KR20090071659A - 록업 장치 및 이것을 구비한 유체식 토크 전달 장치 - Google Patents

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Abstract

토크 컨버터(1)의 록업 장치(7)는, 피스톤(75), 피스톤 연결 기구(76), 클러치 플레이트(71) 및 댐퍼 기구(9)로 구성되어 있다. 피스톤 연결 기구(76)는, 피스톤(75)을 프론트 커버(11)에 대하여 일체로 회전 가능하면서 축 방향으로 이동 가능하게 연결되어, 피스톤(75)의 터빈(22) 측으로의 이동을 소정 범위 내에 규제한다.

Description

록업 장치 및 이것을 구비한 유체식 토크 전달 장치{LOCKUP DEVICE AND FLUID-TYPE TORQUE TRANSMISSION DEVICE WITH THE SAME}
본 발명은, 유체식 토크 전달 장치의 록업 장치, 특히, 프론트 커버와 피스톤이 연결된 록업 장치에 관한 것이다.
유체식 토크 전달 장치로서 토크 컨버터가 알려져 있다. 토크 컨버터는, 3종류의 날개차(임펠러, 터빈, 고정자)를 내부에 가지고, 내부의 작동유를 통하여 토크를 전달한다. 이와 같은 토크 컨버터에는, 록업 장치가 설치되어 있는 경우가 많다.
록업 장치는, 터빈과 프론트 커버에 의해 형성된 유체실 내에서 터빈과 프론트 커버 사이의 공간에 배치되어 있고, 프론트 커버와 터빈을 기계적으로 연결함으로써 프론트 커버로부터 터빈에 토크를 직접 전달하기 위한 기구이다.
통상적으로, 이 록업 장치는, 프론트 커버 측으로 가압할 수 있는 원판형의 피스톤과, 피스톤 및 프론트 커버에 끼워지는 마찰 플레이트와, 마찰 플레이트를 개재하여 프론트 커버와 터빈을 회전 방향으로 탄성적으로 연결 가능한 댐퍼 기구와, 피스톤과 프론트 커버를 연결하는 연결 기구로 구성되어 있다.
댐퍼 기구는, 터빈에 고정된 드리븐 플레이트(driven plate)와, 마찰 플레이 트가 일체로 회전 가능하면서 축 방향으로 이동 가능하게 결합되는 드라이브 플레이트와, 드라이브 플레이트와 드리븐 플레이트를 회전 방향으로 탄성적으로 연결하는 토션 스프링을 가지고 있다.
또한, 연결 기구는, 피스톤을 프론트 커버에 대하여 일체로 회전 가능하면서 축 방향으로 이동 가능하도록 연결하고 있다. 피스톤은, 터빈 허브에 회전 가능하면서 축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
록업 장치의 연결 시에는, 유압에 의해 피스톤이 프론트 커버 측으로 이동하고, 피스톤과 프론트 커버 사이에 마찰 플레이트가 끼워진다. 이 결과, 토크가 프론트 커버로부터 마찰 플레이트에 전달되고, 또한 토션 스프링을 통하여 터빈에 전달된다. 토션 스프링은, 드라이브 플레이트와 드리븐 플레이트 사이에 회전 방향으로 압축되어 토션 진동을 흡수하여 감쇠시킨다.
한편, 록업 장치의 연결 해제 시에는, 유압에 의해 피스톤이 터빈 측으로 이동하고, 마찰 플레이트가 프론트 커버 및 피스톤에 대하여 회전 가능하게 된다. 이 결과, 토크는 록업 장치를 통하여 전달되지 않고, 임펠러로부터 터빈으로 유체를 통하여 토크가 전달된다.
[특허 문헌 1] 일본 특허출원 공개번호 2001-500237호 공보
[발명이 해결하려고 하는 과제]
이 록업 장치에서는, 피스톤의 터빈 측으로의 이동은, 터빈 허브에 의해 규제되어 있다. 연결 해제 시에 피스톤이 터빈 측으로 이동하면, 피스톤의 내주 측에 형성된 통형부 선단과 터빈 허브가 슬라이드 이동한다. 이 결과, 장기간의 사용에 의해 통형부 선단과 터빈 허브가 눌어붙거나 또는 마모되어, 피스톤이 드라이브 플레이트나 토션 스프링과 간섭하여 정상적으로 작동하지 않게 된다.
본 발명의 과제는, 유체식 토크 전달 장치의 록업 장치에 있어서, 피스톤의 축 방향으로의 이동에 수반하여 생기는 부재의 마모를 방지하고, 프릭션 로스(friction loss)를 저감시지는 것에 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
제1 발명에 따른 록업 장치는, 토크가 입력되는 프론트 커버와, 프론트 커버에 고정되고 작동 유체가 충전된 유체실을 형성하는 임펠러와, 임펠러에 대향하여 배치된 터빈을 포함하는 유체식 토크 전달 장치에 사용된다. 록업 장치는, 프론트 커버와 터빈 사이의 공간에 배치되고, 프론트 커버와 터빈을 기계적으로 연결한다. 록업 장치는, 피스톤, 피스톤 연결 기구, 마찰 플레이트 및 댐퍼 기구로 구성되어 있다. 피스톤은, 터빈에 대하여 회전 가능하면서 축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있고, 작동 유체의 압력에 따라 축 방향으로 이동 가능하다. 피스톤 연결 기구는, 피스톤을 프론트 커버에 대하여 일체로 회전 가능하면서 축 방향으로 이동 가능하게 연결하고, 피스톤의 터빈 측으로의 이동을 소정 범위 내로 규제한다. 마찰 플레이트는, 피스톤의 프론트 커버 측으로의 이동에 의해, 피스톤 및 프론트 커버의 축 방향 사이에 끼워진다. 댐퍼 기구는 마찰 플레이트를 개재하여 프론트 커버 및 터빈을 회전 방향으로 탄성적으로 연결 가능하다.
이 록업 장치에서는, 피스톤 연결 기구에 의해 피스톤의 터빈 측으로의 이동이 소정 범위 내에서 규제되어 있다. 그러므로, 상대 회전이 생기지 않는 부분에서 피스톤의 이동을 규제할 수 있다. 이로써, 피스톤의 축 방향으로의 이동에 수반하여 생기는 부재의 마모를 방지하고, 프릭션 로스를 저감할 수 있다.
제2 발명에 따른 록업 장치는, 제1 발명에 따른 장치에 있어서, 피스톤 연결 기구가, 프론트 커버에 고정된 제1 부재, 피스톤에 고정된 제2 부재, 및 제1 부재에 대한 제2 부재의 터빈 측으로의 이동을 규제하는 규제 부재를 포함하고 있다.
제3 발명에 따른 록업 장치는, 제2 발명에 따른 장치에 있어서, 제1 부재와 제2 부재가 축 방향으로 교차하는 부분을 포함하고 있다. 규제 부재는 교차하는 부분에 결합되어 있다.
제4 발명에 따른 록업 장치는, 제3 발명에 따른 장치에 있어서, 제1 부재가, 프론트 커버에 고정되는 제1 환형부와, 제1 환형부로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 복수의 제1 내주 톱니를 포함하고 있다. 제2 부재는, 터빈에 고정되는 제2 환형부와, 제2 환형부로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 복수의 제2 내주 톱니를 포함하고 있다. 제1 내주 톱니 및 제2 내주 톱니는 축 방향으로 교차한 상태로 회전 방향으로 서로 맞물려 있다.
제5 발명에 따른 록업 장치는, 제4 발명에 따른 장치에 있어서, 제1 내주 톱니가 반경 방향 내측으로 연장되는 제1 선단부를 포함하고 있다. 제2 내주 톱니는, 반경 방향 내측으로 연장되고, 제1 선단부보다 프론트 커버 측에 배치된 제2 선단부를 포함하고 있다. 규제 부재는 제1 선단부 및 제2 선단부의 축 방향 사이에 배치되고 외력에 의해 외경이 변화하는 링 부재이다.
제6 발명에 따른 록업 장치는, 제5 발명에 따른 장치에 있어서, 제1 내주 톱니가, 반경 방향 내측으로 연장되고, 또한 축 방향으로 연장되는 제1 교차부를 포함하고 있다. 제2 내주 톱니는 제1 교차부와 회전 방향으로 서로 맞물려 있다.
제7 발명에 따른 록업 장치는, 제5 발명 또는 제6 발명에 따른 장치에 있어서, 제2 내주 톱니가, 반경 방향 내측으로 연장되고, 또한 축 방향으로 연장되는 제2 교차부를 포함하고 있다. 제1 내주 톱니는 제2 교차부와 회전 방향으로 서로 맞물려 있다.
제8 발명에 따른 록업 장치는, 제4 내지 제7 발명 중 어느 하나의 발명에 따른 장치에 있어서, 제1 부재가 제1 환형부로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 복수의 제1 외주 톱니를 더 포함하고 있다. 제2 부재는, 제2 환형부로부터 반경 방향 외측으로 연장되고 제1 외주 톱니와 회전 방향으로 서로 맞물리는 복수의 제2 외주 톱니를 더 포함하고 있다.
제9 발명에 따른 록업 장치는, 제2 내지 제8 발명 중 어느 하나의 발명에 따른 장치에 있어서, 피스톤의 내경이 제1 부재의 내경보다 크다.
제10 발명에 따른 록업 장치는, 제1 내지 제9 발명 중 어느 하나의 발명에 따른 장치에 있어서, 피스톤 연결 기구가 프론트 커버의 내주부와 상기 피스톤의 내주부를 연결하고 있다.
이로써, 피스톤 연결 기구가 설치되어 있는 부분의 외주측의 공간이 커지게 된다. 그러므로, 댐퍼 기구용 탄성 부재의 대형화가 가능해지고, 설계의 자유도가 향상된다.
제11 발명에 따른 유체식 토크 전달 장치는, 엔진으로부터의 토크를 트랜스미션 측으로 전달하기 위한 장치로서, 토크가 입력되는 프론트 커버, 임펠러, 터빈, 및 제1 내지 제10 발명 중 어느 하나의 발명에 따른 록업 장치를 포함하고 있다. 임펠러는 프론트 커버에 고정되고 작동 유체가 충전된 유체실을 형성한다. 터빈은 임펠러에 대향하여 배치된다.
이 유체식 토크 전달 장치에서는, 제1 내지 제10 발명 중 어느 하나의 발명에 따른 록업 장치를 포함하고 있다. 그러므로, 피스톤과 댐퍼부와의 간섭이나 마모를 방지할 수 있다.
도 1은 토크 컨버터의 종단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 피스톤 연결 기구의 부분 단면도이다.
도 3은 제1 플레이트의 평면도 및 단면도이다.
도 4는 제2 플레이트의 평면도 및 단면도이다.
도 5는 와이어 링의 평면도 및 단면도이다.
도 6은 조립에 대한 설명도이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1: 토크 컨버터(유체식 토크 전달 장치)
7: 록업 장치 9: 댐퍼 기구
11: 프론트 커버 75: 피스톤
76: 피스톤 연결 기구 77: 제1 플레이트(제1 부재)
77a: 제1 환형부 77b: 제1 내주 톱니
77c: 제1 외주 톱니 77d: 제1 선단부
77e: 제1 교차부 78: 제2 플레이트(제2 부재)
78a: 제2 환형부 78b: 제2 내주 톱니
78c: 제2 외주 톱니 78d: 제2 선단부
78e: 제2 교차부 79: 와이어 링(규제 부재, 링 부재)
이하, 도면에 기초하여, 본 발명의 록업 장치(7)에 관한 실시예에 대하여 설명한다. 여기서는, 록업 장치(7)가 탑재된 토크 컨버터(1)를 예로 설명한다.
(1) 토크 컨버터의 기본 구성
도 1을 사용하여 토크 컨버터(1)의 기본 구성에 대하여 설명한다. 도 1에 토크 컨버터(1)의 종단면을 개략적으로 나타낸다. 토크 컨버터(1)는, 엔진의 크랭크 샤프트(도시하지 않음)로부터 트랜스미션의 입력 샤프트(도시하지 않음)로 토크를 전달하기 위한 장치이다. 도 1의 좌측에 도시하지 않은 엔진이 배치되고, 도 1의 우측에 도시하지 않은 트랜스미션이 배치되어 있다. 도 1에 나타낸 선 O-O는 토크 컨버터(1)의 회전축이다.
토크 컨버터(1)는, 주로, 엔진 측의 부재(도시하지 않음)가 연결되는 프론트 커버(11)와, 3종류의 날개차[임펠러(21), 터빈(22), 고정자(23)]와, 록업 장치(7)를 포함하고 있다. 그리고, 프론트 커버(11)와 임펠러(21)에 의해 유체실이 형성되어 있다. 유체실은 작동유로 채워져 있다. 유체실은, 임펠러(21), 터빈(22) 및 고정자(23)에 의해 에워싸인 원환체 형상의 유체 작동실(6)과, 록업 장치(7)가 배치된 환형의 공간(8)으로 분할되어 있다.
프론트 커버(11)의 외주부에는, 트랜스미션 측으로 연장되는 외주 통형부(11a)가 형성되어 있다. 이 외주 통형부(11a)의 선단에 임펠러(21)의 임펠러 쉘(26)의 외주 둘레가 용접 등에 의해 고정되어 있다. 그리고, 프론트 커버(11)와 임펠러(21)에 의해, 내부에 작동유가 충전된 유체실이 형성되어 있다.
임펠러(21)는, 주로, 임펠러 쉘(26), 그 내측에 고정된 복수의 임펠러 블레이드(27), 및 임펠러 쉘(26)의 내주부에 용접 등에 의해 고정된 임펠러 허브(28)로 구성되어 있다.
터빈(22)은, 유체실 내에서 임펠러(21)에 축 방향으로 대향하여 배치되어 있다. 터빈(22)은, 주로 터빈 쉘(30), 그 임펠러(21) 측의 면에 고정된 복수의 터빈 블레이드(31), 및 터빈 쉘(30)의 내주 둘레에 고정된 터빈 허브(32)로 구성되어 있다. 터빈 허브(32)는, 플랜지부(32a)와 보스부(32b)로 구성되어 있다. 터빈 쉘(30)과 터빈 허브(32)는, 댐퍼 기구(9)의 드리븐 플레이트(73)와 함께, 복수의 리벳(33)에 의해 터빈 허브(32)의 플랜지부(32a)에 고정되어 있다. 또한, 터빈 허브(32)의 보스부(32b)의 내주면에는, 입력 샤프트(도시하지 않음)에 결합되는 스플라인이 형성되어 있다. 터빈 허브(32)는 입력 샤프트와 일체로 회전한다.
고정자(23)는, 임펠러(21)의 내주부와 터빈(22)의 내주부의 축 방향 사이에 설치되어 있고, 터빈(22)으로부터 임펠러(21)로 되돌아오는 작동유의 흐름을 정류하기 위한 기구이다. 고정자(23)는 주로, 환형의 고정자 캐리어(35)와, 고정자 캐 리어(35)의 외주면에 설치된 복수의 고정자 블레이드(36)로 구성되어 있다. 고정자 캐리어(35)는, 원웨이 클러치(37)를 개재하여 통형의 고정 샤프트(39)에 지지되어 있다. 고정 샤프트(39)는, 입력 샤프트의 외주면과 임펠러 허브(28)의 내주면 사이를 축 방향 트랜스미션 측으로 향하여 연장되어 있다.
프론트 커버(11)와 보스부(32b) 사이에는, 제1 스러스트 베어링(41)이 배치되어 있고, 터빈(22)의 회전에 의해 발생하는 스러스트력을 받고 있다. 플랜지부(32a)의 내주부와 고정자(23)와 내주부[구체적으로는 리테이너(38)] 사이에는, 제2 스러스트 베어링(42)이 배치되어 있다. 고정자 캐리어(35)와 임펠러 허브(28)와의 축 방향 사이에는, 제3 스러스트 베어링(43)이 배치되어 있다.
(2) 록업 장치의 구조
도 1에 나타낸 바와 같이, 록업 장치(7)는, 터빈(22)과 프론트 커버(11) 사이의 공간(8)에 배치되어 있고, 필요에 따라 양측을 기계적으로 연결하기 위한 기구이다. 록업 장치(7)는, 클러치 기능 및 댐퍼 기능을 가지고 있고, 주로 마찰 플레이트로서의 클러치 플레이트(71), 댐퍼 기구(9), 피스톤(75) 및 피스톤 연결 기구(76)로 구성되어 있다.
클러치 플레이트(71)는, 마찰 부재(71a)를 포함하는 환형의 부재이며, 드라이브 플레이트(72)의 외주부에 일체로 회전 가능하면서 축 방향으로 이동 가능하게 결합되어 있다. 마찰 부재(71a)가 설치되어 있는 부분은, 프론트 커버(11)와 피스톤(75)와의 축 방향 사이에 배치되어 있다.
댐퍼 기구(9)는, 클러치 플레이트(71)를 개재하여 프론트 커버(11)와 터 빈(22)을 회전 방향으로 탄성적으로 연결시킬 수 있다. 댐퍼 기구(9)는 주로, 드라이브 플레이트(72), 드리븐 플레이트(73), 제1 토션 스프링(74a) 및 제2 토션 스프링(74b)으로 구성되어 있다.
드라이브 플레이트(72)는, 2개의 플레이트 부재(72a, 72b)로 구성되어 있고, 제1 토션 스프링(74a) 및 제2 토션 스프링(74b)을 유지하고 있다. 드리븐 플레이트(73)는, 플레이트 부재(72a 및 72b)의 축 방향 사이에 배치되어 있고, 드라이브 플레이트(72)에 대하여 일정한 범위 내에서 회전 가능하다. 드라이브 플레이트(72) 및 드리븐 플레이트(73)는, 제1 토션 스프링(74a) 및 제2 토션 스프링(74b)에 의해 회전 방향으로 탄성적으로 연결되어 있다. 제1 토션 스프링(74a) 및 제2 토션 스프링(74b)은 병렬로 배치되어 있다.
피스톤(75)은, 프론트 커버(11)와 댐퍼 기구(9)와의 축 방향 사이에 배치되어 있고, 터빈 허브(32)에 의해 회전 가능하면서 축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 피스톤(75)은, 작동 유체의 압력에 따라 축 방향으로 이동 가능하며, 클러치 플레이트(71)를 프론트 커버(11) 측으로 가압 및 해제 가능하다. 피스톤(75)은 댐퍼 기구(9)의 내주 측에 배치된 피스톤 연결 기구(76)에 의해 프론트 커버(11)에 연결되어 있다.
(3) 피스톤 연결 기구의 구성
도 1 내지 도 5를 사용하여, 피스톤 연결 기구(76)에 대하여 상세하게 설명한다. 도 2에 피스톤 연결 기구(76)의 부분 단면도, 도 3에 제1 플레이트(77)의 평면도 및 단면도, 도 4에 제2 플레이트(78)의 평면도 및 단면도, 도 5에 와이어 링(79)의 평면도 및 단면도를 각각 나타낸다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 피스톤 연결 기구(76)는, 피스톤(75)을 프론트 커버(11)에 대하여 일체로 회전 가능하면서 축 방향으로 이동 가능하게 연결하고 있다. 피스톤 연결 기구(76)는, 댐퍼 기구(9)의 내주 측에 배치되어 있고, 피스톤(75)의 내주부와 프론트 커버(11)의 내주부를 연결하고 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 피스톤 연결 기구(76)는 주로, 프론트 커버(11)에 고정되는 제1 부재로서의 제1 플레이트(77), 피스톤(75)에 고정되는 제2 부재로서의 제2 플레이트(78), 및 규제 부재로서의 와이어 링(79)으로 구성되어 있다.
도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 플레이트(77)는, 프론트 커버(11)에 고정되는 제1 환형부(77a), 복수의 제1 내주 톱니(77b), 및 복수의 제1 외주 톱니(77c)로 구성되어 있다. 제1 플레이트(77)는 일체로 성형되어 있다.
제1 내주 톱니(77b)는 제1 환형부(77a)로부터 반경 방향 내측으로 연장되어 있는 부분이며, 제1 교차부(77e)와 제1 선단부(77d)를 포함하고 있다. 제1 교차부(77e)는, 후술하는 제2 내주 톱니(78b)와 축 방향으로 교차하는 부분이다. 구체적으로는, 제1 교차부(77e)의 일부는, 터빈(22) 측으로 절곡되어 있고, 축 방향으로 연장되어 있다. 축 방향으로 연장되어 있는 부분이 제2 내주 톱니(78b)와 교차하고 있다. 제1 선단부(77d)는, 제1 교차부(77e)의 선단으로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 부분이며, 와이어 링(79)과 축 방향으로 맞닿을 수 있다.
제1 외주 톱니(77c)는, 제1 환형부(77a)로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 부분이며, 그 일부가 터빈(22) 측으로 절곡되어 있다. 제1 외주 톱니(77c)는, 후 술하는 제2 외주 톱니(78c)와 축 방향으로 중첩되어 있고, 제2 외주 톱니(78c)와 축 방향으로 교차하고 있지 않다.
도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 플레이트(78)는, 피스톤(75)에 고정되는 제2 환형부(78a), 복수의 제2 내주 톱니(78b), 및 복수의 제2 외주 톱니(78c)로 구성되어 있다. 제2 플레이트(78)는 일체로 성형되어 있다.
제2 내주 톱니(78b)는 제2 환형부(78a)로부터 반경 방향 내측으로 연장되어 있는 부분이며, 제2 교차부(78e)와 제2 선단부(78d)를 포하하고 있다. 제2 교차부(78e)는, 제1 내주 톱니(77b)의 제1 교차부(77e)와 축 방향으로 교차하는 부분이다. 구체적으로는, 제2 교차부(78e)의 일부는, 프론트 커버(11) 측으로 약간 절곡되어 있고, 반경 방향에 대하여 경사져 있다. 제2 선단부(78d)는, 제2 교차부(78e)의 선단으로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 부분이며, 와이어 링(79)과 축 방향으로 맞닿을 수 있다.
제2 외주 톱니(78c)는, 제2 환형부(78a)로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 부분이며, 그 일부가 프론트 커버(11) 측으로 절곡되어 있다. 제2 외주 톱니(78c)는, 제1 외주 톱니(77c)와 축 방향으로 중첩되어 있고, 제1 외주 톱니(77c)와 축 방향으로 교차하고 있지 않다.
도 2 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 와이어 링(79)은, 일부가 잘려나가 있고 실질적으로 환형의 부재이며, 절결부(79a)를 포함하고 있다. 와이어 링(79)은 반경 방향으로 탄성 변형 가능하며, 외력을 가함으로써 외경이 변화한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 내주 톱니(77b)는 제2 내주 톱니(78b)들 사이 에 축 방향으로부터 삽입되어 있다. 그러므로, 제1 플레이트(77)와 제2 플레이트(78)는 축 방향으로 이동 가능하다. 연결 시에는, 도 2의 상태로부터 클러치 플레이트(71)와 피스톤(75)의 간극만큼, 제2 플레이트(78)는 제1 플레이트(77)에 대하여 이동 가능하다. 제1 내주 톱니(77b)와 제2 내주 톱니(78b)는 회전 방향으로 서로 맞물려 있다. 그러므로, 제1 플레이트(77)와 제2 플레이트(78)는 일체로 회전한다.
제1 교차부(77e)와 제2 교차부(78e)는 축 방향으로 교차하고 있다. 그러므로, 제1 선단부(77d)와 제2 선단부(78d)는 축 방향으로 위치가 바뀌어져 있다. 구체적으로는, 제1 환형부(77a)가 제2 환형부의 프론트 커버(11) 측에 배치되어 있는 것에 비해, 제1 선단부(77d)는 제2 선단부(78d)의 터빈(22) 측에 배치되어 있다.
제1 선단부(77d)와 제2 선단부(78d)와의 축 방향 사이에는 와이어 링(79)이 끼워넣어져 있다. 제2 내주 톱니(78b)가 제1 내주 톱니(77b)들 사이에 삽입된 상태에서, 제2 선단부(78d)가 와이어 링(79)에 걸려져 있다. 이로써, 제2 플레이트(78)는 제1 플레이트(77)에 대하여 터빈(22) 측으로의 이동을 소정 범위 내에서 규제받고 있다.
와이어 링(79)은, 제1 내주 톱니(77b)의 내주 측에 배치되어 있고, 제1 내주 톱니(77b)의 축 방향으로 연장되는 부분에 반경 방향으로 위치 결정되어 있다. 와이어 링(79)은 자유로운 상태로 끼워넣어져 있다.
도 2의 상태에서 피스톤(75)의 통형부(75a)와 플랜지부(32a)와의 축 방향 사이에는 간극 S가 확보되어 있다. 이로써, 플랜지부(32a)에 통형부(75a)가 접촉되 는 것을 방지하고 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 피스톤 연결 기구(76)에 의해, 피스톤(75)은 프론트 커버(11)에 대하여 일체로 회전 가능하면서 축 방향으로 이동 가능하게 연결되어 있다. 피스톤(75)은, 도 2의 상태로부터 프론트 커버(11) 측으로 클러치 플레이트(71)와의 간극만큼 축 방향으로 이동 가능하다. 한편, 와이어 링(79)에 의해, 피스톤(75)의 프론트 커버(11)에 대한 터빈(22) 측으로의 이동이 제1 플레이트(77) 및 제2 플레이트(78)를 개재하여 규제되어 있다.
또한, 피스톤 연결 기구(76)는 치수 관계에도 특징을 가지고 있다. 구체적으로는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 피스톤(75)의 통형부(75a)의 내경[실링 부재(32c)의 외경]을 제1 직경 L1, 제1 선단부(77d)[또는 제2 선단부(78d)]의 내경을 제2 직경 L2, 와이어 링(79)의 외경[또는 제1 교차부(77e)의 축 방향으로 연장되는 부분의 내경]을 제3 직경 L3로 한 경우, 제1 직경 L1은 제2 직경 L2보다 크고, 제3 직경 L3보다 크다. 그러므로, 와이어 링(79)을 터빈(22) 측으로부터 조립할 때, 제1 선단부(77d) 및 제2 선단부(78d) 주변이 터빈(22) 측으로부터 잘 보이게 되어, 조립성이 향상된다.
또한, 제1 선단부(77d), 제2 선단부(78d) 및 와이어 링(79)은, 보스부(32b)와 반경 방향으로 중첩되도록 배치되어 있다. 구체적으로는, 터빈 허브(32)는 보스부(32b)로부터 축 방향으로 연장되는 통형부(32d)를 더 포함하고 있다. 통형부(32d)의 외주 측에 피스톤 연결 기구(76)가 배치되어 있다. 통형부(32d)의 외경은 보스부(32b)의 외경보다 작고, 보스부(32b) 및 통형부(32d)에 의해 오목부(32e) 가 형성되어 있다. 오목부(32e)에 제1 선단부(77d), 제2 선단부(78d) 및 와이어 링(79)가 수용되어 있다. 이로써, 내주 측의 공간을 보다 효과적으로 이용할 수 있어 피스톤 연결 기구(76)의 외주 측의 공간을 넓힐 수 있게 된다.
(4) 토크 컨버터의 동작
도 1을 사용하여, 토크 컨버터(1)의 동작에 대하여 설명한다.
록업 장치(7)의 연결 시에는, 유압에 의해 피스톤(75)이 프론트 커버(11) 측으로 이동하고, 피스톤(75)과 프론트 커버(11) 사이에 클러치 플레이트(71)가 끼워지게 된다.
피스톤 연결 기구(76)에 의해 피스톤(75)은 프론트 커버(11)에 대하여 일체로 회전 가능하면서 축 방향으로 이동 가능하게 연결되어 있다. 그러므로, 피스톤(75)은 프론트 커버(11)와 일체로 회전하면서 프론트 커버(11) 측으로 이동한다. 이 때, 피스톤 연결 기구(76)[제1 플레이트(77), 제2 플레이트(78) 및 와이어 링(79)]에 의해 피스톤(75)의 축 방향의 이동은 규제되지 않는다.
클러치 플레이트(71)가 끼워지면, 토크가 프론트 커버(11)로부터 클러치 플레이트(71)에 전달되고, 또한 드라이브 플레이트(72), 제1 토션 스프링 및 제2 토션 스프링(74a 및 74b) 및 드리븐 플레이트(73)를 개재하여 터빈(22)에 전달된다. 댐퍼 기구(9)에 의해 토션 진동이 흡수 및 감쇠된다.
한편, 록업 장치(7)의 연결을 해제할 때는, 유압에 의해 피스톤(75)이 터빈(22) 측으로 이동하여, 클러치 플레이트(71)의 끼워짐이 해제된다. 이 결과, 클러치 플레이트(71)가 프론트 커버(11) 및 피스톤(75)에 대하여 회전 가능하게 된 다.
피스톤 연결 기구(76)에 의해 피스톤(75)의 터빈(22) 측으로의 이동이 소정 범위 내에서 규제되어 있다. 그러므로, 제1 플레이트(77)의 제1 선단부(77d)와 제2 플레이트(78)의 제2 선단부(78d)와 와이어 링(79)에 맞닿아서, 피스톤(75)이 도 2에 나타낸 상태로 정지한다. 이로써, 피스톤(75)의 통형부(75a)와 터빈 허브(32)의 플랜지부(32a)의 접촉을 방지할 수 있다. 이 때, 프론트 커버(11)와 피스톤(75)은 일체로 회전하고 있다. 그러므로, 제1 플레이트(77), 제2 플레이트(78) 및 와이어 링(79)이 회전 방향으로 슬라이드 이동하지 않으므로, 각 부재의 마모를 방지할 수 있다.
그리고, 클러치 플레이트(71)가 프론트 커버(11) 및 피스톤(75)에 대하여 회전 가능하게 된다. 토크는 록업 장치(7)를 개재하여 전달되지 않고, 임펠러 허브(28)로부터 터빈(22)에 유체를 통하여 토크가 전달된다.
이상과 같이, 토크 컨버터(1)에서는, 유체를 통하거나 또는 록업 장치(7)를 개재하여 직접적으로 엔진으로부터 트랜스미션에 토크를 전달할 수 있다.
(5) 피스톤 연결 기구의 조립
도 6을 사용하여, 피스톤 연결 기구(76)의 조립에 대하여 설명한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 피스톤 연결 기구(76)의 제1 플레이트(77)는 프론트 커버(11)에 용접에 의해 고정된다. 제2 플레이트(78)는 피스톤(75)에 의해 용접에 의해 고정된다. 다음으로, 프론트 커버(11)에 클러치 플레이트(71), 피스톤(75) 및 제1 스러스트 베어링(41)이 조립된다. 제1 플레이트(77) 및 제2 플레이 트(78)가 서로 맞물리도록 피스톤(75)이 조립된다. 그 후, 와이어 링(79)이 제1 선단부(77d)와 제2 선단부(78d) 사이에 끼워넣어진다.
이 때, 전술한 바와 같이 통형부(75a)의 제1 직경 L1이 제2 직경 L2보다 크고 제3 직경 L3보다 크기 때문에, 터빈(22) 측(도 6의 우측)으로부터 제1 선단부(77d) 및 제2 선단부(78d) 주변이 잘 보이게 된다. 이로써, 와이어 링(79)의 조립성이 향상된다.
와이어 링(79)을 조립한 후, 댐퍼 기구(9), 터빈(22) 및 터빈 허브(32)의 어셈블리가 조립된다.
(6) 작용 효과
록업 장치(7)의 작용 효과에 대하여 이하에 정리한다.
(a)
이 록업 장치(7)에서는, 피스톤 연결 기구(76)에 의해 피스톤(75)이 프론트 커버(11)에 대하여 일체로 회전 가능하면서 축 방향으로 이동 가능하게 연결되어 있다. 여기에 더하여, 피스톤 연결 기구(76)에 의해 피스톤(75)의 터빈(22) 측으로의 이동이 소정 범위 내에서 규제되어 있다. 그러므로, 상대 회전이 생기지 않는 부분에서 피스톤(75)의 이동을 규제할 수 있어서 피스톤(75)의 축 방향으로의 이동에 수반하여 생기는 부재의 마모를 방지하여, 프릭션 로스를 저감할 수 있다.
(b)
종래의 록업 장치에서는, 피스톤 연결 기구는 피스톤의 반경 방향 중앙 부근에 배치되어 있다. 그러므로, 댐퍼 기구의 탄성 부재는 외주 측에 배치될 필요가 있다. 또한, 탄성 부재가 반경 방향 중앙 부근에 배치될 경우, 공간이 좁기 때문에, 탄성 부재의 직경을 크게 할 수 없고, 설계의 자유도가 저하된다.
그러나, 이 록업 장치(7)에서는, 피스톤 연결 기구(76)가 피스톤(75)의 내주부 주변에 배치되어 있다. 그러므로, 피스톤 연결 기구(76)의 외주 측의 공간이 넓어지고, 댐퍼 기구(9)의 제1 토션 스프링(74a) 및 제2 토션 스프링(74b)의 직경을 크게 할 수 있다. 즉, 이 록업 장치(7)에서는 설계의 자유도가 향상된다.
(c)
피스톤 연결 기구(76)에서는, 제1 내주 톱니(77b) 및 제2 내주 톱니(78b)에 더하여, 이들 외주 측에 배치된 제1 외주 톱니(77c) 및 제2 외주 톱니(78c)가 서로 맞물려 있다. 그러므로, 피스톤(75)과 프론트 커버(11)가 일체로 회전할 때, 회전 방향의 접촉 면적이 넓어진다. 그러므로, 접촉 부분의 면압이 낮아져서, 제1 플레이트(77) 및 제2 플레이트(78)의 마모를 저감할 수 있다.
(d)
이 록업 장치(7)에서는, 피스톤 연결 기구(76)의 와이어 링(79)의 조립이 내주 측으로부터 행해진다. 그리고, 피스톤(75)의 제1 직경 L1이 피스톤 연결 기구(76)의 제2 직경 L2보다 크다. 그러므로, 조립 시에 와이어 링(79)의 조립 개소가 잘 보이므로, 조립성이 향상된다. 또한, 만일 조립 부품에 문제가 발견될 경우에도, 용이하게 분해 가능하고 정상 부품과의 교환이 가능하게 된다.
(6) 그 외의 실시예
본 발명의 구체적인 구성은, 전술한 실시예에 한정되지 않고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 각종 변경 및 수정이 가능하다.
(a)
피스톤 연결 기구(76)의 형상은 전술한 실시예로 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 플레이트(77)와 제2 플레이트(78)가 서로 바뀌어도 된다. 구체적으로는, 제1 내주 톱니(77b)의 축 방향으로 연장되는 부분이 제2 내주 톱니(78b)에 형성되어도 되고, 제1 내주 톱니(77b) 및 제2 내주 톱니(78b)의 어디에 형성되어도 된다.
(b)
전술한 실시예에서는, 피스톤 연결 기구(76)에 와이어 링(79)이 사용되고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 플레이트(77)와 제2 플레이트(78)가 축 방향으로 결합되어 구성될 수도 있다.
(c)
전술한 실시예에서는, 제1 외주 톱니(77c)와 제2 외주 톱니(78c)는 축 방향으로 교차하고 있지 않다. 그러나, 제1 외주 톱니(77c)와 제2 외주 톱니(78c)가 축 방향으로 교차하고 있어도 된다.
(d)
전술한 실시예에서는, 와이어 링(79)은 자유로운 상태에서 제1 내주 톱니(77b) 및 제2 내주 톱니(78b)에 조립되어 있다. 그러나, 와이어 링(79)이 반경 방향으로 압축된 상태로 조립되어 있어도 된다.
본 발명에 따른 록업 장치 및 유체식 토크 전달 장치에서는, 전술한 바와 같 은 구성에 의해, 피스톤의 축 방향으로의 이동에 수반하여 생기는 부재의 마모를 방지하여, 프릭션 로스를 저감할 수 있다. 따라서, 본 발명은 동력 전달 장치의 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (21)

  1. 토크가 입력되는 프론트 커버와, 상기 프론트 커버에 고정되고 작동 유체가 충전된 유체실을 형성하는 임펠러와, 상기 임펠러에 대향하여 배치된 터빈을 포함하는 유체식 토크 전달 장치에 있어서, 상기 프론트 커버와 상기 터빈 사이의 공간에 배치되고, 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 기계적으로 접속하기 위한 록업 장치로서,
    상기 터빈에 대하여 회전 가능하면서 축 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 작동 유체의 압력에 따라 축 방향으로 이동 가능한 피스톤;
    상기 피스톤을 상기 프론트 커버에 대하여 일체로 회전 가능하면서 축 방향으로 이동 가능하게 연결시키고, 상기 피스톤의 상기 터빈 측으로의 이동을 소정 범위 내에서 규제하는 피스톤 연결 기구;
    상기 피스톤의 상기 프론트 커버 측으로의 이동에 의해, 상기 피스톤 및 프론트 커버의 축 방향 사이에 끼워지는 마찰 플레이트; 및
    상기 마찰 플레이트를 개재하여 상기 프론트 커버 및 상기 터빈을 회전 방향으로 탄성적으로 연결 가능한 댐퍼 기구
    를 포함하는 록업 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤 연결 기구는,
    상기 프론트 커버에 고정된 제1 부재;
    상기 피스톤에 고정된 제2 부재; 및
    상기 제1 부재에 대한 상기 제2 부재의 상기 터빈 측으로의 이동을 상기 소정 범위 내에서 규제하는 규제 부재
    를 포함하는, 록업 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 부재와 상기 제2 부재는, 축 방향으로 교차하는 부분을 가지고 있고,
    상기 규제 부재는 상기 교차하는 부분에 결합되어 있는, 록업 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 부재는, 상기 프론트 커버에 고정되는 제1 환형부와, 상기 제1 환형부로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 복수의 제1 내주 톱니를 포함하고,
    상기 제2 부재는, 상기 터빈에 고정되는 제2 환형부와, 상기 제2 환형부로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 복수의 제2 내주 톱니를 포함하고,
    상기 제1 내주 톱니 및 상기 제2 내주 톱니는, 축 방향으로 교차한 상태로 회전 방향으로 서로 맞물려 있는, 록업 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 내주 톱니는 반경 방향 내측으로 연장되는 제1 선단부를 포함하고,
    상기 제2 내주 톱니는, 반경 방향 내측으로 연장되고, 상기 제1 선단부보다 상기 프론트 커버 측에 배치된 제2 선단부를 포함하고,
    상기 규제 부재는, 상기 제1 선단부 및 상기 제2 선단부의 축 방향 사이에 배치되고 외력에 의해 외경이 변화하는 링 부재인, 록업 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 내주 톱니는, 반경 방향 내측으로 연장되면서 축 방향으로 연장되는 제1 교차부를 포함하고,
    상기 제2 내주 톱니는, 상기 제1 교차부와 회전 방향으로 서로 맞물려 있는, 록업 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제2 내주 톱니는, 반경 방향 내측으로 연장되면서 축 방향으로 연장되는 제2 교차부를 포함하고,
    상기 제1 내주 톱니는, 상기 제2 교차부와 회전 방향으로 서로 맞물려 있는, 록업 장치.
  8. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 부재는, 상기 제1 환형부로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 복수 의 제1 외주 톱니를 더 포함하고,
    상기 제2 부재는, 상기 제2 환형부로부터 반경 방향 외측으로 연장되고, 상기 제1 외주 톱니와 회전 방향으로 서로 맞물리는 복수의 제2 외주 톱니를 더 포함하는, 록업 장치.
  9. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피스톤의 내경은 상기 제1 부재의 내경보다 큰, 록업 장치.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피스톤 연결 기구는, 상기 프론트 커버의 내주부와 상기 피스톤의 내주부를 연결하고 있는, 록업 장치.
  11. 엔진으로부터의 토크를 트랜스미션 측으로 전달하기 위한 유체식 토크 전달 장치로서,
    토크가 입력되는 프론트 커버;
    상기 프론트 커버에 고정되고 작동 유체가 충전된 유체실을 형성하는 임펠러;
    상기 임펠러에 대향하여 배치된 터빈; 및
    제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 록업 장치
    를 포함한 유체식 토크 전달 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제1 부재는, 상기 제1 환형부로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 복수의 제1 외주 톱니를 더 포함하고,
    상기 제2 부재는, 상기 제2 환형부로부터 반경 방향 외측으로 연장되고, 상기 제1 외주 톱니와 회전 방향으로 서로 맞물리는 복수의 제2 외주 톱니를 더 포함하는, 록업 장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 피스톤의 내경은 상기 제1 부재의 내경보다 큰, 록업 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 피스톤의 내경은 상기 제1 부재의 내경보다 큰, 록업 장치.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 피스톤 연결 기구는, 상기 프론트 커버의 내주부와 상기 피스톤의 내주부를 연결하고 있는, 록업 장치.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 피스톤 연결 기구는, 상기 프론트 커버의 내주부와 상기 피스톤의 내주 부를 연결하고 있는, 록업 장치.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 피스톤 연결 기구는, 상기 프론트 커버의 내주부와 상기 피스톤의 내주부를 연결하고 있는, 록업 장치.
  18. 엔진으로부터의 토크를 트랜스미션 측으로 전달하기 위한 유체식 토크 전달 장치로서,
    토크가 입력되는 프론트 커버;
    상기 프론트 커버에 고정되고 작동 유체가 충전된 유체실을 형성하는 임펠러;
    상기 임펠러에 대향하여 배치된 터빈; 및
    제7항에 기재된 록업 장치
    를 포함한 유체식 토크 전달 장치.
  19. 엔진으로부터의 토크를 트랜스미션 측으로 전달하기 위한 유체식 토크 전달 장치로서,
    토크가 입력되는 프론트 커버;
    상기 프론트 커버에 고정되고 작동 유체가 충전된 유체실을 형성하는 임펠러;
    상기 임펠러에 대향하여 배치된 터빈; 및
    제8항에 기재된 록업 장치
    를 포함한 유체식 토크 전달 장치.
  20. 엔진으로부터의 토크를 트랜스미션 측으로 전달하기 위한 유체식 토크 전달 장치로서,
    토크가 입력되는 프론트 커버;
    상기 프론트 커버에 고정되고 작동 유체가 충전된 유체실을 형성하는 임펠러;
    상기 임펠러에 대향하여 배치된 터빈; 및
    제9항에 기재된 록업 장치
    를 포함한 유체식 토크 전달 장치.
  21. 엔진으로부터의 토크를 트랜스미션 측으로 전달하기 위한 유체식 토크 전달 장치로서,
    토크가 입력되는 프론트 커버;
    상기 프론트 커버에 고정되고 작동 유체가 충전된 유체실을 형성하는 임펠러;
    상기 임펠러에 대향하여 배치된 터빈; 및
    제10항에 기재된 록업 장치
    를 포함한 유체식 토크 전달 장치.
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