KR20030017867A

KR20030017867A - 유체 클러치

Info

Publication number: KR20030017867A
Application number: KR1020010050938A
Authority: KR
Inventors: 서준혁
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2003-03-04

Abstract

목적 : 본 발명은 유체의 운동 에너지 전달 과정에서 펌프 임펠러와 터빈 러너 사이에서 동력 손실을 최소화하는 유체 클러치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

구성 : 이 유체 클러치는 입력 측에 연결되는 펌프 임펠러와 이 임펠러에 대향하여 펌프 임펠러로부터 유체의 운동 에너지를 전달받아 출력 측으로 전달하는 터빈 러너로 구성되며, 펌프 임펠러의 터빈 러너 대향 측에는 펌프 임펠러의 원심력에 의한 일정치 이상의 유체 압력을 받아 터빈 러너 측으로 돌출 및 탄성부재에 의하여 인입되는 돌출부재, 이 돌출부재의 대향 측 터빈 러너에는 돌출부재의 선단과 결합 및 해제되는 걸림 홈이 형성되어 있다.

효과 : 본 발명은 펌프 임펠러가 일정 속도 이상일 때, 펌프 임펠러와 터빈 러너를 결합시켜 일체로 구동시킴으로서 펌프 임펠러와 터빈 러너 사이의 동력 손실을 최소화할 수 있다.

Description

유체 클러치 {torque converter}

본 발명은 유체 클러치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입력 측의 회전 속도에 따라 입력 측의 펌프 임펠러와 출력 측의 터빈 러너를 기구적으로 직접 연결할 수 있는 유체 클러치에 관한 것이다.

일반적으로 유체 클러치는 입력 측과 출력 측 사이에 제공되어, 양측 사이의 동력 전달을 단속하는 것으로서, 유체를 내장하고 있는 펌프 임펠러와 터빈 러너로 구성되어 있다.

이러한 유체 클러치는 도 1에 도시된 바와 같이 입력 측(1)에 연결된 펌프 임펠러(3)가 구동되어, 펌프 임펠러(3)에서 터빈 러너(5)에 유체를 작용시켜, 터빈 러너(5)에 연결된 출력 측(7)으로 동력을 전달하도록 구성되어 있다.

이 유체 클러치를 차량에 사용할 경우, 펌프 임펠러(3)에 연결되는 입력 측(1)에는 엔진(미도시)이 연결되고, 터빈 러너(5)에 연결되는 출력 측(7)에는 변속기(미도시)가 연결된다.

이러한 유체 클러치는 펌프 임펠러(3)에서 터빈 러너(5)로 작용시키는 유체의 운동 에너지에 의해서만 동력을 전달하기 때문에 펌프 임펠러(3)와 터빈 러너(5) 사이에서 슬립이 발생된다.

이 슬립은 유체의 운동 에너지가 전달되는 과정에서, 펌프 임펠러(3)의 고속(a)과 터빈 러너(5)의 저속(b)의 차이만큼 입력 측(1)과 출력 측(7) 사이에서 동력 손실을 발생시킨다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안한 것으로서, 유체의 운동 에너지 전달 과정에서 펌프 임펠러와 터빈 러너 사이에서 동력 손실을 최소화하는 유체 클러치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이 유체 클러치는 입력 측에 연결되는 펌프 임펠러와 이 펌프 임펠러에 대향하여 펌프 임펠러로부터 유체의 운동 에너지를 전달받아 출력 측으로 전달하도록 출력 측에 연결되는 터빈 러너를 포함하며,

상기 펌프 임펠러의 터빈 러너 대향 측에는 펌프 임펠러의 원심력에 의한 일정치 이상의 유체 압력을 받아 터빈 러너 측으로 돌출 및 탄성부재에 의하여 인입되도록 설치되는 돌출부재;

상기 돌출부재의 대향 측 터빈 러너에는 돌출부재의 선단과 결합 및 해제되도록 형성된 걸림 홈을 포함하고 있다.

여기서, 돌출부재는, 펌프 임펠러 내부 측에서 유체의 압력이 작용하는 오목면과, 터빈 러너의 대향 측에 걸림 홈과 결합 및 해제되는 볼록면으로 형성되어 있다.

걸림 홈은 볼록하게 형성된 돌출부재의 선단과 원활하게 결합 및 해제될 수 있도록 돌출부재의 선단의 볼록 방향과 같은 방향으로 오목하게 형성되어 있다.

이러한 돌출부재와 걸림 홈은 펌프 임펠러와 터빈 러너에서 원주 방향에 대하여 같은 간격으로 다수 개 설치되어 있다.

이와 같이 본 발명은 펌프 임펠러에 돌출부재를 구비하고 이 대향 측 터빈 러너에 걸림 홈을 형성하여, 펌프 임펠러가 일정 속도 이상으로 회전할 때, 펌프 임펠러 내에서 발생되는 유체 압력으로 돌출부재를 걸림 홈에 돌출 결합시켜서 펌프 임펠러와 터빈 러너를 일체로 구동함으로써, 펌프 임펠러에서 터빈 러너로 유체 운동 에너지를 전달하는 과정에서 발생되는 동력 손실을 최소화할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 유체 클러치의 구성 및 작동 상태도.

도 2는 본 발명에 따른 유체 클러치의 구성 및 저속에서의 작동 상태도.

도 3은 도 2의 A-A선에 따른 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 유체 클러치의 고속에서의 작동 상태도.

도 5는 도 4의 B-B선에 따른 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

13 : 펌프 임펠러 17 : 터빈 러너

19 : 돌출부재 21 : 걸림 홈

23 : 탄성부재 25,29 : 오목면

27 : 볼록면

본 발명의 이점과 장점은 이하의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명함으로서 보다 명확하게 될 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 유체 클러치의 구성 및 저속에서의 작동 상태도로서, 입력 측(11)에 연결되는 펌프 임펠러(13), 이 펌프 임펠러(13)의 대향 측에 제공되어 출력 측(15)으로 동력을 전달하도록 펌프 임펠러(13)와 함께 유체를 내장하고 있는 터빈 러너(17)로 구성되어 있다.

상기한 바와 같이, 차량의 경우, 입력 측(11)에는 동력을 발생시키는 엔진(미도시)이 연결되고, 출력 측(15)에는 이 동력을 전달하는 변속기(미도시)가 연결되어 있다.

그리고, 펌프 임펠러(13)에는 돌출부재(19)가 구비되어 있고, 터빈 러너(17)에는 걸림 홈(21)이 형성되어 있다. 이 돌출부재(19)와 걸림 홈(21)은 펌프 임펠러 (13)의 회전 속도가 일정치 이상에 도달할 경우 상호 결합되어 펌프 임펠러(13)와 터빈 러너(17)를 일체로 구동시킨다.

이 돌출부재(19)는 터빈 러너(17)의 대향 측인 펌프 임펠러(13)의 내측에서 돌출 및 인입 가능하도록 탄성부재(23)로 지지되어 있다. 또한 돌출부재(19)는 오목면(25)과 볼록면(27)을 구비하고 있다. 이 오목면(25)은 펌프 임펠러(13)의 내측에 위치하며 펌프 임펠러(13)의 원심력에 의하여 발생되는 유체 압력이 탄성부재(23)의 탄성력에 저항하는 방향으로 작용한다. 또 볼록면(27)은 오목면 (25)의 반대측에 위치하며 터빈 러너(17)에 형성된 걸림 홈(27)과 결합 및 해제된다. 이 볼록면(27)은 오목면(25)에 작용하는 유체 압력과 탄성부재(23)의 탄성력과의 상대적 크기에 의하여 걸림홈(27)에 결합되거나 해제된다.

그리고, 걸림 홈(21)은 돌출부재(19)의 볼록면(27)과 원활하게 결함 및 해제될 수 있도록 오목면(29)으로 형성되어 있다. 즉, 오목면(29)은 돌출부재(19) 볼록면(27)의 볼록 방향과 같은 방향으로 오목하게 형성되어 있다.

또한, 돌출부재(19)와 걸림 홈(21)은 펌프 임펠러(13)와 터빈 러너(17)에 다수 개로 설치되어, 펌프 임펠러(13)와 터진 러너(17)의 직결력을 더욱 견고하게 할 수 있다.

이와 같이 구성된 유체 클러치는 도 2에 도시된 바와 같이, 입력 측(11)이 저속(c)으로 회전하는 경우에는 돌출부재(19)와 걸림 홈(21)이 서로 해제된 상태도 구동된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 입력 측(11)에 연결된 펌프 임펠러(13)가 저속(c)으로 회전함에 따라 펌프 임펠러(13) 내의 유체는 낮은 원심력을 가지게 된다. 이 원심력에 돌출부재(19)의 오목면(25)에는 낮은 유체 압력(p)이 작용하게 된다. 이 낮은 유체의 압력(p)은 탄성부재(23)의 탄성력을 극복하지 못하여, 돌출부재(19)가 펌프 임펠러(13)의 내측에 위치하게 한다.

결국, 터빈 러너(17)는 펌프 임펠러(13)에서 공급되는 유체의 운동 에너지에 의해서만 회전하게 된다. 이때 펌프 임펠러(13)와 터빈 러너(17) 사이에는 슬립이 발생되어 터빈 러너(17)는 펌프 임펠러(13)보다 저속(d)으로 회전하게 된다.

한편, 이 유체 클러치는 도 4에 도시된 바와 같이, 입력 측(11)이 고속(e)으로 회전하는 경우에는 돌출부재(19)와 걸림 홈(21)이 서로 결합된 상태도 구동된다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 입력 측(11)에 연결된 펌프 임펠러(13)가 고속(e)으로 회전함에 따라 펌프 임펠러(13) 내의 유체는 높은 원심력을 가지게 된다. 이 원심력에 돌출부재(19)의 오목면(25)에는 높은 유체 압력(p,p)이 작용하게 된다. 이 높은 유체의 압력(p,p)은 탄성부재(23)의 탄성력을 극복하여, 돌출부재(19)를 펌프 임펠러(13)의 외측으로 돌출시켜 볼록면(27)을 터빈 러너(17)의 걸림 홈(21)의 오목면(29)에 결합시킨다.

결국, 터빈 러너(17)는 펌프 임펠러(13)와 일체로 회전하게 된다. 이때 펌프 임펠러(13)와 터빈 러너(17) 사이에는 슬립이 전혀 발생되지 않아, 터빈 러너(17)는 펌프 임펠러(13)와 같은 고속(e)으로 회전하게 된다.

이와 같이 본 발명은 펌프 임펠러에 돌출부재를 구비하고 이 대향 측 터빈 러너에 걸림 홈을 형성하여, 펌프 임펠러가 일정 속도 이상으로 회전할 때, 펌프 임펠러 내에서 발생되는 유체 압력으로 돌출부재를 걸림 홈에 돌출 결합시켜서 펌프 임펠러와 터빈 러너를 일체로 구동함으로써, 단순히 펌프 임펠러와 터빈 러너가 대향 설치되어 있는 종래기술에 따른 유체 클러치 보다, 펌프 임펠러에서 터빈 러너 쪽으로 유체 운동 에너지를 전달하는 과정에서 발생되는 동력 손실을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은 돌출부재가 입력 측(엔진)의 회전수에 의하여 작동되므로 출발 시에도 작동이 가능하여 자동변속기 차량에 적용할 경우 출발 가속력도 향상시킬 수 있다.

Claims

입력 측에 연결되는 펌프 임펠러와 상기 임펠러에 대향하여 펌프 임펠러로부터 유체의 운동 에너지를 전달받아 출력 측으로 전달하도록 출력 측에 연결되는 터빈 러너를 포함하는 유체 클러치에 있어서,

상기 펌프 임펠러의 상기 터빈 러너 대향 측에는 상기 펌프 임펠러의 원심력에 의하여 발생되는 일정치 이상의 유체 압력을 받아 상기 터빈 러너 측으로 돌출 및 탄성부재에 의하여 인입되도록 설치되는 돌출부재;

상기 돌출부재의 대향 측 상기 터빈 러너에는 상기 돌출부재의 선단과 결합 및 해제되도록 형성된 걸림 홈을 포함하는 유체 클러치.
청구항 1에 있어서, 상기 돌출부재는 상기 펌프 임펠러 내부 측에 유체의 압력 작용하는 오목면과, 상기 터빈 러너의 대향 측에 상기 걸림 홈과 결합 및 해제 되는 볼록면을 포함하는 유체 클러치.
청구항 1에서, 상기 걸림 홈은 볼록하게 형성된 상기 돌출부재의 선단과 결합 및 해제될 수 있도록 돌출부재 선단의 볼록 방향과 같은 방향으로 오목한 오목면으로 형성됨을 특징으로 하는 유체 클러치.
청구항 1, 2, 또는 3에서, 상기 돌출부재와 상기 걸림 홈은 상기 펌프 임펠러와 상기 터빈 러너에 다수 개로 설치됨을 특징으로 하는 유체 클러치.