KR102622911B1 - 토크 컨버터 클러치 시스템 - Google Patents

토크 컨버터 클러치 시스템 Download PDF

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리마 조카 펠리페 드
빅터 노르위치
오스틴 호프
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섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Abstract

토크 컨버터는 전방 커버. 전방 커버에 회전 불가하게 연결된 외측 쉘을 갖는 임펠러, 및 터빈을 포함한다. 잠금 클러치는 전방 커버와 터빈 사이에 축 방향으로 배치된다. 잠금 클러치는, 축 방향으로 변위 가능하고 전방 커버를 배향하는 제1 축방향 측면으로부터 터빈을 배향하는 제2 축방향 측면으로 연장된 제1 개구를 포함하는, 피스톤을 포함한다. 밀봉 링은 전방 커버에 고정되고 피스톤에 밀봉된다. 제1 유체 챔버는, 피스톤과 터빈에 의해 적어도 부분적으로 형성되고, 제2 유체 챔버는, 전방 커버, 밀봉 링 및 피스톤에 의해 적어도 부분적으로 형성된다. 밸브는 피스톤에 연결되고, 제1 및 제2 유체 챔버의 압력차에 대응하여 제1 개구를 밀봉하도록 구성된다.

Description

토크 컨버터 클러치 시스템
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 7월 8일에 출원된 미국 특허 출원 제16/923,392호의 이익을 주장하며, 이는 2019년 7월 11일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/873,091호 및 2019년 10월 2일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/909,575호를 우선권 주장하며, 이의 개시는 전체가 본원에 참조로 포함된다.
기술분야
본 개시는 토크 컨버터, 및 특히 토크 컨버터용 클러치 시스템에 관한 것이다.
자동 변속기가 구비된 자동차에는 토크 컨버터가 장착되는 것으로 알려져 있다. 토크 컨버터는, 엔진에서 자동 변속기로 회전력을 전달할 수 있는 유체 커플링이다. 토크 컨버터는, 일반적으로 토크 컨버터를 통해 유체를 전달하기 위해 유닛으로서 회전하는 임펠러에 고정된 전면 커버를 포함한다.
연비를 개선하기 위해, 많은 토크 컨버터는 유체 커플링을 우회하기 위해, 터빈 샤프트를 토크 컨버터 케이스에 기계적으로 연결하는 바이패스 또는 잠금 클러치를 포함한다. 토크 컨버터는, 클러치 적용 및 해제를 위한 다중 흐름 통로를 가질 수 있다. 클러치 적용 및 해제 압력 챔버를 위한 흐름 경로를 제공하기 위해, 교차 흐름 허브를 사용하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이들 허브는 비용이 많이 들고 토크 컨버터 설계에 복잡성을 추가할 수 있다. 따라서, 클러치 제어성을 유지하고 설계 복잡성을 감소시키면서, 토크 컨버터의 가압 챔버에 유체 흐름 경로를 제공하기 위한 대안적인 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본원에 개시된 구현예에서, 토크 컨버터는, 입력 토크를 수용하도록 구성된 전방 커버; 상기 전방 커버에 회전 불가하게 연결된 외측 쉘을 갖는 임펠러; 및 상기 임펠러와 유체 결합된 터빈을 포함한다. 잠금 클러치는 전방 커버와 터빈 사이에 축방향으로 배치될 수 있다. 잠금 클러치는, 축 방향으로 변위 가능하고 전방 커버를 배향하는 제1 축방향 측면으로부터 터빈을 배향하는 제2 축방향 측면으로 연장된 제1 개구를 포함하는, 피스톤을 포함할 수 있다. 밀봉 링은, 전방 커버에 고정되고 피스톤에 밀봉될 수 있다. 제1 유체 챔버는, 피스톤과 터빈에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수 있고, 제2 유체 챔버는, 전방 커버, 밀봉 링 및 피스톤에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 밸브는 제2 축방향 측면에서 피스톤에 연결될 수 있고, 제1 유체 챔버의 제1 압력과 제2 유체 챔버의 제2 압력 사이의 차이에 대응하여 제1 개구를 밀봉하도록 구성될 수 있다.
구현예에서, 밸브는, 제2 압력을 초과하는 제1 압력에 대응하여 피스톤의 제1 개구를 밀봉하도록 구성될 수 있어서, 유체가 피스톤의 제1 개구를 통과하는 것이 방지되도록 한다. 밸브는, 제1 압력을 초과하는 제2 압력에 대응하여 개방하도록 구성될 수 있어서, 유체가 피스톤의 제1 개구를 통해 제2 유체 챔버로부터 제1 유체 챔버로 라우팅되도록 한다. 구현예에서, 피스톤은 커넥터를 통해 제1 축방향 측면의 전방 커버에 회전 불가하게 연결될 수 있고, 밸브는 커넥터를 통해 피스톤의 제2 축방향 측면에 연결될 수 있다. 커넥터는 리벳일 수 있다.
구현예에서, 전방 커버는, 밀봉 링의 반경 방향 바깥에 위치하는 것으로 그 안에 한정되고 잠금 클러치가 폐쇄되는 경우에 제2 개구를 통해 강제 냉각 유체 흐름이 잠금 클러치를 통해 제2 유체 챔버로 통과하도록 배열된, 제2 개구를 포함할 수 있다. 밀봉 링은, 제2 개구와 정렬되고 잠금 클러치가 폐쇄되는 경우에 강제 냉각 유체 흐름이 잠금 클러치, 제2 개구, 제3 개구, 그 다음 제2 유체 챔버 내로 통과하도록 배열된, 제3 개구를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 밀봉 링은, 용접부에 의해 전방 커버에 고정될 수 있고, 용접부는, 제2 개구와 정렬되고 강제 냉각 유체 흐름이 잠금 클러치, 제3 개구, 제2 개구, 그 다음 제2 유체 챔버 내로 통과할 수 있도록 배열된, 제3 개구를 포함할 수 있다. 쓰러스트 와셔는, 피스톤의 제2 축방향 측면에 축방향으로 고정될 수 있되, 밸브는, 피스톤과 쓰러스트 와셔 사이에 축방향으로 배치될 수 있다. 쓰러스트 와셔와 밸브는, 단일 커넥터를 통해 피스톤에 연결될 수 있다. 쓰러스트 와셔는, 또한 피스톤을 배향하는 후방 표면에 정의된 적어도 하나의 슬롯을 포함할 수 있되, 적어도 하나의 슬롯은, 개방 위치에 있을 경우에 밸브의 축방향 이동을 위한 간극을 제공하도록 배열된다.
본원에 개시된 구현예에서, 토크 컨버터는, 전방 커버와 터빈 사이에 축방향으로 배치된 잠금 클러치를 포함한다. 잠금 클러치는, 전방 커버에 밀봉된 피스톤을 포함할 수 있고 제1 개구를 포함할 수 있다. 제1 유체 챔버는, 피스톤과 터빈에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수 있고, 제2 유체 챔버는, 전방 커버와 피스톤에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수 있되, 제1 개구는 제1 유체 챔버와 제2 유체 챔버를 유체 연결한다. 밸브는 피스톤에 연결될 수 있고, 제2 유체 챔버의 제2 압력을 초과하는 제1 유체 챔버의 제1 압력에 대응하여 제1 개구를 밀봉하도록 구성될 수 있다.
구현예에서, 밀봉 링은 전방 커버와 피스톤 사이에 배치될 수 있되, 밀봉 링은 전방 커버에 고정되고 피스톤의 외경에 밀봉된다. 제1 작동 모드에서, 잠금 클러치는 개방 위치에 있고, 제2 유체 챔버의 제2 압력은 제1 유체 챔버의 제1 압력을 초과하고, 밸브는 개방되어 유체가 제2 유체 챔버로부터 제1 개구를 통해 제1 유체 챔버로 라우팅되도록 한다. 제2 작동 모드에서, 잠금 클러치는 폐쇄 위치에 있고, 제1 유체 챔버의 제1 압력은 제2 유체 챔버의 제2 압력을 초과하고, 밸브는 폐쇄되어 유체가 제1 개구를 통과하는 것이 방지되도록 하고, 강제 냉각 유체 흐름은, 잠금 클러치를 통해 전방 커버에 정의된 제2 개구를 통해 제2 유체 챔버로 통과한다. 출력 플랜지, 및 피스톤에 축방향으로 고정되고 피스톤과 출력 플랜지 사이의 쓰러스트 경로에 배열된 쓰러스트 와셔를 갖는, 진동 댐퍼가 추가로 제공될 수 있다.
도 1은, 본 개시에 따른 클러치 시스템을 갖는 토크 컨버터를 나타낸다.
도 2는, 도 1의 토크 컨버터의 A 영역의 확대도이다.
도 3은, 본 개시의 다른 구현예에 따른 클러치 시스템을 갖는 토크 컨버터를 나타낸다.
도 4는, 도 3의 토크 컨버터의 B 영역의 확대도이다.
도 5는, 도 3의 토크 컨버터의 C 영역의 확대도이다.
본 개시의 구현예가 본원에 설명된다. 그러나, 개시된 구현예는 단순히 예시이고 다른 구현예는 다양하고 대안적인 형태를 가질 수 있음을 또한 이해해야 한다. 도면은 반드시 축적대로 할 필요는 없고, 특징들이 특정 구성 요소를 상세하게 보여주기 위해 과장되거나 축소될 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 특정 구조 및 기능적 세부 사항은 제한적인 것으로서 해석되어서는 안되고, 단순히 당업자가 다양하게 구현예를 사용할 수 있도록 하기 위한 대표적인 기초로서 해석되어야 한다. 당업자가 이해하는 바와 같이, 본 도면 중 임의의 것과 참조하여 설명되고 예시된 다양한 특징들은, 하나 이상의 다른 도면에 예시된 특징들과 결합하여 명시적으로 예시하거나 설명하지 않은 구현예를 만들 수 있다. 예시된 특징들의 결합은, 통상적인 응용 분야에서 대표적인 구현예를 제공한다. 그러나, 본 개시의 교시와 일치하는 상기 특징들의 다양한 결합 및 변형은, 특정 응용 분야 또는 실시에 바람직할 수 있다.
일반적으로, 토크 컨버터 클러치 제어 가능성을 높이면, 차량 효율과 NVH를 개선하는 데 도움이 된다. 그러나, 일반적으로 기존의 3 패스 또는 4 패스 토크 컨버터 설계와 같이, 더 복잡한 클러치 시스템 설계를 사용하면 비용이 증가한다. 본 개시의 목적은, 2 패스 토크 컨버터 설계를 위한 개선된 클러치 시스템과 같이, 더 간단하고 덜 비싼 설계를 위해 클러치 제어 가능성을 증가시킨 클러치 시스템을 제공하는 것이다.
도 1은, 본 개시의 일 구현예에 따른 클러치 시스템을 갖는 토크 컨버터(100)를 나타낸다. 도 2는, 도 1의 토크 컨버터(100)의 A 영역의 확대도이다. 다음은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 토크 컨버터(100)은 중심축(AR)을 중심으로 회전 가능하다. 도 1에는 축(AR)의 상부에 일부만이 도시되어 있지만, 상기 토크 컨버터는 상기 축을 중심으로 연장되는 많은 구성 요소와 함께 축의 하부에서도 실질적으로 유사하게 형성된다는 것을 이해해야 한다. 본 명세서에서 사용되는 "축 방향", "반경 방향", "원주 방향", "외측"등과 같은 단어들은 중심축(AR)과 관련하여 사용되는 것이다.
자동차 엔진(미도시)의 동력은, 토크 컨버터(100)를 통해 변속기로 전달될 수 있다. 동력은 먼저, 토크 컨버터(100)의 전방 커버(104)로 전달될 수 있다. 토크 컨버터(100)는 펌프 또는 임펠러(106)를 포함하며, 전방 커버(104)가 회전함에 따라 임펠러(106)가 회전하도록 전방 커버(104)에 회전 불가하게 연결된 외측 쉘 또는 임펠러 쉘(108)을 갖는다. 토크 컨버터(100)를 통해 토크를 유압식으로 전달하기 위해, 토크 컨버터(100)는 또한 터빈(110), 고정자(112) 및 진동 댐퍼(114)를 포함한다. 이들 구성 요소는 토크 컨버터의 구성 요소의 예로서 나타나고, 다른 구현예에서 당업계에 공지된 임의의 유형 또는 형태의 커버, 임펠러, 터빈, 고정자 및/또는 진동 댐퍼로 대체될 수 있고, 일부 구현예에서 이들 구성 요소 중 일부는 포함되지 않을 수도 있다.
토크 컨버터(100)는, 피스톤(116)의 반대 축방향 측면 상의 토크 컨버터(100)의 다양한 챔버(예, 피스톤 어플라이 챔버(120) 및 유체 방출 챔버(122))에서 매체(예, 오일 같은 유체)의 가압에 대응하여, 클러치(118)를 선택적으로 체결 및 해제하도록 구성되는 피스톤(116)을 포함한다. 예를 들어, 일 구현예에서, 방출 챔버(122)에 대한 피스톤 어플라이 챔버(120) 내의 유체 압력의 증가는, 전방 커버(104)를 향해 축 방향(AD1)으로 피스톤(116)을 이동시키고, 이는, 클러치(118)에 대한 압축력을 증가시켜 클러치(118)로 하여금 이들 사이의 토크를 전달하기 위해 체결시키거나 폐쇄시킨다. 클러치(118)는, 댐퍼(114)에 대한 입력으로서도 작용하는 클러치 플레이트(124)를 포함할 수 있다. 클러치 플레이트(124)는, 전방 커버(104)와 체결하도록 구성된 제1 반경 방향 표면(126), 및 클러치(118)가 폐쇄되는 경우에 피스톤(116)의 일부와 체결하도록 구성된 제2 반경 방향 표면(128)을 포함한다. 추가적으로, 클러치 대면부(130)는, 제1 반경 방향 표면(126)과 전방 커버(104) 사이에 배치될 수 있고, 클러치 대면부(132)는 제2 반경 방향 표면(128)과 피스톤(116) 사이에 배치될 수 있다. 클러치 대면부(130, 132)는 폐쇄될 경우에 클러치(118)에 냉각을 제공하도록 그를 통한 유체 흐름용 홈과 같은 표면 특징부를 포함할 수 있다.
밀봉 링(134)은 전방 커버(104)에 정의된 홈(136)에 배치되고 연결부(138)에 의해 전방 커버(104)에 고정될 수 있다. 밀봉 링(134)과 전방 커버(104) 사이의 연결부(138)는, 예를 들어 용접 연결부일 수 있다. 밀봉 링(134)은, 밀봉부(140)를 통해 피스톤(116)의 외경에 추가로 밀봉된다. 이러한 방식으로, 피스톤(116)은 밀봉 링(134)을 통해 전방 커버(104)에 밀봉되고, 방출 챔버(122)는 밀봉부(140) 및 밀봉 링(134)에 의해 어플라이 챔버(120)로부터 밀봉되어, 더 나은 클러치 제어성을 제공한다. 피스톤(116)은, 그 내경(152)에서 변속기 입력 샤프트(미도시)에 추가로 밀봉될 수 있다.
피스톤(116)은, 피스톤(116)과 터빈(110) 사이에 배치된 일방향 밸브(144)에 의해 밀봉되는, 오리피스(142)를 포함한다. 일방향 밸브(144)는, 유체의 흐름을 단일 방향으로 제한하도록 구성되고 변화하는 압력 하에서 개방 및/또는 폐쇄되도록 구성된다. 이 구현예에서, 밸브(144)는, 유체 흐름이 오리피스(142)를 통해 어플라이 챔버(120)로부터 방출 챔버(122)로 흐르는 것을 방지하고, 방출 챔버(122)의 압력이 어플라이 챔버(120)의 압력보다 클 경우에 방출 챔버(122)로부터 오리피스(142)를 통해 어플라이 챔버(120)로 유체 흐름을 허용하도록 구성된다. 즉, 밸브(144)는, 제1 축방향 측면(154)의 압력이 제2 축방향 측면(156)의 압력을 초과할 경우에 개방되어 유체가 방출 챔버(122)로부터 오리피스(142)를 통해 어플라이 챔버(120)로 흐르도록 하고, 제2 축방향 측면(156)에 대한 압력이 제1 축방향 측면(154)의 압력을 초과할 경우에 폐쇄하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 오리피스(142)를 통한 유체의 흐름은 단일 방향, 즉 방출 챔버(122)로부터 어플라이 챔버(120)로의 유체 흐름으로 제한된다. 이는, 압력 범프를 줄이기 위해 제공된다. 일방향 밸브(144)는, 예를 들어 리드 밸브일 수 있다. 그러나, 흐름을 한 방향으로 제한하기 위해 다른 유형의 밸브가 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 일방향 밸브(144)는, 커넥터(146)를 통해 터빈(110)을 배향하는 축방향 측면(158) 상의 피스톤(116)에 추가로 연결될 수 있다. 커넥터(146)는, 예를 들어 리벳일 수 있다. 피스톤(116)은, 축방향 측면(158)에 대향하는 축방향 측면(160) 상의 전방 커버(104)에 회전 불가하게 추가로 연결된다. 피스톤(116)은, 예를 들어 리프 스프링(162)에 의해 전방 커버(104)에 연결될 수 있다. 일 구현예에서, 피스톤(116)은 단일 연결, 예를 들어 커넥터(146)를 통해 전방 커버(104)와 밸브(144) 모두에 연결될 수 있다.
전방 커버(104)는, 클러치(118)를 통한 강제 제어 냉각 흐름을 허용하도록 해제 챔버(122)를 클러치(118)에 연결하기 위해, 밀봉 링(134) 뒤에 또는 반경 방향 바깥에 위치하는, 오리피스(148)를 추가로 포함한다. 밀봉 링(134)은 전방 커버(104)의 오리피스(148)와 정렬된 오리피스(150)를 포함할 수 있어서, 클러치(118)를 통한 강제 냉각 유체 흐름이 오리피스(148, 150)를 통해 방출 챔버(122) 내로 통과할 수 있도록 한다. 이러한 방식으로, 방출 챔버(122)는 오리피스(148, 150)를 통해 클러치(118)에 연결되어 토크 컨버터(100)의 작동 동안에 필요한 클러치 냉각을 제공한다.
토크 컨버터(100)는, 토크 컨버터 클러치 폐쇄 모드 및 토크 컨버터 클러치 개방 모드에서 작동될 수 있다. 토크 컨버터 클러치 폐쇄 작동 모드에서, 클러치(118)는, 사이에서의 토크 전달을 위해 피스톤(116)을 축 방향(AD1)으로 변위시키는 방출 챔버(122) 내의 압력을 초과하는 어플라이 챔버(120)에 공급된 가압 유체에 의해, 체결되거나 폐쇄된다. 강제 냉각 유체는, 어플라이 챔버(120)로부터 클러치 대면부(130, 132)를 통해(예, 내부에 정의된 홈이 있는 표면 특징부를 통해) 냉각 클러치(118)로 흐른 다음, 전방 커버(104) 및 밀봉 링(134)에 정의된 오리피스(148, 150)를 통해 방출 챔버(122)로 흐른다. 밸브(144)는, 밸브(144)의 제1 축방향 측면(154) 상의 압력을 초과하거나 이보다 더 높은 제2 축방향 측면(156) 상의 압력으로부터 피스톤(116)에 형성된 오리피스(142)를 밀봉한다. 반면에, 토크 컨버터 클러치 개방 작동 모드에서, 방출 챔버(122)는 압력을 가하고 어플라이 챔버(120)에서 압력을 초과하여 클러치(118)를 개방하고, 밸브(144)는, 피스톤(116)에 정의된 오리피스(142)를 통한 흐름을 허용하도록 개방될 것이다. 즉, 방출 챔버(122)의 가압 유체는, 피스톤(116)이 축 방향(AD2)으로 전방 커버(104)로부터 멀리, 축 방향(AD1)과 반대 방향으로 변위되도록 할 것이고, 밸브(144)는, 제2 축 방향 측면(156)에 대한 압력을 초과하는 제1 축 방향 측면(154)에 대한 압력으로부터 개방되어 유체를 챔버(122)로부터 어플라이 챔버(120) 내로 흐르게 한다.
도 3은, 본 개시의 다른 구현예에 따른 클러치 시스템을 갖는 토크 컨버터(200)를 나타낸다. 도 4는, 도 3의 토크 컨버터(200)의 B 영역의 확대도이다. 도 5는, 도 3의 토크 컨버터(200)의 C 영역의 확대도이다. 다음은 도 3 내지 5를 참조하여 설명한다. 토크 컨버터(200)는 중심축(AR)을 중심으로 회전 가능하고, 다음 구성요소를 포함할 수 있다: 전방 커버(204); 전방 커버(204)에 회전 불가하게 연결된 외측 쉘 또는 임펠러 쉘(208)을 갖는 펌프 또는 임펠러(206); 터빈(210), 고정자(212), 및 진동 댐퍼(214). 이들 구성 요소는 토크 컨버터의 구성 요소의 예로서 나타나고, 다른 구현예에서 당업계에 공지된 임의의 유형 또는 형태의 커버, 임펠러, 터빈, 고정자 및/또는 진동 댐퍼로 대체될 수 있고, 일부 구현예에서 이들 구성 요소 중 일부는 포함되지 않을 수도 있다.
토크 컨버터(200)는, 피스톤 어플라이 챔버(220)과 유체 방출 챔버(222)의 매체(예, 기름 같은 유체)의 가압에 대응하여, 클러치(218)를 선택적으로 개방 및 폐쇄하도록 구성된, 피스톤(216)을 포함한다. 예를 들어, 유체 방출 챔버(222)에 대한 피스톤 어플라이 챔버(220) 내의 유체 압력의 증가는, 커버(204)를 향해 축 방향(AD1)으로 피스톤(216)을 이동시키고, 이는 클러치(218)에 대한 압축력을 증가시켜 클러치(218)를 폐쇄시킨다. 유사하게, 어플라이 챔버(220)에 대한 방출 챔버(222) 내의 유체 압력의 증가는, 터빈(210)을 향해 축 방향(AD1)과 대향하는 축 방향(AD2)으로 피스톤(216)을 이동시킨다. 클러치(218)는, 댐퍼(214)에 대한 입력으로서도 작용하는 클러치 플레이트(224)를 포함할 수 있다. 클러치 플레이트(224)는, 커버(204)와 체결하도록 구성된 제1 반경 방향 표면(226), 및 클러치(218)가 폐쇄되는 경우에 피스톤(216)의 일부와 체결하도록 구성된 제2 반경 방향 표면(228)을 포함한다. 추가적으로, 클러치 대면부(230)는, 제1 반경 방향 표면(226)과 커버(204) 사이에 배치될 수 있고, 클러치 대면부(232)는 제2 반경 방향 표면(228)과 피스톤(216) 사이에 배치될 수 있다. 클러치 대면부(230, 232)는, 그를 통한 강제 냉각 유체 흐름용 홈과 같은, 표면 특징부를 포함할 수 있다.
밀봉 링(234)은 전방 커버(204)와 피스톤(216) 사이에 배치되고, 연결부(238)에 의해 전방 커버(204)에 고정될 수 있다. 밀봉 링(234)과 전방 커버(204) 사이의 연결부(238)는, 예를 들어 용접 연결부일 수 있다. 밀봉 링(234)은, 외경(242)에서 밀봉부(240)를 통해 피스톤(216)에 추가로 밀봉될 수 있다. 이러한 방식으로, 피스톤(216)은 밀봉 링(234)을 통해 전방 커버(204)에 밀봉되고, 방출 챔버(222)는 밀봉부(240) 및 밀봉 링(134)에 의해 어플라이 챔버(220)로부터 밀봉되어, 더 나은 클러치 제어성을 제공한다. 피스톤(216)은, 그 내경(244)에서 변속기 입력 샤프트(미도시)에 추가로 밀봉될 수 있다.
전방 커버(204)는 오목부 또는 홈(246) 및 오리피스(248)을 추가로 포함하여 방출 챔버(222)를 클러치(218)에 연결시켜 클러치(218)를 통해 강제 제어 냉각 흐름을 허용할 수 있다. 오리피스(248)는, 밀봉 링(234)의 후방 또는 반경 방향 바깥에 위치할 수 있고 홈(246)으로 연결되거나 개방될 수 있다. 홈(246)은 밀봉 링(234)에 인접하게 위치할 수 있다. 일 구현예에서, 용접 연결부(238)는 내부에 정의된 오리피스(250)를 추가로 포함할 수 있되, 용접 연결부(238)의 오리피스(250)는 전방 커버(204)의 오리피스(248)와 정렬되어, 클러치 냉각 유체가 클러치(218)(예, 내부에 정의된 홈이 있는 표면)를 통해 흐를 수 있고 폐쇄된 경우에 용접 연결부(238)의 오리피스(250)를 통해, 전방 커버(204)에 정의된 오리피스(248)를 통해, 홈(246)을 통해 그리고 방출 챔버(222)로 흐를 수 있도록 한다. 이러한 방식으로, 방출 챔버(222)는 오리피스(248, 250)를 통해 클러치(218)에 연결되어, 클러치(218)가 폐쇄되는 경우에 이를 통해 강제 제어 냉각시킨다. 커버 오리피스(248)의 다른 구성 및 배열이, 강제 제어 냉각을 위해 방출 챔버(222)를 클러치(218)에 연결하는 데 사용될 수 있고, 이는 본 개시의 범주 및 사상 내에 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 냉각 유체가 용접된 연결부를 통해 흐르지 않고 클러치, 커버 오리피스, 및 방출 챔버 사이에서 흐르도록, 커버 오리피스를 구성할 수 있다.
피스톤(216)은, 리프 스프링 연결부일 수 있는 연결부(252)를 통해 커버에 회전 불가하게 연결될 수 있고, 방출 챔버(222)와 어플라이 챔버(220) 사이의 유체 연통을 허용하는 오리피스(254)를 포함할 수 있다. 오리피스(254)는 연결부(252)의 반경 방향 내측에 위치할 수 있고, 피스톤(216)과 댐퍼(214)의 출력 플랜지(258) 사이에 배치된 일방향 밸브(256)에 의해 밀봉될 수 있다. 일방향 밸브(256)는, 유체의 흐름을 단일 방향으로 제한하도록 구성되고 변화하는 압력 하에서 개방 및/또는 폐쇄되도록 구성된다. 이 구현예에서, 밸브(256)는, 유체 흐름이 오리피스(254)를 통해 어플라이 챔버(220)로부터 방출 챔버(222)로 흐르는 것을 방지하고, 방출 챔버(222)의 압력이 어플라이 챔버(220)의 압력보다 클 경우에 방출 챔버(222)로부터 오리피스(254)를 통해 어플라이 챔버(220)로 유체 흐름을 허용하도록 구성된다. 즉, 밸브(256)는, 제1 축방향 측면(260)의 압력이 제2 축방향 측면(262)의 압력을 초과할 경우에 개방되어 유체가 방출 챔버(222)로부터 오리피스(254)를 통해 어플라이 챔버(220)로 흐르도록 하고, 제2 축방향 측면(262)에 대한 압력이 제1 축방향 측면(260)의 압력을 초과할 경우에 폐쇄하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 오리피스(254)를 통한 유체의 흐름은 단일 방향, 즉 방출 챔버(222)로부터 어플라이 챔버(220)로의 유체 흐름으로 제한된다. 또한, 이는, 압력 범프를 줄이기 위해 제공된다. 일방향 밸브(256)는, 예를 들어 리드 밸브일 수 있다. 그러나, 흐름을 한 방향으로 제한하기 위해 다른 유형의 밸브가 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
토크 컨버터(200)는 피스톤(216)과 플랜지(258) 사이의 쓰러스트 경로에 배치된 쓰러스트 와셔(270)를 추가로 포함하여 높은 차동 속도에서 마찰을 흡수하고 축방향 하중을 지지한다. 쓰러스트 와셔(270)는, 커넥터(272)를 통해 밸브(256)의 제2 축방향 측면(262)에서 피스톤(216)에 축방향으로 고정될 수 있다. 즉, 밸브(256)는 피스톤(216)과 와셔(270) 사이에 축방향으로 배치된다. 커넥터(272)는, 밸브(256)와 와셔(270) 모두를 피스톤(216)에 연결한다. 일 구현예에서, 커넥터(272)는 리벳의 형태일 수 있다. 커넥터(272)는, 쓰러스트 와셔(270)에 대한 회전 방지 특징부, 및 와셔(270)와 밸브(256)에 대한 축방향 고정 특징부로서 기능하도록 배열되고 구성된, 테이퍼형 헤드(274)를 추가로 포함할 수 있다. 와셔(270)는, 피스톤(216)을 대면하고 그 후면에 정의된 슬롯 또는 오목부(276)를 추가로 포함할 수 있다. 구체적으로, 슬롯 또는 오목부(276)는, 축방향(AD2)으로 밸브(256)의 축방향 이동 또는 편향을 위한 간극을 제공하도록 구성 및 배열된다. 와셔(270)는, 센터링 및 회전 방지를 위한 카운터 보어 슬롯(278)을 추가로 포함할 수 있다. 카운터 보어 슬롯(278)은, 커넥터(272)의 테이퍼형 헤드(274)와 보상 및 정합을 이루기 위해 테이퍼가 질 수 있다.
토크 컨버터(200)의 작동은 이제 더 상세하게 설명될 것이다. 토크 컨버터(200)는, 토크 컨버터 클러치 폐쇄 또는 적용 모드라고도 하는 제1 모드에서 작동할 수 있으며, 여기서 클러치(218)는, 그들 사이의 토크 전달을 위해 폐쇄된다. 토크 컨버터 클러치 폐쇄 모드에서, 방출 챔버(222)에 대한 어플라이 챔버(220)의 가압 유체의 증가는, 피스톤(216)을, 클러치(218)를 폐쇄하는 커버(204)를 향해 축방향(AD1)으로 변위시키거나 이동시킨다. 강제 냉각 유체는, 각각 전방 커버(204) 및 연결부(238)에 정의된 오리피스(248, 250)를 통해, 클러치 대면부(230, 232)(예 홈이 있는 표면)를 통해 방출 챔버(222)로 흐른다. 밸브(256)는, 제1 축방향 측면(260) 상의 압력을 초과하는 제2 축방향 측면(262) 상의 압력으로부터 피스톤(216)에 정의된 오리피스(254)를 밀봉한다.
토크 컨버터(200)는, 클러치(218)가 커버(204)에 대해 개방 위치에 있는 토크 컨버터 개방 또는 방출 모드라고도 지칭되는 제2 모드에서 추가로 작동할 수 있다. 토크 컨버터 클러치 개방 작동 모드에서, 어플라이 챔버(220)에 대한 방출 챔버(222)의 압력 증가는, 피스톤(216)을 커버(204) 개방 클러치(218)로부터 멀리 축 방향(AD2)으로 변위시키거나 이동시킨다. 밸브(256)는, 피스톤(216)에 정의된 오리피스(254)를 통해 방출 챔버(222)로부터 어플라이 챔버(220)로 흐르도록, 제2 축방향 측면(262) 상의 압력을 초과하는 제1 축방향 측면(260) 상의 압력에 대응하여, 개방될 것이다.
본원에 개시된 구현예는, 전통적인 트윈 페이스 2-패스 클러치의 단순성 및 비용을, 밀봉된 토크 컨버터 클러치 방출 압력 챔버를 추가함으로써 보다 복잡한 클러치 시스템의 제어 가능성 이점의 일부와 조합시킨다. 이 설계에서, 피스톤이 입력 샤프트를 밀봉할 수 있도록 허브가 제거되고, 이는 복잡성과 비용을 감소시킨다. 밀봉부는 피스톤에 통합되어 복잡성과 비용을 감소시킨다.
예시적인 구현예가 위에서 설명되었지만, 이들 구현예가 청구 범위에 포함되는 모든 가능한 형태를 설명하고자 의도된 것은 아니다. 본 명세서에서 사용된 단어는 제한적이라기 보다는 설명적인 단어이며, 본 개시의 사상과 범주를 벗어나지 않고 다양한 변경이 가능할 수 있음을 이해한다. 전술한 바와 같이, 다양한 구현예의 특징부는 명시적으로 설명되거나 예시되지 않을 수 있는 개시의 추가 구현예를 형성하기 위해 결합될 수 있다. 다양한 구현예가 하나 이상의 원하는 특성에 관해 다른 구현예 또는 종래 기술 구현보다 선호되거나 장점을 제공하는 것으로 설명될 수 있지만, 당업자는 하나 이상의 특징부 또는 특성이 원하는 전체 시스템 속성을 달성하기 위해 절충될 수 있음을 인식하며, 이는 특정 응용 분야 및 구현에 따라 달라진다. 이들 속성은 비용, 강도, 내구성, 수명 주기 비용, 시장성, 외관, 포장, 크기, 서비스 가능성, 무게, 제조 가능성, 조립 용이성 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 이와 같이, 임의의 실시예가 하나 이상의 특성에 관해 다른 실시예 또는 종래 기술 구현보다 덜 바람직한 것으로 설명되는 정도까지, 이들 실시예는 본 개시의 범주 밖에 있지 않고 특정 응용 분야에 바람직할 수 있다.
100 토크 컨버터
104 전방 커버
106 임펠러
108 임펠러 쉘
110 터빈
112 고정자
114 진동 댐퍼
116 피스톤
118 클러치
120 챔버
122 유체 방출 챔버
124 클러치 플레이트
126 제1 반경 방향 표면
128 제2 반경 방향 표면
130 클러치 대면부
132 클러치 대면부
134 밀봉 링
136 홈
138 연결
140 밀봉부
142 오리피스
144 밸브
146 커넥터
148 오리피스
150 오리피스
152 내경
154 제1 축방향 측면
156 제2 축방향 측면
158 출력측
160 출력측
162 리프 스프링
200 토크 컨버터
204 전방 커버
206 임펠러
208 임펠러 쉘
210 터빈
212 고정자
214 진동 댐퍼
216 피스톤
218 클러치
220 어플라이 챔버
222 유체 방출 챔버
224 클러치 플레이트
226 제1 반경 방향 표면
228 제2 반경 방향 표면
230 클러치 대면부
232 클러치 대면부
234 밀봉 링
238 연결
240 밀봉부
242 외경
244 내경
246 홈
248 커버 오리피스
250 오리피스
252 연결
254 오리피스
256 밸브
258 출력 플랜지
260 제1 축방향 측면
262 제2 축방향 측면
270 쓰러스트 와셔
272 커넥터
274 테이퍼형 헤드
278 슬롯

Claims (16)

  1. 토크 컨버터로서,
    입력 토크를 수용하도록 구성된 전방 커버;
    상기 전방 커버에 회전 불가하게 연결된 외측 쉘을 갖는 임펠러;
    상기 임펠러에 유체 결합된 터빈; 및
    상기 전방 커버 및 상기 터빈 사이에 축방향으로 배치된 잠금 클러치를 포함하되, 상기 잠금 클러치는,
    축 방향으로 변위 가능하고 상기 전방 커버를 배향하는 제1 축방향 측면으로부터 상기 터빈을 배향하는 제2 축방향 측면으로 연장된 제1 개구를 포함하는, 피스톤;
    상기 전방 커버에 고정되고 상기 피스톤에 밀봉되는 밀봉 링;
    상기 피스톤과 상기 터빈에 의해 적어도 부분적으로 형성된 제1 유체 챔버;
    상기 전방 커버, 상기 밀봉 링, 및 상기 피스톤에 의해 적어도 부분적으로 형성된 제2 유체 챔버; 및
    상기 제2 축방향 측면에서 상기 피스톤에 연결되고, 상기 제2 유체 챔버의 제2 압력을 초과하는 상기 제1 유체 챔버의 제1 압력에 대응하여 상기 제1 개구를 밀봉하도록 구성되어 유체가 상기 피스톤의 상기 제1 개구를 통과하는 것을 방지하는 밸브를 포함하고,
    상기 전방 커버는, 상기 밀봉 링의 반경 방향 바깥에 위치하는 것으로 그 안에 한정되고 상기 잠금 클러치가 폐쇄되는 경우에 제2 개구를 통해 강제 냉각 유체 흐름이 상기 잠금 클러치를 통해 상기 제2 유체 챔버로 통과하도록 배열된, 제2 개구를 포함하는, 토크 컨버터.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 밸브는, 상기 제1 압력을 초과하는 상기 제2 압력에 대응하여 개방하도록 구성되어, 유체가 상기 피스톤의 제1 개구를 통해 상기 제2 유체 챔버로부터 상기 제1 유체 챔버로 라우팅되도록 하는, 토크 컨버터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤은 커넥터를 통해 상기 제1 축방향 측면 상의 전방 커버에 회전 불가하게 연결되고,
    상기 밸브는 상기 커넥터를 토해 상기 피스톤의 제2 축방향 측면에 연결되는, 토크 컨버터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 커넥터는 리벳인, 토크 컨버터.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 밀봉 링은, 상기 제2 개구와 정렬되고 상기 잠금 클러치가 폐쇄되는 경우에 강제 냉각 유체 흐름이 상기 잠금 클러치, 상기 제2 개구, 제3 개구, 그 다음 상기 제2 유체 챔버 내로 통과하도록 배열된 제3 개구를 포함하는, 토크 컨버터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 링은 용접부에 의해 상기 전방 커버에 고정되고,
    상기 용접부는, 상기 제2 개구와 정렬되고 상기 강제 냉각 유체 흐름이 상기 잠금 클러치, 제3 개구, 제2 개구, 그 다음 상기 제2 유체 챔버 내로 통과할 수 있도록 배열된 제3 개구를 포함하는, 토크 컨버터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤의 제2 축방향 측면에 축방향으로 고정되며, 상기 밸브가 상기 피스톤과 쓰러스트 와셔 사이에 축방향으로 배치된 쓰러스트 와셔를 추가로 포함하는 토크 컨버터.
  10. 제9항에 있어서, 상기 쓰러스트 와셔와 상기 밸브는 단일 커넥터를 통해 상기 피스톤에 연결되는, 토크 컨버터.
  11. 제9항에 있어서, 상기 쓰러스트 와셔는, 상기 피스톤을 배향하는 후방 표면에 정의된 적어도 하나의 슬롯을 포함하되, 상기 적어도 하나의 슬롯은, 개방 위치에 있을 경우에 상기 밸브의 축방향 이동을 위한 간극을 제공하도록 배열되는, 토크 컨버터.
  12. 토크 컨버터로서,
    입력 토크를 수용하도록 구성된 전방 커버;
    상기 전방 커버에 회전 불가하게 연결된 외측 쉘을 갖는 임펠러;
    상기 임펠러에 유체 결합된 터빈; 및
    상기 전방 커버 및 상기 터빈 사이에 축방향으로 배치된 잠금 클러치를 포함하되, 상기 잠금 클러치는,
    상기 전방 커버에 밀봉되고 제1 개구를 포함하는 피스톤;
    상기 피스톤과 상기 터빈에 의해 적어도 부분적으로 형성된 제1 유체 챔버;
    상기 전방 커버 및 상기 피스톤에 의해 적어도 부분적으로 형성되는 제2 유체 챔버(상기 제1 개구는 상기 제1 유체 챔버와 상기 제2 유체 챔버를 유체 연결시킴);
    상기 피스톤에 연결되고, 상기 제2 유체 챔버의 제2 압력을 초과하는 상기 제1 유체 챔버의 제1 압력에 대응하여 상기 제1 개구를 밀봉하도록 구성된 밸브를 포함하고,
    상기 잠금 클러치가 폐쇄되는 경우에, 상기 전방 커버에 정의된 제2 개구를 통해 강제 냉각 유체 흐름이 상기 잠금 클러치를 통해 상기 제2 유체 챔버로 통과하도록 배열된, 토크 컨버터.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전방 커버와 상기 피스톤 사이에 배치되고, 상기 전방 커버에 고정되고, 상기 피스톤의 외경에 밀봉된 밀봉 링을 추가로 포함하는 토크 컨버터.
  14. 제12항에 있어서, 제1 작동 모드에서는,
    상기 잠금 클러치는 개방 위치에 있고,
    상기 제2 유체 챔버의 제2 압력은 상기 제1 유체 챔버의 제1 압력을 초과하고,
    상기 밸브는 개방되어 유체가 상기 제2 유체 챔버로부터 상기 제1 개구를 통해 상기 제1 유체 챔버 내로 라우팅되도록 하는, 토크 컨버터.
  15. 제14항에 있어서, 제2 작동 모드에서는,
    상기 잠금 클러치는 폐쇄 위치에 있고,
    상기 제1 유체 챔버의 제1 압력은 상기 제2 유체 챔버의 제2 압력을 초과하고,
    상기 밸브는 폐쇄되어, 유체가 상기 제1 개구를 통과하는 것이 방지되는, 토크 컨버터.
  16. 제12항에 있어서,
    출력 플랜지를 포함한 진동 댐퍼; 및
    상기 피스톤과 상기 출력 플랜지 사이의 쓰러스트 경로에 배열되고 상기 피스톤 상에 축방향으로 고정된 쓰러스트 와셔를 추가로 포함하는, 토크 컨버터.
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