KR101839476B1 - 엔진과 토크 컨버터의 연결장치 - Google Patents

엔진과 토크 컨버터의 연결장치 Download PDF

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이진수
홍순석
신순철
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Abstract

본 발명의 목적은 엔진과 토크 컨버터를 플렉스 플레이트로 연결하는 작업을 용이하게 하고, 생산성을 향상시키는 엔진과 토크 컨버터의 연결장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진과 토크 컨버터의 연결장치는, 엔진과 토크 컨버터 사이에 배치되는 플렉스 플레이트로 상기 엔진의 크랭크 샤프트를 상기 토크 컨버터의 프론트 커버에 연결하며, 상기 프론트 커버는 원주방향을 따라 간격을 두고 절개되는 절개부재들을 갖는 콜렛을 상기 플렉스 플레이트 측에 구비하고, 상기 플렉스 플레이트는 상기 콜렛에 대응하는 피체결부재를 구비하며, 상기 콜렛은 상기 피체결부재에 체결된다.

Description

엔진과 토크 컨버터의 연결장치 {CONNECTING APPARATUS FOR ENGINE AND TORQUE CONVERTER}
본 발명은 엔진과 토크 컨버터의 연결장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 출력과 토크 컨버터의 입력을 플렉스 플레이트(flex plate)로 연결하는 엔진과 토크 컨버터의 연결장치에 관한 것이다.
일반적으로, 토크 컨버터는 차량의 엔진과 자동변속기 사이에 설치되어, 유체 마찰력을 이용하여 엔진의 출력을 자동변속기에 전달한다. 일례로써, 토크 컨버터는 엔진의 출력이 입력되는 프론트 커버, 프론트 커버와 일체로 회전하는 임펠러, 임펠러에서 토출되는 유체에 의하여 회전되는 터빈, 및 터빈에서 임펠러로 되돌아 가는 유체의 흐름을 임펠러의 회전 방향으로 향하게 하여 토크 변화율을 증대시키는 리엑터("스테이터" 라고도 함)를 포함한다.
엔진의 출력과 토크 컨버터의 입력을 연결하는데, 플렉스 플레이트(flex plate)가 사용된다. 즉 플렉스 플레이트는 일측으로 엔진의 크랭크 샤프트에 연결되고 다른 일측으로 토크 컨버터의 프론트 커버에 연결되어, 크랭크 샤프트를 프론트 커버에 직결한다.
이를 위하여, 프론트 커버는 플렉스 플레이트를 향하여 볼트를 구비하고, 이에 대응하는 플렉스 플레이트는 관통구를 구비한다. 플렉스 플레이트의 관통구에 볼트를 결합하고, 볼트에 별도의 너트를 체결하므로 플렉스 플레이트와 프론트 커버가 상호 연결된다.
또는, 프론트 커버는 플렉스 플레이트를 향하여 러그(lug)를 구비하고, 이에 대응하는 플렉스 플레이트는 관통구를 구비한다. 플렉스 플레이트의 관통구를 경유하는 체결부재를 러그에 체결하므로 플렉스 플레이트와 프론트 커버가 상호 연결된다.
이와 같이, 볼트와 너트의 체결 타입 및 러그와 체결부재의 체결 타입은 플렉스 플레이트로 토크 컨버터와 엔진의 체결을 어렵게 하고, 조립 생산성을 저하시킨다.
본 발명의 목적은 엔진과 토크 컨버터를 플렉스 플레이트로 연결하는 작업을 용이하게 하고, 조립 생산성을 향상시키는 엔진과 토크 컨버터의 연결장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엔진과 토크 컨버터의 연결장치는, 엔진과 토크 컨버터 사이에 배치되는 플렉스 플레이트로 상기 엔진의 크랭크 샤프트를 상기 토크 컨버터의 프론트 커버에 연결하며, 상기 프론트 커버는 원주방향을 따라 간격을 두고 절개되는 절개부재들을 갖는 콜렛을 상기 플렉스 플레이트 측에 구비하고, 상기 플렉스 플레이트는 상기 콜렛에 대응하는 피체결부재를 구비하며, 상기 콜렛은 상기 피체결부재에 체결된다.
상기 피체결부재는 상기 콜렛의 일측을 노출시키도록 상기 콜렛의 삽입 방향으로 관통되는 제1구멍과 상기 제1구멍의 단부에 걸림턱을 형성하도록 상기 제1구멍보다 큰 직경으로 형성되는 제2구멍을 포함하고, 상기 절개부재들은 상기 제1구멍과 상기 제2구멍에 연속적으로 삽입되어 상기 걸림턱에 결합되는 걸림돌기와, 상기 절개부재들의 직경 방향 탄성을 수용하도록 상기 절개부재들의 내측에 탄성공간을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엔진과 토크 컨버터의 연결장치는, 상기 탄성공간에 상기 삽입 방향의 반대 방향으로 삽입되어 상기 절개부재들을 직경 방향의 외곽으로 확장하는 확장부재를 더 포함할 수 있다.
상기 확장부재는 상기 탄성공간에 삽입되어 직경 방향의 외곽으로 팽창력을 제공하는 핀으로 형성될 수 있다.
상기 확장부재는 상기 탄성공간에 형성되는 나사부에 나사 결합되어 직경 방향의 외곽으로 팽창력을 제공하는 볼트로 형성될 수 있다.
상기 제2구멍은 상기 제1구멍의 연장 방향과 동심의 원통으로 형성되어 상기 걸림턱에 연결될 수 있다.
상기 걸림돌기는 상기 걸림턱에 평면으로 접촉되며 최단부에서 후방으로 가면서 점진적으로 증대되는 직경을 가지도록 외주를 경사면으로 형성할 수 있다.
상기 제2구멍은 상기 제1구멍에서 확장되는 구조로 형성되어 상기 걸림턱에 연결될 수 있다.
상기 걸림돌기는 상기 걸림턱에 평면으로 접촉되며 최단부에서 후방으로 가면서 점진적으로 감소되는 직경을 가지도록 외주를 경사면으로 형성할 수 있다.
상기 걸림턱은 상기 제1구명과 상기 제2구멍에 직각으로 형성되고, 상기 걸림돌기는 상기 걸림턱에 직각으로 접촉될 수 있다.
상기 걸림턱은 상기 제1구멍과 예각으로 볼록하게 연결되고 상기 제2구멍에 예각으로 오목하게 연결되며, 상기 걸림돌기는 상기 걸림턱에 예각으로 접촉될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예는 프론트 커버에 콜렛을 구비하고, 플렉스 플레이트에 피체결부재를 구비하여, 콜렛을 피체결부재에 원터치로 체결하므로 엔진과 토크 컨버터를 플렉스 플레이트로 연결할 수 있다. 따라서 엔진과 토크 컨버터의 연결 작업이 용이하고, 조립 생산성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 엔진과 토크 컨버터의 연결장치의 반단면도이다.
도 2는 도 1의 프론트 커버에 구비되는 콜렛(collet)의 사시도이다.
도 3은 도 1의 프론트 커버의 콜렛과 플렉스 플레이트의 피체결부재를 체결한 상태의 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 엔진과 토크 컨버터의 연결장치에서 프론트 커버의 콜렛과 플렉스 플레이트의 피체결부재를 체결한 상태의 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 엔진과 토크 컨버터의 연결장치에서 프론트 커버의 콜렛과 플렉스 플레이트의 피체결부재를 체결한 상태의 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 엔진과 토크 컨버터의 연결장치에서 프론트 커버의 콜렛과 플렉스 플레이트의 피체결부재를 체결한 상태의 부분 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 엔진과 토크 컨버터의 연결장치의 반단면도이다. 도 1을 참조하면, 제1실시예의 엔진과 토크 컨버터의 연결장치는 엔진(미도시)과 토크 컨버터(100) 사이에 배치되는 플렉스 플레이트(200)로 엔진의 크랭크 샤프트(미도시)를 토크 컨버터(100)의 프론트 커버(1)에 연결하도록 구성된다.
토크 컨버터(100)는 플렉스 플레이트(200)에 연결되는 프론트 커버(1), 프론트 커버(1)에 연결되어 일체로 회전하는 임펠러(2), 임펠러(2)와 마주하여 임펠러(2)에서 토출되는 유체에 의하여 회전하며 자동변속기 측에 연결되는 터빈(3), 및 임펠러(2)와 터빈(3) 사이에 배치되어 터빈(3)으로부터 나오는 유체의 흐름을 임펠러(2) 측으로 전환하는 리엑터(4)를 포함한다.
따라서 토크 컨버터(100)는 엔진의 구동력을 플렉스 플레이트(200) 및 프론트 커버(1)와 임펠러(2)로 전달 받고, 임펠러(2)의 회전으로 발생되는 회전 유체를 이용하여 터빈(3)을 구동하고, 터빈(3)의 회전력을 자동변속기 측으로 전달하게 된다. 리엑터(4)는 터빈(3)에서 임펠러(2)로 되돌아 가는 유체의 흐름을 임펠러(2)의 회전 방향으로 향하도록 방향 전환시켜 토크 변화율을 증대시킨다.
토크 컨버터(100)는 프론트 커버(1)와 터빈(3)을 일체로 연결하거나 해제하는 록업 클러치를 형성하는 피스톤(5)을 더 포함하고 있다. 피스톤(5)은 프론트 커버(1)와 터빈(3) 사이에 배치되어, 일측으로 터빈(3)에 연결되고 다른 일측으로 프론트 커버(1)에 마찰 결합 또는 해제될 수 있다.
피스톤(5)은 프론트 커버(1)의 반대측에 토셔널 댐퍼(Torsional damper)(52)를 구비하여, 터빈(3)에 연결된다. 따라서 피스톤(5)이 프론트 커버(1)의 내면에 마찰 접촉될 때, 토셔널 댐퍼(52)는 피스톤(5)과 터빈(3) 사이에서 축의 회전 방향으로 작용하는 충격 및 진동 하중을 흡수한다.
엔진과 토크 컨버터의 연결장치에서, 프론트 커버(1)는 플렉스 플레이트(200)의 대향 측에, 원주방향을 따라 설정된 간격으로 배치되는 복수의 콜렛(300)을 구비한다. 예를 들면, 콜렛(300)은 프론트 커버(1)에 용접으로 고정된다.
콜렛(300)은 콜렛(300)의 원주방향을 따라 간격을 두고 절개되는 절개부재들(301)을 구비한다. 절개부재들(301)은 콜렛(300)의 중심 방향으로 탄성력을 가진다.
플렉스 플레이트(200)는 콜렛(300)에 대응하는 피체결부재(400)를 구비한다. 피체결부재(400)는 복수의 콜렛(300)에 대응하도록 복수로 구비되며, 프론트 커버(1) 대향 측에서 원주방향을 따라 설정된 간격으로 배치된다.
프론트 커버(1)와 플렉스 플레이트(200)를 서로 마주한 상태에서 어느 일측이 축 방향으로 이동함으로써, 콜렛(300)이 피체결부재(400)에 원터치로 체결된다. 따라서 프론트 커버(1)는 플렉스 플레이트(200)에 체결되어 엔진의 출력을 토크 컨버터(100)의 입력으로 전달 받을 수 있게 된다.
도 2는 도 1의 프론트 커버에 구비되는 콜렛(collet)의 사시도이고, 도 3은 도 1의 프론트 커버의 콜렛과 플렉스 플레이트의 피체결부재를 체결한 상태의 부분 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 피체결부재(400)는 콜렛(300)의 일측을 노출시키도록 콜렛(300)의 삽입 방향(-x축 방향)으로 관통되는 제1구멍(401)과 제2구멍(402) 및 걸림턱(403)을 포함한다. 제2구멍(402)은 제1구멍(401)보다 큰 직경으로 형성된다. 걸림턱(403)은 제1구멍(401)의 단부에 형성된다.
콜렛(300)의 절개부재들(301)은 제1구멍(401)과 제2구멍(402)에 연속적으로 삽입되어 걸림턱(403)에 결합되도록 단부에 형성되는 걸림돌기(302)와 탄성공간(303)을 구비한다. 탄성공간(303)은 절개부재들(301)이 제1구멍(401)을 경유할 때, 직경 방향으로 압축되는 탄성을 수용하도록 절개부재들(301)의 내측에 형성된다.
예를 들면, 플렉스 플레이트(200)의 피체결부재(400)에 프론트 커버(1)의 콜렛(300)을 마주한 상태에서 프론트 커버(1)를 -x축 방향으로 이동시킴으로써, 콜렛(300)이 피체결부재(400)에 원터치로 체결된다. 따라서 엔진과 토크 컨버터(100)를 플렉스 플레이트(200)로 연결하는 작업이 용이해지고, 조립 생산성이 향상될 수 있다.
이하 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명한다. 실시예들을 서로 비교하여 제1실시예 및 기 설명된 실시예들과 동일한 구성을 생략하고, 제1실시예 및 기 설명된 실시예들과 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 엔진과 토크 컨버터의 연결장치에서 프론트 커버의 콜렛과 플렉스 플레이트의 피체결부재를 체결한 상태의 부분 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제2실시예의 엔진과 토크 컨버터의 연결장치는 확장부재(500)를 더 포함한다. 확장부재(500)는 콜렛(300)의 탄성공간(303)에 삽입 방향(-x축 방향)의 반대 방향(x축 방향)으로 삽입되어 절개부재들(301)을 직경 방향의 외곽으로 확장시키는 힘을 제공한다.
따라서 콜렛(300)의 절개부재들(301)은 걸림돌기(302)로 피체결부재(400)의 걸림턱(403)에 걸린 상태(x축 방향으로 구속 상태)에서 피체결부재(400)의 제1구멍(401)의 내면에 견고하게 밀착될 수 있다(y축 및 직경 방향으로 구속).
일례로써, 확장부재(500)는 탄성공간(303)에 삽입되어 직경 방향의 외곽으로 팽창력을 제공하는 핀으로 형성될 수 있다. 핀은 분할핀 또는 테이퍼로 형성될 수 있다. 즉 토크 컨버터(100)와 플렉스 플레이트(200)를 서로 연결함에 있어서, 확장부재(500)는 콜렛(300)과 피체결부재(400)의 체결력을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 엔진과 토크 컨버터의 연결장치에서 프론트 커버의 콜렛과 플렉스 플레이트의 피체결부재를 체결한 상태의 부분 단면도이다.
도 5를 참조하면, 제3실시예의 엔진과 토크 컨버터의 연결장치에서 확장부재(600)는 볼트로 형성될 수 있다. 이 경우, 탄성공간(304)은 확장부재(600)의 볼트에 대응하는 나사부를 형성한다. 확장부재(600)는 탄성공간(304)의 나사부에 나사 결합되어, 절개부재들(301)에 대하여 직경 방향의 외곽으로 팽창력을 제공하게 된다.
확장부재(600)는 테이퍼형 볼트로 형성될 수 있고, 이 경우, 탄성공간(304)의 나사부는 볼트에 대응하는 나사 구조로 형성된다. 따라서 확장부재(600)를 탄성공간(304)에 더 깊이 체결할수록 절개부재들(301)은 직경 방향의 외곽으로 더욱 팽창력을 제공하게 된다. 즉 토크 컨버터(100)와 플렉스 플레이트(200)를 서로 연결함에 있어서, 확장부재(600)는 콜렛(300)과 피체결부재(400)의 체결력을 더욱 향상시킨다.
한편, 제1 내지 제3 실시예에서, 피체결부재(400)의 제2구멍(402)은 제1구멍(401)의 연장 방향(x축 방향)과 동심의 원통으로 형성되어 걸림턱(403)에 연결되고, 콜렛(300)의 걸림 돌기(302)가 걸림턱(403)에 연결된다.
그리고 걸림턱(403)은 제1구멍(401)과 제2구멍(402)에 직각으로 형성되고, 걸림돌기(302)는 걸림턱(403)에 직각으로 접촉되어, 삽입 상태를 유지한다. 걸림돌기(302)는 걸림턱(403)에 평면으로 접촉되며, 최단부에서 후방으로 가면서 점진적으로 증대되는 직경을 가지도록 외주를 경사면으로 형성한다.
따라서 제2구멍(402)은 걸림돌기(302)의 삽입을 유도하고, 걸림돌기(302)의 외곽과 선접촉으로 결합될 수 있다. 즉 삽입 시, 걸림돌기(302)가 제2구멍(402) 내에서 간섭되지 않는다.
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도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 엔진과 토크 컨버터의 연결장치에서 프론트 커버의 콜렛과 플렉스 플레이트의 피체결부재를 체결한 상태의 부분 단면도이다.
도 7을 참조하면, 제5실시예의 엔진과 토크 컨버터의 연결장치에서, 피체결부재(420)의 걸림턱(423)은 제1구멍(401)과 예각으로 볼록하게 연결되고, 제2구멍(402)에 예각으로 오목하게 연결된다.
콜렛(320)의 걸림돌기(324)는 걸림턱(423)에 대응하는 예각으로 오목 및 볼록하게 형성되어 걸림턱(423)에 예각으로 접촉된다. 따라서 걸림돌기(324)와 걸림턱(423)은 삽입 후, 삽입 방향(-x축 방향)의 반대 방향(x축 방향)으로 강한 체결력을 형성할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1: 프론트 커버 2: 임펠러
3: 터빈 4: 리엑터
5: 피스톤 52: 토셔널 댐퍼(Torsional damper)
100: 토크 컨버터 200: 플렉스 플레이트
300, 320: 콜렛 301: 절개부재
302, 306, 324: 걸림돌기 303, 304: 탄성공간
400, 410, 420: 피체결부재 401: 제1구멍
402, 404: 제2구멍 403, 423: 걸림턱
500, 600: 확장부재

Claims (11)

  1. 엔진과 토크 컨버터 사이에 배치되는 플렉스 플레이트로 상기 엔진의 크랭크 샤프트를 상기 토크 컨버터의 프론트 커버에 연결하며,
    상기 프론트 커버는 원주방향을 따라 간격을 두고 절개되는 절개부재들을 갖는 콜렛을 상기 플렉스 플레이트 측에 구비하고,
    상기 플렉스 플레이트는 상기 콜렛에 대응하는 피체결부재를 구비하며,
    상기 콜렛은 상기 피체결부재에 체결되는
    엔진과 토크 컨버터의 연결장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피체결부재는
    상기 콜렛의 일측을 노출시키도록 상기 콜렛의 삽입 방향으로 관통되는 제1구멍과 상기 제1구멍의 단부에 걸림턱을 형성하도록 상기 제1구멍보다 큰 직경으로 형성되는 제2구멍을 포함하고,
    상기 절개부재들은
    상기 제1구멍과 상기 제2구멍에 연속적으로 삽입되어 상기 걸림턱에 결합되는 걸림돌기와, 상기 절개부재들의 직경 방향 탄성을 수용하도록 상기 절개부재들의 내측에 탄성공간을 형성하는
    엔진과 토크 컨버터의 연결장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탄성공간에 상기 삽입 방향의 반대 방향으로 삽입되어 상기 절개부재들을 직경 방향의 외곽으로 확장하는 확장부재
    를 더 포함하는 엔진과 토크 컨버터의 연결장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 확장부재는
    상기 탄성공간에 삽입되어 직경 방향의 외곽으로 팽창력을 제공하는 핀으로 형성되는
    엔진과 토크 컨버터의 연결장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 확장부재는
    상기 탄성공간에 형성되는 나사부에 나사 결합되어 직경 방향의 외곽으로 팽창력을 제공하는 볼트로 형성되는
    엔진과 토크 컨버터의 연결장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2구멍은
    상기 제1구멍의 연장 방향과 동심의 원통으로 형성되어 상기 걸림턱에 연결되는
    엔진과 토크 컨버터의 연결장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 걸림돌기는
    상기 걸림턱에 평면으로 접촉되며 최단부에서 후방으로 가면서 점진적으로 증대되는 직경을 가지도록 외주를 경사면으로 형성하는
    엔진과 토크 컨버터의 연결장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제2항에 있어서,
    상기 걸림턱은 상기 제1구멍과 상기 제2구멍에 직각으로 형성되고,
    상기 걸림돌기는 상기 걸림턱에 직각으로 접촉되는
    엔진과 토크 컨버터의 연결장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 걸림턱은 상기 제1구멍과 예각으로 볼록하게 연결되고 상기 제2구멍에 예각으로 오목하게 연결되며,
    상기 걸림돌기는 상기 걸림턱에 예각으로 접촉되는
    엔진과 토크 컨버터의 연결장치.
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