KR101002063B1 - 차량용 토크컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 구동력을 변속기에 직접 전달하는 록업 클러치가 작동되는 경우에 터빈을 통하여 1차적으로 진동이 감쇄되고 이어서 토셔널 댐퍼의 스프링을 통하여 2차적으로 진동이 감쇄되는 터빈 댐퍼 구조에 적용될 수 있으며 동력전달구조를 간단하게 구성하여 제조 비용을 감소시킬 수 있는 차량용 토크 컨버터를 개시한다.

본 발명의 차량용 토크 컨버터는, 터빈 댐퍼를 구비한 토크 컨버터에 있어서, 토셔널 댐퍼는 터빈의 회전축에 결합되며 서로 마주하여 배치되는 댐퍼 프론트 플레이트와 댐퍼 리어 플레이트, 댐퍼 프론트 플레이트와 댐퍼 리어 플레이트 사이에 원주 방향으로 배치되는 회전 방향의 충격을 흡수하는 다수의 탄성부재, 댐퍼 프론트 플레이트와 댐퍼 리어 플레이트 사이에 결합되고 탄성부재들에 지지되는 댐퍼 드라이브 플레이트, 댐퍼 드라이브 플레이트 외주 측에는 터빈과 연결되는 터빈 드리븐 플레이트가 결합되고, 프론트 커버와 피스톤 사이에 배치되는 마찰재 어셈블리가 연결된다.

터빈 댐퍼, 양면, 마찰재, 터빈, 터빈 드리븐 플레이트

Description

차량용 토크컨버터{Torque converter for vehicle}

본 발명은 차량용 토크 컨버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진의 구동력을 변속기에 직접 전달하는 록업 클러치가 작동되는 경우에 터빈을 통하여 1차적으로 진동이 감쇄되고 이와 동시에 토셔널 댐퍼의 스프링을 통하여 2차적으로 진동이 감쇄되는 터빈 댐퍼 구조에 적용될 수 있으며, 록업 클러치, 토셔널 댐퍼, 터빈 드리븐 플레이트의 연결구조를 간단하게 구성하여 제조 비용을 감소시킬 수 있는 차량용 토크 컨버터에 관한 것이다.

일반적으로 토크 컨버터는 차량의 엔진과 변속기 사이에 설치되어 유체를 이용하여 엔진의 구동력을 변속기에 전달하는 것이다. 이러한 토크 컨버터는, 엔진의 구동력을 전달받아 회전하는 임펠러, 이 임펠러에서 토출되는 오일에 의해 회전되는 터빈, 그리고 임펠러로 환류하는 오일의 흐름을 임펠러의 회전 방향으로 향하게 하여 토크 변화율을 증대시키는 리엑터('스테이터' 라고도 함)를 포함한다.

토크 컨버터는 엔진에 작용하는 부하가 커지면 동력전달 효율이 저하될 수 있으므로 엔진과 변속기 사이를 직접 연결하는 수단인 록업 클러치(Lock-up clutch, 또는 '댐퍼 클러치'라고도 함)를 갖추고 있다. 록업 클러치는 엔진과 직결 된 프론트 커버와 터빈 사이에 배치되어 엔진의 회전 동력이 직접 터빈으로 전달될 수 있도록 한다.

이러한 록업 클러치는, 터빈 축에 축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤을 포함한다. 그리고 피스톤은 프론트 커버에 마찰 접촉하는 마찰재가 결합된다. 그리고 피스톤에는 마찰재가 프론트 커버에 결합될 때 축의 회전 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수할 수 있는 토셔널 댐퍼(Torsional damper)가 결합되어 있다.

도 4는 일반적인 토셔널 댐퍼를 구비한 토크 컨버터의 동력전달 과정을 도식화한 도면이다.

록업 클러치(L/U)가 작동하지 않는 경우에는 엔진(E)의 구동력이 프론트 커버(101)와 펌프(103)로 전달되고 터빈(105)을 통하여 변속기(T)의 인풋 샤프트(107)에 전달될 수 있다.

그리고 엔진의 구동력을 변속기(T)에 직접 전달하도록 록업 클러치(L/U)가 작동하는 경우에는 엔진(E)의 구동력이 록업 클러치(L/U)를 통하여 토셔널 댐퍼(109)로 전달되어 회전 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수하게 된다. 그리고 계속해서 엔진의 구동력은 터빈(105) 축을 통하여 변속기(T)의 인풋 샤프트(107)로 전달된다.

이러한 종래의 토크 컨버터는 큰 토크가 필요한 대형 엔진에 적용하기 위하여는 간단한 구조로 이루어지면서도 회전 방향의 충격 및 진동의 흡수 성능이 증대될 필요가 있으나 이에 충분히 만족하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 록업 클러치가 작동할 때 간단한 구조로 이루어지면서도 회전 방향의 충격 및 진동의 흡수 성능을 증대시킬 수 있어 큰 토크가 필요한 대형 엔진에 적용할 수 있는 차량용 토크 컨버터를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 프론트 커버, 상기 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러, 상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈, 상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터, 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결할 수 있으며 상기 프론트 커버 측으로 오일의 압력에 의하여 이동하는 피스톤을 구비한 록업 클러치, 상기 록업 클러치에 결합되는 토셔널 댐퍼를 포함하며, 상기 토셔널 댐퍼는 상기 터빈의 회전축에 결합되며 서로 마주하여 배치되는 댐퍼 프론트 플레이트와 댐퍼 리어 플레이트, 상기 댐퍼 프론트 플레이트와 댐퍼 리어 플레이트 사이에 원주 방향으로 배치되는 회전 방향의 충격을 흡수하는 다수의 탄성부재, 상기 댐퍼 프론트 플레이트와 상기 댐퍼 리어 플레이트 사이에 결합되고 상기 탄성부재들에 지지되는 댐퍼 드라이브 플레이트, 상기 댐퍼 드라이브 플레이트 외주 측에는 터빈과 연결되는 터빈 드리븐 플레이트가 결합되고, 상기 프론트 커버와 상기 피스톤 사이에 배치되는 마찰재 어셈블리가 연결되는 차량용 토크 컨버터를 제공한다.

상기 터빈 드리븐 플레이트는 상기 터빈의 일측에 용접에 의하여 고정되는 것이 바람직하다.

상기 마찰재 어셈블리는 상기 댐퍼 드라이브 플레이트에 결합되며 상기 프론트 커버와 상기 피스톤 사이에 배치되는 코어 플레이트, 상기 코어 플레이트의 양면에 결합되는 제1 마찰재와 제2 마찰재를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 피스톤의 일측에는 상기 피스톤과 동일 축 상에 결합되며 상기 프론트 커버 측으로 상기 피스톤을 가압하는 피스톤 드라이브 플레이트를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 댐퍼 드라이브 플레이트는 상기 터빈 드리븐 플레이트와 끼움 결합으로 고정되는 것이 바람직하다.

상기 댐퍼 드라이브 플레이트는 상기 코어 플레이트와 끼움 결합으로 고정되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명은 엔진의 구동력을 변속기로 직접 연결하여 전달할 수 있도록 록업 클러치가 작동하는 경우에 록업 클러치가 터빈에 전달되어 1차로 회전 방향의 충격 및 진동의 감쇄가 일어나고 토셔널 스프링에 의하여 2차 충격 및 진동의 감쇄가 일어나는 터빈 댐퍼 구조에서, 댐퍼 드라이브 플레이트의 외주 부분에 마찰재 어셈블리와 터빈 드리븐 플레이트가 끼움으로 결합되므로 연결구조가 간단하여 제조비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 터빈 댐퍼의 동력 전달 과정을 설명하기 위한 구성도이다.

터빈 댐퍼는 록업 클러치(14)와 터빈(8)이 직접 연결된 구조로 이루어진다. 즉, 터빈 댐퍼는 엔진(E)의 구동력이 프론트 커버(4)와 임펠러(6)로 전달될 수 있고, 임펠러(6)로 전달된 구동력은 터빈(8)을 통하여 토셔널 댐퍼(20)로 변속기(T)의 입력축(21)으로 전달되는 구조로 이루어진다.

이러한 터빈 댐퍼는 록업 클러치(14)가 작동하지 않는 경우에는 엔진(E)의 구동력이 프론트 커버(4)와 임펠러(6)로 전달되고 터빈(8)을 통하여 변속기(T)의 인풋 샤프트(21)에 전달될 수 있다.

그리고 엔진의 구동력이 변속기(T)에 직접 전달되도록 록업 클러치(14)가 작동되는 경우에는 엔진(E)의 구동력이 록업 클러치(14)를 통하여 터빈(8)으로 전달되고 이와 동시에 토셔널 댐퍼(14)로 전달되면서 회전 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수하게 된다. 그리고 계속해서 엔진의 구동력은 터빈(8)의 회전축을 통하여 변속기(T)의 인풋 샤프트(21)로 전달된다.

즉, 록업 클러치(14)가 엔진의 구동력을 변속기(T)의 입력축(21)으로 직접 전달되도록 작동하면 우선적으로 터빈(8)에 전달되면서 1차로 회전 방향의 충격이 흡수되면서 동시에 토셔널 댐퍼(20)로 전달되어 2차로 회전 방향의 충격을 흡수하게 된다.

본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도 1에 도시한 도면은 상술한 터빈 댐퍼 구조가 적용된 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라서 본 반단면도이다.

본 발명의 토크 컨버터는 엔진 측의 크랭크 축에 연결되어 회전하는 프론트 커버(4), 이 프론트 커버(4)에 연결되어 함께 회전하는 임펠러(6), 임펠러(6)와 마주하는 위치에 배치되는 터빈(8), 그리고 임펠러(6)와 터빈(8) 사이에 위치하여 터빈(8)으로부터 나오는 오일의 흐름을 바꾸어 임펠러(6) 측으로 전달하는 리엑터(10, 또는 '스테이터'라고도 함)를 포함한다. 임펠러(6) 측으로 오일을 전달하는 리엑터(10)는 프론트 커버(4)와 동일한 회전 중심을 가진다. 그리고 엔진과 변속기를 직접 연결하는 수단으로 사용되는 록업 클러치(14)는 프론트 커버(4)와 터빈(8) 사이에 배치된다.

록업 클러치(14)는 대략 원판형으로 이루어지며 축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤(16)을 구비하고 있다. 피스톤(16)의 일측에는 피스톤(16)과 동일한 축에 배치되는 피스톤 드라이브 플레이트(31)가 제공된다. 피스톤 드라이브 플레이트(31)는 피스톤(16)과 박판 스프링에 의하여 결합되어 피스톤(16)을 프론트 커버(4) 측으로 가압하는데 이용된다. 이러한 록업 클러치(14) 구조는 큰 토크를 필요로 하는 대형의 엔진에 적용될 수 있다.

그리고 피스톤(16)과 프론트 커버(4) 사이에는 마찰재 어셈블리(33)가 배치된다. 마찰재 어셈블리(33)는 가운데 부분에 도우넛 형태의 플레이트로 이루어진 코어 플레이트(35)가 배치되고, 이 코어 플레이트(35)의 양면에 제1 마찰재(37)와 제2 마찰재(39)가 결합된다.

즉, 마찰재 어셈블리(33)는 양면에 마찰재(37, 39)를 가지는 구조로 이루어져 큰 토크를 필요로 하는 엔진에 적용할 수 있다.

상술한 코어 플레이트(35)는 외주면에 일정한 간격으로 홈(35a, 도 3에 도시하고 있음)이 제공된다. 이러한 홈(35a)을 통하여 후술하는 토셔널 댐퍼에 결합되어 회전 충격을 흡수할 수 있도록 하는 것이다.

그리고 록업 클러치(14)는 마찰재(37, 39)가 프론트 커버(4)에 밀착될 때 축의 회전 방향으로 작용하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇄시키는 역할을 하는 토셔널 댐퍼(20, Torsional damper)가 결합된다.

토셔널 댐퍼(20)는 터빈 축에 결합되는 댐퍼 프론트 플레이트(41)와 댐퍼 리어 플레이트(43), 이 댐퍼 프론트 플레이트(41)와 댐퍼 리어 플레이트(43) 사이에 배치되어 서로 일정한 구간을 상대 이동하는 댐퍼 드라이브 플레이트(45), 그리고 록업 클러치(14)의 피스톤(16)이 프론트 커버(4)에 밀착될 때 회전 방향으로 작용하는 충격을 흡수하는 다수의 스프링으로 이루어지는 탄성부재(47, 49)를 포함한다.

즉, 본 발명의 실시 예가 적용되는 토셔널 댐퍼의 구조는 양측에 댐퍼 프론트 플레이트(41) 및 댐퍼 리어 플레이트(43)가 일정한 공간을 두고 서로 결합되며 그 가운데 부분에 댐퍼 드라이브 플레이트(45)가 배치되는 구조이다.

그리고 스프링(48, 49)들은 원주 방향으로 배치되며 댐퍼 드라이브 플레이트(45)와 댐퍼 프론트 플레이트(41)와 댐퍼 리어 플레이트(43) 사이에 배치되어 탄성적으로 지지된다. 따라서 스프링(48, 49)들은 록업 클러치(14)가 작용할 때 회전 방향으로 작용하는 충격을 흡수하는 것이다. 이러한 스프링(48, 49)들은 회전축을 중심으로 서로 다른 원주 상에 배치되는 구조로 이루어진다. 이러한 2중 스프링의 구조는 록업 클러치의 작동시에 원주 방향으로 작용하는 충격의 흡수 범위를 더욱 넓혀 변속 록업 클러치의 작동 충격을 줄일 수 있으며 더욱 안정성을 확보하는 것이다.

그리고 댐퍼 드라이브 플레이트(45)는 회전축을 기준으로 외주측에 원주 방향으로 일정한 간격의 홈(45a)들이 제공된다. 이 댐퍼 드라이브 플레이트의 홈(45a)들은 그 사이에 돌출부(45b)들이 제공되어 코어 플레이트(35)의 외주에 제공된 홈(35a)들과 끼움 결합으로 이루어진다.

또한, 댐퍼 드라이브 플레이트(45)는 터빈(8)에 제공되는 터빈 드리븐 플레이트(47)에 결합된다. 터빈 드리븐 플레이트(47)는 터빈(8)의 터빈 쉘(8a)에 용접에 의하여 결합된다. 이러한 터빈 드리븐 플레이트(47)도 대략 도우넛 형태의 플레이트로 이루어질 수 있다. 터빈 드리븐 플레이트(47)는 외주면 선단부에 방사상 방향으로 개구부를 가지는 또 다른 돌출부(47a)들이 제공된다. 이러한 터빈 드리븐 플레이트(47)의 돌출부(47a)들은 댐퍼 드라이브 플레이트(45)에 대응되는 홈(45a)들에 끼움 결합될 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에서 댐퍼 드라이브 플레이트(45)에 코어 플레이트(35) 및 터빈 드리븐 플레이트(47)가 끼움 결합 구조에 의하여 결합되는 것이다. 이러한 연결구조는 큰 토크가 요구되는 대형의 엔진에 적용할 수 있으며 구조가 간단하여 제조 비용을 줄일 수 있는 것이다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 토크 컨버터에서 록업 클러치가 작동하여 엔진의 구동력이 변속기로 직접 연결되는 과정에서 회전 방향의 충격 및 진동을 흡수하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

유압의 작동에 의하여 피스톤 드라이브 플레이트(31)가 피스톤(16)을 프론트 커버(4) 측으로 가압한다. 그러면 피스톤(16)이 프론트 커버(4) 측으로 이동된다. 그러면 프론트 커버(4)와 피스톤(16)은 그 사이에서 마찰재(37, 39)들과 밀착된다.

그러면 엔진의 구동력은 코어 플레이트(35)에 전달된다. 코어 플레이트(35)에 전달된 구동력은 댐퍼 드라이브 플레이트(45)에 전달됨과 동시에 터빈 드리븐 플레이트(47)에 전달된다.

이때 터빈 드리븐 플레이트(47)에 의하여 1차적으로 회전 방향의 충격과 진동이 흡수된다. 그리고 이와 동시에 스프링(48, 49)으로 이루어지는 탄성부재를 통하여 2차적으로 충격과 진동이 흡수된다.

그리고 터빈(8)으로 전달된 구동력은 터빈 축을 통하여 변속기(T)의 입력축으로 전달되는 것이다.

본 발명은 큰 토크가 요구되는 대형의 엔진에 적합하며 간단한 구조로 터빈 댐퍼 구조를 가지는 토크 컨버터의 설계할 수 있어 제조 비용을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 터빈 댐퍼의 동력전달구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 토크 컨버터를 도시한 반단면도이다.

도 3은 도 2의 주요 부분을 분해하여 상세하게 도시한 분해 사시도이다.

도 4는 도 1에 대응되며 일반 댐퍼의 동력전달구조를 설명하기 위한 도면이다.

Claims (6)

1. 프론트 커버; 상기 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러; 상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈; 상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터; 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결할 수 있으며 상기 프론트 커버 측으로 오일의 압력에 의하여 이동하는 피스톤을 구비한 록업 클러치; 그리고 상기 록업 클러치에 결합되는 토셔널 댐퍼를 포함하며;

   상기 토셔널 댐퍼는

   상기 터빈의 회전축에 결합되며 서로 마주하여 배치되는 댐퍼 프론트 플레이트와 댐퍼 리어 플레이트,

   상기 댐퍼 프론트 플레이트와 댐퍼 리어 플레이트 사이에 원주 방향으로 배치되는 회전 방향의 충격을 흡수하는 다수의 탄성부재,

   상기 댐퍼 프론트 플레이트와 상기 댐퍼 리어 플레이트 사이에 결합되고 상기 탄성부재들에 지지되는 댐퍼 드라이브 플레이트,

   상기 댐퍼 드라이브 플레이트 외주 측에는 상기 터빈과 연결되는 터빈 드리븐 플레이트가 결합되고, 상기 프론트 커버와 상기 피스톤 사이에 배치되는 마찰재 어셈블리가 연결되고,

   상기 마찰재 어셈블리는

   상기 댐퍼 드라이브 플레이트에 결합되며 상기 프론트 커버와 상기 피스톤 사이에 배치되는 코어 플레이트,

   상기 코어 플레이트의 양면에 결합되는 제1 마찰재와 제2 마찰재를 포함하며,

   상기 피스톤의 일측에는

   상기 피스톤과 동일 축 상에 결합되며 상기 프론트 커버 측으로 상기 피스톤을 가압하는 피스톤 드라이브 플레이트를 포함하고,

   상기 댐퍼 드라이브 플레이트에는 외주측에 복수의 홈과 복수의 돌출부가 제공되며, 상기 코어 플레이트에는 외주측에 또 다른 복수의 홈이 제공되고, 상기 터빈 드리븐 플레이트에는 외주측에 또 다른 복수의 돌출부가 제공되며,

   상기 코어 플레이트에 제공된 복수의 홈에 상기 댐퍼 드라이브 플레이트에 제공된 복수의 돌출부가 끼워져 결합되고, 상기 댐퍼 드라이브 플레이트에 제공된 복수의 홈에 상기 터빈 드리븐 플레이트에 제공된 복수의 돌출부가 끼워져 결합되는 차량용 토크 컨버터.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 터빈 드리븐 플레이트는

   상기 터빈의 일측에 용접에 의하여 고정되는 차량용 토크 컨버터.
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