KR19980050511A - 자동차의 자동변속기용 피스톤내 잔압 배출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 자동변속기용 피스톤내 잔압 배출장치를 개시한다. 개시된 본 발명은, 유압에 의해 전진되어 클러치 플레이트(2)와 드라이브 플레이트(3)를 결합시키는 피스톤(1)에 내외부를 관통하도록 형성되고, 내부에서 외부로 갈수록 점진적을 직경이 길어지는 테이퍼 형상이며, 직경이 넓은 장경부의 내주에 코킹부(12)가 형성된 배출홈(11); 상기 배출홈(11)내에 이동가능하게 끼워져, 피스톤(1) 내부의잔압에 의해 이동되고, 배출홈(11)의 단경부보다는 길고 장경부보다는 짧은 직경을 갖으며, 상기 코킹부(12)에 걸려서 배출홈(11)의 장경부를 통해 이탈되지 않는 체크볼(4)로 구성되어, 상기 피스톤(1)의 내부에 형성되는 잔압을 피스톤(1)의 외부로 배출시키는 장치로서, 상기 배출홈(11)의 단경부에 체크 볼(4)을 장경부 방향으로 탄력지지하는 스프링(7)이 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 자동변속기용 피스톤내 잔압 배출장치

본 발명은 자동차의 자동변속기용 피스톤내 잔압 배출장치에 관한 것으로서,보다 구체적으로는 유압에 의해 이동되어 클러치와 플레이트를 마찰결합시키는 피스톤내에 잔류하는 압력을 배출시키는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 기관은, 기관의 탄성영역(elastic range of engines), 즉 기관성능곡선에서 최대 회전력을 발생시키는 회전속도에서부터 최대 출력을 발생시키는회전속도까지를 일컫는 기관의 탄성영역내에서 주로 운전되도록 설계되어 있으며, 발진시, 가속시 및 등반시에 구동륜의 최대 견인력이나 최대 출력을 필요로 한다. 그러나 변속비가 1이하일 경우, 즉 기관의 회전속도에 비해 출력축 회전속도가 같거나 높을 경우엔 가속 능력과 등반 능력이 크게 저하되므로 기관과 구동륜 사이에 변속기를 설치하여 기관의 출력과 회전속도를 구동륜에 필요한 수준으로 변환시키고 있다. 다시 말하면 변속기는 기관의 토크 및 회전속도를 변환시켜 전달하고, 정차시 기관의 공전운동을 가능하게 하며, 구동륜의 회전방향을 변환시켜 후진을 가능하게 한다.

이러한 변속기는 변속 방식에 따라 수동 변속기와 자동 변속기로 대별할 수 있는데, 수동 변속기의 경우는 운전자가 부하상태 및 차속에 적절한 상태로 변속조작을 해야하는 것인데 반하여 자동 변속기는 수동식 클러치 조작기구가 생략되어있어서 운전자가 가속 페달만 조작하여 차량의 주행 속도를 가감할 수 있도록 만들어진 것으로, 운전이 간편하고 편안하다는 장점 이외에도 엔진이나 구동장치에 무리한 힘이나 충격이 전달되지 않는다는 등의 좋은점이 많아 보급이 급속히 확대되고 있는 실정에 있다.

상술한 바와 같은 자동 변속기는 통상, 유체 토크 컨버터와 유성기어장치를 조합하고 유압제어장치를 이용하여 운전 조건과 기관의 부하에 따라 자동 변속하도록 구성되어 있고, 이를 간단히 살펴보면 다음과 같다.

일반적인 4단 자동 변속기는 엔진의 크랭크축에 연결되어 발진 클러치로서의 기능과 회전 토크를 증가시키는 역할을 하는 유체 토크 컨버터, 이 유체 토크 컨버터의 다음에 설치되어 회전력과 회전속도를 변환시키며 경우에 따라서는 회전방향을 변환시키는 유성기어장치, 유성기어장치를 차속이나 운전 조건에 맞추어 자동 또는 수동으로 유압을 변환하여 조작하는 유압제어장치, 상기 장치들을 에워싸고 있는 하우징 및 모드, 예컨대 파킹, 후진 및 전진고속주행 등과 같은 모드를 선택하기 위한 선택 레버의 구성을 가지고 있다.

유체 토크 컨버터는 펌프 임펠러, 터빈 러너, 스테이터 등의 3개의 날개차로 구성되어 있으며, 펌프 임펠러는 엔진의 크랭크축에 의해 구동되고, 터빈 러너는 변속기 입력축에, 그리고 스테이터는 일방향 클러치를 거쳐 하우징에 각각 장치되어 있으며, 내부에는 오일이 들어 있다.

유성기어장치는 선기어와, 링기어와, 유성기어 캐리어와, 이들 기어들을 구동 또는 피동축에 연결하거나 고정하기 위한 마찰작동요소를 포함하고 있다. 상기 마찰작동요소로는 클러치, 브레이크, 일방향 클러치가 사용되며, 이들 마찰작동요소는 유압제어장치에 의해 작동하면서 선기어, 링기어 및 유성기어 캐리어를 선택적으로 구동시키거나 피동축에 연결 또는 고정하도록 되어 있으며, 이와 같은 작용에 의해 유체 토크 컨버터를 통하여 입력되는 엔진의 회전속도 및 회전력이 증속되거나 감속되고 경우에 따라서는 회전 방향이 바뀌어 추진축의 종감속기어장치로 전달되는 바,이와 같은 차속 및 부하 상태에 따른 변속 작용을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

① N레인지(중립)

이 레인지는 모든 마찰작동요소가 작동하지 않아 유성기어세트를 이루는 구성 요소, 즉 선기어, 링기어 및 유성기어 캐리어가 자유롭게 회전하는 상태가 되므로 입력축의 동력은 출력축에 전달되지 않는다.

② P레인지(주차)

이 레인지는 ①항의 N레인지와 기능적으로는 같지만, 시프트 레버를 P레인지로 하면 오일 디스트리뷰터의 바깥쪽 톱니바퀴에 파킹 홀이 끼워짐과 아울러 출력축이 기계적으로 고정된다. 또 저속 후진 브레이크가 작용하여 뒤 유성기어 캐리어를 고정한다.

③ D레인지(1속상태)

이 레인지에서는 전진용 클러치와 일방향 클러치가 작용한다. 따라서 동력은 제 2 유성기어세트의 선기어로 입력되는데, 이때 유성기어 캐리어가 일방향 클러치에 의해 고정되어 있으므로 선기어로 입력된 동력은 링기어 캐리어를 통하여 출력축으로 감속 전달된다.

④ D레인지(2속상태)

이 레인지에서는 전진용 클러치와 2-4단 브레이크가 작용한다. 따라서 동력은 제 2 유성기어세트의 선기어로 입력되는데, 링기어가 자유롭게 회전하는 상태에 있게되므로 선기어로 입력된 동력은 유성기어 캐리어로 전달되나, 제 1 유성기어세트의 선기어가 제 1 브레이크에 의해 고정되어 있으므로 그의 유성기어 캐리어를 통하여 소정의 속도로 감속되어 제 2 유성기어세트의 링기어로 전달된다. 여기서 제2 유성기어세트를 보면, 그의 선기어와 링기어의 양측을 통한 동력의 입력이 있게되는데, 이와 같이 입력된 동력은 유성기어 캐리어를 거쳐 링기어를 통하여 출력축으로 전달된다. 이 레인지에서도 동력은 감속은 있으나, 제 2 유성기어세트의 선기어로 입력이 있음으로써 1속의 경우보다는 빠른 속도를 얻을 수 있다.

⑤ D레인지(3속상태)

이 레인지에서는 전진용 클러치와 코우스팅 클러치가 작용한다. 따라서 동력은 제 1 유성기어세트의 유성기어 캐리어와, 제 2 유성기어세트의 선기어로 동시에 입력된다. 이때, 제 1 유성기어세트의 유성기어 캐리어로 입력된 동력은 그의 선기어와 링기어가 자유 상태에 있으므로 유성기어 캐리어를 통하여 링기어로 전달된다.

이와 같은 동력 전달의 과정을 통하여 제 2 유성기어세트에서는 선기어와 링기어를 통한 동력의 입력이 있게 되므로, 이 제 2 유성기어세트가 직결되어 입력된 동력의가감없이 유성기어 캐리어를 통하여 그대로 출력축으로 전달된다.

⑥ D레인지(4속상태)

이 레인지에서는 전진용 클러치와 2-4단 브레이크가 작용한다. 따라서 동력은 제 1 유성기어세트의 유성기어 캐리어로 입력되는데, 이때 이 유성기어세트의 선기어가 2-4단 브레이크에 의해 고정되어 있으므로 링기어를 통하여 증속 출력된다.

이와 같이 링기어를 통하여 출력되는 동력은 제 2 유성기어세트의 선기어와 링기어가 자유롭게 회전할 수 있는 상태에 있으므로, 동력의 증,감속 없이 제 1 유성기어세트에서 중속된 상태로 출력축으로 전달되어 오버 드라이브를 이루는 것이다.

⑦ R레인지(후진)

이 레인지에서는 후진용 클러치와, 저속 및 후진용 브레이크가 작용한다. 따라서 동력은 제 1 유성기어세트의 선기어로 입력된다. 이때, 유성기어 캐리어가 저속 및 후진용 브레이크에 의해 고정되어 있으므로 선기어로 입력된 동력은 그 방향이 바뀌어 감속된 상태로 링기어를 통하여 출력축으로 전달된다. 따라서 언더 드라이브 상태의 후진이 이루어지는 것이다.

상기와 같이, 각 클러치와 브레이크를 작동시켜 각각의 속도단을 조합시키는 변속동작은 오일펌프에서 발생된 유압으로 이루어진다. 즉, 자동 변속기는 유압을 차량의 주행속도와 엔진 부하, 및 변속레버의 위치에 따라 유압을 제어하는 장치와, 이러한 유압 제어장치의 동작을 전자적으로 제어하는 트랜스미션 제어 유니트를 포함하고 있다.

상기의 유압에 의해 작동되는 피스톤 및 다판 클러치가 도 1에 단면도로 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 다판 클러치는 클러치 허브와 클러치 드럼 사이에 끼워져 있고, 유압에 의해 다판 클러치를 작동시키는 피스톤(1)이 축상에 이동가능하게 끼워져 있다. 피스톤(1)의 후면에는 유압이 제공되는 유압통로(6)가 연결되어, 이 유압통로(6)에서 선택적으로 제공되는 유압에 의해 전진 및 후퇴동작을 하도록 되어 있다. 또한, 피스톤(1)의 하단에는 유압 중단시, 피스톤(1)을 원위치로 복귀시키기 위한 리턴 스프링(5)이 연결되어 있다.

한편, 상기 축상에 클러치 허브(3)가 스플라인결합되어 함께 회전하도록 되어 있으며, 클러치 드럼(4)은 축에 연결되어 있지 않도록 끼워져 있다.

다판 클러치는 클러치 플레이트(2)와 드라이브 플레이트(3)로 구성되어 있고,클러치 플레이트(2)가 피스톤(1)에 의해 드라이브 플레이트(3)와 마찰결합하게 되므로써, 동력전달이 이루어지도록 되어 있다.

한편, 피스톤(1)에 가해지는 유압의 제공이 중단되어, 피스톤(1)의 내부에 잔류 압력이 발생되거나, 또는 다판 클러치의 회전운동으로 자연적으로 피스톤(1)의 내부에 잔류 압력이 발생하게 된다. 이와 같이, 피스톤(1)의 내부에 잔류 압력이 형성되면, 유압에 의해 피스톤(1)이 전진운동을 할 때, 잔류 압력에 의해 피스톤(1)이 정해진 스트로크만큼 전진하지 못하게 되어, 클러치 플레이트(2)와 드라이브 플레이트(3)를 완전결합시키지 못하게 된다. 따라서, 정해진 속도비로 동력전달이 이루어지지 않는 사태가 발생된다.

이를 방지하기 위해서, 자동변속기의 피스톤(1)에는 피스톤(1) 내부의 잔류압력을 외부로, 즉 유압이 제공되는 방향과 반대방향으로 배출시키는 장치가 필수적으로 구비되고, 도 1에 종래의 피스톤내 잔압 배출장치가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 피스톤(1)에 내부와 외부를 연통시키는 배출홈(11)이 형성되는데, 이 배출홈(11)은 내부를 향한 부분보다 외부를 향하는 부분의 직경이 더 넓은 테이퍼 형상으로 이루어져 있다. 배출홈(11)내에 잔압에 의해 이동되는 체크 볼(4)이 이동가능하게 끼워져 있는데, 체크 볼(4)의 직경은 배출홈(11)의 단경부보다는 긴 반면에 장경부보다는 짧아서, 배출홈(11)의 장경부를 통해 이탈될 수가 있다.

따라서, 잔압에 의해 이동되는 체크 볼(4)이 배출홈(11)의 장경부를 통해 이탈되는 것을 방지하기 위해서, 장경부의 내주에는 코킹부(12:caulking)가 형성되어 있다.

상기와 같이 구성되어서, 피스톤(1)내에 형성된 잔압이 일정 이상으로 상승되면, 이 잔압이 체크 볼(4)을 배출홈(11)의 장경부 방향으로 밀게 되어, 체크 볼(4)와 배출홈(11) 사이를 통해 잔압이 피스톤(1)의 외부로 배출된다.

그러나, 종래의 피스톤내 잔압 배출장치는, 단순히 체크 볼(4)이 잔압에 의해 테이퍼 형상의 배출홈(11)내를 왕복이동하면서 잔압을 배출시키는 방식이기 때문에, 만일 배출홈(11)과 체크 볼(4) 사이에 이물질이 끼이게 되면, 체크 볼(4)이 그 위치에서 고정되어, 잔압에 의해서도 체크 볼(4)은 배출홈(11)의 장경부 방향으로 이동되지 못하게 된다.

따라서, 잔압의 배출이 전혀 이루어지지 않게 되어, 피스톤(1)의 내부에는 잔압이 그대로 형성된 상태로 있게 되고, 유압에 의해 피스톤(1)의 전진운동이 시작되어도, 잔압에 의해 피스톤(1)은 정해진 스트로크만큼 전진하지 못하게 된다.

이로 인하여, 클러치 플레이트(2)와 드라이브 플레이트(3)는 완전결합되지 못하게 되어, 동력전달이 제대로 이루어지지 못하게 되는 문제점이 발생되었다.

따라서, 본 발명은 종래의 피스톤내 잔압 배출장치로 인해 야기되는 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 체크 볼과 배출홈 사이에 이물질이 끼어도, 잔압이 배출홈과 체크 볼 사이를 통과하여 배출될 수 있도록 하여, 피스톤의 전진 운동에 장애를 없앨 수 있는 자동차의 자동변속기용 피스톤내 잔압 배출장치를 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 종래의 자동변속기용 피스톤내 잔압 배출장치를 나타낸 단면도

도 2는 본 발명에 따른 자동변속기용 피스톤내 잔압 배출장치를 나타낸 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 - 피스톤 2 - 클러치 플레이트

3 - 드라이브 플레이트 4 - 체크 볼

6 - 유압통로 7 - 스프링

11 - 배출홈 12 - 코킹부

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 유압에 의해 전진되어 클러치 플레이트와 드라이브 플레이트를 결합시키는 피스톤에 내외부를 관통하도록 형성되고, 내부에서 외부로 갈수록 점진적을 직경이 길어지는 테이퍼 형상이며, 직경이 넓은 장경부의 내주에 코킹부가 형성된 배출홈; 상기 배출홈내에 이동가능하게 끼워져, 피스톤 내부의 잔압에 의해 이동되고, 배출홈의 단경부보다는 길고 장경부보다는 짧은 직경을 갖으며, 상기 코킹부에 걸려서 배출홈의 장경부를 통해 이탈되지 않는 체크 볼로 구성되어, 상기 피스톤의 내부에 형성되는 잔압을 피스톤의 외부로 배출시키는 장치로서, 상기 배출홈의 단경부에 체크 볼을 장경부 방향으로 탄력지지하는 스프링이 설치된 것을 특징으로 한다.

상기된 본 발명의 구성에 의하면, 체크 볼이 스프링에 의해 피스톤의 외부방향으로 항상 탄력지지를 받기 때문에, 체크 볼은 장경부에 밀착된 상태로 유지되어 항상 배출홈을 개방시키고 있으므로, 잔압이 배출되지 않게 되는 사태는 전혀 발생되지 않게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

[실시예]

도 2는 본 발명에 따른 자동변속기의 피스톤내 잔압 배출장치를 나타낸 단면도이다.

참고로, 본 실시예의 구성을 설명함에 있어, 명세서의 서두에서 설명된 종래의 기술과 동일한 부분에 대해서는 설명의 중복을 피하기 위하여 반복설명은 생략하고 개선된 부분만을 주로하여 설명하며, 또한 동일부번을 사용한다.

도시된 바와 같이, 유압통로(6)에서 제공된 유압에 의해 전진된 피스톤(1)은 클러치 플레이트(2)를 밀어서 드라이브 플레이트(3)와 결합시키게 된다. 또한, 전진된 피스톤(1)을 원위치로 복귀시키는 리턴 스프링(5)이 피스톤(1)의 내측면에 연결된다.

한편, 피스톤(1) 내부에 형성된 잔압을 피스톤(1)의 외부로 배출하기 위한 배출홈(11)이 피스톤(1)의 내외부를 관통하도록 형성되는데, 특히 배출홈(11)은 내부에서 외부로 갈수록 직경이 점진적으로 길어지는 테이퍼 형상으로서, 내부를 향하는 부분이 단경부를 이루게 되고, 외부를 향하는 부분이 장경부를 이루게 된다.

잔압에 의해 장경부 방향으로 이동되는 체크 볼(4)이 배출홈(11)내에 이동가능하게 끼워지는데, 체크 볼(4)의 직경은 단경부보다는 긴 반면에 장경부보다는 짧아서, 장경부를 통해 빠질 수가 있다. 따라서, 배출홈(11)의 장경부 내주에는 코킹부(12)가 형성되어, 이 코킹부(12)에 의해 체크 볼(4)의 이탈이 방지된다.

여기서, 본 발명에서는 체크 볼(4)이 항상 장경부쪽에 위치되도록 하여, 체크볼(4)과 배출홈(11) 사이로 잔압이 이동될 수 있도록 한다. 즉, 체크 볼(4)을 장경부 방향으로 탄력지지하는 스프링(7)이 단경부에 끼워진다. 따라서, 체크 볼(4)은 스프링(7)에 의해 장경부 방향으로 탄력지지를 받게 되어, 코킹부(12)에 밀착된 상태로 유지된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예의 동작을 상세히 설명한다.

피스톤(1)의 내부에 잔압이 형성되면, 이 잔압은 배출홈(11)을 통해 피스톤(1)의 외부로 배출된다. 이때, 체크 볼(4)은 스프링(7)에 의해 장경부 방향으로 탄력지지를 받고 있으므로, 체크 볼(4)과 배출홈(11) 사이는 항상 개방되어 있는 상태이고, 따라서 잔압의 이동통로는 항상 확보된 상태이다.

또한, 피스톤(1)이 유압에 의해 전진할 때, 체크 볼(4)은 유압에 의해 스프링(7)을 압축시키면서 단경부 방향으로 이동하게 되므로, 유압통로(6)에서 피스톤(1)으로 가해지는 유압이 배출홈(11)내로 일부가 수용되면서 완충된다. 따라서, 피스톤(1)의 전진동작은 부드럽게 이루어져, 변속충격이 억제된다. 즉, 본 발명에서 제시된 스프링(7)에 의해 체크 볼(4)이 축압기능도 같이 수행하는 효과를 발휘하게 된다.

상기된 바와 같이 본 발명에 의하면, 체크 볼(4)이 스프링(7)에 의해 배출홈(11)의 장경부 방향으로 탄력지지를 받게 되므로써, 잔압의 이동통로인 체크 볼(4)과 배출홈(11) 사이가 항상 확보되어, 잔압의 배출이 확실하게 이루어진다. 따라서, 피스톤(1)의 전진운동이 잔압에 의해 장애를 받지 않게 되어, 클러치 및 드라이브 플레이트(2, 3)의 결합동작이 확실하게 이루어져, 정확한 동력전달이 수행된다.

또한, 전술된 바와 같이, 스프링(7)에 의해 탄력지지를 받는 체크 볼(4)이 피스톤(1)으로 가해지는 유압의 일부를 수용시켜 일종의 축압기능도 발휘하게 되므로써, 피스톤(1)의 전진동작이 부드럽게 진행되어, 변속충격도 억제시킬 수가 있게 된다.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (1)

1. 유압에 의해 전진되어 클러치 플레이트와 드라이브 플레이트를 결합시키는 피스톤에 내외부를 관통하도록 형성되고, 내부에서 외부로 갈수록 점진적을 직경이 길어지는 테이퍼 형상이며, 직경이 넓은 장경부의 내주에 코킹부가 형성된 배출홈; 상기 배출홈내에 이동가능하게 끼워져, 피스톤 내부의 잔압에 의해 이동되고, 배출홈의 단경부보다는 길고 장경부보다는 짧은 직경을 갖으며, 상기 코킹부에 걸려서 배출홈의 장경부를 통해 이탈되지 않는 체크 볼로 구성되어, 상기 피스톤의 내부에 형성되는 잔압을 피스톤의 외부로 배출시키는 장치로서, 상기 배출홈의 단경부에 체크 볼을 장경부 방향으로 탄력지지하는 스프링이 설치된 것을 특징으로 하는 자동차의 자동변속기용 피스톤내 잔압 배출장치.