KR20150115068A

KR20150115068A - 발진장치

Info

Publication number: KR20150115068A
Application number: KR1020140039328A
Authority: KR
Inventors: 박동훈
Original assignee: 씨스톤 테크놀로지스(주)
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2015-10-14
Also published as: KR101569859B1

Abstract

입력축을 통해 입력된 동력을 충격을 최소화하며 제1출력축에 선택적으로 전달하는 발진장치가 개시된다.
상기 발진장치는 상기 입력축에 직접 또는 간접으로 연결되어 입력축이 회전할 때 회전하며, 그 내부에 제1, 제2피스톤 챔버에 공급되는 작동유압에 의하여 이동 가능한 제1, 제2피스톤이 각각 구비되는 제1, 제2실린더; 그리고 상기 제1출력축에 직접 또는 간접으로 연결되며, 상기 제1, 제2피스톤 사이에 배치되어 제1, 제2피스톤 챔버에 공급되는 작동유압이 증가함에 따라 상기 제1, 제2피스톤과 슬립한 후 제1, 제2피스톤에 작동적으로 연결되는 가변 연결부;를 포함하며, 상기 제1피스톤 챔버와 제2피스톤 챔버는 유체가 흘러갈 수 있도록 연결되고, 상기 작동유압은 제1, 제2피스톤 챔버 중 어느 하나를 통해 다른 하나에 공급될 수 있다.

Description

발진장치{STARTING DEVICE}

본 발명은 발진장치에 관한 것으로, 발진 과정에서 열의 발생을 줄일 수 있고 발생된 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있는 발진장치에 관한 것이다.

일반적으로 발진장치란 동력원(예를 들어, 자동차의 엔진)과 동력원의 동력을 사용하여 구동되는 부품(예를 들어, 자동차의 변속기) 사이에 배치되어 동력원과 상기 부품을 선택적으로 연결하는 장치이다. 발진장치는 또한 동력원과 상기 부품을 연결하는 과정에서 발생할 수 있는 충격을 완화시키는 기능도 수행한다. 즉, 동력원을 상기 부품에 신속히 연결하는 경우, 동력원과 상기 부품 사이의 속도 차이에 의하여 충격이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 발진장치는 동력원과 부품을 연결하는데 걸리는 시간(속도) 등을 조절함으로써 충격을 완화시킨다.

종래에 널리 사용되는 발진장치는 클러치를 이용한 발진장치와 유체 커플링을 이용한 발진장치를 들 수 있다.

클러치를 이용한 발진장치는 입력축에 연결되고 마찰판이 구비된 작동부재와, 출력축에 연결되고 마찰판이 구비된 클러치를 마찰판들의 마찰력에 의하여 선택적으로 연결하게 된다. 클러치를 이용한 발진장치는 마찰판들을 즉시 결합시키지 아니하고 마찰판들이 슬립하도록 한 후 결합시킴으로써 동력 연결에 따른 충격을 완화시키게 된다. 그런데, 마찰판들을 슬립시키는 과정에서 마찰열이 발생하며, 마찰열에 의한 손상을 방지하기 위하여 클러치의 열용량을 키울수 밖에 없었다. 이는 발진장치의 크기를 증대시키는 요인이 되었다.

유체 커플링을 이용한 발진장치는 입력축에 연결된 터빈과, 출력축에 연결된 펌프를 서로 마주보도록 배치하고, 터빈과 펌프 사이에 유체를 채워 넣어 형성된다. 터빈이 회전하게 되면, 유체가 펌프로 건너가 펌프를 회전시키고 다시 터빈으로 돌아오게 된다. 이러한 유체 커플링을 이용한 발진장치는 동력 전달 효율이 떨어지는 단점이 있는데, 이를 보완하기 위하여 락업 클러치(lock-up)가 사용된다. 즉, 동력 전달 효율이 낮은 운전 영역에서 터빈과 펌프를 물리적으로 직결시킴으로써 동력 전달 효율을 높이고 연비를 향상시킨다. 그러나, 락업 클러치를 사용한다고 하더라도 연비와 가속성능이 떨어지는 단점을 완전히 보완하지는 못하며 발진장치의 부피와 중량이 증가하게 되었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 입력축과 출력축을 물리적으로 직결시키되 발진 과정에서 열의 발생을 줄일 수 있고 발생된 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있는 발진장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 발진장치는 선택적으로 동력을 전달하도록 된 입력축; 선택적으로 동력을 출력하도록 된 제1출력축; 상기 입력축의 동력을 전달 받아 회전하도록 된 환형 부재; 선기어, 캐리어 및 링기어를 그 회전요소들로 포함하며, 제1회전요소는 고정되고, 제2회전요소는 상기 제1출력축에 작동적으로 연결되며, 제3회전요소는 상기 환형 부재에 선택적으로 연결되는 가변 연결부를 구비하는 유성 기어 세트; 상기 가변 연결부의 양측에 각각 배치되며, 각각 그 내부에 제1, 제2피스톤 챔버가 형성되고, 상기 환형 부재에 결합되어 환형 부재와 함께 회전하도록 된 제1, 제2실린더; 그리고 상기 제1, 제2피스톤 챔버 내에 각각 배치되어 상기 제1, 제2실린더와 함께 회전하며, 상기 제1, 제2피스톤 챔버에 공급되는 작동유압에 의하여 선택적으로 이동하여 상기 가변 연결부와 작동적으로 연결되는 제1, 제2피스톤;을 포함할 수 있다.

상기 발진장치는 상기 환형 부재와 유성 기어 세트를 감싸고, 상기 입력축에 작동적으로 연결된 하우징을 더 포함하며, 상기 환형 부재는 상기 하우징에 토션 댐퍼를 통하여 작동적으로 연결될 수 있다.

상기 가변 연결부를 대면하는 상기 제1, 제2피스톤의 면들은 각각 원주 방향을 따라 직선 또는 곡선으로 웨이브(wave)져 있으며, 상기 가변 연결부의 양면은 각각 상기 제1, 제2피스톤의 면들에 대응할 수 있다.

상기 가변 연결부의 일면과 상기 제1피스톤의 면 중 적어도 하나에는 제1와셔가 장착될 수 있다.

상기 가변 연결부의 타면과 상기 제2피스톤의 면 중 적어도 하나에는 제2와셔가 장착될 수 있다.

상기 제1피스톤 챔버와 제2피스톤 챔버는 유체가 흘러갈 수 있도록 연결되고, 상기 작동유압은 제1, 제2피스톤 챔버 중 어느 하나를 통해 다른 하나에 공급될 수 있다.

상기 제1피스톤 챔버와 제2피스톤 챔버를 유체가 흘러갈 수 있도록 연결하는 유로 상에는 오리피스가 구비되어 있을 수 있다.

상기 제1회전요소는 선기어이고, 상기 제2회전요소는 캐리어이며, 상기 제3회전요소는 링기어일 수 있다.

상기 하우징은 제2출력축에 작동적으로 연결되도록 되어 있을 수 있다.

상기 발진장치는 상기 가변 연결부를 향해 상기 제1, 제2피스톤에 탄성력을 각각 제공하는 제1, 제2탄성부재를 더 포함할 수 있다.

상기 제1, 제2피스톤에 제공되는 탄성력은 상기 제1, 제2피스톤과 가변 연결부가 슬립되기에는 충분하고 작동적으로 연결되기에는 불충분할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 발진장치는 입력축을 통해 입력된 동력을 충격을 최소화하며 제1출력축에 선택적으로 전달한다.

상기 발진장치는 상기 입력축에 직접 또는 간접으로 연결되어 입력축이 회전할 때 회전하며, 그 내부에 제1, 제2피스톤 챔버에 공급되는 작동유압에 의하여 이동 가능한 제1, 제2피스톤이 각각 구비되는 제1, 제2실린더; 그리고 상기 제1출력축에 직접 또는 간접으로 연결되며, 상기 제1, 제2피스톤 사이에 배치되어 제1, 제2피스톤 챔버에 공급되는 작동유압이 증가함에 따라 상기 제1, 제2피스톤과 슬립한 후 제1, 제2피스톤에 작동적으로 연결되는 가변 연결부;를 포함하며, 상기 제1피스톤 챔버와 제2피스톤 챔버는 유체가 흘러갈 수 있도록 연결되고, 상기 작동유압은 제1, 제2피스톤 챔버 중 어느 하나를 통해 다른 하나에 공급될 수 있다.

제1, 제2피스톤이 가변 연결부와 슬립할 때, 상기 제1피스톤 챔버 또는 제2피스톤 챔버에 공급된 작동유압은 상기 오리피스를 통하여 제2피스톤 챔버 또는 제1피스톤 챔버로 공급될 수 있다.

상기 발진장치는 상기 제1, 제2실린더에 작동적으로 결합되어 상기 제1, 제2실린더와 함께 회전하는 환형 부재; 상기 제1, 제2실린더 및 환형 부재를 감싸며 상기 입력축에 작동적으로 연결되는 하우징; 그리고 상기 환형 부재와 상기 하우징을 작동적으로 연결시키며, 상기 하우징과 상기 환형 부재 사이의 비틀림 진동을 저감시키는 토션 댐퍼;를 더 포함할 수 있다.

상기 가변 연결부는 유성 기어 세트를 통하여 제1출력축에 작동적으로 연결될 수 있다.

상기 유성 기어 세트는 상기 가변 연결부와 일체로 형성되는 링기어; 상기 링기어에 치합된 복수개의 피니언 기어; 상기 피니언 기어를 회전 가능하게 지지하며, 제1출력축에 작동적으로 연결되는 캐리어; 그리고 상기 복수개의 피니언 기어에 치합되며, 항시 고정되어 있는 선기어;를 포함할 수 있다.

상기 하우징은 제2출력축에 작동적으로 연결될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 가변 연결부와 제1, 제2피스톤이 슬립되더라도 가변 연결부와 제1, 제2피스톤 사이에서 마찰에 의한 열이 발생되지 않는다. 특히, 가변 연결부와 제1, 제2피스톤 사이에 각각 제1, 제2와셔를 배치함으로써 슬립에 따른 마찰을 더욱 줄이게 된다.

또한, 슬립에 따른 동력은 제1, 제2피스톤 챔버를 연결하는 오리피스에서 소모되므로 동력 소모에 따른 열의 발생을 최소화할 수 있다.

더 나아가, 오리피스에서 발생된 열은 하우징의 내부와 오일 공급 장치 사이에서 순환하는 오일에 의하여 발진장치 외부로 방출되게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발진장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발진장치에 사용되는 제1, 제2피스톤 및 가변 연결부의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발진장치에서 작동유압의 흐름을 보인 개략도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발진장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발진장치에 사용되는 제1, 제2피스톤 및 가변 연결부의 정면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발진장치(10)는 입력축(1)의 동력을 선택적으로 제1출력축(3)에 전달하기 위한 것이다. 상기 발진장치(10)는 자동차를 포함한 다양한 운송장치 또는 동력 전달 장치에 사용될 수 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 상기 발진장치(10)가 자동차에 사용되는 경우를 예시하나, 이에 한정되지 않는다.

자동차에 상기 발진장치(10)가 사용되는 경우에는, 상기 입력축(1)은 크랭크 축일 수 있으며, 상기 제1출력축(3)은 변속기 입력축 또는 구동축일 수 있다. 또한, 상기 발진장치(10)는 입력축(1)의 동력을 제2출력축(5)에 전달하도록 되어 있다. 자동차의 경우, 상기 제2출력축(5)은 오일펌프 구동축일 수 있다.

상기 발진장치(10)는 하우징(12), 환형 부재(20), 제1, 제2실린더(32, 52), 제1, 제2피스톤(40, 60), 그리고 유성 기어 세트(70)를 포함한다.

상기 하우징(12)은 발진 장치(10)의 외형을 이루는 것으로, 대체적으로 원통 형상으로 되어 있으며, 그 내부에 환형 부재(20), 제1, 제2실린더(32, 52), 제1, 제2피스톤(40, 60), 그리고 유성 기어 세트(70)가 장착될 수 있는 공간이 형성되어 있다. 상기 하우징(12)은 일체로 형성될 수도 있고, 몇 개의 부품으로 제작되어 용접 등의 방법으로 고정될 수 있다. 상기 하우징(12)은 구동판(9)을 통하여 상기 입력축(10)에 작동적으로 연결되어 있다. 즉, 구동판(9)은 일단부는 상기 입력축(10)에 고정 수단(6)을 통하여 연결되고, 구동판(9)의 타단부는 상기 하우징(12)에 고정 수단(8)을 통하여 연결된다. 이에 따라, 입력축(10)의 동력은 하우징(12)에 전달되게 된다. 상기 하우징(12)의 내부는 오일이 순환할 수 있도록 되어 있다. 상기 오일은 냉각이나 윤활 등의 기능을 수행하게 된다.

여기서, 두 개의 부재가 '작동적으로 연결'되어 있다는 것은 하나의 부재의 동력을 다른 부재에 전달할 수 있도록 연결되어 있는 것을 의미한다. 또한, 상기 고정 수단(6)으로는 볼트, 리벳, 용접 등 다양한 수단이 사용될 수 있다.

또한, 상기 하우징(12)은 상기 제2출력축(5)에 작동적으로 연결될 수 있다. 본 명세서에서는 상기 제2출력축(5)이 상기 하우징(12)에 용접된 것을 예시하였으나 이에 한정되지 아니한다. 또한, 도 1에는 상기 제2출력축(5) 상에는 오일펌프 하우징이 배치되고, 상기 오일펌프 하우징과 제2출력축(5) 사이에는 베어링 부재와 씰링 부재(104)가 장착된 것이 도시되어 있으나, 상기 구성요소들은 본 발명의 범위를 한정하지 않음을 이해하여야 할 것이다.

환형 부재(20)는 상기 하우징(12)의 내부에서 반경 외측에 배치되어 있다. 상기 환형 부재(20)는 상기 하우징(12)에 토션 댐퍼(14)를 통하여 작동적으로 연결되어 있다. 상기 토션 댐퍼(14)는 서로 상대 회전 가능한 하우징(12)과 환형 부재(20) 사이에서 비틀림 진동을 감쇄시키고 비틀림 진동이 감쇄된 하우징(12)의 동력을 환형 부재(20)에 전달한다.

상기 환형 부재(20)의 일측으로 오리피스 튜브(22)가 삽입된다. 오리피스 튜브(22)는 내부에 오리피스가 형성되어 있다. 또한, 상기 환형 부재(20)의 내주면 양측부에는 각각 제1, 제2실린더(32, 52)가 압입 또는 용접 등의 방법으로 작동적으로 연결되고, 내주면 중앙부에는 반경 내측으로 스토퍼(24)가 돌출 형성된다. 상기 스토퍼(24)는 제1, 제2실린더(32, 52)가 상기 환형 부재(20)의 내주면에 압입 또는 용접 등의 방법으로 작동적으로 연결될 때 기준이 된다.

제1실린더(32)는 상기 환형 부재(20)의 내주면 일측부에 압입 또는 용접 등의 방법으로 작동적으로 연결되어 상기 환형 부재(20)와 함께 회전하도록 되어 있다. 상기 제1실린더(32)에는 제1피스톤 챔버(36)가 형성되어 있으며, 상기 제1피스톤 챔버(36)에는 제1피스톤(40)이 배치되어 있다. 상기 제1피스톤(40)은 제1실린더(32)와 함께 회전하도록 되어 있으며, 제1피스톤 챔버(36)에 공급되는 작동유압에 의하여 축방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 상기 제1피스톤(40)과 제1실린더(32) 사이에는 제1탄성부재(38)가 배치되어 제1피스톤(40)을 항시 축방향 타측으로 미는 탄성력을 제공한다.

상기 제1실린더(32)의 내주면에는 반경 내측으로 연장된 제1연장부(34)가 형성된다. 또한, 제1실린더(32)의 내주면에는 유로 형성부재(37)가 압입 또는 용접 등의 방법으로 작동적으로 연결된다. 유로 형성부재(37)는 상기 제1연장부(34)의 일측면에 밀착되고, 상기 하우징(12)과 상기 유로 형성부재(37) 사이에는 베어링 부재(100)가 개재되어 있다. 여기서, 베어링 부재는 서로 상대 회전 가능한 두 개의 부재 사이에 개재되어 상대 회전을 원활하게 하거나 상대 회전이 원활하도록 축방향으로 지지하는 모든 부재를 의미한다. 예를 들어, 베어링 부재로는 스러스트 베어링, 니들 베어링, 부시, 볼 베어링, 테이퍼 베어링 등 다양한 베어링 부재가 사용될 수 있으며, 당업자는 장착될 위치 및 수행할 기능에 따라 상기 다양한 베어링 부재 중 어느 하나를 용이하게 선택할 수 있다. 상기 베어링 부재(100)는 유로 형성부재(37)(또는 제1실린더(32))와 하우징(12) 사이의 상대 회전을 원활하게 하도록 하우징(12)에 대하여 유로 형성부재(37)(또는 제1실린더(32))를 축방향으로 지지한다.

제1피스톤(40)은 상기 제1피스톤 챔버(36) 내에 배치되어 있으며, 제1실린더(32)와 함께 회전하도록 되어 있다. 제1피스톤(40)의 외주면과 상기 제1피스톤 챔버(36)의 외주면(즉, 제1실린더(32)의 내주면) 사이에는 씰링부재(42)가 개재되어 제1피스톤 챔버(36)에 공급된 작동 유압이 제1피스톤(40)의 외주면과 제1실린더(32)의 내주면 사이의 틈으로 새어 나가는 것을 방지한다. 제1피스톤(40)의 일면은 제1탄성부재(38)와 접촉하고, 제1피스톤(40)의 타면은, 도 2에 도시된 바와 같이, 원주 방향을 따라 직선 또는 곡선으로 웨이브(wave)져 있다. 또한, 제1피스톤(40)의 타면에는 제1와셔(44)가 부착 또는 코팅되어 있다. 제1와셔(44)는 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE) 등과 같은 특성을 갖는 저마찰 소재로 제작되며, 제1피스톤(40)과 가변 연결부(86) 사이의 마찰을 줄이게 된다. 도 2는 제1, 제2피스톤(40, 60)과 가변 연결부(86)의 작동을 설명하기 위하여 그 치수 및 형상을 과장하여 도시한 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 도 2에 도시된 치수, 위치 및 형상에 한정되는 것이 아님을 이해하여야 할 것이다.

제2실린더(52)는 상기 환형 부재(20)의 내주면 타측부에 압입 또는 용접 등의 방법으로 작동적으로 연결되어 상기 환형 부재(20)와 함께 회전하도록 되어 있다. 상기 제2실린더(52)에는 제2피스톤 챔버(56)가 형성되어 있으며, 상기 제2피스톤 챔버(56)에는 제2피스톤(60)이 배치되어 있다. 상기 제2피스톤(60)은 제2실린더(52)와 함께 회전하도록 되어 있으며, 제1피스톤 챔버(56)에 공급되는 작동유압에 의하여 축방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 상기 제2피스톤(60)과 제2실린더(52) 사이에는 제2탄성부재(58)가 배치되어 제2피스톤(60)을 항시 축방향 일측으로 미는 탄성력을 제공한다. 상기 제2실린더(52)의 내주면에는 반경 내측으로 연장된 제2연장부(54)가 형성된다.

제2피스톤(60)은 상기 제2피스톤 챔버(56) 내에 배치되어 있으며, 제2실린더(52)와 함께 회전하도록 되어 있다. 제2피스톤(60)의 외주면과 상기 제2피스톤 챔버(56)의 외주면(즉, 제2실린더(52)의 내주면) 사이에는 씰링부재(62)가 개재되어 제2피스톤 챔버(56)에 공급된 작동 유압이 제2피스톤(60)의 외주면과 제1실린더(52)의 내주면 사이의 틈으로 새어 나가는 것을 방지한다. 제2피스톤(60)의 일면은 도 2에 도시된 바와 같이, 원주 방향을 따라 직선 또는 곡선으로 웨이브(wave)져 있고, 제2피스톤(60)의 타면은 제2탄성부재(58)와 접촉한다. 또한, 제2피스톤(60)의 일면에는 제2와셔(64)가 부착 또는 코팅되어 있다. 제2와셔(64)는 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE) 등과 같은 특성의 저마찰 소재로 제작되며, 제2피스톤(60)과 가변 연결부(86) 사이의 마찰을 줄이게 된다.

유성 기어 세트(70)는 선기어(72), 캐리어(76), 그리고 링기어(84)를 그 회전요소로 포함한다. 즉, 유성 기어 세트(70)는 세 개의 회전요소를 포함하며, 제1회전요소는 고정요소로 작동하고, 제2회전요소는 출력요소로 작동하며, 제3회전요소는 입력요소로 작동한다.

선기어(72)는 제1회전요소이며, 선기어 이빨(74)을 통하여 고정축(7)에 치합된다. 상기 고정축(7)은 변속기 하우징 등의 고정된 부재에 고정되며, 고정축(7)에는 상기 선기어(72)의 타측에서 지지부재(90)가 체결되어 선기어(72)가 축방향 타측으로 움직이는 것을 막게 된다. 상기 지지부재(90)는 스냅링일 수 있다. 상기 선기어(72)의 외주면은 복수개의 피니언 기어(82)와 치합한다.

캐리어(76)는 제2회전요소이며, 상기 복수개의 피니언 기어(82)를 회전 가능하게 지지하고, 캐리어 이빨(78)을 통하여 상기 제1출력축(3)에 치합된다. 상기 캐리어(76)는 한 쌍의 원판이 상기 피니언 기어(82)를 사이에 두고 피니언 축(80)을 통해 결합하여 형성되며, 상기 피니언 기어(82)는 상기 피니언 축(80) 상에서 회전 가능하다.

상기 한 쌍의 원판 중 축방향 일측에 배치된 제1원판의 내주면에는 캐리어 이빨(78)이 형성되어 상기 제1출력축(3)과 치합되며, 상기 제1원판의 외주면에는 상기 제1연장부(34)의 내주면이 안착되어 지지된다. 또한, 상기 제1원판과 제1연장부(34) 사이에는 베어링 부재(96)가 개재되어 상기 제1실린더(32)와 캐리어(76)의 상대 회전을 원활하게 하고, 상기 제1원판의 일측면과 하우징(12) 사이에도 베어링 부재(94)가 개재되어 캐리어(76)와 하우징(12) 사이의 상대 회전을 원활하게 하며 캐리어(76)가 축방향 일측으로 움직이는 것을 지지한다.상기 베어링 부재(94)의 일측에는 유로가 형성되어 있을 수 있다. 또한, 상기 제1원판의 타측면과 선기어(72)의 일측면 사이에도 베어링 부재(92)가 개재되어 캐리어(76)와 선기어(72)의 상대 회전을 원활하게 하며, 상기 제1원판의 내주면과 제1출력축(3) 사이에는 씰링부재(106)가 개재되어 있다.

상기 한 쌍의 원판 중 축방향 타측에 배치된 제2원판의 외주면에는 상기 제2연장부(54)의 내주면이 안착되어 지지된다. 상기 제2원판과 제2연장부(54) 사이에는 베어링 부재(102)가 개재되어 상기 제2실린더(52)와 캐리어(76)의 상대 회전을 원활하게 하고, 상기 제2원판의 타측면과 하우징(12) 또는 제2구동축(5) 사이에도 베어링 부재(98)가 개재되어 상기 캐리어(76)와 하우징(12) 또는 제2구동축(5)의 상대 회전을 원활하게 하며 캐리어(76)가 축방향 타측으로 움직이는 것을 지지한다.

링기어(84)는 제3회전요소이며, 그 내주면이 상기 복수개의 피니언 기어(82)에 치합된다. 상기 링기어(84)의 외주면에는 일체로 가변 연결부(86)가 반경 외측으로 연장되어 형성되며, 상기 가변 연결부(86)는 상기 제1, 제2피스톤(40, 60) 사이에 배치된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가변 연결부(86)의 일면은 제1피스톤(40)의 타면 형상에 대응되고, 가변 연결부(86)의 타면은 제2피스톤(60)의 일면 형상에 대응된다. 또한, 본 명세서에서는 제1, 제2와셔(44, 64)가 각각 제1, 제2피스톤(40, 60)에 코팅 또는 부착된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 아니한다. 즉, 제1와셔(44)는 제1피스톤(40)의 타면과 가변 연결부(86)의 일면 중 어느 하나의 면에 코팅 또는 부착될 수 있고, 제2와셔(64)는 제2피스톤(60)의 일면과 가변 연결부(86)의 타면 중 어느 하나의 면에 코팅 또는 부착될 수 있다.

한편, 도 2에서는 가변 연결부(86)와 제1, 제2피스톤(40, 60)이 이격되어 있는 것으로 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 즉, 발진장치(10)가 조립된 상태에서는 작동유압과 제1, 제2탄성부재(38, 58)에 의하여 가변 연결부(86)와 제1, 제2피스톤(40, 60)이 접촉하고 있다. 다만, 제1, 제2탄성부재(38, 58)의 탄성력은 가변 연결부(86)와 제1, 제2피스톤(40, 60)이 작동적으로 연결되기에는 불충분한 크기이다. 즉, 작동유압이 증가되지 않으면, 가변 연결부(86)와 제1, 제2피스톤(40, 60)은 서로 슬립되게 된다. 이 때, 제1피스톤(40)의 타면과 제2피스톤(60)의 일면이 원주 방향을 따라 직선 또는 곡선으로 웨이브져 있으며, 가변 연결부(86)의 양면이 각각 제1피스톤(40)의 타면과 제2피스톤(60)의 일면에 대응되도록 형성되어 있으므로, 가변 연결부(86)와 제1, 제2피스톤(40, 60)이 슬립하게 되면 제1, 제2피스톤(40, 60)은 각각 가변 연결부(86)로부터 멀어지는 방향으로 이동하게 된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발진장치에서 작동유압의 흐름을 보인 개략도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 발진 장치(10)는 제1, 제2피스톤 챔버(36, 56)에 작동유압을 공급하기 위하여 제1, 제2, 제3유로(110, 112, 114)를 포함한다.

제1유로(110)는 제1출력축(3)의 내부에 형성되어 있으며, 제2유로(112)는 유로 형성부재(37)의 내부에 형성되어 있으며, 제3유로(114)는 환형 부재(20)의 내부에 형성되어 있다. 제1유로(110)는 제2유로(112)와 유체가 흘러갈 수 있도록 연통되어 있고, 제2유로(112)는 제1피스톤 챔버(36)와 유체가 흘러갈 수 있도록 연통되어 있으며, 제3유로(114)와 제1피스톤 챔버(36)와 제2피스톤 챔버(56)에 유체가 흘러갈 수 있도록 연통되어 있다. 또한, 제3유로(114) 상에는 상기 오리피스 튜브(22)에 구비된 상기 오리피스가 배치된다.

제어시스템(도시하지 않음)으로부터 작동유압이 제1유로(110)로 공급되면, 상기 작동유압은 캐리어(76)와 하우징(12) 사이에 구비된 베어링 부재(94)의 상기 유로를 통하여 제2유로(112)로 공급되어 제1피스톤 챔버(36)에 작동유압이 공급되게 된다. 제1피스톤 챔버(36)에 공급된 작동유압은 제3유로(114) 및 오리피스 튜브(22)를 통하여 제2피스톤 챔버(56)에도 공급되게 된다. 한편, 본 실시예에 따른 발진장치에서 발생하는 열은 도 3에 도시된 바와 같이 별도의 유로를 통해 공급 및 순환되는 오일에 의하여 냉각될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 발진 장치(10)의 작동을 상세히 설명한다.

엔진이 시동되면, 엔진의 동력이 입력축(1)을 통하여 하우징(12)에 전달된다. 하우징(12)의 동력은 제2출력축(5)을 통해 출력되어 오일 펌프를 구동시킴으로써 상기 제1, 제2피스톤 챔버(36, 56)에는 제1, 제2피스톤(40, 60)과 가변 연결부(86)가 슬립이 가능한 초기 작동유압이 공급되게 된다. 또한, 상기 하우징(12)의 동력은 토션 댐퍼(14)를 통해 환형 부재(20)에 전달된다. 환형 부재(20)에 전달된 동력에 의하여 제1, 제2실린더(32, 52)는 회전하고 제1, 제2실린더(32, 52) 내에 배치된 제1, 제2피스톤(40, 60)도 함께 회전하게 된다. 이 상태에서는 제1, 제2피스톤(40, 60)과 가변 연결부(86)가 슬립이 가능하므로, 유성 기어 세트(70)를 통해 연결된 변속기의 저항에 의하여 가변 연결부(86)는 회전하지 못하고 제1, 제2피스톤(40, 60)은 가변 연결부(86)로부터 슬립되게 된다. 이 때, 제1피스톤(40)과 가변 연결부(86) 사이에는 제1와셔(44)가 개재되고 제2피스톤(60)과 가변 연결부(86) 사이에는 제2와셔(64)가 개재되어 있으므로 제1, 제2피스톤(40, 60)과 가변 연결부(86)의 슬립에 의한 마찰열이 거의 발생하지 않게 된다. 또한, 제1, 제2피스톤(40, 60)과 가변 연결부(86)의 형상적인 특징에 의하여 제1, 제2피스톤(40, 60)은 서로 동일한 방향으로 왕복 운동하게 되며, 제1, 제2피스톤 챔버(36, 56)에 공급된 작동유압은 제3유로(114)를 통해 제1, 제2피스톤 챔버(36, 56) 사이에서 왕복 이동하게 된다. 예를 들어, 제1피스톤(40)이 도면에서 좌측으로 이동하면 제2피스톤(60)도 도면에서 좌측으로 이동하게 되고, 이에 따라 제2피스톤 챔버(56)에 공급된 작동 유압은 제1피스톤 챔버(36)로 이동하게 된다. 이와는 달리, 제1피스톤(40)이 도면에서 우측으로 이동하면 제2피스톤(60)도 도면에서 우측으로 이동하게 되고, 이에 따라 제1피스톤 챔버(36)에 공급된 작동 유압은 제2피스톤 챔버(56)로 이동하게 된다. 작동 유압이 제1, 제2피스톤 챔버(36, 56) 사이에서 왕복 이동할 때, 제3유로(114) 상의 오리피스를 지나가게 되고, 이 과정에서 유동 저항에 의하여 열이 발생하게 된다. 즉, 본 실시예에 따른 발진 장치(10)는 제1, 제2피스톤(40, 60)과 가변 연결부(86)의 직접적인 마찰에 의한 마찰열의 발생을 최소화하고, 슬립 과정에서 필연적으로 발생되는 동력 손실을 오리피스를 왕복 이동하는 작동 유압의 유동 저항에 의한 열로 소모하도록 되어 있다. 직접적인 마찰에 의한 마찰열보다는 유동 저항에 의한 열의 발생이 적으므로, 발진 장치(10)의 내열성을 증가시킬 수 있다. 또한, 유동 저항에 의한 열은 환형 부재(20)에 전달되고, 이 열은 하우징(12)의 내부를 순환하는 오일에 의하여 발진 장치(10)의 외부로 방출되어 냉각되게 된다. 따라서, 발진 장치(10)에서의 발열에 의한 온도 상승을 줄여 부품의 내구성을 증대시킬 수 있다.

한편, 입력축(1)의 동력을 제1출력축(3)에 전달하기 위하여 제어시스템을 통해 작동 유압을 증가시키면, 제1, 제2피스톤(40, 60)과 가변 연결부(86) 사이의 슬립 발생이 줄어들게 되고, 링기어(84)는 회전하기 시작한다. 이러한 상태에서 작동 유압을 더욱 증가시키면, 제1, 제2피스톤(40, 60)과 가변 연결부(86)는 완전히 결합되어 더 이상 슬립되지 않으며, 환형 부재(20)에 전달된 동력이 링기어(84)에 전달된다.

유성 기어 세트(70)에서는 링기어(84)에 동력이 전달되고 선기어(72)가 고정되어 있으므로, 캐리어(76)는 링기어(84)에 전달된 동력을 기어비만큼 증배하여 제1출력축(3)에 전달한다.

본 발명의 실시예에서는 유성 기어 세트(70)의 선기어(72)가 고정 요소로 작동하고, 캐리어(76)가 출력 요소로 작동하며, 링기어(84)가 입력 요소로 작동하는 경우를 예시하였으나, 이에 한정되지는 않는다. 즉, 유성 기어 세트(70)의 세 가지 회전 요소 중 어느 하나의 요소를 고정 요소로 하고, 다른 하나의 요소를 출력 요소로 하며, 또 다른 하나의 요소를 입력 요소로 사용하는 것도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 유성 기어 세트(70) 대신 가변 연결부를 직접 변속기의 입력축(즉, 제1출력축(3))과 작동적으로 연결하는 것도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 할 것이다. 이 경우, 유성 기어 세트(70)를 통하여 동력을 증배시키지 않고 입력축(1)의 동력이 제1출력축(3)에 직접 전달되게 된다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims

동력을 전달하도록 된 입력축;
선택적으로 동력을 출력하도록 된 제1출력축;
상기 입력축의 동력을 전달 받아 회전하도록 된 환형 부재;
선기어, 캐리어 및 링기어를 그 회전요소들로 포함하며, 제1회전요소는 고정되고, 제2회전요소는 상기 제1출력축에 작동적으로 연결되며, 제3회전요소는 상기 환형 부재에 선택적으로 연결되는 가변 연결부를 구비하는 유성 기어 세트;
상기 가변 연결부의 양측에 각각 배치되며, 각각 그 내부에 제1, 제2피스톤 챔버가 형성되고, 상기 환형 부재에 결합되어 환형 부재와 함께 회전하도록 된 제1, 제2실린더; 그리고
상기 제1, 제2피스톤 챔버 내에 각각 배치되어 상기 제1, 제2실린더와 함께 회전하며, 상기 제1, 제2피스톤 챔버에 공급되는 작동유압에 의하여 선택적으로 이동하여 상기 가변 연결부와 작동적으로 연결되는 제1, 제2피스톤;
을 포함하는 발진장치.
제1항에 있어서,
상기 환형 부재와 유성 기어 세트를 감싸고, 상기 입력축에 작동적으로 연결된 하우징을 더 포함하며,
상기 환형 부재는 상기 하우징에 토션 댐퍼를 통하여 작동적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발진장치.
제1항에 있어서,
상기 가변 연결부를 대면하는 상기 제1, 제2피스톤의 면들은 각각 원주 방향을 따라 직선 또는 곡선으로 웨이브(wave)져 있으며, 상기 가변 연결부의 양면은 각각 상기 제1, 제2피스톤의 면들에 대응하는 것을 특징으로 하는 발진장치.
제3항에 있어서,
상기 가변 연결부의 일면과 상기 제1피스톤의 면 중 적어도 하나에는 제1와셔가 장착된 것을 특징으로 하는 발진장치.
제4항에 있어서,
상기 가변 연결부의 타면과 상기 제2피스톤의 면 중 적어도 하나에는 제2와셔가 장착된 것을 특징으로 하는 발진장치.
제1항에 있어서,
상기 제1피스톤 챔버와 제2피스톤 챔버는 유체가 흘러갈 수 있도록 연결되고, 상기 작동유압은 제1, 제2피스톤 챔버 중 어느 하나를 통해 다른 하나에 공급되는 것을 특징으로 하는 발진장치.
제6항에 있어서,
상기 제1피스톤 챔버와 제2피스톤 챔버를 유체가 흘러갈 수 있도록 연결하는 유로 상에는 오리피스가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 발진장치.
제1항에 있어서,
상기 제1회전요소는 선기어이고, 상기 제2회전요소는 캐리어이며, 상기 제3회전요소는 링기어인 것을 특징으로 하는 발진장치.
제2항에 있어서,
상기 하우징은 제2출력축에 작동적으로 연결되도록 된 것을 특징으로 하는 발진장치.
제1항에 있어서,
상기 가변 연결부를 향해 상기 제1, 제2피스톤에 탄성력을 각각 제공하는 제1, 제2탄성부재를 더 포함하는 발진장치.
제10항에 있어서,
상기 제1, 제2피스톤에 제공되는 탄성력은 상기 제1, 제2피스톤과 가변 연결부가 슬립되기에는 충분하고 작동적으로 연결되기에는 불충분한 것을 특징으로 하는 발진장치.
입력축을 통해 입력된 동력을 충격을 최소화하며 제1출력축에 선택적으로 전달하는 발진장치에 있어서,
상기 입력축에 직접 또는 간접으로 연결되어 입력축이 회전할 때 회전하며, 그 내부에 제1, 제2피스톤 챔버에 공급되는 작동유압에 의하여 이동 가능한 제1, 제2피스톤이 각각 구비되는 제1, 제2실린더; 그리고
상기 제1출력축에 직접 또는 간접으로 연결되며, 상기 제1, 제2피스톤 사이에 배치되어 제1, 제2피스톤 챔버에 공급되는 작동유압이 증가함에 따라 상기 제1, 제2피스톤과 슬립한 후 제1, 제2피스톤에 작동적으로 연결되는 가변 연결부;
를 포함하며,
상기 제1피스톤 챔버와 제2피스톤 챔버는 유체가 흘러갈 수 있도록 연결되고, 상기 작동유압은 제1, 제2피스톤 챔버 중 어느 하나를 통해 다른 하나에 공급되는 것을 특징으로 하는 발진장치
제12항에 있어서,
상기 제1피스톤 챔버와 제2피스톤 챔버를 유체가 흘러갈 수 있도록 연결하는 유로 상에는 오리피스가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 발진장치.
제13항에 있어서,
제1, 제2피스톤이 가변 연결부와 슬립할 때, 상기 제1피스톤 챔버 또는 제2피스톤 챔버에 공급된 작동유압은 상기 오리피스를 통하여 제2피스톤 챔버 또는 제1피스톤 챔버로 공급되는 것을 특징으로 하는 발진장치.
제12항에 있어서,
상기 제1, 제2실린더에 작동적으로 결합되어 상기 제1, 제2실린더와 함께 회전하는 환형 부재;
상기 제1, 제2실린더 및 환형 부재를 감싸며 상기 입력축에 작동적으로 연결되는 하우징; 그리고
상기 환형 부재와 상기 하우징을 작동적으로 연결시키며, 상기 하우징과 상기 환형 부재 사이의 비틀림 진동을 저감시키는 토션 댐퍼;
를 더 포함하는 발진장치.
제12항에 있어서,
상기 가변 연결부는 유성 기어 세트를 통하여 제1출력축에 작동적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발진장치.
제16항에 있어서,
상기 유성 기어 세트는
상기 가변 연결부와 일체로 형성되는 링기어;
상기 링기어에 치합된 복수개의 피니언 기어;
상기 피니언 기어를 회전 가능하게 지지하며, 제1출력축에 작동적으로 연결되는 캐리어; 그리고
상기 복수개의 피니언 기어에 치합되며, 항시 고정되어 있는 선기어;
를 포함하는 발진장치.
제12항에 있어서,
상기 가변 연결부를 대면하는 상기 제1, 제2피스톤의 면들은 각각 원주 방향을 따라 직선 또는 곡선으로 웨이브(wave)져 있으며, 상기 가변 연결부의 양면은 각각 상기 제1, 제2피스톤의 면들에 대응하는 것을 특징으로 하는 발진장치.
제18항에 있어서,
상기 가변 연결부의 일면과 상기 제1피스톤의 면 중 적어도 하나에는 제1와셔가 장착된 것을 특징으로 하는 발진장치.
제19항에 있어서,
상기 가변 연결부의 타면과 상기 제2피스톤의 면 중 적어도 하나에는 제2와셔가 장착된 것을 특징으로 하는 발진장치.
제15항에 있어서,
상기 하우징은 제2출력축에 작동적으로 연결되도록 된 것을 특징으로 하는 발진장치.
제12항에 있어서,
상기 가변 연결부를 향해 상기 제1, 제2피스톤에 탄성력을 각각 제공하는 제1, 제2탄성부재를 더 포함하는 발진장치.
제22항에 있어서,
상기 제1, 제2피스톤에 제공되는 탄성력은 상기 제1, 제2피스톤과 가변 연결부가 슬립되기에는 충분하고 작동적으로 연결되기에는 불충분한 것을 특징으로 하는 발진장치.