KR101025365B1 - 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터에 관한 것으로서, 제어판 각각의 내,외측에 원주 방향으로 볼램프를 형성하는 동시에, 작동판 및 클러치 등에도 이와 대응하도록 형성하여 내,외측 볼램프의 상대 위치를 조절함으로써, 별도의 제어가 필요없이 단 한개의 구동모터만으로 정해진 순서와 시간 간격에 맞추어 다수의 클러치를 작동시킬 수 있으며, 특히 볼램프의 경사면 일측 단부에 반구 형상의 볼고정홈을 형성함으로써, 구동모터의 수명을 연장할 수 있는 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터에 관한 것이다.

마찰 클러치, 볼램프 액츄에이터, 내외측 볼램프, 중립 구간, 볼고정홈

Description

마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터{Ball ramp actuator for friction clutch}

본 발명은 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면, 구동모터에 의해 회전하는 제어판이 그 사이의 볼을 통해 작동판에 선택적으로 압력을 부여하여 클러치를 구동시키는 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터에 관한 것이다.

건식 마찰 클러치를 동작시키기 위하여 종래의 볼램프 액츄에이터에서 리액션 플레이트와 마찰 플레이트로 구성되어 있는 클러치 팩에 압력을 가하여 주어야 한다.

이를 위하여, 볼램프 액츄에이터는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 전기적인 신호로 제어 가능한 구동모터(1)를 구동시켜 감속기(2) 및 제어판(3)을 단계적으로 회전시키게 된다.

상기 제어판(3)이 회전됨에 따라 제어판(3) 및 작동판(5) 사이에 구비되어 있는 볼(4)은 회전운동이 제한되어 있는 작동판(5)에 위치한 볼삽입홈(5a)에 삽입 되어 있는 상태에서, 볼램프(3a)의 경사를 따라 구름 운동을 하게 된다.

이러한 볼(4)의 구름 운동은 제어판(3)과 작동판(5) 사이의 상대 거리를 변화시키는 것으로 압력을 가하게 되고, 상기 제어판(3)과 작동판(5) 사이에서 볼(4)에 의해 생성된 압력은 니들 로울러 베어링(6) 및 압력판(7)을 통해 리액션 플레이트(8)와 마찰 플레이트(9)에 전달되어 최종적으로 클러치를 동작시킬 수 있게 된다.

그런데, 종래의 볼램프 액츄에이터는 클러치를 압착하고 있는 상태를 유지하기 위하여 별도의 걸림장치를 이용하여 클러치를 고정시키거나 혹은 구동모터(1)에 지속적인 전압 및 전류를 인가시켜야 한다.

그런데, 이와 같은 동작은 구동모터(1)에 과부하를 유발시켜 그 구동모터(1)의 수명을 줄이는 원인이 된다.

또한, 구동모터(1) 한 개에는 한 세트의 클러치 팩, 즉 리액션 플레이트 및 마찰 플레이트를 동작시켜야 하므로 듀얼 클러치 트랜스미션(DCT: Dual Clutch Transmission)과 같이 두 세트 이상의 클러치 팩을 동작시키기 위해서 각각 독립되어 있는 볼램프 액츄에이터가 요구되며, 두 개의 구동모터(1)를 동시에 모니터링 및 제어를 해야 하므로 제어기의 구성이 복잡해지는 문제점이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 제어판 각각의 내,외측에 원주 방향으로 볼램프를 형성하는 동시에, 작동판 및 클러치 등에도 이와 대응하도록 형성하여 내,외측 볼램프의 상대 위치를 조절함으로써, 별도의 제어가 필요없이 단 한개의 구동모터만으로 정해진 순서와 시간 간격에 맞추어 다수의 클러치를 작동시킬 수 있으며, 특히 볼램프의 경사면 일측 단부에 반구 형상의 볼고정홈을 형성함으로써, 구동모터의 수명을 연장할 수 있는 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 구동모터를 통해 제어판 및 작동판이 회전하면서, 그 사이의 회전 볼이 선택적으로 압력을 부여하여 니들 로울러 베어링, 압력판과, 리액션 플레이트 및 마찰 플레이트에 단계적으로 마찰을 발생시킬 수 있도록 하는 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터에 있어서, 내측 클러치 동작용 내측 볼램프와, 외측 클러치 동작용 외측 볼램프가 원주 방향을 따라 등간격으로 다수개가 배치되어 있는 제어판; 상기 제어판과 볼을 사이에 두고 구비되며, 제어판 각각의 볼램프와 대응하는 볼삽입홈을 갖는 내,외측 작동판; 상기 내,외측 작동판에 대응하는 내,외측 니들 로울러 베어링과 내,외측 압력판 및 내,외측 리액션 플레이트 및 내,외측 마찰 플레이트;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한 다.

바람직한 실시예로서, 상기 내,외측 볼램프는 그 경사 방향이 서로 반대 방향으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내,외측 볼램프는 제어판이 회전하더라도 작동판에 압력을 가하지 않도록 하는 일정 간격 평행구간이 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 내,외측 볼램프는 그 경사면 일측 단부에 반구 형상의 볼고정홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

1. 내,외측 볼램프의 상대 위치를 조절함으로써, 별도의 제어가 필요없이 단 한개의 구동모터만으로 정해진 순서와 시간 간격에 맞추어 다수의 클러치를 작동시킬 수 있으며, 이로 인하여 종래 2개의 구동모터를 이용하여 각각의 클러치를 독립적으로 운용하는 듀얼 클러치 트랜스미션(DCT: Dual Clutch Transmission)에 비해 설계 및 제어를 단순화시킬 수 있으며, 제작 비용을 절감할 수 있게 된다.

2. 볼고정홈에 볼이 정지하여 안착할 수 있도록 함으로써, 구동모터에서 전압을 제거 가능하므로 구동모터의 수명을 연장할 수 있게 된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터를 나타내는 사시도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터의 제어판 및 작동판을 나타내는 배면 및 정면도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터의 내측 및 외측 볼램프의 경사구조를 나타내는 수평 단면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전기적인 신호로 제어 가능한 구동모터(1)를 구동시켜 감속기(2) 및 제어판(10)을 단계적으로 회전시키게 된다.

상기 제어판(10)은 감속기(2)와 둘레면이 치합되는 원판 형상으로서, 후면에 내측 클러치 동작용 내측 볼램프(10a)와, 외측 클러치 동작용 외측 볼램프(10b)가 원주 방향을 따라 등간격으로 다수개가 배치되어 있으며, 상기 내,외측 볼램프(10a,10b)의 경사 방향은 서로 반대 방향으로 형성되어 있다.

상기 제어판(10)과 볼(11,12)을 사이에 두고 구비되어 있는 작동판(13,14)은 제어판(10)의 볼램프(10a,10b)와 대응하는 볼삽입홈(13a,14a)이 구비되어 있는 환 형상으로서, 상기 내측 볼램프(10a)와 대응하는 내측 작동판(13) 및 상기 외측 볼램프(10b)와 대응하는 외측 작동판(14)으로 구분된다.

또한, 상기 내측 작동판(13) 및 외측 작동판(14)과 대응하는 내,외측 니들 로울러 베어링(15,16), 내,외측 압력판(17,18), 내측 리액션 플레이트(19) 및 내측 마찰 플레이트(20) 그리고, 외측 리액션 플레이트(21) 및 외측 마찰 플레이트(22)가 순차적으로 구비되어 있다.

상기 제어판(10)이 구동모터(1)에 의해 회전함에 따라 제어판(10) 및 작동판(13,14) 사이에 구비되어 있는 볼(11,12)은 회전운동이 제한되어 있는 작동판(13,14)에 위치한 볼삽입홈(13a,14a))에 삽입되어 있는 상태에서, 볼램프(10a,10b)의 경사를 따라 구름 운동을 하게 된다.

이러한 볼(11,12)의 구름 운동은 제어판(10)과 작동판(13,14) 사이의 상대 거리를 변화시키는 것으로 압력을 가하게 되고, 상기 작동판(13,14)과 제어판(10) 사이에서 볼(11,12)에 의해 생성된 압력은 내,외측 니들 로울러 베어링(15,16) 및 내,외측 압력판(17,18)을 통해 내,외측 클러치인 리액션 플레이트(19,21)와 마찰 플레이트(20,22)에 전달되어 최종적으로 클러치를 동작시킬 수 있게 된다.

이때, 상기 볼램프(10a,10b)에는 제어판(10)이 회전하더라도 내,외측 작동판(13,14)에 압력을 가하지 않도록 평행구간인 중립 구간이 형성되어 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 내,외측 볼램프(10a,10b)의 각 중립 구간에서 중첩되는 구간을 내,외측 볼램프(10a,10b)의 상대 위치를 조절하여 확보 가능하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터의 작동에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 제어판(10)은 종래의 구조와 같이 구동모터(1)에 의해 작동되며, 상기 구동모터(1)가 회전함에 따라 이와 치합되어 있는 감속기(2)가 회전하게 되고, 다시 이와 치합되어 있는 제어판(10)이 회전하게 된다.

여기서, 내측 클러치를 작동시키고자 할 경우, 시계 또는 반시계 방향으로 미리 지정된 일측 방향으로 제어판(10)이 회전하도록 한다.

먼저, 반시계 방향(CCW)으로 외측 클러치를 작동시키고, 시계 방향(CW)으로 내측 클러치를 작동하도록 구성된 경우, 반시계 방향으로 회전하는 제어판(10)에서 외측 볼램프(10b)의 경사 방향으로 외측볼(12)이 구름 운동을 하게 되어 회전 운동이 구속되어 있는 외측 작동판(14)에 압력을 가하게 된다.

이와 같이 반시계 방향으로 제어판(10)이 회전하는 동안, 내측 볼램프(10a)는 경사가 없는 방향으로 내측볼(11)이 구름 운동만을 하게 되므로 내측 작동판(13)에는 어떠한 압력도 작용하지 않게 된다.

이때, 외측 작동판(14)에 작용되는 외측볼(12)의 압력은 외측 니들 로울러 베어링(16)과 외측 압력판(18)에 전달되어 최종적으로 외측 압력판(18)은 외측 클러치인 외측 리액션 플레이트(21) 및 외측 마찰 플레이트(22)를 압착하여 서로의 속도가 동기화될 때까지 마찰을 일으키면서 클러치 기능을 하도록 되어 있다.

그에 반해, 내측은 어떠한 압력도 내측 작동판(13)에 작용되지 않기 때문에 내측 리액션 플레이트(19) 및 내측 마찰 플레이트(20)는 마찰을 일으키지 않게 되면서 각각의 속도와 방향을 독립적으로 유지하게 된다.

이와 같이 외측 클러치가 작동된 상태에서, 구동모터(1)를 다시 시계방향으로 회전시키게 되면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 내,외측볼(11,12)이 반대방향으로 반대방향으로 구름 운동을 하게 되는 바, 상기 외측볼(12)은 C2에서 B2 지점에 이르기까지 경사를 따라 내려오게 되므로 외측 작동판(14)에 작용하는 압력 은 서서히 감소하게 된다.

동시에, 내측볼(11)은 A1지점에서 B1지점까지 경사가 없는 구간이므로 구름운동만을 하면서 내측 볼램프(10a)를 따라 이동하게 된다.

상기 외측볼(12)이 B2에 이른후부터 내측볼(11)이 B1지점에 이르는 시간 및 구간(중첩구간)동안 내측 작동판(13)과 외측 작동판(14)은 모두 압력이 작용하지 않는 전체 중립 상태에 이르게 된다.

여기서, 상기 전체 중립 상태를 벗어나게 되면, 즉 제어판(10)이 고정된 작동판(13,14)을 상대로 더 회전하게 되면 내측 볼램프(10a)의 B1지점부터 C1지점까지 구름운동으로 경사를 따라 올라가게 되므로 내측 작동판(13)에 압력을 작용시킨다.

상기 내측 작동판(13)에 작용한 압력은 내측 니들 로울러 베어링(15) 및 내측 압력판(17)을 거쳐 내측 리액션 플레이트(19) 및 내측 마찰 플레이트(20)에 작용하게 되어 서로의 속도가 동기화될 때까지 마찰을 일으키면서 클러치의 역할을 하게 된다.

따라서, 본 발명은 내,외측 볼램프(10a,10b)의 경사방향이 반대방향인 경우, 각 볼램프(10a,10b)의 경사가 시작되는 지점(B1,B2) 사이의 원주 방향의 상대 위치를 선택적으로 설치하게 되므로 중립 구간을 별도의 제어기 없이 단일개의 구동모터(1)의 속도 제어만으로도 다수의 클러치 작동 간격을 조절할 수 있으며, 각각의 중립 구간이 중첩되지 않고 경사구간이 중첩되도록 설계할 경우, 다수의 클러치들을 정해진 순서에 맞춰 오버랩되도록 작동시킬 수 있게 된다.

한편, 도 7은 본 발명에 따른 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터의 제어판(10)에 형성된 볼램프의 경사구조를 나타내는 다른 실시예이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다른 실시예는 제어판의 볼램프(10a,10b)의 경사면 일측 단부에 반구 형상의 볼고정홈(23)이 형성된다.

즉, 볼램프(10a,10b)의 경사각에 의해 제어판(10)이 역회전될 수 있는 토크로 작용 시, 이러한 발생 토크를 상쇄할 수 있는 토크를 구동모터(1)가 지속적으로 유지해야 하는데, 상기 구동모터(1)는 정지 상태로 오랜시간 동안 부하를 받게 될 경우, 구동모터(1)에 과부하로 작용할 위험이 있어 수명을 단축시킬 수 있게 되므로 상기 볼램프(10a,10b)가 최종 가압 위치로 이동하여 볼고정홈(23)에 볼(11,12)이 정지된 상태로 안착하게 될 경우, 구동모터(1)에 지속적인 전압 및 전류를 인가시킬 필요가 없게 되어 구동모터(1)의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터를 나타내는 사시도이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터의 제어판 및 작동판을 나타내는 배면 및 정면도이다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터의 제어판에 형성된 내측 및 외측 볼램프의 경사구조를 나타내는 수평 단면도이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터의 제어판에 형성된 볼램프의 경사구조를 나타내는 수평 단면도이다.

도 8은 종래의 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터를 나타내는 사시도이다.

도 9는 종래의 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터의 볼램프의 경사구조를 나타내는 수평 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 제어판 10a : 내측 볼램프

10b : 외측 볼램프 11 : 내측볼

12 : 외측볼 13 : 내측 작동판

13a : 내측 볼삽입홈 14 : 외측 작동판

14a : 외측 볼삽입홈 15 : 내측 니들 로울러 베어링

16 : 외측 니들 로울러 베어링 17 : 내측 압력판

18 : 외측 압력판 19 : 내측 리액션 플레이트

20 : 내측 마찰 플레이트 21 : 외측 리액션 플레이트

22 : 외측 마찰 플레이트 23 : 볼고정홈

Claims (4)

1. 구동모터를 통해 제어판 및 작동판이 회전하면서, 그 사이의 회전 볼이 선택적으로 압력을 부여하여 니들 로울러 베어링, 압력판과, 리액션 플레이트 및 마찰 플레이트에 단계적으로 마찰을 발생시킬 수 있도록 하는, 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터에 있어서,

   내측 클러치 동작용 내측 볼램프와, 외측 클러치 동작용 외측 볼램프가 원주 방향을 따라 등간격으로 다수개가 배치되어 있어서, 볼이 상기 내측 볼램프와 외측 볼램프의 경사를 따라 구름 운동을 하도록 하는 제어판과;

   상기 제어판과 볼을 사이에 두고 구비되며, 상기 제어판의 내측 볼램프와 외측 볼램프에 각각 대응하는 볼삽입홈을 갖는 내측 작동판 및 외측 작동판과;

   상기 내측 작동판 및 외측 작동판에 각각 대응하는 위치에 설치되는 내측 니들 로울러 베어링 및 외측 니들 로울러 베어링과;

   상기 내측 작용판 및 외측 작동판에 의해 생성된 압력을 각각 전달하기 위한 내측 압력판 및 외측 압력판과;

   상기 내측 압력판으로부터 전달되는 압력에 의해 마찰을 일으킴으로써 내측 클러치를 형성하는 내측 리액션 플레이트 및 내측 마찰 플레이트와;

   상기 외측 압력판으로부터 전달되는 압력에 의해 마찰을 일으킴으로써 외측 클러치를 형성하는 외측 리액션 플레이트 및 외측 마찰 플레이트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 내측 볼램프 및 외측 볼램프는 그 경사 방향이 서로 반대 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 내측 볼램프 및 외측 볼램프는 제어판이 회전하더라도 작동판에 압력을 가하지 않도록 하는 일정 간격 평행구간이 형성된 것을 특징으로 하는 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터.
4. 제1항에 있어서,

   상기 내측 볼램프 및 외측 볼램프는 그 경사면 일측 단부에 반구 형상의 볼고정홈이 형성된 것을 특징으로 하는 마찰 클러치용 볼램프 액츄에이터.

Images