KR20130072899A - 차량용 토크 컨버터 - Google Patents

차량용 토크 컨버터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터빈이 1차 이너시아로 작용하는 터빈 댐퍼에서 저 토크 영역 뿐 만 아니라 고 토크 영역에서도 저강성을 실현하여 회전 방향의 진동 및 충격 흡수를 극대화시키는 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 스테이터, 프론트 커버와 터빈을 직접 연결하는 피스톤을 구비한 록업 클러치, 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함하고, 토셔널 댐퍼는 록업 클러치와 연결됨과 동시에 터빈과 결합되어 회전 방향의 진동 및 충격을 1차로 흡수하는 1차 감쇄부, 1차 감쇄부에 연결되어 회전 방향의 진동 및 충격을 2차로 감쇄하는 2차 감쇄부, 2차 감쇄부에 연결되어 회전 방향의 진동 및 충격을 3차로 감쇄하는 3차 감쇄부를 포함한다.

Description

차량용 토크 컨버터{Torque converter for vehicle}
본 발명은 터빈이 1차 이너시아로 작용하는 터빈 댐퍼에서 저 토크 영역뿐 만 아니라 고 토크 영역에서도 저강성을 실현하여 회전 방향의 진동 및 충격 흡수를 극대화시키는 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 되돌아 흐르는 오일의 흐름을 임펠러의 회전 방향으로 향하게 하여 토크 변화율을 증대시키는 스테이터를 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 통해 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 터빈을 통해 변속기로 엔진의 구동력을 직접 전달할 수 있도록 록업 클러치가 동작하는 경우에 비틀림 토크를 흡수할 수 있는 스프링들이 회전 방향을 따라 설치된다.
종래의 토셔널 댐퍼는 저 토크 영역에서 뿐 만 아니라 고 토크 영역에서도 저강성을 실현하여 회전 방향의 진동 및 충격을 충분히 흡수하고 승차감을 개선할 필요가 있으나 이에 충분히 만족하지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 터빈이 1차 이너시아로 작용하는 토셔널 댐퍼 구조에서 저 토크 영역에서뿐 만 아니라 고 토크 영역에서도 저강성을 실현하여 회전 방향의 진동 및 충격을 충분하게 흡수하여 승차감을 개선하는 차량용 토크 컨버터를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 엔진의 과도한 토크에 의해 댐퍼 구조물의 파손을 방지하여 내구성을 증대시키는 차량용 토크 컨버터를 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 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 스테이터, 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결하는 피스톤을 구비한 록업 클러치, 상기 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함하고,
상기 토셔널 댐퍼는 상기 록업 클러치와 연결됨과 동시에 상기 터빈과 결합되어 회전 방향의 진동 및 충격을 1차로 흡수하는 1차 감쇄부, 상기 1차 감쇄부에 연결되어 회전 방향의 진동 및 충격을 2차로 감쇄하는 2차 감쇄부, 상기 2차 감쇄부에 연결되어 회전 방향의 진동 및 충격을 3차로 감쇄하는 3차 감쇄부를 포함하는 차량용 토크 컨버터를 제공한다.
상기 1차 감쇄부는 상기 터빈 또는 상기 터빈의 회전축에 결합되며 상기 록업 클러치에 연결되는 제1 드라이브 플레이트, 상기 제1 드라이브 플레이트에 외주측에 원주 방향으로 배치되는 1차 스프링들, 그리고 상기 제1 드라이브 플레이트에 결합되며 상기 1차 스프링들을 지지하는 서포트 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 2차 감쇄부는 상기 1차 감쇄부에 제공되는 1차 스프링에 탄성적으로 지지되며 상기 1차 감쇄부에 제공된 제1 드라이브 플레이트와 동일한 회전축을 가지는 제2 드라이브 플레이트, 상기 제2 드라이브 플레이트에 원주 방향으로 배치되는 2차 스프링들, 상기 제2 드라이브 플레이트의 양측에 결합되어 상기 2차 스프링들을 지지하는 제1 커버 플레이트 및 제2 커버 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 3차 감쇄부는 상기 2차 감쇄부에 제공되는 제2 드라이브 플레이트와 상기 2차 감쇄부에 제공되는 제2 커버 플레이트 사이에 배치되는 드리븐 플레이트, 상기 드리븐 플레이트와 상기 2차 감쇄부에 제공되는 제1 커버 플레이트 및 상기 제2 커버 플레이트 사이에 원주 방향으로 배치되며 상기 제1 커버 플레이트 및 상기 제2 커버 플레이트의 회전에 의해 압축되면서 상기 드리븐 플레이트에 구동력을 전달하는 3차 스프링들을 포함할 수 있다.
상기 1차 감쇄부에는 1차 스프링들이 원주 방향으로 제공되고, 상기 2차 감쇄부에는 2차 스프링들이 원주 방향으로 제공되며, 상기 3차 감쇄부에는 3차 스프링들이 원주 방향으로 제공되고, 상기 2차 스프링들의 탄성력은 상기 1차 스프링들의 탄성력에 비해 더 크게 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 1차 감쇄부에 제공된 제1 드라이브 플레이트의 회전 중심을 기준으로 외측에 상기 1차 스프링들이 배치되고, 상기 1차 스프링들과 비교하여 더 작은 반경을 갖는 위치에 상기 2차 스프링들이 배치되며, 상기 2차 스프링들과 비교하여 더 작은 반경을 갖는 위치에 상기 3차 스프링들이 배치되는 것이 바람직하다.
상기 2차 감쇄부에는 제1 커버 플레이트 및 제2 커버 플레이트가 제공되며, 상기 제1 커버 플레이트 및 제2 커버 플레이트에는 일정한 간격으로 제1 스토퍼가 결합되며, 상기 2차 감쇄부에는 제2 드라이브 플레이트가 제공되고, 상기 제2 드라이브 플레이트에는 상기 제1 스토퍼가 끼워지는 장홈이 원주 방향으로 따라 일정한 구간에 제공되는 것이 바람직하다.
상기 2차 감쇄부에는 제1 커버 플레이트 및 제2 커버 플레이트가 제공되고, 상기 제1 커버 플레이트 및 제2 커버 플레이트에는 일정한 간격으로 제2 스토퍼가 결합되며, 상기 3차 감쇄부에는 드리븐 플레이트가 제공되고, 상기 드리븐 플레이트에는 상기 제2 스토퍼에 의해 이동이 제한되는 걸림홈이 제공될 수 있다.
상기 2차 감쇄부에는 제1 스토퍼 및 제2 스토퍼가 제공되고, 상기 제1 스토퍼와 상기 제2 스토퍼는 회전 방향으로 간격이 떨어져 배치되어 상기 제1 스토퍼가 작동한 후에 제2 스토퍼가 작동하는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 1차 감쇄부, 상기 2차 감쇄부, 그리고 3차 감쇄부는 회전 방향의 진동 및 흡수가 순차적으로 일어나는 직렬 연결로 결합되는 것이 바람직하다.
상기 록업 클러치는 상기 프론트 커버와 상기 피스톤 사이에 배치되며 상기 1차 감쇄부에 구동력을 전달하는 코어 플레이트, 상기 코어 플레이트의 양면에 결합되는 마찰재들을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 프론트 커버와 연결되는 축에는 피스톤 드라이브 플레이트가 결합되고,
상기 피스톤과 상기 피스톤 드라이브 플레이트는 판 스프링들로 연결되는 것이 바람직하다.
상기 피스톤 드라이브 플레이트는 상기 피스톤과 상기 토셔널 댐퍼 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 판 스프링들은 원주 방향을 따라 다수가 배치되어 상기 피스톤과 상기 피스톤 드라이브 플레이트를 연결하는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명은 터빈이 1차 이너시아로 작동하면서 1차 감쇄부, 2차 감쇄부 그리고 3차 감쇄부가 직렬로 연결되어 순차적으로 회전 방향의 진동 및 충격을 감쇄시킬 수 있어 저토크 영역에서뿐 만 아니라 고 토크 영역에서도 저강성을 실현하여 진동 흡수를 극대화시켜 차량에 본 발명의 실시예의 토크 컨버터를 탑재할 때 승차감을 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 1차 감쇄부, 2차 감쇄부, 그리고 3차 감쇄부가 직렬 연결되어 순차적으로 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수하고 제1 스토퍼 및 제2 스토퍼에 의해 순차적으로 작동이 정지되는 구조를 통해 엔진의 과도한 토크에 의해 댐퍼 구조물의 파손을 방지하여 내구성을 증대시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 토크 컨버터의 반단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 토셔널 댐퍼의 주요부를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 일부를 분해하여 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시하고 있는 토셔널 댐퍼를 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예의 작동 과정을 설명하기 위해 1차 감쇄부가 회전하는 정도를 표시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예의 작동 과정을 설명하기 위해 2차 감쇄부 및 3차 감쇄부가 회전하는 정도를 표시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 피스톤과 피스톤 드라이브 플레이트가 판 스프링에 의해 연결된 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 피스톤과 피스톤 드라이브 플레이트를 연결하는 판 스프링의 형상을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 토크 컨버터의 작동 과정을 도식화한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 토크 컨버터의 작동 결과를 설명하기 위한 도표이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 단면도로, 토크 컨버터를 도시하고 있다.
본 발명의 실시예의 토크 컨버터는, 엔진 측의 크랭크 축에 연결되어 회전하는 프론트 커버(1), 이 프론트 커버(1)에 연결되어 함께 회전하는 임펠러(3), 임펠러(3)와 마주하는 위치에 배치되는 터빈(5), 그리고 임펠러(3)와 터빈(5) 사이에 위치하여 터빈(5)으로부터 나오는 오일의 흐름을 바꾸어 임펠러(3) 측으로 전달하는 스테이터(7)를 포함한다. 임펠러(3) 측으로 오일을 전달하는 스테이터(7)는 프론트 커버(1)와 동일한 회전 중심을 가진다. 그리고 엔진과 변속기를 직접 연결하는 수단으로 사용되는 록업 클러치(9)는 프론트 커버(1)와 터빈(5) 사이에 배치된다.
록업 클러치(9)는 대략 원판형으로 이루어지며 축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤(11)을 구비하고 있다.
그리고 피스톤(11)에는 프론트 커버(1)에 마찰 접촉하는 마찰재(13)가 결합된다.
그리고 록업 클러치(9)는 마찰재(13)가 프론트 커버(1)에 밀착될 때 축의 회전 방향으로 작용하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇄시키는 역할을 하는 토셔널 댐퍼(15, Torsional damper)가 결합된다.
토셔널 댐퍼(15)는, 도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 1차 감쇄부(17), 2차 감쇄부(19), 3차 감쇄부(21)를 포함한다.
1차 감쇄부(17)는 록업 클러치(9)를 통해 구동력을 전달받을 수 있도록 연결된다. 1차 감쇄부(17)는 터빈(5) 또는 터빈(5)이 결합되는 회전축에 결합될 수 있다. 즉, 1차 감쇄부(17)가 터빈(5)과 연결되면서 록업 클러치(9)가 작동할 때 터빈(5)이 1차 이너시아로 작동할 수 있다.
1차 감쇄부(17)는 록업 클러치(9)가 작동할 때 회전 방향의 진동 및 충격을 1차로 흡수하는 역할을 한다.
그리고 2차 감쇄부(19)는 1차 감쇄부(17)에 연결되어 회전 방향의 진동 및 충격을 2차로 감쇄한다.
또한, 3차 감쇄부(21)는 2차 감쇄부(19)에 연결되어 회전 방향의 진동 및 충격을 3차로 흡수하여 스플라인 허브(23)로 구동력을 전달한다.
상술한 1차 감쇄부(17), 2차 감쇄부(19) 그리고 3차 감쇄부(21)는 직렬로 연결되어 순차적으로 작동한다.
이하, 1차 감쇄부(17), 2차 감쇄부(19) 그리고 3차 감쇄부(21)의 구조에 대해 도 1 내지 도 4를 통해 더욱 상세하게 설명한다.
1차 감쇄부(17)는 제1 드라이브 플레이트(25), 1차 스프링(27)들, 그리고 서포트 플레이트(29)를 포함한다.
제1 드라이브 플레이트(25)는 터빈(5) 또는 터빈(5)의 회전축에 결합된다. 그리고 제1 드라이브 플레이트(25)는 록업 클러치(9)가 작동할 때 구동력을 전달받을 수 있도록 록업 클러치(9)에 연결된다.
제1 드라이브 플레이트(25)는 외주측 선단부가 회전 축 방향과 나란한 방향으로 밴딩되어 연장된다. 그리고 제1 드라이브 플레이트(25)의 외주측 연장 부분에는 록업 클러치(9)에 치합될 수 있도록 다수의 결합홈(25a)과 결합 돌출부(25b)가 제공된다.
1차 스프링(27)들은 제1 드라이브 플레이트(25)의 가장자리 측에 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 배치된다. 즉, 1차 스프링(27)들은 제1 드라이브 플레이트(25)에 제공된 결합홈(25a)과 결합 돌출부(25b)의 내측 부분에 배치된다.
서포트 플레이트(29)는 제1 드라이브 플레이트(25)에 리벳과 같은 체결부재로 결합되며 1차 스프링(27)들을 지지한다.
2차 감쇄부(19)는 제2 드라이브 플레이트(31), 2차 스프링(33)들, 제1 커버 플레이트(35) 및 제2 커버 플레이트(37)를 포함한다.
제2 드라이브 플레이트(31)는 1차 스프링(27)에 탄성적으로 지지되며 제1 드라이브 플레이트(25)와 동일한 회전 중심을 갖는다.
제2 드라이브 플레이트(31)는 외주면 선단부가 회전축과 나란한 방향으로 밴딩되어 연장되고, 이 연장되는 부분에는 일정한 간격으로 다수의 돌출부(31a)가 제공된다.
제2 드라이브 플레이트(31)의 돌출부(31a)는 1차 스프링(27)의 일단에 지지되어 1차 스프링(27)을 통해 전달되는 구동력을 전달받을 수 있다.
제2 드라이브 플레이트(31)에는 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 다수의 2차 스프링 (33)들 배치되는 제1홈(31b)들이 제공된다. 그리고 제2 드라이브 플레이트(31)의 제1홈(31b)에는 2차 스프링(33)들이 배치된다.
즉, 2차 스프링(33)들 역시 원주 방향으로 배치된다. 이때 2차 스프링(33)들은 1차 스프링(27)들이 배치된 위치를 기준으로 할 때 회전 중심의 내측에 위치한 부분에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 제2 드라이브 플레이트(31)에는 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 장홈(31c)이 배치된다. 제2 드라이브 플레이트(31)의 장홈(31c)은 후술하는 스토퍼가 끼워져 제2 드라이브 플레이트(31)의 상대 회전 이동을 제한할 수 있는 역할을 한다.
한편, 2차 스프링(33)들의 탄성력은 1차 스프링(27)의 탄성력에 비해 더 크게 이루어진다. 즉, 1차 스프링(27)들의 탄성력이 2차 스프링(33)의 탄성력에 비해 작게 이루어져 1차 스프링(27)들이 먼저 압축되면서 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수한 후에 2차 스프링(33)들이 압축되면서 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수할 수 있다.
계속해서 제1 커버 플레이트(35)와 제2 커버 플레이트(37)는 제2 드라이브 플레이트(31)의 양측에 배치된다.
제1 커버 플레이트(35) 및 제2 커버 플레이트(37)에는 2차 스프링(33)을 지지하는 제2홈(39)들이 원주 방향으로 제공된다. 또한, 제1 커버 플레이트(35) 및 제2 커버 플레이트(37)에는 3차 스프링(41)들을 지지할 수 있는 제3홈(43)들이 원주 방향으로 제공된다. 제1 커버 플레이트(35) 및 제2 커버 플레이트(37)에 제공된 제3홈(43)은 회전 중심에서 원주 방향으로 거리를 기준으로 할 때 제2홈(39)이 배치된 거리에 비해 더 작은 거리(직경)에 위치한다.
한편, 제1 커버 플레이트(35) 및 제2 커버 플레이트(37)에는 제1 스토퍼(45)와 제2 스토퍼(47)가 결합된다(도 3에 도시하고 있음).
제1 스토퍼(45)와 제2 스토퍼(47)는 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 배치된다. 제1 스토퍼(45)는 회전 중심을 기준으로 방사상 방향으로 제2 스토퍼(47)가 배치된 위치에 비해 더 먼거리(회전중심에서 부터 더 먼거리)인 외측에 배치된다.
또한, 제1 스토퍼(45)와 제2 스토퍼(47)는 원주 방향을 따라 서로 다른 위치에 엇갈려 배치된다. 즉, 제1 스토퍼(45)가 먼저 작동을 한 후에 제2 스토퍼(47)가 작동할 수 있도록 서로 회전방향을 따라 간격(t, 도 3에 도시하고 있음)을 이루어 배치되는 것이 바람직하다.
제1 스토퍼(45)는 제2 드라이브 플레이트(31)에 제공된 장홈(31c)을 관통하여 배치되는 것이 바람직하다. 따라서 제1 스토퍼(45)는 제2 드라이브 플레이트(31)에 제공된 장홈(31c)에 의해 일정한 거리를 회전한 후 정지할 수 있다.
즉, 제1 스토퍼(45)는 제2 드라이브 플레이트(31)가 일정한 거리를 회전 이동한 후에 제2 드라이브 플레이트(31)를 정지시킬 수 있는 역할을 한다.
3차 감쇄부(21)는 드리븐 플레이트(49)와 3차 스프링(41)들을 포함한다.
드리븐 플레이트(49)는 제2 드라이브 플레이트(31)와 제2 커버 플레이트(37) 사이에 배치된다.
드리븐 플레이트(49)는 변속기로 구동력을 전달하는 스플라인 허브(23)에 고정 결합된다. 드리븐 플레이트(49)는 원주 방향으로 3차 스프링(41)들을 삽입할 수 있는 제4홈(51)들이 제공된다. 또한, 드리븐 플레이트(49)는 외주면에 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 걸림홈(49a)이 제공된다.
드리븐 플레이트(49)에 제공된 걸림홈(49a)은 제2 스토퍼(47)에 의해 이동이 제한될 수 있다. 즉, 걸림홈(49a)은 원주 방향으로 어느 정도 길이를 가지는 홈으로 이루어진다(도 4에 도시하고 있음). 따라서 드리븐 플레이트(49)가 원주 방향으로 어느 정도 회전한 후 제2 스토퍼(47)에 의해 회전 이동이 제한될 수 있다.
3차 스프링(41)들은 드리븐 플레이트(49)에 제공된 제4홈(51)에 끼워져 결합됨과 동시에 제1 커버 플레이트(35)와 제2 커버 플레이트(37)에 제공된 제3홈(43)에 끼워진다.
3차 스프링(41)들은 제1 커버 플레이트(35)와 제2 커버 플레이트(37)에 의해 압축되면서 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수하고 드리븐 플레이트(49)에 구동력을 전달한다.
상술한 본 발명의 실시예에서 1차 스프링(27), 2차 스프링(33), 그리고 3차 스프링(41)은 압축 코일 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 록업 클러치(9)는 프론트 커버(1)와 피스톤(11) 사이에 배치되며 1차 감쇄부(17)의 제1 드라이브 플레이트(25)에 구동력을 전달하는 코어 플레이트(53)를 포함한다. 그리고 록업 클러치(9)는 코어 플레이트(53)의 양면에 마찰재(13)가 결합되는 양면 마찰 접촉 타입으로 이루어진다.
그리고 프론트 커버(1)와 연결되는 축(1a, 도 1에 도시하고 있음)에는 피스톤 드라이브 플레이트(55)가 결합된다(도 7에 도시하고 있으며 축방향으로 판 스프링 을 잘라서 본 단면도). 피스톤 드라이브 플레이트(55)와 피스톤(11)은 판 스프링(57)들에 의해 원주 방향을 따라 연결된다.
피스톤 드라이브 플레이트(55)는 프론트 커버(1)와 일체로 결합되어 함께 회전하면서 피스톤(11)을 가압하여 프론트 커버(1) 측에 배치된 마찰재(13)는 프론트 커버(1)의 내측에 밀착되도록 하고 피스톤(11) 측에 배치된 또 다른 마찰재(13)는 피스톤(11)에 밀착되도록 한다.
피스톤 드라이브 플레이트(55)는 피스톤(11)과 토셔널 댐퍼(15) 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
프론트 커버(1)와 피스톤 드라이브 플레이트(55)를 연결하는 판 스프링(57)은, 도 8에 도시하고 있는 바와 같이, 박판형으로 이루어지며 대략 직사각형 또는 타원형으로 이루어져 있다.
판 스프링(57)은 탄성력에 의해 휘어지면서 프론트 커버(1)와 피스톤 드라이브 플레이트(55)에 리벳에 의해 결합될 수 있다. 또한, 판 스프링(57)은 도 8에 도시한 바와 같이 면이 2단으로 밴딩되어 프론트 커버(1)와 피스톤 드라이브 플레이트(55)에 리벳으로 결합될 수도 있다.
판 스프링(57)들은 축 방향으로 탄성력이 작용하여 피스톤(11)이 축 방향으로 이동하는 것을 제한하지 않으며 피스톤(11)과 함께 회전할 수 있다.
이러한 판 스프링(57)들은 원주 방향을 따라 다수가 배치되어 피스톤(11)과 피스톤 드라이브 플레이트(55)를 연결하는 것이 바람직하다.
이와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 토크 컨버터의 작동 과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
우선 토크 컨버터의 록업 클러치(9)가 작동하여 엔진의 구동력이 임펠러(3)를 거치지 않고 바로 변속기로 직접 연결되는 경우를 예로 설명한다.
피스톤(11)이 유압(작동압)에 의해 프론트 커버(1) 방향으로 이동하면 마찰재(13)들이 각각 프론트 커버(1)와 피스톤(11)에 밀착된다. 이는 록업 클러치(9)가 작동하는 상태이다. 그러면 프론트 커버(1)로 전달된 구동력은 마찰재(13)와 코어 플레이트(53)를 통해 제1 드라이브 플레이트(25)로 전달된다.
이때 제1 드라이브 플레이트(25)는 터빈(3)에 결합되어 있으므로 터빈(3)이 질량체 역할을 하여 1차 이너시아로 작용한다.
계속해서 제1 드라이브 플레이트(25)가 회전하면서 1차 스프링(27)을 압축한다. 이때 1차 스프링(27)은 2차 스프링(33)에 비해 탄성력이 작으로므로 먼저 압축작용이 일어나면서 회전 방향의 진동 및 충격을 1차로 흡수한다(도 5의 A 구간).
1차 스프링(27)이 압축된 후 제2 드라이브 플레이트(31)가 회전한다. 제2 드라이브 플레이트(31)가 회전하면서 2차 스프링(33)이 압축된다. 2차 스프링(33)이 압축되면서 회전 방향의 진동 및 충격을 2차로 흡수한다(도 6의 B 구간). 그리고 제1 스토퍼(45)가 장홈(31c)에 끼워져 있으므로 제1 스토퍼(45)가 장홈(31c)의 끝 부분과 만날 때 2차 스프링(33)은 더 이상 압축되지 않는다.
계속해서 제1 커버 플레이트(35)와 제2 커버 플레이트(37)가 회전하면서 3차 스프링(41)들이 압축된다. 3차 스프링(41)들은 압축되면서 회전 방향으로 작용하는 진동 및 충격을 3차로 흡수한다(도 5의 C 구간).
3차 스프링(41)들이 압축되면서 3차 스프링(41)을 통해 전달된 구동력은 드리븐 플레이트(49)로 전달된다. 드리븐 플레이트(49)로 전달된 구동력은 스플라인 허브(23)를 통해 변속기로 전달된다.
상술한 제1 스토퍼(45)와 제2 스토퍼(47)는 2차 스프링(33)과 3차 스프링(41)이 순차적으로 작동할 수 있도록 함과 동시에 2차 스프링(33)과 3차 스프링(41)의 탄성 한계를 넘지 않도록 보호하는 역할을 한다.
이와 같이 작동하는 본 발명은 도 9에 도시한 바와 같이 1차 감쇄부(17), 2차 감쇄부(19), 그리고 3차 감쇄부(21)가 직렬로 연결되어 순차적으로 작동한다.
그 결과, 직렬로 연결되어 작동하는 본 발명의 실시예의 토셔널 댐퍼는, 도 10에 도시한 바와 같이, 고토크 영역(H)에서 저강성을 실현하여 엔진의 진동을 충분히 감쇄시켜 승차감을 개선할 수 있다. 본 발명의 실시예에 의한 1차 스프링(27), 2차 스프링(33), 그리고 3차 스프링(41)이 연계되어 작동하는 상태는 CS로 표시하였다(도 10 참조).
또한, 제1 스토퍼(45) 및 제2 스토퍼(47)에 의해 순차적으로 작동이 정지되는 구조를 통해 엔진의 과도한 토크에 의해 스프링과 같은 댐퍼 구조물의 파손을 방지하여 내구성을 증대시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 록업 클러치가 작동하지 않는 경우에도 상술한 동력전달 흐름을 통해 변속기로 구동력이 전달된다. 즉, 록업 클러치(9)가 작동하지 않는 경우에는 터빈(5)으로 전달된 구동력은 1차 감쇄부(17), 2차 감쇄부(19) 그리고 3차 감쇄부(21)의 드리븐 플레이트(49)를 통해 스플라인 허브(23)로 전달된다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1. 프론트 커버, 3. 임펠러,
5. 터빈, 7. 스테이터,
9. 록업 클러치, 11. 피스톤,
13. 마찰재, 15. 토셔널 댐퍼,
17. 1차 감쇄부, 19. 2차 감쇄부,
21. 3차 감쇄부, 23. 스플라인 허브,
25. 제1 드라이브 플레이트, 25a. 결합홈, 25b. 결합 돌출부,
27. 1차 스프링,
29. 서포트 플레이트,
31. 제2 드라이브 플레이트, 31a. 돌출부, 31b. 제1홈, 31c. 장홈,
33. 2차 스프링, 35. 제1 커버 플레이트,
37. 제2 커버 플레이트, 39. 제2홈,
41. 3차 스프링, 43. 제3홈,
45. 제1 스토퍼, 47. 제2 스토퍼,
49. 드리븐 플레이트, 49a. 걸림홈, 51. 제4홈,
53. 코어 플레이트, 55. 피스톤 드라이브 플레이트,
57. 판 스프링,

Claims (14)

  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 스테이터, 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결하는 피스톤을 구비한 록업 클러치, 상기 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함하고,
    상기 토셔널 댐퍼는
    상기 록업 클러치와 연결됨과 동시에 상기 터빈과 결합되어 회전 방향의 진동 및 충격을 1차로 흡수하는 1차 감쇄부, 상기 1차 감쇄부에 연결되어 회전 방향의 진동 및 충격을 2차로 감쇄하는 2차 감쇄부, 상기 2차 감쇄부에 연결되어 회전 방향의 진동 및 충격을 3차로 감쇄하는 3차 감쇄부
    를 포함하는 차량용 토크 컨버터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 감쇄부는
    상기 터빈에 결합되며 상기 록업 클러치에 연결되는 제1 드라이브 플레이트,
    상기 제1 드라이브 플레이트에 외주측에 원주 방향으로 배치되는 1차 스프링들,
    상기 제1 드라이브 플레이트에 결합되며 상기 1차 스프링들을 지지하는 서포트 플레이트
    를 포함하는 차량용 토크 컨버터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차 감쇄부는
    상기 1차 감쇄부에 제공되는 1차 스프링에 탄성적으로 지지되며 상기 1차 감쇄부에 제공된 제1 드라이브 플레이트와 동일한 회전축을 가지는 제2 드라이브 플레이트,
    상기 제2 드라이브 플레이트에 원주 방향으로 배치되는 2차 스프링들,
    상기 제2 드라이브 플레이트의 양측에 결합되어 상기 2차 스프링들을 지지하는 제1 커버 플레이트 및 제2 커버 플레이트
    를 포함하는 차량용 토크 컨버터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 3차 감쇄부는
    상기 2차 감쇄부에 제공되는 제2 드라이브 플레이트와 상기 2차 감쇄부에 제공되는 제2 커버 플레이트 사이에 배치되는 드리븐 플레이트,
    상기 드리븐 플레이트와 상기 2차 감쇄부에 제공되는 제1 커버 플레이트 및 상기 제2 커버 플레이트 사이에 원주 방향으로 배치되며 상기 제1 커버 플레이트 및 상기 제2 커버 플레이트의 회전에 의해 압축되면서 상기 드리븐 플레이트에 구동력을 전달하는 3차 스프링들
    을 포함하는 차량용 토크 컨버터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 감쇄부에는 1차 스프링들이 원주 방향으로 제공되고, 상기 2차 감쇄부에는 2차 스프링들이 원주 방향으로 제공되며, 상기 3차 감쇄부에는 3차 스프링들이 원주 방향으로 제공되고,
    상기 2차 스프링들의 탄성력은 상기 1차 스프링들의 탄성력에 비해 더 크게 이루어지는 차량용 토크 컨버터.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 1차 감쇄부에 제공된 제1 드라이브 플레이트의 회전 중심을 기준으로 외측에 상기 1차 스프링들이 배치되고, 상기 1차 스프링들과 비교하여 더 작은 반경을 갖는 위치에 상기 2차 스프링들이 배치되며, 상기 2차 스프링들과 비교하여 더 작은 반경을 갖는 위치에 상기 3차 스프링들이 배치되는 차량용 토크 컨버터.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차 감쇄부에는 제1 커버 플레이트 및 제2 커버 플레이트가 제공되며, 상기 제1 커버 플레이트 및 제2 커버 플레이트에는 일정한 간격으로 제1 스토퍼가 결합되며,
    상기 2차 감쇄부에는 제2 드라이브 플레이트가 제공되고, 상기 제2 드라이브 플레이트에는 상기 제1 스토퍼가 끼워지는 장홈이 원주 방향으로 따라 일정한 구간에 제공되는 차량용 토크 컨버터.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차 감쇄부에는 제1 커버 플레이트 및 제2 커버 플레이트가 제공되고, 상기 제1 커버 플레이트 및 제2 커버 플레이트에는 일정한 간격으로 제2 스토퍼가 결합되며,
    상기 3차 감쇄부에는 드리븐 플레이트가 제공되고, 상기 드리븐 플레이트에는 상기 제2 스토퍼에 의해 이동이 제한되는 걸림홈이 제공되는 차량용 토크 컨버터.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차 감쇄부에는 제1 스토퍼 및 제2 스토퍼가 제공되고,
    상기 제1 스토퍼와 상기 제2 스토퍼는 회전 방향으로 간격이 떨어져 배치되어 상기 제1 스토퍼가 작동한 후에 제2 스토퍼가 작동하는 차량용 토크 컨버터.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 감쇄부, 상기 2차 감쇄부, 그리고 3차 감쇄부는
    회전 방향의 진동 및 흡수가 순차적으로 일어나는 직렬 연결로 결합되는 차량용 토크 컨버터.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 록업 클러치는
    상기 프론트 커버와 상기 피스톤 사이에 배치되며 상기 1차 감쇄부에 구동력을 전달하는 코어 플레이트,
    상기 코어 플레이트의 양면에 결합되는 마찰재들
    을 포함하는 차량용 토크 컨버터.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 프론트 커버와 연결되는 축에는 피스톤 드라이브 플레이트가 결합되고,
    상기 피스톤과 상기 피스톤 드라이브 플레이트는 판 스프링들로 연결되는 차량용 토크 컨버터.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 피스톤 드라이브 플레이트는
    상기 피스톤과 상기 토셔널 댐퍼 사이에 배치되는 차량용 토크 컨버터.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 판 스프링들은 원주 방향을 따라 다수가 배치되어 상기 피스톤과 상기 피스톤 드라이브 플레이트를 연결하는 차량용 토크 컨버터.
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