KR100422544B1 - 차량용 클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 클러치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 클러치에 유성기어 세트를 설치하여 클러치 작동시 발생되는 충격 및 진동을 흡수할 수 있도록 하는 것으로, 엔진의 크랭크 샤프트와 연결되어 같이 회전되는 플라이 휠의 측면에 위치되고 클러치 축과 연결되는 클러치 디스크와, 상기 클러치 디스크를 가압하여 플라이 휠의 측면에 밀착시키는 압력판과, 상기 압력판에 가압력을 부여하는 일정 탄성력을 갖는 다이어프램 스프링과, 상기 클러치 축과 변속기 입력축 사이에 배치되는 유성기어 세트와, 상기 유성기어 세트의 어느 한 요소에 마찰력을 발생시켜 엔진의 토오크 변동에 따른 진동이 변속기측으로 전달되는 것을 흡수해 진동 감쇠 기능을 수행하는 마그네틱 클러치를 포함하여 구성된다.

Description

차량용 클러치 { Clutch of vehicle }

본 발명은 차량용 클러치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 클러치에 유성기어 세트를 설치하여 클러치 작동시 발생되는 충격 및 진동을 흡수할 수 있도록 하는 차량용 클러치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 내연 기관은 부하를 건 상태에서 시동할 수가 없다. 또한 변속기의 기어 변환시에도 무부하로 할 필요가 있으며, 발진시에는 엔진의 동력을 서서히 구동바퀴에 전달해야 하는 등의 일을 할 수 있는 장치가 필요하다.

이러한 필요에 의해 클러치가 사용되는데, 클러치는 엔진의 플라이 휘일과 변속기의 입력축 사이에 설치되어 차량의 시동시나, 변속기의 기어 변환시에 엔진의 동력을 구동 바퀴에 대하여 임의로 단속하기 위해 사용된다.

도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기용 클러치의 단면도이다.

종래의 클러치는 엔진의 크랭크 샤프트와 연결되어 같이 회전되는 플라이 휠(102)의 측면에 위치되고 수동변속기의 입력축(104)과 연결되는 클러치 디스크(106)와, 이 클러치 디스크(106)를 가압하여 플라이 휠(102)의 측면에 밀착시키는 압력판(108)과, 이 압력판(108)에 가압력을 부여하는 일정 탄성력을 갖는다이어프램 스프링(110) 등으로 구성된다.

여기에서, 클러치 디스크는 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙측이 변속기 입력축(104) 상에 스플라인 연결되는 클러치 플레이트(116)와, 이 클러치 플레이트(116)의 외측 둘레방향으로 부착되어 압력판(108)과 플라이 휘일(102) 사이의 마찰작용을 수행하는 패드(118)와, 내측 둘레방향으로 설치되어 플라이 휘일(102)로부터 급격한 회전이 전달될 때 충격을 완화하는 토오션 스프링(120)으로 구성된다.

이러한 클러치는 엔진의 토오크가 증대됨에 따라 엔진의 진동이 증대되고, 상기 토오션 스프링이 더 작은 값의 댐핑력을 갖기가 어렵게 되어 댐핑 기능을 플라이 휠에 적용시킨 듀얼 매스 플라이 휠 타입이 사용된다.

상기 듀얼 매스 플라이 휠 타입 클러치는 도 3에 도시된 바와 같이, 엔진의 크랭크축과 연결되는 플라이 휠이 각각 제1플라이 휠(130)과 제2플라이 휠(132)로 분리되고 그 사이에 상기와 같은 클러치가 적용되는 것으로, 플라이 휠에 토오션 스프링이 적용되어 엔진으로부터 전달되는 토오크에 의한 래틀링 소음을 저감시킨다.

그러나, 상기한 바와 같은 듀얼 매스 타입 클러치는 저강성의 댐핑 기능을 수행할 수 있지만 제1플라이 휠(130)의 관성이 저감됨에 따라 엔진의 손상을 가져오게 되는 문제점이 발생된다. 즉, 플라이 휠의 관성이 저감됨으로 인하여 엔진의 각종 벨트 및 베어링 등에 손상을 초래하게 된다.

또한, 제2플라이 휠(132)의 매스 부족으로 인하여 열용량이 저하되고, 이로인해 클러치의 수명을 단축함과 아울러 액셀 패달의 급격한 조작이나 클러치의 급격한 접속 등 고강성을 필요로 할 경우에 대처하지 못하는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 클러치 디스크의 토오션 스프링을 제거하고 클러치 축과 변속기 입력축 사이에 유성기어 세트를 적용하여 유성기어의 마찰에 의해 댐핑 기능을 수행함으로써, 엔진의 토오크 변동에 따라 마찰력을 조절하여 진동을 보다 효과적으로 흡수할 수 있고 플라이 휠이 관성력을 증대시킬 수 있어 관성 저하에 따른 엔진의 손상을 방지할 수 있는 수동변속기용 클러치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 클러치를 나타낸 단면도이고,

도 2는 종래 기술에 따른 클러치 디스크의 정면도이고,

도 3은 종래 기술의 제2실시예에 따른 차량용 클러치를 나타낸 구성도이고,

도 4는 본 발명에 따른 차량용 클러치의 구성도이고,

도 5는 본 발명에 따른 유성기어 세트의 측면도이고,

도 6은 본 발명에 따른 마그네틱 클러치를 나타낸 단면도이고,

도 7은 본 발명에 따른 마그네틱 클러치의 제어구조를 나타낸 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

4 : 플라이 휠 6 : 클러치 축

8 : 변속기 입력축 18 : 유성기어 세트

20 : 마그네틱 클러치 24 : 링기어

26 : 피니언 기어 28 : 선기어

30 : 유성 캐리어 32 : 스톱퍼

34 : 걸림턱 38 : 마찰 디스크

40 : 마찰 플레이트 42 : 전자석

50 : 클러치 컨트롤 유닛

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 수동변속기용 클러치는 엔진의 크랭크 샤프트와 연결되어 같이 회전되는 플라이 휠의 측면에 위치되고 클러치 축과 연결되는 클러치 디스크와, 상기 클러치 디스크를 가압하여 플라이 휠의 측면에 밀착시키는 압력판과, 상기 압력판에 가압력을 부여하는 일정 탄성력을 갖는 다이어프램 스프링과, 상기 클러치 축과 변속기 입력축 사이에 배치되는 유성기어 세트와, 상기 유성기어 세트의 어느 한 요소에 마찰력을 발생시켜 엔진의 토오크 변동에 따른 진동이 변속기측으로 전달되는 것을 흡수해 진동 감쇠 기능을 수행하는 마그네틱 클러치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 수동변속기용 클러치의 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 클러치에 적용된 유성기어 세트의 측면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 마그네틱 클러치의 단면도이다.

본 발명의 수동변속기용 클러치는 엔진의 크랭크 샤프트(2)와 연결되어 같이 회전되는 플라이 휠(4)의 측면에 위치되고 수동변속기의 클러치 축(6)과 연결되는 클러치 디스크(10)와, 이 클러치 디스크(10)를 가압하여 플라이 휠(4)의 측면에 밀착시키는 압력판(12)과, 이 압력판(12)에 가압력을 부여하는 일정 탄성력을 갖는 다이어프램 스프링(14)과, 상기 클러치 축(6)과 변속기 입력축(8) 사이에 배치되어 엔진의 토오크 변동에 따른 진동이 변속기측으로 전달되는 것을 흡수하는 진동 감쇠수단으로 구성된다.

여기서, 상기 진동 감쇠수단은 클러치 축(6)과 변속기 입력축(8) 사이에 설치되는 유성기어 세트(18)와, 상기 유성기어 세트의 요소 중 어느 한 요소를 마찰하여 진동 감쇠 기능을 수행하는 마그네틱 클러치(20)로 구성된다.

그리고, 상기 유성기어 세트(18)는 클러치 축(6)과 연결되어 같이 회전되는 링기어(24)와, 상기 링기어(24)의 내주면에 내접 기어 물림되어 자전하는 1개 이상의 피니언 기어(26)와, 상기 피니언 기어(26)의 내측에 기어 물림되고 변속기 입력축(8)과 연결되는 선기어(28)와, 상기 피어언 기어(26)가 자전하면서 선기어(28)의 외주에 공전할 수 있도록 장착되는 유성 캐리어(30)로 구성된다.

또한, 상기 유성 캐리어(30)의 일측에는 링기어(24)와 접촉되어 회전범위를 제한하는 스톱퍼(32)가 일정 간격으로 형성되고, 상기 링기어(24)의 내주면에는 스톱퍼(32)가 걸림 작용될 수 있도록 하는 걸림턱(34)이 일정 간격으로 형성된다.

그리고, 상기 스톱퍼(32)는 유성 캐리어(30)의 외주면에 3 개가 일정 간격으로 돌출되어 유성 케리어(30)의 회전각도를 일정 범위로 제한한다.

또한, 상기 마그네틱 클러치(20)는 유성 캐리어(30)와 연결되는 마찰 디스크(38)와 일정 간극을 두고 배치되고 클러치 하우징에 고정되는 케이스의 내측면에 스플라인 결합되어 직선 이동되는 마찰 플레이트(40)와, 상기 마찰 플레이트(40)가 마찰 디스크(38)에 밀착되도록 직선 이동시키는 전자석(42)과, 상기 전자석(42)으로 인가되는 전원을 온/오프시키는 클러치 컨트롤 유닛(46)으로 구성된다.

여기서, 상기 클러치 컨트롤 유닛은 클러치 패달 포지션 센서(50)로부터 클러치 패달의 위치가 입력되면 클러치가 해제되어 동력이 전달되는 것으로 판단되면 전자석(42)으로 전원을 인가하여 마찰 디스크(38)와 마찰 플레이트(40) 사이를 마찰시켜 진동 감쇠작용을 수행한다.상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 수동변속기용 클러치의 작용을 다음에서 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 클러치의 제어구조를 나타낸 블록도이다.

엔진의 동력을 차단하기 위해 클러치 패달을 밟으면 릴리이스 베어링이 직선 이동되면서 다이어프램 스프링(14)을 밀어준다. 그러면 다이어프램 스프링(14)의 외주면에 장착된 압력판(12)이 이동되면서 클러치 디스크(10)와 플라이 휠(4) 사이가 분리되어 동력 차단이 이루어진다.

이러한 상태에서, 차량의 전진을 위해 클러치 패달을 놓으면 다이어프램 스프링(14)의 탄성력에 의해 압력판(12)이 클러치 디스크(10)를 밀어 플라이 휠(4) 사이에 마찰력을 발생시켜 플라이 휠(4)의 회전력이 클러치 축(6)으로 전달된다.

이때, 엔진의 토크 변동에 따른 진동이 클러치 축(6)을 통해 전달되면 유성기어 세트(18) 및 마그네틱 클러치(20)의 작동에 따라 진동을 흡수한 후 회전력을 변속기 입력축(8)으로 전달한다.

즉, 클러치 축(6)의 회전력은 유성기어 세트의 링기어(24)측으로 전달되어 링기어(24)가 회전되고 이 링기어(24)의 회전에 따라 피니언 기어(26)가 자전되면서 정방향 회전력을 선기어(28)측으로 전달하여 변속기 입력축(8)으로 회전력이 전달된다.

이때, 클러치 패달 포지션 센서(50)로부터 인가되는 전기신호에 따라 클러치 컨트롤 유닛(40)의 제어에 따라 전자석(42)이 작동되면서 마찰 플레이트(40)를 마찰 디스크(38) 측으로 밀착시켜 마찰 작용을 수행한다.그러면 유성 캐리어(30)가 마찰력에 의해 서서히 회전되면서 클러치 축(6)으로부터 전달되는 진동을 흡수하고, 유성 캐리어(30)가 일정 범위로 회전되면 스톱퍼(32)가 링기어의 걸림턱(34)에 걸림 작용되면서 회전력이 선기어(28)측으로 전달되고 최종적으로 변속기 입력축(8)으로 전달된다.

이와 같이, 유성 캐리어(30)가 일정 범위 내에서 공회전될 때 그 범위 내에서 마찰 디스크(38)와 마찰 플레이트(40)에 마찰력으로 동력 전달이 서서히 전달되기 때문에 엔진의 토크 변동에 따른 진동을 효과적으로 흡수한다.

따라서, 상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 수동변속기용 클러치는 클러치축과 변속기 입력축 사이에 유성기어 세트를 적용하고 유서어 캐리어에 마찰 디스크를 설치하고 이 마찰 디스크와 마찰되는 마찰 플레이트를 설치하여 동력 전달시 마찰디스크와 마찰 플레이트 사이에 마찰력을 발생시켜 진동을 흡수함으로써, 엔진의 토크 변동에 따라 마찰력을 다르게 제어하여 보다 효과적으로 진동을 흡수할 수 있고, 플라이 휠의 관성력을 크게 유지할 수 있어 관성저하에 따른 엔진각부의 손상을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 엔진의 크랭크 샤프트와 연결되어 같이 회전되는 플라이 휠의 측면에 위치되고 클러치 축과 연결되는 클러치 디스크와, 상기 클러치 디스크를 가압하여 플라이 휠의 측면에 밀착시키는 압력판과, 상기 압력판에 가압력을 부여하는 일정 탄성력을 갖는 다이어프램 스프링과, 상기 클러치 축과 변속기 입력축 사이에 배치되는 유성기어 세트와, 상기 유성기어 세트의 어느 한 요소에 마찰력을 발생시켜 엔진의 토오크 변동에 따른 진동이 변속기측으로 전달되는 것을 흡수해 진동 감쇠 기능을 수행하는 마그네틱 클러치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수동변속기용 클러치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유성기어 세트는 클러치 축과 연결되어 같이 회전되는 링기어와, 상기 링기어의 내주면에 내접 기어 물림되어 자전하는 1개 이상의 피니언 기어와, 상기 피니언 기어의 내측에 기어 물림되고 변속기 입력축과 연결되는 선기어와, 상기 피어언 기어가 자전하면서 선기어의 외주에 공전할 수 있도록 장착되고 상기 마그네틱 클러치의 마찰력 발생수단과 연결되는 유성 캐리어로 구성된 것을 특징으로 하는 수동변속기용 클러치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 마그네틱 클러치는 상기 유성 캐리어와 연결되는 마찰 디스크와, 상기 마찰 디스크와 일정 간극을 두고 배치되는 마찰 플레이트와, 상기 마찰 플레이트가 마찰 디스크에 밀착되도록 직선 이동시키는 전자석과, 상기 전자석으로 인가되는 전원을 온/오프시키는 클러치 컨트롤 유닛으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 클러치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 유성 캐리어의 일측에는 링기어와 접촉되어 그 회전 범위 내에서 댐핑 역할을 수행하는 스톱퍼가 일정 간격으로 형성되고, 상기 링기어의 내주면에는 스톱퍼가 걸림 작용될 수 있도록 하는 걸림턱이 일정 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 클러치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 컨트롤 유닛은 클러치 패달 위치센서로부터 클러치 패달의 작동 여부를 인가받음과 아울러 토오크 센서로부터 엔진의 토오크를 인가받아 상기 전자석에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 클러치.