KR20180011088A - 토크 컨버터의 록업 장치 - Google Patents

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가즈히토 마에다
게이이치 야스다
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가부시키가이샤 에쿠세디
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Abstract

온도에 따라 클러치부의 간극을 적절하게 설정할 수 있고, 또한 이를 위한 기구(機構)의 설계 자유도를 크게 한다. 이 장치는, 클러치 디스크(28)와, 피스톤(30)과, 바이메탈제 리턴 스프링(50)과, 캠 기구(51)를 구비하고 있다. 클러치 디스크(28)는 프론트 커버(2)와 터빈(4)의 사이에 배치되어 있다. 피스톤(30)은, 클러치 디스크(28)를 협지하고 프론트 커버(2)와 대향하여 축 방향으로 이동 가능하게 배치되고, 클러치 디스크(28)를 프론트 커버(2) 측으로 압압(押壓)한다. 리턴 스프링(50)은 주위의 온도에 따라 변형량이 조정된다. 캠 기구(51)는, 리턴 스프링(50)의 변형량에 따라, 저온 시에는 프론트 커버(2)와 피스톤(30)의 사이의 간극을 크게 하고, 예를 들면, 상온 시에는 프론트 커버(2)와 피스톤(30)의 사이의 간극을 좁게 한다.

Description

토크 컨버터의 록업 장치
본 발명은, 록업(lockup) 장치, 특히, 프론트 커버로부터의 토크(torque)를 토크 컨버터의 터빈을 통하여 트랜스미션 측의 부재에 전달하기 위한 토크 컨버터의 록업 장치에 관한 것이다.
토크 컨버터에는, 토크를 프론트 커버부터 터빈에 직접 전달하기 위한 록업 장치가 설치되어 있는 경우가 많다. 특허문헌 1에 나타낸 록업 장치는, 프론트 커버와 터빈의 사이에 배치된 클러치부와, 클러치부와 터빈의 사이에 배치된 피스톤을 가지고 있다.
클러치부는, 프론트 커버에 고정된 허브와, 허브에 걸어맞추어지는 클러치 디스크와, 터빈에 연결된 클러치 드럼을 가지고 있다. 또한, 클러치 드럼에는, 클러치 디스크를 협지하도록, 드리븐 플레이트 및 리테이너 플레이트가 걸어맞추어져 있다.
피스톤은 축 방향으로 이동 가능하며, 피스톤이 클러치 디스크를 드리븐 플레이트와 리테이너 플레이트의 사이에서 협지함으로써, 록업 온(동력 전달 상태)이 된다. 피스톤의 측방에는, 원판형의 바이메탈판이 배치되어 있다. 바이메탈판은, 설정 온도 이상에서는 피스톤과 접촉되지 않도록 변형함으로써, 피스톤의 유압에 의한 작동에 영향을 미치지 않는다. 또한, 설정 온도 이하에서는, 바이메탈판이 피스톤을 록업 오프(동력 전달의 해제 상태)의 방향으로 가압하도록 변형한다.
일본공개특허 평 09-229159호 공보
특허문헌 1의 장치로는, 바이메탈판을 설치함으로써, 저온 시에는 클러치 간극이 커지고, 상온 시에는 간극이 작아진다. 이 때문에, 저온 시에서의 드래그 토크(drag touque)를 작게 할 수 있다.
그러나, 특허문헌 1의 장치로는, 바이메탈판의 배치 장소가 한정되어, 설계의 자유도가 없는 문제가 있다.
본 발명의 과제는, 온도에 따라 클러치부의 간극을 적절하게 설정할 수 있고, 또한 이를 위한 기구(機構)의 설계 자유도를 크게 하는 것에 있다.
(1) 본 발명의 일측면에 따른 토크 컨버터의 록업 장치는, 프론트 커버로부터의 토크를 토크 컨버터의 터빈을 통하여 트랜스미션 측의 부재에 전달하기 위한 장치이다. 이 록업 장치는, 클러치 디스크와, 피스톤과, 온도 감지 부재와, 간극 조절 기구를 구비하고 있다. 클러치 디스크는 프론트 커버와 터빈의 사이에 배치되어 있다. 피스톤은, 클러치 디스크를 협지하고 프론트 커버와 대향하여 축 방향으로 이동 가능하게 배치되고, 클러치 디스크를 프론트 커버 측으로 압압(押壓)한다. 온도 감지 부재는 주위의 온도에 따라 변형량이 조정된다. 간극 조절 기구는, 온도 감지 부재의 변형량에 따라, 제1 온도 시에는 프론트 커버와 피스톤의 사이의 간극을 제1 간극으로 조절하고, 제1 온도보다 높은 제2 온도 시에는 프론트 커버와 피스톤의 사이의 간극을 제1 간극보다 좁은 제2 간극으로 조절한다.
이 장치에서는, 프론트 커버와 피스톤의 사이에 클러치 디스크가 배치되고, 피스톤에 의해 클러치 디스크가 프론트 커버 측으로 압압되면, 록업 온이 된다. 또한, 록업 오프의 상태에서는, 피스톤은 프론트 커버로부터 이격되는 방향으로 이동하고 있고, 클러치 디스크가 프론트 커버 측으로 압압되고 있지 않다.
이 록업 오프의 상태에 있어서, 비교적 온도가 낮은 제1 온도 시에는, 온도 감지 부재의 변형량에 따라 간극 조절 기구가 작동하여, 프론트 커버와 피스톤의 사이의 간극은 비교적 넓은 제1 간극으로 설정된다. 이 때문에, 프론트 커버와 피스톤의 사이에 배치된 클러치 디스크에 의한 드래그 토크를 작게 할 수 있다. 또한, 제1 온도보다 높은 제2 온도(예를 들면, 상온) 시에는, 온도 감지 부재의 변형량에 따라 간극 조절 기구가 작동하여, 프론트 커버와 피스톤의 사이의 간극은 제1 간극보다 좁은 제2 간극으로 설정된다. 이 때문에, 록업 오프로부터 록업 온으로의 이행 시의 응답성이 양호하게 된다.
여기서는, 온도 감지 부재와 별도로 간극 조정 기구를 설치하고 있으므로, 바이메탈 등의 온도 감지 부재의 배치가 한정되지 않는다. 따라서, 설계의 자유도가 커진다.
(2) 바람직하게는, 온도 감지 부재 및 간극 조절 기구는, 프론트 커버와 피스톤의 사이에 배치되어 있다.
(3) 바람직하게는, 이 장치는, 피스톤과 터빈의 사이에 배치된 유실 플레이트를 더 구비하고 있다. 그리고, 피스톤과 유실 플레이트의 사이에는, 피스톤을 프론트 커버 측으로 이동시키기 위한 작동유가 공급되는 록업용 유실이 형성되어 있다.
여기서는, 록업용 유실에 작동유를 공급함으로써 피스톤을 작동시켜, 신속하게 록업 온의 상태로 할 수 있다.
(4) 바람직하게는, 프론트 커버와 피스톤의 사이에는, 록업의 해제 시에 록업용 유실에서 발생하는 유압을 캔슬하기 위한 캔슬용 유실(cancellation oil chamber)이 형성되어 있다. 그리고, 온도 감지 부재와 간극 조절 기구는 캔슬용 유실에 배치되어 있다.
(5) 바람직하게는, 이 장치는 환형(環形)의 지지용 보스(boss)를 더 구비하고 있다. 지지용 보스는, 프론트 커버의 내주부(內周部)에 고정되고, 피스톤의 내주단면(內周端面)을 슬라이드 가능하게 지지하는 피스톤 지지부와, 유실 플레이트의 내주부가 연결된 연결부를 가진다. 그리고, 지지용 보스에는, 록업용 유실 및 캔슬용 유실의 각각에 연통하는 유로(油路)가 형성되어 있다.
(6) 바람직하게는, 프론트 커버는, 클러치 디스크가 압접(壓接)되는 마찰면을 가지고 있다. 또한, 바람직하게는, 이 장치는, 클러치 디스크를 협지하도록 마찰면에 대향하여 배치되고, 피스톤에 의해 압압되는 프레셔 플레이트(pressure plate)를 더 구비하고 있다.
(7) 바람직하게는, 이 장치는, 클러치 디스크로부터의 토크를 터빈에 전달하고, 또한 토션(torsion) 진동을 흡수·감쇠시키는 댐퍼(damper) 기구를 더 구비하고 있다.
이상과 같은 본 발명에서는, 온도에 따라 클러치부의 간극을 적절하게 설정할 수 있고, 또한 이를 위한 기구의 설계 자유도를 크게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 록업 장치를 구비한 토크 컨버터의 단면 구성도이다.
도 2는 도 1의 일부를 추출하여 나타낸 도면이다.
도 3은 클러치 디스크를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 4는 프레셔 플레이트와 커버 플레이트의 걸어맞춤부를 나타낸 정면 부분도이다.
도 5는 피스톤과 커버 플레이트의 걸어맞춤부를 나타낸 정면 부분도이다.
도 6은 도 1의 일부를 추출하여 나타낸 확대도이다.
도 7은 피스톤과 커버 플레이트의 걸어맞춤 구조를 나타낸 외관 사시도이다.
도 8은 리턴 기구를 나타내는 평면 단면도이다.
도 9는 댐퍼 기구를 설명하기 위한 단면 구성도이다.
[토크 컨버터의 전체 구성]
도 1은 본 발명의 일 실시형태가 채용된 토크 컨버터(1)의 종단면도이다. 토크 컨버터(1)는, 엔진의 크랭크 샤프트(crankshaft)로부터 트랜스미션의 입력 샤프트에 토크를 전달하기 위한 장치이다. 도 1의 좌측에 도시하지 않은 엔진이 배치되고, 도 1의 우측에 도시하지 않은 트랜스미션이 배치되어 있다. 도 1에 나타내는 O-O가 토크 컨버터(1)의 회전축이다.
토크 컨버터(1)는, 주로, 프론트 커버(2)와, 3종의 날개차(임펠러(impeller)(3), 터빈(4) 및 스테이터(5)로 이루어지는 토크 컨버터 본체(6)와, 록업 장치(7)를 구비하고 있다.
[프론트 커버(2)]
프론트 커버(2)는, 원판형의 부재로서, 내주단(內周端)에는 센터 보스(8)가 용접에 의해 고정되어 있다. 센터 보스(8)는, 축 방향으로 연장되는 원통 형상의 부재이며, 크랭크 샤프트(도시하지 않음)의 중심공(中心孔) 내에 삽입되는 것이다.
그리고, 도시하지 않지만, 프론트 커버(2)는 플렉시블 플레이트를 통하여 엔진의 크랭크 샤프트에 연결되도록 되어 있다. 즉, 프론트 커버(2)의 외주측 및 엔진측의 면에는, 원주 방향에 등간격으로 복수의 볼트(9)가 고정되어 있고, 이 볼트(9)에 나사 결합하는 너트에 의해, 플렉시블 플레이트의 외주부가 프론트 커버(2)에 고정되어 있다.
프론트 커버(2)의 외주부에는, 축방향 트랜스미션 측으로 연장되는 외주측 통형부(2a)가 형성되어 있다. 이 외주측 통형부(2a)의 선단에 임펠러(3)가 용접에 의해 고정되어 있다. 그 결과, 프론트 커버(2)와 임펠러(3)에 의해, 내부에 작동유가 충전되는 유체실이 형성되어 있다.
또한, 프론트 커버(2)의 직경 방향 중간부에 있어서, 터빈측의 측면에는, 환형의 평탄부(2b)가 형성되어 있다. 평탄부(2b)는, 그 내외주부에 비교하여 터빈측으로 돌출하여 형성되어 있고, 평탄부(2b)의 표면이 마찰면으로서 기능하는(이하, 평탄부(2b)를 「마찰면(2b)」이라고 함).
[임펠러(3)]
임펠러(3)는, 주로, 임펠러 쉘(impeller shell)(10)과, 그 내측에 고정된 복수의 임펠러 블레이드(impeller blade)(11)로 구성되어 있다. 그리고, 임펠러 쉘(10)의 외주측 선단부가, 전술한 바와 같이, 프론트 커버(2)에 용접되어 있다. 그리고, 임펠러 쉘(10)의 내주단부(內周端部)에는, 트랜스미션 측으로 연장되는 통형부가 형성되어 있다.
[터빈(4)]
터빈(4)은 유체실 내에서 임펠러(3)에 대하여 축 방향으로 대향하여 배치되어 있다. 터빈(4)은, 주로, 터빈 쉘(14)과, 그 내부에 고정된 복수의 터빈 플레이트(15)와, 터빈 쉘(14)의 내주단부에 고정된 터빈 허브(16)로 구성되어 있다. 터빈 쉘(14)과 터빈 허브(16)는 복수의 리벳(17)에 의해 고정되어 있다.
터빈 허브(16)는, 플랜지부(flange part)(16a)와, 통형부(16b)와, 댐퍼 지지부(16c)를 가지고 있다. 플랜지부(16a)는, 원판형이며, 터빈 쉘(14)의 내주단부가 고정되어 있다. 통형부(16b)는, 플랜지부(16a)의 내주부로부터 트랜스미션 측으로 연장되어 형성되어 있다. 통형부(16b)의 내주부에는 스플라인 구멍(spline hole)(16d)이 형성되어 있고, 이 스플라인 구멍(16d)이, 트랜스미션의 입력 샤프트(도시하지 않음)의 선단에 형성된 스플라인 축과 맞물림 가능하다. 댐퍼 지지부(16c)는, 플랜지부(16a)의 외주부를 연장하여 형성되어 있다. 댐퍼 지지부(16c)의 상세한 것에 대해서는 후술한다.
터빈 허브(16)의 내주단부에 있어서, 통형부(16b)와는 반대측(엔진측)에는, 칼라(collar)(18)가 고정되어 있다. 칼라(18)는, 터빈 허브(16)의 내주단부에 있어서, 직경 방향에 있어서 통형부(16b)와 대략 동일한 위치로부터 엔진측으로 연장되어 있다.
[스테이터(5)]
스테이터(5)는, 임펠러(3)의 내주부와 터빈(4)의 내주부의 사이에 배치되고, 터빈(4)으로부터 임펠러(3)로 되돌아가는 작동유의 흐름을 정류하기 위한 기구다. 스테이터(5)는 수지나 알루미늄 합금 등에서 주조(鑄造)에 의해 일체로 형성되어 있다. 스테이터(5)는, 주로, 원판형의 스테이터 쉘(20)과, 스테이터 쉘(20)의 외주측에 스테이터 쉘(20)과 일체로 형성된 복수의 스테이터 블레이드(21)를 가지고 있다. 스테이터 쉘(20)은, 원웨이 클러치(22)를 통하여 고정 샤프트(도시하지 않음)에 연결되어 있다.
스테이터 쉘(20)과 임펠러 쉘(10)의 사이, 및 스테이터 쉘(20)과 터빈 허브(16)의 플랜지부(16a)의 사이에는, 각각 트러스트 베어링(23, 24)이 배치되어 있다.
[록업 장치(7)]
록업 장치(7)는, 프론트 커버(2)와 터빈(4)의 사이에 배치되고, 프론트 커버(2)로부터 터빈(4)에 동력을 직접 전달하는 것이다. 이 록업 장치(7)는, 도 2에 확대하여 나타낸 바와 같이, 클러치 디스크(28)와, 프레셔 플레이트(29)와, 피스톤(30)과, 피스톤 작동 기구(31)와, 댐퍼 기구(34)를 가지고 있다.
<클러치 디스크(28)>
클러치 디스크(28)는, 환형으로 형성되어 있고, 프론트 커버(2)의 마찰면(2b)에 압접 가능하다. 클러치 디스크(28)는, 환형의 코어 플레이트(36)와, 코어 플레이트(36)의 양측면에 고정된 환형의 마찰 부재(37)를 가지고 있다. 코어 플레이트(36)의 외주부는, 마찰 부재(37)의 외경보다 크고, 마찰 부재(37)로부터 외주측으로 돌출한 부분이 터빈측에 소정 각도로 구부려져 있다. 그리고, 이 구부러진 부분에, 복수의 걸어맞춤 돌기(36a)가 형성되어 있다.
또한, 클러치 디스크(28)는, 도 3에 확대하여 나타낸 바와 같이, 록업 오프(동력 전달의 해제)의 자유 상태에서, 경사지도록 형성되어 있다. 구체적으로는, 클러치 디스크(28)의 내주측이, 외주측에 비교하여 프론트 커버(2) 측에 위치하도록 경사져 있다. 이 때문에, 록업 오프의 상태에서는, 클러치 디스크(28)의 내주단이 프론트 커버(2)의 마찰면(2b)에 대하여 환형으로 선접촉하고, 클러치 디스크(28)의 외주단이 프레셔 플레이트(29)에 대하여 환형으로 선접촉한다. 이러한 구성에 의해, 록업 오프의 상태에서, 드래그 토크(drag torque)가 경감된다.
<프레셔 플레이트(29)>
프레셔 플레이트(29)는, 클러치 디스크(28)과 피스톤(30)의 사이에 축 방향으로 이동 가능하도록 배치되어 있다. 프레셔 플레이트(29)는, 피스톤(30)에 의해 압압되고, 클러치 디스크(28)를 프론트 커버(2) 측으로 압압한다. 또한, 프레셔 플레이트(29)는, 환형으로 형성되어 있고, 외경은 클러치 디스크(28)의 마찰 부재(37)의 외경보다 크고, 내경(內徑)은 마찰 부재(37)의 내경보다 작다. 프레셔 플레이트(29)의 내주단부에는, 도 4에 확대하여 나타낸 바와 같이, 원주 방향에 소정의 간격으로 복수의 홈(29a)이 형성되어 있다. 각각의 홈(29a)은, 직경 방향으로 소정의 깊이를 가지고, 내주측이 개구되어 있다. 그리고, 도 4는 프레셔 플레이트(29)를 프론트 커버(2) 측로부터 본 도면이다.
<피스톤(30)>
피스톤(30)은, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 프론트 커버(2)와 터빈(4)의 사이에 배치되고, 축 방향으로 이동 가능하다. 피스톤(30)은, 원판형의 수압부(受壓部)(30a)와, 제1 돌출부(30b)와, 제2 돌출부(30c)와, 외주 원판부(30d)를 가지고 있다. 그리고, 수압부(30a)와 외주 원판부(30d)에 의해 본체부가 형성되어 있다.
수압부(30a)는 작동유의 압력을 받는 부분이며, 제1 돌출부(30b)는 수압부(30a)의 외주부에, 터빈(4) 측으로 돌출하여 형성되어 있다. 수압부(30a)의 외주단부는 프론트 커버(2) 측으로 경사지게 연장되어 있어, 제2 돌출부(30c)는, 이 경사지게 연장된 부분의 선단에, 프론트 커버(2) 측으로 더욱 돌출하여 형성되어 있다.
외주 원판부(30d)는, 수압부(30a)와 일체로, 수압부(30a)에 대하여 프론트 커버 측에 오프셋되어 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 외주 원판부(30d)의 내주부에는, 원주 방향에 소정의 간격으로 복수의 개구(30e)가 형성되어 있다. 복수의 개구(30e)는 축 방향으로 관통하고 있다. 그리고, 도 5는 피스톤(30)을 프론트 커버(2) 측로부터 본 도면이다.
또한, 외주 원판부(30d)의 외주단부에는, 환형의 압압부(30f)가 형성되어 있다. 압압부(30f)는, 외주 원판부(30d)의 외주단부에, 프론트 커버(2) 측으로 돌출하여 형성되어 있다. 이 압압부(30f)는, 프레셔 플레이트(29)의 직경 방향의 폭의 대략 중앙부와 맞닿도록 형성되어 있다. 압압부(30f)는, 프레셔 플레이트(29)를 통하여, 마찰 부재(37)의 직경 방향의 폭의 중앙 위치로부터 내주측으로 20%, 외주측으로 10%의 사이의 영역을 압압하는 것이 바람직하다.
<코어 플레이트(36), 프레셔 플레이트(29), 피스톤(30)의 강성>
코어 플레이트(36), 프레셔 플레이트(29), 및 피스톤(30)의 굽힘 강성은, 피스톤(30)이 가장 높고, 프레셔 플레이트(29)는 피스톤(30)보다 낮고, 코어 플레이트(36)는 가장 낮게 설정되어 있다.
코어 플레이트(36), 프레셔 플레이트(29), 및 피스톤(30)을 이상과 같은 사양으로 하고 있으므로, 프론트 커버(2)(특히 마찰면(2b)이 형성된 부분)가 변형된 경우, 피스톤(30)으로 프레셔 플레이트(29) 및 클러치 디스크(28)를 압압하면, 프레셔 플레이트(29) 및 클러치 디스크(28)는, 프론트 커버(2)의 변형을 따라서 변형하게 된다.
<피스톤 작동 기구(31)>
피스톤(30)은, 피스톤 작동 기구(31)에 의해 축 방향으로 작동한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 피스톤 작동 기구(31)는, 지지용 보스(40)와, 커버 플레이트(유실 플레이트)(41)와, 리턴 기구(42)를 가지고 있다.
-지지용 보스(40)-
지지용 보스(40)는, 도 2 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 프론트 커버(2)의 내주부에 고정되어 있다. 구체적으로는, 지지용 보스(40)는, 센터 보스(8)의 일부이며, 센터 보스(8)의 터빈(4) 측단부로부터 축 방향으로 연장되는 통형으로 형성되어 있다. 지지용 보스(40)는, 제1 고정부(40a)와, 피스톤 지지부(40b)와, 제2 고정부(40c)와, 제1 중간부(40d)와, 제2 중간부(40e)를 가지고 있다. 그리고, 도 6은 도 1의 확대 부분도이다.
제1 고정부(40a)는, 외주면에 프론트 커버(2)의 내주단면(內周端面)이 용접에 의해 고정되어 있다. 즉, 제1 고정부(40a)의 외주면에 프론트 커버(2)의 내주단면이 삽입되어 고정되어 있는 것에 의해, 센터 보스(8)에 대하여 프론트 커버(2)가 직경 방향으로 축 정렬되어 있다.
피스톤 지지부(40b)는, 외경이 제1 고정부(40a)의 외경보다 크게 형성되어 있다. 피스톤 지지부(40b)의 외주면에는, 피스톤(30)의 내주단면이 슬라이드 가능하게 지지되어 있다. 또한, 피스톤 지지부(40b)의 외주면에는, 실링 부재(45)가 장착되어 있다. 이 실링 부재(45)에 의해, 피스톤 지지부(40b)의 외주면과 피스톤(30)의 내주단면의 사이가 실링되어 있다. 그리고, 피스톤 지지부(40b)의 프론트 커버(2) 측의 측면은, 내주측으로 가는 것에 의해 프론트 커버(2) 측으로부터 이격되도록 경사지고 있다.
제2 고정부(40c)는, 외경이 피스톤 지지부(40b)의 외경보다 작다. 즉, 피스톤 지지부(40b)와 제2 고정부(40c)는 높이가 다르게 형성되어 있다. 이 제2 고정부(40c)의 외주면에, 커버 플레이트(41)의 내주단면이 용접에 의해 고정되어 있다. 제2 고정부(40c)의 외경을, 실링 부재(45)가 장착된 피스톤 지지부(40b)의 외경보다 작게 함으로써, 제2 고정부(40c)에 커버 플레이트(41)을 용접했을 때에도, 용접에 의한 피스톤 지지부(40b)의 불균일을 억제할 수 있다. 따라서, 피스톤 지지부(40b)와 피스톤(30)의 사이의 실링성(sealing performance)이 향상된다.
제1 중간부(40d)는, 제1 고정부(40a)와 피스톤 지지부(40b)의 사이에 형성되어 있다. 제1 중간부(40d)의 외주면은, 프론트 커버(2) 측으로부터 터빈(4) 측을 향하여 직경이 커지도록 경사지고 있다. 제1 중간부(40d)의 외주면의 최소 직경은 제1 고정부(40a)의 직경보다 크고, 최대 직경은 피스톤 지지부(40b)의 직경보다 작다.
제2 중간부(40e)는, 피스톤 지지부(40b)와 제2 고정부(40c)의 사이에 형성되어 있다. 제2 중간부(40e)의 외주면은, 프론트 커버(2) 측으로부터 터빈(4) 측을 향하여 직경이 작아지도록 경사지고 있다. 제2 중간부(40e)의 외주면의 최대 직경은 피스톤 지지부(40b)의 직경보다 작고, 최소 직경은 제2 고정부(40c)의 직경보다 크다.
그리고, 지지용 보스(40)의 터빈(4) 측의 단면과 터빈 허브(16)의 사이에는, 트러스트 와셔(46)가 배치되어 있다. 트러스트 와셔(46)의 표면에는, 적어도 하나의 직경 방향에 대한 홈이 형성되어 있다.
-커버 플레이트(41)-
커버 플레이트(41)는, 프론트 커버(2)와의 사이에 피스톤(30)의 수압부(30a)를 협지하도록 배치되어 있다. 커버 플레이트(41)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본체부(41a)와, 실링부(41b)와, 토크 전달부(41c)를 가지고 있다.
본체부(41a)는, 원판형으로 형성되어 있고, 전술한 바와 같이, 내주단면이 지지용 보스(40)의 제2 고정부(40c)의 외주면에 용접에 의해 고정되어 있다.
실링부(41b)는, 본체부(41a)의 외주부에 형성되어 있고, 터빈(4) 측으로 패인 오목부(41d)를 가지고 있다. 이 오목부(41d)에, 피스톤(30)의 제1 돌출부(30b)가 삽입되어 있다. 제1 돌출부(30b)의 외주부에는 실링 부재(47)가 장착되어 있고, 실링 부재(47)의 외주부가 오목부(41d)의 내주면과 맞닿아 있다. 따라서, 이 실링 부재(47)에 의해, 피스톤(30)과 커버 플레이트(41)의 사이에 록업용 유실(C1)이 형성되어 있다.
토크 전달부(41c)는, 실링부(41b)의 더욱 외주측에 형성되어 있다. 토크 전달부(41c)는, 실링부(41b)의 외주부으로부터 프론트 커버 측으로 연장되는 복수의 걸어맞춤 돌기(이하, 「걸어맞춤 돌기(41c)」로 기재함)이다. 이 걸어맞춤 돌기(41c)는, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 피스톤(30)에 형성된 개구(30e)를 관통하고, 프레셔 플레이트(29)의 내주단부에 형성된 홈(29a)에 걸어맞추어져 있다. 도 7에, 커버 플레이트(41) 및 피스톤(30)을 터빈(4) 측로부터 본 사시도를 나타내고 있다.
이와 같은 구성에 의해, 커버 플레이트(41)에 전달된 토크를, 프레셔 플레이트(29)에 전달할 수 있다. 또한, 토크 전달부로서의 걸어맞춤 돌기(41c)의 원주 방향의 치수와 피스톤(30)의 개구(30e)의 원주 방향의 치수를 적절하게 설정함으로써, 커버 플레이트(41)에 대한 피스톤(30)의 상대(相對) 회전을 규제할 수 있다.
-리턴 기구(42)-
리턴 기구(42)는, 도 2 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 프론트 커버(2)와 피스톤(30)의 사이에 배치되어 있다. 도 8은, 프론트 커버(2) 및 피스톤(30)의 리턴 기구(42)가 배치된 부분의 평면 단면도이며, 외주측로부터 본 도면이다. 구체적으로는, 리턴 기구(42)는, 프론트 커버(2)의 피스톤(30) 측의 측면에 형성된 오목부(2g)와, 피스톤(30)의 프론트 커버(2) 측의 측면에 형성된 오목부(30g)의 사이에 배치되어 있다. 리턴 기구(42)는, 피스톤(30)을 프론트 커버(2)의 마찰면으로부터 이격하는 방향으로 가압하는 기구이며, 피스톤(30)을 프론트 커버(2)로부터 이격하는 방향으로 가압하고, 또한 프론트 커버(2)의 마찰면(2b)과 피스톤(30)의 압압부(30f)의 사이의 간극을 조정한다. 리턴 기구(42)는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 바이메탈제의 리턴 스프링(온도 감지 부재)(50)과, 캠 기구(간극 조절 기구)(51)에 의해 구성되어 있다.
리턴 스프링(50)은, 프론트 커버(2)에 고정된 지지 부재(52)와, 캠 기구(51)의 일단의 사이에 좌우 방향으로 연장하여 배치되어 있다. 리턴 스프링(50)은, 작동유 온도가 낮을 때는, 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 스프링 길이가 짧아지도록 변형한다. 또한, 리턴 스프링(50)은, 작동유 온도가 높을 때는, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 스프링 길이가 길어지도록 변형한다.
캠 기구(51)는, 프론트 커버(2)의 오목부(2g)에 고정된 제1 캠 부재(55)와, 피스톤(30)의 오목부(30g)에 고정된 제2 캠 부재(56)를 가지고 있다.
제1 캠 부재(55)는, 좌우 방향으로 연장되는 블록형의 부재이며, 제1 경사면(55a)과, 홈(55b)과, 제2 경사면(55c)을 가지고 있다. 제1 경사면(55a)은, 제1 캠 부재(55)에 일단부의 외주면에 형성되어 있고, 일단으로부터 타단을 향하여 두께가 얇아지도록 경사지고 있다. 홈(55b)은, 제1 경사면(55a)의 타단측에 소정의 폭으로 형성되어 있고, 직경 방향으로 관통하고 있다. 제2 경사면(55c)은, 홈(55b)의 타단측의 일부를 덮도록 형성된 돌기부의 내주면에 형성되어 있다. 제2 경사면(55c)은, 제1 경사면(55a)과 동일한 방향으로 경사지고 있다. 이 제1 캠 부재(55)의 타단면에, 리턴 스프링(50)의 일단이 고정되어 있다.
제2 캠 부재(56)는, 좌우 방향으로 연장되는 블록형의 부재이며, 제1 경사면(56a)와, 걸어맞춤부(56b)와, 제2 경사면(56c)을 가지고 있다. 걸어맞춤부(56b)는, 제2 캠 부재(56)에 있어서, 제1 캠 부재(55) 측으로 돌출한 부분이며, 제1 캠 부재(55)의 홈(55b)에 삽입 가능하다. 그리고, 제1 경사면(56a)은, 걸어맞춤부(56b)의 제1 캠 부재(55) 측에 형성되어 있고, 제1 캠 부재(55)의 제1 경사면(55a)과 동일 방향으로 동일한 각도로 경사지고 있다. 그리고, 양쪽 캠 부재(55, 56)의 제1 경사면(55a, 56a)은 서로 맞닿아 슬라이드 가능하다. 또한, 제2 경사면(56c)은, 걸어맞춤부(56b)의 제1 경사면(56a)과는 반대측에 형성되어 있고, 제1 캠 부재(55)의 제2 경사면(55c)과 동일 방향으로 동일한 각도로 경사지고 있다. 그리고, 양쪽 캠 부재(55, 56)의 제2 경사면(55c, 56c)은 서로 맞닿아 슬라이드 가능하다.
-리턴 기구(42)의 작용-
이러한 리턴 기구(42)에서는, 분위기 온도가 저온인 경우에는, 리턴 스프링(50)이 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이 수축한다. 이 때문에, 도 8의 (a)에 있어서, 제1 캠 부재(55)가 제2 캠 부재(56)에 대하여 우측 방향으로 이동한다. 이렇게 되면, 제1 및 제2 캠 부재(55, 56)의 제1 경사면(55a, 56a)의 슬라이드에 의해, 피스톤(30)이 프론트 커버(2)로부터 이격되도록 이동한다. 이 때문에, 피스톤(30)과 프론트 커버(2)의 사이의 간극, 즉 클러치 디스크(28)가 설치된 부분의 간극(클러치 디스크(28)의 유격 허용값)이 커진다. 따라서, 클러치 디스크(28) 부분에서의 드래그 토크를 작게 억제할 수 있다.
한편, 분위기 온도가 높아져서, 예를 들면, 상온이 되면, 리턴 스프링(50)이 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이 신장(伸長)한다. 이 때문에, 도 8의 (b)에 있어서, 제1 캠 부재(55)가 제2 캠 부재(56)에 대하여 좌측 방향으로 이동한다. 이렇게 되면, 제1 및 제2 캠 부재(55, 56)의 제2 경사면(55c, 56c)의 슬라이드에 의해, 피스톤(30)이 프론트 커버(2)으로 근접하도록 이동한다. 이 때문에, 피스톤(30)과 프론트 커버(2)의 사이의 간극, 즉 클러치 디스크(28)이 설치된 부분의 간극(클러치 디스크(28)의 유격 허용값)이 작아진다. 따라서, 신속하게 록업시키는 것이 가능하다.
<유압 회로>
피스톤 작동 기구(31)의 구성에 의해, 도 2에 나타낸 바와 같이, 피스톤(30)의 수압부(30a)와 커버 플레이트(41)의 본체부(41a)의 사이에는, 록업용 유실(C1)이 형성되어 있다. 또한, 프론트 커버(2)의 직경 방향 중간부와 내주부의 사이에는, 축 방향으로 연장되는 통형의 단차부(step part)(2c)가 형성되어 있고, 이 단차부(2c)의 외주면에는, 실링 부재(57)가 장착되어 있다. 실링 부재(57)는, 피스톤(30)의 제2 돌출부(30c)의 내주면과 맞닿아 있다. 따라서, 피스톤(30)의 수압부(30a)와 프론트 커버(2)의 사이에는, 록업 오프 시에 록업용 유실(C1)에서 발생하는 유압을 캔슬하기 위한 캔슬용 유실(C2)이 형성되어 있다.
그리고, 프론트 커버(2)의 단차부(2c)에 장착된 실링 부재(57)는, 통상적인 실링 부재(예를 들면, 제1 돌출부(30b)에 장착된 실링 부재(47))보다 실링 성능이 뒤떨어진다. 구체적으로는, 실링 부재(57)를 단차부(2c)에 장착한 상태에서도, 실링 부재(57)의 맞댐부의 간극이, 통상 설정되어 있는 간극보다 넓어지게 설정되어 있다. 이 때문에, 실링 부재(57)가 장착된 부분에서는, 다른 실링부에 비해 작동유의 누출량이 많아진다.
지지용 보스(40)에는, 도 2 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 직경 방향으로 관통하는 제1 유로(P1) 및 제2 유로(P2)가 형성되어 있다. 제1 유로(P1)는, 지지용 보스(40)의 제2 중간부(40e)의 경사면에 개구되고, 록업용 유실(C1)과 지지용 보스(40)의 내주부의 공간을 연통한다. 제2 유로(P2)는, 제1 중간부(40d)의 경사면에 개구되고, 캔슬용 유실(C2)과 지지용 보스(40)의 내주부의 공간을 연통한다. 칼라(18)에는, 환형의 홈(18a)이 형성되어 있고, 이 홈(18a)에, 직경 방향으로 관통하는 복수의 제3 유로(P3)가 형성되어 있다. 그리고, 제2 유로(P2)는 제3 유로(P3)와 연통되어 있다.
<댐퍼 기구(34)>
댐퍼 기구(34)는, 클러치 디스크(28)와 터빈(4)의 사이에 배치되고, 클러치 디스크(28)로부터의 토크를 터빈(4)에 전달하는 것이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 댐퍼 기구(34)는, 걸어맞춤 부재(60)와, 드라이브 플레이트(61)와, 드리븐 플레이트(62)와, 복수의 토션 스프링(63)을 가지고 있다.
걸어맞춤 부재(60)는, 고정부(60a)와, 각각 복수의 제1 걸어맞춤부(60b) 및 제2 걸어맞춤부(60c)를 가지고 있다. 고정부(60a)는, 환형으로 형성되고, 리벳(65)에 의해 드라이브 플레이트(61)에 고정되어 있다. 복수의 제1 걸어맞춤부(60b)는, 고정부(60a)의 외주단을 프론트 커버(2) 측으로 구부려서 형성되어 있고, 클러치 디스크(28)의 코어 플레이트(36)의 외주에 형성된 걸어맞춤 돌기(36a)에 맞물려 있다. 클러치 디스크(28)는, 제1 걸어맞춤부(60b)에 대하여, 축 방향으로는 이동 가능하며, 상대 회전은 금지되어 있다. 복수의 제2 걸어맞춤부(60c)는, 고정부(60a)의 외주단을 터빈(4) 측으로 구부려서 형성되어 있다.
드라이브 플레이트(61)는, 환형으로 형성되어 있고, 피스톤(30)과 터빈(4)의 사이에 배치되어 있다. 드라이브 플레이트(61)는, 걸어맞춤 부재(60)에 전달된 토크를 토션 스프링(63)에 전달한다. 드라이브 플레이트(61)는, 원판부(61a)와, 복수의 지지부(61b)와, 복수의 걸어맞춤부(61c)를 가지고 있다.
원판부(61a)의 내주단면은, 터빈(4) 측으로 구부러져, 위치 결정부(61d)가 되어 있다. 이 위치 결정부(61d)가, 터빈 허브(16)의 외주단부에 형성된 지지부(16c)에 의해 지지되어, 직경 방향 및 축 방향으로 위치 결정되고 있다. 원판부(61a)의 외주부에는, 축 방향으로 관통하는 구멍(61e)이 형성되어 있다. 이 구멍(61e)을, 걸어맞춤 부재(60)의 제2 걸어맞춤부(60c)가 관통하고, 터빈(4) 측으로 연장되어 있다.
지지부(61b)는, 원판부(61a)의 외주부에 형성되고, 단면 C자형이다. 이 지지부(61b)에, 복수의 토션 스프링(63)이 수용되어 있고, 지지부(61b)에 의해, 토션 스프링(63)의 직경 방향 및 프론트 커버(2) 측으로의 이동이 규제되고 있다.
걸어맞춤부(61c)는, 원판부(61a)의 외주부에 있어서, 인접하는 지지부(61b)의 사이에 형성되어 있다. 걸어맞춤부(61c)의 일부가, 지지부(61b)에 수용된 토션 스프링(63)의 양 단면에 걸어맞추어져 있다.
드리븐 플레이트(62)는, 대략 원판형으로 형성되어 있고, 드라이브 플레이트(61)과 터빈(4)의 사이에 배치되어 있다. 드리븐 플레이트(62)는, 토션 스프링(63)에 전달된 토크를 터빈 허브(16)에 전달하는 것이다. 드리븐 플레이트(62)는, 내주단부가 리벳(17)에 의해 터빈 쉘(14) 및 터빈 허브(16)에 고정되어 있다. 또한, 드리븐 플레이트(62)는, 터빈 쉘(14)의 측면을 따라 외주측으로 연장되어 있고, 외주부에 형성된 걸어맞춤부(62a)가 토션 스프링(63)의 양단면에 걸어맞추어져 있다.
[동작]
록업 장치(7)에 있어서, 록업을 해제(록업 오프)할 경우에는, 록업용 유실(C1)은 드레인에 접속된다. 따라서, 록업용 유실(C1) 내의 작동유는, 제1 유로(P1)를 통하여 탱크 측으로 되돌려진다. 이러한 상태에서는, 피스톤(30)의 압압부(30f)에 의한 프레셔 플레이트(29)로의 압압력이 해제된다. 따라서, 록업 오프(동력 전달이 해제된 상태)이며, 프론트 커버(2)로부터의 토크는, 작동유를 통하여 임펠러(3)로부터 터빈(4)에 전달되고, 터빈 허브(16)를 통하여 트랜스미션의 입력 샤프트에 전달된다.
그리고, 이 록업 오프 시에, 록업용 유실(C1)에 잔존하는 작동유에 원심력이 작용하고, 이로써 피스톤(30)이 프론트 커버(2) 측으로 가압되는 경우가 있다. 피스톤(30)이 프론트 커버(2) 측으로 이동하면, 클러치 디스크(28)에 의한 드래그 토크가 커진다.
이에, 이 장치에서는, 전술한 바와 같이, 실링 부재(57)로부터의 누출량이, 통상의 누출량보다 많아지도록 하고 있다. 이 때문에, 실링 부재(57)로부터 누출된 작동유가 캔슬용 유실(C2)로 침입하여, 피스톤(30)의 프론트 커버(2) 측으로의 이동을 억제하고 있다. 즉, 록업용 유실(C1)에서의 작동유의 원심력에 의해 작용하는 피스톤(30)으로의 압압력을, 실링 부재(57)로부터 캔슬용 유실(C2)로 누출되는 작동유에 의해 캔슬하도록 하고 있다.
한편, 록업 장치(7)에 있어서, 록업 온(동력 전달 상태)으로 하는 경우에는, 캔슬용 유실(C2)을 드레인에 접속하고, 또한 록업용 유실(C1)에 작동유를 공급한다. 즉, 칼라(18)의 단면에 작동유를 공급하고, 또한 제1 유로(P1)를 통하여, 작동유를 록업용 유실(C1)에 공급한다. 이로써, 피스톤(30)은 프론트 커버(2) 측으로 이동하고, 프레셔 플레이트(29)를 프론트 커버(2) 측으로 이동시킨다. 이 때문에, 클러치 디스크(28)가 프론트 커버(2)와 프레셔 플레이트(29)의 사이에 협지되어, 록업 온의 상태가 된다.
이 록업 온의 상태에서는, 프론트 커버(2)로부터의 토크는, 지지용 보스(40)→커버 플레이트(41)→프레셔 플레이트(29)→클러치 디스크(28)의 경로를 통하여, 또한 프론트 커버(2)로부터 클러치 디스크(28)를 통하여 댐퍼 기구(34)에 전달된다.
이상의 토크 전달 경로에 있어서, 커버 플레이트(41)와 프레셔 플레이트(29)의 사이는, 걸어맞춤 돌기(41c)와 홈(29a)의 맞물림에 의해 토크 전달이 행해진다. 걸어맞춤 돌기(41c)와 홈(29a)의 사이에는 간극이 존재하므로, 클림음이 발생한다. 이 클림음은, 프론트 커버(2)에 전달되어서 외부로 누출된다. 그러나, 본 실시형태의 장치에서는, 기어 노이즈가 발생하는 부분(걸어맞춤 돌기(41c)와 홈(29a)과의 걸어맞춤부)과 프론트 커버(2)의 사이의 전달 경로가 길게 설정되어 있으므로, 기어 노이즈가 프론트 커버(2)에 전달되는 사이에 감쇠한다. 이 때문에, 기어 노이즈가 외부로 누출되기 어렵게 된다.
댐퍼 기구(34)에 있어서는, 걸어맞춤 부재(60)에 입력된 토크는, 토션 스프링(63) 및 드리븐 플레이트(62)를 통하여 터빈(4)에 전달되고, 또한 터빈 허브(16)를 통하여 트랜스미션의 입력 샤프트에 전달된다.
이상과 같은 록업 장치(7)의 작동 중에 있어서, 작동유의 압력이나 원심력에 의해, 프론트 커버(2)의 내주측이, 외주측에 비교하여 넓어지도록 변형되는 경우가 있다. 프론트 커버(2)(특히 마찰면(2b))이 변형된 상태에서, 클러치 디스크(28)를 압접하면, 클러치 디스크(28)의 전체면이 맞닿지 않고 국부적(局部的)으로 맞닿아서, 클러치 디스크(28)가 이상 마모될 우려가 있다.
그러나, 본 장치에서는, 코어 플레이트(36), 프레셔 플레이트(29), 및 피스톤(30)의 굽힘 강성을, 피스톤(30)>프레셔 플레이트(29)>코어 플레이트(36)로 설정하고 있으므로, 프론트 커버(2)가 변형된 경우라도, 피스톤(30)으로 프레셔 플레이트(29) 및 클러치 디스크(28)를 압압하면, 프레셔 플레이트(29) 및 클러치 디스크(28)는, 프론트 커버(2)의 변형을 따라서 변형하게 된다. 이 때문에, 클러치 디스크(28)의 이상 마모를 억제할 수 있다.
[다른 실시형태]
본 발명은 이상과 같은 실시형태로 한정되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 각종 변형 또는 수정이 가능하다.
상기 실시형태에서는, 클러치부를 클러치 디스크(28)에 의해 구성하였지만, 예를 들면, 프레셔 플레이트의 측면에 마찰 부재를 고정하고, 이 마찰 부재를 프론트 커버(2)의 마찰면(2b)에 압접하도록 해도 된다. 이 경우에는, 클러치 디스크를 생략할 수 있다.
또한, 피스톤을 프론트 커버로부터 분리하기 위한 리턴 기구는, 피스톤과 커버 플레이트의 사이에 배치해도 된다.
[산업상 이용가능성]
본 발명의 록업 장치로는, 온도에 따라 클러치부의 간극을 적절하게 설정할 수 있고, 또한 이를 위한 기구의 설계 자유도를 크게 할 수 있다.
2: 프론트 커버
2b: 마찰면
4: 터빈
28: 클러치 디스크
29: 프레셔 플레이트
30: 피스톤
34: 댐퍼 기구
40: 지지용 보스
40b: 피스톤 지지부
40c: 용접부(연결부)
41: 커버 플레이트(유실 플레이트)
50: 바이메탈제의 리턴 스프링(온도 감지 부재)
51: 캠 기구(간극 조절 기구)
C1: 록업용 유실
C2: 캔슬용 유실
P1: 제1 유로
P2: 제2 유로
P3: 제3유로

Claims (7)

  1. 프론트 커버로부터의 토크(torque)를 토크 컨버터의 터빈을 통하여 트랜스미션 측의 부재에 전달하기 위한 토크 컨버터의 록업(lockup) 장치로서,
    상기 프론트 커버와 상기 터빈의 사이에 배치된 클러치 디스크;
    상기 클러치 디스크를 협지하고 상기 프론트 커버와 대향하여 축 방향으로 이동 가능하게 배치되고, 상기 클러치 디스크를 상기 프론트 커버 측으로 압압(押壓)하기 위한 피스톤;
    주위의 온도에 따라 변형량이 조정되는 온도 감지 부재; 및
    상기 온도 감지 부재의 변형량에 따라, 제1 온도 시에는 상기 프론트 커버와 상기 피스톤의 사이의 간극을 제1 간극으로 조절하고, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도 시에는 상기 프론트 커버와 상기 피스톤의 사이의 간극을 상기 제1 간극보다 좁은 제2 간극으로 조절하는 간극 조절 기구(機構);
    를 포함하는 토크 컨버터의 록업 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 감지 부재 및 상기 간극 조절 기구는, 상기 프론트 커버와 상기 피스톤의 사이에 배치되어 있는, 토크 컨버터의 록업 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피스톤과 상기 터빈의 사이에 배치된 유실(油室) 플레이트를 더 포함하고,
    상기 피스톤과 상기 유실 플레이트의 사이에는, 상기 피스톤을 상기 프론트 커버 측으로 이동시키기 위한 작동유가 공급되는 록업용 유실이 형성되어 있는, 토크 컨버터의 록업 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프론트 커버와 상기 피스톤의 사이에는, 록업의 해제 시에 상기 록업용 유실에서 발생하는 유압을 캔슬하기 위한 캔슬용 유실(cancellation oil chamber)이 형성되어 있고,
    상기 온도 감지 부재와 상기 간극 조절 기구는 상기 캔슬용 유실에 배치되어 있는, 토크 컨버터의 록업 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프론트 커버의 내주부(內周部)에 고정되고, 상기 피스톤의 내주단면(內周端面)을 슬라이드 가능하게 지지하는 피스톤 지지부와, 상기 유실 플레이트의 내주부가 연결된 연결부를 가지는 환형(環形)의 지지용 보스(boss)를 더 포함하고,
    상기 지지용 보스에는, 상기 록업용 유실 및 상기 캔슬용 유실의 각각에 연통하는 유로(油路)가 형성되어 있는, 토크 컨버터의 록업 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프론트 커버는, 상기 클러치 디스크가 압접(壓接)되는 마찰면을 가지고,
    상기 클러치 디스크를 협지하도록 상기 마찰면에 대향하여 배치되고, 상기 피스톤에 의해 압압되는 프레셔 플레이트(pressure plate)를 더 포함하는 토크 컨버터의 록업 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클러치 디스크로부터의 토크를 상기 터빈에 전달하고, 또한 토션(torsion) 진동을 흡수·감쇠시키는 댐퍼(damper) 기구를 더 포함하는 토크 컨버터의 록업 장치.
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