KR101655628B1

KR101655628B1 - 자동변속기용 클러치

Info

Publication number: KR101655628B1
Application number: KR1020140192031A
Authority: KR
Inventors: 김철진
Original assignee: 현대 파워텍 주식회사
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2016-09-07
Also published as: KR20160080366A

Abstract

본 발명은 디스크 사이의 마찰력뿐만 아니라, 작동 유압에 따라 추가적으로 치합되는 구조에 의해 구동력을 전달할 수 있는 자동변속기용 클러치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자동변속기용 클러치는, 드럼(11)과 허브(12)에 각각 복수로 설치된 디스크(11a)(12a)가 서로 겹쳐지도록 배열되고, 유압이 가해지면 메인피스톤(15)이 상기 디스크(11a)(12a)들이 서로 압착시켜 회전력이 전달되도록 하는 자동변속기용 클러치에 있어서, 상기 메인피스톤(15)에는 자동변속기의 샤프트의 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되고, 상기 허브(12)의 일측에 선택적으로 치합가능한 서브피스톤(16)을 포함하고, 상기 메인피스톤(15)으로 가해지는 유압이 설정된 압력을 넘으면 상기 서브피스톤(16)이 상기 허브(12)의 일측에 치합되는 것을 특징으로 한다.

Description

자동변속기용 클러치{CLUTCH FOR AUTOMATIC TRANSMISSION}

본 발명은 자동변속기가 장착된 차량의 클러치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디스크 사이의 마찰력뿐만 아니라, 작동 유압에 따라 추가적으로 치합되는 구조에 의해 구동력을 전달할 수 있는 자동변속기용 클러치에 관한 것이다.

일반적인 자동변속기는 입력축으로부터 전달되는 회전력을 변화시켜 구동축으로 전달시킨다.

상기 자동변속기에는 변속기 내부에는 입력축으로부터 출력축으로 동력이 전달되는 것을 단속할 수 있는 클러치가 필요하다.

상기 클러치의 일례로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 드럼(111)과 허브(112)에 각각 형성되는 복수의 디스크(111a)(112a)가 서로 교번(交番)하여 포개지도록 설치되고, 작동유압이 가해지면, 피스톤(115)에 의해서 상기 디스크(111a)(112a)들이 서로 압착됨으로써 회전력을 전달할 수 있고, 유압이 해제되면 밸런스 피스톤(119)에 지지된 리턴 스프링(117)의 탄성력에 의해 상기 디스크(111a)(112a)들이 서로 분리됨으로써, 회전력의 전달이 차단되는 구조를 갖는다.

아울러, 상기 클러치는 샤프트(114)가 설치된 중심으로부터 외측으로 오일이 공급되도록 함으로써, 작동부위에서 윤활이 가능토로 한다.

상기와 같은 종래기술에 따른 자동변속기용 클러치는 최대크기의 회전력을 전달하는 변속단에서 전달되는 회전력을 기준으로 상기 클러치의 사양이 결정되어 설계, 제작되기 때문에, 나머지 변속단에서 상대적으로 작은 크기의 회전력을 전달하는 경우에는 최대크기 기준의 사양이 필요하지 않다.

즉, 차량에서 상기 클러치가 최대크기로 회전력을 전달해야 하는 상황은 매우 드물지만, 상기 클러치의 사양이 최대크기로 회전력을 전달되도록 제작되어 있으므로, 중량, 효율, 제조원가 등의 측면에서 불리한 문제점이 있다.

한편, 하기의 선행기술문헌에는 '자동변속기의 클러치 어셈블리'에 관한 기술이 개시되어 있다.

KR 1998-047958 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 통상으로 많이 사용하는크기를 갖는 회전력의 전달 범위에서는 유압에 의해 압착되는 디스크를 통하여 회전력이 전달이 가능하고, 일정크기의 회전력을 넘어서면 유압에 의한 디스크의 밀착뿐만 아니라, 서로 다른 회전요소의 치결합에 의해 회전력이 전달되도록 한 자동변속기용 클러치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동변속기용 클러치는, 드럼과 허브에 각각 복수로 설치된 디스크가 서로 겹쳐지도록 배열되고, 유압이 가해지면 메인피스톤이 상기 디스크들이 서로 압착시켜 회전력이 전달되도록 하는 자동변속기용 클러치에 있어서, 상기 메인피스톤에는 자동변속기의 샤프트의 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되고, 상기 허브의 일측에 선택적으로 치합가능한 서브피스톤을 포함하고, 상기 메인피스톤으로 가해지는 유압이 설정된 압력을 넘으면 상기 서브피스톤이 상기 허브의 일측에 치합되는 것을 특징으로 한다.

상기 서브피스톤은, 외측 둘레를 따라 스플라인 가공되고, 상기 메인피스톤에 스플라인 결합으로 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 서브피스톤는 유압이 가해지면 상기 서브피스톤은 상기 메인피스톤으로부터 슬라이딩하여 상기 허브의 스플라인 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 메인피스톤이 상기 복수의 디스크들을 가압하도록 공급되는 오일의 일부가 상기 서브피스톤을 슬라이딩시켜 상기 서브피스톤이 상기 허브와 치합되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 메인피스톤에는 상기 서브피스톤의 후단을 수용하는 챔버가 형성되고, 상기 챔버로 가압된 오일이 공급되면 상기 서브피스톤이 전진하여 상기 허브와 치합되는 것을 특징으로 한다.

상기 샤프트의 외측에 위치하는 보스에는 상기 메인피스톤이 상기 복수의 디스크들을 가압하도록 가압된 오일 공급되는 유입공이 형성되고, 상기 메인피스톤에는 상기 유입공을 통하여 공급된 오일이 상기 서브피스톤을 가압하도록 상기 메인피스톤을 관통하게 형성되는 관통공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 메인피스톤이 상기 복수의 디스크들을 가압하도록 작동하는 오일의 공급의 차단되면 상기 메인피스톤과 상기 서브피스톤을 원래 위치로 복귀시키는 리턴스프링이 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 리턴스프링은 상기 서브피스톤을 탄성지지하여 상기 메인피스톤과 상기 서브피스톤이 원래 위치로 복귀하도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 허브의 내측 둘레를 따라 단차지게 형성되는 정지면이 형성되고, 상기 서브피스톤의 선단에는 상기 정지면과 접촉하여 상기 서브피스톤의 슬라이딩을 제한하는 스토퍼가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 메인피스톤의 외측 둘레에는 상기 드럼의 내측면과 스플라인 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 자동변속기용 클러치에 따르면, 일정크기의 회전력의 전달범위에서는 유압에 의한 디스크의 밀착에 의해 회전력을 전달하고, 그 범위를 넘어서면 디스크의 밀착뿐만 아니라, 회전 요소간이 스플라인 결합되면서, 치결합에 의해 회전력을 전달한다.

따라서, 상기 클러치의 크기를 주로 사용하는 회전력을 크기로 제작하면 되므로, 상기 클러치의 크기를 소형화시킬 수 있어서, 효율이 증대되어 연비를 향상시킬 수 있고, 제조원가를 낮출 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 자동변속기용 클러치를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 자동변속기용 클러치를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 자동변속기용 클러치에서 메인피스톤이 작동한 상태를 도시한 단면도.
도 4는 도 3의 요부확대도.
도 5는 본 발명에 따른 자동변속기용 클러치에서 메인피스톤과 서브피스톤 작동한 상태를 도시한 단면도.
도 6은 도 5의 요부확대도.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 자동변속기용 클러치에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 자동변속기용 클러치는, 드럼(11)과 허브(12)에 각각 복수로 설치된 디스크(11a)(12a)가 서로 겹쳐지도록 배열되고, 유압이 가해지면 메인피스톤(15)이 상기 디스크(11a)(12a)들이 서로 압착시켜 회전력이 전달되도록 하는 자동변속기용 클러치에 있어서, 상기 메인피스톤(15)에는 자동변속기의 샤프트의 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되고, 상기 허브(12)의 일측에 선택적으로 치합가능한 서브피스톤(16)을 포함하고, 상기 메인피스톤(15)으로 가해지는 유압이 설정된 압력을 넘으면 상기 서브피스톤(16)이 상기 허브(12)의 일측에 치합되도록 한다.

드럼(11)과 허브(12)에는 각각 복수의 디스크(11a)(12a)가 설치되고, 상기 드럼(11)에 설치된 디스크(11a)와 상기 허브(12)에 설치된 디스크(12a)가 서로 교번(交番)하여 배치된다.

메인피스톤(15)은 자동변속기용 클러치의 내부에 축방향으로 슬라이딩 가능하게 설치된다. 상기 메인피스톤(15)은 가압된 유압이 작용하면, 상기 드럼(11)과 허브(12)에 각각 설치된 디스크(11a)(12a)들이 서로 압착되도록 가압하는 역할을 한다. 상기 메인피스톤(15)은 샤프트(미도시)의 외측에 위치하는 보스(13)와 함께 챔버를 형성하는데, 상기 보스(13)에 형성된 유입공(13a)를 통하여 챔버로 가압된 유압된 공급되면, 상기 메인피스톤(15)이 슬라이딩하면서 상기 디스크(11a)(12a)들을 가압하여, 상기 드럼(11)과 허브(12) 사이에서 회전력을 전달할 수 있도록 한다.

한편, 상기 메인피스톤(15)은 둘레가 상기 드럼(11)의 내측면과 스플라인 결합된다. 통상적인 자동변속기용 클러치에서는 상기 메인피스톤(15)과 상기 드럼(11)이 서로 기구적으로 연결되지 않는다. 하지만 본 발명에서는 상기 메인피스톤(15)의 외측 둘레, 즉 회전중심으로부터 가장 멀리 이격된 부분에 스플라인부(15a)를 형성하고, 상기 스플라인부(15a)가 상기 드럼(11)의 내측면과 스플라인 결합되도록 한다.

상기 메인피스톤(15)의 외측 둘레와 상기 드럼(11)의 내측면이 스플라인 결합되어 있어서, 가압된 유압이 작용하였을 때, 상기 메인피스톤(15)이 샤프트의 축방향(도 2에서 좌우방향)을 따라 슬라이딩할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 드럼(11)과 상기 메인피스톤(15)이 함께 회전할 수 있다.

서브피스톤(16)은 상기 메인피스톤(15)에 슬라이딩가능하게 설치되고, 외측 둘레를 따라 스플라인부(16a)가 형성된다.

상기 서브피스톤(16)은 상기 메인피스톤(15)에 형성된 관통공(15c)을 통하여 가압된 오일이 공급되면 전진할 수 있도록 상기 메인피스톤(15)에 슬라이딩가능하게 설치된다.

또한, 상기 서브피스톤(16)은 그 외측 둘레에 스플라인부(16a)가 형성되어, 상기 메인피스톤(15)의 일측, 즉 상기 메인피스톤(15)의 내측면에 형성된 또 다른 스플라인부(15b)에 스플라인 결합된다. 따라서, 상기 서브피스톤(16)은 상기 메인피스톤(15)과 함께 회전할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 드럼(11)과도 동일한 회전속도로 회전한다.

한편, 상기 서브피스톤(16)의 스플라인부(16a)는 상기 서브피스톤(16)이 일정한 유압이상으로 가압되면, 상기 허브(12)와도 선택적으로 스플라인 결합된다. 상기 스플라인부(16a)는 상기 서브피스톤(16)이 전진하면, 일부는 상기 메인피스톤(15)과 스플라인 결합된 상태. 나머지 일부는 상기 허브(12)에 형성된 스플라인부(12b)와도 스플라인 결합된다.

상기 서브피스톤(16)의 외측둘레에는 상기 자동변속기용 클러치의 축방향으로 전체 길이에 대하여 상기 스플라인부(16a)가 형성되는 것이 아니라, 앞쪽에는 상기 스플라인부(16a)가 형성되지 않는다. 이는 상기 메인피스톤(15)으로 작용하는 유압이 정해진 범위를 넘어서 상기 서브피스톤(16)의 전진하는 길이가 큰 경우에만 상기 서브피스톤(16)과 상기 허브(12)가 서로 스플라인 결합되도록 하고, 상기 유압이 정해진 범위가 되기 전까지는 상기 서브피스톤(16)과 상기 허브(12)가 서로 스플라인 결합되지 않고, 상기 메인피스톤(15)이 상기 드럼(11)과 상기 허브(12)에 형성된 디스크(11a)(12a)를 압착시키는 것으로만 회전력을 전달하기 위함이다.

한편, 상기 서브피스톤(16)의 전단에는 상기 서브피스톤(16)이 최대로 전진할 수 있는 양을 제한하는 스토퍼(16b)가 형성되고, 상기 허브(12)의 내측면에는 상기 스토퍼(16b)와 접촉되어 상기 서브피스톤(16)의 전진을 제한하기 위한 정지면(12c)이 형성된다.

상기 서브피스톤(16)은 상기 서브피스톤(16)과 메인피스톤(15)을 유압이 작용하지 않으면, 원래위치로 복귀시키기 위한 리턴스프링(17)이 설치되고, 상기 메인피스톤(15)을 가압하기 위해 유압이 작용할 때, 상기 메인피스톤(15) 및 상기 서브피스톤(16)이 안정된 상태로 작동할 수 있도록 반대방향으로 유압이 작용하도록 챔버를 형성하는 밸런스피스톤(18)이 형성된다. 상기 리턴스프링(17)은 상기 서브피스톤(16)과 상기 밸런스피스톤(18)에 양단이 지지되어, 상기 서브피스톤(16)이 후퇴하는 방향으로 탄성력을 발휘한다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 자동변속기용 클러치의 작용에 대하여 설명하기로 한다.

도 2에는 상기 자동변속기용 클러치의 초기 상태가 도시되어 있다.

이 상태는 상기 메인피스톤(15)을 슬라이딩시키기 위해 가압된 오일이 공급되지 않는 경우이다. 이 상태에서는 상기 메인피스톤(15)의 외측 둘레가 상기 드럼(11)의 내측면에 스플라인 결합되어 있어서, 상기 드럼(11)과 상기 메인피스톤(15), 그리고 상기 서브피스톤(16)이 함께 같은 속도로 회전한다.

또한, 상기 메인피스톤(15)은 상기 디스크(11a)(12a)들을 가압하지 않아 상기 드럼(11)과 상기 허브(12)사이에도 회전력이 전달되지 않는 상태이다.

도 3 및 도 4에는 상기 메인피스톤(15)에 가압된 오일이 공급되는 경우에 대하여 도시되어 있다.

상기 보스(13)에 형성된 유입공(13a)을 통하여 상기 메인피스톤(15)을 슬라이딩시키는 유압이 작용한다. 상기 메인피스톤(15)이 전진하면서, 상기 메인피스톤(15)이 상기 드럼(11)과 상기 허브(12)에 각각 설치된 디스크(11a)(12a)를 서로 압착되도록 함으로써, 상기 디스크(11a)(12a)들에 의해 회전력이 전달된다.

또한, 상기 메인피스톤(15)은 상기 드럼(11), 상기 서브피스톤(16)과 함께 회전한다.

이 경우에는 상기 자동변속기용 클러치를 통하여 최대의 동력이 전달되는 경우가 아니기 때문에 상기 메인피스톤(15)으로 최대 압력이 작용하지 않는다.

아울러, 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 서브피스톤(16)은 아직 상기 허브(12)와 스플라인 결합되지 않은 상태이므로, 상기 서브피스톤(16)이 직접 상기 허브(12)로 회전력을 전달하지는 않는다.

한편, 상기 보스(13)에 형성된 또 다른 유입공(13b)을 통하여 밸런스 압력으로 작용할 수 있도록 일정량의 오일이 유입됨으로써, 상기 메인피스톤(15)의 작동시 안정성을 부여한다.

도 5 및 도 6에는 상기 메인피스톤(15)으로 최대의 압력으로 오일이 공급되는 경우에 대하여 도시되어 있다.

상기 보스(13)에 형성된 유입공(13a)으로 도 3에 도시된 바와 같은 압력보다 큰 최대의 압력으로 가압된 오일이 공급되면, 상기 메인피스톤(15)을 슬라이딩시키는 것과 동시에, 상기 오일은 상기 메인피스톤(15)에 형성된 관통공(15c)을 통하여 상기 서브피스톤(16)도 전진시킨다.

상기 메인피스톤(15)은 상기 디스크(11a)(12a)를 압착시켜 회전력을 전달시킨다.

이와 더불어, 상기 서브피스톤(16)도 상기 메인피스톤(15)에 대하여 전진하기 때문에, 상기 서브피스톤(16)이 전진하여, 상기 서브피스톤(16)은 일부가 상기 메인피스톤(15)과 스플라인 결합되고, 나머지 일부가 상기 허브(12)와 스플라인 결합된다.

따라서, 디스크(11a)(12a)를 통하여 회전력이 전달되는 것과 더불어, 상기 서브피스톤(16)과 상기 허브(12)의 스플라인 결합을 통해서도 회전력이 전달된다. 즉, 상기 드럼(11)은 상기 메인피스톤(15)과 스플라인 결합되고, 상기 메인피스톤(15)과 상기 서브피스톤(16)도 스플라인 결합되며, 상기 서브피스톤(16)과 상기 허브(12)와 스플라인 결합되는 바, 상기 드럼(11)과 상기 허브(12)가 기구적으로 연결되는 바, 상기 드럼(11)과 상기 허브(12)상에 디스크(11a)(12a)를 압착하는 것과 별도의 방식으로 회전력의 전달이 가능해진다.

상기 서브피스톤(16)은 상기 메인피스톤(15)을 가압하는 압력이 미리 정해진 압력을 초과하는 경우에만 전진하여 상기 허브(12)와 스플라인 결합되므로, 회전력을 전달하기 위해 상기 자동변속기용 클러치의 사양을 높게 제작하지 않아도 된다.

즉, 주로 사용하는 중속단 범위까지는 통상적인 방식, 즉 상기 디스크(11a)(12a)의 압착으로만 회전력이 전달되도록 하고, 최대 크기의 회전력을 전달이 필요한 경우에만 상기 서브피스톤(16)이 전진하여 상기 허브(12)와 스플라인 결합되어 동력을 전달시킬 수 있으므로, 상기 자동변속기용 클러치의 크기를 소형화시킬 수 있다. 즉, 상기 서브피스톤(16)은 상기 오일의 압력이 일정한 범위까지는 전진하지 않지만, 그 범위를 벗어나 최대 크기의 회전력이 전달해야 하는 경우에만 상기 서브피스톤(16)이 전진하도록 하여, 치결합에 의해서도 회전력이 전달되도록 한다.

한편, 상기 서브피스톤(16)은 상기 서브피스톤(16)의 전단에 형성된 스토퍼(16b)가 상기 허브(12)에 형성된 정지면(12c)과 접촉하면, 더 이상 전진하지 못하여 전진이 제한된다.

아울러, 상기 보스(13)에 형성된 또 다른 유입공(13b)으로 공급되는 오일에 의해 상기 메인피스톤(15)과 서브피스톤(16)은 안정된 상태로 작동할 수 있다.

11 : 드럼 11a : 디스크
12 : 허브 12a : 디스크
12b : 스플라인부 12c : 정지면
13 : 보스 13a, 13b : : 유입공
15 : 메인피스톤 15a : 스플라인부
15b : 스플라인부 15c : 관통공
16 : 서브피스톤 16a : 스플라인부
16b : 스토퍼 17 : 리턴스프링
18 : 밸런스피스톤 111 : 드럼
111a : 디스크 112 : 허브
112a : 디스크 114 : 샤프트
115 : 피스톤 118 : 밸런스피스톤

Claims

드럼과 허브에 각각 복수로 설치된 디스크가 서로 겹쳐지도록 배열되고, 유압이 가해지면 메인피스톤이 상기 디스크들이 서로 압착시켜 회전력이 전달되도록 하는 자동변속기용 클러치에 있어서,
상기 메인피스톤에는 자동변속기의 샤프트의 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되고, 상기 허브의 일측에 선택적으로 치합가능한 서브피스톤을 포함하고,
상기 메인피스톤으로 가해지는 유압이 설정된 압력을 넘으면 상기 서브피스톤이 상기 허브의 일측에 치합되고,
상기 허브의 내측 둘레를 따라 단차지게 형성되는 정지면이 형성되고,
상기 서브피스톤의 선단에는 상기 정지면과 접촉하여 상기 서브피스톤의 슬라이딩을 제한하는 스토퍼가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 클러치.
제1항에 있어서,
상기 서브피스톤은, 외측 둘레를 따라 스플라인 가공되고, 상기 메인피스톤에 스플라인 결합으로 설치되는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 클러치.
제2항에 있어서,
상기 서브피스톤는 유압이 가해지면 상기 서브피스톤은 상기 메인피스톤으로부터 슬라이딩하여 상기 허브의 스플라인 결합되는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 클러치.
제3항에 있어서,
상기 메인피스톤이 상기 복수로 설치된 디스크를 가압하도록 공급되는 오일의 일부가 상기 서브피스톤을 슬라이딩시켜 상기 서브피스톤이 상기 허브와 치합되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 클러치.
제4항에 있어서,
상기 메인피스톤에는 상기 서브피스톤의 후단을 수용하는 챔버가 형성되고, 상기 챔버로 가압된 오일이 공급되면 상기 서브피스톤이 전진하여 상기 허브와 치합되는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 클러치.
제5항에 있어서,
상기 샤프트의 외측에 위치하는 보스에는 상기 메인피스톤이 상기 복수로 설치된 디스크를 가압하도록 가압된 오일 공급되는 유입공이 형성되고,
상기 메인피스톤에는 상기 유입공을 통하여 공급된 오일이 상기 서브피스톤을 가압하도록 상기 메인피스톤을 관통하게 형성되는 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 클러치.
제1항에 있어서,
상기 메인피스톤이 상기 복수로 설치된 디스크를 가압하도록 작동하는 오일의 공급의 차단되면 상기 메인피스톤과 상기 서브피스톤을 원래 위치로 복귀시키는 리턴스프링이 구비되는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 클러치.
제7항에 있어서,
상기 리턴스프링은 상기 서브피스톤을 탄성지지하여 상기 메인피스톤과 상기 서브피스톤이 원래 위치로 복귀하도록 하는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 클러치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 메인피스톤의 외측 둘레에는 상기 드럼의 내측면과 스플라인 결합되는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 클러치.