KR101265206B1 - 유압클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마찰 디스크의 수를 감소시켜, 클러치의 비작동시 발생하는 드래크 토크(drag torque)를 저감시키기 위한 유압클러치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 제한된 공간 내에서 작동 유압이 가해지는 피스톤의 면적을 증가시켜 피스톤의 작용력을 증가시키고, 이로 인해 증가된 토크 용량만큼 마찰 디스크의 수를 줄일 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, 작동유압에 의하여 왕복 운동하는 제1피스톤; 상기 제1피스톤과 상기 연결 허브 사이에 설치되는 제2리테이너; 상기 제1피스톤과 상기 제2리테이너 사이에 설치되며 작동유압에 의하여 왕복운동하는 제2피스톤; 상기 제1피스톤에 의하여 축방향으로 가압되는 작동 플레이트들; 그리고 상기 작동 플레이트들과 교대로 배치되어 가압되는 마찰 디스크들;을 포함할 수 있다.

유압클러치, 피스톤, 리턴 스프링, 발란스 챔버, 드래그 토크

Description

유압클러치{HYDRAULIC CLUTCH}

본 발명은 차량용 자동변속기의 유압클러치에 관한 것으로서, 마찰 디스크의 수를 감소시켜, 클러치의 비작동시 발생하는 드래크 토크(drag torque)를 저감시키기 위한 유압클러치에 관한 것이다.

본 발명은 마찰 디스크의 수를 감소시켜, 클러치의 비작동시 발생하는 드래크 토크(drag torque)를 저감시키기 위한 유압클러치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 제한된 공간 내에서 작동유압이 가해지는 피스톤의 면적을 증가시켜 피스톤의 작용력을 증가시키고, 이로 인해 증가된 토크 용량만큼 마찰 디스크의 수를 줄일 수 있는 유압클러치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 자동변속기는 차량의 주행상태에 따라 적절한 변속단으로 자동으로 변속하여 주는 장치이다. 이러한 자동변속을 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, 본 발명은 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 유 압(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, 드래그 토크(drag torque)를 발생시켜 변속기 내에서의 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.

또한, 이와 같이 발란스 챔버에 의해 피스톤에 작용하는 원심유압이 상쇄되므로, 클러치의 회전수에 관계 없이 피스톤의 공급되는 작동유압을 일정하게 제어할 수 있어, 자동변속기의 변속감(shift quality)을 향상 시킬 수 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, 자동변속기 등에 사용되는 유압 클러치에서는, 클러치 계합시 작동 플레이트와 마찰 디스크 사이의 슬립에 의해 발생하는 열을 냉각시키기 위하여 오일을 마찰 디스크와 작동 플레이트 사이에 지속적으로 공급하여 준다.

그런데 주지하는 바와 같이 클러치의 비계합시에는 마찰 디스크와 작동 플레이트는 일체로 회전하지 않고, 서로 다른 속도로 회전한다. 예를 들면 작동 플레이트는 클러치 리테이너와 함께 엔진 회전속도로 회전하고, 마찰 디스크는 클러치 허브에 의해 정지되어 있을 수 있다.

그런데 냉각을 위하여 공급되는 오일은 클러치 비계합시에도 계속 공급되므로, 오일의 점성에 의해 상대 회전을 하는 마찰 디스크와 작동 플레이트 사이에 회전 저항 즉, 드래그 토크(drag torque)가 발생하게 된다.

이러한 드래그 토크는 자동변속기의 총동력손실의 최대 40%까지 차지하며 자동변속기의 효율을 저감 시키는 주요 원인이 되고 있다.

드래그 토크를 저감 시키기 위해서 사용되는 마찰 디스크의 수를 감소 시키는 것이 가장 바람직한 방법이나, 이럴 경우 필요한 클러치의 토크 용량을 확보하지 못하는 문제가 있다.

종래의 유압 클러치에서는 클러치의 토크 용량을 충분히 확보하기 위해서 피스톤의 면적을 크게 하거나 마찰 디스크들의 수를 늘려야 했다. 그러나, 자동변속기에서와 같이 클러치의 설치 공간이 제약되는 경우에는 피스톤의 직경을 크게 하기 어려우므로 주로, 마찰 디스크들의 수를 증가시켜 클러치의 토크 용량을 확보하 여 왔는데 이로 인해 드래그 토크는 더욱 증대되는 결과를 초래하였다.

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, 이로 인해 마찰 디스크의 수를 감소시킬 수 있는 유압클러치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 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 제1피스톤과 제2리테이너 사이에 설치되며 작동 유압에 의하여 왕복 운동하는 제2피스톤; 상기 제1피스톤에 의하여 축방향으로 가압되는 작동 플레이트들; 그리고 상기 작동 플레이트들과 교대로 배치되어 가압되는 마찰 디스크들;을 포함할 수 있다.

상기 제1피스톤의 중앙부에는 상기 제2리테이너와 상기 제2피스톤의 상부에 밀착되어 축방향으로 돌출된 연장부를 포함할 수 있다

상기 연결 허브, 상기 제1피스톤 그리고 상기 제1리테이너는 제1피스톤 챔버를 형성할 수 있다.

상기 제1피스톤의 상기 연장부와 상기 연결 허브 사이에는 상기 연결 허브 상에 고정되는 제2리테이너가 배치되어 있을 수 있다.

상기 제1피스톤의 상기 연장부와 상기 제2리테이너 사이에는 제2피스톤이 설치되어 있을 수 있다.

상기 제2피스톤과 상기 제2리테이너는 제2피스톤 챔버를 형성할 수 있다.

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

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

상기 제2피스톤은 상기 제1피스톤의 상기 연장부에 설치된 스냅 링에 의하여 작동력을 상기 제1피스톤에 전달할 수 있다.

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

본 발명의 실시예에 따른 유압클러치는, 상기 연결 허브와 상기 제1피스톤 사이에 설치되어 제2발란스 챔버를 형성하는 발란스 월을 더 포함할 수 있다.

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

상기 제2리테이너에는 제1피스톤 챔버와 제2피스톤 쳄버에 작동유압을 공급하기 위한 통로가 구비되어 있을 수 있다.

상기 제2리테이너에는 제1발란스 챔버와 제2발란스 쳄버에 작동유압을 공급하기 위한 통로가 구비되어 있을 수 있다.

상기 제2발란스 챔버에는 상기 제1피스톤에 탄성력을 제공하는 리턴 스프링이 설치되어 있을 수 있다.

상기 리턴 스프링은 제1발란스 챔버 내에 설치될 수도 있다.

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

또한, 본 발명의 실시예에 의한 유압클러치를 회전하는 요소를 고정하기 위한 브레이크에 적용하기 위해 상기 발란스 월을 제거할 수 있다. 즉, 브레이크의 경우 리테이너가 회전하지 않으므로, 피스톤 쳄버에 원심유압이 작용하지 않는 바, 본 발명의 실시예에서의 발란스 쳄버가 불필요하게 되므로 상기 발란스 월을 제거하므로서 본 발명에 의한 기술을 브레이크에 동일하게 적용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 제한되어 있는 클러치 공간 내에 2개의 피스톤을 효과적으로 설치하여 작동유압이 작용하는 피스톤의 면적을 넓히므로 피스톤의 작용력을 증가시킬 수 있다. 따라서, 클러치의 크기나 마찰 다스크의 수를 증가시키지 않고도 클러치의 토크 용량을 증가시킬 수 있다.

또한, 증가된 토크 용량만큼 마찰 디스크의 수를 감소시킬 수 있는데, 이로 인해 클러치의 드래그 토크는 감소한다. 감소된 드래그 토크는 자동변속기의 효율을 증대시키고 이로 인해 자동차의 연비가 향상된다.

또한, 증가된 토크 용량만큼 오일펌프의 토출유압을 낮출 수 있어 자동변속기의 효율이 증대된다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치의 비작동 상태와 클러치 작동유압 통로를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치의 비작동 상태 및 발란스 유압회로를 도시한 단면도이다.

본 발명의 실시예에 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 실시예에 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), 축 방향으로 상기 제1피스톤(210)과 상기 연결 허브(292) 사이에 설치되는 제2리테이너(290), 그리고 상기 제2리테이너(290)와 상기 제1피스톤(210) 사이에 설치되며 작동 유압에 의하여 왕복 운동하는 제2피스톤(270)을 포함한다.

도2에서 상기 제1피스톤(210)은 그 중앙부에 축방향으로 돌출된 연장부(207)를 포함하고 있으며, 상기 연결 허브(292), 상기 제1리테이너(205), 상기 제1피스톤(210) 그리고 상기 제2리테이너(290)의 우측 하단 일부는 제1피스톤 챔버(215)를 형성한다. 즉, 상기 제1피스톤(210)은 그 하단이 상기 제2리테이너(290)에 밀착되어 있고 그 상단은 상기 제1리테이너(205)에 밀착되어 있다. 또한, 제1피스톤 챔버(215)의 기밀을 유지하기 위하여 상기 제1피스톤(210)과 제2리테이너(290) 사이 및 상기 제1피스톤(210)과 제1리테이너(205) 사이에는 각각 실링부재(209, 208)가 개재되어 있다. 상기 제1피스톤(210)은 그 중앙부에 도2에서 좌측 축방향으로 돌출된 연장부(207)를 포함하고 있다.

또한, 상기 제1피스톤(210)의 연장부(207)와 연결 허브(292) 사이에는 제2리테이너(290)가 배치되어 있다. 상기 제2리테이너(290)는 그 하단이 상기 연결 허브(292)에 고정되어 있으며, 그 상단은 상기 제1 피스톤(210)의 상기 연장부(207)과 밀착되어 있다. 상기 제2리테이너(290)와 상기 제1피스톤(210)은 제1발란스 챔버(240)를 형성한다. 즉, 상기 제2리테이너(290)의 상단은 상기 제1피스톤(210)의 상기 연장부(207)의 상단에 밀착되어 있으며, 상기 제1피스톤(210)은 상기 제2리테이너(290)의 하단에 밀착된 상태로 축 방향으로 왕복 운동한다.

상기 제2피스톤(270)은 상기 제1피스톤(210)과 축방향으로 나란히 배치되어 있으며, 상기 제2피스톤(270)의 상단은 상기 제1피스톤(210)의 상기 연장부(207)와 밀착되어 있으며, 하단은 제2리테이너(290)의 좌측 하단부와 밀착되어 있다. 상기 제2피스톤(270)은 상기 제1피스톤(210)의 연장부(207)에 설치된 스냅 링(285)에 의해 그 작동력을 제1피스톤(210)에 전달한다.

또한, 상기 제2피스톤(270), 제2리테이너(290)와 상기 제1피스톤(205)의 상기 연장부(207)는 제2피스톤 챔버(275)를 형성한다. 상기 제2피스톤 챔버(275)의 기밀을 유지하기 위하여 상기 제2피스톤(270)의 하단과 상기 제2리테이너(290) 사이에는 실링부재(237)가 개재되어 있고, 상기 제2피스톤(270)의 상단과 상기 제1피스톤(205)의 상기 연장부(207) 사이에는 또 다른 실링부재(238)가 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 하단 은 상기 연결 허브(292)와 닿아 있고, 그 상단은 상기 제1피스톤(210)의 상단에 밀착되어 있다. 제2발란스 챔버(280)의 기밀을 유지하기 위하여 상기 제1피스톤(210)과 상기 발란스 월(235)의 상단 사이에는 실링부재(247)가 개재되어 있다. 상기 발란스 월(235)은 연결 허브(292)에 설치된 스냅 링(245)에 의하여 지지된다. 또한 상기 제2 리테이너(290)는 상기 발란스 월(235) 및 상기 스냅 링(245)에 의해 지지 고정되어 축방향의 움직임이 제한된다.

상기 제1피스톤(210)에는 제1발란스쳄버(240)와 제2발란스쳄버(280)를 연결하기 위한 연결구멍(203)이 형성될 수 있다. 상기 연결구멍(203)은 제1및 제2발란스쳄버(240, 280)에 오일이 원활하고 신속하게 소통되도록 한다.

상기 제2발란스 챔버(280)에는 상기 제1피스톤(210)에 탄성력을 제공하는 리턴 스프링(250)이 설치되어 있다. 본 발명의 실시예에서는 상기 리턴 스프링(250)을 접시 스프링을 사용하는 것으로 예시하였으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 아니하고 코일 스프링이나 다른 종류의 스프링일 수 있다. 또한, 상기 리턴 스프링(250)은 제1발란스 챔버(240)에 설치될 수도 있다.

상기 제2리테이너(290)의 상단과 상기 제1피스톤(210)의 연장부(207) 사이에는 작동유압이 누유되는 것을 방지하기 위한 씰(208)이 개재된다.

또한, 상기 연결 허브(292)와 제2리테이너(290) 사이에도 작동유압이 누유되는 것을 방지하기 위한 씰(299)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.

즉, 상기 연결 허브(292)에 형성된 오일 홀(255)은 상기 제2리테이너(290)에 형성된 제1오일 포켓(256)과 제1오일 통로(257)를 통해 상기 제1피스톤 쳄버(215)와 연결된다. 또한, 상기 제2리테이너(290)에는 상기 제1오일 포켓(256)과 연결된 제2오일 통로(258)가 형성되어 상기 오일 홀(255)과 상기 제2 피스톤쳄버(275)를 연결한다.

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.

도3에 의하면, 상기 입력축(265) 및 상기 연결 허브(292)에는 오일 홀(260)이 형성되어 상기 제1,2발란스 챔버(240, 280)에 오일이 공급된다.

즉, 상기 연결 허브(292)에 형성된 오일 홀(260)은 상기 제2리테이너(290)에 형성된 제2오일 포켓(254)과 제3오일 통로(253)를 통해 상기 제1발란스쳄버(240)와 연결된다. 또한, 상기 제2리테이너(290)에는 상기 제2오일 포켓(254)과 연결된 제4오일 통로(252)가 형성되어 상기 오일 홀(260)과 상기 제2 발란스쳄버(280)를 연결한다.

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 2 및 도3에 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 4에 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 제1피스톤(210)의 상단이 작동 플레이트(220)를 가압하여 유압클러치(200)를 계합시킨다. 따라서, 마찰 디스크 수를 늘리지 않고도 두개의 피스톤(210, 270)의 작용력으로 유압클러치(200)를 작동시키므로 클러치의 토크 용량을 증가시킬 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 입력축연결 허브(26592)이가 삭제되고 상기 연결 허브클러치 리테이너(29205)가 입력축(265) 상에 직접 배치되는 경우에도 의 역할을 대신하는 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.

또한, 본 발명의 실시예에 의한 유압클러치를 회전하는 요소(예: 클러치 허브(230))를 고정시키기 위한 브레이크에 적용하기 위해, 상기 발란스 월(235)을 제거할 수 있다. 즉, 브레이크의 경우 상기 제1리테이너(205)가 회전하지 않고 변속기 케이스와 일체로 형성되므로, 피스톤 쳄버에 원심유압이 작용하지 않는 바, 본 발명의 실시예에서의 발란스 쳄버가 불필요하게 되므로 상기 발란스 월(235)을 제거하고, 상기 리턴 스프링(250)을 상기 스냅 링(245)에 의해 지지하면 본 발명에 의한 기술을 브레이크에 동일하게 적용할 수 있다.

또한 이경우 상기 제1,2발란스 챔버(240, 280)에 오일을 공급하기 위하여 상기 제2리테이너(290)에 형성된 제2오일 포켓(254), 제3오일 통로(253) 및 제4오일 통로(252)가 불필요하게 됨은 자명하다.

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

이와 같이 증가된 토크 용량만큼 마찰 디스크의 수를 감소시킬 수 있는데 본 발명의 실시예에 따르면 도5에서 보는 바와 같이 마찰 디스크의 수를 6매(도1)에서 4매로 감소 시킬 수 있다. 드래그 토크의 크기는 마찰 디스크의 수와 직접 비례하므로 본 발명의 실시예에서는 드래그 토크를 30% 이상 감소시킬 수 있음을 의미한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 클러치의 토크 용량을 증가시켜야 할 경우, 마찰 디스크의 수를 증가시키지 않고도, 클러치 공간 내에 2개의 피스톤을 효율적으로 설치함으로 충분한 토크 용량을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 클러치 공간 내에 2개의 피스톤을 효율적으로 설치하여 토크 용량을 증대시킬 수 있으므로, 클러치에 작용하는 작동유압의 크기를 낮출 수 있다. 클러치의 작동유압이 낮아지면 오일펌프의 토출유압도 낮출 수 있으므로, 오일펌프의 구동력이 감소하여 자동변속기의 효율을 향상시킬 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 종래 기술에 따른 자동변속기의 유압클러치의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치의 비작동 상태를 도시한 단면도로서, 피스톤의 유압 공급회로를 함께 보여준다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치의 비작동 상태를 도시한 단면도로서, 발람스 챔버의 유압공급회로를 함께 보여준다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치의 작동 상태를 도시한 단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 마찰 디스크 수가 감소된 자동변속기의 유압클러치를 도시한 단면도이다.

Claims (8)

1. 입력축 상에 배치된 연결허브와, 상기 연결허브에 결합되어 클러치 공간을 형성하는 제1리테이너와, 클러치 허브를 포함하며, 상기 제1리테이너에 설치된 작동 플레이트와 상기 클러치 허브에 설치된 마찰 디스크 사이의 선택적인 마찰에 의하여 입력축의 동력을 클러치 허브에 전달하는 유압클러치에 있어서,

   상기 클러치 공간 내에서 상기 연결허브 상에 고정적으로 장착되는 제2리테이너;

   상기 제2리테이너 상에서 축방향으로 움직이도록 장착되며, 상기 제2리테이너, 상기 연결허브 및 상기 제1리테이너와의 사이에 제1피스톤 챔버를 형성하고, 그 상단은 상기 작동 플레이트와 상기 마찰 디스크를 가압하도록 되어 있고, 그 중앙부에는 연장부가 축방향으로 돌출되어 있는 제1피스톤;

   상기 제2리테이너 상에서 상기 제1피스톤을 축방향으로 움직일 수 있도록 장착되며, 상기 제2리테이너 및 상기 제1피스톤의 연장부 사이에 제2피스톤 챔버를 형성하는 제2피스톤; 그리고

   상기 제1피스톤에 복원력을 제공하는 리턴 스프링;

   을 포함하며,

   상기 제1피스톤의 하단은 상기 제2리테이너에 밀착되고, 상기 제2리테이너의 상단은 상기 제1피스톤의 연장부에 밀착되어 상기 제1피스톤과 상기 제2리테이너 사이에는 제1발란스 챔버가 형성되어 있고,

   상기 연결허브 상에는 상기 제2리테이너를 기준으로 상기 제1피스톤의 반대편에 발란스 월이 장착되어 있으며, 상기 발란스 월의 상단은 상기 제1피스톤의 연장부와 간섭되지 않고 상기 제1피스톤의 상단에 밀착되어 상기 제2리테이너, 상기 제1피스톤 및 상기 제2피스톤과의 사이에 제2발란스 챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2리테이너에는 제1오일 포켓과 제1오일 통로가 형성되어 상기 제1피스톤 챔버에 오일을 공급할 수 있도록 되어 있고, 상기 제1오일 포켓과 연결된 제2오일 통로가 형성되어 상기 제2피스톤 챔버에 오일을 공급할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 리턴 스프링은 상기 발란스 월과 상기 제1피스톤의 연장부에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제1피스톤의 연장부에는 상기 제1발란스 챔버와 상기 제2발란스 챔버를 연통시키는 연결구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제2리테이너에는 제2오일 포켓과 제3오일 통로가 형성되어 상기 제1발란스 챔버에 오일을 공급할 수 있도록 되어 있고, 상기 제2오일 포켓과 연결된 제4오일 통로가 형성되어 상기 제2발란스 챔버에 오일을 공급할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 유압클러치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 제1피스톤의 연장부에는 상기 제2피스톤을 축방향으로 지지하는 스냅링이 장착되어 제2피스톤의 작동력은 상기 스냅링을 통하여 제1피스톤에 전달되는 것을 특징으로 하는 유압클러치.

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