KR101417360B1

KR101417360B1 - 자동변속기 마찰기구

Info

Publication number: KR101417360B1
Application number: KR1020120112878A
Authority: KR
Inventors: 이용철
Original assignee: 현대 파워텍 주식회사
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2014-07-08
Also published as: KR20140046785A

Abstract

본 발명의 자동변속기 마찰기구는 밸런스 피스톤(20)에 지지된 상태에서 클러치나 브레이크 디스크를 향해 배치된 피스톤(10)에 복원력을 제공하도록 피스톤(10)에 의해 움직이고, 복원력이 피스톤(10)과 점 접촉(Spot Contact)된 부위를 통해 제공되는 디스크 리턴 스프링(30, Disk Return spring)이 포함됨으로써 피스톤(10)과 면 접촉될 때 발생되던 디스크 리턴 스프링(30)의 마찰 및 마모가 방지되고, 특히 반복적이고 지속적인 움직임 하에서도 디스크 리턴스프링(30)의 히스테리시스(Hysterisis)와 내구성 악화가 방지되는 특징을 갖는다.

Description

자동변속기 마찰기구{Friction Device of Auto Transmission}

본 발명은 자동변속기에 관한 것으로, 특히 마찰기구를 구성하는 피스톤과 연계된 디스크 리턴 스프링의 마찰 및 마모로 인한 히스테리시스(Hysterisis)와 내구성 악화가 방지되는 자동변속기 마찰기구에 관한 것이다.

일반적으로 자동변속기에는 마찰기구(Friction Device)가 구비되고, 변속단에 맞춰 마찰기구를 작동시켜줌으로써 변속단에서 요구되는 토크가 출력될 수 있다.

상기 마찰기구의 예로서, 스플라인(Spline)으로 결합된 다수 플레이트와, 유성기어로 동력 전달이 가능한 허브와, 허브에 스플라인 결합되어 다수의 플레이트와 상호 교번적으로 배열된 다수의 디스크와, 디스크를 향해 배치된 피스톤과, 피스톤에 복원력을 제공하는 디스크 리턴 스프링(Disk Return spring)으로 구성됨을 예로 들 수 있다.

이와 더불어, 마찰기구에는 피스톤의 가압단부와 대향되는 위치에서 디스크에 가압력을 전달하는 압력 플레이트(Pressure Plate)와, 압력 플레이트에 대향된 위치에 설치되는 리액션 플레이트(Reaction Plate)가 더 구비될 수 있다.

상기와 같은 마찰기구의 구성에서, 특히 디스크 리턴스프링은 피스톤에 접촉된 상태를 유지함으로써, 피스톤의 좌우 이동 시 피스톤의 이동에 대해 대각선 10시 방향으로 반복 운동이 발생된다.

국내특허공개 10-2010-0138362(2010년12월31일)

상기 특허문헌은 피스톤의 좌우 이동에 대해 함께 연동된 움직임을 갖고 복원력을 제공해주는 디스크 리턴스프링이 구비된 마찰기구의 구성 예를 나타낸다.

특히, 상기 특허문헌은 디스크 리턴스프링이 피스톤을 압력실로 밀어주도록 지지하고, 피스톤은 압력실의 유압 해제 시 디스크 리턴스프링의 탄성력으로 원위치로 복귀되도록 구성된다.

하지만, 상기 특허문헌을 포함해 디스크 리턴스프링이 피스톤에 복원력을 제공하는 구조는 디스크 리턴스프링의 마찰 및 마모를 가져오는 움직임이 피스톤의 이동으로 반복적이고 지속적으로 발생됨으로써, 디스크 리턴스프링의 히스테리시스(Hysterisis)와 내구성 악화가 일어날 수밖에 없는 구조적 취약함이 있을 수밖에 없다.

이러한 구조적 취약함에 의해 발생되는 디스크 리턴스프링의 히스테리시스(Hysterisis)와 내구성 악화는 결국, 자동변속기 성능을 저하시키고 품질 신뢰성도 저하시키는 한 원인으로 작용될 수 있다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 전후 직선이동되는 피스톤과 연계되어 대각선 방향으로 움직이는 디스크 리턴 스프링이 점(Spot)접촉됨으로써 피스톤과 면 접촉될 때 발생되던 디스크 리턴 스프링의 마찰 및 마모가 방지되고, 특히 면 접촉된 상태에서 반복적이고 지속적인 움직임에 의한 디스크 리턴스프링의 히스테리시스(Hysterisis)와 내구성 악화도 방지되는 자동변속기 마찰기구를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동변속기 마찰기구는 밸런스 피스톤에 일단이 지지된 상태에서 클러치나 브레이크 디스크를 향해 배치된 피스톤에 복원력을 제공하도록 상기 피스톤에 의해 움직이고, 상기 복원력이 상기 피스톤과 점 접촉(Spot Contact)된 부위를 통해 제공되는 디스크 리턴 스프링(Disk Return spring);

이 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 디스크 리턴 스프링과 상기 피스톤의 점 접촉은 상기 피스톤의 표면에서 돌출된 컨택터(Contactor)로 이루어지고, 상기 컨택터의 돌출높이 만큼 상기 디스크 리턴 스프링의 끝부위가 상기 피스톤에 접촉되지 않는 갭(Gap)을 형성한다.

상기 컨택터는 각각 서로에게 소정의 이격각도를 갖고 상기 피스톤에 원형으로 형성되고, 돌출된 반구형상을 이룬다.

상기 밸런스 피스톤에는 상기 디스크 리턴 스프링의 일단이 지지되는 픽서(Fixer)가 돌출되고, 상기 픽서에는 라운드 형상의 고정면이 형성되어 상기 디스크 리턴 스프링과 접촉되며, 상기 디스크 리턴 스프링의 끝부위가 상기 픽서에 접촉되지 않는 갭(Gap)을 형성한다.

상기 디스크 리턴 스프링은 상기 밸런스 피스톤에 지지된 부위와 상기 피스톤에 지지된 부위가 소정각으로 절곡된 구간으로 구분된다.

상기 피스톤에 지지된 상기 디스크 리턴 스프링 부위와 상기 밸런스 피스톤에 지지된 상기 디스크 리턴 스프링 부위는 둔각을 이루는 쐐기 단면형상이다.

이러한 본 발명은 마찰기구를 이루는 피스톤과 연계되어 대각선 방향으로 움직이는 디스크 리턴 스프링이 피스톤과 점(Spot)접촉됨으로써, 피스톤과 면 접촉될 때 발생되던 디스크 리턴 스프링의 마찰 및 마모가 방지되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 마찰기구를 이루는 피스톤과 연계되어 대각선 방향으로 움직이는 디스크 리턴 스프링의 마찰 및 마모가 방지됨으로써, 지속적인 움직임에도 디스크 리턴스프링의 히스테리시스(Hysterisis)와 내구성 악화가 방지되는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동변속기 마찰기구의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동변속기 마찰기구의 피스톤 세부구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 자동변속기 마찰기구의 작동상태이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 자동변속기 마찰기구의 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 자동변속기 마찰기구에는 적어도 1개 이상의 돌출된 컨택터(11,Contactor)를 갖추고 전후로 직선 이동되는 움직임을 갖는 피스톤(10)과, 한쪽부위가 피스톤(10)의 컨택터(11,Contactor)에 점접촉(Spot Contact)되고 반대쪽부위가 밸런스 피스톤(20)에 지지된 상태로 고정된 디스크 리턴 스프링(30)이 포함된다.

통상, 상기 마찰기구에는 상기 피스톤(10)을 향해 배치된 디스크와, 디스크와 상호 교번적으로 배열되고 유성기어로 동력 전달이 가능한 허브와 스플라인(Spline)으로 결합된 다수 플레이트와, 피스톤(10)의 가압단부와 대향되는 위치에서 디스크에 가압력을 전달하는 압력 플레이트(Pressure Plate)와, 압력 플레이트에 대향된 위치에 설치되는 리액션 플레이트(Reaction Plate)가 더 구비될 수 있고, 이러한 구성은 통상적인 구성과 동일하다.

상기 피스톤(10)에 형성된 컨택터(11,Contactor)의 구조는 도 2에 도시된 바와 같이 반구형상으로 돌출되고, 컨택터(11)와 제1의 컨택터(11a), 제2의 컨택터(11b) 및 제3의 컨택터(11c)와 같이 다수로 구성되며, 상기 컨택터(11)내지 제3의 컨택터(11c)들은 각각 서로에게 소정의 이격각도(a)를 갖도록 형성된다.

본 실시예에서, 상기 컨택터(11,Contactor)는 피스톤(10)에 원형의 띠를 이루도록 소정의 이격각도(a)가 허용하는 각도 범위에서 컨택터(11)내지 제n의 컨택터(11n)로 이루어진다.

상기 밸런스 피스톤(20)은 도1에 도시된 바와 같이 돌출됨으로써 디스크 리턴 스프링(30)의 일단을 구속해주는 픽서(21,Fixer)가 형성되고, 상기 픽서(21)에는 라운드 형상의 고정면(21a)이 형성됨으로써 디스크 리턴 스프링(30)과 접촉되는 부위가 보다 고르게 지지될 수 있다.

상기 디스크 리턴 스프링(30)은 도1에 도시된 바와 같이 소정각으로 절곡된 중간 부위 구간을 기준으로 하여, 그 위쪽을 이루는 가압변형단(31)을 갖추고, 반면 그 아래쪽을 이루는 위치고정단(32)을 갖춘 구조로 이루어진다.

상기 가압변형단(31)과 상기 위치고정단(32)은 편평한 직선을 이루는 형상이루며, 상기 가압변형단(31)이 피스톤(10)에 지지되고 상기 위치고정단(32)이 밸런스 피스톤(20)에 지지되도록 그 절곡된 중간 부위는 둔각을 이룸으로써 전체적으로 쐐기 단면형상으로 형성된다.

본 실시예에서, 상기 가압변형단(31)은 피스톤(10)의 반구형상 컨택터(11,11a,11b,11c)와 점접촉(Spot Contact)됨으로써 피스톤(10)과 이격된 갭(A, Gap)을 형성하며, 반면 상기 위치고정단(32)은 밸런스 피스톤(20)의 픽서(21,Fixer)에 지지됨으로써 밸런스 피스톤(20)과 이격된 갭(B, Gap)이 형성한다.

상기와 같이 가압변형단(31)을 매개로 디스크 리턴 스프링(30)이 피스톤(10)과 갭(A, Gap)이 형성되고, 이러한 갭(A, Gap)을 통해 디스크 리턴 스프링(30)의 끝부위가 피스톤(10)에 직접 접촉되지 않음으로써 피스톤(10)과 함께 반복적이고 지속적인 움직이더라도 디스크 리턴스프링(30)의 히스테리시스(Hysterisis)와 내구성 악화가 방지된다.

한편, 도 3은 본 실시예에 따른 자동변속기 마찰기구의 작동상태를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 디스크 리턴 스프링(30)의 가압변형단(31)은 피스톤(10)에 형성된 다수의 컨택터(11)와 접 접촉된 상태이고, 컨택터(11)의 돌출높이 만큼 그 끝부위가 피스톤(10)과 갭(Gap)을 형성함으로써 피스톤(10)에 접촉되지 않는 상태를 이루게 된다.

도시된 <가압>상태와 같이, 피스톤(10)이 밀려나 디스크 리턴 스프링(30)에 이동력(Fp)을 가하게 되면, 피스톤(10)에 의해 가압변형단(31)이 밀려남으로써 가압변형단(31)은 위쪽으로 향하는 변형력(Fu)을 받게 된다.

이러한 디스크 리턴 스프링(30)의 움직임은 피스톤의 좌우 이동에 대해 대각선 10시 방향으로 반복적으로 일어난다.

하지만, 가압변형단(31)은 위쪽으로 향하는 변형력(Fu)을 받더라도 그 끝부위가 피스톤(10)과 갭(Gap)을 형성함으로써, 이러한 움직임이 반복되더라도 가압변형단(31)의 끝부위는 피스톤(10)에 의해 마찰 및 마모되지 않게 된다.

또한, 도시된 <해제>상태와 같이, 피스톤(10)이 다시 후퇴되어 디스크 리턴 스프링(30)에 가하던 이동력(Fp)을 해제하게 되면, 피스톤(10)에 의해 밀려났던 가압변형단(31)은 다시 원위치로 복귀됨으로써 가압변형단(31)은 아래쪽으로 향하는 또 다른 변형력(Fd)을 받게 된다.

하지만, 가압변형단(31)이 아래쪽으로 향하는 또 다른 변형력(Fd)으로 내려오더라도 그 끝부위는 여전히 피스톤(10)과 갭(Gap)을 형성한 상태가 유지됨으로써, 이러한 움직임이 반복되더라도 가압변형단(31)의 끝부위는 피스톤(10)에 의해 마찰 및 마모되지 않게 된다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 자동변속기 마찰기구는 밸런스 피스톤(20)에 지지된 상태에서 클러치나 브레이크 디스크를 향해 배치된 피스톤(10)에 복원력을 제공하도록 피스톤(10)에 의해 움직이고, 복원력이 피스톤(10)과 점 접촉(Spot Contact)된 부위를 통해 제공되는 디스크 리턴 스프링(30, Disk Return spring)이 포함됨으로써 피스톤(10)과 면 접촉될 때 발생되던 디스크 리턴 스프링(30)의 마찰 및 마모가 방지되고, 특히 반복적이고 지속적인 움직임 하에서도 디스크 리턴스프링(30)의 히스테리시스(Hysterisis)와 내구성 악화가 방지될 수 있다.

1 : 클러치 디스크 2 : 드럼
10 : 피스톤 11,11a,11b,11c : 컨택터(Contactor)
20 : 밸런스 피스톤 21 : 픽서(Fixer)
21a : 고정면
30 : 디스크 리턴 스프링 31 : 가압변형단
32 : 위치고정단
A, B : 갭(Gap)

Claims

밸런스 피스톤에 일단이 지지된 상태에서 클러치나 브레이크 디스크를 향해 배치된 피스톤에 복원력을 제공하도록 상기 피스톤에 의해 움직이고, 상기 복원력이 상기 피스톤과 점 접촉(Spot Contact)된 부위를 통해 제공되는 디스크 리턴 스프링(Disk Return spring);이 포함되고,
상기 밸런스 피스톤에는 상기 디스크 리턴 스프링의 일단이 지지되는 픽서(Fixer)가 돌출되고, 상기 픽서에는 라운드 형상의 고정면이 형성되어 상기 디스크 리턴 스프링과 접촉되며, 상기 디스크 리턴 스프링의 끝부위가 상기 픽서에 접촉되지 않는 갭(Gap)을 형성하는 것을 특징으로 하는 자동변속기 마찰기구.
청구항 1에 있어서, 상기 디스크 리턴 스프링과 상기 피스톤의 점 접촉은 상기 피스톤의 표면에서 돌출된 컨택터(Contactor)로 이루어지고, 상기 컨택터의 돌출높이 만큼 상기 디스크 리턴 스프링의 끝부위가 상기 피스톤에 접촉되지 않는 갭(Gap)을 형성하는 것을 특징으로 하는 자동변속기 마찰기구.
청구항 2에 있어서, 상기 컨택터는 각각 서로에게 소정의 이격각도를 갖고 상기 피스톤에 원형으로 형성된 것을 특징으로 하는 자동변속기 마찰기구.
청구항 3에 있어서, 상기 컨택터는 돌출된 반구형상인 것을 특징으로 하는 자동변속기 마찰기구.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 디스크 리턴 스프링은 상기 밸런스 피스톤에 지지된 부위와 상기 피스톤에 지지된 부위가 소정각으로 절곡된 구간으로 구분되는 것을 특징으로 하는 자동변속기 마찰기구.
청구항 6에 있어서, 상기 피스톤에 지지된 상기 디스크 리턴 스프링 부위와 상기 밸런스 피스톤에 지지된 상기 디스크 리턴 스프링 부위는 둔각을 이루는 쐐기 단면형상인 것을 특징으로 하는 자동변속기 마찰기구.