KR20190006295A - 차량용 토크 컨버터 - Google Patents

차량용 토크 컨버터 Download PDF

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KR20190006295A
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    • F16H45/00—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches
    • F16H45/02—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches with mechanical clutches for bridging a fluid gearing of the hydrokinetic type
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Abstract

본 발명은 간단한 구조의 원웨이 클러치 시스템을 구비한 차량용 토크 컨버터를 개시한다.
본 발명의 차량용 토크 컨버터는 프론트 커버, 임펠러, 터빈, 리엑터, 일방향 회전 어셈블리, 록업 클러치, 그리고 토셔널 댐퍼를 포함하며, 상기 일방향 회전 어셈블리는 리엑터의 내경측에 배치되며 리엑터에 작용하는 오일의 흐름 방향에 따라 상기 리엑터를 일방향으로만 회전시킨다. 따라서 본 발명은 간단한 구조로 일방향 회전 어셈블리를 제공하여 부품의 수를 감소시켜 원가를 절감하고, 기존의 원웨이 클러치를 삭제하여 토크 컨버터의 전장의 길이를 축소시킬 수 있어 토크 컨버터를 박형화하여 제작할 수 있다.

Description

차량용 토크 컨버터{Torque converter for vehicle}
본 발명은 간단한 구조의 원웨이 클러치 시스템을 구비한 차량용 토크 컨버터에 관한 것이다.
일반적으로 토크 컨버터는 차량의 엔진과 변속기 사이에 설치되어 유체를 이용하여 엔진의 구동력을 변속기에 전달한다. 이러한 토크 컨버터는 엔진의 구동력을 전달받아 회전하는 임펠러, 이 임펠러에서 토출되는 오일에 의해 회전되는 터빈, 그리고 임펠러로 환류하는 오일의 흐름을 임펠러의 회전 방향으로 향하게 하여 토크 변화율을 증대시키는 리엑터를 포함한다.
토크 컨버터는 엔진에 작용하는 부하가 커지면 동력전달 효율이 저하될 수 있으므로 엔진과 변속기 사이를 직접 연결하는 수단인 록업 클러치(Lock-up clutch,)를 갖추고 있다. 록업 클러치는 엔진과 직결된 프론트 커버와 터빈 사이에 배치되어 엔진의 회전 동력이 직접 터빈으로 전달될 수 있도록 한다.
이러한 록업 클러치는 터빈 축에 축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤을 포함한다. 그리고 피스톤은 프론트 커버에 마찰 접촉하는 마찰재가 결합된다. 그리고 토크 컨버터는 마찰재가 프론트 커버에 결합될 때 축의 회전 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수할 수 있는 토셔널 댐퍼(Torsional damper)를 포함한다.
이러한 종래의 토크 컨버터는 리엑터의 내주측에 스프레그(Sprag) 또는 롤러 타입의 원웨이 클러치가 배치되어 리엑터가 일방향으로만 회전할 수 있는 구조로 이루어진다. 이와 같이 원웨이 클러치가 적용되는 종래의 토크 컨버터는 구조가 복잡하고 제조 비용이 증대되며 축 방향으로 공간을 차지하게 전장의 길이가 증대되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 기존의 원웨이 클러치를 삭제하여 부품의 수를 줄이고 원가를 절감할 수 있는 차량용 토크 컨버터를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전장의 길이를 축소하여 설계자유도를 향상시키는 것은 물론 박형화가 가능하여 차량에 탑재할 때 탑재성을 향상시키는 차량용 토크 컨버터를 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 프론트 커버, 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 리엑터의 내경측에 배치되며 상기 리엑터에 작용하는 오일의 흐름 방향에 따라 상기 리엑터를 일방향으로만 회전시키는 일방향 회전 어셈블리, 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결할 수 있는 록업 클러치, 그리고 상기 록업 클러치에 연결되는 회전 방향의 진동과 충격을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함하는 차량용 토크 컨버터를 제공한다.
상기 일방향 회전 어셈블리는 상기 리엑터의 내경측에 배치되며 상기 리엑터와 일체로 회전하며 축과 나란한 방향으로 이동하는 아웃터 레이스, 상기 아웃터 레이스의 일측에 배치되는 리프스프링, 상기 리프스프링을 고정하며 펌프 드라이브 허브에 고정되는 인너레이스를 포함하며,
상기 아웃터 레이스는 일면에 제공되는 록킹면부를 포함하고, 상기 리프스프링은 상기 록킹면부에 대응하여 제공되며 상기 록킹면부가 밀착되면 상기 아웃터 레이스의 회전을 제한하는 다수의 탄성 래치부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 록킹면부는 경사홈으로 이루어지고, 상기 경사홈은 원주 방향을 따라 간격을 이루어 다수가 배치되고,
상기 탄성 래치부는 상기 경사홈에 대응되는 경사돌출부로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 리프스프링은 내주면에 축을 향하는 방향으로 다수의 홈 또는 돌기가 제공되고, 상기 인너레이스는 일부가 축으로 연장되어 상기 리프스프링의 홈 또는 돌기에 대응하는 또 다른 돌기와 홈이 제공되는 것이 바람직하다.
상기 리프스프링은 판상의 탄성 플레이트를 가공하여 이루어지며, 상기 록킹면부는 축과 나란한 방향으로 탄성력을 가지는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명은 리엑터에 작용하는 유체의 흐름에 따라 아웃터 레이스가 축 방향으로 이동하여 리프스프링에 밀착되어 아웃터 스프링의 록킹면부와 리프스프링의 탄성래치부가 밀착되거나 또는 밀착되는 상태가 해제되어 리엑터가 일방향으로만 회전할 수 있는 기술을 통해 기존의 원웨이 클러치의 부품을 삭제할 수 있어 간단한 구조로 이루어지고 부품의 수를 줄여 원가를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 전장의 길이를 증가시키는 구조를 가진 스프래그 타입 또는 롤러 타입의 원웨이 클러치를 생략하고 박판의 리프스프링을 이용하여 리엑터를 일방향으로만 회전시킬 수 있어 토크 컨버터의 전장의 길이가 축소되어 박형화 개발이 가능하고 차량에 탑재할 때 탑재성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 토크 컨버터의 반단면도이다.
도 2는 도 1의 토크 컨버터를 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 주요부를 다른 방향에서 본 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예의 작용을 설명하기 위해 저속도비에서 리엑터의 잠김 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예의 작용을 설명하기 위해 고속도비에서 리엑터의 잠김이 해제된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 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 실시예에 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 실시예를 설명하기 위한 단면도로, 차량용 토크 컨버터를 도시하고 있다.
본 발명의 실시예의 차량용 토크 컨버터는 프론트 커버(1), 임펠러(3), 터빈(5), 리엑터(7), 록업 클러치(9), 피스톤(11), 그리고 토셔널 댐퍼(13)를 포함한다.
프론트 커버(1)는 엔진의 구동력을 전달받아 회전한다. 임펠러(3)는 프론트 커버(1)에 연결되어 함께 회전한다. 터빈(5)은 임펠러(3)와 마주하는 위치에 배치된다. 그리고 임펠러(3)와 터빈(5) 사이에는 리엑터(7, '스테이터'라고도 함))가 배치된다. 리엑터(7)는 터빈(5)으로부터 나오는 오일의 흐름을 바꾸어 임펠러(3) 측으로 전달한다. 이러한 리엑터(7)는 프론트 커버(1)와 동일한 회전 중심을 가진다. 그리고 록업 클러치(9)는 엔진과 변속기를 직접 연결하는 수단으로 사용되며, 프론트 커버(1)와 터빈(5) 사이에 배치된다.
록업 클러치(9)는 대략 원판형으로 이루어지는 피스톤(11)을 포함할 수 있다. 그리고 피스톤(11)은 축을 중심으로 회전이 가능하며 축과 나란한 방향으로 이동될 수 있도록 배치된다. 그리고 록업 클러치(9)에는 축의 회전 방향으로 작용하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇄시키는 역할을 하는 토셔널 댐퍼(13, Torsional damper)가 연결된다.
한편, 리엑터(7)의 내경측에는 일방향 회전 어셈블리(15)가 배치된다. 일방향 회전 어셈블리(15)는 리엑터(7)에 작용하는 오일의 흐름 방향에 따라 리엑터(7)를 일방향으로만 회전시키는 역할을 한다. 즉, 일방향 회전 어셈블리(15)는 리엑터(7)애 작용하는 오일의 흐름 방향에 따라 기존의 원웨이 클러치의 역할을 대신하며 저속도비에서는 리엑터(7)가 잠김 상태를 유지하고, 고속도비에서는 리엑터(7)의 잠김 상태를 해제하는 역할을 한다.
이러한 일방향 회전 어셈블리(15)는 아웃터 레이스(17), 리프스프링(19), 그리고 인너 레이스(21)를 포함한다.
아웃터 레이스(17)는 리엑터(7)에 결합되어 리엑터(7)와 함께 일체로 회전할 수 있다. 즉, 리엑터(7)에는 내주면에 축 방향으로 간격을 이루어 다수의 걸림턱부(7a)가 제공된다. 그리고 아웃터 레이스(17)에는 리엑터(7)의 걸림턱부(7a)에 대응하는 또 다른 걸림턱부(17a)가 제공된다. 따라서 리엑터(7)의 걸림턱부(7a)와 아웃터 레이스(17)의 걸림턱부(17a)는 축과 같은 방향에서 서로 끼워져 일체로 회전할 수 있다. 또한, 아웃터 레이스(17)는 축과 나란한 방향으로 일정한 구간을 이동할 수 있다. 또한, 아웃터 레이스(17)는 리프스프링(19)에 대해 상대적으로 회전을 할 수 있다.
아웃터 레이스(17)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 일면에 록킹면부(17b)를 구비한다. 아웃터 레이스(17)의 록킹면부(17b)는 회전 방향을 따라 일정한 간격을 이루어 다수로 이루어진다. 그리고 아웃터 레이스(17)의 록킹면부(17b)는 회전 방향을 따라 경사홈으로 이루어진다. 즉, 아웃터 레이스(17)의 록킹면부(17b)는 축과 나란한 방향을 기준으로 볼 때 홈을 이룰 수 있으며, 이때 홈을 이루는 부분이 회전 방향을 따라 경사면을 이룬다.
리프스프링(19)은 아웃터 레이스(17)의 일측에 배치될 수 있다. 리프스프링(19)은 아웃터 레이스(17)를 기준으로 임펠러(3) 측을 향해 배치되는 것이 바람직하다. 리프스프링(19)은 인너 레이스(21)의 축에 끼움결합되어 인너 레이스(21)와 일체로 회전할 수 있다. 리프스프링(19)은 판상의 탄성체로 이루어지는 것이 바람직하다. 리프스프링(19)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 아웃터 레이스(17)의 록킹면부(17b)와 대응하는 탄성래치부(19a)를 구비한다.
리프스프링(19)의 탄성래치부(19a)는 아웃터 레이스(17)의 록킹면부(17b)와 대응하는 수로 이루어질 수 있다. 리프스프링(19)의 탄성래치부(19a)는 경사면을 가진다. 리프스프링(19)의 탄성래치부(19a)는 아웃터 레이스(17)의 록킹면부(17b)가 밀착되었을 때 아웃터 레이스(17)의 회전이동을 일방향으로만 허용할 수 있다.
리프스프링(19)의 탄성래치부(19a)는 탄성 플레이트로 이루어지므로 축과 나란한 방향으로 탄성력이 작용할 수 있다. 리프스프링(19)의 탄성래치부(19a)는 축과 나란한 방향으로 경사돌출부를 이루고, 이 경사돌출부가 회전 방향을 따라 경사면을 가질 수 있다. 즉, 리프스프링(19)의 탄성래치부(19a)는 아웃터 레이스(17)의 록킹면부(17b)에 밀착되었을 때 서로 일방향으로 걸리는 역할을 하여 리엑터(7)의 회전을 제한하거나 또는 일방향으로만 회전하는 구조로 이루어진다.
이러한 리프스프링(19)은 판상의 탄성체 이므로 프레스로 가공하는 간단한 공정으로 제작할 수 있어 제조 비용을 더욱 줄일 수 있다.
인너 레이스(21)는 리프스프링(19)의 일측에 배치된다. 인너 레이스(21)는 축의 일부가 연장되어 리프스프링(19)의 내주면을 고정할 수 있다. 즉, 인너 레이스(21)의 연장된 축 부분에는 스플라인 형태의 홈이 제공되고 리프스프링(19)의 내경 측은 이 홈에 대응하는 홈과 돌기가 제공될 수 있다. 따라서 리프스프링(19)와 인너 레이스(21)는 일체로 고정될 수 있다.
인너 레이스(21)는 펌프 드라이브 허브(H)의 축에 고정되어 결합될 수 있다. 그리고 펌프 드라이브 허브(H)의 축에는 리테이너(23)가 결합될 수 있다. 리테이너(23)는 아웃터 레이스(17)를 기준으로 인너 레이스(21)의 반대측에 배치될 수 있다. 이러한 리테이너(23)는 아웃터 레이스(17)가 축 방향으로 이동하는 거리를 제한할 수 있다. 리테이너(23)는 일면이 드러스트 베어링(B)에 의해 지지될 수 있다.
그리고 인너 레이스(21)는 그의 일측면이 또 다른 드러스트 베어링(B, 설명의 편의상 동일한 부호를 부여함)에 의해 지지될 수 있다.
이와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.
도 4는 차량의 저속도비 구간에서 유체의 흐름과 리엑터(7)에 작용하는 축 하중을 도시하고 있다. 이 때에는 리엑터(7)와 아웃터 레이스(17)는 임펠러(3)방향으로 축 하중이 작용한다. 즉, 저속도비에서는 유체의 흐름에 의해 리엑터(7)가 임펠러(3)측으로 이동하는 힘을 받는다. 그러면 리엑터(7)와 일체로 회전하는 아웃터 레이스(17)가 임펠러(3) 측 방향으로 이동하려는 힘이 작용하면서 아웃터 레이스(17)의 록킹면부(17b)가 리프스프링(19)의 탄성래치부(19a)에 밀착된다. 따라서 아웃터 레이스(17)는 록킹 상태가 되고 리엑터(7)는 잠김상태를 유지한다.
도 5는 차량이 고속도비 구간에서 유체의 흐름과 리엑터(7)에 작용하는 축 하중을 도시하고 있다. 이 때에는 리엑터(7)와 아웃터 레이스(17)는 터빈(5) 방향으로 축 하중이 작용한다. 즉, 고속도비에서는 유체의 흐름에 의해 리엑터(7)가 터빈(5)측으로 이동하는 힘을 받는다. 그러면 리엑터(7)와 일체로 회전하는 아웃터 레이스(17)가 터빈(5) 측 방향으로 이동하려는 힘이 작용하면서 아웃터 레이스(17)의 록킹면부(17b)가 리프스프링(19)의 탄성래치부(19a)에 축과 나란한 방향으로 가압하는 힘이 해제되는 상태가 된다. 아웃터 레이스(17)의 록킹면부(17b)와 리프스프링(19)의 탄성래치부(19a)는 경사면으로 이루어져 있으므로 아웃터 레이스(17)의 록킹 상태가 해제되고 아웃터 레이스(17)는 일방향으로 자유롭게 회전할 수 있다.
즉, 리엑터(7)와 아웃터 레이스(17)는 리프스프링(19)과 인너 레이스(21)에 대해 상대회전 가능한 상태가 된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예는 유체의 유동 특성을 이용하여 리엑터(7)의 구속 및 해제를 수행할 수 있어 리엑터(7)의 일방향 회전을 유도하는 기존의 스프레그 타입의 원웨이 클러치를 삭제할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예는 간단한 구조로 이루어지고 부품의 수를 줄여 토크 컨버터의 제조 원가를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 전장의 길이를 증가시키는 구조를 가진 스프래그 타입 또는 롤러 타입의 원웨이 클러치를 생략하고 박판의 리프스프링(19)을 이용하여 리엑터(7)를 일방향으로만 회전시킬 수 있어 토크 컨버터의 전장의 길이가 축소되어 박형화 개발이 가능하고 차량에 탑재할 때 탑재성을 향상시킬 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 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. 록업 클러치, 11. 피스톤,
13. 토셔널 댐퍼, 13. 토셔널 댐퍼,
15. 일방향 회전 어셈블리,
17. 아웃터 레이스, 17a. 걸림턱부,
17b. 록킹면부,
19. 리프스프링, 19a. 탄성래치부,
21. 인너 레이스, 23. 리테이너

Claims (5)

  1. 프론트 커버,
    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 리엑터의 내경측에 배치되며 상기 리엑터에 작용하는 오일의 흐름 방향에 따라 상기 리엑터를 일방향으로만 회전시키는 일방향 회전 어셈블리,
    상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결할 수 있는 록업 클러치, 그리고
    상기 록업 클러치에 연결되는 회전 방향의 진동과 충격을 흡수하는 토셔널 댐퍼
    를 포함하는 차량용 토크 컨버터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 일방향 회전 어셈블리는
    상기 리엑터의 내경측에 배치되며 상기 리엑터와 일체로 회전하며 축과 나란한 방향으로 이동하는 아웃터 레이스,
    상기 아웃터 레이스의 일측에 배치되는 리프스프링,
    상기 리프스프링을 고정하며 펌프 드라이브 허브에 고정되는 인너레이스를 포함하며,
    상기 아웃터 레이스는
    일면에 제공되는 록킹면부를 포함하고,
    상기 리프스프링은
    상기 록킹면부에 대응하여 제공되며 상기 록킹면부가 밀착되면 상기 아웃터 레이스의 회전을 제한하는 다수의 탄성 래치부를 포함하는 차량용 토크 컨버터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 록킹면부는
    경사홈으로 이루어지고,
    상기 경사홈은 원주 방향을 따라 간격을 이루어 다수가 배치되고,
    상기 탄성 래치부는
    상기 경사홈에 대응되는 경사돌출부로 이루어지는 차량용 토크 컨버터.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 리프스프링은
    내주면에 축을 향하는 방향으로 다수의 홈 또는 돌기가 제공되고,
    상기 인너레이스는
    일부가 축으로 연장되어 상기 리프스프링의 홈 또는 돌기에 대응하는 또 다른 돌기와 홈이 제공되는 차량용 토크 컨버터.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 리프스프링은
    판상의 탄성 플레이트를 가공하여 이루어지며,
    상기 록킹면부는
    축과 나란한 방향으로 탄성력을 가지는 차량용 토크 컨버터.
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