토크 컨버터 작동원리로 자동차 효율을 논하다?

자동차 토크 컨버터, 클러치 포인트를 넘으면 효율이 저하된다

자동차의 자동변속기에 있어 토크 컨버터는 아주 중요한 장치이죠. 어쩌면 앞으로 수동변속기 자동차가 없어지고 미래형 자동차로 진보할 수록 더욱더 중요한 장치가 될 가능성도 있습니다. 그래서 오늘은 토크 컨버터의 작동원리를 터빈의 속도에 따른 오일의 흐름을 통해 알아보도록 하겠습니다.

토크 컨버터의 오일 흐름

- 토크 컨버터의 작동원리

1. 터빈이 정지하고 있을 때

  펌프의 회전에 의해 오일은 펌프에서 터빈으로 분출되어 터빈에 회전력을 주면서 터빈내부로 들어가 스테이터로 유출된다. 스테이터에서 오일은 유동방향이 바뀌어 다시 펌프를 위에서 밀어주며 펌프의 회전을 돕는 결과가 되어 그만큼 터빈의 회전력은 증대된다.

2. 터빈이 중속으로 회전할 때

  터빈이 회전하고 있기 때문에 터빈이 받는 힘은 정지하고 있을 때보다 작으며, 스테이터로 유출되는 힘도 작아진다. 그러나 오일은 스테이터의 앞면에 닿기 때문에, 스테이터에서 유출되는 오일이 펌프의 회전을 돕고, 터빈의 회전력은 어느 정도 증대한다.

3. 터빈이 고속으로 회전할 때

  이제까지 스테이터 앞면으로 분출되던 오일이 스테이터 뒷면에 작용하게 된다. 만약 스테이터가 이 경우에도 고정되어 있다면 펌프로 들어오는 유동의 방향은 펌프 회전 방향과 반대가 될 것이다. 따라서 스테이터 안쪽에 설치된 일방향 클러치가 작동하여 스테이터를 터빈과 같은 방향으로 공회전시켜 효율 하락을 방지한다.

  이 때는 스테이터가 공회전하므로 스테이터가 아무런 역할을 하지 않아 유체 클러치와 구조적으로 같게 된다. 이 지점을 "클러치 포인트"라고 하며, 그 이상이 되면 토크 컨버터는 유체 클러치로써 작동하게 되는 것이다.

이상 토크 컨버터는 펌프의 회전 속도에 비해 터빈의 회전속도가 느리게 되면, 즉 자동차가 출발하거나 언덕을 올라가는 경우 큰 회전력을 얻을 수 있으며 터빈이 펌프의 회전 속도에 가까워질수록 효율이 좋아집니다. 그러나 클러치 포인트를 넘으면 효율이 저하되므로 이때 스테이터가 공전하여 자동적으로 유체 클러치로 바뀌게 되죠. 이와 같이 토크 컨버터는 변속기와 유체 클러치의 역할을 한다고 볼 수 있습니다.

2012/08/03 - [자동차 공학/신기술 자동차] - 닛산의 전기자동차 꿈에 불과했던 일이 현실로

2012/06/24 - [자동차/중고차] - 중고차 고르는 매우 귀찮은 방법 소개 자동차성능기록부도 이 정도로 꼼꼼할까

[관련 글타래 엮음]

2013/07/06 - [자동차 공학/자동변속기] - '바늘가는데 실이 없다?', 자동변속기는 이제 필수다

2012/08/09 - [자동차 공학/조향장치] - 자동차 조향장치 성능 향상을 위한 개발 더 정교하고 더 민감하게