KR101336374B1 - 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치 - Google Patents

트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 드럼의 일측으로 일체로 용접되어 회전가능하게 설치되는 인풋 샤프트; 상기 드럼의 타측으로 상기 인풋 샤프트와 동심축을 이루어 인접 배치되는 아웃풋 샤프트; 상기 인풋 샤프트와 상기 아웃풋 샤프트 사이에 구비되어 축방향 가압력에 의해 동력을 단속하기 위한 클러치팩; 상기 아웃풋 샤프트와 상기 클러치팩 사이에 설치되어 상기 클러치팩에 가압력을 제공하도록 축 방향 이동가능하게 설치되는 피스톤; 상기 아웃풋 샤프트와 평행하게 배치되어 회전 가능한 웜기어; 상기 웜기어를 회전시키기 위한 전기모터; 상기 웜기어의 양측으로 맞물려 상기 웜기어와 함께 회전 가능한 제1,2웜휠; 일단이 상기 제1,2웜휠에 고정결합되며 상기 피스톤과 그 길이방향으로 접촉되는 제1,2캠샤프트; 및 상기 제1,2캠샤프트의 타단을 회전가능하게 지지하는 회전지지부;를 포함하는 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치가 제공된다.
이에 의하면, 유압을 사용하지 않기 때문에 그에 따른 케이스 추가가공이나 추가부품(BALL PLUG, SEAL, FILTER등)이 필요 없게 되므로 경량화 및 원가절감 효과를 얻을 수 있으며, 유압식의 취약부분인 누유나 이물질 혼입 등의 문제가 발생하지 않으므로 제품 신뢰성이 향상된다.

Description

트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치 {CONTROLLER FOR CLUTCH OF VEHICLE USING TWIN CAM SHAFT}
본 발명은 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치에 관한 것이다.
종래의 차량용 다판 클러치 제어장치는 유압을 이용하여 축 방향으로 피스톤의 움직임을 일으키는 원리를 이용한다.
구체적으로 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 차량용 다판 클러치 제어장치는 인풋 샤프트(8)가 드럼(4)과 용접으로 완전히 고정되며, 드럼(4)은 리액션 플레이트(5)와 스틸 플레이트(7)를 회전하지 못하게 패턴을 이용하여 고정하고 있다.
드럼(4)의 내부에는 프릭션 플레이트(6)와 스틸 플레이트(7)가 교차되게 배열되어 있으며 양 끝단은 리액션 플레이트(5)가 조립된다. 프릭션 플레이트(6)는 드럼(4)과는 완전히 분리되어 있지만, 아웃풋 샤프트(2)와는 같이 회전하도록 패턴으로 고정되어 있다.
드럼(4) 내부에는 윤활을 위하여 오일이 존재하며, 클러치가 동력을 전달하지 않을 때는 리액션 플레이트(5)와 프릭션 플레이트(6)는 충분한 마찰력을 가지지 못하고 슬립한다. 또한, 스틸플레이트(7)와 프릭션 플레이트(6) 또한 슬립 운동을 한다.
동력을 전달하지 않을 때는 인풋 샤프트(8)가 회전하더라도 드럼(4)과 리액션플레이트(5), 스틸플레이트(7)만 회전하게 된다.
동력을 전달할 경우, 모터펌프(1)는 유로를 통해서 유압을 발생시키고, 피스톤(3)은 스러스트 베어링(9)에 인풋 샤프트(8) 방향으로 압력을 가한다. 이 압력은 스러스트 베어링(9)을 도 2의 화살표(축) 방향으로 이동시키고 충분한 압력이 주어지면 리액션 플레이트(5)는 프릭션 플레이트(6)와 충분한 마찰력을 발생시켜 동시에 회전한다.
따라서, 스틸플레이트(7) 또한 프릭션 플레이트(6)와 함께 회전하게 되고 결과적으로 인풋 샤프트(8)의 동력이 아웃풋 샤프트(2)로 전달되고 동시에 회전하게 된다.
이와 같은 종래의 차량용 다판 클러치 제어장치에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 유압을 이용하므로 압축성을 가지는 공기가 유로나 시스템에 혼입되면 압력을 충분히 발생시키지 못하게 된다.
둘째, 유로나 시스템에 누유가 발생하면 압력을 제대로 발생시키지 못한다.
셋째, 부변속기의 케이스에 유로로 사용되는 홀을 다수 가공해야 하므로 가공비와 가공시간이 증가하게 된다.
넷째, 케이스의 유로를 조성하기 위해서 BALL PLUG와 같은 추가적인 부품이 필요하다.
다섯째, 모터펌프의 토출량과 압력의 관계를 계산을 통해서 정확하게 도출하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 제품신뢰성을 확보하며, 가공성을 향상시킬 수 있는 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치는,
드럼의 일측으로 일체로 용접되어 회전가능하게 설치되는 인풋 샤프트;
상기 드럼의 타측으로 상기 인풋 샤프트와 동심축을 이루어 인접 배치되는 아웃풋 샤프트;
상기 인풋 샤프트와 상기 아웃풋 샤프트 사이에 구비되어 축방향 가압력에 의해 동력을 단속하기 위한 클러치팩;
상기 아웃풋 샤프트와 상기 클러치팩 사이에 설치되어 상기 클러치팩에 가압력을 제공하도록 축 방향 이동가능하게 설치되는 피스톤;
상기 아웃풋 샤프트와 평행하게 배치되어 회전 가능한 웜기어;
상기 웜기어를 회전시키기 위한 전기모터;
상기 웜기어의 양측으로 맞물려 상기 웜기어와 함께 회전 가능한 제1,2웜휠;
일단이 상기 제1,2웜휠에 고정결합되며 상기 피스톤과 그 길이방향으로 접촉되는 제1,2캠샤프트; 및
상기 제1,2캠샤프트의 타단을 회전가능하게 지지하는 회전지지부;
를 포함하여 구성된다.
상기 클러치팩은,
상기 드럼 내부에 복수의 프릭션 플레이트와 복수의 스틸 플레이트가 교차되게 설치되며, 복수의 스틸 플레이트는 상기 드럼의 내부에 형성된 치차와 맞물리도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 드럼의 양 끝단에는,
리액션 플레이트가 고정설치되되 상기 프릭션 플레이트는 상기 드럼과 분리되며, 상기 아웃풋 샤프트와는 맞물려 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1,2캠샤프트는,
상기 웜기어와 수직상태로 설치되며, 그 외주면이 상기 피스톤의 일면과 평행하게 접촉설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1,2캠샤프트는,
일측 반경이 확장되게 형성되어 상기 피스톤에 가압력을 제공할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 피스톤의 일면에는,
상기 제1,2캠샤프트의 일측과 대응하는 평행한 홈부가 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 유압을 사용하지 않기 때문에 그에 따른 케이스 추가가공이나 추가부품(BALL PLUG, SEAL, FILTER등)이 필요 없게 되므로 경량화 및 원가절감 효과를 얻을 수 있다.
둘째, 유압식의 취약부분인 누유나 이물질 혼입 등의 문제가 발생하지 않으므로 제품 신뢰성이 향상된다.
셋째, 캠의 반경 조절만으로 클러치의 공회전시 유격량을 쉽게 계산하고 설계할 수 있다.
넷째, 윤활유를 윤활의 목적으로만 사용하므로 오일량을 줄일 수 있고, 경량화의 효과가 있다.
도 1은 종래의 차량용 다판 클러치 제어장치를 보인 도면,
도 2는 도 1의 작동상태를 보인 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치를 보인 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치의 동력 차단시 작동 상태도, 및
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치의 동력 전달시 작동 상태도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치에 대해 상세하게 살펴본다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치는 드럼(4)과, 상기 드럼(4)의 일측으로 일체로 용접되어 회전가능하게 설치되는 인풋 샤프트(8)와, 상기 드럼(4)의 타측으로 상기 인풋 샤프트(8)와 동심축을 이루어 인접 배치되는 아웃풋 샤프트(10)와, 상기 인풋 샤프트(8)와 상기 아웃풋 샤프트(10) 사이에 구비되어 축방향 가압력에 의해 동력을 단속하기 위한 클러치팩과, 상기 아웃풋 샤프트(10)와 상기 클러치팩 사이에 설치되어 상기 클러치팩에 가압력을 제공하도록 축 방향 이동가능하게 설치되는 피스톤(3)과, 상기 아웃풋 샤프트(10)와 평행하게 배치되어 회전 가능한 웜기어(11)와, 상기 웜기어(11)를 회전시키기 위한 전기모터(14)와, 상기 웜기어(11)의 양측으로 맞물려 상기 웜기어(11)와 함께 회전 가능한 제1,2웜휠(1)(2)과, 일단이 상기 제1,2웜휠(1)(2)에 고정결합되며 상기 피스톤(3)과 그 길이방향으로 접촉되는 제1,2캠샤프트(12)(13)와, 상기 제1,2캠샤프트(12)(13)의 타단을 회전가능하게 지지하는 회전지지부(15)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 드럼(4)은 상기 인풋 샤프트(8)와 상기 아웃풋 샤프트(10)의 접한 부분을 감싸 안듯이 설치되고 상기 클러치팩을 수용하도록 설치된다.
상기 클러치팩은 상기 드럼(4) 내부에 복수의 프릭션 플레이트(6)와 복수의 스틸 플레이트(7)가 교차되게 설치되며, 복수의 스틸 플레이트(7)는 상기 드럼(4)의 내부에 형성된 치차와 맞물리도록 설치된다.
또한, 상기 드럼(4)의 양 끝단에는 리액션 플레이트(5)가 고정되게 조립된다. 상기 프릭션 플레이트(6)는 상기 드럼(4)과는 완전히 분리되어 있지만, 상기 아웃풋 샤프트(2)와는 같이 회전하도록 맞물려 고정된다.
상기 드럼(4)의 내부에는 윤활을 위하여 오일이 존재하며, 동력이 전달되지 않을 때는 상기 리액션 플레이트(5)와 상기 프릭션 플레이트(6)는 충분한 마찰력을 가지지 못하고 슬립한다. 또한, 상기 스틸플레이트(7)와 상기 프릭션 플레이트(6) 또한 슬립 운동을 한다.
즉, 동력이 전달되지 않을 때는 인풋 샤프트(8)가 회전하더라도 드럼(4)과 리액션플레이트(5), 스틸플레이트(7)만 회전하게 된다.
상기 피스톤(3)은 상기 아웃풋 샤프트(10)가 중심을 관통하여 그 축 방향 이동이 지지될 수 있다. 또한, 상기 피스톤(3)의 이동에 의해 스러스트 베어링(9)에 압력을 가하여 상기 리액션 플레이트(5)에 압력을 전달할 수 있다.
상기 웜기어(11)는 상기 아웃풋 샤프트(10)의 상측에 나란히 배치되고 전기모터(14)와 연결되어 정역회전가능하다.
상기 제1,2웜휠(1)(2)는 상기 웜기어(11)의 양측으로 각각 맞물려 상기 웜기어(11)와 함께 연동되며, 서로 반대 방향으로 회전할 수 있다.
상기 제1캠샤프트(12)는 일단이 상기 제1웜휠(1)의 중심에 체결되어 상기 제1웜휠(1)과 연동가능하고, 상기 제2캠샤프트(13)는 일단이 상기 제2웜휠(2)의 중심에 체결되어 상기 제2웜휠(2)과 연동가능하며, 상기 제1,2캠샤프트(12)(13)는 상기 웜기어(11)와 수직상태로 설치된다. 즉, 상기 제1,2캠샤프트(12)(13)는 그 외주면이 상기 피스톤(3)의 일면과 평행하게 설치되며, 상기 피스톤(3)과 선 접촉 상태를 이룬다. 특히, 상기 제1,2캠샤프트(12)(13)는 일측 반경이 확장되게 형성되어 일측이 상기 피스톤(3)의 일면에 접촉할 경우, 상기 피스톤(3)에 가압력을 제공하여 상기 피스톤(3)을 축방향으로 이동시키게 된다.
상기 피스톤(3)의 일면에는 상기 제1,2캠샤프트(12)(13)의 일측과 대응하는 평행한 홈부(3a)가 각각 형성된다.
이하, 도면을 참조하여 상술한 본 발명 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치의 작용에 대해 살펴본다.
[동력 차단시 - 캠 미작동시]
인풋 샤프트(8)와 일체로 용접된 드럼(4)이 회전하여 리액션 플레이트(5), 스틸 플레이트(7)가 함께 회전한다. 이때, 프릭션 플레이트(6)는 슬립을 일으키며 회전하지 않는다.
이 상태에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 피스톤(3)에 압력을 전달하지 못하기 때문에 클러치팩의 리액션 플레이트(5), 프릭션 플레이트(6), 스틸 플레이트(7) 모두 슬립되며 동력이 전달되지 못한다.
[동력 전달시 - 캠 작동시]
인풋 샤프트(8)와 일체로 용접된 드럼(4)이 회전하면, 리액션 플레이트(5), 스틸 플레이트(7)가 함께 회전하게 된다.
도 5에 도시된 바와 같이, ECU에 의해 전기모터(14)가 작동하여 웜기어(11)를 "A"방향으로 회전시키면, 제1웜휠(1)과 제2웜휠(2)은 "B"방향으로 회전한다.
따라서, 제1캠샤프트(12)와 제2캠샤프트(13)는 "B"방향으로 함께 회전하고 도 6과 같은 포지션으로 회전(캠의 반경이 최대가 되는 지점) 후 정지된다.
이에 따라, 제1캠샤프트(12)와 제2캠샤프트(13)가 피스톤(3)에 접촉하면서 압력을 가하게 되어, 피스톤(3)이 스러스트 베어링(9)에 압력을 전달(도 5의 직선 화살표방향)하며, 스러스트 베어링(9)은 리액션 플레이트(5)에 압력을 전달하게 된다.
리액션 플레이트(5)는 프릭션 플레이트(6)와 마찰력이 발생하고 함께 회전하고, 스틸 플레이트(7) 또한 마찰력으로 인해서 프릭션 플레이트(6)와 함께 회전한다. 따라서, 프릭션 플레이트(6)는 아웃풋 샤프트(2)와 함께 회전하도록 패턴으로 고정되어 있으며, 프릭션 플레이트(6)는 인풋 샤프트(8)와 연결되어 있으므로 함께 회전하여 인풋 샤프트(8)의 동력이 아웃풋 샤프트(2)로 전달된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치에 의하면 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 유압을 사용하지 않기 때문에 그에 따른 케이스 추가가공이나 추가부품(BALL PLUG, SEAL, FILTER등)이 필요 없게 되므로 경량화 및 원가절감 효과를 얻을 수 있다.
둘째, 유압식의 취약부분인 누유나 이물질 혼입 등의 문제가 발생하지 않으므로 제품 신뢰성이 향상된다.
셋째, 캠의 반경 조절만으로 클러치의 공회전시 유격량을 쉽게 계산하고 설계할 수 있다.
넷째, 윤활유를 윤활의 목적으로만 사용하므로 오일량을 줄일 수 있고, 경량화의 효과가 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

Claims (6)

  1. 드럼의 일측으로 일체로 용접되어 회전가능하게 설치되는 인풋 샤프트;
    상기 드럼의 타측으로 상기 인풋 샤프트와 동심축을 이루어 인접 배치되는 아웃풋 샤프트;
    상기 인풋 샤프트와 상기 아웃풋 샤프트 사이에 구비되어 축방향 가압력에 의해 동력을 단속하기 위한 클러치팩;
    상기 아웃풋 샤프트와 상기 클러치팩 사이에 설치되어 상기 클러치팩에 가압력을 제공하도록 축 방향 이동가능하게 설치되는 피스톤;
    상기 아웃풋 샤프트와 평행하게 배치되어 회전 가능한 웜기어;
    상기 웜기어를 회전시키기 위한 전기모터;
    상기 웜기어의 양측으로 맞물려 상기 웜기어와 함께 회전 가능한 제1,2웜휠;
    일단이 상기 제1,2웜휠에 고정결합되며 상기 피스톤과 그 길이방향으로 접촉되는 제1,2캠샤프트; 및
    상기 제1,2캠샤프트의 타단을 회전가능하게 지지하는 회전지지부;
    를 포함하는 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 클러치팩은,
    상기 드럼 내부에 복수의 프릭션 플레이트와 복수의 스틸 플레이트가 교차되게 설치되며, 복수의 스틸 플레이트는 상기 드럼의 내부에 형성된 치차와 맞물리도록 설치되는 것을 특징으로 하는 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 드럼의 양 끝단에는,
    리액션 플레이트가 고정설치되되 상기 프릭션 플레이트는 상기 드럼과 분리되며, 상기 아웃풋 샤프트와는 맞물려 고정되는 것을 특징으로 하는 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제1,2캠샤프트는,
    상기 웜기어와 수직상태로 설치되며, 그 외주면이 상기 피스톤의 일면과 평행하게 접촉설치되는 것을 특징으로 하는 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제1,2캠샤프트는,
    일측 반경이 확장되게 형성되어 상기 피스톤에 가압력을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 피스톤의 일면에는,
    상기 제1,2캠샤프트의 일측과 대응하는 평행한 홈부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 트윈 캠 샤프트를 이용한 클러치 제어장치.
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