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자동차와 함께

토크컨버터의 특징 및 구조에 대해 살펴보자.

토크컨버터는 자동변속기에 장착되는 장치로 유성기어와 유체 커플링으로 동력을 전달하는 과정에서 필요한 장치이다. 자동차의 주행 저항시 구동력을 변화시키는 특징이 있어 자동차에는 필수적인 장치로 여겨지고 있다. 토크컨버터는 구조를 알면 쉽게 이해할 수 있다. 선풍기 두대가 마주보고 있다고 하면 선풍기의 회전에 의한 바람을 서로 역이용하여 동력을 활성화 시키는것이다. 엔진의 플라이휠이 기계적으로 장동하게 되면 펌프 임펠러는 이용한다. 바람을 일으키는 임펠러는 토크컨버터의 외부를 감싸고 있다.


펌프가 작동하면 유체의 흐름이 터빈을 돌리게 되는데 엔진의 동력을 전달하면서 빨간색 부분인 스테이터를 고정자라고 하게 된다. 회전가능한 일방향 클러치 하우징이 계속 지지되어 있으며 스테이터는 한 방향으로 계속 회전하게 된다. 반대방향으로 회전하게 되면 동력에 차질이 생긴다.


스테이터는 오일의 경우 터빈 러너에 힘을 작용하게 되는데 하우징이나 날개를 이용하여 엔진의 회전방향과 반대방향으로 역류하는 현상을 보게 된다. 오일의 터빈러너가 흡수하면 엔진 회전방향과 반대로 움직이며 엔진의 회전방향과는 정반대의 반향으로 가면서 임펠러의 힘이 감소한다. 펌프 임펠러는 터빈러너와 스테이터와의 유기적인 결합을 말한다. 오일이 날개마다 부딪치게 되면 회전방향이 바뀌면서 오일이 펌프 임펠러의 날개를 작동하게 된다. 이로인해 토크는 증가하게 되고 전달 효율은 극대화된다. 하지만 일방향 클러치 사이의 스테이터 축에 설치해야만한다.


토크컨버터의 원리는 펌프와 터빈, 스테이터, 펌프순으로 작동한다. 토크컨버터는 터빈과 서로 엇갈리면서 회전한다. 동일한 속도가 아니기 때문에 터빈의 속도가 조금 늦게 회전한다. 스테이터의 유체 흐름은 지속적인 구조를 가지는데 펌프가 유체흐름을 터빈날개를 회전할때 스테이터를 작동한다.


토크컨버터의 특징은 유체커플링을 이용하는것이다. 회전수의 변화 및 토크충격을 동력으로 전달하지 않아 노면의 마찰로인한 충격도 동력축으로 전달되지 않는 현상을 나타낸다. 이로인해 승차감이 매우 만족스럽다. 한국에서 판매되는 승용차의 절반가량이 이러한 자동변속기를 채용하고 있다.


유체커플링을 사용하면 자동변속기와 수동변속기를 직접 움직이면서 엔진과 동력축을 연결하는데 자동변속기의 경우 유체커플링을 사용하지 않고도 고속보다 저속에서 연비를 더 우월하게 만든다. 임펠러와 Front Cover 사이의 락업 클러치는 속도가 일정 이상이 되면 고속시 붙어서 동력을 전달한다. 회전형 댐퍼나 스프링도 이런 작동을 거치게 되며 1단부터 2단까지 개발되고 있다.