KR20040040135A - 토크컨버터를 이용한 토크 및 연비 증가장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 병렬로 설치된 토크컨버터와 상기 토크컨버터의 출력을 일방향 클러치와 유성기어를 이용하여 가속성능을 향상시키고, 여유구동력을 최소화시키는 토크컨버터를 이용한 토크 및 연비 증가장치에 관한 것이다. 본 발명은 토크컨버터가 복수개 연결된 토크 및 연비 증가장치로서, 엔진의 회전 입력축에 의해 구동되는 제 1 임펠러와, 상기 제 1 임펠러와 대향되고 자동변속기로 입력되는 출력축에 연결된 제 1 터빈과, 상기 제 1 임펠러의 회전을 증가시키는 제 1 스테이터를 구비한 제 1 토크컨버터와; 상기 제 1 임펠러와 연결되어 구동되는 제 2 임펠러와, 상기 출력축에 연결된 제 2 터빈과, 상기 제 2 임펠러의 회전을 증가시키는 제 2 스테이터를 구비한 제 2 토크컨버터가 연결된 것을 특징으로 한다. 본 발명은 복수개의 토크컨버터를 병렬로 설치하여 가속성능을 증가시키고, 주행저항력에 따라 구동력을 조정할 수 있어, 여유구동력을 감소시키고, 입력축과 터빈과의 병렬연결로 더욱 강한 토크를 전달받을 수 있는 장점이 있다.

Description

토크컨버터를 이용한 토크 및 연비 증가장치{Apparatus for increasing torque and fuel efficiency using torque converter}
본 발명은 토크컨버터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 병렬로 설치된 토크컨버터와 상기 토크컨버터의 출력을 일방향 클러치와 유성기어를 이용하여 가속성능을 향상시키고, 여유구동력을 최소화시키는 토크컨버터의 토크 및 연비 증가장치에 관한 것이다.
일반적으로 토크컨버터는 자동변속기 차량 내에서 엔진의 동력을 변속기로 전달하거나 차단하는 역할을 하는 클러치로서 일종의 유체 클러치이다.
이러한 토크컨버터는 유체의 슬립에 의해 동력을 전달하게 되는데 동작유체가 엔진이 부하를 서서히 받도록 하므로 동력전달이 매끄러운 특성을 지지고 있으며, 그 구조는 도 1에 나타낸 바와 같이, 임펠러(10), 터빈(20) 및 스테이터(30)의 각 날개 바퀴가 하우징(40) 안에 들어 있으며, 내부에 작동유체인 오일이 가득 채워져 있다. 또한, 상기 임펠러(10)는 엔진(미도시)의 크랭크축(50)에 연결되고, 터빈(20)은 변속기(미도시)의 입력축(60)에 스플라인으로 결합되어 있으며, 스테이터(30)는 변속기 케이스에 고정된 스테이터 축(70)에 일방향 클러치(80)를 통해 설치되어 있다.
그러나, 이러한 토크컨버터는 가속 성능을 고려하여 변속 기어비를 증가시킬 수 없다는 문제점이 있으며, 가속 후 원하는 속도에 도달되면 일정한 속도를 유지하기 위하여 엔진은 일정한 구동력를 제공하며 이로 인하여 일정한 주행저항을 갖는 차량에서 일정한 여유구동력이 발생하여 에너지의 손실이 발생되는 문제점이 있다.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 복수개의 토크컨버터를 병렬로 설치하여 가속성능을 증가시키고, 등속주행시 발생되는 여유구동력을 최소화 시켜 에너지의 효율을 증가시킬 수 있는 토크컨버터를 이용한 출력 증가장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 종래의 토크컨버터 구조를 나타낸 단면도.
도 2 는 본 발명에 따른 토크컨버터를 이용한 출력 증가장치의 구성을 나타낸 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
100 : 제 1 토크컨버터110 : 제 1 임펠러
120 : 제 1 터빈130 : 제 1 스테이터
140 : 제 1 터빈 결합부재150 : 일방향 클러치
160 : 스테이터 축200 : 제 2 토크컨버터
210 : 제 2 임펠러220 : 제 2 터빈
230 : 제 2 스테이터240 : 제 2 터빈 결합부재
250 : 일방향 클러치260 : 스테이터 축
300 : 하우징310 : 입력축
400 : 제 1 출력축410 : 제 2 출력축
420 : 제 3 출력축500 : 출력축 일방향 클러치
600 : 증속 유성기어
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 토크컨버터가 복수개 연결된 토크 및 연비 증가장치로서, 엔진의 회전이 입력되는 입력축; 상기 입력축에 의해 구동되는 제 1 임펠러와, 상기 제 1 임펠러와 대향되고 자동변속기로 입력되는 출력축에 연결된 제 1 터빈과, 상기 제 1 임펠러의 회전을 증가시키는 제 1 스테이터를 구비한 제 1 토크컨버터; 및 상기 제 1 임펠러와 연결되어 구동되는 제 2 임펠러와, 상기 출력축에 연결된 제 2 터빈과, 상기 제 2 임펠러의 회전을 증가시키는 제 2 스테이터를 구비한 제 2 토크컨버터가 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 출력축은 아웃터레이스가 상기 제 1 터빈과 연결되고, 인너레이스가 상기 출력축의 외주연에 형성된 일방향 클러치; 및 링기어가 상기 제 2 터번과 연결되고, 선기어가 상기 출력축의 외주연에 형성되며, 유성 캐리어가 상기 제 1 스테이터 축과 연결되는 유성기어가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 출력축은 축의 소정부분을 절단하여 제 1 출력축, 제 2 출력축및 제 3 출력축을 형성하고, 상기 제 1 출력축과 아웃터 레이스의 일측이 연결되고, 상기 아웃터 레이스의 외주연과 상기 제 1 터빈이 연결되며, 상기 제 2 출력축과 인너 레이스가 연결된 일방향 클러치; 및 상기 제 2 출력축과 선기어의 일측면이 연결되고, 상기 제 3 출력축과 상기 선기어의 타측면이 연결되고, 링기어의 외주연이 상기 제 2 터빈과 연결되며, 유성 캐리어가 상기 제 1 스테이터 축과 연결되는 유성기어가 설치되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 토크컨버터를 이용한 토크 증가장치의 구성을 나타낸 단면도이다. 도 2에서, 제 1 토크컨버터(100)와 제 2 토크컨버터(200)는 하우징(300)을 통해 용접으로 엔진(미도시)의 회전 입력축(310)과 연결되며, 상기 제 1 토크컨버터(100)의 터빈(120)은 제 1 출력축(400)과 제 2 출력축(410) 사이에 설치된 일방향 클러치(500)와 연결되고, 상기 제 2 토크컨버터(200)의 터빈(220)은 상기 제 2 출력축(410)과 제 3 출력축(420) 사이에 설치된 증속 유성기어(600)와 연결된다.
상기 제 1 토크컨버터(100)는 제 1 임펠러(110)가 하우징(300)을 통해 엔진의 회전이 입력되는 입력축(310)과 연결되고, 상기 제 1 임펠러(110)와 대향되고, 상기 제 1 임펠러(110)의 회전에 따라 구동되는 제 1 터빈(120)은 결합부재(140)를 통해 후술되는 제 1 출력축(400)과 제 2 출력축(410) 사이에 설치된 출력축 일방향 클러치(500)와 연결되며, 상기 제 1 임펠러(110)의 회전을 증가시키는 제 1 스테이터(130)는 상기 유성기어(600)의 캐리어에 고정된 스테이터 축(160)에 일방향 클러치(150)를 통해 설치된다.
상기 제 2 토크컨버터(200)는 제 2 임펠러(210)가 하우징(300)을 통해 엔진의 회전이 입력되는 입력축(310)과 연결되고, 상기 제 2 임펠러(210)와 대향되고, 상기 제 2 임펠러(210)의 회전에 따라 구동되는 제 2 터빈(220)은 결합부재(240)를 통해 후술되는 제 2 출력축(410)과 제 3 출력축(420) 사이에 설치된 증속 유성기어(600)와 연결되며, 상기 제 2 임펠러(210)의 회전을 증가시키는 제 2 스테이터(230)는 변속기 케이스(미도시)에 고정된 스테이터 축(260)에 일방향 클러치(250)를 통해 설치된다.
상기 하우징(300)은 일측이 엔진(미도시)의 회전이 출력(예를 들면, 크랭크축)되는 입력축(310)과 용접으로 연결되고, 타측은 상기 제 1 토크컨버터(100)의 제 1 임펠러(110)와 상기 제 2 토크컨버터(200)의 제 2 임펠러(210)와 용접을 통해 연결시킨다. 즉 상기 제 1 토크컨버터(100)와 상기 제 2 토크컨버터(200)를 입력축(310)과 병렬 연결시킨다.
상기 제 1 출력축(400)은 출력축의 소정부분을 절단하여 제 2 출력축(410)을 형성하고, 상기 제 1 출력축(400)과 상기 제 2 출력축(410) 사이에 상기 제 2 출력축(410)이 일방향으로 회전할 수 있도록 출력축 일방향 클러치(500)가 설치되며, 상기 제 2 출력축(410)의 소정부분을 절단하여 제 3 출력축(420)을 형성하고, 상기 제 2 출력축(410)과 상기 제 3 출력축(420) 사이에 상기 제 3 출력축(420)의 회전을 증가 시킬수 있도록 증속 유성기어(600)가 설치된다.
상기 출력축 일방향 클러치(500)는 아웃터 레이스(미도시)와 인너 레이스(미도시)로 구성되며, 상기 아웃터 레이스는 상기 제 1 출력축(400)과 용접을 통해 연결되고, 상기 아웃터 레이스의 외주연은 상기 제 1 터빈(120)과 결합부재(140)를 통해 용접 연결되며, 상기 인너 레이스는 상기 제 2 출력축(410)과 용접으로 연결된다. 상기 일방향 클러치(500)는 스프래그 클러치 또는 롤러 클러치 형식을 사용할 수 있으며, 바람직하게 스프래그 클러치 형식이다.
상기 증속 유성기어(600)는 선기어(미도시)와 작은 피니언 기어들을 지지해주는 유성캐리어(미도시)와 링기어로 구성되며, 상기 링기어의 외주연은 상기 제 2 터빈(220)과 결합부재(240)를 통해 용접 연결되며, 상기 선기어는 출력축으로 상기 제 2 출력축(410)과 상기 제 3 출력축(420)과 용접으로 연결된다.
또한, 출력축에 상기 일방향 클러치(500)와 상기 유성기어(600)를 설치하기 위한 다른 실시예를 설명하면 다음과 같다.
하나로 형성된 출력축의 외주연에 상기 일방향 클러치(500)의 인너 레이스를 형성하고, 상기 출력축의 외주연에 상기 유성기어(600)의 선기어를 형성하여 출력축의 절단없이 출력축에 일방향 클러치와 유성기어를 설치한다.
다음은 본 발명에 따른 토크컨버터를 이용한 토크 증가장치의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.
토크 증가장치가 가속회전을 할 경우 엔진에 의하여 입력축(310)이 회전하면 상기 입력축(310)에 연결된 하우징(300)을 회전시키며, 상기 하우징(300)에 연결된 제 1 토크컨버터(100)의 제 1 임펠러(110)와 제 2 토크컨버터(200)의 제 2임펠러(210)도 함께 회전한다.
상기 제 1 및 제 2 임펠러(120, 210)는 동일한 속도로 회전하며, 상기 제 1 및 제 2 임펠러(110, 210)와 각각 대향되는 제 1 및 제 2 터빈(120, 220)도 함께 회전하여 출력축(400, 410, 420)을 구동시킨다.
상기 제 1 터빈(120)은 출력축 일방향 클러치(500)을 이용하여 제 1 출력축(400)과 제 2 출력축(410)을 구동시키며, 상기 일방향 클러치(500)는 상기 제 1 터빈(120)의 회전속도가 상기 제 2 출력축(410)의 회전속도 이상인 경우 상기 제 2 출력축(410)으로 동력을 전달하고, 상기 제 1 터빈(120)의 회전속도가 상기 제 2 출력축(410)의 회전속도 이하인 경우 상기 제 2 출력축(410)으로 전달되는 동력을 차단한다.
또한, 상기 제 2 터빈(220)은 증속 유성기어(600)를 회전시켜 상기 제 2 출력축(410)과 상기 제 3 출력축(420)을 구동하며, 상기 제 3 출력축(420)은 상기 증속 유성기어(600)에 의하여 증속된 회전속도에 도달할 때까지 상기 제 2 터빈(220)으로부터 동력을 제공받는다.
한편, 상기 토크 증가장치가 가속회전 후 엔진의 회전수를 감소시켜 등속회전을 할 경우 상기 증속 유성기어(600)로 인하여 상기 제 3 출력축(420)은 터빈의 회전속도보다 고속회전을 하게 되며, 상기 제 2 출력축(410)도 함께 고속회전 한다. 상기 제 2 출력축(420)의 회전속도가 상기 제 1 터빈(120)의 회전속도보다 높은 경우 상기 제 1 터빈(120)은 상기 출력축 일방향 클러치(500)에 의하여 공회전하게 된다.
또한, 상기 제 2 터빈(220)은 상기 제 3 출력축(420)이 증가된 속도로 회전할 수 있도록 상기 유성기어(600)를 회전시키고, 등속주행을 할 수 있는 회전속도로 회전을 감소시킨다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 두 개의 토크컨버터를 병렬 연결한 구성을 설명하였으나, 두 개 이상의 토크컨버터 예를 들면 3개 이상의 토크컨버터를 병렬 연결하는 경우 각 토크컨버터의 터빈과 연결되는 출력축은 다음과 같이 구성된다. 제 1 터빈은 제 1 출력축과 제 2 출력축 사이에 설치된 일방향 클러치와 연결되고, 제 2 터빈은 제 2 출력축과 제 3 출력축 사이에 설치된 일방향 클러치와 결합한 증속 유성기어와 연결되고, 제 3 터빈은 상기 제 3 출력축과 제 4 출력축 사이에 설치된 증속 유성기어와 연결된다. 즉 저회전 출력축을 차단하기 위한 일방향 클러치를 유성기어와 함께 설치하여 토크컨버터의 설치를 확장할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 복수개의 토크컨버터를 병렬로 설치하여 가속성능을 증가시키고, 주행저항력에 따라 구동력을 조정할 수 있어, 여유구동력을 감소시키고, 입력축과 터빈과의 병렬연결로 더욱 강한 토크를 전달받을 수 있는 장점이 있다.
또한, 출력 토크의 증대를 통해 변속기를 단순화, 대형화시킬 수 있는 장점이 있으며, 변속의 다단화를 통해 무단 변속기로 사용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에서는 증속수단으로 유성기어를 사용하고 있으나, 증속시킬 수 있는 다른 수단(예를 들면, 평기어, 헬리컬 기어 등을 이용한 증속기)의 설치도 가능하다.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims (3)

  1. 토크컨버터가 복수개 연결된 토크 및 연비 증가장치로서,
    엔진의 회전이 입력되는 입력축;
    상기 입력축에 의해 구동되는 제 1 임펠러와, 상기 제 1 임펠러와 대향되고 자동변속기로 입력되는 출력축에 연결된 제 1 터빈과, 상기 제 1 임펠러의 회전을 증가시키는 제 1 스테이터를 구비한 제 1 토크컨버터; 및
    상기 제 1 임펠러와 연결되어 구동되는 제 2 임펠러와, 상기 출력축에 연결된 제 2 터빈과, 상기 제 2 임펠러의 회전을 증가시키는 제 2 스테이터를 구비한 제 2 토크컨버터가 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 토크컨버터를 이용한 토크 및 연비 증가장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 출력축은 아웃터레이스가 상기 제 1 터빈과 연결되고, 인너레이스가 상기 출력축의 외주연에 형성된 일방향 클러치; 및
    링기어가 상기 제 2 터번과 연결되고, 선기어가 상기 출력축의 외주연에 형성되며, 유성 캐리어가 상기 제 1 스테이터 축과 연결되는 유성기어가 설치되는 것을 특징으로 하는 토크컨버터를 이용한 토크 및 연비 증가장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 출력축은 축의 소정부분을 절단하여 제 1 출력축, 제 2 출력축 및 제 3 출력축을 형성하고, 상기 제 1 출력축과 아웃터 레이스의 일측이 연결되고, 상기 아웃터 레이스의 외주연과 상기 제 1 터빈이 연결되며, 상기 제 2 출력축과 인너 레이스가 연결된 일방향 클러치; 및
    상기 제 2 출력축과 선기어의 일측면이 연결되고, 상기 제 3 출력축과 상기 선기어의 타측면이 연결되고, 링기어의 외주연이 상기 제 2 터빈과 연결되며, 유성 캐리어가 상기 제 1 스테이터 축과 연결되는 유성기어가 설치되는 것을 특징으로 하는 토크컨버터를 이용한 토크 및 연비 증가장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3944034A (en) * 1972-11-03 1976-03-16 S.R.M. Hydromekanik Aktiebolag Vehicle transmission with multiple torque convertors
JPS5264282U (ko) * 1975-11-06 1977-05-12
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