KR930011081B1

KR930011081B1 - 연속 가변 변속기용 시동 클러치 조립체

Info

Publication number: KR930011081B1
Application number: KR1019860005318A
Authority: KR
Inventors: 워렌 맥콜 죤; 제임스 모트 필립; 도날드 샐리 랠프
Original assignee: 보그-워너 오토모티브 인코포레이티드; 케이스 디. 술쯔
Priority date: 1985-07-01
Filing date: 1986-07-01
Publication date: 1993-11-20
Also published as: CA1289900C; JPS6237523A; AU5883286A; JP2584210B2; KR870001420A; EP0207685A1; EP0207685B1; US4706789A; DE3666275D1

Abstract

내용 없음.

Description

연속 가변 변속기용 시동 클러치 조립체

제1도는 내부 클러치 구조를 도시하기 위하여 일부절개한 본 발명의 시동 클러치의 정면도.

제2도는 제1도의 선(2-2)에 의한 클러치의 부분절개 단면도.

제3도는 제2도의 작동 피스톤 안에 유체 통로를 도시한 확대 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 클러치 조립체 11 : 구동 제2축

12 : 축 통로 19, 47 : 허브

25 : 커버 28 : 링 시일

29 : 압력실 30 : 피스톤

37, 38 : 스냅 링 39 : 단부판

43 : 압력판 46 : 클러치 판

51 : 슬리브 축 53 : 마찰면

55 : 임펠러 63 : 압력 디스크

71 : 밸빌 스프링 82 : 실

본 발명은 유압 작동 시동 클러치에 관한 것으로, 특히 자동차의 연속 가변변속기용 시동 클러치 조립체에 관한 것이다. 연속 가변 변속기는 여러해 동안 대부분의 자동 변속 장치의 통상의 기어 변환 없이 완활한 가속이 마련되도록 차량 엔진과 도로 주행 바퀴사이의 구동 조립체로써 알려져 있다. 연속 가변 변속기는 한쌍의 가변 도르래 풀리와, 풀리 사이로 연장되고 이와 맞물리는 순환 밸트와, 유효 풀리 직경을 변화시키고 밸트 비를 변화시키는 제어 수단을 포함한다.

자동차에 사용하는 경우에, 필요한 기어 감속이 이루어지고 전진-중립-후진 기어 기구를 제공하도록 시동 장치로서 구동 트레인 안의 적절한 클러치 조립체와 차동 기어 기구를 상호 결합시킬 필요가 있다. 차량 엔진이 주행될 때 그리고 공회전하는 경우에도 계속해서 풀리가 회전할 필요가 있으며, 이에 따라 차량 이동의 개시가 연속 가변 변속 장치의 출력에 위치한 클러치 같은 속도 반응 마찰 시동 장치에 의해 이루어지며, 전진-중립-후진 기구를 시동 장치와 결합하거나 이외뒤에 위치하는 것이 바람직하다.

클러치 맞물림 요소상에 작용하는 유압에 의해 작동이 이루어지고 오일 순환이 마찰면의 냉각에 사용되어지는 시동 클러치에 있어서, 클러치가 풀림상태에 있을때 클러치 면사이로 유동하는 오일로부터 발생된 점성 드래그(Viscous drag)는 클러치를 완전히 맞물리지 않는 상태로 만든다. 따라서, 클러치가 풀린 연후에 변속기로의 불필요한 구동 입력이 발생된다. 때때로 일어나는 불필요한 차량 ＂ 크리프(Crep)＂는 시스템 안에 특수 브레이크의 사용과 함께 비효율적이고 부대 경비가 든다. 이러한 문제점의 해결책은 클러치의 능력을 신속히 반응하도록 함과 함께 클러치도 유입되는 냉각 오일을 계획적으로 감쇄시키는 것이다.

다른 문제점을 그 실안의 클러치 함께 클러치 피스톤의 작동에 영향을 주는 액압을 제공하는 회전 클러치의 유압 작동유합력인 원심력이다. 또다른 문제점은 차량의 가속시 클러치 맞물림의 완활성이 결여되고 빠른 제동시 엔진의 실속이다. 본 발명은 신규의 간단한 유압 작동 시동 클러치 조립체의 형태로 이러한 여러가지 문제점을 극복하고 있다.

본 발명은 시스템 오일 압력을 유도하는 트로틀로 부터의 신호에 따라 구동 바퀴에 차량 엔진을 자동적으로 결합시키도록 변속기의 출력에 위치한, 연속 가변 변속기용 시동 클러치 구조를 제공하고 있다. 트로틀 신호가 존재하지 않는 경우에, 클러치는 클러치 맞물림면 사이에 존재하는 냉각 유체로부터 기인하는 점성 드래그에 의한 차량 크리프를 방지하도록 벨빌(Belle ville)스프링의 내부 모서리와 압력판 사이에 연결된 탄성부재에 의해 거의 완전하게 맞물림이 해체될 것이다. 유체 임펠러는, 특히 클러치판이 고정적일 때 로크된 바퀴가 정지된 상태에 있을때, 냉각 유체를 클러치면에 분리 및 제거하기 위하여 클러치판에 인접한 연속 회전부재상에 위치한다.

본 발명은 또한 클러치 압력판상에 발생된 피스톤의 유압력을 적산하도록 벨빌 스프링을 포함하는 유압작동 습식 클러치 형태의 시동 클러치를 마련한다. 환상 평행 캡 또는 원심 덮개는 허브에 고정되고 피스톤 면 위로 연장되어 피스톤 안의 제한 통로로부터 오일을 수집하고 12,000rpm범위의 속도에서 조립체안의 피스톤 뒷변의 유압 원심 ＂헤드＂의 불만족한 효과를 방지한다.

또 다른 목적은 최대의 간편함과 효율, 경제성과, 조립 및 작동의 간편함을 갖는 구조를 제공하고, 후술되는 바와 같이 또다른 목적 및 장점 그리고 능력을 알 수 있을 것이며 이는 그 자체의 고유한 특성들이다.

본 발명의 실시예를 도시한 도면에 관하여 보다 상세히 설명하면, 제1도 및 제2도에 유압 작동 시동 습식 클러치 조립체(10)를 도시하고 있으며, 이는 미합중국 특허 제 4,241,618호에 도시된 바와 같이 연속 가변 변속기로부터 구동 제2축(11)상에 장착된다. 축(11)안의 종방향 구멍(12)은 1984년 12원 24일 미합중국 특허원 제 685,684호에 도시된 바와 같이 변속기의(도시되지 않은)제2풀리의 작동을 위해 사용하는 유압원과 연통된다.

구동축(11)은 스텝부(13)까지 연장되고, 상기 스텝부는 내부 나사 너트(15)를 수용하는 감소된 나사단부(14)를 갖고 있다. 축 통로(12)는 플러그(16)로 막혀지며, 환상 홈(18)안으로 개구동 다수의 방사상 공급 구멍 또는 통로(17)와 연통된다. 환상 허브(19)는 일정 회전 구동축(11)과 회전하는 스플라인 연결부(22)에 의해 연결됨과 동시에 단부 부분을 한정시키는 견부(21)에 인접하여 감소된 단부(14)상에 수용된다. 평면 허브면(23)에는 홈(18)으로부터 유체를 수용하도록 면안에 형성된 다수의 방사홈 또는 통로(24)를 마련하고 있다. 너트(15)는 허브(19)에 대하여 클러치 커버(25)를 누르고, 견부(21)에 대하여 허브를 누른다. 다수의 원주방향으로 이격된 축 돌출부(26)는 커버(25)안의 정렬된 구멍(27)안에 수용되고, 그 돌출부의 단부는 결구되어 허부와 커버를 함께 고정시킨다. 링 시일(28)은 돌출부(26)안의 허브면(23)안의 홈에 마련되고, 커버로부터 떨어져 허브안에 형성된 환상 압력실(29)은 압력실(29)의 내부 및 외부벽과 맞물리는 립을 갖는 환상 탄성 시일(31)에 고정된 축방향 가동 환상 피스톤(30)을 수용한다. 상기 피스톤 상의 둘 또는 그 이상의 축방향 돌출부(32)는 부재를 함께 고정하도록 시일(31)안의 개구부를 통해 연장된다. 커버는(제1도의)내부 평면 립(4)을 마련한 외측 축방향 연장 플랜지(33)를 가지며, 개구부(35)는 커버 플랜지안에 마련되어 이를 통해 냉각 유체의 외부로의 유동이 이루어지도록 한다. 리브(34)는 부분(34a, 34b)을 스탬핑하고 천공하므로써 형성되고, 이에 따라 스냅링(37, 38)을 수용하는 홈(36)을 형성한다.

단부판(39)은 내측 립 면(41)과, 커버와 함께 회전하도록 필요한 립(34)을 수용하도록 그 안에 형성된 (제2도의)축방향 채널 또는 홈(42)을 갖는 외주연을 갖는다. 스냅 링(37)은 커버안에 단부판을 지지하도록 리브(34)안의 차단 홈(36)안에 위치한다. 또한, 축방향 가동 환상 압력판(43)은 내부 립(44)을 가지며, 외주연은 립(4)을 수용하도록 그 안에 형성된(제1도의)축방향 채널(45)을 갖는다. 단부 판(39)과 압력판(43)사이에 클러치 판(46)이 위치하고, 클러치 판은 허브상에 형성됨과 동시에 클러치 판안의 성열 개구부 안에 수용 및 돌출된 돌출부(48)에 의해 분말 금속의 허브(47)에 고정된다. 허브(47)는 단부 (49)에서 일체로 스플라인되어 축(11)을 감쌓고 베어링(52)상에 회전 장착된 슬리브 또는 피동축(51)의 스플라인 단부를 수용한다. 슬리브 축(51)은 (도시되지 않은) 적절한 차동 장치에 의해 차량 바퀴를 구동시키도록 작동한다.

클러치 판은 클러치 판(46)에 접착 결합되고 마찰재료, 양호하게는 석면으로 형성된 한쌍의 대향 위치한 마찰면(53, 53)을 포함한다. 마찰면에는 라이닝안으로 절단된 피더홈과 배플 홈을 마련하여 고 냉각 오일이 클러치를 통해 저 배압으로 흐르도록 한다. 냉각 오일은 판의 양 마찰면을 냉각시킬 수 있도록 클러치 판(46)안의 (제2도의) 천공(54)을 통해 유동되어 질 수 있다. 오일은 립(57)에 의해 위치되어지고 단부판(39)의 립면(41)상에 수용된 축방향 플랜지(56)를 갖는 임펠러(55)에 의해(화살표 A방향으로)클러치 조립체안으로 유입되도록 된다. 임펠러에는 다수의 방사상 내측으로 연장된 앵글 베인(58)을 마련하고 있다.

피스톤(30)의 표면은 허브면(61)을 따라 연장된 내측 환상 플랜지(59)를 가지며, 환상 압력 디스크(63)의 내측 환상 플랜지(64)를 수용하도록 홈을 마련하고 있다. 압력 디스크는 라운드 조인트에 의해 대향 경사면(67)안으로 끼워진 원추면(65)을 포함한다. 경사면은 커버(25)쪽으로 연장되고 벨빌 스프링(71)의 내측모서리(72)에 인접하여 맞물린 커얼모서리(69)까지 연장된 라운드면(68)안으로 외측 연장된다. 스프링의 외주연 커버(25)의 코너안에 형성된 견부(73)와, 커버안의 차단홈(36)안에 수용된 제2스냅링(38)사이에 위치하여 스프링의 지레면을 제공한다.

벨빌 스프링(71)에 면한 압력판(43)의 표면은 중간 환상 지레점 리지(74)를 가지며, 내부 모서리(72)와 그 외주면 사아의 벨빌 스프링의 거의 중앙 지점과 맞물린다. 또한, 다수의 탄성 핑거(75)가 압력 디스크(63)에 끼워져서 벨빌 스프링의 내부 모서리(72) 내측으로 축방향 연장되고, 압력판(43)의 내부 립(44)에 끼워져서 립(44) 뒤로 돌출된 외측 연장 단부(44)까지 연장된다. 핑거는 압력판 둘레의 원주방향으로 균등하게 이격되고, 피스톤(30)과 벨빌 스프링(71)의 수축에 따라 압력 판(43)을 수축시키도록 작동한다.

또한, 환상 평형 캡(77)은 압력실(29)의 개방 단부를 덮도록 허브(19)의 외주연 위로 스냅 결합된 립(79)을 갖는 축방향 외측 플랜지(78)을 갖는다. 평형 캡은 피스톤상(30)의 내부면 위로 압력 디스크 (63)의 플랜지(64)에 인접한 지점까지 연장된다. 피스톤의 돌출부(32)의 적어도 하나는 압력실(29)로부터 평형캡(77)뒤의 평형실(82)까지의 연통된 통로(81)를 가지고 있다. 통로(81)는 압력실(29)로부터 평형실(82)까지의 유체유동을 제한하도록 그안에(제3도의)와이어(83)를 갖는다.

가압 유압 유체는 차량 구동 시스템안의(도시되지 않은) 트로틀 유도 펌프로부터 방사상 통로(17, 24)와 연통된 종방향 구멍(12)을 통해 공급되어, 허브(19)안의 개구부(84)를 통해 압력실로 유입되고 피스톤(30)을 작동시킨다. 또한, 완전 조립체(10)는 조립체를 감쌓고 있는(도시되지 않은)하우징을 가지며, 냉각 유체(오일)원은 제2도의 화살표(A)방향으로 도시된 바와 같이 조립체의 우측 단부에 위치하여 클러치 판과 압력판 그리고 단부판의 마찰면을 냉각시킨다. 압력판(43)과 단부판(39) 모두는 취급이 손쉽도록 적절한 열싱크부(heat sink)를 제공하지만 고동력 클러치 맞물림을 제공하도록 비교적 두껍다. 가변 변속 풀리는 공회전으로부터 가속되기 때문에, 유압 펌프는 구멍(12)을 통해 압력실(29)에 가해지는 유압을 증가시켜서 피스톤(30)을 제2도에서 우측으로 바이어스시키고, 압력 디스크(63)을 눌러서 벨빌 스프링(71)의 모서리(72)와 맞물려서 이를 작동시킨다. 스프링은 견부(73)와 스냅 링(38)에서 피버트되고, 압력판(43)의 지렛점(74)을 통해 힘이 전달되어, 단부판(39)과 맞물리도록 압력판을 마찰 클러치 판(46)쪽으로 바이어스시키고, 슬리브축(51)을 회전시켜 구동축(11)의 회전과 결합될 때 차량 바퀴를 구동시킨다.

벨빌 스프링은 미리 설정된 디스톤 압력이 트로틀 전진을 유발할 때까지 클러치 맞물림을 방지하도록 균형이 잡히며, 이러한 시스템에서 중립에서 구동까지 그리고 중립에서 역전까지의 ＂클런크-프리(Clunk-free)＂ 변환이 이루어 지도록 한다. 벨빌 스프링의 상수는 피스톤을 완전 ＂오프(off)＂위치로 부터 ＂토오크 개시＂위치까지 이동시키는 0.56kg/㎠(8psi)의 트로틀 압력이 필요하도록 세트된다. 이는 차고에서 그리고 주차시에 조정되는 완전하고 신뢰성 있는 저속 차량을 보장한다. 평형 캡(77)은 실(82)를 제공하여 오일이 통로(81)을 통해 유입되도록 하여, 실(29)안에 오일이 잔류하여 평형되도록 하고 이에 따라 적용 실린더(29)안의 중간 속도 유압 ＂헤드＂가 클러치 토오크 대 제2도드래토오크의 적절한 선형 관계를 해치는 것을 방지한다. 원심 유압력을 차단할 수 있도록 하는 경우에 클러치 능력을 풀리의 전달 밸트 능력에 대한 이러한 적절한 관계로 유지시키는 것은 어렵다.

벨빌 스프링은 다음과 같은 기능을 갖는다.

1) 피스톤의 복귀 스프링으로써 작용한다.

2) 피스톤력을 약 2 내지 1의 인자만큼 배가 시킨다.

3) 클러치 맞물림력을 마찰부재의 거의 방사상 중앙 지점에 가하게 된다.

4) 스프링의 강성에 의하여 클러치 맞물림시의 완충 효과가 변환의 완활함을 부가시킨다.

5) 클러치 맞물림 압력을 결정한다.

차량의 작동시에 작동자가 트로틀을 해체시킬 때, 유압은 급격히 감소하고 탄성 핑거(75)과 관련하여 벨빌 스프링(71)은 압력판(43)과 피스톤(30)을 수축시키고 클러치 판을 충분히 떨어지도록 맞물림을 해체시키도록 작동하여, 개방 클러치 드래그와 차량 크리프를 최소화 시킨다. 제2(출력)축(11)상에 위치했을 때, 클러치는 밸트가 슬립되기 전에 항상 슬립되도록 형상되어 있다. 클러치에는 제2도드레 압력의 오일로써 제2축(11)안의 구멍(12)을 통해 유압이 공급된다. 따라서, 항상 제2도르래 상태인 것을 알 수 있다.

적은 임펠러(55)가 단부판(39)의 내경과 마찰 클러치 허브 사이의 환상 공간안에 설치되어 로크-바퀴 정지시에 냉각 오일이 유입되도록 한다. 이러한 정지 조정이 일어났을 때, 축(11)과 허브(19), 커버(25), 단부판(39) 그리고 압력판(43)이 계속 회전할지라도 바퀴가 로크가 된다. 이는 마찰판이 회전하지 않는 것을 의미한다. 냉각 오일 제트는 클러치판 구동(54)사이의 공간에 부딛힐 수도 있지만 마찰판의 먼 측면에 도달하지 않을 뿐만 아니라 마찰판의 가까운 측면을 오일이 균등하게 냉각시키지 않도록 심하게 반동된다. 임펠러(55)가 클러치 판이 고정적일지라도 회전을 할 경우에, 냉각 오일은 임펠러 베인(58)에 부딛히고 클러치판(46)의 양 측면에 부딛혀서 그 안의 홈을 통해 마찰면 위로 유동하여 클러치 판과 단부판 그리고 압력판을 냉각시킨다.

본원에서는 연속 가변 변속기용 시동 클러치로써 도시하고 설명하였지만, 이러한 클러치는 시동 클러치를 필요로 하는 다른 변속 장치에도 사용할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims

구동축과 함께 회전되도록 작동연결되고 축방향 왕복 환상 피스톤을 수용하도록 그 안에 형성된 환상 압력실(29)을 구비한 제1허브(19)와, 상기 허브에 고정되고 축방향 플랜지부(33)를 구비한 클러치 커버(25)와, 상기 피스톤 위의 실안의 환상 시일(31)과, 마찰면(53)을 갖는 클러치(46)과, 슬리브 축(51)에 작동연결되고, 클러치 판(46)에 고정된 제2허브(47)와, 상기 축방향 플랜지부(33)에 작동 연결된 제2허브(47)와, 상기 축방향 플랜지부(33)에 작동 연결된 단부판(39)과, 상기 축방향 플랜지부와 함게 회전되도록 작동연결된 축방향 왕복 압력판(43)과, 피스톤과 벨빌 스프링 사이의 압력 디스크(63)와, 상기 커버안에 피버트되도록 장착됨과 동시에 압력판과 맞물리고 압력판과 단부판 사이에 위치한 클러치 판에 대하여 압력판을 누르도록 피스톤과 압력 디스크에 의해 작동되는 벨빌 스프링(71)과 압력판(43)과 그 외주면에서 맞물리고 상기 압력판을 수축시키도록 압력 디스크(63)와 상호 작동하는 다수의 수축 스프링 핑거(75)와, 상기 압력실과 연통되는 유압원(12)으로 구성된, 동심의 피동 슬리브 축(51)을 갖는 일정 회전 구동축(11)과 결합되도록 트로트 유도 시스템 오일 압력으로부터의 신호에 따라 맞물리도록 구성된 시동 클러치.
제1항에 있어서, 상기 단부판(39)의 내경부에 연결되어 이와 함께 회전하고 상기 단부판과 맞물리는 축방향 플랜지(56)를 구비한 임펠러(55)와, 냉각 유체의 유동을 클러치 판 표면에 유도하는 단부판과 제2허브(47)사이의 환상 간격안의 다수의 축방향 내측 연장 앵글 베인(58)을 포함하는 것을 특징으로 하는 시동 클러치.
제1항에 있어서, 상기 수측 스프링 핑거(75)가 상기압력 디스크(63)과 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 시동 클러치.
제1항에 있어서, 톱니형 평면 리브(34)가 그 둘레의 원주방향으로 이격된 축방향 플랜지부(33)안에 형성되고, 상기 압력판(43)과 단부판(39)이 상기 리브를 안전하게 수용하도록 그 외주연 안에 대응하는 평면 통로(45, 42)를 구비한 것을 특징으로 하는 시동 클러치.
제4항에 있어서, 그 안에 단부판(39)을 보유 지지하도록 커버 플랜지(33)의 외측 단부에 인접한 홈안에 수용된 스냅링(37)을 포함하는 것을 특징으로 하는 시동 클러치.
제1항에 있어서, 상기 커버가 축방향 플랜지의 내측 단부에 코너(73)를 가지며, 스냅 링(38)이 상기 코너로부터 이격된 홈안에 위치하며, 상기 벨빌 스프링의 외주연이 코너와 스냅 링 사이에 위치하고 그 사이에 지레 받침된 것을 특징으로 하는 시동 클러치.
제1항에 있어서, 상기 허브(19)상에 작동 고정된 동시에 그 안에 유체를 트랩시키는 상기 압력실의 개방 단부 위로 내측 방사상 연장된 평형 캡(77)을 포함하는 것을 특징으로 하는 시동 클러치.
제7항에 있어서, 상기 피스톤(30)이, 피스톤과 평형 캡에 의해 형성된 평형실(82)안에 유체를 제공하도록 피스톤 뒤의 상기 압력실(29)과 상기 평형 캡(77)사이의 통로(81)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시동 클러치.
제8항에 있어서, 상기 피스톤 통로(81)안의 이를 통과하는 유체를 제한시키는 수단(83)을 포함하고, 상기 평형실(82)안의 유체가 상기 압력실(29)안의 유체상에 작용하는 원심력을 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 시동 클러치.
실린더 벽(33)안에 스프링 클립(37 또는 38)의 차단 환상 홈을 형성하는 방법에 있어서, 상기 벽의 외부면 안에 일련의 환상 오목부(34a)를 스탬핑 및 천공시키고, 제1열로부터 축방향으로 이격된 제2열의 환상 오목부(34b)를 스탬핑 및 천공시키는 단계로 구성되어, 상기 홈이 상기 관련쌍의 축방 이격 천공된 오목부(34a, 34b)사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.