KR102370047B1 - 차량용 토크 컨버터 - Google Patents

차량용 토크 컨버터 Download PDF

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현대트랜시스 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 토크 컨버터에 관한 것으로, 엔진의 크랭크축에 연결되어 회전되는 프론트커버부와, 프론트커버부에 연결되어 회전되는 임펠러부와, 임펠러부와 마주하도록 배치되는 터빈부와, 터빈부와 연결되어 변속기로 출력이 이루어지는 입력부와, 프론트커버부와 입력부 사이에 배치되고 동력을 선택적으로 전달하는 록업클러치부와, 입력부와 록업클러치부에 연결되어 회전되는 전달부와, 입력부와 전달부에 형성되고, 유압에 의해 진동을 흡수하는 제1댐퍼부와, 록업클러치부와 전달부에 형성되고, 스프링력에 의해 진동을 흡수하는 제2댐퍼부와, 전달부와 입력부에 형성되고, 스프링력에 의해 진동을 흡수하는 제3댐퍼부를 포함하여, 유압과 스프링력에 의해 비틀림에 의한 진동을 완화할 수 있다.

Description

차량용 토크 컨버터{TORQUE CONVERTER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 토크 컨버터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유압을 통한 완충 구조를 추가하여, 다양한 토크 구간에서 댐핑이 효과적으로 이루어지는 차량용 토크 컨버터에 관한 것이다.
일반적으로 자동 변속기에 적용되는 토크 컨버터는 펌프 임펠러, 터빈 런너, 스테이터를 구비하여 이루어진다. 펌프 임펠러는 엔진의 구동력을 전달받아 회전하면서 중심의 유체를 펌핑하여 동력으로 바꾸어 준다. 터빈 런너는 펌프 임펠러에서 토출되는 유체에 의해 회전하면서 그 에너지를 자동 변속기의 입력축으로 전달한다. 스테이터는 펌프 임펠러로 환류하는 오일의 흐름을 펌프 임펠러의 회전 방향으로 향하게 하여 토크 변화율을 증대시킨다.
토크 컨버터는 엔진에 작용하는 부하가 커지면 동력전달 효율이 저하될 수 있으므로 엔진과 자동 변속기의 입력축 사이를 직접 연결하는 수단인 록업 클러치를 갖추고 있다.
록업 클러치는 엔진과 직결된 프론트 커버와 터빈 런너 사이에 배치되어 엔진의 회전 동력이 직접 터빈 런너로 전달되도록 한다.
이에 따라 록업 클러치가 작동하지 않을 때에는 펌프 임펠러와 터빈 런너에 의한 유체 토크 전달이 이루어진다. 그리고 록업 클러치가 작동할 때에는 엔진의 회전 동력이 록업 클러치를 통해 직접 터빈 런너로 전달되며, 터빈 런너의 회전 동력은 변속기 입력축을 통해 자동 변속기로 입력된다.
그러나 상기와 같은 종래 토크 컨버터는 록업 클러치의 작동 시, 발생되는 구동계 비틀림 공진을 감쇠시키기 어렵다는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2013-0014240호(2013.02.07. 공개, 발명의 명칭 : 자동차의 토크 컨버터)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 유압을 통한 완충 구조를 추가하여, 다양한 토크 구간에서 댐핑이 효과적으로 이루어지는 차량용 토크 컨버터를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 차량용 토크 컨버터는: 엔진의 크랭크축에 연결되어 회전되는 프론트커버부; 상기 프론트커버부에 연결되어 회전되는 임펠러부; 상기 임펠러부와 마주하도록 배치되는 터빈부; 상기 터빈부와 연결되어 변속기로 출력이 이루어지는 입력부; 상기 프론트커버부와 상기 입력부 사이에 배치되고, 동력을 선택적으로 전달하는 록업클러치부; 상기 입력부와 상기 록업클러치부에 연결되어 회전되는 전달부; 상기 입력부와 상기 전달부에 형성되고, 유압에 의해 진동을 흡수하는 제1댐퍼부; 상기 록업클러치부와 상기 전달부에 형성되고, 스프링력에 의해 진동을 흡수하는 제2댐퍼부; 및 상기 전달부와 상기 입력부에 형성되고, 스프링력에 의해 진동을 흡수하는 제3댐퍼부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 입력부는 상기 전달부와 연결되는 입력전달부; 상기 입력전달부에서 연장되고, 상기 터빈부와 연결되는 입력터빈부; 및 상기 입력전달부와 연결되고, 상기 변속기로 출력되는 입력축부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 록업클러치부는 상기 프론트커버부와 맞물리거나 이격되는 클러치작동부; 및 상기 클러치작동부에 형성되고, 상기 전달부와 연결되는 클러치판부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1댐퍼부는 상기 입력부와 상기 전달부 중 어느 하나에 장착되는 유압가압부; 및 상기 입력부와 상기 전달부 중 다른 하나에 장착되고, 상기 유압가압부에 의해 가압되면 유압에 의해 충격을 완화하는 유압댐퍼부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유압댐퍼부는 상기 입력부와 상기 전달부 중 다른 하나에 장착되고 유체 저장 공간이 형성되는 유압하우징부; 상기 유압하우징부에 내장되는 유압피스톤부; 상기 유압피스톤부에 연결되고, 상기 유압하우징부를 관통하여 외부로 노출되는 유압막대부; 및 상기 유압막대부에 장착되고, 상기 유압가압부에 의해 가압되어 상기 유압피스톤부를 이동시키는 유압전달부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유압댐퍼부는 상기 유압하우징부에 내장되고, 상기 유압피스톤부에 복원력을 제공하는 유압복원부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유압댐퍼부는 상기 유압하우징부에 형성되고 유체 이동을 유도하는 유압출입홀부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 토크 컨버터는 제1댐퍼부와, 제2댐퍼부와, 제3댐퍼부를 통해 록업클러치부의 직결 작동시 발생하는 비틀림 진동을 완화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터의 댐퍼 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터에서 제1댐퍼부의 배치상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터에서 제1댐퍼부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 토크 컨버터의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터(1)는 프론트커버부(10)와, 임펠러부(20)와, 터빈부(30)와, 입력부(40)와, 록업클러치부(50)와, 전달부(60)와, 제1댐퍼부(70)와, 제2댐퍼부(80)와, 제3댐퍼부(90)를 포함한다.
프론트커버부(10)는 엔진(100)의 크랭크축에 연결되어 회전된다. 임펠러부(20)는 프론트커버부(10)에 연결되어 회전된다. 터빈부(30)는 임펠러부(20)와 마주하도록 배치된다. 한편, 임펠러부(20)와 터빈부(30) 사이에는 터빈부(30)로부터 나오는 오일의 흐름을 바꾸어 임펠러부(20) 측으로 전달하는 스테이터(25)가 배치된다.
입력부(40)는 터빈부(30)와 연결되어 변속기(200)로 출력이 이루어진다. 그리고, 록업클러치부(50)는 프론트커버부(10)와 입력부(40) 사이에 배치되고, 동력을 선택적으로 전달한다. 일 예로, 록업클러치부(50)는 대략 원판 형상을 하고, 축방향으로 이동할 수 있는 피스톤과, 토크 전달을 위한 마찰재가 포함될 수 있다.
전달부(60)는 입력부(40)와 록업클러치부(50)에 연결되어 회전된다. 일 예로, 전달부(60)는 입력부(40)와 록업클러치부(50)에 각각 회전 가능하도록 스플라인 결합될 수 있다. 이로 인해, 록업클러치부(50) 작동시 입력부(40)로 동력이 전달될 수 있다. 전달부(60)는 입력부(40)와 록업클러치부(50)에 직결될 수 있다.
제1댐퍼부(70)는 입력부(40)와 전달부(60)에 형성되고, 유압에 의해 진동을 흡수한다. 제2댐퍼부(80)는 록업클러치부(50)와 전달부(60)에 형성되고, 스프링력에 의해 진동을 흡수한다. 제3댐퍼부(80)는 전달부(60)와 입력부(40)에 형성되고, 스프링력에 의해 진동을 흡수한다. 일 예로, 제2댐퍼부(80)와 제3댐퍼부(90)는 다수의 스프링에 의해 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇄시키는 토셔널 댐퍼(torsional damper)가 사용되고, 스프링은 이중으로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 입력부(40)는 입력전달부(41)와, 입력터빈부(42)와, 입력축부(43)를 포함한다.
입력전달부(41)는 전달부(60)와 연결된다. 일 예로, 입력전달부(41)는 전달부(60)의 내경과 근접한 부위에 걸림 결합됨으로써, 전달부(60)의 회전력이 입력전달부(41)에 전달될 수 있다.
입력터빈부(42)는 입력전달부(41)에서 연장되고, 터빈부(30)와 연결된다. 일 예로, 임펠러부(20)와 함께 터빈부(30)가 회전되면, 터빈부(30)의 회전력이 입력전달부(41)로 전달될 수 있다.
입력축부(43)는 입력전달부(41)와 연결된다. 입력축부(43)는 전달된 회전력을 변속기(200)로 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 록업클러치부(50)는 클러치작동부(51)와, 클러치판부(52)를 포함한다.
클러치작동부(51)는 유압 또는 별도의 피스톤 구동에 의해 프론트커버부(10)와 맞물리거나 이격되어 동력을 선택적으로 전달한다. 클러치판부(52)는 클러치작동부(51)에 형성되고, 전달부(60)와 연결된다. 일 예로, 클러치판부(52)는 전달부(60)의 외경과 근접한 부위에 걸림 결합됨으로써, 클러치작동부(51)의 회전력이 전달부(60)에 전달될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터의 댐퍼 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 제1댐퍼부(70)는 제2댐퍼부(80)와 제3댐퍼부(90)가 먼저 작동된 후 완충 기능을 수행할 수 있다. 또한, 제1댐퍼부(70)와, 제2댐퍼부(80)와, 제3댐퍼부(90)가 순차로 완충 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터에서 제1댐퍼부의 배치상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터에서 제1댐퍼부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1댐퍼부(70)는 유압가압부(71)와 유압댐퍼부(72)를 포함한다.
유압가압부(71)는 입력부(40)와 전달부(60) 중 어느 하나에 장착된다. 일예로, 유압가압부(71)는 마주보는 입력전달부(41)와 전달부(60) 중 어느 하나에 장착되어 다른 하나 방향으로 돌출될 수 있다.
유압댐퍼부(72)는 입력부(40)와 전달부(60) 중 다른 하나에 장착되고, 유압가압부(71)에 의해 가압되면 유압에 의해 충격을 완화한다. 일예로, 유압댐퍼부(72)에는 차량용 토크 컨버터(1)에 주입된 윤활유가 저장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유압댐퍼부(72)는 유압하우징부(721)와, 유압피스톤부(722)와, 유압막대부(723)와, 유압전달부(724)를 포함한다.
유압하우징부(721)는 입력부(40)와 전달부(60) 중 다른 하나에 장착되고 유체 저장 공간이 형성된다. 일예로, 유압하우징부(721)는 밀폐된 통 형상을 하고, 유체가 저장될 수 있다.
유압피스톤부(722)는 유압하우징부(721)에 내장된다. 일예로, 유압피스톤부(722)는 유압하우징부(721)의 내부를 구획하고, 유압하우징부(721)의 내부에서 이동할 수 있다. 그리고, 유압피스톤부(722)의 일측에 형성되는 공간에 유체가 저장될 수 있다.
유압막대부(723)는 유압피스톤부(722)에 연결되고, 유압하우징부(721)를 관통하여 외부로 노출된다. 일예로, 유압막대부(723)는 유압피스톤부(722)의 타측에서 연장될 수 있다.
유압전달부(724)는 유압막대부(723)에 장착되고, 유압가압부(71)에 의해 가압되어 유압피스톤부(722)를 이동시킨다. 일예로, 입력부(40)와 전달부(60) 중 어느 하나에 장착된 유압가압부(71)가 회전되는 경로상에 유압전달부(724)가 배치될 수 있다.
한편, 유압가압부(71)와 유압전달부(724) 사이 간격에 따라 제1댐퍼부(70)와 제2,제3댐퍼부(80,90)간의 작동시기가 달라질 수 있다(도 2 참조).
그리고, 유압댐퍼부(72)는 복수개가 구비될 수 있으며, 복수개의 유압가압부(71)가 각각의 유압댐퍼부(72)를 가압할 수 있다. 이때, 한 쌍의 유압댐퍼부(72)가 대칭되어 각각의 유압전달부(724)가 외측에 배치되면, 입력부(40) 또는 전달부(60)의 정방향 또는 역방향 회전이 실시되더라도 유압가압부(71)가 2개의 유압전달부(724) 중 어느 하나를 가압하여 댐핑 기능이 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유압댐퍼부(72)는 유압복원부(725)를 더 포함할 수 있다. 유압복원부(725)는 유압하우징부(721)에 내장되고, 유압피스톤부(722)에 복원력을 제공한다. 일예로, 유압복원부(725)는 코일스프링 형상을 하고, 유체가 저장된 유압하우징부(721)에 내장되어 유압피스톤부(722)를 탄성 지지할 수 있다. 이러한 유압복원부(725)는 외력이 제거된 유압피스톤부(722)를 원위치로 복귀시킬 수 있으며, 유압과 더불어 스프링력에 의해 완충 기능을 수행할 수 있다. 한편, 유압복원부(725)는 유압전달부(724)와 유압하우징부(721) 사이에 배치되어 유압전달부(724)에 복원력을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유압댐퍼부(72)는 유압출입홀부(726)를 더 포함할 수 있다. 유압출입홀부(726)는 유압하우징부(721)에 형성되고 유체 이동을 유도한다. 일예로, 유압출입홀부(726)는 상시 개방되어 유압하우징부(721)의 유압이 증가하면 유체 일부가 토크 컨버터 내부로 토출되고, 유압하우징부(721)의 유압이 감소하면 토크 컨버터 내부에 저장된 유체가 유압하우징부(721)로 유입될 수 있다. 그 외, 유압출입홀부(726)는 밸브에 의해 평상시 폐쇄되고, 유압하우징부(721) 내부의 유압이 설정값을 초과하는 경우 밸브의 작동으로 유압출입홀부(726)가 개방될 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 작동을 설명하면 다음과 같다.
록업클러치부(50)가 작동하지 않으면, 엔진(100)의 회전동력은 프론트커버부(10), 임펠러부(20), 터빈부(30), 입력부(40)를 거쳐 변속기(200)에 입력된다.
그리고, 유압에 의해 록업클러치부(50)가 프론트커버부(10)와 연동되면, 엔진(100)의 회전동력은 프론트커버부(10)와, 록업클러치부(50)와, 전달부(60)와, 입력부(40)를 거쳐 변속기(200)에 입력된다.
이때, 록업클러치부(50)의 직결 작동시 발생하는 비틀림 진동은 제1댐퍼부(70)와, 제2댐퍼부(80)와, 제3댐퍼부(90)에 의해 감쇠된다. 특히, 저 토크 구간 댐핑은 제1댐퍼부(70)를 통해 진동을 완화할 수 있고, 고 토크 구간 댐핑은 제2댐퍼부(80)와 제3댐퍼부(90)를 통해 진동을 완화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터(1)는 제1댐퍼부(70)와, 제2댐퍼부(80)와, 제3댐퍼부(90)를 통해 록업클러치부(50)의 직결 작동시 발생하는 비틀림 진동을 완화할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 프론트커버부 20 : 임펠러부
30 : 터빈부 40 : 입력부
41 : 입력전달부 42 : 입력터빈부
43 : 입력축부 50 : 록업클러치부
51 : 클러치마찰부 52 : 클러치판부
60 : 전달부 70 : 제1댐퍼부
71 : 유압가압부 72 : 유압댐퍼부
80 : 제2댐퍼부 90 : 제3댐퍼부
721 : 유압하우징부 722 : 유압피스톤부
723 : 유압막대부 724 : 유압전달부
725 : 유압복원부 726 : 유압출입홀부

Claims (7)

  1. 엔진의 크랭크축에 연결되어 회전되는 프론트커버부;
    상기 프론트커버부에 연결되어 회전되는 임펠러부;
    상기 임펠러부와 마주하도록 배치되는 터빈부;
    상기 터빈부와 연결되어 변속기로 출력이 이루어지는 입력부;
    상기 프론트커버부와 상기 입력부 사이에 배치되고, 동력을 선택적으로 전달하는 록업클러치부;
    상기 입력부와 상기 록업클러치부에 연결되어 회전되는 전달부;
    상기 입력부와 상기 전달부에 형성되고, 유압에 의해 진동을 흡수하는 제1댐퍼부;
    상기 록업클러치부와 상기 전달부에 형성되고, 스프링력에 의해 진동을 흡수하는 제2댐퍼부; 및
    상기 전달부와 상기 입력부에 형성되고, 스프링력에 의해 진동을 흡수하는 제3댐퍼부;를 포함하고,
    상기 제1댐퍼부는
    상기 입력부와 상기 전달부 중 어느 하나에 장착되는 유압가압부; 및
    상기 입력부와 상기 전달부 중 다른 하나에 장착되고, 상기 유압가압부에 의해 가압되면 유압에 의해 충격을 완화하는 유압댐퍼부;를 포함하며,
    상기 유압댐퍼부는
    상기 입력부와 상기 전달부 중 다른 하나에 장착되고 유체 저장 공간이 형성되는 유압하우징부;
    상기 유압하우징부에 내장되는 유압피스톤부;
    상기 유압피스톤부에 연결되고, 상기 유압하우징부를 관통하여 외부로 노출되는 유압막대부;
    상기 유압막대부에 장착되고, 상기 유압가압부에 의해 가압되어 상기 유압피스톤부를 이동시키는 유압전달부; 및
    상기 유압피스톤부에 복원력을 제공하는 유압복원부;를 포함하고,
    상기 유압복원부는 코일스프링 형상을 하고, 상기 유압하우징부에 내장되어 상기 유압피스톤부를 탄성 지지하거나, 상기 유압전달부와 상기 유압하우징부 사이에 배치되어 상기 유압전달부를 탄성 지지하는 것을 특징으로 하는 차량용 토크 컨버터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 입력부는
    상기 전달부와 연결되는 입력전달부;
    상기 입력전달부에서 연장되고, 상기 터빈부와 연결되는 입력터빈부; 및
    상기 입력전달부와 연결되고, 상기 변속기로 출력되는 입력축부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 토크 컨버터.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 록업클러치부는
    상기 프론트커버부와 맞물리거나 이격되는 클러치작동부; 및
    상기 클러치작동부에 형성되고, 상기 전달부와 연결되는 클러치판부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 토크 컨버터.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 상기 유압댐퍼부는
    상기 유압하우징부에 형성되고 유체 이동을 유도하는 유압출입홀부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 토크 컨버터.
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