KR101347379B1 - 능동형 클러치 - Google Patents

Abstract

능동형 클러치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 능동형 클러치는: 차량의 속도 변화에 따라 변속작동 진행여부를 결정하는 제어부와, 제어부의 작동신호로 동작되어 동력을 제공하는 구동부와, 구동부의 동력을 전달받아 회전되는 기어부가 외주면에 구비되며 중앙에는 출력축이 관통되는 회전홀부가 형성되며 기어부와 회전홀부의 사이 공간에 곡선 모양으로 복수 개의 가이드홀부가 형성되는 전달플레이트와, 회전홀부의 내측을 향하여 돌출된 형상으로 설치되며 전달플레이트와 함께 출력축을 중심으로 공전하는 스터드베어링과, 출력축에 슬라이딩 가능하게 설치되며 스터드베어링의 이동으로 출력축을 따라 이동되는 변환플레이트와, 변환플레이트를 관통하여 설치되며 변환플레이트를 따라 이동되는 스터드베어링이 작동구간의 외측으로 이동됨을 차단하는 제1스토퍼와, 출력축에 슬라이딩 가능하게 설치되며 변환플레이트에 밀려서 이동되는 가압링부와, 가압링부의 이동으로 변형이 이루어지며 출력축이 연결되는 클러치디스크를 엔진의 동력이 전달되는 플라이휠에 밀착시키는 판스프링 및 판스프링과 클러치디스크의 사이에 설치되며 판스프링의 가압으로 이동되어 클러치디스크에 접하는 가압플레이트를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

능동형 클러치{ACTIVE CLUTCH}

본 발명은 능동형 클러치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동부의 동력을 직선운동으로 변환시켜 엔진의 동력을 전달 또는 차단시키고, 클러치의 오작동을 이중으로 방지할 수 있는 능동형 클러치에 관한 것이다.

일반적인 더블클러치변속기(DCT: Double Clutch Transmission)는 종래 단판클러치 변속기 시스템과 달리 2조의 클러치가 설치된다.

하나의 클러치는 홀수단 기어를 단속하고, 나머지 다른 하나의 클러치는 짝수단 기어를 단속할 수 있도록 하는 별도의 변속계통을 형성하도록 고안된 변속 시스템이다.

따라서 더블클러치변속기는 자동변속기처럼 운전이 편할 뿐만 아니라, 수동변속기 차량보다도 더 높은 연비 개선 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.

또한, 더블클러치변속기는 단판클러치를 탑재한 변속기에서 발생되는 가속 정지감 현상이 없기 때문에 변속감 또한 매우 우수한 장점이 있다.

더블클러치변속기에서는, 현재 주행하고 있는 변속단 이외에 다음 순간에 변속할 가능성이 높은 다른 변속계통의 변속단을 형성하는 변속기어를 미리 추가로 치합해 두는 프리셀렉트 기능을 갖추고, 두 클러치의 작동상태 전환만으로 바로 변속이 이루어질 수 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2011-0019164호(2011년 2월 25일 공개, 발명의 명칭 : DCT의 클러치 작동장치)에 개시되어 있다.

일반적인 능동형 클러치는 엔진 동력을 차단하는 릴리스부가 유압장치에 의해 작동되고, 별도의 안전장치가 설치되지 않기 때문에 장치의 크기가 크고 응답이 느린 유압장치의 특성에 의해 변속기의 크기를 줄이기 어렵고, 클러치의 오작동에 의해 변속기가 파손될 수 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 구동부의 동력을 직선운동으로 변환시켜 엔진의 동력을 전달 또는 차단시키고, 클러치의 오작동을 이중으로 방지할 수 있는 능동형 클러치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 능동형 클러치는: 차량의 속도 변화에 따라 변속작동 진행여부를 결정하는 제어부와, 제어부의 작동신호로 동작되어 동력을 제공하는 구동부와, 구동부의 동력을 전달받아 회전되는 기어부가 외주면에 구비되며 중앙에는 출력축이 관통되는 회전홀부가 형성되며 기어부와 회전홀부의 사이 공간에 곡선 모양으로 복수 개의 가이드홀부가 형성되는 전달플레이트와, 회전홀부의 내측을 향하여 돌출된 형상으로 설치되며 전달플레이트와 함께 출력축을 중심으로 공전하는 스터드베어링과, 출력축에 슬라이딩 가능하게 설치되며 스터드베어링의 이동으로 출력축을 따라 이동되는 변환플레이트와, 변환플레이트를 관통하여 설치되며 변환플레이트를 따라 이동되는 스터드베어링이 작동구간의 외측으로 이동됨을 차단하는 제1스토퍼와, 출력축에 슬라이딩 가능하게 설치되며 변환플레이트에 밀려서 이동되는 가압링부와, 가압링부의 이동으로 변형이 이루어지며 출력축이 연결되는 클러치디스크를 엔진의 동력이 전달되는 플라이휠에 밀착시키는 판스프링 및 판스프링과 클러치디스크의 사이에 설치되며 판스프링의 가압으로 이동되어 클러치디스크에 접하는 가압플레이트를 포함한다.

또한 변환플레이트는, 스터드베어링이 안착되는 바닥부와, 바닥부보다 판스프링으로부터 멀게 배치되는 상면부 및 바닥부와 상면부를 연결하는 경사부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 변환플레이트는, 상면부에 구속홈부를 형성하여 변환플레이트를 따라 이동되는 스터드베어링의 이동을 구속하는 구속부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 제1스토퍼는, 구속부와 구속부에 이웃한 바닥부의 사이에 설치되며, 변환플레이트의 상하 이동을 안내하는 것이 바람직하다.

또한 가이드홀부로 삽입되어 전달플레이트의 회전이 설정된 각도 이내에서 이루어지도록 전달플레이트의 회전을 구속하는 제2스토퍼를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 제2스토퍼는, 출력축을 중심으로 하는 원주를 따라 120도 간격으로 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 능동형 클러치는 전기에너지에 작동되는 구동부에 의해 릴리스부가 제어되어 클러치의 크기 및 무게를 줄일 수 있으므로, 제품을 경량화할 수 있다.

또한 본 발명은, 응답이 빠른 전기모터에 의해 릴리스부가 제어되므로 클러치를 신속하고 정밀하게 제어할 수 있다.

또한 본 발명은, 엔진의 동력을 전달 또는 차단하는 클러치의 작동이 진행될 때에 스터드베어링의 회전을 이중으로 제할 수 있으므로 클러치의 오작동에 의한 클러치 또는 변속기의 파손을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치가 도시된 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치가 도시된 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치의 클러치디스크 장착구조가 도시된 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치의 구동부 장착구조가 도시된 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치의 변환플레이트 장착구조가 도시된 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치의 스터드베어링 장착구조가 도시된 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치의 전달플레이트가 도시된 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치 작동상태의 변환부가 도시된 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치 해제상태의 변환부가 도시된 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치 작동상태의 변환플레이트 위치가 도시된 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치 작동상태의 변환플레이트 위치가 도시된 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치 해제상태의 변환플레이트 위치가 도시된 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치 해제상태의 변환플레이트 위치가 도시된 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치가 도시된 블록도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치의 제어방법이 도시된 순서도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 능동형 클러치의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 자동차의 수동변속기에 사용되는 능동형 클러치를 예로 들어 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치가 도시된 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치가 도시된 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치의 클러치디스크 장착구조가 도시된 분해 사시도이다.

또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치의 구동부 장착구조가 도시된 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치의 변환플레이트 장착구조가 도시된 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치의 스터드베어링 장착구조가 도시된 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치(1)는, 출력축(12)이 연결되는 클러치디스크(20)를 엔진의 동력이 전달되는 플라이휠(10)에 밀착시키도록 가압력을 제공하는 판스프링(40)과, 판스프링(40)을 변형시켜 클러치디스크(20)에 제공되는 가압력을 해제시키는 릴리스부(70)와, 릴리스부(70)에 동력을 제공하는 구동부(79)와, 구동부(79)의 동력을 릴리스부(70)에 전달하는 동력전달부(90)와, 차량의 속도 변화에 따라 변속작동 진행여부를 결정하고 구동부(79)에 작동신호를 송신하는 제어부(100 : 도 14 참조)를 포함한다.

제어부(100)는, 차량의 속도 변화에 따라 변속작동 진행여부를 결정한다.

엔진의 동력이 플라이휠(10)에 전달되면 판스프링(40)의 탄성에 의해 플라이휠(10)에 밀착되는 클러치디스크(20)가 회전되며, 클러치디스크(20)에 연결되는 출력축(12)이 회전되면서 변속기에 엔진의 동력을 전달하게 된다.

차량 주행 중에 차량 속도가 증가되거나 차량이 정차된 후에 후진 주행이 개시되면 제어부(100)에서 송신되는 작동신호에 의해 구동부(79)에 전원이 인가되고, 구동부(79)의 동력이 동력전달부(90)에 의해 릴리스부(70)로 전달된다.

제어부(100)의 작동신호로 동작되어 동력을 제공하는 구동부(79)는, 클러치디스크(20)에 제공되는 가압력을 해제하여 변속기로 전달되는 엔진의 동력 전달을 차단한다.

판스프링(40)을 변형시키는 동력을 공급하는 구동부(79)는 회전동력을 전달하는 전기모터를 포함한다.

구동부(79)의 동력이 릴리스부(70)에 전달되면 릴리스부(70)의 작동에 의해 판스프링(40)이 변형되면서 클러치디스크(20)에 전달되는 가압력이 해제되므로, 플라이휠(10)과 클러치디스크(20)가 떨어지면서 엔진의 동력 전달이 차단된다.

상기한 바와 같은 작동에 의해 변속기에 엔진의 동력이 전달되지 않는 동안에 변속기에서 변속작동이 진행되고, 변속작동이 완료되면 다시 제어부(100)로부터 작동신호가 송신되어 구동부(79)로 역회전 전원이 공급된다.

구동부(79)가 역회전되면서 릴리스부(70)에 전달되던 방향과 반대방향의 동력이 전달되므로, 판스프링(40)에 전달되던 가압력이 해제되어 판스프링(40)이 원상태로 복원하면서 클러치디스크(20)를 플라이휠(10) 측으로 가압한다.

판스프링(40)의 탄성력이 복원되면 플라이휠(10)과 클러치디스크(20)가 밀착되면서 엔진의 동력이 출력축(12)을 따라 변속기에 전달되므로 변환된 변속단으로 차량 주행이 이루어지게 된다.

일 실시예에 따른 릴리스부(70)는, 출력축(12)에 슬라이딩 가능하게 설치되고 판스프링(40)을 변형시켜 클러치디스크(20)에 전달되는 가압력을 해제시키는 가압링부(72)와, 동력전달부(90)에 의해 전달되는 구동부(79)의 동력을 가압링부(72)의 직선운동으로 변환시켜 전달하는 변환부(74)를 포함한다.

회전홀부(95)의 내측에 위치하는 변환부(74)는, 전달플레이트(93)로 전달된 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형될 수 있다.

가압링부(72)는 출력축(12)에 회전 및 슬라이딩 가능하게 설치되므로, 구동부(79)의 동력이 변환부(74)의 작동에 의해 직선운동으로 전환되어 가압링부(72)에 전달되면, 가압링부(72)가 출력축(12)을 따라 슬라이딩 이동되면서 판스프링(40)을 가압하여 변형시킨다.

가압링부(72)는, 변환부(74)의 작동에 의해 직선 이동되어 판스프링(40)의 형상을 변형시키는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형될 수 있다.

링 형상으로 형성된 가압링부(72)는 출력축(12)을 따라 슬라이드 이동 가능하게 설치되며, 이러한 가압링부(72)는 변환플레이트(80)에 밀려서 이동되므로 판스프링(40)의 형상을 변형시킨다.

일 실시예에 따른 판스프링(40)은 원판 모양으로 형성되고 중앙부에 출력축이 관통되는 홀부가 형성되며 판스프링(40)의 내측 테두리에는 가압링부(72) 측으로 절곡되는 돌출부(42)가 형성된다.

이러한 판스프링(40)은, 가압링부(72)의 이동으로 변형이 이루어지며, 출력축(12)이 연결되는 클러치디스크(20)를 엔진의 동력이 전달되는 플라이휠(10)에 밀착시키도록 가압력을 제공한다.

따라서 판스프링(40)이 커버플레이트(50)와 가압플레이트(30) 사이에 개재되면 돌출부(42)가 커버플레이트(50)에 접촉되고 판스프링(40)의 외측 테두리가 가압플레이트(30)에 접촉되면서 가압플레이트(30)를 클러치디스크(20) 측으로 가압하는 탄성을 제공한다.

가압플레이트(30)는, 판스프링(40)과 클러치디스크(20)의 사이에 설치되며, 판스프링(40)의 가압으로 이동되어 클러치디스크(20)에 접하므로, 클러치디스크(20)는 플라이휠(10)에 접하여 동력전달이 이루어진다.

판스프링(40)의 테두리에는 다수 개가 간격을 유지하며 배치되는 관통홀부(44)가 형성되고, 각각의 관통홀부(44)에는 가압부재(46)가 설치되며, 가압부재(46)에 대향되도록 링 모양의 가압플레이트(30)가 설치된다.

가압부재(46)의 외측에는 다수 개의 가압부재(46)를 판스프링(40) 중앙 측으로 모아주는 구속링(48)이 설치된다.

가압플레이트(30)는 연결부재(32)에 의해 커버플레이트(50)에 유동 가능하게 연결되며, 클러치디스크(20)의 마찰부(22)에 대향되게 배치된다.

따라서 판스프링(40) 및 가압부재(46)에 의해 가압플레이트(30)가 클러치디스크(20) 측으로 이동되면, 가압플레이트(30)가 클러치디스크(20)의 마찰부(22)를 플라이휠(10) 측으로 가압하여 엔진의 동력을 전달한다.

클러치디스크(20)는 복수 개의 플레이트가 겹치게 배치되며, 복수 개의 플레이트에 의해 가압되도록 탄성부(24)가 설치되어 복수 개의 플레이트 사이의 완충작동 및 동력전달 작동을 수행한다.

여기서, 플라이휠(10), 클러치디스크(20) 및 출력축(12) 사이의 동력전달구조는 본 발명의 기술구성을 인지한 당업자가 용이하게 실시할 수 있는 것이므로 구체적인 도면이나 설명은 생략하기로 한다.

구동부(79)의 동력이 동력전달부(90)에 의해 변환부(74)로 전달되면, 변화부의 작동에 의해 구동부(79)의 동력이 직선운동으로 변환되어 가압링부(72)를 판스프링(40)의 돌출부(42) 측으로 이동시키게 된다.

변환부(74)의 작동에 의해 판스프링(40) 측으로 이동되는 가압링부(72)는 돌출부(42)를 클러치디스크(20) 측으로 가압하여 판스프링(40)의 변형이 발생된다.

이때, 판스프링(40)의 외측 테두리는 커버플레이트(50) 측으로 이동되면서 가압플레이트(30) 및 클러치디스크(20)를 가압하는 가압력이 해제된다.

커버플레이트(50)의 내벽에는 판스프링(40)의 일부분을 가압하는 돌기부(52)가 형성되고, 돌기부(52)는 돌출부(42)와 관통홀부(44) 사이의 일부분을 가압한다.

가압링부(72)에 의해 돌출부(42)를 일측 방향으로 가압하면, 돌기부(52)를 지렛대로 하여 판스프링(40)이 회전되는 변형이 발생되면서 판스프링(40)의 테두리가 타측 방향으로 이동된다.

이를 자세히 설명하면, 가압링부(72)에 의해 돌출부(42)가 클러치디스크(20) 방향으로 가압되면 판스프링(40)의 외측 테두리는 돌기부(52)를 중심으로 회전되는 변형이 발생되면서 판스프링(40)의 외측 테두리가 커버플레이트(50) 측으로 이동된다.

따라서 가압링부(72)가 출력축(12)을 따라 슬라이딩되면서 판스프링(40)의 돌출부(42)를 클러치디스크(20) 측으로 가압하면, 판스프링(40)이 돌기부(52)를 중심으로 회전되는 변형이 발생되면서 판스프링(40)의 외측 테두리가 커버플레이트(50) 측으로 이동된다.

판스프링(40)의 외측 테두리가 커버플레이트(50) 측으로 이동되면 가압플레이트(30)에 제공되던 가압력이 해제되므로 클러치디스크(20)와 플라이휠(10) 사이에 간격이 형성되어 엔진의 동력 전달이 차단된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치의 전달플레이트가 도시된 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치 작동상태의 변환부가 도시된 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치 해제상태의 변환부가 도시된 사시도이다.

도 1, 및 도 7 내지 도 9를 참조하면, 변환부(74)는, 출력축(12)을 중심으로 공전 가능하도록 동력전달부(90)에 설치되는 스터드베어링(76)과, 출력축(12)에 슬라이딩 가능하게 설치되고 스터드베어링(76)에 의해 판스프링(40) 측으로 가압되는 변환플레이트(80)를 포함한다.

구동부(79)에 전원이 인가되면 동력전달부(90)에 의해 구동부(79)의 동력이 스터드베어링(76)에 전달되고, 스터드베어링(76)이 출력축(12)을 중심으로 공전되면서 변환플레이트(80)를 판스프링(40) 측으로 밀게 된다.

출력축(12)을 따라 판스프링(40) 측으로 슬라이딩되는 변환플레이트(80)는 가압링부(72)를 판스프링(40)의 돌출부(42) 측으로 이동시키므로 가압링부(72)에 의해 전달되는 가압력으로 판스프링(40)의 돌출부(42)가 클러치디스크(20) 측으로 변형된다.

스터드베어링(76)은, 회전홀부(95)의 내측을 향하여 돌출된 형상으로 설치되며, 자전 및 공전이 가능하게 설치된다.

스터드베어링(76)의 자전이란, 회전홀부(95)에 스터드베어링(76)이 회전 가능하게 설치되므로, 회전홀부(95)를 포함한 전달플레이트(93)의 회전이 없는 상태에서도 스터드베어링(76)은 변환플레이트(80)에 접한 상태로 자전할 수 있다.

스터드베어링(76)의 공전이란, 전달플레이트(93)의 내측에 설치된 스터드베어링(76)이 전달플레이트(93)와 함께 회전하면서, 변환플레이트(80)를 따라 원주 방향으로 이동되는 동작상태이다.

이러한 스터드베어링(76)은, 전달플레이트(93)와 함께 출력축(12)을 중심으로 공전하므로, 변환플레이트(80)를 상하로 이동시킨다.

변환플레이트(80)는 출력축(12)에 회전 및 슬라이딩 가능하게 설치되며, 이러한 변환플레이트(80)는 스터드베어링(76)의 회전에 의해 판스프링(40)이 위치된 방향으로 가압되거나, 판스프링(40)과 멀어지는 방향으로 이동된다.

변환플레이트(80)는, 스터드베어링(76)의 이동으로 출력축(12)을 따라 직선 이동되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

일 실시예에 따른 변환플레이트(80)는, 스터드베어링(76)이 안착되는 바닥부(84)와, 바닥부(84)보다 판스프링(40)으로부터 멀게 배치되는 상면부(88)와 바닥부(84)와 상면부(88)를 연결하는 경사부(86) 및 상면부(88)를 따라 이동하는 상기 스터드베어링(76)의 이동을 구속시키는 구속부(89)를 포함한다.

이러한 구속부(89)는, 변환플레이트(80)의 상면부(88)에 홈 형상의 구속홈부(120)를 구비하므로, 변환플레이트(80)를 따라 이동하는 스터드베어링(76)의 이동을 구속한다.

구동부(79)의 동력이 동력전달부(90)에 전달되면, 동력전달부(90)의 작동에 의해 스터드베어링(76)이 출력축(12)을 중심으로 공전하게 되므로 스터드베어링(76)이 바닥부(84)에서 경사부(86)를 따라 상면부(88)로 이동하면서 변환플레이트(80)를 판스프링(40) 측으로 가압한다.

따라서 동력전달부(90)를 통해 변환플레이트(80)로 전달되는 구동부(79)의 회전동력이 변환플레이트(80)의 직선운동으로 변환된다.

상면부(88)에는 스터드베어링(76)이 안착되고, 스터드베어링(76)에 구속력을 제공하는 구속부(89)가 구비된다. 동력전달부(90)의 작동에 의해 스터드베어링(76)이 회전되어 상면부(88)에 안착된 후에도 스터드베어링(76)의 공전이 계속되면 스터드베어링(76)이 구속부(89)에 의해 구속되어 설정구간 이상으로 스터드베어링(76)이 이동함을 방지한다.

구속부(89)는 상면부(88)에 형성되는 구속홈부(120)를 포함하므로, 상면부(88)를 따라 이동되는 스터드베어링(76)이 구속홈부(120)에 삽입되면 스터드베어링(76)의 공전이 구속된다.

구속부(89)는 스터드베어링(76)의 반지름과 비교하여 작은 깊이로 형성되기 때문에 스터드베어링(76)이 구속부(89)에 삽입되면 일정치 이하의 외력이 스터드베어링(76)에 가해지는 경우에는 스터드베어링(76)이 구속부(89)로부터 이탈되지 않는다.

구동부(79)의 동력이 스터드베어링(76)에 전달되어 일정치를 초과하는 외력이 스터드베어링(76)에 가해지면 스터드베어링(76)이 자전되면서 구속부(89) 외측으로 이탈되어 스터드베어링(76)이 출력축(12)을 중심으로 공전한다.

따라서 차량 주행 중에 발생되는 진동에 의해 일정치 이하의 외력이 스터드베어링(76)에 가해지는 경우에는 스터드베어링(76)이 구속부(89)로부터 이탈되지 않는다. 또한, 변속작동이 진행되어 구동부(79)에 전원이 인가되는 경우에는, 스터드베어링(76)이 구속부(89)로부터 이탈되어 스터드베어링(76)이 공전될 수 있다.

동력전달부(90)는, 구동부(79)에 설치되는 주동기어(91)와, 주동기어(91)에 기어연결되는 종동기어(92)와, 종동기어(92)에 기어연결되고 변환부(74)가 설치되는 전달플레이트(93)를 포함한다.

구동부(79)는 전기모터를 포함하므로 구동부(79)에 전원이 인가되면 동력이 생성되어 주동기어(91), 종동기어(92) 및 전달플레이트(93)가 회전된다.

전달플레이트(93)는, 구동부(79)의 동력을 전달받아 회전되는 기어부(94)가 외주면에 구비되며, 중앙에는 출력축(12)이 관통되는 회전홀부(95)가 형성된다.

회전홀부(95)에는 스터드베어링(76)이 설치되는 안착홈부(97)가 형성되며, 기어부(94)와 회전홀부(95)의 사이 공간에 곡선 모양으로 복수 개의 가이드홀부(98)가 형성된다.

전달플레이트(93)에는 3개의 가이드홀부(98)가 원주 방향을 따라 이격된 상태로 설치된다. 일 실시예에 따른 가이드홀부(98)는 전달플레이트(93)의 원주 방향을 따라 3개의 홀부를 형성한다.

변환플레이트(80)와 이격되어 전달플레이트(93)의 일측으로 돌출되는 회전홀부(95)의 외벽에 볼베어링(96)이 설치되므로, 전달플레이트(93)는 클러치본체에 회전 가능하게 설치된다.

안착홈부(97)는 회전홀부(95)의 내벽에 형성되고, 스터드베어링(76)의 회전축이 삽입되는 홀부가 안착홈부(97)의 중앙에 형성된다.

스터드베어링(76)은 회전홀부(95) 내측에 배치되고, 스터드베어링(76)의 회전축은 회전홀부(95) 내측에서 외측 방향으로 안착홈부(97)에 삽입되므로, 전달플레이트(93)가 출력축(12)을 중심으로 회전하게 되면, 복수 개의 스터드베어링(76)이 출력축(12)을 중심으로 공전하게 된다.

스터드베어링(76)이 공전되면 변환플레이트(80)의 바닥부(84), 경사부(86) 및 상면부(88)를 따라 이동되는데, 바닥부(84), 경사부(86) 및 상면부(88)는 각각 클러치디스크(20)와 거리가 다르므로, 스터드베어링(76)이 변환플레이트(80)의 어느 부위와 접촉되는지 여부에 따라 변환플레이트(80)가 출력축(12)을 따라 슬라이딩 이동되는 길이가 결정된다.

변환플레이트(80)의 바닥부(84)는 상면부(88)와 비교하여 판스프링(40)과 가깝게 배치되고, 상면부(88)는 바닥부(84)와 비교하여 판스프링(40)과 멀게 배치되며, 경사부(86)는 바닥부(84)와 상면부(88)를 연결하도록 경사지게 배치된다.

따라서 스터드베어링(76)이 바닥부(84)에 접촉된 상태이면, 변환플레이트(80)는 판스프링(40)과 멀게 배치된다. 또한 전달플레이트(93)가 회전되면서 스터드베어링(76)을 공전시키면, 스터드베어링(76)이 경사면을 따라 이동되면서 변환플레이트(80)를 판스프링(40) 측으로 가압한다.

스터드베어링(76)이 설치되는 전달플레이트(93)는 클러치본체에 설치되므로 출력축(12)을 따라 이동되지 않는다. 또한, 변환플레이트(80)는 출력축(12)에 슬라이딩 가능하게 설치되므로, 전달플레이트(93)에 설치되는 스터드베어링(76)이 경사면을 가압하면, 변환플레이트(80)가 출력축(12)을 따라 판스프링(40) 측으로 슬라이딩 이동된다.

스터드베어링(76)이 상면부(88)에 안착되면, 변환플레이트(80)가 가압링부(72)를 밀게 되며, 가압링부(72)는 판스프링(40)의 돌출부(42)를 가압하는 작동을 수행한다.

이후에, 스터드베어링(76)이 구속부(89)에 삽입되면 스터드베어링(76)의 이동이 제한되므로, 변환플레이트(80) 및 가압링부(72)가 돌출부(42)를 가압하는 상태를 유지한다.

동력전달부(90)는 클러치본체에 설치되는 장착패널(78a)에 설치되며, 장착패널(78a)에 형성되는 장착부(78b)에 구동부(79), 주동기어(91) 및 종동기어(92)가 설치된다.

또한, 릴리스부(70)는 변환부(74) 또는 동력전달부(90)를 구속하여 가압링부(72)가 필요 이상으로 판스프링(40)을 변형시키는 것을 방지하는 차단부(80a, 78c)를 더 포함한다.

가압링부(72)의 작동에 의해 판스프링(40)이 변형되어 엔진의 동력을 차단할 때, 차단부(80a, 78c)의 작동에 의해 가압링부(72)가 판스프링(40)의 돌출부(42)를 필요 이상으로 가압하지 않도록 한다.

따라서 엔진 동력을 차단하는 경우, 판스프링(40)이 파손되거나 탄성한계를 초과하여 변형되는 것을 방지할 수 있다.

차단부(80a, 78c)는, 바닥부(84)와 구속부(89) 사이에 배치되도록 변환플레이트(80)에 구비되는 제1스토퍼(80a)와, 장착패널(78a)에 구비되고 전달플레이트(93)의 회전을 제한하는 제2스토퍼(78c)를 포함한다.

스터드베어링(76)이 바닥부(84)로부터 경사부(86)를 지나 상면부(88) 측으로 이동되면 구속부(89) 내부로 안착되는데, 오작동으로 스터드베어링(76)이 계속 이동되면 구속부(89)와 바닥부(84) 사이에 배치되는 제1스토퍼(80a)에 의해 스터드베어링(76)의 이동이 구속된다.

따라서 변환플레이트(80)가 필요 이상으로 회전되는 것을 방지하여 가압링부(72)가 판스프링(40)을 더 이상 가압하지 못하도록 한다.

제1스토퍼(80a)는 변환플레이트(80)에 설치되는 체결부재를 포함한다. 이러한 제1스토퍼(80a)는 변환플레이트(80)에 슬라이딩 가능하게 관통되고, 전달플레이트(93)의 회전홀부(95)를 회전 가능하게 지지하는 커버패널(78)과, 마감링부(77)에 결합된다.

커버패널(78)은, 볼베어링(96)의 외측을 감싸는 형상으로 설치되며, 회전홀부(95)를 회전 가능하게 지지하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형될 수 있다.

이러한 커버패널(78)은 클러치본체에 설치되고, 마감링부(77)는 제1스토퍼(80a)에 의해 커버패널(78)과 간격을 유지하도록 연결된다. 마감링부(77)에 형성되는 홀부를 통해 가압링부(72)가 마감링부(77)의 외측 또는 내측으로 출몰 가능하게 설치된다.

본 실시예의 변환플레이트(80)에는 바닥부(84), 경사부(86), 상면부(88) 및 구속부(89)가 연속되게 형성되어 한 조를 이루고, 세 개의 조가 간격을 유지하며 형성된다.

또한, 어느 한 조의 바닥부(84)와 다른 한 조의 구속부(89) 사이에 제1스토퍼(80a)가 통과되는 체결홀부(82)가 형성된다.

따라서 구속부(89)에 안착되는 스터드베어링(76)이 구속부(89)를 지나 다음의 바닥부(84) 측으로 이동할 때에 스터드베어링(76)이 제1스토퍼(80a)와 간섭되어 스터드베어링(76)이 필요 이상으로 이동되는 것을 방지하게 된다.

바닥부(84)의 일측에는 경사부(86)가 연결되고, 바닥부(84)의 타측에는 상면부(88)가 연결되어 단차가 형성되므로, 바닥부(84)에 안착되는 스터드베어링(76)은 경사면을 따라 일측 방향으로 이동될 수 있지만 단차에 의해 구속되어 타측 방향으로는 이동될 수 없게 된다.

상기한 바와 같은 구조로 배치되는 세 개의 제1스토퍼(80a)는 서로 동일한 간격을 유지할 수 있도록 120도의 회전 각도를 유지하며 배치된다.

변환플레이트(80)를 관통하며 구속부(89)와 구속부(89)에 이웃한 바닥부(84)의 사이에 설치되는 제1스토퍼(80a)는, 변환플레이트(80)를 따라 이동되는 스터드베어링(76)이 작동구간의 외측으로 이동됨을 차단한다.

여기서 작동구간이라 함은, 스터드베어링(76)이 이동되는 바닥부(84)와 경사부(86)와 상면부(88) 및 스터드베어링(76)이 안착되는 구속부(89)로 이루어진다.

이러한 작동구간은 변환플레이트(80)의 몸체를 따라 3곳에 설치되며, 이웃한 작동공간의 사이에는 제1스토퍼(80a)가 설치되어 스터드베어링(76)의 이동을 구속한다.

즉, 구속부(89)와, 구속부(89)에 이웃한 바닥부(84)의 사이에 설치되는 제1스토퍼(80a)는 변환플레이트(80)의 상측에 돌출된 상태로 설치되므로, 스터드베어링(76)은 제1스토퍼(80a)에 걸려서 다른 작동구간으로 이동이 구속된다.

제1스토퍼(80a)는, 변환플레이트(80)의 상하 이동은 안내하는 한편, 변환플레이트(80)의 회전은 구속한다.

제1스토퍼(80a)의 외측에 위치하는 제2스토퍼(78c)는, 커버패널(78)에 접하여 설치되는 장착패널(78a)과, 커버패널(78)을 통해 가이드홀부(98)로 삽입된다.

이러한 제2스토퍼(78c)는, 출력축(12)을 중심으로 하는 원주를 따라 120도 간격으로 설치된다. 제2스토퍼(78c)는, 커버패널(78)이 장착되는 장착패널(78a)을 통해 가이드홀부(98)에 각각 삽입되므로, 전달플레이트(93)의 회전이 설정된 각도 이내에서 이루어지도록 상기 전달플레이트(93)의 회전을 구속한다.

이러한 제2스토퍼(78c)는 장착패널(78a)을 통해 전달플레이트(93)의 가이드홀부(98)에 삽입되는 볼트부재를 포함한다.

전달플레이트(93)에는 기어부(94)와 회전홀부(95) 사이의 공간에 곡선 모양으로 복수 개의 가이드홀부(98)가 형성된다. 제2스토퍼(78c)는 이러한 가이드홀부(98)에 종 방향으로 삽입되므로, 구동부(79)의 동력이 전달되는 전달플레이트(93)의 회전운동을 구속한다.

구동부(79)의 동력에 의해 전달플레이트(93)가 회전될 때에 제2스토퍼(78c)가 가이드홀부(98)를 따라 슬라이딩되고, 제2스토퍼(78c)가 가이드홀부(98)의 단부까지 이동된 후에는 전달플레이트(93)가 더 이상 회전되지 못하도록 구속하게 된다.

본 실시예의 장착패널(78a)에는 세 개의 제2스토퍼(78c)가 설치되고, 각각의 제2스토퍼(78c)는 120도의 각도를 유지하며 배치되고, 전달플레이트(93)에 형성되는 세 개의 가이드홀부(98)에 삽입된다.

가이드홀부(98)는 제2스토퍼(78c)의 회전 각도가 120도를 넘지 않는 길이로 형성되므로 스터드베어링(76)이 제1스토퍼(80a)에 접촉될 때에 제2스토퍼(78c)도 가이드홀부(98)의 단부에 접촉되므로 전달플레이트(93)와 변환플레이트(80)가 동시에 구속된다.

따라서 제1스토퍼(80a) 또는 제2스토퍼(78c) 어느 하나가 파손되어도 다른 하나가 스토퍼 역할을 행하게 되므로 가압링부(72)가 필요 이상으로 판스프링(40)을 가압하는 오작동을 이중으로 방지할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치(1)의 제어방법을 살펴보면 다음과 같다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치 작동상태의 변환플레이트 위치가 도시된 사시도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치 작동상태의 변환플레이트 위치가 도시된 단면도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치 해제상태의 변환플레이트 위치가 도시된 사시도이다.

또한, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치 해제상태의 변환플레이트 위치가 도시된 단면도이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치가 도시된 블록도이고, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치의 제어방법이 도시된 순서도이다.

도 1, 도 2 및 도 10 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 클러치(1)의 제어방법은, 차량의 속도변화를 감지하여 변속작동의 개시여부를 판단하는 단계(S10)와, 변속작동이 개시되면 판스프링(40)을 변형시키는 릴리스부(70)에 구동부(79)의 동력을 제공하여 엔진의 동력이 변속기에 전달되지 않도록 차단하는 단계(S20)와, 변속기에 작동신호를 송신하여 변속작동을 진행하는 단계(S30)와, 변속기의 변속작동이 완료되면 구동부(79)에 역회전 작동신호를 송신하여 엔진의 동력을 변속기에 전달하는 단계(S40)를 포함한다.

차량의 주행이 개시되면 엔진의 동력이 플라이휠(10)에 전달되고, 플라이휠(10)이 회전되면 판스프링(40)의 가압력에 의해 플라이휠(10)에 밀착된 클러치디스크(20)가 회전되므로 엔진의 동력이 출력축(12)을 따라 변속기에 전달된다.

차량의 속도가 설정치를 초과하면 속도감지센서(110)로부터 제어부(100)에 변속신호가 송신되어 변속작동이 개시되는데, 변속작동이 진행되기 전에 구동부(79)에 전원이 인가되어 주동기어(91) 및 종동기어(92)를 통해 전달플레이트(93)에 구동부(79)의 동력이 전달된다.

전달플레이트(93)가 회전되면 안착홈부(97)에 설치되는 스터드베어링(76)이 출력축(12)을 중심으로 공전되면서 변환플레이트(80)의 경사면을 따라 상면부(88) 측으로 이동된다.

이때, 전달플레이트(93)는 출력축(12)을 따라 슬라이딩되지 않고 클러치본체에 회전 가능하게 설치되므로, 스터드베어링(76)이 경사면을 따라 이동되면서 변환플레이트(80)를 판스프링(40) 측으로 가압하게 된다.

이때, 스터드베어링(76)은 회전축을 중심으로 자전되므로 스터드베어링(76)과 경사면 사이의 마찰을 감소시키고, 상면부(88)에 도달할 때까지 변환플레이트(80)를 판스프링(40) 측으로 가압하게 된다.

스터드베어링(76)에 의해 출력축(12)을 따라 슬라이딩되는 변환플레이트(80)는 가압링부(72)를 판스프링(40) 측으로 가압하므로 가압링부(72)가 판스프링(40)의 돌출부(42)를 클러치디스크(20) 측으로 가압하게 된다.

판스프링(40)의 돌출부(42)가 클러치디스크(20) 측으로 가압되면 판스프링(40)이 커버플레이트(50)의 돌기부(52)를 중심으로 회전하도록 변형되어 판스프링(40)의 테두리가 클러치디스크(20)로부터 먼 방향으로 변형된다.

따라서 클러치디스크(20)를 플라이휠(10) 방향으로 가압하는 외력이 해제되면서 클러치디스크(20)와 플라이휠(10)이 떨어지면서 엔진의 동력 전달이 차단된다.

경사부(86)를 따라 이동되는 스터드베어링(76)은 변환플레이트(80)를 판스프링(40) 측으로 가압하면서 상면부(88) 측으로 이동되고, 상면부(88)에 안착된 스터드베어링(76)은 구속부(89)에 삽입된다.

변속작동이 이루어지는 동안 스터드베어링(76)은 구속부(89)에 안착된 상태이므로, 차량 주행 중에 발생되는 진동이 스터드베어링(76)에 전달되어도 스터드베어링(76)이 바닥부(84) 측으로 이동되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 구동부(79)가 오작동되거나 차량 진동에 의해 스터드베어링(76)이 구속부(89)에서 이탈되어도 제1스토퍼(80a)에 의해 스터드베어링(76)이 이동되는 것을 방지할 수 있게 된다.

따라서 구동부(79)의 오작동에 의해 가압링부(72)가 판스프링(40)을 필요 이상으로 가압하여 판스프링(40)이 탄성한계를 초과하여 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

변속작동이 완료되면 제어부(100)로부터 작동신호가 송신되어 구동부(79)에 역회전 동력이 인가되므로, 주동기어(91) 및 종동기어(92)를 통해 전달되는 역회전 동력에 의해 전달플레이트(93)가 역회전된다.

이때, 전달플레이트(93)에 설치되는 스터드베어링(76)은 구속홈부(120)로부터 이탈되어 경사부(86)를 따라 바닥부(84) 측으로 이동되므로 변환플레이트(80)에 제공되는 가압력이 해제된다.

따라서 판스프링(40)을 가압하던 가압력이 해제되고, 판스프링(40)의 복원력에 의해 가압링부(72) 및 변환플레이트(80)가 원상태로 복귀된다.

판스프링(40)의 테두리는 커버플레이트(50)의 돌기부(52)를 중심으로 회전되어 원상태로 복원되므로 판스프링(40)의 테두리가 가압플레이트(30)를 클러치디스크(20) 방향으로 가압하게 된다.

가압플레이트(30)는 클러치디스크(20)를 밀어 클러치디스크(20)와 플라이휠(10)을 밀착시키므로, 플라이휠(10)에 전달되는 엔진의 동력이 클러치디스크(20)를 통해 출력축(12)을 따라 변속기에 전달된다. 따라서 변경된 변속단으로 엔진의 동력이 구동휠에 전달된다.

이로써, 클러치의 크기를 줄일 수 있고, 정밀한 제어를 행할 수 있는 능동형 클러치(1) 및 그 제어방법을 제공할 수 있게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

또한, 자동차의 수동변속기에 사용되는 능동형 클러치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 다른 장치에 설치되는 변속기에도 본 발명에 의한 능동형 클러치가 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1 : 능동형 클러치 10 : 플라이휠
12 : 출력축 20 : 클러치디스크
22 : 마찰부 24 : 탄성부
30 : 가압플레이트 32 : 연결부재
40 : 판스프링 42 : 돌출부
44 : 관통홀부 46 : 가압부재
48 : 구속링 50 : 커버플레이트
52 : 돌기부 70 : 릴리스부
72 : 가압링부 74 : 변환부
76 : 스터드베어링 77 : 마감링부
78 : 커버패널 78a : 장착패널
78b : 장착부 78c : 제2스토퍼
79 : 구동부 80 : 변환플레이트
80a : 제1스토퍼 82 : 체결홀부
84 : 바닥부 86 : 경사부
88 : 상면부 89 : 구속부
90 : 동력전달부 91 : 주동기어
92 : 종동기어 93 : 전달플레이트
94 : 기어부 95 : 회전홀부
96 : 볼베어링 97 : 안착홈부
98 : 가이드홀부 100 : 제어부
110 : 속도감지센서 120: 구속홈부

Claims (6)

1. 차량의 속도 변화에 따라 변속작동 진행여부를 결정하는 제어부;
   상기 제어부의 작동신호로 동작되어 동력을 제공하는 구동부;
   상기 구동부의 동력을 전달받아 회전되는 기어부가 외주면에 구비되며, 중앙에는 출력축이 관통되는 회전홀부가 형성되며, 상기 기어부와 상기 회전홀부의 사이 공간에 곡선 모양으로 복수 개의 가이드홀부가 형성되는 전달플레이트;
   상기 회전홀부의 내측을 향하여 돌출된 형상으로 설치되며, 상기 전달플레이트와 함께 상기 출력축을 중심으로 공전하는 스터드베어링;
   상기 출력축에 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 스터드베어링의 이동으로 상기 출력축을 따라 이동되는 변환플레이트;
   상기 변환플레이트를 관통하여 설치되며, 상기 변환플레이트를 따라 이동되는 상기 스터드베어링이 작동구간의 외측으로 이동됨을 차단하는 제1스토퍼;
   상기 출력축에 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 변환플레이트에 밀려서 이동되는 가압링부;
   상기 가압링부의 이동으로 변형이 이루어지며, 상기 출력축이 연결되는 클러치디스크를 엔진의 동력이 전달되는 플라이휠에 밀착시키는 판스프링; 및
   상기 판스프링과 상기 클러치디스크의 사이에 설치되며, 상기 판스프링의 가압으로 이동되어 상기 클러치디스크에 접하는 가압플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 클러치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 변환플레이트는, 상기 스터드베어링이 안착되는 바닥부;
   상기 바닥부보다 상기 판스프링으로부터 멀게 배치되는 상면부; 및
   상기 바닥부와 상기 상면부를 연결하는 경사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 클러치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 변환플레이트는, 상기 상면부에 구속홈부를 형성하여 상기 변환플레이트를 따라 이동되는 상기 스터드베어링의 이동을 구속하는 구속부를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 클러치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1스토퍼는, 상기 구속부와 상기 구속부에 이웃한 상기 바닥부의 사이에 설치되며, 상기 변환플레이트의 상하 이동을 안내하는 것을 특징으로 하는 능동형 클러치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 가이드홀부로 삽입되어 상기 전달플레이트의 회전이 설정된 각도 이내에서 이루어지도록 상기 전달플레이트의 회전을 구속하는 제2스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 클러치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제2스토퍼는, 상기 출력축을 중심으로 하는 원주를 따라 120도 간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 능동형 클러치.

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