KR102036564B1 - 차량용 토크 컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 토크 컨버터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전 방향으로의 진동 및 충격을 감쇄시키는 진동저감수단의 위치를 제어하여, 댐핑 효율을 향상시킨 차량용 토크 컨버터에 관한 것이다.

Description

차량용 토크 컨버터{Motor Vehicle Torque Converter}

본 발명은 차량용 토크 컨버터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전 방향으로의 진동 및 충격을 감쇄시키는 진동저감수단의 위치를 제어하여, 댐핑 효율을 향상시킨 차량용 토크 컨버터에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 토크 컨버터는 차량의 엔진과 변속기 사이에 설치되어 유체를 이용하여 엔진의 구동력을 변속기에 전달하는 것이다.

토크 컨버터는 엔진의 구동력을 전달받아 회전하는 임펠러, 임펠러와 대향하여 형성되고 임펠러에서 토출되는 오일에 의해 회전되는 터빈, 그리고 임펠러로 되돌아 흐르는 오일의 흐름을 임펠러의 회전 방향으로 향하게 하여 토크 변화율을 증대시키는 리액터('스테이터'라고도 함)를 포함하여 이루어진다.

토크 컨버터는 엔진에 작용하는 부하가 커지면 동력전달 효율이 저하될 수 있으므로 엔진과 변속기 사이를 직접 연결할 수 있는 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 통해 변속기로 전달될 수 있도록 한다.

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

도 1은 종래의 차량용 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라서 본 반단면도로, 차량용 토크 컨버터를 도시하고 있다.

종래의 토크 컨버터는 엔진의 크랭크축에 연결되어 회전하는 프론트 커버(1), 프론트 커버(1)에 연결되어 함께 회전하는 임펠러(2), 임펠러(2)와 마주하는 위치에 배치되는 터빈(3), 그리고 임펠러(2)와 터빈(3) 사이에 위치하여 터빈(3)으로부터 나오는 오일의 흐름을 바꾸어 임펠러(2) 측으로 전달하는 리액터(4)를 포함하고, 임펠러 측으로 오일을 전달하는 리액터는 프론트 커버(1)와 동일한 회전축(회전중심)을 가진다.

그리고 토크 컨버터는 엔진과 변속기를 직접 연결하는 수단으로 록업 클러치(5)가 제공된다. 록업 클러치(5)는 프론트 커버(1)와 터빈(3) 사이에 배치된다.

록업 클러치(5)는 대략 원판 형으로 이루어지며 축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤(6)을 구비하고 있다.

그리고 록업 클러치(5)에는 토셔널 댐퍼(7, Torsional damper)가 결합된다. 토셔널 댐퍼(7)는 록업 클러치(5)를 통해 전달되는 구동력을 터빈(3)에 전달하여 축의 회전 방향으로 작용하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇄시키는 역할을 한다.

상술한 록업 클러치(5)는 프론트 커버(1)와 피스톤(6) 사이에 배치되는 마찰 플레이트(8)를 포함한다. 마찰플레이트(8)는 양측면에 마찰재(8a)가 결합된다. 따라서 록업 클러치(5)는 유압에 의해 피스톤(6)이 프론트커버(1)를 향하는 방향으로 이동하면 마찰재(8a)들이 프론트 커버(1)와 피스톤(6)에 밀착되면서 프론트 커버(1)로 전달된 구동력이 마찰 플레이트(8)로 전달될 수 있다

최근에는 토셔널 댐퍼(7)에서 발생되는 진동 및 충격을 저감시키기 위해 진자를 이용한 진동저감수단을 토셔널 댐퍼(7)에 적용한 기술이 공지된 바 있다.

상술된 진동저감수단이 적용된 토크 컨버터는 진자의 운동을 통해 토셔널 댐퍼의 진동 및 충격을 저감할 수 있는 장점이 있으나, 최근에는 차량 탑승자의 감성 품질 향상을 위해 차량의 진동 및 충격 감소를 위한 요구 조건(Needs)이 더욱 강화됨에 따라 기존의 진동저감수단이 적용된 토크컨버터에 비해 진동 및 충격 감소 효율이 우수한 토크컨버터의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1358998호(2014.02.07.)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량용 토크 컨버터에 있어서, 회전 방향으로의 진동 및 충격을 감쇄시키는 진동저감수단을 포함하되, 진동저감수단을 프론트 커버의 회전축의 길이 방향으로 토셔널 댐퍼와 동일 선상에 위치시킴과 함께, 프론트 커버의 회전축을 중심으로 토셔널 댐퍼 보다 방사 방향 외측에 위치시킴으로써, 댐핑 효율이 향상되는 차량용 토크 컨버터를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 차량용 토크 컨버터는 프론트 커버(110)와, 상기 프론트 커버(110)와 결합되어 상기 프론트 커버(110)의 회전축을 중심으로 함께 회전하는 임펠러(140)를 포함하는 메인멤버(100); 상기 임펠러(140)와 대향하여 배치되는 터빈(200); 상기 임펠러(140)와 터빈(200) 사이에 위치되는 리액터(300); 상기 프론트 커버(110)와 터빈(200) 사이에 배치되는 중간멤버(400); 상기 메인멤버(100) 또는 중간멤버(400)에 결합되는 토셔널 댐퍼(500); 상기 토셔널 댐퍼(500)에 연결되어 토셔널 댐퍼(500)로 전달되는 구동력을 변속기로 전달하는 허브(600); 및 상기 프론트 커버(110)의 회전축의 길이 방향으로 상기 토셔널 댐퍼(500)와 동일선상에 위치되되, 상기 프론트 커버(110)의 회전축을 중심으로 상기 토셔널댐퍼(500)의 외주에 위치하도록 상기 중간멤버(400)와 결합되는 진동저감수단(700);을 포함한다

또한, 상기 토셔널 댐퍼(500)는 상기 프론트 커버(110)의 회전축을 중심으로 동일 선상에 위치하며, 상기 메인맴버(100)와, 중간맴버(400) 및 허브(600)를 연결하여 구비되는 제1스프링(510)과 제2스프링(520)를 포함한다.

또한, 상기 중간멤버(400)는 상기 터빈(200)과 결합되는 제1연결멤버(410)와, 상기 진동저감수단(700)과 결합되는 제2연결멤버(420)를 포함한다.

또한, 상기 토셔널 댐퍼(500)는 상기 메인멤버(100)와 중간멤버(400)를 연결하여 구비되는 제1스프링(510)과, 상기 프론트 커버(110)의 회전축을 중심으로 상기 제1스프링(510)보다 내주에 위치되어 상기 중간멤버(400)와 허브(600)를 연결하여 구비되는 제2스프링(520)을 포함한다.

또한, 상기 진동저감수단(700)은 상기 프론트 커버(110)의 회전축을 중심으로 상기 제1스프링(510)의 외주에 위치하도록 상기 중간멤버(400)와 결합된다.

또한, 상기 중간멤버(400)는 상기 제1스프링(510)과 제2스프링(520) 사이의 중간멤버(400) 및 터빈(200)과 결합되는 제3연결멤버(430)와, 상기 중간멤버(400) 및 진동저감수단(700)과 결합되는 제4연결멤버(440)를 포함한다.

본 발명에 따른 차량용 토크 컨버터는 회전 방향으로의 진동 및 충격을 감쇄시키는 진동저감수단을 포함하되, 진동저감수단을 프론트 커버의 회전축의 길이 방향으로 토셔널 댐퍼와 동일 선상에 위치시킴과 함께, 프론트 커버의 회전축을 중심으로 토셔널 댐퍼 보다 방사 방향 외측에 위치시킴으로써, 댐핑 효율이 향상되는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 토크 컨버터는 상술된 진동저감수단의 위치 제어를 통해 신뢰성 향상 및 안전성이 증대되는 장점이 있다.

도 1은 종래의 차량용 토크 컨버터의 개략단면도
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터의 개략단면도
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터의 다른 개략단면도
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터의 개략단면도
도 5는 본 발명의 제1 실시예, 제2 실시예에 따른 진동저감수단의 실시예를 나타낸 도면

이하, 본 발명에 따른 차량용 토크 컨버터를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

<제1 실시예>

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터의 개략단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터의 다른 개략단면도이다.

도 2, 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터(1000)는 크게 엔진의 크랭크 축과 결합되는 메인멤버(100), 터빈(200), 리액터(300), 중간멤버(400), 토셔널 댐퍼(500), 허브(600) 및 진동저감수단(700)을 포함하여 이루어진다.

메인멤버(100)는 크게 프론트 커버(110), 록업 클러치(120), 피스톤(130) 및 임펠러(140) 등을 포함하여 이루어진다.

프론트 커버(110)는 엔진의 크랭크축에 연결되어 중앙의 회전 중심인 회전축을 가지고 원주 방향으로 회전 가능하게 형성되며, 임펠러(140)는 프론트 커버(110)와 결합되어 프론트 커버(110)와 함께 회전된다. 또한 임펠러(140)는 복수의 블레이드를 포함하여 이루어진다.

록업 클러치(120)는 엔진과 변속기를 직접 연결할 수 있는 수단으로서, 원판 형상으로 형성될 수 있으며, 프론트 커버(110)의 회전축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤(130)을 구비할 수 있다.

터빈(200)은 임펠러(140)와 대향하여 위치되며, 임펠러(120)의 블레이드와 대향하는 복수의 블레이드를 포함한다.

리액터(300)는 임펠러(140)와 터빈(200) 사이에 위치되어 터빈(120) 측으로부터 나오는 오일의 흐름을 임펠러(140) 측으로 변경하여 전달할 수 있도록 제어할 수 있으며, 스테이터라고도 한다.

이때, 임펠러(140) 측으로 오일을 전달하는 리액터(300)는 프론트 커버(110)와 동일한 회전 중심(회전축)을 가진다.

중간멤버(400)는 프론트 커버(110)와 터빈(200) 사이에 배치되며, 메인멤버(100) 및 터빈(200)과 연결되어 형성된다.

토셔널 댐퍼(500)는 메인멤버(100) 또는 중간멤버(400)에 결합되어 구동력을 전달함과 함께, 회전 방향으로 작용하는 충격과 진동을 흡수하도록 구비되며, 좀 더 상세하게는 록업 클러치(120)를 통해 전달되는 토크(torque)를 터빈(200)에 전달하여 축의 회전 방향으로 작용하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇄시키는 역할을 한다.

이때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터(1000)의 토셔널 댐퍼(500)는 메인멤버(100), 중간멤버(400) 및 허브(600)와 결합된다.

특히, 토셔널 댐퍼(500)는 프론트 커버(100)의 회전축을 중심으로 길이 방향 및 방사 방향으로 동일 선상에 위치하는 제1스프링(510)과 제2스프링(520)을 포함한다.

제1스프링(510)과 제2스프링(520)은 프론트 커버(110)의 회전축을 중심으로 방사 방향으로 동일 선상에 위치하도록 동일한 반경 상의 원주 방향으로 교번적으로 배치될 수 있다.

삭제

허브(600)는 토셔널 댐퍼(500)에 연결되어 토셔널 댐퍼(500)로 전달되는 구동력을 변속기로 전달되도록 형성된다.

상술된 구성을 가지는 본 발명에 따른 차량용 토크 컨버터(1000)는 엔진이 작동하면, 프론트 커버(110) 및 프론트 커버(110)와 결합된 임펠러(140)가 회전한다. 임펠러(140)의 회전에 따라 임펠러(140)의 블레이드 및 벽을 따라 오일이 터빈(200) 측으로 압출됨으로써, 터빈(200)이 회전되고, 리액터(300)는 임펠러(140)와 터빈(200)의 회전 속도 차이가 클 때에는 동작을 정지한다. 따라서 오일의 방향이 변화되고 임펠러(140)의 회전이 가속됨으로써, 회전 토크가 증대된다.

터빈(200)의 회전이 빨라지면 오일의 흐름을 방해하지 않도록 리액터(300)는 공전함으로써, 임펠러(140)의 회전 토크가 터빈(200)으로 그대로 전달된다.

터빈(200)의 회전 속도가 증가되어 선택된 조건을 만족시키는 경우, 록업 클러치(120)가 작동하여 프론트 커버(110)로 전달된 힘을 토셔널 댐퍼(500)를 통해 허브(600)로 기계적으로 전달하며, 이때 토셔널 댐퍼(500)는 프론트 커버(110)에서 허브(600)로 전달되는 토크의 변동을 흡수한다.

진동저감수단(700)은 중간멤버(400)와 연결되어 토셔널 댐퍼(500)에서 발생되는 진동 및 충격을 저감시킬 수 있으며, 진동저감수단(700)은 프론트 커버(110)의 회전축의 길이 방향으로 토셔널 댐퍼(500)와 동일 선상에 위치하고, 프론트 커버(110)의 회전축을 중심으로 토셔널 댐퍼(500) 보다 방사 방향 외측에 위치하도록 중간멤버(400)와 결합된다.

이때, 진동저감수단(700)은 원심력에 의해 이동하는 진자들이 배치되어 질량체 역할을 하며, 이를 통해 토셔널 댐퍼(500)의 회전 방향으로의 진동 및 충격을 흡수하는 진자댐퍼로 기능한다.

진자댐퍼로 이루어지는 진동저감수단(700)의 일 예로는 도 5에 도시된 바와 같이 지지플레이트(710), 진자(720) 및 결합핀(730)을 포함하여 형성될 수 있다.

지지플레이트(710)는 원 형상으로 형성되며, 진자(720)는 지지플레이트(710)의 일측 또는 양측에 배치되고, 결합핀(730)은 진자(720)를 원심력에 따라 위치를 가변시키면서 지지플레이트(710)에 결합시킨다.

진동저감수단(700)에 대해 좀 더 상세하게 설명하자면, 중간멤버(400)는 터빈(200)과 결합되는 제1연결멤버(410)를 포함하며, 진동저감수단(700)과 결합되는 제2연결멤버(420)를 포함한다.

제1연결맴버(410)는 토셔널 댐퍼(500)와 연결된 중간멤버(400) 및 터빈(200)과 결합하고, 제2연결멤버(420)는 토셔널 댐퍼(500)와 연결된 중간멤버(400) 및 진동저감수단(700)과 결합함으로써, 진동저감수단(700)이 토셔널 댐퍼(500)로부터의 진동 및 충격을 흡수하도록 한다.

즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터(1000)는 진동저감수단(700)이 프론트 커버의 회전축을 기준으로 토셔널 댐퍼(500) 보다 방사 방향으로 외측에 위치한다.

이를 통해, 진동저감수단(700)은 프론트 커버(110)의 회전축을 중심으로 토셔널 댐퍼(500)보다 방사 방향으로 외측에 위치하여 프론트 커버(110)의 회전에 따른 원심력을 더 받을 수 있다.

이는 초기 기동 시, 진동저감수단(700)의 기동력이 향상되어 댐핑 효과가 증대될 뿐만 아니라, 이를 통해 신뢰성이 향상되고, 안정성이 증대되는 장점을 가진다.

또한, 프론트 커버(110)의 회전축의 길이 방향으로 진동저감수단(700)이 토셔널 댐퍼(500)와 동일 선상에 위치되므로, 차량용 토크 컨버터의 길이 방향(프론트 커버의 회전축 길이 방향) 길이를 감소시킬 수 있다.

이는 본 발명에 따른 차량용 토크 컨버터(1000)는 적용되는 차량의 사양 등에 따라 길이 및 크기의 변형 실시가 자유로운 장점이 있다

아울러, 제1스프링(510)과 제2스프링(520)를 포함하는 토셔널 댐퍼(500)는 입력요소와 출력요소를 가지며, 토셔널 댐퍼(500)의 입력요소는 메인멤버(100)가 되며, 출력요소는 허브(600)가 될 수 있다. 구체적으로, 제1스프링(510)의 입력요소는 메인멤버(100)가 되고, 출력요소는 중간멤버(400)가 될 수 있다. 제2스프링(520)의 입력요소는 중간멤버(400)가 되고 출력요소는 허브(600)가 될 수 있다.

<제2 실시예>

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 토크 컨버의 개략단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터(1000)의 토셔널 댐퍼(500)는 제1스프링(510)과 제2스프링(520)을 포함하여 구성된다. 제1스프링(510)은 메인멤버(100)와 중간멤버(400) 사이에 구비되고, 제2스프링(520)은 중간멤버(400)와 허브(600) 사이에 구비된다.

이때, 제2스프링(520)은 중간멤버(400) 및 허브(600)와 결합되도록 형성되므로, 제2스프링(520)은 프론트 커버(110)의 회전축을 중심으로 제1스프링(510)보다 방사 방향 내측에 위치된다.

즉, 진동저감수단(700)은 중간멤버(400)와 결합되고, 프론트 커버(110)의 회전축을 중심으로 제1스프링(510)보다 방사 방향 외측에 위치된다.

이때, 중간멤버(400)는 제3연결멤버(430) 및 제4연결멤버(440)를 포함하여 구성된다. 제3연결멤버(430)는 제1스프링(510)와 제2스프링(520) 사이의 중간멤버(400) 및 터빈(200)을 결합하고, 제4연결멤버(440)는 진동저감수단(700)과 결합한다. 이러한 구조를 통해 진동저감수단(700)은 토셔널 댐퍼(500)로부터의 진동 및 충격을 흡수할 수 있다.

삭제

상술한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터(1000)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터와 동일하게 진동저감수단(700)이 토셔널 댐퍼(500) 특히, 제1스프링(510) 보다 방사 방향 외측(프론트 커버의 회전축을 중심으로)에 위치한다. 이를 통해, 진동저감수단(700)은 프론트 커버(110)의 회전에 따른 원심력을 더 받을 수 있다.

이를 통해, 진동저감수단(700)은 프론트 커버(110)의 회전에 따른 원심력을 더 받을 수 있다.

이는 초기 기동 시, 진동저감수단(700)의 기동력이 향상되어 댐핑 효과가 증대될 뿐만 아니라, 이를 통해 신뢰성이 향상되고, 안정성이 증대되는 장점을 가진다.

아울러, 제1스프링(510)과 제2스프링(520)은 각각 입력요소와 출력요소를 가지며, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 토크 컨버터(1000)는 트윈 댐퍼형으로서, 제1스프링(510)의 입력요소는 메인멤버(100)가 되며, 출력요소는 중간멤버(400)가 될 수 있다.

제2스프링(520)의 입력요소는 중간멤버(400)가 되며 출력요소는 허브(600)가 될 수 있다.

이때, 제2스프링(520)의 입력요소와 제1스프링(510)의 출력요소는 상대회동 불가능하게 연결될 수 있다.

즉, 제1스프링(510)과 제2스프링(520)은 제2스프링(520)의 입력요소와 제1스프링(510)의 출력요소 사이에 댐퍼나 다른 동력 전달부재를 통해 상대 회동하는 대상이 아니며, 하나의 부재로 작동할 수 있다.

1000 : 차량용 토크 컨버터
100 : 메인멤버
110 : 프론트 커버 120 : 록업 클러치
130 : 피스톤 140 : 임펠러
200 : 터빈
300 : 리액터
400 : 중간멤버
410 : 제1연결멤버 420 : 제2연결멤버
430 : 제3연결멤버 440 : 제4연결멤버
500 : 토셔널 댐퍼
510 : 제1스프링 520 : 제2스프링
600 : 허브
700 : 진동저감수단
710 : 지지플레이트 720 : 진자
730 : 결합핀

Claims (6)

1. 프론트 커버(110), 록업 클러치(120) 및, 상기 프론트 커버(110)와 결합되어 상기 프론트 커버(110)의 회전축을 중심으로 함께 회전하는 임펠러(140)를 포함하는 메인멤버(100);
   상기 임펠러(140)와 대향하여 배치되는 터빈(200);
   상기 임펠러(140)와 상기 터빈(200) 사이에 위치되는 리액터(300);
   상기 프론트 커버(110)와 상기 터빈(200) 사이에 배치되는 중간멤버(400);
   구동력을 변속기로 전달하는 허브(600);
   입력요소가 상기 메인멤버(100)이고, 출력요소가 상기 중간멤버(400)인 제1스프링(510);
   입력요소가 상기 중간멤버(400)이고, 출력요소가 상기 허브(600)인 제2스프링(520); 및
   원심력에 의해 이동하는 진자들이 배치되는 진동저감수단(700);을 포함하고,
   상기 제2스프링(520)은, 상기 프론트 커버(110)의 상기 회전축을 중심으로 길이 방향 및 방사 방향으로 상기 제1스프링(510)과 동일 선상에 위치하고, 상기 회전축으로부터 동일한 반경 상의 원주방향으로 제1스프링(510)과 교번적으로 배치되며,
   상기 중간멤버(400)는, 상기 터빈(200)과 결합하는 제1연결멤버(410) 및, 상기 진동저감수단(700)이 상기 제1스프링(510) 및 상기 제2스프링(520)과 상기 회전축을 중심으로 길이 방향으로 동일한 위치에 위치하도록 상기 진동저감수단(700)과 결합하는 제2연결멤버(420)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 토크 컨버터.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제2연결멤버(420)는,
   상기 진동저감수단(700)이 상기 프론트 커버(110)의 상기 회전축을 중심으로 상기 제1스프링(510) 및 상기 제2스프링(520) 보다 방사 방향 외측에 위치하도록 상기 진동저감수단(700)과 결합하는 것을 특징으로 하는 차량용 토크 컨버터.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제2연결멤버(420)는,
   상기 중간멤버(400)와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 토크 컨버터.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

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