KR100907321B1 - 클러치 플레이트, 이를 구비한 클러치 및 그 클러치를구비한 자동변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제조원가 절감을 위해 복수개의 조각들로 분할 제작된 웨이브 스프링이 고정 부착된 클러치 플레이트, 이 클러치 플레이트를 구비한 클러치 및 이 클러치를 구비한 자동변속기에 관한 것이다.

클러치 플레이트, 웨이브 스프링, 클러치, 자동변속기

Description

클러치 플레이트, 이를 구비한 클러치 및 그 클러치를 구비한 자동변속기{CLUTCH PLATE, CLUTCH PROVIDED WITH THE SAME, AND AUTOMATIC TRANSMISSION PROVIDED WITH THE CLUTCH}

본 발명은 자동변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이브 스프링이 고정 부착되어 있는 클러치 플레이트, 이 클러치 플레이트를 구비한 클러치 및 이 클러치를 구비한 자동변속기에 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.

또한, 마찰요소 중 브레이크는 회전하고 있는 상기 유성기어세트의 작동 부재를 정지시키거나 회전을 못하도록 변속기 케이스에 고정시키는 역할을 한다.

이러한 클러치와 브레이크는 자동변속기뿐만 아니라 일반 기계에서도 동력의 선택적 전달 또는 입력 속도와 다른 출력 속도를 얻기 위하여 사용된다.

또한, 상기 클러치와 브레이크는 유압뿐만 아니라 공압(pneumatic)으로 작동될 수도 있다.

이러한 클러치와 브레이크는 회전하는 부재를 다른 회전 부재 또는 고정 부재에 전달하는 점에서는 차이가 있으나 마찰력에 의하여 두 부재를 연결시키는 점에서는 유사하며, 이에 따라 그 구조도 상당히 유사하다. 따라서, 여기에서 클러치라 함은 클러치와 브레이크를 포함하는 마찰요소를 모두 지칭하는 것으로 한다.

도 1은 일반적인 자동변속기의 클러치를 도시한 단면도이다. 자동변속기의 클러치에는 여러 형태가 있을 수 있으나, 여기서는 설명의 편의를 위하여 그 대표적인 형태의 한 종류를 예시하였다.

통상적인 자동변속기는, 도 1에 도시된 바와 같은 클러치를 다수 포함하고 있으며, 상기 클러치들은 유압에 의하여 작동한다.

자동변속기의 클러치(10)는 변속기 내에 배치되어 클러치 공간을 형성하는 클러치 하우징(15), 상기 클러치 공간 내에 설치되어 상기 클러치 하우징(15)과의 사이에 피스톤 챔버(25)를 형성하며 상기 피스톤 챔버(25)에 입력되는 유압(hydraulic pressure)에 의하여 동작되는 피스톤(20), 상기 피스톤(20)을 기준으로 상기 피스톤 챔버(25)의 반대쪽 위치에서 상기 클러치 하우징(15) 상에 장착되어 있으며 상기 피스톤(20)과 발란스 챔버(balance chamber)(30)를 형성하는 발란스 월(balance wall)(35), 그리고 상기 피스톤(20)과 상기 발란스 월(35) 사이에 배치되어 있으며 상기 피스톤(20)에 탄성력을 제공하는 리턴 스프링(45)을 포함한다. 상기 발란스 월(35)은 지지체(80)에 의해 지지된다.

상기 자동변속기 내의 허브(75)는 양면에 마찰재(62)가 부착된 클러치 디스크들(clutch disks)(60)을 그 외주면에 스플라인(spline) 구조로 구비하고 있으며, 상기 클러치 하우징(15)은 클러치 플레이트들(clutch plates)(65)을 그 내주면에 스플라인 구조로 구비하고 있다. 이러한 클러치 디스크들(60)과 클러치 플레이트들(65)은 번갈아 배치된다.

상기 클러치 하우징(15)에는 상기 피스톤 챔버(25)와 발란스 챔버(30)에 각각 오일을 공급하는 제1,2오일 통로(50, 55)가 형성되어 있다.

피스톤 챔버(25)에 공급된 오일은 피스톤(20)을 도면에서 우측으로 가압하여 리턴 스프링(45)의 탄성력을 이기고 피스톤(20)을 도면에서 우측으로 이동시킨다. 따라서, 피스톤(20)은 축 방향을 따라 클러치 플레이트들(65)을 가압하게 되고, 이에 따라 클러치 플레이트들(65)과 클러치 디스크들(60)은 그들 사이의 마찰력에 의해 계합(engage)하게 된다.

제1오일 통로(50)를 통한 피스톤 챔버(25)에의 오일 공급이 중단되면, 피스톤(20)은 리턴 스프링(45)의 복원력에 의해 도면에서 좌측으로 이동하게 되고, 이에 따라 서로 계합된 클러치 플레이트들(65)과 클러치 디스크들(60)은 그 계합 상태로부터 해제(disengage)되게 된다.

또한, 상기 피스톤(20)과 클러치 하우징(15) 사이에는 피스톤 챔버(25)의 밀폐를 위한 실링부재(82, 84)가 게재되어 있으며, 상기 발란스 월(35)과 피스톤(20) 사이 및 발란스 월(35)과 클러치 하우징(15) 사이에는 각각 발란스 챔버(30)의 밀폐를 위한 실링부재(86, 88)가 게재되어 있다.

한편, 상기 복수개의 클러치 플레이트들(65)과 피스톤(20) 사이에는 웨이브 스프링(wave spring)(70)이 게재되어 있다. 상기 웨이브 스프링(70)은 상기 피스톤(20)이 상기 클러치 플레이트(65)를 압착할 때의 충격을 완화시켜줌으로써 자동변속기의 변속감을 향상시키고 클러치 계합시에 나타나는 진동현상인 저더(judder)를 예방한다.

이하, 도 2를 참조로, 종래의 웨이브 스프링(70)의 제조 방법을 상세히 설명한다.

도 2는 종래의 웨이브 스프링을 제조하는 방법을 설명하기 위한 평면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 웨이브 스프링(70)은 링 형상의 림(rim)(72)과 클러치 하우징(15)에 스플라인 결합을 하기 위한 키(key)(74)를 포함한다.

종래의 웨이브 스프링의 제조 방법은, 도 2a와 같이, 판소재(90)를 림(72)과 키(74)를 포함하는 웨이브 스프링(70)의 평면 형상으로 프레스를 이용하여 절단한 뒤 이를 도 2b와 같이 별도의 프레스 공정을 통하여 웨이브 모양을 성형함으로써 웨이브 스프링(70)을 제작하였다. 따라서, 웨이브 스프링(70)을 제작하고 남은 판소재(90)는 폐기(scrap) 처리를 하였고, 이로 인해 웨이브 스프링(70)의 제조원가가 높았다. 즉, 한 변의 길이가 a인 정사각형의 판소재(90)를 이용하여 웨이브 스프링(70)을 제작하는 경우 림(72) 및 키(74)를 제작하는데 필요한 판소재(90)를 제외한 나머지 부분은 버려지게 되었다.

또한, 웨이브 스프링(70)이 클러치 하우징(15)에 스플라인 결합되어 있으므로 웨이브 스프링(70)의 림(72)에 복수개의 키(74)를 형성하여야 하였고, 이로 인해 필요한 판소재(90)의 길이(a)가 더욱 증가하여 제조원가의 상승 폭을 증가시켰다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 제조 원가가 낮은 웨이브 스프링을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 웨이브 스프링을 클러치 플레이트에 고정 부착시킴으로써 기존의 웨이브 스프링과 클러치 플레이트를 각각 조립하던 방식과는 달리 클러치 플레이트만을 조립하게 되므로 클러치의 조립시간이 단축되고 변속기의 제조과정이 간단해진 자동변속기를 제공하는데 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 클러치 플레이트는 자동변속기의 클러치에 구비되고, 상기 클러치 플레이트는 그 일면에 웨이브 스프링이 고정 부착되어 있을 수 있다.

상기 웨이브 스프링은 적어도 두 개 이상의 조각으로 분리되어 있으며, 그 각각이 클러치 플레이트에 고정 부착되어 있을 수 있다.

상기 웨이브 스프링의 조각들은 전체적으로 링 형상이 되도록 상기 클러치 플레이트에 고정 부착될 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따른 클러치 플레이트에서, 상기 웨이브 스프링의 조각들에는 각각 삽입 구멍이 형성되어 있으며, 상기 클러치 플레이트에는 상기 삽입 구멍에 삽입되는 돌출부가 형성되어 있을 수 있다.

상기 돌출부는 펀칭에 의하여 형성되며, 상기 클러치 플레이트의 타면에는 상기 돌출부에 대응하는 위치에 펀칭 홈이 형성되어 있을 수 있다.

상기 펀칭 홈의 입구 가장자리는 곡률지게 형성되어 있을 수 있다.

본 발명의 제2실시예에 따른 클러치 플레이트에서, 상기 웨이브 스프링의 삽입 구멍의 가장자리에는 상기 돌출부의 머리 부분이 안착되도록 단차면이 형성되어 있을 수 있다.

본 발명의 제3실시예에 따른 클러치 플레이트에서, 상기 웨이브 스프링의 조각들에는 각각 삽입 구멍이 형성되어 있으며, 상기 클러치 플레이트에는 상기 삽입 구멍에 대응하는 결합 구멍이 형성되어 있을 수 있다.

상기 삽입 구멍과 상기 결합 구멍에는 결합 핀이 압입되어 상기 웨이브 스프링의 조각들이 상기 클러치 플레이트에 고정 부착될 수 있다.

상기 삽입 구멍과 상기 결합 구멍에는 상기 결합 핀이 삽입되어 상기 웨이브 스프링의 조각들이 상기 클러치 플레이트에 리벳 결합될 수 있다.

본 발명의 제4실시예에 따른 클러치 플레이트에서, 상기 웨이브 스프링의 조각들은 압착 클립(clip)에 의하여 상기 클러치 플레이트에 압착될 수 있다.

상기 웨이브 스프링의 조각들에는 각각 상기 압착 클립(clip)이 안착되는 제1안착홈이 형성되어 있을 수 있다.

본 발명의 제5실시예에 따른 클러치 플레이트에서, 상기 웨이브 스프링의 각 조각들에 수직에 가깝게 구부러진 핑거(finger)가 형성되어 있으며 상기 클러치 플레이트에는 상기 핑거가 압입되는 제2안착홈이 형성되어 있을 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예들에 따른 클러치 플레이트에서, 상기 웨이브 스프링 의 각 조각들에 형성된 웨이브의 형상과 개수에 의하여 상기 웨이브 스프링의 스프링 계수가 다단계 특성을 갖도록 할 수 있다.

또한, 상기 웨이브 스프링의 각 조각들에 형성된 웨이브의 두께를 변화시킴으로써 상기 웨이브 스프링의 스프링 계수가 비선형적 특성을 갖도록 할 수도 있다.

또한, 길이가 다른 웨이브 스프링들을 복수개 겹쳐 조립함으로써 상기 웨이브 스프링의 스프링 계수가 비선형적 또는 다단계 특성을 갖도록 할 수도 있다.

상기 웨이브 스프링은 그 크기가 다른 복수개의 조각들을 겹쳐서 쌓음으로써 상기 웨이브 스프링의 스프링 계수를 비선형적으로 조절할 수 있다.

또한, 상기 클러치 플레이트의 웨이브 스프링이 부착된 반대면에는 마찰재가 부착되어 있을 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 클러치는, 클러치 공간을 형성하는 클러치 하우징; 상기 클러치 하우징과의 사이에 형성되는 피스톤 챔버에 입력되는 유압에 의하여 작동하는 피스톤; 상기 피스톤의 상기 피스톤 챔버 반대편 위치에 배치되어 상기 피스톤에 복원력을 작용하는 리턴 스프링; 상기 피스톤의 작동에 의하여 축방향으로 가압되는 복수개의 클러치 플레이트들; 그리고 상기 복수개의 클러치 플레이트들과 교대로 배치되어 가압되며 마찰재가 부착된 클러치 디스크들;을 포함하되, 상기 복수개의 클러치 플레이트들 중 상기 피스톤에 가장 가까운 클러치 플레이트는 본 발명의 실시예들에 따른 클러치 플레이트일 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 자동변속기는 유압에 의해 동작하는 하나 이상의 클러치를 포함하되, 상기 하나 이상의 클러치는 본 발명의 실시예들에 따른 클러치일 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 클러치 플레이트에 의하면, 링 형상의 웨이브 스프링을 복수개의 조각으로 분할하여 제작한 뒤 각 조각들을 클러치 플레이트에 고정 부착시키므로 웨이브 스프링의 제조 원가가 절감된다.

또한, 클러치 하우징에 스플라인 결합하기 위한 키를 형성할 필요가 없으므로 웨이브 스프링의 제조 원가가 더욱 절감된다.

마지막으로, 웨이브 스프링을 클러치 플레이트에 고정 부착시킴으로써 기존에 웨이브 스프링과 클러치 플레이트를 각각 조립하던 방식과는 달리 웨이브 스프링이 이미 부착된 클러치 플레이트만을 조립하게 되므로 클러치의 조립시간이 단축되어 변속기의 제조과정이 간단해진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 클러치의 구조는 도 1에 도시된 통상적인 클러치의 구조와 유사하다. 따라서, 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

또한, 클러치라 함은 클러치와 브레이크를 포함하는 마찰요소를 모두 지칭하 는 것으로 한다.

자동변속기의 클러치(10)는 변속기 내에 배치되어 클러치 공간을 형성하는 클러치 하우징(15), 상기 클러치 공간 내에 설치되어 상기 클러치 하우징(15)과의 사이에 피스톤 챔버(25)를 형성하며 상기 피스톤 챔버(25)에 입력되는 유압에 의하여 동작되는 피스톤(20), 상기 피스톤(20)을 기준으로 상기 피스톤 챔버(25)의 반대쪽 위치에서 상기 하우징(15) 상에 장착되어 있으며 상기 피스톤(20)과 발란스 챔버 (30)를 형성하는 발란스 월 (35), 그리고 상기 피스톤(20)과 상기 발란스 월(35) 사이에 배치되어 있으며 상기 피스톤(20)에 탄성력을 제공하는 리턴 스프링(45)을 포함한다. 상기 발란스 월(35)은 지지체(80)에 의해 지지된다.

여기에서, 상기 리턴 스프링(45)은 코일 스프링인 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 아니하고 접시 스프링 등 다양한 종류의 스프링이 사용될 수 있다.

상기 자동변속기 내의 허브(75)는 마찰재(62)가 양면에 부착된 클러치 디스크들(clutch disks)(60)을 그 외주면에 스플라인(spline) 구조로 구비하고 있으며, 상기 클러치 하우징(15)은 클러치 플레이트들(clutch plates)(65)을 그 내주면에 스플라인 구조로 구비하고 있다. 이러한 클러치 디스크들(60)과 클러치 플레이트들(65)은 번갈아 배치된다.

상기 클러치 하우징(15)에는 상기 피스톤 챔버(25)와 발란스 챔버(30)에 각각 오일을 공급하는 제1,2오일 통로(50, 55)가 형성되어 있다.

피스톤 챔버(25)에 공급된 오일은 피스톤(20)을 도면에서 우측으로 가압하여 리턴 스프링(45)의 탄성력을 이기고 피스톤(20)을 도면에서 우측으로 이동시킨다. 따라서, 피스톤(20)은 축 방향을 따라 클러치 플레이트들(65)을 가압하게 되고, 이에 따라 클러치 플레이트들(65)과 클러치 디스크들(60)은 그들 사이의 마찰력에 의해 계합(engage)하게 된다.

제1오일 통로(50)를 통한 피스톤 챔버(25)에의 오일 공급이 중단되면, 피스톤(20)은 리턴 스프링(45)의 복원력에 의해 도면에서 좌측으로 이동하게 되고, 이에 따라 서로 계합된 클러치 플레이트들(65)과 클러치 디스크들(60)은 그 계합 상태로부터 해제(disengage)되게 된다.

또한, 상기 피스톤(20)과 클러치 하우징(15) 사이에는 피스톤 챔버(25)의 밀폐를 위한 실링부재(82, 84)가 게재되어 있으며, 상기 발란스 월(35)과 피스톤(20) 사이 및 발란스 월(35)과 클러치 하우징(15) 사이에는 각각 발란스 챔버(30)의 밀폐를 위한 실링부재(86, 88)가 게재되어 있다.

한편, 상기 복수개의 클러치 플레이트들(65) 중 피스톤(20)에 가장 가까운 클러치 플레이트(100)와 피스톤(20) 사이에는 본 발명의 실시예들에 따른 웨이브 스프링(wave spring)(110)이 게재되어 있다. 상기 웨이브 스프링(110)은 상기 피스톤(20)이 상기 클러치 플레이트(65)를 압착할 때의 충격을 완화시켜줌으로써 자동변속기의 변속감을 향상시키고 클러치 계합 시에 나타나는 진동현상인 저더(judder)를 예방한다.

도 3 및 도 4를 참고로, 본 발명의 실시예들에 따른 웨이브 스프링(110)을 보다 상세히 설명한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 웨이브 스프링(110)은 복수개의 호(arc) 형상의 조각들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)로 분리되어 있으며, 상기 복수개의 호(arc) 형상의 조각들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)이 모여 전체적으로 링 형상의 웨이브 스프링(110)을 형성한다. 이러한 복수개의 조각들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)에는 각각 클러치 플레이트(100)와의 결합을 위한 삽입 구멍(112)이 형성되어 있다. 또한, 상기 삽입 구멍(112)의 가장자리에는 단차면(114)이 형성되어 있을 수 있다. 상기 삽입 구멍(112)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 각 조각들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)의 중앙부에 형성되어 있을 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 조각들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)의 양 끝단에 형성되어 있을 수도 있다. 상기 삽입 구멍(112)은 당업자가 바람직하다고 판단되는 위치에 형성될 수 있다.

도 5 및 도 6을 참고로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 클러치 플레이트의 제조 과정을 상세히 설명한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 클러치 플레이트에 따르면 상기 복수개의 조각들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)의 양 끝단에 삽입 구멍(112)이 형성되어 있다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 클러치 플레이트(100)의 적당한 위치에 돌출부(102)를 형성한다. 즉, 제1다이(120)를 이용하여 클러치 플레이트(100)를 펀칭(punching)한다. 이 경우, 제1다이(120)와 접촉하는 클러치 플레이트(100)의 일면에는 펀칭 홈(104)이 형성되고 그 반대편 면에는 돌출부(102)가 형성된다.

그 후, 도 6c에 도시된 바와 같이, 웨이브 스프링(110)의 조각들(110a, 110b)에 형성된 삽입 구멍(112)에 상기 돌출부(102)를 삽입한다.

그 후, 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 펀칭 홈(104)을 제1다이(120)로 받치고 상기 돌출부(102)를 제2다이(130)으로 두드린다. 상기 제2다이(130)에는 상기 돌출부(102)의 직경보다 그 직경이 크고 돌출부(102)가 각 조각들(110a, 110b)으로부터 돌출된 높이보다 그 깊이가 얕은 헤드 홈(132)이 형성되어 있다. 따라서, 제2다이(130)의 헤드 홈(132)으로 상기 돌출부(102)를 두드리는 경우, 상기 돌출부(102)의 끝단은 직경방향으로 펴지며 상기 각 조각들(110a, 110b)을 상기 클러치 플레이트(100)에 고정 부착시킨다.

한편, 펀칭에 의하여 형성된 상기 펀칭 홈(104)은 클러치 디스크(60)에 접촉하게 된다. 클러치 플레이트(100)와 클러치 디스크(60)의 마찰면이 가압되어 마찰이 일어나는 경우, 상기 펀칭 홈(104)은 상기 클러치 디스크(60)의 마찰재(62)를 손상시킬 수 있다. 따라서, 도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 펀칭 홈(104)의 입구 가장자리는 제1다이(120)로 펀칭 홈(104)을 펀칭할 때 상기 펀칭 홈(104)의 모서리를 곡률지게 성형할 수 있고, 별도의 연마공정을 통해 모서리를 제거할 수도 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 삽입 구멍(112)의 가장 자리에 단차면(114)을 형성하여 돌출부(102)의 머리 부분이 안착되도록 할 수 있다. 즉, 돌출부(102)의 끝단과 상기 각 조각들(110a, 110b)의 일면이 평면을 이루도록 하여 필요한 경우 피스톤(20)이 웨이브 스프링(110)이 완전히 평평(flat)해질 때까지 압착할 수 있도록 한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 클러치 플레이트에 따르면, 상기 웨이브 스프링(110)의 각 조각들(110a, 110b)에는 각각 삽입 구 멍(112)이 형성되어 있으며 상기 클러치 플레이트(100)에는 상기 삽입 구멍(112)에 대응하는 결합 구멍(108)이 드릴 가공 등에 의해 형성되어 있다. 이 경우, 상기 결합 구멍(108)과 상기 삽입 구멍(112)의 중심 축의 위치를 맞추고 상기 결합 구멍(108)과 상기 삽입 구멍(112)에 동시에 결합 핀(106)을 압입하여 상기 각 조각들(110a, 110b)을 상기 클러치 플레이트(100)에 고정 부착한다. 또한, 상기 클러치 플레이트(100)를 관통하도록 결합구멍(108)을 형성하여 상기 조각들(110a, 110b)과 상기 클러치 플레이트(100)는 리벳 등의 수단으로 결합할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클러치 플레이트에 따르면, 상기 웨이브 스프링(110)의 각 조각들(110a, 110b)에 각각 제1안착홈(116)을 형성하고 상기 클러치 플레이트(100)에는 상기 제1안착홈(116)에 대응하는 위치에 제2안착홈(109)을 형성되어 있다. 이 경우, 상기 제1,2안착홈(116, 109)의 위치를 맞추고 압착 클립(107)을 압입하여 상기 압착 클립(107)을 상기 제1안착홈(116)과 상기 제2안착홈(109)에 안착시킨다.

또한, 압착 클립(107)을 사용하는 대신, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 웨이브 스프링(100)의 각 조각들(110a)에 수직에 가깝게 구부러진 핑거(107)를 각각 형성하여 이를 상기 제2안착홈(109)에 압입하여 상기 웨이브 스프링의 조각(110a)을 클러치 플레이트(100)에 부착할 수도 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 웨이브 스프링(110)의 제조 방법은 원호 모양의 웨이브 스프링의 조각들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)을 판소재(90)로부터 프레스 공정을 통해 추출하는 과정에서 웨이브 형 상과 삽입 구멍(112)을 동시에 형성할 수 있어 그 제조 공정이 매우 간단해 진다.

또한, 링 형상의 웨이브 스프링을 찍어내는 대신 원호(圓弧) 형상의 각 조각들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)을 찍어내므로 웨이브 스프링(110)의 제작 후 남는 잉여의 판소재(90)가 줄어들게 된다. 즉, 한 변의 길이가 a인 정사각형의 판소재(90)를 이용하여 웨이브 스프링(110)을 제작하는 경우 링 형상의 웨이브 스프링(110)을 복수개의 조각들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)로 나누어 찍게 되므로 두 변의 길이가 a 및 b인 직사각형 부분은 남게 된다. 따라서, 동일한 크기의 판소재(90)를 사용하여 더 많은 개수의 웨이브 스프링(110)을 제작할 수 있으며, 이는 제조 원가를 낮추게 된다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 웨이브 스프링은 클러치 하우징(15)에 스플라인 결합되는 대신에 클러치 플레이트(100)에 직접 결합되므로 키(key)(74)를 형성할 필요가 없다. 따라서, 제조 원가를 더욱 낮출 수 있다.

한편, 여기에서는 웨이브 스프링(110)을 6개의 조각들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)로 분리하여 제작하는 것을 예시하였으나 이에 한정되지 아니하고 상기 웨이브 스프링(110)은 3개의 조각 또는 9개의 조각 등 당업자가 필요한 개수로 분리하여 제작할 수 있다.

도 12 내지 도 15를 참고로, 웨이브 스프링(110)의 각 조각들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)의 형상과 이에 따른 탄성 계수의 관계를 설명한다.

도 12는 웨이브 스프링(110)의 조각(110a)에 하나의 웨이브(wave)를 형성한 경우를 도시하였다. 도 12에 도시된 바와 같이, 웨이브 스프링(110)의 조각(110a) 에 하나의 웨이브가 형성되어 있는 경우 웨이브가 평평해질 때까지 피스톤(20)의 하중(F)이 가해지면 변위(S)는 선형적으로 비례하여 증가하게 된다. 그 후, 웨이브가 평평해지면 하중이 증가하여도 변위는 증가하지 못한다.

도 13은 웨이브 스프링(110)의 조각(110a)에 두 개의 웨이브(high wave, low wave)를 형성한 경우를 도시하였다. 도 13에 도시된 바와 같이, 피스톤(20)이 작동하면 피스톤(20)은 먼저 웨이브 스프링(110)의 하이 웨이브(high wave)와 접촉하게 되고, 하이 웨이브의 아랫면이 클러치 플레이트(100)와 접촉하기 전까지는 변위는 1차 기울기를 형성하며 선형적으로 증가한다. 그 후 피스톤(20)의 하중이 더욱 증가하게 되면 피스톤(20)은 하이 웨이브와 로 웨이브(low wave)에 동시에 접촉하게 되고 이때에는 하이 웨이브와 로 웨이브의 특성이 더하여진 2차 기울기를 갖게 된다. 상기 2차 기울기는 상기 1차 기울기보다 더 가파르게 증가한다. 그 후, 하이 웨이브 및 로 웨이브가 평평해지면 하중이 증가하여도 변위가 증가하지 못한다.

도 14는 웨이브 스프링(110)의 조각(110a)의 두께가 변하는 하나의 웨이브가 형성된 경우를 도시하였다. 상기 웨이브는 그 중심으로 갈수록 두께가 두꺼워진다(t3>t2>t1). 도 14에 도시된 바와 같이, 웨이브 스프링(110)에 하중이 가해지면 웨이브가 평평해질 때까지 변위는 비선형적인 곡선 형태로 증가하게 된다.

도 15는 원주방향 길이가 다른 복수개의 조각들을 겹쳐서 쌓아 웨이브 스프링을 형성한 경우를 도시하였다. 이와 같이 복수개의 조각들을 겹쳐서 쌓는 경우에는 웨이브 스프링에서 웨이브의 두께를 변화시키는 것과 동일한 효과가 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 웨이브 스프링(110)은 각 조각들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)에 형성된 웨이브의 형상과 개수에 의하여 그 스프링 계수가 다단계로 조절될 수 있다. 또한, 각 조각들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)에 형성된 웨이브의 두께를 변화시킴으로써 그 스프링 계수를 비선형적으로 조절할 수도 있다.

이와 같이 다단계 및 비선형적인 웨이브 스프링의 특성은 자동변속기의 전진 및 후진용 클러치에 유용하게 적용될 수 있다.

또한, 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 모든 실시예들에 따른 클러치 플레이트(100)에는 필요에 따라서 상기 웨이브 스프링(110)이 부착된 반대면에는 마찰재(62)를 부착할 수도 있다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 플레이트가 적용된 클러치와 상기 클러치가 적용된 자동변속기의 개략적인 단면도이다.

도 17에 도시된 바와 같이, 통상적인 자동변속기는 본 발명의 실시예에 따른 클러치 플레이트가 적용된 클러치를 복수개 포함하고 있으며, 상기 클러치들은 유압에 의하여 작동한다. 통상적으로 자동변속기에는 4~7개 정도의 클러치가 사용되고 있으므로 하나의 클러치를 제조하는 원가를 낮추게 되는 경우 하나의 자동변속기를 제조하는 원가는 더욱 많이 낮춰지게 된다.

마지막으로, 웨이브 스프링을 클러치 플레이트에 고정 부착시킴으로써 기존에 웨이브 스프링과 클러치 플레이트를 각각 조립하던 방식과는 달리 웨이브 스프링이 이미 부착된 클러치 플레이트만을 조립하게 되므로 클러치의 조립시간이 단축되어 변속기의 제조과정이 간단해진다.

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.

도 1은 일반적인 자동변속기의 클러치를 도시한 단면도이다.

도 2는 종래의 웨이브 스프링을 제조하는 방법을 설명하기 위한 평면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 웨이브 스프링의 일 실시예의 평면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 웨이브 스프링의 다른 실시예의 평면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 클러치 플레이트의 제1실시예를 보인 전체 사시도이다.

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 클러치 플레이트의 제1실시예의 제조 과정을 보인 단면도이다.

도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 클러치 플레이트의 제2실시예의 단면도이다.

도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 클러치 플레이트의 제3실시예의 단면도이다.

도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 클러치 플레이트의 제4실시예의 일부 사시도이다.

도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 클러치 플레이트의 제5실시예의 일부 사시도이다.

도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 웨이브 스프링을 제조하는 방법을 설명 하기 위한 평면도이다.

도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 웨이브 스프링의 일 실시예의 형상과 그에 따른 스프링 특성을 도시한 개략도이다.

도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 웨이브 스프링의 다른 실시예의 형상과 그에 따른 스프링 특성을 도시한 개략도이다.

도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 웨이브 스프링의 다른 실시예의 형상과 그에 따른 스프링 특성을 도시한 개략도이다.

도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 웨이브 스프링의 다른 실시예의 형상과 그에 다른 스프링 특성을 도시한 개략도이다.

도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 클러치 플레이트에 마찰재가 부착된 형상을 보인 단면도이다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 플레이트가 적용된 클러치와 상기 클러치가 적용된 자동변속기의 개략적인 단면도이다.

Claims (21)

1. 자동변속기의 클러치에 구비된 클러치 플레이트에 있어서,

   상기 클러치 플레이트는 그 일면에 웨이브 스프링이 고정 부착되어 있되,

   상기 웨이브 스프링은 적어도 두 개 이상의 호(arc) 형상의 조각으로 분리되어 있으며, 그 각각이 클러치 플레이트에 고정 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치 플레이트.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 웨이브 스프링의 조각들은 전체적으로 링 형상이 되도록 상기 클러치 플레이트에 고정 부착되는 것을 특징으로 하는 클러치 플레이트.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 웨이브 스프링의 조각들에는 각각 삽입 구멍이 형성되어 있으며, 상기 클러치 플레이트에는 상기 삽입 구멍에 삽입되는 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치 플레이트.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 돌출부는 펀칭에 의하여 형성되며, 상기 클러치 플레이트의 타면에는 상기 돌출부에 대응하는 위치에 펀칭 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치 플레이트.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 펀칭 홈의 입구 가장자리는 곡률지게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치 플레이트.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 웨이브 스프링의 삽입 구멍의 가장자리에는 상기 돌출부의 머리 부분이 안착되도록 단차면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치 플레이트.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 웨이브 스프링의 조각들에는 각각 삽입 구멍이 형성되어 있으며, 상기 클러치 플레이트에는 상기 삽입 구멍에 대응하는 결합 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치 플레이트.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 삽입 구멍과 상기 결합 구멍에는 결합 핀이 압입되어 상기 웨이브 스프 링의 조각들이 상기 클러치 플레이트에 고정 부착되는 것을 특징으로 하는 클러치 플레이트.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 삽입 구멍과 상기 결합 구멍에는 상기 결합 핀이 삽입되어 상기 웨이브 스프링의 조각들이 상기 클러치 플레이트에 리벳 결합되는 것을 특징으로 하는 클러치 플레이트.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 웨이브 스프링의 조각들은 압착 클립에 의하여 상기 클러치 플레이트에 압착되는 것을 특징으로 하는 클러치 플레이트.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 웨이브 스프링의 조각들에는 각각 상기 압착 클립이 안착되는 제1안착홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치 플레이트.
13. 제 1항에 있어서,

    상기 웨이브 스프링의 각 조각들에 수직에 가깝게 구부러진 핑거가 형성되어 있으며 상기 클러치 플레이트에는 상기 핑거가 압입되는 제2안착홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치 플레이트.
14. 제 1항에 있어서,

    상기 웨이브 스프링의 각 조각들에 형성된 웨이브의 형상과 개수에 의하여 상기 웨이브 스프링의 스프링 계수를 다단계로 조절하는 것을 특징으로 하는 클러치 플레이트.
15. 제 1항에 있어서,

    상기 웨이브 스프링의 각 조각들에 형성된 웨이브의 두께를 변화시킴으로써 상기 웨이브 스프링의 스프링 계수를 비선형적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 클러치 플레이트.
16. 제 1항에 있어서,

    상기 웨이브 스프링은 그 원주방향 길이가 다른 복수개의 조각들을 겹쳐서 쌓음으로써 상기 웨이브 스프링의 스프링 계수를 비선형적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 클러치 플레이트.
17. 제 1항 및 제 3항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 클러치 플레이트의 웨이브 스프링이 부착된 반대면에는 마찰재가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치 플레이트.
18. 클러치 공간을 형성하는 클러치 하우징;

    상기 클러치 하우징과의 사이에 형성되는 피스톤 챔버에 입력되는 유압에 의하여 작동하는 피스톤;

    상기 피스톤의 상기 피스톤 챔버 반대편 위치에 배치되어 상기 피스톤에 복원력을 작용하는 리턴 스프링;

    상기 피스톤의 작동에 의하여 축방향으로 가압되는 복수개의 클러치 플레이트들; 그리고

    상기 복수개의 클러치 플레이트들과 교대로 배치되어 가압되는 클러치 디스크들;

    을 포함하되,

    상기 복수개의 클러치 플레이트들 중 상기 피스톤에 가장 가까운 클러치 플레이트는 상기 제 1항 및 제 3항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 따른 클러치 플레이트인 것을 특징으로 하는 클러치.
19. 클러치 공간을 형성하는 클러치 하우징;

    상기 클러치 하우징과의 사이에 형성되는 피스톤 챔버에 입력되는 유압에 의하여 작동하는 피스톤;

    상기 피스톤의 상기 피스톤 챔버 반대편 위치에 배치되어 상기 피스톤에 복원력을 작용하는 리턴 스프링;

    상기 피스톤의 작동에 의하여 축방향으로 가압되는 복수개의 클러치 플레이 트들; 그리고

    상기 복수개의 클러치 플레이트들과 교대로 배치되어 가압되는 클러치 디스크들;

    을 포함하되,

    상기 복수개의 클러치 플레이트들 중 상기 피스톤에 가장 가까운 클러치 플레이트는 상기 제 17항에 따른 클러치 플레이트인 것을 특징으로 하는 클러치.
20. 유압에 의해 동작하는 하나 이상의 클러치를 포함하는 자동 변속기로서, 상기 하나 이상의 클러치는 제 18항에 따른 클러치인 것을 특징으로 하는 자동변속기.
21. 유압에 의해 동작하는 하나 이상의 클러치를 포함하는 자동 변속기로서, 상기 하나 이상의 클러치는 제 19항에 따른 클러치인 것을 특징으로 하는 자동변속기.

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