KR101695653B1

KR101695653B1 - 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치

Info

Publication number: KR101695653B1
Application number: KR1020150055812A
Authority: KR
Inventors: 송성영; 최완; 이국선; 신순철
Original assignee: 한국파워트레인 주식회사
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2015-04-21
Publication date: 2017-01-13
Also published as: KR20160125086A

Abstract

본 발명은 차량용 토크 컨버터에 구비되어 토크 컨버터의 회전 방향의 진동 및 충격을 감쇄시키는 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진자의 양단에 댐퍼를 구비하여 진자의 진폭을 제한하고, 진자 간의 충돌을 방지한 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치에 관한 것이다.

Description

진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치{Vibration Reduction Apparatus for Motor Vehicle Torque Converter Using Pendulum}

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 연결할 수 있는 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 통해 변속기로 전달될 수 있도록 한다.

이러한 록업 클러치는 터빈 축에 축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤을 포함한다. 그리고 록업 클러치가 작동할때 회전 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수할 수 있는 토셔널 댐퍼(Torsional damper)가 제공된다.

도 1은 종래의 차량용 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라서 본 반단면도로, 차량용 토크 컨버터를 도시하고 있다.

종래의 토크 컨버터는 엔진의 크랭크축에 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 토크 컨버터는 엔진과 변속기를 직접 연결하는 수단으로 록업 클러치(14)가 제공된다. 록업 클러치(14)는 프론트 커버(4)와 터빈(8) 사이에 배치된다.

록업 클러치(14)는 대략 원판 형으로 이루어지며 축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤(16)을 구비하고 있다.

그리고 록업 클러치(14)에는 토셔널 댐퍼(20, Torsional damper)가 결합된다. 토셔널 댐퍼(20)는 록업 클러치(14)를 통해 전달되는 구동력을 터빈(8)에 전달하여 축의 회전 방향으로 작용하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇄시키는 역할을 한다.

상술한 록업 클러치(14)는 프론트 커버(4)와 피스톤(16) 사이에 배치되는 마찰 플레이트(33)를 포함한다. 마찰플레이트(33)는 양측면에 마찰재(35)가 결합된다. 따라서 록업 클러치(14)는 유압에 의해 피스톤(16)이 프론트커버(4)를 향하는 방향으로 이동하면 마찰재(35)들이 프론트 커버(4)와 피스톤(16)에 밀착되면서 프론트 커버(4)로 전달된 구동력이 마찰 플레이트(33)로 전달될 수 있다.

최근에는 토셔널 댐퍼(20)에서 발생되는 진동 및 충격을 저감시키기 위해 진자를 이용한 진동저감장치를 토셔널 댐퍼(20)에 적용한 기술이 공지된 바 있다.

도 2에는 종래의 토셔널 댐퍼(10) 및 진동저감부(20, 30)의 분해사시도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 토셔널 댐퍼(10)의 일측에 제1 진동저감부(20)가 리벳에 의해 결합되고, 타측에 제2 진동저감부(30)가 리벳에 의해 결합될 수 있다. 제1 진동저감부(20)와 제2 진동저감부(20)는 원심력에 의해 방사상 방향으로 이동하는 진자들이 배치되어 질량체 역할을 하여 토셔널 댐퍼(10) 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수할 수 있다.

도 3에는 진동저감부(30)의 분해사시도가 도시되어 있다. 진동저감부(30)는, 지지플레이트(31), 다수의 진자(32, 33), 그리고 다수의 결합핀(35)을 포함하여 구성된다.

지지플레이트(31)는 토셔널 댐퍼(10)에 리벳으로 결합될 수 있다. 진자(32, 33)는 지지플레이트(31)의 원주 방향을 따라 일정거리 자유회동 가능하도록 지지플레이트(31)에 결합된다.

이러한 진동저감부(30)는 원심력에 의해 방사상 방향으로 이동하는 진자(32, 33)를 통해 토셔널 댐퍼(10) 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수할 수 있다.

상기와 같은 토셔널 댐퍼(10)의 진동 저감 구조는 진자(32, 33)의 운동을 통해 토셔널 댐퍼(10)의 진동 및 충격을 저감할 수 있는 장점이 있으나, 진자(32, 33) 이동 시 발생되는 충격을 통해 진동 및 충격 저감 효율이 떨어지고, 이를 예방하기 위해 진자(32, 33)의 무게를 줄일 경우에도 진동 및 충격 저감 효율이 떨어지는 문제가 추가적으로 발생한다.

한국등록특허 10-1358998호(2014.02.07. 등록)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 원심력에 따라 위치가 가변되는 진자를 이용하여 진동 및 충격을 흡수하는 진동저감부를 토셔널 댐퍼에 적용하여, 엔진의 고속 회전수 영역 뿐 만 아니라 저속 회전수 영역에서도 회전 방향의 진동 및 충격을 충분히 감쇄시킬 수 있어 엔진의 저속 회전수 영역에서도 록업 클러치를 작동시켜 연비향상을 도모하는 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치를 제공함에 있다.

특히 진자의 양단에 댐퍼를 구비하여 진자의 진폭을 제한하고, 롤러의 개수를 줄여 구조를 단순화한 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치는, 프론트 커버와, 상기 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러와, 상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈과, 상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터와, 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결하는 피스톤을 구비한 록업 클러치와, 상기 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 토셔널 댐퍼와, 상기 토셔널 댐퍼에 연결되어 상기 토셔널 댐퍼로 전달되는 구동력을 변속기로 전달하는 스플라인 허브를 포함하는 차량용 토크 컨버터에 있어서, 상기 차량용 토크 컨버터는, 상기 토셔널 댐퍼의 일측 또는 상기 스플라인 허브의 일측에 결합되는 진동 저감 장치; 를 포함하며, 상기 진동저감장치는, 지지플레이트; 상기 지지플레이트의 일측 또는 양측에 배치되는 복수의 진자; 상기 진자를 원심력에 따라 위치를 가변시키면서 상기 지지플레이트에 결합시키는 복수의 결합핀; 및 상기 진자의 양측에 구비되어 상기 진자의 위치 가변 시 상기 지지플레이트와의 충격을 방지하는 댐퍼; 를 포함한다.

이때, 상기 지지플레이트에는 상기 결합핀이 끼워지는 다수의 핀홀이 상기 지지플레이트의 원주 방향을 따라 방사상으로 배치되며, 상기 핀홀은 반경방향 외측이 라운드 모양으로 이루어진다.

또한, 상기 지지플레이트에는 상기 진자의 일측과 상기 진자와 이웃하는 진자의 타측이 서로 이격되도록 상기 진자와 이웃하는 진자 사이에 이격돌기가 반경방향 외측으로 돌출 형성된다.

또한, 상기 진자는, 복수 개가 상기 지지플레이트의 원주 방향을 따라 방사상으로 배치되며, 상기 결합핀이 끼워지는 핀고정홀이 원주 방향을 따라 복수 개 형성되고, 상기 진자의 양단에 각각 인접하며, 상기 댐퍼가 결합되는 댐퍼홀이 한 쌍 형성된다.

또한, 상기 지지플레이트에는, 상기 진자 결합 시 상기 댐퍼에 대응되도록 반경방향 내측으로 함몰 형성되는 댐퍼홈; 을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 댐퍼홈은, 상기 복수의 핀홀 양측에 각각 한 쌍 형성되며, 상기 한 쌍의 댐퍼홈 중 일측에 배치된 댐퍼홈과 이웃하는 한 쌍의 댐퍼홈 중 타측에 배치된 댐퍼홈은 서로 이격 배치된다.

또한, 상기 댐퍼홈은, 상기 이격돌기의 양측에 각각 한 쌍 형성된다.

아울러, 상기 댐퍼는, 폴리머 재질로 이루어진다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치는, 엔진의 고속 회전수 영역 뿐 만 아니라 엔진의 저속 회전수 영역에서도 진자가 지속적으로 작동하여 회전 방향의 진동 및 충격을 현저하게 감소시켜 엔진의 저속 회전수 영역에서도 록업 클러치를 작동시킬 수 있어 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.

특히 댐퍼를 이용하여 진자의 진폭을 제한하기 때문에 진자의 진폭이 증가함에 따라 오히려 증가될 수 있는 진동을 억제하고, 차량 시동 시 또는 시동 오프 시 엔진의 급격한 운동 변화에 따라 진자가 비정상적으로 운동하는 것을 방지하여 진자 간의 충격 감소에 따른 내구성을 확보한 효과가 있다.

또한, 댐퍼를 통해 진자의 충돌에 따른 진동을 흡수하며, 롤러와 댐퍼가 별도 구비되지 않고, 롤러와 댐퍼가 일체로 형성됨에 따라 롤러의 개수가 줄어들게 되고 구조가 단순해져 생산성이 향상된 효과가 있다.

아울러 진자 간의 충돌을 방지하여 진자의 질량을 증가시킬 수 있고 이에 따라 진동 및 충격 흡수 효율이 높아진 장점이 있다.

도 1은 일반적인 토크 컨버터의 축 방향 단면도
도 2는 종래의 토셔널 댐퍼 및 원심 흡수부의 분해사시도
도 3은 종래의 원심 흡수부의 분해사시도
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 진동저감장치 전체사시도
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 진동저감장치 분해사시도
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 진동저감장치 정면투시도
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 지지플레이트 정면도
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 진자 정면도

이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4에는 본 발명의 일실시 예에 따른 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치(1000, 이하 '진동저감장치')의 전체 사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 진동저감장치(1000)의 분해 사시도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 진동저감장치(1000)는 환형으로 이루어진 지지플레이트(100)와, 지지플레이트(100)의 축방향 양측에 각각 배치되어 원주방향 및 반경방향으로 회동 가능하도록 결합되는 제1 및 제2 진자(200, 300)와, 제1 및 제2 진자(200, 300)가 지지플레이트(100) 상에서 회동 가능하도록 제1 및 제2 진자(200, 300)를 지지플레이트(100)에 결합하는 결합핀(400)과, 지지플레이트(100)의 원주방향을 따라 복수 개 배치되는 제1 및 제2 진자(200, 300)가 이웃하는 제1 및 제2 진자(200, 300)와 충돌하는 것을 방지하고, 제1 및 제2 진자(200, 300)가 지지플레이트(100)와 맞닿았을 때 충격을 방지하기 위해 제1 및 제2 진자(200, 300)의 양단에 배치되는 댐퍼(500)를 포함하여 이루어진다.

도 6에는 진동저감장치(1000)의 정면투시도가 도시되어 있고, 도 7에는 본 발명의 일실시 예에 따른 지지플레이트(100)의 정면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 지지플레이트(100)의 일측에는 제1 진자(200)가 배치되며, 도시되지는 않았지만, 지지플레이트(100)의 타측에는 제2 진자(300)가 배치된다. 즉 제1 진자(200)와 제2 진자(300) 한 쌍이 지지플레이트(100)의 일면 및 타면과 외주연을 감싸도록 결합될 수 있다. 이하 제1 진자(200)를 위주로 설명한다. 제1 진자(200)는 복수 개가 지지플레이트(100)의 원주 방향을 따라 방사상으로 배치된다. 제1 진자(200)는 결합핀(400)을 통해 지지플레이트(100)에 결합되며, 지지플레이트(100)에 형성된 핀홀(120)을 따라 결합핀(400)이 회동함에 따라 원주 방향 또는 반경방향으로 진자 운동 가능하도록 구성된다. 이때 제1 진자(200)와 이웃하는 제1 진자(200)가 진자 운동 시 서로 충돌하지 않도록 제1 진자(200)의 타측과, 이웃하는 제1 진자(200)의 일측은 서로 이격 배치된다. 보다 구체적으로 제1 진자(200)의 타측과, 이웃하는 제1 진자(200)의 일측이 서로 이격되도록 이들 사이에는 이격 돌기(105)가 형성될 수 있다. 또한 제1 진자(200)의 양측에는 제1 진자(200)의 타측과, 이웃하는 제1 진자(200)의 일측이 서로 충돌하지 않도록 댐퍼(500)가 구비되며, 댐퍼(500)를 통해 제1 진자(200)의 진자 운동에 의해 제1 진자(200)와 지지플레이트(100)가 서로 맞닿았을 때의 충격을 감소시키도록 구성된다. 따라서 댐퍼(500)는 탄성이 있는 폴리머 재질로 이루어질 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이 지지플레이트(100)는 몸체(110)와 몸체(110)의 중심을 관통하는 관통홀(111)과, 몸체(110)의 원주방향을 따라 형성된 핀홀(120)과, 이격돌기(105)의 양측에 형성된 댐퍼홈(150)을 포함하여 이루어진다.

핀홀(120)은 진자(200, 300) 결합 시 결합핀(400)이 끼워져 원주 방향 또는 반경방향으로 회동 가능하도록 구성되며, 진자(200, 300)의 진자 운동을 보다 원활하게 하기 위해 반경방향 외측이 라운드형으로 이루어진 반원형으로 이루어진다.

핀홀(120)은 제1 진자(200) 하나 당 한 쌍이 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 가감 될 수 있음은 자명하다. 상기 한 쌍의 핀홀(120)의 양측에는 각각 댐퍼홈(150)이 한 쌍 형성된다. 댐퍼홈(150)은 지지플레이트(100)의 외주면에서 반경방향 내측으로 함몰 형성되며, 제1 진자(200) 결합 시 댐퍼(500)가 끼워져 회동 가능하도록 구성된다. 즉 제1 진자(200) 회동 시 댐퍼(500)가 댐퍼홈(150)의 외주면에 맞닿아 제1 진자(200)의 진동 및 충격을 방지하도록 구성된다. 한 쌍의 댐퍼홈(150)과 이웃하는 한 쌍의 댐퍼홈 사이에는 이격돌기(105)가 형성되어 제1 진자(200)와 이웃하는 제1 진자의 충돌을 방지하게 된다.

도 8에는 본 발명의 일실시 예에 따른 진자(200, 300)의 정면도가 도시되어 있다. 제1 진자(200)와 제2 진자(300)는 지지플레이트(100)에 결합되는 위치만 서로 대향될 뿐 그 형상은 동일하므로 이하 제1 진자(200)를 위주로 상세하게 설명한다.

제1 진자(200)는 지지플레이트(100)의 외주연을 감싸도록 호 형으로 이루어진 진자몸체(210)를 포함하다. 진자몸체(210)에는 원주 방향을 따라 결합핀(400)이 결합되는 핀고정홀(220)이 복수 개 형성된다. 즉 결합핀(400)의 축방향 일측은 제1 진자(200)에 결합되고, 축방향 타측은 제2 진자(300)에 결합된다. 또한, 결합핀(400)은 핀홀(120)을 관통하도록 형성되며, 결합핀(400)이 핀홀(120)을 따라 회동함에 따라 제1 진자(200) 및 제2 진자(300)가 진자운동하게 된다.

진자몸체(210)에는 양단에 근접하여 댐퍼홀(250)이 형성된다. 댐퍼홀(250)은 댐퍼(500)의 결합을 위한 구성으로 댐퍼(500)의 축방향 일측은 제1 진자(200)에 결합되고, 축방향 타측은 제2 진자(300)에 결합된다. 또한, 댐퍼(500)는 댐퍼홈(150)에 끼워지도록 형성되며, 제1 및 제2 진자(200, 300)의 진자 운동 시 댐퍼홈(150)의 외주면에 맞닿도록 구성되어 제1 진자(200) 및 제2 진자(300)의 충돌 방지 및 지지플레이트(100)와 맞닿았을 때 충격을 방지하게 된다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

1000 : 진동저감장치
100 : 지지플레이트 105 : 이격돌기
110 : 몸체 120 : 핀홀
150 : 댐퍼홈
200 : 제1 진자 210 : 진자몸체
220 : 핀고정홀 250 : 댐퍼홀
300 : 제2 진자
400 : 결합핀
500 : 댐퍼

Claims

프론트 커버와, 상기 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러와, 상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈과, 상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터와, 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결하는 피스톤을 구비한 록업 클러치와, 상기 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 토셔널 댐퍼와, 상기 토셔널 댐퍼에 연결되어 상기 토셔널 댐퍼로 전달되는 구동력을 변속기로 전달하는 스플라인 허브를 포함하는 차량용 토크 컨버터에 있어서,
상기 차량용 토크 컨버터는,
상기 토셔널 댐퍼의 일측 또는 상기 스플라인 허브의 일측에 결합되는 진동 저감 장치; 를 포함하며,
상기 진동 저감 장치는,
지지플레이트;
상기 지지플레이트의 일측 또는 양측에 배치되는 복수의 진자;
상기 진자를 원심력에 따라 위치를 가변시키면서 상기 지지플레이트에 결합시키는 복수의 결합핀; 및
상기 진자의 양측에 구비되어 상기 진자의 위치 가변 시 상기 지지플레이트와의 충격을 방지하는 댐퍼; 를 포함하되,
상기 지지플레이트에는
상기 진자의 일측과 상기 진자와 이웃하는 진자의 타측이 서로 이격되도록 상기 진자와 이웃하는 진자 사이에 이격돌기가 반경방향 외측으로 돌출 형성되는, 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치.
제 1항에 있어서,
상기 지지플레이트에는
상기 결합핀이 끼워지는 다수의 핀홀이 상기 지지플레이트의 원주 방향을 따라 방사상으로 배치되며, 상기 핀홀은 반경방향 외측이 라운드 모양으로 이루어지는, 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 진자는,
복수 개가 상기 지지플레이트의 원주 방향을 따라 방사상으로 배치되며,
상기 결합핀이 끼워지는 핀고정홀이 원주 방향을 따라 복수 개 형성되고,
상기 진자의 양단에 각각 인접하며, 상기 댐퍼가 결합되는 댐퍼홀이 한 쌍 형성되는, 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치.
제 1항에 있어서,
상기 지지플레이트에는,
상기 진자 결합 시 상기 댐퍼에 대응되도록 반경방향 내측으로 함몰 형성되는 댐퍼홈; 을 포함하여 이루어지는, 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치.
제 5항에 있어서,
상기 댐퍼홈은,
상기 복수의 핀홀 양측에 각각 한 쌍 형성되며, 상기 한 쌍의 댐퍼홈 중 일측에 배치된 댐퍼홈과 이웃하는 한 쌍의 댐퍼홈 중 타측에 배치된 댐퍼홈은 서로 이격 배치되는, 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치.
제 5항에 있어서,
상기 댐퍼홈은,
상기 이격돌기의 양측에 각각 한 쌍 형성되는, 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치.
제 1항에 있어서,
상기 댐퍼는, 폴리머 재질로 이루어진, 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치.