KR101311795B1 - 차량용 토크 컨버터 - Google Patents

차량용 토크 컨버터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전 방향으로 진동 및 충격을 흡수하는 토셔널 댐퍼에 제공된 압축 코일 스프링의 히스테리시스를 감소시킴과 동시에 마모를 감소시키는 차량용 토크 컨버터를 제공한다.
본 발명의 차량용 토크 컨버터는, 프론트 커버, 터빈, 임펠러, 리엑터, 록업 클러치, 그리고 토셔널 댐퍼를 포함하고, 토셔널 댐퍼는 피스톤에 결합되는 리테이닝 플레이트, 리테이닝 플레이트에 배치되어 원주방향으로 탄성력이 작용하는 압축 코일 스프링들, 압축 코일 스프링들의 양단에 배치되어 압축 코일 스프링들을 지지하는 스프링 시트들, 직렬로 연결되는 압축 코일 스프링들 사이에 배치되는 커넥팅 플레이트, 압축 코일 스프링들에 대해 반력으로 작용하며 터빈에 결합되는 드리븐 플레이트를 포함하고, 직렬로 연결되는 상기 압축 코일 스프링들의 외주와 상기 피스톤의 내주면 사이에 상기 압축 코일 스프링과 함께 이동하는 가이드가 제공된다.

Description

차량용 토크 컨버터{Torque converter for vehicle}
본 발명은 회전 방향으로 진동 및 충격을 흡수하는 토셔널 댐퍼에 제공된 압축 코일 스프링의 히스테리시스를 감소시킴과 동시에 마모를 감소시키는 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 터빈을 통하여 변속기로 엔진의 구동력을 직접 전달할 수 있도록 록업 클러치가 동작하는 경우에 비틀림 토크를 흡수할 수 있는 스프링들이 회전 방향을 따라 설치된다.
그리고 토셔널 댐퍼에 제공된 스프링들은 록업 클러치가 작동하는 과정에서 압축되면서 일부 구간을 이동한다. 이때 스프링들이 반복적으로 이동하면서 피스톤에 접촉되어 마모가 발생하고 히스테리시스가 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 토셔널 댐퍼에 제공된 압축 코일 스프링과 피스톤과의 마찰 접촉을 줄여 마모를 방지하고 히스테리시스를 감소시키는 차량용 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 리엑터, 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결하는 피스톤을 구비한 록업 클러치, 상기 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 스프링들이 제공된 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, 직렬로 연결되는 상기 압축 코일 스프링들 사이에 배치되는 커넥팅 플레이트, 상기 압축 코일 스프링들에 대해 반력으로 작용하며 상기 터빈에 결합되는 드리븐 플레이트를 포함하고,
직렬로 연결되는 상기 압축 코일 스프링들의 외주와 상기 피스톤의 내주면 사이에 상기 압축 코일 스프링과 함께 이동하는 가이드가 제공된 차량용 토크 컨버터를 제공한다.
상기 가이드는 상기 피스톤의 원주 방향을 따라 배치되는 이동부, 상기 이동부에서 상기 피스톤의 회전 중심 방향으로 연장되는 걸림부가 제공되는 것이 바람직하다.
상기 피스톤은 압축 코일 스프링을 감싸는 내주면 측에 원주 방향을 따라 상기 이동부가 삽입되어 안내되는 가이드 홈이 제공되는 것이 바람직하다.
상기 커넥팅 플레이트는 상기 압축 코일 스프링을 지지하며 방사상 방향으로 연장되는 후크부들, 상기 후크부들을 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 후크부들의 외주측이 상기 커넥팅 플레이트의 회전 중심 방향으로 끼움 홈이 제공되어 상기 끼움 홈에 가이드의 걸림부가 끼움 결합되는 것이 바람직하다.
상기 커넥팅 플레이트는 상기 연결부에서 방사상 방향으로 연장되는 제1 연장부, 상기 제1 연장부에서 회전축과 나란한 방향으로 밴딩되어 연장되는 제2 연장부, 상기 제2 연장부에서 회전 중심을 기준으로 방사상 방향으로 밴딩되어 연장되는 제3 연장부, 상기 제3 연장부에서 회전축과 나란한 방향으로 밴딩되어 연장되는 제4 연장부가 제공되는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명은 토셔널 댐퍼의 압축 코일 스프링과 이 압축 코일 스프링을 감싸고 있는 피스톤 사이에 가이드를 마련하여 록업 클러치가 작동하는 과정에서 압축 코일 스프링이 압축되어 일정한 구간을 반복적으로 이동하여도 압축 코일 스프링의 마모를 방지하여 내구성을 향상시키며 동시에 히스테리시스를 감소시켜 품질을 증대시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 토크 컨버터의 반단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 가이드가 결합되는 리테이닝 플레이트를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 주요부를 분해하여 도시한 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.
본 발명의 실시예에서 토셔널 댐퍼(15)는 외주측에 배치되는 제1 댐핑부(17), 그리고 내주측에 배치되는 제2 댐핑부(19)를 포함한다.
제1 댐핑부(17)는 피스톤(11)의 외주측 내부에 배치된다. 한편, 피스톤(11)은 제1 댐핑부(17)에 제공된 압축 코일 스프링(21)을 외주측이 밴딩되어 감싸는 형태로 이루어진다.
제1 댐핑부(17)의 압축 코일 스프링(21)은 2개씩 쌍을 이루어 직렬로 연결된다. 압축 코일 스프링(21)은 원주 방향을 따라 배치된다.
그리고 압축 코일 스프링(21)은 피스톤(11)에 결합된 리테이닝 플레이트(29)에 의해 원주 방향으로 압축될 수 있도록 지지된다(도 2 참조). 또한, 압축 코일 스프링(21)은 드리븐 플레이트(33)에 탄성적으로 지지된다. 드리븐 플레이트(33)는 압축 코일 스프링(21)을 통해 전달받은 구동력을 스플라인 허브(39)에 전달할 수 있다.
직렬로 연결된 압축 코일 스프링(21)들 사이에는 커넥팅 플레이트(35)가 배치된다. 커넥팅 플레이트(35)는 피스톤(11)에 대해 상대적인 이동이 가능하며 자유롭게 원주 방향으로 회전할 수 있다.
커넥팅 플레이트(35)는 직렬로 연결된 압축 코일 스프링(21)을 지지하며 방사상 방향으로 연장되는 후크부(41)들, 그리고 후크부(41)를 연결하는 연결부(43)를 포함한다(도 3참조).
커넥팅 플레이트(35)의 후크부(41)는 직렬로 연결되는 압축 코일 스프링(21)의 사이에 배치된다. 커넥팅 플레이트(35)의 후크부(41)는 제1 연장부(41a), 제2 연장부(41b), 제3 연장부(41c), 그리고 제4 연장부(41d)를 포함한다.
제1 연장부(41a)는 커넥팅 플레이트(35)의 연결부(43)에서 방사상 방향으로 연장된다. 그리고 제2 연장부(41b)는 제1 연장부(41a)에서 회전축(예를 들면 피스톤의 회전 중심)과 나란한 방향으로 밴딩되어 연장된다. 제3 연장부(41c)는 제2 연장부(41b)에서 회전축을 기준으로 방사상 방향으로 밴딩되어 연장된다. 그리고 제4 연장부(41d)는 제3 연장부(41c)에서 회전축과 나란한 방향으로 밴딩되어 연장되는 것이 바람직하다.
그리고 제3 연장부(41c)와 제4 연장부(41d)에 중심축 방향으로 끼움홈 (41e)이 제공된다.
상기 후크부(41)에 제공된 끼움홈(41e)은 커넥팅 플레이트(35)의 회전 중심 방향으로 제공된다.
한편, 피스톤(11)은 압축 코일 스프링(21)을 감싸는 내주면 측에 원주 방향을 따라 가이드 홈(45)이 제공된다.
그리고 직렬로 연결되는 압축 코일 스프링(21)들의 외주와 피스톤(11)의 내주면 사이에 압축 코일 스프링(21)과 함께 이동하는 가이드(47)가 제공된다.
가이드(47)는 피스톤(11)의 원주 방향을 따라 배치되는 이동부(47a), 이동부(47a)에서 피스톤(11)의 회전 중심 방향으로 연장되는 걸림부(47b)가 제공된다.
이동부(47)는 피스톤(11)에 제공된 가이드 홈(45)에 끼워져 원주 방향을 따라 자유롭게 이동할 수 있다. 이동부(47)는 일정한 길이를 가지는 호형으로 이루어지며 그 단면이 사각형 또는 원형 등으로 이루어질 수 있다. 그리고 걸림부(47)는 커넥팅 플레이트(35)의 후크부(41)에 제공된 끼움홈(41e)에 삽입되는 것이 바람직하다.
따라서 커넥팅 플레이트(35)와 가이드(47) 그리고 압축 코일 스프링(21)은 원주 방향으로 함께 일정한 구간을 이동할 수 있다.
한편, 토셔널 댐퍼(15)의 제2 댐핑부(19)는 피스톤(11)의 회전 중심에서부터 거리가 제1 댐핑부(17)의 거리보다 작은 거리에 배치된다. 제2 댐핑부(19)는 제1 댐핑(17)과 리테이닝 플레이트(29)를 공유할 수 있다. 따라서 제1 댐핑부(17)와 제2 댐핑부(19)는 함께 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수할 수 있다.
그리고 제1 댐핑부(17)의 압축 코일 스프링(21)과 제2 댐핑부(19)의 스프링(37)은 드리븐 플레이트(33)에 의해 탄성적으로 지지된다(도 1 참조). 그리고 드리븐 플레이트(33)는 스플라인 허브(39)에 결합된다.
이와 같이 이루어지는 본 발명은 가이드(47)의 작용에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
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(29)가 피스톤(11)과 함께 회전하면서 압축 코일 스프링(21)을 회전 방향으로 가압하여 압축한다. 이때 압축 코일 스프링(21)이 압축되면서 록업 클러치(9)의 작동 중에 발생하는 회전 방향의 진동 및 충격을 압축 코일 스프링(21)에서 흡수한다.
그리고 압축 코일 스프링(21)의 구동력은 드리븐 플레이트(33)로 전달되어 스플라인 허브(39)로 전달된다. 이와 동시에 리테이닝 플레이트(29)는 제2 댐핑부(19)의 스프링(37)을 가압하여 이 스프링(37)에 의해 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수한다.
즉, 리테이닝 플레이트(29)에 의해 제1 댐핑부(17)가 1차로 압축되어 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수하고 이어서 제2 댐핑부(19)의 스프링(37)을 압축하면서 2차로 압축되어 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수한다.
따라서 엔진의 구동력은 변속기로 직접 연결된다.
이때 직렬로 연결된 압축 코일 스프링(21)이 압축되면서 커넥팅 플레이트(35)와 함께 원주 방향으로 회전하면, 가이드(47)도 이와 함께 회전한다.
즉, 가이드(47)는 걸림부(47b)가 커넥팅 플레이트(35)의 후크부(41)에 제공된 끼움홈(41a)에 끼워진 상태이므로 커넥팅 플레이트(35)와 함께 회전할 수 있다. 물론, 가이드(47)는 이동부(47a)가 피스톤(11)의 내면에 제공된 가이드 홈(45)을 따라 이동한다.
이와 같이 본 발명은 록업 클러치가 작동하는 경우에 직렬로 연결된 압축 코일 스프링(21)이 압축되면서 일정한 구간을 이동할 때 가이드(47)와 함께 원주 방향으로 이동하므로 피스톤(11)의 내면과 압축 코일 스프링(21)이 직접 접촉되어 마찰되는 것을 차단할 수 있다.
따라서 압축 코일 스프링(21)의 내구성을 증대시킬 수 있으며 압축 코일 스프링(21)의 히스테리시스를 감소시켜 상품성을 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. 제1 댐핑부, 19. 제2 댐핑부,
21. 압축 코일 스프링, 29. 리테이닝 플레이트,
33. 드리븐 플레이트, 35. 커넥팅 플레이트,
37. 스프링, 39. 스플라인 허브,
41. 후크부, 41a. 제1 연장부, 41b. 제2 연장부,
41c. 제3 연장부, 41d. 제4 연장부, 41e. 끼움홈,
43. 연결부, 45. 가이드 홈,
47. 가이드, 47a. 이동부, 47b. 걸림부,

Claims (5)

  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 연결하는 피스톤을 구비한 록업 클러치, 상기 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 스프링들이 제공된 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, 직렬로 연결되는 상기 압축 코일 스프링들 사이에 배치되는 커넥팅 플레이트, 상기 압축 코일 스프링들에 대해 반력으로 작용하며 상기 터빈에 결합되는 드리븐 플레이트를 포함하고,
    직렬로 연결되는 상기 압축 코일 스프링들의 외주와 상기 피스톤의 내주면 사이에 상기 압축 코일 스프링과 함께 이동하는 가이드가 제공되며,
    상기 가이드는
    상기 피스톤의 원주 방향을 따라 배치되는 이동부, 상기 이동부에서 상기 피스톤의 회전 중심 방향으로 연장되는 걸림부가 제공되고,
    상기 피스톤은
    압축 코일 스프링을 감싸는 내주면 측에 원주 방향을 따라 상기 이동부가 삽입되어 안내되는 가이드 홈이 제공된 차량용 토크 컨버터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 커넥팅 플레이트는
    상기 압축 코일 스프링을 지지하며 방사상 방향으로 연장되는 후크부들,
    상기 후크부들을 연결하는 연결부를 포함하며,
    상기 후크부들의 외주측이 상기 커넥팅 플레이트의 회전 중심 방향으로 끼움 홈이 제공되어 상기 끼움홈에 가이드의 걸림부가 끼움 결합되는 차량용 토크 컨버터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 커넥팅 플레이트의 후크부는
    상기 연결부에서 방사상 방향으로 연장되는 제1 연장부,
    상기 제1 연장부에서 회전축과 나란한 방향으로 밴딩되어 연장되는 제2 연장부,
    상기 제2 연장부에서 회전축을 기준으로 방사상 방향으로 밴딩되어 연장되는 제3 연장부,
    상기 제3 연장부에서 회전축과 나란한 방향으로 밴딩되어 연장되는 제4 연장부가 제공되는 차량용 차량용 토크 컨버터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10196764A (ja) * 1997-01-10 1998-07-31 Exedy Corp トルクコンバータのロックアップクラッチ
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JP2009068707A (ja) * 2007-09-10 2009-04-02 Luk Lamellen & Kupplungsbau Beteiligungs Kg トーショナルバイブレーションダンパ

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