KR101055839B1 - 자동차의 토크 컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 댐퍼 클러치의 작동시 구동축의 미스얼라인먼트(Misalignment)에 의해 발생하는 공진성 저더의 발생을 최소화하고 마찰부재의 편마모를 최소화하여 마찰부재의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 자동차의 토크 컨버터를 제공할 목적으로;

토크 컨버터의 댐퍼 클러치를 형성하되, 상기 댐퍼 클러치는 일정 두께를 갖는 원판형 플레이트로 이루어지며, 외주측에 방사상 등간격으로 다수의 호형 홀이 형성된 실린더 본체와; 상기 호형 홀에 대응되는 형상으로 이루어져 전,후 이동이 가능하도록 결합되며, 전면에 상기 프론트 커버와 마찰 접촉이 이루어지는 마찰부재가 장착된 피스톤과; 상기 피스톤이 실린더 본체에 결합된 상태에서 상기 피스톤들을 상호 연결하여 주는 링형의 판 스프링을 포함하여 이루어지는 자동차의 토크 컨버터를 제공한다.

실린더 본체, 피스톤, 마찰부재, 판스프링

Description

자동차의 토크 컨버터{TORQUE CONVERTER FOR VEHICLES}

본 발명은 차량용 자동 변속기에 적용되는 토크 컨버터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 댐퍼 클러치의 작동시의 슬립 저더(Judder) 발생을 방지할 수 있도록 한 자동차의 토크 컨버터에 관한 것이다.

차량에 있어서의 토크 컨버터는, 엔진의 구동력을 전달받아 회전하는 임펠러와, 상기 임펠러에서 토출되는 오일에 의해 회전되는 터빈과, 상기 임펠러로 환류하는 오일의 흐름을 상기 임펠러의 회전 방향으로 향하게 하여 토크 변화율을 증대시키는 스테이터('리엑터' 라고도 함)를 포함한다.

상기 토크 컨버터는 엔진에 작용하는 부하가 커지면 동력전달 효율이 저하될 수 있으므로 엔진과 변속기 사이를 직접 연결하는 수단인 댐퍼 클러치(Damper Clutch, 또는 '록업 클러치'라고도 함)를 갖추고 있다.

상기 댐퍼 클러치는 엔진과 직결된 프론트 커버와 터빈 사이에 배치되어 엔진의 회전 동력이 직접 터빈으로 전달되도록 하는 역할을 수행하게 된다.

이러한 점을 고려하여 일반적인 토크 컨버터의 구성을 살펴보면, 도 1에서와 같이, 토크 컨버터(2)는 엔진 측의 크랭크 축에 연결되어 회전하는 프론트 커버(4) 와, 상기 프론트 커버(4)에 연결되어 함께 회전하는 임펠러(6)와, 상기 임펠러(6)와 마주하는 터빈(8)과, 상기 임펠러(6)와 터빈(8) 사이에 위치하여 터빈(8)으로부터 나오는 오일의 흐름을 바꾸어 임펠러(6)측으로 전달하는 스테이터(10)를 포함한다.

상기에서 임펠러(6)측으로 오일을 전달하는 스테이터(10)는 프론트 커버(4)와 동일한 회전 중심을 가지며, 엔진과 변속기를 직접 연결하는 수단으로 사용되는 댐퍼 클러치(12)는 프론트 커버(102)와 터빈(106) 사이에 배치된다.

상기 댐퍼 클러치(12)는 대략 원판형으로 이루어지는 피스톤(14)을 구비하고 있으며, 상기 피스톤(14)의 외주측 전면에는 상기 프론트 커버(4)와 마찰 접촉되는 마찰부재(16)가 배치된다.

그리고 상기 피스톤(14)은 회전이 가능함과 동시에 축방향 이동이 가능하도록 배치되며, 상기 마찰부재(6)가 프론트 커버(4)에 밀착될 때 회전방향으로 작동하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇠시킬 수 있는 토셔널 댐퍼(18)가 배치된다.

상기와 같이 구성되는 토크 컨버터(2)에 있어서, 댐퍼 클러치(12)는 임펠러(6)와 터빈(8) 사이의 유체가 도 1의 화살표와 같이 공급되면서 피스톤(14)을 가압하면 이의 피스톤(14)이 전진하여 그의 전면 외주측에 장착되어 있는 마찰부재(16)가 프론트 커버(4)와 접촉되면서 직결의 상태로 엔진의 회전동력을 자동 변속기로 전달하게 되는 것이다.

그러나 상기와 같은 작동 과정에서 구동조건에 따라 엔진 크랭크축이나 변속기축의 밴딩이 미세하게 발생할 수 있고, 플라이 휠 측과 변속기 측이 도2의 A, B에서와 같이 미스얼라인(Misalign)되는 경우가 발생하게 된다.

그러면 일정한 유압이 가해지더라도 플라이 휠 면에 정압에 의한 일정한 마찰힘(또는 슬립토크)을 가할 수 없게 되며, 또한 이 상태에서 슬립이 발생하는 경우 마찰부재의 편마모를 동반한다는 문제점을 내포하고 있다.

그리고 회전속도에 따른 주기적인 마찰힘의 변동으로 슬립(마찰) 토크가 변동하게 되며, 이 변속 주파수가 저더(Judder) 공진 주파수(약15 ~ 20 ㎐ = 엔진 900 ~ 1200rpm → 각 변속단 마다 약간의 차이 발생)와 일치할 때 도 3에서와 같이 공진성 저더가 발생한다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 댐퍼 클러치의 작동시 구동축의 미스얼라인먼트(Misalignment)에 의해 발생하는 공진성 저더의 발생을 최소화하고 마찰부재의 편마모를 최소화하여 마찰부재의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 자동차의 토크 컨버터를 제공함에 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 크랭크 축에 연결되어 회전하는 프론트 커버와, 상기 프론트 커버에 연결되어 함께 회전하는 임펠러와, 상기 임펠러와 마주하는 터빈과, 상기 임펠러와 터빈 사이에 위치하여 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 바꾸어 임펠러측으로 전달하는 스테이터와, 직결 수단인 댐퍼 클러 치를 포함하여 이루어지는 자동차의 토크 컨버터에 있어서,

상기 댐퍼 클러치는 일정 두께를 갖는 원판형 플레이트로 이루어지며, 외주측에 방사상 등간격으로 다수의 호형 홀이 형성된 실린더 본체와;

상기 호형 홀에 대응되는 형상으로 이루어져 전,후 이동이 가능하도록 결합되며, 전면에 상기 프론트 커버와 마찰 접촉이 이루어지는 마찰부재가 장착된 피스톤과;

상기 피스톤이 실린더 본체에 결합된 상태에서 상기 피스톤들을 상호 연결하여 주는 링형의 판 스프링을 포함하여 이루어지는 자동차의 토크 컨버터를 제공한다.

상기 구성에 의하여 본 발명에 의하면, 실린더 본체가 회전운동은 하지만 병진 운동은 하지 않는 상태에서 유압에 의하여 마찰부재를 포함하는 피스톤만 병진과 회전운동을 하므로 엔진에서 피스톤 운동에 따른 플라이 휠의 미스얼라인먼트(Misalignment)가 실린더 본체를 통해 변속기측으로 전달되는 바, 궁극적으로 슬립 저더의 억제하여 공진성 저더를 발생을 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 피스톤이 각각 독립적으로 작동되는 바, 미스얼라인시에도 마찰면에 각각 정압을 형성함으로써, 슬립 토크 변동을 방지하여 저더 발생을 억제할 뿐만 아니라 마찰부재의 편마모를 최소화하여 마찰부재의 내구성 향상 및 여러 가지 진동 부작용(Side-Effect)을 줄일 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 의한 토크 컨버터의 반 단면도로서, 토크 컨버터(30)는 엔진 측의 크랭크 축에 연결되어 회전하는 프론트 커버(32)와, 상기 프론트 커버(32)에 연결되어 함께 회전하는 임펠러(34)와, 상기 임펠러(34)와 마주하는 터빈(36)과, 상기 임펠러(34)와 터빈(36) 사이에 위치하여 터빈(36)으로부터 나오는 오일의 흐름을 바꾸어 임펠러(34)측으로 전달하는 스테이터(38)를 포함한다.

상기에서 임펠러(34)측으로 오일을 전달하는 스테이터(38)는 프론트 커버(32)와 동일한 회전 중심을 가지며, 엔진과 변속기를 직접 연결하는 수단으로 사용되는 댐퍼 클러치(40)는 프론트 커버(32)와 터빈(36) 사이에 배치된다.

그리고 상기 댐퍼 클러치(40)와 터빈(36) 사이에는 댐퍼 클러치(40)가 작동될 때 회전방향으로 작동하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇠시킬 수 있는 토셔널 댐퍼(42)가 배치된다.

이러한 토크 컨버터(30)에 있어서, 본 발명은 공진성 저더를 방지하기 위한 수단으로 댐퍼 클러치(40)를 도 5, 6에서와 같이 실린더 본체(44)와 마찰부재(46)를 포함하는 피스톤(48), 그리고 링형 판 스프링(50)으로 구성하였다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 실린더 본체(44)는 종래와 마찬가지로 일정 두께를 갖는 원판형 플레이트로 이루어지며, 외주측에 방사상 등간격으로 다수의 호형 홀(52)이 형성된다.

상기 호형 홀(52)은 실린더 역할을 수행하게 되며, 이의 호형 홀(52)에는 이 의 형상에 대응되는 형상으로 이루어져 전,후 이동이 가능하도록 피스톤(48)이 결합된다.

그리고 상기 각각의 피스톤(48) 전면에는 프론트 커버(32)와 마찰 접촉이 이루어지는 마찰부재(46)가 장착되며, 후측에는 이들 피스톤(48)을 상호 연결할 수 있는 링형의 판 스프링(50)이 배치된다.

또한, 상기 실린더 본체(44)의 외주연에는 구름부재(54)를 개재시켜 토크 컨버터 하우징(56)과 연결되어 실린더 본체(44)의 회전은 가능하지만, 전,후진 즉 병진 운동은 허용되지 않는다.

도면에서는 6개의 홀(32)과 6개의 피스톤(48)이 적용되는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 증감할 수 있으며, 도면중 미설명 부호 58는 피스톤(48)과 판 스프링(50)을 체결하여 주는 고정수단이다.

상기와 같이 이루어지는 댐퍼 클러치(30)는 임펠러(34)와 터빈(36) 사이의 유체가 도 4의 화살표와 같이 공급되면서 피스톤(48)을 가압하면 이의 피스톤(48)이 전진하여 그의 전면 외주측에 장착되어 있는 마찰부재(46)가 도 7에서와 같이 프론트 커버(32)와 접촉되면서 직결의 상태로 엔진의 회전동력을 자동 변속기로 전달하게 되는 것이다.

이러한 댐퍼 클러치(30)의 작동 과정에서는 도 8에서와 같이 구름부재(54)로 체결된 실린더 본체(44)는 회전운동은 하지만 병진 운동은 하지 않고 유압에 의하여 마찰부재(46)를 포함하는 피스톤(48)만 병진과 회전운동을 하므로 엔진에서 피스톤 운동에 따른 플라이 휠의 미스얼라인먼트(Misalignment)가 실린더 본체(44)를 통해 변속기측으로 전달되는 바, 궁극적으로 슬립 저더의 발생을 방지하게 됨으로써, 도 9에서와 같이 공진성 저더를 발생을 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 피스톤이 각각 독립적으로 작동되는 바, 미스얼라인시에도 마찰면에 각각 정압을 형성함으로써, 슬립 토크 변동을 방지하여 저더 발생을 억제할 뿐만 아니라 마찰부재(46)의 편마모를 최소화하여 마찰부재(46)의 내구성 향상 및 여러 가지 진동 부작용(Side-Effect)을 줄일 수 있게 된다.

이때 피스톤(48)에 가해진 유압이 해제되면 판 스프링(50)의 복원력에 의하여 본래의 자리로 리턴하게 된다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 개시하고 있으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명하여 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

도 1은 종래 토크 컨버터의 반단면도.

도 2는 종래 문제점을 설명하기 위한 도면.

도 3은 종래 문제점을 설명하기 위한 그래프 선도.

도 4는 본 발명에 의한 토크 컨버터의 반단면도.

도 5는 본 발명의 토크 컨버터에 적용되는 댐퍼 클러치의 분해 사시도.

도 6은 도 5의 A-A 선에서 본 조립 단면도.

도 7은 유압이 가해졌을 때의 단면도.

도 8은 본 발명의 작용 효과를 설명하기 위한 도면.

도 9는 본 발명의 작용 효과를 설명하기 위한 그래프선도.

Claims (3)

1. 크랭크 축에 연결되어 회전하는 프론트 커버와, 상기 프론트 커버에 연결되어 함께 회전하는 임펠러와, 상기 임펠러와 마주하는 터빈과, 상기 임펠러와 터빈 사이에 위치하여 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 바꾸어 임펠러측으로 전달하는 스테이터와, 직결 수단인 댐퍼 클러치를 포함하여 이루어지는 자동차의 토크 컨버터에 있어서,

   상기 댐퍼 클러치는 일정 두께를 갖는 원판형 플레이트로 이루어지며, 외주측에 방사상 등간격으로 다수의 호형 홀이 형성된 실린더 본체와;

   상기 호형 홀에 대응되는 형상으로 이루어져 전,후 이동이 가능하도록 결합되며, 전면에 상기 프론트 커버와 마찰 접촉이 이루어지는 마찰부재가 장착된 피스톤과;

   상기 피스톤이 실린더 본체에 결합된 상태에서 상기 피스톤들을 상호 연결하여 주는 링형의 판 스프링을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 토크 컨버터.
2. 제1항에 있어서, 실린더 본체는 외주연에 구름부재를 개재시켜 토크 컨버터 하우징과 연결됨을 특징으로 하는 자동차의 토크 컨버터.
3. 제1항에 있어서, 실린더 본체의 홀은 6개소에 형성되어 이에 피스톤이 결합 됨을 특징으로 하는 자동차의 토크 컨버터.

Images