KR102089482B1 - 자동변속기용 클러치 유니트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동변속기용 클러치 유니트에 관한 것이다. 이는, 오일출입구를 갖는 리테이너, 상기 리테이너의 내측에 장착되는 클러치, 상기 리테이너의 내부에 습동 가능하게 설치되며 그 말단부에 클러치를 가압하는 링형태의 클러치가압부가 형성되어 있는 클러치피스톤, 상기 리테이너의 내부에 클러치피스톤과 대응하도록 고정되는 발란스립시일, 상기 클러치피스톤과 발란스립시일의 사이에 설치되는 스프링을 구비하는 자동변속기용 클러치 유니트에 있어서, 상기 발란스립시일의 반지름 방향 외곽부에, 상기 클러치가압부와 평행하며 일정 간격 이격된 상태로 대향하는 아웃스커트부가 일체로 형성되고, 상기 클러치가압부와 아웃스커트부의 사이에는, 클러치가압부 또는 아웃스커트부에 고정되며, 아웃스커트부 또는 클러치가압부에 대해 습동 하며 기밀을 유지하는 슬라이딩시일이 구비된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 자동변속기용 클러치 유니트는, 발란스립시일과 클러치피스톤간의 실링구조 개선을 통해 발란스립시일의 직경을 최소화함으로써, 전체적인 사이즈가 축소되고 경량화 되어 차량의 연비를 향상시킨다.

Description

자동변속기용 클러치 유니트{Automatic transmission clutch unit}

본 발명은 자동변속기용 클러치 유니트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부에 수용되는 발란스립시일의 직경을 최소화함으로써, 전체적인 사이즈를 축소하여 중량을 감소시키고 그에 따라 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 자동변속기용 클러치 유니트에 관한 것이다.

차량의 주행 상태에 따라 적절한 변속단으로 변속시켜주는 자동변속기에는, 유성기어장치를 구성하는, 링기어, 선기어, 유성기어, 캐리어와, 이들을 작동시키기 위한 다양한 종류의 전동수단과 동력차단수단, 유압제어시스템 등이 포함된다.

상기 자동변속기에는 마찰형 클러치도 포함되는데, 이는 유성기어세트의 각 작동 부재에 엔진의 동력을 전달하거나, 작동 부재들 사이의 동력 전달을 매개하는 역할을 한다. 또한, 브레이크는 회전하고 있는 유성기어세트의 작동 부재를 정지시키는 역할을 한다.

상기 자동변속기에서의 변속은, 각 변속단에 따라 정해진 클러치와 브레이크들이 유압제어시스템에 의하여 결합 또는 해제되도록 제어됨으로써 구현된다.

상기 클러치는 유성기어세트의 작동 부재에 엔진의 동력을 전달하거나 작동 부재들 사이의 동력 전달을 매개하는 것으로서 다양한 종류가 있다.

도 1은 종래 자동변속기용 클러치 유니트(10)의 구조를 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 종래의 클러치 유니트(10)는, 리테이너(11), 클러치피스톤(15), 발란스립시일(17), 스프링(16), 클러치부(19)를 포함한다.

리테이너(11)는 그 중앙부로 샤프트(A)를 통과시키며, 대략 내측에, 클러치피스톤(15)과 발란스립시일(17)과 스프링(16)과 클러치부(19)를 수용하는 케이싱의 역할을 한다. 샤프트(A)는 엔진으로부터 출력되는 회전력을 전달하는 회전축이다.

상기 클러치피스톤(15)은, 금속판을 프레싱 성형한 피스톤바디(13)와 피스톤바디(13)에 밀착 고정된 챔버시일(14)로 구성되며, 리테이너(11) 내측면과의 사이에 챔버(12)를 형성한다. 챔버(12)는 오일출입구(11a)를 통해 외부로 개방된다.

오일출입구(11a)를 통해 오일이 챔버(12) 내부로 압입되면, 클러치피스톤(15)이 도면상 좌측으로 이동하며 클러치가압부(13a)가 클러치부(19)를 가압한다. 클러치부(19)는 다수의 클러치플레이트(19a)와 클러치플레이트(19a) 사이의 클러치디스크(19b)로 구성되며, 상기 클러치가압부(13a)에 의해 가압될 때 상호 밀착하며 변속동작을 수행한다.

챔버(12)의 내부에서 오일이 빠지면, 스프링(16)의 작용에 의해 클러치피스톤(15)이 처음 상태로 복귀한다. 클러치피스톤(15)(본디드 피스톤 실(bonded piston seal) 'BPS'라고도 불리 운다.)은, 발란스립시일(17)에 지지되어 있는 스프링(16)에 의해 항상 탄력 지지되는 것이다.

상기 발란스립시일(17)은, 금속판을 프레싱 가공한 본체(17a)와, 본체(17a)에 결합하는 슬라이딩시일(17c)을 구비한다. 슬라이딩시일(17c)은, 발란스립시일(17)과 클러치피스톤(15)의 사이에 형성된 공간부(25)를 밀폐한다. 상기 공간부(25) 내에는 유입된 오일이 머물러 있다.

상기 발란스립시일(17)은, 스프링(16)을 지지하는 한편, 클러치피스톤(15)의 클러치가압부(13a)에 발생하는 원심압을 제거함으로써, 오일이 빠질 때 클러치피스톤(15)의 보다 빠른 복귀를 유도하는 작용을 한다.

그런데 상기한 종래의 클러치 유니트(10)는, 단지, 슬라이딩시일(17c)을 안정적으로 고정하기 위하여, 외곽부에, 원주방향으로 일정폭(w)을 갖는 평평한 연장부(17b)를 가져야 한다는 단점을 갖는다. 상기 연장부(17b)는 대응하는 클러치피스톤(15)의 사이즈 확장을 요구하며 나아가 클러치유니트(10)의 전체 직경(D1)을 확장시키는 원인이 된다. 이러한 클러치유니트(10)의 사이즈 확대는, 차량의 컴팩트와 다운사이징화에 반하는 것이다.

국내 등록특허공보 제10-0828593호 (클러치 피스톤 배출 유로 개선구조를 갖는 자동변속기) 국내 등록특허공보 제10-0956682호 (클러치 피스톤, 이를 구비한 클러치 및 그 클러치를 구비한 자동변속기) 국내 등록특허공보 제10-1393764호 (다중 챔버 구조 클러치의 피스톤 제어 장치)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 발란스립시일과 클러치피스톤간의 실링구조 개선을 통해 발란스립시일의 직경을 최소화함으로써, 전체적인 사이즈가 축소되고 경량화 되어 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 자동변속기용 클러치 유니트를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동변속기용 클러치 유니트는, 샤프트를 그 중심부로 통과시키며 일측에 오일출입구를 갖는 리테이너, 상기 리테이너의 내측에 장착되는 클러치, 상기 리테이너의 내부에 습동 가능하게 설치되며 오일출입구를 통해 압입된 오일의 압력을 받아 클러치측으로 이동하여 클러치를 가압하는 것으로서 그 말단부에 클러치를 가압하는 링형태의 클러치가압부가 형성되어 있는 클러치피스톤, 상기 리테이너의 내부에 클러치피스톤과 대응하도록 고정되는 발란스립시일, 상기 클러치피스톤과 발란스립시일의 사이에 설치되는 스프링을 구비하는 자동변속기용 클러치 유니트에 있어서, 상기 발란스립시일의 반지름 방향 외곽부에, 상기 클러치가압부와 평행하며 일정 간격 이격된 상태로 대향하는 아웃스커트부가 일체로 형성되고, 상기 클러치가압부와 아웃스커트부의 사이에는, 클러치가압부 또는 아웃스커트부에 고정되며, 아웃스커트부 또는 클러치가압부에 대해 습동 하며 기밀을 유지하는 슬라이딩시일이 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 클러치가압부 또는 아웃스커트부의 대향면에는 상기 슬라이딩시일을 부분적으로 수용 고정하는 시일고정홈이 형성된다.

아울러, 상기 슬라이딩시일은 D링일 수도 있고, 습동면에 접하는 다수의 평행한 밀폐부와, 밀폐부 사이의 홈부를 갖는 일정폭의 벨트형 시일로 구현될 수도 있다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 자동변속기용 클러치 유니트는, 발란스립시일과 클러치피스톤간의 실링구조 개선을 통해 발란스립시일의 직경을 최소화함으로써, 전체적인 사이즈가 축소되고 경량화 되어 차량의 연비를 향상시킨다.

도 1은 종래 자동변속기용 클러치 유니트의 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동변속기용 클러치 유니트의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 2의 A부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 7은 도 3의 A부분의 변형 예를 도시한 일부 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

기본적으로, 본 실시예에 따른 자동변속기용 클러치유니트(30)는, 리테이너(31)의 내부에 설치되는 발란스립시일(41)의 구조를 변경하여, 전체적인 직경을 최소화함은 물론 경량화를 통한 연비향상을 구현할 수 있다는 견해에 기초한 것이다. 이를테면 복잡한 장치를 추가하지 않고도 연비를 상승시킬 수 있는 것이다.

이러한 자동변속기용 클러치유니트(30)는, 샤프트를 그 중심부로 통과시키며 일측에 오일출입구를 갖는 리테이너, 상기 리테이너의 내측에 장착되는 클러치, 상기 리테이너의 내부에 습동 가능하게 설치되며 오일출입구를 통해 압입된 오일의 압력을 받아 클러치측으로 이동하여 클러치를 가압하는 것으로서 그 말단부에 클러치를 가압하는 링형태의 클러치가압부가 형성되어 있는 클러치피스톤, 상기 리테이너의 내부에 클러치피스톤과 대응하도록 고정되는 발란스립시일, 상기 클러치피스톤과 발란스립시일의 사이에 설치되는 스프링을 구비하는 자동변속기용 클러치 유니트에 있어서, 상기 발란스립시일의 반지름 방향 외곽부에, 상기 클러치가압부와 평행하며 일정 간격 이격된 상태로 대향하는 아웃스커트부가 일체로 형성되고, 상기 클러치가압부와 아웃스커트부의 사이에는, 클러치가압부 또는 아웃스커트부에 고정되며, 아웃스커트부 또는 클러치가압부에 대해 습동 하며 기밀을 유지하는 슬라이딩시일이 구비된 구조를 갖는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동변속기용 클러치유니트(30)의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 또한, 도 3은 도 2의 A부분을 확대하여 도시한 도면이다.

이하, 상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리키며 그에 관한 설명은 생략하기로 한다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 클러치유니트(30)는, 샤프트(A)를 그 중심부로 통과시키는 리테이너(31), 리테이너(31)의 내측부에 설치되는 클러치(19), 발란스립시일(41), 클러치피스톤(37), 스프링(16)의 구조를 갖는다.

상기 리테이너(31)는, 말하자면, 하우징의 역할을 하는 것으로서 일측에 오일출입구(31a)를 갖는다. 오일출입구(31a)는 외부로부터 공급된 오일을 통과시켜 챔버(32)로 유도하는 구멍이다. 챔버(32)는 클러치피스톤(37)과 리테이너(31) 사이의 밀폐공간이다. 챔버(32)에 오일이 압입됨에 따라 클러치피스톤(37)이 스프링(16)을 압축하며 화살표 F방향으로 슬라이딩 이동하여 클러치(19)를 가압한다.

상기 클러치피스톤(37)은, 리테이너(31)의 내측부에서 화살표 F방향 또는 그 반대방향으로 습동 가능하게 지지된 부재로서, 상기한 오일의 압력을 받아 클러치(19)를 가압하는 기본 역할을 한다.

클러치피스톤(37)은, 일정직경의 금속판을 프레싱 가공한 것으로서 강성을 갖는 피스톤바디(33)와, 피스톤바디(33)에 접착 고정되는 챔버시일(35)을 갖는다. 챔버시일(35)은 위에 언급한 챔버(32)를 밀폐시키는 역할을 한다. 즉, 챔버(32)에 압입된 오일의 누설을 최대한 차단하는 것이다.

또한, 상기 피스톤바디(33)의 반지름방향 말단부는 클러치(19) 측으로 절곡되어 클러치가압부(33a)를 이룬다. 클러치가압부(33a)만 보면, 클러치가압부(33a)는 일정폭 및 직경을 갖는 링의 형태를 취한다. 특히 클러치가압부(33a)의 내주면은 샤프트(A)의 외주면과 평행하다. 이를테면 샤프트의 중심축선과 클러치가압부(33a)의 중심축선은 일치하는 것이다.

상기 발란스립시일(41)도 피스톤바디(33)와 마찬가지로 일정두께를 갖는 디스크형 금속판을 프레싱 가공한 것으로서, 스냅링(21)을 통해 리테이너(31) 내부에 고정된다. 발란스립시일(41)은 리테이너(31) 내부에 고정된 상태로 클러치피스톤(37)의 왕복운동을 가이드 함과 아울러 스프링(16)을 지지하는 역할을 한다.

스프링(16)은 그 양단부가 발란스립시일(41)과 피스톤바디(33)에 지지된 상태로, 클러치피스톤(37)을 화살표 F방향의 반대방향으로 탄력 지지한다.

특히 발란스립시일(41)의 반지름 방향 외곽부에는 아웃스커트부(41a)가 일체로 형성되어 있다. 아웃스커트부(41a)는 클러치(19)의 반대방향으로 직각 절곡된 부분으로서 습동면(41b)을 제공한다. 습동면(41b)은 클러치가압부(33a)의 내향면과 평행하며 일정 간격 이격된 부위이다. 습동면(41b)의 길이 z는, 발란스립시일(41)이 클러치피스톤(37)과 충돌하지 않는 한에서 가급적 길게 형성함이 좋다. 아울러 습동면(41b)과 클러치가압부(33a)의 간격은 발란스립시일(41)의 두께보다 좁다.

발란스립시일(41)은, 스프링(16)을 지지하는 한편, 클러치가압부(33a)에 발생하는 원심압을 제거함으로써, 챔버(32)로부터 오일이 외부로 회수될 때 클러치피스톤(15)의 보다 빠른 복귀를 유도하는 작용을 한다.

한편, 상기 클러치가압부(33a)와 아웃스커트부(41a)의 사이에는 슬라이딩시일(34)이 고정된다. 슬라이딩시일(34)은 클러치가압부(33a)의 내주면에 밀착 고정된 실링부재로서 습동면(41b)에 접한다. 슬라이딩시일(34)은 클러치가압부(33a)의 내향면에 고정된 상태로, 습동면(41b)을 따라 화살표 m방향으로 슬라이딩 운동하며 공간부(25)를 밀폐한다. 클러치가압부(33a)에 대한 슬라이딩시일(34)의 안정적인 고정을 위해 슬라이딩시일(34)로서 D링을 사용할 수 있다.

도 4 내지 도 7은 도 3의 A부분의 변형 예를 도시한 일부 단면도이다.

도 4를 참조하면, 클러치가압부(33a)의 내향면에 시일고정홈(33b)이 형성되어 있고, 시일고정홈(33b) 내에 슬라이딩시일(34)이 끼워져 있음을 알 수 있다. 시일고정홈(33b)은 별도의 기계가공을 통해 형성된 링형 홈으로서 슬라이딩시일(34)을 보다 안정적이고 강력하게 고정한다.

도 5에 도시한 슬라이딩시일(34)은, 이를테면, 벨트의 형태를 취하며 시일고정홈(33b)내에 끼워져 지지되고, 상호 평행한 밀폐부(34a)와 홈부(34b)를 갖는다. 밀폐부(34a)는 습동면(41b)에 접하여 밀폐를 유지하는 부분이고, 홈부(34b)는 밀폐부(34a) 사이의 홈이다.

도 6의 경우, 슬라이딩시일(34)이 발란스립시일(41)의 습동면(41b)에 고정된다. 즉 습동면(41b)에 시일고정홈(41c)을 가공 형성하고 시일고정홈(41c) 내에 슬라이딩시일(34)을 끼워 고정한 것이다. 도 7도 도 6과 마찬가지로 발란스립시일(41)에 슬라이딩시일(34)이 고정된 경우이며, 도 5를 통해 설명한 벨트형 슬라이딩시일(34)이 적용되어 있다.

도 6 및 도 7에 예를 든 슬라이딩시일(34)은, 발란스립시일(41)에 고정된 상태로, 왕복 운동하는 클러치피스톤(37)의 클러치가압부(33a)의 내향면에 접하며 공간부(25)의 밀폐를 유지한다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10:클러치유니트 11:리테이너 11a:오일출입구
12:챔버 13:피스톤바디 13a:클러치가압부
14:챔버시일 15:클러치피스톤 16:스프링
17:발란스립시일 17a:본체 17b:연장부
17c:슬라이딩시일 19:클러치 19a:클러치플레이트
19b:클러치디스크 21:스냅링 25:공간부
30:클러치유니트 31:리테이너 31a:오일출입구
32:챔버 33:피스톤바디 33a:클러치가압부
33b:시일고정홈 34:슬라이딩시일 34a:밀폐부
34b:홈부 35:챔버시일 37:클러치피스톤
41:발란스립시일 41a:아웃스커트부 41b:습동면
41c:시일고정홈

Claims (4)

1. 샤프트를 그 중심부로 통과시키며 일측에 오일출입구를 갖는 리테이너, 상기 리테이너의 내측에 장착되는 클러치, 상기 리테이너의 내부에 습동 가능하게 설치되며 오일출입구를 통해 압입된 오일의 압력을 받아 클러치측으로 이동하여 클러치를 가압하는 것으로서 그 말단부에 클러치를 가압하는 링형태의 클러치가압부가 형성되어 있는 클러치피스톤, 상기 리테이너의 내부에 클러치피스톤과 대응하도록 고정되는 발란스립시일, 상기 클러치피스톤과 발란스립시일의 사이에 설치되는 스프링을 구비하는 자동변속기용 클러치 유니트에 있어서,
   상기 클러치가압부는 상기 샤프트의 외주면과 평행하면서 상기 클러치와 일렬로 배치된 형태를 가지고,
   상기 발란스립시일의 반지름 방향 외곽부에 상기 클러치가압부 말단으로부터 구부려져서 리테이너 방향으로 상기 클러치가압부와 평행하게 일체로 연장된 아웃스커트부가 형성되고,
   상기 아웃스커트부는 상기 클러치가압부와 일정 간격 이격된 상태로 대향하여 상기 클러치와 일렬로 배치되고,
   상기 클러치가압부와 아웃스커트부의 사이에는, 클러치가압부 또는 아웃스커트부에 고정되며, 아웃스커트부 또는 클러치가압부에 대해 습동 하며 기밀을 유지하는 슬라이딩시일이 구비되고, 것을 특징으로 하는 자동변속기용 클러치 유니트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 클러치가압부 또는 아웃스커트부의 대향면에는 상기 슬라이딩시일을 부분적으로 수용 고정하는 시일고정홈이 형성된 자동변속기용 클러치 유니트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 슬라이딩시일이 D링인 자동변속기용 클러치 유니트.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 슬라이딩시일은,
   습동면에 접하는 다수의 평행한 밀폐부와, 밀폐부 사이의 홈부를 갖는 일정폭의 벨트형 시일인 자동변속기용 클러치 유니트.

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