KR100854285B1

KR100854285B1 - 유압클러치

Info

Publication number: KR100854285B1
Application number: KR1020070042554A
Authority: KR
Inventors: 박동훈
Original assignee: 박동훈
Priority date: 2007-05-02
Filing date: 2007-05-02
Publication date: 2008-08-26

Abstract

본 발명은 제한된 공간 내에서 작동 유압이 가해지는 피스톤의 면적을 증가시켜 피스톤의 작용력을 증가시키고 이로 인해 클러치의 토크 용량을 확보할 수 있는 유압클러치에 관한 것이다.

본 발명은, 입력축 상에 배치된 연결 허브; 상기 연결 허브의 상단에 결합되어 클러치 공간을 형성하는 제1리테이너; 상기 클러치 공간 내에 설치되어 있으며, 작동 유압에 의하여 왕복 운동하는 제1피스톤; 상기 제1피스톤과 상기 연결 허브 사이에 설치되는 제2리테이너; 상기 제2리테이너 내에 설치되며 작동 유압 또는 제1피스톤에 의하여 왕복 운동하는 제2피스톤; 상기 제2피스톤에 의하여 축방향으로 가압되는 작동 플레이트들; 그리고 상기 작동 플레이트들과 교대로 배치되어 가압되는 클러치 디스크들;을 포함할 수 있다.

유압클러치, 질량체, 피스톤, 리턴 스프링, 발란스 챔버

Description

유압클러치{HYDRAULIC CLUTCH}

도 1은 종래 기술에 따른 자동변속기의 유압클러치의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치의 비작동 상태를 도시한 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치의 작동 상태를 도시한 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치의 비작동 상태를 도시한 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치의 작동 상태를 도시한 단면도이다.

본 발명은 유압클러치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제한된 공간 내에서작동 유압이 가해지는 피스톤의 면적을 증가시켜 피스톤의 작용력을 증가시키고 이로 인해 클러치의 토크 용량을 확보할 수 있는 유압클러치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 자동변속기는 차량의 주행상태에 따라 적절한 변속단으로 자동으로 변속하여 주는 장치이다. 이러한 자동 변속을 구현하기 위하여 자동변속기 내에는, 선기어(sun gear), 링기어(ring gear), 그리고 유성 캐리어(planet carrier)를 그 작동 부재(operating member)들로 포함하는 유성기어세트(planetary gear set)를 적어도 하나 이상 포함하고, 이러한 작동 부재들의 동작을 제어하기 위하여 클러치(clutch)와 브레이크(brake)와 같은 마찰요소(friction element)가 복수개 구비된다.

그리고, 자동변속기에는, 이러한 마찰요소를 유압적으로 제어하기 위하여 유압 제어 시스템(hydraulic control system)이 구비된다. 따라서, 각 변속단에 따라 정해진 클러치와 브레이크들이 유압 제어 시스템에 의하여 결합 또는 해제되도록 제어됨으로써 각 변속단이 구현되게 된다.

마찰요소 중 클러치는 상기 유성기어세트의 작동 부재에 엔진의 동력을 전달하거나, 작동 부재들 사이의 동력전달을 매개하는 역할을 한다.

이러한 클러치는 자동변속기뿐만 아니라 일반 기계에서도 동력의 선택적 전달을 위하여 사용된다.

도 1은 종래 기술에 따른 자동변속기의 유압클러치를 도시한 단면도이다. 설명의 편의를 위하여 자동변속기에 적용되는 유압클러치를 도시하였으나, 이에 한정되지 아니하고 일반 기계에도 적용될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 자동 변속기는 입력축(165) 상에 유압클러치(100)를 포함하고 있다.

상기 유압클러치(100)는 상기 입력축(165) 상에 배치된 연결 허브(170), 상기 연결 허브(170)의 상단에 결합되어 클러치 공간을 형성하는 클러치 리테이너(clutch retainer)(105), 상기 클러치 리테이너(105)와의 사이에 피스톤 챔버(piston chamber)(115)를 형성하며 상기 피스톤 챔버(115)에 입력되는 유압(hydraulic pressure)에 의하여 동작되는 피스톤(piston)(110), 그리고 상기 피스톤(110)의 상기 피스톤 챔버(115)의 반대편 위치에 배치되어 상기 피스톤(110)에 복원력을 작용하는 리턴 스프링(return spring)(150)을 포함한다.

상기 피스톤(110)의 외경부와 상기 클러치 리테이너(105) 사이 및 상기 피스톤(110)의 내경부와 상기 연결 허브(170) 사이에는 각각 실링부재(180, 190)가 개재되어 있다.

또한, 자동변속기 내의 클러치 허브(clutch hub)(130)는 복수개의 마찰 디스크들(friction disks)(125)을 그 외주면에 스플라인(spline) 구조로 구비하고 있으며, 상기 클러치 리테이너(105)는 복수개의 작동 플레이트들(operating plates)(120)을 그 내주면에 스플라인 구조로 구비하고 있다. 상기 마찰 디스크들(125)과 상기 작동 플레이트들(120)은 서로 번갈아 배치된다.

상기 입력축(165) 및 연결 허브(170)에는 오일 홀(155)이 형성되어 상기 피스톤 챔버(115)에 오일이 공급된다. 이와 같이 피스톤 챔버(115)에 공급된 오일은 피스톤(110)을 도면에서 좌측으로 가압하여 리턴 스프링(150)의 탄성력을 극복하고 피스톤(110)을 도면에서 좌측으로 이동시킨다.

따라서, 피스톤(110)은 입력축(165)의 축방향을 따라 작동 플레이트들(120) 을 가압하게 되고, 이에 따라 작동 플레이트들(120)과 마찰 디스크들(125)은 그들 사이의 마찰력에 의해 계합(engage)하게 된다. 이러한 과정에 의해 입력축(165)과 클러치 허브(130) 사이에는 동력이 전달되게 된다.

오일 홀(155)을 통한 피스톤 챔버(115)에의 오일 공급이 중단되면, 피스톤(110)은 리턴 스프링(150)의 복원력에 의하여 도면에서 우측으로 이동하게 되고, 이에 따라 서로 계합된 작동 플레이트들(120)과 마찰 디스크들(125)은 그 계합 상태로부터 해제(disengage)되게 된다.

그런데, 오일 홀(155)을 통한 피스톤 챔버(115)에의 오일 공급이 중단된 경우라도, 피스톤 챔버(115) 내의 오일이 완벽하게 배출되었다고 보장하기는 힘들다. 이 때, 자동변속기 내의 입력축(165)은 매우 빠른 속도록 회전하고 있으므로, 피스톤 챔버(115) 내의 오일은 원심력을 받아 반지름 방향으로 이동하게 된다. 따라서 오일의 원심력에 의하여 원심유압이 발생하고 이 원심유압은 피스톤(110)을 가압하는 작용을 할 수 있다.

이러한 경우에는, 피스톤(110)이 바라던 바대로 충분히 복원되지 못하고, 작동 플레이트들(120)을 약간이나마 가압하게 되는 상황이 생길 수 있다. 이 경우, 작동 플레이트들(120)과 마찰 디스크들(125)은 그 계합 상태가 충분히 해제되지 못하고, 지속적인 마찰을 일으키게 된다. 이러한 작동 플레이트들(120)과 마찰 디스크들(125) 사이의 마찰적인 슬립(frictional slip)은 자동변속기의 내구성을 떨어뜨리고, 동력손실을 증가시키게 된다.

이러한 작동 플레이트들(120)과 마찰 디스크들(125) 사이의 마찰적인 슬립을 줄이기 위하여, 피스톤(110)의 피스톤 챔버(115) 반대편에 발란스 챔버(balance chamber)(140)를 형성할 수 있다. 즉, 피스톤 챔버(115)에 잔존하는 오일의 원심유압에 상응하는 크기로서 그 방향이 상기 원심유압과 반대로 작용하는 원심력을 상기 발란스 챔버(140) 내의 오일에 의해 유발함으로써, 상기 피스톤 챔버(115) 내의 오일의 원심력에 이한 피스톤(110)의 이동을 막을 수 있게 되는 것이다.

따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 리턴 스프링(150)의 피스톤(110) 반대편에 발란스 월(balance wall)(135)을 설치함으로써 발란스 월(135)과 피스톤(110) 사이에 발란스 챔버(140)를 형성하고 있다. 이러한 발란스 챔버(140)에는 오일 홀(160)을 통해 오일이 공급되어 항시 오일이 잔존하게 된다.

또한, 발란스 월(135)의 일단은 연결 허브(170)에 설치된 스냅 링(145)에 의하여 지지되고 그 타단과 피스톤(110) 사이에는 실링부재(147)가 개재되어 있다.

이와 같이 피스톤의 피스톤 챔버의 반대편에 발란스 챔버를 형성하는 다른 예로는, 미국특허 US6,705,447호(발명자: Gorman et al.; 출원일: 2002년 3월 7일)을 들 수 있다. 이 미국특허에서도 위에서 언급한 밸런스 챔버의 형성 방식과 동일한 방식으로 밸런스 챔버를 형성하고 있음을 알 수 있다.

그런데, 종래의 유압 클러치에서는 1개의 클러치 당 1개의 피스톤을 사용하므로 클러치의 토크 용량을 충분히 확보하기 위해서는 피스톤의 면적을 크게 하거나 마찰 디스크들의 수를 늘려야 했다. 그러나, 자동변속기에서와 같이 클러치의 설치 공간이 제약되는 경우에는 피스톤의 면적을 크게 하거나 마찰 디스크들의 수를 증가시켜 클러치의 토크 용량을 확보하는데 어려움이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 피스톤을 2개를 설치하되 탠덤(tandem)식으로 배열하여 주어진 설치 공간 내에서 최대한의 토크 용량을 확보할 수 있고, 이와 더불어 클러치의 전장도 단축시킬 수 있는 유압클러치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 유압클러치는, 입력축 상에 배치된 연결 허브; 상기 연결 허브의 상단에 결합되어 클러치 공간을 형성하는 제1리테이너; 상기 클러치 공간 내에 설치되어 있으며, 작동 유압에 의하여 왕복 운동하는 제1피스톤; 상기 제1피스톤과 상기 연결 허브 사이에 설치되는 제2리테이너; 상기 제2리테이너 내에 설치되며 작동 유압 또는 제1피스톤에 의하여 왕복 운동하는 제2피스톤; 상기 제2피스톤에 의하여 축방향으로 가압되는 작동 플레이트들; 그리고 상기 작동 플레이트들과 교대로 배치되어 가압되는 클러치 디스크들;을 포함할 수 있다.

상기 제1리테이너는 그 하단에 상기 클러치 공간으로 돌출된 돌출부를 포함할 수 있다.

상기 연결 허브, 상기 돌출부, 그리고 상기 제1피스톤은 제1피스톤 챔버를 형성할 수 있다.

상기 제1피스톤과 상기 제2피스톤 사이에는 상기 연결 허브 상에 고정되는 제2리테이너가 배치되어 있을 수 있다.

상기 제2피스톤과 상기 제2리테이너는 제2피스톤 챔버를 형성할 수 있다.

상기 제2리테이너와 상기 연결 허브 사이에는 제2피스톤의 작동유압이 누유되는 것을 방지하기 위한 씰이 개재되어 있을 수 있다.

상기 제1피스톤은 상기 제2리테이너의 상부에 밀착되어 축방향으로 연장된 연장부를 포함할 수 있다.

상기 제2피스톤의 상단은 상기 제1피스톤의 연장부를 관통하여 상기 작동 플레이트를 가압하는 위치까지 연장되어 있을 수 있다.

상기 제2피스톤은 상기 제1피스톤의 연장부에 설치된 스냅 링에 의하여 상기 제1피스톤과 함께 움직일 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따른 유압클러치는, 상기 제1피스톤과 상기 제2리테이너를 통해 제1발란스 챔버를 형성할 수 있다.

상기 제1발란스 챔버에는 상기 제1피스톤에 탄성력을 제공하는 리턴 스프링이 설치되어 있을 수 있다.

상기 제2피스톤과의 사이에 제2발란스 챔버를 형성하는 발란스 월을 더 포함할 수 있다.

상기 발란스 월은 상기 연결 허브에 설치된 스냅 링에 의하여 지지될 수 있다.

본 발명의 제2실시예에 따른 유압클러치는, 상기 제1피스톤과 상기 제2리테 이너를 통해 발란스 챔버를 형성할 수 있다.

상기 발란스 챔버에는 원심 유압에 대항하는 원심력을 제공하는 질량체가 구비되어 있을 수 있다.

상기 제2리테이너는 제1경사면을 포함하고, 상기 질량체는 상기 제1경사면에 대응하는 제2경사면을 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2피스톤에 탄성력을 제공하는 리턴 스프링을 더 포함할 수 있다.

상기 리턴 스프링은 상기 연결 허브에 설치된 지지체와 상기 제1피스톤의 연장부에 설치된 스냅 링에 의하여 지지될 수 있다.

상기 지지체는 상기 연결 허브에 설치된 스냅 링에 의하여 지지될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예들에 의한 유압클러치는, 입력축 상에 배치된 연결 허브를 삭제하고 입력축에 직접 클러치 리테이너를 배치한 경우에도 적용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로, 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치의 비작동 상태를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치의 작동 상태를 도시한 단면도이다.

본 발명의 실시예들에 따른 유압클러치는 설명의 편의를 위하여 자동변속기에 적용되는 경우를 설명하였으나, 이에 한정되지 아니하고 일반 기계에도 적용될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 자동변속기는, 변속기 케이스(transmission case) 내의 입력축(265) 상에 유압클러치(200)를 포함하고 있다.

상기 입력축(265)은 엔진으로부터 직접 동력을 전달받는 회전축만을 말하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 자동변속기 내에는 복수개의 회전축이 배치될 수 있고, 이들 중 임의의 회전축에도 클러치가 배치될 수 있으므로, 본 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에 기재된 입력축의 용어는 자동변속기 내에 배치되어 회전하고 유성기어세트가 배치될 수 있는 임의의 회전축을 가리키는 말로 해석되어야 한다.

상기 입력축(265) 상에 배치되는 클러치(200)는, 자동변속기의 입력축(265) 상에 배치되어 있는 연결 허브(292), 상기 연결 허브(292)의 상단에 결합되어 클러치 공간을 형성하는 제1리테이너(205), 상기 클러치 공간 내에 설치되어 있으며 작동 유압에 의하여 왕복 운동하는 제1피스톤(210), 수직 방향으로 상기 제1피스톤(210)과 상기 연결 허브(292) 사이에 설치되는 제2리테이너(290), 그리고 상기 제2리테이너(290) 내에 설치되며 작동 유압 또는 제1피스톤(210)에 의하여 왕복 운동하는 제2피스톤(270)을 포함한다.

상기 제1리테이너(205)는 그 하단에 상기 클러치 공간으로 돌출된 돌출부(207)를 포함하고 있으며, 상기 연결 허브(292), 돌출부(207), 그리고 제1피스톤(210)은 제1피스톤 챔버(215)를 형성한다. 즉, 상기 제1피스톤(210)은 그 하단 이 상기 연결 허브(292)에 밀착되어 있고 그 상단이 상기 돌출부(207)에 밀착되어 있다. 또한, 제1피스톤 챔버(215)의 기밀을 유지하기 위하여 상기 제1피스톤(210)과 연결 허브(292) 사이 및 상기 제1피스톤(210)과 돌출부(207) 사이에는 각각 실링부재(209, 208)가 개재되어 있다. 상기 제1피스톤(210)은 그 상단에 축방향으로 연장된 연장부(212)를 포함하고 있다. 여기서, 상기 돌출부(207)가 제1리테이너(205)에 형성되지 않고 상기 연결 허브(292)에 형성될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

또한, 축방향으로 상기 제1피스톤(210)과 제2피스톤(270) 사이에는 제2리테이너(290)가 배치되어 있다. 상기 제2리테이너(290)는 그 하단이 상기 연결 허브(292)에 고정되어 있으며, 그 상단은 축방향으로 연장되어 있다. 상기 제2리테이너(290)와 상기 제1피스톤(210)은 제1발란스 챔버(240)를 형성한다. 즉, 상기 제2리테이너(290)의 상단은 상기 제1피스톤(210)의 상단에 밀착되어 있으며, 상기 제1피스톤(210)은 상기 제2리테이너(290)에 밀착된 상태로 축 방향으로 왕복 운동한다. 상기 제1발란스 챔버(240)에는 상기 제1피스톤(210)에 탄성력을 제공하는 리턴 스프링(250)이 설치되어 있다. 본 발명의 제1실시예에서는 상기 리턴 스프링(250)을 두 장의 디스크 스프링을 사용하는 것으로 예시하였으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 아니하고 코일 스프링이나 다른 종류의 스프링일 수 있다. 또한, 상기 리턴 스프링(250)은 후술하는 제2발란스 챔버(280)에 설치될 수도 있다.

상기 제2피스톤(270)은 상기 제1피스톤(210)과 나란히 배치되어 있으며, 상 기 제2리테이너(290)가 형성하는 공간에 설치되어 있다. 제2피스톤(270)의 중간부는 굴곡지어 있으며 그 상단은 상기 제1피스톤(210)의 연장부(212)를 관통하여 작동 플레이트(220)를 가압할 수 있는 위치까지 연장되어 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2피스톤(270)은 상기 제2리테이너(290)의 상단 내주면에 밀착되어 축방향으로 연장되고 제1피스톤(210)의 연장부(212)를 관통하여 상부로 연장되어 있다. 상기 제2피스톤(270)은 상기 제1피스톤(210)의 연장부(212)에 설치된 스냅 링(285)에 의해 지지되어 제2피스톤(270)은 제1피스톤(210)과 같이 움직인다.

또한, 상기 제2피스톤(270)과 제2리테이너(290)는 제2피스톤 챔버(275)를 형성한다. 상기 제2피스톤 챔버(275)의 기밀을 유지하기 위하여 상기 제2피스톤(270)과 상기 제2리테이너(290) 사이에는 실링부재(238, 237)가 각각 개재되어 있다.

또한, 상기 제2피스톤(270)의 제2리테이너(290)의 반대쪽에는 제2발란스 챔버(280)를 형성하는 발란스 월(235)이 구비되어 있다. 상기 발란스 월(235)의 하단은 상기 연결 허브(292)와 닿아 있고, 그 상단은 상기 제1피스톤(210)의 연장부(212) 위쪽에서 상기 제2피스톤(270)에 밀착되어 있다. 제2발란스 챔버(280)의 기밀을 유지하기 위하여 상기 제2피스톤(270)과 상기 발란스 월(235) 사이에는 실링부재(236)가 개재되어 있다. 상기 발란스 월(235)은 연결 허브(292)에 설치된 스냅 링(245)에 의하여 지지된다. 또한 상기 제2리테이너(290)는 상기 발란스 월(235) 및 상기 스냅 링(245)에 의해 지지 고정되어 축방향의 움직임이 제한된다.

또한, 상기 연결 허브(292)와 제2리테이너(290) 사이에는 제2피스톤(270)의 작동유압이 누유되는 것을 방지하기 위한 원형 씰(294)이 개재된다.

또한, 상기 자동변속기 내의 클러치 허브(230)는 마찰 디스크들(225)을 그 외주면에 스플라인 구조로 구비하고 있으며, 상기 제1리테이너(205)는 작동 플레이트들(220)을 그 내주면에 스플라인 구조로 구비하고 있다. 이러한 마찰 디스크들(225)과 작동 플레이트들(220)은 번갈아 배치된다.

상기 입력축(265) 및 상기 연결 허브(292)에는 오일 홀(255)이 형성되어 상기 제1,2피스톤 챔버(215, 275)에 오일이 공급된다. 이와 같이 제1,2피스톤 챔버(215, 275)에 공급된 오일은 제1,2피스톤(210, 270)을 도면에서 좌측으로 가압하여 리턴 스프링(250)의 탄성력을 극복하고 제1,2피스톤(210, 270)을 도면에서 좌측으로 이동시킨다.

상기 입력축(265) 및 상기 연결 허브(292)에는 오일 홀(260)이 형성되어 상기 제1,2발란스 챔버(240, 280)에 오일이 공급된다. 제1,2피스톤 챔버(215, 275)에 오일이 공급되지 않을 때, 상기 제1,2발란스 챔버(240, 280)에 공급되는 오일의 유압은 제1,2피스톤 챔버(215, 275)에 남은 오일의 원심유압에 대항하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 오일 홀(255)을 통해 제1,2피스톤 챔버(215, 275)에 오일이 공급되지 않은 경우라도 제1,2피스톤 챔버(215, 275) 내에 남아있는 오일에 의해 제1,2피스톤(210, 270)에 원심유압이 도면에서 좌측으로 작용한다. 이 경우, 제1,2발란스 챔버(240, 280)에 공급된 오일에 의한 유압, 리턴 스프링(250)의 탄성력과 제1,2피스톤 챔버(215, 275)에 남아 있는 오일의 원심유압이 평형을 이루어 유압클러치(200)의 해제 상태가 유지된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 오일 홀(255)을 통해 제1,2피스톤 챔버(215, 275)에 오일이 공급되면, 이 오일의 유압이 리턴 스프링(250)의 탄성력을 극복하며 제1,2피스톤(210, 270)을 도면에서 좌측으로 가압한다. 이 경우, 제1피스톤(210)의 작용력과 제2피스톤(270)의 작용력이 합해져 제2피스톤(270)의 상단이 작동 플레이트(220)를 가압하여 유압클러치(200)를 계합시킨다. 따라서, 유압클러치(200)의 전장을 늘리지 않고도 두개의 피스톤(210, 270)의 작용력으로 유압클러치(200)를 작동시키므로 클러치의 토크 용량을 확보할 수 있다.

또한, 제1,2피스톤 챔버(215, 275)에 공급된 오일이 배출되면 리턴 스프링(250)이 제1피스톤(210)에 탄성력을 주어 도면에서 우측으로 움직이며, 이에 따라 제2피스톤(270)도 스냅 링(285)를 통해 제1피스톤(210)과 함께 도면에서 우측으로 움직여 원위치로 복원하게 된다.

한편, 본 발명의 제1실시예에 따른 유압클러치는 상기 연결 허브(292)가 삭제되고 상기 클러치 리테이너(205)가 입력축(265) 상에 직접 배치되는 경우에도 동일하게 적용할 수 있음은 당업자에 자명하다. 즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 유압클러치는, 상기 연결 허브(292)가 입력축(265)과 일체로 형성되어 입력축(292)의 역할을 하는 경우와 상기 연결 허브(292)가 상기 클러치 리테이너(205)와 일체로 형성되어 클러치 리테이너(205)의 역할을 하는 경우 모두 적용될 수 있으며, 이러한 변형은 당업자에게 자명하다. 따라서, 이러한 변형에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 제1실시예에 따르면, 제한된 클러치 공간 내에 2개의 피스톤을 설 치하여 유압이 작용하는 피스톤의 면적을 넓혀 피스톤의 작용력을 증가시킨다. 따라서, 충분한 클러치의 토크 용량을 확보할 수 있다.

또한, 클러치 공간 내에 2개의 피스톤을 효율적으로 설치하여 클러치의 전장이 줄어든다. 구체적으로 본 발명의 제1실시예의 유압클러치는 종래의 유압클러치에 비해 그 전장을 10mm 줄일 수 있다.

이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치를 상세히 설명한다. 본 발명의 제2실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치는 본 발명의 제1실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치와 그 구조가 유사하다. 따라서, 본 발명의 제1실시예와 차이가 나는 구성을 중심으로 설명한다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치의 비작동 상태를 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치의 작동 상태를 도시한 단면도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치(300)는, 자동변속기의 입력축(365) 상에 배치되어 있는 연결 허브(392), 상기 연결 허브(392)의 상단에 결합되어 클러치 공간을 형성하는 제1리테이너(305), 상기 클러치 공간 내에 설치되어 있으며 작동 유압에 의하여 왕복 운동하는 제1피스톤(310), 수직 방향으로 상기 제1피스톤(310)과 상기 연결 허브(392) 사이에 설치되는 제2리테이너(390), 그리고 상기 제2리테이너(390) 내에 설치되며 작동 유압 또는 제1피스톤(310)에 의하여 왕복 운동하는 제2피스톤(370)을 포함한다.

상기 제1리테이너(305)는 그 하단에 상기 클러치 공간으로 돌출된 돌출부(307)를 포함하고 있으며, 상기 연결 허브(392), 돌출부(307), 그리고 제1피스톤(310)은 제1피스톤 챔버(315)를 형성한다. 또한, 제1피스톤 챔버(315)의 기밀을 유지하기 위하여 상기 제1피스톤(310)과 연결 허브(392) 사이 및 상기 제1피스톤(310)과 돌출부(307) 사이에는 각각 실링부재(309, 308)가 개재되어 있다. 상기 제1피스톤(310)은 그 상단에 축방향으로 연장된 연장부(312)를 포함하고 있다.

여기서, 상기 돌출부(307)가 제1리테이너(305)에 형성되지 않고 상기 연결 허브(392)에 형성될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

또한, 축방향으로 상기 제1피스톤(310)과 제2피스톤(370) 사이에는 제2리테이너(390)가 배치되어 있다. 상기 제2리테이너(390)와 상기 제1피스톤(310)은 발란스 챔버(340)를 형성한다. 상기 발란스 챔버(340)에는 원심 유압에 대항하는 원심력을 제공하는 질량체(mass body or weight)(396)가 구비되어 있다. 상기 제2리테이너(390)에는 제1경사면(397)이 형성되어 있고, 상기 질량체(396)에는 상기 제1경사면(397)에 대응하는 제2경사면(398)이 형성되어 있다. 상기 질량체(396)는 원심력에 의하여 제1경사면(397)을 따라 도면에서 위쪽으로 움직이며 제1피스톤(310)을 우측으로 가압한다. 또한, 제1피스톤(310)이 유압에 의하여 도면에서 좌측으로 움직이면 상기 질량체(396)은 제1경사면(397)을 따라 도면에서 아래쪽으로 움직인다.

상기 제2피스톤(370)은 상기 제1피스톤(310)과 나란히 배치되어 있으며, 상기 제2리테이너(390)가 형성하는 공간에 설치되어 있다. 제2피스톤(370)의 중간부는 굴곡지어 있으며 그 상단은 상기 제1피스톤(310)의 연장부(312)를 관통하여 작 동 플레이트(320)를 가압할 수 있는 위치까지 연장되어 있다. 상기 제2피스톤(370)은 상기 제1피스톤(310)의 연장부(312)에 설치된 스냅 링(385)에 의해 지지되어 제2피스톤(370)은 제1피스톤(310)과 같이 움직인다.

또한, 상기 제2피스톤(370)과 제2리테이너(390)는 제2피스톤 챔버(375)를 형성한다. 상기 제2피스톤 챔버(375)의 기밀을 유지하기 위하여 상기 제2피스톤(370)과 상기 제2리테이너(390) 사이에는 실링부재(338, 337)가 개재되어 있다.

또한, 상기 제2피스톤(370)의 제2리테이너(390)의 반대쪽에는 상기 제2피스톤(370)에 탄성력을 제공하는 리턴 스프링(350)이 구비되어 있다. 상기 리턴 스프링(350)은 상기 연결 허브(392)에 설치된 지지체(347)와 상기 제1피스톤(310)의 연장부(312)에 설치된 스냅 링(385)에 의하여 지지된다. 상기 지지체(347)는 입력축(365)의 연결 허브(392) 상에 설치된 스냅 링(345)에 의해 지지 고정된다.

본 발명의 제2실시예에서는 상기 리턴 스프링(350)을 한 장의 디스크 스프링을 사용하는 것으로 예시하였으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 아니하고 코일 스프링이나 다른 종류의 스프링일 수 있다.

또한, 상기 연결 허브(392)와 제2리테이너(390) 사이에는 제2피스톤(370)의 작동유압이 누유되는 것을 방지하기 위한 원형 씰(394)이 개재된다.

또한, 상기 자동변속기 내의 클러치 허브(330)는 마찰 디스크들(325)을 그 외주면에 스플라인 구조로 구비하고 있으며, 상기 제1리테이너(305)는 작동 플레이트들(320)을 그 내주면에 스플라인 구조로 구비하고 있다. 이러한 마찰 디스크들(325)과 작동 플레이트들(320)은 번갈아 배치된다.

상기 입력축(365) 및 상기 연결 허브(392)에는 오일 홀(355)이 형성되어 상기 제1,2피스톤 챔버(315, 375)에 오일이 공급된다. 이와 같이 제1,2피스톤 챔버(315, 375)에 공급된 오일은 제1,2피스톤(310, 370)을 도면에서 좌측으로 가압하여 리턴 스프링(350)의 탄성력을 극복하고 제1,2피스톤(310, 370)을 도면에서 좌측으로 이동시킨다.

도 4에 도시된 바와 같이, 오일 홀(355)을 통해 제1,2피스톤 챔버(315, 375)에 오일이 공급되지 않은 경우라도 제1,2피스톤 챔버(315, 375) 내에 남아있는 오일에 의해 제1,2피스톤(310, 370)에 원심유압이 도면에서 좌측으로 작용한다. 이 경우, 입력축(365)은 고속으로 회전하고 있으므로 발란스 챔버(340)에 구비된 질량체(396)는 원심력에 의해 제1경사면(397)을 따라 도면에서 위쪽으로 움직이게 된다. 이에 따라, 상기 질량체(396)는 상기 제1피스톤(310)에 도면에서 우측으로 원심력을 작용시켜 원심유압에 대항하게 된다. 따라서, 질량체(396)의 원심력, 리턴 스프링(350)의 탄성력과 제1,2피스톤 챔버(315, 375)에 남아 있는 오일의 원심유압이 평형을 이루어 유압클러치(300)의 해제 상태가 유지된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 오일 홀(355)을 통해 제1,2피스톤 챔버(315, 375)에 오일이 공급되면, 이 오일의 유압이 리턴 스프링(350)의 탄성력을 극복하며 제1,2피스톤(310, 370)을 도면에서 좌측으로 가압한다. 이에 따라, 질량체(396)은 제1경사면(397)을 따라 도면에서 하측으로 이동하게 된다. 이 경우, 제1피스톤(310)의 작용력과 제2피스톤(370)의 작용력이 합해져 제2피스톤(370)의 상단이 작동 플레이트(320)를 가압하여 유압클러치(300)를 계합시킨다. 따라서, 유압클 러치(300)의 전장을 늘리지 않고도 두개의 피스톤(310, 370)의 작용력으로 유압클러치(300)를 작동시키므로 클러치의 토크 용량을 확보할 수 있다.

한편, 상기 제1,2피스톤(310, 370)이 작동할 때에는 상기 질량체(396)는 상기 제1경사면(397)을 따라 도면에서 아래로 이동하므로 상기 제1,2피스톤(310, 370)의 작동에는 아무런 영향을 미치지 않는다.

또한, 제1,2피스톤 챔버(315, 375)에 공급된 오일이 배출되면 리턴 스프링(350)이 제2피스톤(370)에 탄성력을 주어 도면에서 우측으로 움직이며, 이에 따라 제1피스톤(310)도 제2피스톤(370)과 함께 도면에서 우측으로 움직여 원위치로 복원하게 된다.

한편, 본 발명의 제2실시예에 따른 유압클러치는 상기 연결 허브(392)가 삭제되고 상기 클러치 리테이너(305)가 입력축(365) 상에 직접 배치되는 경우에도 동일하게 적용할 수 있음은 당업자에 자명하다. 즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 유압클러치는, 상기 연결 허브(392)가 입력축(365)과 일체로 형성되어 입력축(392)의 역할을 하는 경우와 상기 연결 허브(392)가 상기 클러치 리테이너(305)와 일체로 형성되어 클러치 리테이너(305)의 역할을 하는 경우 모두 적용될 수 있으며, 이러한 변형은 당업자에게 자명하다. 따라서, 이러한 변형에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 제한된 클러치 공간 내에 2개의 피스톤을 설치하여 유압이 작용하는 피스톤의 면적을 넓혀 피스톤의 작용력을 증가시킨다. 따라서, 충분한 클러치의 토크 용량을 확보할 수 있다.

또한, 클러치 공간 내에 2개의 피스톤을 효율적으로 설치하여 클러치의 전장이 줄어든다.

더 나아가, 발란스 챔버에 오일을 공급하는 오일 홀과 발란스 챔버를 형성하기 위한 발란스 월을 삭제할 수 있으므로 구조가 간단해지고 클러치의 전장이 줄어든다. 구체적으로 본 발명의 제2실시예의 유압클러치는 종래의 유압클러치에 비해 그 전장을 10mm 줄일 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

본 발명에 의하면, 제한되어 있는 클러치 공간 내에 2개의 피스톤을 설치하여 작동 유압이 작용하는 피스톤을 면적을 넓히므로 피스톤의 작용력을 증가시킬 수 있다. 따라서, 클러치의 크기를 키우지 않고도 충분한 클러치의 토크 용량을 확보할 수 있다.

또한, 발란스 챔버에 오일을 공급하는 오일 홀과 발란스 챔버를 형성하기 위한 발란스 월이 삭제되므로 구조가 간단해지고 클러치의 전장이 줄어든다.

통상적으로 자동변속기에 사용되는 클러치의 수는 3개에서 5개까지 이르므로 클러치의 전장 축소로 인하여 자동변속기 전체의 전장이 축소된다.

Claims

입력축 상에 배치된 연결 허브;

상기 연결 허브의 상단에 결합되어 클러치 공간을 형성하는 제1리테이너;

상기 클러치 공간 내에 설치되어 있으며, 작동 유압에 의하여 왕복 운동하는 제1피스톤;

상기 제1피스톤과 상기 연결 허브 사이에 설치되는 제2리테이너;

상기 제2리테이너 내에 설치되며, 작동 유압 또는 제1피스톤에 의하여 왕복 운동하는 제2피스톤;

상기 제2피스톤에 의하여 축방향으로 가압되는 작동 플레이트들; 그리고

상기 작동 플레이트들과 교대로 배치되어 가압되는 클러치 디스크들;

을 포함하는 유압클러치.
제 1항에 있어서,

상기 제1리테이너는 그 하단에 상기 클러치 공간으로 돌출된 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제1항에 있어서,

상기 연결 허브는 그 상단에 상기 클러치 공간으로 돌출된 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

상기 연결 허브, 상기 돌출부, 그리고 상기 제1피스톤은 제1피스톤 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

상기 제1피스톤과 상기 제2피스톤 사이에는 상기 연결 허브 상에 고정되는 제2리테이너가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 5항에 있어서,

상기 제2피스톤과 상기 제2리테이너는 제2피스톤 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 6항에 있어서,

상기 제2리테이너와 상기 연결 허브 사이에는 제2피스톤의 작동유압이 누유되는 것을 방지하기 위한 씰이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 5항에 있어서,

상기 제1피스톤은 상기 제2리테이너의 상부에 밀착되어 축방향으로 연장된 연장부를 포함하는 유압클러치.
제 8항에 있어서,

상기 제2피스톤의 상단은 상기 제1피스톤의 연장부를 관통하여 상기 작동 플레이트를 가압하는 위치까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 9항에 있어서,

상기 제2피스톤은 상기 제1피스톤의 연장부에 설치된 스냅 링에 의하여 상기 제1피스톤과 함께 움직이는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 10항에 있어서,

상기 제1피스톤과 상기 제2리테이너는 제1발란스 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 11항에 있어서,

상기 제1발란스 챔버에는 상기 제1피스톤에 탄성력을 제공하는 리턴 스프링이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 11항에 있어서,

상기 제2피스톤과의 사이에 제2발란스 챔버를 형성하는 발란스 월을 더 포함하는 유압클러치.
제 13항에 있어서,

상기 발란스 월은 상기 연결 허브에 설치된 스냅 링에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 14항에 있어서,

상기 제2리테이너는 상기 발란스 월과 상기 연결 허브에 설치된 스냅 링에 의해 지지 고정되는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 10항에 있어서,

상기 제1피스톤과 상기 제2리테이너는 발란스 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 16항에 있어서,

상기 발란스 챔버에는 원심 유압에 대항하는 원심력을 제공하는 질량체가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 17항에 있어서,

상기 제2리테이너는 제1경사면을 포함하고, 상기 질량체는 상기 제1경사면에 대응하는 제2경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 16항에 있어서,

상기 제2피스톤에 탄성력을 제공하는 리턴 스프링을 더 포함하는 유압클러치.
제 19항에 있어서,

상기 리턴 스프링은 상기 연결 허브에 설치된 지지체와 상기 제1피스톤의 연장부에 설치된 스냅 링에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 20항에 있어서,

상기 지지체는 상기 연결 허브에 설치된 스냅 링에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 21항에 있어서,

상기 제2리테이너는 상기 지지체와 상기 연결 허브에 설치된 스냅 링에 의하여 지지 고정되는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
입력축 상에 배치되어 클러치 공간을 형성하는 제1리테이너;

상기 클러치 공간 내에 설치되어 있으며, 작동 유압에 의하여 왕복 운동하는 제1피스톤;

상기 제1피스톤과 상기 입력축 사이에 설치되는 제2리테이너;

상기 제2리테이너 내에 설치되며, 작동 유압 또는 제1피스톤에 의하여 왕복 운동하는 제2피스톤;

상기 제2피스톤에 의하여 축방향으로 가압되는 작동 플레이트들; 그리고

상기 작동 플레이트들과 교대로 배치되어 가압되는 클러치 디스크들;

을 포함하는 유압클러치.
제 23항에 있어서,

상기 제1리테이너는 상기 클러치 공간으로 돌출된 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 23항에 있어서,

상기 입력축에는 상기 클러치 공간으로 돌출된 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 24항 또는 제25항에 있어서,

상기 입력축, 상기 돌출부, 그리고 상기 제1피스톤은 제1피스톤 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 24항 또는 제 25항에 있어서,

상기 제1피스톤과 상기 제2피스톤 사이에는 상기 입력축 상에 고정되는 제2리테이너가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 27항에 있어서,

상기 제2피스톤과 상기 제2리테이너는 제2피스톤 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 28항에 있어서,

상기 제2리테이너와 상기 입력축 사이에는 제2피스톤의 작동유압이 누유되는 것을 방지하기 위한 씰이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 27항에 있어서,

상기 제1피스톤은 상기 제2리테이너의 상부에 밀착되어 축방향으로 연장된 연장부를 포함하는 유압클러치.
제 30항에 있어서,

상기 제2피스톤의 상단은 상기 제1피스톤의 연장부를 관통하여 상기 작동플레이트를 가압하는 위치까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 31항에 있어서,

상기 제2피스톤은 상기 제1피스톤의 연장부에 설치된 스냅 링에 의하여 상기 제1피스톤과 함께 움직이는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 32항에 있어서,

상기 제1피스톤과 상기 제2리테이너는 제1발란스 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 33항에 있어서,

상기 제1발란스 챔버에는 상기 제1피스톤에 탄성력을 제공하는 리턴 스프링이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 33항에 있어서,

상기 제2피스톤과의 사이에 제2발란스 챔버를 형성하는 발란스 월을 더 포함하는 유압클러치.
제 35항에 있어서,

상기 발란스 월은 상기 입력축에 설치된 스냅 링에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 36항에 있어서,

상기 제2리테이너는 상기 발란스 월과 상기 입력축에 설치된 스냅 링에 의해 지지 고정되는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 32항에 있어서,

상기 제1피스톤과 상기 제2리테이너는 발란스 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 38항에 있어서,

상기 발란스 챔버에는 원심 유압에 대항하는 원심력을 제공하는 질량체가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 39항에 있어서,

상기 제2리테이너는 제1경사면을 포함하고, 상기 질량체는 상기 제1경사면에 대응하는 제2경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 38항에 있어서,

상기 제2피스톤에 탄성력을 제공하는 리턴 스프링을 더 포함하는 유압클러치.
제 41항에 있어서,

상기 리턴 스프링은 상기 입력축에 설치된 지지체와 상기 제1피스톤의 연장부에 설치된 스냅 링에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 42항에 있어서,

상기 지지체는 상기 입력축에 설치된 스냅 링에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
제 43항에 있어서,

상기 제2리테이너는 상기 지지체와 상기 입력축에 설치된 스냅 링에 의하여 지지 고정되는 것을 특징으로 하는 유압클러치.