KR20030035106A - 토크 컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 임펠러와 터빈의 사이의 유체 슬립에 의한 동력 손실을 저감시켜 엔진의 연비를 향상시키고 자동변속기 내의 소음 및 진동을 저감시키는 토크 컨버터를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 토크 컨버터는 엔진의 크랭크축에 직결되어 크랭크축과 일체로 구동되는 하우징, 이 하우징과 같이 구동되고 유압에 의하여 축방향으로 제어되도록 하우징 내측에 스플라인 결합되는 임펠러 댐퍼 클러치, 이 임펠러 댐퍼 클러치의 제어로 구동력이 전달 및 차단되도록 임펠러 댐퍼 클러치를 개재하여 하우징에 선택적으로 연결되는 임펠러, 이 임펠러의 구동으로 발생되는 오일 흐름을 변경하도록 임펠러 일측에 설치되는 스테이터, 이 스테이터의 오일 흐름 변경으로 증대된 토크에 의하여 구동되도록 스테이터의 일측인 임펠러의 대향측에 설치되고 자동변속기의 입력축에 연결되는 터빈, 이 터빈을 하우징에 선택적으로 연결시키도록 유압에 의하여 축방향으로 제어되도록 하우징 내측에 스플라인 결합되는 록업 댐퍼 클러치를 포함하여 구성된다.

Description

토크 컨버터{torque converter}

본 발명은 토크 컨버터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진 기동시에도 임펠러의 구동을 제어하여 임펠러와 터빈 사이의 유체 슬립에 의한 동력 손실을 감소시키는 토크 컨버터에 관한 것이다.

일반적으로 토크 컨버터는 차량의 엔진과 자동변속기 사이에 설치되어 엔진의 구동 토크를 증대시켜 자동변속기로 전달한다.

이러한 토크 컨버터는 하우징, 임펠러, 스테이터, 그리고 터빈으로 구성되며, 엔진의 크랭크축에 직결된 하우징 및 임펠러의 구동에 따라 스테이터로 오일을 경유시켜 증대된 토크로 터빈을 구동시켜 엔진의 구동 토크를 터빈에 연결된 자동변속기의 입력축으로 전달한다.

또한 이 토크 컨버터는 록업 댐퍼 클러치를 구비하여 록업 영역에서 터빈을 엔진의 크랭크축에 직결시켜 임펠러와 터빈 사이의 유체 슬립에 의한 동력 손실을 저감시킨다.

그러나 이러한 토크 컨버터는 임펠러가 엔진의 크랭크축에 직결되어 엔진 기동시 항상 구동되므로 록업 이외의 영역에서는 토크가 증대되는 반면에 임펠러와 터빈 사이에서 발생되는 유체 슬립에 의한 동력 손실이 과대하여, 엔진의 연비를 저하시키고 자동변속기 내의 소음 및 진동을 발생시키는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 임펠러와 터빈의 사이의 유체 슬립에 의한 동력 손실을 저감시켜 엔진의 연비를 향상시키고 자동변속기 내의 소음 및 진동을 저감시키는 토크 컨버터를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 토크 컨버터의 부분 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 임펠러 댐퍼 클러치 및 록업 댐퍼 클러치의 작동수단이 도시된 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 하우징 3 : 임펠러 댐퍼 클러치

5 : 임펠러 9 : 터빈

11 : 록업 댐퍼 클러치 13 : 크랭크축

17,27 : 댐퍼 스프링 23 : 자동변속기의 입력축

25 : 리턴 스프링

이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 토크 컨버터는,

엔진의 크랭크축에 직결되어 크랭크축과 일체로 구동되는 하우징,

상기 하우징과 같이 구동되고 유압에 의하여 축방향으로 제어되도록 하우징 내측에 스플라인 결합되는 임펠러 댐퍼 클러치,

상기 임펠러 댐퍼 클러치의 제어로 구동력이 전달 및 차단되도록 임펠러 댐퍼 클러치를 개재하여 하우징에 선택적으로 연결되는 임펠러,

상기 임펠러의 구동으로 발생되는 오일 흐름을 변경하도록 임펠러 일측에 설치되는 스테이터,

상기 스테이터의 오일 흐름 변경으로 증대된 토크에 의하여 구동되도록 스테이터의 일측인 임펠러의 대향측에 설치되고 자동변속기의 입력축에 연결되는 터빈,

상기 터빈을 하우징에 선택적으로 연결시키도록 유압에 의하여 축방향으로 제어되도록 하우징 내측에 스플라인 결합되는 록업 댐퍼 클러치를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 토크 컨버터의 부분 단면도로서, 하우징(1), 임펠러 댐퍼 클러치(3), 임펠러(5), 스테이터(7), 터빈(9), 그리고 록업 댐퍼 클러치(11)를 포함하여 구성된다.

하우징(1)은 토크 컨버터의 외관을 형성하면서, 엔진(미도시)의 크랭크축(13)에 직결되어 크랭크축(13)과 일체로 구동된다. 이 하우징(1)은 엔진(미도시)의 기동으로 크랭크축(13)이 구동되면 항상 구동된다. 그리고 하우징(1)의 일측에는 스타트 모터(미도시)에 의하여 구동되는 스타트 드라븐 기어(15)가 부착된다.

임펠러 댐퍼 클러치(3)는 하우징(1)과 임펠러(5) 사이의 동력 전달을 단속하도록 이들 사이에 설치된다. 이 임펠러 댐퍼 클러치(3)는 하우징(1)과 같이 구동되면서 축방향으로 이동 가능하도록 하우징(1) 내측에 스플라인 결합된다.

이러한 임펠러 댐퍼 클러치(3)는 하우징(1)과 임펠러 댐퍼 클러치(3) 사이로 공급되는 오일의 유압에 의하여 작동되고, 이 유압의 해제로 해방된다. 또한 임펠러 댐퍼 클러치(3)에는 하우징(1)과 임펠러(5)를 연결할 때 원주 방향의 인게이지 충격을 흡수하기 위한 댐퍼 스프링(17)이 설치된다.

임펠러(5)는 상기한 임펠러 댐퍼 클러치(3)를 개재하여 하우징(1)에 선택적으로 연결된다. 즉, 임펠러(5)는 임펠러 댐퍼 클러치(3)의 작동 및 해방 제어에 의하여 하우징(1)으로부터의 구동력을 전달받거나 및 차단된다. 따라서 임펠러(5)는 엔진이 구동 상태인 경우에 항상 구동되는 것이 아니라 엔진이 구동 상태인 차량의 정지 및 엔진 기동시 임펠러 댐퍼 클러치(3)가 해방되면 구동되지 않게 된다.

스테이터(7)는 임펠러(5)와 터빈(9) 사이에 설치된다. 이 스테이터(7)는 임펠러(5)의 구동으로 발생되는 오일 흐름을 터빈(9)의 토크가 증대되는 방향으로 변경시킨다. 이를 위하여 스테이터(7)는 일방향 클러치(19)를 개재하여 일방향의 구동이 제한되도록 자동변속기 하우징(21)에 고정된다.

터빈(9)은 스테이터(7)를 사이에 두고 임펠러(5)의 대향측에 설치된다. 이 터빈(9)은 스테이터(7)의 오일 흐름 변경으로 증대된 토크에 의하여 구동되어 자동변속기(미도시)로 전달하도록 자동변속기의 입력축(23)에 연결된다.

한편 록업 댐퍼 클러치(11)는 터빈(9)을 하우징(1)에 선택적으로 연결시키도록 이들 사이에 설치된다. 이 록업 댐퍼 클러치(11)는 임펠러 댐퍼 클러치(3) 및 하우징(1)과 같이 구동되면서 축방향으로 이동 가능하도록 하우징(1) 내측에 스플라인 결합된다. 이러한 록업 댐퍼 클러치(11)는 임펠러 댐퍼 클러치(3)와 록업 댐퍼 클러치(11) 사이로 공급되는 오일의 유압에 의하여 작동되고, 이 유압 해제시 리턴 스프링(25)의 탄성력에 의하여 해방된다. 리턴 스프링(25)은 임펠러 댐퍼 클러치(3)와 록업 댐퍼 클러치(11) 사이에 개재되는 압축 스프링으로 구성된다. 또한 록업 댐퍼 클러치(11)에는 하우징(1)과 터빈(9)을 연결할 때 원주 방향의 인게이지 충격을 흡수하기 위한 댐퍼 스프링(27)이 설치된다.

또 상기한 임펠러 댐퍼 클러치(3)에 부착되는 마찰재 사이 간격(a)은 상기 록업 댐퍼 클러치(11)에 부착되는 마찰재 사이 간격(b)보다 작게 형성된다. 이 간격의 차이는 임펠러 댐퍼 클러치(3)가 작동하더라도 록업 댐퍼 클러치(11)를 작동 및 해방 제어할 수 있게 하기 위함이다.

도 2는 본 발명에 따른 임펠러 댐퍼 클러치 및 록업 댐퍼 클러치의 작동수단이 도시된 블록도로서, 상기 임펠러 댐퍼 클러치(3)는 차속이 영인 때에 해방되어 임펠러(5)로의 동력전달을 끊게 되고, 상기 록업 댐퍼 클러치(11)는 차속이 록업 영역의 기설정치에 이르게 되면 작동되어 터빈(9)을 하우징(1)에 직결시킨다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제어유닛(32)이 차속센서(30)로부터 차속 신호를 전달받아 차속이 영인 것으로 판단되면, 임펠러 솔레노이드(34)를 개폐시켜 임펠러 제어밸브(36)가 상기 하우징(1)과 임펠러 댐퍼 클러치(3) 사이로 공급된 유압을 해제토록 하는 것에 의해 임펠러 댐퍼 클러치(3)를 해방토록 한다.

그리고, 상기 제어유닛(32)은 상기 차속센서(30)로부터 차속신호를 전달받아 차속이 록업 영역의 기설정치에 이르게 되면, 록업 솔레노이드(38)를 개폐시켜 록업 제어밸브(40)가 상기 임펠러 댐퍼 클러치(3)와 록업 댐퍼 클러치(11) 사이로 유압을 공급토록 하는 것에 의해 록업 댐퍼 클러치(11)를 작동토록 한다.

상술한 바와 같이 구성되는 토크 컨버터의 작용을 설명한다.

스타트 모터(미도시)의 구동으로 스타트 드리븐 기어(15)가 구동되면서 하우징(1)이 구동되고, 이에 크랭크축(13)으로 연결된 엔진(미도시)이 기동된다.

이 때에는 임펠러 댐퍼 클러치(3)가 해방 상태를 유지하기 때문에 하우징만 구동되고, 슬립이 없는 임펠러(5)와 터빈(9)이 고정되어 있으므로 자동변속기의 입력축(23) 또한 고정된 상태를 유지한다. 이 상태는 차량이 정지 상태이기도 하다.

따라서 엔진 기동 및 차량 정지 상태에서 엔진의 부하가 저감되므로 연비가 향상되고, 자동변속기가 구동되지 않으므로 자동변속기 내의 소음 및 진동이 저감된다.

이러한 상태에서 하우징(1)과 임펠러 댐퍼 클러치(3)사이로 오일이 공급되면 이 유압에 의하여 임펠러 댐퍼 클러치(3)가 작동되어 임펠러(5)를 구동시킨다. 따라서 임펠러(5)에서 스테이터(7), 터빈(9)으로 전달되는 오일의 흐름에 의하여 구동력이 자동변속기의 입력축(23)으로 전달된다.

이와 같이 입력축(23)으로 구동력이 전달되는 상태에서 록업 영역에 이르게 되면, 임펠러 댐퍼 클러치(3)와 록업 댐퍼 클러치(11)사이로 오일이 공급된다. 이 오일의 유압에 의하여 록업 댐퍼 클러치(11)가 작동되어 터빈(9)은 하우징(1) 및크랭크축(13)에 직결된다.

이와 같은 직결 상태에서 록업 영역을 벗어나게 되면, 임펠러 댐퍼 클러치(3)와 록업 댐퍼 클러치(11)사이의 오일이 해제된다. 따라서 리턴 스프링(25)의 탄성력에 의하여 록업 댐퍼 클러치(11)가 해방되어 터빈(9)은 임펠러(5)로부터 공급되는 오일의 흐름에 의하여 구동된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 토크 컨버터는 하우징과 임펠러 사이에 임펠러 댐퍼 클러치를 설치하므로 임펠러의 구동을 제어할 수 있다.

따라서 본 발명의 토크 컨버터는 임펠러와 터빈의 사이의 유체 슬립에 의한 동력 손실을 저감시키므로 엔진의 연비를 향상시키고 자동변속기 내의 소음 및 진동을 저감시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 엔진의 크랭크축에 직결되어 상기 크랭크축과 일체로 구동되는 하우징,

   상기 하우징과 같이 구동되고 유압에 의하여 축방향으로 제어되도록 상기 하우징 내측에 스플라인 결합되는 임펠러 댐퍼 클러치,

   상기 임펠러 댐퍼 클러치의 제어로 구동력이 전달 및 차단되도록 상기 임펠러 댐퍼 클러치를 개재하여 상기 하우징에 선택적으로 연결되는 임펠러,

   상기 임펠러의 구동으로 발생되는 오일 흐름을 변경하도록 상기 임펠러 일측에 설치되는 스테이터,

   상기 스테이터의 오일 흐름 변경으로 증대된 토크에 의하여 구동되도록 상기 스테이터의 일측인 상기 임펠러의 대향측에 설치되고 자동변속기의 입력축에 연결되는 터빈,

   상기 터빈을 상기 하우징에 선택적으로 연결시키도록 유압에 의하여 축방향으로 제어되도록 상기 하우징 내측에 스플라인 결합되는 록업 댐퍼 클러치를 포함하는 토크 컨버터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 임펠러 댐퍼 클러치는 상기 하우징과 상기 임펠러 댐퍼 클러치 사이로 공급되는 오일의 유압에 의하여 작동되고, 상기 유압이 해제되면 해방되는 구조로 구성됨을 특징으로 하는 토크 컨버터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 록업 댐퍼 클러치는 상기 임펠러 댐퍼 클러치와 상기 록업 댐퍼 클러치 사이로 공급되는 오일의 유압에 의하여 작동되고, 상기 유압이 해제되면 리턴 스프링의 탄성력에 의하여 해방되는 구조로 구성됨을 특징으로 하는 토크 컨버터.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 임펠러 댐퍼 클러치에 부착되는 마찰재 사이 간격이 상기 록업 댐퍼 클러치에 부착되는 마찰재 사이 간격보다 작게 형성됨을 특징으로 하는 토크 컨버터.