KR101396259B1

KR101396259B1 - 피니언 기어의 직접 제어 방식을 이용한 자기강화 클러치 및 이를 이용한 듀얼 클러치 장치

Info

Publication number: KR101396259B1
Application number: KR1020130085701A
Authority: KR
Inventors: 최세범; 오지원
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2014-05-19

Abstract

본 발명은 피니언 기어의 직접 제어 방식을 이용한 자기강화클러치 및 이를 이용한 듀얼 클러치 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피니언 기어의 직접 제어를 통해 클러치 체결력이 자기강화 되도록 함으로써 트랜스미션의 효과적 클러치 체결을 가능하게 하는 자기강화클러치 및 이를 이용한 듀얼 클러치 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 피니언 푸쉬 로드(pinion push rod)를 이용하여 액츄에이터 부분과 피니언 기어를 연결시켜 피니언 기어가 직접적으로 제어될 수 있도록 함으로써, 마찰로 인한 에너지 손실과 발열을 획기적으로 줄이고, 능동적으로 자기강화로 인한 클러치 체결력 제어를 통한 변속 특성 최적화가 가능하게 한다.

Description

피니언 기어의 직접 제어 방식을 이용한 자기강화 클러치 및 이를 이용한 듀얼 클러치 장치{SELF-ENERGIZING CLUTCH BY USING DIRECT-PINION-CONTROLLING METHOD, AND DUAL CLUTCH APPARATUS USING THE CLUTCH}

본 발명은 피니언 기어의 직접 제어 방식을 이용한 자기강화클러치 및 이를 이용한 듀얼 클러치 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피니언 기어의 직접 제어를 통해 클러치 체결력이 자기강화 되도록 함으로써 트랜스미션의 효과적 클러치 체결을 가능하게 하는 자기강화클러치 및 이를 이용한 듀얼 클러치 장치에 관한 것이다.

클러치 체결력을 높이기 위한 기존의 기술은 ball ramp를 이용한 것이 대부분이다. ball ramp를 이용하게 되면 자기강화원리를 이용할 수는 있지만 비례 제어를 통하여 능동적으로 클러치를 제어하기는 어렵다. 그러므로 피니언-랙을 이용한 방법이 더 효과적이다. 기존의 피니언-랙을 이용한 자기강화원리 클러치에 관한 기술은, 피니언을 직접 제어하지 않고 웜샤프트를 이용하여 간접적으로 피니언기어를 구동시키는 방법을 택했다. 이는, 랙의 각도에 따라 웜샤프트 그루브의 각도가 정해져 버리는 단점이 존재하고, 이에 따라 액츄에이션 이득을 바꿀 수 없는 문제가 발생한다. 또한 웜샤프트 그루브에서 많은 마찰력을 동반하기 때문에 액츄에이션 효율이 낮아지는 문제점이 있다.

KR

10-0697213

B1

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 피니언 푸쉬 로드(pinion push rod)를 이용하여 액츄에이터 부분과 피니언 기어를 연결시켜 피니언 기어가 직접적으로 제어될 수 있도록 함으로써, 마찰로 인한 에너지 손실과 발열을 획기적으로 줄이고, 능동적으로 자기강화로 인한 클러치 체결력 제어를 통한 변속 특성 최적화가 가능하게 하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 피니언 기어의 직접 제어방식을 이용한 자기강화 클러치는, 액츄에이션 판과 부착되는 고정판; 경사진 랙(rack)을 구비하며, 동력 전달을 위해 상기 고정판과 체결되는 액츄에이션 판; 상기 랙과 체결되어 회전함으로써 상기 액츄에이션 판을, 상기 고정판과 체결되는 방향으로 이동시키거나, 고정판에서 분리되는 방향으로 이동시키는 피니언 기어; 상기 피니언 기어와 맞물려서 힘을 가함으로써 상기 피니언 기어를 회전시키는 피니언 푸쉬 로드(pinion push rod); 상기 피니언 푸쉬 로드가 상기 피니언 기어에 힘을 가할 수 있도록 상기 피니언 푸쉬 로드를 밀거나 당기는 스러스터(thruster); 및 모터의 동력에 의해 작동하여, 상기 피니언 푸쉬 로드를 밀거나 당길 수 있도록 상기 스러스터에 힘을 가하는 액츄에이터 푸쉬 로드를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 피니언 기어의 직접 제어방식을 이용한 자기강화 클러치는, 액츄에이션 판과 부착되는 고정판; 경사진 랙(rack)을 구비하며, 동력 전달을 위해 상기 고정판과 체결되는 액츄에이션 판; 상기 랙과 체결되어 회전함으로써 상기 액츄에이션 판을, 상기 고정판과 체결되는 방향으로 이동시키거나, 고정판에서 분리되는 방향으로 이동시키는 피니언 기어; 상기 피니언 기어와 맞물려서 힘을 가함으로써, 상기 액츄에이션 판이 상기 고정판과 체결되는 방향으로 이동되도록 상기 피니언 기어를 회전시키는 스러스터(thruster); 모터의 동력에 의해 작동하여, 상기 피니언 기어를 회전시킬 수 있도록 상기 스러스터에 힘을 가하는 액츄에이터 푸쉬 로드를 포함한다.

상기 피니언 기어의 직접 제어방식을 이용한 자기강화 클러치는, 상기 액츄에이션 판이 상기 고정판과 분리되는 방향으로 상기 스러스터가 상기 피니언 기어를 회전시키도록, 스러스터를 당기는 리턴 스프링을 더 포함할 수 있다.

상기 피니언 기어의 직접 제어방식을 이용한 자기강화 클러치는, 상기 스러스터와 접촉하여 상기 스러스터를 이동시키는 앵귤러 스러스트 베어링(angular thrust bearing)을 더 포함하고, 상기 액츄에이터 푸쉬 로드는 상기 앵귤러 스러스트 베어링을 이동시킴으로써, 상기 앵귤러 스러스트 베어링의 이동에 의해 상기 스러스터에 힘을 가할 수 있다.

상기 고정판과 상기 액츄에이션 판의 체결시, 상기 고정판과 상기 액츄에이션 판 사이에 클러치 마찰 디스크가 함께 체결될 수 있다.

상기 액츄에이션 판은, 상기 랙을 하나 또는 둘 이상 구비할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 자기강화 클러치를 이용한 듀얼 클러치 장치는, 상기 피니언 기어의 직접 제어방식을 이용한 자기강화 클러치의 구성을 가지는 제1 클러치; 및 상기 피니언 기어의 직접 제어방식을 이용한 자기강화 클러치의 구성을 가지는 제2 클러치를 포함하고, 상기 제1 클러치를 통하여 엔진토크를 홀수단 기어로 전달하며, 상기 제2 클러치를 통하여 엔진토크를 짝수단 기어로 전달한다.

본 발명에 의하면, 피니언 푸쉬 로드(pinion push rod)를 이용하여 액츄에이터 부분과 피니언 기어를 연결시켜 피니언 기어가 직접적으로 제어될 수 있도록 함으로써, 마찰로 인한 에너지 손실과 발열을 획기적으로 줄이고, 능동적으로 자기강화로 인한 클러치 체결력 제어를 통한 변속 특성 최적화가 가능하게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 피니언 기어의 직접 제어 방식에 의한 자기강화 클러치를 이용한, 동축 듀얼 클러치 트랜스미션을 도시한 도면.
도 2는 도 1의 동축 듀얼 클러치 트랜스미션의 1번 클러치 액츄에이터부를 도시한 도면.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 피니언 기어의 직접 제어 방식에 의한 자기강화 클러치를 이용한, 동축 듀얼 클러치 트랜스미션을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 동축 듀얼 클러치 트랜스미션의 1번 클러치 액츄에이터부를 도시한 도면이다.

차량 변속 장치는 크게 MT, AT, AMT, CVT, DCT 등으로 나뉘며, 그 중 DCT는 건식과 습식, 그리고 액츄에이터 방식은 모터와 유압 등으로 나뉜다.

도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 자기강화능력을 갖춘 모터 제어 방식 건식 듀얼 클러치 트랜스미션을 도시하고 있으며, 도 2는 그러한 트랜스미션의 1번 클러치 액츄에이터부를 도시하였다.

클러치 액츄에이터는 엔진측과 연결된 축(1)과 동축이다. 모터가 액츄에이터 푸쉬 로드(actuator push rod)(2)를 밀게 되면 앵귤러 스러스트 베어링(angular thrust bearing)(3), 그리고 그것과 연결된 스러스터(thruster)(4)를 통해 피니언 푸쉬로드(pinion push rod)(5)를 밀게 된다. 즉, 액츄에이터 푸쉬 로드(2)는 상기 앵귤러 스러스트 베어링(3)에 힘을 가하여 이동시키고, 앵귤러 스러스트 베어링(3)의 이동에 의해 스러스터(4)에 힘을 가하여 스러스터(4)를 밀게 됨으로써, 이에 의해 스러스터(4)는 피니언 푸쉬 로드(5)가 피니언 기어(6)에 힘을 가하여 회전시킬 수 있도록 피니언 푸쉬 로드(5)를 밀거나 당기는 역할을 하게 된다.

또 다른 방법으로는, 스러스터(thruster)(4)가 직접 피니언 기어(6)의 팁을 밀게 함으로써 디자인을 간략화시킬 수도 있다. 다만, 이때에는 액츄에이터가 클러치 분리방향으로는 힘을 가하지 못하기 때문에, 리턴 스프링이 필요하다.

피니언 푸쉬 로드(push rod)(5)는 피니언 기어(6)와 직접 연결이 되어 있고, 이에 피니언 기어(pinion gear)(6)가 랙(rack)(7) 상에서 회전하게 되어 액츄에이션 판(11)을 클러치 마찰 디스크(12)를 향해 밀게 된다. 결과적으로 클러치 마찰 디스크(12)가 액츄에이션 판(11)과 고정판(19) 사이에 체결되어 동력이 전달된다. 또한, 액츄에이터가 반대방향으로 움직이게 되면 스러스터(4)가 피니언 푸쉬 로드(5)를 당기게 되어 클러치는 분리되는 방향으로 움직인다.

피니언 기어(6)는 플랜지 베어링(flange bearing)(8)과 스러스트 베어링(thrust bearing)(9), 그리고 리테이너(retainer)(10)에 의해 서로 묶여있고, 스러스트 베어링(9)은 클러치 모듈 회전시 구심력을 피니언 기어(6)에 가해준다. 그리고 중심축과 접촉하는 볼 캐스터(ball caster)(21)는 리테이너가 동심을 유지할 수 있도록 한다. 체결된 클러치 마찰 디스크(12)는 스플라인(spline)(13) 상에서 자유도를 가지며, 클러치를 통하여 엔진토크는 솔리드 샤프트(solid shaft)(25)를 통해 1단 기어(27), 혹은 다른 홀수단 기어로 연결된다. 2번 클러치(CL2) 측은 액츄에이터(14), 피니언 랙(15), 클러치 마찰 판(16) 등을 통해 1번 클러치의 것과 동일한 방법으로 구동되며, 2단 기어(28), 혹은 다른 짝수단 기어로 연결된다. 전체 클러치 모듈은 클러치 하우징(17)으로 덮여있으며, 이와 중간판(18), 그리고 고정판(19)은 서로 체결되어 있다. 입력축(25)와 중간판(18) 사이에는 센터 베어링(center bearing)(20)이 있으며, 액츄에이션 판들과 중심축 사이에 회전 및 선형운동이 가능하도록 1번 클러치 스트로크 로터리 베어링(stroke rotary bearing)(22), 2번 클러치 스트로크 로터리 베어링(23)이 설치되어 있다. 또한 입력축 25와 26 사이에는 니들 베어링(needle bearing)(24)이 설치되어 있다.

1: 엔진측과 연결된 축
2: 액츄에이터 푸쉬 로드(actuator push rod)
3: 앵귤러 스러스트 베어링(angular thrust bearing)
4: 스러스터(thruster)
5: 피니언 푸쉬로드(pinion push rod)
6: 피니언 기어
7: 랙(rack)
8: 플랜지 베어링(flange bearing)
9: 스러스트 베어링(thrust bearing)
10: 리테이너(retainer)
11: 액츄에이션 판
12: 클러치 마찰 디스크
13: 스플라인(spline)
14: 2번 클러치 액츄에이터(actuator)
15: 2번 클러치 피니언 랙(pinion-rack)
16: 2번 클러치 마찰판
17: 클러치 하우징
18: 중간판
19: 고정판
20: 센터 베어링(center bearing)
21: 볼 캐스터(ball caster)
22: 1번 클러치 스트로크 로터리 베어링(stroke rotary bearing)
23: 2번 클러치 스트로크 로터리 베어링(stroke rotary bearing)
24: 니들 베어링(needle bearing)
25: 입력축(solid shaft)
26: 입력축(hollow shaft)
27: 1단 기어
28: 2단 기어

Claims

피니언 기어의 직접 제어방식을 이용한 자기강화 클러치로서,
액츄에이션 판과 부착되는 고정판;
경사진 랙(rack)을 구비하며, 동력 전달을 위해 상기 고정판과 체결되는 액츄에이션 판;
상기 랙과 체결되어 회전함으로써 상기 액츄에이션 판을, 상기 고정판과 체결되는 방향으로 이동시키거나, 고정판에서 분리되는 방향으로 이동시키는 피니언 기어;
상기 피니언 기어와 맞물려서 힘을 가함으로써 상기 피니언 기어를 회전시키는 피니언 푸쉬 로드(pinion push rod);
상기 피니언 푸쉬 로드가 상기 피니언 기어에 힘을 가할 수 있도록 상기 피니언 푸쉬 로드를 밀거나 당기는 스러스터(thruster); 및
모터의 동력에 의해 작동하여, 상기 피니언 푸쉬 로드를 밀거나 당길 수 있도록 상기 스러스터에 힘을 가하는 액츄에이터 푸쉬 로드
를 포함하는 피니언 기어의 직접 제어방식을 이용한 자기강화 클러치.
피니언 기어의 직접 제어방식을 이용한 자기강화 클러치로서,
액츄에이션 판과 부착되는 고정판;
경사진 랙(rack)을 구비하며, 동력 전달을 위해 상기 고정판과 체결되는 액츄에이션 판;
상기 랙과 체결되어 회전함으로써 상기 액츄에이션 판을, 상기 고정판과 체결되는 방향으로 이동시키거나, 고정판에서 분리되는 방향으로 이동시키는 피니언 기어;
상기 피니언 기어와 맞물려서 힘을 가함으로써, 상기 액츄에이션 판이 상기 고정판과 체결되는 방향으로 이동되도록 상기 피니언 기어를 회전시키는 스러스터(thruster);
모터의 동력에 의해 작동하여, 상기 피니언 기어를 회전시킬 수 있도록 상기 스러스터에 힘을 가하는 액츄에이터 푸쉬 로드
를 포함하는 피니언 기어의 직접 제어방식을 이용한 자기강화 클러치.
청구항 2에 있어서,
상기 액츄에이션 판이 상기 고정판과 분리되는 방향으로 상기 스러스터가 상기 피니언 기어를 회전시키도록, 스러스터를 당기는 리턴 스프링
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피니언 기어의 직접 제어방식을 이용한 자기강화 클러치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 스러스터와 접촉하여 상기 스러스터를 이동시키는 앵귤러 스러스트 베어링(angular thrust bearing)을 더 포함하고,
상기 액츄에이터 푸쉬 로드는 상기 앵귤러 스러스트 베어링을 이동시킴으로써, 상기 앵귤러 스러스트 베어링의 이동에 의해 상기 스러스터에 힘을 가하는 것
을 특징으로 하는 피니언 기어의 직접 제어방식을 이용한 자기강화 클러치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 고정판과 상기 액츄에이션 판의 체결시,
상기 고정판과 상기 액츄에이션 판 사이에 클러치 마찰 디스크가 함께 체결되는 것
을 특징으로 하는 피니언 기어의 직접 제어방식을 이용한 자기강화 클러치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 액츄에이션 판은,
상기 랙을 하나 또는 둘 이상 구비하는 것
을 특징으로 하는 피니언 기어의 직접 제어방식을 이용한 자기강화 클러치.
청구항 1 또는 청구항 2의 구성을 가지는 제1 클러치; 및
청구항 1 또는 청구항 2의 구성을 가지는 제2 클러치
를 포함하고,
상기 제1 클러치를 통하여 엔진토크를 홀수단 기어로 전달하며,
상기 제2 클러치를 통하여 엔진토크를 짝수단 기어로 전달하는,
자기강화 클러치를 이용한 듀얼 클러치 장치.