KR20170019015A - 피스톤 연동식 윤활 기능을 갖춘 습식 다판 클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다판 클러치의 마찰 디스크와 클러치 디스크 사이의 접촉부위를 향해 오일의 안정적인 공급경로를 형성하고 조성된 공급경로를 통한 오일의 공급이 클러치의 체결을 위한 피스톤의 축방향 변위와 연동하여 종속적으로 이루어질 수 있게 함으로써 클러치의 체결시 마찰 디스크와 클러치 디스크 사이에서 발생하는 페이싱의 마모와 발열을 효과적으로 줄일 수 있는 피스톤 연동식 윤활 기능을 갖춘 습식 다판 클러치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 다판 클러치는 입력축(26)에 스플라인 결합되는 다수의 마찰 디스크(10), 상기 입력축(26)에 축방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 마찰 디스크(10)를 가압하는 피스톤(12), 상기 입력축(26)에 고정되어 상기 마찰 디스크(10)의 축방향 이동을 제한하는 클러치 허브(14), 상기 마찰 디스크(10) 사이에 교호적으로 설치되는 다수의 클러치 디스크(18), 상기 클러치 디스크(18)를 스플라인 결합으로 지지하고 출력축에 연결되는 클러치 드럼(16), 및 상기 마찰 디스크(10) 사이를 축방향으로 관통하여 설치되고, 상기 마찰 디스크(10)와 상기 클러치 디스크(18) 사이의 접촉부위를 향해 반경방향으로 개구된 제1 관통구멍(20a)과 일측에 폐쇄단부(20b)를 갖춘 윤활 탱크부(20)를 구비한다.

Description

피스톤 연동식 윤활 기능을 갖춘 습식 다판 클러치{Wet type multi-plate clutch with lubrication function operated together with piston}

본 발명은 습식 다판 클러치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다판 클러치의 마찰 디스크와 클러치 디스크 사이의 접촉부위를 향해 오일의 안정적인 공급경로를 형성하고 조성된 공급경로를 통한 오일의 공급이 클러치의 체결을 위한 피스톤의 축방향 변위와 연동하여 종속적으로 이루어질 수 있게 함으로써 마찰 디스크와 클러치 디스크 사이의 마모와 발열을 효과적으로 줄일 수 있는 피스톤 연동식 윤활 기능을 갖춘 습식 다판 클러치에 관한 것이다.

일반적으로 습식 다판 클러치는 자동 변속기에서 서로 다른 두 개의 동력 전달요소 사이를 선택적으로 연결하여 동력을 전달 가능하게 하는 기계적 요소에 해당한다. 또한, 습식 다판 클러치는 트랜스퍼 케이스에서 이륜 구동모드(2H)와 사륜 구동모드(4H) 사이의 동력 전달모드를 절환하기 위한 용도로도 활용된다.

일례로, 등록특허 제10-0864586호의 사륜구동 차량의 토크 온 디멘드 장치에 개시된 다판 클러치(5)는 입력축(1)과 클러치 드럼(3) 사이에 설치되어 전자석(11)에 의한 자기력의 발생을 통해 동력 전달을 위한 체결 작용을 수행하게 된다.

이를 위해 다판 클러치(5)는 입력축(1)에 스플라인 결합되는 클러치 허브(21), 클러치 허브(21)와 클러치 드럼(3) 사이에 상호 교번하여 설치되는 다수의 클러치 디스크, 및 클러치 플레이트 등을 포함하여 구성된다.

이와 같은 구성의 종래 다판 클러치(5)에서는 체결시 클러치 디스크와 클러치 플레이트 사이의 접촉부위에 대해 적정량의 오일을 공급하여 페이싱 사이의 마찰에 의한 마모와 발열을 적극적으로 줄여야 한다.

그러나 종래 다판 클러치(5)의 마찰부위로 제공되는 오일은 오일펌프의 가동이나 기어의 치결합부위에서 이루어지는 처닝을 통해 이루어지므로 원활한 윤활 성능을 확보하는 데 많은 어려움이 있을 뿐만 아니라, 클러치의 체결시 공급되는 오일의 양이 부족하거나 정상적인 오일의 공급이 이루어지지 않게 되면, 클러치 디스크와 클러치 플레이트 사이의 접촉부위에서 과도한 발열에 의한 마모가 수반되고, 이러한 현상이 지속되면 다판 클러치(5)의 내구 성능을 크게 저하시켜 사륜 구동을 불가능하게 하는 문제로 귀결된다.

등록특허 제10-0864586호 사륜구동 차량의 토크 온 디멘드 장치

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 감안하여 안출된 것으로, 다판 클러치의 마찰 디스크와 클러치 디스크 사이의 접촉부위를 향해 오일의 안정적인 공급경로를 형성하고 조성된 공급경로를 통한 오일의 공급이 클러치의 체결을 위한 피스톤의 축방향 변위와 연동하여 종속적으로 이루어질 수 있게 함으로써 클러치의 체결시 마찰 디스크와 클러치 디스크 사이에서 발생하는 페이싱의 마모와 발열을 효과적으로 줄일 수 있도록 하는 피스톤 연동식 윤활 기능을 갖춘 습식 다판 클러치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입력축에 스플라인 결합되는 다수의 마찰 디스크, 상기 입력축에 축방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 마찰 디스크를 가압하는 피스톤, 상기 입력축에 고정되어 상기 마찰 디스크의 축방향 이동을 제한하는 클러치 허브, 상기 마찰 디스크 사이에 교호적으로 설치되는 다수의 클러치 디스크, 상기 클러치 디스크를 스플라인 결합으로 지지하고 출력축에 연결되는 클러치 드럼, 상기 마찰 디스크 사이를 축방향으로 관통하여 설치되고, 상기 마찰 디스크와 상기 클러치 디스크 사이의 접촉부위를 향해 반경방향으로 개구된 제1 관통구멍과 일측에 폐쇄단부를 갖춘 윤활 탱크부, 상기 윤활 탱크부를 내부에 수용하고 상기 피스톤의 축방향 변위에 따라 상기 제1 관통구멍과 선택적으로 교통하는 제2 관통구멍을 갖춘 실린더 형상의 윤활 가이드부, 및 상기 윤활 가이드부의 내부에서 상기 피스톤과 상기 윤활 탱크부의 폐쇄단부 사이에 설치되는 리턴 스프링을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 윤활 탱크부는 상기 클러치 허브의 축 중심에 대해 방사상으로 이격되게 배치되고, 상기 윤활 가이드부는 상기 윤활 탱크부를 내부에 개별적으로 수용하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 윤활 가이드부는 상기 입력축에 이동 가능하게 결합되는 축 결합부, 상기 축 결합부의 충 중심에 대해 방사상으로 이격된 위치에서 상기 윤활 탱크부를 내부에 개별적으로 수용하는 다수의 원통형 부재, 및 상기 축 결합부의 외주면에 상기 피스톤과 접촉하는 수압부를 구비하고, 상기 제2 관통구멍은 상기 원통형 부재를 관통하여 상기 피스톤의 축방향 변위에 따라 상기 제1 관통구멍과 교통 가능하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 피스톤 연동식 윤활 기능을 갖춘 습식 다판 클러치는 마찰 디스크와 클러치 디스크 사이에 위치한 페이싱의 접촉부위를 향해 오일이 안정적으로 공급될 수 있는 경로를 별도로 마련하고, 설정된 공급경로를 통한 오일의 공급이 다판 클러치의 체결을 위해 이루어지는 피스톤의 축방향 변위와 연동하여 종속적으로 이루어질 수 있으므로 클러치의 체결시 마찰 디스크와 클러치 디스크 사이에서 발생하는 페이싱의 마모와 발열을 효과적으로 줄일 수 있는 효과를 제공하게 된다.

즉, 습식 다판 클러치의 체결시 피스톤이 클러치의 디스크를 가압함에 따라 수반되는 마찰에 의한 마모와 발열 현상을 피스톤의 축방향 변위에 따라 종속적으로 수반되는 오일의 공급을 매개로 효과적으로 억제할 수 있으므로 보다 적은 양의 오일만으로도 충분한 윤활 및 냉각 효과를 기대할 수 있게 된다.

특히, 본 발명은 이륜 구동모드에서 사륜 구동모드로의 동력전달 경로를 선택적으로 절환하는 트랜스퍼 케이스에 적용할 경우, 마찰 디스크와 클러치 디스크 사이의 접촉 시점에 한정하여 오일의 공급이 선택적으로 이루어질 수 있으므로 최소한의 오일만으로도 마찰에 따른 페이싱의 마모 손상을 예방하고 마찰열을 효과적으로 냉각시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 습식 다판 클러치의 구성을 도시한 반단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 윤활 탱크부를 갖춘 클러치 허브의 구성을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1과 도 2에 각각 도시된 윤활 탱크부와 대응하는 윤활 가이드부의 구성을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 습식 다판 클러치의 작동 상태를 도시한 반단면도이다.

이하, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 1을 참조로 하면, 본 발명에 따른 습식 다판 클러치는 마찰 디스크(10), 피스톤(12), 클러치 허브(14), 클러치 드럼(16), 클러치 디스크(18), 윤활 탱크부(20), 윤활 가이드부(22), 및 리턴 스프링(24)을 포함하여 구성된다. 일례로, 본 발명은 이륜 구동(2H)과 사륜 구동(4H) 사이의 동력 전달모드를 절환하기 위한 4륜 구동장치의 트랜스퍼 케이스를 비롯하여 자동 변속기에서 서로 다른 두 개의 동력 전달요소 사이를 선택적으로 연결하여 동력 전달을 가능하게 하는 습식 다판 클러치에 적용될 수 있는 것이다.

상기 마찰 디스크(10)는 반경방향 내측 자유단부가 입력축(26)에 대해 슬립이음 방식으로 스플라인 결합되어 일체로 회전하는 부재로서, 상기 입력축(26)의 외주면에 소정의 간격을 두고 다수로 배치되도록 구성된다.

상기 피스톤(12)은 반경방향 내측 자유단부가 상기 입력축(26)의 외주면에 대해 축방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 다수의 마찰 디스크(10) 중 상호 대향하는 위치에 배치된 특정의 마찰 디스크(10)를 가압할 수 있도록 구성된다. 이 경우, 상기 피스톤(12)은 작동방향 배면에서 작용하는 유압이나 공압에 의한 가압력, 또는 솔레노이드와 같은 전자식 액츄에이터로부터 제공되는 가압력을 전달받게 된다.

상기 클러치 허브(14)는 반경방향 내측 자유단부가 상기 입력축(26)에 고정 설치되어 상기 마찰 디스크(10)에 대한 축방향 이동을 제한함으로써 상기 피스톤(12)에 의한 상기 마찰 디스크(10)의 가압이 정상적으로 수행될 수 있게 하는 일종의 반력 요소로 작용하게 된다. 이를 위해, 상기 클러치 허브(14)는 상기 입력축(26)의 외주면에 대해 상기 다수의 마찰 디스크(10)를 중심으로 상기 피스톤(12)과 반대되는 위치로 설치된다. 도면 중 미설명 부호 14a는 입력축(26)과의 스플라인 결합을 위한 세레이션부에 해당한다.

또한, 상기 클러치 허브(14)는 습식 다판 클러치의 내부에 저장된 오일을 제공받기 위해 상기 입력축(26)과 대체로 평행한 방향으로 부재의 두께방향을 관통하여 상기 윤활 탱크부(20)와 교통하는 구멍(14b)을 형성하고, 상기 구멍(14b)은 상기 윤활 탱크부(20)의 후술되는 폐쇄단부(20b)에 의해 마감되는 구조를 이루게 된다.

상기 클러치 드럼(16)은 상기 입력축(26)과 대응하여 구동력을 제공받는 출력축(미도시)의 외주면에 대해 슬립이음 방식으로 스플라인 결합되어 일체로 회전하는 부재로 구성된다. 특히, 상기 클러치 드럼(16)은 상기 다수의 클러치 디스크(18)의 반경방향 외측 자유단부를 내주면의 전장에 걸쳐 슬립이음 방식으로 스플라인 결합하여 설치할 수 있는 구조로 이루어진다.

상기 클러치 디스크(18)는 반경방향 외측 자유단부가 상기 클러치 드럼(16)의 내주면에 슬립이음 방식으로 스플라인 결합되어 일체로 회전하는 다수의 부재로서, 상기 마찰 디스크(10) 사이에 교호적으로 배치되도록 설치된다. 이 경우, 상기 마찰 디스크(10)와 상기 클러치 디스크(18) 중 적어도 하나 이상에는 상호 대향하여 접촉되는 부위로 마찰재인 페이싱이 부착된다.

도 1과 도 2를 참조로 하면, 상기 윤활 탱크부(20)는 실린더 형상의 부재로서 상기 마찰 디스크(10) 사이를 축방향으로 순차적으로 관통하도록 설치되고 일측이 오일의 내부 유입을 위해 개방되고 타측의 자유단부가 오일의 외부 유출을 제한하기 위해 막힌 형태의 폐쇄단부(20b)를 갖추도록 구성된다. 또한, 상기 윤활 탱크부(20)는 상기 마찰 디스크(10)와 상기 클러치 디스크(18) 사이의 접촉부위를 향해 반경방향으로 형성되는 다수의 제1 관통구멍(20a)을 부재의 전장을 따라 적정의 간격을 두고 이격되게 구비한다. 이를 위해, 상기 윤활 탱크부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 클러치 허브(14)의 축 중심에 대해 방사상으로 이격되는 위치에서 상기 입력축(26)과 나란한 방향으로 길게 돌출되는 형태로 형성되는 바, 바람직하게는 상기 클러치 허브(14)와 일체를 이루도록 구성된다.

또한, 상기 제1 관통구멍(20a)은 상기 윤활 탱크부(20)의 전장을 따라 다수의 위치로 형성되는데 그 위치는 상기 마찰 디스크(10)와 상기 클러치 디스크(18) 사이의 접촉부위를 향하도록 설정되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 윤활 탱크부(20)는 상기 제1 관통구멍(20a)을 통해 상기 마찰 디스크(10)와 상기 클러치 디스크(18) 사이의 접촉부위로 윤활용 오일을 공급하여 이들 사이의 마찰에 의한 페이싱 마모와 발열을 최소화하는 역할을 수행하게 된다.

도 1과 도 3을 참조로 하면, 상기 윤활 가이드부(22)는 상기 윤활 탱크부(20)를 내부에 개별적으로 수용할 수 있는 실린더 형상의 다수의 원통형 부재(22a)와, 축방향 변위에 따라 상기 제1 관통구멍(20a)과 선택적으로 교통하도록 상기 원통형 부재(22a)의 반경방향으로 형성되는 다수의 제2 관통구멍(22b)을 갖추도록 구성된다. 이 경우, 상기 윤활 가이드부(22)는 상기 입력축(26)의 외주면에 대해 슬립이음 방식의 스플라인 결합을 위해 원판형상의 축 결합부(22c)를 일체로 형성함과 동시에, 상기 피스톤(12)과의 접촉을 위해 외부로 돌출되는 수압부(22d)를 일체로 형성하는 구조로 구성된다.

즉, 상기 윤활 가이드부(22)는 상기 입력축(26)의 외주면에 대해 이동 가능하게 결합되는 원판형상의 축 결합부(22c), 상기 축 결합부(22c)의 축 중심에 대해 방사상으로 이격되는 위치에서 상기 입력축(26)과 나란한 방향으로 길게 돌출되어 상기 윤활 탱크부(20)를 내부에 개별적으로 수용할 수 있는 원통형 부재(22a), 상기 원통형 부재(22a)를 관통하고 상기 피스톤(12)의 축방향 변위에 따라 상기 제1 관통구멍(20a)과 선택적으로 교통하는 제2 관통구멍(22b), 및 상기 축 결합부(22c)의 외주면에서 외부로 돌출되어 상기 피스톤(12)과 접촉 가능하게 형성되는 수압부(22d)를 일체로 갖춘 구조로 이루어진다.

상기 리턴 스프링(24)은 상기 윤활 가이드부(22)의 원통형 부재(22a) 내부에서 삽입되도록 설치되어 상기 윤활 탱크부(20)에 대해 축방향 복원력을 제공하도록 구성되는 바, 즉 상기 리턴 스프링(24)은 일단부가 상기 피스톤(12)에 대해 접촉 가능하게 설치됨과 동시에 타단부가 상기 윤활 탱크부(20)의 폐쇄단부(20b)에 대해 접촉 가능하게 설치된다. 이를 위해, 상기 윤활 가이드부(22)의 원통형 부재(22a)는 양방향으로 개방된 실린더 형상의 부재로 이루어져, 일단부는 상기 윤활 탱크부(20)의 폐쇄단부(20b)를 내부에 수용하고 타단부는 상기 리턴 스프링(24)을 내부에 수용할 수 있게 된다.

따라서 상기와 같이 구성된 본 발명의 습식 다판 클러치는 상기 입력축(26)의 외주면에 슬립이음 방식으로 스플라인 결합된 다수의 마찰 디스크(10)와 상기 클러치 드럼(16)의 내주면에 슬립이음 방식으로 스플라인 결합된 다수의 클러치 디스크(18) 사이의 접촉부위를 향해 실린더 형상의 윤활 탱크부(20)를 매개로 하는 별도의 윤활용 오일 공급경로를 마련하고 그 내부에 항상 일정량의 오일을 저장할 수 있게 되며, 설정된 공급경로를 통해 이루어지는 오일의 공급이 클러치의 체결을 위한 피스톤(12)의 축방향 변위와 연동하여 수반될 수 있으므로, 최소한의 오일만으로도 마찰 디스크(10)와 클러치 디스크(18) 사이의 충분한 윤활과 냉각 효과를 구현할 수 있게 된다.

특히, 본 발명에 따른 습식 다판 클러치는 상기 입력축(26)에 스플라인 결합으로 고정된 클러치 허브(14)와 윤활 탱크부(20)를 일체로 형성하고 그 내부에 윤활용 오일을 저장할 수 있는 공간을 형성하고, 상기 피스톤(12)의 축방향 변위에 따라 함께 축방향으로 이동하는 윤활 가이드부(22)를 상기 윤활 탱크부(20)의 내부에 삽입되는 구조로 설정함으로써, 클러치의 체결시 도 4에 도시된 바와 같이 상기 피스톤(12)의 축방향 변위에 따라 수반되는 윤활 가이드부(22)의 축방향 이동을 매개로 상기 윤활 탱크부(20)의 제1 관통구멍(20a)과 상기 윤활 가이드부(22)의 제2 관통구멍(22b) 사이가 상호 교통될 수 있으므로 페이싱을 향한 오일의 원활한 공급이 이루어질 수 있게 되고, 이를 통해 마찰부위에 대한 윤활과 냉각 효과를 최소한의 오일 공급만으로도 달성할 수 있게 된다.

부연하자면, 본 발명에 따른 습식 다판 클러치는 마찰 디스크(10)와 클러치 디스크(18) 사이를 축방향으로 관통하는 윤활 탱크부(20)의 내부에 오일의 안정적인 공급경로를 설정하고, 상기 윤활 탱크부(20)의 내부에 저장된 오일이 클러치의 체결시 동반되는 윤활 가이드부(22)의 축방향 이동을 매개로 페이싱의 마찰부위로 제공될 수 있으므로, 클러치의 체결 시점에 맞춰 한정된 오일의 공급을 통해 최소한의 오일만으로도 충분한 윤활 및 냉각 성능을 구현할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10-마찰 디스크 12-피스톤
14-클러치 허브 16-클러치 드럼
18-클러치 디스크 20-윤활 탱크부
20a-제1 관통구멍 20b-폐쇄단부
22-윤활 가이드부 22a-원통형 부재
22b-제2 관통구멍 22c-축 결합부
22d-수압부 24-리턴 스프링
26-입력축

Claims (5)

1. 입력축(26)에 스플라인 결합되는 다수의 마찰 디스크(10);
   상기 입력축(26)에 축방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 마찰 디스크(10)를 가압하는 피스톤(12);
   상기 입력축(26)에 고정되어 상기 마찰 디스크(10)의 축방향 이동을 제한하는 클러치 허브(14);
   상기 마찰 디스크(10) 사이에 교호적으로 설치되는 다수의 클러치 디스크(18);
   상기 클러치 디스크(18)를 스플라인 결합으로 지지하고 출력축에 연결되는 클러치 드럼(16);
   상기 마찰 디스크(10) 사이를 축방향으로 관통하여 설치되고, 상기 마찰 디스크(10)와 상기 클러치 디스크(18) 사이의 접촉부위를 향해 반경방향으로 개구된 제1 관통구멍(20a)과 일측에 폐쇄단부(20b)를 갖춘 윤활 탱크부(20); 및
   상기 윤활 탱크부(20)를 내부에 수용하고 상기 피스톤(12)의 축방향 변위에 따라 상기 제1 관통구멍(20a)과 선택적으로 교통하는 제2 관통구멍(22b)을 갖춘 실린더 형상의 윤활 가이드부(22)를 구비하는 것을 특징으로 하는 습식 다판 클러치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 윤활 탱크부(20)는 상기 클러치 허브(14)의 축 중심에 대해 방사상으로 이격되게 배치되고, 상기 윤활 가이드부(22)는 상기 윤활 탱크부(20)를 내부에 개별적으로 수용하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 습식 다판 클러치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 윤활 가이드부(22)는 상기 입력축(26)에 이동 가능하게 결합되는 축 결합부(22c), 및 상기 축 결합부(22c)의 충 중심에 대해 방사상으로 이격된 위치에서 상기 윤활 탱크부(20)를 내부에 개별적으로 수용하는 다수의 원통형 부재(22a)를 구비하고, 상기 제2 관통구멍(22b)은 상기 원통형 부재(22a)를 관통하여 상기 피스톤(12)의 축방향 변위에 따라 상기 제1 관통구멍(20a)과 교통 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 습식 다판 클러치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 윤활 가이드부(22)는 상기 축 결합부(22c)의 외주면에 상기 피스톤(12)과 접촉하는 수압부(22d)를 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 습식 다판 클러치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 윤활 가이드부(22)의 내부에서 상기 피스톤(12)과 상기 윤활 탱크부(20)의 폐쇄단부(20b) 사이에 설치되는 리턴 스프링(24)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 다판 클러치.
   

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