KR102270686B1 - One-Way Clutch and Torque Converter Using the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 토크 컨버터의 리액터의 일방향 회전을 제한하고 타방향 회전을 허용하는 원웨이 클러치 및 이를 적용한 토크 컨버터에 관한 것이다. 상기 원웨이 클러치(50)는, 일방향으로는 상호 회전 구속되고 타방향으로는 상호 회전이 허용되는 아우터레이스(51)와 이너레이스(53), 그리고 상기 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)를 축방향으로 지지하는 지지부재(55)를 구비한다. 상기 이너레이스(53)는 고정단에 회전 구속되도록 연결되고 축방향 슬라이드 이동은 허용되도록 연결되는 축방향 연장부(5332)와, 상기 축방향 연장부에서 반경방향으로 외향 연장되는 반경방향 연장부(535)를 포함한다. 반경방향 연장부(535)는 축방향 연장부(532)와 일체를 이룬다. 상기 축방향 연장부(532)는 아우터레이스(51)와 마주한다. 상기 아우터레이스(51)와 축방향 연장부(532)와 아우터레이스(51)가 서로 마주하는 면에는 서로 맞물리는 래칫 경사면이 구비된다.The present invention relates to a one-way clutch that restricts rotation of a reactor of a torque converter in one direction and allows rotation in the other direction, and a torque converter to which the same is applied. The one-way clutch 50 includes an outer race 51 and an inner race 53 that are mutually rotationally constrained in one direction and mutually rotate in the other direction, and the outer race 51 and the inner race 53 A support member 55 for supporting the in the axial direction is provided. The inner race 53 includes an axial extension 5332 connected to a fixed end to be rotationally constrained and to allow axial sliding movement, and a radial extension extending radially outward from the axial extension portion ( 535). The radial extension 535 is integral with the axial extension 532 . The axial extension 532 faces the outer race 51 . A surface of the outer race 51, the axial extension portion 532, and the outer race 51 facing each other is provided with a ratchet inclined surface engaged with each other.
Description
본 발명은 원웨이 클러치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토크 컨버터의 리액터의 일방향 회전을 제한하고 타방향 회전을 허용하는 원웨이 클러치 및 이를 적용한 토크 컨버터에 관한 것이다.The present invention relates to a one-way clutch, and more particularly, to a one-way clutch that restricts rotation of a reactor of a torque converter in one direction and allows rotation in the other direction, and a torque converter to which the same is applied.
차량용 토크 컨버터는 엔진으로부터 전달되는 구동력(토크)을 변속기 측으로 전달하는 기계 요소이다. 상기 토크 컨버터는 엔진과 변속기 사이에 구비된다. 토크 컨버터는, 기동 단계에서는 유체를 통해 엔진의 구동력을 증배하여 변속기에 전달하고, 락업(lock up) 단계에서는 기계적인 직결을 통해 엔진의 구동력을 변속기에 전달한다.A torque converter for a vehicle is a mechanical element that transmits a driving force (torque) transmitted from an engine to a transmission side. The torque converter is provided between the engine and the transmission. In the starting stage, the torque converter multiplies the driving force of the engine through fluid and transmits it to the transmission, and in the lock-up stage, transmits the driving force of the engine to the transmission through direct mechanical connection.
일반적으로 토크 컨버터는 프론트커버, 임펠러, 터빈, 리액터, 록업클러치 및 토셔널댐퍼를 포함하여 이루어진다. 프론트커버는 원판형의 부재로 이루어지며, 엔진의 크랭크축에 연결되어 엔진으로부터 구동력을 전달받아 회전한다. 임펠러는 프론트커버와 결합되어 프론트커버의 회전에 대응하여 함께 회전한다. 터빈은 임펠러와 대향하는 위치에 배치되어 임펠러의 회전에 의해 유동하는 유체를 받아 회전력을 전달 받는다. 리액터는 임펠러와 터빈 사이에 위치되어 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 선택적으로 전환하여 임펠러로 되돌린다. 록업클러치는 피스톤에 의해 프론트커버와 터빈을 직결하거나 연결 해제한다. 상기 피스톤은 유체에 의해 축 방향으로 이동하며 작동한다. 토셔널댐퍼는 프론트커버와 터빈의 직결 경로에서 축의 회전 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수한다.In general, a torque converter includes a front cover, an impeller, a turbine, a reactor, a lock-up clutch, and a torsional damper. The front cover is made of a disk-shaped member, is connected to the crankshaft of the engine, and rotates by receiving driving force from the engine. The impeller is coupled to the front cover and rotates together in response to the rotation of the front cover. The turbine is disposed at a position facing the impeller and receives a fluid flowing by rotation of the impeller to receive rotational force. A reactor is positioned between the impeller and the turbine to selectively divert the flow of oil from the turbine back to the impeller. The lock-up clutch directly connects or disconnects the front cover and the turbine by the piston. The piston is actuated by moving axially by the fluid. The torsional damper absorbs shock and vibration acting in the direction of rotation of the shaft in the path directly connected between the front cover and the turbine.
리액터는 원웨이 클러치에 의해 일 방향으로만 회전이 허용된다. 원웨이 클러치는 리액터의 반경방향 내측 가장자리와 고정단 사이에 구비된다. 종래에는 이러한 원웨이 클러치로서 주로 스프래그(sprag) 타입 또는 롤러 타입이 적용되었다. The reactor is allowed to rotate in only one direction by the one-way clutch. The one-way clutch is provided between the radially inner edge of the reactor and the fixed end. Conventionally, as such a one-way clutch, a sprag type or a roller type has been mainly applied.
그러나 상술된 타입의 원웨이 클러치는 축 방향으로 많은 공간을 차지할 뿐만 아니라 무게 역시 무시할 수 없었다. 이는 차량용 토크 컨버터의 축 방향 길이가 증가할 수밖에 없는 원인이 되고, 연비가 악화되는 원인이 되었다.However, the above-mentioned type of one-way clutch not only takes up a lot of space in the axial direction, but also the weight cannot be neglected. This inevitably causes an increase in the axial length of the torque converter for a vehicle, and deteriorates fuel efficiency.
상술된 문제점을 해결하기 위해, 특허문헌 1 및 2와 같이 아우터레이스와 이너레이스 중 적어도 어느 한 쪽에, 경사면과 턱을 가지는 톱니 형상의 래칫(ratchet)을 형성한 원웨이클러치가 제안되기도 하였다. 이러한 구조의 원웨이 클러치는, 스프래그 타입 등의 원웨이 클러치에 비해 구조가 단순하기 때문에, 축 방향으로의 많은 공간을 차지 하지 않고, 원가 절감과 경량화에 유리하였다.In order to solve the above-mentioned problems, as in
그러나 상술한 원웨이 클러치 구조는, 이너레이스에 대해 아우터레이스가 상대적으로 회전되기 시작하는 천이 영역에서 아우터레이스의 축방향 위치를 원하는 대로 제어할 수 없었다. 이에, 아우터레이스가 이너레이스 등과 부딪히며 소음이 발생하는 일이 빈번하였다.However, in the above-described one-way clutch structure, the axial position of the outer race cannot be controlled as desired in the transition region where the outer race starts to rotate relative to the inner race. Accordingly, it was frequent that the outer race collided with the inner race and the like and noise was generated.
그리고 상술한 래칫 구조의 원웨이 클러치는, 종래의 스프래그 타입 또는 롤러 타입 구조에 비해 원웨이 클러치가 축방향으로 차지하는 공간을 줄일 수 있지만, 아우터레이스와 이너레이스의 축방향 이동을 위한 구조로 인해, 원웨이 클러치가 축방향으로 차지하는 공간을 줄이는 데에 한계가 있었다.In addition, the one-way clutch of the ratchet structure described above can reduce the space occupied by the one-way clutch in the axial direction compared to the conventional sprag-type or roller-type structure, but due to the structure for axial movement of the outer race and the inner race, , there was a limit to reducing the space occupied by the one-way clutch in the axial direction.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 천이 영역에서 소음이 발생을 억제하고 최소화할 수 있는 래칫 타입의 원웨이 클러치와, 이를 적용한 토크 컨버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a ratchet-type one-way clutch capable of suppressing and minimizing noise generation in a transition region, and a torque converter to which the same is applied.
본 발명은, 축방향 길이를 최소화하여, 토크 컨버터의 축방향 길이를 최소화할 수 있는 원웨이 클러치와, 이를 적용한 토크 컨버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a one-way clutch capable of minimizing the axial length of a torque converter by minimizing the axial length, and a torque converter to which the same is applied.
본 발명은, 구조가 단순하고 제작이 용이하여 경량화가 가능하고 제작 비용을 절감할 수 있는 원웨이 클러치와, 이를 적용한 토크 컨버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a one-way clutch that has a simple structure and is easy to manufacture, which can reduce weight and reduce manufacturing costs, and a torque converter to which the same is applied.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 원웨이 클러치(50)는, 일방향으로는 상호 회전 구속되고 타방향으로는 상호 회전이 허용되는 아우터레이스(51)와 이너레이스(53), 그리고 상기 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)를 축방향으로 지지하는 지지부재(55)를 구비한다.One-
상기 원웨이 클러치(50)는, 토크 컨버터(1)의 리액터(40)와 고정단 사이에 배치되어, 상기 고정단에 대한 상기 리액터(40)의 일방향 회전은 허용하지 않고 타방향 회전은 허용한다.The one-
상기 아우터레이스(51)는 상기 리액터(40)와 연결되어 상기 리액터(40)와 일체로 회전한다.The
상기 이너레이스(53)는 상기 고정단과 회전 구속되도록 연결된다.The
상기 이너레이스(53)는 상기 고정단에 대해 축방향 이동 가능하게 상기 고정단에 설치된다.The
상기 이너레이스(53)와 마주하는 상기 아우터레이스(51)의 후면에는 제1락킹부(511)가 마련된다.A
상기 아우터레이스(51)와 마주하는 상기 이너레이스(53)의 전면에는 제2락킹부(538)가 마련된다. 상기 제2락킹부(538)는 상기 제1락킹부(511)가 마련된 영역과 대응하는 영역에 마련된다.A
상기 제1락킹부(511)는 원주방향의 일방향으로 갈수록 상기 아우터레이스(51)로부터 후방으로 향하는 거리가 점점 커지는 경사면을 가지는 래칫(ratchet) 구조일 수 있다. 즉 상기 제1락킹부(511)의 경사면은 원주방향의 일방향으로 갈수록 상기 이너레이스(53) 쪽으로 가까워질 수 있다.The
상기 제2락킹부(538)는 원주방향의 일방향으로 갈수록 상기 이너레이스(53)로부터 전방으로 향하는 거리가 점점 작아지는 경사면을 가지는 래칫 구조일 수 있다. 즉 상기 제2락킹부(538)의 경사면은 원주방향의 일방향으로 갈수록 상기 아우터레이스(51)로부터 멀어질 수 있다.The
상기 제1락킹부(511)의 경사면과 제2락킹부(538)의 경사면은 서로 나란할 수 있다.The inclined surface of the
상기 지지부재(55)는 레버(551)를 포함한다. 상기 레버(551)는, 강체(rigid body)처럼 거동할 수 있는 강성을 가지도록, 금속으로 제작될 수 있다.The
상기 레버(551)는, 받침부(5514)와, 상기 받침부(5514)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 아우터암(5511)과, 상기 받침부(5514)로부터 반경방향 내측으로 연장되는 이너암(5512)을 구비한다. The
상기 받침부(5514)는 지지단에 의해 지지된다. 상기 아우터암(5511)은 상기 아우터레이스(51)를 전방으로 지지하고, 상기 이너암(5512)은 상기 이너레이스(53)를 전방으로 지지한다.The
임펠러(20)에 대한 터빈(30)의 속도비(SR: speed ratio)가 낮을 때, 즉 구동 초기 단계일 때, 상기 터빈(30)에서 임펠러(20)로 귀환하는 유체에 의해 상기 리액터(40)는 일방향으로 회전하는 힘을 받는다. 이 때 리액터(40)의 리액터블레이드(411)의 형상에 의해, 상기 리액터(40)는 축방향의 후방으로도 가압될 수 있다. 이에 따라 상기 리액터(40)와 일체로 회전하는 아우터레이스(51) 역시 후방으로 가압될 수 있다. When the speed ratio (SR) of the
상기 레버(551)의 아우터암(5511)은, 아우터레이스(51)가 후방으로 가압되는 힘을 전달 받고, 아우터암(5511)이 전달받은 힘의 방향은 받침부(5514)에 의해 전방으로 전환되어 이너암(5512)에 전달된다. 이에 따라 이너암(5512)은 상기 이너레이스(53)를 전방으로 가압할 수 있다. 이러한 레버(551)의 작용은, 아우터레이스(51)의 제1락킹부(511)와 이너레이스(53)의 제2락킹부(538)가 서로 밀착되도록 한다.The
구동이 계속되어 임펠러(20)에 대한 터빈(30)의 속도비가 높아져 커플링 포인트 부근에 도달했을 때, 상기 터빈(30)에서 임펠러(20)로 귀환하는 유체에 의해 상기 리액터(40)는 타방향으로 회전하는 힘을 받는다.When driving continues and the speed ratio of the
다시 말해, 임펠러(20)에 대한 터빈(30)의 속도비가 0부터 커플링 포인트에 다다를 때까지, 상기 아우터레이스(51)는 상기 리액터(40)에 의해 후방으로 힘을 받을 수 있다. 그리고 커플링 포인트를 넘어서면, 아우터레이스(51)는 상기 리액터(40)에 의해 전방으로 힘을 받을 수 있다.In other words, until the speed ratio of the
상기 아우터레이스(51)에 전방으로 힘이 가해지면, 아우터레이스(51)가 전방으로 이동하고, 이에 따라 상기 레버(551)의 아우터암(5511)도 전방으로 이동하고, 이너암(5512)은 후방으로 이동할 수 있다. 이에 따라 상기 이너레이스(53)가 후방으로 이동하는 것이 허용될 수 있다.When a force is applied to the
구동 초기에는 터빈(30)에서 임펠러(20)로 돌아가는 유체가 리액터(40)에서 방향 전환을 하며 리액터(40)를 후방으로 미는 힘을 가하게 되고, 이에 아우터레이스(51)는 후방으로 밀리는 힘을 받는다. 즉 상기 터빈(30)으로부터 상기 임펠러(20)를 향해 유동하는 유체에 의해 상기 리액터(40)가 일방향으로 회전하려는 힘을 받을 때, 상기 유체에 의해 상기 아우터레이스(51)는 후방으로 이동하려는 힘을 받는다. 따라서 레버(551)가 아우터레이스(51)를 전방으로 미는 반력이 커도, 그 반력은 토러스의 유체에 의해 리액터(40)가 후방으로 밀리는 힘보다 작기 때문에, 아우터레이스(51)의 제1락킹부(511)와 이너레이스(53)의 제2락킹부(538)의 맞물림을 방해하지 않는다.In the initial stage of driving, the fluid returning from the
임펠러(20)에 대한 터빈(30)의 속도비가 높아질수록, 토러스의 유체가 리액터(40)를 후방으로 미는 힘이 줄어든다. 커플링 포인트에 이르면 토러스의 유체가 리액터(40)가 회전하기 시작하여 리액터(40)를 후방으로 밀지 않게 된다. 상기 터빈(30)으로부터 상기 임펠러(20)를 향해 유동하는 유체에 의해 상기 리액터(40)가 타방향으로 회전하려는 힘을 받을 때, 상기 유체에 의해 상기 아우터레이스(51)는 전방으로 이동하려는 힘을 받는다.As the speed ratio of the
이 때에는 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)가 즉각적으로 서로 멀어져야 마찰 또는 충격으로 인한 소음이 발생하지 않는다. 즉 천이 영역에서 이너레이스(53)에 대한 레버(551)의 반력이 작고, 아우터레이스(51)에 대한 레버(551)의 반력이 커야 아우터레이스가 이너레이스로부터 확실히 떨어지도록 할 수 있다.In this case, when the
이를 위해, 상기 받침부(5514)와 상기 아우터암(5511)의 지지점 간의 제1 반경방향 길이(a)는, 상기 받침부(5514)와 상기 이너암(5512)의 지지점 간의 제2 반경방향 길이(b)와 같거나 그보다 작을 수 있다.To this end, the first radial length a between the
바람직하게, 상기 제1반경방향 길이(a)와 제2반경방향 길이(b)의 길이의 비(a : b)는 0.5 : 9.5 내지 3 : 7 일 수 있다.Preferably, a ratio (a:b) of the lengths of the first radial length (a) and the second radial length (b) may be 0.5:9.5 to 3:7.
더 바람직하게, 상기 제1반경방향 길이(a)와 제2반경방향 길이(b)의 길이의 비(a : b)는 1 : 9 내지 2 : 8 일 수 있다.More preferably, a ratio (a:b) of the lengths of the first radial length (a) and the second radial length (b) may be 1:9 to 2:8.
상기 레버(551)는 원주 방향으로 소정 간격 복수 개 구비되고, 복수 개의 상기 레버(551)는 원주 방향으로 연결링(553)에 상호 연결될 수 있다.A plurality of
상기 연결링(553)은 복수 개의 상기 레버(551)의 받침부(5514)들을 상호 연결할 수 있다.The connecting
상기 레버(551)는, 반경방향으로 리브(5513)가 마련되어, 반경 방향에 대한 레버(551)의 굽힘 강성을 보강할 수 있다.The
상기 받침부(5514)에서 전방으로 연장되는 상기 아우터암(5511)과 상기 이너암(5512)의 전방 사잇각(j)은 둔각을 이룰 수 있다. 이에 따라, 원웨이 클러치(50)의 축방향 길이를 줄일 수 있다.The front angle j between the
상기 이너레이스(53)는, 상기 고정단과 연결되는 스플라인 허브(533)와, 상기 스플라인 허브(533)에서 반경방향으로 연장되는 반경방향 연장부(535)를 포함할 수 있다.The
상기 스플라인 허브(533)는 고정단에 대해 축방향으로 슬라이드 이동은 가능하고 회전 구속되도록 연결될 수 있다.The
상기 반경방향 연장부(535)는 상기 스플라인 허브(533)와 일체를 이룰 수 있다.The
상기 제2락킹부(538)는 상기 반경방향 연장부(535)의 전면에 구비되고, 상기 반경방향 연장부(535)가 상기 이너암(5512)에 의해 지지될 수 있다. 상기 이너암(5512)은 상기 반경방향 연장부(535)의 후면을 전방으로 지지할 수 있다.The
또한 본 발명은, 엔진의 회전력을 전달받는 커버(10), 상기 커버(10)와 일체로 회전하는 임펠러(20), 상기 임펠러(20)와 마주하는 터빈(30), 상기 임펠러(20)와 터빈(30) 사이에 배치되는 리액터(40), 및 상기 리액터(40)와 고정단 사이에 배치되는 상기 원웨이 클러치(50)를 포함하는 토크 컨버터(1)를 제공할 수 있다.In addition, the present invention, the
상기 터빈(30)은 제1베어링(B1)을 통해 상기 아우터레이스(51)에 대해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 상기 제1베어링(B1)은 상기 아우터레이스(51)의 앞면에의해 지지될 수 있다.The
상기 임펠러(20)는 제2베어링(B2)을 통해 상기 이너레이스(53)에 대해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 상기 이너레이스(53)의 스플라인 허브(533)의 외주에 베어링서포터(57)가 설치되고, 상기 제2베어링(B2)은 상기 베어링서포터(57)에 의해 지지될 수 있다. 상기 지지부재(55)는 상기 베어링서포터(57)에 의해 축방향으로 지지될 수 있다. 상기 베어링서포터(57)는 축방향으로 상기 지지부재(55)와 상기 제2베어링(B2) 사이에 배치될 수 있다.The
이와 달리, 상기 임펠러(20)는 제2베어링(B2)을 통해 상기 지지부재(55)에 대해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 제2베어링(B2)과 상기 지지부재(55)는 상호 축방향으로 지지될 수 있다. 상기 제2베어링(B2)은 상기 지지부재(55)의 레버(551)의 받침부(5514)에 의해 지지될 수 있다.Alternatively, the
본 발명에 따르면, 래칫 타입의 원웨이 클러치에 레버 구조를 부가함으로써, 토크 컨버터의 토크 증배 영역에서 원웨이 클러치의 고정력을 더욱 확보하면서도, 커플링 포인트와 천이 영역에서 원웨이 클러치가 확실히 회전 자유롭도록 할 수 있다.According to the present invention, by adding a lever structure to the ratchet-type one-way clutch, the fixing force of the one-way clutch is further secured in the torque multiplication region of the torque converter, and the one-way clutch is reliably free of rotation in the coupling point and transition region. can do.
본 발명에 따르면, 래칫 타입의 원웨이 클러치에 레버 구조를 부가함으로써, 천이 영역에서 원웨이 클러치에서 발생하는 소음을 제거할 수 있다.According to the present invention, by adding a lever structure to the ratchet-type one-way clutch, noise generated from the one-way clutch in the transition region can be removed.
또한 본 발명에 따르면, 스프래그 타입 또는 롤러 타입의 원웨이 클러치 대비, 원웨이 클러치가 차지하는 체적을 크게 줄일 수 있고, 중량과 제작비용을 저감할 수 있다.In addition, according to the present invention, compared to the sprag-type or roller-type one-way clutch, the volume occupied by the one-way clutch can be greatly reduced, and the weight and manufacturing cost can be reduced.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, the specific effects of the present invention will be described together while describing specific details for carrying out the invention below.
도 1은 본 발명에 따른 원웨이 클러치가 적용된 토크 컨버터의 단면도이다.
도 2는 도 1의 토크 컨버터의 리액터와 원웨이 클러치를 나타낸 측면 단면도이다.
도 3과 도 4는 도 2의 리액터와 원웨이 클러치를 서로 다른 방향에서 바라본 분해사시도이다.
도 5는 임펠러에 대한 터빈의 속도비가 0 일 때부터 내지 커플링 포인트 사이에 있을 때, 리액터와 원웨이 클러치의 상태를 나타낸 측면도이고, 도 6은 도 5의 VI-VI 단면도이다.
도 7은 커플링 포인트 이후, 리액터와 원웨이 클러치의 상태를 나타낸 측면도이고, 도 8은 도 7의 VIII-VIII 단면도이다.
도 9는 속도비에 따른 축하중을 나타낸 도면이다.1 is a cross-sectional view of a torque converter to which a one-way clutch according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a side cross-sectional view illustrating a reactor and a one-way clutch of the torque converter of FIG. 1 .
3 and 4 are exploded perspective views of the reactor and the one-way clutch of FIG. 2 viewed from different directions.
5 is a side view showing the state of the reactor and the one-way clutch when the speed ratio of the turbine to the impeller is between 0 and the coupling point, and FIG. 6 is a cross-sectional view VI-VI of FIG. 5 .
7 is a side view showing the state of the reactor and the one-way clutch after the coupling point, and FIG. 8 is a cross-sectional view VIII-VIII of FIG. 7 .
9 is a view showing the axial load according to the speed ratio.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 다양한 변경을 가할 수 있고 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 어느 하나의 실시예의 구성과 다른 실시예의 구성을 서로 치환하거나 부가하는 것은 물론 본 발명의 기술적 사상과 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and various changes may be made and may be implemented in various different forms. Only the present embodiment is provided to complete the disclosure of the present invention and to fully inform those of ordinary skill in the scope of the invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and all changes and equivalents included in the technical spirit and scope of the present invention as well as substituting or adding the configuration of any one embodiment and the configuration of other embodiments to each other or substitutes.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께가 과장되게 크거나 작게 표현될 수 있으나, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 아니 될 것이다.The accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical spirit disclosed in the present specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes and equivalents included in the spirit and scope of the present invention It should be understood to include water or substitutes. In the drawings, in consideration of the convenience of understanding, the size or thickness may be exaggeratedly large or small, but the protection scope of the present invention should not be construed as being limited thereto.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예나 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 그리고 단수의 표현은, 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이다. 즉 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는. 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들이 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments or examples, and are not intended to limit the present invention. And singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the specification, terms such as includes, consists of, etc. are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist. That is, in the specification, terms such as include and consist of. It should be understood that this does not preclude the possibility of addition or existence of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
제1, 제2등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including an ordinal number such as 1st, 2nd, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.
어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에 있다"거나 "하부에 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 바로 위에 배치되어 있는 것뿐만 아니라 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.When an element is referred to as being "on" or "below" another element, it should be understood that other elements may be present in the middle as well as disposed directly on the other element. .
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
설명의 편의 상, 토크컨버터의 회전의 중심을 이루는 축의 길이방향을 따르는 방향을 축방향이라 한다, 전후 방향 또는 축방향은 회전축과 나란한 방향으로서, 전방(앞쪽)은 어느 일 방향(제1축방향), 가령 동력원인 엔진 쪽으로 향하는 방향을 의미하고, 후방(뒤쪽)은 다른 일 방향(제2축방향), 가령 변속기 쪽으로 향하는 방향을 의미한다. 따라서 전면(앞면)이란 그 표면이 전방을 바라보는 면을 의미하고, 후면(뒷면)이란 그 표면이 후방을 바라보는 면을 의미한다.For convenience of description, the direction along the longitudinal direction of the axis forming the center of rotation of the torque converter is referred to as the axial direction. The front-rear direction or the axial direction is a direction parallel to the rotation axis, and the front (front) is any one direction (first axial direction). ), for example, means a direction toward the engine, which is a power source, and the rear (rear) means another direction (second axial direction), for example, a direction toward the transmission. Therefore, the front (front) means the surface on which the surface faces the front, and the rear (rear) means the surface on which the surface faces the rear.
반경방향 또는 방사 방향이라 함은 상기 회전축과 수직한 평면 상에서 상기 회전축의 중심을 지나는 직선을 따라 상기 중심에 가까워지는 방향 또는 상기 중심으로부터 멀어지는 방향을 의미한다. 상기 중심으로부터 반경방향으로 멀어지는 방향을 원심방향이라 하고, 상기 중심에 가까워지는 방향을 구심방향이라 한다.The radial or radial direction means a direction approaching the center or a direction away from the center along a straight line passing through the center of the rotation axis on a plane perpendicular to the rotation axis. A direction away from the center in a radial direction is referred to as a centrifugal direction, and a direction closer to the center is referred to as a centripetal direction.
둘레방향 또는 원주방향이라 함은 상기 회전축의 주위를 둘러싸는 방향을 의미한다. 외주라 함은 외측 둘레, 내주라 함은 내측 둘레를 의미한다. 따라서 외주면은 상기 회전축을 등지는 방향의 면이고, 내주면은 상기 회전축을 바라보는 방향의 면을 의미한다.The circumferential direction or the circumferential direction means a direction surrounding the rotation shaft. The outer circumference means the outer circumference, and the inner circumference means the inner circumference. Accordingly, the outer circumferential surface is a surface facing away from the rotation shaft, and the inner circumferential surface is a surface facing the rotation shaft.
둘레방향 측면이라 함은 그 면의 법선이 둘레방향을 향하는 면을 의미한다.The circumferential side means a side whose normal line faces the circumferential direction.
[토크 컨버터][Torque Converter]
도 1을 참조하면, 토크 컨버터(1)는 입력 측(I)과 출력 측(O)을 구비한다. 가령, 엔진의 회전 구동력은, 커버(10)의 전방으로부터 커버(10)에 입력된다. 커버(10)는 내부의 유체가 채워질 수 있는 중공의 공간을 규정하는 프론트커버(12)와 리어커버(15)를 포함한다. 프론트커버(12)와 리어커버(15)는 상호 결합되어 일체로 회전한다. Referring to FIG. 1 , the
상기 토크 컨버터(1)의 입력은 프론트커버(12)와 리어커버(15)를 통해 임펠러(20)로 전달된다. 임펠러(20)는 리어커버(15)의 내면에 고정되고, 커버(10)와 임펠러(20)는 소정의 축을 중심으로 함께 회전한다. 임펠러(20)가 회전함에 따라 임펠러(20) 내부의 유체는 임펠러(20)의 회전 운동에너지를 가지게 되고, 원심력에 의해 반경방향 외측으로 힘을 받으며 터빈(30)으로 유동한다. The input of the
터빈(30)은 임펠러(20)보다 전방에서 임펠러(20)와 마주하도록 설치되고, 상기 임펠러(20)로부터 유동된 유체의 힘을 전달 받아 소정의 축을 중심으로 회전한다. 임펠러(20)와 터빈(30)의 회전 중심은 동축을 이루고, 임펠러(20)와 터빈(30)은 서로 마주하여 토러스를 이룬다. 상기 터빈(30)은 반경방향 내측에서 출력 측(O)과 연결되어 회전력을 출력한다.The
임펠러(20)와 터빈(30)이 마주하는 반경방향 내측 부위에는 리액터(40)가 구비된다. 터빈(30)으로 유입된 유체는 반경방향 내측으로 유동하고 리액터(40)를 거쳐 임펠러(20)로 되돌아간다. 리액터(40)는, 환형의 리액터바디(41)와, 상기 리액터바디(41)로부터 반경방향으로 외향 연장되는 복수 개의 리액터블레이드(411)를 구비한다. 복수 개의 리액터블레이드(411)의 반경방향 외측 단부는 링 형태로 상호 연결될 수 있다.A
리액터바디(41)의 내주에는 원웨이 클러치(50)가 설치되고, 상기 원웨이 클러치(50)는 고정단에 의해 지지된다. 상기 원웨이 클러치(50)는 고정단에 대한 리액터(40)의 일방향 회전은 저지하고, 고정단에 대한 리액터(40)의 타방향 회전은 허용한다.A one-way clutch 50 is installed on the inner periphery of the
상기 임펠러(20)는 타방향으로 회전하고, 이에 추종하여 터빈(30)도 타방향으로 회전한다.The
상기 터빈(30)이 임펠러(20)를 추종하여 회전함으로써 상기 임펠러(20)와 터빈(30)의 속도비(SR)가 1:1에 이르면, 프론트커버(12)가 록업클러치(60)에 의해 출력 측(O)과 직결된다. 그러면 입력 측(I)의 회전력은 록업클러치(60)를 거쳐 직접 출력 측(O)으로 전달된다.When the speed ratio (SR) of the
[원웨이 클러치][One Way Clutch]
원웨이 클러치(50)는, 리액터(40)와 함께 회전하도록 리액터바디(41)의 내주면에 고정되는 아우터레이스(51)와, 고정단에 대해 회전하지 아니하는 이너레이스(53)를 포함한다.The one-way clutch 50 includes an
상기 아우터레이스(51)는 상기 리액터바디(41)의 내주에 설치될 수 있다. 실시예에 따르면, 상기 아우터레이스(51)의 외주면이 상기 리액터바디(41)의 내주면과 억지끼움(press fit)되어, 상기 아우터레이스(51)가 상기 리액터바디(41)와 일체로 거동할 수 있다. 그러나 아우터레이스(51)가 리액터(40)와 반드시 일체로 거동해야 하는 것은 아니다. 가령 상기 아우터레이스(51)와 리액터(40)는, 상호 간의 회전은 구속되지만, 상호 간의 축방향 이동은 허용될 수도 있다.The
상기 아우터레이스(51)는 중앙에 관통홀(514)이 형성된 원반 형상을 이룬다. 상기 아우터레이스(51)의 후면에는 상기 관통홀(514)보다 큰 원형의 안착홈(513)이 마련된다. 안착홈(513)은 아우터레이스(51)의 후면에서 전방으로 함몰된 형상이다. 상기 안착홈(513)의 바닥면에는 복수 개의 제1락킹부(511)가 원주 방향을 따라 원호 형태로 연장 형성될 수 있다. 실시예에서는 3개의 제1락킹부(511)가 120도 간격으로 형성된 구조가 예시된다.The
상기 제1락킹부(511)는 아우터레이스(51)의 후면, 보다 구체적으로 안착홈(513)의 바닥면으로부터 함몰된 경사면 형상일 수 있다. 상기 제1락킹부(511)의 경사면은, 원주방향의 일방향으로 갈수록 점차 후면으로부터의 함몰 깊이가 줄어드는 형상일 수 있다.The
상기 아우터레이스(51)에는 슬릿(512)이 형성될 수 있다. 상기 슬릿(512)은, 상기 제1락킹부(511)의 폭방향 중심에 배치되고 원주방향을 따라 연장되는 원호 형상의 개구 형태일 수 있다. 상기 슬릿(512)은 커버(10)의 내부공간에서 발생하는 유체의 유동을 허용한다.A
상기 이너레이스(53)는, 고정단에 대해 회전 구속되도록 상기 고정단에 설치된다. 상기 이너레이스(53)는 상기 고정단에 대해 축방향 슬라이드 이동은 허용될 수 있다. The
상기 이너레이스(53)는, 축방향으로 연장되는 축방향 연장부(532)와, 상기 축방향 연장부(532)로부터 반경방향으로 외향 연장되는 반경방향 연장부(535)를 구비한다. The
상기 축방향 연장부(532)는 축방향으로 연장되는 파이프 형태일 수 있다. 상기 축방향 연장부(532)의 내주에는, 고정단에 대해 회전되지 않도록 고정되는 치형을 가지는 스플라인 허브(533)가 구비된다. 상기 스플라인 허브(533)는 고정단에 대해 회전 구속되지만 축방향의 슬라이드 이동은 허용한다. 상기 축방향 연장부(532)의 외주에는, 소정의 직경을 가지는 제1외주면(5321)과, 상기 제1외주면(5321)보다 큰 직경을 가지는 제2외주면(5322)이 마련된다. 상기 제2외주면(5322)은 상기 제1외주면(5321)의 전방에 배치되고, 제1외주면(5321)과 제2외주면(5322)의 경계에는 직경 차이로 인한 단턱이 마련될 수 있다. The
상기 축방향 연장부(532)의 제2외주면(5322)은 후술할 지지부재(55)의 레버(551)의 이너암(5512)의 반경방향 내측 단부와 접하여 상기 지지부재(55)를 축에 대해 정렬한다. 상기 축방향 연장부(532)의 제1외주면(5321)은 후술할 베어링서포터(57)의 내주면과 접하여 베어링서포터(57)의 중심을 정렬하고 베어링서포터(57)를 지지한다. 상기 제1외주면(5321)과 제2외주면(5322)의 단턱은 상기 베어링서포터(57)가 상기 단턱보다 더 전방으로 이동하지 않도록 슬라이드 이동을 제한하는 스토퍼의 기능을 한다.The second outer
상기 반경방향 연장부(535)는 상기 축방향 연장부(532)의 앞부분에서 반경방향 외측으로 연장되는 환형 평판 형상일 수 있다. 상기 반경방향 연장부(535)는 축방향 연장부(532)와 일체를 이룰 수 있다. 이들은 일체로 성형되거나, 각각 제작된 후 일체로 조립될 수 있다.The
상기 반경방향 연장부(535)의 전면은 상기 아우터레이스(51)의 후면과 마주한다. 상기 반경방향 연장부(535)는 상기 아우터레이스(51)가 후방으로 이동하는 범위를 규제할 수 있다. 마찬가지로 상기 아우터레이스(51)는 상기 이너레이스(53)가 전방으로 이동하는 범위를 규제할 수 있다. The front surface of the
상기 반경방향 연장부(535)는 상기 아우터레이스(51)의 뒤에서 상기 아우터레이스(51)와 마주한다. 상기 반경방향 연장부(535)의 적어도 일부는 상기 아우터레이스(51)의 안착홈(513)에 수용될 수 있다. 상기 반경방향 연장부(535)의 외주면과 상기 안착홈(513)의 내주면은 서로 마주하고, 상호 간의 상대적인 회전을 지지할 수 있다. 이에 따라, 상기 아우터레이스(51)의 축의 중심이 정렬될 수 있다.The
상기 반경방향 연장부(535)의 전면에는, 상기 아우터레이스(51)의 제1락킹부(511)와 상보적인 형상의 제2락킹부(538)가 마련된다. 상기 제1락킹부(511)가 래칫 경사면 홈이라면, 상기 제2락킹부(538)는 이와 상보적인 형상의 래칫 경사면 돌기일 수 있다. 상기 제2락킹부(538)의 경사면은, 원주방향의 타방향으로 갈수록 점차 돌출 높이가 낮아지는 형태이다. 따라서 제1락킹부(511)가 제2락킹부(538)에 대해 타방향으로 회전하고자 할 때에는 상기 제1락킹부(511)의 경사면이 상기 제2락킹부(538)의 경사면을 타고 올라 제1락킹부(511)의 회전이 허용된다(도 8 참조).A
반면 제1락킹부(511)와 제2락킹부(538)의 원주방향 타측 단부는 서로 맞물리는 단턱 형상을 이룬다. 따라서 제1락킹부(511)가 제2락킹부(538)에 대해 일방향으로 회전하고자 할 때에는 상기 단턱 형상이 서로 맞물려 제1락킹부(511)의 회전을 제한한다(도 6 참조).On the other hand, the other ends of the
도 5와 도 6을 참조하면, 구동 초기(SR 0.00 ~ 커플링 포인트)에는 터빈(30)에서 임펠러(20)로 회귀하는 유체가 리액터(40)에 의해 방향 전환되어 임펠러(20)로 전달되며, 이러한 과정에서 리액터(40)는 일방향으로 회전하는 힘(T1)을 받는다. 그리고 리액터블레이드(411)의 형상에 의해 상기 리액터(40)는 축방향 후방으로도 힘을 받는다. 그러나 상기 원웨이 클러치(50)의 제1락킹부(511)의 단턱이 제2락킹부(538)의 단턱에 걸려, 상기 리액터(40)는 회전하지 않는다.5 and 6, in the initial driving period (SR 0.00 ~ coupling point), the fluid returning from the
도 7과 도 8을 참조한다. 구동이 진행되어 커플링 포인트에 이르면, 터빈(30)에서 임펠러(20)로 회귀하는 유체가 리액터(40)를 타방향으로 회전하는 힘(T2)을 가한다. 이에 따라 제1락킹부(511)가 타방향으로 회전하면, 제1락킹부(511)의 경사면이 제2락킹부(538)의 경사면을 타고 올라간다. 따라서 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)는 서로 멀어지는 방향으로 축방향으로 이동한다. 이러한 원리에 의해, 리액터(40)는 타방향으로 회전하는 것이 허용된다. 이처럼 리액터(40)가 타방향으로 회전하게 될 때에는, 원웨이 클러치(50)의 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)가 서로 멀어지는 방향으로 확실히 이동하여, 제1락킹부(511)와 제2락킹부(538)가 서로 맞물리지 않도록 하는 것이 바람직하다.See Figures 7 and 8. When driving proceeds to reach the coupling point, the fluid returning from the
커플링 포인트에 이르면, 리액터블레이드(411)의 형상에 의해 상기 리액터(40)는 축방향 전방으로도 힘을 받기 시작한다. 그러나 리액터(40)가 타방향으로 회전하기 시작하는 천이 영역에서, 리액터(40)가 축방향 전방으로 받는 힘은 작을 수 있다. 따라서 커플링 포인트에 이르러 천이가 진행될 때, 리액터블레이드(411)가 터빈(30)에서 임펠러(20)로 회귀하는 유체에 의해 축방향의 전방으로 확실한 힘을 받기 전까지는, 아우터레이스(51)가 축방향의 전방으로 확실하게 이동하지 않는 운전 영역이 존재할 수 있다. 이러한 운전 영역에서, 아우터레이스(51)가 이너레이스(53)와 부딪히는 현상이 일어날 수 있으며, 이는 소음의 원인이 될 수 있다.When the coupling point is reached, the
[지지부재][Support member]
상기 원웨이 클러치(50)는 상기 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)의 후방에서 상기 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)를 전방으로 지지하는 지지부재(55)를 더 구비한다.The one-way clutch 50 further includes a
상기 지지부재(55)는, 아우터암(5511)과 이너암(5512)을 구비하는 레버(551)를 포함한다. 상기 레버(551)는 받침부(5514), 상기 받침부(5514)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 아우터암(5511), 그리고 상기 받침부(5514)로부터 반경방향 내측으로 연장되는 이너암(5512)을 포함한다. 상기 받침부(5514)는, 소정의 지지단에 의해 후방으로부터 지지된다. 상기 지지단은, 도 1과 도 4에 도시된 베어링서포터(57)이거나, 도 5 및 도 7에 도시된 제2베어링(B2)일 수 있다.The
상기 아우터암(5511)과 이너암(5512)은 상기 받침부(5514)보다 전방으로 비스듬히 연장된다. 상기 아우터암(5511)과 이너암(5512)의 전방사잇각(j)은 둔각일 수 있다. 이에 따라, 레버(551)의 작동이 원활하게 이루어지면서도, 레버(551)가 전후방향으로 차지하는 체적을 줄여 전체적으로 원웨이 클러치(50)를 컴팩트하게 구성할 수 있다.The
상기 아우터암(5511)의 선단부는 상기 아우터레이스(51)의 후면에 접하고, 상기 이너암(5512)의 선단부는 상기 이너레이스(53)의 반경방향 연장부(535)의 후면에 접한다. 아우터암(5511)과 이너암(5512)은 소정의 전방사잇각(j)을 유지할 수 있도록, 상기 레버(551)에는 리브(5513)가 형성되어 있다. 이에 따라 상기 아우터암(5511)과 이너암(5512)의 굽힘 강성이 크게 보강된다. The front end of the
상기 아우터암(5511)와 이너암(5512)의 굽힘 강성이 크게 보강되면, 아우터레이스(51)가 아우터암(5511)을 후방으로 미는 힘은, 레버(551)를 통해 이너암(5512)이 이너레이스(53)의 반경방향 연장부(535)를 전방으로 미는 힘으로 확실히 전달된다. 마찬가지로 이너레이스(53)의 반경방향 연장부(535)가 이너암(5512)을 후방으로 미는 힘은, 레버(551)를 통해 아우터암(5511)이 아우터레이스(51)를 전방으로 미는 힘으로 확실히 전달된다. 또한 아우터레이스(51)가 아우터암(5511)을 후방으로 미는 힘이 해제되면, 레버(551)를 통해 이너암(5512)이 이너레이스(53)를 전방으로 밀던 힘 역시 확실히 해제된다. 그리고 이너레이스(53)가 이너암(5512)을 후방으로 미는 힘이 해제되면, 레버(551)를 통해 아우터암(5511)이 아우터레이스(51)를 전방으로 밀던 힘 역시 확실히 해제된다.When the bending rigidity of the
상기 레버(551)는 원주 방향을 따라 등간격으로 복수 개 구비된다. 그리고 상기 레버들은 환형의 연결링(553)에 의해 상호 연결된다. 상기 연결링(553)은 상기 레버(551)의 받침부(5514)들을 연결하고, 이에 따라 복수 개의 레버(551)는 하나의 부품, 즉 지지부재(55)를 이룬다.A plurality of
다시 지지부재(55)를 포함한 원웨이 클러치(50)의 작동에 대해 설명한다.The operation of the one-way clutch 50 including the
도 5와 도 6을 참조하면, 구동 초기(SR 0.00 ~ 커플링 포인트)에는 터빈(30)에서 임펠러(20)로 회귀하는 유체가 리액터(40)에 의해 방향 전환되어 임펠러(20)로 전달되며, 이러한 과정에서 리액터(40)와 아우터레이스(51)는 일방향으로 회전하는 힘(T1)을 받고, 축방향 후방으로도 힘(Fouter)을 받는다. 이러한 힘(Fouter)는 레버(551)를 통해 이너레이스(53)를 전방으로 미는 힘(Finner)으로 전달된다. 이는 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)가 서로 밀착하는 방향으로 작용한다.5 and 6, in the initial driving period (SR 0.00 ~ coupling point), the fluid returning from the
도 7과 도 8을 참조한다. 구동이 진행되어 커플링 포인트에 이르면, 터빈(30)에서 임펠러(20)로 회귀하는 유체에 의해 리액터(40)와 아우터레이스(51)가 타방향으로 회전하는 힘(T2)을 받기 시작하고, 축방향 전방으로도 힘(Fouter)을 받기 시작하나, 천이 영역에서 리액터(40)가 축방향 전방으로 받는 힘은 미미하다. See Figures 7 and 8. When the driving progresses and the coupling point is reached, the
한편 커버(10)의 내부 공간의 유체는 유동을 일으키고, 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)가 배치된 리액터바디(41)의 반경방향 내측 영역에도 유체의 유동이 발생한다. 천이영역에서 터빈(30)에서 임펠러(20)로 회귀하는 유체에 의해 리액터(40)가 축방향 전방으로 받는 힘(Fouter)은 이러한 유체의 유동에 비해 미미하므로, 리액터바디(41)의 반경방향 내측 영역에서 일어나는 유체의 유동은 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)를 전방 또는 후방으로 밀게 된다. 이러한 유체의 유동의 일부는, 상기 아우터레이스(51)의 슬릿(512)을 통할 수 있다.On the other hand, the fluid in the inner space of the
만약 리액터바디(41)의 반경방향 내측 영역에서 유체가 전방으로 유동하면, 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)는 모두 전방으로 밀리는 힘을 받는다. 상기 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)의 반경방향 연장부(535)의 면적을 조절하면, 유체에 의해 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)가 받는 힘을 조절하는 것이 가능하다. 즉 아우터레이스(51)의 면적이 이너레이스(53)의 면적을 조절하여, 유체의 흐름에 의해 아우터레이스(51)가 이너레이스(53)보다 더 전방으로 이동하는 경향이 강하게 할 수 있다.리액터바디(41)의 반경방향 내측 영역에서 유체가 후방으로 유동하면, 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)는 모두 후방으로 밀리는 힘을 받는다. 그러면 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)는 모두, 각각 레버(551)의 아우터암(5511)과 이너암(5512)을 후방으로 밀게 된다.If the fluid flows forward in the radially inner region of the
실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 받침부(5514)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 아우터암(5511)의 제1반경방향 길이(a)보다, 받침부(5514)로부터 반경방향 내측으로 연장되는 이너암(5512)의 제2반경방향 길이(b)가 더 클 수 있다(a<b). 그러면 레버(551)의 원리에 의해, 받침부(5514)를 기준으로, 이너레이스(53)가 이너암(5512)을 후방으로 미는 힘에 의해 발생하는 모멘트가, 아우터레이스(51)가 아우터암(5511)을 후방으로 미는 힘에 의해 발생하는 모멘트보다 더 크다. 따라서 아우터레이스(51)는 이너레이스(53)와 레버(551)에 의해 전방으로 힘을 받는다. 즉 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)가 모두 레버(551)와 접하고 있지만, 이너레이스(53)는 후방으로 이동하는 반면 아우터레이스(51)는 전방으로 이동하게 된다. 따라서 제1락킹부(511)와 제2락킹부(538)가 서로 멀어질 수 있다.According to the embodiment, as shown in FIG. 4 , the first radial length (a) of the
물론 이러한 레버(551)의 길이(a, b)의 조절과 함께, 또는 독립적으로, 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)의 반경방향 연장부(535)의 면적을 조절하여, 유체에 의해 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)가 받는 힘을 조절하는 것도 가능하다.Of course, by adjusting the area of the
임펠러(20)와 터빈(30)의 커플링 포인트로부터 시작되는 리액터(40)의 천이 영역에서, 원웨이 클러치(50)에 소음이 나지 않도록 하기 위해서는, 커플링 포인트 이후 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)가 축방향으로 서로 확실히 멀어지도록 하는 것이 바람직하다.In the transition region of the
[레버비 a:b][Leverby a:b]
유체에 의해 리액터(40)가 받는 힘(Fblade)와 원웨이클러치(50)가 받는 힘(Fshell)은 다음과 같다. The force (F blade ) received by the
Fblade = 0.5πρ(wimp 2 - wtur 2)(rc 4-rs 4)×0.5 ... (수학식 1)F blade = 0.5πρ(w imp 2 - w tur 2 )(r c 4 -r s 4 )×0.5 ... (Equation 1)
Fshell = 0.5πρ(wimp 2 - wtur 2)(rs 4-ro 4) ... (수학식 2)F shell = 0.5πρ(w imp 2 - w tur 2 )(r s 4 -r o 4 ) ... (Equation 2)
여기서, ρ는 유체의 밀도, wimp는 임펠러(20)의 각속도, wtur는 터빈(30)의 각속도, rc는 리액터(40)의 외측 반경, rs는 리액터(40)의 내측 반경, 그리고 ro는 이너레이스(53)의 내측 반경이다. 축하중(Faxial)은 도 9에 도시된 바와 같이 속도비가 높이질수록 점차 낮아지다가 속도비 0.85 부근에서 가장 낮은 상태가 된 후 약간 회복된다.Here, ρ is the density of the fluid, w imp is the angular velocity of the
유체에 의해 리액터(40)가 받는 힘(Fblade)와 원웨이클러치(50)가 받는 힘(Fshell)은 축하중(Faxial)이 된다. 그리고 축하중(Faxial)은 레버(551)를 통해 레버(551)의 받침부(5514)에서 반력(Fx)으로 지지되며, 이들의 관계는 다음과 같다. The force (F blade ) received by the
Fblade + Fshell = Faxial = Fx ... (수학식 3)F blade + F shell = F axial = F x ... (Equation 3)
한편, 아우터암(5511)과 이너암(5512)의 반경방향 거리를 각각 a와 b라고 하였을 때, 상기 축하중은 레버비(a:b) 에 의해 아우터암(5511)과 이너암(5512)으로 각각 적절히 분배된다.On the other hand, when the radial distances between the
Fx = Fouter + Finner ... (수학식 4)F x = F outer + F inner ... (Equation 4)
이때, 레버비(a:b)에 따라 아우터암(5511)에 작용하는 힘(Fouter)과 이너암(5512)에 작용하는 힘(Finner)은 다음과 같다. At this time, the force (F outer ) acting on the outer arm 5511 and the force (F inner ) acting on the
Fouter = (Fx×b) / (a+b) ... (수학식 5)F outer = (F x ×b) / (a+b) ... (Equation 5)
Finner = (Fx×a) / (a+b) ... (수학식 6)F inner = (F x ×a) / (a+b) ... (Equation 6)
이러한 관계를 활용하여, 레버비에 따른 아우터암과 이너암의 힘을 시뮬레이션 해석한 값은 다음과 같다.Using this relationship, the simulation and analysis values of the force of the outer arm and the inner arm according to the lever ratio are as follows.
SRspeed ratio
SR
Fx(N)celebrating
Fx(N)
SRspeed ratio
SR
Fx(N)celebrating
Fx(N)
SRspeed ratio
SR
Fx(N)celebrating
Fx(N)
SRspeed ratio
SR
Fx(N)celebrating
Fx(N)
SRspeed ratio
SR
Fx(N)celebrating
Fx(N)
천이영역(SR 0.85 이상)에서는, 이너암에 작용하는 힘(Fi) 대비 아우터암에 작용하는 힘(Fo)이 클수록, 즉 Fo-Fi의 값이 클수록 레버(551)가 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)를 축방향으로 서로 멀어지는 방향으로 벌리려는 경향이 더 커지게 된다. 앞서 표들을 참조하면, Fo-Fi의 값은 레버비 2:8을 정점으로 하여 레버비가 더 커지거나 더 작아지며 그러한 경향이 줄어든다. 그리고 그러한 경향이 줄어드는 정도는 레버비가 더 커지는 쪽(1:9) 쪽으로 갈수록 작아진다. 따라서 레버비가 0.5:9.5 내지 3:7 정도의 범위 내라면, 천이영역에서 레버(551)가 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)를 벌리려는 경향을 충분히 확보할 수 있다.In the transition region (SR 0.85 or more), the greater the force (Fo) acting on the outer arm compared to the force (Fi) acting on the inner arm, that is, the larger the value of Fo-Fi, the greater the
한편, 레버(551)에 작용하는 반력(Fx)과 아우터암(5511)에 작용하는 힘(Fo)의 차이보다 이너암(5512)에 작용하는 힘(Fi)의 크기가 더 커야, 레버(551)가 확실히 지지단을 향해 후방으로 힘을 받아, 받침부(5514)에서 지지되고, 유동하지 않는다. 천이영역에 도달하기 전이라면, 리액터(40)는 토러스의 유체에 의해 확실히 후방으로 힘을 받게 되므로, 위 수치해석의 결과에도 불구하고, 레버(551)는 안정적으로 제 위치를 유지할 것이 예상된다. 하지만, 천이영역에서는 리액터(40)는 토러스의 유체에 의해 후방으로 힘을 받는 것이 보장되지 아니하므로, 위 수치해석의 결과는 레버(551)의 거동을 예측하는데 중요할 수 있다. 이러한 관점에서, 위 수치해석의 결과 중 레버비가 1:9와 2:8일 때, 레버(551)가 안정적으로 제 위치를 유지할 수 있다. 즉 레버비가 1:9 내지 2:8의 범위 내라면 레버(551)가 안정적으로 제 위치를 유지할 수 있다.On the other hand, the magnitude of the force Fi acting on the
[회전 지지 구조][Rotation support structure]
도 1을 참조하면, 터빈(30)과 출력 측(O)은 제1베어링(B1)을 사이에 두고 상기 아우터레이스(51)의 전면과 마주할 수 있다. 상기 터빈(30)은 상기 아우터레이스(51)에 대해 제1베어링(B1)을 통해 상대 회전 가능하게 지지된다.Referring to FIG. 1 , the
상기 이너레이스(53)의 축방향 연장부(532)의 제1외주면(5321)은 환형의 베어링서포터(57)에 삽입될 수 있다. 상기 베어링서포터(57)의 전면은 상기 지지부재(55)의 받침부(5514)를 전방으로 지지한다. 그리고 상기 베어링서포터(57)의 후면은 제2베어링(B2)을 지지한다. 상기 리어커버(15)와 임펠러(20)는 상기 제2베어링(B2)에 의해 회전 지지된다. 도 1에는 베어링서포터(57)가 이너레이스(53)의 축방향 연장부(532)에 설치되고, 지지부재(55)와 리어커버(15) 사이에 개재된 구조가 개시되어 있다. 그러나 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 베어링서포터(57)가 생략된 채, 제2베어링(B2)이 직접 지지부재(55)의 받침부(5514)와 접하도록 하여도 무방하다. 베어링서포터(57)를 생략하면, 토크 컨버터(1)의 축방향 치수를 더 줄일 수 있다.The first outer
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed in the present specification. It is obvious that variations can be made. In addition, although the effects of the configuration of the present invention are not explicitly described and described while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the effects predictable by the configuration should also be recognized.
1: 토크 컨버터
I: 입력 측
O: 출력 측
10: 커버
12: 프론트커버
15: 리어커버
20: 임펠러
30: 터빈
40: 리액터
41: 리액터바디
411: 리액터블레이드
50: 원웨이 클러치
51: 아우터레이스
511: 제1락킹부(래칫 경사면 홈)
512: 슬릿
513: 안착홈
514: 관통홀
53: 이너레이스
532: 축방향 연장부
5321: 제1외주면
5322: 제2외주면
533: 스플라인 허브
535: 반경방향 연장부
538: 제2락킹부(래칫 경사면 돌기)
55: 지지부재
551: 레버
5511: 아우터암
a: 아우터암의 제1반경방향 길이
5512: 이너암
b: 이너암의 제2반경방향 길이
j: 아우터암과 이너암의 전방사잇각
5513: 리브
5514: 받침부
553: 연결링
57: 베어링서포터
60: 록업클러치
B1: 제1베어링
B2: 제2베어링1: Torque converter
I: input side
O: output side
10: cover
12: front cover
15: rear cover
20: impeller
30: turbine
40: Reactor
41: reactor body
411: Reactor Blade
50: one-way clutch
51: outer race
511: first locking part (ratchet inclined surface groove)
512: slit
513: seating groove
514: through hole
53: inner race
532: axial extension
5321: first outer peripheral surface
5322: second outer circumferential surface
533: spline hub
535: radial extension
538: second locking part (ratchet inclined surface protrusion)
55: support member
551: lever
5511: outer arm
a: the length of the outer arm in the first radial direction
5512: inner arm
b: the second radial length of the inner arm
j: Anterior angle between the outer arm and the inner arm
5513: rib
5514: support
553: connecting ring
57: bearing supporter
60: lock-up clutch
B1: 1st bearing
B2: 2nd bearing
Claims (14)
상기 원웨이 클러치(50)는:
상기 리액터(40)와 연결되어 상기 리액터(40)와 일체로 회전하는 아우터레이스(51);
상기 고정단에 대해 축방향 이동 가능하고 회전 구속되도록 연결된 이너레이스(53);
상기 이너레이스(53)와 마주하는 상기 아우터레이스(51)의 후면에 마련되는 제1락킹부(511);
상기 아우터레이스(51)와 마주하는 상기 이너레이스(53)의 전면에 마련되고, 상기 제1락킹부(511)가 마련된 영역과 대응하는 영역에 마련되는 제2락킹부(538); 및
지지단에 의해 후방으로 지지되는 받침부(5514)와, 상기 받침부(5514)로부터 반경방향 외측으로 연장되고 상기 아우터레이스(51)를 전방으로 지지하는 아우터암(5511)과, 상기 받침부(5514)로부터 반경방향 내측으로 연장되고 상기 이너레이스(53)를 전방으로 지지하는 이너암(5512)을 구비하는 레버(551)를 포함하는 지지부재(55);를 포함하는, 원웨이 클러치.
As a one-way clutch (50) disposed between the reactor (40) and the fixed end of the torque converter (1), the one-way rotation of the reactor (40) with respect to the fixed end is not allowed and rotation in the other direction is allowed,
The one-way clutch 50 includes:
an outer race 51 connected to the reactor 40 and rotating integrally with the reactor 40;
An inner race 53 that is movable in an axial direction with respect to the fixed end and connected to be rotationally constrained;
a first locking part 511 provided on a rear surface of the outer race 51 facing the inner race 53;
a second locking part 538 provided on the front surface of the inner race 53 facing the outer race 51 and provided in an area corresponding to the area where the first locking part 511 is provided; and
A support part 5514 supported rearward by a support end, an outer arm 5511 extending radially outward from the support part 5514 and supporting the outer race 51 forward, and the support part ( A one-way clutch comprising; a support member (55) extending radially inward from 5514 and including a lever (551) having an inner arm (5512) for forwardly supporting the inner race (53).
상기 이너레이스(53)는, 상기 고정단과 연결되는 스플라인 허브(533)와, 상기 스플라인 허브(533)에서 반경방향으로 연장되는 반경방향 연장부(535)를 포함하고,
상기 스플라인 허브(533)는 상기 고정단에 대해 축방향으로 이동 가능하게 연결되는, 원웨이 클러치.
The method according to claim 1,
The inner race 53 includes a spline hub 533 connected to the fixed end, and a radial extension portion 535 extending radially from the spline hub 533,
The spline hub (533) is axially movably connected with respect to the fixed end, the one-way clutch.
상기 반경방향 연장부(535)는 상기 스플라인 허브(533)와 일체를 이루는, 원웨이 클러치.
3. The method according to claim 2,
and the radial extension (535) is integral with the spline hub (533).
상기 제1락킹부(511)는 상기 반경방향 연장부(535)의 전면에 마련되는, 원웨이 클러치.
3. The method according to claim 2,
The first locking portion (511) is provided on the front surface of the radially extending portion (535), one-way clutch.
상기 이너암(5512)은 상기 반경방향 연장부(535)의 후면을 전방으로 지지하는, 원웨이 클러치.
3. The method according to claim 2,
The inner arm 5512 supports the rear surface of the radial extension portion 535 forward.
상기 레버(551)는 원주 방향으로 소정 간격 복수 개 구비되고,
복수 개의 상기 레버(551)는 원주 방향으로 연결링(553)에 상호 연결되는, 원웨이 클러치.
The method according to claim 1,
The lever 551 is provided with a plurality of predetermined intervals in the circumferential direction,
A plurality of the levers (551) are interconnected to the connecting ring (553) in the circumferential direction, one-way clutch.
상기 연결링(553)은 복수 개의 상기 레버(551)의 받침부(5514)들을 상호 연결하는, 원웨이 클러치.
7. The method of claim 6,
The connecting ring (553) interconnects the support portions (5514) of the plurality of levers (551), one-way clutch.
상기 레버(551)는, 반경방향으로 리브(5513)가 마련되어, 반경 방향에 대한 레버(551)의 굽힘 강성을 보강하는, 원웨이 클러치.
The method according to claim 1,
The lever (551) is provided with ribs (5513) in the radial direction to reinforce the bending rigidity of the lever (551) in the radial direction.
상기 받침부(5514)에서 전방으로 연장되는 상기 아우터암(5511)과 상기 이너암(5512)의 전방 사잇각(j)은 둔각을 이루는, 원웨이 클러치.
The method according to claim 1,
The one-way clutch, wherein the front angle j between the outer arm 5511 and the inner arm 5512 extending forward from the support part 5514 forms an obtuse angle.
상기 커버(10)와 일체로 회전하는 임펠러(20);
상기 임펠러(20)와 마주하는 터빈(30);
상기 임펠러(20)와 터빈(30) 사이에 배치되는 리액터(40); 및
상기 리액터(40)와 고정단 사이에 배치되는, 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항의 원웨이 클러치(50);를 포함하는 토크 컨버터.
Cover 10 receiving the rotational force of the engine;
an impeller 20 which rotates integrally with the cover 10;
a turbine 30 facing the impeller 20;
a reactor 40 disposed between the impeller 20 and the turbine 30; and
A torque converter comprising a; one-way clutch (50) of any one of claims 1 to 9, disposed between the reactor (40) and the fixed end.
상기 터빈(30)으로부터 상기 임펠러(20)를 향해 유동하는 유체에 의해 상기 리액터(40)가 일방향으로 회전하려는 힘을 받을 때, 상기 유체에 의해 상기 아우터레이스(51)는 후방으로 이동하려는 힘을 받고,
상기 터빈(30)으로부터 상기 임펠러(20)를 향해 유동하는 유체에 의해 상기 리액터(40)가 타방향으로 회전하려는 힘을 받을 때, 상기 유체에 의해 상기 아우터레이스(51)는 전방으로 이동하려는 힘을 받는, 토크 컨버터.
11. The method of claim 10,
When the reactor 40 receives a force to rotate in one direction by the fluid flowing from the turbine 30 toward the impeller 20, the outer race 51 receives a force to move backward by the fluid. under,
When the reactor 40 receives a force to rotate in the other direction by the fluid flowing from the turbine 30 toward the impeller 20 , the outer race 51 is forced to move forward by the fluid Received, torque converter.
상기 터빈(30)은 제1베어링(B1)을 통해 상기 아우터레이스(51)에 대해 회전 가능하게 지지되는, 토크 컨버터.
11. The method of claim 10,
The turbine (30) is rotatably supported with respect to the outer race (51) via a first bearing (B1), the torque converter.
상기 임펠러(20)는 제2베어링(B2)을 통해 상기 지지부재(55)에 대해 회전 가능하게 지지되는, 토크 컨버터.
11. The method of claim 10,
The impeller (20) is rotatably supported with respect to the support member (55) through a second bearing (B2), the torque converter.
상기 이너레이스(53)의 외주에는 반경방향으로 연장되는 베어링서포터(57)가 설치되고,
상기 임펠러(20)는 제2베어링(B2)을 통해 상기 베어링서포터(57)에 대해 회전 가능하게 지지되고,
상기 베어링서포터(57)는 상기 지지부재(55)와 상기 제2베어링(B2) 사이에 구비되는, 토크 컨버터.
11. The method of claim 10,
A bearing supporter 57 extending in a radial direction is installed on the outer periphery of the inner race 53,
The impeller 20 is rotatably supported with respect to the bearing supporter 57 through a second bearing B2,
The bearing supporter (57) is provided between the support member (55) and the second bearing (B2).
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