KR101416173B1

KR101416173B1 - 클러치

Info

Publication number: KR101416173B1
Application number: KR1020110043221A
Authority: KR
Inventors: 박동훈
Original assignee: 씨스톤 테크놀로지스(주)
Priority date: 2011-05-07
Filing date: 2011-05-07
Publication date: 2014-07-14
Also published as: KR20120125414A

Abstract

본 발명은 배력모듈을 사용하여 제한된 공간 내에서 클러치의 토크용량을 증대시킬 수 있는 유압클러치에 관한 것이다. 상기 배력모듈은 레버, 배력피스톤, 발란스월 및 탄성수단을 포함하며 하나의 모듈로서 미리 조립되어 상기 클러치에 조립될 수 있다.

Description

클러치{Clutch}

본 발명은 자동변속기 등에 사용되는 클러치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피스톤에 작용하는 힘을 증배시켜 좁은 설치공간에서 클러치의 토크용량을 증대시킬 수 있는 유압클러치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 자동변속기에는 보통 3~5개의 유압클러치가 사용되는데, 상기 클러치들은 엔진의 동력을 변속단에 따라 서로 다른 유성기어 요소(planetary gear member)에 전달하거나 차단하는 역할을 한다.

자동변속기에 사용되는 유압클러치는 습식다판 마찰클러치(wet multi-plate friction clutch)로서, 다수개의 마찰판에 유압에 의해 작동하는 피스톤의 압력을 가하여 마찰판과 작동판 사이의 마찰력에 의해 동력을 전달한다.

보통 클러치의 용량은 전달할 수 있는 최대토크(torque)로 결정되는데, 클러치의 토크 용량은 피스톤의 힘, 마찰판의 직경 및 마찰판 수 등에 비례한다.

만일 동일한 클러치 공간에서 동일한 피스톤 힘으로 클러치의 토크용량을 증대시키려면 마찰판 수를 증가시켜야 한다.

그러나 마찰판 수를 증가시키면 클러치의 전장이 증가하며, 변속기 전체의 크기에 영향을 미칠 수 있다.

또한, 마찰판 수가 증가하면 클러치 비작동시 마찰판과 작동판 사이에서 발생하는 드래그 토크(drag torque)도 증가하여 변속기 내에서의 동력손실이 증가하며 이로 인해 변속기의 효율이 저하되는 문제가 발생한다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유압에 의해 피스톤에 작용하는 힘을 레버효과(lever effect)를 이용하여 증배시킴으로써, 제한된 클러치 공간에서 충분한 클러치의 토크용량을 확보하는데 그 목적이 있다.

또한 동일한 토크용량을 유지할 경우, 증배된 피스톤의 힘을 이용하여 사용되는 마찰판의 수를 줄임으로서 변속기의 효율을 향상시키는데 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 유압 클러치는 작동유압에 의해 작동하는 유압피스톤과, 배력피스톤, 레버 및 발란스월로 구성되는 배력모듈을 구비하고 있다.

작동유압에 의해 유압피스톤에서 발생한 힘은 상기 배력모듈의 레버를 통해 레버비 만큼 증배되고, 증배된 힘은 배력피스톤을 통해 작동판 및 마찰판을 가압하도록 되어있다.

상기 레버는 종래의 클러치에서와 같이 리턴 스프링의 기능을 겸할 수 있다. 또한 상기 배력모듈은 별도의 리턴 스프링을 추가로 구비할 수도 있다.

상기 배력피스톤, 레버, 발란스월 및 리턴 스프링은 하나의 모듈로 미리 조립되어 변속기 생산라인에 공급됨으로 변속기의 조립 및 생산시간을 단축시킬 수 있다.

본 발명에 의한 클러치를 사용하면 변속기 내의 제한된 공간에서, 마찰판 수를 늘리지 않고도 충분한 토크용량을 확보할 수 있다.

만일 동일한 토크용량을 유지하는 경우라면, 마찰판 수를 감소시킬 수 있어 드래그 토크가 저감되어 변속기의 효율이 향상된다. 또한 배력모듈을 적용함으로 변속기의 생산시간이 단축된다.

도1은 본 발명에 의한 클러치의 단면도이다.
도2는 본 발명에 의한 클러치의 배력모듈의 단면도이다.
도3은 본 발명에 의한 클러치의 작동원리를 나타낸다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.

도1 및 도2는 본 발명에 의한 클러치와 배력모듈의 단면을 나타낸다.

본 발명에 의한 클러치(100)는 입력축(미도시)과 연결되어 입력축의 동력을 전달받는 입력축허브(200), 상기 입력축허브(200)와 연결되는 하우징(400), 상기 하우징(400)과 스플라인 결합되는 작동판들(500), 상기 작동판들(500) 사이에 번갈아 배치되는 마찰판들(600), 상기 마찰판들(600)과 스프라인 결합되어 클러치(100) 계합시 입력축의 동력을 전달받는 허브(700)를 포함한다. 상기 하우징(400)에는 스냅링(420)이 구비되어 클러치(100) 계합시 상기 작동판들(500)의 축방향 움직임을 제한한다.

상기 입력축허브(200)에는 작동유압에 의해 작동하는 유압피스톤(250)이 구비되어 있으며, 상기 유압피스톤(250)과 상기 입력축허브(200) 사이에 피스톤챔버(240)가 형성된다.

상기 유압피스톤(250)의 내경부와 상기 입력축허브(200) 사이, 상기 유압피스톤(250)의 외경부와 상기 입력축허브(200) 사이에는 실링부재들(254, 252)이 각각 개재되어 피스톤챔버(240)의 기밀을 유지한다.

또한 상기 입력축허브(200)에는 상기 피스톤챔버(240)에 작동유압을 공급하기 위한 작동압공급홀(220)이 구비되어 있다.

상기 클러치(100)는 상기 유압피스톤(250)의 힘을 배력시켜 상기 작동판들(500)과 상기 마찰판들(600)을 가압하기 위한 배력모듈(300)이 구비되어 있다 (도2).

상기 배력모듈(300)은 입력축허브(200) 상에 설치되며, 입력축허브(200) 상에 구비되는 지지수단(260)에 의해 축방향의 움직임이 제한된다. 상기 지지수단(260)으로 스냅링 등이 사용될 수 있다. 상기 배력모듈(300)과 상기 유압피스톤(250), 상기 입력축허브(200) 사이에는 발란스챔버(350)가 형성된다.

상기 배력모듈(300)과 상기 입력축허브(200)의 돌출부(230) 사이에는 실링부재(232)가 개재되어 상기 발란스챔버(350)의 기밀을 유지한다.

상기 발란스챔버(350)는 클러치(100)의 작동유압이 차단되었을 경우, 피스톤챔버(240)에 잔존해 있는 오일에 의해 발생하는 원심유압을 상쇄시키기 위한 것이다.

상기 입력축허브(200) 상에는 상기 발란스챔버(350)에 발란스압을 공급하기 위한 발란스압공급홀(210)이 구비되어 있다.

상기 유압피스톤(250)과 상기 배력모듈(300)은 상기 유압피스톤(250) 상에 형성된 레버가압부(255)를 통해 상호 접촉한다.

이하 도2를 참고로 본 발명의 클러치(100)에 구비되는 배력모듈(300)에 대해 상세히 설명한다. 본 발명에 의한 배력모듈(300)은 작동유압에 의해 작동하는 유압피스톤(250)의 힘을 레버효과를 이용하여 배력시키기 위한 레버(310)를 포함한다.

상기 레버(310)는 도2에서 보는 바와 같이 슬롯형 접시스프링(slotted disc spring)의 형상을 가질 수 있다. 상기 레버(310)가 접시스프링의 형상을 가질 경우, 상기 레버(310)는 클러치 작동유압이 해제되었을 때, 상기 유압피스톤(250)을 원래의 위치로 복귀시키는 리턴스프링(return spring)의 역할을 겸할 수 있다.

한편, 상기 레버(310)는 다른 형상으로도 제작될 수 있는데, 예를 들면 다수개의 사각판재를 성형하여 제작할 수도 있다. 이럴 경우, 상기 리턴스프링의 기능을 하기 위한 탄성수단(340)이 배력모듈(300)안에 별도로 구비되어 있을 수 있다.

상기 배력모듈(300)은 레버(310)를 통해 배력된 힘으로 작동판들(500)과 마찰판들(600)을 가압하기 위한 배력피스톤(320)을 포함한다. 상기 배력피스톤(320)은 내경부에 구비된 레버접촉부(322)를 통해 상기 레버(310)로부터 증배된 유압피스톤(250)의 힘을 전달받는다. 배력피스톤(320)의 외경부에는 배력된 힘으로 상기 작동판들(500)과 마찰판들(600)을 가압하기 위한 작동판가압부(328)가 형성되어 있다.

본 발명에 의한 배력모듈(300)은 발란스월(330)을 포함할 수 있는데, 상기 발란스월(330)은 유압피스톤(250) 및 입력축허브(200)와 함께 발란스 챔버(350)를 형성한다. 상기 발란스월(330)의 외경부에는 연장부(334)가 형성되어 있고 상기 연장부(334)와 상기 배력피스톤(320) 사이에는 실링부재(324)가 개재되어 상기 발란스챔버(350)의 기밀을 유지한다.

상기 발란스월(330)의 내경부에는 레버(310)를 지지하기 위한 레버지지수단(332)이 구비되어 있는데, 상기 레버지지수단(332)은 도2에 도시된 바와 같이 발란스월(330) 자체를 성형하여 구비될 수도 있고, 별도의 스냅링과 같은 수단을 이용하여 구비될 수도 있다.

상기 탄성수단(340)은 상기 발란스월(330)과 상기 배력피스톤(320) 사이에 설치되어, 클러치의 작동유압이 해제되었을 경우, 상기 배력피스톤(320), 상기 레버(310) 및 상기 유압피스톤(250)을 원래의 위치로 복귀시키는 리턴 스프링의 기능을 수행할 수 있다. 상기 탄성수단(340)으로서 판스프링, 코일스프링. 웨이브 스프링 등 탄성을 가지는 모든 종류의 스프링이 사용가능하다. 경우에 따라서는, 상기 탄성수단(340)은 삭제되어 레버(310) 자체의 탄성력으로 리턴 스프링의 기능을 대신하게 할 수도 있다.

이하 도3을 참고로 본 발명에 의한 클러치(100)와 배력모듈(300)의 작동원리에 대해 설명한다. 입력축허브(200) 상에 구비된 작동압공급홀(220)을 통해 피스톤챔버(240)에 작동유압이 공급되면 유압피스톤(250)은 피스톤의 단면적(A)에 작동압(P)을 곱한 힘(F1=A x P)으로 레버가압부(255)의 점 p 를 통해 레버(310)를 가압하게 된다. 이때, 레버(310)는 점 o 를 중심으로 회전하며 레버효과를 통해 상기 유압피스톤(250)의 힘(F1)을 증배시킨다. 증배된 힘(F2)은 배력피스톤(320) 상에 구비된 레버접촉부(322)의 점 q 를 통해 배력피스톤(320)에 전달된다. 증배된 힘(F2)는 다음과 같이 구할 수 있다.

F2 = (A/B) x F1

여기서 A는 점 p 와 점 o 사이의 수직거리이며, B는 점 q 와 점 o 사이의 수직거리이다. 레버비, 즉 A/B 의 값이 클수록 증배되는 힘(F2)의 크기는 커진다.

레버(310)로부터 증배된 힘(F2)은 배력피스톤(320)에 구비된 작동판가압부(328)를 통해 작동판들(500)과 마찰판들(600)을 가압하게 되고, 이에 따라 클러치(100)는 계합되어 입력축허브(200)를 통해 입력된 동력은 허브(700)에 전달된다.

클러치(100)의 작동유압이 차단되면 탄성수단(340)과 레버(310)의 탄성력으로 상기 배력피스톤(320), 레버(310) 및 유압피스톤(250)은 원래의 위치로 복귀하게 되고 클러치(100)는 해제된다. 만일 상기 틴성수단(340)이 삭제되는 경우라도, 상기 유압피스톤(250)은 레버(310)의 탄성력에 의해 원래의 위치로 복귀되며, 상기 배력피스톤(320)은 발란스챔버(350)에 작용하는 원심유압이 상기 배력피스톤(320)에 작용하는 힘에 의해 원래의 위치로 복귀될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 기존의 클러치에서는 유압피스톤에 작용하는 힘만으로 작동판들과 마찰판들을 가압하도록 되어 있으나, 본 발명에 의한 클러치(100)에는 유압피스톤(250)에 작용하는 힘이(F1)이 레버(310)의 작용에 의해 증배된 힘(F2)로 작동판들과 마찰판들을 가압하므로 동일한 클러치 공간에서 클러치의 토크용량을 증가시킬 수 있다.

한편, 지금까지의 설명에서는 레버(310), 배력피스톤(320), 탄성수단(340) 및 발란스월(330)이 하나의 모듈로 미리 조립되어 클러치(100)에 조립되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 배력모듈(300)을 구성하는 각 부품 즉, 레버(310), 배력피스톤(320), 탄성수단(340), 발란스월(330) 및 레버지지수단(332)들이 각각 개별적으로 상기 클러치(100)에 조립되는 경우도 포함한다. 이럴 경우에도 본 발명에 의한 효과는 동일하게 나타남은 자명하다.

본 발명에 의한 클러치와 배력모듈을 사용하면, 변속기 내의 매우 제한된 공간에서 클러치의 전장을 증가시키지 않고도 클러치의 토크용량을 증대시킬 수 있다. 또한 동일한 토크용량을 유지할 경우, 사용되는 마찰판 수를 줄임으로써 클러치 비계합시 발생하는 드래그 토크를 저감시킬 수 있다.

100 : 유압클러치
200 : 입력축허브
210 : 발란스압 공급홀
220 : 작동압 공급홀
230 : 돌출부
240 : 피스톤챔버
250 : 유압피스톤
252 : 실링부재
254 : 실링부재
255 : 레버 가압부
260 : 지지수단
300 : 배력모듈
310 : 레버
320 : 배력피스톤
322 : 레버접촉부
324 : 실링부재
328 : 작동판 가압부
330 : 발란스월
332 : 레버 지지수단
334 : 연장부
340 : 탄성수단
350 : 발란스챔버
400 : 하우징
420 : 스냅링
500 : 작동판들
600 : 마찰판들
700 : 허브

Claims

입력축과 연결되어 입력축의 동력을 전달받는 입력축허브;
상기 입력축허브와 연결되는 하우징;
상기 하우징과 스플라인 결합하는 복수개의 작동판들;
상기 작동판들 사이에 번갈아 배치되는 복수개의 마찰판들;
상기 마찰판들과 스플라인 결합되어 선택적으로 입력축의 동력을 전달받는 허브;
상기 입력축허브에 구비되어 상기 입력축허브와의 사이에 피스톤 챔버를 형성하고, 상기 피스톤챔버에 공급되는 작동유압에 의하여 작동하는 유압피스톤; 그리고
상기 유압피스톤의 힘을 배력시켜 상기 작동판들과 상기 마찰판들을 가압하기 위한 배력모듈;
을 포함하며,
상기 배력모듈은 입력축허브 상에 설치되며, 입력축허브 상에 구비되는 지지수단에 의해 축방향 움직임이 제한되며,
상기 배력모듈은
작동유압에 의해 작동하는 유압피스톤의 힘을 레버효과를 이용하여 배력시키기 위한 레버; 그리고
상기 레버를 통해 배력된 힘으로 작동판들과 마찰판들을 가압하기 위한 배력피스톤;
을 포함하고,
상기 레버가 상기 유압피스톤과 접촉하는 점과 상기 레버가 상기 배력피스톤과 접촉하는 점은 서로 위치가 달라 상기 레버는 유압피스톤의 힘을 레버효과를 이용하여 배력시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 클러치.
제1항에 있어서,
상기 배력모듈은 상기 유압피스톤의 외경부에 형성된 레버가압부를 통해 상호 접촉하는 것을 특징으로 하는 클러치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 배력피스톤의 내경부에는 레버접촉부가 구비되어 레버로부터 증배된 유압피스톤의 힘을 전달받고, 상기 배력피스톤의 외경부에는 배력된 힘으로 상기 작동판들과 마찰판들을 가압하기 위한 작동판가압부가 형성된 것을 특징으로 하는 클러치.
제1항에 있어서,
상기 배력모듈은 상기 유압피스톤 및 입력축허브와 함께 발란스 챔버를 형성하는 발란스월을 더 포함하는 클러치.
제6항에 있어서,
상기 발란스월의 내경부에는 상기 레버를 지지하기 위한 레버지지수단이 구비된 것을 특징으로 하는 클러치.
제1항에 있어서,
상기 레버는 슬롯형 접시스프링의 형상을 가져 작동유압이 해제되었을 때 상기 유압피스톤을 원래의 위치로 복귀시키는 리턴스프링의 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 클러치.
제6항에 있어서,
상기 배력모듈은 상기 발란스월과 상기 배력피스톤 사이에 설치되어 작동유압이 해제되었을 때 상기 유압피스톤, 배력피스톤 및 상기 레버를 원래의 위치로 복귀시키는 탄성수단을 더 포함하는 클러치.