KR101827006B1 - 자동변속기의 클러치 유로 공기빼기 장치 - Google Patents

자동변속기의 클러치 유로 공기빼기 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동변속기에서 클러치 피스톤의 동작을 위해 밸브바디로부터 클러치로 공급되는 작동유에 혼입된 공기를 외부로 빼내주어 작동유 내 공기 혼입으로 인한 종래의 문제점을 해소할 수 있는 클러치 유로의 공기빼기 장치를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 밸브바디로부터 클러치로 작동유가 공급되는 작동유로부의 일측에, 상기 작동유로부 내에 작동유가 공급되어 작동유압이 인가되는 초기 동안, 작동유로부와 외부 사이의 공기빼기 유로를 개방하여 작동유로부의 작동유에 혼입된 공기를 외부로 배출시키는 공기빼기 밸브를 설치하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 클러치 유로 공기빼기 장치를 제공한다.

Description

자동변속기의 클러치 유로 공기빼기 장치{AIR EXTRACTING DEVICE OF CLUTCH OIL LINE IN AUTOMATIC TRANSMISSION}
본 발명은 자동변속기의 클러치 유로 공기빼기 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동변속기에서 클러치 피스톤의 동작을 위해 밸브바디로부터 클러치로 공급되는 작동유에 혼입된 공기를 외부로 빼내주어 작동유 내 공기 혼입으로 인한 종래의 문제점을 해소할 수 있는 클러치 유로의 공기빼기 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동변속기는 주행 중 차량의 주행속도와 부하에 따라 다단의 변속비를 자동으로 조절하는 장치로, 다단의 변속단을 형성하는 유성기어장치와, 상기 유성기어장치의 각 요소를 변속시 입력과 출력, 반력 요소로 작용시키도록 마찰요소를 변속기 입력축 내지 케이스와 선택적으로 연결하여 동력 전달 내지 작동 제한을 도모하는 클러치 및 브레이크와 같은 마찰요소와, 상기 마찰요소의 작동에 필요한 작동압을 공급하기 위한 유압제어장치 등을 포함한다.
이러한 구성의 자동변속기에서 기어 트레인에 설치된 다수개의 클러치 및 브레이크들을 작동 또는 비작동 상태로 제어하여 유성기어장치의 출력단 회전수를 조절하게 된다.
마찰요소에 있어 다판 클러치의 구성은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 케이스(1) 내에 중앙부위로 배치되는 부축에 슬립이음방식으로 결합되어 그로부터 동력을 전달받는 리테이너(11), 리테이너(11) 내주면에 외주면이 각각 슬립이음방식으로 결합되는 다수의 클러치 플레이트(12), 그리고 클러치 플레이트(12) 사이에 개재됨과 더불어 유성기어장치의 해당 요소와 동력 전달 가능하게 연결된 허브(13)의 외주면에 내주면이 슬립이음방식으로 결합되는 다수의 클러치 디스크(14)를 포함한다.
여기서, 리테이너(11)에는 작동유의 압력으로 클러치 플레이트(12)를 가압하는 클러치 피스톤(15)이 설치되는데, 리테이너(11)와 클러치 피스톤(15) 사이의 공간에는 작동 유압실(16)이 형성되고, 리테이너(11)의 보스부(17)에는 작동 유압실(16)과 연결된 작동유압 공급홀(18)이 형성된다.
그리고, 클러치 피스톤(15)을 사이에 두고 작동 유압실(16)과 대향하는 위치에 밸런스 유압실(19)이 형성되도록 밸런스 피스톤(20)이 설치되고, 클러치 피스톤(15)의 동작에 탄력적인 복귀력을 제공할 수 있도록 양단이 클러치 피스톤(15)과 밸런스 피스톤(20)에 지지 및 고정되는 리턴스프링(21)이 설치된다.
또한 리테이너(11)의 보스부(17)에는 밸런스 유압실(19)과 연결된 밸런스유압 공급홀(22)이 형성된다.
상기와 같이 구성된 클러치는 유압제어장치의 작동에 따라 작동유압 공급홀(18)을 통해 작동 유압실(16)로 유압이 공급되면, 클러치 피스톤(15)이 리턴스프링(21)의 힘을 이기고 밸런스 피스톤(20) 쪽으로 이동하게 되고, 이에 클러치 피스톤(15)이 클러치 플레이트(12)를 가압하여 클러치 플레이트(12)와 클러치 디스크(14)가 서로 마찰 접촉을 통해 동력 전달 가능한 상태가 되도록 하는바, 이 결과 부축으로 입력된 동력이 리테이너(11) 및 클러치 플레이트(12), 클러치 디스크(14) 및 허브(13)를 통해 유성기어장치의 해당 요소에 동력 전달이 이루어지게 된다.
그리고, 작동 유압실(16)로부터 유압이 배출되면 클러치 피스톤(15)은 리턴스프링(21)의 복원력에 의해 원위치로 복귀하게 되고, 동시에 클러치 플레이트(12)와 클러치 디스크(14)들은 비접촉상태가 되는바, 이로 인해 부축이 회전하더라도 이때의 회전력은 허브(13)로 전달되지 않게 된다.
한편, 클러치 작동시 밸브바디로부터 인가되는 작동유의 유압을 작동유압 공급홀(18) 및 작동 유압실(16)로 공급하기 위한 유로에는 도 1의 화살표로 나타낸 바와 같이 공기가 유입될 수 있는 공기유입경로가 존재하고, 이러한 공기유입경로를 통해 작동유 공급을 위한 유로 내부로 유입된 공기는 쉽게 빠져나가기 어려운 구조로 되어 있다.
작동유 공급 유로에 공기가 존재할 경우, 솔레노이드 밸브에 대한 동일 듀티 제어가 이루어지더라도 유로 내 공기로 인해 차량 소우킹(soaking) 상태 등 여러 조건에 따라 도 2에 나타낸 바와 같이 유압 프로파일이 매번 달라질 수 있는 문제가 있고, 변속 제어시 유압 제어가 용이하게 이루어지지 못하여 변속감 저하 및 변속 충격 발생 등으로 이어질 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 자동변속기에서 클러치 피스톤의 동작을 위해 밸브바디로부터 클러치로 공급되는 작동유에 혼입된 공기를 외부로 빼내주어 작동유 내 공기 혼입으로 인한 종래의 문제점을 해소할 수 있는 클러치 유로의 공기빼기 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 밸브바디로부터 클러치로 작동유가 공급되는 작동유로부의 일측에, 상기 작동유로부 내에 작동유가 공급되어 작동유압이 인가되는 초기 동안, 작동유로부와 외부 사이의 공기빼기 유로를 개방하여 작동유로부의 작동유에 혼입된 공기를 외부로 배출시키는 공기빼기 밸브를 설치하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 클러치 유로 공기빼기 장치를 제공한다.
바람직한 실시예에서, 상기 작동유로부는 클러치의 리테이너와 피스톤 사이로 연결된 작동 유압실 및 작동유압 공급홀에 연통되어 클러치 피스톤의 동작을 위해 작동유가 공급되는 유로부인 것을 특징으로 한다.
또한 공기빼기 밸브가 작동유로부 내측의 공기를 변속기 케이스 외부로 배출할 수 있는 변속기 케이스 일측의 위치 또는 부축이 위치하는 윤활유로부로 공기를 배출할 수 있는 위치에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 공기빼기 밸브는, 상기 작동유로부에 외부와 연통되도록 관통 형성된 유압홀, 상기 유압홀을 통해 작동유로부의 내부와 연통되도록 형성된 배출실, 상기 배출실에 공기를 외부로 배출하도록 형성된 출구홀, 상기 작동유로부의 내부와 상기 배출실의 내부 사이를 연결하도록 형성된 공기배출홀, 상기 배출실의 내부에서 전후 위치에 따라 상기 공기배출홀 또는 상기 출구홀을 선택적으로 개폐하는 밸브체, 및 상기 배출실 내에서 밸브체를 탄력적으로 지지하도록 설치되는 리턴스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기 클러치 공기빼기 장치.
이에 따라, 본 발명에 따른 클러치 유로 공기빼기 장치에 의하면, 클러치 피스톤의 동작을 위해 밸브바디로부터 클러치로 작동유가 공급되는 작동유로부 일측에 작동유에 혼입된 공기를 외부로 빼내주기 위한 공기빼기 밸브를 설치함으로써, 작동유 내 공기 혼입으로 인한 종래의 문제점, 즉 작동유 인가시 유압 프로파일의 변화 문제나 변속감 저하의 문제가 어느 정도 해소될 수 있게 된다.
도 1은 통상의 자동변속기 클러치의 구성 및 클러치 유로 구조로의 공기 유입 경로를 나타내는 단면도이다.
도 2는 종래의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 클러치 공기빼기 장치의 설치위치 및 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 클러치 공기빼기 장치의 설치위치를 좀더 구체적으로 예시한 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 공기빼기 장치를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 클러치 공기빼기 장치의 적용시 유압 프로파일을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 클러치 공기빼기 장치의 설치위치 및 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 클러치 공기빼기 장치의 설치위치를 좀더 구체적으로 예시한 단면도이다.
또한 도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 공기빼기 장치를 나타내는 단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 클러치 공기빼기 장치의 적용시 유압 프로파일을 나타내는 도면이다.
전술한 바와 같이, 자동변속기에서 클러치 피스톤(15)의 동작을 위해 밸브바디(30)로부터 클러치로 작동유가 공급되는 클러치 유로는 공기유입경로(도 3에서 화살표로 나타냄)를 통해 공기가 유입될 수 있는 구조이고, 특히 작동유가 공급되는 클러치 유로가 밸브바디(30)와의 사이에서 폐회로로 되어 있으므로 유로 내에 유입된 공기가 외부로 쉽게 빠져나가기 어렵게 되어 있다.
이에 클러치로 작동유가 공급되는 클러치 유로(40)에서 유압 인가시의 초기 동안 작동유에 혼입되어 있는 공기를 외부로 배출할 수 있는 본 발명의 공기빼기 장치가 설치된다.
이러한 공기빼기 장치는 도 3에 나타낸 바와 같이 밸브바디(30)로부터 클러치로 연결되는 클러치 유로(40)(클러치로의 작동유압이 인가 및 전달되는 유로)에서 작동유압 인가 초기에 공기를 외부로 빼내주도록 설치된 공기빼기 밸브(50)를 포함한다.
공기빼기 밸브(50)는 클러치 유로(40) 일측에 설치되어 유압 인가 초기 동안 클러치 유로(40)와 외부 사이의 공기빼기 유로를 개방하여 작동유에 혼입된 공기를 외부로 배출시킨다.
일례로, 도 3 및 도 4에 예시한 바와 같이, 클러치 유로(40)는 밸브바디(30)로부터 작동유가 공급되는 부분이면서 리테이너(11)와 클러치 피스톤(15) 사이로 연결되는 작동 유압실(16) 및 작동유압 공급홀(18)에 연통된 작동유로부, 즉 클러치 피스톤(15)을 동작시키기 위한 작동유압이 인가되는 작동유로부가 될 수 있고, 이 작동유로부(40)의 일측에 공기를 외부로 빼내기 위한 공기빼기 밸브(50)가 설치된다.
공기빼기 밸브(50)가 설치되는 위치는 좀더 구체적으로 도 4에 나타낸 바와 같이 변속기 케이스(1) 내측의 상기 작동유로부(40)에서 공기를 변속기 케이스(1) 외부로 배출할 수 있는 변속기 케이스(1) 일측의 위치('A' 부분), 또는 부축이 위치하는 윤활유로부(3)로 공기를 배출할 수 있는 작동유로부(40)의 벽 부분('B' 부분)이 될 수 있다.
윤활유로부(3)(미도시된 부축이 위치함)의 내부 유압은 대략 0.1 bar 이하이므로, 밸브바디(30)에 의해 작동유로부(40)에 클러치 피스톤(15)을 동작시키기 위한 작동유압이 인가된 뒤, 이 작동유압이 윤활유로부(3)의 내부 유압을 초과하여 대략 0.2 bar 이상으로 상승하기 전까지의 유압 인가 초기 동안에는 상기 공기빼기 밸브(50)가 열린 상태에서 작동유로부(40) 내 혼입된 공기를 윤활유로부(3) 내측으로 배출할 수 있다.
이는 공기빼기 밸브(50)가 변속기 케이스(1)의 위치(도 4에서 'A'로 나타냄)에 설치된 경우에도 마찬가지이며, 작동유로부(40) 내 작동유압이 상승하여 일정 수준에 도달하기까지의 초기 구간 동안 공기빼기 밸브(50)가 열린 상태로 작동유로부(40) 내 혼입된 공기를 작동유로부의 외부로 배출시킨다.
도 5 내지 도 7은 상기와 같은 공기빼기 밸브의 여러 실시예를 도시한 도면으로, 먼저 도 5에 도시된 바와 같이 공기빼기 밸브의 일 실시예를 살펴보면, 공기빼기 밸브(50)는, 작동유로부(40)에 외부와 연통되도록 관통 형성된 유압홀(51), 유압홀(51)을 통해 작동유로부(40)의 내부와 연통되도록 형성된 배출실(52), 배출실(52)에 공기를 외부로 배출하도록 형성된 출구홀(53), 작동유로부(40)의 내부와 배출실(52)의 내부 사이를 연결하도록 형성된 공기배출홀(54), 배출실(52)의 내부에서 전후 위치에 따라 공기배출홀(54) 또는 출구홀(53)을 선택적으로 개폐하는 밸브체(55), 및 배출실(52) 내에서 밸브체(55)를 탄력적으로 지지하도록 설치되는 리턴스프링(56)을 포함한다.
여기서, 작동유로부(40)의 일측 유로 벽에 유압홀(51)이 관통 형성되고, 작동유로부(40) 내측과 상기 유압홀(51)을 통해 연통된 배출실(52)이 형성되며, 밀폐된 상기 배출실(52)에서 유압홀(51)이 형성된 쪽의 반대쪽에는 공기를 외부로 배출하기 위한 출구홀(53)이 형성된다.
또한 상기 작동유로부(40) 내부와 배출실(52) 내부 사이에는 별도의 공기배출홀(54)이 관통 형성되어 연결되고, 배출실(52)의 내부에 전후 위치에 따라 상기 공기배출홀(54) 또는 상기 출구홀(53)을 선택적으로 개폐하는 밸브체(55)가 배출실(52) 내 설치된 리턴스프링(56)에 의해 탄력 지지되어 설치된다.
결국, 밸브바디(30)에서 작동유로부(40) 내측으로 작동유가 공급되어 작동유로부(40) 내측에 일정 수준 이상의 작동유압이 인가되고, 이러한 작동유로부(40) 내측의 작동유압이 유압홀(51)을 통해 밸브체(55)에 작용하게 되면, 상기 밸브체(55)는 리턴스프링(56)의 힘을 이기고 전진 이동하게 된다.
다만, 작동유로부(40) 내측에 작동유압이 최초 인가된 후 초기 동안에는 밸브체(55)가 공기배출홀(54)을 막지 않으므로 작동유로부(40) 내측에 혼입되어 있던 공기가 우선적으로 공기배출홀(54)을 통해 배출실(52)로 방출되며, 이렇게 배출실(52)로 방출된 공기는 출구홀(53)을 통해 외부로 배출된다.
이어 작동유로부(40) 내측의 작동유압이 점차 상승하는 동안 공기배출홀(54)을 통한 공기 방출과 더불어 밸브체(55)는 배출실(52) 내측에서 좀더 전진 이동하게 되고, 이후 작동유로부(40) 내측에서 유압홀(51)을 통해 밸브체(55)에 작용하는 작동유압이 일정 수준 이상(예, 0.2 bar 이상)으로 증가하게 되면 밸브체(55)의 위치는 공기배출홀(54)을 막는 위치에 놓이게 된다.
또한 작동유압의 지속적인 증가로 밸브체(55)가 계속해서 전진 이동하면, 공기배출홀(54)이 차단된 상태에서 밸브체(55)가 배출실(52) 내측의 공기를 밀어내어 배출실(52) 전방의 출구홀(53)을 통해 배출시킨다.
결국, 작동유로부(40) 내 존재하는 공기가 외부로 최대한 배출된 상태에서 밸브체(55)가 공기배출홀(54)을 차단하는 상태를 유지하게 되고, 이 상태에서 작동유로부(40)를 통해 공급되는 작동유가 작동 유압실(16) 및 작동유압 공급홀(18)을 통해 리테이너(11)와 클러치 피스톤(15) 사이로 이동하여 클러치 피스톤을 동작시키게 된다.
이와 같이 작동유로부(40) 내측으로 작동유압이 인가되어 상승하는 유압 인가 초기 동안 작동유에 혼입된 공기가 공기빼기 밸브(50)를 통해 외부로 배출될 수 있는바, 종래와 달리 동일 듀티 제어시에 도 8에 나타낸 바와 같은 일관성 있는 유압 프로파일이 제공될 수 있다.
한편, 도 6의 실시예는 도 5의 실시예와 비교할 때 구 형상의 볼을 밸브체로 사용한 실시예를 나타내며, 볼(55a)을 사용한 점을 제외한 배출실(52), 유압홀(51), 출구홀(53), 공기배출홀(54), 리턴스프링(56)의 구성은 동일하다.
또한 밸브체로 볼(55a)이 사용된 점을 제외하고는 작동유로부(40) 내 유압 인가 초기 동안 유압홀(51)을 통해 작용하는 작동유압에 의해 볼(55a)이 전진 이동하고, 볼(55a)이 공기배출홀(54)을 막기 전 초기 구간 동안 작동유로부(40) 내 공기가 공기배출홀(54)을 통해 배출실(52)로 배출되는 작동상태 및 그 작용효과는 도 5의 실시예에서와 차이가 없다.
다만, 도 5의 실시예에 사용된 밸브체(55)는 전진하여 공기배출홀(54)을 차단하는 구조이나, 이 밸브체(55)가 추가 전진하여 배출실(52)의 출구홀(53)을 선택적으로 개폐하는 구성이 될 수도 있는바, 이는 볼(55a)을 사용한 도 6의 실시예에서도 마찬가지이며, 도 6의 실시예에서 볼(55a)이 공기배출홀(54)을 차단하는 것이 아닌 배출실(52)의 출구홀(53)을 개폐하는 것에 다소 차이가 있다.
또한 도 7의 실시예는 배출실의 출구홀이 반경방향으로 추가 연장 형성된 실시예를 나타내며, 밸브체로 볼(55a)을 사용한 점에서 도 6의 실시예와 차이가 없으나, 출구홀(53)이, 도 5 내지 도 6에서와 같이 배출실(52)의 축방향(실린더 방향, 밸브체(55)의 이동방향)으로 외부 연결된 구조가 아닌, 반경방향으로 방향 전환된 상태로 외부 연결된 구조를 가진다.
상기와 같이 출구홀(53)은 필요에 따라 다양한 방향으로 형성되어 배출실(52) 내부를 외부와 연통시키는 홀이 되며, 출구홀(53)이 외부로 연결되도록 연장된 구조나 형상은 본 발명에서 특정하게 한정하지 않는다.
이와 같이 하여, 본 발명에서는 클러치 피스톤의 동작을 위해 밸브바디로부터 클러치로 작동유가 공급되는 작동유로부 일측에 작동유에 혼입된 공기를 외부로 빼내주기 위한 공기빼기 밸브를 설치함으로써, 작동유 내 공기 혼입으로 인한 종래의 문제점, 즉 작동유 인가시 유압 프로파일의 변화 문제나 변속감 저하의 문제가 어느 정도 해소될 수 있게 된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
3 : 윤활유로부 30 : 밸브바디
40 : 작동유로부 50 : 공기빼기 밸브
51 : 유압홀 52 : 배출실
53 : 출구홀 54 : 공기배출홀
55 : 밸브체 55a : 볼
56 : 리턴스프링

Claims (4)

  1. 밸브바디로부터 클러치로 작동유가 공급되는 작동유로부의 일측에, 상기 작동유로부 내에 작동유가 공급되어 작동유압이 인가되는 초기 동안, 작동유로부와 외부 사이의 공기빼기 유로를 개방하여 작동유로부의 작동유에 혼입된 공기를 외부로 배출시키는 공기빼기 밸브를 설치하여 구성되고,
    상기 공기빼기 밸브는
    상기 작동유로부에 외부와 연통되도록 관통 형성된 유압홀,
    상기 유압홀을 통해 작동유로부의 내부와 연통되도록 형성된 배출실,
    상기 배출실에 공기를 외부로 배출하도록 형성된 출구홀,
    상기 작동유로부의 내부와 상기 배출실의 내부 사이를 연결하도록 형성된 공기배출홀,
    상기 배출실의 내부에서 전후 위치에 따라 상기 공기배출홀 또는 상기 출구홀을 선택적으로 개폐하는 밸브체, 및
    상기 배출실 내에서 밸브체를 탄력적으로 지지하도록 설치되는 리턴스프링
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 클러치 유로 공기빼기 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 작동유로부는 클러치의 리테이너와 피스톤 사이로 연결된 작동 유압실 및 작동유압 공급홀에 연통되어 클러치 피스톤의 동작을 위해 작동유가 공급되는 유로부인 것을 특징으로 하는 자동변속기의 클러치 유로 공기빼기 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    공기빼기 밸브가 작동유로부 내측의 공기를 변속기 케이스 외부로 배출할 수 있는 변속기 케이스 일측의 위치 또는 부축이 위치하는 윤활유로부로 공기를 배출할 수 있는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 클러치 유로 공기빼기 장치.
  4. 삭제
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