KR20190068967A

KR20190068967A - 자동변속기용 동력전달장치

Info

Publication number: KR20190068967A
Application number: KR1020170169261A
Authority: KR
Inventors: 박주현; 채민호; 신용욱; 지성욱
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2019-06-19
Also published as: KR102417351B1; US20190178376A1; US10527169B2

Abstract

자동변속기용 동력전달장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동변속기용 동력전달장치는 브레이크 허브를 통하여 연결되는 회전요소와 변속기 하우징 사이에 구성되는 브레이크와, 상기 브레이크에 대응하여 선단이 배치된 상태로 유압에 의해 상기 브레이크를 작동시키는 피스톤 유닛을 포함하는 자동변속기용 동력전달장치에 있어서, 상기 피스톤 유닛은 상기 변속기 하우징에 브레이크 작동 반대방향으로 제1 스토퍼에 의해 외단부가 지지되어 설치되는 브레이크 드럼; 상기 브레이크 드럼의 외단부와 내단부 사이에 시일링된 상태로 배치되어 상기 변속기 하우징의 내부와 상기 브레이크 드럼의 외단부에 형성된 제1 유로를 통해 유압을 공급받아 상기 브레이크를 향하여 작동하는 제1 피스톤; 상기 제1 피스톤과 상기 브레이크 드럼 사이에서, 상기 제1 피스톤의 외단부와 상기 브레이크 드럼의 내단부 사이에 시일링된 상태로 배치되어 상기 변속기 하우징의 내부와 상기 브레이크 드럼의 외단부에 형성된 제2 유로와 상기 제1 피스톤의 외단부에 형성된 제3 유로를 통해 유압을 공급받아 선단이 상기 브레이크에 직접 작동하는 제2 피스톤; 상기 변속기 하우징에 설치되는 스프링 리테이너; 상기 스프링 리테이너와 상기 제2 피스톤 사이에 설치되어 상기 제1, 제2 피스톤에 복원력을 제공하는 리턴 스프링을 포함한다.

Description

자동변속기용 동력전달장치{CLUTCH DEVICE FOR AUTOMATIC TRANSMISSION}

본 발명은 자동변속기용 동력전달장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전요소을 변속기 하우징에 선택적으로 연결하는 브레이크의 구동을 위해 2중 피스톤을 적용하여 작동 구간별로 마찰재간의 최적화된 간극제어와 결합력을 제공하는 자동변속기용 동력전달장치에 관한 것이다.

차량에 있어서의 친환경 기술은 미래 자동차 산업의 생존이 달린 핵심 기술로서, 최근에는 배기가스 규제가 심화되면서 자동차 메이커들은 환경 규제와 및 연비 향상을 통한 친환경 자동차 개발에 총력을 기울이고 있다.

이러한 연비 향상 목표를 달성하기 위해 고효율 엔진, 고효율 변속기, 차체 경량화 등 다양한 연구가 활발하게 진행되고, 있으며, 특히, 변속기 분야에서는 수동변속기의 효율성과 자동 변속기의 편리성을 접목한 더블 클러치 변속기, 자동화 수동변속기 등의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

이러한 변속기들은 건식 또는 습식 브레이크를 통해 회전요소를 선택적으로 변속기 하우징에 연결하여 회전방향으로 고정하는데, 특히 더블 클러치 변속기 및 자동화 수동변속기 등에 적용되는 브레이크는 자동변속기의 브레이크와 같이 토크 컨버터를 거치지 않고, 엔진으로부터 직접적으로 전달되는 엔진 토크를 정지시키므로 큰 결합력과 제어 정밀성이 요구된다.

즉, 이러한 더블 클러치 변속기 및 자동화 수동변속기용 브레이크는 마찰재인 브레이크 디스크와 브레이크 플레이트 사이의 결합 초기구간까지는 신속한 동력전달을 위해 피스톤의 빠른 작동속도가 요구되고, 브레이크 디스크와 브레이크 플레이트가 결합 후에는 동력전달을 차단하면서 피스톤의 빠른 작동속도보다는 동력차단을 위한 큰 결합력이 요구된다.

이러한 관점에서, 최근의 회전력을 정지하는 브레이크는 피스톤의 빠른 작동속도와 큰 결합력의 조건을 모두 만족하고 있으나, 피스톤의 빠른 작동속도와 큰 결합력이 동시에 필요하지는 않음에도 이를 작동 구간별로 정밀하게 제어하지 않고 있어 브레이크의 전체적인 작동 효율이 감소하는 단점이 있다.

또한, 피스톤의 큰 결합력과 빠른 작동속도가 브레이크 플레이트에 반복적으로 작용하게 됨에 따라 누적피로에 의해 브레이크 손상의 원인이 되는 단점도 있다.

본 발명의 실시 예는 회전력을 정지하는 브레이크의 구동을 위해 순차적으로 작동하는 2중 피스톤을 적용하여 마찰재간의 신속한 간극제어에 의한 응답성과 결합력을 확보하는 자동변속기용 동력전달장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시 예는 2중 피스톤에 직접 작용하는 리턴 스프링에 의해 브레이크의 작동 해제 시, 드레그 손실을 방지하는 자동변속기용 동력전달장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 브레이크 허브를 통하여 연결되는 회전요소와 변속기 하우징 사이에 구성되는 브레이크와, 상기 브레이크에 대응하여 선단이 배치된 상태로 유압에 의해 상기 브레이크를 작동시키는 피스톤 유닛을 포함하는 자동변속기용 동력전달장치에 있어서, 상기 피스톤 유닛은 상기 변속기 하우징에 브레이크 작동 반대방향으로 제1 스토퍼에 의해 외단부가 지지되어 설치되는 브레이크 드럼; 상기 브레이크 드럼의 외단부와 내단부 사이에 시일링된 상태로 배치되어 상기 변속기 하우징의 내부와 상기 브레이크 드럼의 외단부에 형성된 제1 유로를 통해 유압을 공급받아 상기 브레이크를 향하여 작동하는 제1 피스톤; 상기 제1 피스톤과 상기 브레이크 드럼 사이에서, 상기 제1 피스톤의 외단부와 상기 브레이크 드럼의 내단부 사이에 시일링된 상태로 배치되어 상기 변속기 하우징의 내부와 상기 브레이크 드럼의 외단부에 형성된 제2 유로와 상기 제1 피스톤의 외단부에 형성된 제3 유로를 통해 유압을 공급받아 선단이 상기 브레이크에 직접 작동하는 제2 피스톤; 상기 변속기 하우징에 설치되는 스프링 리테이너; 상기 스프링 리테이너와 상기 제2 피스톤 사이에 설치되어 상기 제1, 제2 피스톤에 복원력을 제공하는 리턴 스프링을 포함하는 자동변속기용 동력전달장치가 제공될 수 있다.

상기 상기 제1 피스톤은 상기 브레이크 드럼의 외단부 상에서, 외단부 선단이 상기 스프링 리테이너에 의해 스트로크가 제한되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 스프링 리테이너는 상기 브레이크와 상기 제2 피스톤 사이에서, 상기 변속기 하우징 상의 일측에 설치되는 제2 스토퍼에 의해 브레이크 방향으로 지지된 상태로 상기 리턴 스프링의 일단을 지지하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 제2 피스톤은 외단부 선단이 상기 스프링 리테이너의 일측을 관통하여 상기 브레이크에 대응하도록 배치되 수 있다.

또한, 상기 제1, 제2 스토퍼는 상기 변속기 하우징의 내벽에 끼워져 설치되는 스토퍼 링으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제1, 제2 피스톤의 각 외단부는 축방향에 평행하게 배치되며, 상기 제1 피스톤의 외단부는 상기 브레이크 드럼의 외단부와 상기 제2 피스톤의 외단부 사이에 각각 실링을 개재하여 접촉될 수 있다.

또한, 상기 제1, 제2 피스톤의 각 내단부는 축방향으로 평행하게 배치되는 브레이크 드럼의 내단부에 각각 실링을 통하여 접촉되어 슬라이드 이동하도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 회전요소는 유성기어세트의 선기어, 유성캐리어, 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소 중, 하나의 회전요소로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예는 회전력을 정지하는 브레이크의 구동을 위해 2중 피스톤을 적용하여 신속한 작동속도에 의한 마찰재간의 간극제어로 응답성을 향상시키며, 결합력을 확보하여 동력전달효율을 높일 수 있다.

이와 같이, 2중 피스톤의 마찰재간의 빠른 간극제어와 결합력이 작동 구간별로 순차적으로 이루어져 브레이크 플레이트에 반복적으로 작용하던 누적피로를 최소화하며, 이로 인해 브레이크의 손상의 원인을 배제할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예는 2중 피스톤에 직접 작용하는 리턴 스프링에 의해 브레이크의 작동 해제 시, 안정적으로 드레그 손실을 방지할 수 있다.

또한, 2중 피스톤에 적용되는 리턴 스프링의 스프링력 이상에서 제어가 시작되어 저압구간에서 불안정한 유압 솔레노이드 밸브의 제어가 배제되어 제어 신뢰성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기용 동력전달장치의 구성 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기용 동력전달장치의 1단 작동 상태의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기용 동력전달장치의 2단 작동 상태의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 통하여 상세하게 설명한다.

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기용 동력전달장치의 구성 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기용 동력전달장치는 회전요소와 변속기 하우징(H) 사이에 적용되어 동력전달을 차단하는 브레이크 장치를 예로 하여 설명한다.

즉, 브레이크 장치는 기본적으로 회전요소와 변속기 하우징(H) 사이에서 회전동력을 정지하도록 구성되며, 본 발명의 실시 예에서는 유성기어세트(PG)의 하나의 회전요소인 유성캐리어(PC)와 변속기 하우징(H) 사이에 구성되는 예를 통하여 설명한다.

여기서, 상기 유성기어세트(PG)는 싱글 피니언 유성기어세트를 예로하며, 3개의 회전요소는 선기어(S)와 유성캐리어(PC), 및 링기어(R)로 구성된다. 즉, 상기 선기어(S)와, 상기 선기어(S) 의 외주 측에 방사상 등간격으로 외접 치합되는 복수의 피니언 기어(P)를 자전 및 공전이 가능하게 지지하는 유성캐리어(PC)와, 상기 복수의 피니언 기어(P)와 내접 치합되어 상기 선기어(S)와 동력 연결되는 링기어(R)를 포함한다.

본 발명의 동력전달장치의 실시 예로 적용되는 브레이크 장치는 변속기 하우징(H)의 내부에 형성되는 스플라인부(11)와 브레이크 허브(13) 사이에 마찰재를 포함하는 브레이크(BK)와, 상기 브레이크(BK)를 구동 제어하는 피스톤 유닛(20)을 포함한다.

즉, 상기 변속기 하우징(H)의 내부 스플라인부(11)는 변속기 하우징(H)에 음각으로 형성되며, 복수의 브레이크 플레이트(15)가 스플라인 결합된다.

상기 브레이크 허브(13)는 상기 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)와 연결되며, 외경부에 복수의 브레이크 디스크(17)가 스플라인 결합된다.

이때, 상기 복수의 브레이크 디스크(17)는 상기 복수의 브레이크 플레이트(15) 사이사이에 배치되며, 상기 변속기 하우징(H)의 내부 스플라인부(11)의 선단측에 끼워져 설치된 스냅링(19)에 의해 상기 복수개의 브레이크 플레이트(15)와 함께 지지된다.

그리고 상기 피스톤 유닛(20)은 링 플레이트 형상의 브레이크 드럼(21), 제1, 제2 피스톤(23)(25)으로 이루어지는 2중 피스톤과, 복원력을 제공하는 스프링 리테이너(27)와 리턴 스프링(29)으로 구성된다.

이러한 피스톤 유닛(20)은 브레이크(BK)에 대응하는 선단이 유압에 의해 브레이크(BK)를 작동시켜 상기 유성캐리어(PC)의 회전동력을 정지시키도록 이루어진다.

먼저, 상기 브레이크 드럼(21)은 축방향으로 평행한 외단부가 내단부를 가지며, 상기 변속기 하우징(H)의 내부에 브레이크 작동 반대방향으로 외단부가 제1 스토퍼(31)1에 의해 지지되어 설치된다.

상기 제1 피스톤(23)은 상기 브레이크 드럼(21)의 외단부와 내단부 사이에 시일링된 상태로 배치되며, 상기 변속기 하우징(H)의 내부와 상기 브레이크 드럼(21)의 외단부에 형성된 제1 유로(L1)를 통해 유압을 공급받아 상기 브레이크(BK)를 향하여 일정구간 스트로크 작동을 이루어 상기 제2 피스톤(25)과 함께 상기 브레이크(BK)의 복수개의 브레이크 플레이트(15)와 브레이크 디스크(17) 사이를 밀착시키도록 간극을 제어한다.

상기 제2 피스톤(25)은 상기 제1 피스톤(23)과 상기 브레이크 드럼(21) 사이에서, 상기 제1 피스톤(23)의 외단부와 상기 브레이크 드럼(21)의 내단부 사이에 시일링된 상태로 배치되며, 상기 변속기 하우징(H)의 내부와 상기 브레이크 드럼(21)의 외단부에 형성된 제2 유로(L2)와 상기 제1 피스톤(23)의 외단부에 형성된 제3 유로(L3)를 통해 유압을 공급받아 선단이 상기 브레이크(BK)의 복수개의 브레이크 플레이트(15)와 브레이크 디스크(17)에 직접 작동하여 상호간에 결합력을 제공한다.

또한, 상기 제1, 제2 피스톤(23)(25)은 각각의 외단부가 축방향에 평행하게 배치되고, 상기 제1 피스톤(23)의 외단부는 상기 브레이크 드럼(21)과 상기 제2 피스톤(25)의 각 외단부 사이에 각각 실링(SR)을 개재하여 기밀을 유지하면서 스트로크 작동 가능하게 접촉 상태를 유지한다.

또한, 상기 제1, 제2 피스톤(23)(25)의 각 내단부는 축방향으로 평행하게 배치되는 브레이크 드럼(21)의 내단부에 각각 실링(SR)을 통하여 접촉되어 슬라이드 이동하도록 구성된다.

또한, 상기 스프링 리테이너(27)는 상기 제2 피스톤(25)의 브레이크 방향 일측에서 상기 변속기 하우징(H) 상에 설치된다.

즉, 상기 스프링 리테이너(27)는 디스크 형상으로 형성되어 상기 변속기 하우징(H) 상의 일측에 설치되는 제2 스토퍼(33)에 의해 브레이크 방향으로 지지된 다.

여기서, 상기 제2 스토퍼(33)는 변속기 하우징(H)의 내벽에 끼워져 설치되는 스토퍼 링으로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 리턴 스프링(29)은 상기 스프링 리테이너(27)와 상기 제2 피스톤(25) 사이에 양단이 지지된 상태로 설치되어 상기 제1, 제2 피스톤(21)(23)에 복원력을 제공하며, 복수개의 코일 스프링으로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 제1 피스톤(21)은 상기 브레이크 드럼(21) 상의 외단부에서, 외단부 선단이 상기 스프링 리테이너(27)에 의해 브레이크 작동방향의 스트로크가 제한되도록 구성된다.

또한, 상기 제2 피스톤(25)은 외단부 선단이 상기 스프링 리테이너(27)의 일측을 관통하여 상기 브레이크(BK)에 대응하도록 배치된다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기용 동력전달장치의 1단 작동 상태의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기용 동력전달장치의 2단 작동 상태의 단면도이다.

도 2와 도 3을 참조하여 상기한 바와 같은 구성을 갖는 동력전달장치인 브레이크 장치의 작동을 설명한다.

도 2를 참조하면, 먼저, 브레이크(BK) 작동을 위해 제1 유로(L1)를 통해 브레이크 드럼(21)과 제1 피스톤(23) 사이로 유압이 공급되면, 제1 피스톤(23)과 제2 피스톤(25)은 브레이크(BK) 방향으로 신속한 스트로크 작동을 이루게 된다.

이에 따라, 제2 피스톤(25)은 선단이 브레이크(BK)의 브레이크 플레이트(15)까지 빠른 작동속도로 이동하여 복수의 브레이크 플레이트(15)와 복수의 브레이크 디스크(17) 사이를 밀착시켜 간극을 제어하게 된다.

이후, 도 3을 참조하면, 제2 유로(L2)와 제3 유로(L3)를 통해 제1 피스톤(23)과 제2 피스톤(25) 사이로 유압이 공급되면, 제2 피스톤(25)은 제1 피스톤(23)으로부터 브레이크(BK) 방향으로 스트로크 작동을 이루게 된다.

이에 따라, 제2 피스톤(25)은 선단이 브레이크(BK)의 브레이크 플레이트(15)를 가압하여 복수의 브레이크 플레이트(15)와 복수의 브레이크 디스크(17) 사이의 결합력을 형성하게 된다.

이러한 제1, 제2 피스톤(23)(25)의 2단에 걸친 순차적 작동으로 상기 브레이크(BK)는 빠른 응답성과 충분한 결합력으로 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)를 변속기 하우징(H)에 고정 연결하여 고정요소로 작동하도록 한다.

한편, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 동력전달장치인 브레이크 장치는 브레이크 작동이 해제된 상태에서, 제1, 제2, 피스톤(23)(25)에 직접 작용하는 리턴 스프링(29)의 탄성력에 의해 마찰재간의 드레그 손실을 방지하면서도 제어 신뢰성을 높여준다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 동력전달장치는 회전요소를 변속기 하우징(H)에 고정 연결하는 브레이크(BK)의 구동을 위해 제1, 제2 피스톤(23)(25)으로 이루어지는 2중 피스톤을 적용하여 신속한 작동속도에 의한 마찰재간의 간극제어로 응답성을 향상시키며, 충분한 결합력을 확보하여 동력전달효율을 높일 수 있다.

또한, 제1, 제2 피스톤(23)(25)으로 이루어지는 2중 피스톤의 순차적 2단 작동으로, 마찰재간의 빠른 간극제어와 결합력이 작동 구간별로 이루어져 브레이크 플레이트(15)에 반복적으로 작용하던 누적피로를 최소화하며, 이로 인해 브레이크(BK) 손상을 최소화할 수 있다.

또한, 제2 피스톤(25)에 작용하는 리턴 스프링(29)의 스프링력 이상에서 제어가 시작되어 저압구간에서 불안정한 유압 솔레노이드 밸브(미도시)의 제어가 배제되어 제어 신뢰성을 높일 수 있다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 개시하고 있으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명하여 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

BK: 브레이크
H: 변속기 하우징
11: 스플라인부
13: 브레이크 허브
15: 브레이크 플레이트
17: 브레이크 디스크
19: 스냅링
20: 피스톤 유닛
21: 브레이크 드럼
23, 25: 제1, 제2 피스톤
27: 스프링 리테이너
29: 리턴 스프링
31,33: 제1, 제2 스토퍼
L1,L2,L3: 제1, 제2, 제3 유로
SR: 실링
PG: 유성기어세트
S: 선기어
PC: 유성캐리어
R: 링기어

Claims

브레이크 허브를 통하여 연결되는 회전요소와 변속기 하우징 사이에 구성되는 브레이크와, 상기 브레이크에 대응하여 선단이 배치된 상태로 유압에 의해 상기 브레이크를 작동시키는 피스톤 유닛을 포함하는 자동변속기용 동력전달장치에 있어서,
상기 피스톤 유닛은
상기 변속기 하우징에 브레이크 작동 반대방향으로 제1 스토퍼에 의해 외단부가 지지되어 설치되는 브레이크 드럼;
상기 브레이크 드럼의 외단부와 내단부 사이에 시일링된 상태로 배치되어 상기 변속기 하우징의 내부와 상기 브레이크 드럼의 외단부에 형성된 제1 유로를 통해 유압을 공급받아 상기 브레이크를 향하여 작동하는 제1 피스톤;
상기 제1 피스톤과 상기 브레이크 드럼 사이에서, 상기 제1 피스톤의 외단부와 상기 브레이크 드럼의 내단부 사이에 시일링된 상태로 배치되어 상기 변속기 하우징의 내부와 상기 브레이크 드럼의 외단부에 형성된 제2 유로와 상기 제1 피스톤의 외단부에 형성된 제3 유로를 통해 유압을 공급받아 선단이 상기 브레이크에 직접 작동하는 제2 피스톤;
상기 변속기 하우징에 설치되는 스프링 리테이너;
상기 스프링 리테이너와 상기 제2 피스톤 사이에 설치되어 상기 제1, 제2 피스톤에 복원력을 제공하는 리턴 스프링;
을 포함하는 자동변속기용 동력전달장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 피스톤은
상기 브레이크 드럼의 외단부 상에서, 외단부 선단이 상기 스프링 리테이너에 의해 스트로크가 제한되도록 구성되는 자동변속기용 동력전달장치.
제1항에 있어서,
상기 스프링 리테이너는
상기 브레이크와 상기 제2 피스톤 사이에서, 상기 변속기 하우징 상의 일측에 설치되는 제2 스토퍼에 의해 브레이크 방향으로 지지된 상태로 상기 리턴 스프링의 일단을 지지하여 구성되는 자동변속기용 동력전달장치.
제3항에 있어서,
상기 제2 피스톤은
외단부 선단이 상기 스프링 리테이너의 일측을 관통하여 상기 브레이크에 대응하도록 배치되는 자동변속기용 동력전달장치.
제3항에 있어서,
상기 제1, 제2 스토퍼는
상기 변속기 하우징의 내벽에 끼워져 설치되는 스토퍼 링으로 이루어지는 자동변속기용 동력전달장치.
제1항에 있어서,
상기 제1, 제2 피스톤의 각 외단부는 축방향에 평행하게 배치되며,
상기 제1 피스톤의 외단부는 상기 브레이크 드럼의 외단부와 상기 제2 피스톤의 외단부 사이에 각각 실링을 개재하여 접촉되는 자동변속기용 동력전달장치.
제1항에 있어서,
상기 제1, 제2 피스톤의 각 내단부는 축방향으로 평행하게 배치되는 브레이크 드럼의 내단부에 각각 실링을 통하여 접촉되어 슬라이드 이동하도록 구성되는 자동변속기용 동력전달장치.
제1항에 있어서,
상기 회전요소는
유성기어세트의 선기어, 유성캐리어, 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소 중, 하나의 회전요소로 이루어지는 자동변속기용 동력전달장치.