KR101272881B1 - 차량용 토크 컨버터 - Google Patents

차량용 토크 컨버터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다양한 주파수의 진동을 감쇄할 수 있는 토셔널 댐퍼를 구비한 차량용 토크 컨버터에 관한 것이다.
본 발명의 차량용 토크 컨버터는, 프론트 커버, 임펠러, 터빈, 스테이터, 록업 클러치, 그리고 토셔널 댐퍼를 포함하고, 토셔널 댐퍼는 상기 피스톤에 결합되는 리테이닝 플레이트, 리테이닝 플레이트에 배치되어 원주방향으로 탄성력이 작용하는 압축 코일 스프링들, 압축 코일 스프링들의 양단에 배치되어 압축 코일 스프링들을 지지하는 스프링 시트들, 압축 코일 스프링들에 대해 반력으로 작용하며 터빈에 결합되는 드리븐 플레이트를 포함하며, 리테이닝 플레이트는 복수로 이루어지며 피스톤에 힌지핀에 의해 힌지결합되며, 피스톤과 함께 일체로 회전하며 동시에 힌지핀을 중심으로 회전하고, 피스톤에는 판스프링으로 이루어지는 다수의 스토퍼 스프링이 결합되고, 스토퍼 스프링은 리테이닝 플레이트의 일측에 배치된다.

Description

차량용 토크 컨버터{Torque converter for vehicle}
본 발명은 다양한 주파수의 진동을 감쇄할 수 있는 토셔널 댐퍼를 구비한 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 되돌아 흐르는 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 직결된 프론트 커버와 터빈 사이에 배치되어 엔진의 회전 동력이 직접 터빈을 통하여 변속기로 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.
상술한 토셔널 댐퍼는 엔진의 구동력을 터빈 및 스플라인 허브를 통해 변속기로 직접 전달할 수 있도록 록업 클러치가 동작하는 경우에 비틀림 토크를 흡수할 수 있는 스프링들이 회전 방향을 따라 설치된다.
이러한 스프링들은 회전방향의 진동 및 충격을 흡수하지만 특정한 영역대의 주파수를 가지는 진동을 감쇄시키며 다양한 영역대의 주파수를 가지는 진동을 감쇄하는데 한계가 있어 차량에 토크 컨버터가 장착될 때 승차감을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 록업 클러치가 작동할 때 다양한 영역대의 주파수의 진동을 감쇄시켜 차량에 토크 컨버터가 장착되는 경우 차량의 승차감을 증대시켜 상품성을 향상시키는 토크 컨버터를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 댐퍼의 최대각을 증대시켜 회전 방향의 진동 및 충격 흡수를 극대화시키는 토크 컨버터를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 기존의 기계식 스토퍼를 대체하여 스토퍼 작동시에도 충격 흡수를 할 수 있는 토크 컨버터를 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 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 스테이터, 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결하는 피스톤을 구비한 록업 클러치, 상기 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함하고,
상기 토셔널 댐퍼는 상기 피스톤에 결합되는 리테이닝 플레이트, 상기 리테이닝 플레이트에 배치되어 원주방향으로 탄성력이 작용하는 압축 코일 스프링들, 상기 압축 코일 스프링들의 양단에 배치되어 상기 압축 코일 스프링들을 지지하는 스프링 시트들, 상기 압축 코일 스프링들에 대해 반력으로 작용하며 상기 터빈에 결합되는 드리븐 플레이트를 포함하며,
상기 리테이닝 플레이트는 복수로 이루어지며 상기 피스톤에 힌지핀에 의해 힌지결합되며, 상기 피스톤과 함께 일체로 회전하며 동시에 상기 힌지핀을 중심으로 회전하고, 상기 피스톤에는 판스프링으로 이루어지는 다수의 스토퍼 스프링이 결합되고, 상기 스토퍼 스프링은 상기 리테이닝 플레이트의 일측에 배치되는 차량용 토크 컨버터를 제공한다.
상기 힌지핀의 외주에는 상기 피스톤과 상기 리테이닝 플레이트의 간격을 유지하는 간격유지부재가 제공되는 것이 바람직하다.
상기 힌지핀은 동일한 원주상에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 리테이닝 플레이트는 상기 힌지핀이 결합되는 결합부, 상기 결합부에서 연장되며 상기 압축 코일 스프링이 배치되는 스프링 수용부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 리테이닝 플레이트는 4개의 부재로 이루어지며 서로 대칭으로 배치되는 것이 바람직하다.
상기 스토퍼 스프링은 상기 피스톤에 결합수단에 의해 고정되는 고정부, 상기 고정부에서 축 방향으로 밴딩되어 연장되는 제1 탄성부, 상기 제1 탄성부에서 밴딩되어 상기 리테이닝 플레이트의 측면에 접촉하는 제2 탄성부를 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명은 토셔널 댐퍼에 제공된 압축 코일 스프링에 의해 특정 영역대의 주파수를 가지는 진동을 감쇄하고 동시에 스토퍼 스프링이 작동하면서 압축 코일 스프링에서 흡수하는 주파수 영역대를 가지는 진동과 다른 영역대의 주파수를 가지는 진동을 감쇄하여 다양한 영역대의 주파수를 가지는 진동을 감쇄하여 상품성을 향상시키는 효과가 있다.
또한 본 발명은 압축 코일 스프링의 작동구간과 스토퍼 스프링의 작동 구간이 더해져 댐퍼의 최대각을 증대시켜 회전 방향의 진동 및 충격 흡수 효과를 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 기계식 스토퍼를 대체하면서도 충격 흡수를 증대시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 토크 컨버터의 반단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 리테이닝 플레이트가 피스톤에 결합되어 있는 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 주요부를 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 단면도로, 토크 컨버터를 도시하고 있다.
본 발명의 실시예의 토크 컨버터는, 엔진 측의 크랭크 축에 연결되어 회전하는 프론트 커버(1), 이 프론트 커버(1)에 연결되어 함께 회전하는 임펠러(3), 임펠러(3)와 마주하는 위치에 배치되는 터빈(5), 그리고 임펠러(3)와 터빈(5) 사이에 위치하여 터빈(5)으로부터 나오는 오일의 흐름을 바꾸어 임펠러(3) 측으로 전달하는 스테이터(7)를 포함한다. 임펠러(3) 측으로 오일을 전달하는 스테이터(7)는 프론트 커버(1)와 동일한 회전 중심을 가진다. 그리고 엔진과 변속기를 직접 연결하는 수단으로 사용되는 록업 클러치(9)는 프론트 커버(1)와 터빈(5) 사이에 배치된다.
록업 클러치(9)는 대략 원판형으로 이루어지며 축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤(11)을 구비하고 있다.
그리고 피스톤(11)에는 프론트 커버(1)에 마찰 접촉하는 마찰재(13)가 결합된다.
그리고 록업 클러치(9)는 마찰재(13)가 프론트 커버(1)에 밀착될 때 축의 회전 방향으로 작용하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇄시키는 역할을 하는 토셔널 댐퍼(15, Torsional damper)가 결합된다.
토셔널 댐퍼(15)에는 원주 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수하는 압축 코일 스프링(17)들이 제공된다. 이러한 압축 코일 스프링(17)들은 원주 방향(회전 방향)으로 배치되는 것이 바람직하다.
이러한 압축 코일 스프링(17)들은 상술한 피스톤(11)에 결합되는 리테이닝 플레이트(19)에 의하여 지지된다(도 2에 도시하고 있음). 그리고 압축 코일 스프링(17)들은 터빈(5)에 결합되는 드리븐 플레이트(21)에 의해 탄성적으로 지지된다. 즉, 압축 코일 스프링(17)들은 리테이닝 플레이트(19)와 드리븐 플레이트(21) 사이에 탄성적으로 지지되어 회전 방향(원주 방향)의 진동 및 충격을 흡수할 수 있는 것이다.
본 발명의 실시예의 리테이닝 플레이트(19)는 동일한 형상으로 4개가 배치되며 피스톤(11)에 각각 힌지핀(23)으로 결합된다. 그러나 본 발명의 실시예에서 리테이닝 플레이트(19)가 4개의 부재로 이루어진 예를 도시하여 설명하고 있으나 그 개수에 한정되는 것은 아니며 설계상 필요에 따라 그 수를 적절하게 조절할 수 있다.
리테이닝 플레이트(19)를 고정하는 힌지핀(23)은 동일한 원주상에 배치하는 것이 바람직하다(도 2및 도 3에 도시하고 있음).
리테이닝 플레이트(19)는 힌지핀(23)이 결합되는 결합부(19a), 결합부(19a)에서 연장되며 압축 코일 스프링(17)이 배치되는 스프링 수용부(19b)를 포함한다.
리테이닝 플레이트(19)의 결합부(19a)에는 힌지핀(23)이 끼워지는 구멍이 제공된다. 힌지핀(23)의 직경에 비해 리테이닝 플레이트(19)의 결합부(19a)에 제공된 구멍의 직경이 더 크게 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 힌지핀(23)의 외주에는 리테이닝 플레이트(19)와 피스톤(11) 사이의 간격을 유지하기 위한 간격유지부재(25)가 배치된다.
간격유지부재(25)는 리테이닝 플레이트(19)와 피스톤(11)이 축 방향으로 유격을 가지도록 배치된다.
그리고 리테이닝 플레이트(19)의 스프링 수용부(19b)에는 원주 방향으로 홈이 제공되어 압축 코일 스프링(17)이 원주 방향으로 배치될 수 있다.
리테이닝 플레이트(19)는 힌지핀(23)을 중심으로 회전할 수 있다(도 2에 화살표로 표시함). 즉, 리테이닝 플레이트(19)는 피스톤(11)과 일체로 회전할 수 있으며, 힌지핀(23)을 중심으로 일정한 각을 회전할 수 있다. 리테이닝 플레이트(19)는 힌지핀(23)을 중심으로 약간의 유동을 가지는 정도로 회전할 수 있다.
그리고 피스톤에는 다수의 스토퍼 스프링(27)이 결합된다. 스토퍼 스프링(27)은 판스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.
스토퍼 스프링(27)은 각각의 리테이닝 플레이트(19)의 일측에 접촉될 수 있는 위치에 배치될 수 있다.
이러한 스토퍼 스프링(27)은 피스톤(11)에 고정되는 고정부(27a), 고정부(27a)에서 연장되는 제1 탄성부(27b), 제1 탄성부(27b)에서 연장되는 제2 탄성부(27c)를 포함한다.
스토퍼 스프링(27)의 고정부(27a)에는 결합구멍이 제공되고, 리벳과 같은 결합수단에 의해 스토퍼 스프링(27)이 피스톤(11)에 결합된다. 스토퍼 스프링(27)의 제1 탄성부(17b)는 고정부(27a)에서 축 방향으로 밴딩되어 연장되며 판상의 탄성체로 이루어진다. 스토퍼 스프링(27)의 제2 탄성부(17c)는 제1 탄성부(17b)에서 밴딩되어 연장되어 리테이닝 플레이트(19)의 일측에 접촉하는 위치에 배치된다, 물론, 스토퍼 스프링(27)의 제2 탄성부(17c)도 판상의 탄성체로 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 제1 탄성부(17b)와 제2 탄성부(17c)는 서로 밴딩되어 리테이닝 플레이트(19)가 유동에 의해 회전될 때 충격을 흡수할 수 있는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
이와 같이 이루어지는 본 발명은 실시예의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.
우선, 토크 컨버터의 록업 클러치(9)가 작동하여 엔진의 구동력이 임펠러(3)를 거치지 않고 바로 변속기로 직접 연결되는 경우를 예로 설명한다.
피스톤(11)이 유압에 의해 프론트 커버(1) 방향으로 이동하여 록업 클러치(9)가 작동하면, 리테이닝 플레이트(19)가 피스톤(11)과 함께 회전하면서 압축 코일 스프링(17)을 회전 방향으로 가압하여 압축한다. 이때 록업 클러치(9)의 작동 중에 발생하는 회전 방향의 진동 및 충격을 압축 코일 스프링(17)에서 흡수한다. 이때 압축 코일 스프링(17)에서는 특정한 영역대의 주파수를 가지는 진동을 흡수할 수 있다.
이때 리테이닝 플레이트(19)도 힌지핀(23)을 중심으로 일정한 구간(예를들면 유동하는 정도)을 회전하면서 스토퍼 스프링(27)의 제1 탄성부(27b)를 가압한다.
그러면 제1 탄성부(27b)와 제2 탄성부(27c)가 서로 압축되면서 리테이닝 플레이트(19)에 의해 전달된 충격을 흡수할 수 있다. 이 과정에서 스토퍼 스프링(27)은 압축 코일 스프링(17)에서 흡수하는 특정 영역대의 주파수를 가지는 진동과 다른 영역대의 주파수를 가지는 진동을 흡수하게 된다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 압축 코일 스프링(17)과 스토퍼 스프링(27)에 의해 진동을 흡수할 때 다양한 영역대의 주파수를 가지는 진동을 흡수할 수 있는 것이다.
그리고 압축 코일 스프링(17)의 구동력은 드리븐 플레이트(21)로 전달되고, 드리븐 플레이트(21)는 터빈 축 또는 변속기로 구동력을 전달하는 스플라인 허브(29)로 구동력을 전달한다. 따라서 엔진의 구동력은 변속기로 직접 연결된다.
이러한 본 발명의 실시예는 압축 코일 스프링(17)이 압축되면서 이동하는 각도와 리테이닝 플레이트(19)가 힌지핀(23)을 중심으로 회전하여 이동한 회전각도를 포함한 댐퍼 각을 가지므로 댐퍼의 최대각이 증대되어 충격 및 진동의 흡수 기능을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 종래의 기계식 스토퍼를 대치하여 기계식 스토퍼에서 발생하는 충격을 스토퍼 스프링(27)에서 흡수하므로 충격 흡수 기능을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1. 프론트 커버,
3. 임펠러,
5. 터빈,
7. 스테이터,
9. 록업 클러치,
11. 피스톤,
13. 마찰재,
15. 토셔널 댐퍼,
17. 압축 코일 스프링,
19. 리테이닝 플레이트, 19a. 결합부, 19b. 스프링 수용부,
21. 드리븐 플레이트,
23. 힌지핀,
25. 간격유지부재,
27. 스토퍼 스프링, 27a. 고정부, 27b. 제1 탄성부, 27c. 제2 탄성부,
29. 스플라인 허브

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 스테이터, 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결하는 피스톤을 구비한 록업 클러치, 상기 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함하고,
    상기 토셔널 댐퍼는
    상기 피스톤에 결합되는 리테이닝 플레이트, 상기 리테이닝 플레이트에 배치되어 원주방향으로 탄성력이 작용하는 압축 코일 스프링들, 상기 압축 코일 스프링들의 양단에 배치되어 상기 압축 코일 스프링들을 지지하는 스프링 시트들, 상기 압축 코일 스프링들에 대해 반력으로 작용하며 상기 터빈에 결합되는 드리븐 플레이트를 포함하며,
    상기 리테이닝 플레이트는
    복수로 이루어지며 상기 피스톤에 힌지핀에 의해 힌지결합되며, 상기 피스톤과 함께 일체로 회전하며 동시에 상기 힌지핀을 중심으로 회전하고,
    상기 피스톤에는 판스프링으로 이루어지는 다수의 스토퍼 스프링이 결합되고, 상기 스토퍼 스프링은 상기 리테이닝 플레이트의 일측에 배치되는 차량용 토크 컨버터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 힌지핀의 외주에는 상기 피스톤과 상기 리테이닝 플레이트의 간격을 유지하는 간격유지부재가 제공되는 차량용 토크 컨버터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 힌지핀은 동일한 원주상에 배치되는 차량용 토크 컨버터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 리테이닝 플레이트는
    상기 힌지핀이 결합되는 결합부,
    상기 결합부에서 연장되며 상기 압축 코일 스프링이 배치되는 스프링 수용부를 포함하는 차량용 토크 컨버터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 리테이닝 플레이트는
    4개의 부재로 이루어지며 서로 대칭으로 배치되는 차량용 토크 컨버터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 스토퍼 스프링은
    상기 피스톤에 결합수단에 의해 고정되는 고정부,
    상기 고정부에서 축 방향으로 밴딩되어 연장되는 제1 탄성부,
    상기 제1 탄성부에서 밴딩되어 상기 리테이닝 플레이트의 측면에 접촉하는 제2 탄성부
    를 포함하는 차량용 토크 컨버터.
KR1020110104722A 2011-10-13 2011-10-13 차량용 토크 컨버터 KR101272881B1 (ko)

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