KR100597364B1 - 커플링 - Google Patents

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KR100597364B1
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이성규
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 커플링은, 전륜과 후륜을 직결시킬 수 있는 메인 다판 클러치가, 전륜과 후륜의 회전차가 생김에 따라 메인 캠으로부터 클러치 작용력을 부여받고, 이와 동시에 상기 메인 캠과 연동되는 피스톤으로부터 상기 메인 캠의 반대편에서 클러치 작용력을 받기 때문에 상기 메인 다판 클러치가 신속하게 작동될 수 있어 응답성이 향상될 뿐만 아니라, 상기 메인 다판 클러치의 각 플레이트에 비교적 균일하게 클러치 작용력이 전달됨으로써 내구력이 향상될 수 있다.
커플링, 전륜, 후륜, 메인 다판 클러치, 컨트롤 다판 클러치, 메인 캠, 컨트롤 캠, 인서트 캠

Description

커플링{Coupling}
도 1은 종래 기술에 따른 커플링을 나타낸 반단면도,
도 2는 도 1에 따른 요부 구성의 작동 상태를 나타낸 개략도,
도 3은 종래 기술에 따른 커플링의 작동상태를 나타낸 반단면도,
도 4는 도 3에 따른 요부 구성의 작동 상태를 나타낸 개략도,
도 5는 본 발명에 따른 커플링을 나타낸 반단면도,
도 6은 본 발명에 따른 커플링의 작동 상태를 나타낸 반단면도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
50 : 프론트 하우징 52 : 후륜 측 샤프트
60 : 메인 다판 클러치 70 : 메인 캠
72 : 컨트롤 캠 74 : 인서트 캠
80 : 컨트롤 다판 클러치 100 : 피스톤
102 : 유압 공급부 104 : 리턴 스프링
106 : 서브 피스톤
본 발명은 커플링에 관한 것으로서, 특히 메인 다판 클러치가 양방향에서 클러치 작용력을 부여받을 수 있는 커플링에 관한 것이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 커플링은, 전륜과 연결된 프론트 하우징(2)과, 상기 프론트 하우징(2)의 내부에 회전 가능토록 결합된 후륜 측 샤프트(4)와, 상기 후륜 측 샤프트(4)와 프론트 하우징(2) 사이에 구비된 메인 다판 클러치(10)와, 전륜과 후륜 측 간 회전차가 생기면 상기 프론트 하우징(2)과 후륜 측 샤프트(4)가 직결될 수 있도록 상기 메인 다판 클러치(10)에 클러치 작용력을 부여하는 클러치 작용력 부여수단을 포함하여 구성된다.
상기 클러치 작용력 부여수단은, 상기 후륜 측 샤프트(4)에 슬라이딩 가능토록 결합되어 상기 메인 다판 클러치(10)를 가압할 수 있는 메인 캠(20)과, 상기 메인 캠(20)과 이격되고 상기 프론트 하우징(2)과 컨트롤 다판 클러치(15)를 통해 선택적으로 연결되는 컨트롤 캠(22)과, 상기 컨트롤 캠(22)과 메인 캠(20) 사이에 구비되어 상기 컨트롤 캠(22)과 메인 캠(20) 간 회전차가 생기면 상기 메인 캠(20)을 메인 다판 클러치(10)를 향해 슬라이딩시키는 인서트 캠(24)으로 이루어진다.
상기 메인 캠(20)과 컨트롤 캠(22)에는 각각 상기 인서트 캠(24)이 일부 삽입될 수 있는 메인 캠 홈(20a), 컨트롤 캠 홈(22a)이 형성되고, 상기 인서트 캠(24)은 볼 형상으로 형성된다. 따라서, 상기 메인 캠(20)과 컨트롤 캠(22) 간 회전차가 생기지 않으면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 메인 캠 홈(20a)과 컨트롤 캠 홈(22a)이 서로 합치되기 때문에 상기 메인 캠(20)이 컨트롤 캠(22)에 서로 가까워진다. 반면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 메인 캠(20)과 컨트롤 캠(22) 간 회전차가 생기면, 상기 메인 캠 홈(20a)과 컨트롤 캠 홈(22a)이 서로 합치되지 않기 때문에 상기 인서트 캠(24)에 의해 상기 메인 캠(20)과 컨트롤 캠(22)이 서로 벌어지는데, 이 때 상기 컨트롤 캠(22)은 상기 컨트롤 다판 클러치(15)에 의해 고정되어 있으므로 상기 메인 캠(20)이 상대적으로 상기 메인 다판 클러치(10)를 향해 이동되는 것이다.
상기와 같이 구성된 종래 기술의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
상기 컨트롤 캠(22)이 프론트 하우징(2)과 연결되어 있지 않으면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 메인 캠(20)이 후륜 측 샤프트(4)와 일체로 회전되고, 상기 컨트롤 캠(22)이 어디에도 구속되어 있지 않고 상기 인서트 캠(24)을 통해 상기 메인 캠(20)과 연결되어 있기 때문에 상기 메인 캠(20)과 함께 회전된다. 이 때, 전술한 바와 같이 상기 메인 캠(20)과 컨트롤 캠(22)이 일체로 회전되기 때문에 상기 메인 다판 클러치(10)에 클러치 작용력이 부여되지 않아 상기 프론트 하우징(2)과 후륜 측 샤프트(4) 또한 연결되지 않는다.
이와 같은 상태에서, 상기 컨트롤 캠(22)이 상기 컨트롤 다판 클러치(15)를 통해 상기 프론트 하우징(2)과 연결되면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 메인 캠(20)은 그대로 후륜 측 샤프트(4)와 일체로 회전되지만 상기 컨트롤 캠(22)은 상기 프론트 하우징(2)과 일체로 회전되는데, 이 때 전륜과 후륜 간 회전차가 생기면 상기 메인 캠(20)과 컨트롤 캠(22) 사이에도 회전차가 생겨 상기 메인 캠(20)이 상기 메인 다판 클러치(10)를 향해 이동된다. 그러면, 상기 메인 다판 클러치(10)에 클러치 작용력이 부여되어 상기 프론트 하우징(2)과 후륜 측 샤프트(4)가 연결됨으로써 전륜과 후륜이 직결된다.
그러나, 종래 기술에 따른 커플링은, 상기 메인 다판 클러치(10)가 상기 메인 캠(20)에 의해 한쪽방향에서만 클러치 작용력을 부여받기 때문에 상기 메인 다판 클러치(10)가 100%로 작동되는데 일정 시간이 소요됨으로써 응답성이 낮고, 상기 메인 캠(20)으로부터 멀수록 상기 메인 다판 클러치(10)에 전달되는 클러치 작용력이 점차 약해져서 상기 메인 다판 클러치(10)의 각 요소의 내구력 차이가 생김으로써 내구성이 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 메인 다판 클러치가 양방향에서 고르게 클러치 작용력을 부여받을 수 있는 커플링을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 커플링은, 제1회전부재와 제2회전부재 사이에 구비된 메인 다판 클러치와; 상기 메인 다판 클러치의 일측에 설치되어, 상기 제1,2회전부재 간 회전차가 생기면 상기 메인 다판 클러치에 클러치 작용력을 부여하는 제1클러치 작동력 부여수단과; 상기 메인 다판 클러치를 중심으로 상기 제1클러치 작동력 부여수단과 대향되게 설치되어, 상기 제1클러치 작동력 부여수단이 작동될 때 상기 제1클러치 작동력 부여수단과 반대편에서 상기 메인 다판 클러치에 클러치 작용력을 부여하는 제2클러치 작동력 부여수단을 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 커플링을 나타낸 반단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 커플링의 작동 상태를 나타낸 반단면도이다.
본 발명에 따른 커플링은, 제1회전부재인 전륜과 연결된 프론트 하우징(50)과 제2회전부재인 후륜 측 샤프트(52) 사이에 설치되어 단속작용을 행하는 메인 다판 클러치(60)와, 상기 메인 다판 클러치(60)의 일측에 설치되어 상기 전륜과 후륜의 회전차가 생기면 상기 전륜과 후륜이 직결될 수 있도록 상기 메인 다판 클러치(60)에 클러치 작용력을 부여하는 제1클러치 작동력 부여수단(C1)과, 상기 메인 다판 클러치(60)를 중심으로 상기 제1클러치 작동력 부여수단(C1)과 대향되게 설치되어 상기 제1클러치 작동력 부여수단(C1)이 작동될 때 상기 제1클러치 작동력 부여수단(C1)과 반대편에서 상기 메인 다판 클러치(60)에 클러치 작용력을 부여하 는 제2클러치 작동력 부여수단(C2)을 포함한다.
상기 프론트 하우징(50)의 내부에는 상기 후륜 측 샤프트()가 회전 가능토록 삽입되고, 상기 프론트 하우징(50)과 후륜 측 샤프트(52) 사이에는 베어링(51)이 개재됨으로써 상기 후륜 측 샤프트(52)가 상기 프론트 하우징(50)에 의해 지지된다.
상기 메인 다판 클러치(60)는, 상기 프론트 하우징(50)의 내벽에 일렬로 배열된 다수개의 아우터 플레이트(62)와, 상기 다수개의 아우터 플레이트(62)와 교차되게 배열되고 상기 후륜 측 샤프트(52)에 결합된 다수개의 인너 플레이트(64)로 이루어진다.
상기 제1클러치 작동력 부여수단(C1)은, 상기 메인 다판 클러치(60)의 우측에서 상기 후륜 측 샤프트(52)에 슬라이딩 가능토록 결합된 메인 캠(70)과, 상기 메인 캠(70)과 우측으로 이격되어 상기 후륜 측 샤프트(52)에 회전 가능토록 끼워진 컨트롤 캠(72)과, 상기 컨트롤 캠(72)과 메인 캠(70) 사이에 구비되어 상기 컨트롤 캠(72)과 메인 캠(70)의 회전차에 따라 상기 메인 캠(70)이 상기 메인 다판 클러치(60)를 향해 이동되게 하는 인서트 캠(74)과, 상기 컨트롤 캠(72)과 프론트 하우징(50)을 선택적으로 직결시키는 컨트롤 다판 클러치(80)로 이루어진다.
여기서, 상기 메인 캠(70)은 상기 후륜 측 샤프트(52)를 따라 슬라이딩되되, 상기 후륜 측 샤프트(52)와 일체로 회전될 수 있도록 스플라인 결합된다.
그리고, 메인 캠(70)에는 상기 컨트롤 캠(72)과 대향되는 면에 상기 인서트 캠(74)이 일부 삽입될 수 있는 메인 캠 홈(70a)이 있고, 상기 컨트롤 캠(72)에도 상기 메인 캠(70)과 대향되는 면에 상기 인서트 캠(74)이 일부 삽입될 수 있는 컨트롤 캠 홈(72a)이 있는데, 상기 메인 캠 홈(70a)과 컨트롤 캠 홈(72a)은 각각 벽이 소정 곡률로 경사지게 형성됨으로써, 측단면이 각각 아크형상을 갖게 된다. 상기 인서트 캠(74)은 볼 형상으로 형성된다.
상기 컨트롤 다판 클러치(80)는, 상기 메인 다판 클러치(60)로부터 우측으로 일정 거리 떨어져서 상기 프론트 하우징(50)의 내벽에 일렬로 배열된 다수개의 아우터 플레이트(82)와, 상기 다수개의 아우터 플레이트(82)와 교차되게 배열되고 상기 컨트롤 캠(72)에 결합된 다수개의 인너 플레이트(84)로 구성되고, 운전자의 조작에 따라 전자력을 발생시키는 전자 구동부(90)로부터 클러치 작용력을 받는다.
상기 제2클러치 작동력 부여수단(C2)은, 상기 메인 다판 클러치(60)의 좌측에 좌우로 슬라이딩 가능토록 설치되어 상기 메인 다판 클러치(60)를 가압하거나 상기 메인 다판 클러치(60)로부터 떨어지는 피스톤(100)과, 상기 제1클러치 작동력 부여수단이 상기 메인 다판 클러치(60)에 클러치 작용력을 부여할 때 동시에 상기 피스톤(100)을 작동시켜서 메인 다판 클러치(60)에 클러치 작용력이 부여되게 하는 피스톤 가압수단과, 상기 제1클러치 작동력 부여수단이 클러치 작용력을 해제하면 동시에 상기 피스톤(100)이 상기 메인 다판 클러치로부터 떨어지게 하는 리턴수단으로 이루어진다.
여기서, 상기 피스톤 가압수단은, 상기 피스톤(100)이 유압력에 의해 상기 메인 다판 클러치(60)를 향해 이동되게 하는 유압 공급부(102)로 이루어지고, 더불어 상기 제1클러치 작동력 부여수단과 연동될 수 있도록 상기 제1클러치 작동력 부 여수단 중 메인 캠(70)과 연결된다.
따라서, 상기 유압 공급부(102)는, 상기 피스톤(100)과 메인 캠(70) 사이에 구비되어 상기 피스톤(100)에 유압력을 제공할 수 있는 작동유가 충진된 유압 실린더(102a)와, 상기 메인 캠(70)에 일체로 형성되어 상기 메인 캠(70)이 메인 다판 클러치(60)를 향해 이동되면 상기 피스톤(100)이 메인 다판 클러치(60)를 향해 이동될 수 있도록 상기 유압 실린더(102a)의 작동유를 가압하는 유압 피스톤(102b)으로 이루어진다.
상기 유압 실린더(102a)는, 상기 프론트 하우징(50)에 작동유가 상기 메인 캠(70) 측과 피스톤(100) 사이에 충진될 수 있도록 유로가 형성됨으로써 이루어지고, 상기 유압 피스톤(100)은 상기 유압 실린더(102a)의 일단에 좌우로 슬라이딩 가능토록 결합될 수 잇도록 상기 메인 캠(70)에서 일체로 돌출되어 이루어진다.
상기 리턴수단은 상기 피스톤(100)과 프론트 하우징(50) 사이에 좌우 방향으로 탄성 변형될 수 있도록 설치된 리턴 스프링(104)으로 구비된다. 따라서, 상기 피스톤(100)이 유압력에 의해 상기 메인 다판 클러치(60)를 향해 이동되면 상기 리턴 스프링(104)이 인장되었다가 그 유압이 해제되면 복원되면서 상기 피스톤(100)을 상기 메인 다판 클러치(60)에서 떨어지도록 잡아당겨 복귀시킨다.
이 때, 상기 리턴 스프링(104)이 피스톤(100)과 용이하게 연결될 수 있도록 상기 피스톤(100)의 우측에는 상기 리턴 스프링(104)과 직접 연결되고 상기 메인 다판 클러치(60)와 직접 접촉될 수 있는 플레이트 형상의 서브 피스톤(106)이 구비될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
상기 컨트롤 다판 클러치(80)에 클러치 작용력이 부여되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 컨트롤 캠(72)이 프론트 하우징(50)과 직결되어 상기 프론트 하우징(50)과 일체로 회전되고, 상기 메인 캠(70)은 후륜 측 샤프트(52)와 일체로 회전되는데, 상기 메인 캠(70)과 컨트롤 캠(72) 간 회전차가 생기면 상기 메인 캠 홈(70a)과 컨트롤 캠 홈(72a)이 서로 합치되지 않게 되어 상기 인서트 캠(74)이 상기 메인 캠 홈(70a) 및 컨트롤 캠 홈(72a)으로부터 이탈됨으로써 상기 메인 캠(70)과 컨트롤 캠(72)이 서로 벌어진다.
이 때, 상기 컨트롤 캠(72)은 상기 컨트롤 다판 클러치(80)에 의해 상기 후륜 측 샤프트(52)를 따라 이동되지 못하도록 구속되기 때문에 상기 메인 캠(70)이 상기 후륜 측 샤프트(52)와 일체로 회전되면서 상기 컨트롤 캠(72)으로부터 이격되는 방향, 즉 상기 메인 다판 클러치(60)를 향해 이동된다. 그러면, 상기 메인 캠(70)에 의해 상기 메인 다판 클러치(60)의 아우터 플레이트()와 인너 플레이트()가 서로 마찰됨으로써 상기 프론트 하우징(50)과 후륜 측 샤프트(52)가 직결된다.
더불어 상기 메인 캠(70)이 상기 메인 다판 클러치(60)를 향해 이동됨과 동시에 상기 유압 피스톤(102b)이 상기 유압 실린더(102a)의 작동유를 좌측으로 밀기 때문에 상기 피스톤(100)이 유압력에 의해 메인 다판 클러치(60)를 향해 이동됨으로써, 상기 메인 캠(70)과 반대편에서 동시에 상기 메인 다판 클러치(60)에 클러치 작용력을 부여하게 된다. 따라서, 상기 메인 다판 클러치(60)가 상기 메인 캠(70) 과 피스톤(100)으로부터 양 측에서 동시에 클러치 작용력을 부여받기 때문에 신속하게 작동될 수 있다.
한편, 이와 같은 상태에서 상기 컨트롤 다판 클러치(80)의 클러치 작용력이 해제되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 컨트롤 캠(72)이 프론트 하우징(50)과 분리되고 상기 인서트 캠(74)을 통해 메인 캠(70)의 회전력을 전달받아 회전되기 때문에 상기 컨트롤 캠(72)과 메인 캠(70)이 일체로 회전된다. 이 때, 상기 컨트롤 캠 홈(72a)과 메인 캠 홈(70a)이 서로 합치되어 상기 인서트 캠(74)이 상기 컨트롤 캠 홈(72a)과 메인 캠 홈(70a) 사이로 복귀됨으로써, 상기 메인 캠(70)이 상기 컨트롤 캠(72)을 향해 이동되어 상기 메인 다판 클러치(60)의 클러치 작용력이 해제된다.
동시에 상기 유압 피스톤(102b)이 상기 메인 캠(70)과 함께 우측으로 이동되기 때문에 상기 피스톤(100)에 가해진 유압이 해제되고, 상기 피스톤(100)이 상기 리턴 스프링(104)에 의해 상기 메인 다판 클러치(60)로부터 떨어진다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 커플링은, 전륜과 후륜을 직결시킬 수 있는 메인 다판 클러치가, 전륜과 후륜의 회전차가 생김에 따라 메인 캠으로부터 클러치 작용력을 부여받고, 이와 동시에 상기 메인 캠과 연동되는 피스톤으로부터 상기 메인 캠의 반대편에서 클러치 작용력을 받기 때문에 상기 메인 다판 클러치가 신속하게 작동될 수 있어 응답성이 향상될 뿐만 아니라, 상기 메인 다판 클러치의 각 플레이트에 비교적 균일하게 클러치 작용력이 전달됨으로써 내구력이 향상될 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

  1. 제1회전부재와 제2회전부재 사이에 구비된 메인 다판 클러치와; 상기 메인 다판 클러치의 일측에 설치되어, 상기 제1,2회전부재 간 회전차가 생기면 상기 메인 다판 클러치에 클러치 작용력을 부여하는 제1클러치 작동력 부여수단과; 상기 메인 다판 클러치를 중심으로 상기 제1클러치 작동력 부여수단과 대향되게 설치되어, 상기 제1클러치 작동력 부여수단이 작동될 때 상기 제1클러치 작동력 부여수단과 반대편에서 상기 메인 다판 클러치에 클러치 작용력을 부여하는 제2클러치 작동력 부여수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 커플링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1,2클러치 작동력 부여수단 사이에는 상기 제1,2클러치 작동력 부여수단이 연동될 수 있도록 연동수단이 구비된 것을 특징으로 하는 커플링.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제2클러치 작동력 부여수단은, 상기 메인 다판 클러치를 가압하거나 떨어질 수 있도록 설치된 피스톤과; 상기 제1클러치 작동력 부여수단이 상기 메인 다판 클러치에 클러치 작용력을 부여할 때, 상기 피스톤을 메인 다판 클러치를 향해 미는 피스톤 가압수단과; 상기 제1클러치 작동력 부여수단이 클러치 작용력을 해제하면, 상기 피스톤이 메인 다판 클러치로부터 떨어지게 하는 리턴수단으로 이루어 진 것을 특징으로 하는 커플링.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 피스톤 가압수단은, 상기 피스톤이 유압력에 의해 메인 다판 클러치를 향해 이동되게 하는 유압 공급부로 이루어진 것을 특징으로 하는 커플링.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유압 공급부는 상기 피스톤과 제1클러치 작동력 부여수단과 사이에 구비되어 작동유가 채워진 유압 실린더와; 제1클러치 작동력 부여수단과 연동되어 상기 피스톤이 상기 메인 다판 클러치를 향해 이동되는 방향으로 상기 유압 실린더의 작동유를 가압하는 유압 피스톤으로 이루어진 것을 특징으로 하는 커플링.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 리턴수단은 상기 피스톤과 연결되어 탄성력에 의해 상기 피스톤이 메인 다판 클러치로부터 떨어지게 하는 리턴 스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 커플링.
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