KR102094239B1 - 유체 가속 효율을 높인 토크컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체 가속 효율을 높인 토크컨버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 토크컨버터의 스테이터 구조를 개선하여 유체의 유속을 향상시켜 토크를 높일 수 있는 토크컨버터 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유체 가속 효율을 높인 토크컨버터는. 동력원으로부터 회전력을 부여받아 회전하고, 유체를 유동시킬 수 있게 마련되는 임펠러부, 유동되는 상기 유체에 의해 회전될 수 있게 마련되는 터빈부, 상기 임펠러부 및 터빈부 사이에 형성되어, 일방향 회전할 수 있고, 유체의 가속을 높여줄 수 있게 마련되는 스테이터부를 포함하고, 상기 스테이터부는, 원주면을 따라 복수개의 블레이드가 형성되되, 상기 블레이드가 33개인 것을 특징으로 하여 구성된다.
본 발명에 따른 유체 가속 효율을 높인 토크컨버터는, 오일의 유속을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

유체 가속 효율을 높인 토크컨버터{Torque converter with enhanced fluid acceleration efficiency}

본 발명은 유체 가속 효율을 높인 토크컨버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 토크컨버터의 스테이터 구조를 개선하여 유체의 유속을 향상시켜 토크를 높일 수 있는 토크컨버터 장치에 관한 것이다.

일반적으로 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진을 동력원으로 하는 자동변속 타입의 동력전달장치는 엔진과 자동변속기 사이에 클러치 장치와 토크컨버터(Torgue Converter)가 구비되어 있다.

상기 토크컨버터는 임펠러(Impeller), 터빈(Turbine) 및 록 업 클러치(Lock up Clutch)로 구성되고, 내부에 오일이 가득 채워진 구성으로, 엔진에 의하여 임펠러가 회전을 시작하면 내부에 가득 찬 오일의 원심력 작용으로 임펠러와 마주하고 있는 터빈을 회전시키게 되며, 이로써 차량의 저항에 따라 자동적이고 또한 연속적으로 구동력을 변화시켜 자동 변속이 이루어지도록 하는 기능을 수행한다.

이때, 상기 임펠러 및 터빈의 사이에는 스테이터가 형성되어, 오일이 임펠러에 재진입 시, 진입방향을 제어하여 임펠러의 회전에 저항이 발생되지 않도록 하고 있다.

최근에는 이에 더하여 스테이터의 구조 개선을 통해 임펠러에 재진입하는 오일의 유속을 높여 임펠러의 회전력을 보다 가속화 시키려는 노력이 이루어지고 있는 실정이다.

이와 관련하여, 종래의 기술을 살펴보면, ‘토크 컨버터’가 대한민국 등록특허 제10-1509458호에 개시되고 있으나, 이는 상기한 문제점을 해결하지 못하고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1509458호 (2015.04.01)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 오일의 유속을 높일 수 있는 스테이터 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 유체 가속 효율을 높인 토크컨버터는. 동력원으로부터 회전력을 부여받아 회전하고, 유체를 유동시킬 수 있게 마련되는 임펠러부, 유동되는 상기 유체에 의해 회전될 수 있게 마련되는 터빈부, 상기 임펠러부 및 터빈부 사이에 형성되어, 일방향 회전할 수 있고, 유체의 가속을 높여줄 수 있게 마련되는 스테이터부를 포함하고, 상기 스테이터부는, 원주면을 따라 복수개의 블레이드가 형성되되, 상기 블레이드가 33개인 것을 특징으로 하여 구성된다.

본 발명에 따른 유체 가속 효율을 높인 토크컨버터는, 오일의 유속을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유체 가속 효율을 높인 토크컨버터의 측면도이다.
도 2의 (a)는 본 발명에 따른 유체 가속 효율을 높인 토크컨버터의 스테이터의 정면도이다.
도 2의 (b)는 본 발명에 따른 유체 가속 효율을 높인 토크컨버터의 스테이터의 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 유체 가속 효율을 높인 토크컨버터의 블레이드의 X-X’방향 단면도이다.
도 4의 (a)는 본 발명에 따른 유체 가속 효율을 높인 토크컨버터의 블레이드를 상면에서 바라본 것이다.
도 4의 (b)는 본 발명에 따른 유체 가속 효율을 높인 토크컨버터의 블레이드를 Y-Y’방향 단면도이다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

본 발명에 따른 유체 가속 효율을 높인 토크컨버터는, 도 1에 도시된 바와 같이, 동력원으로부터 회전력을 부여받아 회전하고, 유체를 유동시킬 수 있게 마련되는 임펠러부(100), 유동되는 상기 유체에 의해 회전될 수 있게 마련되는 터빈부(200), 상기 임펠러부(100) 및 터빈부(200) 사이에 형성되어, 일방향 회전할 수 있고, 유체의 가속을 높여줄 수 있게 마련되는 스테이터부(300)를 포함하고, 상기 스테이터부(300)는, 원주면을 따라 복수개의 블레이드(310)가 형성되되, 상기 블레이드(310)가 33개인 것을 특징으로 하여 구성된다.

먼저, 상기 임펠러부(100)는, 동력원으로부터 회전력을 부여받아 회전하고, 유체를 유동시킬 수 있게 마련된다.

상기 임펠러부(100)는, 통상의 토크컨버터에 적용되는 임펠러 형태로 구성되어, 엔진(동력원)으로부터 발생되는 회전력을 기계적으로 결합되어 동일하게 회전될 수 있게 마련된다.

다음으로, 상기 터빈부(200)는, 유동되는 상기 유체에 의해 회전될 수 있게 마련된다.

상기 터빈부(200)도 마찬가지로, 통상의 토크컨버터에 적용될 수 있는 러너터빈 형태로 마련될 수 있다.

상기 터빈부(200)는, 상기 임펠러부(100)의 회전에 의해 유동되는 유체에 의해 회전될 수 있고, 외주면을 따라 유입되는 유체가 가운데 홀을 통해 전방으로 유동될 수 있게 마련된다.

상기 임펠러부(100) 및 터빈부(200)는, 유체가 수용될 수 있는 하우징(400) 내부에 형성되어, 동력원의 동력에 의해 상기 임펠러부(100)가 회전할 수 있고, 회전하는 상기 임펠러부(100)에 의해 유체가 유동되어 상기 터빈부(200)를 회전시킬 수 있는 형태라면 어떠한 형태로도 구성될 수 있다.

다음으로, 상기 스테이터부(300)는, 상기 임펠러부(100) 및 터빈부(200) 사이에 형성되어, 일방향 회전할 수 있고, 유체의 가속을 높여줄 수 있게 마련된다.

상기 스테이터부(300)는, 상기 임펠러부(100) 및 터빈부(200)의 사이에 위치할 수 있게 마련되고, 일방향 회전만 허용될 수 있게 마련되는 것이 바람직하다.

이때, 스테이터부(300)는, 외주면을 따라 방사형으로 복수개의 블레이드(310)가 마련된다.

상기 블레이드(310) 사이로 상기 유체가 통과하며 상기 임펠러의 날개에 부딪히는 형태로 상기 임펠러의 회전력(토크)을 추가할 수 있다.

이때, 상기 블레이드(310)는, 회전축을 기준으로, 43~47°기울어진 형태로 마련되는 것이 바람직하다.

이는, 상기 블레이드(310)가, 상기 회전축을 기준으로 43°미만으로 경사가 형성되면, 상기 블레이드(310) 사이를 통과하는 유체가 상기 임펠러의 회전을 오히려 방해할 수 있고, 상기 블레이드(310)가 회전축을 기준으로 47°를 초과하여 경사가 형성되면, 상기 유체의 흐름을 방해하여 상기 임펠러의 가속을 추가하지 못할 수 있기 때문이다.

또한, 통상의 스테이터(stator)의 경우 약 15~25개의 블레이드(310)가 형성되는 반면에, 도 2에 도시된 바와 같이, 본원발명에 따른 상기 스테이터부(300)는 33개의 블레이드(310)가 형성된다.

상기 블레이드(310)가 회전축을 기준으로 외주면에 방사형으로 33개 형성되는 이유는, 상기 블레이드(310)가 33개 미만으로 형성 시, 상기 유체가 통과하는 공간의 단면적이 증가하게 되어 유속이 낮아질 수 있고, 상기 블레이드(310)가 33개를 초과하여 형성 시, 과도한 블레이드(310) 증가로 유속은 빨라질 수 있으나, 전반적인 유체의 유동량이 제한되어 원활한 유체의 흐름이 형성되기 어렵기 때문이다.

따라서 상기한 바와 같이, 상기 블레이드(310)가 33개 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 블레이드(310)는, 길이방향의 횡단면을 기준으로, 제 1 구간(311) 내지 제 3 구간(313)이 더 마련된다.

상기 제 1 구간(311) 내지 제 3 구간(313)이 형성됨으로 인해, 상기 유체가 상기 블레이드(310)를 통과 시, 베르누이의 원리에 의해, 보다 빠른 유속이 하방으로 형성될 수 있어, 상기 임펠러의 회전력을 보다 높여줄 수 있다.

구체적으로, 상기 제 1 구간(311)은, 상기 블레이드(310)의 상부에 형성되어, 평평한 면을 형성하는 구간이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 블레이드(310)를 X-X’ 방향 단면으로 봤을 때, 상기 블레이드(310)의 상부면에 해당하는 부분으로, 평평한 면이 형성될 수 있게 마련된다.

다음으로, 상기 제 2 구간(312)은, 하부에 형성되고, 유체가 유입되는 측에서 하방을 향해 볼록한 면이 형성된다.

다음으로, 상기 제 3 구간(313)은, 하부에 형성되고, 유체가 통과하여 나가는 측에서 하방을 향해 오목한 면이 형성된다.

상기 제 2 구간(312) 및 제 3 구간(313)은, 상기 블레이드(310)를 X-X’ 방향 단면으로 봤을 때, 상기 블레이드(310)의 하부면에 해당하는 부분으로, 상기 제 1 구간(311)에 비해 볼록한 면이 형성된다.

이로 인해, 상기 유체가 상기 스테이터부(300)를 통과하며, 상기 블레이드(310) 사이를 통과 시, 상기 블레이드(310) 면을 타고 이동할 수 있는데, 베르누이 원리에 의해, 제 2 구간(312) 및 제 3 구간(313)에서 보다 빠른 유속의 흐름을 형성할 수 있고, 이에 따라, 전체적인 유속의 흐름이 가속화 될 수 있다.

또한, 상기 블레이드(310)는, 유체가이드부(315)가 더 마련된다.

구체적으로, 상기 유체가이드부(315)는, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 길이방향의 종단면을 기준으로, 상부 및 하부에 복수개의 홈 형태로 마련된다.

상기 유체가이드부(315)는, 상기 블레이드(310)의 표면에 형성되되, 상기 유체가 유동하는 방향으로 길이가 형성되는 홈 형태로 마련되는데, 상기 유체가이드부(315)가 형성됨으로 인해, 상기 유체가 유동 시, 상기 유체가이드부(315)를 따라 보다 다량의 유체가 이동할 수 있고, 이로 인해, 보다 큰 힘으로 상기 임펠러부(100)에 가압을 실시할 수 있다.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 발명의 작용에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 유체 가속 효율을 높인 토크컨버터는, 동력원(엔진)의 동력에 의해 플라이휠(500)이 회전되고, 상기 임펠러부(100)가 상기 플라이휠(500)과 기계적으로 연결되어 동일하게 회전한다.

상기 임펠러부(100)가 회전 시, 하우징(400) 내부에 수용되어 있는 유체가 상기 하우징(400) 내면을 타고 상기 터빈부(200)로 유동된다.

상기 터빈부(200)는, 상기 유체의 유동에 의해, 서서히 회전하며, 상기 유체는 상기 터빈부(200)의 외주면 날을 따라 유동되어, 상기 터빈부(200)의 가운데 홀을 통해 다시 상기 임펠러로 유동되어 진다.

이때, 상기 임펠러부(100) 및 터빈부(200) 사이에 형성되는 상기 스테이터부(300)를 통과하여 상기 유체가 유동하게 된다.

이때, 상기 스테이터부(300)의 블레이드(310)에 상기 유체가 부딪히며 상기 임펠러부(100) 방향으로 유동되어, 상기 임펠러의 외주면 날개방향으로 상기 유체를 유도한다.

이로 인해, 상기 임펠러의 회전력은 보다 가속될 수 있다.

또한, 상기 블레이드(310)의 상기 제 1 구간(311) 내지 제 3 구간(313)의 형태에 의해, 상기 유체의 유동속도가 보다 증가 될 수 있다.

또한, 상기 블레이드(310)의 상기 유체가이드부(315)에 의해, 상기 유체가 보다 집결된 상태로 유동되어, 상기 임펠러부(100)에 보다 높은 압력으로 부딪혀 회전력을 높일 수 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 임펠러부
200 : 터빈부
300 : 스테이터부
310 : 블레이드
311 : 제 1 구간
312 : 제 2 구간
313 : 제 3 구간
315 : 유체가이드부
400 : 하우징
500 : 플라이휠

Claims (4)

1. 동력원으로부터 회전력을 부여받아 회전하고, 유체를 유동시킬 수 있게 마련되는 임펠러부;
   유동되는 상기 유체에 의해 회전될 수 있게 마련되는 터빈부;
   상기 임펠러부 및 터빈부 사이에 형성되어, 일방향 회전할 수 있고, 유체의 가속을 높여줄 수 있게 마련되는 스테이터부;를 포함하고,
   상기 스테이터부에는 원주면을 따라 블레이드가 33개 형성되되,
   상기 블레이드는,
   길이방향의 횡단면을 기준으로,
   상부에 형성되어, 평평한 면을 형성하는 제 1 구간;
   하부에 형성되고, 유체가 유입되는 측에서 하방을 향해 볼록한 면이 형성되는 제 2 구간; 및
   하부에 형성되고, 유체가 통과하여 나가는 측에서 하방을 향해 오목한 면이 형성되는 제 3 구간;이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 유체 가속 효율을 높인 토크컨버터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 블레이드는,
   회전축을 기준으로, 43~47°기울어진 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 유체 가속 효율을 높인 토크컨버터.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 블레이드는,
   길이방향의 종단면을 기준으로,
   상부 및 하부에 복수개의 홈 형태로 마련되는 유체가이드부;가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 유체 가속 효율을 높인 토크컨버터.
   
   

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