KR20020059743A - 유체동력학 커플링 장치 - Google Patents

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KR20020059743A
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Abstract

본 발명은 전방으로부터 후방까지 축방향으로 배열된 형태의 특히 자동차용 유체동력학 커플링 장치로서, 구동 샤프트에 회전식으로 결합되기에 적합한 대체로 반경방향으로 배향된 횡단 케이싱 벽(58, 92)과, 종동 샤프트(72)에 회전식으로 결합되도록 배열된 허브에 회전식으로 결합되는 터빈 휠(64)과, 축방향 활주 운동을 위해 배치되고, 상기 횡단 케이싱 벽(58)과 터빈의 상기 허브(68, 70) 사이에 축방향으로 개재된 중앙 슬리브(76, 176)를 따라서 장착된 피스톤(74, 103)과, 상기 횡단 벽(58)의 내부 면(92)으로부터의 간격에 대응하는 방향으로 중앙 슬리브(76)에 대해서 상기 피스톤(74)의 축방향 변위를 제한하고, 상기 피스톤과 상기 터빈 휠의 허브 사이의 모든 직접적인 마찰 접촉을 방지하는 후방 접촉 요소(178)를 포함하는 유체동력학 커플링 장치에 관한 것이다. 본 발명은 상기 접촉 요소(178)가 상기 중앙 슬리브(76)와 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

유체동력학 커플링 장치{HYDROKINETIC COUPLING APPARATUS, IN PARTICULAR FOR MOTOR VEHICLE}
상기 공보에는 구동 샤프트에 회전식으로 결합되기에 적합한 대체로 반경방향으로 배향된 횡단 케이싱 벽과, 종동 샤프트에 회전식으로 결합되도록 배열된 허브에 회전식으로 결합되는 터빈 휠과, 축방향 활주 운동을 위해 배치되고, 상기 횡단 케이싱 벽과 터빈의 상기 허브 사이에 축방향으로 개재된 중앙 슬리브를 따라서 장착된 피스톤과, 상기 횡단 벽의 내부 면으로부터의 간격에 대응하는 방향으로 중앙 슬리브에 대해서 상기 피스톤의 축방향 변위를 제한하고, 상기 피스톤과 상기 터빈 휠의 허브 사이의 모든 직접적인 마찰 접촉을 방지하는 후방 접촉 요소를 포함하는 형태의 장치가 개시되어 있다.
이 공보에서, 기본적으로 편평한 환형 링의 형태인 플레이트로 구성되는 상보적인 부재는 슬리브상에 부착되어, 첫째로 슬리브의 전방 면을 위해 그리고 둘째로 피스톤의 활주 운동을 안내하기 위한 슬리브 요소의 환형 전방 단부 면을 위해 축방향 맞물림 부재를 구성한다.
다음에, 이러한 부재는 피스톤을 위한 접촉 플레이트를 형성하여, 피스톤과 이에 대면 위치된 허브의 반경방향 플레이트 사이의 모든 금속대 금속 접촉을 방지한다. 이와 관련하여, 슬리브는 금속 형태이여서, 케이싱의 대체로 횡단 벽에 용접에 의해 고정될 수 있다.
예를 들면 본 출원인이 출원하여 공개된 프랑스 특허 출원 공개 제 FR-A-2 734 037 호 및 제 FR-A-2 738 890 호에 개시되고 도시된 공지된 실시예에 있어서, 횡방향으로 배향된 벽은 그 중앙 부분에 중앙 슬리브를 포함하는 금속 압착물이며, 상기 금속 압착물은 프레싱에 의해 일체로 형성되며 그 자유 축방향 단부가 개방되어 있으며, 상기 단부를 통해 중앙 슬리브가 연장되며, 상기 중앙 슬리브는 구동 샤프트와 함께 그리고 특히 유체동력학 커플링 장치를 구비한 자동차 엔진의 크랭크샤프트와 함께 회전하도록 중앙 슬리브를 연결시키기 위해서 피봇 핀에 의해 중앙 슬리브의 원통형 중심설정 표면으로부터 축방향 전방으로 연장된다.
체결 슬리브의 전방 축방향 종단 에지는 전방에서 원통형 중심설정 표면을 축방향으로 제한하는 중앙 슬리브의 횡단 면과 실질적으로 나란하게 연장된다.
중앙 슬리브상의 횡단 벽을 체결하는 것은 횡단 벽의 중앙 슬리브의 전방 환형 종단 횡단 면과 중앙 슬리브의 횡단 면 사이의 접합 구역에서 실시되는 용접 작업에 의해 성취된다.
이러한 설계는 부착된 부품의 형태로 접촉 요소를 형성하고 그리고 이것을 위치설정 및 체결하기 위한 수단을 제공해야 필요성을 야기시킨다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 부품의 개수와 전체 중량 및 비용을 감소시킴으로써 장치의 다양한 부품의 조립이 용이하게 되는 상술한 형태의 유체동력학 커플링 장치를 제공하는 것이다.
이와 관련하여, 본 발명은 전방으로부터 후방까지 축방향으로 배열된 형태의 특히 자동차용 유체동력학 커플링 장치로서,
- 구동 샤프트에 회전식으로 결합되기에 적합한 대체로 반경방향으로 배향된 횡단 케이싱 벽과,
- 종동 샤프트에 회전식으로 결합되도록 배열된 허브에 회전식으로 결합되는 터빈 휠과,
- 축방향 활주 운동을 위해 배치되고, 상기 횡단 케이싱 벽과 터빈의 상기 허브 사이에 축방향으로 개재된 중앙 슬리브를 따라서 장착된 피스톤과,
- 상기 횡단 벽의 내부 면으로부터의 간격에 대응하는 방향으로 중앙 슬리브에 대해서 상기 피스톤의 축방향 변위를 제한하고, 상기 피스톤과 상기 터빈 휠의 허브 사이의 모든 직접적인 마찰 접촉을 방지하는 후방 접촉 요소를 포함하는, 유체동력학 커플링 장치에 있어서,
상기 접촉 요소가 상기 중앙 슬리브와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체동력학 커플링 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 특징은 하기와 같다.
- 중앙 슬리브가 피스톤에 축방향으로 부착된다.
- 중앙 슬리브가 특히 플라스틱 재료로 성형에 의해 형성된다.
- 중앙 슬리브가 피스톤에 대해서 반경방향으로 중심설정된다.
- 중앙 슬리브가 횡단 케이싱 벽에 대해서 반경방향으로 중심설정된다.
- 중앙 슬리브가 터빈의 허브에 대해서 반경방향으로 중심설정된다.
- 접촉 요소가 대체로 연속적인 또는 불연속적인 편평한 환형 링의 형태이며, 상기 링이 중앙 슬리브의 대체로 관형 메인 본체로부터 반경방향으로 배향되고 반경방향 외측으로 연장된다.
- 중앙 슬리브가 반경방향으로 중심설정되며, 횡단 케이싱 벽에 대해서 그리고 터빈의 허브에 대해서 반경방향으로 고정된다.
- 중앙 슬리브의 후방 횡단 면이 적어도 하나의 윤활 홈을 구비한다.
- 종동 샤프트의 자유 단부가 밀봉 부재가 개재된 중앙 슬리브의 보어내에 축방향으로 연장된다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 설명하는 하기의 상세한 설명을 읽으면 이해할 수 있을 것이다.
보다 상세하게, 본 발명은 예를 들면 국제 출원 공개 제 WO 99/45294 호 공보에 개시되고 도시된 형태의 유체동력학 커플링 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 원리를 이용하는 제 1 실시예의 유체동력학 커플링 장치의 일부분을 도시하는 축방향 단면도의 반부도,
도 2는 도 1의 하부 부분을 확대된 크기로 도시한 도면으로서, 피스톤의 반경방향 내주연부상에 성형에 의해서 부착된 중앙 슬리브의 다른 변형예를 도시하는 도면,
도 3은 도 1의 하부 부분을 확대된 크기로 도시한 도면으로서, 부착 요소를 구비한 중앙 슬리브가 강제 끼워맞춤에 의해서 반경방향 외주연부상에 부착된 다른 실시예를 도시하는 도면,
도 4는 도 1의 하부 부분을 확대된 크기로 도시한 도면으로서, 중앙 슬리브가 탄성 결합 관계로 피스톤의 반경방향 내주연부상에 부착된 다른 실시예를 도시하는 도면,
도 5는 도 1과 유사한 도면으로서, 본 발명에 따라 구성되며 케이싱 및 터빈 휠에 대한 자유 축방향 이동을 위해 장착되는 중앙 슬리브를 따라 활주식으로 장착된 축방향 활주 피스톤을 도시하는 도면,
도 6 및 도 7은 도 5의 하부 부분을 확대된 크기로 도시한 도면으로서, 중앙 슬리브의 2개의 변형 실시예를 도시하는 도면,
도 8은 도 1 및 도 5에 도시된 도면과 유사한 도면으로서, 본 발명의 원리를 적용한 다른 실시예를 도시하는 도면이며, 여기에서 피스톤은 케이싱에 대해서 반경방향으로 중심설정된 중앙 슬리브를 따라 밀봉 축방향 활주 이동하도록 장착되는 것을 도시하는 도면,
도 9 내지 도 19는 도 8의 하부 부분을 확대된 크기로 도시한 도면으로서, 반경방향 중심설정을 위해 그리고 적당한 경우에 케이싱 또는 터빈 휠에 대해서 중앙 슬리브의 축방향 맞물림을 위한 수단의 변형 실시예를 도시하는 도면.
예를 들면 참고로 본원에 인용하는 국제 출원 공개 제 WO 99/45294 호에 공지된 설계에 있어서, 유체동력학 커플링 장치(50)는 오일로 충전되고, 케이싱(52), 토크 컨버터 및 록업 클러치(54)로 구성되는 공동 밀봉된 하우징내에 배열된다. 다른 변형예에 있어서, 토크 컨버터는 유체동력학 커플러로 대체될 수 있으며, 이러한 커플러는 공지된 방법으로 반동 휠을 포함하지 않는 사실에 의해서 컨버터와 상이하다.
하기의 비교 설명에 있어서, 서로 동일하거나, 유사하거나 또는 유사물인 구성요소는 동일한 참조부호로 표시된다.
이러한 예에서 금속인 케이싱(52)은 구동 요소이며, 예를 들면 자동차에 적용하는 경우에 내연 기관의 크랭크샤프트(도시하지 않음)인 구동 샤프트에 회전식으로 결합되기에 적합하다.
일반적으로 그 형태가 환형인 케이싱(52)은 서로 대향 관계이며 전형적으로 용접 조작에 의해 밀봉된 방법으로 그 외주연부에 고정된 2개의 반부 쉘로 구성된다.
도면에 도시된 제 1 또는 전방 반부 쉘(56)은 구동 샤프트에 회전식으로 결합되도록 배열되며, 기본적으로 환형 벽(58)으로 구성되며, 상기 환형 벽(58)은 대체로 횡방향으로, 즉 장치의 축(X-X)에 대해 직각인 반경방향 평면에 놓여 있고,대체로 축방향으로 배향된 환형 스커트(60)의 형태로 원통형 벽에 의해 그 외주연으로 연장된다.
제 2 또는 후방 반부 쉘(컨버터의 반동 휠이며, 간략성을 위해서 도면에서 생략함)은 충격 휠을 규정하며 이러한 목적을 위해서 그 내부 면상에 베인을 포함하도록 구성된다.
충격 휠의 이들 베인은 터빈 휠(64)의 베인(62)에 대면 관계로 위치되며, 상기 터빈 휠(64)은 리벳팅에 의해 또는 다른 변형예에서 용접에 의해 허브(70)와 일체인 반경방향 허브 플레이트(68)에 고정되며, 상기 허브(70)는 종동 샤프트(72), 즉 자동차에 적용하는 경우에 기어박스의 입력 샤프트에 회전식으로 내부에 결합하도록 내부에 스플라인이 형성되어 있다.
종동 샤프트(72)는 내부가 중공이여서 채널(73)을 구성하며, 상기 채널을 통해서 가압하의 오일이 샤프트를 통해 통과될 수 있다.
공지된 설계에 따르면, 피스톤(74), 중앙 슬리브(76), 횡단 벽(58) 및 환형 디스크(78)는 함께 종동 샤프트(72)를 통해 형성되는 가변 용적 챔버(82)를 형성한다. 환형 디스크(72)는 그 대향 횡단 면의 각각에 접착제 접착에 의해 고정된 마찰 라이너(80)를 지지한다.
디스크(78)는 피스톤의 외주연부에 위치되며, 피스톤(74)의 반경방향 외측의 외주연부에 축방향으로 배향된 부분을 구비하는 러그를 구비하고 있으며, 각 러그는 그 외주연부에 안내 링(84)에 형성된 슬롯내로 관통된다.
따라서, 디스크(78)는 회전되지만 축방향으로 이동가능하게 원주방향으로 작동하는 코일 스프링(86)이 개재되어 안내 링(84)에 결합된다.
스프링(86)을 위한 안내 링(84)은 피스톤(74)과 휠(64) 사이에 오일 유동용의 한 세트의 구멍(90)을 구비하는 횡방향으로 배향된 환형 반경방향 플레이트(88)에 의해 반경방향 내측으로 연장된다.
따라서, 록업 클러치(54)는 제 1 쉘의 외주연부에서 터빈 휠(64)과 환형 횡단 벽(58) 사이에 대부분 위치된 토션 댐퍼를 포함한다. 토션 댐퍼는, 피스톤(74) 및 라이너(80)의 반경방향 외측에 배치되고 디스크(78)의 축방향 후방향 연장부를 구성하는 입력 부분과, 코일 스프링(86)과, 안내 링(84) 및 반경방향 플레이트(88)로 구성되는 출력 부분을 포함한다. 출력 부분은 터빈 휠(64)에 회전식으로 결합되며, 보다 상세하게는 터빈 휠(64)의 스플라인형 허브(74)에 회전식으로 결합되는 반면에, 입력 부분은 피스톤(74)에 대해서 반경방향으로 돌출된 반경방향 디스크(78)에 회전식으로 결합된다.
따라서, 입력 부분은 디스크(78) 및 라이너(80)를 거쳐서 구동 샤프트에 해제가능하게 결합되며, 그 마찰 라이너(80)를 구비한 디스크(78)는 피스톤(74)과, 카운터 피스톤을 구성하는 것으로 횡단 벽(58)의 내부 면(92)의 대면 부분 사이에 해제가능하게 파지되기에 적합하다. 이에 의해 디스크(78)는 스플라인형 허브(70) 및 터빈 휠(64)에 특히 결합된다.
보다 상세하게, 터빈 휠(64)은 밀봉된 하우징 또는 케이싱내에서 오일이 연속적으로 순환함으로써 충격 휠에 의해 회전식으로 구동되며, 자동차가 시동된 후에 터빈과 충격 휠 사이에서의 활주 결과와 관련하여, 록업 클러치(54)는 구동 샤프트와 종동 샤프트를 직접 결합(또는 연결)하며, 이러한 것은 케이싱 쉘에 의해 종동 샤프트의 직접 구동으로 피스톤(74)과 카운터 피스톤(58, 92) 사이에 마찰 라이너(80) 및 디스크(78)를 파지시킴으로써 성취된다. 바람직하게, 록업 클러치(54)의 제어는 제어된 활주로 실행될 수 있다.
클러치를 해제(분리)하기 위해서, 압력이 가변 용적 챔버(82)내로 전달된다. 클러치가 결합된 위치에서, 즉 라이너(80)가 파지된 위치에서, 가변 용적 챔버(82)는 압력이 해제된다. 다음에, 이러한 챔버(82)는 디스크(78) 및 라이너(80)에 의해 외측이 한정되며, 피스톤(74) 및 벽(58)은 각각 그 외주연부에 라이너(80)를 위한 편평한 횡단 마찰 면을 구비한다.
피스톤(74)은 접선방향으로 배향된 탄성 텅(94)에 의해서 제 1 반부 쉘의 횡단 벽(58)에 회전식으로 결합되며, 상기 텅(94)은 원주방향으로 일정한 간격으로 이격되어 있으며, 피스톤(74)이 축방향으로 이동할 수 있게 한다. 텅은 횡단 벽(58)에 고정된 개재 금속 환형 부재(96)에 의해서 횡단 벽(58)에 부착될 수 있다. 텅(94)을 피스톤(74)에 부착하기 위해서 공지된 설계의 체결 수단이 이용된다.
텅(94)은 마찰 라이너(80) 및 조립체의 축(X-X)에 의해 반경방향으로 규정되며, 즉 가변 용적 챔버(82)내에 규정된다.
본 발명의 특징에 따르면, 중앙 슬리브(76)는 케이싱의 횡단 벽(58)의 독립적인 구성요소이며, 벽(58)의 내부 면(92)과 허브(70)의 정면 횡단 면(98) 사이에 축방향으로 개재되며, 상기 허브(70)는 반경방향 플레이트(68)에 의해 반경방향 외측으로 연장된다. 종동 샤프트(72)의 자유 단부 부분(100)은 슬리브(76)의 내부 반경방향 보어(102)내로 활주 링(104)이 개재된 상태로 적어도 부분적으로 축방향으로 관통되며, 상기 부분(100)의 직경은 그 스플라인형 후방 부분의 직경보다 작다. 본 실시예에서 있어서 동적 밀봉 부재(104)는 세그먼트이며, 다른 실시예에 있어서는 밀봉 링일 수 있다.
도 1에 도시된 제 1 실시예에 있어서, 중앙 슬리브(76)는 플라스틱 재료로 성형되고 그리고 피스톤(74)의 반경방향 내주연부(103)상에 본 실시예에서 활주식으로 지지되는 구성요소이다.
보다 상세하게, 슬리브(76)는 본 실시예에서 플라스틱 재료로 성형에 의해 형성된 환형 부재의 형태이며, 케이싱의 벽(58)의 내부 면(92)에 인접한 전방 횡단 면(106)에 의해 그리고 허브(70)의 반경방향 플레이트(68)의 전방 횡단 면(98)에 인접한 후방 횡단 면(108)에 의해 축방향으로 제한된다. 또한, 중앙 환형 슬리브(76)는 내측이 그 보어(102)에 의해 그리고 외측이 외부 반경방향 면(110)에 의해 반경방향으로 제한된다.
바람직하게, 중앙 슬리브(76)는 이것을 피스톤(74)에 대해서 고정하고 이에 의해 이들 2개의 요소 사이의 완전히 밀봉된 연결을 보장하는 방법으로 피스톤(74)의 반경방향 내주연부(103) 둘레에 성형에 의해 형성된다.
슬리브(76)는 그 형태에 의해 피스톤(74)에 축방향으로 부착되며, 피스톤(74)의 반경방향 내주연부(103)와 대면 관계로 측면을 따라 반경방향 외측으로 연장되는 전방 부분(112) 및 후방 부분(114)은 반경방향 내주연부(103) 둘레에서 제 위치에 성형된다.
이러한 예에서, 후방 부분(114)은 후방에서 축방향으로, 즉 반경방향 플레이트(68)쪽으로 한정되는 편평한 환형 링의 형태인 접촉 요소(178)를 구성하며, 밀봉된 축방향 활주 조립체는 종동 샤프트(72)에 대해서 슬리브 및 피스톤(76, 74)을 구성한다.
따라서, 접촉 요소(178)는 본 발명에 따라 슬리브(76)와 단일체로 제조되며, 이에 의해 피스톤(74)과, 이것에 대면 위치된 반경방향 플레이트(68) 사이의 모든 직접적인 접촉, 특히 금속대 금속 마찰이 방지된다.
물론, 접촉 요소(178)의 다른 변형예는, 예를 들면 접촉 요소가 불연속적인 환형 링의 형태, 즉 섹터의 연속물일 수 있어서, 이것을 제조하는데 필요한 재료가 감소될 수 있다.
이해할 수 있는 바와 같이, 특히 플라스틱 재료로 성형 또는 자체 성형에 의해 접촉 요소(178)를 제조함으로써 높은 정도의 적용 용이성과, 피스톤 또는 실제로 터빈 휠-허브 조립체와 같은 주위 부품에의 높은 채용성을 제공하며, 이것은 반경방향 또는 축방향 치수와 무관하다.
슬리브(76)가 피스톤과 함께 회전하도록 피스톤(74)에 적절히 결합되는 것을 보장하기 위해서, 피스톤의 반경방향 내주연부(103)는 특히 축(X-X)을 중심으로 일정한 간격으로 원주방향으로 이격된 치형부 또는 러그와 같은 커플링 수단(116)을 포함할 수 있다. 다른 변형예에 있어서, 도시되지 않은 러그는 피스톤(74)의 반경방향 내부 부분(103)에 형성된 축방향 구멍으로 대체될 수 있으며, 성형 재료는 이들 구멍을 통해 연장된다.
다른 변형예에서, 부착 수단은 중앙 슬리브(76)의 일부분이다.
제어 챔버(82)가 종동 샤프트(72)에 형성된 채널(73)을 통해 형성될 수 있도록, 슬리브(76)의 횡단 면(106)은 중앙 챔버(120)와 결합되는 한 세트의 통로(118)를 포함하며, 상기 통로는 케이싱의 횡단 벽(58)으로부터 축방향 전방으로 연장되는 중앙 가압 형성 요소(122)내에 형성되며, 상기 중앙 챔버(82)는 피스톤(74)과 벽(58) 사이에 형성된다.
예를 들면 각 통로(118)는 양 단부가 개방된 홈에 의해 규정되며, 슬리브(76)의 전방 횡단 면(106)은 축(X-X)을 중심으로 일정한 간격으로 원주방향으로 이격된 한 세트의 홈(118)을 포함하는 것이 바람직하다.
챔버(82, 120)를 후방에서 밀봉하는 것은 시일(104)에 의해 이뤄지며, 이러한 제 1 실시예에 있어서 상기 시일(104)은 종동 샤프트(72)의 전방 자유 단부 부분(100)의 반경방향 외주연부(126)내에 가공된 홈(124)내에 장착된 밀봉 링이다.
따라서, 슬리브(76)가 결합된 피스톤(74)과 함께 슬리브(76)는 종동 샤프트(72)에 대해서 밀봉식으로 자유롭게 활주되어 클러치의 결합 또는 분리 작동이 이뤄질 수 있게 한다.
개선된 윤활작용에 의해 이러한 활주 운동을 보장하기 위해서, 중앙 슬리브(76)의 후방 횡단 면(108)내에 한 세트의 홈(128)이 형성된다.
예를 들면 홈(128)은 일정한 간격으로 원주방향으로 이격되며, 홈(118)과 유사하게 슬리브(76)의 제조 동안에 성형에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
플라스틱 재료로 성형에 의해 슬리브(76)를 제조함으로써 피스톤(74)에 결합되기 때문에 중량을 감소시키는 동시에 조립을 용이하게 하며, 단일 동적 시일(104)의 존재로 인해 제어 챔버의 완전한 밀봉이 보장되게 할 수 있다. 추가로, 중앙 부분(122)이 어떠한 개구도 구비하지 않기 때문에 횡단 벽(58)이 종래 기술에 비해서 보다 간단한 설계로 되며, 조립체의 밀봉이 더 개선되며, 또한 특정 기계가공 조작이 필요없게 된다.
도 2에 도시된 변형 실시예에 있어서, 중앙 슬리브(76)와 종동 샤프트(72) 사이에 개재된 동적 시일(104)은 홈(124)내에 장착된 밀봉 링이며, 이러한 홈은 본 실시예에 있어서 슬리브(76)와 일체로 성형되며 슬리브의 내부 보어(102)에 형성된다.
다른 실시예에 있어서, 시일(104)은, 홈(124)내에 형성되거나 또는 공동 성형 또는 공동 사출 작업에 의해 슬리브(76)에 형성된 시일이다.
다음 실시예에 있어서, 중앙 슬리브(76)의 내부 보어(102)에 형성된 홈(124)은 본 실시예에서 비대칭 립형 밀봉 링인 밀봉 링인 밀봉 링(104)의 핀 요소(fin element)를 수납한다.
따라서, 시일(104)은 실질적인 축방향 길이와 그에 따라 가요성인 후방 밀봉 립을 구비하며, 이러한 립은 종동 샤프트(72)의 전방 자유 단부 부분의 외주연부(126)의 대면 부분과 협동하며, 또한 상기 시일(104)은 축방향으로 보다 짧은 전방 립을 구비하며, 2개의 립, 즉 후방 립과 전방 립 사이에 배열된 제 3 립 또는 중간 리브(138)를 구비한다.
다른 변형예에 있어서, 시일(104)은 환형 밴드형 스프링의 작동하에서 종동 샤프트(72)의 전방 자유 단부 부분의 반경방향 외주연부(126)와 밀봉식으로 상호 협동하는 단일 립을 후방에 구비하고 있다.
다른 변형예에 있어서, 시일(104)은 핀을 구성하는 수직방향 횡단 분기부와 함께 횡단면이 U자형 단면을 가지며, 이 핀에 의해 밀봉 링(104)은 중앙 슬리브(76)상에 장착되며, 횡단면의 후방 수직방향 횡방향 분기부는 슬리브(76)의 내부 보어(102)에 형성된 상보적인 내부 반경방향 홈내로 연장된다.
U자형 시일의 중앙 부분 또는 중앙 분기부는 종동 샤프트(72)의 전방 자유 단부 부분의 반경방향 외주연부(126)와 밀봉 협력하며, 축방향 구멍 또는 통로는 시일의 양호한 작동을 허용하도록 환형 분기부내에 형성된다.
이러한 최종 변형예와 유사한 방법에서, 동적 밀봉 링(104)의 일반적인 설계와 관련하여, 본 예에서 그 U자형 프로파일은 밀봉 링(104)의 보다 양호한 밀봉을 제공하도록 중앙 슬리브(76)의 내부 보어(102)의 벽에 형성된 반경방향 내부 리브를 둘러싸며, 하나 이상의 경사진 구멍은 중앙 슬리브(76)를 관통 형성되어, U자형 밀봉 링(104)이 윤활 홈(128)과 내부 연통되게 한다.
도 3에 도시된 실시예에 있어서, 중앙 슬리브(76)는 피스톤(74)의 반경방향 내주연부(103)와 종동 샤프트(72) 사이에 강제 끼워맞춤된다.
축방향 단면에서, 본 실시예에서 중앙 슬리브(76)는 각각 수직방향 분기부 및 수평방향 분기부를 포함하는 실질적으로 L자형이다.
케이싱 벽(58)에 대향된 피스톤(74)의 후방 측면과 허브(70)의 대면 반경방향 플레이트 부분(68) 사이에 축방향으로 개재된 수직방향 분기부는 피스톤의 후방 축방향 활주 운동을 제한하는 것으로 편평한 환형 링의 형태의 접촉 요소(178)를 구성한다. 바람직하게, 접촉 요소(178)는 윤활 홈(128)을 포함한다. 접촉 요소(178)는 연속적인 크라운으로 구성되거나, 다른 실시예에 있어서 불연속적인 크라운, 즉 섹터의 연속물로 구성될 수 있다. 바람직하게, 접촉 요소(178)는 합성 재료로 제조되고 보강되며, 상기 재료는 필요한 마찰계수에 따라 선택된다.
수평방향 분기부는 피스톤(74)과 수평방향 분기부의 반경방향 외주연부 사이의 밀봉을 보장하는 방법으로 피스톤(74)의 반경방향 내부 부분(103)내에 강제 끼워맞춤된다. 본 실시예의 경우에 수평방향 분기부의 반경방향 내주연부인 슬리브(76)와 종동 샤프트(72) 사이의 동적 밀봉은 이들 요소중 어느 하나와 무관하게 결합될 수 있는 밀봉 부재(104)를 개재시킴으로써 이뤄질 수 있다. 바람직하게, 2개의 L자형 분기부를 구비한 슬리브(76)는 예를 들면 성형에 의해서 플라스틱 재료로 제조될 수 있으며, 슬리브(76)는 강제 끼워맞춤을 허용하도록 수평방향 분기부의 반경방향 외주연부를 구성하는 것으로 본 실시예의 경우에 금속인 보강 페룰(300)을 포함할 수 있다. 따라서, 금속 페룰(300)은 슬리브를 위한 보강 인서트를 구성한다.
본 발명에 따르면, 접촉 요소(178)는 중앙 슬리브(76)와 일체로 형성될 수 있다.
따라서, 재료를 적절하게 선택함으로써, 접촉 요소(178)를 구성하는 수직방향 분기부의 마찰계수를 최적화할 수 있다.
바람직하게, 페룰(300)은 슬리브(76)의 수평방향 분기부에 삽입된 반경방향으로 배향된 내부 에지를 구비하여 이들 2개의 부품 사이에 축방향 결합부를 제공한다.
도 4에 도시된 실시예에 있어서, 중앙 슬리브(76)는, 플라스틱 재료로 성형되고 피스톤(74)의 반경방향 내주연부(103)상에 끼워맞춤되고 부착되지만 탄성 결합 맞물림에 의해 고정되는 부품이다.
이를 위해서, 중앙 슬리브(76)의 반경방향 내부 부분은 도 1에 도시된 것과 대체로 유사한 설계인 반면에, 그 상부 부분, 즉 반경방향 외부 부분(158)은 피스톤(74)의 반경방향 내부 부분(103)의 형태를 추종하고 이것을 부착 및 고정할 수 있도록 구성된다.
이러한 목적을 위해서, 반경방향 외부 후방 부분(114)은 부분(103)의 대면 후방 측면을 따라 연장되는 반면에, 중간 환형 스커트(160)는 부분(103)의 반경방향 내부 에지와 대면 관계로 축방향으로 연장된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 후방 부분(114)은 종동 샤프트(72)에 대한 활주 운동을 위해서 슬리브(76)와 결합된 피스톤(74)의 후방, 즉 반경방향 플레이트(68)쪽으로 축방향 정지부로서 작용하는 접촉 요소(178)를 형성한다.
리세스형 환형 부분(162)은 환형 부분(160)에 반경방향 내측 탄성을 부여하여, 이 환형 부분(160)이 스커트(160)의 전방 자유 축방향 종단 에지상에 형성된 유지 립(164) 뒤에서 피스톤(74)의 반경방향 내부 부분(103)의 탄성 결합 맞물림 또는 스냅 끼워맞춤을 위해서 탄성적으로 변형될 수 있게 한다.
슬리브(76)를 피스톤(74)에 회전식으로 결합시키기 위해서, 부분(114)은 피스톤(74)의 반경방향 내부 부분(103)내에 가압 형성된 상보적인 리브(166) 사이로 연장된다.
제어 챔버(82, 120)의 밀봉을 보장하기 위해서, 정적 O링 시일(170)은 피스톤(74)의 부분(103)의 반경방향 내부 에지와 중앙 슬리브(76)의 스커트(160)의 대면 부분 사이에 개재되며, 정적 밀봉 링(170)은 본 예에서 그 체결 스커트(160)의 반경방향 외주연부내에 슬리브(76)와 함께 성형에 의해 형성된 상보적인 반경방향 홈(172)내에 수납된다.
다시 여기에서, 중앙 슬리브(76)는 플라스틱 재료로 성형에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
본 발명의 원리를 적용하는 일 예로서 도 5를 참조하여 제 1 실시예를 설명하며, 이러한 제 1 실시예에 있어서 중앙 슬리브(76)는 피스톤(74)의 활주 운동을 안내하기 위한 중앙 슬리브이며, 케이싱 벽(58)과 터빈 휠의 허브(68, 70) 사이에서의 자유 축방향 운동을 위해 장착된 부품의 형태로 제조된다.
이러한 설계에서, 피스톤(74)의 반경방향 내부 부분(103)은 중앙 안내 슬리브(76)에 대한 피스톤의 축방향 활주 운동을 위해 장착된다.
이를 위해서, 부분(103)의 반경방향 내부 원통형 에지(174)는 중앙 안내 슬리브(76)의 반경방향 외부 원통형 표면(176)을 약간의 반경방향 간격을 두고 대면 관계로 구비하며, 상기 표면(176)은 본 실시예에 있어서 반경방향 외부 플레이트의 형태로 슬리브(76)와 함께 일체로 성형에 이해 형성되는 접촉 요소(168)에 의해 후방에서 축방향으로 제한되며, 상기 피스톤(74)의 반경방향 내부 부분(103)의 후방 횡단 면의 대면 부분은 상기 반경방향 외부 플레이트를 향해 축방향 맞물림될 수 있다.
챔버(82)의 밀봉은 이 경우에 중앙 안내 슬리브(76)내에 형성된 홈(172)내에 수납되는 활주 부재(170)에 의해 보장되며, 상기 홈(172)은 예를 들면 슬리브(176)와 일체로 형성된다.
물론, 다른 형태로 이러한 시일(170)을 제조할 수 있거나, 이것을 홈(172)내로 성형할 수 있거나, 심지어 이것을 중앙 슬리브(76)와 함께 공동 성형하여 형성할 수도 있다.
도 5에 도시된 실시예에 있어서, 따라서 슬리브(76)는 케이싱 벽(58)에 대해서 그리고 터빈 휠(64)의 허브(70)의 플레이트(68)의 반경방향 내부 부분에 대해서 축방향으로 자유 이동된다.
추가로, 횡단 벽(68)에 대해서 또는 터빈 휠(54)에 대해서 피스톤(74)을 안내하는 중앙 슬리브를 반경방향으로 중심설정하는 수단이 제공되지 않는다.
도 6의 실시예는 케이싱 벽(58)에 대해서 중앙 슬리브(76)를 반경방향 중심설정하기 위한 수단이 제공되는 것에서 도 5의 실시예와 상이하다.
이를 위해서, 중앙 슬리브(76)는 환형 중심설정 립(180)에 의해서 반경방향 후방으로 그리고 축방향 전방으로 연장되며, 그 외부 형성부(182)는 중앙 부분(122)을 케이싱의 횡단 벽(58)에 결합하는 곡선부(184)의 내부 형성부에 상보적이다.
대칭적으로 그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 터빈 휠에 대해서 반경방향으로 중심설정하기 위해서 중앙 슬리브(76)의 반경방향 내부 부분상에 후방 환형 립(186)을 제공할 수 있으며, 상기 후방 립(186)의 외부 프로파일(188)은 스플라인형 축방향 허브(170)와 터빈 휠의 반경방향 플레이트(68)의 반경방향 내부 부분 사이에서의 접합 부분(190)의 내부 프로파일에 상보적이다.
도 8과 그 다음 도면에 도시된 본 발명의 원리를 적용한 제 3 실시예를 설명한다.
이들 도면에서, 중앙 슬리브(76)의 일반적인 설계는 특히 도 5에 도시된 것, 즉 밀봉 부재(170)가 개재된 중앙 안내 슬리브(76)에 대해서 축방향으로 자유 이동하는 피스톤(74)의 반경방향 내부 부분(103)과 대체로 동일하다.
도 8에 도시된 실시예에 있어서, 중앙 안내 슬리브(76)는 커버 플레이트 또는 케이싱에 고정되며, 특히 상기 커버 플레이트 또는 케이싱의 횡단 벽(58)에 고정된다.
이를 위해서, 벽(58)은 이 벽의 내부 면(92)으로부터 후방쪽의 축방향으로 연장되는 모따기된 헤드(202)를 구비한 한 세트의 스냅 끼워맞춤 페그(200)를 포함하며, 이들 각 페그는 대면 관계로 형성되고 그리고 중앙 안내 슬리브(76)의 전방 횡단 면(106)에서 축방향 전방이 개방된 상보적인 구멍(204)내에 탄성 삽입에 의해 수납된다.
페그(200)를 구멍(204)내에 삽입 및 스냅 끼워맞추는 것을 허용하기 위해서, 구멍(204)은 그 자유 단부 근방에 탄성적으로 변형가능한 후크 립을 포함하며, 상기 후크 립은 헤드(202)에 의해 후방에서 축방향으로 변형된 상보적인 홈(208)내에 어떠한 축방향 간극이 없이 수납되는 갈고리(206)의 형태이다.
따라서, 페그(200)를 구멍(204)내에 탄성적으로 끼워맞춤으로써 커버 플레이트(58)상에 반경방향으로 및 축방향으로 중앙 슬리브(76)를 고정할 수 있으며, 이 경우에 축방향 체결은 어떠한 간극도 없이 이뤄진다.
도 9에 도시된 변형 실시예는 립(206)의 축방향 치수가 홈(208)의 치수보다 작아서 중앙 슬리브(76)가 횡단 벽(58)에 대해서 축방향으로 변위될 수 있게 되어 있다는 것을 제외하고 도 8의 실시예와 대체로 동일하다.
상술한 바와 같이, 그 헤드(202)를 가진 페그(200)는 벽(58)과 일체로 형성된다.
도 10에 도시된 변형 실시예는 중앙 슬리브(76)의 전방 횡단 면(106)내에 형성되며, 횡단 면(106)의 근방에서 연속적인 환형 링의 형태의 탄성적으로 변형가능한 립(208)에 의해 반경방향 내측으로 제한되는 단일 축방향 홈으로 대체되는 구멍(204)의 성질이 도 8에 도시된 것과 상이하다. 상기 실시예에서 페그(200)의 헤드(202)는 상기 립(208) 뒤에 탄성적으로 결합된다.
도 11에 도시된 변형 실시예에 있어서, 피스톤(74, 103)을 위한 중앙 안내 슬리브(76)는 터빈 휠에 고정되며, 특히 그 허브(70)의 반경방향 플레이트(68)에 고정된다.
이러한 실시예에 있어서, 중앙 슬리브(76)는 이러한 목적을 위해서 한 세트의 탄성적으로 변형가능한 페그(210)를 포함하며, 상기 페그(210)는 축(X-X)을 중심으로 일정한 간격으로 원주방향으로 이격되며, 중앙 슬리브(76)의 후방 횡단 면(108)으로부터 후방쪽으로 축방향으로 연장되며, 각 페그는 플레이트(68)에 대면 관계로 형성된 상보적인 구멍(212)내에 축방향으로 끼워맞춤된다.
이러한 방법에서, 터빈 휠의 반경방향 플레이트(68)에 대한 중앙 슬리브(76)의 고정이 어떠한 간극도 없이 반경방향 및 축방향으로 이뤄질 수 있다.
도 12 및 도 13에 각각 도시된 변형예에 있어서, 중앙 슬리브(76)는 각각 커버 플레이트의 횡단 벽(58)상에 또는 스플라인형 허브(70)의 반경방향 플레이트(68)상에 접착제 접착에 의해서 고정되며, 이에 의해 슬리브(76)를 대응하는 요소에 대해서 반경방향 및 축방향으로 고정한다.
이를 위해서, 접착제(214)의 밴드는 중앙 슬리브(76)의 각각의 전방 횡단 면(106) 및 후방 횡단 면(108)에 형성된 대응하는 홈에 위치될 수 있다.
도 14에 도시된 변형 실시예에 있어서, 중앙 슬리브(76)는 케이싱의 횡단 벽(58)에 대해서 반경방향으로 중심설정되며, 이러한 목적을 위해서 도 8의 페그(200)와 유사한 것으로 어떠한 헤드도 구비하지 않은 한 세트의 페그(200)를 포함하며, 각 페그(200)는 중앙 부분(76)내의 상보적인 구멍(204)내에 수납된다.
따라서, 페그(200)는 케이싱에 대해서 슬리브(76)의 반경방향 중심설정을 보장하지만, 슬리브(76)는 구멍(204)내의 핀(200)의 활주 운동에 의해 케이싱에 대해서 축방향으로 변위가능하며, 본 실시예에서 슬리브(76)는 터빈 휠의 허브(68, 70)에 대해서 축방향으로 자유 이동된다.
대칭적으로 그리고 도 15에 도시된 다른 실시예에 있어서, 피스톤(74)을 안내하기 위한 중앙 슬리브(76)는 터빈 휠에 대해서 반경방향으로 변위될 수 있으며 터빈 휠에 대한 축방향 변위를 용이하게 한다.
이러한 목적을 위해서, 중앙 슬리브(76)는 도 11의 핀(210)과 유사한 일련의 헤드없는 핀을 포함하며, 각 핀은 스플라인형 허브(70)의 반경방향 플레이트(68)에 형성된 상보적인 대면 구멍(212)내에 활주 맞물림으로 수납된다.
도 16에 도시된 변형 실시예에 있어서, 중앙 슬리브(76)는 횡단 벽(58)에 대해서 반경방향 및 축방향으로 시임 기술에 의해 다시 한번 고정된다.
이러한 목적을 위해서, 슬리브(76)의 본체는 환형 홈(204) 또는 축방향으로 배향된 웨브를 포함하며, 이에 의해 이러한 목적을 위해 중앙 슬리브(76)의 전방 횡단 면(106)에 형성된 구멍(201)을 통해, 벽(58)으로부터 후방쪽으로 축방향으로 연장된 페그(200)의 헤드(202)를 형성하도록 내측에 도달되게 접근할 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 이 경우에 터빈 허브(68, 70)상에 중앙 슬리브(76)를 체결하는 것은 또한 리벳에 의해 실행될 수 있으며, 상기 리벳은 이러한 목적을 위해서 중앙 슬리브(76)의 본체에 형성된 구멍(252)을 통해 연장되며, 리벳 작업은 예를 들면 리벳 헤드(252)를 형성하도록 외측으로부터 실행된다.
도 18에 도시된 바와 같이, 리벳(250)은 이 경우에 허브(70)의 반경방향 플레이트(68)내로 나사체결되는 스크류(254)로 대체될 수 있다.
마지막으로, 도 19에 도시된 바와 같이, 특히 플레이트(68)에 형성된 대응하는 구멍(212)에 의해서 반경방향 및 축방향 체결을 위한 페그(210)를 형성하기 위해서, 중앙 슬리브를 관련 부품상에 성형에 의한 성형 작동 동안에 스플라인형 허브(70)의 반경방향 플레이트(68)상에 직접 중앙 슬리브(76)를 체결한 것을 해제할 수 있다. 다른 변형예에 있어서, 반경방향 및 축방향 체결 페그(210)는 바람직하게 가열하에서 리벳팅에 의해서 반경방향 플레이트(68)에 결합된다.
도 8 내지 도 19에 도시된 다양한 실시예와 관련하여, 이들 실시예는 물론 케이싱의 횡단 벽(58)상에 또는 터빈 휠상에, 특히 그 스플라인형 허브(70)의 반경방향 플레이트(68)상에 중앙 슬리브(76)를 체결하기 위해 무관하게 그리고 대칭적으로 적용가능하며, 이들 모두는 본 발명의 영역을 벗어나지 않는다.
유사하게, 이들 실시예중 몇몇의 조합의 각 실시예에 있어서, 밀봉 부재(104) 및 밀봉 부재(70)는 각각 상이한 설계일 수 있으며, 또한 상이하게 배열될 수 있으며, 밀봉 부재(104)는 샤프트(72)와 또는 중앙 슬리브(76)의 본체와 무관하게 연결될 수 있다.
슬리브와 일체인 접촉 요소(178)를 구비한 본 발명의 다양한 실시예는 첫째로 특히 성형에 의해 또는 슬리브의 메인 본체와의 성형에 의해 형성되는 접촉 요소의 설계의 큰 자유도와, 둘째로 슬리브의 배열 그리고 특히 그 반경방향 중심설정 및 그 축방향 맞물림을 위해 제공되는 다양한 가능성 뿐만 아니라 이뤄지는 다양한 조립 방법을 설명한 것이다.

Claims (10)

  1. 전방으로부터 후방까지 축방향으로 배열된 형태의 특히 자동차용 유체동력학 커플링 장치로서,
    구동 샤프트에 회전식으로 결합되기에 적합한 대체로 반경방향으로 배향된 횡단 케이싱 벽(58, 92)과,
    종동 샤프트(72)에 회전식으로 결합되도록 배열된 허브에 회전식으로 결합되는 터빈 휠(64)과,
    축방향 활주 운동을 위해 배치되고, 상기 횡단 케이싱 벽(58)과 터빈의 상기 허브(68, 70) 사이에 축방향으로 개재된 중앙 슬리브(76, 176)를 따라서 장착된 피스톤(74, 103)과,
    상기 횡단 벽(58)의 내부 면(92)으로부터의 간격에 대응하는 방향으로 중앙 슬리브(76)에 대해서 상기 피스톤(74)의 축방향 변위를 제한하고, 상기 피스톤과 상기 터빈 휠의 허브 사이의 모든 직접적인 마찰 접촉을 방지하는 후방 접촉 요소(178)를 포함하는, 유체동력학 커플링 장치에 있어서,
    상기 접촉 요소(178)가 상기 중앙 슬리브(76)와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는
    유체동력학 커플링 장치.
  2. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙 슬리브(76)가 상기 피스톤(74)에 축방향으로 부착되는 것을 특징으로 하는
    유체동력학 커플링 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙 슬리브(76)가 특히 플라스틱 재료로 성형에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는
    유체동력학 커플링 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중앙 슬리브(76)가 상기 피스톤(74)에 대해서 반경방향으로 중심설정되는 것을 특징으로 하는
    유체동력학 커플링 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중앙 슬리브(76)가 상기 횡단 케이싱 벽(58)에 대해서 반경방향으로 중심설정되는 것을 특징으로 하는
    유체동력학 커플링 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중앙 슬리브(76)가 터빈의 허브(68, 70)에 대해서 반경방향으로 중심설정되는 것을 특징으로 하는
    유체동력학 커플링 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 요소(178)가 대체로 연속적인 또는 불연속적인 편평한 환형 링의 형태이며, 상기 링이 상기 중앙 슬리브(76)의 대체로 관형 메인 본체로부터 반경방향으로 배향되고 반경방향 외측으로 연장되는 것을 특징으로 하는
    유체동력학 커플링 장치.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중앙 슬리브(76)가 반경방향으로 중심설정되며, 횡단 케이싱 벽(58)에 대해서 그리고 터빈의 허브(68, 70)에 대해서 반경방향으로 고정되는 것을 특징으로 하는
    유체동력학 커플링 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중앙 슬리브(76)의 후방 횡단 면(108)이 적어도 하나의 윤활 홈(128)을 구비하는 것을 특징으로 하는
    유체동력학 커플링 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 종동 샤프트(72)의 자유 단부가 밀봉 부재(104)가 개재된 중앙 슬리브(76)의 보어(102)내에 축방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는
    유체동력학 커플링 장치.
KR1020027006301A 1999-11-17 2000-11-17 유체동력학 커플링 장치 KR100781418B1 (ko)

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