KR101094437B1 - 차량용 클러치 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진과 변속기 사이에 설치되어 엔진의 구동력을 변속기로 전달하거나 차단하는데 적용되며 내부 순환 유량을 증대시켜 냉각 효율을 극대화시킬 수 있는 차량용 클러치 장치에 관한 것이다.

본 발명의 차량용 클러치 장치는, 변속기의 클러치 장치에 있어서, 록업 클러치는 하우징의 내부에 설치되는 클러치 드럼, 클러치 드럼의 내주면에 결합되는 다수의 드라이브 플레이트, 토셔널 댐퍼에 회전력을 전달하는 스플라인 허브, 스플라인 허브의 외주면에 결합되어 드라이브 플레이트들에 밀착될 수 있는 다수의 드리븐 플레이트를 포함하고, 드라이브 플레이트들과 드리븐 플레이트들에는 마찰재들이 제공되고, 마찰재들 사이에는 오일 통로가 제공되며, 클러치 드럼에는 오일 통로를 통하여 이동하는 오일의 방향을 바꾸어 인접하여 배치되는 또 다른 오일 통로로 순환시키는 오일 순환 홈이 제공된다.

변속기, 습식, 다판, 클러치, 오일 통로, 오일 순환홈, 마찰재

Description

차량용 클러치 장치{Wet type multi-plate clutch of automatic transmission}

본 발명은 차량용 클러치 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진(또는 모터)과 변속기 사이에 설치되어 엔진의 구동력을 변속기로 전달하거나 차단하는데 적용되며 록업 클러치의 내부 순환 유량을 증대시켜 냉각 효율을 극대화시킬 수 있는 차량용 클러치 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 토크 컨버터는 차량의 엔진과 변속기 사이에 설치되어 유체를 이용하여 엔진의 구동력을 변속기에 전달하는 것이다. 이러한 토크 컨버터는 엔진의 구동력을 전달받아 회전하는 임펠러, 임펠러에서 토출되는 오일에 의해 회전되는 터빈, 그리고 임펠러로 환류하는 오일의 흐름을 임펠러의 회전방향으로 향하게 하여 토크 변화율을 증대시키는 리엑터('스테이터'라고도 함)를 포함한다.

토크 컨버터는 엔진에 작용하는 부하가 커지면 동력전달 효율이 저하될 수 있으므로 엔진과 변속기 사이를 직접 연결하는 수단인 록업 클러치(Lock-up clutch, 또는 '댐퍼 클러치'라고도 함)를 갖추고 있다. 록업 클러치는 엔진과 직결된 프론트 커버와 터빈 사이에 배치되어 엔진의 회전 동력이 직접 터빈으로 전달될 수 있도록 한다.

이러한 록업 클러치는, 터빈 축에 축 방향으로 이동 가능하게 결합되는 피스톤을 포함한다. 그리고 피스톤에는 프론트 커버에 마찰 접촉하는 마찰재가 결합된다. 그리고 록업 클러치는 피스톤에 결합되는 마찰재가 프론트 커버에 결합될 때 축의 회전 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수할 수 있는 토셔널 댐퍼(Torsional damper)가 결합되어 있다.

이와 같이 엔진과 변속기 사이에 배치되어 엔진의 구동력을 변속기 측으로 전달하는 토크 컨버터는 임펠러 및 터빈의 슬립으로 인한 동력 손실을 수반하고 있으며, 구성의 부품수가 많은 문제점이 있다.

따라서 이러한 토크 컨버터 대신에 클러치 장치가 사용된다. 습식 다판 클러치는 엔진의 구동력을 전달받아 회전하는 하우징, 하우징의 내부에 배치되어 엔진의 구동력을 변속기 측으로 전달하거나 차단하는 록업 클러치, 그리고 록업 클러치에 연결되어 회전 방향으로 작용하는 진동을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함한다. 이러한 통상의 클러치 장치는 마찰재들 사이에서 유체의 순환이 떨어지면서 냉각 효과를 저해시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 엔진과 변속기 사이에 설치되어 엔진의 구동력을 변속기 측으로 전달하면서도 구성 부품을 줄여 하중을 줄이면서도 특히 다판의 마찰재들 사이에서 유체의 순환을 원활하게 하여 냉각 효과를 극대화시켜 마찰재의 내구성을 향상시킬 수 있는 차량용 클러치 장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 엔진의 구동력을 전달받아 회전하는 하우징, 상기 하우징을 통하여 전달되는 상기 엔진의 구동력을 변속기로 전달하거나 차단하는 록업 클러치, 그리고 상기 록업 클러치가 록업 작동할 때 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함하며, 상기 록업 클러치는 상기 하우징의 내부에 설치되는 클러치 드럼, 상기 클러치 드럼의 내주면에 결합되는 다수의 드라이브 플레이트, 상기 토셔널 댐퍼에 회전력을 전달하는 스플라인 허브, 상기 스플라인 허브의 외주면에 결합되어 상기 드라이브 플레이트에 밀착될 수 있는 다수의 드리븐 플레이트를 포함하고, 상기 드라이브 플레이트와 상기 드리븐 플레이트에는 마찰재들이 제공되고, 상기 마찰재들 사이에는 오일 통로가 제공되며, 상기 클러치 드럼에는 상기 오일 통로를 통하여 이동하는 오일의 방향을 바꾸어 또 다른 오일 통로로 순환시키는 오일 순환 홈이 제공되는 차량용 클러치 장치를 제공한다.

상기 클러치 드럼에 제공되는 오일 순환 홈은 축 방향으로 다수가 제공되는 것이 바람직하다.

상기 클러치 드럼에 제공되는 오일 순환 홈은 상기 클러치 드럼의 내주면에 제공되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

상기 클러치 드럼에 제공되는 오일 순환 홈은 그 단면이 반원형으로 이루어 지는 것이 바람직하다.

상기 마찰재들 사이에 제공되는 오일 통로는 방사상 방향으로 다수가 제공되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명은 엔진과 변속기 사이에 설치되어 변속기 측으로 엔진의 구동력을 전달하면서 무게를 줄임과 동시에 유체가 마찰재의 사이사이에 제공된 오일 통로들을 통하여 이동하고 클러치 드럼의 내주면에 제공된 오일 순환 홈들에 의하여 오일 통로를 지나온 오일들이 마찰재 사이사이를 순환하면서 유체의 내부 순환 유량을 증대시켜 냉각 용량이 향상되고 마찰재의 내구성이 증대되는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 단면도로, 차량용 클러치 장치를 도시하고 있다.

본 발명의 실시 예의 차량용 클러치 장치는, 하우징(1), 록업 클러치(3), 토셔널 댐퍼(5)를 포함한다.

하우징(1)은 내부에 록업 클러치(3)와 토셔널 댐퍼(5)를 수용할 수 있는 공간이 제공된다. 하우징(1)은 엔진(도시생략)의 구동력을 전달받아 회전할 수 있다.

록업 클러치(3)는 하우징(1)의 내부에 결합되어 하우징(1)과 함께 회전하는 클러치 드럼(7), 클러치 드럼(7)에 결합되어 함께 회전하는 드라이브 플레이트(9, 11, 13)들, 토셔널 댐퍼(5)에 회전력을 전달하는 스플라인 허브(15), 스플라인 허브(15)에 결합되는 드리븐 플레이트(17, 19, 21)들, 그리고 드라이브 플레이트(9, 11, 13)들과 드리븐 플레이트(17, 19, 21)들을 밀착시키는 피스톤(23)을 포함한다.

그리고 피스톤(23)의 일측에는 오일의 압력에 의하여 이동된 피스톤(23)을 원위치로 리턴시키는 리턴 스프링(25)이 제공될 수 있다.

클러치 드럼(7)은, 도 2 및 도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 원통 형상으로 이루어지며 상기 하우징(1)에 용접 등에 의하여 결합될 수 있다. 클러치 드럼(7)은 하우징(1)의 내경측면에 밀착되어 결합되는 것이 바람직하다. 즉, 클러치 드럼(7)의 외경 측으로는 오일이 순환하지 않는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 다시말하면, 클러치 드럼(7)의 원주면에는 방사상 방향으로 관통된 구멍이 제공되지 않아 방사상 방향으로는 오일이 통과하지 않는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

클러치 드럼(7)은 그 내주면에 일정한 간격으로 다수의 드라이브 플레이트 결합 홈(7a)이 제공된다. 드라이브 플레이트 결합 홈(7a)들은 축 방향으로 제공된다. 그리고 드라이브 플레이트(9, 11, 13)들에는 외주면에 결합 돌출부(9a, 11a, 13a)들이 제공된다.

따라서 클러치 드럼(7)의 내주면에 제공된 드라이브 플레이트 결합 홈(7a)들에 드라이브 플레이트(9, 11, 13)들의 결합 돌출부(9a, 11a, 13a)가 끼워져 결합된다. 그러므로 클러치 드럼(7)에 끼워진 드라이브 플레이트(9, 11, 13)들은 클러치 드럼(7)과 함께 회전할 수 있다.

토셔널 댐퍼(5)에 구동력을 전달하는 스플라인 허브(15)는 그 외주면이 스플라인(spline)으로 이루어져 있다. 그리고 드리븐 플레이트(17, 19, 21)들은 그 내주면에 상술한 스플라인에 결합될 수 있는 또 다른 결합 돌출부(17a, 19a, 21a)를 구비하고 있다.

따라서 드리븐 플레이트(17, 19, 21)들의 결합 돌출부(17a, 19a, 21a)들이 스플라인 허브(15)의 외주면에 결합된다. 그러므로 드리븐 플레이트(17, 19, 21)와 스플라인 허브(15)는 함께 일체로 회전할 수 있다.

그리고 드라이브 플레이트(9, 11, 13)들 사이에 드리븐 플레이트(17, 19, 21)들이 배치된다.

드라이브 플레이트(9, 11, 13)들은 일면에 마찰재(9b, 11b, 13b)들이 결합된다. 또한 드리븐 플레이트(17, 19, 21)들에도 일면에 또 다른 마찰재(17b, 19b, 21b)들이 결합된다.

이들 마찰재(9b, 11b, 13b, 17b, 19b, 21b) 중에서 하나를 예로 설명하면 마찰재(9b)는 다수로 이루어지며 일정한 간격이 띄워져 배치된다. 그리고 마찰재(9b)들 사이에는 오일 통로(9c)들이 제공된다. 이러한 오일 통로(9c)들은 방사상 방향으로 다수가 제공되는 것이 바람직하다. 한편, 오일 통로(9c)들은 결합 돌출부(9a)들 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 후술하는 클러치 드럼(7)의 오일 순환 홈을 따라 오일의 순환을 극대화시키기 위한 것이다.

마찬가지로 다른 마찰재(11b, 13b, 17b, 19b, 21b)들은 각각 일정한 간격으로 띄어져 배치된다. 그리고 각각의 마찰재(11b, 13b, 17b, 19b, 21b)들 사이에는 또 다른 오일 통로(11c, 13c, 17c, 19c, 21c)들이 제공된다. 이러한 오일 통로(11c, 13c, 17c, 19c, 21c)들도 마찬가지로 방사상 방향으로 배치된다.

한편, 클러치 드럼(7)에는 그 내주면에 축 방향으로 다수의 오일 순환 홈(7b)들이 제공된다. 오일 순환 홈(7b)들은 단면이 반원형으로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시 예에서 오일 순환 홈(7b)들은 드라이브 플레이트 결합홈(7a)들의 사이사이에 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 오일 순환 홈(7b)들은 상술한 오일 통로(9c, 11c, 13c, 17c, 19c, 21c)들과 연통되는 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

토셔널 댐퍼(5)는 록업 클러치(3)의 구동력을 회전 방향으로 배치된 다수의 코일 스프링에 전달하고, 상술한 코일 스프링들에 전달된 구동력이 변속기 축으로 전달되도록 하는 동력 전달 구조를 가지고 있다.

따라서 토셔널 댐퍼(5)는 허브 스플라인(15)을 통하여 구동력을 전달받아 변속기에 전달하면서 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수한다. 이러한 토셔널 댐퍼(5)는 토크 컨버터에서 사용되는 일반적인 구조가 적용될 수 있으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 4는 록업 클러치가 오프인 상태를 도시하고 있다. 록업 클러치(3)의 오프 상태는 피스톤(23)을 가압하고 있던 록업 압력(lockup pressure)이 해제되면서 리턴 스프링(25)의 탄성력이 피스톤(23)에 작용하는 상태이다. 즉, 도 4 기준으로 볼 때 피스톤(23)이 리턴 스프링(25)의 탄성력에 의하여 오른쪽으로 이동되면서 드라 이브 플레이트(9, 11, 13)들과 드리븐 플레이트(17, 19, 21)들이 서로 밀착되는 상태가 해제된다. 이때에는 엔진의 구동력은 변속기 측으로 전달되지 않는 상태가 된다.

이때에는 도 4에 도시하고 있는 바와 같이, 록업 클러치(3)측으로 공급되는 오일이 드라이브 플레이트(9, 11, 13)와 드리븐 플레이트(17, 19, 21)들 사이의 마찰재(9b, 11b, 13b, 17b, 19b, 21b)들이 이루는 오일 통로(9c, 11c, 13c, 17c, 19c, 21c)를 통하여 방사상 방향으로 이동하고 오일 순환 홈(7b)을 통하여 다시 오일 통로(9c, 11c, 13c, 17c, 19c, 21c)로 유입되면서 순환 사이클을 가진다.

따라서 록업 클러치가 오프된 상태에서도 록업 클러치(3)측으로 공급되는 오일은 항상 순환 사이클을 가짐으로써 록업 클러치의 냉각 효과를 극대화시킬 수 있다.

그리고 록업 클러치(3)가 온으로 된 상태, 즉, 엔진의 구동력이 변속기 측으로 전달되는 상태인 경우에 오일이 순환하는 예를 설명하면 다음과 같다. 도 5에 도시하고 있는 바와 같이, 오일의 압력이 피스톤(23)을 오른쪽으로 가압하는 방향으로 작용하면 피스톤(23)이 리턴 스프링(25)의 탄성력을 극복하면서 축 방향으로 이동한다. 따라서 드라이브 플레이트(9, 11, 13)들과 드리븐 플레이트(17, 19, 21)들은 서로 밀착(인게이지)되는 상태가 되면서 엔진의 구동력을 토셔널 댐퍼(5)로 전달하게 된다. 그리고 토셔널 댐퍼(5)는 록업 클러치(3)로부터 전달받은 구동력을 변속기로 전달하게 되는 것이다.

이때 록업 클러치 쪽으로 공급되는 오일은 마찰재(9b, 11b, 13b, 17b, 19b, 21b)들이 이루는 오일 통로(9c, 11c, 13c, 17c, 19c, 21c)들을 통하여 방사상 방향으로 이동한다. 그리고 방사상 방향으로 이동된 오일은 클러치 드럼(7)에 제공된 오일 순환 홈(7b)으로 전달되면서 이 오일 순환 홈(7b)에서 방향이 바뀌어 다시 상술한 오일 통로(9c, 11c, 13c, 17c, 19c, 21c)측으로 이동하면서 순환을 반복하게 된다.

따라서 록업 클러치(3)가 인게지이된 상태에서도 마찰재 사이에 제공된 오일 통로(9c, 11c, 13c, 17c, 19c, 21c)들 및 클러치 드럼(7)에 제공된 오일 순환 홈(7b)들은 통하여 지속적으로 오일이 순환되는 순환 사이클을 가지게 된다.

그러므로 록업 클러치(3)의 내부에서 유체의 순환 유량을 증대시켜 냉각 용량을 향상시킬 수 있고 마찰재의 내구성이 증대시킬 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시 예는 엔진과 변속기 사이에 설치되어 변속기 측으로 엔진의 구동력을 전달하면서 무게를 줄이면서도 록업 클러치의 냉각 효과를 극대화시켜 마찰재의 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 차량용 클러치 장치를 축 방향으로 잘라서 본 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예의 주요부인 록업 클러치 부분은 분해하여 도시한 도면이다.

도 3은 도 2의 주요부인 드라이브 플레이트와 클러치 드럼이 결합된 상태를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시 예의 록업 클러치가 오프된 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시 예의 록업 클러치가 온 상태로 제어되는 예를 설명하기 위한 도면이다.

Claims (6)

1. 엔진과 변속기 사이에 설치되어 엔진의 구동력을 변속기로 전달하거나 차단하는 차량용 클러치 장치에 있어서,

   엔진의 구동력을 전달받아 회전하는 하우징, 상기 하우징을 통하여 전달되는 상기 엔진의 구동력을 변속기로 전달하거나 차단하는 록업 클러치, 그리고 상기 록업 클러치가 록업 작동할 때 회전 방향의 진동 및 충격을 흡수하는 토셔널 댐퍼를 포함하며,

   상기 록업 클러치는

   상기 하우징의 내부에 설치되는 클러치 드럼,

   상기 클러치 드럼의 내주면에 결합되는 다수의 드라이브 플레이트,

   상기 토셔널 댐퍼에 회전력을 전달하는 스플라인 허브,

   상기 스플라인 허브의 외주면에 결합되어 상기 드라이브 플레이트에 밀착될 수 있는 다수의 드리븐 플레이트를 포함하고,

   상기 드라이브 플레이트와 상기 드리븐 플레이트에는 마찰재들이 제공되고, 상기 마찰재들 사이에는 오일 통로가 제공되며,

   상기 클러치 드럼에는 상기 오일 통로를 통하여 이동하는 오일의 방향을 바꾸어 또 다른 오일 통로로 순환시키는 오일 순환 홈이 제공되며,

   상기 클러치 드럼에 제공되는 오일 순환 홈은

   축 방향으로 다수가 제공되며, 상기 클러치 드럼의 내주면에 제공되고, 단면이 반원형으로 이루어지고, 상기 클러치 드럼에 제공되는 드라이브 플레이트 결합 홈들 사이에 배치되며,

   상기 마찰재들 사이에 제공되는 오일 통로는

   상기 클러치 드럼에 제공되는 드라이브 플레이트 결합홈들 사이에 위치하여 방사상 방향으로 다수가 제공되는 차량용 클러치 장치.
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