배치되고, 상기 유체실의 내부에 상기 임펠러 셀과 함께 유체 동작실을 형성하는 터빈 셀;

   상기 임펠러 셀 및 상기 터빈 셀의 방사상 내측 부분 사이에서 유체 동작실의 내부에 배치된 고정자; 및

   상기 프론트 커버 및 상기 터빈 셀 사이에 배치된 록업 클러치 기구

   을 포함하고,

   상기 록업 클러치 기구는 피스톤, 상기 프론트 커버와 상기 피스톤 사이에 정해지는 제1 유압실, 및 상기 피스톤과 상기 터빈 셀 사이에 정해지는 제2 유압실을 포함하고,

   상기 터빈 셀의 방사상 외향부는 방사상으로 연장되는 환형 플랜지로써 형성되어 상기 유체 동작실과 상기 제2 유압실사이의 유체 흐름을 억제하는

   토크 컨버터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 플랜지가 상기 임펠러 블레이드의 방사상 최외측 에지를 넘어 방사상 외측으로 연장되는 토크 컨버터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 터빈 셀은 복수의 터빈 블레이드를 지지하는 환형 부분과 상기 플랜지를 포함하고,

   상기 플랜지는 상기 터빈 셀의 상기 환형 부분으로부터 방사상 외측으로 적어도 1mm의 거리만큼 연장되는 토크 컨버터.
4. 제1항에 있어서,

   상기 플랜지는 외부 주변 표면을 갖고, 상기 임펠러 셀은 상기 플랜지의 외부 주변 표면과 대면하는 방사상 내부 표면을 갖는 외부 원주형 부분으로 형성되며;

   상기 플랜지는 상기 외부 주변 표면에 수직인 환형 표면을 갖고, 상기 임펠러는 상기 임펠러 블레이드들과 상기 외부 원주형 부분 사이에서 연장되는 환형 부분으로 형성되며, 상기 플랜지의 환형 표면은 상기 임펠러의 환형 부분의 인접 표면과 대면하는 토크 컨버터.
5. 제4항에 있어서,

   상기 임펠러 셀의 방사상 내부 표면이 상기 플랜지의 외부 주변 표면으로부터 5mm 이하의 거리만큼 떨어져서 이격되는 토크 컨버터.
6. 제4항에 있어서,

   상기 환형 표면이 상기 임펠러 환형 표면의 인접 표면으로부터 5mm 이하의 거리만큼 떨어져서 이격되는 토크 컨버터.
7. 동작 유체를 통하여 엔진의 토크를 트랜스미션에 전달하는 토크 컨버터에 있어서,

   엔진으로부터 토크를 받는 프론트 커버;

   상기 프론트 커버에 고정되고, 상기 프론트 커버와의 사이에 유체실을 정하고, 복수의 임펠러 블레이드가 그 내측에 고정되어 있는 임펠러 셀;

   상기 임펠러 블레이드에 인접한 유체실에 배치되고, 상기 유체실의 내부에 상기 임펠러 셀과 함께 유체 동작실을 형성하는 터빈 셀;

   상기 임펠러 셀 및 상기 터빈 셀의 방사상 내측 부분 사이에서 유체 동작실의 내부에 배치된 고정자; 및

   상기 프론트 커버 및 상기 터빈 셀 사이에 배치된 록업 클러치 기구

   을 포함하고,

   상기 록업 클러치 기구는 피스톤, 상기 프론트 커버와 상기 피스톤 사이에 정해지는 제1 유압실, 및 상기 피스톤과 상기 터빈 셀 사이에 정해지는 제2 유압실을 포함하고,

   상기 유체 동작실과 상기 제2 유압실사이의 유체 흐름을 억제하는 수단

   을 포함하는

   토크 컨버터.
8. 제7항에 있어서,

   상기 유체 동작실과 상기 제2 유압실사이의 유체 흐름을 억제하는 수단이 상기 터빈 셀의 방사상 외향부 상에 형성되는 환형 플랜지를 포함하는 토크 컨버터.
9. 제8항에 있어서,

   상기 플랜지가 상기 임펠러 블레이드의 방사상 최외측 에지를 넘어 방사상 외측으로 연장되는 토크 컨버터.
10. 제8항에 있어서,

    상기 터빈 셀은 복수의 터빈 블레이드를 지지하는 환형 부분과 상기 플랜지를 포함하고,

    상기 플랜지는 상기 터빈 셀의 상기 환형 부분으로부터 방사상 외측으로 적어도 1mm의 거리만큼 연장되는 토크 컨버터.
11. 제8항에 있어서,

    상기 플랜지는 외부 주변 표면을 갖고, 상기 임펠러 셀은 상기 플랜지의 외부 주변 표면과 대면하는 방사상 내부 표면을 갖는 외부 원주형 부분으로 형성되며;

    상기 플랜지는 상기 외부 주변 표면에 수직인 환형 표면을 갖고, 상기 임펠러는 상기 임펠러 블레이드들과 상기 외부 원주형 부분 사이에서 연장되는 환형 부분으로 형성되며, 상기 플랜지의 환형 표면은 상기 임펠러의 환형 부분의 인접 표면과 대면하는 토크 컨버터.
12. 제11항에 있어서,

    상기 임펠러 셀의 방사상 내부 표면이 상기 플랜지의 외부 주변 표면으로부터 5mm 이하의 거리만큼 떨어져서 이격되는 토크 컨버터.
13. 제11항에 있어서,

    상기 환형 표면이 상기 임펠러 환형 표면의 인접 표면으로부터 5mm 이하의 거리만큼 떨어져서 이격되는 토크 컨버터.