KR20180064165A - 유압제어형 유동막 제어기술 가변속 토크컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동장치로부터 피구동장치로 동력을 전달하는 연결용 동력전달 장치인 차동커플링에 사용하는 토크컨버터에 관한 것으로서, 피구동체에 요구되는 토오크 또는 회전수 등의 피구동체 특성 변화에 따른 구동장치에 부과되는 구동력을 변환 조절하여 에너지소모 절감하는 차동커플링의 구조에서 가장 중요한 가변기능을 구현하는 방법에 대한 특허이다. 토크컨버터의 내부에 펌프와 터빈 외에 가변기능을 하는 스테이터에 적용된 기존 기술인 피치제어 가이드 베인을 대체하거나 그 성능향상을 시키는 기술에 관한 특허이다.
차동커플링은 전기모터와 같은 구동원의 경우, 전기 모터의 용량 내에서 부분부하 운전이 가능하도록 함으로서, 결국 엔진의 연료소모량을 절감하거나 모터에 공급되는 전력을 줄여줄 수가 있도록 하는 기능을 가진 장치이다.
주요 기능은 차동 기어의 원리를 이용하면서, 동력 분할(Power split) 방식을 활용한 것으로, 이와 같은 방법으로 평균효율을 높이는 가변속? 동력전달 기기의 발명인 것이다.
가장 중요한 요소가 토크컨버터의 가변기능이며 그 기능의 성능을 향상시키는 기술이 본 발명의 핵심이다.

Description

유압제어형 유동막 제어기술 가변속 토크컨버터{Variable Torque Convertor by Separation Control using Fluid Pressure Control}

본 발명은 가변속 유체토오크 컨버터 및 플래닛 기어트레인들로 조합을 이루어 구성된 차동 동력 전달 장치에 관한 것이다.

회전동력 발생 장치인 터빈, 엔진, 풍차, 모터 등의 구동원으로 부터 각종 펌프, 팬, 감속기 및 바퀴 등의 회전기기에 동력을 직접 전달하기 위해서는 축과 축 사이에 연결 장치인 플랜지가 사용된다. 이 플랜지에 동력전달의 기능 외에 진동과 충격 등의 흡수 기능 뿐 아니라 최근에는 동력의 전달량을 조절 및 차단할 수 있는 기능을 추가적으로 가진 유체커플링이라는 추가적 요소가 사용되며, 전달 동력의 특성(토크, 회전속도)을 변환 시킬 수 있는 기어박스를 통하여 감속, 증속 또는 출력의 분할과 같은 기능을 활용하고 있다. 특히 유성치차 배열에 의한, 변속시 변환되는 동력의 회전수가 단속됨이 없이 연속적인 회전수의 변환이 가능하도록 하고 있다.

본 발명은 이들 요소의 추가적 기능을 가진 유체커플링과 플래닛 기어트레인의 조합을 단순 연결이 아닌 융합기능의 작동을 구현하도록 하여 전달동력의 변속기능을 단계적 변환이 아닌 연속적인 변환이 가능하도록 하며, 또한 기존의 유체커플링 대비 동력전달 효율을 획기적으로 높여주는 것이 가능하도록 한 발명이다.

1. 기존의 유체커플링은 내부의 전달 유체 양을 스쿠프 튜브를 통하여 조절함으로서 전달동력을 제어하는데 이때에 펌프측 임펠러와 터빈 휠 사이에서 발생되는 슬립으로 인한 손실 동력이 전달유체의 온도상승을 가져오고 결국은 이러한 온도 상승된 유체의 냉각을 통하여 동력 손실이 초래되며 기기의 효율저하를 초래한다. 본 발명은 이러한 유체의 열손실을 줄이기 위하여 전달 유체의 가이드 베인을 추가하고 가이드 베인의 피치의 조절을 통하여 가능토록 하며, 유동 유체의 양에 따른 유체의 재순환을 효율적으로 되도록 제어하는 것이다.

2. 구동원으로부터 직결되어 동력이 피구동체에 전달되는 경우에, 기동 시 과대한 토오크 부하 및 충격 등 때문에 순조로운 시동을 위한 보조적 장비가 추가적으로 요구 되지만 본 발명은 이러한 문제를 해결한다.

본 발명은 유체 커플링에서 사용되는 방법인 작동 유체 조절을 위한 스쿠프 튜브 대신에 유량 조절이 가능한 가이드 베인을 활용하고 펌프측 임펠러와 터빈측 휠 사이의 전달 동력을 조절하도록 함으로서 작동 유체의 슬립에 의한 열손실량의 일부를 터빈측 휠에 전달 활용 되도록 하며, 동시에 펌프와 같은 피구동체의 부하 변동을 유성치차 배열의 조합을 통하여 개선 시킴으로써 전체적 전달 효율을 향상시킨다.

본 발명에 따른 차동 동력전달 장치는 유체커플링의 펌프 측 임펠러와 터빈 측 휠 사이의 슬립에 의한 손실을 가이드 베인을 통하여 전달 동력으로 활용 되도록 하며, 동시에 피구동원의 회전수 또는 토오크와 같은 동력특성의 변화를 입력축에 연결된 기어 및 출력축에 연결된 기어 등으로 구성된 플래닛 기어트레인의 유성기어 조합을 통하여 흡수 전달 되도록 한다.

도면 2은 본 발명의 구조를 설명하는 개념도이다.
도면 3는 본 발명의 특징중 하나인 유동막제어 기능 설명도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규 특징들은 다음의 첨부 도면에서 설명한다.

도 1은 본 발명의 대표도 이다.

도 2 개념도(단면도)에서 본 발명의 주요한 구조 및 구성품 들을 나타낸다. 구동축(2)는 엔진, 모터 등의 구동원과 연결되어 동력이 입력된다. 입력축을 지지하는 베어링 및 기밀을 유지하기 위한 씰, 작동유를 공급하기 위한 오일펌프 구동 기어 및 펌프측 임펠러(3)가 장착되며, 축의 다른 끝단에는 2차 플래닛 기어트레인의 링기어(7)가 연결된다.

하우징(10)에 고정된 가이드 베인(5)는 펌프측 임펠러에서 터빈측 휠(4)로 분사되는 유압유가 베인의 조절된 각도에 따라 전달되는 동력의 제어를 행한다. 가이드 베인이 유로를 완전 차단하는 각도의 위치로 조정되면, 토오크 컨버터(11)의 기능은 없어지고 구동축에 입력된 동력은 전부 2차 플래닛 기어트레인의 링기어로 전달된다.

작동유로부터 동력을 전달받은 터빈측 휠(4)은 1차 플래닛 기어트레인의 선기어(61)가 일체로 되어 있으며, 이와 맞물려 있는 1차측 플래닛 기어트레인의 유성기어(62)는 고정식으로 2차측 플래닛 기어 트레인의 유성기어(72)로 동력을 전달하여 구동축(2)로부터 직결되어 2차측 플래닛 기어트레인의 링기어(7)에 전달된 동력과 합성되거나 상쇄된다.

도 3는 토오크 컨버터에 부가되는 가이드 베인의 기능을 설명하는 도면이다.

펌프측 임펠러(3)으로부터 분사되는 유압유는 가이드 베인(5)의 각도에 따라 터빈 측 흴(4)의 블레이드에 충돌각을 결정 지으며, 이에 따라 동력의 전달율이 결정 된다.

1. 차동커플링 어셈블리
11. 토오크 컨버터
2. 구동축(입력)
3. 펌프측 임펠러
31. 터빈휠 플랜지
4. 터빈측 휠
5. 제어형 가이드 베인
6. 1차 플래닛기어 트레인 링기어
61. 1차 플래닛기어 트레인 선기어
62. 1차 플래닛기어 트레인 유성기어
7. 2차 플래닛기어 트레인 링기어
71. 2차 플래닛기어 트레인 선기어
72. 2차 플래닛기어 트레인 유성기어.
9. 출력축
10. 하우징

Claims (5)

1. 펌프 임펠러로부터 유체의 운동에너지를 가이드 베인을 통하여 터빈 휠에 동력을 전달하는 동력량을 기존 가이드 베인의 여닫힘에 의한 유량조절이 아니라 가이드 베인을 흐르는 유동막의 분리의 제어를 가이드베인 내외부의 압력조절로 익형표면을 통한 유량조절로 유동막 제어 기술을 사용하는 고정 가이드 베인 요소를 포함하고 가이드 베인의 유량조절기능을 피치 제어가 아닌 유동막 제어로 가변속 기능을 구현하는 토크컨버터.
   
2. 청구항 1의 유동막 제어에 가이드베인의 익형형상의 표면에 내부에서 외부로 통하는 여러 유동로를 사용하여 유동막 제어를 하는 시스템을 사용하는 토크커버터.
   
3. 청구항 2의 가이드 베인의 내부와 외부의 유동을 제어하기 위한 압력을 조절 하는 유압제어시스템이 부착된 토크컨버터.
   
4. 펌프 임펠러로부터 유체의 운동에너지를 가이드 베인을 통하여 터빈 휠에 동력을 전달하는 동력량을 가이드 베인의 여닫힘에 의한 유량조절에 더하여 가이드베인 내외부의 압력조절로 익형표면을 통한 유량조절로 유동막 제어 기술을 사용하여 가이드 베인을 흐르는 유동막의 분리 제어로 원하는 유량제어를 하여 추가적인 제어가 가능한 유동막 제어 및 가변피치 가이드 베인의 요소를 포함하고 가이드 베인의 유량조절기능을 피치 제어와 유동막 제어로 구현하는 토크컨버터.
   
5. 청구항 4의 가이드 베인의 내부와 외부의 유동을 제어하기 위한 압력을 조절 하는 유압제어시스템이 부착된 토크컨버터.
   
   
   

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