KR19980032442A

KR19980032442A - 자동 변속기용 회전 클러치 장치

Info

Publication number: KR19980032442A
Application number: KR1019970050201A
Authority: KR
Inventors: 무라스기다까시; 사까이히로마사; 니시오모또하루
Original assignee: 하나와기이찌; 닛산지도샤가부시끼가이샤
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1998-07-25
Also published as: DE19742644A1; DE19742644C2; JP3221329B2; JPH10103381A; US5950787A; KR100293877B1

Abstract

본 발명은 자동 변속기의 축에서 회전하는 회전 클러치 장치에 관한 것이다. 회전 클러치 장치는 클러치 장치의 결합을 위해 그것을 통해 자동 변속기 축 주위로 활주하는 클러치 피스톤을 포함한다. 제1 및 제2 챔버들이 클러치 피스톤을 유압을 수용함에 의해 결합 방향으로 활주시키도록 형성된다. 상쇄 챔버가 제1 및 제2 챔버에 발생된 원심 압력을 상쇄하기 위해 클러치 피스톤을 통해 제1 및 제2 챔버에 반대로 형성된다. 선택기 밸브가 각 시프트 위치의 상이한 요구 결합 용량에 적응하기 위해 자동 변속기의 선택된 시프트 위치에 따라 제1 및 제2 챔버에 유압을 선택적으로 공급한다.

Description

자동 변속기용 회전 클러치 장치

본 발명은 개선된 자동 변속기용 클러치 장치에 관한 것이다. 더 자세하게는 본 발명은 결합 용량이 변동하는 회전 클러치 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동 변속기는 유체 압력을 통해 복수의 마찰 요소들을 선택적으로 결합함으로써 소정의 시프트 속도에 설정된다. 마찰 요소의 많은 클러치들은 자동 변속기내에서 회전하는 회전 클러치 장치이다. 닛산 RE4F02A형 풀레인지 오토매틱 트랜스액슬 서비스 매뉴얼에서 저속 클러치 또는 고속 클러치와 같은 회전 클러치 장치를 포함하는 통상적인 자동 변속기가 개시되어 있다. 이 통상적인 자동 변속기의 각 회전 클러치 장치는 그 결합 용량이 고정되도록 배열되어있다. 종래의 자동 변속기들 중 일부는 요구 토크 분배비가 서로 상이한 복수의 시프트 속도들에 서 회전 클러치 장치와 결합하도록 배열된다. 따라서 종래의 회전 클러치 장치는 요구 토크 분배비가 최대인 시프트 속도에 적응하도록 설계된다. 이는 회전 클러치 장치의 크기를 증가시켜 이 장치를 위한 큰 공간을 필요로 하고 그 제조 경비를 증가시킨다. 또한 요구 토크 분배비가 작은 시프트 위치로의 시프트 변경이 수행될 때 시프트 충격을 억압하기 위해 클러치 작동 압력을 작은 값으로 유지하면서 미세하게 조정하는 것이 필요하다. 또한 클러치 작동 압력의 공급원 압력이 약간 변동될 지라도 클러치 작동 압력은 전술한 시프트 변경에서 자동 변속기의 시프트 변경 성능의 변동을 증가시키도록 크게 영향받는다. 이는 자동 변속기의 질을 열화시킨다. 한편 일부 비회전형 클러치는 결합 용량을 변동시키는 복수의 피스톤 챔버들을 갖는 가변 결합 용량형이다. 그러나 비회전 클러치의 그같은 구조가 회전 클러치에 단순히 적용되면 회전 클러치는 회전 자체에 기인한 항력을 발생시킨다. 이 항력을 개선하기 위해 미쯔비시 자동차 주식회사에 의해 제조되는 F4A42(INVECS-II)형의 자동 변속기에 장착된 회전형의 UD 클러치가 클러치 피스톤 챔버에 발생된 원심 압력을 상쇄하기 위한 원심 압력 상쇄 챔버를 포함하도록 배열된다.

그러나 이같은 비회전형 클러치의 다중 피스톤 챔버 구조가 회전 클러치에 적용되면, 복수의 피스톤 챔버들의 원심 압력을 상쇄하기 위해 복수의 원심 압력 상쇄 챔버들을 제공하는 것이 필요하다. 이는 회전 클러치의 구조를 복잡하게 하고 그 제조 경비를 증가시킨다.

본 발명의 한 목적은 자동 변속기가 회전 클러치 장치의 결합의 수행에 의해, 상이한 요구 토크 분배비를 각각 갖는 복수의 시프트 위치들을 선택할 수 있게 하는 향상된 회전 클러치 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 하나의 원심 압력 상쇄 챔버를 제공하면서 가변 결합 용량을 보장하는 회전 클러치 장치를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명에 의한 실시예의 회전 클러치 장치를 포함하는 자동 변속기의 기어열을 도시한 개략도.

도2는 도1의 자동 변속기의 마찰 요소의 결합 정리를 도시한 논리표.

도3은 도2의 결합 정리를 실현하는 시프트 변경 제어 장치를 도시하는 유압 회로도.

도4는 본 발명에 의한 기어열의 결합 용량 가변 형태의 회전 클러치 장치로서의 기능을 갖는 저속 클러치의 부분 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

5: 수동 밸브

22: 선택기 밸브

42: 클러치 드럼

42a: 내부 실린더

43: 클러치 피스톤

44: 격벽 피스톤

45: 클러치 피스톤 챔버

46: 격벽

50: 핀

51: 스페이서

본 발명에 의한 회전 클러치 장치는 회전 클러치 장치를 포함하는 복수의 마찰 요소들과 선택적으로 결합함에 의해 소정의 시프트 위치를 발생시키는 자동 변속기에 장착된다. 회전 클러치 장치는 상이한 요구 토크 분배비를 각각 갖는 복수의 시프트 위치에 결합된다. 회전 클러치 장치는 클러치 드럼과, 내부 실린더와, 클러치 피스톤과, 격벽 피스톤과, 격벽과, 유압 공급 수단을 포함한다. 내부 실린더는 제1, 제2 및 제3 구멍들을 갖고, 클러치 드럼과 일체이다. 클러치 피스톤은 클러치 드럼 및 내부 실린더 사이에 활주가능하게 배치된다. 클러치 피스톤, 클러치 드럼 및 내부 실린더는 클러치 피스톤 챔버를 한정한다. 격벽 피스톤은 클러치 피스톤 챔버를 클러치 피스톤으로부터 이격된 제1 챔버와 클러치 피스톤에 인접한 제2 챔버로 분할하도록 클러치 피스톤 챔버에 활주가능하게 배치된다. 격벽 피스톤은 클러치 피스톤의 외경보다 작은 외경을 갖는다. 제1 및 제2 챔버들은 제1 및 제2 구멍들을 통해 유압을 수용한다. 격벽은 클러치 피스톤을 통해 격벽 피스톤에 대향 배치된다. 격벽은 클러치 드럼 및 내부 실린더 사이에 활주가능하게 설치된다. 격벽은 클러치 드럼과 내부 실린더와 클러치 피스톤과 함께 원심 압력 상쇄 챔버를 한정한다. 격벽은 클러치 피스톤의 외경과 대략 같은 외경을 갖는다. 원심 압력 상쇄 챔버는 제3 구멍을 통한 유압을 수용한다. 유압 공급 수단은 자동 변속기의 선택된 시프트 위치에 따라 제1 챔버 및 제2 챔버에 유압을 선택적으로 공급한다.

도1 내지 도4를 보면, 본 발명에 따라 자동차의 자동 변속기에 장착된 회전 클러치 장치의 실시예가 도시되어 있다.

도1에 도시된 바와 같이, 제1 유성 기어 세트 G₁및 제2 유성 기어 세트 G₂가 동축으로 배열된다. 제1 유성 기어 세트 G₁은 단순한 형태이고, 제1 태양 기어 S₁, 제1 피니언 P₁, 제1 캐리어 C₁및 제1 링 기어 C₁을 포함한다. 유사하게 제2 유성 기어 세트 G₂는 단순한 형태이고, 제2 태양 기어 S₂, 제2 피니언 P₂, 제2 캐리어 C₂및 제2 링 기어 C₂를 포함한다. 자동 변속기의 입력축(I)가 토크 변환기(T/C)를 통해 엔진 출력축(E)로부터 구동력을 수용한다. 입력축(I)는 제2 태양 기어 S₂에 연결되고, 고속 클러치(H/C)를 통해 제1 캐리어 C₁와 연결가능하다. 또한 입력축(I)은 역전 클러치(R/C)를 통해 제1 태양 기어 S₁에 연결가능하고, 밴드 브레이크(B/B)에 의해 고정가능하다.

일방향 클러치(one way clutch, OWC)가 제1 캐리어 C₁이 엔진 출력축(E)의회전 방향에 대해 역방향으로 회전하는 것을 방지하는 기능을 갖는다. 제1 캐리어 C₁은 하부 역전 브레이크(low reverse brake, LR/B)에 의해 고정가능하다. 제1 캐리어 C₁은 저속 클러치(L/C)에 의해 제2 링 기어 R₂에 연결가능하다. 제2 캐리어 C₂는 제1 링 기어 R₁과 출력축(O)에 연결된다.

도3에 도시된 바와 같이 밴드 브레이크(B/B)는 밴드 브레이크(B/B)를 해제시키는 서보 해제 압력(P_S/R)이 그것으로 공급되는 서보 해제 챔버(B_S/R)와, 밴드 브레이크(B/B)와 결합하는 서보 인가 압력(P_S/A)이 그것으로 공급되는 서보 인가 챔버(B_S/A)를 갖는다. 서보 해제 압력(P_S/R)이 서보 해제 챔버(B_S/R)로 공급되면 밴드 브레이크(B/B)는 서보 인가 챔버(B_S/A)로의 서보 인가 압력(P_S/A)의 인가 상태에 관계없이 분리된다.

도2는 도1의 기어열에 대응하는 각 시프트 위치가 다양한 마찰 요소로의 압력 인가의 조합에 의해 확립되는 결합 논리표를 도시한다. 도2의 이 결합 논리표에서, 표시 O는 표시된 시프트 범위가 선택될 때 유압이 표시된 마찰 요소로 공급되는 것을 나타낸다.

도3을 보면, 본 발명에 따라 저속 클러치(L/C)와 같은 회전 클러치 장치를 포함하는 자동 변속기의 시프트 제어 유압 회로가 도시되어 있다. 도3에 도시된 바와 같이 오일 펌프(1)가 통로(2)에 가압 오일을 공급하도록 배치된다. 오일 펌프(1)로부터 토출되는 오일의 압력은 기본적으로 그 스프링 힘을 통한 제어된 압력을 결정하는 스프링(3)을 포함하는 압력 조절기 밸브(3)에 의해 라인 압력(P_L)에서 제어된다. 압력 조절기 밸브(3)는 자동 변속기에 연결된 엔진의 엔진 드로틀의 개방도의 증가에 따라 증가되는 드로틀 압력(P_TH)을 수용한다. 압력 조절기 밸브(3)는 엔진의 부하에 비례하여 통로(2)의 라인 압력(P_L)을 증가시키는 기능을 갖는다. 제어된 라인 압력(P_L)은 수동 밸브(5)로 공급된다. 수동 밸브(5)는 자동차의 운전자에 의해 제어되어 원하는 시프트 위치가 주차 범위(P-범위), 후진 범위(R-범위), 정지 범위(N-범위), 자동 시프트 주행 범위(D-범위), 제2 속도 엔진 브레이크 주행 범위(2-범위) 및 제1 속도 엔진 브레이크 주행 범위(1-범위)로부터 선택되게 한다.

P-범위 또는 N-범위가 선택될 때, 수동 밸브(5)는 그 모든 출력 포트(5-D, 5-2, 5-1 및 5-R)을 그것으로의 라인 압력(P_L)의 공급을 중단함에 의해 배출 상태로 설정한다. 모든 포트(5-D, 5-2, 5-1 및 5-R)의 이 배출에 의해, 모든 마찰 요소(L/C, H/C, B/B, LR/B)들이 분리되고, 그러므로 도1에 도시된 기어열은 엔진 구동력이 차량의 차륜에 전달되지 않는 중립 상태로 설정된다.

D-범위가 선택될 때, 수동 밸브(5)는 통로(2)로부터 출력 포트(5-D)로의 라인 압력(P_L)을 출력하도록 설정된다. 라인 압력(P_L)은 통로(6)를 통해 3-4 시프트 밸브(7) 및 1-2 시프트 밸브(8)에 인가된다. 2-4 시프트 밸브(7), 1-2 시프트 밸브(8) 및 2-3 시프트 밸브(9)의 각각은 각 시프트 밸브(7, 8, 9)의 각 스풀 위치가 통상 조건하의 대응 스프링(7a, 8a, 9a)의 각각에 의해 도3에 각 밸브(7, 8, 9)의 지시에 의해 도시된 하부 위치에서 결정되게 배열된다. 즉 통로(6)를 통해 3-4 시프트 밸브(7)에 인가된 라인 압력(P_L)이 작업 압력(P_L/C)으로서 통로(10A, 10B)를 통해 저속 클러치(L/C)로 공급된다. 저속 클러치(L/C)는 라인 압력(P_L)의 이 공급에 의해 결합된다. 통로(6)를 통해 1-2 시프트 밸브(8)에 인가된 라인 압력(P_L)은 이 1-2 시프트 밸브(8)에서 정지된다. 그러므로 자동 변속기는 단지 저속 클러치(L/C)만을 결합하도록 설정된다. 도2에 명확히 도시된 바와 같이 저속 클러치(L/C)가 결합되고 일방향 클러치(OWC)가 결합되면 자동 변속기는 제1 속도 위치로 설정된다.

저속 클러치(L/C)는 도4에 도시된 바와 같이 2개의 작동 압력 챔버(A, B)를 갖도록 배열된다. 그 상세한 설명은 이하의 통로(10b)에 설정된 결합 용량 선택기 밸브(31)의 설명에서 논의된다.

전술한 바와 같이 선택된 제1 속도 위치에서, 차량 속도에 비례하는 거버너 압력(P_G)이 차량 속도의 증가에 따라 증가되면 1-2 시프트 밸브(8)의 포트 연결은 변경되고, 통로(6)의 라인 압력(P_L)은 밴드 브레이크(B/B)와 결합하기 위해 서보 인가 압력(P_S/A)으로서 통로(11)를 통해 밴드 브레이크(B/B)에 공급된다. 그러므로 밴드 브레이크(B/B)가 전술한 방식으로 결합되고 저속 클러치(L/C)의 결합이 유지되면, 자동 변속기는 도2에 도시된 제2 속도 위치로 설정된다.

거버너 압력(P_G)이 차량 속도의 추가 증가에 따라 더욱 증가하면, 2-3 시프트 밸브(9)의 포트 연결은 변경되고, 통로(11)의 라인 압력(P_L)이 통로(12)로 출력된다. 또한 통로(12)로의 라인 압력(P_L)이 고속 클러치(H/C)와 결합하기 위한 그 작업 압력(P_H/C)으로서 고속 클러치(H/C)에 공급된다. 통로(12)의 라인 압력(P_L)은 밴드 브레이크(B/B)를 분리하기 위해 통로(13)의 체크 밸브(20)와, SR 타이밍 밸브(21)와 선택기 밸브(22)를 통해 밴드 브레이크(B/B)에 서보 해제 압력(P_S/R)으로서 추가 공급된다. 이 상태에서 SR 타이밍 밸브(21)는 저속 클러치 압력(P_L/C) 때문에 도3의 SR 타이밍 밸브(21)의 좌측 반부에 도시된 위치에 설정된다. 선택기 밸브(22)는 서보 인가 압력(P_S/A) 때문에 도3의 선택기 밸브(22)의 좌측 반부에 의해 도시된 위치에 설정된다.

저속 클러치(L/C)의 결합의 유지, 고속 클러치(H/C)의 결합 및 밴드 브레이크(B/B)의 분리가 자동 변속기에서 확립되므로, 제3 속도는 도2에서 명백한 바와 같이 자동 변속기에 의해 선택된다.

제3 속도의 설정에 이어, 거버너 압력(P_G)이 차량 속도의 추가 증가에 따라 더욱 증가하면, 3-4 시프트 밸브(7)의 포트 연결은 저속 클러치 압력(P_L/C)을 상쇄하기 위해 배출 통로와 통로(10)를 연통시키도록 변경된다. 선택기 밸브(22)는 서보 인가 압력(P_S/A)에 기인해 도3의 선택기 밸브(22)의 좌측 반부에 도시된 위치에 설정되고, SR 타이밍 밸브(21)는 도3의 SR 타이밍 밸브(21)의 우측 반부에 의해 도시된 위치에 설정된다. 그러므로 서보 해제 압력(P_S/R)은 선택기 밸브(22)와 SR 타이밍 밸브(21)를 통해 3-4 시프트 밸브(7)의 배출부로부터 배출된다. 그 결과 저속 클러치(L/C)의 분리, 밴드 브레이크(B/B)의 결합 및 고속 클러치(H/C)의 유지 결합이 자동 변속기에서 확립된다. 그러므로 자동 변속기는 도2로부터 명백한 바와 같이 제4 속도에 설정된다.

다음에 자동 변속기의 시프트 범위가 운전자의 의도에 의해 자동 시프트 주행 범위로부터 2-범위 및 1-범위 중 하나로 수동으로 변경되는 상황을 고려하여 자동변속기의 작동, 특히 자동 변속기로의 유압 회로의 작동이 상세히 설명된다.

2-범위가 선택되면 수동 밸브(5)가 라인 압력(P_L)을 포트(5-D) 및 포트(5-2)에 2-범위 압력(P₂)으로서 출력하도록 설정된다. 포트(5-D)로부터 통로(6)을 통한 라인 압력(P_L)은 D-범위의 경우와 유사하게 3-4 시프트 밸브(7)와 1-2 시프트 밸브(8)로 공급된다. 포트(5-2)로부터의 2-범위 압력(P₂)은 3-4 시프트 밸브(7) 및 2-3 시프트 밸브(9)로 공급되어, 도3의 그 하부 위치에 의해 도시된 각 위치에 3-4 시프트 밸브(7) 및 2-3 시프트 밸브(9)를 보유한다. 그러므로 제3 속도 및/또는 제4 속도로의 시프트 변경은 금지된다. 1-2 시프트 밸브(8)의 포트 연결 조건은 거버너 압력(P_G)의 크기에 따라 결정되므로 제1 속도 또는 제2 속도는 자동 변속기의 결정된 포트 연결 조건에 따라 선택된다. 이는 제1 속도 또는 제2 속도에서 차량의 주행을 가능하게 하고, 제3 속도 또는 제4 속도로의 시프트 변경 금지에 의해 제2 속도에서 엔진 브레이크 주행을 가능하게 한다.

1-범위가 선택되면 수동 밸브(5)는 포트(5-D) 및 포트(5-2)에 대한 출력에 더하여 포트(5-1)에 라인 압력(P_L)을 출력하도록 설정된다. 포트(5-1)로부터의 라인 압력(P_L)은 셔틀 밸브(15) 및 통로(16)를 통해 1-8 시프트 밸브(8)에 공급되고, 통로(17)를 통해 1-8 시프트 밸브(8)에 직접 공급된다. 1-범위가 선택되고 차량 속도가 엔진 회전 속도의 과회전이 발생되는 과회전 범위 내이면 1-8 시프트 밸브(8)의 포트 연결은 도3의 1-8 시프트 밸브(8)에 의해 도시된 상부 위치에 설정된다. 1-범위가 선택되고 차량 속도가 과회전 보다 작으면 1-8 시프트 밸브(8)의 포트 연결은 도3의 1-8 시프트 밸브(8)의 하부 표시에 의해 도시된 위치에 설정된다.

1-범위 및 과회전 범위의 전술한 상태에서 제2 속도가 선택되고, 1-2 시프트 밸브(8)는 제2 속도에 의한 엔진 브레이크에 의해 엔진의 과회전을 방지하도록 제2 속도를 선택하는 기능을 갖는다. 차량 속도가 과속을 발생시키지 않도록 감소되면 1-2 시프트 밸브(8)는 1-범위의 후자의 상태를 유지하고 과회전 범위를 벗어난다. 그러므로 통로(16)의 압력은 하부 역전 브레이크(LR/B)와 결합하도록 하부 역전 브레이크(LR/B)에 공급된다. 하부 역전 브레이크(LR/B)의 이 결합은 저속 클러치(L/C)의 결합과 협동하여 자동 변속기가 제1 속도에서 엔진 브레이크 주행을 수행할 수 있게 한다.

R-범위가 선택되면 수동 밸브(5)는 라인 압력(P_L)을 통로(2)로부터 단지 포트(5-R)로 출력하도록 설정된다. 라인 압력(P_L)은 통로(18)를 통해 역전 클러치(R/C)에 인가된다. 한편 라인 압력(P_L)은 셔틀 밸브(15)와 통로(16)를 통해 1-2 시프트 밸브(8)에 인가된다. 거버너 압력(P_G)이 R-범위하에서는 발생되지 않으므로 1-2 시프트 밸브(8)의 포트 상태는 도3에 도시된 1-2 시프트 밸브(8)의 하부 위치에 설정된다. 그러므로 통로(16)의 압력은 하부 역전 브레이크(LR/B)를 결합시키도록 하부 역전 브레이크(LR/B)에 공급된다. 따라서 자동 변속기는 역전 클러치(R/C)의 결합 및 하부 역전 브레이크(LR/B)의 결합에 기인하여 도2로부터 명백하듯이 역전 시프트 범위(R-범위)를 선택한다.

선택기 밸브(22)는 도3의 선택기 밸브의 우측 측면부에 의해 도시된 바와 같이 스프링(22b)에 의해 가압되는 스풀(22a)을 갖도록 배열된다. 선택기 밸브(22)가 도3의 우측 측면부에 의해 지시된 바와 같이 설정되면 서보 해제 챔버(B_S/R)는 배출 포트(22c)와 연통된다. 스프링(22b)과 접촉하는 단부에 대향인 스풀(22a)의 단부면은 통로(11)이 연결되는 챔버(22d)를 한정하여 스풀(22a)이 서보 인가 압력(P_S/A)에 따라 이동되게 한다. 즉 서보 인가 압력(P_/A)이 스프링(22b)의 힘에 대응하는 값보다 커질 때 스풀(22a)는 도3의 선택기 밸브(22)의 좌측 측면부에 의해 지시된 위치에 설정되어 서보 해제 챔버(B_S/R)를 SR 타이밍 밸브(21)와 연통하는 통로(23)와 연결시킨다.

SR 타이밍 밸브(21)의 스풀(21a)의 단부면에 인가된 압력이 SR 타이밍 밸브(21)의 스풀(21a)의 다른 단부면에 인가된 압력과 동일하면, 스풀(21a)은 도3의 SR 타이밍 밸브(21)의 좌측에 의해 지시된 위치에 설정된다. 도3의 좌측 표시에서의 스풀(21a)의 이 설정에서 통로(23)은 체크 밸브(20)와 3-2 타이밍 밸브(24)의 통로(25)와 연통된다. 압력이 도3의 하부 측면 단부면에만 인가될 때, 스풀(21a)은 도3의 SR 타이밍 밸브(21)의 우측에 의해 지시된 위치에 설정된다. 도3의 우측 표시에서의 스풀(21a)의 이 설정에서 통로(23)는 저속 클러치 압력 통로(10a)와 연통된다.

3-2 타이밍 밸브(24)는 스풀(24a)이 도3에 도시된 위치에 통상 설정되도록 배열된다. 이 통상 상태에서의 스풀(24a)의 이 설정에 의해 통로(25)의 압력은 소형 오리피스(17)과 대형 오리피스(26)를 평행하게 통과하여 고속 클러치(H/C) 압력 통로(12)로 인가된다. 스풀(24a)의 하부 단부면에 인가된 거버너 압력(P_G)이 빠른 차량 속도 상태하의 스프링(24b)의 스프링 힘에 대응하는 값보다 커지면 스풀(24a)은 대형 오리피스(26)를 폐쇄하도록 상승되어 통로(25)의 압력을 단지 소형 오리피스(27)를 통해서만 고속 클러치(H/C) 압력 통로(12)에 인가한다.

다음에 SR 타이밍 밸브(21), 선택기 밸브(22) 및 3-2 타이밍 밸브(24)가 관련된 시프트 변경 작동 방식이 설명된다.

제3 속도가 선택되고 주행 조건이 제2 속도로 변경될 상태로 변경될 때, 2-3 시프트 밸브(9)의 포트 상태는 스프링(9a)에 기인해 도3에 도시된 하부 측면 위치로 설정된다. 2-3 시프트 밸브(9)가 도3에 도시된 하부 측면 위치에 설정되면, 2-3 시프트 밸브(9)는 고속 클러치(H/C)를 분리하기 위해 고속 클러치 압력(P_H/C)을 배출시키도록 설정된다. 한편 SR 타이밍 밸브(21)는 저속 클러치 압력(P_L/C)에 의해 도3에 도시된 좌측 측면부에 유지된다. 선택기 밸브(22)는 서보 인가 압력(P_S/A)에 의해 도3에 도시된 좌측 측면부 위치에 유지된다. 그러므로 서보 해제 압력(P_S/R)은 선택기 밸브(22), 통로(23) 및 SR 타이밍 밸브(21)를 통해 통로(25)에 인가된다.

여기에서 차량 속도가 느릴 때 3-2 타이밍 밸브(24)는 도3에 도시된 바와 같이 설정된다. 즉 통로(25)에 인가된 서보 해제 압력(P_S/R)은 소형 오리피스(27)과 대형 오리피스(25)의 2개의 통로를 통해 2-3 시프트 밸브(9)의 배출 포트로 공급되고, 느린 차량 속도 조건에서 2-3 시프트 밸브(9)의 배출 포트를 통해 신속히 방출된다. 따라서 밴드 브레이크(B/B)는 서보 인가 압력(P_S/A)에 기인해 결합된다. 한편 차량 속도가 빠를 때 3-2 타이밍 밸브(24)의 스풀은 스프링(24a)에 대해 상승된다. 즉 통로(25)에 인가된 서보 해제 압력(P_S/R)은 소형 오리피스(27)를 통해서만 2-3 시프트 밸브(9)의 배출 포트에 공급되고, 2-3 시프트 밸브(9)의 배출 포트를 통해 천천히 배출된다. 따라서 밴드 브레이크는 서보 인가 압력(P_/A)에 의해 천천히 결합된다. 그러므로 차량 속도가 빠르거나 느리더라도 밴드 브레이크(B/B)는 시프트 변경에 기인한 충격을 감소시키도록 시프트 변경중 적시에 결합된다.

이하에 도1에 도시된 자동 변속기의 기어열이 제1 태양기어(S₁)의 치수가 33이고, 피니언(P₁)의 치수가 21이고, 제1 유성 기어 유니트(G₁)에서 제1 링기어(R₁)의 치수가 75이고, 제2 태양 기어(S₂)의 치수가 42이고, 제2 피니언(P₂)의 치수가 17이고, 제2 유성 기어 유니트(G₂)에서 제2 링 기어(R₂)의 치수가 75가 되도록 배열된 것으로 가정한다.

저속 클러치(L/C)는 자동 변속기의 축 주위로 그 자체를 회전시키고 제1, 제2 및 제3 속도의 시프트 변경중 결합되게 되는 회전 클러치 장치이다. 저속 클러치(L/C)는 도2에 도시된 바와 같이 주행 범위(D-범위)의 시프트 속도에 따라 변동되는 요구 토크 분배비를 갖는 것이 필요하다. 즉 제1 또는 제2 속도가 선택될 때 요구 토크 분배비는 0.786이다(크다). 제3 속도가 선택될 때 요구 토크 분배비는 0.641이다(작다).

저속 클러치(L/C)를 그 결합 용량이 전술한 바와 같이 선택된 시프트 속도에 따라 변동되는 토크 분배비에 따라 변동되도록 배열하기 위해, 본 발명에 의한 저속 클러치(L/C)는 도4에 도시된 바와 같이 구성된다.

저속 클러치(L/C)는 고정 샤프트(41)상에서 회전하는 클러치 드럼(42)과, 클러치 드럼(42)내에서 활주가능하게 그리고 밀봉식으로 이동되는 클러치 피스톤(43)을 포함한다. 저속 클러치(L/C)는 클러치 피스톤(43)이 도4의 전방에서 보았을 때 좌측 행정일 때 그 결합을 수립하도록 배열된다.

클러치 피스톤(43)의 외경보다 작은 외경을 갖는 격벽 피스톤(44)이 저속 클러치 압력(P_L/C)이 그에 공급되는 클러치 피스톤 챔버(45)에 활주가능하게 배치된다. 클러치 피스톤 챔버(45)는 클러치 드럼(42)과 클러치 피스톤(43)에 의해 한정된다. 격벽 피스톤(44)은 도4에 도시된 바와 같이, 클러치 피스톤 챔버(45)를 클러치 피스톤(43)으로부터 이격된 제1 챔버(A)와, 클러치 피스톤(43)에 인접한 제2 챔버(B)로 분할한다.

클러치 피스톤(43)의 외경과 대체로 유사한 외경을 갖는 격벽(46)이 클러치 피스톤(43)을 통해 격벽 피스톤(44)과 대향으로 배치된다. 격벽(46)의 내부 주연은 클러치 드럼(42)의 내부 실린더(42A)에 고정된 스냅 링(47)과 접촉하여 클러치 피스톤(43)으로부터 이격되는 방향을 향한 격벽(46)의 활주 이동을 제한한다. 고무와 같은 탄성 물질로 만들어진 외주연부(48)가 격벽(46)의 외주연에 연결되고 클러치 피스톤(43)의 내부면과 탄성 및 밀봉식으로 접촉한다. 즉 클러치 피스톤(43), 격벽(46) 및 내부 실린더(42a)는 도4에 도시된 바와 같이 원심 압력 상쇄 챔버(C)를 한정한다. 압축 상태로 설정된 복귀 스프링(49)이 클러치 피스톤(42) 및 격벽(46) 사이에 배치된다.

클러치 피스톤(43), 격벽 피스톤(44) 및 격벽은 그 내경이 대체로 같고 클러치 드럼(42)의 내부 실린더(42a)와 활주 결합되도록 배열된다. 클러치 드럼(42)의 내부 실린더(42a)는 제1 챔버(A)와 연통하는 제1 구멍(42b)과, 제2 챔버(B)와 연통하는 제2 구멍(42c)과, 원심 압력 상쇄 챔버(C)와 연통되는 제3 구멍(42d)을 갖는다. 통로(10a)로부터의 저속 클러치 압력(P_L/C)은 제1 구멍(42b)을 통해 제1 챔버(A)로 공급된다. 통로(10b)로부터의 저속 클러치 압력(P_L/C)은 제2 구멍(42c)을 통해 제2 챔버(B)로 공급된다. 원심 압력 상쇄 챔버(C)는 제3 구멍(42d)을 통해 유체를 수용한다. 클러치 피스톤(43)은 클러치 피스톤(43) 및 격벽 피스톤(44)이 피스톤 행정 방향으로 일체로 이동하도록 소정 간격의 동축 원으로 배치된 핀(50)들에 의해 격벽 피스톤(44)과 일체로 연결된다. 스페이서(51)가 각 핀(10)에 장착되어 클러치 피스톤(43) 및 격벽 피스톤(44)이 그 사이에 틈을 형성하게 한다.

결합 용량 선택기 밸브(31)가 고속 클러치 압력(P_H/C)이 그에 인가되지 않는 통상 조건에 있을 때, 통로(10b)는 스프링(31a)에 의해 개방되어 저속 클러치 압력(P_L/C)이 통로(10b)를 통해 제2 챔버(B)에 인가되게 한다. 고속 클러치 압력(P_H/C)이 결합 용량 선택기 밸브(31)에 인가되면 결합 용량 선택기 밸브(31)의 포트 연결 조건이 통로(10b)를 폐쇄하고 제2 챔버(B)를 결합 용량 선택기 밸브(31)의 배출 포트와 연통시키도록 변경된다. 그러므로 제2 챔버(B)의 가압 유체는 결합 용량 선택기 밸브(31)의 배출 포트를 통해 배출된다.

다음에 본 발명에 의한 저속 클러치(L/C)의 결합 용량 선택 제어가 설명된다.

자동 변속기가 제1, 제2 및 제3 속도 중 어느 하나에 있을 때 저속 클러치(L/C)에 인가되는 저속 클러치 압력(P_L/C)은 통로(10a)를 통해 저속 클러치(L/C)의 제1 챔버(A)에 항상 인가디고, 결합 용량 선택기 밸브(31)의 작동에 따라 통로(10b)를 통해 제2 챔버(B)에 선택적으로 인가된다.

도2의 결합 논리표로부터 명확하듯이 자동 변속기의 제1 및 제2 속도가 선택될 때 고속 클러치(H/C)의 결합을 수립하는 고속 클러치 압력(P_H/C)은 발생되지 않는다. 그러므로 제1 또는 제2 속도가 선택될 때 고속 클러치 압력(P_H/C)은 결합 압력 용량 선택기 밸브(31)에 인가되지 않고, 통로(10b)는 스프링(31a)에 의해 개방된다. 따라서 제1 속도 또는 제2 속도가 선택되었을 때 저속 클러치 압력(P_L/C)은 통로(10b)를 통해 제2 챔버(B)에 공급된다.

반대로 자동 변속기의 제3 속도가 선택되었을 때 도2의 결합 논리표로부터 명확하듯이 고속 클러치 압력(P_H/C)이 발생된다. 고속 클러치 압력(P_H/C)은 결합 용량 선택기 밸브(31)의 포트 연결 조건을 변경시키기 위해 결합 용량 선택기 밸브(31)에 인가된다. 포트 연결 조건의 이 변경에 의해 제2 챔버(B)와 통로(10a) 사이의 연통이 차단되고, 제2 챔버(B)는 결합 용량 선택기 밸브(31)의 배출 포트와 연통된다. 그러므로 제2 속도가 선택될 때 저속 클러치 압력(P_L/C)은 제2 챔버(B)에 공급되지 않는다.

본 발명에 의한 저속 클러치(L/C)의 이 제어 배열에서 자동 변속기의 제1 또는 제2 속도가 선택되었을 때 저속 클러치(L/C)의 결합 용량은 저속 클러치(L/C)의 제1 및 제2 챔버(A B) 모두에 저속 클러치 압력을 공급함으로써 제1 또는 제2 속도에서 필요한 요구량을 만족시키도록 증가된다. 한편 제3 속도가 선택되면 저속 클러치(L/C)의 결합 용량은 저속 클러치 압력을 단지 저속 클러치(L/C)의 제1 챔버(A)로만 공급함에 의해 제3 속도에서 필요한 요구량을 만족시키도록 감소된다.

본 발명에 의한 저속 클러치(L/C)가 자동 변속기의 각 선택된 속도의 요구 토크 분배비에 따라 그 결합 용량을 가변시키도록 배열되므로 저속 클러치(L/C)를 종래의 설계와 같이 큰 치수로 설계하지 않고 단순하고 소형으로 설계하는 것이 가능하다. 이는 저속 클러치가 장착 공간을 용이하게 보장하고 원가의 장점을 크게 하도록 소형이고 염가로 설계되는 것을 가능하게 한다. 또한 본 발명에 의한 저속 클러치(L/C)가 소형으로 생산되므로 저속 클러치(L/C)에 기인한 시프트 충격은 작아진다. 따라서 저속 클러치 압력(P_L/C)은 요구 토크 분배비가 작은 제3 속도로의 또는 그로부터의 시프트중 그와 같이 작은 값으로 설정되지 아니할 수도 있다. 또한 클러치 작업 압력이 미세하게 제어되지 않을지라도 저속 클러치(L/C)에 기인한 시프트 충격은 작게 유지되고 시프트 제어는 용이하게 수행될 수 있다. 또한 저속 클러치 압력(P_L/C)의 공급원 압력이 약간 변동될지라도 본 발명에 의한 저속 클러치(L/C)를 사용하는 시프트 변경은 시프트 변경의 수행을 변동시킴이 없이 안정하게 유지된다.

이하에 본 발명에 의한 저속 클러치(L/C)의 원심 압력 상쇄 작동 방식이 설명된다.

저속 클러치(L/C)가 결합되지 않는 경우에도 제1 및 제2 챔버(A, B)에 남아있는 유체가 저속 클러치(L/C)의 회전에 기인한 원심력을 수용하고, 그러므로 원심 압력이 제1 및 제2 챔버(A, B)의 각각에 발생된다. 제1 챔버(A)에 발생된 원심 압력은 저속 클러치(L/C)가 결합되는 방향을 향해 클러치 피스톤(43)을 가압하도록 도4에 도시된 압력 수용 영역(X)에 인가된다. 제2 챔버(B)에 발생된 원심 압력은 저속 클러치(L/C)의 결합된 방향을 향해 클러치 피스톤(42)을 가압하도록 도4에 도시된 압력 수용 영역(Y)에 인가된다. 그러므로 저속 클러치(L/C)가 비작동 조건하에 놓일지라도 저속 클러치(L/C)는 제1 및 제2 챔버(A, B)의 원심 압력에 의해 초래된 클러치 피스톤(43)의 약간의 가압력에 의해 저속 클러치(L/C)가 미끄러지면서 회전하는 항력을 발생시키는 경향이 있다. 그러나 본 발명에 의한 저속 클러치(L/C)는 원심력이 원심 압력 상쇄 챔버(C)내의 유체에 인가되어 원심 압력 상쇄 챔버(C)내에 원심 압력을 발생시키도록 배열된다. 원심 압력 상쇄 챔버(C)내에 발생된 원심 압력은 도4에 도시된 압력 수용 영역(X+Y)에 인가되어 클러치 피스톤(43)을 저속 클러치(L/C)가 분리되는 방향을 향해 가압한다. 그러므로 제1 및 제2 챔버(A, B)에 발생된 가압력은 저속 클러치(L/C)의 항력을 방지하도록 원심 압력 상쇄 챔버(C)에 발생된 가압력에 의해 상쇄된다.

본 발명은 전술한 구성에 의해 단순하고 소형이며 염가인 저속 클러치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims

자동 변속기는 회전 클러치 장치를 포함하는 복수의 마찰 요소들과 선택적으로 결합함에 의해 소정의 시프트 위치를 발생시키고, 회전 클러치 장치는 상이한 요구 토크 분배비를 각각 갖는 복수의 시프트 위치에 결합되는 자동 변속기용 회전 클러치 장치에 있어서,

클러치 드럼과,

제1, 제2 및 제3 구멍들을 갖고 상기 클러치 드럼과 일체인 내부 실린더와,

상기 클러치 드럼 및 상기 내부 실린더 사이에 활주가능하게 배치된 클러치 피스톤과, 상기 클러치 피스톤과 상기 클러치 드럼 및 상기 내부 실린더에 의해 한정되는 클러치 피스톤 챔버와,

클러치 피스톤 챔버를 상기 클러치 피스톤으로부터 이격된 제1 챔버와 상기 클러치 피스톤에 인접한 제2 챔버로 분할하도록 클러치 피스톤 챔버에 활주가능하게 배치되는 격벽 피스톤과,

상기 클러치 피스톤을 통해 상기 격벽 피스톤에 대향 배치된 격벽과,

자동 변속기의 선택된 시프트 위치에 따라 제1 챔버 및 제2 챔버에 유압을 선택적으로 공급하는 유압 공급 수단을 포함하고,

상기 격벽 피스톤은 상기 클러치 피스톤의 외경보다 작은 외경을 갖고, 제1 및 제2 챔버들은 제1 및 제2 구멍들을 통해 유압을 수용하고,

상기 격벽은 상기 클러치 드럼 및 상기 내부 실린더 사이에 배치되고, 상기 클러치 피스톤의 외경과 대략 같은 외경을 갖으며, 원심 압력 상쇄 챔버가 상기 격벽과 상기 내부 실린더와 상기 클러치 피스톤에 의해 한정되고, 제3 구멍을 통한 유압을 수용하는 것을 특징으로 하는 회전 클러치 장치.
제1항에 있어서, 각각 상이한 요구 토크 분배비를 갖는 시프트 위치들의 수가 3 이상일 때, 클러치 피스톤 챔버에 배치될 상기 격벽 피스톤들의 수는 증가되어 요구 토크 분배비들의 수에 적응하고, 상기 격벽 피스톤들은 각 격벽 피스톤의 외경이 상기 클러치 피스톤으로부터 이격되어 작아지도록 배열되는 것을 특징으로 하는 회전 클러치 장치.
제1항에 있어서, 스페이서가 상기 클러치 피스톤 및 상기 격벽 피스톤 사이에 배치되어 유압이 상기 클러치 피스톤의 전체 압력 수용 영역에 인가되게 하는 것을 특징으로 하는 회전 클러치 장치.
제2항에 있어서, 스페이서가 상기 클러치 피스톤들 사이에 배치되어 유압이 상기 격벽 피스톤의 전체 압력 수용 영역에 인가되게 하는 것을 특징으로 하는 회전 클러치 장치.
제1항에 있어서, 상기 클러치 피스톤은 상기 격벽 피스톤과 연결되어 상기 피스톤들이 그 행정 방향으로 일체로 이동하게 하는 것을 특징으로 하는 회전 클러치 장치.
제1항에 있어서, 상기 유압 공급 수단은 선택된 시프트 위치에 따라 제2 챔버로의 유압 공급을 제어하는 결합 용량 선택기 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 클러치 장치.
제1항에 있어서, 상기 격벽은 상기 내부 실린더에 고정된 스냅 링에 의해, 회전 클러치가 결합되는 방향을 향한 그 이동이 제한되는 것을 특징으로 하는 회전 클러치 장치.
각각 상이한 요구 토크 분배비를 갖는 복수의 시프트 위치들 중 하나가 선택될 때 결합되고, 자동 변속기의 축상에서 회전하는 자동 변속기용 회전 클러치 장치에 있어서,

회전 클러치 장치의 결합을 수립하기 위해 자동 변속기의 축 주위로 활주하는 피스톤 수단과,

결합 방향으로 상기 피스톤 수단을 활주시키기 위해 유압이 인가되는 제1 챔버를 한정하는 수단과,

결합 방향으로 상기 피스톤 수단을 활주시키는 유압을 수용하고, 외경은 상기 제1 챔버의 외경보다 큰, 상기 피스톤 수단과 상기 제1 챔버 사이에 형성된 제2 챔버를 한정하는 수단과,

제1 및 제2 챔버들의 회전에 의해 상기 제1 및 제2 챔버들에서 발생된 원심 압력의 힘들의 합에 대응하는 힘에 의해 상기 피스톤 수단을 가압하는 원심 압력 상쇄 챔버를 한정하는 수단과,

자동 변속기의 선택된 시프트 위치에 따라 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버에 유압을 선택적으로 공급하는 유압 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 클러치 장치.