KR20200082516A - 차량용 토크 컨버터 - Google Patents

차량용 토크 컨버터 Download PDF

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KR20200082516A
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Abstract

본 발명은 차량용 토크 컨버터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량용 토크 컨버터를 구성하는 피스톤의 형상 변형을 통해, 피스톤의 외주 방향으로 유동하는 오일의 유량을 증대시켜 오일의 원활한 순환이 가능하도록 함으로써, 드래그 토크의 발생을 방지할 수 있는 차량용 토크 컨버터에 관한 것이다.

Description

차량용 토크 컨버터{Torque Converter for Vehicle}
본 발명은 차량용 토크 컨버터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량용 토크 컨버터를 구성하는 피스톤의 형상 변형을 통해, 피스톤의 외주 방향으로 유동하는 오일의 유량을 증대시켜 오일의 원활한 순환이 가능하도록 함으로써, 드래그 토크의 발생을 방지할 수 있는 차량용 토크 컨버터에 관한 것이다.
차량용 토크 컨버터는 엔진의 크랭크축으로부터 변속기의 입력축에 토크를 전달하기 위한 장치이다.
도 1을 참조하여 종래의 차량용 토크 컨버터(10)를 설명하자면, 종래의 차량용 토크 컨버터(10)는 크게 프론트커버(11), 임펠러(12), 터빈(13), 리액터(14), 피스톤(15)을 포함하는 록업클러치, 토셔널댐퍼(16)를 포함하여 이루어진다.
프론트커버(11)는 원판형의 부재로 이루어져 엔진의 크랭크축에 연결되어 회전되며, 임펠러(12)는 프론트커버(11)로부터 변속기 방향으로 연장되는 연장부(11-1)와 결합되어 배치됨으로써, 프론트커버(11)의 회전에 대응하여 함께 회전된다.
터빈(13)은 임펠러(12)와 대향하는 위치에 배치되며, 리액터(14)는 임펠러(12)와 터빈(13) 사이에 위치되어 터빈(13)으로부터 나오는 오일의 흐름을 임펠러(12) 측으로 전달하도록 한다.
록업클러치는 프론트커버(11)와 터빈(13)을 직접 연결하며, 오일에 의해 축 방향으로 슬라이딩 이동되는 피스톤(15)과, 피스톤(15) 외주 측에 프론트커버(11)와 압접되는 마찰판(15a)을 포함하여 이루어진다.
마찰판(15a)은 프론트커버(11)와 피스톤(15) 사이에 배치되며, 축 방향 양측면에는 마찰재가 결합된다.
이를 통해, 오일에 의해 피스톤(15)이 프론트커버(11) 방향으로 슬라이딩 이동되면, 마찰판(15a)의 양측면에 결합된 마찰재들이 프론트커버(11)와 피스톤(15)에 밀착되며, 이를 통해 프론트커버(11)로 전달된 구동력이 마찰판(15a)으로 전달된다.
이때, 종래의 차량용 토크 컨버터는 오일의 원활하지 않은 흐름에 의해 마찰재와 프론트커버(11) 및 피스톤(15) 사이에서 오일 점성막이 형성되며, 이는 급격한 토크 발생으로 인한 드래그 토크를 발생시키게 된다.
즉, 오일의 점성이 증대되면, 오일의 원활한 순환이 이루어지지 않으며, 이에 따른 드래그 토크가 발생하게 된다. 특히, 저온일 경우 오일의 점성은 더욱 더 증대되며, 이는 드래그 토크의 발생에 따라 사용자가 원하는 록업 동작 수행이 어려운 문제점이 발생된다.
일 예로 초기 시동시, 마찰판(15a)은 프론트커버(11)와 이격되도록 배치되어야 하나, 오일의 점성 증대에 의해 프론트커버(11)와 마찰판(15a)이 결합된 것과 같이 록업되는 드래그 토크가 발생함으로써, 이에 따른 차량의 시동 꺼짐 문제가 발생할 우려가 있다.
상술된 문제를 해결하기 위한 방법의 일 예로서, 마찰재에 그루브 형상을 형성하여 이에 따른 오일의 유량 증대를 통해 드래그 토크를 감소시키는 기술이 일본 특허공보 제5143928호(2012.11.30.)에 개시되었다.
그러나 종래의 구성은 드래그 토크를 감소시키기 위해 마찰재에 그루브 형상을 형성해야 하므로 제조비용이 높고, 이에 따른 피로 수명이 부족하다. 특히, 마찰재에 그루브 형상이 형성됨에 따라 접촉 면적의 감소로 인해 면압 성능이 감소되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1897048호
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량용 토크 컨버터를 구성하는 피스톤의 형상 변형을 통해, 피스톤의 회전 시 피스톤의 외주 측으로의 방사상 방향으로 유동하는 오일의 유동량을 증대시켜 오일의 원활한 순환이 가능하도록 함으로써, 드래그 토크를 저감할 수 있는 차량용 토크 컨버터를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 피스톤의 형상 변형을 통해 드래그 토크를 저감시킴으로써, 마찰재의 형상 변형이 발생하지 않아 드래그 토크의 저감을 위한 마찰재의 면압 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 차량용 토크 컨버터를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량용 토크 컨버터는 엔진의 크랭크축에 연결되어 회전하는 프론트커버(100)와, 상기 프론트커버(100)와 결합되어 함께 회전하는 임펠러(200)와, 상기 임펠러와 마주하여 배치되는 터빈(300)과, 상기 임펠러(200)와 터빈(300) 사이에 배치되는 리액터(400)와, 상기 프론트커버(100)와 터빈(300)을 연결하며 오일에 의해 축 방향으로 이동되는 피스톤(510)을 포함하는 록업클러치(500) 및 상기 록업클러치(500)와 결합되는 토셔널댐퍼(600)를 포함하는 차량용 토크 컨버터에 있어서, 상기 피스톤(510)은 외주측의 외주부(511)와, 내주측에 절곡되어 접촉되는 내주부(512)를 포함하고, 상기 프론트커버(100) 방향인 일면에는 상기 외주부(511)와 내주부(512) 사이에 적어도 하나 이상에 유로(513)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유로(513)는 홈 형상 또는 돌기 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유로(513)는 원주 방향으로 일정 간격 이격되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유로(513)는 상기 피스톤(510)의 회전 방향으로 완곡되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유로(513)는 외주 방향으로 폭이 일정하게 커지는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유로(513)는 적어도 하나 이상 절곡되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유로(513)는 상기 피스톤(510)의 타면에 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 토크 컨버터는 피스톤의 외주 측으로 유동하는 오일의 유동량을 증대시킬 수 있는 유로를 피스톤의 선택되는 면에 형성함으로써, 피스톤의 형상 변형을 통한 오일의 원활한 순환이 가능하여 드래그 토크를 저감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 토크 컨버터는 마찰재의 형상 변형 없이 피스톤의 형상 변형을 통해 드래그 토크를 저감할 수 있으므로, 드래그 토크의 저감을 위해 마찰재의 면압 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 토크 컨버터는 유로를 포함하는 피스톤을 통해 드래그 토크를 저감할 수 있으므로, 드래그 토크를 저감하기 위한 종래의 차량용 토크 컨버터에 비해 제조비용 및 제조시간을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 차량용 토크 컨버터를 반단면도로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터를 반단면도 나타낸 도면
도 3과 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터를 정면도로 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터의 피스톤을 사시도로 나타낸 도면
도 6과 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터의 피스톤을 정면도로 나타낸 또 다른 도면
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터의 피스톤을 사시도로 나타낸 도면
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터의 피스톤을 정면도로 나타낸 도면
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터를 반단면도로 나타낸 도면
이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 차량용 토크 컨버터를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
<제1 실시예>
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터를 반단면도 나타낸 도면이며, 도 3과 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터를 정면도로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터(1000)는 엔진의 크랭크축으로부터 변속기의 입력축에 토크를 전달하기 위한 장치이며, 크게 프론트커버(100), 임펠러(200), 터빈(300), 리액터(400), 록업클러치(500) 및 토셔널댐퍼(600)를 포함하여 이루어진다.
프론트커버(100)는 원판형의 부재로서, 엔진(미도시)의 크랭크축에 연결되어 회전된다. 이때 프론트커버(100)의 외주 측에는 변속기 방향으로 연장되어 형성되는 프론트커버연장부(110)를 포함하여 이루어진다.
임펠러(200)는 프론트커버(100)의 프론트커버연장부(110)와 연결되어 구비됨으로써, 프론트커버(100)의 회전에 대응하여 함께 회전된다. 임펠러(200)는 임펠러 쉘(impeller shell), 임펠러 블레이드(impeller blade) 및 임펠러 허브로 이루어질 수 있다. 상술된 임펠러(200)의 구성은 종래의 차량용 토크 컨버터와 유사하므로, 상세한 설명은 생략한다.
터빈(300)은 축 방향으로 프론트커버(100)와 임펠러(200) 사이에 배치되되, 임펠러(200)와 대향하도록 배치된다. 이때 터빈(300)은 터빈 쉘, 터빈 블레이드 및 터빈 허브로 이루어질 수 있다. 상술된 터빈(300)의 구성 또한 종래의 차량용 토크 컨버터와 유사하므로, 상세한 설명은 생략한다.
리액터(400)는 스테이터라고도 하며, 임펠러(200)와 터빈(300) 사이에 배치되며, 리액터(400)는 터빈(300)으로부터 나오는 오일의 흐름을 임펠러(200) 측으로 전달할 수 있다.
록업클러치(500)는 프론트커버(100)와 터빈(300)을 연결하며, 오일에 의해 축 방향으로 슬라이딩 이동하는 피스톤(510) 및 마찰판(520)을 포함한다.
이때, 록업클러치(500)는 마찰판(520)이 단판으로 이루어지는 단판클러치일 수 있으며, 마찰판(520)이 적어도 둘 이상인 다판으로 이루어지는 다판클러치일 수 있는 등 다양한 실시예가 가능하다.
토셔널댐퍼(600)는 록업클러치(500)와 결합되어 배치되며, 토셔널댐퍼(600)는 록업클러치(500)를 통해 전달되는 구동력을 터빈(300)으로 전달하여 축의 회전 방향으로 작용하는 비틀림력, 충격 및 진동을 흡수하여 이를 감쇄시키는 역할을 수행할 수 있다.
이때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터(1000)의 록업클러치(500)를 구성하는 피스톤(510)은 회전 시, 프론트커버(100) 방향인 일면에 내주에서 외측으로 유동하는 오일의 유동량을 증대시키는 형상을 가지도록 형성된다. 즉, 피스톤(510)은 회전에 의한 원심력에 의해 내주에서 외측으로 유동하는 오일의 유량을 증대시키는 유로가 일면에 형성됨으로써, 오일의 원활한 유동이 가능하게 한다. 이는 피스톤(510)과 프론트커버(100) 사이에서의 드래그 토크(차량용 토크 컨버터에 있어 오일의 점성에 의해 발생하는 회전저항)를 감소시킴으로써, 드래그 토크에 의해 프론트커버(100)와 록업클러치(500) 사이에서의 원하지 않는 록업 작동을 방지할 수 있다.
상술된 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터(1000)의 록업클러치(500)를 구성하는 피스톤(510)에 대해 좀 더 상세하게 설명한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터(1000)의 피스톤(510)은 원판형으로 형성되되, 외주 측의 외주부(511)와, 내주 측에 절곡되어 접촉되는 내주부(512)를 포함하여 이루어진다.
이때, 피스톤(510)은 프론트커버(100) 방향인 일면에는 외주부(511)와 내주부(512) 사이에 적어도 하나 이상의 유로(513)가 형성된다. 유로(513)는 외측으로 유동하는 오일의 유동량을 증대시키는 형상을 가지며, 홈 형상으로 형성될 수 있다.
즉, 유로(513)는 피스톤(510)의 중심으로부터 방사상 방향으로의 홈 형상 형성됨으로써, 피스톤(510)의 회전 시, 회전에 따른 원심력에 의해 피스톤(510)의 내주 측에서 피스톤의 외측 방향으로의 방사상 방향으로 유동하는 오일의 유동량을 증대시킬 수 있다.
이는 점성이 높은 오일이 원활하게 순환되지 못하는 경우에도 피스톤(510)의 유로(513)를 경유하면서 오일의 와류 또는 난류 유동을 촉진시키는 효과를 통해 내주에서 외부 방향으로 유동하는 오일의 유동량을 증대시킴으로써, 오일의 토크 컨버터 내 원활한 순환이 이루어지게 하며, 이를 통해 드래그토크에 의한 록업클러치(500)의 오작동을 방지할 수 있다.
특히, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터(1000)는 피스톤(510)의 외측으로 유동하는 오일의 유량을 증대시키는 구성을 간단한 형상 변형을 통해 수행할 수 있으므로, 마찰판 또는 마찰재의 형상 및 구조 변경을 통해 드래그 토크를 감소시키는 종래의 차량용 토크 컨버터에 비해 제조비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 마찰판 또는 마찰재의 형상 및 구조 변경을 통해 드래그 토크를 감소시키는 종래의 차량용 토크 컨버터와 달리, 피스톤(510)에 유로(513)을 형성하여 드래그 토크를 감소시킬 수 있으므로, 드래그 토크 감소를 위한 마찰판 또는 마찰재의 면압 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이때, 유로(513)는 피스톤(510)의 일면에 다수 형성되며, 특히 유로(513)는 원주 방향으로 일정한 간격으로 이격되어 형성됨으로써, 피스톤(510)의 외측으로 고른 오일의 유동이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
도 4를 참조하면, 유로(513)는 외주 방향으로 일정 각도로 폭이 커지는 형상의 홈으로 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 형상을 가지는 유로(513)는 내주 방향에서 외주 방향으로 일정 각도로 폭이 커지는 형상으로 형성됨으로써, 도 3에 도시된 유로(513)에 비해 외주 방향인 피스톤(510)의 외주 측으로 유동하는 오일의 유동량을 더욱 더 증대시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터의 피스톤을 사시도로 나타낸 도면이고, 도 6과 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터의 피스톤을 정면도로 나타낸 또 다른 도면이다.
도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터(1000)의 피스톤(510)은 유로(513)가 피스톤(510)의 회전 방향으로 완곡되는 형상의 홈으로 형성될 수 있다. 이때 도 5 내지 도 6에 도시된 피스톤(510)의 회전 방향은 시계 방향이며, 유로(513)는 이에 대응하여 시계 방향으로 완곡되는 형상의 홈으로 형성된다.
유로(513)는 피스톤(510)의 회전 방향으로 완곡된 형상으로 형성됨으로써, 피스톤(510)의 회전에 따른 원심력에 의해 피스톤(510)의 외측으로 전달되는 오일의 유량을 더욱 더 증대시킬 수 있다. 즉, 피스톤(510)의 회전 방향에 대응하여 회전 방향으로 완곡된 형상으로 형성되는 유로(513)는 펌핑 역할을 수행하여, 오일의 와류 유동과 난류 유동을 촉진시키므로 더욱 더 많은 유동량의 오일을 피스톤(510)의 외측으로 유동하도록 할 수 있어, 드래그 토크의 발생을 감소시킬 수 있다.
도 7에 도시된 유로(513)는 도 6에 도시된 피스톤(510)의 회전 방향으로 완곡된 형상에서, 도 4에 도시된 유로(513)와 같이, 외주 방향 폭이 커지도록 형성함으로써, 피스톤(510)의 회전 방향으로 오일이 유동하도록 함과 함께, 폭의 차이에 따라 피스톤(510)의 외측으로 유동하는 오일의 유동량을 더욱 더 증대시킬 수 있음과 함께, 피스톤(510)의 원주 방향 외측으로의 고른 오일의 유동이 이루어지도록 할 수 있다.
도 8과 도 9를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터(1000)의 유로(513)는 상술된 형상 외에 적어도 하나 이상 절곡되는 형상으로 형성되어 유로(513)를 유동하는 오일의 와류 유동과 난류 유동을 촉진하여 더욱 더 많은 오일의 유동량을 증대시킬 수 있다.
아울러, 도면에 도시된 바와 같이, 피스톤(510)의 회전 방향이 아닌 반대 방향으로도 형성될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터(1000)는 유로(513)가 피스톤(510)의 일면에 형성됨과 함께, 피스톤(510)의 타면(변속기 방향, 터빈 방향)에 형성될 수 있다.
즉, 피스톤(510)의 회전에 따라 내주 측에서 외측으로 유동하는 오일의 유량을 증대시키는 유로(513)를 피스톤(510)의 일면뿐만 아니라, 반대 방향인 타면에도 형성함으로써, 피스톤(510)의 축 방향 일면과 타면에서 유동하는 오일의 유동량을 증대시켜 드래그 토크의 감소뿐만 아니라, 피스톤(510)의 축 방향 양측에서의 유동 불균형을 해소할 수 있다.
<제2 실시예>
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터의 피스톤을 사시도로 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터의 피스톤을 정면도로 나타낸 도면이며, 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터를 반단면도로 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터(1000)의 피스톤(510)에 형성되는 유로(513)는 돌기 형상으로 형성될 수 있다.
즉, 유로(513)는 다수 형성되어 원주 방향으로 이격되어 형성됨으로써, 유로(513) 사이에 오일이 유동하는 유동로를 형성함으로써, 오일의 유동량을 증대시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터는 홈 형상인 유로(513)를 통해 오일의 유동량을 증대시키는 구성이며, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터는 돌출되는 형상인 유로(513)를 통해 그 사이에 오일이 유동하도록 하는 유동로를 형성하는 구성이다.
이때, 상술된 유로(513)는 다양한 실시예의 유동로를 형성할 수 있다. 즉, 제1 실시예에 따른 홈 형상의 유로(513)와 같이, 방사상 방향으로 다수 이격된 형상, 외주 측으로 폭이 넓어지는 형상, 피스톤(510)의 회전 방향으로 완곡된 형상, 완곡된 형상에서 외주 측으로 폭이 넓어지는 형상 및 절곡된 형상(도 11 참조) 등, 오일의 와류 유동과 난류 유동을 발생을 통해 오일의 유동량을 증대시킬 수 있는 다양한 형상의 실시예가 가능하다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정하지 않으며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 차량용 토크 컨버터
100 : 프론트커버
110 : 프론트커버연장부
200 : 임펠러
300 : 터빈
400 : 리액터
500 : 록업클러치
510 : 피스톤
511 : 외주부 512 : 내주부
513 : 유로홈
600 : 토셔널댐퍼

Claims (7)

  1. 엔진의 크랭크축에 연결되어 회전하는 프론트커버(100)와, 상기 프론트커버(100)와 결합되어 함께 회전하는 임펠러(200)와, 상기 임펠러와 마주하여 배치되는 터빈(300)과, 상기 임펠러(200)와 터빈(300) 사이에 배치되는 리액터(400)와, 상기 프론트커버(100)와 터빈(300)을 연결하며 오일에 의해 축 방향으로 이동되는 피스톤(510)을 포함하는 록업클러치(500) 및 상기 록업클러치(500)와 결합되는 토셔널댐퍼(600)를 포함하는 차량용 토크 컨버터에 있어서,
    상기 피스톤(510)은
    외주측의 외주부(511)와, 내주측에 절곡되어 접촉되는 내주부(512)를 포함하고,
    상기 프론트커버(100) 방향인 일면에는 상기 외주부(511)와 내주부(512) 사이에 적어도 하나 이상에 유로(513)가 형성되는, 차량용 토크 컨버터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유로(513)는 홈 형상 또는 돌기 형상으로 형성되는, 차량용 토크 컨버터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 유로(513)는 원주 방향으로 일정 간격 이격되어 형성되는, 차량용 토크 컨버터.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 유로(513)는
    상기 피스톤(510)의 회전 방향으로 완곡되어 형성되는, 차량용 토크 컨버터.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 유로(513)는
    외주 방향으로 폭이 일정하게 커지는 형상으로 형성되는, 차량용 토크 컨버터.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 유로(513)는
    적어도 하나 이상 절곡되는 형상으로 형성되는, 차량용 토크 컨버터.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 유로(513)는
    상기 피스톤(510)의 타면에 더 형성되는, 차량용 토크 컨버터.
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