KR102529418B1 - 차량용 토크 컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 토크 컨버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유로홀을 통해 작동유체의 유로를 확보하여 록업 클러치의 냉각성능을 향상시킨 차량용 토크 컨버터에 관한 것이다.

Description

차량용 토크 컨버터{Torque Converter for Motor Vehicle}

본 발명은 차량용 토크 컨버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유로홀을 통해 작동유체의 유로를 확보하여 록업 클러치의 냉각성능을 향상시킨 차량용 토크 컨버터에 관한 것이다.

일반적으로 토크 컨버터는 차량의 엔진과 변속기 사이에 설치되어 유체를 이용하여 엔진의 구동력을 변속기에 전달하는 것이다. 이러한 토크 컨버터는 엔진의 구동력을 전달받아 회전하는 임펠러, 이 임펠러에서 토출되는 오일에 의해 회전되는 터빈, 그리고 임펠러로 되돌아 흐르는 오일의 흐름을 임펠러의 회전 방향으로 향하게 하여 토크 변화율을 증대시키는 리엑터('스테이터' 라고도 함)를 포함한다.

토크 컨버터는 엔진에 작용하는 부하가 커지면 동력전달 효율이 저하될 수 있으므로 엔진과 변속기 사이를 직접 연결할 수 있는 록업 클러치(Lock up clutch, 또는 '댐퍼 클러치'라고도 함)를 갖추고 있다. 록업 클러치는 엔진과 직결된 프론트 커버와 터빈 사이에 배치되어 엔진의 회전 동력이 직접 터빈을 통해 변속기로 전달될 수 있도록 한다.

이러한 록업 클러치는 터빈 축에 축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤을 포함한다. 그리고 록업 클러치가 작동할 때 회전 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수할 수 있는 토셔널 댐퍼(Torsional damper)를 포함한다.

록업 클러치는 대략 원판 형으로 이루어지며 작동유체의 유압에 의해 피스톤이 프론트 커버 측으로 이동하면 록업 클러치가 프론트 커버에 밀착되어 프론트 커버로 전달된 구동력이 록업 클러치를 통해 터빈으로 전달되도록 구성된다. 이때 록업 클러치와 프론트 커버 사이에서 발생되는 마찰열은 록업 클러치를 따라 유동하는 작동 유체와 열교환하여 냉각되는데, 작동 유체의 유로가 확보되지 않아 열교환 효율이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 록업클러치의 구성요소인 클러치 드럼 상에 유로홀을 형성하여 작동 유체의 유로가 확보되도록 한 차량용 토크 컨버터를 제공함에 있다.

또한, 록업클러치의 유로홀을 통해 배출된 작동유체의 역류를 방지하도록 유입구 면적이 유출구 면적보다 크게 형성된 차량용 토크 컨버터를 제공함에 있다.

본 발명의 일실시 예에 따른 차량용 토크 컨버터는, 프론트 커버; 상기 프론트 커버에 결합되어 상기 프론트 커버에 연동하여 회전하는 임펠러; 상기 임펠러와 축 방향으로 이격되어 대향 배치되는 터빈; 상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈에서 유출되는 작동유체의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터; 및 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 연결 또는 해제하는 록업 클러치를 포함하되, 상기 록업 클러치는, 상기 프론트 커버에 결합되며 링 형상의 클러치 드럼; 원판 형으로 외주면이 상기 클러치 드럼의 내주면에 결합되되 축방향 회동을 통해 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 연결 또는 해제하는 마찰 플레이트; 및 상기 작동유체가 유동하도록 상기 클러치 드럼의 반경 방향을 따라 상기 클러치 드럼을 관통하여 형성되는 유로홀; 을 포함한다.

또한, 상기 마찰 플레이트는 원주 방향을 따라 복수의 끼움돌출부가 형성되고, 상기 클러치 드럼은 상기 끼움돌출부가 끼워지도록 복수의 끼움홈이 형성되되, 상기 유로홀은 끼움홈 상에 형성된다.

또한, 상기 유로홀은, 상기 클러치 드럼의 내주면에 형성된 유입구의 단면적이 상기 클러치 드럼의 외주면에 형성된 유출구의 단면적 보다 넓게 형성된다.

또한, 상기 유로홀은, 반경 방향 단면이 테이퍼 형으로 이루어진다.

또한, 상기 유로홀은, 원주 방향 단면이 원형, 각형 또는 타원형으로 이루어진다.

아울러, 상기 유로홀은, 상기 클러치 드럼의 원주 방향을 따라 방사상으로 이격 형성되고, 상기 끼움홈의 축 방향을 따라 적어도 하나 이상 형성된다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 차량용 토크 컨버터의 록업 클러치 및 이를 포함하는 차량용 토크 컨버터는, 클러치 드럼 상에 유로홀을 형성하여 록업 클러치를 경유하는 작동유체의 유로가 확보됨에 따라 작동유체가 원활하게 유동하도록 하여 록업 클러치의 냉각 성능이 향상된 효과가 있다.

또한 열교환된 높은 온도의 작동유체가 유로홀을 통해 록업클러치로 역류하는 것을 방지하여 록업 클러치의 냉각 성능을 더욱 향상시킨 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 토크 컨버터의 축 방향 단면도
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 록업 클러치의 분해사시도
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 클러치 드럼 사시도
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 클러치 드럼의 부분 확대 사시도
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 클러치 드럼의 부분 확대 단면도
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 클러치 드럼의 부분 확대 사시도
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 클러치 드럼의 부분 확대 단면도

이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명의 일실시 예에 따른 차량용 토크컨버터(1000)의 축 방향 단면도가 도시되어 있다. 토크 컨버터(1000) 엔진 측의 크랭크축에 연결되어 회전하는 프론트 커버(100), 프론트 커버(100)에 연결되어 함께 회전하는 임펠러(200), 임펠러(200)와 마주하는 위치에 배치되는 터빈(300), 그리고 임펠러(200)와 터빈(300) 사이에 위치하여 터빈(300)으로부터 나오는 작동유체의 흐름을 바꾸어 임펠러(200) 측으로 전달하는 리엑터(400, 또는 '스테이터'라고도 함)를 포함한다. 임펠러(200) 측으로 작동유체를 전달하는 리엑터(400)는 프론트 커버(100)와 동일한 회전 중심을 가진다. 그리고 엔진과 변속기를 직접 연결하는 수단으로 사용되는 록업 클러치(500)는 프론트 커버(100)와 터빈(300) 사이에 배치된다.

록업 클러치(500)는 대략 원판 형으로 이루어지는 피스톤(600)을 구비한다. 그리고 피스톤(600)은 축의 중심 방향으로 회전이 가능하며 축 방향으로 이동될 수 있도록 배치된다.

한편, 록업 클러치(500)에는 축의 회전 방향으로 작용하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇄시키는 역할을 하는 토셔널 댐퍼(700, Torsional damper)가 결합된다.

도 2에는 본 발명의 일실시 예에 따른 록업 클러치(500)의 분해사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 일실시 예에 따른 클러치 드럼(510)의 사시도가 도시되어 있다.

본 발명의 일실시 예에 따른 록업 클러치(500)는 다판 클러치로 이루어질 수 있다. 록업 클러치(500)는 프론트 커버(100)에 결합되는 클러치 드럼(510), 다수의 제1 마찰 플레이트(520), 연장드럼부(531, 도 1 참조)를 구비한 리테이닝 플레이트(530, 도 1 참조), 그리고 다수의 제2 마찰 플레이트(540)를 포함한다.

클러치 드럼(510)은 프론트 커버(100)에 결합되며 축 방향으로 두께가 있는 링 형으로 이루어지며 축 방향으로 배치된다. 그리고 클러치 드럼(510)은 그의 내주면에 다수의 제1 마찰 플레이트(520)들이 끼워지는 끼움홈(512)이 형성된 요철부(511)를 포함한다. 따라서 제1 마찰 플레이트(520)는 외주면 측에 끼움돌출부(521)가 형성된다. 이러한 끼움돌출부(521)들은 끼움홈(512)에 삽입되어 축 방향으로 이동할 수 있다.

이러한 클러치 드럼(510)의 끼움홈(512)은 축 방향으로 일측에 개구부를 형성하여 제1 마찰 플레이트(520)들은 피스톤(600)에 의해 축 방향으로 이동할 수 있다.

클러치 드럼(510)에서 일정한 간격이 떨어진 위치에 리테이닝 플레이트(530)의 연장드럼부(531)가 배치된다. 리테이닝 플레이트(530)는 연장드럼부(531)와 연장 스프링 지지부(532)를 포함한다. 연장드럼부(531)는 축 방향으로 제공되며 상술한 클러치 드럼(510)에 비해 작은 직경을 가진다. 연장드럼부(531)에는 다수의 제2 마찰 플레이트(540)를 끼울 수 있는 또 다른 홈이 제공된다. 제2 마찰 플레이트(540)는 연장드럼부(531)에 결합되어 축 방향으로 이동할 수 있다. 그리고 제2 마찰 플레이트(540)는 제1 마찰 플레이트(520)들 사이에 배치된다.

클러치 드럼(510)에는 제3 마찰 플레이트(550)가 결합될 수 있다. 제3 마찰 플레이트(550)에도 외주면에 끼움돌출부가 제공되어 클러치 드럼(510)의 끼움홈(512)에 끼워질 수 있다. 제3 마찰 플레이트(550)는 제1 마찰 플레이트(520)와 제2 마찰 플레이트(540)에 대해 반력이 작용할 수 있다. 즉, 제3 마찰 플레이트(550)는 피스톤(600)이 제1 마찰 플레이트(520)를 축 방향으로 가압하면 제1 마찰 플레이트(520)와 제2 마찰 플레이트(540)가 축 방향으로 이동하면서 제1 마찰 플레이트(520)와 제2 마찰 플레이트(540)의 반력으로 작용한다. 또한, 클러치 드럼(510)에는 제3 마찰 플레이트(550)가 축 방향으로 이동하는 것을 제한하는 스냅링(560)이 결합될 수 있다.

한편 피스톤(600)을 축 방향으로 이동시키기 위한 작동유체는 클러치 드럼(510)의 반경 방향 내측으로 유입되어 도 3에 도시된 바와 같이 화살표 방향을 따라 클러치 드럼(510)의 반경방향 외측으로 유동하게 된다. 종래에는 작동유체가 클러치 드럼(510)의 축방향 일측 둘레를 따라 이동하기 때문에 유로 폭이 좁아 제1 내지 제3 마찰 플레이트(520, 540, 550)에서 발생되는 마찰열을 효율적으로 냉각시키지 못하는 문제가 있었다. 이에 본 발명은 클러치 드럼(510)의 다음과 같은 특징적 구성을 통해 제1 내지 제3 마찰 플레이트(520, 540, 550)에서 발생되는 마찰열을 효율적으로 냉각시키고자 한다.

도 4에는 본 발명의 일실시 예에 따른 클러치 드럼(510)의 부분 확대 사시도가 도시되어 있다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 클러치 드럼(510) 상에는 작동유체의 유로 확보를 위한 유로홀(515)이 형성될 수 있다. 유로홀(515)은 클러치 드럼(510)의 요철부(511) 상에 형성되며, 클러치 드럼(510)의 반경 방향을 따라 관통 형성된다. 특히 유로홀(515)은 요철부(511) 상의 끼움홈(512)에 형성될 수 있다. 따라서 유로홀(515)이 형성된 끼움홈(512)으로 작동유체를 안내하고 유로홀(515)을 통해 작동유체의 유로를 확보하도록 구성된다. 즉 유로홀(515)이 제1 및 제3 마찰 플레이트(520, 550)가 맞닿는 끼움홈(512) 상에 형성되어 작동유체가 끼움홈(512)의 유로홀(515)을 통해 클러치 드럼(510)의 반경방향 외측으로 유출되도록 함에 따라 제1 및 제3 마찰 플레이트(520, 550)의 마찰열이 보다 효과적으로 냉각되도록 구성된다.

이하 상기와 같은 구성의 유로홀(515)의 구체적인 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

- 실시 예 1(기본 형)

도 5에는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유로홀(515a)이 도시된 클러치 드럼(510)의 부분 확대 단면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 본 발명의 유로홀(515a)은 유입구와 유출구의 직경이 동일한 원통형으로 이루어질 수 있다. 유입구와 유출구의 직경이 동일한 경우 제조 공정이 단순하고 일정한 유속을 유지할 수 있는 유로의 확보가 용이한 장점이 있다.

- 실시 예 2(역류 방지 형)

도 6에는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 클러치 드럼(510)의 부분 확대 사시도가 도시되어 있고, 도 7에는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유로홀(515b)이 도시된 클러치 드럼(510)의 부분 확대 단면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유로홀(515b)은 유입구의 직경(d1)이 유출구의 직경(d2)보다 크게 형성될 수 있다. 또한, 유로홀(515b)은 단면이 테이퍼 형으로 이루어져 작동유체의 원활한 유동을 유도한다.

록업 클러치(500)의 내부와 외부의 작동유체 유량이 같은 경우 클러치 드럼(510)의 내주면 유로홀(515b)의 직경을 크게 하면 클러치 드럼(510)의 내부 유속이 외부 유속보다 느려지고, 베르누이의 정리에 의해 클러치 드럼(510)의 내부 압력이 외부 압력보다 높아지게 된다. 따라서 작동유체는 압력이 높은 록업 클러치(500)의 내부에서 압력이 낮은 록업 클러치(500)의 외부로 이동하게 되어 록업 클러치(500) 내부의 작동유체를 외부로 배출하게 된다.

따라서 클러치 드럼(510)의 반경 방향 내측에서 외측으로는 작동유체가 유동할 수 있으나, 클러치 드럼(510)의 반경 방향 외측에서 내측으로는 작동유체가 유동할 수 없도록 구성된다. 즉 작동유체의 역류를 방지하여 이미 열교환된 가열된 작동유체의 역류로 인한 록업 클러치(500)의 냉각 성능 저하를 방지하게 된다.

또한, 도면상에는 유로홀(515)의 형상이 원형으로 도시되어 있으나, 각형, 타원형, 반원형 등 작동유체가 유동할 수 있는 형상이면 어떠한 형상으로도 구성될 수 있다.

1000 : 토크 컨버터
100 : 프론트 커버
200 : 임펠러
300 : 터빈
400 : 리엑터
500 : 록업 클러치
510 : 클러치 드럼
511 : 요철부 512 : 끼움홈
515 : 유로홀
520 : 제1 마찰부재 530 : 리테이닝 플레이트
540 : 제2 마찰부재 550 : 제3 마찰부재
600 : 피스톤
700 : 토셔널 댐퍼

Claims (6)

1. 프론트 커버;
   상기 프론트 커버에 결합되어 상기 프론트 커버에 연동하여 회전하는 임펠러;
   상기 임펠러와 축 방향으로 이격되어 대향 배치되는 터빈;
   상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈에서 유출되는 작동유체의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터; 및
   상기 프론트 커버와 상기 터빈을 연결 또는 해제하는 록업 클러치를 포함하되,
   상기 록업 클러치는,
   상기 프론트 커버에 결합되며 링 형상의 클러치 드럼;
   원판 형으로 외주면이 상기 클러치 드럼의 내주면에 결합되되 축방향 회동을 통해 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 연결 또는 해제하는 마찰 플레이트; 및
   상기 작동유체가 유동하도록 상기 클러치 드럼의 반경 방향을 따라 상기 클러치 드럼을 관통하여 형성되는 유로홀을 포함하고,
   상기 유로홀은,
   상기 클러치 드럼의 내주면에 형성된 유입구의 단면적이 상기 클러치 드럼의 외주면에 형성된 유출구의 단면적 보다 넓게 형성되는, 차량용 토크 컨버터.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 마찰 플레이트는 원주 방향을 따라 복수의 끼움돌출부가 형성되고,
   상기 클러치 드럼은 상기 끼움돌출부가 끼워지도록 복수의 끼움홈이 형성되되,
   상기 유로홀은 끼움홈 상에 형성되는, 차량용 토크 컨버터.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 유로홀은,
   반경 방향 단면이 테이퍼 형으로 이루어진, 차량용 토크 컨버터.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 유로홀은,
   원주 방향 단면이 원형, 각형 또는 타원형으로 이루어진, 차량용 토크 컨버터.
   
6. 제 2항에 있어서,
   상기 유로홀은,
   상기 클러치 드럼의 원주 방향을 따라 방사상으로 이격 형성되고,
   상기 끼움홈의 축 방향을 따라 적어도 하나 이상 형성되는, 차량용 토크 컨버터.

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