KR101220727B1

KR101220727B1 - 클러치 기구

Info

Publication number: KR101220727B1
Application number: KR1020110041601A
Authority: KR
Inventors: 김철진
Original assignee: 현대 파워텍 주식회사
Priority date: 2011-05-02
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2013-01-09
Also published as: KR20120123947A

Abstract

본 발명은 두 회전체 사이를 연결시키는 상태와 차단시키는 상태 사이를 전환할 때에만 유압의 작용이 필요하고, 두 회전체가 연결된 상태 또는 차단된 상태 자체는 별도의 유압 작용 없이 저절로 지속적으로 유지될 수 있도록 하여, 유압발생장치가 지속적인 부하를 받지 않아도 되도록 함으로써, 시스템의 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

클러치 기구{Clutching Apparatus}

본 발명은 클러치 기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동변속기 등과 같은 장치에서 동력을 전달하는 상태와 차단하는 상태 사이를 전환하거나, 회전체를 고정시키거나 해제하는 상태 사이를 전환하는 데에 사용될 수 있는 클러치 기구에 관한 기술이다.

본 발명에서 언급하는 클러치 기구는 종래에 상호 회전 가능한 두 회전체 사이를 연결하거나 차단하는 통상의 클러치는 물론, 임의의 회전체가 회전하는 상태와 고정되는 상태 사이를 전환하도록 하는 브레이크를 포함하는 개념이다.

도 1은 종래의 자동변속기에 사용되고 있는 클러치 기구의 일예를 예시한 것으로서, 서로 상대 회전 가능하게 구비된 제1회전체(500) 및 제2회전체(502)가 구비되어 있고, 이들 제1회전체(500)와 제2회전체(502) 사이의 연결상태를 디스크세트(504)에서 단속할 수 있도록 되어 있다.

즉, 상기 제1회전체(500)에 구비된 피스톤(506)에 유압이 가해지면, 피스톤(506)은 좌측으로 이동하면서 상기 디스크세트(504)를 가압하여, 상기 제1회전체(500)와 제2회전체(502)가 상기 디스크세트(504)에 의해 일체화되도록 하고, 상기 유압이 해제되면, 상기 제1회전체(500)에 구비된 리턴스프링(508)의 작용에 의해 상기 피스톤(506)이 우측으로 이동하면서 상기 디스크세트(504)의 압력을 해제하여 상기 제1회전체(500)와 제2회전체(502)의 상대회전이 가능한 상태가 되도록 하는 것이다.

여기서, 상기 제1회전체(500)와 제2회전체(502) 사이에 동력이 전달되는 상태를 유지하기 위해서는 상기 피스톤(506)이 계속해서 상기 리턴스프링(508)의 탄성력을 극복하고 상기 디스크세트(504)를 가압하도록 하는 유압의 공급이 필수적이므로, 유압발생장치에 계속적인 부하로 작용하여 이러한 장치를 탑재하고 있는 시스템의 전체적인 효율 저하의 원인이 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 두 회전체 사이를 연결시키는 상태와 차단시키는 상태 사이를 전환할 때에만 유압의 작용이 필요하고, 두 회전체가 연결된 상태 또는 차단된 상태 자체는 별도의 유압 작용 없이 저절로 지속적으로 유지될 수 있도록 하여, 유압발생장치가 지속적인 부하를 받지 않아도 되도록 함으로써, 시스템의 효율을 향상시킬 수 있도록 한 클러치 기구를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 클러치 기구는

각 회전축이 동심축을 이루도록 배치된 제1회전체 및 제2회전체와;

상기 제1회전체와 제2회전체 사이에 설치되어 축방향 가압력에 의해 상기 제1회전체와 제2회전체를 연결하거나 차단하도록 설치된 디스크세트와;

상기 디스크세트를 가압하는 상태를 전환하도록 상기 제1회전체에 축방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 피스톤과;

상기 피스톤을 상기 디스크세트 쪽으로 가압하도록 설치된 탄성부재와;

상기 피스톤이 상기 디스크세트 쪽으로 이동되는 스트로크를 조절하여, 상기 피스톤이

상기 탄성부재로부터의 탄성력으로 상기 디스크세트를 가압할 수 있도록 전진하는 것을 허용하는 상태와, 상기 디스크세트를 가압하지 못하도록 제한하는 상태를 구현하도록 구비된 제1캠수단과;

상기 피스톤이 상기 디스크세트로부터 멀어지는 방향으로 이동할 때마다, 상기 피스톤이 상기 디스크세트 쪽으로 다시 이동할 때, 상기 제1캠수단에 의해 상기 피스톤이 상기 디스크세트 쪽으로 이동되는 스트로크가 교번하여 변경될 수 있도록, 상기 제1캠수단과 상호작용하는 제2캠수단;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 클러치 기구의 일예를 설명한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 클러치 기구의 구조를 도시한 도면,
도 3은 도 2의 클러치 기구를 이루는 주요 구성부품들의 입체도,
도 4는 도 3의 A-A단면도로서 본 발명의 작동원리를 설명한 도면,
도 5는 본 발명의 작용을 설명한 도면이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명 실시예는 각 회전축(CL)이 동심축을 이루도록 배치된 제1회전체(1) 및 제2회전체(2)와; 상기 제1회전체(1)와 제2회전체(2) 사이에 설치되어 축방향 가압력에 의해 상기 제1회전체(1)와 제2회전체(2)를 연결하거나 차단하도록 설치된 디스크세트(3)와; 상기 디스크세트(3)를 가압하는 상태를 전환하도록 상기 제1회전체(1)에 축방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 피스톤(5)과; 상기 피스톤(5)을 상기 디스크세트(3) 쪽으로 가압하도록 설치된 탄성부재(7)와; 상기 피스톤(5)이 상기 디스크세트(3) 쪽으로 이동되는 스트로크를 조절하여, 상기 피스톤(5)이 상기 탄성부재(7)로부터의 탄성력으로 상기 디스크세트(3)를 가압할 수 있도록 전진하는 것을 허용하는 상태와, 상기 디스크세트(3)를 가압하지 못하도록 제한하는 상태를 구현하도록 구비된 제1캠수단(9)과; 상기 피스톤(5)이 상기 디스크세트(3)로부터 멀어지는 방향으로 이동할 때마다, 상기 피스톤(5)이 상기 디스크세트(3)쪽으로 다시 이동할 때, 상기 제1캠수단(9)에 의해 상기 피스톤(5)이 상기 디스크세트(3) 쪽으로 이동되는 스트로크가 교번하여 변경될 수 있도록, 상기 제1캠수단(9)과 상호작용하는 제2캠수단(11)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 축방향이란, 상기 제1회전체(1)의 회전축 방향 또는 상기 제2회전체(2)의 회전축방향을 의미한다.

상기 피스톤(5)에는 상기 디스크세트(3) 쪽을 향하여 돌출된 제1돌기부(13)와 상기 제1돌기부(13)의 반대방향으로 돌출된 제2돌기부(15)가 구비되는 바, 본 실시예에서는 도 3에서 확인할 수 있듯이, 상기 제1돌기부(13)와 제2돌기부(15)가 상기 피스톤(5)의 원주방향을 따라 각각 일정한 간격으로 다수개씩 형성된 구조이다.

또한, 상기 제1캠수단(9)은 상기 피스톤(5)이 상기 디스크세트(3)를 가압할 수 있는 스트로크로 이동할 수 있도록 상기 제1돌기부(13)가 삽입될 수 있게 형성된 허용홈(17)과, 상기 피스톤(5)이 상기 디스크세트(3)를 가압하지는 못하는 상태로 상기 제1돌기부(13)가 삽입될 수 있게 형성된 제한홈(19)이 원주방향을 따라 교번하여 배치되는 구성을 가진다.

상기 제2캠수단(11)은 상기 피스톤(5)이 상기 디스크세트(3)로부터 멀어지는 방향으로 이동할 때마다, 상기 제2돌기부(15)가 삽입되면서 상기 피스톤(5)을 회동시켜서, 상기 피스톤(5)이 다시 상기 디스크세트(3)를 향해 이동할 때마다, 상기 제1돌기부(13)가 상기 허용홈(17)과 제한홈(19)으로 교번하여 삽입될 수 있도록 하는 경사면(21)을 포함하여 구성된다, 도 4참조.

상기 제1회전체(1)는 내경부를 이루는 보스(23)와, 상기 보스(23)와 일체로 형성되며 상기 피스톤(5) 및 탄성부재(7)를 내부에 감싸면서 상기 디스크세트(3)에 연결되는 드럼(25)과, 상기 보스(23)에 일체로 결합되어 상기 피스톤(5)과의 사이에 유압이 작용하는 압력실(27)을 형성하는 리테이너(29)를 포함하여 구성되며, 상기 보스(23)에는 상기 압력실(27)로 유압을 공급하는 유압통로(31)가 형성된다.

참고로, 상기 도 3에는 상기 제1회전체(1)의 보스(23)와 리테이너(29)만을 도시하고 있고, 상기 보스(23)에 결합되거나 일체로 형성될 수 있는 상기 드럼(25)은 생략되어 있다.

여기서, 상기 제1캠수단(9)은 상기 리테이너(29)에 형성되고, 상기 제2캠수단(11)은 상기 보스(23)에 형성된 구조이다. 한편, 제2캠수단(11)은 상기 드럼(25)에 형성될 수도 있다.

상기 탄성부재(7)와 상기 피스톤(5) 사이에는 상기 제1회전체(1)에 대한 상기 피스톤(5)의 회전을 허용 및 가이드하면서 상기 탄성부재(7)로부터의 탄성력을 상기 피스톤(5)에 지속적으로 제공하도록 하는 베어링(33)이 구비되며, 상기 탄성부재(7)는 링형상의 판스프링(35) 또는 상기 드럼(25)에 대하여 상기 피스톤(5)으로 상기 베어링(33)을 탄성지지하는 코일스프링(미도시)로 구성될 수 있고, 상기 코일 스프링의 개수는 하나 이상으로 구비되도록 한다.

여기서, 상기 베어링(33) 대신에 상기 제1회전체(1)에 대한 상기 피스톤(5)의 회전을 허용 및 가이드하면서 상기 탄성부재(7)로부터의 탄성력을 상기 피스톤(5)에 지속적으로 제공하도록 하는 와셔를 구비하도록 할 수도 있을 것이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

기본적으로 상기 제1회전체(1)와 제2회전체(2)는 각각 상대적인 회전이 가능하도록 구비되어 있고, 상기 압력실(27)에 유압이 공급되지 않는 상황에서 상기 피스톤(5)은 상기 탄성부재(7)의 탄성력에 의해 상기 디스크세트(3)를 향해 가압되고 있는 상태이다.

위와 같은 상태로부터, 상기 압력실(27)에 유압이 공급되면, 상기 피스톤(5)은 상기 탄성부재(7)의 탄성력을 극복하고 우측으로 이동했다가, 상기 압력실(27)의 유압이 해제되면 다시 상기 탄성부재(7)의 탄성력에 의해 좌측으로 이동하게 된다.

여기서, 상기 피스톤(5)이 우측으로 이동할 때에는, 상기 제2캠수단(11)의 경사면(21)에 의해 상기 피스톤(5)의 제2돌기부(15)가 가이드되어, 상기 피스톤(5)은 우측으로 이동함과 동시에 약간 회동하게 되고, 이러한 피스톤(5)의 회동은 상기 압력실(27)의 유압해제로 다시 피스톤(5)이 좌측으로 이동할 때, 상기 피스톤(5)의 제1돌기부(13)가 상기에서 우측으로 이동하기 직전에 위치하였던 위치로부터 약간 회동하여 인접한 다른 위치로 삽입되게 되며, 상기 제1캠수단(9)은 이러한 피스톤(5)의 운동이 가능하도록 역시 경사면(21)으로 상기 제1돌기부(13)를 가이드하여 상기 피스톤(5)이 좌측으로 이동하면서 약간 회동하여 다음 번에 우측으로 이동할 때, 직전의 제2돌기부(15)가 삽입되었던 곳과는 인접한 다른 곳으로 상기 제2돌기부(15)가 삽입될 수 있도록 한다.

이와 같은 작용을 도 4에서 살펴보면, ①의 상태는 압력실(27)의 유압에 의해 피스톤(5)이 우측으로 이동되어 피스톤(5)의 제2돌기부(15)가 제2캠수단(11)에 삽입되어 있는 상태이고, ②의 상태는 상기 압력실(27)의 압력이 해제되어 피스톤(5)이 상기 탄성부재(7)의 탄성력으로 좌측으로 이동하여, 상기 제1돌기부(13)가 상기 제1캠수단(9)의 경사면(21)에 의해 약간 회동되면서 상기 제한홈(19)에 삽입된 상태로서, 상기 피스톤(5)은 상기 디스크세트(3)를 가압하지 못하는 상태이며, ③의 상태는 다시 상기 압력실(27)의 유압에 의해 피스톤(5)이 우측으로 이동하면서, 상기 제2돌기부(15)가 상기 제2캠수단(11)에 삽입되면서 약간 회동된 상태이며, ④의 상태는 상기 압력실(27)의 유압해제로, 다시 피스톤(5)이 좌측으로 이동하면서 상기 제1돌기부(13)가 상기 허용홈(17)으로 삽입됨에 따라 피스톤(5)이 상기 탄성부재(7)에서 제공하는 탄성력으로 상기 디스크세트(3)를 가압하는 상태가 되는 것이며, 이와 같은 작용은 상기 압력실(27)의 유압이 공급되고 해제됨에 따라 계속해서 반복적으로 이루어지는 것이다.

물론, 상기와 같은 작용에서 상기 제1돌기부(13)가 상기 허용홈(17)에 삽입되는 상태에서는 상기 디스크세트(3)가 가압되어 상기 제1회전체(1)와 제2회전체(2)는 서로 연결되어 동력을 전달하는 상태가 되는 것이며, 상기 제1돌기부(13)가 상기 제한홈(19)에 삽입되는 상태에서는 상기 피스톤(5)이 상기 디스크세트(3)를 가압하지 못함에 의해 상기 제1회전체(1)와 제2회전체(2)는 서로 동력을 전달할 수 없는 상태가 되는 것이다.

상기한 바와 같은 작용을 도 5를 통해 다시 살펴보면, ①의 상태는 상기 압력실(27)로 유압이 공급되지 않는 상태이면서, 상기 제1돌기부(13)가 상기 허용홈(17)에 삽입되어, 상기 피스톤(5)이 디스크세트(3)를 가압함으로써, 제1회전체(1)와 제2회전체(2)가 동력을 전달하는 상태이며, ②의 상태는 상기 압력실(27)에 유압이 공급되어 피스톤(5)이 우측으로 이동하면서 상기 제2돌기부(15)가 상기 제2캠수단(11)에 삽입되면서 약간 회동한 상태로서, 디스크세트(3)는 해제되어 상기 제1회전체(1)와 제2회전체(2)는 동력이 차단되는 상태이며, ③의 상태는 상기 압력실(27)에 유압이 해제되어 상기 피스톤(5)이 탄성부재(7)의 탄성력에 의해 다시 좌측으로 이동한 상태이지만, 상기 제1돌기부(13)가 이번에는 제한홈(19)에 삽입되어, 상기 피스톤(5)이 디스크세트(3)를 가압할 수 없는 상태로서, 상기 제1회전체(1)와 제2회전체(2)는 여전히 동력이 차단되는 상태이며, ④의 상태는 상기 압력실(27)에 다시 유압이 공급되어 피스톤(5)이 다시 우측으로 이동하여 상기 제2돌기부(15)가 상기 제2캠수단(11)에 삽입되면서 약간 회동되어, 이어서 상기 압력실(27)에 유압이 해제되면, 피스톤(5)이 좌측으로 이동하게 될 때, 제1돌기부(13)가 이번에는 허용홈(17)으로 삽입될 수 있도록 된 상태이다.

물론, 상기한 바와 같은 구성에서 상기 제1회전체(1) 또는 제2회전체(2) 중 어느 하나를 고정된 구조물로 하는 경우에는 종래 통상의 브레이크로 사용할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 상기 압력실(27)에 유압을 공급했다가 해제하면, 피스톤(5)이 우측으로 이동했다가 좌측으로 돌아오면서 한 번은 제1돌기부(13)가 허용홈(17)에 삽입되고 다음 번은 제한홈(19)에 삽입되는 동작을 반복적으로 수행하게 됨에 따라, 반복적으로 피스톤(5)이 디스크세트(3)를 가압하는 상태와 해제하는 상태를 전환할 수 있고, 이러한 전환작용시에 유압은 전환 작동이 필요한 시점에만 공급되었다가 해제되면 되고, 일단 전환이 이루어진 후에는 계속해서 유압을 공급할 필요가 없어지게 됨에 따라, 유압발생장치에 계속적인 부하로 작용하지 않게 됨으로써, 본 발명과 같은 클러치 기구를 탑재한 시스템의 효율을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

CL; 회전축
1; 제1회전체
2; 제2회전체
3; 디스크세트
5; 피스톤
7; 탄성부재
9; 제1캠수단
11; 제2캠수단
13; 제1돌기부
15; 제2돌기부
17; 허용홈
19; 제한홈
21; 경사면
23; 보스
25; 드럼
27; 압력실
29; 리테이너
31; 유압통로
33; 베어링
35; 판스프링

Claims

각 회전축이 동심축을 이루도록 배치된 제1회전체 및 제2회전체와;
상기 제1회전체와 제2회전체 사이에 설치되어 축방향 가압력에 의해 상기 제1회전체와 제2회전체를 연결하거나 차단하도록 설치된 디스크세트와;
상기 디스크세트를 가압하는 상태를 전환하도록 상기 제1회전체에 축방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 피스톤과;
상기 피스톤을 상기 디스크세트 쪽으로 가압하도록 설치된 탄성부재와;
상기 피스톤이 상기 디스크세트 쪽으로 이동되는 스트로크를 조절하여, 상기 피스톤이
상기 탄성부재로부터의 탄성력으로 상기 디스크세트를 가압할 수 있도록 전진하는 것을 허용하는 상태와, 상기 디스크세트를 가압하지 못하도록 제한하는 상태를 구현하도록 구비된 제1캠수단과;
상기 피스톤이 상기 디스크세트로부터 멀어지는 방향으로 이동할 때마다, 상기 피스톤이 상기 디스크세트쪽으로 다시 이동할 때, 상기 제1캠수단에 의해 상기 피스톤이 상기 디스크세트 쪽으로 이동되는 스트로크가 교번하여 변경될 수 있도록, 상기 제1캠수단과 상호작용하는 제2캠수단;
을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 클러치 기구.
청구항 1에 있어서,
상기 피스톤에는 상기 디스크세트 쪽을 향하여 돌출된 제1돌기부와 상기 제1돌기부의 반대방향으로 돌출된 제2돌기부가 구비되고;
상기 제1캠수단은 상기 피스톤이 상기 디스크세트를 가압할 수 있는 스트로크로 이동할 수 있도록 상기 제1돌기부가 삽입될 수 있게 형성된 허용홈과, 상기 피스톤이 상기 디스크세트를 가압하지는 못하는 상태로 상기 제1돌기부가 삽입될 수 있게 형성된 제한홈이 원주방향을 따라 교번하여 배치되는 구성을 가지며;
상기 제2캠수단은 상기 피스톤이 상기 디스크세트로부터 멀어지는 방향으로 이동할 때마다, 상기 제2돌기부가 삽입되면서 상기 피스톤을 회동시켜서, 상기 피스톤이 다시 상기 디스크세트를 향해 이동할 때마다, 상기 제1돌기부가 상기 허용홈과 제한홈으로 교번하여 삽입될 수 있도록 하는 경사면을 포함하여 구성된 것
을 특징으로 하는 클러치 기구.
청구항 2에 있어서,
상기 제1회전체는
내경부를 이루는 보스와, 상기 보스와 일체로 형성되며 상기 피스톤 및 탄성부재를 내부에 감싸면서 상기 디스크세트에 연결되는 드럼과, 상기 보스에 일체로 결합되어 상기 피스톤과의 사이에 유압이 작용하는 압력실을 형성하는 리테이너를 포함하여 구성되며;
상기 보스에는 상기 압력실로 유압을 공급하는 유압통로가 형성된 것
을 특징으로 하는 클러치 기구.
청구항 3에 있어서,
상기 제1캠수단은 상기 리테이너에 형성되고;
상기 제2캠수단은 상기 보스 또는 드럼 중 어느 한 곳에 형성된 것
을 특징으로 하는 클러치 기구.
청구항 4에 있어서,
상기 탄성부재와 상기 피스톤 사이에는 상기 제1회전체에 대한 상기 피스톤의 회전을 허용 및 가이드하면서 상기 탄성부재로부터의 탄성력을 상기 피스톤에 지속적으로 제공하도록 하는 베어링이 구비된 것
을 특징으로 하는 클러치 기구.
청구항 4에 있어서,
상기 탄성부재와 상기 피스톤 사이에는 상기 제1회전체에 대한 상기 피스톤의 회전을 허용 및 가이드하면서 상기 탄성부재로부터의 탄성력을 상기 피스톤에 지속적으로 제공하도록 하는 와셔가 구비된 것
을 특징으로 하는 클러치 기구.
청구항 4에 있어서,
상기 탄성부재는 링형상의 판스프링 혹은 코일 스프링 중 어느 하나의 스프링으로 구비인 것
을 특징으로 하는 클러치 기구.
청구항 7에 있어서,
상기 코일 스프링의 갯수는 1개 이상이 구비된 것
을 특징으로 하는 클러치 기구.