KR101045576B1 - 클러치 및 이를 구비한 자동변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피스톤, 리턴 스프링 및 발란스 월을 결합하여 하나의 피스톤 모듈을 형성함으로써 전장이 단축되고 조립성이 향상된 클러치에 관한 것이다.

본 발명의 실시예들에 따른 클러치는 클러치 플레이트와 마찰 디스크 사이의 마찰력에 의하여 입력축의 동력을 클러치 허브에 선택적으로 전달하는 것으로, 입력축 상에 배치되어 클러치 공간을 형성하는 클러치 리테이너; 상기 클러치 리테이너와의 사이에 피스톤 챔버를 형성하며, 상기 피스톤 챔버에 입력되는 유압에 의하여 상기 클러치 플레이트와 마찰 디스크 사이에 마찰력을 발생시키는 피스톤; 상기 피스톤의 상기 피스톤 챔버 반대편 위치에 배치되어 있으며, 상기 피스톤과의 사이에 발란스 챔버를 형성하는 발란스 월; 그리고 상기 피스톤과 발란스 월에 의하여 지지되며 상기 피스톤 챔버에 입력되는 유압에 대항하는 탄성력을 상기 피스톤에 제공하는 리턴 스프링;을 포함하되, 상기 피스톤, 발란스 월, 그리고 리턴 스프링은 하나의 피스톤 모듈을 형성하도록 결합된 상태로 클러치 리테이너에 장착되며, 발란스 챔버 외부로부터 발란스 유압을 공급받지 않도록, 상기 피스톤 모듈은 발란스 챔버 내에 원심력 발생 수단을 포함할 수 있다.

자동변속기, 클러치, 발란스 챔버, 피스톤 챔버, 리턴 스프링

Description

클러치 및 이를 구비한 자동변속기{CLUTCH AND AUTOMATIC TRANSMISSION PROVIDED WITH THE SAME}

본 발명은 자동변속기용 클러치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피스톤, 리턴 스프링 및 발란스 월을 결합하여 하나의 피스톤 모듈을 형성함으로써 조립성이 향상되며 전장이 단축되는 클러치에 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 해방되도록 제어됨으로써 각 변속단이 구현되게 된다.

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

도 7은 종래 클러치의 단면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 통상적인 자동 변속기는 입력축(도시하지 않음) 상에 클러치(100)를 포함하고 있다.

상기 클러치(100)는 상기 입력축 상에 배치되어 클러치 공간을 형성하는 클러치 리테이너(clutch retainer)(105), 상기 클러치 리테이너(105)와의 사이에 피스톤 챔버(piston chamber)(120)를 형성하며 상기 피스톤 챔버(120)에 입력되는 유압(hydraulic pressure) 또는 공압(pneumatic pressure)에 의하여 동작되는 피스톤(piston)(125), 그리고 상기 피스톤(125)의 상기 피스톤 챔버(120)의 반대편 위치에 배치되어 상기 피스톤(120)에 복원력을 작용하는 리턴 스프링(return spring)(145)을 포함한다. 상기 클러치 리테이너(105)와 피스톤(125) 사이에는 실링부재(180, 185)가 개재되는데, 이러한 실링부재(180, 185)에 의하여 피스톤 챔버(120)의 기밀성이 유지된다.

또한, 자동변속기 내의 클러치 허브(clutch hub)(140)는 복수개의 마찰 디스크들(friction disks)(155)을 그 외주면에 스플라인(spline) 구조로 구비하고 있으며, 상기 클러치 리테이너(105)는 복수개의 클러치 플레이트들(friction plates)(150)을 그 내주면에 스플라인 구조로 구비하고 있다. 상기 마찰 디스크들(155)과 상기 클러치 플레이트들(150)은 서로 번갈아 배치된다.

상기 클러치 리테이너(105)에는 제1오일 통로(160)가 형성되어 상기 피스톤 챔버(120)에 오일이 공급된다. 이와 같이 피스톤 챔버(120)에 공급된 오일은 피스톤(125)을 도면에서 우측으로 가압하여 리턴 스프링(145)의 탄성력을 극복하고 피스톤(125)을 도면에서 우측으로 이동시킨다.

따라서, 피스톤(125)은 입력축의 축방향을 따라 클러치 플레이트들(150)을 가압하게 되고, 이에 따라 클러치 플레이트들(150)과 마찰 디스크들(155)은 그들 사이의 마찰력에 의해 계합(engage)하게 된다. 이러한 과정에 의해 입력축과 클러치 허브(140) 사이에는 동력이 전달되게 된다.

제1오일 통로(160)를 통한 피스톤 챔버(120)에의 오일 공급이 중단되면, 피스톤(125)은 리턴 스프링(145)의 복원력에 의하여 도면에서 좌측으로 이동하게 되고, 이에 따라 서로 계합된 클러치 플레이트들(150)과 마찰 디스크들(155)은 그 계합 상태로부터 해제(disengage)되게 된다.

그런데, 제1오일 통로(160)를 통한 피스톤 챔버(120)에의 오일 공급이 중단된 경우라도, 피스톤 챔버(120) 내의 오일이 완벽하게 배출되었다고 보장하기는 힘들다. 이 때, 자동변속기 내의 입력축은 매우 빠른 속도록 회전하고 있으므로, 피스톤 챔버(120) 내의 오일은 원심력을 받아 반지름 방향으로 이동하게 된다. 따라서 오일의 원심력에 의하여 원심유압이 발생하고 이 원심유압은 피스톤(125)을 가압하는 작용을 할 수 있다.

이러한 경우에는, 피스톤(125)이 바라던 바대로 충분히 복원되지 못하고, 클러치 플레이트들(150)을 약간이나마 가압하게 되는 상황이 생길 수 있다. 이 경우, 클러치 플레이트들(150)과 마찰 디스크들(155)은 그 계합 상태가 충분히 해제되지 못하고, 지속적인 마찰을 일으키게 된다. 이러한 클러치 플레이트들(150)과 마찰 디스크들(155) 사이의 마찰적인 슬립(frictional slip)은 자동변속기의 내구성을 떨어뜨리고, 동력손실을 증가시키게 된다.

이러한 클러치 플레이트들(150)과 마찰 디스크들(155) 사이의 마찰적인 슬립을 줄이기 위하여, 피스톤(125)의 피스톤 챔버(120) 반대편에 발란스 챔버(balance chamber)(135)를 형성할 수 있다. 즉, 피스톤 챔버(120)에 잔존하는 오일의 원심유압에 상응하는 크기로서 그 방향이 상기 원심유압과 반대로 작용하는 원심력을 상기 발란스 챔버(135) 내의 오일에 의해 유발함으로써, 상기 피스톤 챔버(120) 내의 오일의 원심력에 의한 피스톤(125)의 이동을 막을 수 있게 되는 것이다.

따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 리턴 스프링(145)의 피스톤(125) 반대편에 발란스 월(balance wall)(130)을 설치함으로써 발란스 월(130)과 피스톤(125) 사이에 발란스 챔버(135)를 형성하고 있다. 이러한 발란스 챔버(135)에는 제2오일 통로(165)를 통해 오일이 공급되어 항시 오일이 잔존하게 된다.

또한, 발란스 월(130)의 내측단은 클러치 리테이너(105)에 설치된 스냅링(170)에 의하여 지지되고 그 외측단과 피스톤(125) 사이에는 실링부재(190)가 개재되어 있다.

그런데, 이와 같은 방식으로 발란스 챔버(135)를 형성하는 경우, 발란스 월(130)과 피스톤(125)과의 축 방향 거리는 피스톤(125)의 동작을 고려해 충분한 거리가 확보되어야 한다. 또한, 발란스 챔버(135)에 오일을 공급하기 위한 제2오일 통로(165)를 클러치 리테이너(105)에 형성하여야 하므로 발란스 월(130)과 피스톤(125)의 축 방향 거리는 길어질 수 밖에 없었다.

이러한 필요성에 의하여 클러치(100)의 축 방향 길이(L')가 길어지게 된다. 예를 들어, 종래의 클러치(100)의 축방향 길이(L')는 39mm였다. 이와 같이 길어지는 클러치(100)는 자동변속기의 전장을 길게 하는 요인이 된다.

통상적으로 자동변속기 내에는 최소한 3개 이상의 클러치가 구비되고 있다는 점을 고려하면, 하나의 클러치에서 생기는 길이 증가는 자동변속기 전체적인 전장의 길이 증가에 3배 이상의 영향을 미치게 되는 것이다.

최근 전륜구동형 자동변속기의 다단화(multiple gear ratios)가 이루어지고 있는데, 이러한 경향을 고려하면 자동변속기의 전장(total length)의 증가는 엔진 룸(engine room)에 자동변속기의 탑재를 어렵게 하는 원인이 되는 것이다. 따라서, 클러치에 필요한 축 방향 길이를 줄일 수 있다면, 자동변속기의 전장을 줄일 수 있고, 이러한 경우, 보다 많은 변속단을 구현하는 자동변속기를 전륜구동 차량에 탑재할 수 있게 되는 것이다.

한편, 종래의 클러치(100)를 조립하기 위하여는, 도 8에 도시된 바와 같이, 클러치 리테이너(105)의 클러치 공간에 피스톤(125)을 배치하고, 상기 피스톤(125)의 클러치 리테이너(105)의 반대편에, 리턴 스프링(145)이 피스톤(125)과 발란스 월(130) 사이에 위치하도록, 리턴 스프링(145)과 발란스 월(130)을 배치한다. 그 후, 스냅링(175)을 클러치 리테이너(105)에 형성된 홈에 끼워 넣어 도 9와 같은 클러치 어셈블리를 만들고, 클러치 플레이트(150)와 마찰 디스크(155)를 장착한다. 따라서, 여러 개의 부품들을 각각 정해진 위치에 놓은 후 정확하게 조립을 하여야 하므로 조립성이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 피스톤, 리턴 스프링 및 발란스 월을 결합하여 하나의 모듈을 형성함으로써 조립성이 향상된 클러치를 제공하는 것이다.

또한, 발란스 챔버 내에 원심력 발생 수단을 구비하여 발란스 월에 공급되는 오일 통로를 삭제함으로써 그 축방향 길이가 짧은 클러치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

더불어, 상기와 같은 클러치를 자동변속기에 장착함으로써 전장이 단축된 자동변속기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 클러치는 클러치 플레이트와 마찰 디스크 사이의 마찰력에 의하여 입력축의 동력을 클러치 허브에 선택적으로 전달하는 것으로, 입력축 상에 배치되어 클러치 공간을 형성하는 클러치 리테이너; 상기 클러치 리테이너와의 사이에 피스톤 챔버를 형성하며, 상기 피스톤 챔버에 입력되는 유압에 의하여 상기 클러치 플레이트와 마찰 디스크 사이에 마찰력을 발생시키는 피스톤; 상기 피스톤의 상기 피스톤 챔버 반대편 위치에 배치되어 있으며, 상기 피스톤과의 사이에 발란스 챔버를 형성하는 발란스 월; 그리고 상기 피스톤과 발란스 월에 의하여 지지되며 상기 피스톤 챔버에 입력되는 유압에 대항하는 탄성력을 상기 피스톤에 제공하는 리턴 스프링;을 포함하되, 상기 피스톤, 발란스 월, 그리고 리턴 스프링은 하나의 피스톤 모듈을 형성하도록 결합된 상태로 클러치 리테이너에 장착되며, 발란스 챔버 외부로부터 발란스 유압을 공급받지 않도록, 상기 피스톤 모듈은 발란스 챔버 내에 원심력 발생 수단을 포함할 수 있다.

따라서, 발란스 챔버에 오일을 공급하기 위한 오일 통로가 삭제되어 클러치의 길이가 짧아지게 된다. 또한, 클러치 리테이너에 피스톤 모듈만을 장착하면 되므로 조립성이 향상된다.

상기 클러치는 상기 발란스 월의 축방향 움직임을 제한하도록 클러치 리테이너 상에 장착된 지지링을 더 포함할 수 있다.

상기 지지링은 클러치 리테이너 상에 장착된 스냅링에 의하여 지지될 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따른 클러치에서, 상기 피스톤과 상기 발란스 월의 상대 변위가 가능하도록 상기 피스톤의 내측단과 상기 발란스 월의 내측단은 반경 방향으로 이격되어 있고 탄력이 있는 접합부재에 의하여 연결되어 있을 수 있다.

상기 접합부재는 상기 클러치 리테이너의 내경부에 밀착되어 장착되되, 상기 발란스 챔버의 밀폐를 위하여 상기 발란스 월의 내측단을 감싸도록 형성될 수 있다.

상기 피스톤 모듈은 상기 피스톤의 외경면에 밀착된 밀봉링을 더 포함하되, 상기 피스톤과 상기 발란스 월의 상대 변위가 가능하도록 상기 발란스 월의 외측단과 상기 밀봉링은 반경 방향으로 이격되어 있고 탄력이 있는 연결부재에 의하여 연결되어 있을 수 있다. 따라서, 유압에 의하여 피스톤이 작동하여 발란스 챔버의 축방향 길이가 줄어들더라도 피스톤과 발란스 월 사이의 간섭이 일어나지 않는다.

상기 발란스 챔버의 밀폐를 위하여, 상기 밀봉링과 상기 피스톤의 외경면 사이에는 실링부재가 개재되어 있을 수 있다.

상기 원심력 발생 수단은 오일 또는 실리콘 오일일 수 있다.

상기 원심력 발생 수단은 상기 발란스 챔버 내에 일정한 체적의 여분 공간을 남겨두고 충진됨으로써 피스톤 작동에 의하여 발란스 챔버의 체적이 줄어들더라도 원심력 발생 수단의 팽창을 흡수할 수 있다.

본 발명의 제2실시예에 따른 클러치에서, 상기 피스톤의 내측단과 상기 발란스 월의 내측단 및 상기 피스톤의 외경면과 상기 발란스 월의 외측단은 각각 반경 방향으로 이격된 상태로 발란스 챔버를 형성하되, 상기 발란스 챔버 내에는 리턴 스프링이 포함될 수 있다. 상기 피스톤과 상기 발란스 월 및 상기 리턴 스프링은 탄력이 있는 원심력 발생 수단을 통해 일체로 성형되어 하나의 모듈을 형성한다. 상기 원심력 발생 수단은 원심력에 의하여 반경방향으로 변형하려는 특성을 가지나 상기 피스톤의 외경부 및 상기 발란스 월에 의해 그 변형이 억제되므로 피스톤 챔버의 원심 유압에 대항하는 원심 발란스력을 상기 피스톤에 가하게 된다. 즉, 상기 원심력 발생 수단은 상기 피스톤과 발란스 월에 접착됨으로써 하나의 피스톤 모듈을 형성하는 역할과 함께 원심력을 발생시키는 역할을 수행한다. 경우에 따라서는, 상기 리턴 스프링을 삭제하여 원심력 발생 수단이 리턴 스프링의 역할도 수행하게 할 수 있다. 상기 원심력 발생 수단은 상기 피스톤과 상기 발란스 월의 내측면에 부착되어 상기 피스톤의 내측단과 상기 발란스 월의 내측단 및 상기 피스톤의 외경면과 상기 발란스 월을 연결시킬 수 있다. 따라서, 피스톤의 작동에 의하여 발란스 챔버의 축방향 길이가 줄어들더라도 피스톤과 발란스 월 사이의 간섭이 일어나지 않는다.

상기 원심력 발생 수단은 상기 피스톤의 내측단과 상기 발란스 월 사이의 틈과 상기 발란스 월의 내측단을 통해 상기 클러치 리테이너의 내경부에 밀착되므로 피스톤 챔버의 기밀을 유지할 수 있다.

상기 피스톤의 외경면과 상기 클러치 리테이너 사이에는 피스톤 챔버의 밀폐를 위한 실링부재가 개재되어 있을 수 있다.

상기 원심력 발생 수단은 고무 또는 실리콘일 수 있다.

본 발명의 실시예에 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 따르면, 발란스 챔버에 오일을 공급하기 위한 오일 통로가 삭제되어 클러치의 길이가 짧아지게 된다.

피스톤, 리턴 스프링 및 발란스 월을 결합하여 하나의 피스톤 모듈을 형성함 으로써 클러치 리테이너에 피스톤 모듈만을 장착하면 되므로 조립성이 향상된다.

또한, 상기와 같은 클러치를 사용함으로써 자동변속기의 전장을 단축시킬 수 있고, 클러치의 조립 공정이 단순해지므로 조립 시간이 단축되어 자동변속기의 생산원가를 낮출 수 있다.

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

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 클러치의 단면도이다.

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

본 발명의 실시예들이 적용되는 자동변속기는 변속기 케이스(transmission case) 내의 입력축(도시하지 않음) 상에 클러치(1)가 배치되어 있다.

상기 입력축은 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 상에 배치되는 클러치(1)는, 자동변속기의 입력축 상에 배치되어 클러치 공간을 형성하는 클러치 리테이너(10), 상기 클러치 리테이너(10)와의 사이에 피스톤 챔버(22)를 형성하며, 상기 피스톤 챔버(22)에 입력되는 유압에 의하여 동작되는 피스톤 모듈(20), 그리고 클러치 허브(30)를 포함한다.

상기 클러치 리테이너(10)는 입력축 상에 장착되도록 축방향으로 형성되는 내경부(12)와, 상기 내경부(12)에 수직에 가깝게 형성되며 상기 내경부(12)로부터 반경 바깥 방향으로 연장되는 허리부(14)와, 상기 내경부(12)와 동일한 방향의 축방향으로 형성되는 외경부(16)와, 상기 외경부(16)의 외주면에 용접 등에 의하여 부착되며 축방향으로 연장된 클러치 플레이트 장착부(18)를 포함한다.

또한, 상기 클러치 허브(30)는 마찰 디스크들(34)을 그 외주면에 스플라인 구조로 구비하고 있으며, 상기 클러치 리테이너(10)의 클러치 플레이트 장착부(18)는 클러치 플레이트들(32)을 그 내주면에 스플라인 구조로 구비하고 있다. 이러한 마찰 디스크들(34)과 클러치 플레이트들(32)은 번갈아 배치된다. 또한, 상기 클러치 플레이트들(32) 중 피스톤 모듈(20)의 반대쪽 끝에 배치된 클러치 플레이트(32)는 스냅링(36)에 의하여 축방향 움직임을 제한받는다. 따라서, 피스톤 모듈(20)이 마찰 디스크들(34)과 클러치 플레이트들(32)을 가압하여 그 사이에 마찰력이 발생할 수 있도록 한다.

상기 클러치 리테이너(10)의 내경부(12)에는 오일 통로(40)가 형성되어 상기 피스톤 챔버(22)에 오일이 공급된다. 또한, 상기 피스톤 모듈(20)은 내경부(12)에 장착된 지지링(42)에 의하여 지지되고 상기 지지링(42)은 내경부(12)에 장착된 스냅링(44)에 의하여 지지되어 상기 피스톤 모듈(20)의 내경부의 축방향 움직임이 제한된다.

또한, 상기 클러치 리테이너(10)의 외경부(16)와 상기 피스톤 모듈(20)의 외경부 사이에는 제1실링부재(46)가 개재되어 피스톤 챔버(20)에 입력되는 오일의 기밀을 유지한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 피스톤 모듈을 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 피스톤 모듈의 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 피스톤 모듈(20)은 피스톤(205), 발란스 월(230), 그리고 리턴 스프링(220)이 결합되어 하나의 모듈로서 제작된 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 피스톤 모듈(20)은 피스톤(205), 발란스 월(230), 리턴 스프링(220), 그리고 밀봉링(240)을 포함한다.

피스톤(205)은 클러치 리테이너(10)와의 사이에 피스톤 챔버(22)를 형성하며, 피스톤 챔버(22)에 입력되는 오일에 의하여 상기 클러치 플레이트(32)와 마찰 디스크(34)를 가압하여 마찰력을 발생시킨다. 피스톤(205)은 그 내경부가 클러치 리테이너(10)의 반대방향으로 기울어져 연장되어 경사면(207)을 형성한다. 이러한 경사면(207)은 오일 통로(40)를 통한 피스톤 챔버(22)로의 오일의 입력을 용이하게 한다. 상기 피스톤(22)의 내측단에는 접합부재(215)가 부착되어 축방향으로 연장되어 있다. 상기 접합부재(215)는 클러치 리테이너(10)의 내경부(12)에 밀착되도록 장착되어 피스톤 챔버(22)의 기밀성을 확보한다. 또한, 상기 접합부재(215)는 발란스 월(230)의 내측단을 감싸도록 형성되어 있다.

피스톤(205)의 외경부에는 축방향 연장부(209)가 형성되어 있으며, 상기 축방향 연장부(209)는 클러치 리테이너(10)의 외경부(16)에 밀착되어 있다. 상기 축 방향 연장부(209)와 클러치 리테이너(10)의 외경부(16) 사이에는 제1실링부재(46)가 개재되어 피스톤 챔버(22)의 기밀성을 확보한다.

상기 축방향 연장부(209)는 반경 바깥쪽으로 굽혀져 반경방향 연장부(211)가 형성되어 있으며 그 끝단에 가압부(213)가 형성되어 있다. 상기 가압부(213)는 피스톤 챔버(22)에 오일이 유입되면 상기 클러치 플레이트(32)를 가압하도록 되어 있다.

발란스 월(230)은 피스톤(205)의 피스톤 챔버(22) 반대편 위치에 배치되어 있으며, 상기 피스톤(205)과의 사이에 발란스 챔버(250)를 형성한다. 발란스 월(230)의 내측단은 발란스 챔버(250) 반대 방향으로 구부러져 오목부(232)를 형성한다. 상기 오목부(232)는 상기 피스톤 모듈(20)이 상기 클러치 리테이너(10)에 용이하게 지지되도록 함과 동시에 상기 리테이너(10)와의 밀봉을 위한 것이다. 상기 오목부(232)는 접합부재(215)에 의하여 감싸지며 이에 의하여 발란스 챔버(250)의 기밀성이 유지된다. 또한, 상기 접합부재(215)는 탄력이 있는 고무 등의 재질로 만들어져 있고, 상기 피스톤(205)의 내측단과 상기 발란스 월(230)의 내측단이 반경 방향으로 이격되어 상기 피스톤(205)이 유압에 의하여 작동되어 도면에서 우측으로 이동할 때 상기 피스톤(205)과 발란스 월(230)과의 상대 변위가 가능하도록 한다. 오목부(232)는 상기 지지링(42)과 상기 스냅링(44)에 의하여 지지되며, 이에 따라 발란스 월(230)의 축방향 움직임은 제한된다.

상기 발란스 월(230)의 외측단에는 탄력이 있는 연결부재(234)가 부착되어 있다.

또한, 상기 발란스 챔버(250)에는 클러치(1)의 회전에 의하여 원심력을 발생시키고 발생된 원심력을 상기 피스톤(205)에 가하는 원심력 발생 수단을 포함하고 있다. 본 발명의 제1실시예에서는 후술하는 바와 같이 발란스 챔버가 밀폐되어 있으므로 상기 원심력 발생 수단은 오일(260) 또는 실리콘 오일(260)일 수 있다. 피스톤(205)이 작동되는 경우, 발란스 챔버(250)가 압축될 수 있으므로, 상기 원심력 발생 수단(260)은 발란스 챔버(250) 내에 일정한 체적의 여분 공간(280)을 남겨 두고 충진됨으로서 상기 피스톤(205)의 작동에 의하여 상기 발란스 챔버(250)의 체적이 줄어들더라도 원심력 발생 수단(260)의 팽창을 흡수할 수 있다.

리턴 스프링(220)은 상기 피스톤(205)과 상기 발란스 월(230) 사이에 배치되어 지지되며 상기 피스톤 챔버(22)에 입력되는 유압에 대항하는 탄성력을 상기 피스톤(205)에 제공한다. 여기에서는, 리턴 스프링(220)이 판 스프링(disc spring)인 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 아니하고 코일 스프링 등 상기 피스톤(205)에 복원력을 발생시킬 수 있는 수단이면 무엇이든 사용 가능하다.

밀봉링(240)은 상기 피스톤(205)의 상기 축방향 연장부(209; 즉, 외경면)에 밀착되어 있으며, 상기 밀봉링(240)과 상기 축방향 연장부(209) 사이에는 제2실링부재(242)가 개재되어 상기 발란스 챔버(250)가 밀폐되도록 한다. 또한, 상기 밀봉링(240)은 상기 발란스 월(230)의 외측단과 반경방향으로 이격되어 있으며 탄력이 있는 연결부재(234)로 연결되어, 유압에 의해 상기 피스톤(205)이 도면에서 우측으로 이동할 때 상기 피스톤(205)과 상기 발란스 월(230)의 상대 변위가 가능하도록 한다.

앞에서 언급한 바와 같이, 본 발명에서는 발란스 챔버(250)가 밀폐되어 있고 밀폐된 발란스 챔버(250) 내에 원심력 발생 수단이 들어 있으므로, 발란스 챔버(250)에 오일을 공급하기 위한 오일 통로를 생략할 수 있고, 이에 따라 클러치(1)의 축방향 길이가 줄어들게 된다.

도 3(A)와 같이, 피스톤 챔버(22)에 오일이 공급되지 않고 클러치(1)가 회전하는 경우에는 발란스 챔버(250) 내의 원심력 발생 수단(260)이 원심력을 받아 반경 바깥쪽으로 밀려나게 된다. 이 때, 발란스 월(230)은 지지링(42)과 스냅링(44)에 의하여 축방향 움직임이 제한되므로, 상기 원심력 발생 수단(260)은 피스톤(205)에 원심력을 가하게 되고 이에 따라 클러치(1)의 완전한 해방이 이루어지게 된다.

도 3(B)와 같이, 피스톤 챔버(22)에 오일이 공급되면, 피스톤(205)은 리턴 스프링(220)의 탄성력과 상기 원심력 발생 수단(260)의 원심력을 이기고 도면에서 하방향으로 움직여 클러치 플레이트(32)와 마찰 디스크들(34)를 가압하게 된다. 이 때, 밀봉링(240)은 피스톤(205)과 함께 도면에서 하방향으로 움직이며, 발란스 챔버(250)의 밀봉을 유지한다.

피스톤(205)의 내측단과 발란스 월(230)의 내측단 및 밀봉링(240)과 발란스 월(230)의 외측단은 각각 반경 방향으로 이격되어 있으므로, 발란스 월(230)에 의하여 피스톤(205)의 움직임이 간섭받지 않는다. 또한, 피스톤(205)의 내측단과 발란스 월(230)의 내측단은 탄력 있는 접합부재(215)에 의하여 연결되어 있고 발란스 월(230)의 외측단과 밀봉링(240)은 탄력 있는 연결부재(234)에 의하여 연결되어 있 으므로, 피스톤(205)이 움직이더라도 발란스 월(230)은 움직이지 않고 접합부재(215)와 연결부재(234)만 변형된다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 피스톤 모듈의 단면도이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 피스톤 모듈은 본 발명의 제1실시예에 따른 피스톤 모듈과 그 구조가 유사하다. 따라서, 차이점에 대하여만 상세히 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 피스톤 모듈(20)은 피스톤(205), 발란스 월(230), 그리고 리턴 스프링(220)을 포함한다.

피스톤(205)은 그 내경부가 클러치 리테이너(10)의 반대방향으로 기울어져 연장되어 경사면(207)을 형성한다. 이러한 경사면(207)은 오일 통로(40)를 통한 피스톤 챔버(22)로의 오일의 입력을 용이하게 한다. 피스톤(205)의 외경부에는 축방향 연장부(209)가 형성되어 있으며, 상기 축방향 연장부(209)는 클러치 리테이너(10)의 외경부(16)에 밀착되어 있다. 상기 축방향 연장부(209)와 클러치 리테이너(10)의 외경부(16) 사이에는 제3실링부재(230)가 개재되어 피스톤 챔버(22)의 기밀성을 확보할 수 있으며, 본 발명의 제1실시예와 마찬가지로 클러치 리테이너(10)에 홈을 형성하고 제1실링부재(46)를 개재할 수도 있다.

상기 축방향 연장부(209)는 반경 바깥쪽으로 굽혀져 반경방향 연장부(211)가 형성되어 있으며 그 끝단에 가압부(213)가 형성되어 있다.

발란스 월(230)의 내측단은 발란스 챔버(250) 반대 방향으로 구부러져 오목부(232)를 형성한다. 상기 피스톤(205)의 내측단과 발란스 월(230)의 내측단은 반경 방향으로 이격되어 피스톤(205)과 발란스 월(230)의 상대 변위가 가능하다. 오 목부(232)는 상기 지지링(42)과 스냅링(44)에 의하여 지지되며, 이에 따라 발란스 월(230)의 축방향 움직임은 제한된다.

상기 발란스 월(230)의 외측단 역시 상기 피스톤(205)의 축방향 연장부(209)와 반경방향으로 이격되어 피스톤(205)과 발란스 월(230)의 상대 변위가 가능하다.

따라서, 본 발명의 제2실시예에 따른 피스톤 모듈(20)에서 발란스 챔버(250)는 밀폐된 구조가 아니다. 이에 따라, 발란스 챔버(250)에 들어 가는 원심력 발생 수단(270)은 유체가 아닌 유동성이 있는 고체를 사용한다. 상기 원심력 발생 수단(270)으로는 매우 부드럽고 유동성이 있는 고무 또는 실리콘일 수 있다. 이러한 원심력 발생 수단(270)은 피스톤(205), 발란스 월(230) 및 리턴 스프링(220)과 일체로 성형되어 상기 피스톤(205)의 내측단과 발란스 월(230)의 내측단 및 피스톤(205)의 외경면과 발란스 월(230)의 외측단을 서로 연결한다. 또한, 원심력 발생 수단(270)으로 고무 또는 실리콘을 사용하므로 발란스 챔버(230)에 오일을 공급받을 필요가 없다. 따라서, 발란스 챔버(230)에 오일을 공급하기 위한 오일 통로를 생략할 수 있어 클러치(1)의 축방향 길이가 짧아진다.

한편, 상기 원심력 발생 수단(270)은 피스톤(205)의 내측단과 발란스 월(230)의 내측단 사이의 틈을 통해 발란스 챔버(250) 외부로 나와 있으며, 이와 같이 발란스 챔버(250) 외부로 나온 원심력 발생 수단(270)은 상기 발란스 월(230)의 내측단을 감싸며 클러치 리테이너(10)의 내경부(12)에 접착되어 피스톤 챔버(22)의 기밀성을 유지한다.

리턴 스프링(220)은 상기 피스톤(205)과 발란스 월(230) 사이에 배치되어 지 지되며 피스톤 챔버(22)에 입력되는 유압에 대항하는 탄성력을 상기 피스톤(205)에 제공한다. 상기 리턴 스프링(220)은 상기 원심력 발생 수단(270)과 일체로 성형될 수 있다.

상기 원심력 발생수단(270)는 매우 부드러운 재질로 이루어져 원심력에 의하여 반경방향으로 변형하려는 특성을 가지나 상기 피스톤(205)의 외경부 및 상기 발란스 월(230)에 의해 그 변형에 억제되므로 상기 피스톤 챔버(22)의 원심 유압에 대항하는 원심 발란스력을 상기 피스톤(205)에 가하게 된다. 또한, 경우에 따라서는 상기 리턴 스프링(220)을 삭제하여 원심력 발생 수단(270)으로 하여금 상기 피스톤(205)에 탄성력을 가하는 기능과 함께 원심력을 발생시키는 기능을 동시에 수행하게 할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 클러치에서 클러치 모듈과 클러치 리테이너가 분해된 상태를 도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 클러치에서 클러치 모듈과 클러치 리테이너가 조립된 상태를 도시한 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 클러치(1)는 클러치 리테이너(10)에 오일 통로(40)를 형성하고 제1실링부재(46)를 장착한 후, 피스톤(205), 발란스 월(230), 그리고 리턴 스프링(220)이 결합된 피스톤 모듈(20)을 클러치 공간에 삽입한다. 그 후, 지지링(42)과 스냅링(44)을 장착하여 피스톤 모듈(20)을 클러치 리테이너(10)에 조립함으로써 도 6과 같은 클러치 어셈블리를 제작한다. 그 후, 클러치 플레이트(32)와 마찰 디스크(34)를 장착함으로써 클러치(1)를 제작하게 된다. 따라서, 조립해야 하는 부품수가 줄어들게 되어 조립 성이 향상되게 된다.

또한, 발란스 챔버(250)에 오일을 공급하는 오일 통로를 생략하고 피스톤(205)과 발란스 월(230)을 탄력 있는 재료로 연결하여 상호 간섭 발생을 방지함으로써 클러치(1)의 축방향 길이(L)가 짧아지게 된다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들에 따른 클러치(1)의 축방향 길이(L)는 32mm로써 종래의 클러치의 길이(L')인 39mm에 비하여 전장이 7mm 단축된다.

이와 같이 축방향 길이가 짧아지고 조립성이 향상된 클러치를 자동변속기에 장착하면, 자동변속기의 전장을 대폭 단축시킬 수 있고, 클러치의 조립 시간도 단축되어 자동변속기의 생산 원가도 낮출 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.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 클러치의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 피스톤 모듈의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 클러치의 해방 상태 및 결합 상태를 도시한 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 피스톤 모듈의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 클러치에서 클러치 모듈과 클러치 리테이너가 분해된 상태를 도시한 단면도이다.

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 클러치에서 클러치 모듈과 클러치 리테이너가 조립된 상태를 도시한 단면도이다.

도 7은 종래 클러치의 단면도이다.

도 8은 종래 클러치에서 클러치 리테이너, 피스톤, 리턴 스프링 및 발란스 월이 분해된 상태를 도시한 단면도이다.

도 9는 종래 클러치에서 클러치 리테이너, 피스톤, 리턴 스프링 및 발란스 월이 조립된 상태를 도시한 단면도이다.

Claims (14)

1. 클러치 플레이트와 마찰 디스크 사이의 마찰력에 의하여 입력축의 동력을 클러치 허브에 선택적으로 전달하는 클러치에 있어서,

   입력축 상에 배치되어 클러치 공간을 형성하는 클러치 리테이너;

   상기 클러치 리테이너와의 사이에 피스톤 챔버를 형성하며, 상기 피스톤 챔버에 입력되는 유압에 의하여 상기 클러치 플레이트와 마찰 디스크 사이에 마찰력을 발생시키는 피스톤;

   상기 피스톤의 상기 피스톤 챔버 반대편 위치에 배치되어 있으며, 상기 피스톤과의 사이에 발란스 챔버를 형성하는 발란스 월; 그리고

   상기 피스톤과 발란스 월에 의하여 지지되며 상기 피스톤 챔버에 입력되는 유압에 대항하는 탄성력을 상기 피스톤에 제공하는 리턴 스프링;

   을 포함하되,

   상기 피스톤, 발란스 월, 그리고 리턴 스프링은 하나의 피스톤 모듈을 형성하도록 결합된 상태로 클러치 리테이너에 장착되어 있으며,

   발란스 챔버 외부로부터 발란스 유압을 공급받지 않도록, 상기 피스톤 모듈은 발란스 챔버 내에 원심력 발생 수단을 포함하고 있고,

   상기 피스톤과 상기 발란스 월의 상대 변위가 가능하도록 상기 피스톤의 내측단과 상기 발란스 월의 내측단은 반경 방향으로 이격되어 있고 탄력이 있는 접합부재에 의하여 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 발란스 월의 축방향 움직임을 제한하도록 클러치 리테이너 상에 장착된 지지링을 더 포함하는 클러치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 지지링은 클러치 리테이너 상에 장착된 스냅링에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 클러치.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 접합부재는 상기 클러치 리테이너의 내경부에 밀착되어 장착되되, 상기 발란스 챔버의 밀폐를 위하여 상기 발란스 월의 내측단을 감싸도록 형성된 것을 특징으로 하는 클러치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 피스톤 모듈은 상기 피스톤의 외경면에 밀착된 밀봉링을 더 포함하되,

   상기 피스톤과 상기 발란스 월의 상대 변위가 가능하도록 상기 발란스 월의 외측단과 상기 밀봉링은 반경 방향으로 이격되어 있고 탄력이 있는 연결부재에 의하여 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 발란스 챔버의 밀폐를 위하여, 상기 밀봉링과 상기 피스톤의 외경면 사이에는 실링부재가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 원심력 발생 수단은 오일인 것을 특징으로 하는 클러치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 원심력 발생 수단은 상기 발란스 챔버 내에 일정한 체적의 여분 공간을 남겨두고 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치.
10. 클러치 플레이트와 마찰 디스크 사이의 마찰력에 의하여 입력축의 동력을 클러치 허브에 선택적으로 전달하는 클러치에 있어서,

    입력축 상에 배치되어 클러치 공간을 형성하는 클러치 리테이너;

    상기 클러치 리테이너와의 사이에 피스톤 챔버를 형성하며, 상기 피스톤 챔버에 입력되는 유압에 의하여 상기 클러치 플레이트와 마찰 디스크 사이에 마찰력을 발생시키는 피스톤;

    상기 피스톤의 상기 피스톤 챔버 반대편 위치에 배치되어 있으며, 상기 피스톤과의 사이에 발란스 챔버를 형성하는 발란스 월; 그리고

    상기 피스톤과 발란스 월에 의하여 지지되며 상기 피스톤 챔버에 입력되는 유압에 대항하는 탄성력을 상기 피스톤에 제공하는 리턴 스프링;

    을 포함하되,

    상기 피스톤, 발란스 월, 그리고 리턴 스프링은 하나의 피스톤 모듈을 형성하도록 결합된 상태로 클러치 리테이너에 장착되어 있으며,

    발란스 챔버 외부로부터 발란스 유압을 공급받지 않도록, 상기 피스톤 모듈은 발란스 챔버 내에 원심력 발생 수단을 포함하고 있고,

    상기 피스톤의 내측단과 상기 발란스 월의 내측단 및 상기 피스톤의 외경면과 상기 발란스 월의 외측단은 각각 반경 방향으로 이격된 상태로 발란스 챔버를 형성하되,

    상기 피스톤과 상기 발란스 월 사이에는 탄력이 있는 원심력 발생 수단이 개재되며,

    상기 원심력 발생 수단은 상기 피스톤과 상기 발란스 월의 내측면에 접착되어 상기 피스톤의 내측단과 상기 발란스 월의 내측단 및 상기 피스톤의 외경면과 상기 발란스 월을 연결시키는 것을 특징으로 하는 클러치.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 원심력 발생 수단은 상기 피스톤의 내측단과 상기 발란스 월 사이의 틈과 상기 발란스 월의 내측단을 통해 상기 클러치 리테이너의 내경부에 밀착되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치.
12. 제 10항에 있어서,

    상기 피스톤의 외경면과 상기 클러치 리테이너 사이에는 피스톤 챔버의 밀폐를 위한 실링부재가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치.
13. 제 10항에 있어서,

    상기 원심력 발생 수단은 고무 또는 실리콘인 것을 특징으로 하는 클러치.
14. 유압에 의해 동작하는 하나 이상의 클러치를 포함하는 자동 변속기에 있어서,

    상기 하나 이상의 클러치는 제 1항 또는 제 10항에 따른 클러치인 것을 특징으로 하는 자동변속기.

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