KR101317747B1

KR101317747B1 - 토크 컨버터

Info

Publication number: KR101317747B1
Application number: KR1020117003023A
Authority: KR
Inventors: 다카오 후쿠나가; 가즈토시 나카야마
Original assignee: 가부시키가이샤 에쿠세디
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2013-10-15
Also published as: CN102124252A; DE112009001985T5; JP4684321B2; US20110132709A1; JP2010048316A; KR20110034663A; WO2010021243A1

Abstract

본 발명은, 토크 컨버터의 성능을 유지하면서 스테이터(stator) 브레이크의 치수를 소형화 가능하도록 한다. 이 토크 컨버터는, 프론트 커버(4)와, 임펠러(5)와, 터빈(6)과, 스테이터(7)와, 스테이터 브레이크(8)와, 스러스트 베어링(43, 50)을 구비하고 있다. 스테이터 브레이크(8)는, 스테이터에 연결된 브레이크 케이스(35)와, 고정 샤프트(33)에 연결된 브레이크 고정 부재(38)와, 브레이크 디스크부(36)로 이루어지고, 스테이터(7)의 회전을 제동한다. 한쪽의 스러스트 베어링(43)은, 임펠러(5)와 브레이크 케이스(35)와의 축 방향 사이에 배치되어, 양자를 회전 가능하게 지지한다. 다른 쪽의 스러스트 베어링(50)은, 임펠러(5)와 브레이크 고정 부재(38)와의 축 방향 사이에서 스러스트 베어링(43)보다 축 방향에 있어서 엔진측에 배치되어, 임펠러(5)와 브레이크 고정 부재(38)를 회전 가능하게 지지한다.

Description

토크 컨버터{TORQUE CONVERTER}

본 발명은, 토크 컨버터, 특히, 스테이터(stator)의 내주부에 브레이크가 설치된 토크 컨버터에 관한 것이다.

토크 컨버터는, 임펠러, 터빈 및 스테이터로 이루어지는 3종의 물레바퀴를 가지고, 이들에 따라서 형성되는 원환체(圓環體;torus) 내부의 유체(流體)에 의해 동력을 전달하는 장치이다. 임펠러는, 엔진으로부터 동력이 입력되는 프론트 커버와 함께, 내부에 작동유가 충전된 유체실을 형성하고 있다. 또한, 터빈은 유체실 내에서 임펠러에 축 방향과 대향하여 배치되어 있다. 이 터빈을 구성하는 터빈 허브는, 트랜스미션의 입력 샤프트에 연결되어 있다. 스테이터는, 터빈으로부터 임펠러로 되돌아오는 작동유의 흐름을 정류(整流)하는 것이며, 임펠러의 내주부와 터빈 내주부와의 사이에 배치되어 있다. 또한, 스테이터는, 원웨이(one way) 클러치를 사이에 두고 고정 하우징 등에 연결되어 있다.

여기서, 스테이터에 장착된 종래의 원웨이 클러치 대신에, 스테이터의 회전을 제동(制動)하기 위한 브레이크를 구비한 토크 컨버터가 제공되어 있다(특허 문헌 1 참조). 이 특허 문헌 1에 나타낸 토크 컨버터에서는, 스테이터의 내주측에 스테이터 브레이크가 설치되고, 또한 프론트 커버와 터빈과의 사이에 록업 클러치(lock up clutch)가 설치되어 있다. 그리고, 록업 클러치 및 스테이터 브레이크는, 록업 클러치를 온(록)하기 위한 작동유의 압력과 록업 클러치를 오프(록 해제)하기 위한 작동유의 압력과의 차압에 따라 프론트 커버 및 임펠러와 스테이터와의 걸어맞춤력을 변화시킨다.

일본공개특허 제2006―300099호 공보

특허 문헌 1에 기재된 토크 컨버터에서는, 스테이터 브레이크는 스테이터의 내주측에 배치되어 있다. 따라서, 브레이크 용량을 크게 확보하기 위해 브레이크 디스크를 대경화(大徑化)하면 토크 컨버터의 원환체가 작아지게 되어, 토크 컨버터의 성능에 악영향을 주게 된다. 또한, 반대로 토크 컨버터의 성능을 확보하기 위해 원환체를 크게 하면 스테이터 브레이크를 위한 스페이스가 좁아져, 충분한 브레이크 용량을 확보할 수 없다.

또한, 브레이크 용량을 충분히 확보하기 위해, 브레이크 장치의 디스크 플레이트의 개수를 많게 하면, 스테이터 브레이크가 축 방향으로 길어져, 토크 컨버터 전체의 축 방향 치수의 소형화의 방해가 된다.

본 발명의 과제는, 토크 컨버터의 성능을 유지하면서 스테이터 브레이크의 치수를 소형으로 할 수 있도록 하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 과제는, 축 방향 치수의 대형화를 초래하지 않고, 스테이터의 내주측에 스테이터 브레이크를 배치할 수 있도록 하는 것에 있다.

본 발명 1에 관한 토크 컨버터는, 엔진으로부터의 토크를 유체(流體)에 의해 트랜스미션의 입력 샤프트에 전달하는 것으로서, 프론트 커버와, 임펠러와, 터빈과, 스테이터와, 스테이터 브레이크와, 제1 습동 부재와, 제2 습동 부재를 구비하고 있다. 프론트 커버는 엔진으로부터의 토크가 입력된다. 임펠러는, 프론트 커버와 접속되고, 프론트 커버와 함께 유체실을 구성한다. 터빈은, 임펠러에 대향하여 배치되고, 트랜스미션에 토크를 출력 가능하다. 스테이터는, 임펠러의 내주부와 터빈의 내주부와의 사이에 배치되고, 터빈으로부터 임펠러에 흐르는 유체의 흐름을 정류한다. 스테이터 브레이크는, 스테이터에 연결된 스테이터측 부재와, 스테이터측 부재의 내주측에 배치되고, 또한 회전 불가능한 부재에 연결된 고정측 부재와, 스테이터측 부재와 고정측 부재와의 사이에 배치된 브레이크 디스크부로 이루어지고, 스테이터의 회전을 제동한다. 제1 습동 부재는, 임펠러와 스테이터측 부재와의 축 방향 사이에 배치되고, 임펠러와 스테이터측 부재를 회전 가능하게 지지한다. 제2 습동 부재는, 임펠러와 고정측 부재와의 축 방향 사이에서 제1 습동 부재보다 축 방향에 있어서 엔진측에 배치되고, 임펠러와 고정측 부재를 회전 가능하게 지지한다.

이 토크 컨버터에서는, 프론트 커버 및 임펠러에 입력된 동력은, 유체를 통하여 터빈에 전달되고, 다시 트랜스미션에 전달된다. 또한, 유체는 임펠러로부터 터빈에 유입되고, 다시 스테이터를 통하여 임펠러로 되돌려진다. 또한, 스테이터는 스테이터 브레이크에 의해 회전이 제동되고, 이로써, 토크 컨버터의 용량이 제어된다.

여기서, 스테이터 브레이크는, 스테이터와 함께 회전 가능한 스테이터측 부재와 회전이 불가능한 고정측 부재를 포함하고 있다. 그리고, 이들 부재는, 임펠러에 근접하여 배치되고, 임펠러와는 동기하여 회전하지 않는다. 한편, 토크 컨버터의 축 방향 치수의 단축화를 위해 스테이터 브레이크와 임펠러를 근접시킬 필요가 있다.

그래서, 스테이터 브레이크를 구성하는 스테이터측 부재 및 고정측 부재와 임펠러와의 사이에 제1 및 제2 습동 부재를 배치하여, 스테이터 브레이크를 임펠러에 대하여 상대 회전 가능하게 지지하고 있다. 따라서, 스테이터 브레이크와 임펠러와의 사이에 불필요한 스페이스를 설치할 필요가 없어, 축 방향 치수의 단축화를 도모할 수 있다. 또한, 보다 내주측에 배치된 제2 습동 부재를, 제1 습동 부재보다 축 방향에 있어서 엔진측에 배치하고 있으므로, 토크 컨버터의 축 방향 치수를 더욱 단축할 수 있다.

본 발명 2에 관한 토크 컨버터는, 본 발명 1의 토크 컨버터에 있어서, 제2 습동 부재는, 스테이터측 부재의 내주측에, 스테이터측 부재와 축 방향에 있어서 중첩되도록 배치되어 있다.

여기서는, 제2 습동 부재는 스테이터측 부재와 축 방향에 있어서 중첩되도록 배치되어 있으므로, 축 방향 치수를 더욱 단축할 수 있다.

본 발명 3에 관한 토크 컨버터는, 본 발명 1의 토크 컨버터에 있어서, 프론트 커버에 압접(壓接)되는 피스톤을 가지고, 프론트 커버로부터 터빈에 동력을 직접 전달하기 위한 록업 클러치를 더 구비하고 있다. 또한, 터빈은, 원판형의 플랜지부와 통형부를 가지는 터빈 허브를 포함하고 있다. 통형부는, 플랜지부의 내주부에 축 방향으로 연장되어 형성되고, 트랜스미션의 입력 샤프트에 연결된다. 그리고, 록업 클러치의 피스톤은 플랜지부의 외주부에 있어서 축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있고, 스테이터측 부재는, 원판형의 세로벽부와, 세로벽부의 외주측으로부터 트랜스미션측으로 연장되어 형성된 외통형부와, 세로벽부의 내주측으로부터 트랜스미션측으로 연장되어 형성된 내통형부를 가지고, 스테이터측 부재의 내통형부는 터빈 허브의 통형부의 외주면에 회전 가능하게 지지되어 있다.

여기서는, 스테이터측 부재의 내통형부가 터빈 허브의 통형부의 외주면에 지지되어 있으므로, 축 방향 치수를 더욱 단축할 수 있다.

본 발명 4에 관한 토크 컨버터는, 본 발명 3의 토크 컨버터에 있어서, 제1 습동 부재는, 임펠러의 내벽면과 스테이터측 부재의 외통형부의 트랜스미션측 단면(端面)과의 사이에 배치되어 있다.

본 발명 5에 관한 토크 컨버터는, 본 발명 4의 토크 컨버터에 있어서, 스테이터측 부재의 세로벽부의 엔진측의 면과 터빈과의 사이에 배치되고, 스테이터측 부재를 회전 가능하게 지지하는 제3 습동 부재를 더 구비하고 있다.

본 발명 6에 관한 토크 컨버터는, 본 발명 3의 토크 컨버터에 있어서, 임펠러는, 내주부에 트랜스미션의 입력 샤프트를 따라 축 방향으로 연장되는 통형부를 가지고 있다. 또한, 스테이터 브레이크의 고정측 부재는, 원판형의 세로벽부와, 세로벽부의 내주부에 트랜스미션측으로 축 방향으로 연장되어 형성된 내통형부를 가지고 있다. 그리고, 고정측 부재의 내통형부는, 임펠러의 통형부의 내주측에 있어서 축 방향에 있어서 중첩되도록 배치되어 있다.

이 경우에는, 스테이터 브레이크를 구성하는 고정측 부재의 내통형부가, 임펠러의 통형부와 축 방향에 있어서 중첩되도록 배치되어 있으므로, 축 방향 치수를 더욱 단축할 수 있다.

본 발명 7에 관한 토크 컨버터는, 본 발명 3의 토크 컨버터에 있어서, 스테이터측 부재의 외통형부의 외주부에는 축 방향을 따라 연장되는 복수 개의 톱니가 형성되어 있고, 스테이터의 내주부에는, 복수 개의 톱니와 서로 맞물리는 복수 개의 톱니가 형성되어 있다.

이 경우에는, 직경 방향에 있어서 스테이터 브레이크 측의 치수를 보다 크게 확보할 수 있게 되어, 스테이터 브레이크를 구성하는 디스크의 직경을 크게 할 수 있다. 따라서, 적은 디스크 개수로 필요한 브레이크 용량을 확보할 수 있다.

본 발명 8에 관한 토크 컨버터는, 본 발명 1의 토크 컨버터에 있어서, 임펠러, 터빈 및 스테이터에 의해 구성되는 원환체의 내외경비(內外徑比)는 0.55 이상이며, 스테이터 브레이크는 원환체의 내주측에 배치되어 있다.

이 경우에는, 스테이터 브레이크의 디스크 개수를 증가시키지 않고, 토크 컨버터가 필요한 성능을 유지할 수 있다.

본 발명에 의하면, 토크 컨버터의 성능을 유지하면서 스테이터 브레이크의 치수를 소형화할 수 있다. 또한, 토크 컨버터의 축 방향 치수를 단축할 수 있다.

도 1은 토크 컨버터(1)의 종단면 개략도이다.
도 2는 도 1의 확대 부분도이다.

[토크 컨버터의 전체 구성]

도 1은 본 발명의 일실시예가 채용된 토크 컨버터(1)의 종단면도이다. 토크 컨버터(1)는, 엔진의 크랭크샤프트(crankshaft)로부터 트랜스미션의 입력 샤프트(2)에 토크를 전달하기 위한 장치이다. 도 1의 좌측에 도시하지 않은 엔진이 배치되고, 도 1의 우측에 도시하지 않은 트랜스미션이 배치되어 있다. 도 1에 나타낸 O－O이 토크 컨버터(1)의 회전축이다.

토크 컨버터(1)는, 주로, 프론트 커버(4)와, 3종의 물레바퀴[임펠러(5), 터빈(6) 및 스테이터(7)]와, 스테이터 브레이크(8)와, 록업 클러치(10)를 구비하고 있다.

[프론트 커버]

프론트 커버(4)는, 원판형의 부재로서, 내주단에는 센터 보스(14)가 용접에 의해 고정되어 있다. 센터 보스(14)는, 축 방향으로 연장되는 원통형상의 부재이며, 크랭크샤프트(도시하지 않음)의 중심공 내에 삽입되는 것이다.

그리고, 도시하지 않지만, 프론트 커버(4)는 플렉시블 플레이트를 통하여 엔진의 크랭크샤프트에 연결되도록 되어 있다. 즉, 프론트 커버(4)의 외주측이면서 엔진측의 면에는, 원주 방향으로 등간격으로 복수 개의 너트(15)가 고정되어 있고, 이 너트(15)에 나사결합되는 볼트(도시하지 않음)가 플렉시블 플레이트의 외주부를 프론트 커버(4)에 고정시키고 있다.

프론트 커버(4)의 외주부에는, 축 방향 트랜스미션측으로 연장되는 외주측 통형부(4a)가 형성되어 있다. 이 외주측 통형부(4a)의 선단에 임펠러(5)가 용접에 의해 고정되어 있다. 이 결과, 프론트 커버(4)와 임펠러(5)에 의해, 내부에 작동유가 충전되는 유체실이 형성되어 있다.

[임펠러]

임펠러(5)는, 주로, 임펠러 쉘(impeller shell)(18)과, 그 내측에 고정된 복수 개의 임펠러 블레이드(19)와, 임펠러 쉘(18)의 내주부에 고정된 임펠러 허브(20)로 구성되어 있다. 그리고, 임펠러 쉘(18)의 외주측 선단부가, 전술한 바와 같이, 프론트 커버(4)에 용접되어 있다. 또한, 임펠러 허브(20)의 내주부에는, 트랜스미션측으로 연장되는 통형부(20a)가 형성되어 있다.

[터빈]

터빈(6)은 유체실 내에서 임펠러(5)에 대하여 축 방향으로 대향하여 배치되어 있다. 터빈(6)은, 주로, 터빈 쉘(22)과, 그 임펠러 측의 면에 고정된 복수 개의 터빈 블레이드(23)와, 터빈 쉘(22)의 내주 에지에 고정된 터빈 허브(24)로 구성되어 있다. 터빈 쉘(22)과 터빈 허브(24)는 복수 개의 리벳(도시하지 않음)에 의해 고정되어 있다.

터빈 허브(24)는, 터빈 쉘(22)의 내주부가 고정된 원판형의 플랜지부(24a)와, 플랜지부(24a)의 외주부에 있어서 축 방향 엔진측으로 연장되어 형성된 외통형부(24b)와, 플랜지부(24a)의 내주부에 있어서 축 방향으로 연장되어 형성된 내통형부(24c)를 가지고 있다. 또한, 내통형부(24c)의 내주부에는 스플라인공(spline hole)이 형성되어 있고, 트랜스미션의 입력 샤프트(2)의 선단에 형성된 스플라인축과 서로 맞물려 있다. 그리고, 터빈 허브(24)의 내통형부(24c)의 선단과 프론트 커버(4)와의 사이에는, 양자를 상대 회전 가능하게 지지하기 위한 스러스트(thrust) 와셔(25)가 배치되어 있다.

[스테이터]

스테이터(7)는, 임펠러(5)의 내주부와 터빈(6)의 내주부와의 사이에 배치되고, 터빈(6)으로부터 임펠러(5)로 되돌아오는 작동유의 흐름을 정류하기 위한 기구이다. 스테이터(7)는 수지나 알루미늄 합금 등으로 주조(鑄造)에 의해 일체로 형성되어 있다. 스테이터(7)는, 주로, 환형의 스테이터 쉘(30)과, 스테이터 쉘(30)의 외주면에 설치된 복수 개의 스테이터 블레이드(31)를 가지고 있다. 스테이터 쉘(30)은, 스테이터 브레이크(8)를 통하여 통형의 고정 샤프트(33)에 지지되어 있다. 스테이터 쉘(30)의 내주면에는, 축 방향으로 연장되는 복수 개의 톱니(30a)가 형성되어 있다. 고정 샤프트(33)는 입력 샤프트(2)의 외주면과 임펠러 허브(20)의 통형부(20a)의 내주면과의 사이에 배치되어 있다.

전술한 각각의 물레바퀴(5, 6, 7)의 각각의 쉘(18, 22, 30)에 의해, 유체실 내에 원환체 형상의 유체 작동실이 형성되어 있다. 여기서, 본 실시예에서는, 원환체의 내외경비(D1/D2)는 0.63이며, 토크 컨버터의 성능, 후술하는 스테이터 브레이크의 브레이크 용량 및 축 방향 치수를 고려하면, 원환체의 내외경비는 0.55 이상인 것이 바람직하다. 그리고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 원환체의 외경 D2는 임펠러 블레이드(19)의 외경이며, 내경 D1은 스테이터 쉘(30)의 외경[스테이터 블레이드(31)의 내경]이다.

[스테이터 브레이크]

스테이터 브레이크(8)는, 스테이터(7)의 내주측에 배치되어 있고, 스테이터(7)의 회전을 제동하기 위한 것이다. 이 스테이터 브레이크(8)는, 유압 작동식의 클러치 브레이크로서, 도 2에 상세하게 나타낸 바와 같이, 브레이크 케이스(스테이터측 부재)(35)와, 브레이크 케이스(35)의 내부에 배치된 다판형(多板型)의 브레이크 디스크부(36)와, 브레이크 디스크부(36)를 압압(押壓)하는 피스톤(37)과, 브레이크 디스크부(36)의 내주측에 배치되어 고정 샤프트(33)에 연결된 브레이크 고정 부재(고정측 부재)(38)를 가지고 있다.

＜브레이크 케이스＞

브레이크 케이스(35)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 원판형의 세로벽부(35a)와, 세로벽부(35a)의 외주부로부터 트랜스미션측으로 연장되어 형성된 외통형부(35b)와, 세로벽부(35a)의 내주부로부터 트랜스미션측으로 연장되어 형성된 내통형부(35c)를 구비하고 있다. 세로벽부(35a)는 터빈 허브(24)의 플랜지부(24a)와 대략 평행하게 배치되어 있다.

또한, 세로벽부(35a)의 외주부와 터빈 쉘(22)의 내주부와의 사이에는 제1 스러스트 베어링(40)이 배치되어 있다. 제1 스러스트 베어링(40)은, 스테이터 브레이크(8)의 브레이크 케이스(35)를 터빈 허브(24)[터빈 쉘(22)]에 대하여 회전 가능하게 지지하기 위한 베어링(습동 부재)이다.

외통형부(35b)의 외주면 및 내주면에는, 각각 축 방향으로 연장되는 복수 개의 톱니(35d, 35e)가 형성되어 있고, 외주면에 형성된 톱니(35d)가 스테이터 쉘(30)의 내주면에 형성된 복수 개의 톱니(30a)와 서로 맞물려 있다. 또한, 스테이터 쉘(30)의 내주면에서, 톱니(30a)의 축 방향의 양 단부에는, 한 쌍의 스냅링(41, 42)이 장착되어 있다. 이로써, 브레이크 케이스(35)와 스테이터 쉘(30)은, 상대 회전이 불가능하며, 또한 축 방향으로도 상대 이동할 수 없도록 되어 있다.

또한, 외통형부(35b)의 축 방향 선단면과 임펠러 쉘(18)과의 사이에는, 제2 스러스트 베어링(43)이 배치되어 있다. 이 제2 스러스트 베어링(43)은, 스테이터 브레이크(8)의 브레이크 케이스(35)를 임펠러 쉘(18)에 대하여 회전 가능하게 지지하기 위한 베어링(습동 부재)이다.

내통형부(35c)는, 터빈 허브(24)의 내통형부(24c)의 외주부에, 롤러 베어링(44)을 통하여 상대 회전 가능하게 지지되어 있다. 즉, 브레이크 케이스(35)의 내통형부(35c)는 터빈 허브(24)의 내통형부(24c)와 축 방향에 있어서 중첩되어 배치되어 있다. 그리고, 내통형부(35c)의 축 방향 선단부와 브레이크 고정 부재(38)와의 사이에는, 스러스트 와셔(45)가 배치되어 있다.

＜브레이크 디스크부＞

브레이크 디스크부(36)는, 축 방향으로 서로 교호(交互)로 배치된 각각 복수 개의 드리븐(driven) 플레이트(48)(이 예에서는 4개) 및 디스크(49)(이 예에서는 3개)를 가지고 있다.

드리븐 플레이트(48)는, 외주부에 복수 개의 톱니가 형성된 링형의 부재이며, 이 복수 개의 톱니가 브레이크 케이스(35)의 톱니(35e)와 축 방향으로 이동 가능하게 서로 맞물려 있다. 그리고, 4개의 드리븐 플레이트(48) 중, 가장 트랜스미션측에 배치되어 있는 드리븐 플레이트는 다른 3개의 드리븐 플레이트와 비교하여 두께가 두껍게 형성되어 있고, 다른 3개에 대해서는 같은 두께로 형성되어 있다.

또한, 디스크(49)는 양면에 마찰 부재인 페이싱(facing)이 접착된 링형의 부재이다. 이 디스크(49)의 내주부에는, 복수 개의 톱니가 형성되어 있다.

＜피스톤＞

피스톤(37)은 브레이크 디스크부(36)의 드리븐 플레이트(48) 및 디스크(49)를 서로 가압하기 위한 압압부(37a)를 외주부에 가지고 있다. 이 압압부(37a)에는 복수 개의 홈이 반경 방향을 따라 형성되어 있다. 또한, 피스톤(37)의 내주부에는, 축 방향에 있어서 트랜스미션측으로 연장되는 통형의 지지부(37b)가 형성되어 있다. 이 지지부(37b)는 브레이크 케이스(35)의 내통형부(35c)의 외주면에 축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 피스톤(37)과 브레이크 케이스(35)와의 사이의 공간은, 피스톤의 외주부 및 브레이크 케이스(35)의 내통형부(35c)의 외주부에 설치된 2개의 실링 부재(51, 52)에 의해 실링되어 있다.

＜브레이크 고정 부재＞

브레이크 고정 부재(38)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 원판형의 세로벽부(38a)와, 세로벽부(38a)의 외주부로부터 축 방향에 있어서 엔진측으로 연장되는 외통형부(38b)와, 세로벽부(38a)의 내주부로부터 축 방향에 있어서 트랜스미션측으로 연장되는 내통형부(38c)를 가지고 있다.

외통형부(38b)의 외주면에는 축 방향으로 연장되는 복수 개의 톱니가 형성되어 있고, 이 톱니가 디스크(49)의 내주부에 형성된 톱니와 서로 맞물려 있다. 또한, 내통형부(38c)의 내주면에는 스플라인공이 형성되어 있고, 이 스플라인공이 고정 샤프트(33)의 외주면에 형성된 스플라인축과 서로 맞물려 있다. 그리고, 내통형부(38c)는 임펠러 허브(20)의 통형부(20a)의 내주측에 배치되고, 양자는 축 방향에 있어서 중첩되어 있다.

또한, 세로벽부(38a)의 외주부와 임펠러 쉘(18)과의 사이에는, 제3 스러스트 베어링(50)이 배치되어 있다. 이 제3 스러스트 베어링(50)은, 회전 불가능하게 고정된 브레이크 고정 부재(38)를, 회전하는 임펠러 허브(20)에 대하여 상대 회전 가능하게 지지하기 위한 베어링(습동 부재)이다.

여기서, 제3 스러스트 베어링(50)은, 제2 스러스트 베어링(43)보다 축 방향에 있어서 엔진측에 배치되어 있다. 또한, 제3 스러스트 베어링(50)은, 스테이터 브레이크(8)의 브레이크 케이스(35)의 내측에 배치되고, 브레이크 케이스(35)의 외통형부(35b)와 축 방향에 있어서 중첩되어 있다.

[록업 클러치]

록업 클러치(10)는, 프론트 커버(4)와 터빈(6)과의 사이에 배치되고, 프론트 커버(4)로부터 터빈(6)에 동력을 직접 전달하는 것이다. 이 록업 클러치(10)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 피스톤(55)과, 피스톤(55)과 터빈(6)과의 사이에 배치된 댐퍼부(56)를 가지고 있다.

피스톤(55)은, 프론트 커버(4) 측의 면에 마찰 부재(57)가 고정된 피스톤 본체부(55a)와, 외주측에 형성된 외통형부(55b)와, 내주측에 형성된 내통형부(55c)를 가지고 있다. 그리고, 내통형부(55c)가, 터빈 허브(24)의 외통형부(24b)에 축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 터빈 허브(24)의 외통형부(24b)에는, 피스톤(55)과의 사이를 실링하기 위한 실링 부재(58)가 설치되어 있다.

댐퍼부(56)는, 피스톤(55)의 외통형부(55b)의 내주측에 배치되어 있다. 이 댐퍼부(56)는, 피스톤(55)에 고정된 입력측 부재(60)와, 터빈 쉘(22)에 고정된 출력측 부재(61)와, 입력측 부재(60)와 출력측 부재(61)를 탄성적으로 연결하기 위한 복수 개의 토션 스프링(62)을 가지고 있다.

[스테이터 브레이크 작동 회로]

스테이터 브레이크(8)를 작동시키기 위한 회로는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 터빈 허브(24)의 내통형부(24c)에 형성된 관통공(65)과, 브레이크 케이스(35)의 내통형부(35c)에 형성된 관통공(66)에 의해 형성되어 있다. 즉, 스테이터 브레이크(8)를 온(디스크를 압압)시키기 위해, 관통공(65, 66)을 통하여 브레이크 케이스(35)와 피스톤(37)과의 사이에 작동유가 공급되고, 또한 스테이터 브레이크(8)를 오프(디스크의 압압 해제)시키기 위해, 같은 경로[관통공(65, 66)]를 통하여 작동유가 배출된다. 그리고, 터빈 허브(24)의 내통형부(24c)에 있어서, 관통공(65)의 축 방향 양측에는 실링 부재(67, 68)가 설치되어 있다.

[토크 컨버터의 동작]

록업 클러치(10)가 오프(록업 해제)되어 있을 때는, 프론트 커버(4)와 터빈(6)과의 사이의 토크 전달은, 임펠러(5)와 터빈(6)과의 사이의 유체 전달에 의해 행해지고 있다. 임펠러(5)가 엔진에 의해 회전되면, 작동유는 원심력에 의해 임펠러(5)로부터 터빈(6)으로 흐른다. 임펠러(5)로부터 터빈(6)으로 흘러 온 작동유는 터빈(6)을 회전시킨 후에 스테이터(7)를 통과한다. 작동유가 스테이터(7)를 통과할 때는, 작동유는 스테이터 블레이드(31)와 충돌하여, 블레이드에 의해 방향이 변경되어, 임펠러(5)로 되돌려진다.

록업 클러치(10)를 온하는 경우에는, 피스톤(55)과 프론트 커버(4)와의 사이의 작동유를 배출한다. 이로써, 피스톤(55)이 축 방향에 있어서 프론트 커버(4) 측으로 이동하여, 피스톤 본체(55a)에 고정된 마찰 부재(57)가 프론트 커버(4)에 압압된다.

이상과 같은 록업 클러치(10)의 온에 의해, 엔진으로부터 프론트 커버(4)에 전달된 동력은 록업 클러치(10)를 통하여 댐퍼부(56)에 입력된다. 그리고, 동력은, 이 댐퍼부(56)를 통하여 터빈(6)에 전달되고, 또한 터빈 허브(24)를 통하여 트랜스미션의 입력 샤프트(2)에 전달된다. 이와 같이 하여, 동력은 직접 트랜스미션측으로 전달된다.

스테이터 브레이크(8)는, 일반적으로 엔진의 아이들링 회전 시, 즉 정지 시에 있어서는 온되어 있다. 이 경우에는, 터빈 허브(24)의 관통공(65) 및 브레이크 케이스(35)의 관통공(66)을 통하여 피스톤(37)의 배면에 작동유가 공급된다. 이로써, 피스톤(37)이 축 방향에 있어서 트랜스미션측으로 이동하여, 이 피스톤(37)에 의해 드리븐 플레이트(48) 및 디스크(49)가 서로 압압된다. 이로써, 스테이터(7)는, 제동되어, 회전 불가능한 상태로 되어 있다. 스테이터(7)가 제동되어 있는 상태에서는, 토크 컨버터의 용량 계수는 비교적 작은 값이므로, 엔진의 부하는 작아진다. 그러므로, 연료의 소비를 억제할 수 있다.

한편, 차량이 주행을 시작하면, 스테이터 브레이크(8)를 온(제동 상태)으로부터 오프(제동 해제 상태)로 이행시킨다. 이로써, 용량 계수는 상승하므로, 주행하는데 충분한 토크 컨버터의 용량을 얻을 수 있다. 스테이터 브레이크(8)를 온으로부터 오프로 하는 경우에는, 피스톤(37)의 배면에 공급되어 있던 작동유가 관통공(65, 66)을 통하여 배출된다.

[본 실시예의 특징]

(a) 스테이터 브레이크(8)의 브레이크 케이스(35) 및 브레이크 고정 부재(38)와 임펠러(5)와의 사이에 각각 스러스트 베어링(43, 50)을 배치하여, 스테이터 브레이크(8)를 임펠러(5)에 대하여 상대 회전 가능하게 지지하고 있다. 따라서, 스테이터 브레이크(8)와 임펠러(5)와의 사이에 불필요한 스페이스를 설치할 필요가 없어, 축 방향 치수의 단축화를 도모할 수 있다. 또한, 제3 스러스트 베어링(50)을 제2 스러스트 베어링(43)보다 축 방향에 있어서 엔진측에 배치하고, 브레이크 케이스(35)의 내부에 수용하고 있으므로, 토크 컨버터의 축 방향 치수를 더욱 단축할 수 있다.

(b) 브레이크 케이스(35)의 내통형부(35c)가 터빈 허브(24)의 내통형부(24c)의 외주면에 지지되어 있으므로, 축 방향 치수를 더욱 단축할 수 있다. 또한, 브레이크 고정 부재(38)의 내통형부(38c)가, 임펠러 허브(20)의 통형부(20a)와 축 방향에 있어서 중첩되도록 배치되어 있으므로, 축 방향 치수를 더욱 단축할 수 있다.

(c) 스테이터(7)와 스테이터 브레이크(8)를, 각각의 내외주부에 형성된 복수 개의 톱니에 의해 결합시키고 있으므로, 다른 결합 방법과 비교하여 스테이터 브레이크측의 치수를 보다 크게 확보할 수 있게 되어, 스테이터 브레이크를 구성하는 디스크의 직경을 크게 할 수 있다. 따라서, 적은 디스크 개수로 필요한 브레이크 용량을 확보할 수 있다.

(d) 원환체의 내외경비(D1/D2)는 0.55 이상이며, 스테이터 브레이크(8)가 원환체의 내주측에 배치되어 있다. 따라서, 상기와 마찬가지로, 스테이터 브레이크 측의 치수를 보다 크게 확보하여 브레이크 디스크부의 직경을 크게 할 수 있어, 적은 디스크 개수로 필요한 브레이크 용량을 확보할 수 있다. 그러므로, 스테이터 브레이크의 디스크 개수를 증가시키지 않고, 필요한 토크 컨버터의 성능을 유지할 수 있다.

[다른 실시예]

상기 실시예에서는, 복수 개의 디스크에 의해 스테이터 브레이크가 구성되어 있는 경우를 설명하였으나, 단판형(單板型)의 스테이터 브레이크에도 본 발명을 마찬가지로 적용할 수 있다.

또한, 록업 클러치의 구체적인 구성은 상기 실시예에 한정되지 않고, 각각의 유 공급 회로에 대해서도 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 토크 컨버터에서는, 토크 컨버터의 성능을 유지하면서 스테이터 브레이크의 치수를 소형화할 수 있다. 또한, 토크 컨버터의 축 방향 치수를 단축할 수 있다.

1: 토크 컨버터
2: 트랜스미션의 입력 샤프트
4: 프론트 커버
5: 임펠러
6: 터빈
7: 스테이터
8: 스테이터 브레이크
20: 임펠러 허브
20a: 임펠러 허브의 통형부
24: 터빈 허브
24a: 플랜지부
24b: 외통형부
24c: 내통형부
35: 브레이크 케이스
35a: 세로벽부
35b: 외통형부
35c: 내통형부
36: 브레이크 디스크부
37: 피스톤
38: 브레이크 고정 부재
38c: 내통형부
40, 43, 50: 스러스트 베어링
55: 록업 클러치

Claims

엔진으로부터의 토크를 유체(流體)에 의해 트랜스미션의 입력 샤프트에 전달하기 위한 토크 컨버터로서,
상기 엔진으로부터의 토크가 입력되는 프론트 커버;
상기 프론트 커버와 접속되고, 상기 프론트 커버와 함께 유체실을 구성하는 임펠러;
상기 임펠러에 대향하여 배치되고, 상기 트랜스미션에 토크를 출력 가능한 터빈;
상기 임펠러와 터빈의 내주부 사이에 배치되고, 상기 터빈으로부터 상기 임펠러에 흐르는 유체의 흐름을 정류(整流)하기 위한 스테이터(stator);
상기 스테이터에 상대 회전 불가능하게 연결되고, 또한 상기 스테이터의 내주측에 배치된 스테이터측 부재와, 상기 스테이터측 부재의 내주측에 배치되고, 또한 회전 불가능한 부재에 연결된 고정측 부재와, 상기 스테이터측 부재와 상기 고정측 부재와의 사이에 배치된 브레이크 디스크부로 이루어지고, 상기 스테이터의 회전을 제동(制動)하는 스테이터 브레이크;
상기 임펠러와 상기 스테이터측 부재와의 축 방향 사이에 배치되고, 상기 임펠러와 상기 스테이터측 부재를 회전 가능하게 지지하는 제1 습동 부재;
상기 임펠러와 상기 고정측 부재와의 축 방향 사이에서 상기 제1 습동 부재보다 축 방향에 있어서 엔진측에 배치되고, 상기 임펠러와 상기 고정측 부재를 회전 가능하게 지지하는 제2 습동 부재
를 포함하고,
상기 터빈은, 원판형의 플랜지부와, 상기 플랜지부의 내주부에 축 방향으로 연장되어 형성되고 트랜스미션의 입력 샤프트에 연결되는 통형부를 가지는 터빈 허브를 포함하고,
상기 스테이터는 내주부에 복수의 톱니를 가지고 있으며,
상기 스테이터측 부재는,
원판형의 세로벽부와,
상기 세로벽부의 외주측으로부터 트랜스미션측으로 연장되어 상기 스테이터의 내주부의 복수의 톱니와 서로 맞물리는 복수의 톱니를 외주면에 가지는 외통형부와,
상기 세로벽부의 내주측으로부터 트랜스미션측으로 연장되어 상기 터빈 허브의 통형부의 외주면에 회전 가능하게 지지된 내통형부
를 가지고 있는,
토크 컨버터.
제1항에 있어서,
상기 제2 습동 부재는, 상기 스테이터측 부재의 내주측에, 상기 스테이터측 부재와 축 방향에 있어서 중첩되도록 배치되어 있는, 토크 컨버터.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 습동 부재는, 상기 임펠러의 내벽면과 상기 스테이터측 부재의 외통형부의 트랜스미션측 단면(端面)과의 사이에 배치되어 있는, 토크 컨버터.
제3항에 있어서,
상기 스테이터측 부재의 세로벽부의 엔진측의 면과 상기 터빈과의 사이에 배치되고, 상기 스테이터측 부재를 회전 가능하게 지지하는 제3 습동 부재를 더 포함하는, 토크 컨버터.
제1항에 있어서,
상기 임펠러는, 내주부에 상기 트랜스미션의 입력 샤프트를 따라 축 방향으로 연장되는 통형부를 가지고,
상기 스테이터 브레이크의 고정측 부재는, 원판형의 세로벽부와, 상기 세로벽부의 내주부에 트랜스미션측으로 축 방향으로 연장되어 형성된 내통형부를 가지고,
상기 고정측 부재의 내통형부는, 상기 임펠러의 통형부의 내주측에 있어서 축 방향에 있어서 중첩되도록 배치되어 있는, 토크 컨버터.
제1항, 제2항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임펠러, 터빈 및 스테이터에 의해 구성되는 원환체(圓環體)의 내외경비(內外徑比)는 0.55 이상이며,
상기 스테이터 브레이크는 상기 원환체의 내주측에 배치되어 있는, 토크 컨버터.
제3항에 있어서,
상기 임펠러, 터빈 및 스테이터에 의해 구성되는 원환체(圓環體)의 내외경비(內外徑比)는 0.55 이상이며,
상기 스테이터 브레이크는 상기 원환체의 내주측에 배치되어 있는, 토크 컨버터.
제4항에 있어서,
상기 임펠러, 터빈 및 스테이터에 의해 구성되는 원환체(圓環體)의 내외경비(內外徑比)는 0.55 이상이며,
상기 스테이터 브레이크는 상기 원환체의 내주측에 배치되어 있는, 토크 컨버터.