KR20160125177A

KR20160125177A - 평 베어링 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치

Info

Publication number: KR20160125177A
Application number: KR1020150056030A
Authority: KR
Inventors: 송성영; 최완; 이국선; 신순철
Original assignee: 한국파워트레인 주식회사
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2015-04-21
Publication date: 2016-10-31
Also published as: KR101708035B1

Abstract

본 발명은 차량용 토크 컨버터에 구비되어 토크 컨버터의 회전 방향의 진동 및 충격을 감쇄시키는 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원심력을 통해 회전 운동하는 평 베어링에 진자를 연결하여 평 베어링의 회전을 통해 진자의 위치 가변운동을 구현한 평 베어링 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치에 관한 것이다.

Description

평 베어링 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치{Vibration Reduction Apparatus for Motor Vehicle Torque Converter Using Plain Bearing Pendulum}

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 리엑터('스테이터' 라고도 함)를 포함한다.

토크 컨버터는 엔진에 작용하는 부하가 커지면 동력전달 효율이 저하될 수 있으므로 엔진과 변속기 사이를 직접 연결할 수 있는 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 록업 클러치가 작동할때 회전 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수할 수 있는 토셔널 댐퍼(Torsional damper)가 제공된다.

도 1은 종래의 차량용 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라서 본 반단면도로, 차량용 토크 컨버터를 도시하고 있다.

종래의 토크 컨버터는 엔진의 크랭크축에 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 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 원판 형으로 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. 마찰플레이트(33)는 양측면에 마찰재(35)가 결합된다. 따라서 록업 클러치(14)는 유압에 의해 피스톤(16)이 프론트커버(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.

최근에는 토셔널 댐퍼(20)에서 발생되는 진동 및 충격을 저감시키기 위해 진자를 이용한 진동저감장치를 토셔널 댐퍼(20)에 적용한 기술이 공지된 바 있다.

도 2에는 종래의 토셔널 댐퍼(10) 및 진동저감부(20, 30)의 분해사시도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 토셔널 댐퍼(10)의 일측에 제1 진동저감부(20)가 리벳에 의해 결합되고, 타측에 제2 진동저감부(30)가 리벳에 의해 결합될 수 있다. 제1 진동저감부(20)와 제2 진동저감부(20)는 원심력에 의해 방사상 방향으로 이동하는 진자들이 배치되어 질량체 역할을 하여 토셔널 댐퍼(10) 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수할 수 있다.

도 3에는 진동저감부(30)의 분해사시도가 도시되어 있다. 진동저감부(30)는, 지지플레이트(31), 다수의 진자(32, 33), 그리고 다수의 결합핀(35)을 포함하여 구성된다.

지지플레이트(31)는 토셔널 댐퍼(10)에 리벳으로 결합될 수 있다. 진자(32, 33)는 지지플레이트(31)의 원주 방향을 따라 일정거리 자유회동 가능하도록 지지플레이트(31)에 결합된다.

이러한 진동저감부(30)는 원심력에 의해 방사상 방향으로 이동하는 진자(32, 33)를 통해 토셔널 댐퍼(10) 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수할 수 있다.

상기와 같은 토셔널 댐퍼(10)의 진동 저감 구조는 진자(32, 33)의 운동을 통해 토셔널 댐퍼(10)의 진동 및 충격을 저감할 수 있는 장점이 있으나, 진자(32, 33) 이동 시 발생되는 충격을 통해 진동 및 충격 저감 효율이 떨어지고, 이를 예방하기 위해 진자(32, 33)의 무게를 줄일 경우에도 진동 및 충격 저감 효율이 떨어지는 문제가 추가적으로 발생한다.

한국등록특허 10-1358998호(2014.02.07. 등록)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 원심력에 따라 위치가 가변되는 진자를 이용하여 진동 및 충격을 흡수하는 진동저감부를 토셔널 댐퍼에 적용하여, 엔진의 고속 회전수 영역 뿐 만 아니라 저속 회전수 영역에서도 회전 방향의 진동 및 충격을 충분히 감쇄시킬 수 있어 엔진의 저속 회전수 영역에서도 록업 클러치를 작동시켜 연비향상을 도모하는 평 베어링 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치를 제공함에 있다.

특히 지지플레이트와 진자를 베어링을 통해 연결하며, 하나의 베어링부가 한 쌍의 이웃하는 진자의 근접부 끝단을 각각 이격 연결하도록 하여 베어링의 회전을 통해 진자의 위치 가변 시 복수의 진자가 서로 충돌하는 것을 방지하는, 평 베어링 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 평 베어링 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치는, 프론트 커버와, 상기 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러와, 상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈과, 상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터와, 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결하는 피스톤을 구비한 록업 클러치와, 상기 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 토셔널 댐퍼와, 상기 토셔널 댐퍼에 연결되어 상기 토셔널 댐퍼로 전달되는 구동력을 변속기로 전달하는 스플라인 허브를 포함하는 차량용 토크 컨버터에 있어서, 상기 차량용 토크 컨버터는, 상기 토셔널 댐퍼의 일측 또는 상기 스플라인 허브의 일측에 결합되는 진동 저감 장치; 를 포함하며, 상기 진동 저감 장치는, 지지플레이트; 상기 지지플레이트의 일측에 배치되는 복수의 제1 진자; 및 상기 제1 진자를 원심력에 따라 위치를 가변시키면서 상기 지지플레이트에 결합시키는 복수의 베어링부; 를 포함하되, 상기 베어링부는, 이웃하는 한 쌍의 제1 진자의 근접단 일측과 타측에 각각 결합된다.

이때, 상기 진동 저감 장치는, 상기 지지플레이트의 타측에 배치되는 복수의 제2 진자; 를 포함하며, 상기 베어링부는, 상기 베어링부는, 이웃하는 한 쌍의 제2 진자의 근접단 일측과 타측에 각각 결합된다.

또한, 상기 베어링부는, 상기 이웃하는 한 쌍의 제1 진자 중 일측에 위치한 제1 진자의 타측에 결합되는 제1 핀; 및 상기 이웃하는 한 쌍의 제1 진자 중 타측에 위치한 제1 진자의 일측에 결합되는 제2 핀; 을 포함하며, 상기 제1 핀과 상기 제2 핀은 상기 지지플레이트의 원주방향을 따라 소정거리 이격 배치된다.

또한, 상기 베어링부는, 축방향 일단이 상기 이웃하는 한 쌍의 제1 진자 중 일측에 위치한 제1 진자의 타측에 결합되는, 제1 핀; 및 축방향 일단이 상기 이웃하는 한 쌍의 제1 진자 중 타측에 위치한 제1 진자의 일측에 결합되는 제2 핀; 을 포함하되, 상기 제1 핀의 축방향 타단은, 상기 이웃하는 한 쌍의 제1 진자와 대향되는, 한 쌍의 제2 진자 중 타측에 위치한 제2 진자의 일측에 결합되며, 상기 제2 핀의 축방향 타단은, 상기 이웃하는 한 쌍의 제2 진자 중 일측에 위치한 제2 진자의 타측에 결합되고, 상기 제1 핀과 상기 제2 핀은 상기 지지플레이트의 원주방향을 따라 소정거리 이격 배치된다.

아울러, 상기 베어링부는, 복수 개가 상기 지지플레이트의 중심에서 반경방향 외측으로 소정거리 이격되어 방사상으로 배치된다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 평 베어링 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치는, 엔진의 고속 회전수 영역 뿐 만 아니라 엔진의 저속 회전수 영역에서도 진자가 지속적으로 작동하여 회전 방향의 진동 및 충격을 현저하게 감소시켜 엔진의 저속 회전수 영역에서도 록업 클러치를 작동시킬 수 있어 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.

특히 진자 운동 시 진자와 지지플레이트의 충돌 및 복수의 진자 간의 충돌을 배재하여 진자의 질량을 증가시킬 수 있고, 기존의 진동 저감 장치에 비해 구조가 간단해진 효과가 있다.

도 1은 일반적인 토크 컨버터의 축 방향 단면도
도 2는 종래의 토셔널 댐퍼 및 원심 흡수부의 분해사시도
도 3은 종래의 원심 흡수부의 분해사시도
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 진동저감장치 전체사시도
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 진동저감장치 분해사시도
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 진동저감장치 정면투시도
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 지지플레이트 정면도
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 진자 및 제2 진자 정면도
도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 베어링부 사시도
도 10은 본 발명의 일실시 예에 따른 베어링부 정면도

이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4에는 본 발명의 일실시 예에 따른 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치(1000, 이하 '진동저감장치')의 전체 사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 진동저감장치(1000)의 분해 사시도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 진동저감장치(1000)는 환형으로 이루어진 지지플레이트(100)와, 지지플레이트(100)의 축방향 양측에 각각 배치되어 원주방향 및 반경방향으로 회동 가능하도록 결합되는 복수 개의 제1 및 제2 진자(200, 300)와, 제1 및 제2 진자(200, 300)가 지지플레이트(100) 상에서 회동 가능하도록 제1 및 제2 진자(200, 300)를 지지플레이트(100)에 결합하는 베어링부(500)를 포함하여 이루어진다.

이때 베어링부(500)는 지지플레이트(100)에 가해지는 원심력에 의해 지지플레이트(100)의 축방향과 평행한 축을 기준으로 회전 가능하도록 구성된다. 또한 베어링부(500)는, 지지플레이트(100) 상에 복수 개가 지지플레이트(100)의 외주연에 인접하여 방사상으로 배치되되, 복수 개의 베어링부(500) 중 어느 하나의 베어링부(500)는 이웃하는 한 쌍의 제1 진자(200) 또는 이웃하는 한 쌍의 제2 진자(300)의 근접단 각각을 서로 이격 연결하도록 구성된다. 따라서 베어링부(500)의 회전을 통해 제1 진자(200) 및 제2 진자(300)가 지지플레이트(100)의 반경방향 및 원주 방향을 따라 진자 운동하도록 구성된다. 특히 복수의 제1 진자(200) 또는 복수의 제2 진자(300)의 진자 운동 시에 서로 충돌되지 않도록 구성됨에 그 특징이 있다.

도 6에는 본 발명의 일실시 예에 따른 진동 저감 장치(1000)의 정면투시도가 도시되어 있고, 도 7에는 본 발명의 일실시 예에 따른 지지플레이트(100)의 정면도가 도시되어 있다. 지지플레이트(100)에는 지지플레이트(100)의 중심을 관통하는 관통홀(110)과, 지지플레이트(100)의 중심에서 반경방향 외측으로 이격되며, 복수 개가 원주방향을 따라 형성된 베어링고정홀(120)을 포함하여 이루어진다. 베어링고정홀(120)은 상술된 베어링부(500)의 고정을 위해 형성된다. 도면상에는 베어링고정홀(120)이 원형으로 도시되어 있으나, 베어링부(500)의 결합이 가능한 형상이면, 어떠한 형상으로 이루어져도 무방하다.

또한 도시된 바와 같이 베어링부(500)는 제1 핀(540)과 제2 핀(550)이 지지플레이트(100)의 원주 방향을 따라 서로 이격 배치되며, 제1 핀(540)의 축방향 일단부는, 한 쌍의 이웃하는 제1 진자(200) 중 일측에 위치한 제1 진자의 타측단에 결합되고, 제2 핀(550)의 축방향 일단부는, 한 쌍의 이웃하는 제1 진자(200) 중 타측에 위치한 제1 진자의 일측단에 결합된다. 또한, 제1 핀(540)의 축방향 타단부는, 상기 한 쌍의 이웃하는 제1 진자(200)에 대향되는 한 쌍의 이웃하는 제2 진자(300) 중 타측에 위치한 제2 진자의 일측단에 결합되고, 제2 핀(550)의 축방향 타단부는, 한 쌍의 이웃하는 제2 진자(300) 중 일측에 위치한 제2 진자의 타측단에 결합된다. 따라서 베어링부(500)의 회전을 통해 한 쌍의 이웃하는 제1 진자(200)의 진자 운동 시에 서로 충돌하지 않도록 구성된다.

도 8에는 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 진자(200) 및 제2 진자(300)의 사시도가 도시되어 있다. 제1 진자(200)와 제2 진자(300)는 그 형상이 동일하며 제1 진자(200)는 지지플레이트(100)의 일측에 배치되고, 제2 진자(300)는 지지플레이트(100)의 타측에 제1 진자(200)와 서로 대향되게 배치된다. 제1 진자(200) 및 제2 진자(300)는 4개가 방사상으로 배치되는 것으로 도시되어 있으나 사용 목적에 따라 그 수가 가감될 수 있다. 상측에 배치된 상측 제1 진자(211)를 일예로 설명하면, 상측 제1 진자(211) 상에는 베어링(500)의 제2 핀(550, 도 7 참조)이 결합되는 제1 결합홀(211)이 형성된다. 또한 제1 결합홀(211)의 원주방향 타측에는 베어링(500)의 제1 핀(540, 도 7 참조)이 결합되는 제2 결합홀(212)이 형성된다. 즉 결합홀(211, 212)은 원주 방향으로 이격되어 한 쌍이 형성될 수 있다.

도 9에는 본 발명의 일실시 예에 따른 베어링부(500)의 사시도가 도시되어 있고, 도 10에는 본 발명의 일실시 예에 따른 베어링부(500)의 정면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 베어링부(500)는 통상의 평 베어링과 유사하며, 지지플레이트(100)에 고정되는 몸체(510)와, 축방향으로 회전하는 회전체(520)와 몸체(510)와 회전체 사이에 구비되는 베어링(530)을 포함한다. 회전체(520)의 외주면 상에는 제1 핀(540) 및 제2 핀(550)이 구비되며, 제1 핀(540)과 제2 핀(550)은 서로 이격 형성된다. 제1 핀(540)과 제2 핀(550)의 이격 거리는 복수 의 진자가 결합되었을 때 서로 이격될 정도이면 충분하다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

1000 : 진동 저감 장치
100 : 지지플레이트 110 : 관통홀
120 : 베어링고정홀
200 : 제1 진자 211 : 제1 결합홀
212 : 제2 결합홀
300 : 제2 진자
500 : 베어링부 510 : 몸체
520 : 회전체 530 : 베어링
540 : 제1 핀 550 : 제2 핀

Claims

프론트 커버와, 상기 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러와, 상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈과, 상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터와, 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결하는 피스톤을 구비한 록업 클러치와, 상기 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 토셔널 댐퍼와, 상기 토셔널 댐퍼에 연결되어 상기 토셔널 댐퍼로 전달되는 구동력을 변속기로 전달하는 스플라인 허브를 포함하는 차량용 토크 컨버터에 있어서,
상기 차량용 토크 컨버터는,
상기 토셔널 댐퍼의 일측 또는 상기 스플라인 허브의 일측에 결합되는 진동 저감 장치; 를 포함하며,
상기 진동 저감 장치는,
지지플레이트;
상기 지지플레이트의 일측에 배치되는 복수의 제1 진자; 및
상기 제1 진자를 원심력에 따라 위치를 가변시키면서 상기 지지플레이트에 결합시키는 복수의 베어링부; 를 포함하되,
상기 베어링부는, 이웃하는 한 쌍의 제1 진자의 근접단 일측과 타측에 각각 결합되는 평 베어링 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치.
제 1항에 있어서,
상기 진동 저감 장치는,
상기 지지플레이트의 타측에 배치되는 복수의 제2 진자; 를 포함하며,
상기 베어링부는,
상기 베어링부는, 이웃하는 한 쌍의 제2 진자의 근접단 일측과 타측에 각각 결합되는 평 베어링 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치.
제 1항에 있어서,
상기 베어링부는,
상기 이웃하는 한 쌍의 제1 진자 중 일측에 위치한 제1 진자의 타측에 결합되는 제1 핀; 및
상기 이웃하는 한 쌍의 제1 진자 중 타측에 위치한 제1 진자의 일측에 결합되는 제2 핀; 을 포함하며,
상기 제1 핀과 상기 제2 핀은 상기 지지플레이트의 원주방향을 따라 소정거리 이격 배치된, 평 베어링 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치.
제 2항에 있어서,
상기 베어링부는,
축방향 일단이 상기 이웃하는 한 쌍의 제1 진자 중 일측에 위치한 제1 진자의 타측에 결합되는, 제1 핀; 및
축방향 일단이 상기 이웃하는 한 쌍의 제1 진자 중 타측에 위치한 제1 진자의 일측에 결합되는 제2 핀; 을 포함하되,
상기 제1 핀의 축방향 타단은, 상기 이웃하는 한 쌍의 제1 진자와 대향되는, 한 쌍의 제2 진자 중 타측에 위치한 제2 진자의 일측에 결합되며,
상기 제2 핀의 축방향 타단은, 상기 이웃하는 한 쌍의 제2 진자 중 일측에 위치한 제2 진자의 타측에 결합되고,
상기 제1 핀과 상기 제2 핀은 상기 지지플레이트의 원주방향을 따라 소정거리 이격 배치되는, 평 베어링 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치.
제 2항에 있어서,
상기 베어링부는,
복수 개가 상기 지지플레이트의 중심에서 반경방향 외측으로 소정거리 이격되어 방사상으로 배치되는, 평 베어링 진자를 이용한 차량용 토크 컨버터의 진동 저감 장치.