KR20000043503A - 자동 변속기용 클러치의 원심 유압 제거 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 변속기에 구비되는 클러치에 관한 것으로서, 특히 클러치 작동 해제후, 작동 유압이 신속히 해제되도록 함으로써 클러치 작동 제어가 용이하게 이루어지도록 한 자동 변속기용 클러치의 원심 유압 제거 구조에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명은, 피스톤과 리테이너 사이에 유압실이 형성되어 유압의 작용력에 의해 피스톤이 이동되면서 클러치 디스크를 단속토록 구성된 자동 변속기용 클러치에 있어서, r_i가 회전 중심으로부터 유압실의 내면까지의 거리이고, r_o회전 중심으로부터 유압실의 외면까지의 거리이면, 상기 유압실에 유압을 공급토록 상기 리테이너에 형성된 유압 공급홀의 위치(r_h)는,

에 의해 결정됨으로써, 클러치 작동 해제시 원심 유압에 의한 힘이 0(Zero)이 되어 클러치를 보다 신속하고 정확하게 제어할 수 있게 된다.

Description

자동 변속기용 클러치의 원심 유압 제거 구조

본 발명은 자동 변속기에 구비되는 클러치에 관한 것으로서, 특히 클러치 작동 해제후, 작동 유압이 신속히 해제되도록 함으로써 클러치 작동 제어가 용이하게 이루어지도록 한 자동 변속기용 클러치의 원심 유압 제거 구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 자동 변속기는 토크 컨버터와, 상기 토크 컨버터에 연결된 변속기어 메커니즘과, 차량의 운행 상태에 따라 상기 변속기어 메커니즘의 기어를 선택적으로 작동시키는 유압 제어 회로로 구성되어 있다.

상기 토크 컨버터는 엔진의 크랭크 샤프트에 직결된 임펠러와, 자동 변속기의 입력축에 직결된 터빈과, 일정한 작동 범위 내에서 상기 임펠러를 출발하여 터빈에 운동 에너지를 전달하고 회수되는 오일의 방향을 전환하여 다시 임펠러의 회전력을 증대하도록 하는 스테이터로 구성되어 있다.

상기와 같이 토크 컨버터의 임펠러로 전달된 엔진의 출력은 상기 터빈을 통해 변속기어 메커니즘으로 전달되는 바, 상기 변속기어 메커니즘은 다수의 선기어와 링기어 및 캐리어로 구성되는 유성 기어 장치로서, 상기 각 기어들의 회전을 적절히 제어함으로써 상기 기어들 간의 상대 운동에 의해 터빈으로부터 공급되는 회전력이 적절한 변속비로 변환되어 추진축으로 전달된다.

여기서, 상기 변속기어 메커니즘의 각 기어를 제어하기 위해서는 다수의 마찰부재를 사용하게 되는 바, 상기 마찰부재로는 일반적으로 프론트 클러치와, 리어 클러치, 로우-리버스 브레이크, 엔드 클러치 및 킥다운 브레이크를 사용하며, 상기와 같은 마찰부재는 엔진의 회전에 따라 동작되는 오일 펌프에 의해 발생된 유압에 의해 작동된다.

도 1 및 도 2는 상기한 마찰 부재중 자동 변속기용 클러치가 도시된 단면도이다.

도 1은 체크 볼식 클러치가 도시된 도면으로서, 그 구성은 회전 동력이 전달되는 샤프트(1)와, 상기 샤프트(1)에 결합되어 회전 동력을 전달받는 클러치 리테이너(2)와, 상기 클러치 리테이너(2)에 연결되어 회전하면서 회전 동력을 단속하는 클러치 디스크(3)와, 상기 클러치 디스크(3)와 접속 이격되면서 회전 동력을 전달하는 클러치 플레이트(4)와, 상기 클러치 디스크(3)를 유압에 의해 단속하는 클러치 피스톤(5)과, 상기 클러치 피스톤(5)을 원위치시키는 리턴 스프링(6)으로 구성된다.

그리고, 상기 클러치 피스톤(5)과 클러치 리테이너(2) 사이에는 유압공급로(7)와 연결된 유압실(A)이 형성되고, 클러치 피스톤(5)의 외주측에는 배유공(5a)이 형성되어 상기 유압실(A) 내에 유압이 제공될 때 닫히고 배출될 때 열리게 되는 첵 볼(10)이 설치되어 있다.

여기서, 상기 유압실(A) 내부에 존재하는 유체는 클러치 기구가 회전함에 따라 원심 유압이 발생하게 되고, 이 발생압이 상기 클러치 피스톤(5)을 작동하는 힘이 된다. 하지만, 클러치의 회전속도에 따라 원심 유압의 크기가 달라지고, 이에 따라 클러치 작동 시기가 변화되어 정확한 제어가 어려운 문제가 있다.

즉, 원심력으로 유압실(A) 내의 유압이 상승되면, 클러치 피스톤(5)과 클러치 디스크(4)의 작동 유압이 해제되었을 경우에도 클러치 디스크(4)가 클러치 플레이트(3)에 밀착되도록 하여 클러치 내부에 많은 양의 미끄럼 저항이 발생하게 된다. 이를 해결하기 위해서 리턴 스프링(6)의 반발력을 크게 하면 되나 이럴 경우 클러치 피스톤(5)을 작동시킬 때 유압이 필요 이상으로 커져 설계상의 어려운 문제를 초래하게 된다.

따라서, 클러치 피스톤(5)이나 클러치 리테이너(2)에 상기한 바와 같이 첵 볼(10)을 설치하여 유압이 작동하지 않을 때는 첵 볼(10)에 작용하는 원심력에 의해 배유공(5a)이 열려 잔류 유량이 빠져나가도록 하고 있다.

또한, 도 2는 밸런스 피스톤식 클러치가 도시된 도면으로서, 클러치 리테이너(12)와 클러치 피스톤(11) 사이에 작동 유압실(B)을 형성함과 동시에 클러치 피스톤(11)과 스프링 리테이너(13) 사이에도 해제 유압실(C)을 형성하여, 상기 두 유압실(B)(C)의 대항된 힘에 의해 작동 유압실(B)내의 원심 유압을 제거할 수 있도록 구성되어 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 체크 볼식과 밸런스 피스톤식 클러치는 유압실의 원심 유압에 의한 힘의 크기는 크게 줄여주고 있으나 클러치 기구의 회전수에 따라 잔류 유량이 변화하는 원심력이 존재하여 보다 정확한 클러치 작동 제어가 어려운 문제점이 발생되었다.

즉, 상기한 체크 볼식 클러치는 체크 볼이 배유공을 밀착되어 배유공이 개방되지 않을 경우 작동 불량 상태가 발생하게 되고, 배유공으로부터 그 이후의 유압실은 잔류 유량이 남아 그대로 원심 유압이 발생하게 된다.

또한, 상기 밸런스 피스톤식 클러치는 클러치 기구의 회전 속도에 따라 원심력의 차이가 발생하고, 피스톤의 양측으로 유압을 제공하게 됨에 따라 구조가 복잡해지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 클러치 피스톤과 리테이너 사이의 유압실에 압유를 공급하는 유압 공급홀의 위치를 적정하게 형성함으로써 클러치의 회전수와 관계없이 정확한 클러치 제어가 가능하도록 하는 자동 변속기용 클러치의 원심 유압 제거 구조를 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 자동 변속기용 클러치의 원심 유압 제거 구조는, 피스톤과 리테이너 사이에 유압실이 형성되어 유압의 작용력에 의해 피스톤이 이동되면서 클러치 디스크를 단속토록 구성된 자동 변속기용 클러치에 있어서, 상기 유압실에 유압을 공급토록 상기 리테이너에 형성된 유압 공급홀의 위치(r_h)는, 하기의 식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 클러치의 원심 유압 제거 구조.

여기서, r_i는 회전 중심으로부터 유압실의 내면까지의 거리이고,

r_o는 회전 중심으로부터 유압실의 외면까지의 거리이다.

도 1은 종래 기술에서 첵크 볼식 클러치의 단면도,

도 2는 종래 기술에서 밸랜스 피스톤식 클러치의 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 클러치의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 샤프트 52 : 클러치 리테이너

53 : 클러치 디스크 54 : 클러치 플레이트

55 : 클러치 피스톤 56 : 리턴 스프링

57 : 유압 공급통로 58 : 클러치 허브

K : 유압실

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 자동 변속기용 클러치의 원심 유압 제거 구조가 도시된 단면도이다.

본 발명의 클러치는 회전 동력을 전달하는 샤프트(51)와, 상기 샤프트(51)에 결합되어 회전 동력을 전달받는 클러치 리테이너(52)와, 상기 클러치 리테이너(52)에 연결되어 회전하면서 회전 동력을 단속하는 클러치 디스크(53)와, 상기 클러치 디스크(53)와 접속 이격되면서 클러치 허브(58)에 회전 동력을 전달하는 클러치 플레이트(54)와, 상기 클러치 리테이너(52)와의 사이에 형성된 유압실(K)에 작용되는 유압에 의해 상기 클러치 디스크(53)와 클러치 플레이트(54)를 접속 이격시키는 클러치 피스톤(55)과, 상기 클러치 피스톤(55)을 원위치시키는 리턴 스프링(56)으로 구성된다.

특히, 상기 클러치 리테이너(52)에는 유압 공급 통로(57)와 연결되어 있는 유압 공급홀(52a)이 형성되어 상기 유압실(K)에 유압을 공급하는 동시에 배출할 수 있도록 되어 있다.

여기서, 클러치 내부의 원심 유압은 유압 공급홀(52a)의 위치에 의해 변화되는 바, 유압 공급홀(52a)의 위치(r_h)가 회전 중심에 가까운 유압실(K)의 내면(r_i)으로 갈수록 원심 압력이 클러치 피스톤(55)을 미는 힘은 점차 커지게 된다.

이와 반대로 유압 공급홀(52a)의 위치가 회전 중심에서 먼 쪽인 유압실(K)의 외면(r_o)으로 갈수록 클러치 피스톤(55)을 당기는 힘이 점차 커지게 된다.

따라서, 유압 공급홀의 위치를 유압실(K)의 내면(r_i)과 외면(r_o) 사이에 적정하게 설정할 경우 원심 유압에 의한 힘이 0(Zero)이 되어 클러치 기구의 회전수와 관계없이 클러치 작동 해제의 정확한 제어가 가능하게 된다.

이와 같이 원심 유압이 최소화되도록 유압 공급홀(52a)의 위치(r_h)를 적정하게 설정하기 위한 식은 하기와 같다.

여기서, r_i는 회전 중심으로부터 유압실의 내면까지의 거리이고,

r_o는 회전 중심으로부터 유압실의 외면까지의 거리이다.

즉, 상기의 식에 의해 r_i가 5이고, r_o가 10이면, 유압 공급홀(52a)의 위치(r_h)는 회전 중심으로부터 7.94의 위치에 설정되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 식의 산출 근거를 설명하면, 원심 유압에 의한 피스톤에 작용하는 힘(F)은 이다.

여기서, 원심 유압은 이고, 미소면적 dA=2πrdr 이므로,

상기

따라서, 이다.

여기서, 원심 유압에 의한 힘 F = 0 되기 위한 유압 공급홀(52a)의 위치(r_h)를 구하면,

이므로,

결국, 유압 공급홀의 위치 이다.

따라서, 상기와 같은 유압 공급홀 결정식에 의해 유압실의 내면과 외면 사이에 적정하게 상기 클러치 리테이너(52)에 유압 공급홀(52a)을 형성하게 되면 클러치 작동 해제시 원심 유압에 의한 힘이 거의 없어지게 되고, 결국 피스톤은 리턴 스프링의 작용력에 의해 보다 신속하게 원위치되므로 보다 정확한 제어가 가능해지게 된다.

따라서, 상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명의 자동 변속기용 클러치의 원심 유압 제거 구조는 종래 기술과 같이 체크 볼이나 두 개의 유압실을 사용하지 않으므로 조립 구조가 간단해지고, 비용이 절감되는 이점을 제공하게 된다.

특히, 본 발명은 원심 유압을 완전히 제거하여 보다 정확한 클러치 작동 제어가 가능해지고, 이에 따라 변속감이 향상되게 하는 이점도 제공하게 된다.

Claims (1)

1. 피스톤과 리테이너 사이에 유압실이 형성되어 유압의 작용력에 의해 피스톤이 이동되면서 클러치 디스크를 단속토록 구성된 자동 변속기용 클러치에 있어서,

   상기 유압실에 유압을 공급토록 상기 리테이너에 형성된 유압 공급홀의 위치(r_h)는, 하기의 식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 클러치의 원심 유압 제거 구조.

   여기서, r_i는 회전 중심으로부터 유압실의 내면까지의 거리이고,

   r_o는 회전 중심으로부터 유압실의 외면까지의 거리이다.