KR20140076316A - 차량용 토크 컨버터 - Google Patents

차량용 토크 컨버터 Download PDF

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김진문
장재덕
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Abstract

리엑터와 원웨이 클러치가 결합되는 부분에서 부품의 수를 줄여 생산성을 향상시키는 차량용 토크 컨버터를 개시한다.
본 발명의 차량용 토크 컨버터는 임펠러, 터빈, 리엑터, 리엑터의 내주면에 배치되는 원웨이 클러치를 포함하는 차량용 토크 컨버터에서, 웬웨이 클러치는 리엑터의 내주면에 배치되는 아웃터 레이스, 아웃터 레이스에 내주면에서 일정한 거리가 떨어진 위치에 배치되는 인너 레이스, 아웃터 레이스와 인너 레이스 사이에 배치되는 베어링 고정부재, 그리고 베어링 고정부재에 원주 방향을 따라 배치되는 다수의 베어링을 포함하고, 베어링 고정부재는 원주 방향으로 제공된 베어링이 배치되는 다수의 홈이 제공된 고정부, 고정부에서 회전축에 대해 직각 방향으로 밴딩되어 연장되는 연장부, 그리고 연장부에서 회전축에 대해 방사상 방향으로 연장되어 축 방향으로 이동을 제한하는 이동제한부를 포함한다.

Description

차량용 토크 컨버터{Torque converter for vehicle}
본 발명은 리엑터와 원웨이 클러치가 결합되는 부분에서 부품의 수를 줄여 생산성을 향상시키는 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, 임펠러에서 토출되는 오일에 의해 회전되는 터빈, 그리고 임펠러로 환류하는 오일의 흐름을 임펠러의 회전방향으로 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 연결된 프론트 커버와 터빈 사이에 배치되어 엔진의 회전 동력이 직접 터빈으로 전달될 수 있도록 한다.
이러한 록업 클러치는, 터빈 축에 축 방향으로 이동 가능하게 결합되는 피스톤을 포함한다. 그리고 피스톤에는 프론트 커버에 마찰 접촉하는 마찰재가 결합된다. 그리고 피스톤에 결합되는 마찰재가 프론트 커버에 결합될 때 축의 회전 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수할 수 있는 토셔널 댐퍼(Torsional damper)가 결합되어 있다.
상술한 리엑터는 내주면(회전 중심 쪽)에 원웨이 클러치가 배치된다. 웬웨이 클러치는 회전 중심으로부터 인너 레이스, 다수의 베어링, 아웃터 레이스를 포함한다. 즉, 원웨이 클러치의 아웃터 레이스가 리엑터의 내주면에 결합되므로 리엑터는 일방향으로만 회전이 가능한 구조로 설치되는 것이다. 그리고 웬웨이 클러치의 일측에는 웬웨이 클러치가 축 방향으로 이동되는 것을 방지하는 리테이너가 일측에 배치된다.
이러한 종래의 원웨이 클러치를 축 방향으로 이동하는 것을 제한하는 구조는, 리테이너를 포함하므로 부품의 수가 증대되어 조립성 및 생산성이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
또한, 아웃터 레이스를 가공할 때 단조 가공과 침탄 열처리를 하여 조립하고 있으나, 이는 생산 비용을 증대시키는 요인이 되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 부품의 수를 줄여 조립성 및 생산성을 향상시키는 차량용 토크 컨버터를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 아웃터 레이스를 가공하여 조립할 때 원가 절감을 도모할 수 있는 차량용 토크 컨버터를 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 프론트 커버, 상기 프론트 커버에 결합되어 회전하는 임펠러, 상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되어 상기 임펠러의 회전에 따라 함께 회전하는 터빈, 상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터, 상기 리엑터의 회전중심 축에 배치되어 리엑터를 일방향으로만 회전시키는 원웨이 클러치, 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결할 수 있는 록업 클러치, 그리고 상기 록업 클러치에 결합되며 축의 원주 방향으로 배치되는 스프링들을 구비하여 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함하며,
상기 웬웨이 클러치는 상기 리엑터의 내주면에 배치되는 아웃터 레이스, 상기 아웃터 레이스에 내주면에서 일정한 거리가 떨어진 위치에 배치되는 인너 레이스, 상기 아웃터 레이스와 상기 인너 레이스 사이에 배치되는 베어링 고정부재, 그리고 상기 베어링 고정부재에 원주 방향을 따라 배치되는 다수의 베어링을 포함하고,
상기 베어링 고정부재는 원주 방향으로 배치되며 상기 베어링이 배치되는 다수의 홈이 제공된 고정부, 상기 고정부에서 회전축에 대해 직각 방향으로 밴딩되어 연장되는 연장부, 그리고 상기 연장부에서 회전축에 대해 방사상 방향으로 연장되어 축 방향으로 이동을 제한하는 이동제한부를 포함하는 차량용 토크 컨버터를 제공한다.
상기 이동 제한부는 상기 연장부의 일부가 펀칭에 의해 가공되어 회전축에 대해 방사상 방향으로 대칭되는 간격으로 제공되는 것이 바람직하다.
상기 이동제한부는 상기 리엑터와 상기 인너 레이스의 일측면 배치되는 것이 바람직하다.
상기 이동제한부와 상기 인너 레이스 사이에는 부시가 배치되는 것이 바람직하다.
상기 아웃터 레이스는 프레스 가공과 고주파 열처리 방식으로 가공되는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명은 원웨이 클러치에서 원주 방향으로 배치되는 베어링을 고정하는 베어링 고정부재의 일부가 연장된 이동 제한부를 구비하여 원웨이 클러치가 축 방향으로 이동하는 것을 제한하는 역할을 하여 이동제한에 사용되는 별도의 부품인 리테이너를 생략하여 부품을 수를 줄여 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 아웃터 레이스를 프레스 가공돠 고주파 열처리 방식으로 제조하여 원가를 절감할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 토크 컨버터의 반단면도를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 차량용 토크 컨버터를 주요부를 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에서 원웨이 클러치를 확대하여 도시한 도면이다.
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 위해 차량용 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라서 본 반단면도로, 차량용 토크 컨버터를 도시하고 있다.
본 발명의 실시예의 토크 컨버터는 엔진의 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 본 발명의 실시예의 토크 컨버터는 엔진과 변속기를 직접 연결하는 수단으로 록업 클러치(14)가 제공된다. 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 록업 클러치(14)에는 토셔널 댐퍼(20, Torsional damper)가 결합된다.
토셔널 댐퍼(20)는 록업 클러치(14)를 통해 전달되는 구동력을 터빈(8)에 전달하여 축의 회전 방향으로 작용하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇄시키는 역할을 한다.
상술한 록업 클러치(14)는 프론트 커버(4)와 피스톤(16) 사이에 배치되는 마찰 플레이트(33)를 포함한다. 마찰 플레이트(33)는 양측면에 마찰재(35)가 결합된다. 따라서 록업 클러치(14)는 유압에 의해 피스톤(16)이 프론트 커버(4)를 향하는 방향으로 이동하면 마찰재(35)들이 프론트 커버(4)와 피스톤(16)에 밀착되면서 프론트 커버(4)로 전달된 구동력이 마찰 플레이트(33)로 전달될 수 있다.
그리고 토셔널 댐퍼(20)에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 드라이브 플레이트(37), 아웃사이드 스프링(39), 제1 커버 플레이트(41)와 제2 커버 플레이트(43), 인사이드 스프링(45), 그리고 드리븐 플레이트(47)를 포함한다.
드라이브 플레이트(37)는 록업 클러치(14)의 마찰 플레이트(33)와 치합되어 마찰 플레이트(33)의 구동력을 전달받을 수 있다.
아웃사이드 스프링(39)은 회전 중심을 기준으로 원주 방향으로 다수가 배치되며 드라이브 플레이트(37)에 의해 탄성적으로 지지된다. 아웃사이드 스프링(39)은 압축 코일 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.
제1 커버 플레이트(41)와 제2 커버 플레이트(43)는 아웃사이드 스프링(39)을 감싸면서 배치되고 아웃사이드 스프링(39)을 탄성적으로 지지할 수 있다. 제1 커버 플레이트(41)와 제2 커버 플레이트(43)는 서로 마주하여 배치될 수 있다. 즉, 드라이브 플레이트(37)의 구동력은 아웃사이드 스프링(39)을 통해 제1 커버 플레이트(41)와 제2 커버 플레이트(43)로 전달될 수 있다. 이 과정에서 아웃사이드 스프링(39)은 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수할 수 있다.
인사이드 스프링(45)은 상술한 제1 커버 플레이트(41)와 제2 커버 플레이트(43)에 의해 지지되며 원주 방향으로 배치된다. 그리고 인사이드 스프링(45)은 회전축을 중심으로 아웃사이드 스프링(39)의 내주 측에 배치되는 것이 바람직하다.
인사이드 스프링(45)은 드리븐 플레이트(47)에 의해 탄성적으로 지지된다. 즉, 제1 커버 플레이트(41)와 제2 커버 플레이트(43)로 전달된 구동력은 인사이드 스프링(45)을 통해 드리븐 플레이트(47)로 전달된다. 이 과정에서 인사이드 스프링(45)의 회전 방향의 진동 및 충격을 재차 흡수할 수 있다.
드리븐 플레이트(47)는 스플라인 허브(49)에 연결된다. 스플라인 허브(49)는 변속기로 엔진의 구동력을 전달할 수 있다.
한편, 리엑터(10)의 회전 중심 축에는 원웨이 클러치(51)가 결합된다. 원웨이 클러치(51)는 리엑터(10)를 일방향으로만 회전시키는 역할을 한다.
이러한 원웨이 클러치(51)는 아웃터 레이스(53), 인너 레이스(55), 베어링 고정부재(57), 그리고 베어링(59)을 포함한다.
아웃터 레이스(53)는 리엑터(10)의 내주면에 배치된다. 인너 레이스(55)는 아웃터 레이스(53)의 내주면에서 일정한 거리가 떨어진 위치에 배치된다.
그리고 아웃터 레이스(53)와 인너 레이스(55) 사이에 베어링 고정부재(57)가 배치된다. 베어링 고정부재(57)에는 원주 방향을 따라 다수의 홈이 제공되고, 이 홈에 베어링(59)이 배치된다.
상술한 베어링 고정부재(57)는 고정부(57a), 연장부(57b) 그리고 이동제한부(57c)를 포함한다.
고정부(57a)는 회전축을 기준으로 원주 방향으로 일정한 두께를 가지는 띠 모양으로 제공된다. 고정부(57a)에는 상술한 베어링(59)이 끼워지는 홈이 원주 방향으로 일정한 간격으로 제공되어 베어링(59)이 배치된다.
연장부(57b)는 고정부(57a)에서 회전축에 대해 직각 방향으로 밴딩되어 연장된다. 즉, 연장부(57b)는 회전축에 대해 직각 방향으로 원형으로 배치된다. 그리고 이동제한부(57c)는 연장부(57b)에서 회전축에 대해 방사상 방향으로 연장되어 축 방향으로 이동을 제한한다. 이러한 이동제한부(57c)는 연장부(57b)의 일부가 펀칭에 의해 가공될 수 있다. 이동제한부(57c)는 4개가 대칭되는 방향으로 배치되며 고정부(57a)의 외주면 보다 방사상으로 더 크게 돌출되는 형태를 갖는다.
이러한 이동제한부(57c)는 리엑터(10)와 인너 레이스(55)의 측면에 배치된다. 즉, 이동제한부(57c)는 원웨이 클러치(51)가 축 방향으로 이동하는 것을 제한하는 역할을 한다.
또한, 이동제한부(57c)와 인너 레이스(55) 사이에는 부시(61, Bush)가 배치될 수 있다.
한편, 아웃터 레이스(53)는 프레스 가공과 고주파 열처리 방식으로 가공되는 것이 바람직하다. 이러한 아웃터 레이스(53)의 가공방법은 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예의 작동과정을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
록업 클러치(14)가 작동하지 않는 경우에는 엔진의 구동력이 프론트 커버(4), 임펠러(6), 터빈(8), 제1 커버 플레이트(41)와 제2 커버 플레이트(43), 인사이드 스프링(45), 드리븐 플레이트(47), 그리고 스플라인 허브(49)를 통해 구동력이 변속기로 전달된다. 이 과정에서 인사이드 스프링(45)은 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수할 수 있다.
그리고 록업 클러치(14)가 작동하면, 유압에 의해 피스톤(16)이 프론트 커버(4)측으로 이동한다. 그러면 마찰 플레이트(33)의 양측에 제공된 마찰재(35)들이 프론트 커버(4)의 내측과 피스톤(16)의 일측에 밀착되면서 프론트 커버(4)의 구동력이 마찰 플레이트(33)로 전달된다. 그리고 마찰 플레이트(33)로 전달된 구동력은 드라이브 플레이트(37)로 전달된다. 드라이브 플레이트(37)는 아웃사이드 스프링(39)을 압축하면서 제1 커버 플레이트(41)와 제2 커버 플레이트(43)로 구동력을 전달한다. 이 과정에서 아웃사이드 스프링(39)은 회전 중심을 기준으로 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수하게 된다.
계속해서 제1 커버 플레이트(41)와 제2 커버 플레이트(43)는 인사이드 스프링(45)을 압축한다. 그러면 인사이드 스프링(45)이 압축되면서 구동력을 드리븐 플레이트(47)에 전달한다. 이 과정에서도 인사이드 스프링(45)은 회전 중심을 기준으로 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수하게 된다.
드리븐 플레이트(47)로 전달된 구동력은 스플라인 허브(49)를 통해 변속기로 전달된다.
이와 같이 본 발명의 실시예의 차량용 토크 컨버터가 작동할 때 베어링 고정부재(57)의 이동제한부(57c)가 아웃터 레이스(53)에 지지- 축 방향으로 이동이 제한된다.
따라서 본 발명은 원웨이 클러치(51)가 축 방향으로 이동하는 것을 제한하는 별도의 부품인 리테이너를 생략할 수 있어 부품의 수를 줄이고 생산성을 향상시킬 수 있다. 특히, 본 발명은 아웃터 레이스(53)를 가공할 때 프레스 가공과 고주파 열처리 방식으로 가공하므로 제조 공정을 용이하게 하여 원가를 절감할 수 있다.
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.
4. 프론트 커버, 6. 임펠러,
8. 터빈, 10. 리엑터,
14. 록업 클러치, 16. 피스톤,
20. 토셔널 댐퍼, 33. 마찰 플레이트,
35. 마찰재, 37. 드라이브 플레이트,
39. 아웃사이드 스프링, 41. 제1 커버 플레이트,
43. 제2 커버 플레이트, 45. 인사이드 스프링,
47. 드리븐 플레이트, 49. 스플라인 허브,
51. 원웨이 클러치, 53. 아웃터 레이스,
55. 인너 레이스, 57. 베어링 고정부재,
57a. 고정부, 57b. 연장부,
57c. 이동제한부, 59. 베어링,
61. 부시

Claims (5)

  1. 프론트 커버,
    상기 프론트 커버에 결합되어 회전하는 임펠러,
    상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되어 상기 임펠러의 회전에 따라 함께 회전하는 터빈,
    상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터,
    상기 리엑터의 회전 축에 결합되어 리엑터를 일방향으로만 회전시키는 원웨이 클러치,
    상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결할 수 있는 록업 클러치, 그리고
    상기 록업 클러치에 결합되며 축의 원주 방향으로 배치되는 스프링들을 구비하여 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함하며,
    상기 웬웨이 클러치는
    상기 리엑터의 내주면에 배치되는 아웃터 레이스,
    상기 아웃터 레이스에 내주면에서 일정한 거리가 떨어진 위치에 배치되는 인너 레이스,
    상기 아웃터 레이스와 상기 인너 레이스 사이에 배치되는 베어링 고정부재, 그리고
    상기 베어링 고정부재에 원주 방향을 따라 배치되는 다수의 베어링을 포함하고,
    상기 베어링 고정부재는
    원주 방향으로 배치되며 상기 베어링이 배치되는 다수의 홈이 제공된 고정부,
    상기 고정부에서 회전축에 대해 직각 방향으로 밴딩되어 연장되는 연장부, 그리고 상기 연장부에서 회전축에 대해 방사상 방향으로 연장되어 축 방향으로 이동을 제한하는 이동제한부를 포함하는 차량용 토크 컨버터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동 제한부는
    상기 연장부의 일부가 펀칭에 의해 가공되어 회전축에 대해 방사상 방향으로 대칭되는 간격으로 제공되는 차량용 토크 컨버터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동제한부는
    상기 리엑터와 상기 인너 레이스의 일측면 배치되는 차량용 토크 컨버터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동제한부와 상기 인너 레이스 사이에는 부시가 배치되는 차량용 토크 컨버터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 아웃터 레이스는
    프레스 가공과 고주파 열처리 방식으로 가공되는 차량용 토크 컨버터.
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