KR101729956B1 - 내장형 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치 - Google Patents

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

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

본 발명은 차량용 토크 컨버터에 구비되어 토크 컨버터의 회전 방향의 진동 및 충격을 감쇄시키는 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 쌍의 지지플레이트 사이에 내장형 진자를 구비하여 진자의 수를 줄이고, 내구성을 향상시킨 내장형 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치에 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 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)가 외부로 노출되어 손상의 우려가 있고, 진자(32, 23) 이동 시 발생되는 충격을 통해 진동 및 충격 저감 효율이 떨어지는 문제가 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 한 쌍의 지지플레이트 사이에 내장형 진자를 구비하여 진자의 개수를 줄이고 진자의 내구성을 향상시킨 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 내장형 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, 축 방향으로 이격 배치된 한 쌍의 지지플레이트; 상기 한 쌍의 지지플레이트 사이에 배치되는 복수의 진자; 및 상기 진자를 원심력에 따라 위치를 가변시키면서 상기 지지플레이트에 결합시키는 복수의 결합핀; 를 포함한다.

이때, 상기 지지플레이트에는 상기 결합핀이 끼워지는 다수의 제1 핀홀이 상기 지지플레이트의 원주 방향을 따라 방사상으로 배치되며, 상기 제1 핀홀은 라운드 모양의 장공으로 이루어진다.

또한, 상기 진자는, 복수 개가 상기 지지플레이트의 원주 방향을 따라 방사상으로 배치되며, 상기 결합핀이 회동 가능하도록 끼워지는 제2 핀홀이 원주 방향을 따라 복수 개가 라운드 모양의 장공으로 이루어진다.

또한, 상기 제1 핀홀은, 반경 방향 내측 또는 외측 중 어느 한 측으로 라운드 형성되며, 상기 제2 핀홀은 반경 방향 내측 또는 외측 중 다른 한 측으로 라운드 형성된다.

아울러, 상기 진동 저감 장치는, 상기 한 쌍의 지지플레이트 사이에 상기 진자의 반경방향 내측에 고정플레이트; 가 더 구비된다.

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.

통상적으로 하나의 플레이트의 일측과 타측에 한 쌍이 배치되는 진자에 비해 한 쌍의 플레이스 사이에 단수의 내장형 진자가 배치되기 때문에 진자의 개수가 줄어드는 장점이 있고, 진자가 플레이트 내부에 배치되어 유체 저항이 줄어듦에 따라 진자의 움직임에 대한 방해요소가 적어지고, 진자의 움직임 예측이 용이한 효과가 있다.

또한, 진자가 외부에 노출되지 않고, 지지플레이트 사이에 내장됨에 따라 진자의 내구성이 확보되는 효과가 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
도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 진자 단면도(AA')

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 이루어지며, 축방향으로 이격 배치된 한 쌍의 지지플레이트(100, 200)와, 한 쌍의 지지플레이트(100, 200) 사이에 배치되어 원주방향 및 반경방향으로 회동 가능하도록 결합되는 진자(500)와, 한 쌍의 지지플레이트(100, 200) 사이에 배치되며, 진자(500)의 반경방향 내측에 구비된 고정플레이트(300)와, 진자(500)가 지지플레이트(100, 200) 상에서 회동 가능하도록 진자(500)를 지지플레이트(100, 200)에 결합하고, 고정플레이트(300)를 지지플레이트(100, 200)에 고정하는 결합핀(600)을 포함하여 이루어진다.

도 6에는 진동저감장치(1000)의 정면투시도가 도시되어 있고, 도 7에는 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 지지플레이트(100)의 정면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 지지플레이트(100, 200)의 사이에는 진자(500)가 배치되며, 도시되지는 않았지만, 제1 지지플레이트(100)의 축방향 타측에는 제2 지지플레이트(200)가 배치된다. 즉 제1 지지플레이트(100)와 제2 지지플레이트(200) 한 쌍이 진자(500)의 일측과 타측을 감싸도록 결합될 수 있다. 이하 제1 지지플레이트(100)를 위주로 설명한다. 진자(500)는 복수 개가 지지플레이트(100)의 원주 방향을 따라 방사상으로 배치된다. 진자(500)는 결합핀(600)을 통해 지지플레이트(100)에 결합되며, 지지플레이트(100)에 형성된 제1 핀홀(111)을 따라 결합핀(600)이 회동함에 따라 원주 방향 또는 반경방향으로 진자 운동 가능하도록 구성된다.

도 7에 도시된 바와 같이 지지플레이트(100)는 몸체(110)와 몸체(110)의 중심을 관통하는 관통홀(150)과, 몸체(110)의 원주방향을 따라 형성된 제1 핀홀(111)과, 고정플레이트(300)와의 결합을 위해 몸체(110)의 내주연측에 형성된 고정플레이트결합부(120) 및 고정플레이트결합부(120)의 원주방향을 따라 형성된 고정홀(121)을 포함하여 이루어진다.

제1 핀홀(111)은 진자(500) 결합 시 결합핀(600)이 끼워져 원주 방향 또는 반경방향으로 회동 가능하도록 구성되며, 진자(500)의 진자 운동을 보다 원활하게 하기 위해 라운드형의 장공으로 이루어지며, 반경방향 외측으로 볼록하게 형성된다.

제1 핀홀(111)은 진자(500) 하나 당 한 쌍이 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 가감 될 수 있음은 자명하다.

도 8에는 본 발명의 일실시 예에 따른 진자(500)의 정면도가 도시되어 있고, 도 9에는 진자(500)의 단면도가 도시되어 있다. 진자(500)는 지지플레이트(100, 200)의 내면에 구비되며, 호 형으로 이루어진 진자몸체(510)를 포함하다. 진자몸체(510)에는 원주 방향을 따라 결합핀(600)이 결합되는 제2 핀홀(520)이 복수 개 형성된다. 즉 결합핀(600)은 지지플레이트(100)의 제1 핀홀(111), 제2 핀홀(520) 및 제2 지지플레이트(200)의 제1 핀홀을 순차적으로 관통하도록 형성되며, 결합핀(600)이 제1 및 제2 핀홀(111, 520)을 따라 회동함에 따라 진자(500)가 진자운동하게 된다.

이때 제2 핀홀(520)은 결합핀(600)이 끼워져 원주 방향 또는 반경방향으로 회동 가능하도록 구성되며, 진자(500)의 진자 운동을 보다 원활하게 하기 위해 라운드형의 장공으로 이루어지고, 상기 라운드는 반경방향 내측으로 볼록하게 형성된다.

또한 진자의 내주연에는 반경방향 외측으로 함몰 형성된 진자홈(530)이 원주방향을 따라 형성된다. 진자홈(530)은 진자(500) 운동 시 진자(500)와 고정플레이트(300)와의 충격을 저감시켜 진자(500)와 고정플레이트(300)의 충돌을 방지하는 효과가 있다. 도면상에는 도시되지 않았으나, 진자홈(530) 상에 폴리머 소재의 댐퍼를 적용할 경우 진자의 거동에 따른 진동 저감 효과가 배가 될 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 : 진동저감장치
100, 200 : 지지플레이트
110 : 몸체 111 : 제1 핀홀
120 : 고정플레이트결합부 121 : 고정홀
300 : 고정플레이트
500 : 진자 510 : 몸체
520 : 제2 핀홀 530 : 진자홈
600 : 결합핀

Claims (5)

1. 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,
   축 방향으로 이격 배치된 한 쌍의 지지플레이트;
   상기 한 쌍의 지지플레이트 사이에 배치되는 복수의 진자;
   상기 진자를 원심력에 따라 위치를 가변시키면서 상기 지지플레이트에 결합시키는 복수의 결합핀; 및
   상기 한 쌍의 지지플레이트 사이에 상기 진자의 반경방향 내측에 구비된 고정플레이트; 을 포함하며,
   상기 한 쌍의 지지플레이트는, 상기 진자의 일측과 타측을 감싸도록 결합되고,
   상기 진자는, 내주연에 진자와 상기 고정플레이트와의 충격을 저감시키기 위해 반경방향 외측으로 함몰 형성된 진자홈; 을 더 포함하는, 내장형 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 지지플레이트에는
   상기 결합핀이 끼워지는 다수의 제1 핀홀이 상기 지지플레이트의 원주 방향을 따라 방사상으로 배치되며, 상기 제1 핀홀은 라운드 모양의 장공으로 이루어지는, 내장형 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 진자는,
   복수 개가 상기 지지플레이트의 원주 방향을 따라 방사상으로 배치되며,
   상기 결합핀이 회동 가능하도록 끼워지는 제2 핀홀이 원주 방향을 따라 복수 개가 라운드 모양의 장공으로 이루어진, 내장형 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제1 핀홀은, 반경 방향 내측 또는 외측 중 어느 한 측으로 라운드 형성되며, 상기 제2 핀홀은 반경 방향 내측 또는 외측 중 다른 한 측으로 라운드 형성된, 내장형 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치.
   
5. 삭제

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