유체커플링과 토크컨버터

자동변속장치에 있어서 크게 두가지 구조로 나누는것이, 첫째 유체커플링이고 둘째가 유성기어가 되겠습니다, 자동차 동력전달에 있어서 가장 중요한 부분이고 ...... 참 재미난 장치입니다   둘다 자동변속에 있어선 필수장치죠   유체커플링의 역사는 오래됐습니다, 아마 화력발전소에서 부터 응용이 시작됐나? ... 하여튼 산업기계에서 먼저 응용이됐죠   원리는 간단합니다 ... 선풍기 두대를 맞대어 돌리면 하나를 돌리면 상대방 선풍기가 따라 도는 원리와 같습니다   그런데 단점이 있죠 ... 100% 동력전달이 안된다   현재는 산업용으로 날리 쓰이는데, 주로 하중이 많이 실리는 장거리 이송장치(컨베이어)류에 적용됩니다   단순하중의 이송장치라면 그냥 보통의 기계식 커플링(솔리드 커플링 이라고 함)을 사용하면 됩니다 ... 걍 축과 축사이의 자재이음이라 보면 됩니다 ... 축사이의 이음이란 모터나 엔진에서 나온 동력을 1차 흡수하는데 있습니다, 그래서 과부하가 갑자기 걸리더라도 걍 커플링에만 1차 전달되므로 충격흡수와 동시에 축간의 파괴를 방지하면서 동력을 전달시키므로 값비싼 이송시스템을 보호하게됩니다 ... 깨지더라도 커플링 자체만 깨지기 때문이죠   그런데 하중이 어마어마 하게 걸리는 석탄하역설비나 시멘트원료 이송설비같은건 이런 기계식커플링으로는 감당할수가 없어서 유체커플링을 사용하게되는데 ... 걍 단순하게 충격을 흡수시켜 원활하게 동력을 전달함에 있습니다 ... 동력이 100% 전달되지 않아도 이송설비가 안전하게 이송되기만 하면 되기 때문에 이 장치는 아주 필수적인 장비이고 아주 고가입니다, 제작도 어렵고 ... 신입사원때 이놈을 중공업회사에 좀 팔아먹었죠!   하중이 크지 않은 설비는 경제적인 일본제나 이태리제 유체커플링을 사용하는데(지금은 한국제?) ... 벌써 발전소급이나 초대형 시멘트 공장설비로 가도 독일제나 미제 유체커플링으로 채용됩니다   1930년대(?) 부턴가 자동차에도 적용되기 시작했는데, 아주 원시적인 1차 자동변속시스템인데 알기론 토크컨버터가 채용되기 까진 50년대 초반까지 자동차의 자동변속기에 쓰인거 같습니다   산업용과 마찬가지로 단순 동력전달역할 인데 ... 동력이 전달이 되긴되는데 ... 아주 느리게 전달되는거죠 ... 유체커플링의 구조상 임펠러(펌프)가 100% 회전한후 점진적으로 로터(터빈)에 토크의 동력전달이 완성되기 때문에, 컨베이어 설비와 같이 충격흡수가 그리 중요하지 않은 출발과 가속이 빈번한 자동차 동력전달장치로는 효율이 매우 좋지않았고 , 쉽게 말해서 동력전달이 빨리 되질 않는거죠 ... 고속으로 궤도에 올라 순항하지 않는한   그래서 개발된게 토크컨버터 ....... 는 아니고, 뭐 개발동기야 그런 느린 동력전달 땜에 나온건 맞습니다만 자동차에서 먼저 개발된건 아니고 ... 동력전달을 보다 빠르고 효율적으로 하기위해서 고안된게 바로 토크컨버터 ... 즉, 단어뜻대로 토크변환장치라고 개발하게 됩니다   구조는 유체커플링이랑 같습니다 ... 다만 임펠러와 터빈사이에 스테이터란 놈이 하나 추가된거 외에는!   결국 요 스테이터란 놈 하나 때문에 동력전달 장치에서는 엄청난 변화를 가져옵니다, 동력전달을 아주 빠르고도 쉽게 붙이기 때문에~   원리는 유체커플링과 같이 토크의 변화없이 로터(런너 또는 터빈)를 돌리게 되면 마냥 한참후에나 동력(토크)이 전달되기에 중간에 토크를 확 키우는게 필요한데 ... 임펠러와 터빈사이의 유체의 흐름을 이용해 중간에 스테이터를 설치하게 되면 유체(오일)가 오갈데가 없어 한쪽으로만 압력이 급격히 쏠리면서 토크가 급상승 하게되는데 그 반작용으로 런너(터빈)의 힘을 순간적으로 증가시켜 빠르게 동력이 전달됩니다   이는 출발과 가속이 빈번한 자동차 뿐 아니라, 발전소 터빈의 동력을 발전기에 빨리 전달하기 위해 아주 효율적인 장치가 되었습니다, 항상 산업용으로 해서 군사용, 그리고 민간용으로 발전하는 이치죠! ... 기본적으론 토크컨버터도 유체커플링의 일종입니다.   그런데 이 토크컨버터에도 단점이 있는데, 그놈의 스테이터가 신기하게도 토크를 확 키우는건 좋은데, 확 키우다 보니 이놈유체 특성상 와류에 의한 터블런스가 발생하기 쉽습니다   그래서, 일단 유체커플링과 토크컨버터의 각각의 형상의 차이를 말해야 하는데 ... 유체커플링은 임펠러와 터빈과 형상이 각각 똑같이 단순합니다 ... 걍 방사형 블레이드로 되어있죠 ... 업체에 따라선 그 불레이드에 약간의 각도를 두기도 하지만, 암튼 기본은 단순 방사형 블레이드!   토크컨버터는 그 임펠와 터빈의 형상이, 즉 각각의 블레이드 형상이 유체커플링과 달리 커브가 되있고 각도를 두게 됩니다 ... 스테이터에 유체를 집중시키기 위해서죠, 즉 토크증가를 꾀히기 위해 그렇게 커브와 각도를 두게 된건데 ... 오히려 과도한 토크발생으로 인해서 동력전달, 아니 동력이 아닌 회전전달이 수월하지 않게 됩니다   원래 토크컨버터도 유체커플링과 마찬가지로 100% 동력전달이 안되는건 마찬가지지만, 이런 스테이터내 터블런스로 인해서 순간적인 토크증가만 됐지 동력전달(횐전전달)이 안되는 오점을 둘수 있었는데, 그래서 나온게 토크컨버터내에 원웨이클러치를 장치해서 임펠러의 속도가 90%에 이르면 스테이터도 같이 돌게해서 동력전달이 원활하게끔 시키게 됩니다 ... 약간 다이어프램(조리개) 비슷한 원리죠 ... 조래개를 다물어 압력을 크게해서 적정압력에 도달하면 조리개를 열어 압력을 풀어주는~   이렇게 해서, 오늘날의 최적화된 자동변속기가 탄생하게 되어 ... 인간은 아주 자연스럽게 손하나 까딹 안해도 차가 지가 알아서 스스로 최적의 동력을 전달시키게 됩니다~   이걸 어떻게 알았냐구요?   90년대 초반에 이거 아는데 시간 좀 걸렸는데(유체커플링만), 지금도 이거 돌아가는거 아는데 아무리 뒤져봐도 우리자료로는 이해가 어렵습니다, 걍 fluid coupling & torque converter라 치면 아주 알기쉬운 자료가 쭈르륵~   걍 알아두면 유익한 자료가 되겠습니다~