KR900007365B1 - 유체 토오크 변환기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유체 토오크 변환기

제1도는 종래 토오크변환기의 구성상태를 나타낸 개략도.

제2도는 본 발명인 유체토오크변환기가 고속회전될때의 상태를 나타낸 작동상태도.

제3도의 (I)은 본 발명의 유체토오크변환기가 공전될때의 상태를 나타낸 작동상태도.

제3도의 (II)는 제3도의 (I)의 A-A선 확대단면도.

제4도는 본 발명인 유체토오크변환기가 저속회전될때의 상태를 나타낸 작동상태도.

제5도는 본 발명인 유체토오크변환기의 분해사시도.

제6도는 본 발명인 유체토오크변환기에 있어서 터빈베인을 나타낸 측면도.

제7도는 본 발명인 유체토오크변환기에 있어서 펌프베인을 나타낸 측면도.

제8도는 본 발명인 유체토오크변환기를 이루는 구성요소중 스테이터를 제외한 다른 일실시예의 구성상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11,12,19',19",21',21",26',27' : 스플라인 13 : 구동축

14 : 피동축 15 : 케이싱

16 : 펌프바디 17 : 터빈바디

18,20 : 지지구 19,21 : 고정보스(BOSS)

22 : 펌프베인 23 : 터빈베인

24,25 : 지지부 26,27 : 유동보스

28,29 : 슬라이드베어링 30,31 : 걸림편

32 : 간격유지구 33 : 파워피스톤

33' : 피스톤로드 34 : 유압실린더

35 : 피스톤걸림편 36 : 일방향클러치

37 : 스테이터

본 발명은 자동차용 자동 변속장치의 유체토오크변환기에 관한 것으로서, 특히 토오크변환기의 구성을 하나의 케이싱내에 펌프바디와 터빈바디가 상호 대향되도록 장치하고 그 펌프바디와 터빈바디사이에 별도로 형성되는 펌프베인 및 터빈베인을 장치하되, 펌프바디와 터빈바디사이의 공간부상에서 펌프베인 및 터빈베인이 상호 일정간격을 유지하면서 좌,우로 이동되도록 구성하여 펌프베인과 터빈베인이 주어지는 상황에 따라 펌프바디측 또는 터빈바디측으로 이동되도록 함으로서 오일의 운동에너지를 전달받게되는 펌프베인 및 터빈베인의 체적변화에 의해 펌프바디의 구동에 따라 발생되는 토오크변환기내의 오일변환량이 조절되도록하여 주어진 상황에 알맞는 토오크비 및 속도비를 얻을 수 있도록한 유체토오크변환기에 관한 것이다.

종래에 자동차의 자동변속장치로서 범용되고 있던 유체토오크변환기는 이미 선 개발되어있던 유체 클러치의 개량형이라고 할 수 있는바, 그 구조 및 작동원리를 제1도를 참조하여 개략적으로 살펴보기로 한다.

하나의 케이싱내에 펌프바디(1) 및 터빈바디(2)를 상호 대향되도록 장치하되, 펌프바디(1)는 엔진동력에 의해 회전되게 되는 구동축(3)상에 적정형상의 고정구(4)로서 장착하여 구동축(3)과 일체화시킴으로서, 구동축(3)의 회전력에 따라 회전되도록하고, 터빈바디(2)는 피동축(5)상에 점정형상의 고정구(6)로서 장착하여 터빈바디(2)자체의 회전력에 따라 피동축(5)이 회전되도록하는 한편, 펌프바디(1)와 터빈바디(2)사이의 중앙부위에 오일의 방향을 전환시키기 위한 적정크기의 스테이터(8)(STATOR)(8)를 장치하되, 그 스테이터(8)는 일방향클러치(7)에 의해 시계방향으로만 회전되도록 장치하고, 각각의 펌프바디(l) 및 터빈바디(2)의 내측상에는 오일의 변환량을 가장 크게 발생시킬 수 있는 적정각도로서 다수개의 날개(도시되지 않음)를 일체로 장설하여 구성된 것이다.

이와 같은 구성으로된 종래의 유체토오크변환기의 작동원리는 구동축(3)의 회전에 따라 펌프바디(1)가 회전되면 토오크변환기내의 오일이 펌프바디(1)내측의 날개에 의해 발생되는 원심력에 의해 와류상태로서 유동되기 시작하면서 오일의 유동에 따른 적정운동량이 발생하게 되고, 그 오일의 운동량을 펌프바디(1)와 대향되도록 장치된 터빈바디(2)의 날개상에 전달되면서 터빈바디(2)를 회전시키기 시작하는 한편, 펌프바디(1)의 날개에 의해 발생된 오일의 운동량이 터빈바디(2)의 날개상에 전달된 후에 유동오일은 스테이터(8)에 의해 운동방향이 바뀌면서 계속 회전되고 있는 펌프바디(1)측으로 유동하게 되고, 펌프바디(1)측으로 유동된 오일은 펌프바디(1)의 날개에 부딪히면서 재차 터빈바디(2)측으로 유동되는 과정이 반복되어 오일의 운동량을 터빈바디(2)의 날개의 전달하게 되며, 이때 펌프바디(1)와 터빈바디(2)사이의 스테이터(8)가 분담하게 되는 오일의 운동량만큼 펌프바디(1)의 회전력과 터빈바디(2)의 회전력간에 차이가 발생되어 토오크변환이 이루어지게 된다. 이와 같은 작동과정으로 이루어지는 토오크변환율이 변화되는 과정을 각 단계별로 나누어 살펴보면, 먼저 터빈바디(2)가 정지된 상태에서 펌프바디(1)가 회전되기 시작하면 변환기내의 오일은 펌프바디(1)내측의 날개에 의해 운동에너지를 부여받으면서 터빈바디(2)측으로 유동하여 오일의 유동시에 발생되는 오일자체의 운동에너지를 터빈바디(2)의 날개에 부딪히면서 터빈바디(2)상에 전달시킨 후, 스테이터(8)에 의해 운동방향이 바뀌면서 펌프바디(1)측으로 진행하게 되고, 펌프바디(1)측으로 유동된 오일은 계속해서 회전되고 있는 펌프바디(1)에 의해 새로이 발생되게 되는 유동오일과 합세하여 유동되게 됨으로서 오일의 운동에너지가 배가되면서 터빈바디(2)상에 전달되게 되는데 이때의 토오크변환들은 최대로 높게되고(약 2-3:1), 이와 같은 작동과정으로 회전되기 시작하는 터빈바디(2)의 회전속도가 펌프바디(1) 회전속도에 대비하여 약 1/2정도의 속도로서 회전되게 되면 펌프바디(1)의 회전에 따라 유동되는 오일이 운동에너지를 터빈바디(2)상에 전달한 후에 유동되던 오일의 약 1/2정도가 터빈바디(2)의 회전방향을 따라 커어브를 그리면서 유동되게 됨으로서 스테이터(8)에 의한 오일의 유동방향변환율이 감소되게 되어 이때의 토오크변환율은 약 1.5:1정도가 되게되며, 펌프바디(1)와 터빈바디(2)의 회전속도가 거의 같아지게되면 즉, 터빈바디(2)와 펌프바디(1)의 회전속도비가 약 9/10정도 이상으로 거의 같아지게되면 펌프바디(1)측에서 유동하여 터빈바디(2)상에 운동에너지를 전달한 후, 펌프바디(1)측으로 유동되는 오일의 진행방향이 터빈바디(2)의 회전방향과 거의 일치하게 됨으로서, 스테이터(8)의 뒷면상에 오일의 운동에너지가 작용되게 되어 스테이터(8)는 펌프바디(1) 및 터빈바디(2)와 함께 회전하게 되면서 토오크변환율 1:1이 되게 되고 이때의 토오크변환기로서의 기능은 정지되게 되면서 유체클러치로서의 기능만을 갖게되는 것이다.

이상과 같은 구성 및 작동원리에 의해 변속기능을 수행하게 되는 종래의 유체토오크변환기는 자동차의 운전에 있어서 고도의 숙련을 요하는 클러치 및 변속기의 조작을 용이하게 행할수 있도록 개발된 것으로 유체토오크변환기자체가 구동축에 의해 전달되는 회전력을 자동변환시키는 특성을 보유함으로서, 변속시에 필히 수반되던 클러치의 조작을 생략시키는데는 성공하였으나 이와 같은 유체토오크변환기만으로는 자동차의 주행조건에 따라 부여되는 필요한 범위의 회전력변환을 얻을 수 없는 관계로 인해 유체토오크변환기에 전진2-3단, 후진1단의 유성기어변속장치와 이것을 자동으로 변속하기 위한 유압변속제어장치를 병설하여 사용해야만 했기때문에 그 사용효과가 반감되었을 뿐만 아니라 그에따라 수반되게 되는 변속장치조작시의 동력손실을 근본적으로 방지할 수는 없었던 것이다.

본 발명을 이와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 유체토오크변환기의 구성을 상호 분리형성된 구동축과 피동축상에 걸쳐 하나의 케이싱을 축착하고, 그 케이싱내에는 구동축상에 축설되는 펌프바디와 피동축상에 축설되는 터빈바디를 상호 대향되도록 장치하며, 케이싱내에 장치되는 펌프바디와 터빈바디사이에 이루어지는 공간부상에 별도로 형성되는 펌프베인(PUMP VANE) 및 터빈베인(TURBINE VANE)을 장치하되, 펌프베인은 구동축상에 터빈베인은 피동축상에 각각 고정설치함과 동시에 펌프베인과 터빈베인사이에 간격 유지구를 괘지함으로서 펌프베인과 터빈베인간의 거리가 항시 일정하게 유지되도록 하는 한편, 펌프베인과 터빈베인사이의 공간 중앙부위에는 일방향클러치에 의해 시계방향으로만 회전되도록 한 스테이터(STATOR)를 축착하고, 터빈베인의 일측상에는 파워피스톤이 내장된 유압실린더를 장착하여 주어지는 상황에 비추어 적절히 작동되게 되는 파워 피스톤의 좌,우작동에 따라 터빈베인 및 펌프베인이 펌프바디 및 터빈바디사이에서 좌,우로의 이동이 자유롭도록 구성하여 간격유지구에 의해 상호의 간격이 일정하게 유지되는 펌프베인과 터빈베인이 주어지는 상황에 따라 펌프바디측이나 터빈바디측으로 이동되도록 함으로서, 오일의 운동에너지를 발생시키게 되는 펌프베인과 그 운동에너지를 전달받게 되는 터빈베인의 체적변화를 유도하여 펌프바디의 회전에 따라 발생되는 토오크변환기내의 오일변환량이 조절되도록 하고 그에따라 오일의 유동시 발생되는 운동에너지가 적절히 조절되면서 터빈베인상에 전달되도록 하여 결과적으로는 주어진 상황에 알맞는 속도로서 터빈바디가 회전되도록 함으로서 상황에 맞는 토오크비 및 속도비를 얻을 수 있도록 하여 상술된 바와 같은 종래의 유체토오크변환기와 같이 그 자체의 기능만으로는 주행조건에 따라 부여되는 필요한 범위의 회전력변환을 얻을 수 없어 전진 2-3단 후진1단의 유성기어변속장치 및 그 제어를 위한 유압변속제어장치를 병설하여 사용했어야만 했던 문제점으로 인해 복잡한 구조의 변속장치 및 유압변속제어장치를 장착해야만 했던 어려움은 물론, 그 변속장치의 조작시에 필히 발생되는 동력의 손실을 감수해야만 했던 문제점을 없애고 본 발명의 유체토오크변환기 자체의 기능만으로도 주어진 상황에 알맞는 회전력 변환을 얻을 수 있도록 하는데 그 첫째목적이 있으며, 변속장치를 꼭 필요한 전진1단 후진1단의 간단한 구조로서 구성할 수 있게 됨에 따라 변속장치를 제어하기 위한 유압변속제어장치의 구조 또한 간단한 구조로서 구성할 수 있게 됨으로서 제작비의 절감효과를 얻도록 하는데 그 둘째목적이 있으며, 또한 고도의 숙련을 요하던 클러치 및 변속장치의 조작이 필요없게 되도록 함은 물론, 변속장치의 조작시에 수반되던 동력의 손실을 최대한 방지할 수 있도록 하는데 셋째목적이 있는 것으로 그 구성을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

외주연 일부에 각각 스플라인(SPLINE)(11, 12)이 형성된 구동축(13)과 피동축(14)상에 걸쳐 하나의 케이싱(CASING)(15)을 축착하고, 그 케이싱(15)내에 펌프바디(16) 및 터빈바디(17)를 상호 대향되도록 장치하되, 펌프바디(16)는 지지구(18)와 적정길이의 고정보스(19)를 일체로서 형성하고 그 고정보스(19)는 내경 및 외경상에 스플라인(19', 19")을 형성하여 내경상에 형성된 스플라인(19')을 구동축(13)의 스플라인상에 일치시켜 줌으로서 펌프바디(16)를 구동축(13)상에 고정설치하며, 터빈바디(17)는 지지구(20)를 일체로 형성하여 그 지지구(20)를 피동축(14)과 일체화함으로서 피동축(14)상에 고정설치함과 동시에, 피동축(14)의 스플라인(12)상에는 구동축(13)의 스플라인(11)상에 끼워지는 펌프바디(16)의 고정보스(19)와 동일 현상으로서 내외경상에는 스플라인(21', 21")이 형성된 고정보스(21)를 끼워 고정설치하는 한편, 케이싱(15)내에 장치되는 펌프바디(16)와 터빈바디(17)사이에 형성되는 공간부에 별도로 형성되는 펌프베인(PUMP VANE)(22) 및 터빈베인(TURBINE VANE)(23)을 상호 대향되도록 장치하되, 펌프베인(22)과 터빈베인(23)은 각각의 지지부(24, 25) 및 유동보스(26, 27)를 일체로서 형성하고 각각의 유동보스(26, 27)내경에 스플라인(26', 27')을 형성하여 펌프베인(22)의 유동보스(26)는 구동축(23)상에 고정설치된 펌프바디(16)의 고정보스(19)외경에 형성된 스플라인(19")에 끼워 설치함으로서 구동축(13)의 회전력을 전달받아 구동축(13)과 일체로서 회전되도록 함과 동시에 좌, 우로의 수평이동이 가능하도록 하고, 터빈베인(23)의 유동보스(27)는 피동축(14)상에 고정설치된 고정보스(21)의 외경에 형성된 스플라인(21")상에 끼워 설치함으로서 터빈베인(23)의 회전력이 피동축(14)상에 전달되어 터빈베인(23)과 피동축(14)이 일체로서 회전되도록 함과 동시에 좌, 우로의 수평이동이 가능하도록 하되, 각 고정보스(19, 21)의 스플라인(19", 21")과 각각 끼워 맞춤되는 유동보스(26, 27)내경상의 스플라인(26', 27')사이에 슬라이드베어링(28, 29)을 각각 개재함으로서 좌, 우로의 수평이동이 원활하게 이루어지도록 함과 동시에, 펌프베인(22)과 터빈베인(23)의 각 지지부(24, 25)내측상에 상호 대향되는 적정형상의 걸림편(30, 31)을 각각 고착하여 그 걸림편(30, 31)상에 일정길이의 간격유지구(32)를 괘지함으로서 펌프베인(22)과 터빈베인(23)의 간격이 항시 일정하게 유지되도록 하는 한편, 터빈베인(23)의 일측 피동축(14)상에는 파워피스톤(33)이 내장된 유압실린더(34)를 장착하여 주어지는 상황에 따라 적절히 좌, 우작동되도록 하고, 터빈베어(23)의 지지부(25) 일측에 적정형상의 피스톤걸림편(35)을 고착하여 파워피스톤(33)에 연결된 피스톤로드(33')끝단을 결착시킴으로서 파워피스톤(33)의 좌, 우작동에 따라 간격유지구(32)에 의해 항시 일정간격의 유지되는 펌프베인(22) 및 터빈베인(23)이 좌, 우로 수평이동되면서 펌프바디(16)측이나 터빈바디(17)측으로 이동되도록 함으로서 오일의 운동에너지를 발생시키게 되는 펌프베인(22)과 그 운동에너지를 전달받게 되는 터빈베인(23)의 체적변화를 유도하여 펌프바디(16)의 회전에 따라 발생되는 토오크변환기내의 오일변환량이 조절되도록 하는 한편, 펌프베인(22)과 터빈베인(23)사이의 공간중앙부에는 일방향클러치(36)에 의해 시계방향으로만 회전되도록 한 스테이터(STATOR)(37)를 축착하여 터빈베인(23)상에 운동에너지를 전달시킨 오일의 진행방향을 펌프베인(22)측으로 전환시켜 주도록 함으로서 펌프베인(22)에 의해 발생되는 오일의 운동에너지를 배가시켜 더 큰 토오크변환비를 얻을 수 있도록 구성된 것이다. 이때의 스테이터(37)장치는 본 발명이 다른 일실시예로서 제8도에 도시된 바와 같이 생략할 수 있는바, 스테이터(37)장치는 적용대상이 효용성에 비추어 더 큰 토오크변환비를 얻을 필요성이 없을때에는 생략한다하여도 본 발명인 유체토오크변환기의 자동변속기능에 별 영향을 미치지 않게 된다.

이와 같은 구성으로된 본 발명의 작용효과를 상술하면 다음과 같다.

본 발명인 유체토오크변환기를 자동차의 자동변속장치의 일환으로 적용하여 사용될때를 일예로서 들어 그작용 및 효과를 살펴보기로 한다. 먼저, 본 발명인 유체토오크변환기를 적절히 작동시키기 위한 주변장치로서 저속단계, 드라이브(DRIVE)단계, 후진단계로 구분되는 간단한 구조로서 이루어진 수동시프트 레버시스템(MANUAL SHIFT LEVER SYSTEM)을 구성하고, 토오크변환기내의 오일압력 및 기화기의 드로를압력(THROTTLE PRESSURE), 엔진과 직결되는 오일펌프의 오일압력등을 가속페달(ACCELERATOR PEDAL)위치 및 주어지는 상황에 따라 상호 적절하게 콘트롤하여 본 발명의 구성요소인 유압실린더(34)상에 압송시킴으로서 파워피스톤(33)을 상황에 따라 적절히 작동시키기 위한 콘트롤 밸브시스템(CONTROL VALVE SYSTEM)(변환기의 오일압력과 오일펌프압력이 상호 평형을 이루도록 조절하는 평형밸브시스템을 포함함)을 구성하여(이때의 구성원리는 종래에 이미 공지되어 있는 콘트롤 밸브시스템의 구성원리와 동일함) 각각 장치하고, 수동시프트 레버를 드라이브의 중립상태로 위치시킨 후 엔진을 가동시키게 되면, 콘트롤 밸브시스템에 의해 적정압력으로 조절된 오일이 유압실린더(34)상에 압송됨에 따라 파워피스톤(33)이 유압실린더(34)우측단으로 밀려나가게 되면서 터빈베인(23)의 지지부(25)상에 고착된 피스톤걸림편(35)에그 끝단이 결착된 피스톤로드(33')에 의해 터빈베인(23)이 우측단으로 수평이동하게 되고 그와 동시에 간격유지구(32)에 의해 터빈베인(23)과 항시 일정거리를 유지하는 상태의 펌프베인(22)이 우측단으로 수평이동하게 된다.

이와 같은 작동과정은 이미 가동되고 있는 엔진의 동력에 의해 구동축(13)이 회전되고 있는 상태에서 이루어지게 되는바, 케이싱(15)내에서 고정보스(19)에 의해 구동축(13)상에 고정설치된 펌프바디(16)와 고정보스(19)상에 끼워진 상태의 유동보스(26)에 의해 구동축(13)의 회전력을 전달받게되는 펌프베인(22)이 구동축(13)과 함께 회전되고 있는 상태에서 전술과 같은 파워피스톤(33)의 작동에 따라 펌프베인(22)과 터빈베인(23)이 펌프바디(16)측으로 수평이동하게 되는데 이때의 이동작동은 구동축(13)상에 고정설치된 펌프바디(16)의 고정보스(19)와 피동축(14)상의 고정보스(21)외경상에 형성된 각각의 스플라인(19", 21")과, 그 스플라인(19", 21")상에 끼워진 펌프베인(22)과 터빈베인(23) 각각의 유동보스(26, 27)내경의 스플라인(26', 27')사이에 개재된 슬라이베어링(28, 29)에 의해 원활하게 수평이동되면서 이루어지게 된다. 한편, 케이싱(15)내에서 구동축(13)의 회전에 따라 동일 회전속도로서 회전되고 있는 펌프바디(16)와 펌프베인(22)은 제2도에서 도시된 바와 같이 상호 맞닿으면서 펌프바디(16)속에 펌프베인(22)이 완전히 묻히는 상태가 되고, 터빈바디(17)와 터빈베인(23)은 최대거리를 유지하는 상태가 됨으로서 오일의 변환량을 전달받게 되는 터빈베인(23)의 체적은 최대가 되고 펌프베인(22)의 체적은 완전히 없어지게 되면서, 펌프바디(16)에 의해 터빈베인(23)측으로 유동되게 되는 오일의 변환량 또한 없어져 펌프베인(22)의 회진력에 의해 발생되는 오일의 운동에너지가 없게됨으로서 터빈베인(23)상에 가해지게 되는 오일의 운동에너지는 극히 미약하게 되어 터빈베인(23)의 회전이 이루어지지 않게 됨에 따라 엔진의 가동에 의해 구동되는 구동축(13) 및 펌프바디(16)와 펌프베인(22)의 회전만 이루어지게될 뿐 엔진동력이 터빈베인(23)과 터빈바디(17) 및 피동축(14)으로 전달되지 못하게 되는 공전상태가 계속되게 된다. 수동시프트레버를 드라이브상태로 위치시키게 되면 가속페달의 위치 및 주어지는 상황에 따라 콘트롤 밸브시스템은 토오크변환기내의 오일압력, 기화기의 드로틀압력, 오일펌프의 오일압력등을 적절히 조절하여 유압실린더(34)상에 압송하게 됨으로서, 파워피스톤(33)을 적절히 작동시키게 되는데 이때의 파워피스톤(33)작동은 가속페달의 위치 및 상황에 따라 계속해서 가변되게 되므로 가속페달의 위치가 저속위치에 있을때와 고속위치에 있을때로 나누어 그 작동원리를 살펴보기로 한다. 먼저, 가속페달의 위치가 저속위치에 있을때를 제4도에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.

콘트롤 밸브시스템에 의해 유압실린더(34)의 파워피스톤(33)이 유압실린더(34)중앙 적정부위에 위치되면서 펌프바디(16)와 터빈바디(17)사이의 공간부로 펌프베인(22)과 터빈베인(23)이 수평이동하게 되고(이때의 수평이동작동과정은 전술된 공전시의 작동과정과 동일하게 이루어짐) 그에따라 펌프바디(16)와 펌프베인(22)사이 및 터빈바디(17)와 터빈베인(23)사이에 일정공간이 형성되게 됨으로서 오일의 변환량을 받게되는 펌프베인(22)과 터빈베인(23)의 체적이 어느정도 증가되게 되고, 펌프바디(16)에 의해 터빈베인(23)측으로 유동되게 되는 오일의 변환량 또한 증가되게 되어 펌프베인(22)의 회전력에 의해 발생되는 오일의 운동에너지가 일정크기로서 형성되면서 터빈베인(23)측으로 유동되게 되며, 터빈베인(23)상에 보유하던 운동에너지를 전달한 오일은 스테이터(37)에 의해 그 유동진행 방향이 바뀌면서 계속되고 있는 펌프바디(16)의 회전력과 펌프베인(22)의 회전력에 의해 새롭게 조성되는 오일의 변환량과 합세하게 됨으로서 오일의 운옹에너지를 배가시켜 터빈베인(23)상에 전달하게 되는데 이러한 작동과정이 반복되면서 터빈베인(23)이 회전되기 시작하면 터빈베인(23)의 회전력이 피동축(14)상에 전달되어 터빈베인(23)과 터빈바디(17) 및 피동축(14)은 일정회전속도로서 회전되게 되어 엔진가동에 따라 회전되는 구동축(13)의 회전력이 피동축(14)상에 전달되게 되는데 이때의 속도비는 펌프바디(16)의 회전속도에 비해 터빈바디(17)의 회전속도가 상대적으로 매우 낮게 됨으로서 토오크의 변환이 이루어지게 되는바, 이와 같은 작동은 펌프베인(22)에 의해 최초로 형성되는 토오크변환기내의 오일 변환량이 조절되고 오일의 운동에너지 크기가 일정하게 부여되면서 터빈베인(23)상에 전달되게 됨으로서 일정속도의 저속상태가 형성되게 된다.

가속페달이 고속위치에 있을때를 제3도에 의거하여 살펴보면 다음과 같다. 콘트로 밸브시스템에 의해 파워피스톤(33)이 유압실린더(34)의 좌측단에 위치되게 되면서 펌프베인(22)과 터빈베인(23)이 터빈바디(17)측으로 수평이동하게 되고, 그에따라 터빈바디(17)와 터빈베인(23)은 상호 맞닿으면서 터빈바디(17)속에 터빈베인(23)이 완전히 묻히는 상태가 되면서 펌프베인(23)과 펌프바디(16)는 상호 최대거리를 유지하는 상태가 됨으로서, 오일을 변환시키게 되는 펌프베인(22)의 체적이 최대로 되게 되고 펌프바디(16)에 의해 터빈베인(23)측으로 유동되게 되는 오일의 변환량 또한 최대로 되어 펌프베인(22)의 회전력에 의해 발생되는 오일의 운동에너지가 최대한 크게 형성되면서 터빈베인(23)측으로 유동되게 되며, 터빈베인(23)에 보유하고 있던 운동에너지를 전달한 오일은 스테이터(37)에 의해 그 유동진행방향이 바뀌면서 계속되고 있는 펌프바디(16)의 회전력과 펌프베인(22)의 회전력에 의해 새롭게 조성되는 오일의 변환량과 합세하게 됨으로서 오일의 운동에너지를 배가시켜 터빈베인(23)상에 전달하게 되는데 이러한 작동과정이 반복되면서 터빈베인(23)이 일정회전속도로 회전되면 터빈베인(23)의 회전력이 피동축(14)상에 전달되어 결과적으로는 엔진가동에 따라 회전되는 구동축(13)의 회전력이 피동축(14)상에 전달되게 되는데 이때의 속도비는 펌프바디(16)의 회전속도와 터빈바디(17)의 회전속도가 같게되거나 약간 적게됨으로서 거의 1 : 1정도의 속도비가 이루어지게 되는바, 이와 같은 작동은 펌프베인(22)에 의해 최초로 형성되는 토오크변환기내의 오일변환량이 최대로 조절됨으로서 오일의 운동에너지가 최대로 크게 부여되면서 터빈베인(23)상에 전달되게 되어 고속상태가 형성되게 된다. 한편, 이와 같이 펌프바디(16)와 터빈바디(23)측으로 속도비가 거의 1 : 1로서 대등하게 될때는 펌프바디(16)의 회전력에 따라 터빈베인(23)측으로 유동되는 펌프베인(22)의 회전력에 의해 최대의 운동에너지를 부여받으면서 그 운동에너지를 터빈베인(23)상에 전달한 후 펌프베인(22)측으로 유동되게 되는 과정에서 이미 일정속도로서 회전되고 있는 터빈베인(23)의 회전방향과 오일의 유동방향이 일치하게 됨으로서 오일은 스테이터(37)의 뒷부분에 운동에너지를 전달하면서 펌프베인(22)측으로 유동되게 되어, 펌프베인(22)과 펌프바디(16) 및 터빈베인(23)과 터빈바디(17)가 거의 동일속도로서 회전됨과 동시에 스테이터(37)역시 동일방향 및 동일속도로서 공전되게 됨으로서, 스테이터(37)에 의한 오일의 유동방향전환은 중지되게되고 토오크변환기자체도 토오크변환기로서의 기능을 종료하면서 유체클러치로서의 기능만을 갖게 되는 것이다. 이때 토오크변환기내에서 유동되는 오일의 흐름량은 펌프베인(22)의 체적에 그 회전속도를 곱하여 나온 계산치에서 터빈베인(23)의 체적에 그 회전속도를 곱하여 나온 계산치를 뺀 나머지라 할수 있는바, 전술된 바와 같이 펌프바디(16)와 터빈바디(17)의 속도비가 거의 1 : 1정도로서 대둥하게 될때는 토오크변환기내에서의 오일흐름은 없어지게 된다.

이와 같이 가속페달의 위치 및 상황에 따라 엔진의 회전력과 동일속도로서 회전되게 되는 구동축(13)의 회전력이 펌프베인(22) 및 터빈베인(23)에 의해 적절히 조절되면서 피동축(14)상에 전달되게 되는 회전력의 변한 즉, 토오크의 변환비는 콘트롤 밸브시스템의 유압조절에 의해 작동되게 되는 파워피스톤(33)의 작동에 따라 최저에서 최고사이에서 가변되게 되는데, 그 최저 및 최고사이의 범위는 엔진의 출력크기에 따라 결정되게 되며, 주어진 출력범위내에서 적용되게 되는 본 발명의 유체토오크변환기로서 더 큰 토오크변화비나 속도비를 얻고자 할때에는 제6도 및 제7도에서 도시된 바와 같이 펌프베인(22) 및 터빈베인(23)의 날개각도를 오일의 유동방향을 감안하여 상황에 알맞게 설정함으로서 이루어질 수 있게 되는데, 토오크변환기내에서 조성되는 오일의 운동에너지 크기는 펌프베인(22)과 터빈베인(23)의 회전속도차이에 의해 결정되게 되는바, 펌프베인(22) 및 터빈베인(23)의 인접부위 크기를 크게 형성하여 저속시에 토오크변환기내의 오일흐름량이 적게 발생된다 하더라도 그에 따른 오일의 운동에너지를 터빈베인(23)상에 충분히 전달할 수 있도록 한다.

후진시의 작동은 종래의 자동변속장치에서와 같이 역전유성기어장치를 병설하여 수동시프트 레버의 작동으로 역전작동할 수 있게 된다.

이상과 같은 본 발명의 유체토오크변환기의 작용 및 효과설명은 자동변속장치로서 적용함에 있어서 그 주변장치인 수동시프트레버 및 유압제어장치인 콘트롤 밸브시스템을 일례로서 한정하여 설명한 것에 불과한것인바, 그 수동시프트레버의 구성이나 콘트롤 밸브시스템은 유체토오크변환기가 적용되는 상황에 따라 얼마든지 변형하여 적용할 수 있는 것이다.

이와 같은 본 발명의 유체토오크변환기는 자체의 기능만으로도 주어진 상황에 알맞는 회전력변환을 얻을 수 있게 됨으로서, 종래의 유체토오크변환기와 같이 자동차의 주행조건에 따라 부여되는 필요한 범위의 회전력변환을 얻기위해 복잡한 구조의 유성기어변속장치 및 그 제어를 위한 유압변속제어장치를 장착해야만 했던 폐단을 해소하고 변속장치를 꼭 필요한 간단한 구조로서 구성할 수 있도록 하면서 변속장치를 제어하기 위한 유압변속제어장치의 구조 또한 간단한 구조로서 구성할 수 있도록하여 제작비의 절감효과를 얻도록함은 물론, 고도의 숙련을 요하던 클러치 및 변속장치의 조작이 필요없도록 하였고, 그에따라 변속장치의 조작시에 수반되었던 동력의 손실을 최대한 방지할 수 있도록 한 유익하고도 그 경제성 및 실용성이 뛰어난 획기적인 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 외주연 일부에 각각 스플라인(SPLINE)(11, 12)이 형성된 구동축(13)과 피동축(14)상에 걸쳐 하나의 케이싱(CASING)(15)을 축착하고, 그 케이싱(15)내에 펌프바디(16) 및 터빈바디(17)를 상호 대향되도록 장치하되, 펌프바디(16)는 지지구(18)와 고정보스(19)를 일체로서 형성하고 그 고정보스(19)는 내경 및 외경상에 스플라인(19', 19")을 형성하여 내경상에 형성된 스플라인(19')을 구동축(13)의 스플라인(11)상에 일치시켜 끼움으로서 펌프바디(16)를 구동축(13)상에 고정설치하며, 터빈바디(17)는 지지구(20)를 일체로 형성하여 그 지지구(20)를 피동축(14)과 일체화 함으로서 피동축(14)상에 고정설치함과 동시에 피동축(14)의 스플라인(12)상에는 구동축(13)의 스플라인(11)상에 끼워지는 펌프바디(16)의 고정보스(19)와 동일형상으로서 내·외경상에 스플라인(21', 21")이 형성된 고정보스(21)를 끼워 고정설치하는 한편, 케이싱(15)내에 장치되는 펌프바디(16)와 터빈바디(17)사이에 형성되는 공간부에 별도로 형성되는 펌프베인(PUMP VANE)(22) 및 터빈베인(TURBINE VANE)(23)을 상호 대향되도록 장치하되, 펌프베인(22)과 터빈베인(23)은 각각의 지지부(24, 25) 및 유동보스(26, 27)를 일체로서 형성하고 각각의 유동보스(26, 27)내경에 스플라인(26', 27')을 형성하여 펌프베인(22)의 유동보스(26)는 구동축(13)상에 고정설치된 펌프바디(16)의 고정보스(19) 외경에 형성된 스플라인(19")에 끼워 설치함으로서 구동축(13)의 회전력을 전달받아 구동축(13)과 일체로서 회전되도록 함과 동시에 좌, 우로의 수평이동이 가능하도록 하고, 터빈베인(23)의 유동보스(27)는 피동축(14)상에 고정설치된 고정보스(21)의 외경에 형성된 스플라인(21")상에 끼워 설치함으로서 터빈베인(23)의 회전력이 피동축(14)상에 전달되어 터빈베인(23)과 피동축(14)이 일체로서 회전되도록 함과 동시에 좌,우로의 수평이동이 가능하도록 하되, 각 고정보스(19, 21)의 스플라인(19", 21")과 각각 끼워 맞춤되는 유동보스(26, 27) 내경상의 스플라인(26', 27')사이에 슬라이드베어링(28, 29)을 각각 개재함으로서 좌, 우로의 수평이동이 원활하게 이루어지도록 함과 동시에, 펌프베인(22)과 터빈베인(23)의 각 지지부(24, 25)내측상에 상호 대향되는 걸림편(30, 31)을 각각 고착하여 그 걸림편(30, 31)상에 간격유지구(32)를 괘지하는 한편 터빈베인(23)의 일측피동축(14)상에는 파워피스톤(33)이 내장된 유압실린더(34)를 장착하고 터빈베인(23)의 지지부(25) 일측에 피스톤걸림편(35)을 고착하여 파워피스톤(33)에 연결된 피스톤로드(33')끝단을 결착시키며, 펌프베인(22)과 터빈베인(23)사이의 공간 중앙부에는 일방향클러치(36)에 의해 시계방향으로만 회전되도록한 스테이터(STATOR)(37)을 축착하여서 구성된 것을 특징으로 하는 유체토오크변환기.

Images