KR101509458B1

KR101509458B1 - 토크 컨버터

Info

Publication number: KR101509458B1
Application number: KR20130093476A
Authority: KR
Inventors: 이준철
Original assignee: 현대 파워텍 주식회사
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2015-04-07
Also published as: KR20150017500A

Abstract

본 발명은 토크 컨버터에 관한 것으로, 커버와, 커버에 연결되어 커버와 함께 회전하는 임펠러와, 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈과, 임펠러와 터빈의 사이에 배치되는 스테이터와, 커버와 터빈 사이에 설치되며, 내부의 유압에 의해 커버측으로 이동되는 피스톤과, 피스톤에 설치되며, 커버 내측과 마찰되는 마찰부를 포함하고, 피스톤은 링 형상의 피스톤 몸체부와, 피스톤 몸체부에 형성되고, 작동유의 순환에 의해 피스톤 몸체부를 냉각시키는 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

토크 컨버터{TORQUE CONVERTER}

본 발명은 토크 컨버터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피스톤 몸체부에 냉각부를 형성하여 피스톤과 커버 사이에 배치되는 마찰부를 냉각시켜 마찰부의 수명을 연장시킬 수 있는 토크 컨버터에 관한 것이다.

일반적으로 자동변속기는 클러치 작용과 트랜스미션의 작용을 자동으로 조정하는 것으로 수동식 클러치 조작기구가 생략되어, 운전자가 가속페달을 조작함으로써 차량의 주행속도를 조절할 수 있도록 만들어진 변속기를 말한다.

이러한 자동변속기는 통상적으로 토크 컨버터와 유성기어식 변속기를 조합한 것이 사용되고, 그 외에도 브레이크, 클러치 등의 마찰재의 마찰력을 이용하여 동력을 전달, 변화, 차단하는 역할을 수행하는 동력변환장치들이 구비되어 완전한 기능을 수행하게 된다.

관련 선행기술은 대한민국 공개특허공보 제2009-0019979호(2009.02.26. 공개, 발명의 명칭 : 동력변환장치)에 개시되어 있다.

락업클러치에 의한 토크 전달 과정 중 마찰부와 커버의 마찰 접촉면에서 발생된 열에 의해 토크 컨버터 내부의 작동유가 열화되는 현상이 발생되고 있다.

이러한 작동유의 열화는 저더(judder, 중·고속 주행에서 브레이크 페달을 밝을 때 조향 핸들이나 계기판 등에서 진동 및 소음이 발생되는 현상)의 원인이 된다.

또한, 지속적인 열에 의해 마찰부의 성능이 저하됨에 따라 교체로 인한 시간소요 및 경제적 손실의 문제점이 있다.

따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 피스톤 몸체부에 냉각부를 형성하여 피스톤과 커버 사이에 배치되는 마찰부를 냉각시켜 마찰부의 수명을 연장시킬 수 있는 토크 컨버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 따른 토크 컨버터는, 커버; 상기 커버에 연결되어 상기 커버와 함께 회전하는 임펠러; 상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈; 상기 임펠러와 상기 터빈의 사이에 배치되는 스테이터; 상기 커버와 상기 터빈 사이에 설치되며, 내부의 유압에 의해 상기 커버측으로 이동되는 피스톤; 및 상기 피스톤에 설치되며, 상기 커버 내측과 마찰되는 마찰부를 포함하고, 상기 피스톤은 링 형상의 피스톤 몸체부; 및 상기 피스톤 몸체부에 형성되고, 작동유의 흐름에 의해 상기 마찰부를 냉각시키는 냉각부를 포함한다.

본 발명에서 상기 냉각부는, 상기 피스톤 몸체부의 외곽에 형성되고, 작동유가 순환되도록 작동유의 흐름 경로를 이루는 냉각유로부를 포함한다.

본 발명에서 상기 냉각부는, 상기 냉각유로부에 비해 상기 피스톤 몸체부의 내측에 형성되고, 상기 냉각유로부와 연결되어 상기 냉각유로부로의 작동유 출입 경로를 이루는 냉각홈부를 더 포함한다.

본 발명에서 상기 냉각유로부는 상기 피스톤 몸체부에 링 형상으로 형성되고, 상기 냉각홈부는 상기 피스톤 몸체부의 중심을 기준으로 동일 간격으로 복수개가 이격되게 배치된다.

본 발명에서 상기 마찰부는 상기 냉각유로부와 마주보도록 배치된다.

본 발명은 피스톤 몸체부에 냉각부를 설치함으로써 마찰에 따른 열 발생을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 커버와 피스톤의 마찰 접촉시 발생된 열에 의해 토크 컨버터 내부의 작동유가 열화되는 현상을 방지할 수 있으며, 마찰부가 과열되어 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 마찰부의 성능향상으로 교체로 인한 시간 및 경제적 손실을 절약할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 컨버터의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부분을 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 컨버터의 피스톤을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 컨버터의 피스톤을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 컨버터의 피스톤에 마찰부가 설치된 상태를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 컨버터의 피스톤에 마찰부가 설치된 상태를 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 토크컨버터의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 컨버터의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부분을 개략적으로 도시한 확대도이다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 컨버터의 피스톤을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 컨버터의 피스톤을 도시한 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 컨버터의 피스톤에 마찰부가 설치된 상태를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 컨버터의 피스톤에 마찰부가 설치된 상태를 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 컨버터(10)는 커버(100), 임펠러(110), 터빈(120), 스테이터(130), 피스톤(140), 마찰부(150)를 포함한다.

커버(100)는 대략 원판 형상으로 되고, 엔진으로부터 동력을 전달받아 회전된다. 커버(100)는 엔진의 크랭크축(미도시)과 연결된다. 커버(100)와 크랭크축은 커버(100)의 외측면에 부착되는 러그(미도시)를 통해 나사결합된다.

임펠러 커버(111)는 커버(100)와 용접에 의해 결합되고, 내부의 임펠러(110)를 외부 환경으로부터 보호한다. 임펠러(110)는 커버(100)에 연결되어 커버(100)와 함께 회전한다.

커버(100)와 임펠러(110) 사이에는 임펠러(110)와 소정의 거리를 두고 터빈(120)이 설치된다. 구체적으로, 터빈(120)은 임펠러(110)와 마주하는 위치에 배치되고, 엔진의 샤프트(미도시)와 결합되어 회전력을 샤프트에 전달한다.

스테이터(130)는 터빈(120)으로부터 임펠러(110)로 돌아오는 작동유의 흐름을 안내한다. 스테이터(130)는 임펠러(110)와 터빈(120) 사이에 위치하며, 일정한 작동 범위 내에서 임펠러(110)를 출발하여 터빈(120)에 운동에너지를 전달하고 회수되는 오일의 방향을 전환하여 임펠러(110)의 회전력을 증대시킨다.

피스톤(140)은 커버(100)와 터빈(120)을 기계적으로 연결하기 위한 장치이며, 커버(100)와 터빈(120) 사이에 위치한다. 피스톤(140)는 내부의 유압에 의해 커버(100)측으로 이동될 수 있다.

피스톤(140)에는 록업시 커버(100)와 접촉하는 마찰부(150)가 구비된다. 피스톤(140)은 터빈(120)과 함께 회전하며, 샤프트의 축 방향에 따라 이동할 수 있도록 배치된다.

마찰부(150)는 피스톤(140)에 설치되고, 원형 단면을 가지는 링 형상을 가진다. 마찰부(150)의 소재로는 스틸, 금속섬유, 유리섬유 등이 사용된다. 마찰부(150)는 피스톤(140)이 회전하면서 커버(100) 내측면과 마찰하게 됨에 따라 열이 발생된다.

터빈(120)과 피스톤(140) 사이에는 제1챔버부(160)가 형성되고, 커버(100)와 피스톤(140) 사이에는 제2챔버부(170)가 형성된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤(140)은 피스톤 몸체부(141)와 냉각부(142)를 포함한다.

피스톤 몸체부(141)는 링 형상으로 이루어지고, 냉각부(142)는 피스톤 몸체부(141) 상에 오목하게 형성되어 작동유의 흐름 경로를 이룬다.

피스톤 몸체부(141) 상에는 윤활홀부(143)가 형성된다. 윤활홀부(143)를 통해 제1챔버부(160)에 있는 작동유는 제2챔버부(170)로 흘러들어간다.

제1챔버부(160)의 내부로 작동유가 유입되면, 피스톤 몸체부(141)에 의해 구획된 제2챔버부(170)와의 사이에 압력차가 발생되고, 피스톤 몸체부(141)는 제2챔버부(170)측으로 밀려나게 된다.

피스톤 몸체부(141)에 결합된 마찰부(150)는 피스톤 몸체부(141)와 함께 커버(100)측으로 이동되면서, 커버(100)의 내측면과 마찰하게 된다.

이때 피스톤 몸체부(141)에 형성된 윤활홀부(143)를 통해 제1챔버부(160)에 있던 작동유 또한 제2챔버부(170)로 이동하게 된다.

제2챔버부(170)로 유입된 작동유는 냉각부(142)를 통해 피스톤 몸체부(141) 상을 순환하면서 피스톤 몸체부(141)는 물론, 마찰부(150)를 냉각시키게 된다. 즉, 냉각부(142)에 의해 형성되는 작동유의 흐름 경로를 따라 작동유가 순환됨에 따라, 마찰부(150)와 커버(100)간에 마찰되는 마찰열은 작동유에 의해 냉각된다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 냉각부(142)는 냉각유로부(144)와 냉각홈부(145)를 포함한다.

냉각유로부(144)는 피스톤 몸체부(141)의 외곽에 링 형상으로 형성되고, 작동유가 순환되도록 작동유의 흐름 경로를 이룬다.

냉각유로부(144)는 피스톤 몸체부(141) 상에서 타측 부위보다 오목하게 홈 형상으로 형성되어 작동유의 흐름 경로를 이룬다. 이로써 제2챔버부(170) 내부의 작동유는 냉각유로부(144)로 수렴되어 순환된다.

냉각홈부(145)는 냉각유로부(144)에 비해 피스톤 몸체부(141)의 내측에 형성된다. 냉각홈부(145)는 냉각유로부(144)와 연결되어 제2챔버부(170) 내부의 작동유를 피스톤 몸체부(141)의 외곽, 즉 냉각유로부(144)측으로 안내한다. 물론 냉각유로부(144) 상을 순환한 작동유는 다시 냉각홈부(145)를 통해 피스톤 몸체부(141)의 중앙으로 토출될 수 있다.

냉각홈부(145)는 피스톤 몸체부(141) 상에서 타측 부위보다 오목하게 홈 형상으로 형성되어 작동유의 흐름 경로를 이룬다. 본 실시예에서 냉각유로부(144)는 링 형상으로 형성되고, 냉각홈부(145)는 피스톤 몸체부(141)의 중앙에서 방사상으로 형성되도록 복수개가 설치된다.

냉각홈부(145)는 피스톤 몸체부(141)의 중심을 기준으로 동일 간격으로 복수개가 이격되게 배치된다. 이에 따라 냉각유로부(144)의 전 구간에 걸쳐 작동유를 균일하게 제공할 수 있다. 또한, 복수개의 냉각홈부(145)에 의해 냉각작용을 빠르고 효율적으로 할 수 있다.

이처럼 냉각유로부(144)와 냉각홈부(145)를 통해 피스톤 몸체부(141)의 외곽까지 작동유가 제공됨에 따라, 피스톤 몸체부(141)의 외곽에 배치되는 마찰부(150)는 작동유에 의해 냉각된다. 작동유에 의한 냉각은 과열된 마찰부(150)와 작동유간의 열교환에 의해 이루어진다.

작동유는 제1챔버부(160)와 제2챔버부(170)의 사이 압력차에 따라 제1챔버부(160)와 제2챔버부(170) 중 일측을 통해 자연히 냉각홈부(145)로 유입되며 냉각유로부(144)에서 순환되고 다시 냉각홈부(145)를 통해 배출된다.

냉각유로부(144)가 형성된 피스톤 몸체부(141)에는 냉각유로부(144)와 마주보도록 마찰부(150)가 설치된다. 따라서, 작동유는 냉각유로부(144)와 연결된 냉각홈부(145)를 통해 유입된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 토크 컨버터(10)의 작동을 설명하면 다음과 같다.

엔진으로부터 크랭크축에 토크가 전달되면 커버(100) 및 임펠러(110)에 토크가 전달된다. 임펠러(110)에 의해 구동된 작동유는 터빈(120)을 회전시킨다. 터빈(120)으로부터 임펠러(110)로 흐르는 작동유는 스테이터(130)를 통하여 임펠러(110)측으로 흐른다.

토크 컨버터(10)의 내부에 설치된 터빈(120)과 임펠러(110)는 엔진의 회전수에 의해 각각의 회전수가 같게 되면 전기장치(미도시)에 의해서 기계적으로 연결된다. 락업시 커버(100)와 피스톤(140) 사이의 공간에 작동유가 유입되면 유압의 차이에 의해 피스톤(140)이 커버(100)측으로 이동되고 마찰부(150)가 커버(100)측으로 가압된다. 마찰부(150)가 커버(100)측으로 가압되면, 커버(100)와 마찰부(150)는 서로 마찰되면서 열이 발생하게 된다.

이와 동시에, 제1챔버부(160)로 작동유가 유입된다. 제1챔버부(160)로 유입된 작동유는 피스톤 몸체부(141)에 형성된 윤활홀부(143)를 통해 제2챔버부(170)로 이동하게 된다. 제2챔버부(170)로 유입된 작동유는 피스톤 몸체부(141)의 일측에 형성된 냉각홈부(145)로 유입된다. 냉각홈부(145)로 유입된 작동유는 다시 냉각유로부(144)를 따라 순환된다. 이러한 작동유의 순환에 의해 커버(100)와 마찰부(150)가 마찰하면서 발생되는 열은 냉각된다.

냉각유로부(144)를 순환한 작동유는 냉각홈부(145), 그리고 윤활홀부(143)를 통해 다시 제1챔버부(160)로 이동된다. 즉, 위와 같은 과정을 계속 반복하면서 피스톤 몸체부(141)와 마찰부(150)에 대한 냉각작용이 이루어진다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여 져야 할 것이다.

10 : 토크 컨버터 100 : 커버
110 : 임펠러 111 : 임펠러 커버
120 : 터빈 130 : 스테이터
140 : 피스톤 141 : 피스톤 몸체부
142 : 냉각부 143 : 윤활홀부
144 : 냉각유로부 145 : 냉각홈부
150 : 마찰부 160 : 제1챔버부
170 : 제2챔버부

Claims

커버;
상기 커버에 연결되어 상기 커버와 함께 회전하는 임펠러;
상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈;
상기 임펠러와 상기 터빈의 사이에 배치되는 스테이터;
상기 커버와 상기 터빈 사이에 설치되며, 내부의 유압에 의해 상기 커버측으로 이동되는 피스톤; 및
상기 피스톤에 설치되며, 상기 커버 내측과 마찰되는 마찰부를 포함하고,
상기 피스톤은,
링 형상의 피스톤 몸체부;
상기 피스톤 몸체부에 형성되는 윤활홀부; 및
상기 피스톤 몸체부에 형성되고, 상기 윤활홀부를 통해 유입된 작동유의 흐름에 의해 상기 마찰부를 냉각시키는 냉각부;를 포함하며,
상기 냉각부는,
상기 피스톤 몸체부의 외곽에 배치되는 상기 마찰부와 마주보도록 상기 피스톤 몸체부의 외곽에 링 형상으로 형성되며, 상기 피스톤 몸체부의 타측 부위보다 오목하게 홈 형상으로 형성되어 작동유의 흐름 경로를 이루는 냉각유로부; 및
상기 피스톤 몸체부의 중앙에서 방사상으로 형성되고, 상기 피스톤 몸체부상에 타측 부위보다 오목하게 홈 형상으로 형성되어 작동유의 흐름 경로를 이루며, 상기 윤활홀부를 통과한 작동유가 유입되고 상기 냉각유로부와 연결되어 상기 냉각유로부로의 작동유 출입 경로를 이루는 냉각홈부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 컨버터.
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제 1항에 있어서,
상기 냉각홈부는 상기 피스톤 몸체부의 중심을 기준으로 동일 간격으로 복수개가 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 토크 컨버터.
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