KR102529658B1 - 하이브리드 차량용 토크 컨버터 - Google Patents

하이브리드 차량용 토크 컨버터 Download PDF

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Abstract

하이브리드 차량용 토크 컨버터가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터는 엔진의 구동력을 전달 받는 센터 샤프트, 센터 샤프트와 함께 회전하고, 센터 샤프트로부터 반경 방향상 외측으로 연장되는 드라이브 플레이트, 반경 방향으로 센터 샤프트에 지지되며, 센터 샤프트와 상대 회전하는 센터 커버, 및 반경 방향으로 센터 샤프트에 지지되고, 축 방향으로 이동 가능하게 드라이브 플레이트와 센터 커버 사이에 배치되는 피스톤을 포함하고, 피스톤은 상기 드라이브 플레이트와 함께 회전하고, 센터 커버와 선택적으로 맞물림 결합 또는 분리되어 드라이브 플레이트로부터의 엔진 구동력을 선택적으로 센터 커버에 전달 또는 차단하는 엔진 구동력 차단 클러치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 차량용 토크 컨버터{TORQUE CONVERTOR FOR HYBRIDE VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량용 토크 컨버터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진 구동력 차단 클러치가 토크 컨버터 내에 배치되는 하이브리드 차량용 토크 컨버터에 관한 것이다.
일반적으로 토크 컨버터는 차량의 엔진과 변속기 사이에 설치되어 유체를 이용하여 엔진의 구동력을 변속기에 전달하는 것이다. 이러한 토크 컨버터는 임펠러, 터빈 및 록업 클러치 등으로 구성되고, 엔진의 구동력을 전달받아 변속기에 전달한다. 토크 컨버터에서 엔진 구동력의 전달은, 록업 클러치가 직결 해제 상태인 경우 임펠러와 터빈 등으로 구성되는 유체역학적 구동력 전달 장치을 통해 수행되고, 록업 클러치가 직결 상태인 경우에는 록업 클러치를 통해 구동력이 손실 없이 변속기에 전달된다.
한편, 하이브리드 차량은, 휘발유나 디젤 등을 이용하는 엔진뿐 만 아니라 전력 공급에 의한 모터도 함께 가동함으로써, 주행의 시너지 효과를 창출하고, 연비를 향상시키며 환경오염도 줄일 수 있는 것이다. 이러한　하이브리드 차량은, 모터 또는 엔진이 선택되어 차량 주행을 위한 구동원으로 사용되는 하드 타입(hard type, Full type 이라고도 함)과, 항상 엔진이 구동되면서 가속 또는 등판 등 큰 힘이 필요할 때 모터가 보조 구동원으로 사용되는 소프트 타입(soft type, Mild type 이라고도 함)으로 나누어질 수 있다.
하드 타입의 하이브리드 차량은, 큰 구동력이 필요한 상태인 경우, 즉,　차량의 출발 시에는 모터만으로 차량을 구동하고, 통상적인 주행을 할 때에는 엔진만으로 차량을 구동시킬 수 있는 구성을 가지고 있다.
또한, 소프트 타입의 하이브리드 차량은 엔진이 항상 구동되는 상태에서 가속시 또는 등판시 등의 큰 힘이 필요한 경우에는 모터가 보조적으로 구동되어 차량의 주행이 가능하며, 평상시에는 모터의 구동력이 차단되고 엔진만으로 차량의 구동이 이루어지는 것이다. 이러한 소프트 타입의 하이브리드 차량의 모터가 구동되지 않는 상태에서는 엔진의 구동력에 의하여 충전이 이루어지는 구조를 가진다.
위와 같이 하이브리드 차량은 엔진과 모터의 구동력을 이용한다. 따라서 엔진과 변속기 사이에서 엔진의 구동력을 선택적으로 전달 또는 차단하는 엔진 구동력 차단 클러치가 요구된다. 이에 기존에는 토크 컨버터의 외부에 엔진 구동력 차단 클러치를 설치하거나 엔진 구동력 전달 시 마찰재를 이용하는 엔진 구동력 차단 클러치가 사용되었다.
그러나, 위와 같은 엔진 구동력 차단 클러치는 설계가 복잡하고 부품수가 많음으로 인해 장치의 크기나 중량이 증가하며, 마찰재를 이용함으로써 구동력의 손실이 증가하고 클러치의 직결 상태를 유지하기 위해 큰 압력 내지 유압을 공급하여야 하는 문제가 있었다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 하이브리드 차량용 토크 컨버터와 엔진 구동력 차단 클러치의 크기나 중량을 감소시키고, 엔진의 구동력 손실을 감소시키며, 작은 압력 내지 유압만으로 엔진 구동력 차단 클러치의 직결 상태를 유지할 수 있는 하이브리드 차량용 토크 컨버터를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터는 엔진의 구동력을 전달 받는 센터 샤프트; 상기 센터 샤프트와 함께 회전하고, 상기 센터 샤프트로부터 반경 방향상 외측으로 연장되는 드라이브 플레이트; 반경 방향으로 상기 센터 샤프트에 지지되며, 상기 센터 샤프트와 상대 회전하는 센터 커버; 및 반경 방향으로 상기 센터 샤프트에 지지되고, 축 방향으로 이동 가능하게 상기 드라이브 플레이트와 상기 센터 커버 사이에 배치되는 피스톤;을 포함하고, 상기 피스톤은 상기 드라이브 플레이트와 함께 회전하고, 상기 센터 커버와 선택적으로 맞물림 결합 또는 분리되어 상기 드라이브 플레이트로부터의 엔진 구동력을 선택적으로 상기 센터 커버에 전달 또는 차단하는 엔진 구동력 차단 클러치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 피스톤은 상기 드라이브 플레이트와 함께 회전하되 축 방향으로 이동 가능하도록 상기 드라이브 플레이트와 결합될 수 있다.
상기 드라이브 플레이트와 상기 피스톤 사이에는 탄성부재가 배치되고, 상기 탄성부재는 상기 피스톤을 상기 센터 커버 측으로 이동시킬 수 있다.
상기 피스톤은 상기 탄성부재의 탄성력에 의해서만 상기 센터 커버와 맞물림 결합될 수 있다.
상기 피스톤은 축 방향으로 연장되고 상기 센터 샤프트의 외주면과 맞닿는 내측 연장부를 포함할 수 있다.
상기 내측 연장부와 상기 센터 샤프트 사이에는 오링(O-Ring)이 배치될 수 있다.
상기 내측 연장부는 상기 드라이브 플레이트의 일면과 맞닿음으로써 상기 피스톤의 축 방향 상 상기 드라이브 플레이트 측으로의 이동을 제한할 수 있다.
상기 드라이브 플레이트와 상기 피스톤 사이에는 탄성부재가 배치되고, 상기 내측 연장부는 반경 방향으로 상기 탄성부재를 지지할 수 있다.
상기 센터 커버와 상기 피스톤은 서로 마주하는 면에 각각 제1 맞물림 돌기와 제2 맞물림 돌기를 구비할 수 있다.
상기 제1 맞물림 돌기와 상기 제2 맞물림 돌기 중 적어도 어느 하나는 경사 접촉면을 포함하고, 상기 경사 접촉면은 상기 제1 맞물림 돌기와 상기 제2 맞물림 돌기가 서로 슬립하며 결합할 수 있도록 경사지는 면일 수 있다.
상기 제1 맞물림 돌기와 상기 제2 맞물림 돌기는 각각 복수개의 돌기로 구성되고, 상기 경사 접촉면은 상기 복수개의 돌기 중 어느 하나의 돌기의 선단부로부터 상기 어느 하나의 돌기와 인접한 돌기까지 연장될 수 있다.
상기 센터 커버와 상기 피스톤 사이에는 유압에 의해 상기 피스톤을 축 방향 상 상기 드라이브 플레이트 측으로 이동시키기 위한 압력 챔버가 구비될 수 있다.
상기 센터 커버는 상기 압력 챔버의 형성을 위해 축 방향으로 연장되고 상기 피스톤의 반경 방향 상 외측 면과 맞닿는 외측 연장부를 포함할 수 있다.
상기 센터 커버는 축 방향으로 연장되고 상기 센터 샤프트의 외주면과 맞닿는 내측 연장부를 포함할 수 있다.
상기 센터 커버와 상기 피스톤 사이에는 상기 피스톤의 축 방향 상 상기 센터 커버 측으로의 이동을 제한하기 위한 스토퍼가 구비될 수 있다.
상기 엔진 구동력 차단 클러치에 전달된 엔진의 구동력은 상기 엔진 구동력차단 클러치의 직결 또는 직결 해제에 따라 선택적으로 입력부재에 전달되거나 전달되지 않고, 상기 입력부재는 모터로부터도 구동력을 전달받을 수 있다.
상기 드라이브 플레이트와 상기 피스톤 사이에는 유압에 의해 상기 피스톤을 축 방향 상 상기 센터 커버 측으로 이동시키기 위한 압력 챔버가 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터는 엔진의 구동력을 전달 받는 센터 샤프트; 상기 센터 샤프트와 함께 회전하고, 상기 센터 샤프트로부터 반경 방향상 외측으로 연장되는 드라이브 플레이트; 반경 방향으로 상기 센터 샤프트에 지지되며, 상기 센터 샤프트와 상대 회전하는 센터 커버; 및 반경 방향으로 상기 센터 샤프트에 지지되고, 축 방향으로 이동 가능하게 상기 드라이브 플레이트와 상기 센터 커버 사이에 배치되는 피스톤;을 포함하고, 상기 피스톤은 상기 센터 커버와 함께 회전하고, 상기 드라이브 플레이트와 선택적으로 맞물림 결합 또는 분리되어 상기 드라이브 플레이트로부터의 엔진 구동력을 선택적으로 상기 센터 커버에 전달 또는 차단하는 엔진 구동력 차단 클러치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 피스톤은 상기 센터 커버와 함께 회전하되 축 방향으로 이동 가능하도록 상기 센터 커버와 결합될 수 있다.
상기 드라이브 플레이트와 상기 피스톤 사이에는 탄성부재가 배치되고, 상기 탄성부재는 상기 피스톤을 상기 센터 커버 측으로 이동시킬 수 있다.
상기 피스톤은 상기 탄성부재의 탄성력에 의해서만 상기 드라이브 플레이트와 분리될 수 있다.
상기 피스톤은 축 방향으로 연장되고 상기 센터 샤프트의 외주면과 맞닿는 내측 연장부를 포함할 수 있다.
상기 내측 연장부와 상기 센터 샤프트 사이에는 오링(O-Ring)이 배치될 수 있다.
상기 내측 연장부는 상기 드라이브 플레이트의 일면과 맞닿음으로써 상기 피스톤의 축 방향 상 상기 드라이브 플레이트 측으로의 이동을 제한할 수 있다.
상기 드라이브 플레이트와 상기 피스톤 사이에는 탄성부재가 배치되고, 상기 내측 연장부는 반경 방향으로 상기 탄성부재를 지지할 수 있다.
상기 드라이브 플레이트와 상기 피스톤 사이에는 탄성부재가 배치되고, 상기 드라이브 플레이트와 상기 피스톤 각각은 축 방향으로 연장되어 상기 맞물림 결합을 위한 맞물림 돌기가 형성되는 돌기 베이스부를 포함하며, 상기 돌기 베이스부는 반경 방향으로 상기 탄성부재를 지지할 수 있다.
상기 드라이브 플레이트와 상기 피스톤은 서로 마주하는 면에 각각 제1 맞물림 돌기와 제2 맞물림 돌기를 구비할 수 있다.
상기 제1 맞물림 돌기와 상기 제2 맞물림 돌기 중 적어도 어느 하나는 경사 접촉면을 포함하고, 상기 경사 접촉면은 상기 제1 맞물림 돌기와 상기 제2 맞물림 돌기가 서로 슬립하며 결합할 수 있도록 경사지는 면일 수 있다.
상기 제1 맞물림 돌기와 상기 제2 맞물림 돌기는 각각 복수개의 돌기로 구성되고, 상기 경사 접촉면은 상기 복수개의 돌기 중 어느 하나의 돌기의 선단부로부터 상기 어느 하나의 돌기와 인접한 돌기까지 연장될 수 있다.
상기 피스톤은 축 방향으로 연장되고 센터 커버의 내주면과 맞닿는 외측 연장부를 포함하고, 상기 외측 연장부는 상기 드라이브 플레이트의 일면과 맞닿음으로써 상기 피스톤의 축 방향 상 상기 드라이브 플레이트 측으로의 이동을 제한할 수 있다.
상기 센터 커버와 상기 피스톤 사이에는 유압에 의해 상기 피스톤을 축 방향 상 상기 드라이브 플레이트 측으로 이동시키기 위한 압력 챔버가 구비될 수 있다.
상기 센터 커버는 상기 압력 챔버의 형성을 위해 축 방향으로 연장되고 상기 피스톤의 반경 방향 상 외측 면과 맞닿는 외측 연장부를 포함할 수 있다.
상기 센터 커버는 축 방향으로 연장되고 상기 센터 샤프트의 외주면과 맞닿는 내측 연장부를 포함할 수 있다.
상기 센터 커버와 상기 피스톤 사이에는 상기 피스톤의 축 방향 상 상기 센터 커버 측으로의 이동을 제한하기 위한 스토퍼가 구비될 수 있다.
상기 엔진 구동력 차단 클러치에 전달된 엔진의 구동력은 상기 엔진 구동력차단 클러치의 직결 또는 직결 해제에 따라 선택적으로 입력부재에 전달되거나 전달되지 않고, 상기 입력부재는 모터로부터도 구동력을 전달받을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터에 의하면, 엔진 구동력 차단 클러치가 하이브리드 차량용 토크 컨버터 내에 배치되어 구조가 단순화됨으로써 장치의 크기나 중량이 감소되고, 엔진 구동력 차단 클러치의 직결에 맞물림 결함을 이용함으로써 구동력의 손실이 감소되며 작은 압력 내지 유압만으로 엔진 구동력 차단 클러치의 직결 상태가 유지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터의 구동력 전달경로를 도시한 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라 도시한 반단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치의 결합상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 A를 확대하여 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치의 분해상태를 도시한 사시도이다.
도 6A 및 도 6B는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 7A 및 도 7B는 본 발명의 일 실시예에 따른 맞물림 돌기를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 8A 및 도 8B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 맞물림 돌기를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라 도시한 반단면도이다.
도 10A 및 도 10B는 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라 도시한 반단면도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치의 결합상태를 도시한 사시도이다.
도 13은 도 12의 B를 확대하여 도시한 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치의 분해상태를 도시한 사시도이다.
도 15A 및 도 15B는 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 16A 및 도 16B는 본 발명의 일 실시예에 따른 맞물림 돌기를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 17A 및 도 17B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 맞물림 돌기를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터의 구동력 전달 경로를 도시한 다이어그램이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터는 엔진 구동력 차단 클러치(10), 입력 부재(30), 유체역학적 구동력 전달 장치(40), 록업 클러치(50), 토셔널 댐퍼(60) 및 출력부재(70)를 포함할 수 있다.
엔진의 구동력은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치(10)에 전달된다. 엔진 구동력 차단 클러치(10)가 직결되어 있는 경우 상기 엔진 구동력은 엔진 구동력 차단 클러치(10)를 통해 입력 부재(30)에 전달될 수 있다. 반대로 엔진 구동력 차단 클러치(10)가 직결 해제되어 있는 경우 상기 엔진 구동력은 입력 부재(30)에 전달되지 않게 된다.
또한, 모터가 작동하는 경우 모터의 구동력은 입력 부재(30)에 전달될 수 있다. 반대로 모터가 작동하지 않는 경우 모터의 구동력은 당연히 입력 부재(30)에 전달되지 않게 된다.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터는 엔진의 구동력과 모터의 구동력을 선택적으로 입력 부재에 전달하거나 전달하지 않음으로써, 필요에 따라 엔진 또는 모터의 구동력만을 이용하거나 엔진 및 모터의 구동력을 모두 이용할 수 있는 구조를 가진다.
위와 같이 입력 부재(30)에 전달된 엔진 및/또는 모터의 구동력은 제1 경로 및 제2 경로로 나뉘어 전달될 수 있다.
상기 제1 경로에 따르면, 록업 클러치(50)가 직결 해제 상태인 경우, 입력 부재(30)에 전달된 상기 구동력은 유체역학적 구동력 전달 장치(40)를 통해 출력 부재(70)에 전달된다.
상기 제2 경로에 따르면, 록업 클러치(50) 직결 상태인 경우, 입력 부재(30)에 전달된 상기 구동력은 록업 클러치(50)를 통해 출력 부재(70)에 전달된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터는 토셔널 댐퍼(60)를 더 포함할 수 있다. 이러한 경우 록업 클러치(50)에 전달된 구동력은 토셔널 댐퍼(60)를 거쳐 출력부재(70)에 전달될 수 있다.
상기 제1 경로 또는 상기 제2 경로를 통해 출력부재에 전달된 엔진 및/또는 모터의 구동력은 변속기에 전달되게 된다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라 도시한 반단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치의 결합상태를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3의 A를 확대하여 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치의 분해상태를 도시한 사시도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터는 제1 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치(10)를 포함하고, 상기 엔진 구동력 차단 클러치(10)는 센터 샤프트(12), 드라이브 플레이트(14), 센터 커버(16) 및 피스톤(18)을 포함할 수 있다.
센터 샤프트(12)는 엔진의 구동력을 전달 받는다. 구동력을 전달 받기 위해 센터 샤프트(12)의 외주면에는 스플라인(12A)이 형성되어 있을 수 있다. 엔진의 구동력을 전달 받은 센터 샤프트(12)는 회전축(A)을 중심으로 회전하게 된다.
드라이브 플레이트(14)는 센터 샤프트(12)와 함께 회전하고, 센터 샤프트(12)로부터 반경 방향(RD) 상 외측으로 연장된다. 즉, 드라이브 플레이트(14)는 반경 방향(RD)으로 연장되는 형상을 가지고, 드라이브 플레이트(14)의 내주면 측과 센터 샤프트(12)의 외주면 측은 서로 결합될 수 있다. 상기 결합은 예를 들어 용접, 볼트, 리벳 등의 수단에 의해 구현될 수 있다.
센터 커버(16)는 반경 방향(RD)으로 센터 샤프트(12)에 지지되며, 센터 샤프트(12)와 상대 회전 가능하게 설치된다.
피스톤(18)은 반경 방향으로 센터 샤프트(12)에 지지되고, 축 방향(AD)으로 이동 가능하게 축 방향(AD) 상 드라이브 플레이트(14)와 센터 커버(16) 사이에 배치된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치는, 피스톤(18)이 드라이브 플레이트(14)와 함께 회전한다. 즉, 엔진의 구동력은 센터 샤프트(12) 및 드라이브 플레이트(14)를 거쳐 피스톤(18)에 전달되게 된다.
피스톤(18)에 전달된 엔진의 구동력은 센터 커버(16)로 전달 또는 차단되게 된다. 피스톤(18)의 축 방향(AD) 이동에 의해 피스톤(18)과 센터 커버(16)가 맞물림 결합되는 경우, 엔진 구동력은 센터 커버(16)에 전달되게 된다. 반대로, 피스톤(18)의 축 방향(AD) 이동에 의해 피스톤(18)과 센터 커버(16)가 분리되는 경우, 엔진 구동력은 센터 커버(16)로 전달되지 않고 차단되게 된다.
즉, 피스톤(18)은 센터 버터(16)와 선택적으로 맞물림 결합 또는 분리되어 드라이브 플레이트(14)로부터의 엔진 구동력을 선택적으로 센터 커버(16)에 전달 또는 차단할 수 있다.
본 발명에서 상기 맞물림 결합이란, 일측에 형성되는 돌기 등이 타측에 형성되는 홈이나 돌기 등에 걸려, 상기 일측이 회전하는 경우 상기 타측에 그에 따라 회전하도록 상기 일측과 상기 타측이 접촉하는 것을 의미한다. 예를 들어, 상기 맞물림 결합은, 상기 일측에는 회전축(A)과 동심인 다각형의 돌기가 형성되고, 상기 타측에는 상기 다각형 돌기에 대응하는 형상의 다각형 홈이 형성되어 상기 다각형 돌기와 상기 다각형 홈이 끼워 맞추어지는 것도 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 피스톤(18)은 드라이브 플레이트(14)와 함께 회전하되 축 방향(AD)으로 이동 가능하도록 상기 드라이브 플레이트(14)와 결합될 수 있다.
하나의 양상에 있어서, 드라이브 플레이트(14)에는 축 방향(AD)으로 관통하는 결합 홀(14A)이 형성될 수 있다. 또한, 피스톤(18)에는 축 방향(AD)으로 연장되는 결합 돌기(18A)가 형성될 수 있다. 이러한 경우, 피스톤(18)의 결합 돌기(18A)가 드라이브 플레이트(14)의 결합 홀(14A)에 삽입됨으로써 피스톤(18)은 드라이브 플레이트(14)와 함께 회전하며 축 방향(AD)으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 또한, 위와 달리, 상기 결합 홀(14A)은 반경 방향(RD)으로 개방되는 홈의 형상을 가질 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 드라이브 플레이트(14)와 피스톤(18) 사이에는 탄성부재(SP1)가 배치될 수 있다. 상기 탄성부재(SP1)는 피스톤(18)을 센터 커버(16) 측 방향(AD1)으로 이동시킨다. 하나의 양상에 있어서, 상기 탄성부재(SP1)는 중공을 가지는 접시 스프링일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 피스톤(18)은 상기 탄성부재(SP1)의 탄성력에 의해서만 센터 커버(16)와 맞물림 결합되는 것일 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 엔진의 구동력은 피스톤(18)과 센터 커버(16)가 맞물림 결합됨으로써 피스톤(18)으로부터 센터 커버(16)에 전달된다. 이러한 경우, 피스톤(18)과 센터 커버(16) 사이에 마찰재 등이 배치되어 마찰력에 의해 구동력을 전달하는 경우와 비교하여, 상대적으로 작은 힘만으로 피스톤(18)을 센터 커버(16) 측 방향(AD1)으로 밀어주더라도 구동력이 효과적으로 전달될 수 있다. 즉, 상기와 같이 작은 힘만이 작용하여도 피스톤(18)과 센터 커버(16)가 맞물림 결합될 수 있고, 피스톤(18)과 센터 커버(16) 사이에 슬립이 발생하지 않으며, 엔진 구동력 차단 클러치(10)의 직결 상태가 유지될 수 있다. 또한, 유압에 의해 피스톤(18)을 센터 커버 측 방향(AD1)으로 이동시키기 위해 압력 챔버나 유로 등을 형성하고 유압을 제어할 필요가 없어 구조나 제어 등이 단순화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 피스톤(18)은 축 방향(AD)으로 연장되고 센터 샤프트(12)의 외주면과 맞닿는 내측 연장부(18B)를 포함할 수 있다. 상기 내측 연장부(18B)는 아래와 같이 3가지의 작용 효과를 가지는 구조로 이용될 수 있다.
첫째, 센터 커버(16)와 피스톤(18) 사이에 제1 압력 챔버(PC1)를 형성하기 위해, 상기 내측 연장부(18B)와 센터 샤프트(12) 사이에는 제1 오링(OR1)이 배치될 수 있다.
하나의 양상에 있어서, 센터 샤프트(12)의 외주면에는 제1 오링 홈(ORG1)이 구비될 수 있고, 제1 오링(OR1)은 제1 오링 홈(ORG1)에 설치될 수 있다. 그러면, 제1 오링(OR1)은 센터 샤프트(12)에 고정되고 피스톤(18)은 축 방향(AD)으로 이동되므로, 피스톤(18)과 제1 오링(OR1) 간의 상대 위치는 변하게 된다. 이러한 경우, 상기 내측 연장부(18B)가 축 방향(AD)으로 연장됨으로써, 피스톤(18)의 축 방향(AD) 이동에 불구하고 내측 연장부(18B)는 제1 오링(OR1)과 계속적으로 접촉하여 유체가 피스톤(18)과 센터 샤프트(12) 사이의 공간으로 새어나가는 것이 방지될 수 있다.
둘째, 피스톤(18)의 드라이브 플레이트(14) 측 방향(AD2)으로의 이동을 제한하기 위해, 상기 내측 연장부(18B)는 드라이브 플레이트(14)의 일면과 맞닿을 수 있다.
즉, 센터 커버(16)와 피스톤(18) 사이의 제1 압력 챔버(PC1)에 유체가 유입되어 피스톤(18)을 드라이브 플레이트(14) 측으로 이동시키는 경우, 내측 연장부(18B)는 피스톤(18)을 소정의 위치에 정지시키는 스토퍼로서의 기능을 가질 수 있다.
셋째, 상기 탄성부재(SP1)를 반경 방향(RD)으로 지지하기 위해, 상기 내측 연장부(18B)는 반경 방향(RD) 상 상기 탄성부재(SP1)의 내측에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄성부재(SP1)는 중공을 가지는 접시 스프링일 수 있다. 이러한 경우, 상기 접시 스프링은, 상기 접시 스프링의 반경 방향(RD) 상 내측부가 반경 방향(RD)으로 상기 내측 연장부(18B)에 지지됨과 동시에 축 방향(AD)으로 피스톤의 일면과 맞닿고, 상기 접시 스프링의 반경 방향(RD) 상 외측부가 축 방향(AD)으로 드라이브 플레이트(14)의 일면과 맞닿도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 커버(16)와 피스톤(18) 사이에는 유압에 의해 피스톤(18)을 드라이브 플레이트(14) 측 방향(AD2)으로 이동시키기 위한 제1 압력 챔버(PC1)가 구비될 수 있다. 제1 압력 챔버(PC1)는 드라이브 플레이트(14)와 피스톤(18) 사이에 배치되는 탄성부재(SP1)의 탄성력에 대응하여 피스톤(18)을 드라이브 플레이트(14) 측 방향(AD2)으로 이동시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 압력 챔버(PC1)의 형성을 위해 상기 센터 커버(16)는 축 방향(AD)으로 연장되고 피스톤(18)의 반경 방향(RD) 상 외측 면과 맞닿는 외측 연장부(16A)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 외측 연장부(16A)와 피스톤(18)의 반경 방향(RD) 상 외측 면 사이에는 제2 오링(OR2)이 배치될 수 있다. 하나의 양상에 있어서, 피스톤(18)의 반경 방향(RD) 외측 면에는 제2 오링 홈(ORG2)이 구비될 수 있고, 제2 오링(OR2)은 제2 오링 홈(ORG2)에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 커버(16)는 축 방향(AD)으로 연장되고 센터 샤프트(12)의 외주면과 맞닿는 내측 연장부(16B)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 내측 연장부(16B)와 센터 샤프트(12)의 외주면 사이에는 제3 오링(OR3)이 배치될 수 있다. 제3 오링(OR3)은 복수개로 구성될 수 있다. 하나의 양상에 있어서, 센터 샤프트(12)의 외주면에는 복수개의 제3 오링 홈(ORG3)이 구비될 수 있고, 상기 복수개의 제3 오링(OR3)은 상기 복수개의 제3 오링 홈(ORG3)에 설치될 수 있다.
상기 내측 연장부(16B)는 센터 샤프트(12)와 센터 커버(16) 사이에 축 방향(AD)을 따라 복수개의 제3 오링(OR3)을 설치하기 위한 것으로, 이에 의해 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터의 내부의 유체가 그 외부로 새어 나가는 것이 효과적으로 방지될 수 있다. 또한, 상기 내측 연장부(16B)와 제3 오링(OR3)은 제1 압력 챔버(PC1)의 형성을 위한 것일 수 있다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 압력 챔버(PC1)를 형성하기 위해, 피스톤(18)와 센터 샤프트(12) 사이에는 제1 오링(OR1)이 배치될 수 있다.
한편, 위와 같이 센터 샤프트(12), 센터 커버(16), 피스톤(18) 및 오링(OR1, OR2, OR3)에 의해 형성된 제1 압력 챔버(PC1)에 유체를 공급하거나 제1 압력 챔버(PC1)로부터 유체를 회수하기 위해, 센터 샤프트(12)에는 제1 유체 유로(FC1)가 형성될 수 있다. 도 2를 참조하면, 제1 유체 유로(FC1)는 대체로 반경 방향(RD)으로 형성되되, 센터 샤프트(12)의 중공과 제1 압력 챔버(FC1)가 서로 연통되도록 형성될 수 있다. 또한, 도 5를 참조하면, 제1 유체 유로(FC1)는 복수개의 제1 유체 유로(FC1)로 구성될 수 있고, 상기 복수개의 제1 유체 유로(FC1)는 상기 센터 샤프트(12)의 원주 방향을 따라 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 커버(16)와 피스톤(18) 사이에는 피스톤(18)의 상기 센터 커버(16) 측 방향(AD1)으로의 이동을 제한하기 위한 스토퍼가 구비될 수 있다.
하나의 양상 있어서, 상기 스토퍼는 상기 센터 커버(16)에 일체로 형성되는 돌출부(16C)일 수 있다. 도 2를 참조하면, 상기 돌출부(16C)는 센터 커버(16)의 내측 모서리 측에서 돌출된다.
다른 하나의 양상에 있어서, 상기 스토퍼는 센터 커버(16)와 결합되는 별개의 부품, 또는 피스톤(18)과 일체로 형성되거나 피스톤(18)과 결합되는 별개의 부품 등일 수 있다. 다만, 피스톤(18)의 중량이 감소되는 경우 피스톤(18)은 보다 작은 힘에 의해 보다 빠르게 축 방향(AD) 상 이동이 가능하다는 측면에서, 상기 스토퍼는 센터 커버(16) 측에 형성되거나 결합되는 것이 바람직할 수 있다.
이하, 도 6A 및 도 6B 을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치의 작동에 대해 설명한다. 도 6A는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치(10)가 직결된 상태를 도시한 도면이고, 도 6B는 상기 엔진 구동력 차단 클러치(10)가 직결 해제된 상태를 도시한 도면이다.
도 6A를 참조하면, 제1 압력 챔버(PC1)에 유압이 작용하지 않는 경우, 피스톤(18)은 탄성부재(SP1)의 탄성력에 의해 센터 커버(16) 측 방향(AD1)으로 이동된다. 이에 의해, 피스톤(18)과 센터 커버(16)가 서로 맞물림 결합된다.
따라서 센터 샤프트(12)를 통해 입력되는 엔진의 구동력은 드라이브 플레이트(14) 및 피스톤(18)를 거쳐 센터 커버(16)에 전달될 수 있다.
도 6B를 참조하면, 제1 유체 유로(FC1)를 통해 유체가 유입되어 제1 압력 챔버(PC1)에 유압이 작용하는 경우, 피스톤(18)은 상기 유압에 의해 드라이브 플레이트(14) 측 방향(AD2)으로 이동된다. 이에 의해, 피스톤(18)과 센터 커버(16)가 서로 분리된다.
따라서 센터 샤프트(12)를 통해 입력되는 엔진의 구동력은 드라이브 플레이트(14) 및 피스톤(18)까지만 전달되고 센터 커버(16)에는 전달되지 않게 된다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치에 전달된 엔진의 구동력이 변속기로 전달되는 경로에 대해 설명한다. 상기 경로에는 모터의 구동력이 전달되는 경로도 포함될 수 있다. 또한, 상기 엔진 및 모터의 구동력 전달 경로는 전술한 제1 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터뿐 아니라, 후술할 제2 실시예 및 제3 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터는 엔진 구동력 차단 클러치(10), 입력 부재(30), 유체역학적 구동력 전달 장치(40), 록업 클러치(50), 토셔널 댐퍼(60) 및 출력부재(70)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치(10)에 전달된 엔진의 구동력은 입력 부재(20)에 전달된다. 상기 입력 부재(20)는 프론트 커버(32) 및 리어 커버(34)포함할 수 있다. 프론트 커버(32)는 엔진 구동력 차단 클러치(10)의 센터 커버(16)의 외주면에 결합되어, 상기 센터 커버(16)와 함께 회전한다. 또한, 리어 커버(34)는 상기 프론트 커버(32)의 일단에 결합되어, 상기 프론트 커버(32)와 함께 회전한다. 즉, 엔진 구동력 차단 클러치(10)를 통해 전달된 엔진의 구동력은 프론트 커버(32)를 거쳐 리어 커버(34)에 전달된다.
또한, 앞서 설명한 바와 바와 같이, 모터의 구동력이 입력 부재(30)에 해당하는 프론트 커버(30)와 리어 커버(34)에 전달될 수 있다.
위와 같이 입력 부재(30)에 전달된 엔진 및/또는 모터의 구동력은 제1 경로 및 제2 경로로 나뉘어 변속기 측으로 전달될 수 있다. 록업 클러치(50)가 직결 해제 상태인 경우 제1 경로를 따라 구동력이 전달되고, 록업 클러치(50)가 직결 상태인 경우 제2 경로를 따라 구동력이 전달된다.
상기 제1 경로(록업 클러치 직결 해제 상태)에 따르면, 상기 입력 부재(20)에 전달된 엔진 및/또는 모터의 구동력은 유체역학적 구동력 전달 장치(40)에 전달된다. 상기 유체역학적 구동력 전달 장치(40)는 임펠러(42)와 터빈(44)를 포함할 수 있다.
임펠러(42)는 리어 커버(34)와 일체로 결합되어 리어 커버(2)와 함께 회전한다. 즉, 입력 부재(20)로부터의 엔진 및/또는 모터의 구동력은 임펠러(42)에 전달된다. 이에 의해, 임펠러(42)의 임펠러 블레이드(42A)가 회전하게 된다. 임펠러 블레이드(42A)가 회전하면, 상기 엔진 및/또는 모터의 구동력은 유체역학적으로 터빈(44)에 전달된다.
터빈(44)은 터빈 쉘(44A)과 터빈 블레이드(44B)를 포함할 수 있다. 터빈 쉘(44A)과 터빈 블레이드(44B)을 함께 회전하며, 상기 리어 커버(34) 및 임펠러 블레이드(42A)와 대면하게 설치된다.
임펠러 블레이드(42A)가 회전하면, 터빈 블레이드(44B)는 임펠러 블레이드(42A)로부터 유체역학적으로 회전력을 전달 받는다. 이에 의해, 터빈(44)이 회전하며, 상기 엔진 및/또는 모터의 구동력을 전달 받는다.
터빈(44)의 회전에 의한 엔진 및/또는 모터의 구동력은 출력 부재(70)에 전달된다. 상기 출력 부재(70)는 스플라인 허브(72)를 포함할 수 있다. 상기 스플라인 허브(72)는 터빈(44)으로부터 전달 받은 엔진 및/또는 모터의 구동력을 변속기 측으로 전달한다.
상기 제2 경로(록업 클러치 직결 상태)에 따르면, 상기 입력 부재(20)에 전달된 엔진 및/또는 모터의 구동력은 록업 클러치(50)에 전달된다.
록업 클러치(50)는 입력 부재(30)와 출력 부재(70)을 직접 연결한다. 록업 클러치(50)는 피스톤(52)과 마찰재(54)를 포함할 수 있다. 상기 피스톤(52)은 축 방향(AD)으로 이동 가능하게 설치되고, 마찰재(54)는 상기 이동에 의해 선택적으로 프론트 커버(32)와 마찰 접촉하거나 분리될 수 있게 상기 피스톤(52)의 일면에 접착될 수 있다.
상기 피스톤(52)의 상기 이동에 의해 마찰재(54)가 프론트 커버(32)와 마찰 접촉되는 경우, 즉 록업 클러치(50)가 직결되는 경우 프론트 커버(32)로부터 전달되는 엔진 및/또는 모터의 구동력은 손실 없이 변속기에 전달된다. 한편, 상기 피스톤(52)이 위와 반대로 이동하는 경우, 즉 직결이 해제되는 경우 프론트 커버(32)로부터 전달되는 엔진 및/또는 모터의 구동력은 유체역학적 구동력 전달 장치(40)를 통해 변속기에 전달된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터는 토셔널 댐퍼(60)를 포함할 수 있다. 이러한 경우 록업 클러치(50)에 전달된 엔진 및/또는 모터의 구동력은 토셔널 댐퍼(60)를 거쳐 변속기에 전달될 수 있다.
토셔널 댐퍼(60)는 입력 플레이트(62), 탄성 부재(SP2) 및 출력 플레이트(64)를 포함할 수 있다. 록업 클러치(50)로부터의 엔진 및/또는 모터의 구동력은 순차적으로 상기 입력 플레이트(62), 탄성 부재(SP2) 및 출력 플레이트(64)를 거쳐 출력 부재(70)에 전달된다. 한편, 출력 플레이트(64)는 탄성 부재(SP2)를 보유하기 위해 2개의 플레이트로 구성될 수 있다.
상기 출력 플레이트(64)로부터의 엔진 및/또는 모터의 구동력은 출력부재(70)인 스플라인 허브(72)를 거쳐 변속기 측으로 전달된다.
이하, 도 7A 및 도 7B를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 맞물림 결합을 위한 맞물림 돌기에 대해 설명한다. 도 7A 및 도 7B는 본 발명의 일 실시예에 따른 맞물림 돌기를 설명하기 위한 개략적인 도면으로써, 도 7A는 맞물림 돌기의 분리 상태를 도시한 사시도이고, 도 7B는 맞물림 돌기의 결합 상태를 도시한 측면도이다. 도 7A 및 도 7B에는 맞물림 돌기 등이 중점적으로 도시되고, 센터 커버(16)와 피스톤(18)의 그 외 구성은 단순화되어 도시된다. 도 7A 및 도 7B에 도시된 맞물림 돌기는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터에 적용될 수 있다.
본 발명이 일 실시예에 따르면, 센터 커버(16)와 피스톤(18)은 서로 마주하는 면에 각각 제1 맞물림 돌기(17)와 제2 맞물림 돌기(19)를 구비할 수 있다.
도 7A 및 도 7B에 도시된 바와 같이, 제1 맞물림 돌기(17)와 제2 맞물림 돌기(19)는 각각 복수개의 제1 맞물림 돌기(17)와 제2 맞물림 돌기(19)로 구성될 수 있다. 이러한 경우, 복수개의 제1 맞물림 돌기(17)와 복수개의 제2 맞물림 돌기(19)는 서로 끼워 맞추어지는 형상을 가질 수 있다.
또한, 도 7A 및 도 7B에 도시된 바와 달리, 제1 맞물림 돌기(17)와 제2 맞물림 돌기(19)는 각각 단 하나씩만 형성될 수도 있다. 이러한 경우에도, 예를 들어 센터 커버(16)와 피스톤(18)이 서로 접촉하여 도 7B에 도시된 화살표 방향으로 회전하는 경우에, 제2 맞물림 돌기(19)의 상기 회전 방향의 일 측면(19A)이 제1 맞물림 돌기(17)의 상기 회전 반대 방향의 일 측면(17A)을 상기 회전 방향으로 밀어주어 피스톤(18)의 회전에 의해 센터 커버(16)도 회전 가능하기 때문이다.
또한, 센터 커버(16)에는 단 하나의 제1 맞물림 돌기(17)가 형성되고 피스톤(18)에는 상기 단 하나의 제1 맞물림 돌기(17)가 삽입될 수 있는 홈이 형성되거나, 상기 돌기와 홈의 서로 바뀌어 형성되는 것도 가능하다.
이하, 8A 및 도 8B를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 맞물림 결합을 위한 맞물림 돌기에 대해 설명한다. 8A 및 도 8B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 맞물림 돌기를 설명하기 위한 도면으로써, 도 8A는 맞물림 돌기의 분리 상태를 도시한 사시도이고, 도 8B는 맞물림 돌기의 결합 상태를 도시한 측면도이다. 8A 및 도 8B에는 맞물림 돌기 등이 중점적으로 도시되고, 센터 커버(16)과 피스톤(18)의 그 외 구성은 단순화되어 도시된다. 8A 및 도 8B에 도시된 맞물림 돌기는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터에 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 맞물림 돌기(17)와 제2 맞물림 돌기(19) 중 적어도 어느 하나는 경사 접촉면(17B, 19B)을 포함할 수 있다. 상기 경사 접촉면(17B, 19B)은 제1 맞물림 돌기(17)와 제2 맞물림 돌기(19)가 서로 슬립하며 결합할 수 있도록 경사지는 면을 의미한다.
또한, 제1 맞물림 돌기(17)와 제2 맞물림 돌기(19)가 각각 복수개의 돌기로 구성되는 경우, 경사 접촉면(17B, 19B)는 상기 복수개의 돌기 중 어느 하나의 돌기의 선단부(17C, 19C)로부터 상기 어느 하나의 돌기와 인접한 돌기까지 연장될 수 있다. 상기 선단부(17C, 19C)는 제1 맞물림 돌기(17) 또는 제2 맞물림 돌기(19)의 축 방향 상 말단을 의미한다.
위와 같이 접촉 경사면(17B, 19B)이 구비되는 경우, 제1 맞물림 돌기(17)와 제2 맞물림 돌기(19)가 서로 슬립되며 결합할 수 있어, 결합 시의 소음, 충격, 진동 등이 감소될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치(10)는 맞물림 결합을 이용하여 선택적으로 엔진의 구동력을 전달 또는 차단한다. 이러한 경우, 종래에 마찰재를 이용하는 경우와 비교하여, 결합 시의 소음, 충격, 진동 등이 다소 증가될 수 있다. 그러나, 모터를 제어하여 모터의 회전 속도와 엔진의 회전 속도를 대체로 동기화함으로써, 위와 같은 소음, 충격, 진동 등이 감소될 수 있다. 도 1을 참조하면, 상기 동기화는, 엔진으로부터 구동력을 전달 받는 엔진 구동력 차단 클러치(10)의 제1 요소와, 모터로부터 입력 부재(30)를 통해 구동력이 전달되는 엔진 구동력 차단 클러치(10)의 제2 요소의 회전 속도가 서로 동일 또는 유사하게 맞추어지는 것을 의미한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터에 있어서, 상기 제1 요소는 피스톤(18)일 수 있고, 상기 제2 요소는 센터 커버(16)일 수 있다.
이하, 도 9를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터에 대해 설명한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터는 이하에서 특별히 언급하지 않는 한 전술한 제1 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터와 동일하게 구성된다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라 도시한 반단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치(10)는 본 발명의 일 실시예에 따르면, 드라이브 플레이트(14)와 피스톤(18) 사이에는 유압에 의해 피스톤(18)을 센터 커버(16) 측 방향(AD1)으로 이동시키기 위한 제2 압력 챔버(PC2)가 구비될 수 있다.
제2 압력 챔버(PC2)의 형성을 위해, 피스톤(18)은 축 방향(AD)으로 연장되고 반경 방향(RD) 상 외측에 형성되는 외측 연장부(18C)를 포함할 수 있다. 한편, 드라이브 플레이트(14)의 결합 홀(14)에 삽입되는 피스톤(18)의 결합 돌기(18A)는 상기 외측 연장부(18C)에 형성되는 것일 수 있다.
또한, 제2 압력 챔버(PC2)의 형성을 위해, 피스톤(18)은 축 방향(AD)으로 연장되고 센터 샤프트(12)의 외주면과 맞닿는 내측 연장부(18B)를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 내측 연장부(18)는 제1 압력 챔버(PC1)를 형성하기 위한 것인 동시에, 드라이브 플레이트(14)와 피스톤(18) 사이의 제2 압력 챔버(PC2)를 위한 것일 수 있다. 전술한 바와 같이, 내측 연장부(18B)와 센터 샤프트(12) 사이에는 제1 오링(OR1)이 배치될 수 있다.
한편, 위와 같이 센터 샤프트(12), 드라이브 플레이트(14), 피스톤(18) 및 제1 오링(OR1)에 의해 형성된 제2 압력 챔버(PC2)에 유체를 공급하거나 제2 압력 챔버(PC2)로부터 유체를 회수하기 위해, 센터 샤프트(12)에는 제2 유체 유로(FC2)가 형성될 수 있다. 도 9를 참조하면, 제2 유체 유로(FC2)는 대체로 반경 방향(RD)으로 형성되되, 센터 샤프트(12)의 중공과 제2 압력 챔버(FC2)가 서로 연통되도록 형성될 수 있다. 또한, 도시를 생략하였으나, 제2 유체 유로(FC2)는 복수개의 제2 유체 유로(FC2)로 구성될 수 있고, 상기 복수개의 제2 유체 유로(FC2)는 복수개의 제1 유체 유로(FC1)와 유사하게 센터 샤프트(12)의 원주 방향을 따라 형성될 수 있다.
이하, 도 10A 및 도 10B를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치의 작동에 대해 설명한다. 도 10A 및 도 10B는 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치의 작동을 설명하기 위한 도면으로서, 도 10A는 엔진 구동력 차단 클러치(10)가 직결된 상태를 도시한 도면이고, 도 10B는 상기 엔진 구동력 차단 클러치(10)가 직결 해제된 상태를 도시한 도면이다.
도 10A를 참조하면, 제2 유체 유로(FC2)를 통해 유체가 유입되어 제2 압력 챔버(PC2)에 유압이 작용하는 경우, 피스톤(18)은 상기 유압에 의해 센터 커버(16) 측 방향(AD1)으로 이동된다. 이에 의해, 피스톤(18)과 센터 커버(16)가 서로 맞물림 결합된다.
따라서 센터 샤프트(12)를 통해 입력되는 엔진의 구동력은 드라이브 플레이트(14) 및 피스톤(18)를 거쳐 센터 커버(16)에 전달될 수 있다.
한편, 상기와 같이 피스톤(18)과 센터 커버(16)가 맞물림 결합되는 경우, 피스톤(18)과 센터 커버(16) 사이에 마찰재 등이 배치되어 마찰력에 의해 구동력을 전달하는 경우와 비교하여, 상대적으로 작은 힘만으로 피스톤(18)을 센터 커버(16) 측 방향(AD1)으로 밀어주더라도 구동력이 효과적으로 전달될 수 있다. 즉, 작은 힘만이 작용하여도 피스톤(18)과 센터 커버(16)가 맞물림 결합될 수 있고, 피스톤(18)과 센터 커버(16) 사이에 슬립이 발생하지 않으며, 엔진 구동력 차단 클러치(10)의 직결 상태가 유지될 수 있다.
도 10B를 참조하면, 제1 유체 유로(FC1)을 통해 유체가 유입되어 제1 압력 챔버(PC1)에 유압이 작용하는 경우, 피스톤(18)은 상기 유압에 의해 드라이브 플레이트(14) 측 방향(AD2)으로 이동된다. 이에 의해, 피스톤(18)과 센터 커버(16)가 서로 분리된다.
따라서 센터 샤프트(12)를 통해 입력되는 엔진의 구동력은 드라이브 플레이트(14) 및 피스톤(18)까지만 전달되고 센터 커버(16)에는 전달되지 않게 된다.
이하, 도 11 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터에 대해 설명한다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터는 이하에서 특별히 언급하지 않는 한 전술한 제1 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터와 동일하게 구성된다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라 도시한 반단면도이고, 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치의 결합상태를 도시한 사시도이며, 도 13은 도 12의 B를 확대하여 도시한 사시도이고, 도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치의 분해상태를 도시한 사시도이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터는 제3 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치(10)를 포함하고, 상기 엔진 구동력 차단 클러치(110)는 센터 샤프트(112), 드라이브 플레이트(114), 센터 커버(116) 및 피스톤(118)을 포함할 수 있다.
센터 샤프트(112)는 엔진의 구동력을 전달 받는다. 구동력을 전달 받기 위해 센터 샤프트(112)의 외주면에는 스플라인(112A)이 형성되어 있을 수 있다. 엔진의 구동력을 전달 받은 센터 샤프트(112)는 회전축(A)을 중심으로 회전하게 된다.
드라이브 플레이트(114)는 센터 샤프트(112)와 함께 회전하고, 센터 샤프트(112)로부터 반경 방향(RD) 상 외측으로 연장된다. 즉, 드라이브 플레이트(114)는 반경 방향(RD)으로 연장되는 형상을 가지고, 드라이브 플레이트(114)의 내주면 측과 센터 샤프트(112)의 외주면 측은 서로 결합될 수 있다. 상기 결합은 예를 들어 용접, 볼트, 리벳 등의 수단에 의해 구현될 수 있다.
센터 커버(116)는 반경 방향(RD)으로 센터 샤프트(112)에 지지되며, 센터 샤프트(112)와 상대 회전 가능하게 설치된다.
피스톤(118)은 반경 방향으로 센터 샤프트(112)에 지지되고, 축 방향(AD)으로 이동 가능하게 축 방향(AD) 상 드라이브 플레이트(114)와 센터 커버(116) 사이에 배치된다.
드라이브 플레이트(114)에 전달된 구동력은 피스톤(118)에 전달 또는 차단되게 된다. 피스톤(118)의 축 방향(AD) 이동에 의해 드라이브 플레이트(114)와 피스톤(118)이 맞물림 결합되는 경우, 엔진 구동력은 피스톤(118)에 전달되게 된다. 반대로, 피스톤(118)의 측 방향(AD) 이동에 의해 드라이브 플레이트(114)와 피스톤(118)이 분리되는 경우, 엔진 구동력은 피스톤(118)에 전달되지 않게 된다.
한편, 피스톤(118)은 센터 커버와 함께 회전한다. 따라서 피스톤(118)에 엔진 구동력이 전달되는 경우 센터 커버(116)는 엔진 구동력을 전달 받게 되고, 피스톤(118)에 엔진 구동력이 전달되지 않는 경우 센터 커버(116)는 엔진 구동력을 전달 받지 않게 된다.
즉, 피스톤(18)은 드라이브 플레이트(114)와 선택적으로 맞물림 결합 또는 분리되어 드라이브 플레이트(114)로부터의 엔진 구동력을 선택적으로 센터 커버(116)에 전달 또는 차단할 수 있다.
본 발명에서 상기 맞물림 결합이란, 일측에 형성되는 돌기 등이 타측에 형성되는 홈이나 돌기 등에 걸려, 상기 일측이 회전하는 경우 상기 타측에 그에 따라 회전하도록 상기 일측과 상기 타측이 접촉하는 것을 의미한다. 예를 들어, 상기 맞물림 결합은, 상기 일측에는 회전축(A)과 동심인 다각형의 돌기가 형성되고, 상기 타측에는 상기 다각형 돌기에 대응하는 형상의 다각형 홈이 형성되어 상기 다각형 돌기와 상기 다각형 홈이 끼워 맞추어지는 것도 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 피스톤(118)은 센터 커버(116)와 함께 회전하되 축 방향(AD)으로 이동 가능하도록 센터 커버(116)와 결합될 수 있다.
하나의 양상에 있어서, 센터 커버(116)의 내주면에는 결합 홈(116A)이 형성될 수 있다. 또한, 피스톤(118)의 외주면에는 반경 방향(AD)으로 연장되는 결합 돌기(118A)가 형성될 수 있다. 이러한 경우, 센터 커버(116)의 결합 홈(116A)에 피스톤(118)의 결합 돌기(118A)가 삽입됨으로써 피스톤(118)은 센터 커버(116)와 함께 회전하며 축 방향(AD)으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 드라이브 플레이트(114)와 피스톤(118) 사이에는 탄성부재(SP1')가 배치될 수 있다. 상기 탄성 부재(SP1')는 피스톤(118)을 센터 커버(116) 측 방향(AD1)으로 이동 시킨다. 하나의 양상에 있어서, 상기 탄성부재(SP1')는 회전축(A)을 중심으로 하는 배치되는 코일 스프링일 수 있고, 상기 코일 스프링은 복수개로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 피스톤(118)은 상기 탄성 부재(SP1')의 탄성력에 의해서만 드라이브 플레이트(114)와 분리되는 것일 수 있다. 따라서 유압에 의해 피스톤(118)을 센터 커버(116) 측 방향(AD1)으로 이동시키기 위해 압력 챔버나 유로 등을 형성하고 유압을 제어할 필요가 없어 구조나 제어 등이 단순화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 피스톤(118)은 축 방향(AD)으로 연장되고 센터 샤프트(112)의 외주면과 맞닿는 내측 연장부(118B)를 포함할 수 있다. 상기 내측 연장부(118B)는 아래와 같이 3가지의 작용 효과를 가지는 구조로 이용될 수 있다.
첫째, 센터 커버(116)와 피스톤(118) 사이에 제1 압력 챔버(PC1')를 형성하기 위해, 상기 내측 연장부(118B)와 센터 샤프트(112) 사이에는 제1 오링(OR1')이 배치될 수 있다.
하나의 양상에 있어서, 센터 샤프트(112)의 외주면에는 제1 오링 홈(ORG1')이 구비될 수 있고, 제1 오링(OR1')은 제1 오링 홈(ORG1')에 설치될 수 있다. 그러면, 제1 오링(OR1')은 센터 샤프트(112)에 고정되고 피스톤(118)은 축 방향(AD)으로 이동되므로, 피스톤(118)과 제1 오링(OR1') 간의 상대 위치는 변하게 된다. 이러한 경우, 상기 내측 연장부(118B)가 축 방향(AD)으로 연장됨으로써, 피스톤(118)의 축 방향(AD) 이동에 불구하고 내측 연장부(118B)는 제1 오링(OR1')과 계속적으로 접촉하여 유체가 피스톤(118)과 센터 샤프트(112) 사이의 공간으로 새어나가는 것이 방지될 수 있다.
둘째, 피스톤(118)의 드라이브 플레이트(114) 측 방향(AD2)으로의 이동을 제한하기 위해, 상기 내측 연장부(118B)는 드라이브 플레이트(114)의 일면과 맞닿을 수 있다.
즉, 센터 커버(116)와 피스톤(118) 사이의 제1 압력 챔버(PC1')에 유체가 유입되어 피스톤(118)을 드라이브 플레이트(114) 측으로 이동시키는 경우, 내측 연장부(118B)는 피스톤(118)을 소정의 위치에 정지시키는 스토퍼로서의 기능을 가질 수 있다.
셋째, 드라이브 플레이트(114)와 피스톤(118) 사이에는 탄성부재(SP1')가 배치되는 경우, 상기 탄성부재(SP1')는 반경 방향(RD)으로 상기 내측 연장부(118B)에 지지될 수 있다. 도 11을 참조하면, 상기 탄성부재(SP1')는 반경 방향(RD) 상 내측과 외측에 위치하는 2개의 탄성부재 중 내측에 위치하는 탄성부재를 가리킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 드라이브 플레이트(114)와 피스톤(118) 사이에 탄성부재(SP1')가 배치될 수 있다. 상기 탄성부재(SP1')는 상기 반경 방향(RD) 상 내측과 외측에 위치하는 2개의 탄성부재 중 외측에 위치하는 탄성부재를 가리킨다. 이러한 경우, 드라이브 플레이트(114)와 피스톤(118) 각각은 축 방향(AD)으로 맞물림 결합을 위한 맞물림 돌기(115, 119)가 형성되는 돌기 베이스부(114D, 118D)를 포함할 수 있다. 상기 돌기 베이스부(114D, 118D)는 반경 방향(RD)으로 상기 외측의 탄성부재(SP1')를 지지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 피스톤(118)은 축 방향(AD)으로 연장되고 센터 커버(116)의 내주면과 맞닿는 외측 연장부(118B)를 포함할 수 있다. 상기 외측 연장부(118B)의 일단은 드라이브 플레이트(114)의 일면과 맞닿음으로써 피스톤(118)의 드라이브 플레이트(114) 측 방향(AD2)으로의 이동을 제한하는 스토퍼로서 기능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 커버(116)와 피스톤(118) 사이에는 유압에 의해 피스톤(118)을 드라이브 플레이트(114) 측 방향(AD2)으로 이동시키기 위한 제1 압력 챔버(PC1')가 구비될 수 있다. 상기 제1 압력 챔버(PC1')는 드라이브 플레이트(114)와 피스톤(118) 사이에 배치되는 탄성부재(SP1')의 탄성력에 대응하여 피스톤(118)을 드라이브 플레이트(14) 측 방향(AD2)으로 이동시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 압력 챔버(PC1')의 형성을 위해 상기 센터 커버(116)는 축 방향(AD)으로 연장되고 피스톤(118)의 반경 방향(RD) 상 외측 면과 맞닿는 외측 연장부(116B)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 외측 연장부(116B)와 피스톤(118)의 반경 방향(RD) 상 외측 면 사이에는 제2 오링(OR2')이 배치될 수 있다. 하나의 양상에 있어서, 피스톤(118)의 반경 방향(RD) 외측 면에는 제2 오링 홈(ORG2')이 구비될 수 있고, 제2 오링(OR2')은 제2 오링 홈(ORG2)에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 커버(116)는 축 방향(AD)으로 연장되고 센터 샤프트(112)의 외주면과 맞닿는 내측 연장부(116C)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 내측 연장부(116C)와 센터 샤프트(112)의 외주면 사이에는 제3 오링(OR3')이 배치될 수 있다. 상기 제3 오링(OR3')는 복수개로 구성될 수 있다. 하나의 양상에 있어서, 센터 샤프트(112)의 외주면에는 복수개의 제3 오링 홈(ORG3')이 구비될 수 있고, 상기 복수개의 제3 오링(OR3')은 상기 복수개의 제3 오링 홈(ORG3')에 설치될 수 있다.
상기 내측 연장부(116C)는 센터 샤프트(112)와 센터 커버(116) 사이에 축 방향(AD)을 따라 복수개의 제3 오링(OR3')을 설치하기 위한 것으로, 이에 의해 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터의 내부의 유체가 그 외부로 새어 나가는 것이 효과적으로 방지될 수 있다. 또한, 상기 내측 연장부(116C)와 제3 오링(OR3')은 제1 압력 챔버(PC1')의 형성을 위한 것일 수 있다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 압력 챔버(PC1')를 형성하기 위해, 피스톤(118)과 센터 샤프트(112) 사이에는 제1 오링(OR1')이 배치될 수 있다.
한편, 위와 같이 센터 샤프트(112), 센터 커버(116), 피스톤(118) 및 오링(OR1', OR2', OR3')에 의해 형성된 제1 압력 챔버(PC1')에 유체를 공급하거나 제1 압력 챔버(PC1')로부터 유체를 회수하기 위해, 센터 샤프트(112)에는 제1 유체 유로(FC1')가 형성될 수 있다. 도 11을 참조하면, 제1 유체 유로(FC1')는 대체로 반경 방향(RD)으로 형성되되, 센터 샤프트(112)의 중공과 제1 압력 챔버(FC1')가 서로 연통되도록 형성될 수 있다. 또한, 도 14를 참조하면, 제1 유체 유로(FC1')는 복수개의 제1 유체 유로(FC1')로 구성될 수 있고, 상기 복수개의 제1 유체 유로(FC1')는 상기 센터 샤프트(112)의 원주 방향을 따라 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 커버(116)와 피스톤(118) 사이에는 피스톤(118)의 상기 센터 커버(116) 측 방향(AD1)으로의 이동을 제한하기 위한 스토퍼가 구비될 수 있다. 하나의 양상 있어서, 상기 스토퍼는 상기 센터 커버(116)에 일체로 형성되는 돌출부(116D)일 수 있다. 도 11을 참조하면, 상기 돌출부(116D)는 센터 커버(116)의 내측 모서리 측에서 돌출된다. 다른 하나의 양상에 있어서, 상기 스토퍼는 센터 커버(116)와 결합되는 별개의 부품, 또는 피스톤(118)과 일체로 형성되거나 피스톤(118)과 결합되는 별개의 부품 등일 수 있다. 다만, 피스톤(118)의 중량이 감소되는 경우 피스톤(118)은 보다 작은 힘에 의해 보다 빠르게 축 방향(AD) 상 이동이 가능하다는 측면에서, 상기 스토퍼는 센터 커버(116) 측에 형성되거나 결합되는 것이 바람직할 수 있다.
이하, 도 15A 및 도 15B를 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치의 작동에 대해 설명한다. 도 15A는 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치(110)가 직결된 상태를 도시한 도면이고, 도 15B는 상기 엔진 구동력 차단 클러치(110)가 직결 해제된 상태를 도시한 도면이다.
도 15A를 참조하면, 제1 압력 챔버(PC1')에 유압이 작용하는 경우, 피스톤(118)은 상기 유압에 의해 드라이브 플레이트(114) 측 방향(AD2) 측으로 이동된다. 이에 의해 드라이브 플레이트(114)와 피스톤(118)이 서로 맞물림 결합된다.
따라서 센터 샤프트(112)를 통해 입력되는 엔진의 구동력은 드라이브 플레이트(114) 및 피스톤(118)을 거쳐 센터 커버(116)에 전달될 수 있다.
한편, 상기와 같이 드라이브 플레이트(114)와 피스톤(118)이 맞물림 결합되는 경우, 드라이브 플레이트(114)와 피스톤(118) 사이에 마찰재 등이 배치되어 마찰력에 의해 구동력을 전달하는 경우와 비교하여, 상대적으로 작은 힘만으로 피스톤(118)을 드라이브 플레이트(114) 측 방향(AD1)으로 밀어주더라도 구동력이 효과적으로 전달될 수 있다. 즉, 작은 힘만이 작용하여도 드라이브 플레이트(114)와 피스톤(118)이 맞물림 결합될 수 있고, 드라이브 플레이트(114)와 피스톤(118) 사이에 슬립이 발생하지 않으며, 엔진 구동력 차단 클러치(110)의 직결 상태가 유지될 수 있다.
도 15B를 참조하면, 제1 압력 챔버(PC1')에 유압이 작용하지 않는 경우, 피스톤(118)은 탄성부재(SP1')의 탄성력에 의해 센터 커버(116)측 방향(AD1) 측으로 이동된다. 이에 의해, 드라이브 플레이트(114)와 피스톤(118)은 서로 분리된다.
따라서 센터 샤프트(112)를 통해 입력되는 엔진의 구동력은 드라이브 플레이트(114)까지만 전달되고, 피스톤(118)과 센터 커버(116)에는 전달되지 않게 된다.
한편, 센터 커버(116)로 전달된 엔진의 구동력은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터와 동일한 경로를 통해 변속기로 전달될 수 있다. 따라서 이에 대한 설명은 생략한다.
이하, 도 16A 및 도 16B을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 맞물림 결합을 위한 맞물림 돌기에 대해 설명한다. 도 16A 및 도 16B은 본 발명의 일 실시예에 따른 맞물림 돌기를 설명하기 위한 개략적인 도면으로써, 도 16A는 맞물림 돌기의 분리 상태를 도시한 사시도이고, 도 16B는 맞물림 돌기의 결합 상태를 도시한 측면도이다. 도 16A 및 도 16B에는 맞물림 돌기 등이 중점적으로 도시되고, 드라이브 플레이트(114)와 피스톤(118)의 그 외 구성은 단순화되어 도시된다. 도 16A 및 도 16B에 도시된 맞물림 돌기는 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터에 적용될 수 있다.
본 발명이 일 실시예에 따르면, 드라이브 플레이트(114)와 피스톤(118)은 서로 마주하는 면에 각각 제1 맞물림 돌기(115)와 제2 맞물림 돌기(119)를 구비할 수 있다.
도 16A 및 도 16B에 도시된 바와 같이, 제1 맞물림 돌기(115)와 제2 맞물림 돌기(119)는 각각 복수개의 제1 맞물림 돌기(115)와 제2 맞물림 돌기(119)로 구성될 수 있다. 이러한 경우, 복수개의 제1 맞물림 돌기(115)와 복수개의 제2 맞물림 돌기(119)는 서로 끼워 맞추어지는 형상을 가질 수 있다.
또한, 도 16A 및 도 16B에 도시된 바와 달리, 제1 맞물림 돌기(115)와 제2 맞물림 돌기(119)는 각각 단 하나씩만 형성될 수도 있다. 이러한 경우에도, 예를 들어 드라이브 플레이트(114)와 피스톤(118)이 서로 접촉하여 도 16B에 도시된 화살표 방향으로 회전하는 경우에, 제1 맞물림 돌기(115)의 상기 회전 방향의 일 측면(115A)이 제2 맞물림 돌기(119)의 상기 회전 반대 방향의 일 측면(119A)을 상기 회전 방향으로 밀어주어 드라이브 플레이트(114)의 회전에 의해 피스톤(118)도 회전 가능하기 때문이다.
또한, 드라이브 플레이트(114)에는 단 하나의 제1 맞물림 돌기(115)가 형성되고 피스톤(118)에는 상기 단 하나의 제1 맞물림 돌기(115)가 삽입될 수 있는 홈이 형성되거나, 상기 돌기와 홈이 서로 바뀌어 형성되는 것도 가능하다.
이하, 도 17A 및 도 17B를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 맞물림 결합을 위한 맞물림 돌기에 대해 설명한다. 도 17A 및 도 17B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 맞물림 돌기를 설명하기 위한 도면으로써, 도 17A는 맞물림 돌기의 분리 상태를 도시한 사시도이고, 도 17B는 맞물림 돌기의 결합 상태를 도시한 측면도이다. 도 17A 및 도 17B에는 맞물림 돌기 등이 중점적으로 도시되고, 드라이브 플레이트(114)와 피스톤(118)의 그 외 구성은 단순화되어 도시된다. 도 17A 및 도 17B에 도시된 맞물림 돌기는 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터에 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 맞물림 돌기(115)와 제2 맞물림 돌기(119) 중 적어도 어느 하나는 경사 접촉면(114B, 119B)을 포함할 수 있다. 상기 경사 접촉면(115B, 119B)은 제1 맞물림 돌기(115)와 제2 맞물림 돌기(119)가 서로 슬립하며 결합할 수 있도록 경사지는 면을 의미한다.
또한, 제1 맞물림 돌기(115)와 제2 맞물림 돌기(119)가 각각 복수개의 돌기로 구성되는 경우, 경사 접촉면(115B, 119B)는 상기 복수개의 돌기 중 어느 하나의 돌기의 선단부(115C, 119C)로부터 상기 어느 하나의 돌기와 인접한 돌기까지 연장될 수 있다. 상기 선단부(115C, 119C)는 제1 맞물림 돌기(115) 또는 제2 맞물림 돌기(119)의 축 방향 상 말단을 의미한다.
위와 같이 접촉 경사면(115B, 119B)이 구비되는 경우, 제1 맞물림 돌기(115)와 제2 맞물림 돌기(119)가 서로 슬립되며 결합할 수 있어, 결합 시의 소음, 충격, 진동 등이 감소될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 구동력 차단 클러치(110)는 맞물림 결합을 이용하여 선택적으로 엔진의 구동력을 전달 또는 차단한다. 이러한 경우, 종래에 마찰재를 이용하는 경우와 비교하여, 결합 시의 소음, 충격, 진동 등이 다소 증가될 수 있다. 그러나, 모터를 제어하여 모터의 회전 속도와 엔진의 회전 속도를 대체로 동기화함으로써, 위와 같은 소음, 충격, 진동 등이 감소될 수 있다. 도 1을 참조하면, 상기 동기화는, 엔진으로부터 구동력을 전달 받는 엔진 구동력 차단 클러치(110)의 제1 요소와, 모터로부터 입력 부재(30)를 통해 구동력이 전달되는 엔진 구동력 차단 클러치(110)의 제2 요소의 회전 속도가 서로 동일 또는 유사하게 맞추어지는 것을 의미한다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 차량용 토크 컨버터에 있어서, 상기 제1 요소는 드라이브 플레이트(114)일 수 있고, 상기 제2 요소는 피스톤(118)일 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10, 110: 엔진 구동력 차단 클러치 12, 112: 센터 샤프트
14, 114: 드라이브 플레이트 16, 116: 센터 커버
18, 118: 피스톤 30: 입력 부재
32: 프론트 커버 34: 리어 커버
40: 유체역학적 구동력 전달 장치 42: 임펠러
44: 터빈 50: 록업 클러치
52: 피스톤 54: 마찰재
60: 토셔널 댐퍼 62: 입력 플레이트
64: 출력 플레이트 70: 출력 부재
72: 스플라인 허브 FC1, FC1': 제1 유체 유로
FC2: 제2 유체 유로 OR1, OR1': 제1 오링
OR2, OR2': 제2 오링 OR3, OR3': 제3 오링
ORG1, ORG1': 제1 오링 홈 ORG2, ORG2': 제2 오링 홈
ORG3, ORG3': 제3 오링 홈 PC1, PC1': 제1 압력 챔버
PC2: 제2 압력 챔버 SP1, SP1': 탄성 부재
SP2: 토셔널 댐퍼 탄성 부재

Claims (35)

  1. 엔진의 구동력을 전달 받는 센터 샤프트;
    상기 센터 샤프트와 함께 회전하고, 상기 센터 샤프트로부터 반경 방향상 외측으로 연장되는 드라이브 플레이트;
    반경 방향으로 상기 센터 샤프트에 지지되며, 상기 센터 샤프트와 상대 회전하는 센터 커버; 및
    반경 방향으로 상기 센터 샤프트에 지지되고, 축 방향으로 이동 가능하게 상기 드라이브 플레이트와 상기 센터 커버 사이에 배치되는 피스톤;
    을 포함하고,
    상기 피스톤은
    상기 드라이브 플레이트와 함께 회전하고, 상기 센터 커버와 선택적으로 맞물림 결합 또는 분리되어 상기 드라이브 플레이트로부터의 엔진 구동력을 선택적으로 상기 센터 커버에 전달 또는 차단하는 엔진 구동력 차단 클러치를 구비한 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤은
    상기 드라이브 플레이트와 함께 회전하되 축 방향으로 이동 가능하도록 상기 드라이브 플레이트와 결합되는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 드라이브 플레이트와 상기 피스톤 사이에는 탄성부재가 배치되고,
    상기 탄성부재는 상기 피스톤을 상기 센터 커버 측으로 이동시키는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤은
    축 방향으로 연장되고 상기 센터 샤프트의 외주면과 맞닿는 내측 연장부를 포함하는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 내측 연장부는
    상기 드라이브 플레이트의 일면과 맞닿음으로써 상기 피스톤의 축 방향 상 상기 드라이브 플레이트 측으로의 이동을 제한하는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 드라이브 플레이트와 상기 피스톤 사이에는 탄성부재가 배치되고,
    상기 내측 연장부는 반경 방향으로 상기 탄성부재를 지지하는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 센터 커버와 상기 피스톤은
    서로 마주하는 면에 각각 제1 맞물림 돌기와 제2 맞물림 돌기를 구비하는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 맞물림 돌기와 상기 제2 맞물림 돌기 중 적어도 어느 하나는 경사 접촉면을 포함하고,
    상기 경사 접촉면은 상기 제1 맞물림 돌기와 상기 제2 맞물림 돌기가 서로 슬립하며 결합할 수 있도록 경사지는 면인 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 맞물림 돌기와 상기 제2 맞물림 돌기는 각각 복수개의 돌기로 구성되고,
    상기 경사 접촉면은 상기 복수개의 돌기 중 어느 하나의 돌기의 선단부로부터 상기 어느 하나의 돌기와 인접한 돌기까지 연장되는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 센터 커버와 상기 피스톤 사이에는
    유압에 의해 상기 피스톤을 축 방향 상 상기 드라이브 플레이트 측으로 이동시키기 위한 압력 챔버가 구비되는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 센터 커버는
    상기 압력 챔버의 형성을 위해 축 방향으로 연장되고 상기 피스톤의 반경 방향 상 외측 면과 맞닿는 외측 연장부를 포함하는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 센터 커버는
    축 방향으로 연장되고 상기 센터 샤프트의 외주면과 맞닿는 내측 연장부를 포함하는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 센터 커버와 상기 피스톤 사이에는
    상기 피스톤의 축 방향 상 상기 센터 커버 측으로의 이동을 제한하기 위한 스토퍼가 구비되는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서,
    상기 드라이브 플레이트와 상기 피스톤 사이에는
    유압에 의해 상기 피스톤을 축 방향 상 상기 센터 커버 측으로 이동시키기 위한 압력 챔버가 구비되는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  18. 엔진의 구동력을 전달 받는 센터 샤프트;
    상기 센터 샤프트와 함께 회전하고, 상기 센터 샤프트로부터 반경 방향상 외측으로 연장되는 드라이브 플레이트;
    반경 방향으로 상기 센터 샤프트에 지지되며, 상기 센터 샤프트와 상대 회전하는 센터 커버; 및
    반경 방향으로 상기 센터 샤프트에 지지되고, 축 방향으로 이동 가능하게 상기 드라이브 플레이트와 상기 센터 커버 사이에 배치되는 피스톤;
    을 포함하고,
    상기 피스톤은
    상기 센터 커버와 함께 회전하고, 상기 드라이브 플레이트와 선택적으로 맞물림 결합 또는 분리되어 상기 드라이브 플레이트로부터의 엔진 구동력을 선택적으로 상기 센터 커버에 전달 또는 차단하는 엔진 구동력 차단 클러치를 구비한 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 피스톤은
    상기 센터 커버와 함께 회전하되 축 방향으로 이동 가능하도록 상기 센터 커버와 결합되는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 드라이브 플레이트와 상기 피스톤 사이에는 탄성부재가 배치되고,
    상기 탄성부재는 상기 피스톤을 상기 센터 커버 측으로 이동시키는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  21. 삭제
  22. 제18항에 있어서,
    상기 피스톤은
    축 방향으로 연장되고 상기 센터 샤프트의 외주면과 맞닿는 내측 연장부를 포함하는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  23. 삭제
  24. 제22항에 있어서,
    상기 내측 연장부는
    상기 드라이브 플레이트의 일면과 맞닿음으로써 상기 피스톤의 축 방향 상 상기 드라이브 플레이트 측으로의 이동을 제한하는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 드라이브 플레이트와 상기 피스톤 사이에는 탄성부재가 배치되고,
    상기 내측 연장부는 반경 방향으로 상기 탄성부재를 지지하는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  26. 제18항에 있어서,
    상기 드라이브 플레이트와 상기 피스톤 사이에는 탄성부재가 배치되고,
    상기 드라이브 플레이트와 상기 피스톤 각각은 축 방향으로 연장되어 상기 맞물림 결합을 위한 맞물림 돌기가 형성되는 돌기 베이스부를 포함하며,
    상기 돌기 베이스부는 반경 방향으로 상기 탄성부재를 지지하는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  27. 제18항에 있어서,
    상기 드라이브 플레이트와 상기 피스톤은
    서로 마주하는 면에 각각 제1 맞물림 돌기와 제2 맞물림 돌기를 구비하는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제1 맞물림 돌기와 상기 제2 맞물림 돌기 중 적어도 어느 하나는 경사 접촉면을 포함하고,
    상기 경사 접촉면은 상기 제1 맞물림 돌기와 상기 제2 맞물림 돌기가 서로 슬립하며 결합할 수 있도록 경사지는 면인 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제1 맞물림 돌기와 상기 제2 맞물림 돌기는 각각 복수개의 돌기로 구성되고,
    상기 경사 접촉면은 상기 복수개의 돌기 중 어느 하나의 돌기의 선단부로부터 상기 어느 하나의 돌기와 인접한 돌기까지 연장되는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  30. 제18항에 있어서,
    상기 피스톤은
    축 방향으로 연장되고 센터 커버의 내주면과 맞닿는 외측 연장부를 포함하고,
    상기 외측 연장부는 상기 드라이브 플레이트의 일면과 맞닿음으로써 상기 피스톤의 축 방향 상 상기 드라이브 플레이트 측으로의 이동을 제한하는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  31. 제18항에 있어서,
    상기 센터 커버와 상기 피스톤 사이에는
    유압에 의해 상기 피스톤을 축 방향 상 상기 드라이브 플레이트 측으로 이동시키기 위한 압력 챔버가 구비되는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 센터 커버는
    상기 압력 챔버의 형성을 위해 축 방향으로 연장되고 상기 피스톤의 반경 방향 상 외측 면과 맞닿는 외측 연장부를 포함하는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  33. 제18항에 있어서,
    상기 센터 커버는
    축 방향으로 연장되고 상기 센터 샤프트의 외주면과 맞닿는 내측 연장부를 포함하는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  34. 제18항에 있어서,
    상기 센터 커버와 상기 피스톤 사이에는
    상기 피스톤의 축 방향 상 상기 센터 커버 측으로의 이동을 제한하기 위한 스토퍼가 구비되는 하이브리드 차량용 토크 컨버터.
  35. 삭제
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