KR100718342B1 - 자동변속기의 유압클러치 및 이를 구비한 자동변속기 - Google Patents

자동변속기의 유압클러치 및 이를 구비한 자동변속기 Download PDF

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Abstract

클러치의 슬립을 막음과 아울러 자동변속기의 전장을 줄일 수 있도록, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 자동변속기의 유압클러치는, 자동변속기의 입력축 상에 배치되어 클러치 공간을 형성하는 클러치 리테이너; 상기 클러치 리테이너와의 사이에 형성되는 피스톤 챔버에 입력되는 유압에 의하여 동작되는 피스톤; 상기 피스톤의 상기 피스톤 챔버 반대편 위치에 배치되어 상기 피스톤에 복원력을 작용하는 리턴 스프링; 및 상기 리턴 스프링과 상기 피스톤 사이에 배치되어 상기 피스톤과 함께 밸런스 챔버를 형성하는 밸런스 월 유닛;을 포함한다.
자동변속기, 클러치, 밸런스 챔버, 밸런스 월, 원심력

Description

자동변속기의 유압클러치 및 이를 구비한 자동변속기{HYDRAULIC CLUTCH OF AUTOMATIC TRANSMISSION AND AUTOMATIC TRANSMISION USING THE SAME}
도 1은 종래 기술에 따른 자동변속기의 유압클러치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 자동변속기의 유압클러치 구조에 의하여 자동변속기의 전장이 짧아지는 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 부분 절개 단면도로서, 일예로 본 발명의 제1실시예에 따른 유압클러치가 적용된 상태를 도시하고 있다
본 발명은 자동변속기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 자동변속기의 유압 클러치(hydraulic clutch) 및 이를 구비한 자동변속기에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 자동변속기는 차량의 주행상태에 따라 적절한 변속단으로 자동으로 변속하여주는 장치이다. 이러한 자동 변속을 구현하기 위하여 자동변속기 내에는, 선기어(sun gear), 링기어(ring gear), 그리고 유성캐리어(planet carrier)를 그 작동 부재(operating member)들로 포함하는 유성기어세트(planetary gear set)를 하나 이상 포함하고, 이러한 작동 부재들을 제어하기 위하여 클러치(clutch)와 브레이크(brake)와 같은 마찰요소(friction element)가 여러 개 구비된다.
그리고, 자동변속기에는, 이러한 마찰요소를 유압적으로 제어하기 위하여 유압제어시스템이 구비된다. 따라서, 각 변속단에 따라 정해진 클러치/브레이크들이 유압제어시스템에 의하여 그 작동/해제가 제어됨으로써, 각 변속단이 구현되게 된다.
이 중 클러치는 상기 유성기어셋트의 작동 부재에 엔진의 동력을 전달하거나, 작동 부재들 사이의 동력전달을 매개하는 역할을 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 자동변속기의 유압클러치를 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 자동변속기는 입력축(110) 상에 유압클러치(100)를 포함하고 있다.
이러한 클러치(100)는, 통상적으로, 상기 입력축(input shaft)(110) 상에 배치되어 클러치 공간을 형성하는 클러치 리테이너(clutch retainer)(140), 상기 클러치 리테이너(140)와의 사이에 형성되는 피스톤 챔버(piston chamber)(130)에 입 력되는 유압(hydraulic pressure)에 의하여 동작되는 피스톤(120), 그리고 상기 피스톤(120)의 상기 피스톤 챔버(130) 반대편 위치에 배치되어 상기 피스톤(120)에 복원력(restoring force)을 작용하는 리턴 스프링(return spring)(170)을 포함한다.
상기 자동변속기 내의 특정한 작동 부재(150)는 마찰 디스크들(friction disks)(155)을 그 외주면에 스플라인(spline) 구조로 구비하고 있으며, 상기 클러치 리테이너(140)는 작동 플레이트들(operating plates)(145)을 그 내주면에 스플라인 구조로 구비하고 있다. 이러한 마찰 디스크들(155)과 작동 플레이트들(145)은 번갈아 배치된다.
상기 입력축(110)에는 오일 홀(oil hole)(112)이 형성되어 상기 피스톤 챔버(130)에 오일이 공급된다. 이와 같이 피스톤 챔버(130)에 공급된 오일은 피스톤(120)을 도면에서 좌측으로 가압하여 리턴 스프링(170)의 탄성력을 이기고 피스톤(120)을 이동시킨다.
따라서, 피스톤(120)은 입력축의 축 방향(axial direction)을 따라 작동 플레이트(145)를 가압하게 되고, 이에 따라 작동 플레이트들(145)과 마찰 디스크들(155)은 그들 사이의 마찰력에 의해 계합(engage)하게 된다. 이러한 과정에 의해 입력축(110)과 작동 부재(150) 사이에는 동력이 전달되게 된다.
오일 홀(112)을 통한 피스톤 챔버(130)에의 오일 공급이 중단되면, 피스톤(120)은 리턴 스프링(170)의 복원력에 의해 도면에서 우측으로 이동하게 되고, 따라서 서로 계합된 작동 플레이트(145)와 마찰 디스크(155)는 그 계합 상태로부터 해제(disengage)되게 된다.
그런데, 오일 홀(112)을 통한 피스톤 챔버(130)에의 오일 공급이 중단되는 경우라도, 피스톤 챔버(130) 내의 오일이 완벽히 배출된다고 보장하기는 힘들다. 이 때, 자동변속기 내의 입력축(110)은 매우 빠른 속도로 회전하고 있으므로, 피스톤 챔버(130) 내의 오일은 원심력을 받아 반지름 방향(radial direction)으로 이동하게 되고, 따라서 이러한 원심력은 피스톤(120)을 가압하는 작용을 할 수 있다.
이러한 경우에는, 피스톤(120)이 바라던 바 대로 충분히 복원되지 못하고, 작동 플레이트(145)를 약간이나마 가압하게 되는 상황이 생길 수 있다. 이러한 경우에는 작동 플레이트들(145)과 마찰 디스크들(155)은 그 계합 상태가 충분히 해제되지 못하고, 지속적인 마찰을 일으키게 된다. 이러한 작동 플레이트들(145)과 마찰 디스크들(155) 사이의 마찰적인 슬립(frictional slip)은 자동변속기의 내구성을 떨어뜨리고, 동력손실을 증가시키게 된다.
이러한 작동 플레이트들(145)과 마찰 디스크들(155) 사이의 마찰적인 슬립을 줄이기 위해서는, 피스톤(120)의 피스톤 챔버(130) 반대편에 오일 챔버(oil chamber)를 형성할 수 있다. 즉, 피스톤 챔버(130)에 잔존하는 오일의 원심력에 상응하는 크기로서 그 방향이 반대로 작용하는 원심력을 상기 오일 챔버 내의 오일에 의해 유발함으로써, 상기 피스톤 챔버(130) 내의 오일의 원심력에 의한 피스톤(120)의 이동을 막을 수 있게 되는 것이다.
따라서, 종래에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 리턴 스프링(170)의 피스톤(120) 반대편에 밸런스 월(balance wall)(180)을 설치함으로써 밸런스 월(180)과 피스톤(120) 사이에 오일 챔버(190)(이하, 밸런스 챔버(balance chamber)라 한다)를 형성하고 있다. 이와 같이 밸런스 챔버(190)를 형성하는 밸런스 월(180)의 피스톤(120)쪽 종단에는 피스톤(120)과의 사이에서 밀봉을 하기 위한 실링 부재(sealing member)(185)가 구비된다. 이러한 밸런스 챔버(190)에는 오일 홀(114)를 통해 오일이 공급되어 항시 오일이 잔존하게 된다.
이와 같이 피스톤의 피스톤 챔버의 반대편에 밸런스 챔버를 형성하는 다른 예로는, 미국특허 US6,705,447호(발명자:Gorman et al.; 출원일:2002년 3월 7일)을 들 수 있다. 이 미국특허에서는 리턴 스프링으로서 코일 스프링을 사용하고 있으나, 위에서 언급한 밸런스 챔버의 형성 방식과 동일한 방식으로 밸런스 챔버를 형성하고 있다.
그런데, 이와 같은 방식으로 밸런스 챔버(190)를 형성하는 경우, 밸런스 월(180)과 피스톤(120)과의 축 방향 거리는, 피스톤이 동작을 고려해 충분한 거리가 확보되어야 한다. 또한, 실링 부재(185)가 리턴 스프링(170) 혹은 피스톤(120)과 간섭하는 것을 막기 위해서는, 밸런스 월(180)과 피스톤(120)과의 축 방향 거리가 더욱 충분히 확보되어야 한다.
이러한 필요성에 의해 밸런스 챔버(190)의 축 방향 길이가 길어지게 된다. 이와 같이 길어지는 밸런스 챔버(190)는 자동변속기의 전장을 길게 하는 요인이 된다.
통상적으로 자동변속기 내에는 최소한 3개 이상의 클러치가 구비되고 있다는 점을 고려하면, 하나의 클러치에서 생기는 길이 증가는 자동변속기 전체적인 전장 의 길이 증가에 3배 이상의 영향을 미치게 되는 것이다.
최근 전륜구동형 자동변속기의 다단화(multiple gear ratios)가 이루어지고 있는데, 이러한 경향을 고려하면, 자동변속기의 전장(total length)의 증가는 엔진 룸(engine room)에 자동변속기의 탑재를 어렵게 하는 원인이 되는 것이다. 따라서, 클러치에 필요한 축 방향 길이를 줄일 수 있다면, 자동변속기의 전장을 줄일 수 있고, 이러한 경우, 보다 많은 변속단을 구현하는 자동변속기를 전륜구동 차량에 탑재할 수 있게 되는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 자동변속기의 클러치에 밸런스 챔버를 형성하면서도 자동변속기의 전장을 줄일 수 있는 자동변속기의 유압클러치 및 이를 구비한 자동변속기를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 자동변속기의 유압클러치는, 자동변속기의 입력축 상에 배치되어 클러치 공간을 형성하는 클러치 리테이너; 상기 클러치 리테이너와의 사이에 형성되는 피스톤 챔버에 입력되는 유압에 의하여 동작되는 피스톤; 상기 피스톤의 상기 피스톤 챔버 반대편 위치에 배치되어 상기 피스톤에 복원력을 작용하는 리턴 스프링; 및 상기 리턴 스프링과 상기 피스톤 사이에 배치되어 상기 피스톤과 함께 밸런스 챔버를 형성하는 밸런스 월 유닛(balance wall unit);을 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 밸런스 월 유닛은, 상기 입력축 상에 배치되는 밸런스 월; 상기 밸런스 월의 외주면 바깥 쪽에 배치되는 스프링 서포트(spring support); 상기 밸런스 월과 상기 스프링 서포트를 연결하고 설정된 탄성력을 보유한 연결 부재; 및 상기 스프링 서포트와 상기 피스톤 사이에 개재되어 상기 밸런스 챔버를 밀봉하는 실링 부재(sealing member);를 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 스프링 서포트는 상기 리턴 스프링의 외주면에 의해 가압되어 상기 실링 부재를 상기 피스톤에 가압함으로써 상기 밸런스 챔버를 형성하는 것으로 할 수 있다.
상기 밸런스 월은 입력축의 축 방향으로 연장되는 연장부를 포함하고, 상기 리턴 스프링은 상기 연장부 외주면에 개재되는 것으로 할 수 있다.
상기 밸런스 월은 입력축 상에 배치되는 스냅 링(snap ring)에 의해 지지되는 것으로 할 수 있다.
상기 밸런스 월은 상기 스냅 링과의 사이에 와셔(washer)를 개재하여 지지되는 것으로 할 수 있다.
상기 리턴 스프링은 디스크 스프링(disc spring)인 것으로 할 수 있다.
상기 스프링 서포트 및 상기 밸런스 월은 회전 대칭으로 형성되고, 상기 스프링 서포트의 내주면과 상기 밸런스 월의 외주면은 상기 연결 부재로 연결되는 것으로 할 수 있다.
상기 연결 부재와 상기 실링 부재는 일체로 형성되는 것으로 할 수 있다.
상기 연결 부재와 상기 실링 부재는 고무 재질로 형성되는 것으로 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 자동변속기의 유압클러치는, 자동변속기의 입력축 상에 배치되어 클러치 공간을 형성하는 클러치 공간 형성 수단; 상기 클러치 공간 형성 수단과의 사이에 형성되는 피스톤 챔버에 입력되는 유압에 의하여 동작되는 피스톤 수단; 상기 피스톤 수단의 상기 피스톤 챔버 반대편 위치에 배치되어 상기 피스톤 수단에 복원력을 작용하는 피스톤 복원 수단; 및 상기 피스톤 복원 수단과 상기 피스톤 수단 사이에 배치되어 상기 피스톤 수단과 함께 밸런스 챔버를 형성하는 밸런스 챔버 형성 수단;을 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 밸런스 챔버 형성 수단은, 상기 입력축 상에 배치되는 칸막이 수단(partitioning means); 상기 칸막이 수단의 외주면 바깥 쪽에 배치되는 가압 수단; 상기 칸막이 수단과 상기 가압 수단을 연결하고 설정된 탄성력을 보유한 연결 수단; 상기 가압 수단과 상기 피스톤 수단 사이에 개재되어 상기 밸런스 챔버를 밀봉하는 밀봉 수단;를 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 가압 수단은 상기 피스톤 복원 수단의 외주면에 의해 가압되어 상기 밀봉 수단을 상기 피스톤 수단에 가압함으로써 상기 밸런스 챔버를 형성하는 것으로 할 수 있다.
상기 칸막이 수단은 입력축의 축 방향으로 연장되는 연장부를 포함하고, 상기 피스톤 복원 수단은 상기 연장부 외주면에 개재되는 것으로 할 수 있다.
상기 피스톤 복원 수단은 대략 디스크 형상(disc shape)을 가지는 것으로 할 수 있다.
상기 연결 수단과 상기 밀봉 수단은 일체로 형성되는 것으로 할 수 있다.
상기 연결 수단과 상기 밀봉 수단은 고무 재질로 형성되는 것으로 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 자동변속기는, 유압에 의해 동작하는 하나 이상의 클러치를 포함하는 자동변속기로서, 전술한 다양한 유압 클러치들 중 어느 하나의 유압 클러치를 포함하는 것으로 할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치를 도시한 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 자동변속기는, 변속기 케이스(transmission case) 내의 입력축(210) 상에 유압클러치(200)를 포함하고 있다.
상기 입력축(210)은 엔진으로부터 직접 동력을 전달받는 회전축만을 말하는 것으로 해석되어서는 안된다. 자동변속기 내에는 복수개의 회전축이 배치될 수 있고, 이들 중 임의의 회전축에도 클러치가 배치될 수 있으므로, 본 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에 기재된 입력축의 용어는 자동변속기 내에 배치되어 회전하고 유성기어셋트가 배치될 수 있는 임의의 회전축을 가리키는 말로 해석되어야 한다.
상기 입력축(210) 상에 배치되는 클러치(200)는, 상기 입력축(210) 상에 배 치되어 클러치 공간을 형성하는 클러치 리테이너(240), 상기 클러치 리테이너(240)와의 사이에 형성되는 피스톤 챔버(230)에 입력되는 유압에 의하여 동작되는 피스톤(220), 그리고 상기 피스톤(220)의 상기 피스톤 챔버(230) 반대편 위치에 배치되어 상기 피스톤(220)에 복원력을 작용하는 리턴 스프링(270)을 포함한다.
상기 자동변속기 내의 특정한 작동 부재(250)는 마찰 디스크들(255)을 그 외주면에 스플라인 구조로 구비하고 있으며, 상기 클러치 리테이너(240)는 작동 플레이트들(245)을 그 내주면에 스플라인 구조로 구비하고 있다. 이러한 마찰 디스크들(255)과 작동 플레이트들(245)은 번갈아 배치된다.
상기 입력축(210)에는 오일 홀(212)이 형성되어 상기 피스톤 챔버(230)에 오일이 공급된다. 이와 같이 피스톤 챔버(230)에 공급된 오일은 피스톤(220)을 도면에서 좌측으로 가압하여 리턴 스프링(270)의 탄성력을 이기고 피스톤(220)을 이동시킨다.
또한, 리턴 스프링(270)의 피스톤(220) 반대편에 밸런스 챔버(290)가 형성되고, 상기 입력축(210)에는 밸런스 챔버(290)와 소통하여 오일을 공급하기 위한 오일 홀(214)이 형성된다.
상기 밸런스 챔버(290)는, 상기 리턴 스프링(270)과 상기 피스톤(220) 사이에 배치되는 밸런스 월 유닛(280)에 의해 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 밸런스 월 유닛(280)은, 상기 입력축(210) 상에 배치되는 밸런스 월(283), 상기 밸런스 월(283)의 외주면 바깥 쪽에 배치되는 스프링 서포트(287), 상기 밸런스 월(283)과 상기 스프링 서포트(287)를 연결하고 설정된 탄성력을 보유한 연결 부재(285), 및 상기 스프링 서포트(287)와 상기 피스톤(220) 사이에 개재되어 상기 밸런스 챔버(290)를 밀봉하는 실링 부재(289)를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 리턴 스프링(270)은 일예로 디스크 스프링(disc spring)으로 형성된다.
상기 스프링 서포트(287) 및 상기 밸런스 월(283)은 회전 대칭으로 형성된다. 그리고 이 때, 상기 스프링 서포트(289)의 외주면과 상기 밸런스 월(283)의 내주면은 상기 연결 부재(285)로 연결된다.
상기 밸런스 월(283)은 입력축(210) 상에서 축 방향 위치가 변화되지 않도록 지지된다. 또한, 상기 리턴 스프링(270)도 입력축(210) 상에서 축 방향 위치가 변화되지 않도록 지지된다.
이를 위해 입력축(210) 상에는 스냅 링(216)이 배치되고, 상기 밸런스 월(283)은 이 스냅 링(216)에 의해 지지되는 것으로 할 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 밸런스 월(283)은 상기 스냅 링(216)과의 사이에 와셔(218)를 개재하여 지지된다. 마찬가지로, 상기 리턴 스프링(270)도 상기 스냅 링(216)과의 사이에 와셔(218)를 개재하여 지지된다.
다만, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 밸런스 월(283)은, 입력축(210)의 반경 방향으로 뻗어 있는 몸체(282)와 아울러 입력축(210)의 축 방향으로 연장되는 연장부(281)를 포함하고, 상기 리턴 스프링(270)은 상기 연장부(281)의 외주면에 개재된다. 이러한 방식으로 밸런스 월(283)과 리턴 스프링(270)이 배치됨으로써, 피스톤(220)의 동작 때 리턴 스프링(270)이 변형되어도, 밸런스 월(283)은 그 영향을 받지 않게 된다.
상기 스프링 서포트(287)는 상기 리턴 스프링(270)의 외주면에 의해 가압된다. 즉, 리턴 스프링(270)은 그 복원력을 상기 스프링 서포트(287)를 통해 피스톤(220)에 전달하는 것이다. 그런데, 이러한 리턴 스프링(270)의 복원력에 의해 상기 스프링 서포트(287)는 상기 실링 부재(289)를 상기 피스톤(220)에 가압하게 되고, 따라서 그 가압력에 의해 실링 부재(289)는 상승된 실링 효과를 구비하게 된다.
전술한 설명에서, 실링 부재(289)는 상기 스프링 서포트(287)와 상기 피스톤(220) 사이에 개재되는 것으로 설명하였다. 그러나 이는 상기 스프링 서포트(287)가 상기 피스톤(220)과 직접 접촉하지 않는 것으로 이해되어서는 안된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 스프링 서포트(287)는 굴곡된 형태로 형성될 수 있고, 상기 스프링 서포트(287)의 굴곡에 의해 형성된 공간에 실링 부재(289)가 배치됨으로써, 상기 스프링 서포트(287)는 상기 피스톤(220)에 직접 접촉함과 아울러, 상기 리턴 스프링(270)의 복원력에 의해 실링 부재(289)를 피스톤(220)에 가압할 수 있다.
상기 스프링 서포트(287)가 상기 피스톤(220)에 직접 접촉하는 경우, 리턴 스프링(270)의 복원력은 피스톤(220)에 확실히 전달되게 되어, 피스톤(220)의 동작이 정밀하게 된다.
상기 연결 부재(285)와 상기 실링 부재(289)는, 그 중 어느 하나 또는 그 각각이 고무 재질로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 이들 연결 부재(285)와 상기 실링 부재(289)는 모두 고무 재질로 형성된다.
상기 밸런스 월(283)과 스프링 서포트(287)를 연결하는 연결 부재(285)가 이와 같이 탄성력을 보유한 재질(일예로 고무 재질)로 형성됨으로써, 피스톤 챔버(230)의 유압 또는 리턴 스프링(270)의 복원력에 의해 피스톤(220)이 동작할 때 밸런스 월(283)은 그 동작에 영향을 받지 않을 수 있다.
밸런스 월 유닛(280)의 제작공정을 간단히 하기 위해, 본 발명의 실시예에서 상기 연결 부재(285)와 상기 실링 부재(289)는 일체로 형성된다. 그러나 본 발명의 보호 범위가 이에 한정된 것으로 이해되어서는 안된다. 상기 연결 부재(285)와 상기 실링 부재(289)는 별개로 형성할 수 있음은 물론이고, 이들은 그 기능에 더욱 적합한 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 피스톤(220)과 함께 밸런스 챔버(290)를 형성하는 밸런스 월 유닛(280)은 리턴 스프링(270)과 피스톤(220)이 형성하는 공간 내에 배치된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 이러한 밸런스 월 유닛(280)은 리턴 스프링(270)과 피스톤(220) 사이의 공간을 구획(partition)하게 되고, 리턴 스프링(270)은 밸런스 챔버(290) 내의 오일에 접촉하지 않게 된다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치를 도시한 단면도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 유압클러치(300)는, 본 발명의 기술적 사상 내에서 리턴 스프링, 밸런스 월, 와셔 등 여러 가지 구성요소들의 다양한 변형이 가능함을 보여주는 일예이다.
도 2에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따르면, 밸런스 월(280)의 연장부(281)은 입력축(210)에 밀착되어 형성되었다. 그러나, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따르면, 연장부(381)는 입력축(310)과 이격되어 형성된다. 즉, 입력축(310)에 밀착되는 수직부(384)에 연결되어 연장부(381)가 형성되고, 이 연장부(381)의 외주면에 리턴 스프링(370)이 배치되는 것이다.
또한, 도 2에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따르면, 와셔(218)는 그 단면이 직사각형인 것으로 도시되었다. 그러나 본 발명의 제2실시예에 따르면, 와셔(318)는, 그 단면이 굴곡되어 형성됨으로써, 수평부를 구비하여 밸런스 월(383)의 연장부(381)을 단단히 지지하게 되는 것이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 자동변속기의 유압클러치를 도시한 단면도이다.
본 발명의 제3실시예에 따른 유압클러치(400)는, 본 발명의 기술적 사상 내에서 스프링 서포트와 피스톤의 다양한 변형이 가능함을 보여주는 일예이다.
도 2에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따르면, 피스톤 챔버(230) 내에 공급되는 오일 압력에 의해 피스톤(220)이 전후 동작하게 되는데, 이 피스톤(220)은 직접 작동 플레이트(245)를 가압한다.
그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따르면, 피스톤(420)은 직접 작동 플레이트(245)를 가압하지 않고, 스프링 서포트(487)을 통해 작동 플레이트(245)를 가압하게 된다.
보다 구체적으로, 스프링 서포트(487)는, 리턴 스프링(270)을 지지하는 스프 링 지지부(spring supporting portion)(486), 피스톤(420)에 밀착되어 피스톤(420)으로부터 전후 방향의 가압력을 전달 받는 피스톤 지지부(piston supporting portion)(490), 그리고 상기 피스톤 지지부(490)를 통해 전달되는 피스톤(420)의 가압력에 의해 상기 작동 플레이트(245)를 가압하는 플레이트 가압부(plate pressing portion)(488)를 포함한다.
본 실시예에서, 상기 플레이트 가압부(488)은 상기 피스톤 지지부(490)로부터 축 방향으로 연장되어 형성되어 있다. 그러나 본 발명의 보호범위가 반드시 이에 한정된 것으로 이해되어서는 안된다. 다른 다양한 변형실시가 가능하기 때문이다.
즉, 본 실시예에 따른 피스톤(420)의 핑거(finger)(425)는 제1실시예에서보다 짧게 형성되고, 대신, 상기 플레이트 가압부(488)가 피스톤(420)의 핑거(425)보다 튀어 나와 있다. 따라서 피스톤(420)이 전진하게 되면, 스프링 서포트(487)가 작동 플레이트(245)를 가압하여 클러치를 계합시키게 되는 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 자동변속기의 클러치 구조에 의하여 자동변속기의 전장이 짧아지는 효과를 설명하기 위한 도면으로서, 도 5의 (A)는 종래 기술에 따른 유압클러치의 전장의 일예를, 도 5의 (B)는 본 발명의 제1실시예에 따른 유압클러치의 전장의 일예를 도시하고 있다.
종래기술에 의하면, 밸런스 월과 피스톤과의 입력축 축 방향 거리가 충분히 확보되어야 함으로 인해 그 전장이 46mm가 필요했다면, 본 발명의 실시예에 따르면, 그 전장이 42mm로 줄어들었다. 따라서, 이러한 일예에 따르면, 3~4개의 클러치 를 사용하는 자동변속기의 경우 12~16mm의 큰 폭으로 자동변속기의 전장을 줄일 수 있게 된다.
도 6은 이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 유압클러치가 적용된 자동변속기의 일예를 도시한 부분 절개 단면도로서, 일예로 본 발명의 제1실시예에 따른 유압클러치가 적용된 상태를 도시하고 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기(600)는, 변속기 케이스(620) 내에 입력축(610)이 배치되고, 이 입력축(610) 상에 본 발명의 제1실시예에 따른 유압클러치(200)가 배치된다.
일예로 도 6에서는 하나의 유압클러치만을 도시하였으나, 이러한 유압클러치는 복수개 구비될 수 있다. 또한, 도 6에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 유압클러치만을 그 일예로 도시하였으나, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 유압클러치도 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기는, 전술한 다양한 실시예의 유압클러치를 조합하여 사용할 수 있다.
이상에서는 현재로서 실질적이라 고려되는 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다. 오히려, 전술한 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 리턴 스프링과 상기 피스톤 사이에 배치되는 밸런스 월 유닛을 통해 밸런스 챔버를 형성함으로써, 자동변속기의 전장을 줄일 수 있게 된다.
상기 밸런스 월 유닛은, 상기 입력축 상에 배치되는 밸런스 월, 상기 밸런스 월의 외주면 바깥 쪽에 배치되는 스프링 서포트, 상기 밸런스 월과 상기 스프링 서포트를 연결하고 설정된 탄성력을 보유한 연결 부재, 및 상기 스프링 서포트와 상기 피스톤 사이에 개재되어 상기 밸런스 챔버를 밀봉하는 실링 부재를 포함하여 형성됨으로써, 피스톤의 동작에 의해 밸런스 월 유닛이 받는 영향을 최소화 할 수 있다.
상기 스프링 서포트는 상기 리턴 스프링의 외주면에 의해 가압되어 상기 실링 부재를 상기 피스톤에 가압하여 상기 밸런스 챔버를 형성함으로써, 효율적으로 그리고 확실하게 밸런스 챔버의 밀봉 효과를 누릴 수 있다.
상기 밸런스 월은 입력축의 축 방향으로 연장되는 연장부를 포함하고, 상기 리턴 스프링은 상기 연장부 외주면에 개재됨으로써, 피스톤이 동작할 때 리턴 스프링이 변형되어도, 밸런스 월은 그 영향을 받지 않게 된다
상기 밸런스 월은 입력축 상에 배치되는 스냅 링에 의해 지지됨으로써, 입력축 상의 위치를 확고하게 유지할 수 있다.
상기 연결 부재와 상기 실링 부재는 일체로 형성됨으로써, 밸런스 월 유닛의 제작공정을 간단히 할 수 있다.
상기 연결 부재와 상기 실링 부재는 고무 재질로 형성됨으로써, 그 기능을 확보함과 아울러 밸런스 월 유닛의 제작공정을 간단히 할 수 있다.
이러한 클러치를 구비함으로써 자동변속기는 그 마찰요소의 슬립을 방지하면서도 그 전장이 감소될 수 있다.

Claims (24)

  1. 삭제
  2. 자동변속기의 입력축 상에 배치되어 클러치 공간을 형성하는 클러치 리테이너;
    상기 클러치 리테이너와 함께 피스톤 챔버를 형성하며, 이 피스톤 챔버에 입력되는 유압에 의하여 동작되는 피스톤;
    상기 피스톤의 상기 피스톤 챔버 반대편 위치에 배치되어 상기 피스톤에 복원력을 작용하는 리턴 스프링; 및
    상기 리턴 스프링과 상기 피스톤 사이에 배치되어 상기 피스톤과 함께 밸런스 챔버를 형성하는 밸런스 월 유닛;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치로서,
    상기 밸런스 월 유닛은,
    상기 입력축 상에 배치되는 밸런스 월;
    상기 밸런스 월의 외주면 바깥 쪽에 배치되는 스프링 서포트;
    상기 밸런스 월과 상기 스프링 서포트를 연결하고 설정된 탄성력을 보유한 연결 부재; 및
    상기 스프링 서포트와 상기 피스톤 사이에 개재되어 상기 밸런스 챔버를 밀봉하는 실링 부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  3. 제2항에서,
    상기 스프링 서포트는 상기 리턴 스프링의 외주면에 의해 가압되어 상기 실링 부재를 상기 피스톤에 가압함으로써 상기 밸런스 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  4. 제3항에서,
    상기 스프링 서포트는,
    상기 리턴 스프링을 지지하는 스프링 지지부;
    상기 피스톤에 밀착되어 상기 피스톤으로부터 전후 방향의 가압력을 전달 받는 피스톤 지지부; 및
    상기 피스톤 지지부를 통해 전달되는 피스톤의 가압력에 의해 클러치 작동 플레이트를 가압하는 플레이트 가압부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  5. 제2항에서,
    상기 밸런스 월은 입력축의 축 방향으로 연장되는 연장부를 포함하고, 상기 리턴 스프링은 상기 연장부 외주면에 개재되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  6. 제3항에서,
    상기 밸런스 월은 입력축의 축 방향으로 연장되는 연장부를 포함하고, 상기 리턴 스프링은 상기 연장부 외주면에 개재되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  7. 제4항에서,
    상기 밸런스 월은 입력축의 축 방향으로 연장되는 연장부를 포함하고,
    상기 리턴 스프링은 상기 연장부 외주면에 개재되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,
    상기 밸런스 월 유닛은 입력축 상에 배치되는 스냅 링에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  9. 제8항에서,
    상기 밸런스 월 유닛은 상기 스냅 링과의 사이에 와셔를 개재하여 지지되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  10. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,
    상기 리턴 스프링은 디스크 스프링인 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  11. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,
    상기 스프링 서포트 및 상기 밸런스 월은 회전 대칭으로 형성되고,
    상기 스프링 서포트의 외주면과 상기 밸런스 월의 내주면은 상기 연결 부재로 연결되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  12. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,
    상기 연결 부재와 상기 실링 부재는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  13. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,
    상기 연결 부재와 상기 실링 부재는 고무 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  14. 삭제
  15. 자동변속기의 입력축 상에 배치되어 클러치 공간을 형성하는 클러치 공간 형성 수단;
    상기 클러치 공간 형성 수단과 함께 피스톤 챔버를 형성하며, 이 피스톤 챔버에 입력되는 유압에 의하여 동작되는 피스톤 수단;
    상기 피스톤 수단의 상기 피스톤 챔버 반대편 위치에 배치되어 상기 피스톤 수단에 복원력을 작용하는 피스톤 복원 수단; 및
    상기 피스톤 복원 수단과 상기 피스톤 수단 사이에 배치되어 상기 피스톤 수단과 함께 밸런스 챔버를 형성하는 밸런스 챔버 형성 수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치로서,
    상기 밸런스 챔버 형성 수단은,
    상기 입력축 상에 배치되는 칸막이 수단(partitioning means);
    상기 칸막이 수단의 외주면 바깥 쪽에 배치되는 가압 수단;
    상기 칸막이 수단과 상기 가압 수단을 연결하고 설정된 탄성력을 보유한 연결 수단;
    상기 가압 수단과 상기 피스톤 수단 사이에 개재되어 상기 밸런스 챔버를 밀봉하는 밀봉 수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  16. 제15항에서,
    상기 가압 수단은 상기 피스톤 복원 수단의 외주면에 의해 가압되어 상기 밀봉 수단을 상기 피스톤 수단에 가압함으로써 상기 밸런스 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  17. 제16항에서,
    상기 가압 수단은,
    상기 피스톤 복원 수단을 지지하는 피스톤 복원 수단 지지 수단;
    상기 피스톤 수단에 밀착되어 상기 피스톤 수단으로부터 전후 방향의 가압력을 전달 받는 피스톤 지지 수단; 및
    상기 피스톤 지지 수단을 통해 전달되는 피스톤 수단의 가압력에 의해 클러치 작동 플레이트를 가압하는 플레이트 가압 수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  18. 제15항에서,
    상기 칸막이 수단은 입력축의 축 방향으로 연장되는 연장부를 포함하고, 상기 피스톤 복원 수단은 상기 연장부 외주면에 개재되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  19. 제16항에서,
    상기 칸막이 수단은 입력축의 축 방향으로 연장되는 연장부를 포함하고, 상기 피스톤 복원 수단은 상기 연장부 외주면에 개재되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  20. 제17항에서,
    상기 칸막이 수단은 입력축의 축 방향으로 연장되는 연장부를 포함하고, 상기 피스톤 복원 수단은 상기 연장부 외주면에 개재되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  21. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에서,
    상기 피스톤 복원 수단은 디스크 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  22. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에서,
    상기 연결 수단과 상기 밀봉 수단은 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  23. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에서,
    상기 연결 수단과 상기 밀봉 수단은 고무 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 유압클러치.
  24. 유압에 의해 동작하는 하나 이상의 클러치를 포함하는 자동변속기로서, 상기 하나 이상의 클러치는, 제2항 내지 제7항 및 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 클러치인 것을 특징으로 하는 자동변속기.
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