KR20010023627A - 유체 동역학적 커플링 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터빈 휠(1)과 케이스의 반경방향의 벽(2a) 사이에, 상기 터빈 휠(1)과 일체이고, 상기 반경방향의 벽(2a)을 향하여 축방향으로 개방된 아크형의 하우징(24)의 위치에 지탱되는 일 세트의 원주방향으로 작용하는 헬리컬 충격 흡수 스프링(22)을 통하여 탄성 커플링을 잠그거나 풀리도록 하는 플레이트 클러치 장치(5)에 관한 것이다. 상기 하우징(24)은 예를 들면, 종동 샤프트와 연결되도록 하는 중앙의 금속 디스크(23)상에 전체적으로 성형될 수 있는 성형 가능한 재료로 제조된 터빈 휠(1)의 두터운 외주면 부분(25)에 직접 배열되며, 상기 하우징(24)의 대향 반경방향의 단부(26)가 상기 스프링(22)의 대응하는 단부를 위한 지지부로 작용한다.

Description

유체 동역학적 커플링 장치{HYDROKINETIC COUPLING APPARATUS FOR LOCKING ENGAGEMENT}
예를 들면, 이러한 장치는 1992년 10월 30일에 출원된 국제 출원 공개 제 WO 93/13339 호에 개시되어 있으며, 특히 본 출원인의 명칭으로 1994년 1월 4일에 출원된 프랑스 특허 출원 제 94 13205 호(프랑스 특허 출원 공개 제 FR-A-2 726 620 호)는 공지된 바와 같이, 시동 단계 동안을 제외한 충격 휠과 터빈 휠 사이의 어떠한 미끄럼 운동도 방지하여 연료 절약을 이끄는 잠금 클러치에 관한 것이다.
상기 국제 출원 공개 제 WO 93/13339 호에 있어서, 헬리컬 감쇠 스프링은 터빈 휠상에 리벳 고정된 금속 시트 디스크의 굽은 외주면의 에지에 의해 규정된 고리모양의 부채꼴의 형상을 따르는 환형의 하우징에 지탱되며, 상대적으로 복잡한 조립(금속 시트의 굴곡, 관통 홀의 형성 등)을 수반한다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 이러한 기술을 간략하게 하는 것이다.
이를 위해서, 서두에 기술한 타입의 유체 동역학적 커플링 장치는 상기 아치형 안착부가 성형 가능한 재료로 제조된 터빈 휠의 두터운 외주면의 부분에 직접 형성되며, 상기 안착부의 대향의 반경방향의 단부가 상기 스프링의 대응하는 단부를 위한 인접부로 작용하는 것이 특징이다.
예를 들면, 상기 성형 가능한 재료는 합성 재료 또는 알루미늄이 될 수 있다.
이렇게 하여, 구성 요소의 개수가 상당히 감소되고, 조립 공정이 대단히 간단해지며, 터빈 휠의 중량이 감소된다. 또한, 이러한 새로운 기술은 필요하다면 사용되는 국제 출원 공개 제 WO 93/13339 호와 같은 동일 타입의 수단을 가능하게 함으로써, 상기 클러치 디스크와 헬리컬 스프링 사이에, 예를 들면 디스크의 돌기 또는 그런 디스크에 의해 회전 구동되는 중간 디스크의 축방향으로 굽어진 돌기를 통하여 토크 전달을 보증하도록 한다는 것은 말할 나위도 없으며, 상기 돌기는 상기 헬리컬 스프링의 단부에 대항하여 체결구내에 두 경우 모두에 놓여 질 수 있다.
터빈 휠은 성형 재료로 전체적으로 제조될 수 있으며, 상기 종동 샤프트와 연결하기 위한 그것의 허브(hub)를 포함한다. 즉, 다음에 터빈 휠은 허브와 일체 성형에 의해 전체적으로 제조됨으로써, 그러한 경우에 알루미늄 또는 합성 재료에 매몰되는 것을 방지하도록 하며, 상기 허브는 바람직하게는 스플라인(splines)이 종동 샤프트와 서로 회전할 때 그것을 커플링하도록 형성된 금속 인서트를 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 성형 가능한 재료가 상기 종동 샤프트를 연결하기 위한 중앙 금속 디스크상의 원위치에 성형되도록 또한 배열될 수 있다.
성형 가능한 재료내에 상기 스프링이 매몰되는 것을 방지하기 위하여, 상기 안착부의 반경방향의 단부 및/또는 이들의 외부 벽이 상기 성형 가능한 재료가 그상에 성형되는 금속 트러스트 피스로 구성되도록 또한 배열될 수 있다.
더나아가, 상기 각 안착부가 금속 인서트로 전체적으로 구성되도록, 동일 단부를 목표로 하여 배열될 수 있고, 터빈 휠의 성형 가능한 재료가 인서트상의 원위치에 성형된다.
이제, 본 발명을 실시하기 위한 방법이 첨부 도면을 참조하여 이러한 방법에만 국한하지 않는 예시에 의해 설명될 것이다.
본 발명은 잠금 클러치(lock-up clutch)를 구비한 유체 동역학적 커플링 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 종동 샤프트(driven shaft)에 고정되어 커플링될 수 있고, 충격 휠 케이싱(impulse wheel casing)에 내장되는 터빈 휠을 포함하며, 상기 충격 휠에 고정하여 커플링될 수 있는 구동 샤프트로부터 상기 종동 샤프트까지 토크의 유체 동역학적 전달을 위해 협력할 수 있는 유체 동역학적 커플링 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 상기 터빈 휠과 상기 케이싱의 반경방향의 벽 사이에 탄성 커플링을 잠그거나 풀기에 적합한 소위 잠금 클러치로 불리는 클러치 디스크를 구비한 클러치 장치를 더 포함한다. 이러한 커플링은 상기 터빈 휠에 대하여 고정되고, 상기 반경방향의 벽을 향하여 축방향으로 개방된 아치형의 안착부내의 위치에 지탱되는 일 세트의 원주방향으로 작용하는 헬리컬 감쇠 스프링(helical damping springs)으로 구성된다.
도 1은 본 발명에 따른 유체 동역학적 커플링 장치의 클러치 장치 및 터빈 휠과, 클러치 디스크와 중간 디스크에 의해 얻어진 헬리컬 스프링의 단부 사이의 커플링을 도시한 축방향의 반부 부분 단면도,
도 2는 먼저 커플링 스프링이 제공된 클러치 장치의 내부 지지 디스크 및 다음으로 그것의 안착부로서 제공된 터빈 휠을 도시한 분해 사시도,
도 3은 도 1과 같은 동일 조립체를 도시한 정면도,
도 4는 클러치 장치의 간략화된 변형예로서 도 1과 유사한 도면,
도 5는 금속 인서트의 형상을 전체적으로 나타낸 아치형 안착부의 구성체를 도시한 축방향의 부분 단면도.
도 1의 실시예에 있어서, 블레이드형 터빈 휠은 일괄적으로 참조부호(1)가 부여되며, 충격 휠에 고정된 케이싱(2)의 반경방향의 벽은 일괄적으로 참조부호(2a)가 부여된다. 상기 반경방향의 벽(2a)은 예를 들면 외주면의 용접 이음(seam)에 의하여, 블레이드형 충격 휠을 구성하는 상보적인 부분(complementary part)(도시되지 않음)에 결합되기 위하여 참조부호(2b)에서 축방향으로 연장되며, 상기 조립체는 구동 샤프트, 예를 들면 내연 기관의 크랭크 샤프트상에 장착될 수 있다. 충격 휠 케이싱으로 불리는 케이싱(2)은 삽입된 반경방향의 플레이트(도시되지 않음)를 통하여 엔진의 플라이휠상에 고정되도록 하는 스터드(studs)중 하나가 반경방향의 벽(2a)상에 참조부호(3)로 표시되고, 동일한 반경방향의 벽(2a)상에 용접된 중심 샤프트(4)가 참조부호(4)로 표시된다. 터빈 휠이 속도를 증가시키는 동안에, 소위 "변환(conversion)" 단계에서 작동하는 반동 휠(reaction wheel)은 본 발명을 이해하는데 아무런 역활을 하지 않으므로 도시되지 않았고, 그것의 작동의 원리는 예를 들면, 커플링 장치를 구성하는 터빈 휠, 충격 휠 및 반동 휠로 구성된 조립체에 대하여 보다 상세하게 개시되며 참고로 본원에 인용하는 상기 국제 출원 공개 제 WO 93/13339 호에 공지되어 있다. 다른 실시예에 있어서, 이러한 장치는 단지 터빈 휠 및 충격 휠로만 구성된다.
또한 공지된 방법에 있어서, 클러치 장치가 터빈 휠(1)과 충격 휠의 케이싱(2)의 반경방향의 벽 사이에 반경방향으로 연장함으로써, 터빈 휠(1)과 충격 휠의 케이싱(2)의 반경방향의 벽을 회전시 서로 커플링하도록 하거나 잠기도록 하고, 이것에 의해 종동 샤프트, 즉 변속기의 입력(input) 샤프트에 커플링된 터빈 휠(1)이 가속되는 단계가 종료될 때 유체 동역학적 커플링을 "바이패싱(bypassing)"함으로써, 그들 사이의 어떠한 미끄럼 운동도 방지한다. 이런 목적 달성을 위하여, 예를 들면, 도 1의 실시예에 있어서, 클러치 장치는 중심 샤프트(4)의 슬리브(sleeve) 부분(8)상에 축방향으로 [환형의 밀봉체(7)로서] 밀봉하면서 미끄러질 수 있게 함으로써, 중앙 부시(central bush)(6)를 포함한 피스톤 형상의 클러치 디스크(5)를 포함한다. 샤프트(4)내에 블라인드 공간(a blind space)(9)이 존재하고, 그 공간이 압력하에서 유체로 채워질 수 있고, 샤프트(4)내의 통로(10)를 통하여 연결되며, 챔버(11)가 디스크(5)와 반경방향의 벽(2a) 사이에 규정된다. 슬리브(8)의 핑거(fingers)[참조부호(12)로 표시함]는 디스크(5)의 부시(6)를 안내하기 위한 원통형의 외부 표면을 구비하며, 가압 유체가 공간(9)과 챔버(11) 사이를 통과하도록 한다.
또한 공지된 방법에 있어서, 디스크(5)는 충격 휠의 케이싱(2)의 반경방향의 벽(2a)에 회전시 고정됨으로써, 상대적인 축방향의 변위가 이들 두 요소 사이에 발생하도록 한다. 이런 커플링은 어떤 적절한 수단에 의해서 이뤄질 수 있으며, 예를 들면 탄성 텅(tongues)(13)이 상기 벽(2a)상에 참조부호(14)에서 리벳 이음되고, 어떠한 그리핑 시스템(16)에 의하여서도 디스크(5)의 보스(bosses)(15)상에 또한 고정됨으로써, 축방향의 견인력(tractive force)이 상기 디스크상에 반경방향의 벽(2a)을 향하여 가해지도록 한다. 예를 들면, 이러한 타입의 장치는 본 출원인의 명칭으로 1994년 11월 4일에 출원된 프랑스 특허 출원 제 94 13205 호에 개시되어 있다.
또한, 클러치 장치는 마찰 라이너(friction liners)(18)(또한 도 2 및 도 3 참조)를 그것의 양면상에 보유하는 중간 디스크(17)를 포함한다. 상기 디스크(17)는 그것의 외부 에지를 연장시키고, 그것의 외주면 둘레에 원주방향으로 등간격으로 이격된 후킹 돌기(hooking lugs)(18)와 리테이닝 돌기(retaining lugs)(21)를 포함하며, 후킹 돌기(18)는 직각으로 후방으로 굽어지고 원주 방향으로 연장시킨 2개의 측방향 이어부(lateral ears)(20)를 각각 보유하고, 리테이닝 돌기(21)는 상기와 동일 방향, 즉 터빈 휠을 향하는 방향이나 둔각으로 굽어진다. 따라서, 이러한 중간 디스크(17)는 동시에 헬리컬 감쇠 스프링(22)용 캐리어(carrier) 디스크로 작용하고; 각 스프링의 대향 단부는 2개의 인접한 돌기(19)의 서로를 향하여 배향된 이어부(20)내에 각 경우에 체결되고, 반면 연관된 스프링(22)의 중앙 부분은 상기 돌기(19)로부터 동일 간격에 배치된 돌기(21)에 의해 지탱된다. 이에 따라 각 스프링(22)은 터빈 휠(1)로부터 분리시키려고 하는 경향을 갖는 힘에 대항하여 원주방향 및 축방향으로 동시에 지탱된다.
중간 디스크(17)와 터빈 휠(1) 사이의 토크 전달을 보장하기 위하여, 스프링(22)은 터빈 휠에 형성된 대응하는 형상의 아치형 안착부내에 반경방향으로 그들의 단부에 또한 위치되어야 한다. 이런 목적 달성을 위해 본 발명에 의하면, 터빈 휠(1)은 알루미늄으로 제조되고, 바람직하게는 강화 섬유[유리, 탄소, "케블라(Kevlar)" 등]로 보강될 수 있는 합성 재료로 제조되며, 종동 샤프트(도시되지 않음)에 연결하기 위한 중앙 금속 디스크(23)상에 이러한 예시에서의 원위치에 성형되고, 스프링을 위한 아치형의 안착부(24)가 성형 작동 동안에 휠(1)의 외주면의 두터운 부분(25)내에 형성된다.
바람직하게, 안착부(24)의 대향 반경방향의 단부(26, 26a)는 스프링(22)의 단부가 휠(1)의 성형 재료내에 매몰되는 것으로부터 방지하는 금속 트러스트 피스(thrust pieces)로 구성된다. 이들 금속 트러스트 피스는 금형내에 배치됨으로써 합성 재료 등이 그들상에 성형되도록 하고, 또한 이것은 제조의 간이화에 공헌한다. 또한, 이런 위치(도 1 참조)의 참조부호(28)에 원위치에 성형함으로써 형성된 다른 금속 트러스트 피스를 제공함으로써, 스프링(22)으로부터 원심력의 효과하에서 아치형 안착부(24)의 외부 벽내로의 매몰을 방지할 수 있다.
터빈 휠(1)의 내부 고리모양 부분을 구성하는 굽은 벽(29)은 블레이드(30)상에 점착하여 접착되거나, 원위치에 주조성형되거나, 용접되는 알루미늄 또는 합성 재료 그 자체로 또한 제조될 수 있다는 사실에 특히 주의해야 한다. 상기의 커플링 장치의 작동은 종래의 장치와 동일하며, 단지 상기하기 위하여 하기에 요약해 보면; 시동 단계에서, 챔버(11)내에 작동유(hydraulic fluid)의 압력은 클러치 디스크(5)가 반경방향의 벽(2a)으로부터 멀리 이격된 상태를 유지하도록 하고, 디스크(5)의 (영구) 회전에도 불구하고, 상기 벽(2a)으로부터 이격된 중간 디스크(17)의 라이너(18)가 회전시 구동되지 않도록 한다. 그러므로, 충격 휠로부터의 토크는 단지 상기 장치의 유체 동역학적 효과에 의해서 미끄러지면서 터빈 휠(1)에 전달된다(변환 단계). 스프링(22)은 비활동적이며, 다음에 클러치 장치는 비체결되거나 분리된다.
터빈 휠(1)이 더 이상 가속하지 않을 경우, 압력이 챔버(11)내의 작동유에 해제되고, 스프링 텅(13)은 클러치 디스크(5)가 반경방향의 벽(2a)을 향하여 미끄러지도록 하고, 이것은 디스크(5)와 상기 벽(2a)의 내부 면 사이의 중간 디스크(17)의 라이너(18)를 가압하며, 이들 2 요소는 충격 휠에 의해 영구 회전시 구동되고, 이에 따라 클러치 장치는 체결되거나 잠기게 된다. 스프링(22)에 의한 토크의 충격 흡수를 함으로써, 이에 따라 터빈 휠(1)은 충격 휠과 동일한 속도로 빠르게 구동되며, 모든 미끄럼 효과는 사라진다. 스프링(22)이 안착부(24)의 반경방향의 단부 벽(26)과 중간 디스크의 대응하는 단면을 갖는 돌기(19) 사이에 각각 압축될 수 있기 때문에, 스프링(22)은 어떤 급격한 비틀림 움직임을 방지한다[도 1 및 도 2에서 명확히 알 수 있는 바와 같이, 상기 벽(26)은 상기 돌기(19)의 통로를 위한 중앙 노치(26a)를 구비한다].
도 4의 실시예에 도시된 다른 형태는 단지 클러치 장치에 관한 것이며, 그러므로 단지 간단하게 설명될 것이다. 이 경우에, 중간 디스크(17)는 제외되었으며, 그것의 기능은 마찰 라이너(18')를 보유한 클러치 디스크(5')에 의해 직접 수행되고, 이것은 충격 휠 케이싱(2')의 반경방향 벽(2'a)의 내부 면과 접촉하도록 배열된다. 상기의 실시예에 대비하여, 다음에 디스크(5')는 반경방향의 벽(2'a)상에 그것의 라이너(18')의 마찰 접촉에 의하여 챔버(11')내의 작동유의 압력을 줄이면서 단지 회전시 구동된다. 디스크(5')는 상기의 실시예에서의 중간 디스크(17)의 돌기(19 및 21)와 유사한 단면을 갖는 돌기(19' 및 21')를 구비한 그것의 외주면에 제공되며, 이에 따라 전기한 바와 같이 스프링(22)을 통하여 터빈 휠(1)을 회전시 구동할 수 있을 것이다. 아치형의 안착부(24)는 도 1 내지 도 3의 실시예에서와 유사한 모든 방법이 가능할 것이다.
그러나, 도 5에서 또다른 실시예에 있어서, 금속 인서트(31)에 의해 아치형의 안착부를 구성하는 가능성을 도시하며, 그 상에 터빈(1)의 성형 가능한 재료가 원위치에 성형시킴으로써 적용되고, 더나아가 작동의 과정에서 그들상에 영향을 미치는 원주방향의 힘 또는 원심력의 효과하에서 이런 재료에 스프링(22)의 매몰을 감소시킨다.
그러나, 안착부(24)의 이러한 실시예는 도 1 내지 도 3의 실시예에 또한 채용될 수 있다.
내부 고리모양의 부분(29)은 필수 불가결한 요소는 아니다. 이것과 연관하여, 이러한 예시에 있어서 터빈 휠(1)은 두터운 외부 고리모양의 부분을 포함함으로써, 본 발명에 따른 아치형의 안착부를 규정하도록 한다. 블레이드(30)는 외부 고리모양의 부분과 함께 일체 성형함으로써 형성되며, 이러한 방법에 의해 내부 고리모양의 부분이 필요치 않도록 할 수 있다. 물론, 이붙이 크라운(toothed crown) 또는 이붙이 디스크를 제공함으로써, 내부 고리모양의 부분(29)을 대체하고 블레이드(30)를 안정화하도록 할 수 있으며, 치형부는 블레이드들 사이에서 스페이서로 작용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 유체 동역학적 커플링 장치(a hydrokinetic coupling apparatus)에 있어서,
    터빈 휠(1)로서, 종동 샤프트에 고정되어 커플링될 수 있고, 충격 휠 케이싱(2)내에 장착되며, 상기 충격 휠에 고정되어 커플링될 수 있는 구동 샤프트로부터 상기 종동 샤프트까지 토크의 유체 동역학적 전달에 협력할 수 있는 터빈 휠(1)을 포함하며, 클러치 장치로서, 상기 터빈 휠(1)과 상기 케이싱의 반경방향의 벽(2a) 사이에, 상기 터빈 휠(1)에 대하여 고정되고, 상기 반경방향의 벽(2a)을 향하여 축방향으로 개방된 상기 아치형의 안착부(24)의 위치에 지탱되는 일 세트의 원주방향으로 작용하는 헬리컬 감쇠 스프링(22)을 통하여 탄성 커플링을 잠그거나 풀리게 하기에 적합한 소위 잠금 클러치(lock-up clutch)로 불리는 클러치 디스크(5)를 구비함으로써, 상기 아치형의 안착부(24)가 성형 가능한 재료로 제조된 터빈 휠(1)의 두터운 외주면 부분(25)에 직접 형성되도록 하고, 상기 안착부(24)의 대향 반경방향의 단부(26)가 상기 스프링(22)의 대응하는 단부에 대한 인접부로 작용하는 클러치 장치를 더 포함하는
    유체 동역학적 커플링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형 가능한 재료가 합성 재료인
    유체 동역학적 커플링 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형 가능한 재료가 알루미늄인
    유체 동역학적 커플링 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 터빈 휠(1)이 성형 재료에 의해 전체적으로 제조되고, 상기 종동 샤프트에 연결하기 위한 그것의 허브를 포함하며, 상기 허브가 스플라인이 종동 샤프트와 회전시 그것과 커플링되도록 성형된 금속 인서트를 포함하는
    유체 동역학적 커플링 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형 가능한 재료가 상기 종동 샤프트에 연결되도록 하는 중앙의 금속 디스크(23)상의 원위치에 성형되는
    유체 동역학적 커플링 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 아치형의 안착부(24)의 상기 반경방향의 단부(26) 및/또는 그들의 외부 벽이 상기 성형 가능한 재료가 그상에 성형되는 금속 트러스트 피스(28)로 구성된
    유체 동역학적 커플링 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 안착부(24)가 금속 인서트(31)로 구성되며, 상기 터빈 휠(1)의 상기 성형 가능한 재료가 상기 인서트상의 원위치에 성형되는
    유체 동역학적 커플링 장치.
KR1020007002277A 1998-07-07 1999-07-07 유체 동역학적 커플링 장치 KR100613538B1 (ko)

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