토크 컨버터란 무엇이며 어떻게 작동합니까?

지금까지 시장에서 찾을 수 있는 주요 변속기 종류와 그 특징에 대해 알려드렸으니, 이제 이들 안에 포함되어 있으며 매우 중요한 기능을 하는 구성 요소 중 하나를 계속 살펴보겠습니다. 바로 토크 컨버터입니다. 이를 위해 자동 변속기 안에서 그것이 무엇이며 어떤 기능을 하는지 설명드리겠습니다.

토크 컨버터는 자동 변속기에 추가로 결합되는 유체 역학식 전달 장치입니다. 이 기계 요소는 독일 엔지니어 Hermann Föttinger가 1905년에 특허를 출원하면서 발명되었으며, 처음에는 선박 건조 분야에 적용되었습니다. 물론 토크 컨버터는 항공, 산업용 기계, 철도, 그리고 자동차 등 다른 분야에서도 채택되었습니다. 현재 다루고 있는 자동차 분야에서는 1930년대 초에 도입되었으며, 코번트리에 본사를 둔 영국 회사 Daimler Motor Company의 버스와 중장비에 처음 적용되었습니다.

보시다시피 이것은 특별히 현대적인 부품은 아닙니다. 그동안 작동 방식을 개선할 충분한 시간이 있었지만, 그렇다고 해서 그 구성 요소나 작동 원리가 달라진 것은 아닙니다. 토크 컨버터는 자동 변속기에서 우리가 가지고 있지 않은 부품인 클러치를 대신하기 위해 사용되는 기계 부품입니다. 따라서 변속기와 엔진 사이의 연결을 수행하고, 그에 따라 엔진 토크를 변속기로 전달하는 역할을 합니다. 토크 컨버터는 작동을 가능하게 하는 다음 구성 요소들로 이루어져 있으며, 각각 매우 중요한 기능을 담당합니다.

• 토크 컨버터 케이스 또는 펌프: 이 요소는 엔진과 함께 회전하므로, 엔진을 시동하는 순간부터 작동을 시작합니다. 토크 컨버터 케이스라고도 불리는 펌프는 원심력을 생성하여 내부의 오일을 터빈 쪽으로 밀어내는 블레이드들로 구성되어 있습니다.

• 터빈: 펌프가 밀어낸 오일은 터빈을 구성하는 곡선형 블레이드에 부딪히며, 터빈이 변속기에 직접 연결되어 있기 때문에 기본적으로 차량의 움직임을 가능하게 합니다. 터빈의 블레이드는 펌프에서 온 오일을 회전 방향과 반대로 받으므로, 오일의 흐름 방향을 바꿔야 하며, 이 오일이 다시 펌프로 돌아갈 때는 과도한 동력 손실을 막기 위해 원래의 회전 방향으로 되돌려져야 합니다.
• 스테이터: 스테이터는 오일을 다시 펌프로 보내는 역할을 하는 요소입니다. 한 방향으로만 회전할 수 있도록 베어링이 장착되어 있어 오일의 흐름 방향을 바꿉니다. 이렇게 오일은 펌프에 다시 도달하기 직전에 회전 방향이 바뀌며, 이를 통해 토크 컨버터의 효율을 높일 수 있습니다.

• 록업 클러치: 이 요소는 현대 자동 변속기에 흔히 사용되며, 차량 제어 장치에 의해 제어되어 필요에 따라 토크 컨버터를 해제할 수 있습니다. 이는 클러치 단계에서, 즉 엔진 토크 비율이 1:1일 때 토크 컨버터가 고출력 엔진에서는 최대 95%에 이르는 효율 손실을 일으키며 작동하기 때문입니다. 반면 동력 전달에서는 미끄러짐이 3%를 넘어서는 안 됩니다. 록업 클러치는 펌프에 결합되어 있으며, 엔진 토크가 유입될 때 오일 압력에 의해 펌프 쪽으로 밀착되어, 일반 클러치와 유사하게 미끄러짐 없는 견고한 동력 전달을 실현합니다.