KR101417375B1

KR101417375B1 - 자기 점성 유체를 사용한 토크 컨버터

Info

Publication number: KR101417375B1
Application number: KR1020120119739A
Authority: KR
Inventors: 가즈노리 가와시마
Original assignee: 닛산 지도우샤 가부시키가이샤; 쟈트코 가부시키가이샤
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2014-07-08
Also published as: JP5766092B2; JP2013092204A; KR20130045825A; EP2587094A1; EP2587094B1; CN103075484B; US8640840B2; US20130105265A1; CN103075484A

Abstract

본 발명의 자기 점성 유체를 사용한 토크 컨버터에 있어서, 확실한 로크업이 가능하고, 또한 토크 증폭 기능에 영향을 주지 않는 것으로 한다.
드라이브 플레이트(12)와 펌프 임펠러(20)를 요크부(30)로 연결한 컨버터 하우징(10) 내에, 터빈 러너(5)에 연결된 클러치용 부재(45)를 배치하고, 요크부(30)의 내주 원통면 및 이것에 이어지는 제1 클러치판부(41)와, 클러치용 부재(45)의 외주부에 형성된 제2, 제3 클러치판부(47, 49)를 교대로 소정 간극으로 대향시켜서 다판 구성의 클러치 기구(CL)로 한다. 클러치 기구는 펌프 임펠러와 터빈 러너 사이에 형성되는 순환로의 외부에 위치하고, 요크부(30)에 감은 코일(38)의 통전에 의해 자속이 각 클러치판부 사이의 자기 점성 유체의 항복 응력을 변화시켜서 로크업 가능한 한편, 순환로 내의 자기 점성 유체에 영향을 주지 않으므로 토크 증폭 기능을 해치지 않는다.

Description

자기 점성 유체를 사용한 토크 컨버터{TORQUE CONVERTER USING MAGNETO-RHEOLOGICAL FLUID}

본 발명은 차량용 변속기 등에 사용되는 토크 컨버터이고, 특히 작동 유체로서 오일 대신 자기 점성 유체를 사용한 토크 컨버터에 관한 것이다.

종래, 작동 유체로서 오일을 사용한 토크 컨버터가 토크 전달을 위해 많은 분야에서 이용되어 왔지만, 소형화와 전달 효율 향상을 위하여 오일보다도 비중이 큰 자기 점성 유체를 사용한 토크 컨버터도 검토되고 있다.

그리고, 특히 차량용 변속기 등에 사용하는 것으로는, 로크업 기능도 필수적이므로, 자기 점성 유체를 사용함으로써 자력 제어에 의한 정밀도가 높은 로크업 제어가 가능해지는 것도 기대된다.

이러한 자기 점성 유체를 사용한 토크 컨버터로서, 예를 들어 일본 실용신안 출원 공개 평7-2663호 공보에 개시된 것이 있다.

이 종래의 자기 점성 유체를 사용한 토크 컨버터에서는, 임펠러 블레이드와 터빈 블레이드가 대향하는 외주연 근방에 여자 코일을 배치하고, 그 외측에 순차 유도 코일 및 기전 코일을 설치하여, 기전 코일측에서 유도 코일을 거쳐서 여자 코일에 전력을 공급하게 되어 있다.

그리고, 여자 코일에 의한 자력으로 자기 점성 유체를 자화시키면 그 항복 응력(외관상의 점도)이 변화한다. 따라서 자력을 제어함으로써 펌프 임펠러와 터빈 러너 사이의 미끄럼 저항을 변화시켜, 예를 들어 부하측의 회전이 충분히 상승되어 있지 않은 경우에는 자기 점성 유체에 자력 제어를 가하지 않고 자기 점성 유체의 관성력으로 터빈 러너에 토크를 발생시켜, 부하측의 회전이 상승되어 오면 자기 점성 유체에 자력을 가하여 펌프 임펠러와 터빈 러너의 미끄럼을 작게 하고, 로크업까지 세심한 제어가 가능하게 되는 것을 목표로 하고 있다.

일본 실용신안 출원 공개 평7-2663호 공보

그러나, 임펠러 블레이드와 터빈 블레이드의 대향 부위 근방에 여자 코일을 배치한 구조로는 효율이 좋은 자기 회로는 형성되지 않으므로, 여자 코일에 큰 자력을 발생시켜도 완전히 로크업하기에는 부족하다고 생각된다.

반대로, 자기 점성 유체에 있어서의 자속은 발산 특성을 가지므로, 임펠러 블레이드와 터빈 블레이드의 외주연 대향 부위에서 여자 코일로부터의 자력을 자기 점성 유체에 미치게 하면, 자속 밀도의 광역의 분산화가 발생해서 토크 컨버터의 유체회로 내에 누설되고, 순환류에 점도의 영향을 주게 되어, 토크 컨버터 본래의 토크 증폭 기능을 저하시켜 버릴 가능성이 있다.

따라서 상기 종래의 자기 점성 유체를 사용한 토크 컨버터는, 그 목적에도 불구하고, 아직 실용은 곤란한 것이 실정이다.

따라서 본 발명은 상기 종래의 문제점을 감안하여, 확실한 로크업이 가능하고, 게다가 순환류에 영향을 주는 일이 없도록 한 자기 점성 유체를 사용한 토크 컨버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 펌프 임펠러와 터빈 러너 사이에 작동 유체를 순환시켜서 토크 전달을 행하는 토크 컨버터에 있어서, 작동 유체를 자기 점성 유체로 하고, 토크 컨버터 하우징 내이며, 작동 유체의 순환로의 외부에, 펌프 임펠러측에 연결되어 코일을 구비한 요크 부재와, 터빈 러너측에 연결된 자성 부재를, 소정의 간극을 갖고 대향시켜서 교대로 배치하고, 요크 부재와 자성 부재의 사이에 코일의 통전에 의한 자기 회로를 형성하도록 구성한 것으로 하였다.

본 발명에 따르면, 코일에 대한 통전 제어에 의해 요크 부재와 자성 부재의 간극에 존재하는 자기 점성 유체를 자화해서 그 항복 응력(외관상의 점도)을 효율적으로 변화시키고, 필요에 따라 펌프 임펠러와 터빈 러너의 미끄럼을 없앰으로써 로크업이 가능하다.

그리고, 요크 부재와 자성 부재의 간극 내의 자기 점성 유체의 외관상의 점도를 변화시키고 있는 사이, 자기 회로의 자속은 이격한 순환로의 자기 점성 유체에 영향을 주지 않으므로, 순환류에 의한 토크 증폭 기능을 저하시킬 일도 없다.

도 1은 본 발명의 실시 형태를 도시하는 단면도다.
도 2는 시뮬레이션 모델을 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.

도 1은 실시 형태를 도시하는 단면도다.

토크 컨버터(1)는, 주축(2)을 회전 중심으로 하고, 컨버터 하우징(10) 내에 임펠러 블레이드(3)와, 터빈 러너(5)와, 스테이터(4)가 수납 배치되며, 동일하게 컨버터 하우징(10) 내에 클러치용 부재가 배치되어 있다.

컨버터 하우징(10)은, 엔진 등 도시하지 않은 동력원에 연결되는 드라이브 플레이트(12)와, 펌프 임펠러(20)와, 슬리브 부재(25) 및 드라이브 플레이트(12)와 펌프 임펠러(20)를 연결하는 요크부(30)로 컨버터 하우징(10)을 구성하고, 컨버터 하우징(10) 내에 펌프 임펠러(20)와, 터빈 러너(5)와, 스테이터(4)로 작동 유체의 순환류(B)를 생기하는 순환로를 형성하고 있다.

컨버터 하우징(10) 내에는 또한, 클러치용 부재(45)가 배치되어 있다.

드라이브 플레이트(12)는 원반부(13)의 외주에 드럼부(14)를 갖고, 요크부(30)는 드럼부(14)에 결합되어 축방향으로 연장되고, 내주에 평활한 원통면(35)을 갖는다.

펌프 임펠러(20)는 그 외주연이 요크부(30)의 드럼부(14)와 반대측의 단부 테두리에 용접으로 연결되는 동시에, 직경 방향 중간에 임펠러 블레이드(3)를 보유지지하는 단면 만곡 형상의 임펠러 보유지지부(21)를 갖고, 내주연은 슬리브 부재(25)에 용접으로 연결된다.

슬리브 부재(25)는 외주연을 펌프 임펠러(20)의 상기 내주연과 접속한 원반부(26)와, 원반부(26)의 중앙으로부터 드라이브 플레이트(12)와 반대 방향으로 연장되는 슬리브부(27)로 이루어지고, 슬리브부(27)에 있어서 주축(2)과 동심의, 예를 들어 고정축상을 회전가능하다.

터빈 러너(5)는 임펠러 블레이드(3)와 대향하는 터빈 블레이드(6)를 구비하고, 내주부를 주축(2)과 스플라인 결합한 출력 허브(7)에 연결하고 있다. 또한, 클러치용 부재(45)도 그 내주부를 출력 허브(7)에 연결하여, 터빈 러너(5)와 드라이브 플레이트(12)의 원반부(13) 사이에 연장되어 있다. 클러치용 부재(45)에 대해서는 후술한다.

임펠러 블레이드(3)와 터빈 블레이드(6) 사이에 끼워져서 배치된 스테이터(4)는 원웨이 클러치(8)에 의해 일 방향 회전 가능한 스테이터 베이스(9)에 지지되어 있다.

컨버터 하우징(10) 내는 작동 유체로서 자기 점성 유체로 채워지고, 출력 허브(7)와 드라이브 플레이트(12)의 원반부(13) 사이, 터빈 러너(5)와 스테이터 베이스(9) 사이 및 스테이터 베이스(9)와 슬리브 부재(25)의 원반부(26) 사이에는 시일(23a, 23b, 23c)이 설치되어, 자기 점성 유체의 누설을 저지하게 되어 있다.

컨버터 하우징(10) 외주부의 요크부(30) 둘레에는, 클러치용 부재(45)와 협동해서 클러치 기구(CL)가 형성된다. 이하, 이 클러치 기구(CL)에 대해서 설명한다.

요크부(30)는 철 등 투자율이 높은 자성체로, 상술한 바와 같이, 내주가 평활한 원통면으로 되어 있다. 요크부(30)의 외주는, 코일 수납 홈(36)이 형성됨과 함께 드라이브 플레이트(12)의 드럼부(14)로 커버되는 제1면(31)과, 드럼부(14)의 외주면에 연속해서 연장하는 제2면(32)을 갖는 단차 형상을 이루고, 그 단차부를 드럼부(14)의 개구 단부면에 접촉시키고 있다. 이에 의해 요크부(30)는 드라이브 플레이트(12)의 드럼부(14)에 삽입된 형태로 되어 있다.

또한, 드럼부(14)에 삽입된 요크부(30)의 안쪽단부에는 제1면(31)으로부터 깎아낸 소경부(34)가 형성되고, 드라이브 플레이트(12)에는 이 소경부(34)와 정합하는 내경을 갖는 주벽부(16)가 설치되어, 스피곳(spigot)이 형성되어 있다.

또한, 요크부(30)는, 후술하는 코일의 보수·교환 등의 편의를 위해, 특별히 도시하지 않지만 예를 들어 요크부(30)를 축 방향으로 관통하는 볼트로 제1면(31)과 제2면(32) 사이의 단차부를 드럼부(14)의 개구 단부면에 연결하고, 드라이브 플레이트(12)와 결합하면 된다.

요크부(30)의 코일 수납 홈(36)은, 내경측을 향해서 2단으로 뾰족한 단면을 갖고 있으며, 여기에 코일(38)이 감겨 있다. 코일(38)에의 통전은, 요크부(30)를 축 방향으로 관통해서 코일(38)로부터 인출된 리드선(38a)을 슬리브부(27)의 외주에 절연 상태로 설치한 슬립 링(28)에 접속하고, 고정 측으로부터의 접점 브러시(39)를 슬립 링(28)에 미끄럼 접촉시킴으로써 행해진다.

코일 수납 홈(36)과 내주의 원통면(35) 사이에는 얇은 벽부가 남겨져, 자기 점성 유체가 누설되지 않게 되어 있다.

컨버터 하우징(10) 내에는, 터빈 러너(5)로부터 드라이브 플레이트(12)측이면서 직경 방향 외측 부분에 스페이스가 형성되어 있다. 이 스페이스에 있어서, 요크부(30)의 드럼부(14) 안쪽단부에 위치하는 부위로부터는 제1 접속벽(40)이 드라이브 플레이트(12)의 원반부(13)를 따라 내경 방향으로 연장되고, 제1 접속 벽(40)의 내경단부로부터 제1 클러치판부(41)가, 원통면(35)과의 사이에 소정의 간극을 유지하여, 당해 원통면(35)과 평행하게 축 방향으로 연장되어 있다. 제1 클러치판부(41)는 원통 형상으로 된다.

제1 클러치판부(41)의 주체는 투자율이 높은 재질로 하는데, 코일 수납 홈(36)이 뾰족한 선단에 대향하는 영역(41a)은 알루미늄 등 투자율이 낮은 재질로 하고, 제1 접속 벽(40)도 투자율이 낮은 재질로 하는 것이 바람직하다.

클러치용 부재(45)는, 원반부(46)와, 원반부(46)의 외주연에 연결되는 제2 클러치판부(47)와 제3 클러치판부(49)를 구비하고 있다.

즉, 원반부(46)는, 출력 허브(7)와의 연결부로부터 직경 방향으로 터빈 블레이드(6)의 중간 부근까지 터빈 러너(5)와 대략 평행하게 연장된 후, 드라이브 플레이트(12)의 원반부(13) 쪽으로 진행하고, 제1 클러치판부(41)의 근원(제1 접속 벽(40)측) 근방까지 연장되어 있다.

제2 클러치판부(47)는 원반부(46)의 외주연으로부터 제1 클러치판부(41)보다 내경측을 제1 클러치판부(41)와의 사이에 일정 간극을 유지해서 축 방향으로 연장되고, 제3 클러치판부(49)는 제1 클러치판부(41)의 선단 근방에서 제2 접속 벽(48)을 지나 되접혀, 제1 클러치판부(41)와 요크부(30)의 원통면(35) 사이를 제1 클러치판부(41)의 근원 근방까지 축 방향으로 연장되어 있다.

제1 클러치판부(41)와 요크부(30)의 원통면(35) 사이의 소정의 간극은, 제3 클러치판부(49)와 원통면(35) 사이 및 제3 클러치판부(49)와 제1 클러치판부(41) 사이가 상술한 제2 클러치판부(47)와 제1 클러치판부(41) 사이의 일정 간극과 동일해지도록 설정되어 있다.

제2 클러치판부(47)와 제3 클러치판부(49) 사이의 제2 접속 벽(48) 및 제3 클러치판부(49)에 있어서의 코일 수납 홈(36)의 뾰족한 선단에 대향하는 영역(49a)도, 투자율이 낮은 재질로 하는 것이 바람직하다.

제1 클러치판부(41)와 제2, 제3 클러치판부(47, 49) 및 요크부(30)로, 소위 다판 클러치가 구성된다. 즉, 코일(38)에 통전함으로써 요크부(30)로부터 제3 클러치판부(49), 제1 클러치판부(41), 제2 클러치판부(47)를 경유하는 실효적인 자기 회로가 형성되므로, 통전을 제어함으로써 각 다판클러치 구성 부재간을 매우고 있는 자기 점성 유체의 외관상의 점도(항복 응력)를 제어할 수 있다.

이하에서는, 외관상의 점도를 간단히 하기 위해 단순히 「점도」라고 말한다.

본 실시 형태에 있어서의 클러치 기구(CL)는, 이하에 나타내는 모델의 실험 시뮬레이션으로부터 얻어진 지식에 기초하여 구성한 것이다.

도 2는 실험에 사용한 시뮬레이션 모델을 도시하는 도면이다.

도 2의 모델(a)는, 코일(38)을 직사각형의 단면 외형을 갖는 철재로 둘러싼 요크(60)의 1면(대향면(61))에 대하여, 간극(d)을 갖고 자성체 블록(70)을 대향시킨 것이다. 자성체 블록(70)도 철재로 하였다.

자성체 블록(70)은 대략 역 삼각형을 이루고, 그 상부에는 일정 폭 부분을 갖고 있으며, 그 넓은 면적을 갖는 상면을 요크(60)의 대향면(61)에 평행하게 대향시키고 있다. 단, 자성체 블록(70)의 상면의 폭은 요크(60)의 대향면(61)의 폭보다도 작다.

코일(38)은 실시 형태의 코일 수납 홈(36)에 감긴 것과 마찬가지인 2단으로 뾰족한 단면의 다발을 형성하고, 뾰족한 선단을 구획하는 코일 수납 홈의 저면(65)은 자성체 블록(70)과의 대향면(61)에 대하여 얇은 벽을 남긴 작은 면적의 평행면으로 되어 있다. 이하에서는 간단히 하기 위해, 저면(65)은 코일의 저면이라고도 부른다.

코일(38)을 요크(60)의 자성체 블록(70)과의 대향면(61)을 향해서 뾰족한 형상으로 한 것은, 코일(38)에서 생기되는 자속(J)이 요크(60)와 자성체 블록(70) 사이의 간극(G)[거리(d)]의 가능한 한 광범위에 걸쳐 가로지르도록 하기 위해서다.

코일(38)의 사양, 요크(60) 및 자성체 블록(70)의 크기 등은 일반적인 승용차용 토크 컨버터를 상정하여 등가로 되도록 설정하였다. 자성체 블록(70)은 후술하는 바와 같이 클러치용 부재(45)에 대응한다.

도 2의 모델(b)는, 모델(a)를 다판 클러치에 상당하도록 변형한 것이다.

요크(60)에 있어서의 자성체 블록(70A)과의 대향면(61)의 일단부측으로부터 수직으로 연장시킨 측벽(62)의 하단부로부터, 대향면(61)과 평행하게 타단부측에 제1 클러치판 상당부(63)가 연장되어 있다.

자성체 블록(70A)은, 모델(a)의 자성체 블록(70)의 상부 일정 폭 부분을 측방으로부터 절결하고, 제1 클러치판 상당부(63)를 수용 가능한 공간(K)으로 한 것이다. 공간(K)의 상벽을 제1 클러치판 상당부(63)와 동등한 판 두께의 제3 클러치판 상당부(73)로 하고 있다.

제3 클러치판 상당부(73)는 측벽(72)에 의해 자성체 블록의 잔여부[블록 본체(71)]에 접속하고 있다. 제1 클러치판 상당부(63)를 수용하는 공간(K)의 저면[블록 본체(71)의 상면]은 요크(60)의 대향면(61)과 평행하다.

자성체 블록(70A)은 실시 형태에 있어서의 제2, 제3 클러치판부(47, 49)를 포함하는 클러치용 부재(45)에 상당하고, 그 중 블록 본체(71)는 제2 클러치판부(47)와 원반부(46)에 상당한다.

요크(60)의 대향면(61)과 제3 클러치판 상당부(73) 사이, 제3 클러치판 상당부(73)와 제1 클러치판 상당부(63) 사이 및 제1 클러치판 상당부(63)와 블록 본체(71)의 상면 사이는 각각 동일한 일정 거리(d)[모델(a) 참조]를 갖는 간극(G1, G2, G3)으로 되어 있다.

그 외에는 모델(a)와 같다.

도 2의 모델(c)는, 모델(b)에 대하여, 제1 클러치판 상당부(63)와 제3 클러치판 상당부(73)의 각각 코일(다발)(38)의 뾰족한 저면(65)(모델(a) 참조)에 대응하는 중간 영역(68, 78)을 투자율이 낮은 알루미늄으로 하고, 또한 제1 클러치판 상당부(63)를 요크(60)에 접속하는 측벽(62A) 및 제3 클러치판 상당부(73)를 블록 본체(71)에 접속하는 측벽(72A)도 마찬가지로 알루미늄으로 한 것이다.

그 외에는 모델(b)와 같다.

도 2의 (a), (b), (c)의 각 모델에 대해서 코일(38)에 통전했을 때의 자기 회로는, 가는 선으로 자속(J)의 흐름을 나타내는 바와 같이, 모두 요크(60)와 자성체 블록(70, 71) 사이에서 폐쇄되어 있고, 자성체 블록으로부터 다른 곳으로는 실질적으로 누설되지 않고 있었다.

또한, 코일(다발)(38) 선단의 저면(65)과 요크(60)의 대향면(61)의 두께는 얇으므로, 요크(60) 내에서 당해 부분을 통과하는 자속은 지극히 적고, 자속(J)의 대부분은 저면(65)과 대향면(61)에 끼워진 평행면 영역을 제외한 넓은 범위에 걸쳐 자기 점성 유체를 가로 질러서 자성체 블록(70, 71)으로 흐른다.

이어서, 세 모델의 사이에서 자속(J)의 흐름의 차이를 상세하게 살펴보면, 우선 모델(a)에서는 자속(J)이 요크(60)에 대향하는 자성체 블록(70) 상면의 폭 전체(단, 평행면 영역을 제외함)에 걸쳐 간극(G)을 가로지르고 있어, 이 폭 내의 자기 점성 유체가 자화되고, 점도가 변화한다.

한편, 모델(b)에 대해서는, 요크(60)로부터 제1 클러치판 상당부(63)에 연결되는 측벽(62), 및 제3 클러치판 상당부(73)를 블록 본체(71)에 접속하는 측벽(72)에 자속(J)이 약간 흐르지만, 모델(a)와 마찬가지로, 대부분이 요크(60)의 대향면(61)으로부터 간극(G1)을 가로 질러서 제3 클러치판 상당부(73)의 폭 전체에 흐른다.

간극(G1)에서는 자속(J)은 최단 거리로 대향면(61)으로부터 수직으로 흐르지만, 제3 클러치판 상당부(73)나 제1 클러치판 상당부(63) 내에서는 판 내를 흐르는 방향으로 경사지므로, 제3 클러치판 상당부(73) 및 제1 클러치판 상당부(63)를 지날 때마다 다음 간극(G2, G3)을 가로지르는 자속(J)은 순차로 감소해 간다.

그러나, 간극(G)이 1개뿐인 모델(a)과 비교해서 다수의 간극(G1, G2, G3)을 자속(J)이 가로지르기 때문에, 자화되는 자기 점성 유체의 양이 크다.

모델(c)에 있어서는, 요크(60)로부터 제1 클러치판 상당부(63)에 연결되는 측벽(62A)에 자속이 유입하지 않고, 또한 제3 클러치판 상당부(73)를 블록 본체(71)에 접속하는 측벽(72A)에도 자속이 유입하지 않아, 그만큼 요크(60)의 대향면(61)으로부터 간극(G1)을 가로질러서 제3 클러치판 상당부(73)에 흐르는 자속(J)의 밀도가 높아진다.

또한, 제3 클러치판 상당부(73)와 제1 클러치판 상당부(63)의 중간 영역(78, 68)도 자속을 통과시키기 어려워, 각각 자속이 판면을 따라 흐르는 것을 저지하기 때문에, 제3 클러치판 상당부(73)에 들어간 자속(J)의 대부분이 간극(G2)을 가로질러서 제1 클러치판 상당부(63)에 흐르고, 순서대로 1 클러치판 상당부(63)에 들어간 자속(J)도 대부분이 간극(G3)을 가로질러서 블록 본체(71)에 흐른다. 블록 본체(71)에 들어간 자속은 투자율이 작은 중간 영역이 없으므로 블록 본체(71) 내를 흘러서 자기 회로를 폐쇄하기 때문에, 외부로 누설되지 않는다.

따라서, 모델(b)에 비교하여 자기 점성 유체로 채워진 각 간극(G1, G2, G3)을 가로지르는 자속(J)의 밀도가 높으므로, 자기 점성 유체의 자화 정도가 크고, 한층 더 큰 점도 변화를 얻을 수 있다.

이것은 전달 토크의 차로서 나타나고, 구체적으로 모델(a)에 있어서 얻어진 최대 전달 토크 71.5Nm에 대하여, 모델(b)에서는 86.9Nm, 모델(c)에서는 111.4Nm의 최대 전달 토크로 되었다.

이들 전달 토크는 차량의 중량·구동 토크에 따라서 선택하면 모두 토크 컨버터를 충분히 로크업 가능하다.

도 1의 실시 형태로 복귀하면, 클러치 기구(CL)는 컨버터 하우징(10) 내의 터빈 러너(5)로부터 직경 방향으로도 축방향으로도 이격한 스페이스에 구성되고, 펌프 임펠러(20)와 터빈 러너(5) 사이에 형성되는 작동 유체(자기 점성 유체)의 순환로로부터 이격되어 있다. 그리고, 클러치 기구(CL)에서 생기되는 자속(J)은 요크부(30)측[요크부(30)와, 이것에 이어지는 제1 클러치판부(41)]과 클러치용 부재(45)의 요크부측 대향 부분[제2 클러치판부(47), 제3 클러치판부(49)] 사이에서 폐쇄된 자기 회로를 형성해서 거의 외부로 누설되지 않기 때문에, 순환로 내의 자기 점성 유체에 영향을 미치지 않는다.

이에 의해, 토크 컨버터(1)는 상술한 클러치 기구(CL)를 구비함으로써, 순환류(B)에 영향을 주는 일 없이, 확실한 로크업이 가능하다.

본 실시 형태에서는, 컨버터 하우징(10)이 발명에 있어서의 토크 컨버터 하우징에 해당하고, 요크부(30) 및 제1 클러치판부(41)가 요크 부재를 구성하며, 제2 클러치판부(47) 및 제3 클러치판부(49)를 구비하는 클러치용 부재(45)가 자성 부재에 해당한다.

실시 형태는 이상과 같이 구성되고, 자기 점성 유체를 사용한 토크 컨버터에 있어서, 컨버터 하우징(10) 내이며, 펌프 임펠러(20)와 터빈 러너(5) 사이의 자기 점성 유체의 순환로의 외부에, 펌프 임펠러(20)에 연결되어 코일(38)을 구비한 요크부(30) 및 제1 클러치판부(41)와, 터빈 러너(5)에 연결된 제2 클러치판부(47) 및 제3 클러치판부(49)를 소정의 간극을 갖고 대향시켜서 교대로 배치한 클러치 기구(CL)를 형성하고, 요크부(30) 및 각 클러치판부(41, 47, 49) 사이에 코일(38)의 통전에 의한 자기 회로를 형성하도록 구성했으므로, 통전의 제어에 의해 이들 요크부 및 각 클러치판부의 간극에 존재하는 자기 점성 유체의 점도를 효율적으로 변화시키고, 필요에 따라 펌프 임펠러와 터빈 러너의 미끄럼을 없앰으로써 로크업이 가능하다.

그리고, 요크부(30) 및 각 클러치판부(41, 47, 49)의 간극 내의 자기 점성 유체의 점도를 변화시키고 있는 사이, 자기 회로의 자속은 이격된 순환로의 자기 점성 유체에 영향을 주지 않으므로, 순환류에 의한 토크 증폭 기능을 저하시키는 일도 없다.(청구항 1에 대응하는 효과)

그리고 요크부(30) 및 각 클러치판부(41, 47, 49)는 서로 중합하는 중공 원통 형상을 이루고 있어, 각각의 사이에 복수의 간극을 형성하는 것이 특히 용이하다.(청구항 2에 대응하는 효과)

또한, 제1, 제3 클러치판부(41, 49)는 각각의 원통면을 따르는 자속의 흐름을 저지하도록 투자율이 작은 영역(41a, 49a)이 각각 설치되어 있으므로, 각 간극을 가로지르는 자속의 밀도가 높아져, 한층 로크업 기능을 향상시키고 있다.(청구항 3에 대응하는 효과)

또한, 요크부(30) 및 각 클러치판부(41, 47)의 대향부가 순환로보다 직경 방향 외측에 배치되고, 상술한 바와 같이 서로 직경 방향으로 대향하고 있으므로, 클러치 기구의 무게 중심 위치가 토크 컨버터의 회전축으로부터 먼 거리에 있어서 큰 회전 관성력을 발생시키고, 특히 로크업 시에는 변동이 적은 안정된 회전이 얻어진다.(청구항 4에 대응하는 효과)

또한, 실시 형태에서는 제1 클러치판부(41), 제2 클러치판부(47), 제3 클러치판부(49)를 직경 방향으로 배열한 다판 클러치 구성으로 했지만, 임펠러, 터빈 러너 및 스테이터로 형성되는 작동 유체의 순환로로부터 독립시켜서 배치하는 한, 필요에 따라 다판 클러치를 구성하는 각 클러치 판부는 축 방향으로 배열할 수도 있다.

1 토크 컨버터
2 주축
3 임펠러 블레이드
4 스테이터
5 터빈 러너
6 터빈 블레이드
7 출력 허브
8 원웨이 클러치
9 스테이터 베이스
10 컨버터 하우징
12 드라이브 플레이트
13 원반부
14 드럼부
16 주벽부
20 펌프 임펠러
21 임펠러 보유지지부
23a, 23b, 23c 시일
25 슬리브 부재
26 원반부
27 슬리브부
28 슬립 링
30 요크부
31 제1면
32 제2면
34 소경부
35 원통면
36 코일 수납 홈
38 코일
38a 리드선
39 접점 브러시
40 제1 접속 벽
41 제1 클러치판부
41a 영역
45 클러치용 부재
46 원반부
47 제2 클러치판부
48 제2 접속벽
49 제3 클러치판부
49a 영역
60 요크
61 대향면
62, 62A 측벽
63 제1 클러치판 상당부
65 저면
68, 78 중간 영역
70, 70A 자성체 블록
71 블록 본체
72, 72A 측벽
73 제3 클러치판 상당부
B 순환류
CL 클러치 기구
G, G1, G2, G3 간극
J 자속
K 공간

Claims

펌프 임펠러와 터빈 러너 사이에 작동 유체를 순환시켜서 토크 전달을 행하는 토크 컨버터에 있어서,
상기 작동 유체를 자기 점성 유체로 하고,
토크 컨버터 하우징 내이며, 상기 작동 유체의 순환로로부터 펌프 임펠러 및 터빈 러너의 회전축에 대해 직경방향 및 축방향으로 이격된 위치에, 상기 펌프 임펠러측에 연결되어 코일을 구비한 요크 부재와, 상기 터빈 러너측에 연결된 자성 부재를, 소정의 간극을 갖고 대향시켜서 교대로 배치하고,
상기 요크 부재와 상기 자성 부재 사이에 상기 코일의 통전에 의한 자기 회로를 형성하도록 구성한 것을 특징으로 하는, 자기 점성 유체를 사용한 토크 컨버터.
제1항에 있어서, 상기 요크 부재와 상기 자성 부재를 서로 중합하는 중공 원통 형상으로 하고, 상기 요크 부재와 상기 자성 부재 사이에 복수의 상기 간극을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는, 자기 점성 유체를 사용한 토크 컨버터.
제2항에 있어서, 상기 요크 부재와 상기 자성 부재는,
각각의 원통면을 따르는 자속의 흐름을 저지하도록 투자율이 작은 부재가 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 자기 점성 유체를 사용한 토크 컨버터.
제1항에 있어서, 상기 요크 부재와 상기 자성 부재의 대향부가 상기 순환로보다 직경 방향 외측에 배치되고, 상기 요크 부재와 상기 자성 부재가 서로 직경 방향으로 대향하고 있는 것을 특징으로 하는, 자기 점성 유체를 사용한 토크 컨버터.