KR20180115518A - 래틀 소음 개선형 차량용 토크 컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 록업 클러치의 클러치 드럼과 마찰 플레이트들 사이의 유격에 의한 래틀 소음(Rattle noise)을 효과적으로 개선할 수 있는 차량용 토크 컨버터를 개시한다.
본 발명의 래틀 소음 개선형 차량용 토크 컨버터는 다판식 록업 클러치와 토셔널 댐퍼를 포함하는 토크 컨버터에서, 록업 클러치는 프론트 커버에 결합되는 제1 클러치 드럼, 제1 클러치 드럼에 결합되며 피스톤에 의해 축방향으로 이동하는 다수의 제1 마찰 플레이트, 토셔널 댐퍼에 결합되는 제2 클러치 드럼, 제2 클러치 드럼에 결합되며 제1 마찰 플레이트 사이에 배치되어 축 방향으로 이동하는 제2 마찰 플레이트, 제1 클러치 드럼에 결합되며 제1 마찰 플레이트와 제2 마찰 플레이트를 지지하는 제3 마찰 플레이트, 제3 마찰 플레이트를 제1 클러치 드럼에 끼움 결합하는 키부재를 포함하고, 제1 클러치 드럼의 치합홈에 끼워져 맞물리는 제3 마찰 플레이트는 외주면 상의 끼움돌출부 표면에 부분적으로 탄성부재를 포함한다.

Description

래틀 소음 개선형 차량용 토크 컨버터{Vehicle torque converter reduces rattle noise}

본 발명은 록업 클러치의 클러치 드럼과 마찰 플레이트들 사이의 유격에 의한 래틀 소음(Rattle noise)을 효과적으로 개선하는 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, 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 연결하는 수단인 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 통하여 변속기로 전달될 수 있도록 한다.

이러한 록업 클러치는 축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤을 포함한다. 그리고 피스톤에 의해 록업 클러치가 작동될 때, 회전 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수할 수 있는 토셔널 댐퍼(Torsional damper)가 제공된다.

이와 같은 토크 컨버터의 록업 클러치는 다판 클러치 형태로 구성될 수 있다. 다판 클러치는 클러치 드럼을 포함하며, 클러치 드럼에는 마찰 플레이트들이 축 방향으로 결합된다. 클러치 드럼의 내주면에는 마찰 플레이트들이 끼워질 수 있는 홈들이 축 방향으로 제공된다.

이러한 클러치 드럼의 홈들은 복잡한 구조의 치형으로 이루어지며, 이 홈들을 가공하기 위한 작업이 용이하지 않아 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 클러치 드럼의 홈들 사이로 끼워지는 마찰 플레이트들 간에는 결합 유격으로 인해 작동 시 치타음 즉, 래틀 소음(Rattle noise)을 일으키는 문제점이 있다. 이러한 래틀 소음(Rattle noise)은 차량의 주행 감성에 나쁜 영향을 주는 NVH(Noise, Vibration, Harshness)의 주요인으로까지 이어질 수도 있다.

대한민국 공개특허공보 제2014-0076315호(2014. 6. 20 공개) 대한민국 등록특허공보 제1,418,525호(2014. 7. 4 등록)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 록업 클러치의 클러치 드럼과 마찰 플레이트들 사이의 유격에 의한 래틀 소음(Rattle noise)을 효과적으로 개선할 수 있는 차량용 토크 컨버터를 제공하는 데 있다.

나아가, 본 발명의 또 다른 목적은 클러치 드럼과 마찰 플레이트들 간의 래틀 소음(Rattle noise)을 줄임으로써, 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 문제를 효과적으로 개선하는 차량용 토크 컨버터를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 프론트 커버와, 상기 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러, 상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈, 상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터, 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결하는 피스톤을 구비한 록업 클러치, 상기 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함하고,

상기 록업 클러치는 상기 프론트 커버에 결합되는 제1 클러치 드럼, 상기 제1 클러치 드럼에 결합되며 상기 피스톤에 의해 축방향으로 이동하는 다수의 제1 마찰 플레이트, 상기 토셔널 댐퍼에 결합되는 제2 클러치 드럼, 상기 제2 클러치 드럼에 결합되며 상기 제1 마찰 플레이트 사이에 배치되어 축 방향으로 이동하는 제2 마찰 플레이트, 상기 제1 클러치 드럼에 결합되며 상기 제1 마찰 플레이트와 상기 제2 마찰 플레이트를 지지하는 제3 마찰 플레이트, 상기 제3 마찰 플레이트를 상기 제1 클러치 드럼에 끼움 결합하는 키부재를 포함하고,

상기 제1 클러치 드럼의 치합홈에 끼워져 맞물리는 상기 제3 마찰 플레이트의 끼움돌출부 표면 일부에는 탄성부재를 포함하는 래틀 소음 개선형 차량용 토크 컨버터를 제공한다.

상기 탄성부재는 탄성력을 가지는 고무로 상기 제3 마찰 플레이트의 끼움돌출부 표면을 덧처리하여 씌우는 것이 바람직하다.

상기 탄성부재는 내측에 판스프링 또는 압축스프링을 더 포함할 수도 있다.

이와 같은 본 발명의 실시 예는 록업 클러치의 클러치 드럼과 마찰 플레이트들 사이의 유격을 단순히 최소화 하는 것에서 더 나아가 다양한 형태의 충격을 능동적으로 완화시킬 수 있는 탄성부재를 적용함으로써, 차량의 래틀 소음(Rattle noise)을 개선하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시 예는 록업 클러치의 작동 시 클러치 드럼과 마찰 플레이트들 간에 치타음이 발생하는 것을 억제함으로써, 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 문제를 개선하는 등의 효과도 가진다.

도 1은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 래틀 소음 개선형 차량용 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라 나타내보인 반단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예를 설명하기 위해 록업 클러치의 주요 부분을 분해 상태로 나타내보인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위해 록업 클러치의 주요 부분에 대한 회전 방향에서의 결합 상태를 대략적으로 나타내보인 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예를 설명하기 위해 록업 클러치의 클러치 드럼과 마찰 플레이트 간의 결합 상태를 확대해서 나타내보인 부분 세부도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위해 차량용 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라서 나타내보인 반단면도로, 래틀 소음 개선형 차량용 토크 컨버터를 도시하고 있다.

본 발명의 실시 예의 토크 컨버터는 엔진의 크랭크 축에 연결되어 회전하는 프론트 커버(1)와, 이 프론트 커버(1)에 일체로 결합되어 함께 회전하는 임펠러(3), 이 임펠러(3)와 마주하는 위치에 배치되는 터빈(5), 그리고 임펠러(3)와 터빈(5) 사이에 위치하여 터빈(5)으로부터 나오는 오일의 흐름을 바꾸어 임펠러(3) 측으로 전달하는 리엑터(7, 또는 '스테이터'라고도 함)를 포함한다.

임펠러(3) 측으로 오일을 전달하는 리엑터(7)는 프론트 커버(1)와 동일한 회전 중심을 가진다. 그리고 본 발명의 실시 예에 따른 토크 컨버터는 엔진과 변속기를 직접 연결하는 수단으로 록업 클러치(11)가 제공된다. 록업 클러치(11)는 프론트 커버(1)와 터빈(5) 사이에 배치된다.

록업 클러치(11)는 대략 원판형으로 이루어지며, 오일의 가압 변동에 따라 축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤(9)을 구비한다.

또한, 록업 클러치(11)에는 토셔널 댐퍼(31, Torsional damper)가 연결된다.

토셔널 댐퍼(31)는 록업 클러치(11)를 통해 전달되는 구동력을 터빈(5)의 터빈 쉘에 전달하여 축의 회전 방향으로 작용하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇄시키는 역할을 한다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 적용되는 록업 클러치(11)와 토셔널 댐퍼(31)에 대해 더 상세히 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 록업 클러치(11)는 다판 클러치에 한정된다. 록업 클러치(11)는 제1 클러치 드럼(13), 제1 마찰 플레이트(15), 제2 클러치 드럼(17), 제2 마찰 플레이트(19), 제3 마찰 플레이트(21), 그리고 키부재(23)를 포함한다.

도 2에서 도시된 것처럼 제1 클러치 드럼(13)은 프론트 커버(1)에 결합되며 원통 모양이 축 방향으로 배치된다. 제1 클러치 드럼(13)의 내주면에는 다수의 제1 마찰 플레이트(15)를 끼울 수 있는 치합홈(13a)이 제공된다. 제1 마찰 플레이트(15)들은 외주면 상에 외치형의 끼움돌출부(15a)들이 제공된다. 끼움돌출부(15a)들은 치합홈(13a)에 삽입되어 축 방향으로 이동할 수 있다.

제1 클러치 드럼(13)의 치합홈(13a)은 축 방향으로 일측이 개구부를 형성하고, 축을 기준으로 회전 중심에서 원주 방향으로 치합 가능한 형태를 이룬다.

제1 마찰 플레이트(15)들은 피스톤(9)의 가압력 정도에 따라 축 방향으로 이동할 수 있다. 제1 클러치 드럼(13)에서 일정 간격 떨어진 반대편에는 제2 클러치 드럼(17)이 배치된다. 제2 클러치 드럼(17)은 토셔널 댐퍼(20)로 연결된다.

제2 클러치 드럼(17)에는 다수의 제2 마찰 플레이트(19)를 끼울 수 있는 또 다른 홈이 제공된다. 제2 마찰 플레이트(19)는 제1 마찰 플레이트(15)와 마찬가지로 축 방향이 이동이 가능하게 제2 클러치 드럼(17)에 결합된다. 여기서, 제2 마찰 플레이트(19)와 제1 마찰 플레이트(15)는 한 장씩 순착적으로 사이에 끼워진 형태로 배치된다.

본 발명의 실시 예에 따른 제2 클러치 드럼(17) 또한 제1 클러치 드럼(13)의 치합홈(13a)에 상당한 또 다른 치합홈(17a)이 구비되고, 제2 마찰 플레이트(19)에도 제2 클러치 드럼(17)의 치합홈(17a)에 대응하는 끼움돌출부(19a) 내주면 측에 축 방향으로 제공될 수 있다.

제3 마찰 플레이트(21)는 제1 클러치 드럼(13)에 결합된다. 제3 마찰 플레이트(21)에도 외주면 상에 소정의 끼움돌출부(21a)가 형성되어 제1 클러치 드럼(13)의 치합홈(13a)에 끼워진다. 제3 마찰 플레이트(21)는 제1 마찰 플레이트(15)와 제2 마찰 플레이트(19)의 반력으로 작용한다. 즉, 제3 마찰 플레이트(21)는 피스톤(9)의 가압력에 의해 제1 및 제2 마찰 플레이트(15)(19)가 축 방향으로 밀려들 때, 피스톤(9)의 가압력에 대한 반력 부재로서의 역할을 발휘하여 제1 및 제2 마찰 플레이트(15)(19) 간의 압착 상태로부터 소정의 구동력을 전달할 수 있게 된다.

제1 마찰플레이트(15)와 제3 마찰 플레이트(21)는 외주면 상에 돌출된 형태의 끼움돌출부(15a)(21a)가 구비된다. 그리고, 제1 클러치 드럼(13)은 축 방향으로의 개구부를 가지며 회전 중심에서 원주 방향으로 개구부의 내측면에는 다수의 치합홈(13a)이 형성된다. 끼움돌출부(15a)(21a)들은 치합홈(13a)에 끼워져 결합된다.

한편, 제1 클러치 드럼(13)은 축 방향으로 난 개구부의 원주면 내측 가장자리를 따라 소정의 키홈(13b)이 제공된다(도 2 참조). 이 키홈(13b)에는 소정의 키부재(23)가 끼움결합될 수 있다. 키부재(23)는 일단이 단절된 일종의 스냅링 형태로 키홈(13b)에 끼워 제3 마찰 플레이트(21)를 고정하는 역할을 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 제3 마찰 플레이트(21)의 끼움돌출부(21a)는 표면 일부분에 소정의 탄성부재(25)를 더 포함할 수 있다. 탄성부재(25)는 소정의 탄성력을 가지는 고무로 제3 마찰 플레이트(21)의 끼움돌출부(21a) 표면을 선택적으로 덧처리하여 씌운 형태로 이루어진다(도 3 및 도 4 참조).

이때, 탄성부재(25)는 제3 마찰 플레이트(21)의 끼움돌출부(21a) 전체 표면을 덧씌울 수도 있지만, 효과 대비 비용이 늘어나는 문제를 감안하여 축 종단면에서 4등분이나 8등분 또는 16등분 또는 32등분의 경계에 해당하는 끼움돌출부(21a)의 표면을 선택적으로 덧씌우는 형태 등 다양하게 실시할 수 있다. 바람직하게는 도 3에서처럼 축 종단면에서 4등분의 경계에 해당하는 끼움돌출부(21a)의 표면만을 선택적으로 덧씌우는 형태가 좋다.

탄성부재(25)는 고무로 덧씌운 내측에 판스프링(25a)이나 압축스프링(25b)을 적용할 수도 있다.

이와 같은 탄성부재(25)는 록업 클러치(11)의 작동 시 제1 클러치 드럼(13)과 마찰 플레이트(15)(19)(21)들 간에 치타음이 발생하는 것을 억제하고, 더 나아가서는 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 문제를 개선하는 효과를 가진다.

토셔널 댐퍼(31)는 도 1에서처럼 원주 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수하는 스프링(35)들이 제공된다. 이러한 스프링(35)들은 원주 방향(회전 방향)으로 배치되며 압축 코일 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이외에도 토셔널 댐퍼(31)는 드라이브 플레이트(33)와, 드리븐 플레이트(37)를 포함한다.

드라이브 플레이트(33)는 록업 클러치(11)의 제2 클러치 드럼(17)에 리벳 이음으로 결합될 수 있다.

이러한 드라이브 플레이트(33)의 외경측에는 다수의 스프링(35)이 원주 방향으로 배치된다. 그리고 드라이브 플레이트(33)의 일부가 밴딩되어 스프링(35)의 일단을 탄성적으로 지지한다. 이 스프링(35)의 타단은 드리븐 플레이트(37)에 탄성적으로 지지되고, 드리븐 플레이트(37)는 터빈(5)의 터빈 쉘로 이어지게 된다.

드라이브 플레이트(33)와 드리븐 플레이트(37)는 홈과 돌출부가 제공되어 회전 방향으로 서로 구속하는 스토퍼(39)를 형성한다. 이와 같은 스토퍼(39)는 토셔널 댐퍼(31)가 소정의 댐핑 작용을 할 때 드라이브 플레이트(33)와 드리븐 플레이트(37)가 일정 거리를 상대 회전한 후 상대 회전이 멈추면서 기구적인 스토퍼 기능을 하도록 구성될 수 있다.

터빈 쉘은 변속기 측으로 소정의 구동력을 전달하는 스플라인 허브에 리벳 이음으로 결합된다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 기술구성 간의 작동관계를 설명한다.

록업 클러치(11)가 작동하지 않는 경우에는 엔진의 구동력이 프론트 커버(1)에서 임펠러(3)를 거쳐 터빈(5)과 터빈 쉘을 통해 스플라인 허브로 전달되고, 스플라인 허브로 전달되는 구동력은 변속기로 들어가게 된다.

한편, 록업 클러치(11)가 작동하면, 오일의 압력에 의해 피스톤(9)이 프론트 커버(1)로부터 멀어지면서 제1 마찰 플레이트(15)를 축 방향으로 가압하게 된다. 그러면, 제1 마찰 플레이트(15)는 제2 마찰 플레이트(19)를 가압하면서 제1 및 제2 마찰 플레이트(15)(19)가 모두 피스톤(9)에 의해 축 방향으로 이동하게 된다. 이때, 제3 마찰 플레이트(21)는 피스톤(9)의 가압력에 대한 반력 작용을 하게 된다.

그러면, 제1 및 제2 마찰 플레이트(15)(19)가 서로 밀착되면서 프론트 커버(1)의 구동력을 제1 클러치 드럼(13), 제1 및 제2 마찰 플레이트(15)(19), 그리고 제2 클러치 드럼(17)을 통해 토셔널 댐퍼(31)의 드라이브 플레이트(33)로 전달하게 된다.

이후, 드라이브 플레이트(33)는 소정의 회전력으로 스프링(35)을 회전 방향으로 가압하면서 소정의 진동 및 충격력이 흡수된다. 그리고 스프링(35)은 드라이브 플레이트(33)에 의해 탄성적으로 지지되면서 드리븐 플레이트(37)로 소정의 구동력을 전달하게 된다. 여기서, 드리븐 플레이트(37)는 터빈(5)의 터빈 쉘에 결합되어 있으므로 터빈 쉘을 통해 소정의 구동력을 스플라인 허브로 전달하게 된다.

이와 같은 과정에서 본 발명의 실시 예는 판스프링(25a)이나 압축스프링(25b)을 포함하는 고무 재질의 탄성부재(25)로부터 록업 클러치(11) 내의 제1 클러치 드럼(13)과 마찰 플레이트(15)(19)(21)들 간의 치타음 발생을 억제함으로써, 차량 전반의 래틀 소음(Rattle noise)을 줄이는 것은 물론, 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 문제를 개선하는 효과를 발휘한다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시 예에 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.

1. 프론트 커버
3. 임펠러
5. 터빈
7. 리엑터
9. 피스톤
11. 록업 클러치
13. 제1 클러치 드럼, 13a. 치합홈, 13b. 키홈
15. 제1 마찰 플레이트, 15a. 끼움돌출부
17. 제2 클러치 드럼, 17a. 치합홈
19. 제2 마찰 플레이트, 19a. 끼움돌출부
21. 제3 마찰 플레이트, 21a. 끼움돌출부
23. 키부재
25. 탄성부재, 25a. 판스프링, 25b. 압축스프링
31. 토셔널 댐퍼
33. 드라이브 플레이트
35. 스프링
37. 드리븐 플레이트
39. 스토퍼

Claims (6)

1. 프론트 커버와,
   상기 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러,
   상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈,
   상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터,
   상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결하는 피스톤을 구비한 록업 클러치,
   상기 록업 클러치에 결합되어 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함하고,
   상기 록업 클러치는
   상기 프론트 커버에 결합되는 제1 클러치 드럼,
   상기 제1 클러치 드럼에 결합되며 상기 피스톤에 의해 축방향으로 이동하는 다수의 제1 마찰 플레이트,
   상기 토셔널 댐퍼에 결합되는 제2 클러치 드럼,
   상기 제2 클러치 드럼에 결합되며 상기 제1 마찰 플레이트 사이에 배치되어 축 방향으로 이동하는 제2 마찰 플레이트,
   상기 제1 클러치 드럼에 결합되며 상기 제1 마찰 플레이트와 상기 제2 마찰 플레이트를 지지하는 제3 마찰 플레이트,
   상기 제3 마찰 플레이트를 상기 제1 클러치 드럼에 끼움 결합하는 키부재를 포함하고,
   상기 제1 클러치 드럼의 치합홈에 끼워져 맞물리는 상기 제3 마찰 플레이트의 끼움돌출부 표면 일부에는 탄성부재를 포함하는 래틀 소음 개선형 차량용 토크 컨버터.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성부재는 탄성력을 가지는 고무로 상기 제3 마찰 플레이트의 끼움돌출부 표면을 덧처리하여 씌운 래틀 소음 개선형 차량용 토크 컨버터.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 탄성부재는 내측에 판스프링 또는 압축스프링을 더 포함하는 래틀 소음 개선형 차량용 토크 컨버터.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 마찰플레이트와 상기 제3 마찰 플레이트는 외주면 상에 돌출된 형태의 끼움돌출부가 구비되고, 상기 제1 클러치 드럼은 축 방향으로의 개구부를 가지며 회전 중심에서 원주 방향으로 개구부 내면에 다수의 치합홈이 형성되어 상기 끼움돌출부가 상기 치합홈에 끼워져 결합되는 래틀 소음 개선형 차량용 토크 컨버터.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 클러치 드럼은 축 방향으로 난 개구부의 내주면 가장자리를 따라 키홈이 형성되는 래틀 소음 개선형 차량용 토크 컨버터.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 키부재는 일단이 단절된 일종의 스냅링 형태로 상기 키홈에 끼워져 상기 제3 마찰 플레이트를 고정하는 래틀 소음 개선형 차량용 토크 컨버터.

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