KR20100043965A - 차량용 토크컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 록업 클러치가 작동하여 엔진의 구동력을 변속기에 직접 전달할 때 비틀림 토크 변환 영역에서 급격한 충격이 발생하는 것을 방지하여 품질을 증대시킬 수 있는 차량용 토크 컨버터를 개시한다.

본 발명의 차량용 토크 컨버터는, 프론트 커버, 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러, 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈, 임펠러와 터빈 사이에 위치하여 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터, 프론트 커버와 터빈을 직접 연결하는 록업 클러치, 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 스프링들이 제공된 토셔널 댐퍼를 포함하며, 스프링들은 서로 다른 피치를 가지는 구간들을 구비한다.

토크 컨버터, 댐퍼, 스프링, 비틀림, 피치

Description

차량용 토크컨버터{Torque converter for vehicle}

본 발명은 차량용 토크 컨버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 록업 클러치가 작동하여 엔진의 구동력을 변속기에 직접 전달할 때 비틀림 토크 변환 영역에서 급격한 충격 발생을 줄여 품질을 증대시킬 수 있는 차량용 토크 컨버터에 관한 것이다.

일반적으로 토크 컨버터는 차량의 엔진과 변속기 사이에 설치되어 유체를 이용하여 엔진의 구동력을 변속기에 전달하는 것이다. 이러한 토크 컨버터는, 엔진의 구동력을 전달받아 회전하는 임펠러, 이 임펠러에서 토출되는 오일에 의해 회전되는 터빈, 그리고 임펠러로 환류하는 오일의 흐름을 임펠러의 회전 방향으로 향하게 하여 토크 변화율을 증대시키는 리엑터('스테이터' 라고도 함)를 포함한다.

토크 컨버터는 엔진에 작용하는 부하가 커지면 동력전달 효율이 저하될 수 있으므로 엔진과 변속기 사이를 직접 연결하는 수단인 록업 클러치(Lock-up clutch, 또는 '댐퍼 클러치'라고도 함)를 갖추고 있다. 록업 클러치는 엔진과 직결된 프론트 커버와 터빈 사이에 배치되어 엔진의 회전 동력이 직접 터빈을 통하여 변속기로 전달될 수 있도록 한다.

이러한 록업 클러치는, 터빈 축에 축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤을 포함한다. 그리고 피스톤은 프론트 커버에 마찰 접촉하는 마찰재가 결합된다. 그리고 피스톤에는 마찰재가 프론트 커버에 결합될 때 축의 회전 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수할 수 있는 토셔널 댐퍼(Torsional damper)가 결합되어 있다.

상술한 토셔널 댐퍼는 엔진의 구동력을 터빈을 통하여 변속기로 직접 전달할 수 있도록 록업 클러치가 동작하는 경우에 비틀림 토크를 흡수할 수 있는 스프링들이 회전 방향으로 설치된다. 이러한 스프링들은 비틀림 각도를 증대시켜 충분한 비틀림 토크를 흡수할 수 있도록 회전방향으로 직렬로 연결하여 2단으로 사용되거나 또는 이중의 스프링을 채용하는 경우가 있다.

이와 같이 스프링들은 토크 변환 영역에서 급격한 강성의 변화로 인하여 충격 토크가 크게 발생하는 문제점이 있다.

도 8은 각각의 선형 스프링을 조합하여 회전 방향으로 따라 충격을 흡수하도록 2단으로 구성한 경우 비틀림각의 변화에 따라 1단 스프링(SP1) 작용 후 2단 스프링(SP2)이 작용하는 시점(P로 표시하고 있음)에서 급격하게 비틀림 토크가 증대되어 품질이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 록업 클러치가 작동할 때에 급격하게 충격 또는 진동이 발생하는 것을 방지하여 품질을 증대시킬 수 있는 차량용 토크 컨버터를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 프론트 커버, 상기 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러, 상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈, 상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터, 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결하는 록업 클러치, 상기 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 스프링들이 제공된 토셔널 댐퍼를 포함하며, 상기 스프링들은 서로 다른 피치를 가지는 구간들을 구비한 차량용 토크 컨버터를 제공한다.

상기 스프링들은 그 내부에 수용되는 내측 스프링들을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 스프링들은 터빈의 회전축을 기준으로 일정한 거리에 위치하며 원주 방향으로 배열되는 것이 바람직하다.

상기 스프링들은 압축 코일 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 프론트 커버, 상기 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러, 상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈, 상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터, 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결하는 록업 클러치, 상기 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 스프링들이 제공된 토셔널 댐퍼를 포함하며, 상기 스프링들은 원주 방향으로 배치되며 일정 한 피치를 가지는 외측 스프링들, 상기 제1 스프링들의 내부에 배치되며 인접하여 배치되는 스프링과 서로 다른 길이 또는 탄성 계수를 가지는 내측 스프링들을 구비한 차량용 토크 컨버터를 제공한다.

상기 내측 스프링들은 서로 다른 길이 또는 서로 다른 탄성 계수를 가지는 2 종류 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 내측 스프링들은 서로 대칭되는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

상기 외측 스프링들과 상기 내측 스프링들은 압축 코일 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명은 피치가 다른 스프링들을 원주 방향으로 배열함으로써 비틀림 토크가 급격하게 증가되어도 이를 점차적으로 흡수하여 이상 진동이 발생하는 것을 방지할 수 있어 부품의 수를 줄이면서도 제품의 품질을 증대시키는 효과가 있다.

또한 본 발명은 스프링의 길이가 다르거나 또는 탄성 계수가 다른 내측 스프링을 외측 스프링의 내측에 배치하여 비틀림 토크가 증가되어도 이를 점차적으로 흡수할 수 있는 구조를 통하여 이상 진동을 방지함으로써 제품의 품질을 증대시키는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명 하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 축 방향으로 잘라서 본 반단면도로, 토크 컨버터를 도시하고 있다.

본 발명의 실시 예의 토크 컨버터는 엔진 측의 크랭크 축에 연결되어 회전하는 프론트 커버(4), 이 프론트 커버(4)에 연결되어 함께 회전하는 임펠러(6), 임펠러(6)와 마주하는 위치에 배치되는 터빈(8), 그리고 임펠러(6)와 터빈(8) 사이에 위치하여 터빈(8)으로부터 나오는 오일의 흐름을 바꾸어 임펠러(6) 측으로 전달하는 리엑터(10, 또는 '스테이터'라고도 함)를 포함한다. 임펠러(6) 측으로 오일을 전달하는 리엑터(10)는 프론트 커버(4)와 동일한 회전 중심을 가진다. 그리고 엔진과 변속기를 직접 연결하는 수단으로 사용되는 록업 클러치(14)는 프론트 커버(4)와 터빈(8) 사이에 배치된다.

록업 클러치(14)는 대략 원판형으로 이루어지며 축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤(16)을 구비하고 있다.

그리고 피스톤(16)에는 프론트 커버(4)에 마찰 접촉하는 마찰재(18)가 결합된다.

그리고 록업 클러치(14)는 마찰재(18)가 프론트 커버(4)에 밀착될 때 축의 회전 방향으로 작용하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇄시키는 역할을 하는 토셔널 댐퍼(20, Torsional damper)가 결합된다.

토셔널 댐퍼(20)에는 원주 방향으로 배치되어 회전 충격 및 진동을 직접 흡수하게 되는 스프링(S)들이 제공된다. 이러한 스프링(S)은 압축 코일 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도 1에 도시한 토크 컨버터는 단지 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 일 예를 설명하기 위한 것이며, 록업 클러치의 작동으로 회전 충격과 진동을 흡수할 수 있는 토셔널 댐퍼에 압축 코일 스프링이 채용된 구조의 토크 컨버터에 모두 적용할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 토셔널 댐퍼의 상세한 구조의 설명은 생략하고 스프링의 구조에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예의 스프링(S)들이 채용된 통상의 토셔널 댐퍼를 도시한 예이고, 도 3은 도 2에 적용되는 본 발명의 실시 예의 스프링(S)을 도시하고 있다.

스프링(S)은 일정한 길이(L1)를 가지며, 두개의 구간으로 나누어져 서로 다른 피치(p1, p2)를 가진다. 즉, 본 발명의 실시 예에서 적용되는 스프링(S)은 다른 피치를 가지는 구간(p1, p2)들이 연속해서 일체로 연결된 구조로 이루어진다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 스프링(S)이 두개의 구간으로 나누어져 서로 다른 피치를 가지는 예를 도시하여 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 설계에 따라서 다수의 구간(3개 이상의 구간)에 각각 다른 피치를 가지는 스프링이 사용되는 구조도 본 발명에 속한다.

또한, 본 발명의 실시 예서는 스프링(S)이 구간 별로 다른 피치를 가지는 예를 설명하였으나 각각의 구간들이 서로 다른 탄성 계수를 가지는 구조로 이루어지는 것도 가능하다.

도 4는 본 발명의 실시 예의 스프링(S)들이 토셔널 댐퍼에 적용되고 토셔널 댐퍼가 작동될 때의 비틀림 토크의 증가에 따른 비틀림 각에 대한 변화를 도시하고 있다.

록업 클러치(14)가 작동하게 되면 스프링(S)들이 압축되면서 원주 방향으로 작용하는 충격을 흡수하게 된다. 원주 방향으로 작용하는 토크가 증가되면 초기에는 탄성력이 약한 구간(예를 들면 P1 구간)에서 먼저 진동을 흡수하게 된다. 그리고 계속해서 회전 방향으로 작용하는 토크가 증가하게 되면 탄성력이 좀 더 강한 구간(예를 들면 P2 구간)을 포함한 전영역에서 진동을 흡수하게 된다.

이때 스프링(S)들의 피치가 다르게 이루어진 구간(p1, p2)들은 서로 연결되어 있으므로 회전 방향으로 작용하는 충격에 의하여 급격하게 가변하는 일이 없이 점차로 충격을 흡수하는 것이다(도 4에 A 부분으로 표시함). 따라서 이러한 본 발명의 실시 예는 회전 방향으로 작용하는 충격을 점차로 흡수하게 되므로 이상 진동을 방지할 수 있어 제품의 품질을 증대시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면으로, 토셔널 댐퍼를 도시하고 있다. 본 발명의 다른 실시 예에서는 일정한 피치를 가지는 외측 스프링(S1)을 원주 방향으로 배치하고, 외측 스프링(S1)의 내부에 내측 스프링(S2, S3, S4)이 배치되는 경우를 도시하고 있다.

외측 스프링(S1, 도 5 및 도 6에 도시하고 있음)은 일정한 길이(L1)를 가지면 내측 스프링(S2, S3, S4, 도 5 및 도 6에 도시하고 있음)들의 길이(L2, L3, L4) 보다 더 길게 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 내측 스프링(S2, S3, S4)들은 각각 길이가 다르며, 내측 스프링(S2, S3, S4)들이 가지는 탄성계수가 각각 다르게 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 내측 스프링(S2, S3, S4)들은 도 5에 도시하고 있는 바와 같이, 서로 대칭되는 위치에 교대로 설치된다. 즉, 외측 스프링(S1)의 내부에 내측 스프링(S2)이 배치된 경우에는 대칭되는 위치에 동일하게 외측 스프링(S1)의 내부에 내측 스프링(S2)이 배치된다. 그리고 상술한 외측 스프링(S1)과 내측 스프링(S2)이 배치된 스프링들이 인접하는 위치에는 외측 스프링(S1)의 내부에 내측 스프링(S4)들이 배치된다. 이러한 경우도 모두 대칭을 이루게 된다.

이와 같이 외측 스프링(S1)들과 그 내부에 배치되는 내측 스프링(S2)들이 대칭을 이루는 것은 밸런스 조건을 만족하면서도 비틀림 토크가 증가할 때 이를 점차로 흡수하여 급격한 충격을 방지함으로써 품질을 향상시키기 위한 것이다.

도 7은 상술한 다른 실시 예에 작용하는 비틀림 토크의 증가에 대한 비틀림 각의 변화를 도시한 그래프이다. 록업 클러치(14)가 작동하면 길이(L1)가 가장 긴 외측 스프링(S1)이 우선적으로 충격을 흡수하게 되고 점차로 두번째로 긴 길이(L2)를 가지는 내측 스프링(S2)이 원주 방향의 충격을 흡수하게 된다. 계속해서 비틀림 토크가 증가되는 경우 세번째로 길이(L3)가 긴 내측 스프링(S3)이 충격을 흡수하고 마지막으로 길이(L4)가 가장 짧은 내측 스프링(S4)이 충격을 흡수하게 된다.

도 7의 B부에 도시한 부분에서 확인할 수 있듯이 원주 방향으로 작용하는 충격이 외측 스프링(S1), 내측 스프링(S2, S3, S4)들을 통하여 점차로 흡수된다. 따라서 본 발명의 다른 실시 예에서도 원주 방향으로 작용하는 충격을 점차로 흡수하 면서 이상진동을 방지할 수 있다. 그러므로 토크 컨버터의 품질을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 토크 컨버터의 일 예로 회전축의 길이 방향으로 잘라서 본 반단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예의 토셔널 댐퍼를 도시한 도면이다.

도 3은 도 2의 스프링을 상세하게 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 작용 효과를 설명하기 위한 그래프이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 설명하기 위하여 도 2에 대응되는 도면이다.

도 6은 도 5에 적용되는 스프링들을 상세하게 도시한 도면이다.

도 7은 도 6이 적용된 스프링의 작용 효과를 설명하기 위한 그래프이다.

도 8은 종래의 선형 2단 스프링을 채용한 경우의 작용을 설명하는 그래프이다.

Claims (8)

1. 프론트 커버;

   상기 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러;

   상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈;

   상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터;

   상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결하는 록업 클러치;

   상기 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 스프링들이 제공된 토셔널 댐퍼를 포함하며;

   상기 스프링들은

   서로 다른 피치를 가지는 구간들을 구비한 차량용 토크 컨버터.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 스프링들은

   그 내부에 수용되는 내측 스프링들을 구비한 차량용 토크 컨버터.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 스프링들은

   터빈의 회전축을 기준으로 일정한 거리에 위치하며 원주 방향으로 배열되는 차량용 토크 컨버터.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 스프링들은

   압축 코일 스프링으로 이루어지는 차량용 토크 컨버터.
5. 프론트 커버;

   상기 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러;

   상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈;

   상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터;

   상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결하는 록업 클러치;

   상기 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 스프링들이 제공된 토셔널 댐퍼를 포함하며;

   상기 스프링들은

   원주 방향으로 배치되며 일정한 피치를 가지는 외측 스프링들;

   상기 제1 스프링들의 내부에 배치되며 인접하여 배치되는 스프링과 서로 다른 길이 또는 탄성 계수를 가지는 내측 스프링들을 구비한 차량용 토크 컨버터.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 내측 스프링들은

   서로 다른 길이 또는 서로 다른 탄성 계수를 가지는 2 종류 이상으로 이루어지는 차량용 토크 컨버터.
7. 청구항 5에 있어서,

   상기 내측 스프링들은

   서로 대칭되는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 토크 컨버터.
8. 청구항 5에 있어서,

   상기 외측 스프링들과 상기 내측 스프링들은

   압축 코일 스프링으로 이루어지는 차량용 토크 컨버터.

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