KR101376783B1 - 트윈 매스 댐퍼를 구비한 토크 컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토셔널 댐퍼를 구비하며 비틀림 영역과 같은 특정 영역에서 고유진동수를 감소시키는 트윈 매스 댐퍼를 구비한 토크 컨버터를 개시한다.
본 발명의 트윈 매스 댐퍼를 구비한 토크 컨버터는, 프론트 커버, 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러, 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈, 임펠러와 터빈 사이에 위치하여 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터, 프론트 커버와 터빈을 직접 연결하는 피스톤을 구비한 록업 클러치, 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함하고, 토셔널 댐퍼는 피스톤에 결합되는 리테이닝 플레이트, 리테이닝 플레이트에 배치되어 원주방향으로 탄성력이 작용하는 다수의 스프링, 스프링을 직렬로 연결하는 커넥팅 플레이트, 스프링들에 대해 반력으로 작용하며 터빈에 결합되는 드리븐 플레이트를 포함하며, 커넥팅 플레이트는 외주면에 질량체가 제공된다.

Description

트윈 매스 댐퍼를 구비한 토크 컨버터{Torque convertor having twin mass damper}

본 발명은 토셔널 댐퍼를 구비하며 비틀림 영역과 같은 특정 영역에서 고유진동수를 감소시키는 트윈 매스 댐퍼를 구비한 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 방향으로 설치된다.

이러한 종래의 토셔널 댐퍼는 비틀림 영역에서 관성력을 증대시켜 작동의 안정성을 도모할 필요가 있으나 이에 충분하게 대응하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 토셔널 댐퍼가 작동할 때 관성력을 증대시켜 작동의 안정성을 증대시키는 트윈 매스 댐퍼를 구비한 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 토셔널 댐퍼를 포함하고, 상기 토셔널 댐퍼는 상기 피스톤에 결합되는 리테이닝 플레이트, 상기 리테이닝 플레이트에 배치되어 원주방향으로 탄성력이 작용하는 다수의 스프링, 상기 스프링을 직렬로 연결하는 커넥팅 플레이트, 상기 스프링들에 대해 반력으로 작용하며 변속기에 연결되는 스플라인 허브에 결합되는 드리븐 플레이트를 포함하며, 상기 커넥팅 플레이트는 피스톤과 리테이닝 플레이트 사이에 배치되며 외주면에 질량체가 제공되는 트윈 매스 댐퍼를 구비한 토크 컨버터를 제공한다.

상기 질량체는 상기 커넥팅 플레이트의 외주부분이 연장되어 이루어지며, 상기 커넥팅 플레이트의 외주가 축 방향으로 밴딩되는 제1 밴딩부, 상기 제1 밴딩부에서 방사상 방향으로 연장되는 제2 밴딩부, 그리고 상기 제2 밴딩부에서 축 방향으로 연장되는 제3 밴딩부를 포함할 수 있다.

상기 제1 밴딩부와 상기 제2 밴딩부는 서로 겹쳐지는 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 질량체는 상기 커넥팅 플레이트의 외주에 링이 결합될 수 있다.

상기 링은 커넥팅 플레이트에 용접에 의해 결합될 수 있다.

이와 같은 본 발명은 스프링들이 커넥팅 플레이트에 의해 직렬로 연결되면서도 커넥팅 플레이트의 외주측에 질량체가 제공되고, 커넥팅 플레이트의 외주 부분을 밴딩시켜 질량체를 만들거나 또는 별도의 링을 커넥팅 플레이트의 외주에 용접으로 결합하여 질량체를 만들어 토셔널 댐퍼가 작동할 때 관성력이 증대되고 특정 영역에서 고유진동수를 감소시켜 작동의 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 설명하기 위해 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라서 본 반단면도이다.
도 2는 도 1의 주요부분을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예를 설명하기 위해 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라서 본 반단면도이다.
도 5는 도 4의 주요부분을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 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 제1 실시예를 설명하기 위해 차량용 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라서 본 반단면도로, 트윈 매스 댐퍼를 구비한 토크 컨버터를 도시하고 있다.

본 발명의 제1 실시예의 토크 컨버터는 엔진의 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.

그리고 피스톤(16)에는 프론트 커버(4)에 마찰 접촉하는 마찰재(18)가 결합된다.

그리고 록업 클러치(14)는 마찰재(18)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)에는, 도 2 및 도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 원주 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수하는 스프링(31)들이 제공된다. 이러한 스프링(31)들은 원주 방향(회전 방향)으로 배치되며 압축 코일 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 스프링(31)들은 상술한 피스톤(16)에 결합되는 리테이닝 플레이트(33)에 의하여 지지된다. 즉, 리테이닝 플레이트(33)는 방사상 방향으로 선단부에 돌출되는 부분(33c, 도 3 참조)이 제공되어 스프링(31)들을 회전 방향으로 가압할 수 있다.
그리고 스프링(31)들은 커넥팅 플레이트(34)의 연결부(36a)에 의해 회전 방향으로 직렬로 연결된다.
피스톤(16)과 리테이닝 플레이트(33)는 일정한 간격을 두고 리벳 등에 의해 일체로 결합된다. 그리고 상술한 바와 같이 리테이닝 플레이트(33)에는 방사상 방향으로 일부가 돌출된 부분(33c)이 스프링(31)들을 원주 방향으로 탄성력이 작용하도록 탄성적으로 지지한다. 그리고 리테이닝 플레이트(33)와 피스톤(16) 사이에는 커넥팅 플레이트(34)의 결합부(36)가 배치되어 커넥팅 플레이트(34)가 원주 방향으로 회전할 수 있다.
그리고 커넥팅 플레이트(34)의 연결부(36a)는 스프링(31)들 사이에 배치된다. 또한, 드리븐 플레이트(35)에는 방사상 방향으로 돌출부(35a)가 제공되어 스프링(31)들 사이에 배치된다. 이때 드리븐 플레이트(35)의 돌출부(35a)는 커넥팅 플레이트(34)의 연결부(36a)가 지지하는 스프링(35)들의 반대편에 배치된다(원주 방향 기준).

한편, 커넥팅 플레이트(34)는 결합부(36)와 질량체(37)를 포함한다. 결합부(36)는 원형의 띠모양으로 이루어지며, 리테이닝 플레이트(33)와 피스톤(16) 사이에 배치된다. 즉, 리테이닝 플레이트(33)와 피스톤(16)이 리벳으로 결합되고 커넥팅 플레이트(34)의 결합부(36)는 그 사이에 배치된다. 따라서 커넥팅 플레이트(34)는 원주 방향을 따라 자유롭게 회전할 수 있다.

커넥팅 플레이트(34)의 결합부(36)와 질량체(37)가 연결부(36a)에 의해 연결된다. 즉, 커넥팅 플레이트(34)의 결합부(36)의 직경보다 질량체(37)의 직경이 더 크게 이루어지고, 커넥팅 플레이트(34)의 연결부(36a)는 축 방향에 대해 방사상 방향으로 제공되며 결합부(36)와 질량체(37)를 연결한다. 질량체(37)는 토셔널 댐퍼(20)의 가장 외주 측에 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 실시예의 커넥팅 플레이트(34)는 외주면이 연장되면서 밴딩되어 질량체(37)를 이룬다. 즉, 질량체(37)는 커넥팅 플레이트(34)의 외주면이 축 방향으로 연장되는 제1 밴딩부(37a), 제1 밴딩부(37a)에서 연장되어 축에 대해 방사상 방향으로 밴딩되는 제2 밴딩부(37b), 그리고 제2 밴딩부(37b)에서 연장되어 축 방향으로 밴딩되는 제3 밴딩부(37c)를 포함한다(도 1 참조).

그리고 제1 밴딩부(37a)와 제3 밴딩부(37c)는 서로 축 방향으로 나란하게 겹쳐지는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 구조를 가지는 커넥팅 플레이트(34)는 전체의 직경을 최소화시키면서도 외주면에 질량체(37)를 구비할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예의 커넥팅 플레이트(34)는 외주면측을 압착에 의해 성형하여 용이하게 제작할 수 있으며 간단한 공정으로 제작이 가능하고 자동화 생산 공정에 매우 유리하다.

또한, 커넥팅 플레이트(34)는 스프링(31)이 쌍을 이루어 원주 방향으로 배치될 때 이들 스프링(31)들 사이에 배치되어 스프링(31)들을 직렬로 연결하는 역할을 한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 제1 실시예의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 제1 실시예의 작동 설명에서 스프링(31) 중에서 리테이닝 플레이트(33)의 돌출된 부분(33c, 도 3 참조)과 커넥팅 플레이트(34)의 연결부(36a) 사이에 지지되는 스프링을 제1 스프링(31a)이라 하고, 제1 스프링(31a)과 원주 방향을 따라 직렬로 배치되면서 커넥팅 플레이트(34)의 연결부(36a)와 드리븐 플레이트(35)의 돌출부(35a)에 탄성적으로 지지되는 스프링을 제2 스프링(31b)로 정하기로 한다(도 2 및 도 3 기준이며 반시계 방향으로 회전하는 것을 기준으로 함).

록업 클러치(14)가 작동하면, 피스톤(16)이 프론트 커버(4)측으로 이동하면서 마찰재(18)가 프론트 커버(4)에 밀착되어 프론트 커버(4)로 전달되는 엔진의 구동력이 피스톤(16)으로 전달된다. 피스톤(16)으로 전달된 구동력은 리테이닝 플레이트(33)에 전달되어 피스톤(16)과 리테이닝 플레이트(33)가 일체로 회전한다. 그리고 리테이닝 플레이트(33)의 돌출된 부분(33c)이 제1 스프링(31a)을 가압한다(도 2와 도 3 기준이며 리테이닝 플레이트(33)가 반시계방향으로 회전하는 것을 기준으로 설명함).

그러면 제1 스프링(31a)이 압축되면서 커넥팅 플레이트(34)의 연결부(36a)를 가압하여 커넥팅 플레이트(34)는 원주 방향으로 회전한다.

이때 커넥팅 플레이트(34)는 외주측이 질량체(37)를 구비하므로 충분한 관성력을 가질 수 있다. 따라서 댐핑 구간의 특정 영역에서 고유 진동수를 감소시킬 수 있고 작동의 안정성을 증대시킬 수 있다.

계속해서 커넥팅 플레이트(34)가 회전하면서 커넥팅 플레이트(34)의 연결부(36a)가 제2 스프링(31b)을 가압한다. 제2 스프링(31b)은 드리븐 플레이트(35)의 돌출부(35a)를 가압하면서 드리븐 플레이트(35)에 구동력을 전달한다. 그리고 드리븐 플레이트(35)로 전달된 구동력은 스플라인 허브(43)를 통해 변속기로 전달된다.

한편, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 제2 실시예를 설명하기 위한 도면으로, 본 발명의 제1 실시예에서 설명한 내용과 동일한 부분은 그 설명으로 대치하고 다른 점 만을 설명하기로 한다.

본 발명의 제2 실시예는 커넥팅 플레이트(39)의 외주면 측에 별도의 질량체 역할을 하는 링(41)이 결합된 것이다. 링(41)은 커넥팅 플레이트(39)의 외주면에 용접 등에 의해 결합될 수 있다.

이러한 본 발명의 제2 실시예는 상술한 제1 실시예와 작용은 동일하게 이루어지지만 본 발명을 다양하게 실시할 수 있음을 보여주는 것이다.

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.

4. 프론트 커버, 6. 임펠러,
8. 터빈, 10. 리엑터,
14. 록업 클러치, 16, 피스톤,
18. 마찰재, 20. 토셔널 댐퍼,
31. 스프링,
33. 리테이닝 플레이트,
34, 39. 컨넥팅 플레이트,
35, 드리븐 플레이트,
36. 결합부, 36a. 연결부,
37. 질량체, 37a. 제1 밴딩부, 37b. 제2 밴딩부, 37c. 제3 밴딩부,
41. 링,
43. 스플라인 허브

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 토셔널 댐퍼를 포함하고,
   상기 토셔널 댐퍼는
   상기 피스톤에 결합되는 리테이닝 플레이트,
   상기 리테이닝 플레이트에 배치되어 원주방향으로 탄성력이 작용하는 다수의 스프링,
   상기 스프링을 직렬로 연결하는 커넥팅 플레이트,
   상기 스프링들에 대해 반력으로 작용하며 변속기에 연결되는 스플라인 허브에 결합되는 드리븐 플레이트를 포함하며,
   상기 커넥팅 플레이트는
   상기 피스톤과 상기 리테이닝 사이에 배치되는 결합부,
   상기 결합부에서 연장되어 방사상 방향으로 제공되며 상기 스프링들을 탄성적으로 지지하는 연결부, 그리고
   상기 연결부에 결합되는 질량체를 포함하는 차량용 토크 컨버터.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 질량체는
   상기 커넥팅 플레이트의 외주가 연장되어 이루어지며,
   상기 커넥팅 플레이트의 외주가 축 방향으로 밴딩되는 제1 밴딩부,
   상기 제1 밴딩부에서 방사상 방향으로 연장되는 제2 밴딩부, 그리고
   상기 제2 밴딩부에서 축 방향으로 연장되는 제3 밴딩부
   를 포함하는 트윈 매스 댐퍼를 구비한 토크 컨버터.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 밴딩부와 상기 제2 밴딩부는 서로 겹쳐지는 위치에 배치되는 트윈 매스 댐퍼를 구비한 토크 컨버터.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 질량체는
   상기 커넥팅 플레이트의 외주에 링이 결합되는 트윈 매스 댐퍼를 구비한 토크 컨버터.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 링은 커넥팅 플레이트에 용접에 의해 결합되는 트윈 매스 댐퍼를 구비한 토크 컨버터.

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