KR100470899B1

KR100470899B1 - Variable fluid coupling

Info

Publication number: KR100470899B1
Application number: KR10-2002-0011942A
Authority: KR
Inventors: 심상출; 이우식
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2002-03-06
Filing date: 2002-03-06
Publication date: 2005-03-08
Also published as: KR20030072757A

Abstract

본 발명은 가변형 유체 커플링에 관한 것으로, 유체 커플링의 펌프와 터어빈에 구비되는 블레이드의 설치각이 경사지도록 하여 펌프와 터어빈의 블레이드에 작용하는 유체의 실작용 유압력의 대부분이 회전력으로 작용하도록 하여 유체 커플링의 에너지 전달효율을 높일 수 있고, 펌프와 터어빈의 사이에 토오크 플레이트를 구비하여 유체 커플링의 토오크 특성 변화에 대해서 효과적으로 대응할 수 있다.The present invention relates to a variable fluid coupling, so that the installation angle of the blades provided in the pump and the turbine of the fluid coupling is inclined so that most of the actual hydraulic pressure of the fluid acting on the blades of the pump and the turbine acts as the rotational force. Therefore, the energy transfer efficiency of the fluid coupling can be increased, and a torque plate can be provided between the pump and the turbine to effectively cope with a change in the torque characteristic of the fluid coupling.

Description

Variable fluid coupling

본 발명은 가변형 유체 커플링에 관한 것으로, 특히 유체 커플링을 형성하는 펌프와 터어빈에 구비되는 블레이드의 설치각이 경사지도록 함과 아울러, 그 내부에 토오크 플레이트를 구비하여 유체 커플링의 에너지 전달효율을 상승시키고 유체 커플링의 토오크 용량 변경에 효과적으로 대응할 수 있는 가변형 유체 커플링에 관한 것이다.The present invention relates to a variable fluid coupling. In particular, the angle of installation of the blades provided in the turbine and the pump forming the fluid coupling is inclined, and a torque plate is provided therein to provide energy transfer efficiency of the fluid coupling. And a variable fluid coupling that can effectively increase the torque capacity of the fluid coupling.

일반적으로 유체 커플링은 엔진이나 모터 등과 같은 구동원의 출력측과 연결된 펌프와, 상기 펌프와 대향한 위치에 결착되는 터어빈으로 구성되며, 내부의 작동유체에 의해 구동이 이루어진다.In general, the fluid coupling is composed of a pump connected to the output side of a drive source such as an engine or a motor, and a turbine which is fixed at a position opposite to the pump, and is driven by an internal working fluid.

즉, 구동원의 출력부와 연결된 펌프는 기계적 에너지를 유체 에너지로 변환하는 기능을 수행하며, 펌프와 대향해 있는 터어빈은 펌프와 상관없이 하우징 내부에서 자유롭게 회전할 수 있도록 되어 있으며, 펌프로부터 받는 유체 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 기능을 수행한다. That is, the pump connected to the output of the driving source converts mechanical energy into fluid energy, and the turbine facing the pump is free to rotate inside the housing regardless of the pump, and the fluid energy received from the pump To convert mechanical energy into mechanical energy.

이와 같이 구성된 유체커플링은 마찰클러치에 비하여 동력전달효율이 다소 낮으나 발열이 적고 진동 흡수능력이 뛰어나 동력전달이 부드러우며 수명이 영구적인 장점을 가진다.The fluid coupling configured as described above has a slightly lower power transmission efficiency than the friction clutch, but generates less heat and has excellent vibration absorbing ability, so the power transmission is smooth and the service life is permanent.

도 1 은 종래의 펌프 및 터어빈의 내부 구조를 도시하기 위해 유체 커플링을 부분적으로 절개한 상태의 사시도이고,1 is a perspective view of a state in which the fluid coupling is partially cut to show the internal structure of a conventional pump and turbine,

도 2 는 펌프와 터어빈의 결합상태 및 회전력의 전달 상태를 도시하기 위한 유체 커플링의 결합 단면도이다.FIG. 2 is a cross sectional view of a fluid coupling for showing the coupled state of the pump and the turbine and the transfer state of rotational force.

도시된 바와 같이, 종래의 펌프(10) 및 터어빈(20)의 구조에 있어서 블레이드(1,3)는 내측 중앙부를 중심축으로 방사상으로 다수개 설치되어 있고, 상기 각 블레이드(1,3)의 설치각도는 수직을 이루고 있다.As shown, in the structure of the conventional pump 10 and the turbine 20, a plurality of blades (1, 3) are provided radially in a central axis of the inner central portion, each of the blades (1, 3) The installation angle is vertical.

구동원의 출력측과 연결되어 있는 펌프(10)는 내부의 작동유체를 통해 대향하고 있는 터어빈(20)으로 에너지를 전달하며, 터어빈(20)은 전달받은 유체에너지가 터어빈에 구비된 블레이드(1)를 회전시키는 것에 의해 회전 에너지로 변환시켜 터어빈의 회전축(5)과 연결된 플라이휠(7) 등을 통해 기계적 에너지로 변환시키게 된다.The pump 10 connected to the output side of the driving source transfers energy to the opposed turbine 20 through the working fluid therein, and the turbine 20 receives the blade 1 provided in the turbine from the received fluid energy. The rotation is converted to rotational energy and converted to mechanical energy through a flywheel 7 or the like connected to the rotary shaft 5 of the turbine.

도 3 은 펌프 및 터어빈의 블레이드에 작용하는 유체 에너지의 작용선도를 도시한 도면이다.FIG. 3 shows a diagram of the action of fluid energy acting on the blades of a pump and a turbine. FIG.

도면 (a)는 블레이드(1,3)의 설치각도가 수직인 경우이고, 도면 (b)는 블레이드(1,3)의 설치각도가 경사진 경우를 각각 도시하고 있다.(A) shows the case where the installation angles of the blades 1 and 3 are perpendicular, and (b) shows the case where the installation angles of the blades 1 and 3 are inclined, respectively.

블레이드(1,3)의 설치각이 수직인 (a)의 경우, 블레이드(1,3)를 회전시키는데 사용되는 힘, 즉 블레이드(1,3)면에 수직으로 작용하는 힘(분력)(F₂)은 블레이드(1,3)에 경사지게 작용하는 실작용 유압력(F)에 비해 작아지게 된다. 예컨데 경사각이 45°인 경우 회전력으로 작용하는 분력(F₂)은 실작용 유압력(F)에 비해 (1/) 만큼 작아지게 된다.In the case of (a) in which the installation angles of the blades 1 and 3 are perpendicular, the force used to rotate the blades 1 and 3, that is, the force (partial force) acting perpendicular to the surface of the blades 1 and 3, F ₂ ) becomes smaller than the actual hydraulic pressure F acting on the blades 1 and 3 inclinedly. For example, when the inclination angle is 45 °, the component force (F ₂ ) acting as the rotational force is (1 / Will be as small as

그러나 블레이드(1,3)의 설치각이 45°경사져 있는 (b)의 경우는 실작용 유압력(F)이 회전력으로 작용하는 분력(F₂)의 크기와 같이 된다.However, in the case of (b) in which the installation angles of the blades 1 and 3 are inclined at 45 °, the actual hydraulic pressure F is equal to the magnitude of the component force F ₂ acting as the rotational force.

따라서 종래의 유체 커플링 구조에 있어서, 블레이드는 그 회전방향을 고려하려 그 설치각을 형성한 것으로, 실제 동력전달 면에서 그 효율이 저하되는 문제점이 있다.Therefore, in the conventional fluid coupling structure, the blade is formed in the installation angle to consider the rotation direction, there is a problem that the efficiency is reduced in terms of the actual power transmission.

또한 종래의 유체 커플링은 토오크 전달비가 거의 1:1 이므로 토오크의 용량에 따라 펌프 및 터어빈 뿐 아니라 이와 관련한 부품의 크기도 정해진 규격으로 되어 있어 용량이 변하게 될 경우, 이와 관련된 부품 전체에 대한 설계 및 제작을 다시 해야 불편이 따르고, 부품을 새롭게 설계, 제작해야 하는 것에 따른 경제적 부담이 가중되는 문제점이 있다.In addition, since the torque transmission ratio of the conventional fluid coupling is almost 1: 1, the size of not only the pump and the turbine, but also related components are determined according to the torque capacity. There is a problem in that the production is again inconvenient, and the economic burden on the new design and manufacturing of parts is increased.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 펌프 및 터어빈의 회전특성을 고려하여 작동유체의 동력전달 효율이 극대화되도록 블레이드설치각을 최적화하고 펌프 및 터어빈의 중간 부위에 토오크 조절판을 구비하여 다양한 토오크 특성에 대응할 수 있는 가변형 유체 커플링를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Therefore, the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, in consideration of the rotation characteristics of the pump and the turbine to optimize the blade installation angle to maximize the power transmission efficiency of the working fluid and to provide a torque control plate in the middle of the pump and turbine Accordingly, an object of the present invention is to provide a variable fluid coupling capable of responding to various torque characteristics.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유체 커플링을 형성하는 펌프와 터어빈에 구비되는 블레이드의 설치각이 경사지도록 하여 블레이드에 작용하는 유압력이 블레이드를 회전시키는 실 회전력으로 작용되도록 함으로써 동력전달 효율을 상승시키도록 하는 것에 특징이 있다.In order to achieve the above object, the present invention is to ensure that the installation angle of the blade provided in the pump and the turbine forming the fluid coupling is inclined so that the hydraulic force acting on the blade acts as the actual rotational force to rotate the blade power transmission efficiency It is characterized by raising the.

더욱, 본 발명은 유체 커플링의 토오크 용량 변화에 유동적으로 대응하기 위해 펌프와 터어빈의 경계부에 토오크 플레이트를 구비하고 있다.Further, the present invention includes a torque plate at the boundary between the pump and the turbine to fluidly respond to the change in the torque capacity of the fluid coupling.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가변형 유체 커플링의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the variable fluid coupling according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4a 는 본 발명에 따른 가변형 유체 커플링 조립체의 단면도이고,4A is a cross sectional view of a variable fluid coupling assembly according to the present invention;

도 4b 는 상기 도 4a 에서 펌프와 터어빈을 분리시킨 상태의 단면도이다.4B is a cross-sectional view of the pump and the turbine in the state shown in FIG. 4A.

또한, 도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 블레이드의 평면도이고,5 is a plan view of a blade according to an embodiment of the present invention,

도 6 은 상기 도 5 의 A-A 선에 따른 단면도이다.6 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.

상기 도시된 본 발명의 실시예에서, 유체 커플링을 형성하는 펌프(30)와 터어빈(40)에 구비된 블레이드(31)는 내측 중앙부를 중심으로 방사상으로 설치되어 있으며, 설치각이 경사져 있다.In the embodiment of the present invention shown above, the blade 30 provided in the pump 30 and the turbine 40 forming the fluid coupling is radially installed around the inner central portion, the installation angle is inclined.

즉, 블레이드(31)의 중심부를 따라 절단한 단면(A-A 선에 따른 단면) 상태는 도 6 의 (a)와 (b) 에 도시되어 있는 바와 같이, 블레이드(31)의 설치각이 경사각 α를 이루고 있으며, 블레이드(31)의 최 내측부위(B - B 선)를 따라 절단한 경우와 블레이드(31)의 최 외측부위(C - C 선)를 따라 절단한 경우의 경사각은 각각 α′와 α″이다. 이때, 경사각의 크기는 (α′> α″)이므로 블레이드(31)가 반경방향으로(외측으로) 갈수록 경사각이 작아지는 형태의 굴곡진 형상으로 형성되는 것이다.That is, the cross section (section along the AA line) cut along the center of the blade 31, as shown in Figure 6 (a) and (b), the installation angle of the blade 31 is the inclination angle α In the case of cutting along the innermost part (B-B line) of the blade 31 and cutting along the outermost part (C-C line) of the blade 31, the inclination angle is α 'and α, respectively. "to be. At this time, since the size of the inclination angle is (α ′> α ″), the blade 31 is formed in a curved shape in which the inclination angle becomes smaller toward the radial direction (outward).

도 6 의 (b) 는 도 6 의 (a)의 "D" 부분을 확대한 도면으로서, 도시된 경사각의 기준선(32, 33, 34)은 상기 블레이드(31)의 중앙부와 하부 및 최외측 영역에서의 블레이드 두께 중심선을 나타낸 것이다.FIG. 6B is an enlarged view of portion “D” of FIG. 6A, in which reference lines 32, 33, and 34 of the inclined angle are shown in the center portion, lower portion, and outermost region of the blade 31. The center line of the blade thickness in FIG.

이와 같이 블레이드의 설치각이 수직을 이루지 않고 경사지게 블레이드를 형성할 경우 상기 도 3 의 (b )에 도시된 작용선도에서 알 수 있듯이, 블레이드상에 작용하는 실작용 유압력(F)이 곧바로 회전력(F₂, F₂ = F)으로 작용하게 되어 유체 커플링의 동력전달 효율이 상승하게 되는 것이다. 즉, 상기 실작용 유압력이 모두 회전력으로 작용하게 되는 경우의 블레이드 설치각은 45도가 된다.As described above, when the blade is formed to be inclined rather than perpendicular to the installation angle of the blade, as shown in the action diagram shown in FIG. 3 (b), the actual hydraulic pressure F acting on the blade is directly rotated ( F ₂ , F ₂ = F) to increase the power transmission efficiency of the fluid coupling. That is, the blade installation angle is 45 degrees when all of the actual hydraulic pressure acts as the rotational force.

한편, 상기 블레이드의 설치각을 45도로 함에 있어서, 블레이드 전체를 45도의 동일한 설치각으로 할 수 있으나 블레이드의 반경방향의 최내측과 최외측을 제외한 개소에서 블레이드 설치각을 45도 로 할 수도 있다.On the other hand, in the installation angle of the blade 45 degrees, the entire blade can be the same installation angle of 45 degrees, but the blade installation angle may be 45 degrees at the location except the innermost and outermost side of the blade in the radial direction.

한편, 본 발명의 실시예에서는 도 4b 에 도시된 바와 같이, 펌프(30)와 터어빈(40)의 중앙부에 토오크 플레이트(41)가 구비되어 있다. 이 토오크 플레이트(41)는 그 직경의 크기에 따라 유체 커플링의 전달 가능한 토오크 용량을 일정범위까지 조정하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 토오크 플레이트(41)는 펌프(30)를 통해 전달되는 유체 에너지를 차단시키는 역할을 하는 것으로, 펌프(30)와 터어빈(40)의 중심부에서 돌출되어 나온 길이에 비례하여 횡방향으로의 유체 흐름을 차단하게 됨으로 펌프(30)와 터어빈(40)의 용량을 적절히 조절할 수 있는 것이다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, as shown in Figure 4b, the torque plate 41 is provided in the center of the pump 30 and the turbine 40. The torque plate 41 performs a function of adjusting the torque capacity to which the fluid coupling can be transmitted to a certain range according to the size of the diameter thereof. That is, the torque plate 41 serves to block the fluid energy transmitted through the pump 30, and in the transverse direction in proportion to the length protruding from the center of the pump 30 and the turbine 40. By blocking the fluid flow it is possible to properly adjust the capacity of the pump 30 and the turbine (40).

이러한 기능으로 펌프(30)와 터어빈(40)의 용량을 그 형상의 변경 없이도 조정이 가능하게 되며, 이로써 실제 다양한 토오크 용량이 요구되는 경우에도 용량에 맞는 펌프나 터어빈으로의 변경을 위해 관련된 구성부품을 재 설계 및 재 제작해야 하는 불편을 해소할 수 있다.With this function, the capacity of the pump 30 and the turbine 40 can be adjusted without changing its shape, so that even if a variety of torque capacities are actually required, related components for changing to a pump or turbine suitable for the capacity are required. Eliminate the inconvenience of redesigning and remanufacturing.

한편, 본 발명의 상기 도시된 예에서는 토오크 플레이트(41)를 터어빈(40)의 내측 중심부에 설치하고 있으며, 펌프(30)와 터어빈(40)의 결합시 그 경계부에 위치하도록 구비되어 있다.On the other hand, in the illustrated example of the present invention, the torque plate 41 is installed in the inner center of the turbine 40, and is provided to be located at the boundary portion when the pump 30 and the turbine 40 are coupled.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 유체 커플링은 펌프와 터어빈의 블레이드 설치각을 경사지게 함으로써 펌프와 터어빈의 블레이드에 작용하는 실작용 유압력의 대부분이 회전력으로 작용하도록 하여 유체 커플링의 에너지 전달효율이 향상되고, 펌프와 터어빈의 사이에 토오크 플레이트를 구비하여 유체 커플링의 용량 변경에 따른 경제적인 손실을 막을 수 있다.As described above, the fluid coupling of the present invention inclines the blade installation angles of the pump and the turbine so that most of the actual hydraulic pressure acting on the blades of the pump and the turbine acts as the rotational force, thereby transmitting energy of the fluid coupling. This is improved and a torque plate is provided between the pump and the turbine to prevent economic losses due to the change in the capacity of the fluid coupling.

도 1 은 종래의 펌프 및 터어빈의 내부 구조를 도시하기 위해 유체 커플링을 부분적으로 절개한 상태의 사시도,1 is a perspective view of a state in which the fluid coupling is partially cut to show the internal structure of a conventional pump and turbine,

도 2 는 펌프와 터어빈의 결합상태 및 회전력의 전달 상태를 도시하기 위한 유체 커플링의 단면도,2 is a cross-sectional view of the fluid coupling for showing the coupled state of the pump and the turbine and the transmission state of the rotational force;

도 3 은 펌프 및 터어빈의 블레이드에 작용하는 유체 에너지의 작용선도를 도시한 설명도,3 is an explanatory diagram showing an action diagram of fluid energy acting on a blade of a pump and a turbine;

도 4a 는 본 발명에 따른 가변형 유체 커플링 조립체의 단면도,4A is a cross-sectional view of a variable fluid coupling assembly in accordance with the present invention;

도 4b 는 상기 도 3a에서 펌프와 터어빈을 분리시킨 상태의 단면도,Figure 4b is a cross-sectional view of the pump and the turbine in a state in Figure 3a,

도 5 는 본 발명의 펌프와 터어빈에 각각 구비된 블레이드의 평면도,5 is a plan view of each blade provided in the pump and the turbine of the present invention,

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

1,3,31 : 블레이드 10,30 : 펌프1,3,31: blade 10,30: pump

20,40 : 터어빈 41 : 토오크 플레이트20,40: turbine 41: torque plate

Claims

delete

In a fluid coupling consisting of a pump connected to the output side of a drive source such as an engine or a motor, and a turbine for converting the fluid energy transmitted from the pump into mechanical energy opposite to the pump,

A variable fluid coupling, characterized in that a torque plate is provided at the boundary between the pump and the turbine to effectively respond to changes in the torque characteristics of the fluid coupling.