KR102578728B1 - 댐퍼 장치 및 토크 컨버터의 록업 장치 - Google Patents

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료스케 이이다
게이스케 기시하라
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가부시키가이샤 에쿠세디
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Abstract

본 발명은,토션 스프링(torsion spring)에 작용하는 원심력에 의해 히스테리시스 토크(hysteresis torque)가 커지는 것을 억제하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 장치는, 드라이브 플레이트(drive plate, 29)와, 드리븐 플레이트(driven plate, 30)와, 복수의 토션 스프링(torsion spring, 31)과, 스프링 수용부(29b)를 구비하고 있다. 토션 스프링(31)은, 대(大)아크 스프링(55) 및 소(小)아크 스프링(56)을 가지고, 드라이브 플레이트(29)와 드리븐 플레이트(30)를 회전 방향으로 탄성적으로 연결하여 토크를 전달한다. 스프링 수용부(29b)는, 대아크 스프링(55)의 외주를 지지 가능한 지지면(291b)을 가지고, 지지면(291b)은 대아크 스프링(55)의 길이 방향의 중앙부 외주에 접촉한다. 또한, 지지면(291b)과 대아크 스프링(55)의 길이 방향의 양 단부 외주와의 사이에는 간극이 존재한다.

Description

댐퍼 장치 및 토크 컨버터의 록업 장치{DAMPER APPARATUS, AND LOCK-UP APPARATUS FOR TORQUE CONVERTER}
본 발명은, 댐퍼(damper) 장치 및 그것을 가지는 토크(torque) 컨버터의 록업(lock-up) 장치에 관한 것이다.
토크 컨버터에는, 토크를 프론트 커버로부터 터빈으로 직접 전달하기 위한 록업 장치가 설치되어 있는 경우가 많다. 록업 장치는, 백업 링 및 클러치 플레이트와, 피스톤과 터빈의 사이에 배치된 댐퍼 장치를 가지고 있다.
댐퍼 장치는, 전달되는 토크의 변동을 흡수하여, 감쇠하기 위한 장치이다. 댐퍼 장치는, 예를 들면, 피스톤에 고정되는 드라이브 플레이트(drive plate)와, 터빈에 고정되는 드리븐 플레이트(driven plate)와, 복수의 토션 스프링(torsion spring)을 가지고 있다. 복수의 토션 스프링은, 드라이브 플레이트와 드리븐 플레이트를 회전 방향으로 탄성적으로 연결하고 있다.
특허 문헌 1에는, 복수의 토션 스프링으로서 아크 스프링을 채용한 록업 장치에 대하여 나타내고 있다. 각각의 아크 스프링은 스프링 유지부에 의해 유지되어 있다. 그리고, 스프링 유지부 중 아크 스프링의 외주에 대향하는 부분과, 아크 스프링의 사이에는 간극이 형성되어 있다. 이 간극에 의해, 토크 전달 시에 아크 스프링의 중앙부가 외측으로 팽창하도록 아크 스프링이 변형되어도, 아크 스프링과 스프링 유지부와의 접촉이 회피되어 토크 전달 시의 히스테리시스(hysteresis) 토크가 억제된다.
일본공개특허 제2005-188662호 공보
특허 문헌 1의 록업 장치에서는, 아크 스프링의 수축 시의 히스테리시스 토크를 억제할 수 있다.
그러나, 특허 문헌 1에서는, 회전수, 즉 스프링에 작용하는 원심력에 대해서는 전혀 고려하고 있지 않다.
본 발명의 과제는, 토션 스프링에 작용하는 원심력에 의해 히스테리시스 토크가 커지는 것을 억제하는 것에 있다.
(1) 본 발명에 따른 댐퍼 장치는, 입력측 회전 부재와, 출력측 회전 부재와, 복수의 아크 스프링과, 지지 부재를 구비하고 있다. 입력측 회전 부재로는 토크가 입력된다. 출력측 회전 부재는, 입력측 회전 부재와 상대 회전 가능하며, 토크를 출력한다. 복수의 아크 스프링은, 자유 상태에서 원호형으로 형성되고, 입력측 회전 부재와 출력측 회전 부재를 회전 방향으로 탄성적으로 연결하여 토크를 전달한다. 지지 부재는, 복수의 아크 스프링의 외주를 지지 가능한 지지면을 가지고, 아크 스프링의 외주측에 배치되어 있다. 복수의 아크 스프링 중 적어도 1개의 아크 스프링의 길이 방향의 중앙부 외주와 지지 부재의 지지면은 접촉한다. 또한, 아크 스프링의 길이 방향의 양 단부(端部) 외주와 지지면의 사이에는 간극이 존재하고 있다.
그리고, 여기서 「원호형」이란, 일정한 곡률 반경을 가지는 형상으로 한정되는 것은 아니다.
이 장치에서는, 입력측 회전 부재에 토크가 입력되면, 입력된 토크는 복수의 아크 스프링을 통하여 출력측 회전 부재로 전달되어 출력된다. 여기서, 아크 스프링은, 지지 부재에 의해 지지되고, 회전하고 있지 않은 상태에서는, 적어도 1개의 아크 스프링의 길이 방향(원주 방향)의 중앙부 외주에는 지지 부재의 지지면이 접촉한다. 그러나, 아크 스프링의 길이 방향의 양 단부 외주와 지지면의 사이에는 간극이 존재하므로, 아크 스프링이 원심력을 받아 길이 방향의 양 단부가 외주측으로 탄성 변형되어도, 그 부분과 지지면과의 접촉 하중이 작아진다. 이에 따라, 히스테리시스 토크를 작게 할 수 있다.
(2) 본 발명의 다른 측면에 따른 댐퍼 장치는, 입력측 회전 부재와, 출력측 회전 부재와, 복수의 아크 스프링과, 지지 부재를 구비하고 있다. 입력측 회전 부재로는 토크가 입력된다. 출력측 회전 부재는, 입력측 회전 부재와 상대 회전 가능하며, 토크를 출력한다. 복수의 아크 스프링은, 자유 상태에서 원호형으로 형성되고, 입력측 회전 부재와 출력측 회전 부재를 회전 방향으로 탄성적으로 연결하여 토크를 전달한다. 지지 부재는, 복수의 아크 스프링의 외주를 지지 가능한 지지면을 가지고, 아크 스프링의 외주측에 배치되어 있다. 그리고, 지지 부재의 지지면은, 제1 곡률 반경을 가지고, 지지면에 일부가 접촉하는 적어도 1개의 아크 스프링의 외주는 제1 곡률 반경보다 작은 제2 곡률 반경을 가진다.
(3) 바람직하게는, 지지 부재의 지지면과, 지지면에 일부가 접촉하는 적어도 1개의 아크 스프링의 외주는, 길이 방향의 양단의 간극이 가장 넓고, 길이 방향의 중앙으로 갈수록 간극이 좁게 되어 있다.
(4) 바람직하게는, 지지 부재는, 입력측 회전 부재 또는 출력측 회전 부재의 외주부에 입력측 회전 부재 또는 출력측 회전 부재와 일체로 형성되어 있다.
(5) 바람직하게는, 아크 스프링은, 제1 스프링과, 제1 스프링의 내부에 수용된 제2 스프링을 가지고 있다.
(6) 바람직하게는, 지지 부재는 환형으로 형성되고, 아크 스프링이 수용되는 단면(斷面) C 형상의 수용부를 가지고 있다. 그리고, 제1 스프링은 제1 코일 길이를 가지고 있다. 또한, 제2 스프링은 제1 코일 길이보다 짧은 제2 코일 길이를 가지고, 지지 부재의 수용부와 동일한 곡률 반경을 가진다.
(7) 바람직하게는, 제1 스프링 및 제2 스프링은, 동일한 코일 길이를 가지며, 또한 동일한 곡률 반경을 가진다.
(8) 본 발명에 따른 토크 컨버터의 록업 장치는, 엔진으로부터 토크가 입력되는 프론트 커버와, 트랜스미션에 토크를 출력하는 터빈의 사이에 배치된다. 이 록업 장치는, 프론트 커버로부터 토크가 입력되는 클러치부와, 클러치부와 터빈의 사이에 배치된, 상기한 댐퍼 장치를 구비하고 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 댐퍼 장치를 구비한 토크 컨버터의 단면도이다.
도 2는 도 1의 록업 장치를 추출하여 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 클러치부를 추출하여 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 록업 장치의 일부의 정면 부분 도면이다.
도 5는 도 4의 일부 확대도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태의 작용 효과를 나타낸 도면이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 록업 장치를 가지는 토크 컨버터(1)의 단면 부분도이다. 도 1의 좌측에는 엔진(도시하지 않음)이 배치되고, 도면의 우측에 트랜스미션(도시하지 않음)이 배치되어 있다. 그리고, 도 1에 나타낸 O-O가 토크 컨버터 및 록업 장치의 회전축선이다.
[토크 컨버터(1)의 전체 구성]
토크 컨버터(1)는, 엔진측의 크랭크 샤프트(crankshaft)(도시하지 않음)로부터 트랜스미션의 입력 샤프트(도시하지 않음)에 토크를 전달하기 위한 장치이며, 크랭크 샤프트에 연결된 입력측의 부재에 고정되는 프론트 커버(2)와, 3종류의 날개차(임펠러(3, impeller), 터빈(4), 스테이터(5, stator)로 이루어지는 토크 컨버터 본체(6)와, 록업 장치(7)에 의해 구성되어 있다.
프론트 커버(2)는, 원판형 부재이며, 그 외주부에는 트랜스미션측으로 돌출하는 외주 통형부(10)가 형성되어 있다. 임펠러(3)는, 프론트 커버(2)의 외주 통형부(10)에 용접에 의해 고정된 임펠러 쉘(12)과, 그 내측에 고정된 복수의 임펠러 블레이드(13)와, 임펠러 쉘(12)의 내주측에 형성된 통형의 임펠러 허브(14)에 의해 구성되어 있다.
터빈(4)은 유체실 내에서 임펠러(3)와 대향하여 배치되어 있다. 터빈(4)은, 터빈 쉘(15)과, 터빈 쉘(15)에 고정된 복수의 터빈 블레이드(16)와, 터빈 쉘(15)의 내주측에 고정된 터빈 허브(17)에 의해 구성되어 있다. 터빈 허브(17)는 외주측으로 연장되는 플랜지(17a)와, 축 방향에 있어서 프론트 커버(2) 측으로 연장되는 통형부(17b)를 가지고 있다. 플랜지(17a)에 터빈 쉘(15)의 내주부가 복수의 리벳(18)에 의해 고정되어 있다. 또한, 터빈 허브(17)의 내주부에는, 도시하지 않은 트랜스미션의 입력 샤프트가 스플라인 걸어맞춤 가능하다. 그리고, 통형부(17b)의 엔진측 선단면과 프론트 커버(2)의 사이에는, 스러스트(thrust) 와셔(19)가 배치되어 있다.
스테이터(5)는, 임펠러(3)와 터빈(4)의 내주부의 사이에 배치되고, 터빈(4)으로부터 임펠러(3)로 돌아오는 작동유를 정류하기 위한 기구(機構)이다. 스테이터(5)는 주로, 스테이터 캐리어(carrier)(20)와, 스테이터 캐리어(20)의 외주면에 설치된 복수의 스테이터 블레이드(21)와, 스테이터 블레이드(21)의 외주단(外周端)에 설치된 환형의 스테이터 코어(22)를 가지고 있다. 스테이터 캐리어(20)는, 원웨이 클러치(23)를 통하여 도시하지 않은 고정 샤프트에 지지되어 있다. 그리고, 스테이터 캐리어(20)의 내주부에 있어서, 축 방향 양측에는, 스러스트 베어링(24, 25)이 설치되어 있다.
[록업 장치(7)]
도 2에, 도 1의 록업 장치(7)를 추출하여 나타내고 있다. 록업 장치(7)는, 프론트 커버(2)로부터 터빈(4)에 동력을 직접 전달하는 것이다. 록업 장치(7)는, 프론트 커버(2)와 터빈(4)의 사이에 배치된 클러치부(28)와, 클러치부(28)로부터의 토크를 터빈(4)에 전달하는 드라이브 플레이트(입력측 회전 부재)(29)와, 드리븐 플레이트(30)(출력측 회전 부재)와, 복수의 토션 스프링(31)을 구비하고 있다.
<클러치부(28)>
클러치부(28)는, 유압 작동식의 다판형(多板型)이며, 프론트 커버(2)로부터의 토크를 드라이브 플레이트(29)에 전달하거나, 또는 프론트 커버(2)와 드라이브 플레이트(29)의 사이의 토크 전달을 차단한다. 이 클러치부(28)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 클러치 입력 부재(35)와, 클러치 출력 부재(36)와, 각각 2장의 제1 및 제2 클러치 플레이트(37, 38)와, 피스톤(40)을 가지고 있다.
-클러치 입력 부재(35)-
클러치 입력 부재(35)는, 환형으로 형성되어 있고, 원판형의 고정부(35a)와, 외통형부(35b)와, 내통형부(35c)를 가지고 있다. 고정부(35a)는 프론트 커버(2)의 터빈(4) 측의 면에 용접에 의해 고정되어 있다. 외통형부(35b)는 고정부(35a)의 외주단으로부터 터빈(4) 측으로 연장되어 형성되어 있고, 외통형부(35b)의 내주면에는, 축 방향으로 연장되는 복수의 요철부(凹凸部)가 원주 방향으로 소정 간격으로 형성되어 있다. 내통형부(35c)는 고정부(35a)의 내주단으로부터 터빈(4) 측으로 연장되어 형성되어 있다.
-클러치 출력 부재(36)-
클러치 출력 부재(36)는, 환형으로 형성되어 있고, 원판형으로 형성된 원판부(36a)와, 원판부(36a)의 내주 단부로부터 프론트 커버(2) 측으로 연장되어 형성된 통형부(36b)를 가지고 있다. 원판부(36a)는, 드라이브 플레이트(29)의 내주부에, 리벳(41)에 의해 고정되어 있다. 통형부(36b)에는, 축 방향으로 연장되는 복수의 절결(切缺)이 원주 방향으로 소정 간격으로 형성되어 있다.
-제1 및 제2 클러치 플레이트(37, 38)-
제1 클러치 플레이트(37)는 환형으로 형성되어 있다. 제1 클러치 플레이트(37)의 외주단에는, 클러치 입력 부재(35)의 외통형부(35b)의 요철부에 걸어맞추어지는 복수의 톱니가 형성되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 제1 클러치 플레이트(37)는, 클러치 입력 부재(35)에 대하여 축 방향으로 이동 가능하며 또한 상대 회전 불가능하다.
제2 클러치 플레이트(38)는 환형으로 형성되어 있다. 제2 클러치 플레이트(38)의 내주단에는, 클러치 출력 부재(36)의 통형부(36b)의 복수의 절결에 걸어맞추어지는 복수의 톱니가 형성되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 제2 클러치 플레이트(38)는, 클러치 출력 부재(36)에 대하여 축 방향으로 이동 가능하며 또한 상대 회전 불가능하다. 또한, 제2 클러치 플레이트(38)의 양면에는, 환형의 마찰 부재가 고정되어 있다.
2개의 제2 클러치 플레이트(38) 중의 터빈(4) 측의 제2 클러치 플레이트(38)의 더욱 터빈(4) 측에는, 환형의 백업 링(43)이 설치되어 있다. 백업 링(43)의 외주단에는, 클러치 입력 부재(35)의 외통형부(35b)의 요철부에 걸어맞추어지는 복수의 톱니가 형성되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 백업 링(43)은, 클러치 입력 부재(35)에 대하여 축 방향으로 이동 가능하며 또한 상대 회전 불가능하다. 그리고, 백업 링(43)의 터빈(4) 측에는, 백업 링(43)의 터빈(4) 측으로의 이동을 규제하기 위한 스냅 링(44)이 설치되어 있다. 스냅 링(44)은, 클러치 입력 부재(35)의 외통형부(35b)에 형성된 환형의 홈에 걸어맞추어져 있다.
-피스톤(40)-
도 3에, 피스톤(40)과 관련된 부분을 확대하여 나타내고 있다. 피스톤(40)은, 클러치 입력 부재(35)의 내주 측에서, 프론트 커버(2)로 제1 및 제2 클러치 플레이트(37, 38)와의 사이에 배치되어 있다. 피스톤(40)은, 환형으로 형성되어 있고, 외주면이 클러치 입력 부재(35)의 내통형부(35c)의 내주면에 습동(摺動) 가능하게 지지되어 있다. 피스톤(40)의 외주면에는 실링 부재(46)가 설치되고, 피스톤(40)과 클러치 입력 부재(35)의 사이는 실링되어 있다. 또한, 피스톤(40)의 내주 단부에는, 터빈(4) 측으로 연장되는 통형부(40a)가 형성되어 있다. 이 피스톤(40)의 통형부(40a)의 내주면이, 피스톤 지지 부재(48)에 습동 가능하게 지지되어 있다.
피스톤 지지 부재(48)는, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 환형으로 형성된 원판형 부재이다. 피스톤 지지 부재(48)에는, 원주 방향의 복수 개소에 프론트 커버(2) 측으로 돌출하고, 또한 직경 방향으로 연장되는 돌기부(48a)가 형성되어 있다. 돌기부(48a)는 용접에 의해 프론트 커버(2)에 고정되어 있다. 그리고, 도 1∼도 3에서는, 피스톤 지지 부재(48)의 프론트 커버(2)로의 고정 부분을 나타내고 있지만, 피스톤 지지 부재(48)에 있어서 프론트 커버(2)에 고정되어 있지 않은 부분은, 직경 방향으로 관통하는 홈(48b)(도 3에 파선(破線)으로 나타내고 있다)을 형성하고 있다. 이 홈(48b)을 통하여, 피스톤(40)과 프론트 커버(2)의 사이에 작동유가 내주측으로부터 공급된다.
피스톤 지지 부재(48)의 외주단부에는 프론트 커버(2) 측으로 연장되는 외통형부(48c)가 형성되고, 내주 단부에는 터빈(4) 측으로 연장되는 내통형부(48d)가 형성되어 있다. 외통형부(48c)는, 전술한 바와 같이, 피스톤(40)의 통형부(40a)를 지지하는 부분이며, 외통형부(48c)의 외주면에는 실링 부재(49)가 설치되어 있다. 이 실링 부재(49)에 의해, 피스톤(40)과 피스톤 지지 부재(48)의 사이가 실링되어 있다. 또한, 내통형부(48d)는, 터빈 허브(17)의 통형부(17b)의 외주면에 습동 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 터빈 허브(17)의 통형부(17b)의 외주면에는 실링 부재(50)가 설치되어 있다. 이로써, 피스톤 지지 부재(48)와 터빈 허브(17)의 사이가 실링되어 있다.
<드라이브 플레이트(29)>
도 2 등에 나타낸 바와 같이, 드라이브 플레이트(29)는, 환형으로 형성되어 있고, 원판부(29a)와, 원판부(29a)의 외주단에 형성된 스프링 수용부(29b)와, 원판부(29a)의 내주단에 프론트 커버(2) 측으로 연장되어 형성된 지지부(29c)를 가지고 있다. 그리고, 이 드라이브 플레이트(29)의 외주부(스프링 수용부(29b)를 포함함)가, 토션 스프링(31)의 외주측에 배치된 지지 부재로서 기능하고 있다. 원판부(29a)에는, 전술한 바와 같이, 클러치 출력 부재(36)가 리벳(41)에 의해 고정되어 있다. 스프링 수용부(29b)는, 단면 C 형상이며, 내부에 토션 스프링(31)이 수용되고, 토션 스프링(31)의 내주측, 프론트 커버(2) 측의 측부, 및 외주측을 지지하고 있다. 또한, 스프링 수용부(29b)의 원주 방향의 양단에는, 토션 스프링(31)의 단면(端面)에 걸어맞추어지는 걸어맞춤부(29d)가 형성되어 있다.
또한, 드라이브 플레이트(29)의 내주측에는, 드라이브 플레이트 지지 부재(52)가 설치되어 있다. 드라이브 플레이트 지지 부재(52)는, 환형으로 형성되고, 내주 단부가 리벳(18)에 의해 터빈 쉘(15)과 함께 터빈 허브(17)의 플랜지(17a)에 고정되어 있다.
드라이브 플레이트 지지 부재(52)의 외주부에는, 플레이트 지지부(52a)와, 스토퍼부(52b)가 형성되어 있다. 플레이트 지지부(52a)는 프론트 커버(2) 측으로 연장되는 통형으로 형성되고, 드라이브 플레이트(29)의 지지부(29c)의 내주면을 지지하고 있다. 스토퍼부(52b)는 플레이트 지지부(52a)의 선단을 외주측으로 절곡하여 형성되어 있다. 스토퍼부(52b)는, 드라이브 플레이트(29)의 지지부(29c)의 축 방향 선단이 맞닿을 수 있어, 드라이브 플레이트(29) 및 드라이브 플레이트(29)에 고정 또는 지지된 부재가 프론트 커버(2) 측으로 이동하는 것을 규제하고 있다.
<드리븐 플레이트(30)>
드리븐 플레이트(30)는, 드라이브 플레이트(29)로부터 복수의 토션 스프링(31)을 통하여 전달된 토크를 터빈(4)(상세하게는 터빈 쉘(15))에 전달한다. 드리븐 플레이트(30)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 터빈 쉘(15)에 고정된 고정부(30a)와, 복수의 걸어맞춤부(30b)를 가지고 있다. 복수의 걸어맞춤부(30b)는, 고정부(30a)의 외주부를 프론트 커버(2) 측으로 절곡하여 형성되어 있고, 원주 방향으로 등(等)각도 간격으로 배치되어 있다. 그리고, 인접하는 걸어맞춤부(30b)의 원주 방향 사이에 토션 스프링(31)이 배치되어 있다.
<토션 스프링(31)>
도 4에 나타낸 바와 같이, 복수의 토션 스프링(31)는, 각각 대(大)아크 스프링(55)과, 소(小)아크 스프링(56)으로 구성되어 있다. 그리고, 도 4는, 토션 스프링(31)이 내장된 드라이브 플레이트(29)를 터빈(4) 측으로부터 보았을 때의 도면이다.
전술한 바와 같이, 토션 스프링(31)은, 드라이브 플레이트(29)의 스프링 수용부(29b)에 수용되어 있다. 스프링 수용부(29b)는, 단면 C 형상이며, 대아크 스프링(55)의 외주면을 지지하는 지지면(291b)을 가지고 있다. 지지면(291b)은, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 곡률 반경이 R1다. 그리고, 지지면(291b)은, 스프링 수용부(29b)에만 형성되어 있다. 즉, 지지면(291b)은 단속적(斷續的) 환형으로 형성되고, 인접하는 지지면(291b)의 원주 방향 사이에는, 걸어맞춤부(29d)가 형성되어 있다.
또한, 스프링 수용부(29b)는, 토션 스프링(31)의 내주측으로의 이동을 규제하기 위한 규제면(292b)을 가지고 있다. 규제면(292b)은, 지지면(291b)과 마찬가지로, 단속적 환형으로 형성되어 있고, 지지면(291b)과 비교하여 작은 각도 범위에 걸쳐 형성되어 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 규제면(292b)은, 대아크 스프링(55)의 원주 방향 양 단부의 내주측에는 배치되어 있지 않다.
대아크 스프링(55)은, 단면이 원형 코일 스프링이며, 자유 상태에서 원호형이 되도록 형성되어 있다. 대아크 스프링(55)의 양 단부에는, 한 쌍의 스프링 시트(57)가 장착되어 있다. 그리고, 대아크 스프링(55)은, 스프링 시트(57)를 통하여, 드라이브 플레이트(29)의 걸어맞춤부(29d)에 걸어맞추어져 있다. 그리고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 규제면(292b)의 일부, 즉 스프링 시트(57) 내주측 및 대아크 스프링(55)의 단부의 내주측에는, 탈락 방지부(292c)가 형성되어 있다. 이 탈락 방지부(292c)가 스프링 시트(57) 및 대아크 스프링(55)이 내주측에 접촉함으로써, 스프링 시트(57) 및 대아크 스프링(55)이 내주측으로 탈락하는 것을 방지하고 있다.
대아크 스프링(55)의 외주면의 곡률 반경 Rout은, 지지면(291b)의 곡률 반경 Rin보다 작아지도록 형성되어 있다. 따라서, 스프링 수용부(29b)에 대아크 스프링(55)을 세팅한 상태(회전하고 있지 않은 상태)에서는, 대아크 스프링(55)의 외주면은, 길이 방향(원주 방향)의 중앙부에서는 지지면(291b)에 접촉하지만, 원주 방향의 양 단부에서는 지지면(291b)과의 사이에 간극이 존재하고 있다. 이 간극은, 대아크 스프링(55)의 길이 방향의 중앙으로 갈수록 좁게 되어 있다.
그리고, 대아크 스프링(55)의 외주면의 곡률 반경 Rout을 지지면(291b)의 곡률 반경 Rin보다 작게 하는 목적은, 후술하는 바와 같이, 록업 장치가 회전했을 때, 토션 스프링(31)이 원심력을 받아 탄성 변형하고, 양 단부가 지지면(291b)에 강하게 맞닿아서 히스테리시스 토크가 커지는 것을 방지하기 위해서이다. 이에 따라, 대아크 스프링(55)의 외주면의 곡률 반경 Rout과 지지면(291b)의 곡률 반경 Rin의 관계는, Rin×0.7≤Rout≤Rin×0.9인 것이 바람직하다. 곡률 반경 Rout이, Rin×0.9보다 큰 경우에는, 히스테리시스 토크를 효과적으로 저감할 수 없다. 또한, 곡률 반경 Rout이, Rin×0.7보다 작은 경우에는, 대아크 스프링(55)의 원주 방향의 양 단부가 규제면(292b)에 강하게 맞닿아서, 마찬가지로 히스테리시스 토크를 효과적으로 저감할 수 없다.
소아크 스프링(56)은, 단면이 원형 코일 스프링이며, 자유 상태에서 원호형이 되도록 형성되어 있고, 대아크 스프링(55)의 내부에 수용되어 있다. 소아크 스프링(56)의 코일 길이(원주 방향 길이)는, 대아크 스프링(55)의 코일 길이보다 짧다. 그리고, 소아크 스프링(56)의 곡률 반경(상세하게는, 소아크 스프링의 코일 중심의 곡률 반경)은, 스프링 수용부(29b)의 곡률 반경(상세하게는, 스프링 수용부(29b)의 단면 C 형상의 중심의 곡률 반경)(R0)과 동일하다.
[동작]
엔진 회전수가 저회전수의 영역에서는, 클러치부(28)는 오프이며, 록업이 해제되어 있다. 이 록업 해제 시에는, 프론트 커버(2)로부터의 토크는 임펠러(3)로부터 작동유를 통하여 터빈(4)에 전달된다.
토크 컨버터(1)의 속도비가 상승하고, 엔진 회전수가 일정한 회전수에 도달하면, 피스톤(40)과 프론트 커버(2)의 사이에 작동유가 공급된다. 그 결과, 피스톤(40)이 터빈(4) 측으로 이동되고, 제1 클러치 플레이트(37) 및 제2 클러치 플레이트(38)가 서로 압접(壓接)된다. 이로써, 클러치부(28)는 온이 되어, 록업 상태가 된다. 록업 상태에서는, 프론트 커버(2)의 토크는, 클러치 입력 부재(35)로부터 양 클러치 플레이트(37, 38) 및 클러치 출력 부재(36)를 통하여 드라이브 플레이트(29)에 전달된다. 또한, 토크는, 토션 스프링(31)를 통하여 드라이브 플레이트(29)로부터 드리븐 플레이트(30)에 전달되고, 터빈 허브(17)에 전달된다. 즉, 프론트 커버(2)가 기계적으로 터빈 허브(17)에 연결되고, 프론트 커버(2)의 토크가 터빈(4)을 통하여 트랜스미션의 입력 샤프트에 직접 출력된다.
이상과 같은 동작에 있어서, 토션 스프링(31)은 원심력을 받는다. 따라서, 토션 스프링(31)을 구성하는 대아크 스프링(55)의 외주면이, 스프링 수용부(29b)의 지지면(291b)에 가압된다. 여기서, 대아크 스프링(55)의 양 단부와 지지면(291b)의 사이에는 간극이 형성되어 있다. 이에 따라, 대아크 스프링(55)이 원심력을 받아, 그 양 단부가 외주측으로 탄성 변형되어도, 양 단부의 지지면(291b)에 대한 접촉 하중은, 간극이 형성되어 있지 않은 종래 구조와 비교하여, 작아진다. 따라서, 대아크 스프링(55)이 작동할 때의 마찰 저항, 즉 히스테리시스 토크가 감소한다.
도 6은, 복수의 종래 구조(지지면의 곡률 반경 Rin과 대아크 스프링의 외주의 곡률 반경 Rout이 동일한 경우)의 동적 히스테리시스(dynamic hysteresis) 토크(실선)와, 본 실시예(지지면의 곡률 반경 Rin에 대하여 대아크 스프링의 외주의 곡률 반경 Rout을 10% 작게 한 경우: Rout=Rin×0.9)의 동적 히스테리시스 토크(파선)를 비교하여 나타낸 것이다. 이 도 6으로부터, 회전수가 1500 rpm에 있어서, 본 실시예에서는 히스테리시스 토크가 약 15% 저감하고 있는 것을 알 수 있다.
[다른 실시형태]
본 발명은 이상과 같은 실시형태로 한정되지 않으며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 각종 변형 또는 수정이 가능하다.
(a) 상기 실시형태에서는, 본 발명을 록업 장치에 적용하였지만, 다른 동력 전달 장치에도 마찬가지로 적용할 수 있다.
(b) 토션 스프링의 구성은 상기 실시형태로 한정되지 않는다. 1개의 아크 스프링으로 구성되어 있어도 된다. 또한, 상기 실시형태에서는, 대아크 스프링과 소아크 스프링은 코일 길이를 상이하게 하였지만, 동일한 코일 길이로 할 수도 있다. 대아크 스프링과 소아크 스프링의 코일 길이를 동일하게 하는 경우에는, 곡률 반경을 동일하게 하는 것이 바람직하다.
(c) 토션 스프링을 구성하는 스프링은, 1개의 곡률 반경을 가지는 스프링으로 한정되지 않는다. 부분적으로 상이한 곡률 반경을 가지는 1개의 스프링을 사용할 수도 있다.
(d) 상기 실시형태에서는, 드라이브 플레이트의 일부에 스프링 수용부를 형성하였으나, 토션 스프링를 지지하는 부재를, 드라이브 플레이트와는 다른 부재로 할 수도 있다. 또한, 드리븐 플레이트의 일부에 스프링 수용부를 형성할 수도 있다.
(e) 복수의 토션 스프링 중 적어도 1개를 아크 스프링에 의해 구성할 수도 있다.
1: 토크 컨버터 2: 프론트 커버
4: 터빈 7: 록업 장치
28 클러치부 29: 드라이브 플레이트
29b: 스프링 수용부 291b: 지지면
30 :드리븐 플레이트 31: 토션 스프링
55: 대아크 스프링 56: 소아크 스프링

Claims (8)

  1. 토크(torque)가 입력되는 입력측 회전 부재;
    상기 입력측 회전 부재와 상대 회전 가능하며, 토크를 출력하는 출력측 회전 부재;
    자유 상태에서 원호형으로 형성되고, 상기 입력측 회전 부재와 상기 출력측 회전 부재를 회전 방향으로 탄성적으로 연결하여 토크를 전달하는 복수의 아크 스프링; 및
    복수의 상기 아크 스프링의 외주를 지지 가능한 지지면을 가지고, 상기 아크 스프링의 외주측에 배치된 지지 부재;
    를 포함하고,
    복수의 상기 아크 스프링 중 적어도 1개의 아크 스프링의 길이 방향의 중앙부 외주와 상기 지지면은 접촉하고, 상기 아크 스프링의 길이 방향의 양 단부(端部) 외주와 상기 지지면의 사이에는 간극이 존재하고,
    상기 지지 부재의 지지면은 제1 곡률 반경을 가지고,
    상기 지지면에 일부가 접촉하는 적어도 하나의 아크 스프링의 외주는 제2 곡률 반경을 가지고,
    상기 아크 스프링의 외주의 전체 길이에 걸쳐서, 상기 제2 곡률 반경은 상기 제1 곡률 반경의 70% 이상 90% 이하인,
    댐퍼 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 부재의 지지면과, 상기 지지면에 일부가 접촉하는 적어도 1개의 아크 스프링의 외주는, 길이 방향의 양단의 간극이 가장 넓고, 길이 방향의 중앙으로 갈수록 간극이 좁게 되어 있는, 댐퍼 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상기 입력측 회전 부재 또는 상기 출력측 회전 부재의 외주부에 상기 입력측 회전 부재 또는 상기 출력측 회전 부재와 일체로 형성되어 있는, 댐퍼 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 아크 스프링은, 제1 스프링; 및 상기 제1 스프링의 내부에 수용된 제2 스프링;을 포함하고 있는, 댐퍼 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지지 부재는 환형으로 형성되고, 상기 아크 스프링이 수용되는 단면(斷面) C 형상의 수용부를 포함하고 있고,
    상기 제1 스프링은 제1 코일 길이를 가지고,
    상기 제2 스프링은 상기 제1 코일 길이보다 짧은 제2 코일 길이를 가지고, 상기 지지 부재의 수용부와 동일한 곡률 반경을 가지는, 댐퍼 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 스프링 및 상기 제2 스프링은, 동일한 코일 길이를 가지고, 또한 동일한 곡률 반경을 가지는, 댐퍼 장치.
  7. 엔진으로부터 토크가 입력되는 프론트 커버와, 트랜스미션으로 토크를 출력하는 터빈의 사이에 배치된 토크 컨버터의 록업(lock up) 장치로서,
    상기 프론트 커버로부터 토크가 입력되는 클러치부; 및
    상기 클러치부와 상기 터빈의 사이에 배치된 제1항에 기재된 댐퍼 장치;
    를 포함하는 토크 컨버터의 록업 장치.
  8. 삭제
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