KR102300543B1

KR102300543B1 - 원웨이 클러치 및 이를 구비하는 토크 컨버터

Info

Publication number: KR102300543B1
Application number: KR1020200008902A
Authority: KR
Inventors: 박민구
Original assignee: 주식회사 카펙발레오
Priority date: 2020-01-22
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2021-09-08
Also published as: KR20210094970A

Abstract

본 발명은 토크 컨버터의 리액터의 일방향 회전을 제한하고 타방향 회전을 허용하는 원웨이 클러치 및 이를 적용한 토크 컨버터에 관한 것이다. 이러한 원웨이 클러치 구조에 따르면, 아우터레이스에 대해 상대적으로 회전이 가능한 변위레이스를 축방향으로 적층하고, 이너레이스의 록킹부재에 걸리는 제1걸림홈과 제2걸림홈을 아우터레이스의 제1내주면과 변위레이스의 제2내주면에 각각 형성하며, 아우터레이스에 대한 변위레이스의 상대적인 위치를 변경함에 따라 상기 제1걸림홈이 제2걸림홈과 중첩되어 상기 록킹부재에 노출되도록 하거나 상기 제1걸림홈과 제2걸림홈이 서로 중첩되지 않아 상기 록킹부재에 노출되지 않도록 함으로써, 상기 록킹부재의 상기 제1걸림홈과 제2걸림홈에 대한 걸림 여부를 제어한다.

Description

원웨이 클러치 및 이를 구비하는 토크 컨버터{One-Way Clutch and Torque Converter Using the Same}

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.

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.

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.

리액터는 원웨이 클러치에 의해 일 방향으로만 회전이 허용된다. 원웨이 클러치는 리액터의 반경방향 내측 가장자리와 고정단 사이에 구비된다. 종래에는 소음 발생이 거의 없고 드래그도 거의 없어 회전에 용이한 스프래그(sprag) 타입 또는 롤러 타입의 원웨이 클러치가 주로 적용되었다(특허문헌 1 참조).

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 없어, 전장이 늘어나는 원인이 된다. 전장의 증가는 공간 제약으로 이어진다. 또한 무거운 무게는 차량 연비가 악화되는 원인이 되었다. 또한 이들 방식의 원웨이 클러치는 제작비용이 높다.

상술된 문제점을 해결하기 위해, 스프래그 구조를 생략하는 대신, 특허문헌 2 및 3과 같이 아우터레이스와 이너레이스 중 어느 한 쪽에는 탄성 변형되는 록커(locker)를 설치하고, 다른 한 쪽에는 걸림형상을 형성하되, 상기 록커와 걸림형상은 원주방향의 일방향으로는 상호 록킹되고, 타방향으로는 회전이 허용되도록 한 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.

그러나 이러한 구조의 원웨이 클러치는 아우터레이스가 자유회전(free-wheeling)할 때 록커와 걸림형상 간에 지속적으로 소음이 발생한다는 문제가 있었다.

이에, 소음을 감소시키기 위해, 특허문헌 4, 5, 6과 같이 소음을 개선하고자 하는 노력이 있어 왔다. 그러나 이러한 소음방지구조들은 부품수의 증가가 불가피하고, 제작비용의 상승 역시 불가피했다.

JP 2006-097770 A JP 2014-034980 A KR 2038826 B1 JP 1999-002303 A JP 2000-320580 A US 2002/0014073 A

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은, 축방향 길이를 최소화하여, 토크 컨버터의 축방향 길이를 최소화할 수 있는 원웨이 클러치와, 이를 적용한 토크 컨버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 구조가 단순하고 제작이 용이하여 경량화가 가능하고 제작 비용을 절감할 수 있는 원웨이 클러치와, 이를 적용한 토크 컨버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 축방향 치수를 감소시키고 구조가 단순하면서도 소음이 발생하지 않는 원웨이 클러치와, 이를 적용한 토크 컨버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 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 허용할 수 있다.

상기 원웨이 클러치(50)는, 상기 리액터(40)와 연결되는 아우터레이스(51)와 변위레이스(52), 그리고 상기 고정단과 연결되는 이너레이스(53)를 포함한다.

상기 아우터레이스(51)는 상기 리액터(40)와 연결되어 상기 리액터(40)와 일체로 회전한다.

상기 변위레이스(52)는 축방향으로 상기 아우터레이스(51)와 이웃하여 배치된다. 상기 변위레이스(52)는 상기 리액터(40)에 대해 회전 구속되어 회전하되, 소정의 변위구간(c1)에서 상기 리액터(40)에 대해 상대적인 회전이 가능하다.

상기 소정의 변위구간(c1)은 제1위치와 제2위치를 포함할 수 있다.

상기 이너레이스(53)는 아우터레이스(51)와 변위레이스(52)의 반경방향 내측에 배치된다. 상기 이너레이스(53)는 상기 고정단과 회전 구속되도록 연결된 바디(531)를 포함한다.

상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513)에는 제1걸림홈(514)이 마련되고, 상기 변위레이스(52)의 제2내주면(523)에는 제2걸림홈(524)이 마련된다.

상기 이너레이스(53)의 바디(531)에는, 탄성 변형 가능하도록 반경방향으로 외향 연장되고 원주방향의 타방향으로 연장된 록킹부재(534)를 포함한다.

상기 록킹부재(534)는, 바디(531)와 인접한 제1구간(c1), 선단부를 포함하는 제2구간(c2), 및 상기 제1구간(c1)과 제2구간(c2) 사이에 배치되는 제3구간(c3)을 포함한다.

상기 제2구간(c2)에는 상기 록킹부재(534)가 탄성 변형되지 않은 상태에서 회전 중심으로부터 가장 멀리 배치되는 걸림단부(538)가 마련된다.

상기 걸림단부(538)가 반경방향으로 상기 제1걸림홈(514)과 상기 제2걸림홈(524) 중 적어도 어느 하나와 마주하지 않으면, 상기 록킹부재(534)가 반경 방향 내측으로 탄성 변형되어 상기 걸림단부(538)의 적어도 일부가 상기 제1내주면구간(a1)과 상기 제2내주면구간(b1) 중 적어도 어느 하나와 면 접촉한다.

상기 변위레이스(52)가 제1위치에 있을 때 상기 제1걸림홈(514)과 제2걸림홈(524)의 적어도 일부는 축방향으로 서로 중첩되고, 상기 변위레이스(52)가 제2위치에 있을 때 상기 제1걸림홈(514)과 제2걸림홈(524)은 축방향으로 서로 중첩되지 않는다.

상기 걸림단부(538)는 외력이 가해지지 않은 상태에서 반경방향으로 가장 외측에 배치될 수 있다. 회전 중심으로부터 상기 걸림단부(538)의 가장 외곽까지의 거리는 상기 제1내주면(513)의 내측 반경(R1)과 상기 제2내주면(523)의 내측 반경(R2)보다 더 클 수 있다.

상기 제1걸림홈(514)이 형성된 구간을 제외한 상기 아우터레이스(51)의 제1내주면구간(a1)에 상기 걸림단부(538)가 접하면, 상기 걸림단부(538)의 적어도 일부와 상기 제1내주면(513)은 원주방향을 따라 면 접촉할 수 있다.

상기 제2걸림홈(524)이 형성된 구간을 제외한 상기 변위레이스(52)의 제2내주면구간(b1)에 상기 걸림단부(538)가 접하면, 상기 걸림단부(538)의 적어도 일부와 상기 제2내주면(523)은 원주방향을 따라 면 접촉할 수 있다.

상기 제1내주면구간(a1)의 곡률반경(R1)의 중심은 상기 아우터레이스(51)의 회전 중심에 위치할 수 있다. 상기 걸림단부(538)가 상기 제1내주면구간(a1)과 면 접촉하는 상태에서 상기 걸림단부(538)의 곡률반경(R3)은 상기 제1내주면구간(a1)의 곡률반경(R1)과 대응하고, 상기 걸림단부(538)의 곡률반경(R3)의 중심은 상기 아우터레이스(51)의 회전 중심에 위치할 수 있다.

상기 제2내주면구간(b1)의 곡률반경(R2)의 중심은 상기 변위레이스(52)의 회전 중심에 위치할 수 있다. 상기 걸림단부(538)가 상기 제2내주면구간(b1)과 면 접촉하는 상태에서 상기 걸림단부(538)의 곡률반경(R3)은 상기 제2내주면구간(b1)의 곡률반경(R2)과 대응하고, 상기 걸림단부(538)의 곡률반경(R3)의 중심은 상기 변위레이스(52)의 회전 중심에 위치할 수 있다.

상기 록킹부재(534)가 반경 방향 내측으로 탄성 변형되어 상기 걸림단부(538)가 상기 제1내주면구간(a1)과 상기 제2내주면구간(b1) 중 적어도 어느 하나와 접하는 상태에서, 상기 제3구간(c3)은 상기 제1내주면구간(a1)과 상기 제2내주면구간(b1)에 접하지 않도록 할 수 있다.

상기 록킹부재(534)가 반경 방향 내측으로 탄성 변형되어 상기 걸림단부(538)가 상기 제1내주면구간(a1)과 상기 제2내주면구간(b1) 중 적어도 어느 하나와 접하는 상태에서, 상기 제1구간(c1)의 적어도 일부는 상기 제1내주면(513)과 상기 제2내주면(523) 중 상기 걸림단부(538)가 접하는 내주면과 원주방향을 따라 면 접촉할 수 있다.

상기 제1구간(c1)에서 상기 걸림단부(538)가 접하는 내주면과 원주방향을 따라 면 접촉하는 구간의 곡률반경(R4)은, 상기 제1구간(c1)과 접하는 내주면의 곡률반경(R1 또는 R2)과 대응할 수 있다. 상기 제1구간(c1)에서 상기 걸림단부(538)가 접하는 내주면과 원주방향을 따라 면 접촉하는 구간의 곡률반경(R4)의 중심은, 상기 제1구간(c1)과 상기 걸림단부(538)가 접하는 내주면의 곡률반경(R1 또는 R2)의 중심에 위치할 수 있다.

상기 제1내주면(513)의 곡률반경(R1)과 상기 제2내주면(523)의 곡률반경(R2)은 서로 대응할 수 있다. 즉 상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513)의 내경과 상기 변위레이스(52)의 제2내주면(523)의 내경은 서로 대응할 수 있다. 이에 따라, 상기 걸림단부(538)는 상기 제1내주면(513)과 상기 제2내주면(523)에 모두 접할 수 있다.

상기 걸림단부(538)가 상기 제1내주면(513)과 상기 제2내주면(523) 중 적어도 어느 하나와 간섭되면 상기 록킹부재(534)는 반경방향 내측으로 탄성 변형되어 상기 걸림단부(538)가 상기 제1걸림홈(514) 및 상기 제2걸림홈(524)에 삽입되지 않을 수 있다.

상기 걸림단부(538)가 반경방향으로 상기 제1걸림홈(514)과 제2걸림홈(524)이 중첩된 부위와 마주하면, 상기 록킹부재(534)의 탄성 복원력에 의해 상기 걸림단부(538)가 상기 중첩된 부위에 삽입될 수 있다.

상기 걸림단부(538)가 상기 중첩된 부위에 삽입된 상태에서 상기 걸림단부(538)의 곡률반경(R3)의 중심은, 상기 리액터(40)의 회전중심으로부터 벗어난 위치에 위치할 수 있다.

곡률반경(R3)의 중심이 상기 리액터(40)의 회전중심으로부터 벗어난 상기 위치는, 상기 리액터(40)의 회전중심을 기준으로 하고 상기 바디(531)와 록킹부재(534)의 연결 부위를 경계로 하는 사분면을 구획하였을 때, 상기 걸림단부(538)가 위치하는 사분면과 동일한 사분면에 위치할 수 있다.

상기 제2구간(c2)은, 상기 제3구간(c3)과 상기 걸림단부(538) 사이에 배치되는 접선 연장부(539)를 구비할 수 있다. 상기 접선 연장부(539)는 상기 제3구간(c3)의 단부로부터 상기 제3구간(c3)의 단부의 접선 방향으로 연장되어 상기 걸림단부(538)에 이를 수 있다.

상기 이너레이스(53)의 축방향 두께, 구체적으로 상기 록킹부재(534)의 축방향 두께는 상기 아우터레이스(51)의 축방향 두께와 상기 변위레이스(52)의 축방향 두께의 합에 대응할 수 있다.

상기 리액터(40)는, 원반 형상의 리액터바디(41)와, 상기 리액터바디(41)로부터 반경방향으로 외향 연장되는 리액터블레이드(411)를 포함할 수 있다.

상기 리액터바디(41)의 중심에는 축방향 전방으로 함몰된 형태의 안착홈(412)이 마련될 수 있다. 상기 안착홈(412)의 중심에는 관통홀(413)이 형성될 수 있다. 상기 안착홈(412)에는 상기 아우터레이스(51), 변위레이스(52) 및 이너레이스(53)가 수용될 수 있다.

상기 안착홈(412)의 내주면에는 반경방향으로 내향 연장되는 제1회전구속부 또는 회전구속돌기(414)가 마련될 수 있고, 상기 아우터레이스(51)의 제1외주면에는 상기 제1회전구속부 또는 회전구속돌기(414)가 삽입되며 맞물리는 제2회전구속부 또는 회전구속홈(512)이 마련될 수 있다. 이에 따라, 상기 리액터(40)와 아우터레이스(51)는 상호 회전 구속될 수 있다.

상기 회전구속돌기(414)는 둘레방향을 따라 등간격 배치될 수 있으며, 둘레방향으로 이웃하는 두 회전구속돌기 사이의 공간은 제1변위허용부 내지 변위구간홈(415)으로 규정될 수 있다.

변위레이스(52)의 제2외주면(521)의 외경은, 회전 중심과 상기 회전구속돌기(414) 사이의 거리보다 작을 수 있다. 이에 따라 변위레이스(52)의 제2외주면(521)은 변위레이스(52)가 회전하더라도 상기 회전구속돌기(414)와 간섭되지 않을 수 있다.

상기 변위레이스(52)의 제2외주면(521)에는 반경방향으로 외향 돌출되는 제2변위허용부 또는 변위키(522)가 마련될 수 있다. 상기 변위키(522)는 원주방향으로 이웃하는 상기 두 회전구속돌기(414) 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 변위키(522)는 변위구간홈(415)의 변위구간(c1) 내에서 상기 리액터(40)에 대해 상대적인 회전이 가능하면서도, 상기 리액터(40)에 대해 회전 구속될 수 있다.

상기 아우터레이스(51)에 대한 상기 변위레이스(52)의 소정의 변위구간(c1)에서 상기 제1위치는 원주방향으로 타측에 배치되고 상기 제2위치는 윈주방향으로 일측에 배치될 수 있다.

상기 변위레이스(52)가 제1위치에 있을 때, 상기 리액터(40)가 일방향으로 회전하면 상기 변위레이스(52)는 상기 리액터(40)에 대해 회전 구속될 수 있다.

상기 변위레이스(52)가 제2위치에 있을 때, 상기 리액터(40)가 타방향으로 회전하면 상기 변위레이스(52)는 상기 리액터(40)에 대해 회전 구속될 수 있다.

상기 제1걸림홈(514)은 원주방향 일측에 마련된 제1경사면(515)과 원주방향 타측에 마련된 제1걸림면(516)을 포함하고, 상기 제1경사면(515)은 원주방향 타측으로 갈수록 점차 깊이가 깊어지는 경사면 형상을 구비할 수 있다.

상기 제2걸림홈(524)은 원주방향 일측에 마련된 제2경사면(525)과 원주방향 타측에 마련된 제2걸림면(526)을 포함하고, 상기 제2경사면(525)은 원주방향 타측으로 갈수록 점차 깊이가 깊어지는 경사면 형상을 구비할 수 있다.

원주방향으로, 상기 제1걸림홈(514)이 마련된 제1걸림홈구간(a2)은, 상기 제2걸림홈(524)이 마련된 제2걸림홈구간(b2)보다 더 길 수 있다.

상기 록킹부재(534)는, 상기 바디(531)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 반경방향 연장부(535)와, 상기 반경방향 연장부(535)의 반경방향 외측 단부에서 원주방향의 타방향으로 연장되는 원주방향 연장부(536)를 포함할 수 있다.

상기 걸림단부(538)는 상기 원주방향 연장부(536)의 단부에 마련될 수 있다. 상기 걸림단부(538)의 원주방향 단부는, 상기 제1걸림면(516) 및 상기 제2걸림면(526)과 접할 수 있다.

상기 걸림단부(538)의 외주면은 상기 제1경사면(515) 및 상기 제2경사면(525)과 접할 수 있다.

상기 원주방향 연장부(536)는 상기 원주방향 연장부(536)보다 반경방향 내측 쪽에 중심이 배치된 호 형상일 수 있다. 상기 원주방향 연장부(536)의 외주면은 상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513) 및 상기 변위레이스(52)의 제2내주면(523)에 인접하여 배치될 수 있다. 걸림단부(538)가 리액터(40)에 의해 원주방향의 일방향으로 힘을 받으면, 원주방향 연장부(536)의 호 형상은 곡률반경이 작아지도록 변형되며 상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513) 및 상기 변위레이스(52)의 제2내주면(523)에 접할 수 있다. 이에 따라 리액터(40)에 의해 걸림단부(538)에 가해지는 하중은 상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513) 및 상기 변위레이스(52)의 제2내주면(523)에 의해 지지될 수 있다.

상기 원주방향 연장부(536)의 외주면에는, 상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513) 및 상기 변위레이스(52)의 제2내주면(523)과 접하는 마찰면(537)이 구비될 수 있다.

상기 걸림단부(538)가 상기 제1내주면(513)과 제2내주면(523) 중 적어도 어느 하나와 간섭되어 상기 원주방향 연장부(536)가 반경방향 내측으로 탄성 변형된 상태에서 상기 마찰면(537)에 작용하는 마찰력은, 상기 걸림단부(538)가 상기 제1걸림홈(514)과 제2걸림홈(524)이 중첩된 부위에 삽입된 상태에서 상기 마찰면(537)에 작용하는 마찰력보다 더 작을 수 있다.

본 발명의 토크 컨버터(1)는 상기 원웨이 클러치(50)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 토크 컨버터(1)는, 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 포함한다.

본 발명에 따르면, 캔틸레버 타입의 원웨이 클러치를 적용함으로써, 축방향 치수를 매우 컴팩트하게 구현할 수 있고, 원웨이 클러치를 경량화하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있으며, 구조가 단순하여 제조 원가를 낮출 수 있다.

본 발명에 따르면, 아우터레이스에 대해 상대적으로 회전이 가능한 변위레이스를 축방향으로 적층하고, 이너레이스의 록킹부재에 걸리는 제1걸림홈과 제2걸림홈을 아우터레이스의 제1내주면과 변위레이스의 제2내주면에 각각 형성하며, 아우터레이스에 대한 변위레이스의 상대적인 위치를 변경함에 따라 상기 제1걸림홈이 제2걸림홈과 중첩되어 상기 록킹부재에 노출되도록 하거나 상기 제1걸림홈과 제2걸림홈이 서로 중첩되지 않아 상기 록킹부재에 노출되지 않도록 함으로써, 상기 록킹부재의 상기 제1걸림홈과 제2걸림홈에 대한 걸림 여부를 제어하여, 종래의 캔틸레버 타입의 원웨이 클러치와 대비하여 소음을 확실히 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 프리휠링(free-wheeling) 상태에서 록킹부재의 단부의 걸림단부가 아우터레이스 및/또는 변위레이스의 내주면과 면접촉하여, 고속 회전 시에도 마모가 없고, 유막에 의한 충격 감쇠가 우수하며, 고속 회전에서도 정숙하다.

본 발명에 따르면, 프리휠링(free-wheeling) 상태에서 록킹부재의 기단부(제1구간)와 선단부(제2구간)가 아우터레이스 및 변위레이스의 내주면과 면 접촉하고, 기단부와 선단부 사이의 구간(제3구간)은 아우터레이스 및 변위레이스의 내주면과 접촉하지 아니하여, 면 접촉 부위를 록킹부재의 원주방향 양단부에 배치함으로써, 면 접촉 면적을 규제할 수 있다.

본 발명에 따르면, 리액터(40)가 일방향으로 회전 구속되어 있다가 타방향으로 회전하기 시작하여, 상기 걸림단부가 상기 걸림홈들로부터 빠져나오는 과정에서 발생할 수 있는 소음을 최소화할 수 있다.

본 발명에 따르면, 호 형상의 캔틸레버가 아우터레이스와 변위레이스의 내주면에 의해 지지되므로, 캔틸레버에 길이방향으로 고하중이 가해지더라도 캔틸레버가 소성 변형되거나 파괴되지 않는다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 원웨이 클러치가 적용된 토크 컨버터의 단면도이다.
도 2는 도 1의 토크 컨버터의 리액터와 원웨이 클러치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 리액터와 원웨이 클러치의 분해사시도이다.
도 4는 도 3의 리액터와 원웨이 클러치를 다른 방향에서 바라본 분해사시도이다.
도 5는 도 1의 토크 컨버터의 리액터와 원웨이 클러치의 측 단면도이다.
도 6은 아우터레이스의 정면도이다.
도 7은 변위레이스의 정면도이다.
도 8은 이너레이스의 정면도이다.
도 9 내지 도 18은 커버를 생략한 상태에서 리액터에 설치된 원웨이 클러치를 정면으로 바라본 도면으로서, 도 9 내지 도 12는 원웨이 클러치가 풀리는 과정을 순차적으로 나타낸 도면, 도 13 내지 도 18은 원웨이 클러치가 잠기는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 19는 걸림단부가 걸림홈에 삽입된 상태에서 아우터레이스, 변위레이스, 걸림단부, 마찰면 및 원주방향 연장부의 곡률반경과 그 중심을 나타낸 도면이다.
도 20은 걸림단부가 아우터레이스과 변위레이스의 내주면에 접하는 상태에서 아우터레이스, 변위레이스, 걸림단부, 마찰면 및 원주방향 연장부의 곡률반경과 그 중심을 나타낸 도면이다.
도 21은 걸림단부가 걸림홈에 삽입된 상태에서 록킹부재의 원주방향 연장부의 제2구간과 제3구간의 프로파일을 확대하여 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

둘레방향 측면이라 함은 그 면의 법선이 둘레방향을 향하는 면을 의미한다.

[토크 컨버터]

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.

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.

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.

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.

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.

상기 임펠러(20)는 타방향으로 회전하고, 이에 추종하여 터빈(30)도 타방향으로 회전한다.

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.

[리액터]

도 1 내지 도 5를 참조하면, 리액터(40)에는, 원웨이 클러치(50)가 설치되기 위한 구조가 마련된다. 상기 구조는, 리액터바디(41)에 마련된 안착홈(412)과, 상기 안착홈(412)에 형성된 제1회전구속부(414)를 포함한다.

안착홈(412)은, 리액터바디(41)의 후면에서 전방으로 함몰된 납작한 원통형의 홈 형상일 수 있다. 상기 안착홈(412)의 함몰 깊이는, 대략 아우터레이스(51)와 변위레이스(52)의 두께의 합과 대응하고, 이너레이스(53)의 바디(531)의 두께와 대응할 수 있다.

상기 안착홈(412)의 중심에는 관통홀(413)이 마련된다. 관통홀(413)은 토크 컨버터(1)의 출력 측(O)과 결합하는 변속기의 입력축(미도시)이 관통하는 통로가 된다.

상기 안착홈(412)의 내주면에는 반경방향으로 내향 돌출되는 회전구속돌기(414)가 마련된다. 회전구속돌기(414)는 120도 간격으로 3개 마련된다. 원주방향으로 이웃하는 두 회전구속돌기(414) 사이의 공간은, 리액터(40)에 대한 변위레이스(52)의 상대 회전 가능 범위, 즉 변위구간(c1)을 규정할 수 있다. 즉 원주방향으로 이웃하는 두 회전구속돌기(414) 사이의 공간은 제1변위허용부 또는 변위구간홈(415)일 수 있다. 리액터(40)에 대한 변위레이스(52)의 상대회전 가능 범위는, 리액터의 구조에 의해 직접적으로 규정될 수 있다.

물론 리액터(40)에 대한 변위레이스(52)의 상대회전 가능 범위는, 아우터레이스(51)를 통해 간접적으로 규정될 수도 있다. 즉 리액터(40)가 아우터레이스(51)를 회전 구속하고, 아우터레이스(51)가 변위레이스(52)의 상대회전 가능 범위를 규정하는 구조를 구비할 수도 있다. 다만 실시예와 같이 리액터(40)가 제1변위허용부(415)를 구비하면, 아우터레이스(51)를 더욱 슬림하게 제작할 수 있을 것이다.

상기 리액터바디(41)의 후면에는 커버돌기(416)가 마련될 수 있다. 상기 커버돌기(416)는 회전구속돌기(414)의 부근에 마련됨으로써, 안착홈(412)의 내경 확장을 최소화할 수 있다. 상기 커버돌기(416)에는 원웨이 클러치(50)의 리드(54)가 결합된다.

[원웨이 클러치]

도 2 내지 도 5를 참조하면, 원웨이 클러치(50)는, 리액터(40)와 함께 회전하도록 리액터바디(41)의 내주면에 고정되는 아우터레이스(51)와, 리액터(40)와 어느 정도 상대적인 회전 변위는 허용되지만 리액터(40)와 함께 회전하는 변위레이스(52)와, 고정단에 고정되어 회전하지 아니하는 이너레이스(53)를 포함한다.

상기 레이스들(51, 52, 53)은 상기 안착홈(412)에 수용되고, 상기 리드(54)에 의해 상기 안착홈(412)으로부터 이탈되는 것이 방지될 수 있다. 상기 리드(54)에는 복수 개의 슬릿(55)이 마련된다. 상기 슬릿(55)은 후술할 아우터레이스(51)와 이너레이스(53) 사이의 공간에 대응하는 위치에 마련되어 내부의 유체가 쉽게 드나들도록 한다. 실시예에서는 3개의 슬릿(55)이 120도 간격으로 3개 마련된 구조가 예시된다. 상기 리드(54)의 중심에는 중앙홀(56)이 마련된다. 상기 중앙홀(56)은 고정단과, 변속기의 입력축(미도시)이 관통하는 통로가 된다.

<아우터레이스>

도 2 내지 도 6을 참조하면, 아우터레이스(51)는 납작한 링 형상일 수 있다. 상기 아우터레이스(51)의 제1외주면(511)은 상기 안착홈(412)의 내주면의 내경과 대응하는 원 형상일 수 있다. 상기 안착홈(412)에 상기 아우터레이스(51)가 수용된 상태에서, 상기 아우터레이스(51)의 제1외주면(511)은 상기 안착홈(412)의 내주면과 접할 수 있다. 이에 따라 아우터레이스(51)와 리액터(40)의 중심이 상호 정렬될 수 있다.

상기 아우터레이스(51)의 제1외주면(511)에는, 상기 회전구속돌기(414)와 대응하도록 반경방향 내측으로 함몰된 제2회전구속부 또는 회전구속홈(512)이 구비될 수 있다. 상기 회전구속홈(512)은 상기 회전구속돌기(414)와 맞물려 상기 리액터(40)와 상기 아우터레이스(51)를 원주방향으로 상호 구속한다. 이에 따라 상기 아우터레이스(51)는 상기 리액터(40)에 양방향으로 모두 회전 구속된다.

상기 아우터레이스(51)가 상기 안착홈(412)에 억지 끼움될 필요는 없으며, 상기 안착홈(412)에 대해 축방향으로 어느 정도 이동이 가능하게 설정되면, 조립과 분해가 용이할 수 있다.

상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513)은 원 형상일 수 있다. 상기 제1내주면(513)에는 제1걸림홈(514)이 구비될 수 있다. 상기 제1걸림홈(514)은 제1내주면(513)이 반경방향 외측으로 함몰된 형태일 수 있다. 상기 제1걸림홈(514)은 등간격으로 복수 개 배치될 수 있다. 실시예에서는 3개의 제1걸림홈(514)이 120도 간격으로 배치된 구조가 예시된다.

상기 제1걸림홈(514)은 제1걸림면(516)과 제1경사면(515)을 포함한다. 제1경사면(515)은 제1걸림홈(514)의 원주방향 일측에 배치되고, 제1걸림면(516)은 제1걸림홈(514)의 원주방향 타측에 배치될 수 있다. 상기 제1걸림면(516)은 반경방향에 가까운 프로파일을 가지고, 상기 제1경사면(515)은 원주방향에 가까운 프로파일을 가진다.

<변위레이스>

도 2 내지 도 5 및 도 7을 참조하면, 변위레이스(52)는 납작한 링 형상일 수 있다. 변위레이스(52)의 두께는 상기 아우터레이스(51)의 두께와 같거나 그보다 작을 수 있다. 변위레이스(52)의 체적을 줄이면, 리액터(40)에 대해 변위레이스(52)가 상대적으로 변위할 때 발생하는 진동이나 소음을 최소화할 수 있다.

상기 변위레이스(52)는 축방향으로 상기 아우터레이스(51)와 포개어 지도록 배치될 수 있다. 실시예에는 아우터레이스(51)가 축방향 전방에 배치된 구조가 개시되어 있으나, 이들의 순서가 바뀌어도 무방하다.

변위레이스(52)의 제2외주면(521)은 상기 회전구속돌기(414)의 반경방향 내측 단부보다 작은 원형을 이룰 수 있다. 이에 따라 상기 변위레이스(52)가 리액터(40)에 대해 상대적으로 회전하더라도, 상기 제2외주면(521)은 상기 회전구속돌기(414)와 간섭되지 않는다.

상기 변위레이스(52)의 제2외주면(521)에는 반경방향 외측으로 연장된 제2변위허용부 또는 변위키(522)가 마련된다. 상기 변위키(522)는 상기 안착홈(412)의 변위구간홈(415)에 수용될 수 있다. 상기 변위키(522)의 원주방향 측면은 상기 회전구속돌기(414)의 원주방향 측면과 마주하고, 접할 수 있다. 상기 변위키(522)의 외주면은 상기 안착홈(412)의 내주면과 마주하고, 접할 수 있다. 상기 변위키(522)의 외주면의 외경은 상기 아우터레이스(51)의 제1외주면(511)의 외경과 대응할 수 있다. 이에 따라 상기 리액터(40)와 아우터레이스(51)와 변위레이스(52)의 중심이 정렬될 수 있다.

상기 변위키(522)의 원주방향 폭은 상기 변위구간홈(415)의 원주방향 폭보다 작을 수 있다. 상기 변위키(522)의 원주방향 폭과 상기 변위구간홈(415)의 원주방향 폭에 의해, 상기 변위레이스(52)의 변위구간(c1)이 결정될 수 있다.

상기 변위레이스(52)는 리액터(40)에 대해 회전 구속되지만, 상기 변위구간(c1) 내에서 상기 리액터(40)에 대한 상대적인 회전 변위는 허용된다.

가령 도 9와 같이 변위키(522)의 원주방향 타측면이 회전구속돌기(414)의 원주방향 일측면과 접하고 있는 상태에서, 리액터(40)가 일방향(도 9의 도면 상 시계방향)으로 회전하면, 변위레이스(52)는 이에 회전 구속되어 함께 회전한다. 설명의 편의상, 리액터(40)에 대해 변위키(522)가 도 9의 위치에 있을 때, 상기 변위레이스(52)가 제1위치에 있다고 하기로 한다.

또한 도 12와 같이 변위키(522)의 원주방향 일측면이 회전구속돌기(414)의 원주방향 타측면과 접하고 있는 상태에서, 리액터(40)가 타방향(도 12의 도면 상 반시계방향)으로 회전하면, 변위레이스(52)는 이에 회전 구속되어 함께 회전한다. 설명의 편의상, 리액터(40)에 대해 변위키(522)가 도 12의 위치에 있을 때, 상기 변위레이스(52)가 제2위치에 있다고 하기로 한다.

아우터레이스(51)와 마찬가지로, 상기 변위레이스(52)도 상기 안착홈(412)에 억지 끼움될 필요는 없으며, 상기 안착홈(412)에 대해 축방향으로 어느 정도 이동이 가능하게 설정되면, 조립과 분해가 용이할 수 있다.

변위레이스(52)의 제2내주면(523)은 원 형상일 수 있다. 상기 제2내주면(523)은 상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513)과 동일한 내경을 가질 수 있다.

상기 제2내주면(523)에는 제2걸림홈(524)이 구비될 수 있다. 상기 제2걸림홈(524)은 제2내주면(523)이 반경방향 외측으로 함몰된 형태일 수 있다. 상기 제2걸림홈(524)은 등간격으로 복수 개 배치될 수 있다. 실시예에서는 3개의 제2걸림홈(524)이 120도 간격으로 배치된 구조가 예시된다.

상기 제2걸림홈(524)은 제2걸림면(526)과 제2경사면(525)을 포함한다. 제2경사면(525)은 제2걸림홈(524)의 원주방향 일측에 배치되고, 제2걸림면(526)은 제2걸림홈(524)의 원주방향 타측에 배치될 수 있다. 상기 제2걸림면(526)은 반경방향에 가까운 프로파일을 가지고, 상기 제2경사면(525)은 원주방향에 가까운 프로파일을 가진다.

상기 제2걸림면(526)은 상기 제1걸림면(516)과 대응하는 프로파일을 가진다. 이에 따라 록킹부재(534)의 걸림단부(538)의 원주방향 측면은 상기 제1걸림면(516) 및 상기 제2걸림면(526)에 동시에 접할 수 있다.

상기 제2경사면(525)은 원주방향을 기준으로, 상기 제1경사면(515)보다 더 가파를 수 있다. 이에 따라, 상기 제1걸림홈(514)이 원주방향으로 차지하는 제1걸림홈구간(a2)은 상기 제2걸림홈(524)이 원주방향으로 차지하는 제2걸림홈구간(b2)보다 더 넓을 수 있다. 이는, 반대로 말하면, 상기 제1걸림홈(514)이 형성된 구간을 제외한 상기 아우터레이스(51)의 제1내주면구간(a1)이, 상기 제2걸림홈(524)이 형성된 구간을 제외한 상기 변위레이스(52)의 제2내주면구간(b1)보다 더 좁다고 할 수 있다.

상기 변위레이스(52)가 제1위치에 위치하는 상태에서, 상기 제1걸림면(516)과 상기 제2걸림면(526)은 축방향으로 서로 일치하는 위치에 배치된다. 이 상태에서, 상기 제2경사면(525)은 노출되고, 상기 제1경사면(515)은 숨게 된다.

상기 변위레이스(52)가 제2위치에 위치하는 상태에서, 상기 제1걸림홈(514)과 상기 제2걸림홈(524)은 축방향으로 서로 중첩되지 않는다. 즉 상기 아우터레이스(51)의 제1걸림홈(514)은 상기 변위레이스(52)의 제2내주면(523)에 의해 가려지고, 상기 변위레이스(52)의 제2걸림홈(524)은 상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513)에 의해 가려진다.

<이너레이스>

도 2 내지 도 5 및 도 8을 참조하면, 상기 이너레이스(53)는, 고정단에 고정되는 스플라인 허브(533)가 그 내주면에 형성된 바디(531)를 포함한다. 바디(531)는 상기 스플라인 허브(533)로부터 반경방향으로 외향 연장되는 평판의 링 형상일 수 있다. 상기 바디(531)의 두께는 상기 아우터레이스(51)와 변위레이스(52)의 두께의 합과 대응할 수 있다.

상기 이너레이스(53)는 아우터레이스(51)와 변위레이스(52)의 반경방향 내측에 배치된다. 상기 바디(531)의 제3외주면(532)은 상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513) 및 상기 변위레이스(52)의 제2내주면(523)으로부터 반경방향으로 내측에 이격 배치된다.

상기 바디(531)는, 상기 제3외주면(532)으로부터 반경방향으로 외향 연장되고, 원주방향의 타방향(도 8의 도면 상 반시계방향)으로 연장되는 록킹부재(534)를 구비한다. 상기 록킹부재(534)는 복수 개가 원주방향을 따라 등간격으로 배치될 수 있다. 실시예에서는 3개의 록킹부재(534)가 120도 간격으로 배치된 구조가 예시된다.

상기 록킹부재(534)는 상기 제3외주면(532)으로부터 반경방향으로 외향 연장되는 반경방향 연장부(535)와, 상기 반경방향 연장부(535)의 단부에서 원주방향으로 연장되는 원주방향 연장부(536)를 포함할 수 있다. 이에 따라 상기 록킹부재는 "ㄱ"자와 유사한 형태를 가질 수 있다. 상기 반경방향 연장부의 두께(원주방향 폭)는 상기 원주방향 연장부의 두께(반경방향 폭)보다 두꺼울 수 있다. 즉 상기 록킹부재(534)가 탄성 변형될 때, 상기 반경방향 연장부(535)보다 상기 원주방향 연장부(536)의 변형량이 더 많도록 설정될 수 있다.

상기 원주방향 연장부(536)는 원심 방향으로 볼록한 원호 형상일 수 있다. 상기 원주방향 연장부(536)의 원호의 중심은, 대략 제3외주면(532)의 중심과 대응할 수 있고, 원웨이 클러치(50)의 회전의 중심과 대응할 수 있다.

상기 원주방향 연장부(536)의 선단에는 원웨이 클러치(50)의 회전의 중심으로부터 점차 멀어지는 외주면을 구비하는 걸림단부(538)가 마련된다. 상기 걸림단부(538)는 상기 원주방향 연장부(536)의 원호 형상보다 회전의 중심에서 더 멀리 배치된다. 록킹부재(534)에 아무런 외력이 가해지지 않은 상태에서, 상기 걸림단부(538)의 외주면은 상기 아우터레이스(51)와 변위레이스(52)의 내주면(513, 523)보다 반경방향으로 더 외측에 배치될 수 있다. 즉 상기 걸림단부(538)는 상기 걸림홈들(514, 524)에 삽입되는 부분일 수 있다.

상기 원주방향 연장부(536)의 외주면은 상기 아우터레이스(51)와 변위레이스(52)의 내주면(513, 523)과 인접하여 배치된다. 따라서 상기 걸림단부(538)에 원주방향의 일방향, 즉 원주방향 연장부(536)가 길이방향을 따라 압축되는 방향으로 힘을 받게 되면, 원주방향 연장부(536)의 외주면은 상기 아우터레이스(51)와 변위레이스(52)의 내주면(513, 523)에 밀착되는 형태로 변형되고, 이에 따라 아우터레이스(51)와 변위레이스(52)의 내주면이 상기 힘을 지지해준다. 따라서 위와 같은 원주방향 연장부(536)의 형상 및 아우터레이스(51)와 변위레이스(52)의 내주면에 의해, 길이방향으로 작용하는 압축력은 견고하게 지지된다.

또한 상기 원주방향 연장부(536)는 거의 120도에 대응하는 거리만큼 긴 캔틸레버 형상이기 때문에, 걸림단부(538)에 구심방향(반경방향으로 내향하는 방향)으로 작은 힘이 작용하더라도, 걸림단부(538)가 쉽게 처지게 된다.

상기 걸림단부(538)의 원주방향 측면은, 상기 제1걸림면(516) 및 제2걸림면(526)과 접하는 면이 되며, 상기 걸림단부(538)의 외주면은, 상기 제1경사면(515)이나 상기 제2경사면(525)과 접하는 면이 된다. 상기 걸림단부(538)의 형상은, 이러한 점들을 고려하여 적절히 선정될 수 있을 것이다.

한편 상기 원주방향 연장부(536)의 외주면에는, 상기 제1내주면 및 제2내주면과 접하는 마찰면(537)이 더 구비될 수 있다. 실시예에서는 상기 마찰면(537)이 반경방향 연장부(535)에 가깝게 배치된 구조가 예시되나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 걸림단부(538)가 상기 제1걸림홈(514)과 제2걸림홈(524)이 중첩된 부위에 삽입된 상태에서는 상기 원주방향 연장부(536)의 처짐량이 매우 적다. 이 경우에는 마찰면(537)이 제1내주면 및 제2내주면에 가하는 수직항력이 크다.

반면, 상기 걸림단부(538)가 상기 제1내주면(513)과 제2내주면(523) 중 적어도 어느 하나와 간섭되어 상기 원주방향 연장부(536)가 반경방향 내측으로 탄성 변형된 상태에서는, 원주방향 연장부(536)의 처짐량이 크다. 이 경우에는 마찰면(537)이 제1내주면 및 제2내주면에 가하는 수직항력이 작다.

따라서 상기 걸림단부(538)가 상기 제1내주면(513)과 제2내주면(523) 중 적어도 어느 하나와 간섭되어 상기 원주방향 연장부(536)가 반경방향 내측으로 탄성 변형된 상태에서 상기 마찰면(537)에 작용하는 마찰력은, 상기 걸림단부(538)가 상기 제1걸림홈(514)과 제2걸림홈(524)이 중첩된 부위에 삽입된 상태에서 상기 마찰면(537)에 작용하는 마찰력보다 더 작게 된다.

한편 상기 걸림단부(538)가 상기 제1내주면(513)과 제2내주면(523) 중 적어도 어느 하나와 간섭되어 상기 원주방향 연장부(536)가 반경방향 내측으로 탄성 변형된 상태에서는, 걸림단부(538)가 반경방향 외측으로 탄성 복원하려는 힘에 의해, 걸림단부(538)의 외주면과 상기 제1내주면(513)과 제2내주면(523) 사이에 마찰력이 작용하게 된다.

<원웨이 클러치의 작동-풀림>

도 1 및 도 9를 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 일방향(도 9의 시계방향)으로 회전하는 힘을 받는다. 이 상태는, 변위레이스(52)가 제1위치에 위치하고, 걸림단부(538)가 제1걸림면(516)과 제2걸림면(526)에 걸려, 이너레이스(53)의 록킹부재(534)가 리액터(40)의 일방향 회전을 저지하는 상태이다.

구동이 진행되어 커플링 포인트에 이르면, 터빈(30)에서 임펠러(20)로 회귀하는 유체가 리액터(40)를 타방향(도 9의 반시계방향)으로 회전하는 힘을 가한다. 이에 따라 리액터(40)와 아우터레이스(51)가 타방향으로 회전한다.

이너레이스(53)는 고정단에 고정되어 있는 상태이고, 걸림단부(538)는 제1걸림홈(514)과 제2걸림홈(524)에 삽입되어 있는 상태이므로, 상기 록킹부재(534)의 마찰면(537)은 상기 제1내주면(513)과 제2내주면(523)에 마찰력을 가한다. 상기 리액터(40)의 회전구속돌기(414)는 아우터레이스(51)에게 반시계방향으로 회전력을 가하지만, 변위레이스(52)의 변위키(522)에는 가하지 못한다. 따라서, 변위레이스(52)는 록킹부재(534)의 마찰면(537)의 마찰로 인해 반시계방향으로 회전하는 것이 저지된다.

이처럼 변위레이스(52)는 회전하지 않고, 리액터(40)와 아우터레이스(51)는 반시계 방향으로 어느 정도 회전하게 되면, 도 10에 도시된 바와 같이, 아우터레이스(51)의 제1걸림홈(514)의 제1경사면(515)이 록킹부재(534)의 걸림단부(538)를 반경방향 내측으로 누르기 시작한다.

그리고 리액터(40)와 아우터레이스(51)가 반시계 방향으로 더 회전하면, 도 11에 도시된 바와 같이, 아우터레이스(51)의 제1걸림홈(514)은 변위레이스(52)에 숨고, 상기 아우터레이스(51)에서 제1내주면(513)이 마련된 부위가 상기 변위레이스(52)의 제2걸림홈(524)을 숨긴다. 상기 걸림단부(538)의 두께는 상기 아우터레이스(51) 및 변위레이스(52)의 두께와 대응하므로, 결국 걸림단부(538)는 제1내주면(513) 및 제2내주면(523)과 접하는 위치까지 완전히 눌리게 된다. 그러면 마찰면(537)이 제1내주면(513) 및 제2내주면(523)에 가하는 마찰력은 줄어들게 되는 반면, 걸림단부(538)의 외주면은 제1내주면(513) 및 제2내주면(523)에 마찰력을 가하게 된다.

이 상태에서 리액터(40)와 아우터레이스(51)가 반시계 방향으로 계속 회전하더라도, 걸림단부(538)와 마찰면(537)이 변위레이스(52)에 마찰력을 가하여 변위레이스(52)는 회전하지 않지만, 결국 리액터(40)의 회전구속돌기(414)가 도 12에 도시된 바와 같이 변위키(522)의 원주방향 일측면에 접하게 된다. 변위레이스(52)는 제2위치에 위치하게 된다.

도 12에 도시된 상태가 되면, 제1걸림홈(514)과 제2걸림홈(524)이 모두 제2내주면(523)과 제1내주면(513)에 숨게 된다. 그러면 리액터(40)가 계속 타방향으로 회전하더라도 록킹부재(534)의 입장에서는 걸림단부(538)의 외주면이 제1내주면(513)과 제2내주면(523) 중 적어도 어느 하나에 계속 접하는 상태가 유지된다. 따라서 리액터(40)가 타방향으로 계속 프리휠링(free-wheeling)하더라도, 소음은 발생하지 않는다.

<원웨이 클러치의 작동-제1잠김예>

도 12와 같이 프리휠링하던 상태에서 차량이 멈춘 후 다시 진행하기 시작하면, 즉 구동 초기(SR 0.00 ~ 커플링 포인트) 상태가 되면, 리액터(40)는 도 13에 도시된 바와 같이 일방향, 즉 시계방향으로 회전하기 시작한다.

리액터(40)에 대해 변위레이스(52)는 제2위치에 있기 때문에, 변위레이스(52)는 리액터(40)에 대해 시계방향으로 회전 구속되지 않는다. 그리고 록킹부재(534)의 걸림단부(538)는 아우터레이스(51)의 제1내주면(513) 및 변위레이스(52)의 제2내주면(523)에 마찰력을 가하고 있기 때문에, 변위레이스(52)는 회전하지 않는다. 따라서, 변위레이스(52)가 고정된 상태에서 리액터(40)와 아우터레이스(51)가 시계방향으로 회전하면, 변위레이스(52)가 리액터(40)에 대해 제1위치에 오게 된다. 그러면 제1걸림홈(514)과 제2걸림홈(524)이 중첩되고 제1걸림면(516)과 제2걸림면(526)이 위치 정렬된다. 이 상태에서 리액터(40)와 아우터레이스(51)와 이너레이스(53)가 계속 회전하면, 걸림단부(538)가 제1걸림홈(514)과 제2걸림홈(524)이 중첩된 부분과 만나 반경방향 외측으로 탄성 복원되고, 이어서 걸림단부(538)의 원주방향 측면이 상기 제1걸림면(516) 및 제2걸림면(526)에 걸려 도 18과 같은 상태가 된다. 따라서 리액터(40)의 회전은 이너레이스(53)의 록킹부재(534)에 의해 저지된다.

<원웨이 클러치의 작동-제2잠김예>

경우에 따라서는, 록킹부재(534)의 걸림단부(538)가 아우터레이스(51)의 제1내주면(513) 및 변위레이스(52)의 제2내주면(523)에 마찰력이 충분하지 못하여, 록킹부재(534)의 마찰력이 변위레이스(52)의 회전을 저지하지 못할 경우가 있다. 실시예에 따르면 이러한 경우에도 작동은 원활하게 이루어진다. 도 13 내지 도 18을 참조하여 이러한 경우의 작동에 대해 설명한다.

프리휠링하던 상태에서, 토크 컨버터(1)가 초기 구동 단계에 돌입하면, 도 13에 도시된 바와 같이 리액터(40)와 아우터레이스(51)가 시계방향(일방향)으로 회전한다. 이때 록킹부재(534)의 걸림단부(538)가 아우터레이스(51)의 제1내주면(513) 및 변위레이스(52)의 제2내주면(523)에 동시에 접하고 있으면, 마찰력이 변위레이스(52)에 충분하게 작용하지 않을 수 있다. 이에, 도 13에 도시된 바와 같이, 변위레이스(52)가 제2위치에 있음에도 불구하고 변위레이스(52)가 리액터(40)와 함께 회전한다 하더라도, 도 14에 도시된 바와 같이 소정의 구간에서는 걸림단부(538)가 변위레이스(52)의 제2내주면(523)에만 접하게 된다. 상기 소정의 구간이란, 걸림단부(538)가 제1걸림홈(514)이 숨어 있는 제2내주면(523)을 의미한다. 그러면 걸림단부(538)의 마찰력은 온전히 변위레이스(52)에만 작용하게 되므로, 변위레이스(52)에 대한 회전 저지력이 커지게 된다.

그러면, 도 14에 도시된 바와 같이 변위레이스(52)는 마찰력에 의해 임시적으로 고정된 상태에서 리액터(40)와 아우터레이스(51)만 시계방향으로 회전하게 된다.

변위레이스(52)는 마찰력에 의해 임시적으로 고정된 상태에서 리액터(40)와 아우터레이스(51)만 시계방향으로 회전하는 상황이 진행되면, 도 15에 도시된 바와 같이 제1걸림홈(514)의 일부가 제2걸림홈(524)과 중첩되면서 제2걸림홈(524)의 제2걸림면(526)이 반경방향 내측으로 노출된다.

그리고 변위레이스(52)는 마찰력에 의해 임시적으로 고정된 상태에서 리액터(40)와 아우터레이스(51)만 시계방향으로 회전하는 것이 계속되면, 결국 도 15에 도시된 바와 같이 걸림단부(538)가 다시 제1내주면(513) 및 제2내주면(523)과 동시에 접하는 상황이 된다. 이로 인해 걸림단부(538)가 변위레이스(52)의 제2내주면(523)에 가하는 마찰력이 줄어들어, 리액터(40)와 아우터레이스(51)와 변위레이스(52)가 다시 함께 시계방향으로 함께 회전하더라도, 결국 도 16에 도시된 바와 같이 걸림단부(538)가 상기 제1걸림홈(514)의 일부와 제2걸림홈(524)가 중첩된 부분과 만나 즉시 탄성 복원되어 중첩된 걸림홈 부분 내부로 삽입된다.

도 16에 도시된 상태에서 리액터(40)와 아우터레이스(51)와 변위레이스(52)가 함께 회전하면, 먼저 도 17에 도시된 바와 같이 제2걸림면(526)이 먼저 걸림단부(538)와 만나게 된다. 도 17과 같은 상태가 되면, 걸림단부(538)가 제2걸림면(526)을 통해 변위레이스(52)의 시계방향 회전을 직접적으로 저지하므로, 리액터(40)와 아우터레이스(51)만 시계방향으로 회전을 계속하게 된다.

결국 도 18에 도시된 바와 같이 아우터레이스(51)의 제1걸림면(516)이 걸림단부(538)와 만나면서, 리액터(40)의 시계방향 회전은 이너레이스(53)에 의해 저지된다.

상기 원웨이 클러치(50)의 작동성을 더욱 확실히 보장하기 위해, 상기 원웨이 클러치(50)의 풀림 단계(도 9 내지 도 10)에서 마찰면(537)이 제2내주면(523)에 가하는 마찰력이 충분히 크도록 설정할 수 있다. 어차피 걸림단부(538)가 중첩된 걸림홈들(514, 524)에 삽입된 상태에서는 이너레이스(53)와, 아우터레이스(51) 및 변위레이스(52) 간의 상대적인 회전이 없기 때문에, 마찰면(537)이 제1내주면(513)과 제2내주면(523)에 가하는 마찰력이 충분히 크도록 설정하여도 무방하다.

또한 마찰면(537)이 제1내주면(513)과 제2내주면(523)에 가하는 마찰력이 충분히 크도록 설정하여도, 걸림홈들(514, 524)이 중첩되지 않아 걸림단부(538)가 반경방향 내측으로 눌린 상태(가령 프리휠링 상태)에서는, 마찰면(537) 역시 제1내주면(513)과 제2내주면(523)으로부터 어느 정도 떨어지기 때문에, 마찰면(537)이 제1내주면(513)과 제2내주면(523)에 가하는 마찰력이 크게 완화된다.

한편, 프리휠링 상태, 즉 걸림홈들(514, 524)이 중첩되지 않아 걸림단부(538)가 반경방향 내측으로 눌린 상태에서는, 탄성력에 의해 걸림단부(538)의 외주면이 지속적으로 제1내주면(513) 및/또는 제2내주면(523)에 접하게 된다. 즉 탄성력이 너무 크면 걸림단부(538)와 제1내주면(513) 및/또는 제2내주면(523) 사이의 마찰력이 증가하게 된다. 따라서 캔틸레버 구조, 즉 원주방향 연장부(536)의 탄성력은, 상기 걸림단부(538)가 상기 변위레이스(52)의 제2내주면(523)에만 접하는 상태(즉 앞서 도 14에서 설명한 소정의 구간)에서 상기 변위레이스(52)의 회전을 저지할 수 있을 정도로만 설정되면 족하다. 즉 즉 원주방향 연장부(536)의 탄성력은, 변위레이스(52)가 제1위치에 있지 아니한 상태에서 리액터(40)가 시계방향(일방향)으로 회전할 때 변위레이스(52)의 회전을 저지하거나, 변위레이스(52)가 제2위치에 있지 아니한 상태에서 리액터(40)가 반시계방향(타방향)으로 회전할 때 변위레이스(52)의 회전을 저지할 정도의 범위 내에서 최소한으로 설정하는 것이 바람직하다.

<록킹부재>

이하 도 19 내지 도 21을 참조하여 록킹부재(534) 및 이와 상호작용하는 아우터레이스(51)의 제1내주면(513)과 제1걸림홈(514), 변위레이스(52)의 제2내주면(523)과 제2걸림홈(524)에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.

록킹부재(534)는, 이너레이스(53)의 바디(531)의 외주면으로부터 반경방향으로 연장되는 반경방향 연장부(535)와, 상기 반경방향 연장부(535)의 선단부로부터 원주방향의 타방향(도 3, 도 4 참조)으로 연장되는 원주방향 연장부(536)를 구비한다.

상기 원주방향 연장부(536)는, 상기 반경방향 연장부(535)와 연결되는 구간을 포함하는 제1구간(c1)을 포함한다. 상기 제1구간(c1)은, 상기 걸림단부(538)가 상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513) 및 변위레이스(52)의 제2내주면(523)과 접하도록 상기 원주방향 연장부(536)가 반경방향 내측으로 탄성 변형되더라도, 거의 변위가 발생하지 않는 구간이다. 이러한 상기 제1구간(c1)은, 상기 마찰면(537)을 포함할 수 있다. 상기 제1구간(c1)은 원주방향 연장부(536)의 탄성 변형 여부나 그 정도에 관계 없이 상기 마찰면(537)이 상기 상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513) 및 변위레이스(52)의 제2내주면(523)과 접하게 되므로, 이너레이스(53)에 대한 아우터레이스(51) 및 변위레이스(52)의 중심 정렬을 정확하게 할 수 있다.

상기 제1구간(c1)의 마찰면(537)은 상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513) 및 변위레이스(52)의 제2내주면(523)과 원주방향을 따라 소정 구간 면 접촉한다. 특히 상기 걸림단부(538)가 상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513) 및 변위레이스(52)의 제2내주면(523)과 접하도록 상기 원주방향 연장부(536)가 반경방향 내측으로 탄성 변형된 제1상태, 즉 프리휠링 상태에서, 상기 제1구간(c1)의 마찰면(537)의 곡률반경(R4)과 그 중심은, 상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513)의 곡률반경(R1)과 그 중심 및 상기 변위레이스(52)의 제2내주면(523)의 곡률반경(R2) 및 그 중심과 일치할 수 있다.

상기 원주방향 연장부(536)는, 상기 제1구간(c1)의 선단부로부터 원주방향의 타방향으로 더 연장되는 제3구간(c3)을 포함한다.

상기 제3구간(c3)은, 원주방향 연장부(536)의 탄성 복원력에 의해 상기 걸림단부(538)가 상기 아우터레이스(51)의 제1걸림홈(514)과 변위레이스(52)의 제2걸림홈(524)에 삽입된 제2상태, 즉 걸림 상태에서, 상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513) 및 상기 변위레이스(52)의 제2내주면(523)과 접할 수 있다. 즉 이와 같은 제2상태에서, 상기 제3구간(c3)의 외주면의 곡률반경(R5)은 상기 제1내주면(513)의 곡률반경(R1) 및 상기 제2내주면(523)의 곡률반경(R2)과 같고, 그 중심이 서로 일치할 수 있다(도 19 참조). 또는 상기 제3구간(c3)의 외주면의 곡률반경(R5)이 상기 제1내주면(513)의 곡률반경(R1) 및 상기 제2내주면(523)의 곡률반경(R2)보다 아주 약간 크더라도, 리액터(40)에 대한 회전 저지력에 의해 상기 제3구간(c3)이 원심 방향으로 볼록하게 되는 힘을 받아, 상기 원주방향 연장부(536)의 제3구간(c3)의 외주면이 상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513) 및 상기 변위레이스(52)의 제2내주면(523)과 접할 수 있다.

제1상태(도 20 참조)와 제2상태(도 19 참조)에서 각각 원주방향 연장부(536)에 가해지는 힘과 변위가 다르기 때문에, 제1상태에서 상기 제3구간(c3)의 곡률반경(R5)과, 제2상태에서 상기 제3구간(c3)의 곡률반경(R5)은 서로 다를 수 있다. 그러나, 제2상태와 대비하여 제1상태에서는, 상기 원주방향 연장부(536)가 구심 방향, 즉 반경방향의 내측방향으로 탄성 변형되기 때문에, 제3구간(c3)의 곡률반경(R5)의 중심이 도 20도 도시된 바와 같이 회전의 중심으로부터 멀어지게 된다. 따라서 제1상태에서 상기 원주방향 연장부(536)의 제3구간(c3)의 외주면은 상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513) 및 상기 변위레이스(52)의 제2내주면(523)과 접하지 않는다.

상기 원주방향 연장부(536)는, 상기 제3구간(c3)의 선단부로부터 원주방향의 타방향으로 더 연장되는 제2구간(c2)을 포함한다. 즉 상기 제3구간(c3)은 상기 제1구간(c1)과 상기 제2구간(c2) 사이에 배치된다.

상기 걸림단부(538)는 상기 제2구간(c2)에 마련된다.

상기 록킹부재(534)가 상술한 제2상태에 있는 상태에서, 상기 걸림단부(538)는 회전 중심으로부터 가장 멀리 배치된다. 달리 표현하자면, 상기 걸림단부(538)는 상기 록킹부재(534)가 탄성 변형되지 않은 상태에서 회전 중심으로부터 가장 멀리 배치된다고 할 수 있다.

상기 록킹부재(534)가 제1상태에 있을 때, 상기 걸림단부(538)의 적어도 일부는 상기 제1내주면구간(a1)과 상기 제2내주면구간(b1) 중 적어도 어느 하나와 원주방향으로 면 접촉한다. 실시예에서는 아우터레이스(51)와 변위레이스(52)의 내경이 서로 대응하여, 상기 걸림단부(538)의 외주면의 적어도 일부가 상기 제1내주면구간(a1)과 상기 제2내주면구간(b1)에 모두 면 접촉할 수 있다.

상기 걸림단부(538)가 반경방향으로 상기 제1걸림홈(514)과 상기 제2걸림홈(524) 중 적어도 어느 하나와 마주하지 않으면, 다시 말해 상기 걸림단부(538)가 반경방향으로 상기 제1내주면구간(a1) 또는 제2내주면구간(b1)과 마주하면, 상기 록킹부재(534)는 제1상태가 된다.

제1상태에서 리액터(40)가 프리휠링하면, 걸림단부(538)의 외주면과 내주면들(513 및/또는 523) 사이에서 원주방향으로 상대적인 슬라이딩이 발생한다. 이때 상기 걸림단부(538)의 외주면은 상기 내주면과 면 접촉한다. 따라서 걸림단부(538)와 내주면이 선 접촉함으로써 발생할 수 있는 마모와 소음을 확실히 방지할 수 있고, 유막에 의해 충격 감쇠 효과를 높일 수 있다.

구체적으로 제1상태에서, 상기 걸림단부(538)의 곡률반경(R3)은 상기 내주면들의 곡률반경(R1, R2)과 대응하고, 상기 걸림단부(538)의 곡률반경(R3)의 중심 역시 상기 내주면들의 곡률반경(R1, R2)의 중심과 대응할 수 있다(도 20 참조).

한편 제2상태에서, 상기 걸림단부(538)의 곡률반경(R3)의 중심은 회전의 중심으로부터 다소 벗어나 배치된다. 즉 제2상태에서, 상기 걸림단부(538)의 곡률반경(R3)의 중심은 회전의 중심에 대해 편심된다. 도 19에 도시된 바와 같이, 회전의 중심을 기준으로 사분면을 구획하되, 상기 원주방향 연장부(536)의 제1구간(c1)에 마련된 기단부가 경계선 상에 존재하도록 사분면을 구획하면(도 19와 도 20의 일점쇄선 참조), 상기 걸림단부(538)의 곡률반경(R3)의 중심은 상기 걸림단부(538)가 위치하는 사분면 상에 위치하게 된다(도 20 참조).

즉 상기 걸림단부(538)의 곡률반경(R3)의 중심은, 제2상태에 있을 때에는 회전 중심으로부터 벗어나 위치하다가, 제1상태가 되면 회전 중심으로 이동한다. 그리고 상기 걸림단부(538)의 곡률반경(R3)은, 제1상태에 있을 때 상기 내주면들(513, 523)의 곡률반경(R1, R2)와 대응하게 된다.

상기 걸림단부(538)가 반경방향 내측으로 이동하면, 즉 제2상태에서 제1상태가 되면, 외팔보(cantilever) 형태의 원주방향 연장부(536)의 변위량은 달라지게 되고, 이에 따라 제1구간(c1), 제2구간(c2), 제3구간(c3)의 곡률반경은 모두 약간씩 달라질 수 있다. 실시예에서는, 제2상태, 즉 걸림 상태에서, 상기 원주방향 연장부(536)의 제3구간(c3)의 곡률반경(R5)이 상기 내주면들(513, 523)의 곡률반경(R1, R2)과 일치하고, 그 중심도 일치한다. 즉, 원주방향 연장부(536)의 제3구간(c3)의 외주면과 상기 내주면들(513, 523)은 면 접촉한다.

또한 실시예에서는, 제1상태, 즉 프리휠링 상태에서, 상기 원주방향 연장부(536)의 제2구간(c2)의 걸림단부(538)의 곡률반경(R3)이 상기 내주면들(513, 523)의 곡률반경(R1, R2)과 일치하고, 그 중심도 일치한다. 즉, 상기 걸림단부(538)의 외주면과 상기 내주면들(513, 523)은 면 접촉한다.

또한 실시예에서는, 제1상태 및 제2상태에 관계 없이, 상기 원주방향 연장부(536)의 제1구간(c1)의 적어도 일부의 곡률반경(R4)이 상기 내주면들(513, 523)의 곡률반경(R1, R2)과 일치하고, 그 중심도 일치한다. 즉, 상기 원주방향 연장부(536)의 제1구간(c1)의 외주면, 혹은 마찰면(537)과 상기 내주면들(513, 523)은 면 접촉한다. 상기 제1구간(c1)에서 곡률반경(R4)이 상기 내주면들(513, 523)의 곡률반경(R1, R2)과 일치하고 그 중심도 일치하는 원주방향 영역은, 제1상태일 때보다 제2상태일 때 더 넓다.

한편, 상기 원주방향 연장부(536)의 제2구간(c2)은 접선 연장부(539)를 더 구비할 수 있다. 상기 접선 연장부(539)는 상기 제3구간(c3)과 상기 걸림단부(538) 사이에 배치될 수 있다. 상기 접선 연장부(539)는 상기 원주방향 연장부(536)의 제3구간(c3)의 단부로부터, 상기 제3구간(c3)의 단부에 그은 접선(T.L.) 방향으로 연장되어, 상기 걸림단부(538)에 연결된다. 상기 접선 연장부(539)의 외주면은, 상기 제3구간(c3)으로부터 상기 걸림단부(538)로 이동할수록, 상기 회전 중심으로부터 점점 멀어지게 된다.

그리고 상기 걸림단부(538)의 외주면은, 상기 접선(T.L.)보다 반경방향 외측으로 돌출되지 않는다. 상기 걸림단부(538)는 소정의 곡률반경(R3)을 가지는 호 형상이며, 상기 원주방향 연장부(536)의 제3구간(c3) 역시 소정의 곡률반경(R5)을 가지는 호 형상이다. 만약 상기 접선 연장부(539) 없이 상기 제3구간(c3)의 단부와 상기 걸림단부(538)가 직접 연결된다면, 상기 제2구간(c2)의 단부와 상기 걸림단부(538)는 부드러운 곡면으로 연결될 수 있다. 따라서 제3구간(c3)과 접선 연장부(539)의 경계, 그리고 접선 연장부(539)의 경계와 걸림단부(538)의 경계 역시 부드럽게 연결된다.

상기 록킹부재(534)가 제2상태에서 제1상태로 변할 때, 즉 중첩된 걸림홈(514, 524)에 삽입되어 있던 상기 원주방향 연장부(536)의 제2구간(c2)이 상기 걸림홈(514, 524)으로부터 빠져나갈 때, 상기 제1내주면(513)과 제1경사면()의 경계 부분 또는 상기 제2내주면(523)과 제2경사면()의 경계 부분이 상기 원주방향 연장부(536)의 제2구간(c2)의 외주면과 접하며 슬라이드 한다.

상기 제1내주면(513)과 제1경사면()의 경계 부분 또는 상기 제2내주면(523)과 제2경사면()의 경계 부분은 약간 볼록하게 튀어나온 형상을 가지지만, 제3구간(c3)과 접선 연장부(539)의 경계, 그리고 접선 연장부(539)의 경계와 걸림단부(538)의 경계가 부드럽게 연결된다. 따라서, 상기 제1내주면(513)과 제1경사면()의 경계 부분 또는 상기 제2내주면(523)과 제2경사면()의 경계 부분이 상기 제3구간(c3)과 접선 연장부(539)와 상기 걸림단부(538)의 외주면에 차례로 접동하더라도, 소음은 발생하지 않는다.

[회전 지지 구조]

도 1을 참조하면, 터빈(30)과 출력 측(O)은 제1베어링(B1)을 사이에 두고 상기 리액터(40)와 마주할 수 있다. 상기 리액터(40)와 터빈(30)은 제1베어링(B1)을 통해 상호 회전 가능하게 지지된다.

상기 리드(54)의 후면은 제2베어링(B2)을 사이에 두고 상기 리어커버(15)와 마주할 수 있다. 이에 따라 상기 리액터(40)와 임펠러(20)는 상기 제2베어링(B2)을 통해 상호 회전 가능하게 지지된다.

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.

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
412: 안착홈
413: 관통홀
414: 제1회전구속부(회전구속돌기)
415: 제1변위허용부(변위구간홈)
416: 커버돌기
50: 원웨이 클러치
51: 아우터레이스
511: 제1외주면
512: 제2회전구속부(회전구속홈)
513: 제1내주면
a1: 제1내주면구간
R1: 곡률반경
514: 제1걸림홈
a2: 제1걸림홈구간
515: 제1경사면
516: 제1걸림면
52: 변위레이스
521: 제2외주면
522: 제2변위허용부(변위키)
c1: 변위구간
523: 제2내주면
b1: 제2내주면구간
R2: 곡률반경
524: 제2걸림홈
b2: 제2걸림홈구간
525: 제2경사면
526: 제2걸림면
53: 이너레이스
531: 바디
532: 제3외주면
533: 스플라인 허브
534: 록킹부재
535: 반경방향 연장부
536: 원주방향 연장부
c1: 제1구간(기단부 구간)
R4: 곡률반경
c2: 제2구간(선단부 구간)
c3: 제3구간(연장구간)
R5: 곡률반경
537: 마찰면
538: 걸림단부
R3: 곡률반경
539: 접선 연장부
T.L: 접선
54: 커버
55: 슬릿
56: 중앙홀
60: 록업클러치
B1: 제1베어링
B2: 제2베어링

Claims

토크 컨버터(1)의 리액터(40)와 고정단 사이에 배치되어, 상기 고정단에 대한 상기 리액터(40)의 일방향 회전은 허용하지 않고 타방향 회전은 허용하는 원웨이 클러치(50)로서,
상기 원웨이 클러치(50)는:
상기 리액터(40)와 연결되어 상기 리액터(40)와 일체로 회전하는 아우터레이스(51);
축방향으로 상기 아우터레이스(51)와 이웃하여 배치되고, 상기 리액터(40)에 대해 회전 구속되어 회전하되, 소정의 변위구간(c1)에서 상기 리액터(40)에 대해 상대적인 회전이 가능한 변위레이스(52);
상기 고정단과 회전 구속되도록 연결된 바디(531)를 포함하고, 상기 아우터레이스(51)와 변위레이스(52)의 반경방향 내측에 배치되는 이너레이스(53);
상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513)에 마련된 제1걸림홈(514);
상기 변위레이스(52)의 제2내주면(523)에 마련된 제2걸림홈(524); 및
탄성 변형 가능하도록, 상기 이너레이스(53)의 바디(531)에서 반경방향으로 외향 연장되고 원주방향의 타방향으로 연장된 록킹부재(534);를 포함하고,
상기 아우터레이스(51)의 제1내주면(513)은, 상기 제1걸림홈(514)이 원주방향으로 차지하는 제1걸림홈구간(a2)과, 상기 제1걸림홈(514)이 형성된 구간을 제외한 제1내주면구간(a1)을 포함하고,
상기 변위레이스(52)의 제2내주면(523)은, 상기 제2걸림홈(524)이 원주방향으로 차지하는 제2걸림홈구간(b2)과, 상기 제2걸림홈(524)이 형성된 구간을 제외한 제2내주면구간(b1)을 포함하고,
상기 록킹부재(534)는:
바디(531)와 인접한 제1구간(c1);
선단부를 포함하는 제2구간(c2); 및
상기 제1구간(c1)과 제2구간(c2) 사이에 배치되는 제3구간(c3);을 포함하고,
상기 제2구간(c2)에는 상기 록킹부재(534)가 탄성 변형되지 않은 상태에서 회전 중심으로부터 가장 멀리 배치되는 걸림단부(538)가 마련되고,
상기 걸림단부(538)가 반경방향으로 상기 제1걸림홈(514)과 상기 제2걸림홈(524) 중 적어도 어느 하나와 마주하지 않으면, 상기 록킹부재(534)가 반경 방향 내측으로 탄성 변형되어 상기 걸림단부(538)의 적어도 일부가 상기 제1내주면구간(a1)과 상기 제2내주면구간(b1) 중 적어도 어느 하나와 면 접촉하는,
원웨이 클러치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1내주면구간(a1)에 상기 걸림단부(538)가 접하면, 상기 걸림단부(538)의 적어도 일부와 상기 제1내주면(513)은 원주방향을 따라 면 접촉하는,
원웨이 클러치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2내주면구간(b1)에 상기 걸림단부(538)가 접하면, 상기 걸림단부(538)의 적어도 일부와 상기 제2내주면(523)은 원주방향을 따라 면 접촉하는,
원웨이 클러치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1내주면구간(a1)의 곡률반경(R1)의 중심은 상기 아우터레이스(51)의 회전 중심에 위치하고,
상기 걸림단부(538)가 상기 제1내주면구간(a1)과 면 접촉하는 상태에서 상기 걸림단부(538)의 곡률반경(R3)은 상기 제1내주면구간(a1)의 곡률반경(R1)과 대응하고, 상기 걸림단부(538)의 곡률반경(R3)의 중심은 상기 아우터레이스(51)의 회전 중심에 위치하는,
원웨이 클러치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2내주면구간(b1)의 곡률반경(R2)의 중심은 상기 변위레이스(52)의 회전 중심에 위치하고,
상기 걸림단부(538)가 상기 제2내주면구간(b1)과 면 접촉하는 상태에서 상기 걸림단부(538)의 곡률반경(R3)은 상기 제2내주면구간(b1)의 곡률반경(R2)과 대응하고, 상기 걸림단부(538)의 곡률반경(R3)의 중심은 상기 변위레이스(52)의 회전 중심에 위치하는,
원웨이 클러치.
청구항 1에 있어서,
상기 록킹부재(534)가 반경 방향 내측으로 탄성 변형되어 상기 걸림단부(538)가 상기 제1내주면구간(a1)과 상기 제2내주면구간(b1) 중 적어도 어느 하나와 접하는 상태에서, 상기 제3구간(c3)은 상기 제1내주면구간(a1)과 상기 제2내주면구간(b1)에 접하지 않는,
원웨이 클러치.
청구항 1에 있어서,
상기 록킹부재(534)가 반경 방향 내측으로 탄성 변형되어 상기 걸림단부(538)가 상기 제1내주면구간(a1)과 상기 제2내주면구간(b1) 중 적어도 어느 하나와 접하는 상태에서, 상기 제1구간(c1)의 적어도 일부는 상기 제1내주면(513)과 상기 제2내주면(523) 중 상기 걸림단부(538)가 접하는 내주면과 원주방향을 따라 면 접촉하는,
원웨이 클러치.
청구항 7에 있어서,
상기 제1구간(c1)에서 상기 걸림단부(538)가 접하는 내주면과 원주방향을 따라 면 접촉하는 구간의 곡률반경(R4)은, 상기 제1구간(c1)과 접하는 내주면의 곡률반경(R1 또는 R2)과 대응하고,
상기 제1구간(c1)에서 상기 걸림단부(538)가 접하는 내주면과 원주방향을 따라 면 접촉하는 구간의 곡률반경(R4)의 중심은, 상기 제1구간(c1)과 상기 걸림단부(538)가 접하는 내주면의 곡률반경(R1 또는 R2)의 중심에 위치하는,
원웨이 클러치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1내주면(513)의 곡률반경(R1)과 상기 제2내주면(523)의 곡률반경(R2)은 서로 대응하는,
원웨이 클러치.
청구항 9에 있어서,
상기 걸림단부(538)가 상기 제1내주면(513)과 상기 제2내주면(523) 중 적어도 어느 하나와 간섭되면 상기 록킹부재(534)는 반경방향 내측으로 탄성 변형되어 상기 걸림단부(538)가 상기 제1걸림홈(514) 및 상기 제2걸림홈(524)에 삽입되지 않는,
원웨이 클러치.
청구항 1에 있어서,
상기 걸림단부(538)가 반경방향으로 상기 제1걸림홈(514)과 제2걸림홈(524)이 중첩된 부위와 마주하면, 상기 록킹부재(534)의 탄성 복원력에 의해 상기 걸림단부(538)가 상기 중첩된 부위에 삽입되는,
원웨이 클러치.
청구항 11에 있어서,
상기 걸림단부(538)가 상기 중첩된 부위에 삽입된 상태에서 상기 걸림단부(538)의 곡률반경(R3)의 중심은, 상기 리액터(40)의 회전중심으로부터 벗어난 위치에 위치하는,
원웨이 클러치.
청구항 12에 있어서,
곡률반경(R3)의 중심이 상기 리액터(40)의 회전중심으로부터 벗어난 상기 위치는, 상기 리액터(40)의 회전중심을 기준으로 하고 상기 바디(531)와 록킹부재(534)의 연결 부위를 경계로 하는 사분면을 구획하였을 때, 상기 걸림단부(538)가 위치하는 사분면과 동일한 사분면에 위치하는,
원웨이 클러치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2구간(c2)은, 상기 제3구간(c3)과 상기 걸림단부(538) 사이에 배치되는 접선 연장부(539)를 구비하고,
상기 접선 연장부(539)는 상기 제3구간(c3)의 단부로부터 상기 제3구간(c3)의 단부의 접선 방향으로 연장되어 상기 걸림단부(538)에 이르는,
원웨이 클러치.
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, 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항의 원웨이 클러치(50);를 포함하는 토크 컨버터.