KR20020051735A - 자동변속기의 클러치장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동변속기의 클러치장치에 관한 것으로, 디스크와 플레이트 사이의 접촉부위를 경사지게 형성하여 이들 사이의 접촉면적을 확장시킴으로써, 동일한 점유공간내에서 클러치의 토오크 전달용량을 증대시킬 수 있도록 하여 클러치장치의 설계시 토오크 전달용량을 고려함에 있어 유연한 대처를 가능하게 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 변속시 자동변속기의 입력축(10)과 유성기어장치의 해당요소 사이를 연결하여 동력전달을 가능하게 하도록 디스크(14)와 플레이트(16)를 포함하는 클러치장치에 있어서, 상기 디스크(14)와 플레이트(16)의 가장자리 접촉부위는 각각 동일한 방향으로 다소 경사진 형태의 경사부(14a,16a)를 형성하도록 된 것을 특징으로 한다.

Description

자동변속기의 클러치장치{clutch device for automatic transmission}

본 발명은 자동변속기의 클러치장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디스크와 플레이트의 외주면을 상호 경사지게 형성하여 동일한 공간내에 설치되는 디스크와 플레이트 사이의 접촉부위에 대한 면적을 증가시켜 클러치의 토오크 전달용량을 증대시킬 수 있도록 하는 자동변속기의 클러치장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 구비된 자동변속기는 주행중 스로틀의 개도와 차속이 변화되는 상태에 따라 변속비를 기설정된 변속패턴에 따라 추종할 수 있도록 전환시켜주는 것으로서, 주행중 변속에 대한 부담감을 줄여 운전의 편의성을 도모할 뿐만 아니라 발진과 가속 및 감속을 원활하게 하여 승차감을 향상시키도록 된 것이다.

그리고, 상기 자동변속기의 구성은, 엔진의 크랭크축과 변속기 사이에 위치하여 엔진으로부터 발생된 토오크를 증배시켜 변속기의 입력축으로 전달하는 토오크컨버터와; 다수의 기어류에 의해 소정의 기어열을 이룸과 더불어, 변속시 상기 해당 기어열과 변속기의 입력축 내지 변속기의 케이스 사이를 연결하여 동력의 전달 및 작동의 제한을 선택적으로 실시하는 다수의 마찰요소를 포함하고서 다단의 변속단을 형성하는 유성기어장치와; 수동변속시 선택된 변속모드 내지 자동변속시 기설정된 변속패턴으로의 동작을 위해 상기 유성기어장치의 해당 마찰요소에 대한 유압의 공급 및 해제를 절환시키는 소정의 방향절환 및 압력제어용 밸브류와, 이 밸브류를 설치함과 더불어 해당 마찰요소로의 유로를 형성하는 밸브바디를 포함하는 유압제어장치 및; 변속시 선택된 변속모드 내지 기설정된 변속패턴으로의 동작을 위해 상기 유압제어장치의 특정 밸브류들을 각각 온/오프제어 내지 듀티제어 하기 위해 해당 제어신호를 출력하는 변속제어장치를 포함하여 이루어진다.

따라서, 주행중 스로틀의 개도와 차속이 변화하게 되면, 상기 변속제어장치는 유압제어장치를 매개로 유성기어장치에서 출력되는 변속비가 기 설정된 변속패턴을 추종할 수 있도록 이를 제어하게 된다.

즉, 상기 유성기어장치의 기어열을 형성하는 각 기어부재와 연결된 클러치 내지 브레이크류의 마찰요소에는 상기 유압제어장치로부터 가해지는 유압에 의한 작동력이 전달되어 상기 기어열로부터 가변적인 변속비를 가지는 출력이 생성된다.

그런데, 상기와 같은 자동변속기의 유성기어장치에서 클러치와 브레이크류의 마찰요소는 변속시 해당 기어열을 변속기의 입력축 내지 변속기의 케이스와 연결하여 동력의 전달 및 작동을 제한하기 위해 한정된 공간을 가지는 상기 변속기의 케이스내에서 상기 유성기어장치와 함께 배설되어야 한다.

즉, 종래 클러치장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 자동변속기의 케이스(도시안됨)내에 중앙부위로 배치되는 입력축(10)상에 슬립이음방식으로 결합되어 이로부터 동력을 전달받는 리테이너(12)와, 이 리테이너(12)의 내주면에 외주면이 각각 슬립이음방식으로 결합되는 다수개의 디스크(14), 이 다수개의 디스크(14)들 사이에 개재됨과 더불어 유성기어장치의 해당요소와 동력전달이 가능하게 연결되는 허브(18)의 외주면상에 내주면이 슬립이음방식으로 결합되는 다수개의 플레이트(16)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 리테이너(12)에는 유압제어장치의 작동에 따라 공급되는 작동유로부터 압력을 받아 이동하여 상기 디스크(14)를 가압할 수 있도록 된 피스톤(20)이 설치되고, 이 피스톤(20)의 배면에는 작동유의 유입 및 유출을 허용하는 압력실(20a)이 형성되며, 상기 허브(18)와 피스톤(20) 사이의 공간에는 피스톤(20)을 탄발지지하는 리턴스프링(24)을 지지하는 스프링 리테이너(22)가 설치되어 있다.

따라서, 변속시 상기 유압제어장치의 작동에 따라 상기 리테이너(12)와 피스톤(20) 사이로 형성된 압력실(20a)에 작동유의 유압이 가해지면, 상기 피스톤(20)은 리턴스프링(24)의 탄발지지력을 이기고서 디스크(14)를 가압하여 플레이트(16)와 접촉되게 하는 데, 이 결과 상기 디스크(14)와 플레이트(16) 사이의 접촉부위에는 동력전달이 가능하게 되어, 상기 입력축(10)을 통해 전달되는 토오크는 상기 리테이너(12)와 디스크(14) 및 플레이트(16)를 거쳐 허브(18)로 전달되므로, 이 허브(18)와 연결된 유성기어장치의 해당요소에 토오크의 전달이 이루어진다.

한편, 상기와 같은 자동변속기에서는 변속시 유성기어장치중 특정 해당요소를 적절하게 동력전달이 가능하게 연결하여야만 가변적인 변속비를 얻을 수 있도록 되어 있는 바, 이 경우 변속기의 입력축(10)으로부터 전달되는 토오크를 충분히 특정 해당요소에 전달하기 위해서는 상기 클러치장치에 있어서 토오크 전달용량 및 열용량에 대한 설계가 관건이므로, 이 토오크 전달용량에 대한 설계사양에 따라 상기 자동변속기의 케이스에 대한 크기가 결정된다.

그런데, 상기의 경우에 있어 클러치장치에 대한 토오크 전달용량은 상기 피스톤(20)의 작용면에 가해지는 유압에 의한 힘과, 상기 리턴스프링(24)의 복원력및, 상기 디스크(14)와 플레이트(16)의 매수와 마찰계수, 그리고 상기 디스크(14)의 유효반경으로부터 결정되는 데, 상기 피스톤(20)에 작용하는 유압이외의 다른 설계인자들은 모두 상기 클러치장치에 있어서 자동변속기의 사양을 변경시키지 않고는 토오크 전달용량을 변화시킬 수 없으므로, 상기 클러치장치에 있어 토오크 전달용량을 변경시키는 데 어려움이 있어 왔다.

즉, 상기 클러치장치의 디스크(14)와 플레이트(16)는 도 2에 도시된 바와 같이, 모두 중앙이 천공된 형태의 평판으로 형성되어 있으므로, 상기 디스크(14)와 플레이트(16)의 유효반경을 증가시켜 토오크 전달용량을 크게 하기 위해서는 상기 케이스의 크기가 증가될 수 밖에 없다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 디스크와 플레이트 사이의 접촉부위를 경사지게 형성하여 이들 사이의 접촉면적을 확장시킴으로써, 동일한 점유공간내에서 클러치의 토오크 전달용량을 증대시킬 수 있도록 하여 클러치장치의 설계시 토오크 전달용량을 고려함에 있어 유연한 대처를 가능하게 하는 자동변속기의 클러치장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 변속시 자동변속기의 입력축과 유성기어장치의 해당요소 사이를 연결하여 동력전달을 가능하게 하도록 디스크와 플레이트를 포함하는 클러치장치에 있어서, 상기 디스크와 플레이트의 가장자리 접촉부위는 각각 동일한 방향으로 다소 경사진 형태의 경사부를 형성하도록 된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 자동변속기의 클러치장치를 도시한 부분단면도.

도 2는 도 1에 도시된 클러치장치를 구성하는 디스크와 플레이트를 도시한 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 자동변속기의 클러치장치를 도시한 부분단면도.

도 4는 도 3에 도시된 클러치장치를 구성하는 디스크와 플레이트를 도시한 사시도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-입력축12-리테이너

14-디스크16-플레이트

14a,16a-경사부

18-허브20-피스톤

22-스프링 리테이너24-리턴스프링

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 자동변속기의 클러치장치를 도시한 부분단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 클러치장치를 구성하는 디스크와 플레이트를 도시한 사시도인 바, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 종래 클러치장치를 도시한 도 1 내지 도 2에서와 대응되는 동일한 참조부위에는 동일한 참조부호를 병기하기로 한다.

본 발명에 따른 자동변속기의 클러치장치는 도면에 도시된 바와 같이, 자동변속기의 케이스(도시안됨)내에 중앙부위로 배치되어 토오크컨버터의 터빈축과 슬립이음방식으로 결합되어 연동회전하는 입력축(10)의 외주면에 역시 슬립이음방식으로 결합되는 리테이너(12)와, 이 리테이너(12)의 가장자리부위의 내주면상에 각각 슬립이음방식으로 결합되어 리테이너(12)와 일체로 회전되는 다수개의 디스크(14), 이 다수개의 디스크(14)들 사이에 개재되어 접촉가능하게 배치되는 다수개의 플레이트(16), 이 플레이트(16)들의 내주면과 슬립이음방식으로 결합됨과 더불어 유성기어장치의 해당요소와 동력전달이 가능하게 결합되는 허브(18)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 리테이너(12)에는 유압제어장치의 작동에 따라 공급되는 작동유로부터 압력을 받아 이동하여 상기 디스크(14)를 가압할 수 있도록 된 피스톤(20)이 설치되고, 이 피스톤(20)의 배면으로 상기 리테이너(12)와의 사이에는 작동유의 유입과 유출을 가능하게 하는 압력실(20a)이 형성되며, 상기 허브(18)와 피스톤(20) 사이의 공간에는 피스톤(20)을 탄발지지하는 리턴스프링(24)을 지지하는 스프링 리테이너(22)가 설치되어 있다.

여기서, 상기 디스크(14)와 플레이트(16)는 도 4에 도시된 바와 같이 가장자리부위에 상호 동일한 방향으로 절곡되어 다소 경사진 형태를 나타내는 경사부(14a,16a)를 일체로 형성하고, 이 경사부(14a,16a)로부터 내측으로는 종래와 동일하게 중앙이 천공된 형태로 이루어진다.

그리고, 상기 디스크(14)는 경사부(14a)로부터 외측으로 연장된 부위는 리테이너(12)와의 원활한 결합을 위해 종래와 동일하게 평평한 형태로 이루어짐이 바람직하고, 상기 플레이트(16)도 경사부(16a)로부터 내측으로 연장된 부위가 허브(18)와의 원활한 결합을 위해 평평한 형태로 이루어짐이 바람직하다.

결론적으로, 상기 디스크(14)와 플레이트(16)는 가장자리의 접촉부위만 다소 경사진 형태로 이루어지고, 나머지 부위는 상기 변속기의 입력축(10)에 대해 수직한 방향으로 평평한 형태를 띄고 있다

이에 따라, 상기 디스크(14)와 플레이트(16) 사이의 가장자리에서 상호 접촉이 이루어지는 접촉부위의 면적은 종래에 비해 증가된 형태를 띄게 되고, 이 접촉면적의 증가는 동일한 직경의 디스크(14)와 플레이트(16)에 비해 디스크(14)의 유효반경은 동일함에도 불구하고 이들 사이의 토오크 전달용량을 보다 더 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

따라서, 상기와 같이 클러치장치에 있어 상기 디스크(14)와 플레이트(16)의 각 가장자리부위가 다소 경사진 형태의 경사부(14a,16a)를 형성하게 되면, 동일한 공간을 점유하는 상태에서 상기 클러치장치가 구현할 수 있는 토오크 전달용량이 종래에 비해 증대될 수 있으므로, 상기 클러치장치의 설계에 있어 관건이 되는 토오크 전달용량에 조절이 상기 케이스의 사양을 크게 변경시키지 않아도 달성할 수 있게 된다.

이와 같이, 상기 클러치장치에 있어 디스크(14)와 플레이트(16) 사이의 접촉부위가 차지하고 있는 면적의 증가방향으로의 변화는 곧 상기 클러치장치의 용량을 결정함에 있어 커다란 도움을 얻을 수 있게 되는 것이다.

즉, 상기 클러치장치의 토오크 전달용량은 상기 피스톤(20)의 작용면에 가해지는 유압에 의한 힘과, 상기 리턴스프링(24)의 복원력 및, 상기 디스크(14)와 플레이트(16)의 매수와 마찰계수, 그리고 상기 디스크(14)의 유효반경으로부터 결정되는 데, 상기 피스톤(20)에 작용하는 유압이외의 다른 설계인자들은 모두 자동변속기의 사양, 예컨대 직경이나 전장 등을 변경시키지 않고는 토오크 전달용량을 변화시킬 수 없지만, 본 발명에서와 같이 디스크(14)와 플레이트(16) 사이의 접촉부위가 다소 경사진 형태의 경사부(14a,16a)를 형성하게 되면, 동일한 점유공간내에서 이들 사이의 접촉면적의 증대에 따른 토오크 전달용량이 증가될 수 있게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동변속기의 클러치장치에 의하면, 자동변속기의 입력축(10)으로부터 전달되는 동력을 유성기어장치에서 해당요소로 전달하기 위한 클러치에서 디스크(14)와 플레이트(16) 사이의 접촉부위가 다소 경사진 형태로 마찰면적을 증가시킬 수 있으므로, 상기 클러치장치의 점유공간의 증대없이 클러치에 대한 토오크 전달용량을 증가시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (2)

1. 변속시 자동변속기의 입력축(10)과 유성기어장치의 해당요소 사이를 연결하여 동력전달을 가능하게 하도록 디스크(14)와 플레이트(16)를 포함하는 클러치장치에 있어서,

   상기 디스크(14)와 플레이트(16)의 접촉부위에는 각각 동일한 방향으로 절곡되어 상호 접촉부위의 면적이 확장되는 경사부(14a,16a)가 형성된 것을 특징으로 하는 자동변속기의 클러치장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 디스크(14)의 경사부(14a)로부터 외측으로 연장된 부위와, 상기 플레이트(16)의 경사부(16a)로부터 내측으로 연장된 부위는 입력축(10)에 대해 수직한 방향으로 평평한 형태로 이루어져, 각각 리테이너(12)와 허브(18)와의 용이한 결합을 도모하도록 된 것을 특징으로 하는 자동변속기의 클러치장치.