KR20170073603A - 터빈-피스톤 로크업 클러치를 구비하는 유체역학적 토크 커플링 장치, 및 관련 방법 - Google Patents

터빈-피스톤 로크업 클러치를 구비하는 유체역학적 토크 커플링 장치, 및 관련 방법 Download PDF

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Abstract

유체역학적 토크 커플링 장치는 대향하는 측벽들 및 대향하는 측벽들 사이에서 연장되며 이들을 연결하는 외벽을 갖는 케이싱(12), 회전 축선과 동축적으로 정렬된 임펠러(30), 케이싱의 외벽으로부터 실질적으로 반경방향 내측으로 연장되며 상기 외벽에 대하여 이동 불가능한 피스톤 맞물림 부재(28), 및 임펠러와 동축적으로 정렬되며 임펠러에 의해 유체역학적으로 구동 가능한 터빈-피스톤(32)을 포함한다. 터빈-피스톤은, 유체역학적 토크 커플링 장치를, 터빈-피스톤이 피스톤 맞물림 부재(28)에 기계적으로 로킹되어 그에 대하여 회전 불가능한, 로크업 모드로 및 로크업 모드를 벗어나도록 위치시키기 위해 피스톤 맞물림 부재(28)의 맞물림 표면을 향해 및 그로부터 멀리 축방향으로 이동 가능한 맞물림 표면을 가진 터빈-피스톤 플랜지(38)를 구비하는 터빈-피스톤 쉘(35)을 포함한다.

Description

터빈-피스톤 로크업 클러치를 구비하는 유체역학적 토크 커플링 장치, 및 관련 방법{HYDROKINETIC TORQUE COUPLING DEVICE HAVING TURBINE-PISTON LOCKUP CLUTCH, AND RELATED METHODS}
본 발명은 일반적으로 유체역학적 토크 커플링 장치에 관한 것이고, 구체적으로 구동 샤프트와 종동 샤프트를 기계적으로 결합하기 위한 터빈-피스톤 로크업 클러치를 포함하는 유체역학적 토크 커플링 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동 변속기를 가진 차량은 엔진의 구동 샤프트를 변속기의 종동 샤프트에 유체식으로 결합하기 위한 유체역학적 토크 커플링 장치를 갖추고 있다. 특정한 작동 조건하에서 구동 샤프트와 종동 샤프트를 기계적으로 결합하기 위한 로크업 클러치들은 공지되어 있다. 로크업 클러치들 및 그들의 작동은, 예컨대 미국특허 제8,276,723호 및 미국특허 제7,191,879호에 기술되어 있다.
로크업 클러치를 구비한 유체역학적 토크 커플링 장치는 차량용 동력전달장치 분야 및 조건에 유용한 것으로 입증되어 있지만, 그 성능 및 비용을 개선할 수 있는 개량이 가능하다.
이하에 교시된 바와 같이, 상기와 같은 개량은, 예컨대 유체역학적 토크 커플링 장치의 구성요소의 공간적 요건을 경감시키거나, 및/또는 2개 이상의 구성요소의 기능을 단일의 구성요소에 통합하는 것으로부터 유래할 수 있다.
본 발명은, 대상으로서, 구동 샤프트와 종동 샤프트를 함께 결합하는 유체역학적 토크 커플링 장치(hydrokinetic torque coupling device)를 갖고, 상기 유체역학적 토크 커플링 장치는,
회전 축선을 중심으로 회전 가능하고, 대향하는 제 1 및 제 2 측벽을 포함하는 케이싱(casing)으로서, 케이싱은 대향하는 측벽들 사이에서 연장되며 상기 측벽들을 상호 연결하는 외벽을 추가로 포함하는, 상기 케이싱;
회전 축선과 동축적으로 정렬되고 임펠러 쉘(impeller shell)을 포함하는 임펠러;
케이싱의 외벽으로부터 실질적으로 반경방향 내측으로 연장되며 상기 외벽에 대하여 회전 불가능하고, 또한 케이싱의 대향하는 측벽들 사이에서 이격되는 피스톤 맞물림 부재(piston engagement member)로서, 피스톤 맞물림 부재는 제 1 맞물림 표면을 가지는, 상기 피스톤 맞물림 부재; 및
임펠러와 동축적으로 정렬되고 상기 임펠러에 의해 유체역학적으로 구동 가능한 터빈-피스톤(turbine-piston)으로서, 터빈-피스톤은, 유체역학적 토크 커플링 장치를, 터빈-피스톤이 피스톤 맞물림 부재에 기계적으로 로킹되어 그에 대하여 회전 불가능한, 로크업 모드(lockup mode)로 및 로크업 모드를 벗어나도록 위치시키기 위해, 피스톤 맞물림 부재의 제 1 맞물림 표면을 향해 및 그로부터 멀리 축방향으로 이동 가능한 제 2 맞물림 표면을 갖는 터빈-피스톤 플랜지를 구비하는 터빈-피스톤 쉘을 포함하는, 상기 터빈-피스톤을 포함한다.
유체역학적 토크 커플링 장치는 하기의 실시예들을 구비할 수 있다:
- 임펠러 쉘은 케이싱의 제 2 측벽을 확립한다.
- 터빈-피스톤 플랜지는 피스톤 맞물림 부재와 임펠러 쉘 사이에 축방향으로 위치된다.
- 터빈-피스톤은 제 1 및 제 2 맞물림 표면을 마찰식으로 결합해서 유체역학적 토크 커플링 장치를 로크업 모드로 위치시키기 위해 유체역학적 토크 커플링 장치의 입력측을 향해 축방향으로 이동 가능하고, 또한 터빈-피스톤은 제 1 및 제 2 맞물림 표면이 마찰식으로 결합되지 않고 유체역학적 토크 커플링 장치가 로크업 모드에 있지 않도록 유체역학적 토크 커플링 장치의 출력측을 향해 축방향으로 이동 가능하다.
- 임펠러 쉘은 유체역학적 토크 커플링 장치의 출력측에 케이싱의 제 2 측벽을 확립한다.
- 유체역학적 토크 커플링 장치는,
출력 허브; 및
터빈-피스톤과 출력 허브를 상호 연결하는 댐퍼 어셈블리를 추가로 포함할 수 있다.
- 유체역학적 토크 커플링 장치는 터빈-피스톤 쉘을 댐퍼 어셈블리에 상호 연결하는 구동 부재를 추가로 포함할 수 있고, 구동 부재는 터빈-피스톤 쉘에 대하여 축방향으로 및 회전 가능하게 고정되는 한편, 댐퍼 어셈블리에 대하여 터빈-피스톤과 함께 축방향으로 이동 가능하다.
- 유체역학적 토크 커플링 장치는 터빈-피스톤 쉘을 댐퍼 어셈블리에 상호 연결하는 구동 부재를 추가로 포함할 수 있고, 댐퍼 어셈블리는 중간 부재, 구동 부재를 중간 부재에 구동 가능하게 결합하는 제 1 세트의 원주방향으로 연장되는 탄성 댐핑 부재들, 출력 허브에 연결되며 그에 대하여 회전 불가능한 종동 부재, 중간 부재를 종동 부재에 구동 가능하게 결합하는 제 2 세트의 원주방향으로 연장되는 탄성 댐핑 부재들, 및 중간 부재에 장착되는 원심력 진자 오실레이터(centrifugal pendulum oscillator)를 포함한다.
- 유체역학적 토크 커플링 장치는 터빈-피스톤 쉘을 댐퍼 어셈블리에 상호 연결하는 구동 부재를 추가로 포함할 수 있고, 댐퍼 어셈블리는 중간 부재, 구동 부재를 중간 부재에 구동 가능하게 결합하는 제 1 세트의 원주방향으로 연장되는 탄성 댐핑 부재들, 출력 허브에 연결되며 그에 대하여 회전 불가능한 종동 부재, 중간 부재를 종동 부재에 구동 가능하게 결합하는 제 2 세트의 원주방향으로 연장되는 탄성 댐핑 부재들, 및 중간 부재에 결합되는 스프링 질량계(spring mass system)를 포함한다.
- 터빈-피스톤 쉘은 유체역학적 토크 커플링 장치의 내부 용적을 원환상 챔버(torus chamber) 및 댐퍼 챔버(damper chamber)로 분할하고, 원환상 챔버는 임펠러의 임펠러 블레이드들 및 터빈-피스톤의 터빈 블레이드들을 포함하고, 댐퍼 챔버는 댐퍼 어셈블리를 포함한다.
- 피스톤 맞물림 부재는 케이싱의 외벽의 내주면에 용접되고 그로부터 반경방향 내측으로 연장된다.
- 임펠러 쉘은 유체역학적 토크 커플링 장치의 출력측에 케이싱의 제 2 측벽을 형성하고, 피스톤 맞물림 부재는 케이싱의 외벽의 내주면에 용접되고 그로부터 반경방향 내측으로 연장된다.
본 발명은 또한, 대상으로서, 구동 샤프트와 종동 샤프트를 함께 결합하는 유체역학적 토크 커플링 장치를 갖고, 상기 유체역학적 토크 커플링 장치는,
회전 축선을 중심으로 회전 가능하고, 각각 제 1 및 제 2 측벽을 규정하는 대향하는 제 1 및 제 2 케이싱 쉘을 포함하는 케이싱으로서, 케이싱은 대향하는 측벽들 사이에서 연장되며 상기 측벽들을 상호 연결하는 외벽을 포함하고, 케이싱은 제 1 치형부(teeth)를 포함하는, 상기 케이싱;
회전 축선과 동축적으로 정렬되고 임펠러 쉘을 포함하는 임펠러;
케이싱의 외벽으로부터 실질적으로 반경방향 내측으로 연장되며 상기 외벽에 대하여 회전 불가능하고, 또한 케이싱의 대향하는 측벽들 사이에서 이격되는 피스톤 맞물림 부재로서, 피스톤 맞물림 부재는 제 1 맞물림 표면을 가지며 제 1 치형부와 상호 맞물리는 제 2 치형부를 포함하는, 상기 피스톤 맞물림 부재; 및
임펠러와 동축적으로 정렬되고 상기 임펠러에 의해 유체역학적으로 구동 가능한 터빈-피스톤으로서, 터빈-피스톤은, 유체역학적 토크 커플링 장치를, 터빈-피스톤이 피스톤 맞물림 부재에 기계적으로 로킹되어 그에 대하여 회전 불가능한, 로크업 모드로 및 로크업 모드를 벗어나도록 위치시키기 위해 피스톤 맞물림 부재의 제 1 맞물림 표면을 향해 및 그로부터 멀리 축방향으로 이동 가능한 제 2 맞물림 표면을 갖는 터빈-피스톤 플랜지를 구비하는 터빈-피스톤 쉘을 포함하는, 터빈-피스톤을 포함한다.
실시예에 있어서:
- 피스톤 맞물림 부재는 지지부 및 지지부로부터 실질적으로 반경방향 내측으로 연장되는 플랜지부를 포함한다.
- 지지부는 제 1 및 제 2 단부를 갖고, 제 2 단부는 제 2 치형부를 구비한다.
- 케이싱은, 케이싱에 대한 피스톤 맞물림 부재의 축방향 이동을 방지하기 위한, 지지부의 제 1 단부에 맞물리는 축방향 정지 부재를 구비한다.
- 유체역학적 토크 커플링 장치는 지지부의 외주면과 케이싱의 반경방향 내주면 사이에 실링 부재(sealing member)를 추가로 포함할 수 있다.
- 임펠러 쉘 및 제 2 케이싱 쉘은 동일하고, 임펠러 쉘이 제 1 치형부를 구비한다.
- 임펠러 쉘 및 제 2 케이싱 쉘은 동일하고, 제 1 케이싱 쉘이 제 1 치형부를 구비한다.
본 발명은 또한, 대상으로서, 구동 샤프트와 종동 샤프트를 함께 결합하는 유체역학적 토크 커플링 장치를 조립하는 방법을 갖고, 상기 유체역학적 토크 커플링 장치의 조립 방법은,
회전 축선을 갖는 토크 컨버터를 제공하는 단계로서, 토크 컨버터는 임펠러 및 축방향으로 이동 가능한 터빈-피스톤을 포함하고, 임펠러는 임펠러 쉘을 포함하고, 터빈-피스톤은 터빈-피스톤 플랜지를 포함하는 터빈-피스톤 쉘을 포함하는, 토크 컨버터 제공 단계; 및
토크 컨버터를 제 1 맞물림 표면을 갖는 피스톤 맞물림 부재 및 케이싱 쉘과 작동 가능하게 연결함으로써, (i) 유체역학적 토크 커플링 장치의 케이싱으로서, 케이싱 쉘 및 임펠러 쉘은 각각 케이싱의 제 1 및 제 2 측벽을 규정하고, 케이싱은 제 1 및 제 2 측벽을 상호 연결하는 외벽을 포함하는, 상기 케이싱, (ii) 케이싱의 외벽으로부터 실질적으로 반경방향 내측으로 연장되며 상기 외벽에 대하여 이동 불가능하고, 또한 케이싱의 대향하는 제 1 및 제 2 측벽 사이에서 이격되는 피스톤 맞물림 부재, 및 (iii) 유체역학적 토크 커플링 장치를, 터빈-피스톤이 피스톤 맞물림 부재에 기계적으로 로킹되어 그에 대하여 회전 불가능한, 로크업 모드로 및 로크업 모드를 벗어나도록 위치시키기 위해, 피스톤 맞물림 부재의 제 1 맞물림 표면을 향해 및 그로부터 멀리 축방향으로 이동 가능한 제 2 맞물림 표면을 갖는 터빈-피스톤 플랜지를 포함하는 구조체를 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 구동 샤프트 및 종동 샤프트를 함께 결합하는 유체역학적 토크 커플링 장치가 제공된다. 이 제 1 양태의 유체역학적 토크 커플링 장치는, 회전 축선을 중심으로 회전 가능하고, 대향하는 제 1 및 제 2 측벽, 및 대향하는 측벽들 사이에서 연장되며 상기 측벽들을 상호 연결하는 외벽을 포함하는 케이싱, 회전 축선과 동축적으로 정렬되고 임펠러 쉘을 포함하는 임펠러, 케이싱의 외벽으로부터 실질적으로 반경방향 내측으로 연장되며 상기 외벽에 대하여 이동 불가능하고, 또한 케이싱의 대향하는 측벽들 사이에서 이격되는 피스톤 맞물림 부재로서, 피스톤 맞물림 부재는 제 1 맞물림 표면을 가지는, 피스톤 맞물림 부재; 및 임펠러와 동축적으로 정렬되고 상기 임펠러에 의해 유체역학적으로 구동 가능한 터빈-피스톤을 구비한다. 터빈-피스톤은, 유체역학적 토크 커플링 장치를, 터빈-피스톤이 피스톤 맞물림 부재에 기계적으로 로킹되어 그에 대하여 회전 불가능한, 로크업 모드로 및 로크업 모드를 벗어나도록 위치시키기 위해, 피스톤 맞물림 부재의 제 1 맞물림 표면을 향해 및 그로부터 멀리 축방향으로 이동 가능한 제 2 맞물림 표면을 갖는 터빈-피스톤 플랜지를 구비하는 터빈-피스톤 쉘을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 구동 샤프트 및 종동 샤프트를 함께 결합하는 유체역학적 토크 커플링 장치가 제공된다. 이 제 2 양태의 유체역학적 토크 커플링 장치는, 회전 축선을 중심으로 회전 가능하고, 각각 제 1 및 제 2 측벽을 규정하는 대향하는 제 1 및 제 2 케이싱 쉘, 및 대향하는 측벽들 사이에서 연장되며 상기 측벽들을 연결하는 외벽을 포함하는 케이싱, 회전 축선과 동축적으로 정렬되고 임펠러 쉘을 포함하는 임펠러, 케이싱의 외벽으로부터 실질적으로 반경방향 내측으로 연장되며 상기 외벽에 대하여 회전 불가능하고, 또한 제 1 맞물림 표면을 갖는 피스톤 맞물림 부재, 및 임펠러와 동축적으로 정렬되고 상기 임펠러에 의해 유체역학적으로 구동 가능한 터빈-피스톤을 구비한다. 케이싱 및 피스톤 맞물림 부재는 서로에 대하여 상호 맞물리는 각각의 치형부를 구비한다. 터빈-피스톤은, 유체역학적 토크 커플링 장치를, 터빈-피스톤이 피스톤 맞물림 부재에 기계적으로 로킹되어 그에 대하여 회전 불가능한, 로크업 모드로 및 로크업 모드를 벗어나도록 위치시키기 위해, 피스톤 맞물림 부재의 제 1 맞물림 표면을 향해 및 그로부터 멀리 축방향으로 이동 가능한 제 2 맞물림 표면을 갖는 터빈-피스톤 플랜지를 구비하는 터빈-피스톤 쉘을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 구동 샤프트 및 종동 샤프트를 함게 결합하는 유체역학적 토크 커플링 장치를 조립하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 회전 축선을 갖는 토크 컨버터를 제공하는 단계를 포함한다. 토크 컨버터는 임펠러 및 터빈-피스톤을 포함한다. 임펠러는 임펠러 쉘을 포함한다. 터빈-피스톤은 축방향으로 이동 가능한 터빈-피스톤 플랜지를 구비하는 터빈-피스톤 쉘을 포함한다. 토크 컨버터는, 제 1 맞물림 표면을 갖는 피스톤 맞물림 부재 및 케이싱 쉘과 작동 가능하게 연결되어서, (i) 케이싱 쉘 및 임펠러 쉘이 제 1 및 제 2 측벽을 상호 연결하는 외벽을 포함하는 케이싱의 제 1 및 제 2 측벽을 각각 규정하고, (ii) 피스톤 맞물림 부재가 케이싱의 외벽으로부터 반경방향 내측으로 연장되며 상기 외벽에 대하여 이동 불가능하고, 또한 케이싱의 대향하는 제 1 및 제 2 측벽 사이에서 이격되고, 또한 (iii) 제 2 맞물림 표면을 갖는 터빈-피스톤 플랜지가, 유체역학적 토크 커플링 장치를, 터빈-피스톤이 케이싱의 피스톤 맞물림 부재에 기계적으로 로킹되어 그에 대하여 회전 불가능한, 로크업 모드로 및 로크업 모드를 벗어나도록 위치시키기 위해, 피스톤 맞물림 부재의 제 1 맞물림 표면을 향해 및 그로부터 멀리 축방향으로 이동 가능한 구조체를 제공한다.
본 발명의 일부를 구성하는 장치, 디바이스, 시스템, 커플링 장치, 컨버터, 프로세스 등을 포함하는 본 발명의 다른 양태들은 예시적인 실시예들의 하기의 상세한 설명을 숙독함으로써 더욱 분명해질 것이다.
첨부 도면들은 명세서에 포함되고 명세서의 일부를 구성한다. 도면들은, 위에서 제공된 일반적인 설명과 아래에서 제공되는 예시적인 실시예 및 방법의 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다. 본 발명의 목적 및 장점은, 유사한 요소들에 동일한 또는 유사한 참조 번호들이 부여되어 있는 첨부 도면들을 고려하여 하기의 명세서의 검토로부터 분명해질 것이다:
도 1은 본 발명의 예시적인 제 1 실시예에 따른 유체역학적 토크 커플링 장치의 부분적인 축방향 절반-단면도이고;
도 2는 도 1의 유체역학적 토크 커플링 장치의 부분적인 단면도의 분해도이고;
도 3은 도 1의 원 "3"에 도시된 유체역학적 토크 커플링 장치의 일부분의 확대도이고;
도 4는 본 발명의 예시적인 제 2 실시예에 따른 유체역학적 토크 커플링 장치의 부분적인 축방향 절반-단면도이고;
도 5는 도 4의 원 "5"에 도시된 유체역학적 토크 커플링 장치의 일부분의 확대도이고;
도 6은 도 4의 유체역학적 토크 커플링 장치의 부분적인 단면도의 분해도이고;
도 7은 도 6의 원 "7"에 도시된 유체역학적 토크 커플링 장치의 일부분의 확대도이고;
도 8은 본 발명의 예시적인 제 2 실시예에 따른 토크 커플링 장치의 피스톤 맞물림 부재의 사시도이고;
도 9는 본 발명의 예시적인 제 2 실시예에 따른 토크 커플링 장치의 제 1 케이싱 쉘의 사시도이고;
도 10은 본 발명의 예시적인 제 2 실시예에 따른 토크 커플링 장치의 피스톤 맞물림 부재와 조립된 제 1 케이싱 쉘의 사시도이고;
도 11은 본 발명의 예시적인 제 3 실시예에 따른 유체역학적 토크 커플링 장치의 부분적인 축방향 절반-단면도이고;
도 12는 도 11의 원 "12"에 도시된 유체역학적 토크 커플링 장치의 일부분의 확대도이고;
도 13은 도 11의 유체역학적 토크 커플링 장치의 부분적인 단면도의 분해도이고;
도 14는 단일의 댐퍼 어셈블리를 가진 터빈-피스톤을 포함하는 유체역학적 토크 커플링 장치의 간이화된 도면이고;
도 15는 듀얼 또는 이중 댐퍼 어셈블리(dual or double damper assembly)를 가진 터빈-피스톤을 포함하는 다른 유체역학적 토크 커플링 장치의 간이화된 도면이고;
도 16은 듀얼 또는 이중 댐퍼 어셈블리 및 진자 진동 흡수기(pendulum vibration absorber)를 가진 터빈-피스톤을 포함하는 또 다른 유체역학적 토크 커플링 장치의 간이화된 도면이고;
도 17은 듀얼 또는 이중 댐퍼 어셈블리 및 진동 흡수용 스프링 질량계를 가진 터빈-피스톤을 포함하는 추가적인 유체역학적 토크 커플링 장치의 간이화된 도면이다.
이제, 도면 전반에 걸쳐 유사한 참조 문자가 유사한 또는 상응하는 부분들을 가리키고 있는, 첨부 도면들에 나타내진 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예들 및 방법들을 상세하게 참조한다. 그러나, 본 발명의 보다 넓은 양태들은 예시적인 실시예들 및 방법들과 관련되어 도시 및 기술된 특정한 상세, 전형적인 장치들 및 방법들과, 설명용 예시들에 한정되지 않는다는 점에 유의해야 한다.
예시적인 실시예들에 대한 이 설명은 전체 상세한 설명의 일부로서 간주되게 되는 첨부 도면들과 관련하여 숙독되어야 한다. 상세한 설명에 있어서, "수평(horizontal)", "수직(vertical)", "위(up)", "아래(down)", "상측(upper)", "하측(lower)", "우측(right)", "좌측(left)", "상부(top)" 및 "하부(bottom)"와 같은 상대어(relative term) 뿐만 아니라 그 파생어(예컨대, "수평하게(horizontally)", "하향으로(downwardly)", "상향으로(upwardly)" 등)는 이후에 기재되는 바와 같이, 또는 논의되고 있는 도면에 도시된 바와 같이 방위를 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이들 상대어는 설명의 편의를 위한 것이며, 보통은 특정한 방위를 필요로 하는 것으로 의도되지 않는다. "연결된(connected)" 및 "상호 연결된(interconnected)"과 같은 부착, 결합 등에 관련되는 용어는, 구조체들이 직접적으로 또는 개재 구조체를 통해 간접적으로 서로에 대하여 고정 또는 부착되는 관계 뿐만 아니라, 달리 명시적으로 기재되지 않는 한, 양자가 가동식이거나 또는 고정식인 부착 또는 관계를 나타낸다. "작동 가능하게 연결된(operatively connected)"이라는 용어는 관련 구조체들이 상기 관계에 의해 의도된 대로 작동할 수 있게 하는 부착, 결합 또는 연결과 같은 의미이다. 부가적으로, 청구범위에서 사용된 하나("a" 및 "an")라는 단어는 "적어도 하나(at least one)"를 의미한다.
유체역학적 토크 커플링 장치의 예시적인 제 1 실시예는 첨부 도면 중 도 1에서 일반적으로 참조 번호 10으로 나타내진다. 유체역학적 토크 커플링 장치(10)는 자동차와 같은 모터 차량의 구동 샤프트와 종동 샤프트를 유체역학적으로 결합하도록 작동한다. 전형적인 경우에, 구동 샤프트는 모터 차량의 내연 기관(도시되지 않음)의 출력 샤프트이고, 종동 샤프트는 모터 차량의 자동 변속기에 연결된다.
유체역학적 토크 커플링 장치(10)는 오일 또는 변속기 유체와 같은 유체로 채워진 밀폐형 케이싱(12)을 포함한다. 밀폐형 케이싱(12), 유체역학적 토크 컨버터(14), 및 비틀림 진동 댐퍼(댐퍼 어셈블리라고도 함)(16)는 모두 회전 축선(X)을 중심으로 회전 가능하다. 이하에서 논의되는 도면들은 절반-도면, 즉 유체역학적 토크 커플링 장치(10)의 회전 축선(X) 위쪽의(도시된 바와 같음) 부분 또는 일부분을 도시한다. 일반적으로, 상기 장치(10)는 회전 축선(X)을 중심으로 대칭이다. 본 명세서에서, 축방향 방위 및 반경방향 방위는 유체역학적 토크 커플링 장치(10)의 회전 축선(X)에 대하여 고려된다. "축방향으로(axially)", "반경방향으로(radially)", 및 "원주방향으로(circumferentially)"와 같은 상대어는, 각각 회전 축선(X)에 평행한 방위, 수직한 방위, 및 둘레의 방위에 대한 것이다. "반경방향 내측으로(radially inwardly)" 및 "반경방향 외측으로(radially outwardly)"와 같은 상대어 및 그 파생어는, 각각 회전 축선(X)을 향하는 방위 또는 그로부터 멀어지는 방위에 대한 것이다.
도 1에 나타내진 바와 같은 예시적인 제 1 실시예에 따른 밀폐형 케이싱(12)은 제 1 케이싱 쉘(18) 및 제 2 케이싱 쉘(20)을 포함하고, 이들 쉘은 그들의 외주부에 있는 용접부(19)에서의 용접 등에 의해 이동 불가능하게(즉, 견고하게) 밀폐식으로 함께 상호 연결된다. 제 1 케이싱 쉘(18)은 구동 샤프트에 대하여, 더 일반적으로는 구동 샤프트에 회전 불가능하게 고정되는 플라이휠(도시되지 않음)에 대하여 이동 불가능하게(즉, 견고하게) 상호 연결되므로, 케이싱(12)은 엔진이 작동하는 속도와 동일한 속도로 회전한다. 특히, 도 1의 예시적인 실시예에 있어서, 케이싱(12)은 내연 기관에 의해 회전 가능하게 구동되고, 그 플라이휠에 대해서는, 도 1에 가장 잘 도시된 바와 같이, 스터드(21)에 의해 회전 불가능하게 결합된다. 제 1 및 제 2 케이싱 쉘(18, 20)은 각각, 예컨대 단일편의 금속판을 일체형으로 프레스 성형함으로써 제작될 수 있다.
제 1 케이싱 쉘(18)은 회전 축선(X)으로부터의 방향에 대하여 실질적으로 반경방향으로 (즉, 일반적으로 회전 축선(X)을 가로지르는 평면에서) 연장되는 제 1 측벽부(22) 및 제 1 측벽부(22)로부터 제 2 케이싱 쉘(20)을 향해 실질적으로 축방향으로 연장되는 원통형 제 1 외벽부(261)를 포함한다. 유사하게, 도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제 2 케이싱 쉘(20)은 회전 축선(X)으로부터의 방향에 대하여 실질적으로 반경방향으로 연장되는 제 2 측벽부(24) 및 제 2 측벽부(24)로부터 제 1 케이싱 쉘(18)을 향해 실질적으로 축방향으로 연장되는 원통형 제 2 외벽부(262)를 포함한다. 제 1 및 제 2 외벽부(261, 262)는 총괄하여 실질적으로 회전 축선(X)과 평행한 환형 외벽(26)을 확립한다. 용접부(19)는 외벽부들(261 및 262)을 함께 견고하게 고정한다. 도시되어 있지 않지만, 케이싱(12)은 제 1 및 제 2 외벽부(261, 262)에 대한 대향 단부들에서 용접되어 함께 상호 연결되는 환형 원통 쉘과 같은 추가적인 구성요소를 포함할 수 있다.
실질적으로 환형의 평면 벽 형태의 케이싱(12)의 피스톤 맞물림 부재(28)는 케이싱(12)의 환형 외벽부(262)의 내주면(26i)으로부터 반경방향 내측으로 연장된다. 피스톤 맞물림 부재(28)는 외벽부(262)에 대하여 회전 불가능한 부재이다. 구체적으로, 도 1에 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 용접부(27)는 피스톤 맞물림 부재(28)의 반경방향 외측 단부를 외벽부(262)에 부착한다. 피스톤 맞물림 부재(28)는 케이싱(12)의 제 1 및 제 2 측벽부(22 및 24) 사이에서 축방향으로 이격되고, 이때 피스톤 맞물림 부재(28)는 제 1 측벽부(22)보다는 제 2 측벽부(24)에 더 가깝게 근접하여 위치된다. 도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 피스톤 맞물림 부재(28)는 제 1 맞물림 표면(291) 및 제 1 맞물림 표면(291)에 대향하는 제 2 표면(292)을 포함한다.
토크 컨버터(14)는 임펠러(때때로, 펌프 또는 임펠러 휠이라고도 함)(30), 터빈-피스톤(32), 및 임펠러(30)와 터빈-피스톤(32) 사이에 축방향으로 위치해 있는 스테이터(때때로, 리액터라고도 함)(34)를 포함한다. 임펠러(30), 터빈-피스톤(32), 및 스테이터(34)는 회전 축선(X)에 대하여 서로 동축적으로 정렬된다. 임펠러(30), 터빈-피스톤(32), 및 스테이터(34)는 총괄하여 원환체(torus)를 형성한다. 임펠러(30)와 터빈-피스톤(32)은 본 기술분야에 공지되어 있는 바와 같이 서로 유체식으로 결합될 수 있다.
케이싱(12)의 제 2 케이싱 쉘(20)도 역시 임펠러(30)의 임펠러 쉘로서 형성 및 기능한다. 그에 따라, 때때로 케이싱(12)의 일부로서 임펠러 쉘(20)이 인용된다. 임펠러(30)는 코어 링(45)과, 예컨대 브레이징(brazing)에 의해, 임펠러 쉘(20) 및 코어 링(45)에 견고하게 부착되는 복수의 임펠러 블레이드(31)를 추가로 포함한다. 임펠러 쉘(20), 코어 링(45), 및 임펠러 블레이드(31)를 포함하는 임펠러(30)는 이동 불가능하게(즉, 견고하게) 케이싱(12)에 고정되어서, 그에 따라 엔진의 구동 샤프트(또는 플라이휠)에 고정되고, 엔진 출력과 동일한 속도로 회전한다. 임펠러(30)는 또한, 임펠러 쉘(20)에 견고하게 고정되는 임펠러 허브(30a)를 포함한다. 임펠러 허브(30a)는 변속기의 유압 펌프와 맞물리도록 배치된다.
토크 커플링 장치(10)는 회전 축선(X)을 중심으로 회전 가능한 출력 허브(40)를 추가로 포함한다. 출력 허브(40)는 종동 샤프트에 작동 가능하게 동축적으로 결합된다. 예컨대, 출력 허브(40)에는, 상보적인 외부 스플라인 또는 홈이 제공된 변속기 입력 샤프트와 같은 종동 샤프트에 출력 허브(40)를 회전 불가능하게 결합하는 내부 스플라인(42)이 제공될 수 있다. 대안으로서, 출력 허브(40)를 종동 샤프트에 고정하기 위해 용접 또는 다른 연결 수단이 이용될 수 있다. 출력 허브(40)의 반경방향 외측 표면은 O-링(44)과 같은 실링 부재를 수용하기 위한 환형 슬롯(43)을 포함한다.
터빈-피스톤(32)은 터빈과 로크업 클러치 피스톤의 통합 또는 합체이다. 터빈-피스톤(32)의 터빈 구성요소는 터빈-피스톤 쉘(35), 코어 링(46), 및 예컨대 브레이징에 의해, 터빈-피스톤 쉘(35) 및 코어 링(46)에 견고하게 부착되는 복수의 터빈 블레이드(36)를 포함한다. 임펠러(30)의 급회전으로 인해, 원환체 내의 변속기 유체가 터빈 블레이드(36) 및 그에 따른 터빈-피스톤 쉘(35)을 급회전시키게 된다. 임펠러 쉘(20) 및 터빈-피스톤 쉘(35)은 총괄하여 그 사이에 실질적으로 원환상의 내부 챔버(또는 원환상 챔버)(52)를 규정한다.
터빈-피스톤 쉘(35)의 반경방향 내주 단부(352)에서 축방향으로 연장되는 것은, 도 1에 가장 잘 도시된 바와 같이, 회전 축선(X)에 근접하는 실질적으로 원통형의 플랜지(37)이다. 터빈-피스톤(32)의 실질적으로 원통형의 플랜지(37)는 출력 허브(40)에 대하여 회전 가능하다. 실링 부재(예컨대, O-링)(44)는 실질적으로 원통형의 플랜지(37)와 출력 허브(40)의 계면에서 시일부를 생성한다. 아래에서 더 상세하게 논의되는 바와 같이, 터빈-피스톤(32)은 이 계면을 따라 출력 허브(40)에 대하여 축방향으로 이동 가능하다.
터빈-피스톤(32)의 피스톤 구성요소는 터빈-피스톤 쉘(35)과 일체로 형성된 실질적으로 환형의 평면(즉, 평탄한) 터빈-피스톤 플랜지(또는 터빈-피스톤 벽)(38)를 포함한다. 터빈-피스톤 플랜지(38)는 상술한 근위측 플랜지(37)에 비해 회전 축선(X)에 대하여 원위측에 있다. 터빈-피스톤 플랜지(38)는 터빈-피스톤 쉘(35)의 반경방향 연장부이고, 도 1에 나타내진 바와 같이, 터빈 블레이드(36)의 반경방향 외측에 위치된다. 터빈-피스톤 플랜지(38) 및 터빈-피스톤 쉘(35)은 서로 일체인 것으로 나타내지며, 예컨대 단일의 또는 일원화된 구성요소로 이루어지지만, 함께 연결되는 별도의 부품들 또는 구성요소들로 될 수도 있다. 터빈-피스톤 플랜지(38)는 터빈-피스톤 쉘(35)의 반경방향 외주 단부(351)로부터 반경방향 외측으로 연장되어서, 케이싱(12)의 환형 외벽(26)의 내주면(26i)에 대하여 이격된 관계로 종단한다. 도 1에 가장 잘 도시된 바와 같이, 터빈-피스톤 플랜지(38)는 케이싱(12)의 제 2 측벽부(24)와 피스톤 맞물림 부재(28)의 제 1 맞물림 표면(291) 사이에 축방향으로 개재되어서 그 사이의 간극 내로 반경방향 외측으로 연장된다.
도 2를 참조하면, 터빈-피스톤 플랜지(38)는 제 2 측벽부(24)에 대면하는 제 1 표면(391)과 피스톤 맞물림 부재(28)에 대면하는 맞은편의 제 2 맞물림 표면(392)을 갖는다. 제 1 및 제 2 맞물림 표면(291 및 392)은 서로에 대하여 평행하게 대면하고, 회전 축선(X)에 대하여 90° 각도로 반경방향으로 연장된다. 제 2 맞물림 표면(392)은 커플링 장치(10)를 각각 로크업 모드로 및 로크업 모드를 벗어나도록 위치시키기 위해 축방향으로 제 1 맞물림 표면(291)을 향해 및 그로부터 멀리 이동할 수 있다. 대안으로서, 제 1 및 제 2 맞물림 표면(291 및 392)은 회전 축선(X)에 대하여 비스듬한 각도로, 즉 90° 이외의 각도로 반경방향으로 연장될 수 있지만, 상기 표면들(291 및 392)은 서로에 대하여 평행을 유지하면서 대면하는 것이 바람직하다.
예시적인 제 1 실시예에 따르면, 제 2 맞물림 표면(392)에는, 도 2에 가장 잘 도시되는, 마찰 링(또는 마찰 라이닝)(48)이 제공된다. 마찰 링(48)은 마찰 성능을 향상시키는 마찰 재료로 이루어진다. 마찰 링(48)은, 예컨대 접착제 본딩에 의해 및/또는 패스너에 의해 제 2 맞물림 표면(392)에 고정될 수 있다. 대안으로서, 마찰 링(또는 마찰 라이닝)은 제 1 맞물림 표면(291)에 고정될 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 제 1 마찰 링 또는 라이너가 피스톤 맞물림 부재(28)의 제 1 맞물림 표면(291)에 고정되는 한편, 제 2 마찰 링 또는 라이너가 제 2 맞물림 표면(392)에 고정된다. 마찰 링들 중 하나 또는 둘을 생략하는 것은 본 발명의 범주 내이다.
스테이터(34)는 임펠러(30)와 터빈-피스톤(32) 사이에 위치되어서, 터빈-피스톤(32)으로부터의 유체를 효율적으로 임펠러(30)까지 역으로 재지향시킨다. 스테이터(34)는, 통상적으로 스테이터(34)가 역회전하는 것을 방지하기 위해 일방향 클러치(72) 상에 장착된다. 스테이터(34)의 제 1 측면 베어링 링(731)과 케이싱(12)의 임펠러 쉘(20) 사이에는 제 1 스러스트 베어링(741)이 개재되고, 한편 스테이터(34)의 제 2 측면 베어링 링(732)과 터빈-피스톤 쉘(35) 사이에는 제 2 스러스트 베어링(742)이 개재된다.
로크업 모드에 있어서는, 제 1 및 제 2 맞물림 표면(291 및 392)(선택적으로 상기 표면에 고정되는 마찰 링(들)(48)을 포함)이 함께 가압되므로, 터빈-피스톤 플랜지(38)는 피스톤 맞물림 부재(28)에 마찰식으로 회전 불가능하게 결합되고, 그에 따라 로크업 모드에서는 터빈-피스톤(32)이 케이싱(12)에 기계적으로 로킹되므로 터빈-피스톤(32)과 케이싱(12)은 서로에 대하여 회전할 수 없다. 로크업 모드에 있지 않을 경우에는, 제 1 및 제 2 맞물림 표면(291 및 392)이 서로 이격되므로, 터빈-피스톤 플랜지(38)는 피스톤 맞물림 부재(28) 및 케이싱(12)에 마찰식으로 회전 불가능하게 결합되지 않는다. 비-로크업 모드에 있어서는, 토크 컨버터(14)의 정상 작동에 의해, 임펠러(30)가 터빈-피스톤(32)에 대하여 유체역학적으로 선택적으로 결합 및 분리된다.
비틀림 진동 댐퍼(16)는, 도 1에 가장 잘 도시되는 바와 같이, 케이싱(12) 내에서, 축방향으로, 일측 상의 터빈-피스톤(32) 및 피스톤 맞물림 부재(28)와, 타측 상의 제 1 케이싱 쉘(18) 사이에 수용된다. 비틀림 진동 댐퍼(16)는 구동(또는 입력) 부재(56)(아래에서 논의됨)에 연결된다. 비틀림 진동 댐퍼(16)는 복수의 제 1 (또는 반경방향 외측) 원주방향 탄성 댐핑 부재(60), 제 1 원주방향 댐핑 부재(60)를 통해 구동 부재(56)에 종동 결합된 중간 부재(58), 복수의 제 2 (또는 반경방향 내측) 원주방향 탄성 댐핑 부재(64), 및 제 2 원주방향 댐핑 부재(64)를 통해 중간 부재(58)에 종동 결합된 종동(또는 출력) 부재(62)를 포함한다. 제 1 원주방향 댐핑 부재(60)는 제 2 원주방향 댐핑 부재(64)에 대하여 반경방향 외측에 위치된다. 도 1의 예시적인 실시예 및 본 명세서에서 논의되는 그 밖의 실시예들에 따르면, 제 1 및 제 2 댐핑 부재(60, 64)는 회전 축선(X)을 중심으로 실질적으로 원주방향으로 배향되는 헬리컬(또는 코일) 스프링으로 구성된다. 다른 탄성 부재들이 선택되어 상기 스프링을 대체하거나 보충할 수 있다.
구동 부재(56)는, 예컨대 연속적인 용접 비드일 수 있는 용접부(55)에 의해 터빈-피스톤(32)의 터빈-피스톤 쉘(35)에 견고하게 연결된다. 구동 부재(56)의 출력측은 터빈-피스톤(32)으로부터 멀리 축방향으로 연장되는 복수의 구동 탭(57)(도 2 참조)을 구비한다. 구동 부재(56)의 구동 탭(57)들은 원주방향으로 서로 등거리로 이격되고, 제 1 댐핑 부재(60)들의 제 1 원주방향 단부에 맞물린다.
중간 부재(58)는 구동 부재(56)의 구동 탭(57)과는 반대 방향으로 축방향으로 연장되는 복수의 종동 탭(59)을 구비한다. 중간 부재(58)의 종동 탭(59)들은 원주방향으로 서로 등거리로 이격되고, 구동 탭(57)과는 맞은편의 제 1 댐핑 부재(60)들의 제 2 원주방향 단부에 맞물린다. 댐퍼 어셈블리(16)의 중간 부재(58)는, 비틀림 진동을 흡수하는 제 1 댐핑 부재(60)의 탄성으로 인해, 구동 부재(56) 및 그 구동 탭(57)에 대하여 회전 가능하다.
부가적으로, 구동 부재(56)의 구동 탭(57)들은 중간 부재(58)의 종동 탭(59)들에 대하여 축방향으로 이동 가능하다. 구동 탭(57)들과 종동 탭(59)들 사이에서의 이러한 상대적인 축방향 이동은 터빈-피스톤 쉘(35)의 축방향 이동 동안 필요해질 수 있다. 아래에서 보다 상세하게 논의되는 바와 같이, 터빈-피스톤(32)이 로크업 발생으로 인해 축방향으로 시프트될 때, 구동 탭(57)들은 종동 탭(59)들에 대하여 축방향으로 이동한다. 따라서, 구동 부재(56)는 중간 부재(58)에 대하여, 그리고 일반적으로는 댐핑 어셈블리(16)에 대하여 축방향 및 원주방향으로 이동 가능하다.
중간 부재(58)의 반경방향 내측 부분은 제 2 댐핑 부재(64)의 제 1 측부에 있는 제 1 디스크부(68)에 연결되거나 또는 이를 형성한다. 제 1 디스크부(68)는, 예컨대 리벳에 의해 제 2 댐핑 부재(64)의 맞은편 측부에 있는 제 2 디스크부(69)에 이동-불가능하게 고정된다. 제 1 및 제 2 디스크부(68, 69)는 제 2 댐핑 부재(64)들에 대한 입력부를 확립한다.
종동 부재(62)는 제 2 댐핑 부재(64)들의 출력부를 확립한다. 종동 부재(62)는 제 2 댐핑 부재(64)가 설치되는 윈도우를 갖는다. 디스크부(68, 69)는 제 2 댐핑 부재(64)들의 제 1 단부들에 맞물리고, 종동 부재(62)는 제 2 댐핑 부재(64)들의 제 2 단부들에 맞물린다. 그에 따라, 중간 부재(58)의 디스크부(68, 69)는, 제 2 댐핑 부재(64)들이 그들의 탄성으로 인해 비틀림 진동을 흡수하는 상태에서, 종동 부재(62)에 대하여 회전 가능하다.
종동 부재(62)는 출력 허브(40)에 대하여 회전 불가능하게 연결, 예컨대 고정된다. 종동 부재(62)와 출력 허브(40) 사이의 회전 불가능한 연결은 스플라인 또는 용접에 의해 형성될 수 있다. 대안으로서, 출력 허브(40)와 종동 부재(62)는 서로 일체로 될 수 있다. 스러스트 베어링(76)은 출력 허브(40)와 제 1 케이싱 쉘(18) 사이에 위치된다.
위에서 논의된 바와 같이, 터빈-피스톤(32)은 로크업 위치와 비-로크업(개방) 위치 사이에서 축방향으로 임펠러 쉘(20)을 향해 및 그로부터 멀리 이동 가능하다. 터빈-피스톤(32)의 축방향 이동은 터빈-피스톤 쉘(35)의 대향 측부들을 가로질러 압력차를 변경함으로써 달성된다. 도 1을 참조하면, 원환상 챔버(52)는 터빈-피스톤 쉘(35)의 좌측으로 되고, 댐퍼 챔버(54)는 터빈-피스톤 쉘(35)의 다른 측(우측)으로 된다. 원환상 챔버(52)에 대한 댐퍼 챔버(54)에서의 압력 증가(또는 달리 말하면, 댐퍼 챔버(54)에 대한 원환상 챔버(52)에서의 압력 감소)는 터빈-피스톤 플랜지(38)를 토크 전달 방향으로, 즉 도 1에서는 우측에서 좌측으로인, 케이싱(12)의 출력측을 향해, 로크업 모드를 벗어나, 축방향으로 시프트시킨다. 한편, 원환상 챔버(52)에 대한 댐퍼 챔버(54)에서의 압력 감소(또는 달리 말하면, 댐퍼 챔버(54)에 대한 원환상 챔버(52)에서의 압력 증가)는 터빈-피스톤 플랜지(38)를 토크 전달 방향에 대향하여, 즉 도 1에서는 좌측에서 우측으로인, 케이싱의 입력측을 향해, 로크업 모드로, 축방향으로 시프트시킨다.
로크업 모드에 있어서, 터빈-피스톤 쉘(35)은, 터빈-피스톤 플랜지(38)의 제 2 맞물림 표면(392)의 마찰 링(48)이 제 1 맞물림 표면(291)에 대하여 맞닿아서 회전 불가능하게 마찰식으로 결합될 때까지 임펠러(30)로부터 멀리 축방향으로 변위된다. 토크는 엔진으로부터 케이싱(12)에 전달되고 나서, 표면들(291 및 392) 사이의 마찰식 맞물림(또는 그 마찰 라이닝(48))을 통해 로크업 상태의 피스톤 맞물림 부재(28) 및 터빈-피스톤(32)에 전달되고, 이어서 연속하여 구동 부재(56), 댐핑 어셈블리(16) 및 출력 허브(40)에 전달된다. 이로써, 로크업 클러치(50)는 토크 컨버터(14)의 유체역학적 유체 커플링을 우회하고, 구동 샤프트와 종동 샤프트를 기계적으로 결합한다. 또한, 제 2 맞물림 표면(392)에 고정된 마찰 링(48)은, 작동 유체에 의해 로크업 클러치(50)의 마찰 표면을 냉각하고 원환상 챔버(52)와 댐퍼 챔버(54) 사이에 매우 높은 압력차를 생성하기 위해 원환상 챔버(52)와 댐퍼 챔버(54)를 서로 로크업 모드에서 유체식으로 연결하도록, 일반적으로 반경방향으로 연장되는 원주방향으로 이격된 복수의 홈(도시되지 않음)을 구비할 수 있다.
비-로크업 모드에 있어서, 터빈-피스톤(32)은 임펠러(30)를 향해 축방향으로 변위되어서, 제 2 맞물림 표면(392)의 마찰 링(48)이 제 1 맞물림 표면(291)에 대하여 이격되어서 더 이상 회전 불가능하게 마찰식으로 결합되지 않을 때까지, 터빈-피스톤 플랜지(38)를 축방향으로 이동시킨다. 따라서, 엔진으로부터 케이싱(12)에 전달되는 토크는 로크업 클러치(50)를 통해 토크 컨버터(14)를 우회하지 않게 된다. 토크는 임펠러 쉘(20)을 포함하는 케이싱(12)으로부터, 토크 컨버터(14)의 유체역학적 커플링을 통해, 연속하여 구동 부재(56) 및 그 구동 탭(57)에 이어서, 댐핑 어셈블리(16)에, 및 출력 허브(40)에 전달된다. 특히, 비-로크업 위치에서는, 제 2 측벽부(24), 터빈-피스톤 플랜지(38), 및 피스톤 맞물림 부재(28) 사이에 개방된 사행 통로(open serpentine passage)가 확립되어서, 상기 사행 통로를 통해 원환상 챔버(52)와 댐퍼 챔버(54) 사이에서의 유압 유체의 유동이 허용된다.
토크는 비틀림 진동 댐퍼(16)를 통해, 예컨대 스플라인(42)에 의해 종동 샤프트에 연결되는 출력 허브(40)에 전달된다. 터빈-피스톤(32)이 상술한 바와 같이 로크업 위치로 축방향으로 이동함에 따라, 구동 부재(56)의 구동 탭(57)은 중간 부재(58)의 종동 탭(59)에 대하여 축방향으로 변위된다. 종동 탭(59)에 대한 구동 탭(57)의 축방향 이동은 중간 부재(58), 종동 부재(62), 및 댐핑 부재(60, 64)가 출력 허브(40)에 대하여 축방향으로 고정된 상태를 유지할 수 있게 하는 반면, 터빈-피스톤(32)은 원환상 챔버(52) 및 댐퍼 챔버(54)에서의 압력차에 의해 로크업 모드로 및 로크업 모드를 벗어나도록 축방향으로 변위된다.
작동에 있어서, 로크업 클러치(50)는, 특히 터빈-피스톤(32)과 임펠러(30) 사이에서의 슬립 현상에 의해 야기되는 효율 저하를 방지하기 위해, 구동 샤프트와 종동 샤프트의 유압 커플링 이후에 통상 상대적으로 일정한 속도로 작동되는 것이 일반적이다. 그 로크업 위치와 비-로크업 위치 사이에서의 이동을 위해 터빈-피스톤(32)에 작용하는 축방향 압력 때문에, 터빈-피스톤 쉘(35)은 로크업 피스톤으로서 형성 및 기능하지 않는 통상의 터빈 쉘들보다 다소 두껍게 제작될 수 있다. 도시되어 있는 것은 아니지만, 스프링(예컨대, 와셔 스프링)과 같은 편향 부재가 유체역학적 토크 커플링 장치(10)에 포함되어서, 터빈-피스톤(32)을 로크업 모드로 또는 로크업 모드를 벗어나도록 강제할 수 있다.
터빈-피스톤(32)은 상술한 바와 같이 터빈의 쉘 구성요소 및 로크업 클러치(50)의 피스톤 구성요소를 모두 형성한다. 보통은 서로 분리되어 있는 두 구성요소를 단일의 구성요소로 통합함으로써, 유체역학적 토크 커플링 장치(10)에서의 공간이 절약된다. 이 공간 절약 구조는 몇 가지 설계상의 이점을 제공한다. 예를 들어, 유체역학적 토크 커플링 장치(10)는 보다 소형 및 경량으로 제작될 수 있다. 대안으로서, 케이싱(12) 내의 자유 공간이 댐핑 구성요소와 같은 부가적인 구성요소를 추가하는데 이용될 수 있다.
한정되는 것은 아니지만, 도 4 내지 도 13에 도시된 부가적인 실시예들을 포함하는 다양한 수정, 변경, 및 대안이 상술한 실시예와 함께 실시될 수 있다. 간략화를 위해, 도 1 내지 도 3과 관련하여 위에서 기술된 도 4 내지 도 13에서의 참조 문자는, 도 4 내지 도 13의 부가적인 실시예들을 설명하는데 필요하거나 유용한 정도의 것이 아니면, 아래에서 더 보충설명되지 않는다. 수정된 구성요소들 및 부품들은 상기 구성요소들 또는 부품들의 참조 번호에 100의 자릿수를 추가하는 것으로 나타내진다.
도 4 내지 도 10에 나타내진 예시적인 제 2 실시예의 유체역학적 토크 커플링 장치(110)에 있어서는, 환형 피스톤 맞물림 부재(28)가 L-형상의 단면을 가진 환형 피스톤 맞물림 부재(128)로 대체된다. 도 4 내지 도 10에, 특히 도 5 및 도 6에 나타내진 본 발명의 예시적인 제 2 실시예에 있어서, 피스톤 맞물림 부재(128)는 축방향으로 연장되는 관형(또는 원통형) 지지부(1281) 및 관형 지지부(1281)와 일체로 형성되며 실질적으로 그로부터 반경방향 내측으로 연장되는 환형 플랜지부(1282)를 포함한다. 구체적으로, 피스톤 맞물림 부재(128)의 지지부(1281) 및 플랜지부(1282)는 서로 일체로 형성되는, 예컨대 단일의 또는 일원화된 부품으로 이루어지는 것이 바람직하지만, 대안으로서 함께 연결되는 별도의 부품들로 될 수도 있다. 피스톤 맞물림 부재(128)의 플랜지부(1282)는 제 1 맞물림 표면(1291)과 제 1 맞물림 표면(1291)에 대향하는 제 2 표면(1292)을 포함한다. 지지부(1281)는 축방향으로 대향하는 제 1 및 제 2 단부(128a 및 128b)를 구비한다. 그에 따라, 피스톤 맞물림 부재(128)의 플랜지부(1282)는 피스톤 맞물림 부재(128)의 관형 지지부(1281)의 제 2 단부(128b)로부터 반경방향 내측으로 연장된다.
피스톤 맞물림 부재(128)는 케이싱(112)의 제 1 케이싱 쉘(118)에 회전 불가능하게 맞물리도록 케이싱(112)에 장착된다. 구체적으로, 도 5, 도 6 및 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 피스톤 맞물림 부재(128)의 지지부(1281)의 제 1 축방향 단부(128a)에는 하나 이상의 축방향 연장 치형부(128t)가 형성된다. 유사하게, 도 5, 도 6 및 도 9에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제 1 케이싱 쉘(118)의 제 1 외벽부(1261)의 제 1 축방향 단부(126a)에는 피스톤 맞물림 부재(128)의 치형부(128t)와 상보적으로 대면하는 하나 이상의 치형부(126t)가 형성된다. 도 4, 도 5 및 도 10에 가장 잘 도시된 조립된 상태에 있어서, 피스톤 맞물림 부재(128)의 치형부(128t)는, 피스톤 맞물림 부재(128)의 플랜지부(1282)가 케이싱(112)에 대하여 회전 불가능하게 장착되도록, 케이싱(112)의 치형부(126t)와 상호 맞물린다. 다시 말해, 피스톤 맞물림 부재(128)는 케이싱(112)에 대하여 회전 불가능하도록 케이싱(112)에 스플라인 또는 키로 결합된다. 케이싱(112)의 치형부(126t)의 축방향 길이(w1)는, 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 피스톤 맞물림 부재(128)의 치형부(128t)의 축방향 길이(w2)보다 길다.
또한, 피스톤 맞물림 부재(128)는 로크업 클러치(150)의 맞물림을 보장하도록 케이싱(112)에 대하여 축방향으로 고정된다. 터빈-피스톤(32)의 터빈-피스톤 플랜지(38)에 대면하는 피스톤 맞물림 부재(128)의 제 1 맞물림 표면(1291)을 유지하기 위해, 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 환형 외벽부(126)의 내주면(126i)이 반경방향으로 연장되는 단차부를 구비하도록, 케이싱(12)의 환형 외벽(126)의 내주면(126i)에는 실질적으로 환형의 평면 견부(shoulder) 형태의 축방향 정지 부재(133)가 제공된다. 추가로 도 4 및 도 5에 나타내진 바와 같이, 피스톤 맞물림 부재(128)의 지지부(1281)의 제 2 축방향 단부(128b)는 케이싱(112)의 정지 부재(133)에 축방향으로 맞닿는다(병치된다). 따라서, 제 1 맞물림 표면(1291)을 가진 피스톤 맞물림 부재(128)는, 도 4 및 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 케이싱(112)에 대하여 회전 불가능하게 및 축방향으로 이동 불가능하게 장착된다.
도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 피스톤 맞물림 부재(128)의 지지부(1281)의 반경방향 외측 표면은 O-링(182)과 같은 실링 부재를 수용하기 위한 환형 슬롯(180)을 포함한다. 실링 부재(예컨대, O-링)(182)는 케이싱(112)과 피스톤 맞물림 부재(128)의 계면에서 시일부를 생성한다.
상기 배치구조 및 연결구조, 특히 상호 맞물림 치형부(126t, 128t)는, 케이싱(112)의 내부 용적(interior volume) 안에서 제 1 또는 제 2 외벽부(1261, 1262)에 대한 피스톤 맞물림 부재(128)의 직접적인 본딩, 용접, 또는 체결 없이도 피스톤 맞물림 부재(128)가 케이싱(112)에 대하여 회전 불가능하게 부착될 수 있게 한다. 또한, 케이싱(112)의 정지 부재(133)는 조립 도중에 피스톤 맞물림 부재(128)의 축방향 위치결정을 돕는다. 이들 특징구성은 유체역학적 토크 커플링 장치(110)의 조립을 현저하게 간략화하고, 로크업 클러치(150)의 적절한 맞물림을 보장하는 것을 지원한다.
도 11 내지 도 13에 나타내진 예시적인 제 3 실시예의 유체역학적 토크 커플링 장치(210)에 있어서는, 환형 피스톤 맞물림 부재(128)가 마찬가지로 "L"-형상의 구성을 갖는 환형 피스톤 맞물림 부재(228)로 대체된다. 예시적인 제 3 실시예에 있어서, 피스톤 맞물림 부재(228)는 축방향으로 연장되는 관형 지지부(2281)와, 상기 관형 지지부(2281)와 일체로 형성되며 실질적으로 그로부터 반경방향 내측으로 연장되는 실질적으로 반경방향 연장 환형 플랜지부(2282)를 포함한다. 피스톤 맞물림 부재(228)의 지지부(2281) 및 플랜지부(2282)는 서로 일체로, 예컨대 단일의 또는 일원화된 부품으로 이루어지는 것으로 나타내져 있지만, 대안으로서 함께 연결되는 별도의 부품들로 될 수도 있다. 도 13에 가장 잘 도시된 바와 같이, 피스톤 맞물림 부재(228)의 플랜지부(2282)는 제 1 맞물림 표면(2291) 및 제 1 맞물림 표면(2291)에 대향하는 제 2 표면(2292)을 포함한다. 피스톤 맞물림 부재(228)의 플랜지부(2282)는 피스톤 맞물림 부재(228)의 관형 지지부(2281)의 제 2 축방향 단부(228b)로부터 반경방향 내측으로 연장된다.
피스톤 맞물림 부재(228)를 케이싱(212)의 제 2 케이싱 쉘(220)에 회전 불가능하게 맞물리게 함으로써 피스톤 맞물림 부재(228)가 케이싱(212)에 장착된다. 구체적으로, 피스톤 맞물림 부재(228)의 지지부(2281)의 제 2 축방향 단부(228b)에는, 도 12 및 도 13에 가장 잘 도시된 바와 같이, 축방향으로 연장되는 치형부(228t)가 형성된다. 유사하게, 제 2 케이싱 쉘(220)의 제 2 외벽부(2262)의 제 2 축방향 단부(226b)에는, 도 12 및 도 13에 가장 잘 도시된 바와 같이, 피스톤 맞물림 부재(228)의 치형부(228t)에 대하여 상보적으로 대면하는 치형부(226t)가 형성된다.
도 11 및 도 12에 가장 잘 도시된 바와 같이, 조립된 상태에 있어서, 피스톤 맞물림 부재(228)의 치형부(228t)는, 플랜지부(2282)를 포함하는 피스톤 맞물림 부재(228)가 케이싱(212)에 회전 불가능하게 장착되도록, 케이싱(212)의 치형부(226t)와 상호 맞물린다(또는 교대로 맞물린다). 다시 말해, 피스톤 맞물림 부재(228)는 케이싱(212)에 대하여 회전 불가능하도록 케이싱(212)에 스플라인 또는 키로 결합된다.
또한, 피스톤 맞물림 부재(228)는 로크업 클러치(250)의 맞물림을 보장하도록 케이싱(212)에 대하여 축방향으로 고정된다. 케이싱(212)의 제 1 외벽부(2261)에 대하여 축방향으로 피스톤 맞물림 부재(228)의 제 1 맞물림 표면(2291)을 유지하기 위해, 도 13에 가장 잘 도시된 바와 같이, 환형 외벽(226)의 내주면(226i)이 반경방향 내측으로 연장되는 단차부를 구비하도록, 케이싱(212)의 환형 외벽(226)의 내주면(226i)에는 실질적으로 환형의 견부 형태의 축방향 정지 부재(233)가 제공된다. 추가로 도 11 및 도 12에 나타내진 바와 같이, 피스톤 맞물림 부재(228)의 지지부(2281)의 제 1 축방향 단부(228a)는 케이싱(212)의 정지 부재(233)와 축방향으로 맞물린다(병치된다).
피스톤 맞물림 부재(228)의 지지부(2281)의 반경방향 외측 표면은 O-링(282)과 같은 실링 부재를 수용하기 위한 환형 슬롯(280)을 포함한다. 실링 부재(예컨대, O-링)(282)는 케이싱(212)과 피스톤 맞물림 부재(228)의 계면에 시일부를 생성한다.
상기 배치구조 및 연결구조, 특히 상호 맞물림 치형부(226t, 228t)는, 제 1 또는 제 2 외벽부(2261, 2262)에 대한 피스톤 맞물림 부재(228)의 직접적인 본딩, 용접, 또는 체결 없이도 피스톤 맞물림 부재(228)가 케이싱(212)에 대하여 회전 불가능하게 부착될 수 있게 한다. 또한, 케이싱(212)의 정지 부재(233)는 피스톤 맞물림 부재(228)의 축방향 위치결정을 돕는다. 이들 특징구성은 유체역학적 토크 커플링 장치(210)의 조립을 현저하게 간략화하고, 로크업 클러치(250)의 적절한 맞물림을 보장한다.
상술한 실시예들의 특징구성들은 서로 실시될 수 있으며 다양한 조합으로 서로 대체될 수 있다.
이제, 도 1 내지 도 3의 실시예에 따른 유체역학적 토크 커플링 장치(10)를 조립하는 예시적인 방법을 설명한다. 유체역학적 토크 커플링 장치(10)를 조립하는 방법이 아래에 제시되는 바와 같은 단계들을 순차적으로 수행하는 것에 의해 실시될 수 있지만, 상기 방법은 상기 단계들을 상이한 수순으로 수행하는 것을 수반할 수도 있다는 점을 이해해야 한다. 이 예시적인 방법은 본 명세서에 기술된 다른 실시예들과 함께 실시될 수 있다는 점을 또한 이해해야 한다. 본 명세서에서 기술된 예시적인 방법들은 본 명세서에서 기술된 유체역학적 토크 커플링 장치들을 조립하기 위한 배타적인 방법들은 아니다.
임펠러(30), 터빈-피스톤(32), 스테이터(34), 및 댐퍼(16)는 각각 사전 조립될 수 있다. 터빈-피스톤(32)은, 위에서 주지된 바와 같이, 터빈-피스톤 쉘(35), 터빈-피스톤 쉘(35)에 부착된 터빈 블레이드(36), 및 터빈-피스톤 쉘(35)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 환형의, 평면 터빈-피스톤 플랜지(38)를 포함한다.
임펠러(30), 스테이터(34), 및 터빈-피스톤(32) 서브어셈블리들이 함께 조립된다. 피스톤 맞물림 부재(28)는 제 2 케이싱 쉘(20) 내에서 제 2 측벽부(24)에 대하여 터빈-피스톤 플랜지(38)의 맞은편 측에, 즉 터빈-피스톤(32)의 뒤쪽에 위치된다. 피스톤 맞물림 부재(28)는, 터빈-피스톤 플랜지(38)의 제 2 맞물림 표면(392)이 피스톤 맞물림 부재(28)의 제 1 맞물림 표면(291)에 대면하고 제 2 케이싱 쉘(20)의 제 2 측벽부(22)와 피스톤 맞물림 부재(28) 사이에 위치되도록, 제 2 케이싱 쉘(20)의 외벽부(262)의 내주면(26i)에, 예컨대 용접부(27)에서의 용접에 의해 이동 불가능하게 고정된다. 구동 부재(56)는 터빈-피스톤 쉘(35)에 대하여 용접부(55)에서 용접된다. 대안으로서, 구동 부재(56)는 터빈-피스톤 쉘(35)에 사전에 부착되거나 또는 터빈-피스톤 쉘(35)과 일체로 형성될 수 있다. 선택적으로 사전 조립되는 비틀림 진동 댐퍼(16)는 상술한 바와 같이 구동 부재(56)가 댐퍼 어셈블리(16)에 맞물리도록 설치된다. 터빈-피스톤(32)의 원통형 플랜지(37)는 시일부(44)를 통해 출력 허브(40)에 슬라이드 가능하게 맞물리도록 장착된다. 비틀림 진동 댐퍼(16)의 종동 부재(62)는, 예컨대, 용접에 의해 및/또는 스플라인을 이용해서, 출력 허브(40)에 견고하게 고정된다. 제 1 케이싱 쉘(18)은, 도 1에 가장 잘 도시된 바와 같이, 예컨대 19에서의 용접에 의해, 제 2 케이싱 쉘(20)에 이동 불가능하게 밀폐식으로 고정된다.
이제, 도 4 내지 도 10의 제 2 실시예에 따른 유체역학적 토크 커플링 장치(110)를 조립하는 예시적인 방법을 설명한다. 유체역학적 토크 커플링 장치(110)를 조립하는 방법이 아래에 제시되는 바와 같은 단계들을 순차적으로 수행하는 것에 의해 실시될 수 있지만, 상기 방법은 상기 단계들을 상이한 수순으로 수행하는 것을 수반할 수도 있다는 점을 이해해야 한다. 이 예시적인 방법은 본 명세서에 기술된 다른 실시예들과 함께 실시될 수 있다는 점을 또한 이해해야 한다. 본 명세서에 기술된 예시적인 방법들은 본 명세서에서 기술된 유체역학적 토크 커플링 장치들을 조립하기 위한 배타적인 방법들은 아니다.
임펠러(130), 터빈-피스톤(32), 스테이터(34), 및 댐퍼(16)는 각각 사전 조립될 수 있다. 임펠러(130), 스테이터(34), 및 터빈-피스톤(32) 서브어셈블리들이 함께 조립된다. 피스톤 맞물림 부재(128)는 제 2 케이싱 쉘(120) 내에서 제 2 측벽부(124)에 대하여 터빈-피스톤 플랜지(38)의 맞은편 측에, 즉 터빈-피스톤(32)의 뒤쪽에 위치된다. 구동 부재(56)는 터빈-피스톤 쉘(35)에 대하여 용접부(55)에서 용접된다. 선택적으로 사전 조립되는 비틀림 진동 댐퍼(16)는 상술한 바와 같이 구동 부재(56)가 댐퍼 어셈블리(16)에 맞물리도록 추가된다. 터빈-피스톤(32)의 원통형 플랜지(37)는 시일부(44)를 통해 출력 허브(40)에 슬라이드 가능하게 맞물리도록 장착된다. 비틀림 진동 댐퍼(16)의 종동 부재(62)는, 예컨대, 용접에 의해 및/또는 스플라인을 이용해서, 출력 허브(40)에 견고하게 고정된다. 치형부들(126t, 128t)은 피스톤 맞물림 부재(128)를 제 1 케이싱 쉘(118)에 연결하기 위해 상술한 바와 같이 상호 맞물린다. 제 1 케이싱 쉘(118)이 제 2 케이싱 쉘(120)에 장착될 때, 피스톤 맞물림 부재(128)는 제 2 외벽부(1262)의 내측 표면을 따라 슬라이드되므로, 피스톤 맞물림 부재(128)의 제 2 축방향 단부(128b)는 케이싱(112)의 정지 부재(133)와 축방향으로 맞물린다. 대안으로서, 피스톤 맞물림 부재(128) 및 제 2 케이싱 쉘(120)은, 제 2 축방향 단부(128b)가 정지 부재(133)에 맞물리고 나서, 치형부들(126t, 128t)이 상호 맞물리도록 제 1 케이싱 쉘(118)이 피스톤 맞물림 부재(128)에 부착될 수 있게 함께 조립될 수 있다. 제 1 및 제 2 케이싱 쉘(118, 120)은, 예컨대 119에서의 용접에 의해, 서로에 대하여 이동 불가능하게 밀폐식으로 고정된다.
이제, 도 11 내지 도 13의 제 3 실시예에 따른 유체역학적 토크 커플링 장치(210)를 조립하는 예시적인 방법을 설명한다. 유체역학적 토크 커플링 장치(210)를 조립하는 방법이 아래에 제시되는 바와 같은 단계들을 순차적으로 수행하는 것에 의해 실시될 수 있지만, 상기 방법은 상기 단계들을 상이한 수순으로 수행하는 것을 수반할 수도 있다는 점을 이해해야 한다. 이 예시적인 방법은 본 명세서에 기술된 다른 실시예들과 함께 실시될 수 있다는 점을 또한 이해해야 한다. 본 명세서에 기술된 예시적인 방법들은 본 명세서에서 기술된 유체역학적 토크 커플링 장치들을 조립하기 위한 배타적인 방법들은 아니다.
임펠러(230), 터빈-피스톤(32), 스테이터(34), 및 댐퍼(16)는 각각 사전 조립될 수 있다. 임펠러(230), 스테이터(34), 및 터빈-피스톤(32) 서브어셈블리들이 함께 조립된다. 피스톤 맞물림 부재(228)는 제 2 케이싱 쉘(220) 내에서 피스톤 맞물림 부재(228)의 치형부(228t)가 제 2 케이싱 쉘(220)의 치형부(226t)와 교호로 맞물리도록(상호 맞물리도록) 터빈-피스톤(32)의 뒤쪽에 위치된다. 구동 부재(56)는 터빈-피스톤 쉘(35)에 대하여 용접부(55)에서 용접된다. 대안으로서, 구동 부재(56)는 터빈-피스톤 쉘(35)에 미리 용접되거나 또는 일체로 형성될 수 있다. 사전 조립된 비틀림 진동 댐퍼(16)는 상술한 바와 같이 구동 부재(56)가 댐퍼 어셈블리(16)에 맞물리도록 부가된다. 터빈-피스톤(32)의 원통형 플랜지(37)는 시일부(44)를 통해 출력 허브(40)에 슬라이드 가능하게 맞물리도록 장착된다. 비틀림 진동 댐퍼(16)의 종동 부재(62)는, 예컨대, 용접에 의해 및/또는 스플라인을 이용해서, 출력 허브(40)에 견고하게 고정된다. 제 1 케이싱 쉘(218)은, 도 11에 가장 잘 도시된 바와 같이, 피스톤 맞물림 부재(228)의 제 1 축방향 단부(228a)가 제 1 케이싱 쉘(218)의 정지 부재(233)와 축방향으로 맞물리도록 제 2 케이싱 쉘(220)에 장착된다. 제 1 및 제 2 케이싱 쉘(218, 220)은, 예컨대 219에서의 용접에 의해, 서로에 대하여 이동 불가능하게 밀폐식으로 고정된다.
본 명세서에서 기술된 토크 컨버터 및 유체역학적 토크 커플링 장치는 상이한 댐퍼 어셈블리들을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 14는 유체역학적 변속 모드를 확립하기 위한 임펠러(30) 및 터빈-피스톤(32)과, 로크업 모드 변속을 위한 로크업 클러치(50)를 포함하는 유체역학적 토크 커플링 장치를 도시한다. 임펠러(30)/터빈-피스톤(32) 조합과 로크업 클러치(50)는 서로 병렬로 배치되어, 케이싱(12)과 터빈-피스톤 쉘(35) 사이에 직렬로 배치된다. 댐퍼 어셈블리(16)의 탄성 댐핑 부재(60 및 64)와 출력 허브(40)는 도 14에서 터빈-피스톤 쉘(35)의 하류에 직렬로 배치된다. 도 14의 다이어그램은 일반적으로 도 1 내지 도 13에 도시된 실시예들의 배치구조에 대응한다.
도 15는 도 14의 것과 유사하지만, 댐퍼 어셈블리(16)가 원주방향으로 연장되는 탄성 댐핑 부재(60)를 한 세트만 포함하도록 수정되어 있는 대안적인 댐퍼 어셈블리(316)를 도시한다.
도 16에 도시된 댐퍼 어셈블리(416)는 도 14의 것과 유사하지만, 중간 부재(58)에 결합된 원심력 진자 오실레이터(96)를 추가로 포함한다. 원심력 진자 오실레이터(또는 진자 진동 흡수기)는 본 기술분야에 잘 알려져 있으며, 예컨대 2014년 6월 16일에 출원된 미국특허출원 제14/305,128호, Stone에 의한 GB598811, Sudau에 의한 미국특허 제6,026,940호, 및 Grahl에 의한 EP1744074에서 기술된다. 원심력 진자 오실레이터(96)는 중간 부재(58)의 원주둘레에 결합될 수 있으며, 중간 부재(58)의 양측에 배치될 수 있다.
도 17에 도시된 댐퍼 어셈블리(516)는 도 14의 것과 유사하지만, 중간 부재(58)에 결합된 스프링 질량계(99)를 추가로 포함한다. 스프링 질량계는 본 기술분야에 잘 알려져 있으며, 예컨대 Haller에 의한 WO 2004/018897에서 기술된다. 스프링 질량계(99)는 중간 부재(58)의 원주둘레에 결합될 수 있다. 스프링 질량계(99)의 스프링은 스틸제 스프링과 같은 코일 스프링일 수 있다. 댐퍼는, 예컨대 점성 댐퍼(viscous damper)를 포함하는 임의의 선형 또는 비선형 댐퍼일 수 있다. 스프링 및 질량체는 2개의 구성요소로서 또는 하나의 통합 구성요소로서 구현될 수 있다. 스프링 질량계는 선형 또는 비선형의 일정한 또는 가변적인 강성과, 일정한 또는 가변적인 질량을 가질 수 있다.
상술한 실시예들의 특징구성들은 다양한 조합으로 대체 가능하다.
본 발명의 예시적인 실시예(들)의 전술한 설명은 특허법의 규정에 따라 설명을 목적으로 제시되어 있다. 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하거나 포괄하려는 것은 아니다. 위에서 개시된 실시예들은 본 발명의 원리 및 그 실제 응용을 가장 잘 설명하기 위해 선택되었고, 그에 따라 본 명세서에서 기술된 원리들이 준수되는 한, 본 기술분야의 당업자가 다양한 실시예에서, 그리고 의도된 특정 용도에 적합한 다양한 변형예로 본 발명을 가장 잘 활용할 수 있게 한다. 그러므로, 본 출원은 그 일반적인 원리를 이용해서 본 발명의 임의의 변경, 이용, 또는 적용을 커버하려는 것이다. 또한, 본 출원은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 공지된 또는 통상적인 관행을 따르는 본 개시물로부터의 일탈을 커버하려는 것이다. 따라서, 상술한 발명에 있어서는, 그 의도 및 범위로부터 일탈함이 없이 변경이 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 범위는 여기에 첨부된 청구범위에 의해 규정되는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 구동 샤프트와 종동 샤프트를 함께 결합하는 유체역학적 토크 커플링 장치(hydrokinetic torque coupling device)에 있어서,
    회전 축선을 중심으로 회전 가능하고, 대향하는 제 1 및 제 2 측벽을 포함하는 케이싱(casing)으로서, 상기 케이싱은 상기 대향하는 측벽들 사이에서 연장되며 상기 측벽들을 상호 연결하는 외벽을 추가로 포함하는, 상기 케이싱;
    상기 회전 축선과 동축적으로 정렬되고 임펠러 쉘(impeller shell)을 포함하는 임펠러;
    상기 케이싱의 외벽으로부터 실질적으로 반경방향 내측으로 연장되며 상기 외벽에 대하여 회전 불가능하고, 또한 상기 케이싱의 대향하는 측벽들 사이에서 이격되는 피스톤 맞물림 부재(piston engagement member)로서, 상기 피스톤 맞물림 부재는 제 1 맞물림 표면을 가지는, 상기 피스톤 맞물림 부재; 및
    상기 임펠러와 동축적으로 정렬되고 상기 임펠러에 의해 유체역학적으로 구동 가능한 터빈-피스톤(turbine-piston)으로서, 상기 터빈-피스톤은, 상기 유체역학적 토크 커플링 장치를, 상기 터빈-피스톤이 상기 피스톤 맞물림 부재에 기계적으로 로킹되어 그에 대하여 회전 불가능한 로크업 모드(lockup mode)로 및 로크업 모드를 벗어나도록 위치시키기 위해 상기 피스톤 맞물림 부재의 상기 제 1 맞물림 표면을 향해 및 그로부터 멀리 축방향으로 이동 가능한 제 2 맞물림 표면을 갖는 터빈-피스톤 플랜지를 구비하는 터빈-피스톤 쉘을 포함하는, 상기 터빈-피스톤을 포함하는
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 임펠러 쉘은 상기 케이싱의 제 2 측벽을 확립하는
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 터빈-피스톤 플랜지는 상기 피스톤 맞물림 부재와 상기 임펠러 쉘 사이에 축방향으로 위치되는
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 터빈-피스톤은 상기 제 1 및 제 2 맞물림 표면을 마찰식으로 결합해서 상기 유체역학적 토크 커플링 장치를 상기 로크업 모드로 위치시키기 위해 상기 유체역학적 토크 커플링 장치의 입력측을 향해 축방향으로 이동 가능하고, 또한 상기 터빈-피스톤은 상기 제 1 및 제 2 맞물림 표면이 마찰식으로 결합되지 않고 상기 유체역학적 토크 커플링 장치가 상기 로크업 모드에 있지 않도록 상기 유체역학적 토크 커플링 장치의 출력측을 향해 축방향으로 이동 가능한
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 임펠러 쉘은 상기 유체역학적 토크 커플링 장치의 출력측에 상기 케이싱의 제 2 측벽을 확립하는
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    출력 허브; 및
    상기 터빈-피스톤과 상기 출력 허브를 상호 연결하는 댐퍼 어셈블리를 추가로 포함하는
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 터빈-피스톤 쉘을 상기 댐퍼 어셈블리에 상호 연결하는 구동 부재를 추가로 포함하고, 상기 구동 부재는 상기 터빈-피스톤 쉘에 대하여 축방향으로 및 회전 가능하게 고정되는 한편, 상기 댐퍼 어셈블리에 대하여 상기 터빈-피스톤과 함께 축방향으로 이동 가능한
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 터빈-피스톤 쉘을 상기 댐퍼 어셈블리에 상호 연결하는 구동 부재를 추가로 포함하고, 상기 댐퍼 어셈블리는 중간 부재, 상기 구동 부재를 상기 중간 부재에 구동 가능하게 결합하는 제 1 세트의 원주방향으로 연장되는 탄성 댐핑 부재들, 상기 출력 허브에 연결되며 그에 대하여 회전 불가능한 종동 부재, 상기 중간 부재를 상기 종동 부재에 구동 가능하게 결합하는 제 2 세트의 원주방향으로 연장되는 탄성 댐핑 부재들, 및 상기 중간 부재에 장착되는 원심력 진자 오실레이터(centrifugal pendulum oscillator)를 포함하는
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 터빈-피스톤 쉘을 상기 댐퍼 어셈블리에 상호 연결하는 구동 부재를 추가로 포함하고, 상기 댐퍼 어셈블리는 중간 부재, 상기 구동 부재를 상기 중간 부재에 구동 가능하게 결합하는 제 1 세트의 원주방향으로 연장되는 탄성 댐핑 부재들, 상기 출력 허브에 연결되며 그에 대하여 회전 불가능한 종동 부재, 상기 중간 부재를 상기 종동 부재에 구동 가능하게 결합하는 제 2 세트의 원주방향으로 연장되는 탄성 댐핑 부재들, 및 상기 중간 부재에 결합되는 스프링 질량계(spring mass system)를 포함하는
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 터빈-피스톤 쉘은 상기 유체역학적 토크 커플링 장치의 내부 용적을 원환상 챔버(torus chamber) 및 댐퍼 챔버(damper chamber)로 분할하고, 상기 원환상 챔버는 상기 임펠러의 임펠러 블레이드들 및 상기 터빈-피스톤의 터빈 블레이드들을 포함하고, 상기 댐퍼 챔버는 상기 댐퍼 어셈블리를 포함하는
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤 맞물림 부재는 상기 케이싱의 외벽의 내주면에 용접되고 그로부터 반경방향 내측으로 연장되는
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 임펠러 쉘은 상기 유체역학적 토크 커플링 장치의 출력측에 상기 케이싱의 제 2 측벽을 형성하고, 상기 피스톤 맞물림 부재는 상기 케이싱의 외벽의 내주면에 용접되고 그로부터 반경방향 내측으로 연장되는
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  13. 구동 샤프트와 종동 샤프트를 함께 결합하는 유체역학적 토크 커플링 장치에 있어서,
    회전 축선을 중심으로 회전 가능하고, 각각 제 1 및 제 2 측벽을 규정하는 대향하는 제 1 및 제 2 케이싱 쉘을 포함하는 케이싱으로서, 상기 케이싱은 상기 대향하는 측벽들 사이에서 연장되며 상기 측벽들을 상호 연결하는 외벽을 포함하고, 상기 케이싱은 제 1 치형부(teeth)를 포함하는, 상기 케이싱;
    상기 회전 축선과 동축적으로 정렬되고 임펠러 쉘을 포함하는 임펠러;
    상기 케이싱의 외벽으로부터 실질적으로 반경방향 내측으로 연장되며 상기 외벽에 대하여 회전 불가능하고, 또한 상기 케이싱의 대향하는 측벽들 사이에서 이격되는 피스톤 맞물림 부재로서, 상기 피스톤 맞물림 부재는 제 1 맞물림 표면을 가지며 상기 제 1 치형부와 상호 맞물리는 제 2 치형부를 포함하는, 상기 피스톤 맞물림 부재; 및
    상기 임펠러와 동축적으로 정렬되고 상기 임펠러에 의해 유체역학적으로 구동 가능한 터빈-피스톤으로서, 상기 터빈-피스톤은, 상기 유체역학적 토크 커플링 장치를, 상기 터빈-피스톤이 상기 피스톤 맞물림 부재에 기계적으로 로킹되어 그에 대하여 회전 불가능한 로크업 모드로 및 로크업 모드를 벗어나도록 위치시키기 위해 상기 피스톤 맞물림 부재의 제 1 맞물림 표면을 향해 및 그로부터 멀리 축방향으로 이동 가능한 제 2 맞물림 표면을 갖는 터빈-피스톤 플랜지를 구비하는 터빈-피스톤 쉘을 포함하는, 상기 터빈-피스톤을 포함하는
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 피스톤 맞물림 부재는 지지부 및 상기 지지부로부터 실질적으로 반경방향 내측으로 연장되는 플랜지부를 포함하는
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 지지부는 제 1 및 제 2 단부를 갖고, 상기 제 2 단부는 상기 제 2 치형부를 구비하는
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 케이싱은, 상기 케이싱에 대한 상기 피스톤 맞물림 부재의 축방향 이동을 방지하기 위한, 상기 지지부의 제 1 단부에 맞물리는 축방향 정지 부재를 구비하는
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 지지부의 외주면과 상기 케이싱의 반경방향 내주면 사이에 실링 부재(sealing member)를 추가로 포함하는
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 임펠러 쉘 및 상기 제 2 케이싱 쉘은 동일하고, 상기 임펠러 쉘이 상기 제 1 치형부를 구비하는
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 임펠러 쉘 및 상기 제 2 케이싱 쉘은 동일하고, 상기 제 1 케이싱 쉘이 상기 제 1 치형부를 구비하는
    유체역학적 토크 커플링 장치.
  20. 구동 샤프트와 종동 샤프트를 함께 결합하는 유체역학적 토크 커플링 장치를 조립하는 방법에 있어서,
    회전 축선을 갖는 토크 컨버터를 제공하는 단계로서, 상기 토크 컨버터는 임펠러 및 축방향으로 이동 가능한 터빈-피스톤을 포함하고, 상기 임펠러는 임펠러 쉘을 포함하고, 상기 터빈-피스톤은 터빈-피스톤 플랜지를 구비하는 터빈-피스톤 쉘을 포함하는, 토크 컨버터 제공 단계; 및
    상기 토크 컨버터를 제 1 맞물림 표면을 갖는 피스톤 맞물림 부재 및 케이싱 쉘과 작동 가능하게 연결함으로써, (i) 상기 유체역학적 토크 커플링 장치의 케이싱으로서, 상기 케이싱 쉘 및 상기 임펠러 쉘은 각각 상기 케이싱의 제 1 및 제 2 측벽을 규정하고, 상기 케이싱은 상기 제 1 및 제 2 측벽을 상호 연결하는 외벽을 포함하는, 상기 케이싱, (ii) 상기 케이싱의 외벽으로부터 실질적으로 반경방향 내측으로 연장되며 상기 외벽에 대하여 이동 불가능하고, 또한 상기 케이싱의 대향하는 제 1 및 제 2 측벽 사이에서 이격되는 상기 피스톤 맞물림 부재, 및 (iii) 상기 유체역학적 토크 커플링 장치를, 상기 터빈-피스톤이 상기 피스톤 맞물림 부재에 기계적으로 로킹되어 그에 대하여 회전 불가능한, 로크업 모드로 및 로크업 모드를 벗어나도록 위치시키기 위해 상기 피스톤 맞물림 부재의 제 1 맞물림 표면을 향해 및 그로부터 멀리 축방향으로 이동 가능한 제 2 맞물림 표면을 갖는 상기 터빈-피스톤 플랜지를 포함하는 구조체를 제공하는 단계를 포함하는
    유체역학적 토크 커플링 장치의 조립 방법.
KR1020177010793A 2014-10-23 2015-10-23 터빈-피스톤 로크업 클러치를 구비하는 유체역학적 토크 커플링 장치, 및 관련 방법 KR102436372B1 (ko)

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