KR100435748B1 - 차량용 자동변속기의 토크컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 자동변속기의 토크컨버터에 관한 것으로, 스테이터의 전체길이를 증가시키지 않아 기 설정된 펌프임펠러와 터빈러너사이의 공간에서 간섭을 유발하지 않으면서도 터빈러너의 회전력과 펌프임펠러의 회전력사이에 생기는 차이가 커져 토크의 변환이 증대되도록 스테이터의 출구각을 변화시키도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진의 회전에 따라 내부의 원심력에 의한 흐름에 따라 터빈러너(2)에 동력을 전달한 오일을 펌프임펠러(1)로 되돌아오게 하는 안내 역할을 하는 스테이터(3)의 일면에 그 전체 길이를 벗어나지 않으면서 일단이 힌지핀(P)을 매개로 힌지 결합된 가이드베인(4)이 장착되어진 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 자동변속기의 토크컨버터{Torque convertor of auto transmission in vehicle}

본 발명은 차량용 자동변속기의 토크컨버터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스테이터를 따라 흐르는 오일의 출구각을 가변시킬 수 있도록 된 차량용 자동변속기의 토크컨버터에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 자동변속기는 엔진에서 전달되는 회전속도 및 회전력을 변화시켜서 구동륜에 전달하는 변속기의 작용이 변속 패턴(Shift pattern)에 의해 자동적으로 이루어지는 즉, 클러치 작용과 트랜스미션의 작용을 자동적으로 하는 것으로, 이러한 자동변속기는 일반적으로 토크컨버터와 유성기어식 변속기를 조합한 것이 많이 사용되고, 이외에는 유체 커플링과 자동변속기를 조합한 형식이 있다.

여기서, 상기 토크컨버터는 그 내부에 자동변속기유가 들어있어 자동 클러치로 작용하는 것 외에 토크의 증가 작용을 하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진의 크랭크축에 의해 구동되는 펌프 임펠러(1)와, 자동변속기의 입력축에 설치되는 터빈러너(2) 및 원웨이클러치(One way clutch)(5)를 거쳐서 하우징에 각각 설치되는 스테이터(3) 등의 3개의 날개차로 구성되어진다.

이와 같은 자동변속기의 토크컨버터는 엔진의 회전에 따라 내부의 원심력에 의한 흐름이 발생되어 오일이 펌프 임펠러(1)와 터빈러너(2), 스테이터(3) 및 펌프 임펠러(1) 순으로 흐르는 순환류가 발생하게 되는데 이때, 상기 펌프 임펠러(1)로부터 터빈러너(2)로 유입되는 부분에서의 오일은 펌프의 주속과 상기한 순환류가 합성된 방향을 가지게 되며, 이에 따라 상기 터빈러너(2)의 베인이 그 오일에 부딪쳐 그 충격력으로 상기 펌프 임펠러(1)의 회전방향으로 밀려 회전력을 전달받게 된다.

이후, 상기 터빈러너(2)에 동력을 전달한 오일은 원주 방향의 속도를 잃고,터빈러너(2)의 베인을 따라 흘러 상기 스테이터(3)를 거쳐서 펌프임펠러(1)로 되돌아오는데 이때, 상기 스테이터(3)는 터빈러너(2)에서 나오는 오일이 펌프임펠러(1)의 베인 뒷면을 밀어 주도록 상기 오일의 방향을 바꿈으로써 상기 펌프임펠러(1)의 회전을 도와 토크의 증대를 도모한다.

이와 같이, 상기 스테이터(3)가 터빈러너(2)에서 나오는 오일의 흐름 방향을 바꾸는 동안 상기 스테이터(3)에는 펌프의 회전방향과 반대 방향으로 반력이 작용하게 되는 데, 이러한 반력은 원웨이클러치(5)를 거쳐서 하우징이 받게 된다.

이에 따라, 토크컨버터는 펌프임펠러(1)와 터빈러너(2) 및 스테이터(3)의 입구각 및 출구각으로 그 성능이 결정되며, 특히 상기 스테이터(3)의 출구각은 소량의 각도를 수정하는 것만으로도 토크컨버터의 성능 및 특성을 크게 변화시킬 수 있는 특성을 갖게 된다.

이로 인해, 종래에는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 스테이터(3)의 출구부에 장착되어 스테이터(3)의 출구각을 변경시키는 가이드베인(4)을 장착하게 되는데, 이 가이드베인(4)은 프레스 가공해 비행기 날개의 플랩(Flap)과 동일한 형상인 에어포일(Airfoil)형상으로 이루어진다.

그러나, 이와 같이 스테이터(3)의 출구부에 가이드베인(4)을 장착하면, 상기 스테이터(3)의 출구각이 α에서 α'만큼 커져 스테이터(3)에 의해 터빈러너(2)의 회전력(출력 쪽)과 펌프임펠러(1)의 회전력(입력 쪽) 사이에 생기는 차이가 커져 토크의 변환이 증대되지만, 실제적으로 상기 펌프임펠러(1)와 스테이터(3)사이의 간격이 매우 좁아 가이드베인(4)이 스테이터(3)의 전체 길이를 증가시키게 되고,이에 따라 간섭이 없는 자유공간(K)을 확보하는데 어려움이 크고 만약, 상기 자유공간(K)을 충분히 확보하려면 가이드베인(4)의 길이를 짧게 하게 되어 오일의 유동을 원하는 각으로 유도하기에 한계가 있는 문제가 있게 된다.

또한, 상기 스테이터(3)의 중심선을 기준으로 뒤쪽 각(a)은 오일의 흐름이 스테이터(3)의 내면을 따라 안쪽으로 유도되므로 실제적으로 오일의 흐름에 있어 아무런 역할을 하지 못하면서 자유공간(K)내의 간섭을 유발하는 단점이 있게 됨은 물론이다.

또한, 상기 터빈러너(2)에서 나온 유동이 임펠러(1)의 회전을 방해하지 않도록 스테이터(3)가 유동방향을 안내하게 되지만, 어느 속도이상에서는 터빈러너(2) 출구에서의 유동각이 바뀌어 상기 스테이터(3)가 회전되는 특성을 갖게되고 이에 따라, 상기 스테이터(3)에 구비된 가이드베인(4)이 스테이터(3)의 회전에 저항요소로 작용됨은 물론 그 저항력에 의해 내구성을 약화시킬 수 있는 단점을 갖게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 스테이터의 전체길이를 증가시키지 않아 기 설정된 펌프임펠러와 터빈러너사이의 공간에서 간섭을 유발하지 않으면서도 터빈러너의 회전력과 펌프임펠러의 회전력사이에 생기는 차이가 커져 토크의 변환이 증대되도록 스테이터의 출구각을 변화시키도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진의 크랭크축에 의해 구동되는 펌프임펠러와,자동변속기의 입력축에 설치되는 터빈러너,원웨이클러치를 거쳐서 하우징에 각각 설치되면서 에어 포일 형상으로 이루어진 스테이터 및상기 스테이터의 일면에는 그 전체 길이를 벗어나지 않으면서 일단이 힌지핀을 매개로 힌지 결합되어 오일의 압력 변화에 따라 상기 스테이터의 내면과 일치될 때까지 그 각도를 변화시켜 스테이터를 따라 흐르는 오일의 유동각을 변화해 토크를 증대시키는 가이드베인으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래에 따른 차량용 자동변속기의 토크컨버터 구성도

도 2는 도 1의 스테이터 구성도

도 3은 본 발명에 따른 스테이터 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 펌프임펠러 2 : 터빈러너

3 : 스테이터 4 : 가이드베인

5 : 원웨이클러치

K : 자유공간 P : 힌지핀

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 스테이터 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 엔진의 크랭크축에 의해 구동되는 펌프 임펠러(1)와, 자동변속기의 입력축에 설치되는 터빈러너(2) 및 원웨이클러치(5)를 거쳐서 하우징에 각각 설치되면서 에어포일형상으로 이루어진 스테이터(3)등의 3개의 날개차로 구성되되, 상기 스테이터(3)의 일면에는 그 전체 길이를 벗어나지 않으면서 일단이 힌지핀(P)을 매개로 힌지 결합된 가이드베인(4)이 장착되어진다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 전술한 종래의 경우와 같이 엔진의 회전에 따라 내부의 원심력에 의한 흐름이 발생되어 오일이 펌프 임펠러(1)와 터빈러너(2), 스테이터(3) 및 펌프 임펠러(1) 순으로 흐르는 순환류가 발생해 터빈러너(2)에 회전력을 전달한 후, 원주 방향의 속도를 잃고 터빈러너(2)의 베인을 따라 흘러 상기 스테이터(3)를 거쳐서 펌프임펠러(1)로 되돌아오는 오일이 펌프임펠러(1)의 베인 뒷면을 밀어 주도록 상기 오일의 방향을 바꾸어 토크의 증대를 하는 스테이터(3)에 구비된가이드베인(4)이 그 각도를 오일의 압력 크기에 따라 변화시키면서 터빈러너(2)의 회전력(출력 쪽)과 펌프임펠러(1)의 회전력(입력 쪽) 사이에 생기는 차이를 증가시켜 토크의 변환을 증대하게 된다.

즉, 상기 가이드베인(4)이 스테이터(3)의 내면에서 분리되어 그 힌지핀(P)을 매개로 소정 각도로 경사져 오일이 흐르는 스테이터(3)의 유도각을 갖는 초기 상태에서 오일의 압력에 따라 최대 스테이너(3)의 내면과 일치되는 각도까지 변화되면서 토크의 변환을 증대하게 된다.

이와 같이 본 발명은 스테이터(3)를 흐르는 오일의 유동각을 변화시키면서 토크를 증대시키는 가이드베인(4)이 스테이터(3)의 길이 내에서 구비되므로, 상기 펌프임펠러(1)와의 간섭을 발생시키지 않음은 물론 일정 속도이상에서는 터빈러너(2) 출구에서의 유동각이 바뀌어 상기 스테이터(3)가 회전되더라도 유동에 의한 저항력을 발생하지 않아 내구성을 약화시키지 않게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 스테이터의 내면을 따라 전체길이에 포함되게 가이드베인이 장착되어 스테이터의 전체길이를 증가시키지 않아 펌프임펠러와 터빈러너사이의 공간상에서 간섭을 유발하지 않으면서도 터빈러너의 회전력과 펌프임펠러의 회전력사이에 생기는 차이가 커져 토크의 변환이 증대되도록 스테이터의 출구각을 변화시킴은 물론 스테이터의 회전에 따른 저항력을 발생하지 않아 내구성도 약화시키지 않게 되는 효과가 있게 된다.

Claims (1)

1. 엔진의 크랭크축에 의해 구동되는 펌프임펠러(1)와, 자동변속기의 입력축에 설치되는 터빈러너(2), 원웨이클러치(5)를 거쳐서 하우징에 각각 설치되면서 에어 포일 형상으로 이루어진 스테이터(3) 및 상기 스테이터(3)의 일면에는 그 전체 길이를 벗어나지 않으면서 일단이 힌지핀(P)을 매개로 힌지 결합되어 오일의 압력 변화에 따라 상기 스테이터(3)의 내면과 일치될 때까지 그 각도를 변화시켜 스테이터(3)를 따라 흐르는 오일의 유동각을 변화해 토크를 증대시키는 가이드베인(4)으로 이루어진 차량용 자동변속기의 토크컨버터.