KR101707804B1 - 진자를 이용한 진동저감장치를 포함하는 차량용 토크 컨버터 - Google Patents

진자를 이용한 진동저감장치를 포함하는 차량용 토크 컨버터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 토크 컨버터에 구비되어 토크 컨버터의 회전 방향의 진동 및 충격을 감쇄시키는 진동 저감 장치를 포함하는 차량용 토크 컨버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터빈과 트랜스미션 사이에 구비되는 허브에 진자를 구비하여 댐핑 효율을 향상시킨 진자를 이용한 진동저감장치를 포함하는 차량용 토크 컨버터에 관한 것이다.

Description

진자를 이용한 진동저감장치를 포함하는 차량용 토크 컨버터{Vibration Reduction Apparatus Using Pendulum for Motor Vehicle Torque Converter}
본 발명은 차량용 토크 컨버터에 구비되어 토크 컨버터의 회전 방향의 진동 및 충격을 감쇄시키는 진동 저감 장치를 포함하는 차량용 토크 컨버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터빈과 트랜스미션 사이에 구비되는 허브에 진자를 구비하여 댐핑 효율을 향상시킨 진자를 이용한 진동저감장치를 포함하는 차량용 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 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 작동할 때 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(1), 이 프론트 커버(1)에 연결되어 함께 회전하는 임펠러(2), 임펠러(2)와 마주하는 위치에 배치되는 터빈(3), 그리고 임펠러(2)와 터빈(3) 사이에 위치하여 터빈(3)으로부터 나오는 오일의 흐름을 바꾸어 임펠러(2) 측으로 전달하는 리엑터(4, 또는 '스테이터'라고도 함)를 포함한다. 임펠러(2) 측으로 오일을 전달하는 리엑터(4)는 프론트 커버(1)와 동일한 회전 중심을 가진다. 그리고 토크 컨버터는 엔진과 변속기를 직접 연결하는 수단으로 록업 클러치(5)가 제공된다. 록업 클러치(5)는 프론트 커버(1)와 터빈(3) 사이에 배치된다.
록업 클러치(5)는 대략 원판 형으로 이루어지며 축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤(6)을 구비하고 있다.
그리고 록업 클러치(5)에는 토셔널 댐퍼(7, Torsional damper)가 결합된다. 토셔널 댐퍼(7)는 록업 클러치(5)를 통해 전달되는 구동력을 터빈(3)에 전달하여 축의 회전 방향으로 작용하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇄시키는 역할을 한다.
상술한 록업 클러치(5)는 프론트 커버(1)와 피스톤(6) 사이에 배치되는 마찰 플레이트(8)를 포함한다. 마찰플레이트(8)는 양측면에 마찰재(8a)가 결합된다. 따라서 록업 클러치(5)는 유압에 의해 피스톤(6)이 프론트커버(1)를 향하는 방향으로 이동하면 마찰재(8a)들이 프론트 커버(1)와 피스톤(6)에 밀착되면서 프론트 커버(1)로 전달된 구동력이 마찰 플레이트(8)로 전달될 수 있다.
최근에는 토셔널 댐퍼(7)에서 발생되는 진동 및 충격을 저감시키기 위해 진자를 이용한 진동저감장치를 토셔널 댐퍼(7)에 적용한 기술이 공지된 바 있다.
도 2에는 종래의 진동저감장치(50)가 적용된 토크컨버터(100)의 단면개략도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 토셔널 댐퍼(20)는 록업 클러치(14)와 터빈(8) 사이에 구비되는 제1 토셔널 댐퍼(21)와 터빈(8)과 허브(49) 사이에 구비되는 제2 토셔널 댐퍼(22)로 구성된다. 이때 진동저감장치(50)는 제1 토셔널 댐퍼(21)와 제2 토셔널 댐퍼(22) 사이에 위치한 터빈(8)에 구비되어 토셔널 댐퍼(20)에서 발생되는 진동 및 충격을 저감시키게 된다.
진동저감장치(50)는 원심력에 의해 방사상 방향으로 이동하는 진자들이 배치되어 질량체 역할을 하여 토셔널 댐퍼(20) 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수할 수 있다.
상기와 같은 진동저감장치(50)가 적용된 토크컨버터(100)는 진자(52, 53)의 운동을 통해 토셔널 댐퍼(20)의 진동 및 충격을 저감할 수 있는 장점이 있으나, 최근에는 차량 탑승자의 감성 품질 향상을 위해 차량의 진동 및 충격 감소를 위한 요구 조건(Needs)이 더욱 강화됨에 따라 기존의 진동저감장치가 적용된 토크컨버터에 비해 진동 및 충격 감소 효율이 우수한 토크컨버터의 개발이 요구되고 있다.
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 진동저감장치를 토크컨버터에 적용하되, 진동저감장치를 터빈과 트랜스미션을 연결하는 허브, 즉 제2 토셔널 댐퍼의 후단에 배치하여 진동 및 충격 감소 효율을 증가시킨 진자를 이용한 진동저감장치를 포함하는 차량용 토크 컨버터를 제공함에 있다.
본 발명의 진자를 이용한 진동저감장치를 포함하는 차량용 토크 컨버터는, 프론트 커버 및 상기 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러를 포함하는 메인맴버와, 상기 메인맴버와 마주하는 위치에 배치되는 중간맴버와, 상기 메인맴버와 중간맴버 사이에 위치하여 상기 중간맴버로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 메인맴버 측으로 바꾸는 리엑터와, 상기 메인맴버 또는 상기 중간맴버에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 토셔널 댐퍼와, 상기 토셔널 댐퍼에 연결되어 상기 토셔널 댐퍼로 전달되는 구동력을 변속기로 전달하는 허브를 포함하는 차량용 토크 컨버터에 있어서, 상기 차량용 토크 컨버터는, 상기 허브의 일측에 결합되는 진동 저감 장치; 를 포함하며, 상기 진동저감장치는, 지지플레이트; 상기 지지플레이트의 일측 또는 양측에 배치되는 복수의 진자; 및 상기 진자를 원심력에 따라 위치를 가변시키면서 상기 지지플레이트에 결합시키는 복수의 결합핀; 을 포함한다.
이때, 상기 토셔널 댐퍼는 상기 메인맴버와 중간맴버 사이에 구비되는 제1 토셔널 댐퍼; 및 상기 중간맴버와 허브 사이에 구비되는 제2 토셔널 댐퍼; 로 구성된다.
또한, 상기 제1 토셔널 댐퍼는 각각 주요소와 부 요소를 가지고, 상기 제2 토셔널 댐퍼는 각각 주요소와 부요소를 가지되, 상기 제1 토셔널 댐퍼의 주요소는, 상기 메인맴버이며, 부요소는 상기 중간맴버이고, 상기 제2 토셔널 댐퍼의 주요소는, 상기 중간맴버이며, 부요소는 상기 허브인 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 토크 컨버터는, 상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈을 포함하며, 상기 터빈은, 상기 제1 토셔널 댐퍼의 주요소, 상기 제1 토셔널 댐퍼의 부요소, 상기 제2 토셔널 댐퍼의 주요소 및 상기 제2 토셔널 댐퍼의 부요소 중 선택되는 어느 한 곳에 위치한다.
또한, 상기 제2 토셔널 댐퍼의 주요소와 제1 토셔널 댐퍼의 부요소가 상대회동 불가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 진동저감장치는, 상기 제2 토셔널 댐퍼의 부 요소에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 진자를 이용한 진동저감장치를 포함하는 차량용 토크 컨버터는, 기존의 터빈에 구비되는 진동저감장치를 허브 측으로 이동시켜 터빈에 구비된 진동저감장치에 비해 토셔널 댐퍼의 회전 방향의 진동 및 충격을 현저하게 감소시켜 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 일반적인 토크 컨버터의 축 방향 단면도
도 2는 종래의 진동저감장치를 포함하는 토크컨버터의 개략단면도
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 토셔널 댐퍼의 개략단면도(트윈 댐퍼형)
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 토셔널 댐퍼의 동력전달도(트윈 댐퍼형)
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 토셔널 댐퍼의 개략단면도(시리즈 댐퍼형)
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 토셔널 댐퍼의 개략단면도(터빈 댐퍼형)
도 5는 본 발명의 진동저감장치의 분해사시도
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
-실시 예 1(트윈 댐퍼형)
도 3에는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 진자를 이용한 진동저감장치를 포함하는 차량용 토크 컨버터(1000, 이하 '토크 컨버터')의 단면개략도가 도시되어 있고, 도 4에는 토크 컨버터(1000)의 동력전달도가 도시되어 있다.
본실시 예에는 트윈댐퍼형 토크 컨버터의 구성이 기재되어 있으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고, 후술되는 제2 실시 예의 시리즈 댐퍼 또는 제3 실시 예의 터빈 댐퍼에도 적용이 가능하며, 더 나아가 허브(500) 측에 진자 댐퍼가 장착되는 토크 컨버터에 모두 적용될 수 있다.
도시된 바와 같이 토크 컨버터(1000)는 크게 메인맴버(100), 중간맴버(300), 토셔널 댐퍼(400), 허브(500) 및 진동저감장치(600)를 포함하여 구성된다.
메인맴버(100)는 프론트 커버(110), 록업 클러치(120), 피스톤(130) 및 임펠러(200)를 포함한다. 이때, 중간맴버(300)는 터빈(350)과 연결될 수 있다.
토크 컨버터(1000)는 엔진의 크랭크축에 연결되어 회전하는 프론트 커버(110), 이 프론트 커버(110)에 연결되어 함께 회전하는 임펠러(200), 임펠러(200)와 마주하는 위치에 배치되는 터빈(350), 그리고 임펠러(200)와 터빈(350) 사이에 위치하여 터빈(350)으로부터 나오는 오일의 흐름을 바꾸어 임펠러(200) 측으로 전달하는 리엑터(250, 또는 '스테이터'라고도 함)를 포함한다. 임펠러(200) 측으로 오일을 전달하는 리엑터(250)는 프론트 커버(110)와 동일한 회전 중심을 가진다. 그리고 토크 컨버터(1000)는 엔진과 변속기를 직접 연결하는 수단으로 록업 클러치(120)가 제공된다. 록업 클러치(120)는 프론트 커버(110)와 터빈(350) 사이에 배치된다.
록업 클러치(120)는 대략 원판 형으로 이루어지며 축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤(130)을 구비하고 있다.
그리고 록업 클러치(120)에는 토셔널 댐퍼(400, Torsional damper)가 결합된다. 토셔널 댐퍼(400)는 록업 클러치(120)를 통해 전달되는 구동력을 터빈(350)에 전달하여 축의 회전 방향으로 작용하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇄시키는 역할을 한다.
토셔널 댐퍼(400)는 메인맴버(100)와 중간맴버(300) 사이에 구비되는 제1 토셔널 댐퍼(410)와 중간맴버(300)와 허브(500) 사이에 구비되는 제2 토셔널 댐퍼(420)로 구성된다.
이때 진동저감장치(600)는 제2 토셔널 댐퍼(420)의 후단에 위치한 허브(500) 상에 구비되어 토셔널 댐퍼(400)에서 발생되는 진동 및 충격을 저감시키게 된다.
진동저감장치(600)는 원심력에 의해 방사상 방향으로 이동하는 진자들이 배치되어 질량체 역할을 하여 토셔널 댐퍼(400) 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수할 수 있다.
또한, 제1 토셔널 댐퍼(410)와 제2 토셔널 댐퍼(420)는 각각 주요소와 부요소를 가지며, 제1 토셔널 댐퍼(410)의 주요소는, 메인맴버(100)가 되며, 부요소는 중간맴버(300)가 될 수 있다. 또한, 제2 토셔널 댐퍼(420)의 주요소는 중간맴버(300)가 되고, 부요소는 허브(500)가 될 수 있다.
이때, 제2 토셔널 댐퍼(420)의 주요소와 제1 토셔널 댐퍼(410)의 부요소가 상대회동 불가능하게 연결될 수 있다. 즉 제1 토셔널 댐퍼(410)와 제2 토셔널 댐퍼(420)는 제2 토셔널 댐퍼(420)의 주요소와 제1 토셔널 댐퍼(410)의 부요소 사이에 댐퍼나 다른 동력 전달 부재를 통해 상대 회동하는 대상이 아니며, 하나의 부재로 작동할 수 있다.
아울러, 진동저감장치(600)는 제2 토셔널 댐퍼(420)의 부요소 즉 허브(500)에 배치될 수 있다.
-실시 예 2(시리즈 댐퍼형)
도 5에는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 진자를 이용한 진동저감장치를 포함하는 차량용 토크 컨버터(1000, 이하 '토크 컨버터')의 단면개략도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 토크 컨버터(1000)는 크게 메인맴버(100), 중간맴버(300), 토셔널 댐퍼(400), 허브(500) 및 진동저감장치(600)를 포함하여 구성된다.
메인맴버(100)는 프론트 커버(110), 록업 클러치(120), 피스톤(130) 및 임펠러(200)를 포함한다. 이때 허브(500)는 터빈(550)과 연결될 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 토크 컨버터(1000)는 상술된 제1 실시 예에 따른 토크 컨버터와 기본 구성은 유사하므로 세부 구성의 상세한 설명은 생략하며 이하 차이가 있는 구성만 상세히 설명하기로 한다.
토셔널 댐퍼(400)는 록업 클러치(120)와 중간맴버(300) 사이에 구비되는 제1 토셔널 댐퍼(410)와, 중간맴버(300)와 허브(500) 및 터빈(550) 사이에 구비되는 제2 토셔널 댐퍼(420)로 구성된다.
이때 진동저감장치(600)는 제2 토셔널 댐퍼(420)의 후단에 위치한 허브(500) 상에 구비되어 토셔널 댐퍼(400)에서 발생되는 진동 및 충격을 저감시키게 된다.
또한, 제1 토셔널 댐퍼(410)와 제2 토셔널 댐퍼(420)는 각각 주요소와 부요소를 가지며, 제1 토셔널 댐퍼(410)의 주요소는, 메인맴버(100)가 되며, 부요소는 중간맴버(300)가 될 수 있다. 또한, 제2 토셔널 댐퍼(420)의 주요소는 중간맴버(300)가 되고, 부요소는 허브(500)와 터빈(550)이 될 수 있다.
아울러, 진동저감장치(600)는 제2 토셔널 댐퍼(420)의 부요소 즉 허브(500)에 배치될 수 있다.
-실시 예 3(터빈 댐퍼형)
도 6에는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 진자를 이용한 진동저감장치를 포함하는 차량용 토크 컨버터(1000, 이하 '토크 컨버터')의 단면개략도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 토크 컨버터(1000)는 크게 메인맴버(100), 중간맴버(300), 토셔널 댐퍼(400), 허브(500) 및 진동저감장치(600)를 포함하여 구성된다.
메인맴버(100)는 프론트 커버(110), 록업 클러치(120), 피스톤(130) 및 임펠러(200)를 포함한다. 또한 메인맴버(100)는 터빈(150)과 연결될 수 있다.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 토크 컨버터(1000)는 상술된 제1 실시 예에 따른 토크 컨버터와 기본 구성은 유사하므로 세부 구성의 상세한 설명은 생략하며 이하 차이가 있는 구성만 상세히 설명하기로 한다.
토셔널 댐퍼(400)는 메인맴버(100) 및 터빈(150)과 중간맴버(300) 사이에 구비되는 제1 토셔널 댐퍼(410)와 중간맴버(300)와 허브(500) 사이에 구비되는 제2 토셔널 댐퍼(420)로 구성된다.
이때 진동저감장치(600)는 제2 토셔널 댐퍼(420)의 후단에 위치한 허브(500) 상에 구비되어 토셔널 댐퍼(400)에서 발생되는 진동 및 충격을 저감시키게 된다.
또한, 제1 토셔널 댐퍼(410)와 제2 토셔널 댐퍼(420)는 각각 주요소와 부요소를 가지며, 제1 토셔널 댐퍼(410)의 주요소는, 터빈(150)을 포함하는 메인맴버(100)가 되며, 부요소는 중간맴버(300)가 될 수 있다. 또한, 제2 토셔널 댐퍼(420)의 주요소는 중간맴버(300)가 되고, 부요소는 허브(500)가 될 수 있다.
아울러, 진동저감장치(600)는 제2 토셔널 댐퍼(420)의 부요소 즉 허브(500)에 배치될 수 있다.
도 7에는 진동저감장치(600)의 분해사시도가 도시되어 있다. 진동저감장치(600)는, 지지플레이트(610), 다수의 진자(620, 630), 그리고 다수의 결합핀(650)을 포함하여 구성된다.
지지플레이트(610)는 제2 토셔널 댐퍼(420)의 후단에 리벳으로 결합될 수 있다. 진자(620, 630)는 지지플레이트(610)의 원주 방향을 따라 일정거리 자유회동 가능하도록 지지플레이트(610)에 결합된다.
이러한 진동저감장치(600)는 원심력에 의해 방사상 방향으로 이동하는 진자(620, 630)를 통해 토셔널 댐퍼(400)의 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수할 수 있다.
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 : 토크 컨버터
100 : 메인맴버
150, 350, 550 : 터빈
200 : 임펠러
300 : 중간맴버
400 : 토셔널 댐퍼
500 : 허브
600 : 진동저감장치

Claims (6)

  1. 프론트 커버 및 상기 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러를 포함하는 메인맴버와, 상기 메인맴버와 마주하는 위치에 배치되는 중간맴버와, 상기 메인맴버와 중간맴버 사이에 위치하여 상기 중간맴버로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 메인맴버 측으로 바꾸는 리엑터와, 상기 메인맴버 또는 상기 중간맴버에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 토셔널 댐퍼와, 상기 토셔널 댐퍼에 연결되어 상기 토셔널 댐퍼로 전달되는 구동력을 변속기로 전달하는 허브를 포함하는 차량용 토크 컨버터에 있어서,
    상기 차량용 토크 컨버터는,
    상기 허브의 일측에 결합되는 진동 저감 장치; 를 포함하며,
    상기 진동 저감 장치는,
    지지플레이트;
    상기 지지플레이트의 일측 또는 양측에 배치되는 복수의 진자; 및
    상기 진자를 원심력에 따라 위치를 가변시키면서 상기 지지플레이트에 결합시키는 복수의 결합핀;을 포함하고,
    상기 토셔널 댐퍼는
    상기 메인맴버와 중간맴버 사이에 구비되는 제1 토셔널 댐퍼; 및
    상기 중간맴버와 허브 사이에 구비되는 제2 토셔널 댐퍼; 로 구성되며,
    상기 제1 토셔널 댐퍼는 각각 주요소와 부 요소를 가지고, 상기 제2 토셔널 댐퍼는 각각 주요소와 부요소를 가지되,
    상기 제1 토셔널 댐퍼의 주요소는, 상기 메인맴버이며, 부요소는 상기 중간맴버이고,
    상기 제2 토셔널 댐퍼의 주요소는, 상기 중간맴버이며, 부요소는 상기 허브이고,
    상기 토크 컨버터는, 상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈을 포함하며,
    상기 터빈은, 상기 제1 토셔널 댐퍼의 주요소인 록업클러치 또는, 상기 제2 토셔널 댐퍼의 부요소인 허브에 위치하는, 진자를 이용한 진동저감장치를 포함하는 차량용 토크 컨버터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 토셔널 댐퍼의 주요소와 제1 토셔널 댐퍼의 부요소가 상대회동 불가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는, 진자를 이용한 진동저감장치를 포함하는 차량용 토크 컨버터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 진동저감장치는,
    상기 제2 토셔널 댐퍼의 부 요소에 배치되는 것을 특징으로 하는, 진자를 이용한 진동저감장치를 포함하는 차량용 토크 컨버터.
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