KR101546621B1 - Actuator for clutch ring - Google Patents

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clutch
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김태환
황요한
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현대위아 주식회사
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    • F16D27/10—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings

Abstract

The present invention relates to an actuator for transferring a clutch ring. According to an embodiment of the present invention, the actuator for transferring a clutch ring includes: an input shaft to which the output torque of a motor is inputted; a clutch hub placed along a driven shaft along with the input shaft; a clutch ring joined to the clutch hub to be moved toward the driven shaft; a magnetic assembled to the clutch ring; and a coil placed at a certain distance from the magnetic.

Description

클러치 링 이송용 엑츄에이터{ACTUATOR FOR CLUTCH RING}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an actuator for transmitting a clutch ring,

본 발명은 4륜 차량의 클러치 링 이송용 엑츄에이터에 관한 것이다.
The present invention relates to an actuator for transmitting a clutch ring of a four-wheeled vehicle.

2륜 구동과 4륜 구동 사이에서 변속되는 차량은 구동 및 종동축이 결합되거나 분리될 필요성이 있다. 이와 같이 차량의 2륜과 4륜 구동의 변속을 위해 전륜 세트와 후륜 세트 사이를 결합 및 분리하는 클러치 링과 그를 구동하기 위한 엑츄에이터가 사용된다. 대한민국 등록특허공보 10-0553787호(등록일자 2006.02.13.)에는 구동 및 종동축 또는 액슬에 결합되거나 분리되는 클러치 링과 그를 구동시키기 위한 액츄에이터에 대한 기술이 개시되어 있다. Vehicles that are shifted between two-wheel drive and four-wheel drive need to be combined or separated from the drive and driven shafts. In this way, a clutch ring for coupling and disengaging between the front wheel set and the rear wheel set for the two-wheel and four-wheel drive shift of the vehicle and an actuator for driving the clutch ring are used. Korean Patent Registration No. 10-0553787 (Registered Mar. 23, 2006) discloses a clutch ring that is coupled to or separated from a driving and driven shaft or an axle, and an actuator for driving the same.

그러나, 종래의 액츄에이터는, 클러치 링을 이송하는데 필요한 이송력을, 모터의 회전력으로부터 얻고, 그러한 힘을 기어와 스크루를 통해 축 방향으로 전환함으로써 다음과 같은 문제점을 갖게 된다. However, the conventional actuator has the following problems by obtaining the feed force required to feed the clutch ring from the rotational force of the motor, and converting the force in the axial direction through the gear and the screw.

첫 번째, 기어를 통해 모터의 회전력을 수직방향의 힘으로 전달하기 때문에, 모터의 효율과 기어의 동력전달 효율에 의해 전체적인 효율 저하에 대한 문제가 있다. 두 번째, 모터와 유성기어를 사용하는 경우 클러치 링을 이송하는 응답 속도가 낮다. 세 번째, 클러치 링의 이송력을 얻기 위한 모터를 구비해야 하므로, 모터의 설치 공간에 따른 액츄에이터의 크기가 커지고, 모터 이용에 따른 기어의 사용이 필요하다. 네 번째, 모터의 회전력을 스크루에 전달하여 스크루의 피치로 클러치 링의 위치를 제어해야 하므로, 클러치 링에 대한 위치 제어도가 낮다.
First, since the rotational force of the motor is transmitted through the gears in the vertical direction, there is a problem about the overall efficiency reduction due to the efficiency of the motor and the power transmission efficiency of the gear. Second, when using a motor and a planetary gear, the response speed of transferring the clutch ring is low. Thirdly, since a motor for obtaining the transferring force of the clutch ring must be provided, the size of the actuator according to the installation space of the motor becomes large, and it is necessary to use the gear according to the use of the motor. Fourth, since the rotational force of the motor is transmitted to the screw to control the position of the clutch ring with the pitch of the screw, the position control degree with respect to the clutch ring is low.

본 발명은, 전자기력을 이용하여 클러치 링의 이송을 제어함으로써 클러치 링의 이송을 위한 구동 효율, 응답 속도 및 클러치 링의 위치 제어도가 향상되고, 보다 간단한 구조로 이루어진 클러치 링 이송용 액츄에이터를 제공한다.
The present invention provides an actuator for conveying a clutch ring which is improved in the driving efficiency, response speed and clutch ring position controllability for conveying the clutch ring by controlling the conveyance of the clutch ring by using the electromagnetic force, .

본 발명의 실시예에 따른 클러치 링 이송용 액츄에이터는, 모터의 출력 토크를 입력 받는 인풋 샤프트; 상기 인풋 샤프트와 함께 종동축을 따라 배치되는 클러치 허브; 상기 클러치 허브에 종동축 방향으로 이동 가능하도록 결합되는 클러치 링; 상기 클러칭 링에 조립되는 마그네틱; 및 상기 마그네틱과 일정한 공극을 갖도록 설치되는 코일을 포함한다.An actuator for transmitting a clutch ring according to an embodiment of the present invention includes an input shaft for receiving an output torque of a motor; A clutch hub disposed along the driven shaft with the input shaft; A clutch ring movably coupled to the clutch hub in a slave axial direction; A magnet assembled to the clutching ring; And a coil installed to have a certain gap with the magnet.

또한, 상기 코일을 고정하는 백요크를 더 포함할 수 있다.Further, it may further include a back yoke for fixing the coil.

또한, 상기 인풋 샤프트와 상기 클러치 허브 사이에 배치되는 베어링을 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a bearing disposed between the input shaft and the clutch hub.

또한, 상기 마그네틱은, 상기 코일의 전류 인가 시 발생되는 전자기력을 이용하여 상기 클러치 링을 종동축 방향으로 이송시킬 수 있다.In addition, the magnet may transfer the clutch ring in the slave axis direction by using electromagnetic force generated when current is applied to the coil.

또한, 상기 클러치 링은, 상기 마그네틱의 움직임에 따라 종동축 방향으로 이송되어 상기 클러치 허브를 상기 인풋 사프트와 체결시키고, 상기 인풋 샤프트에 전달된 토크를 상기 클러치 허브로 전달할 수 있다.
The clutch ring may be transmitted in the direction of the slave shaft in accordance with the movement of the magnet to couple the clutch hub with the input shaft and transmit the torque transmitted to the input shaft to the clutch hub.

본 발명에 따르면, 전자기력을 이용하여 클러치 링의 이송을 제어함으로써 클러치 링의 이송을 위한 구동 효율, 응답 속도 및 클러치 링의 위치 제어도가 향상되고, 보다 간단한 구조로 이루어진 클러치 링 이송용 액츄에이터를 제공할 수 있다.
According to the present invention, by controlling the transmission of the clutch ring by using the electromagnetic force, the driving efficiency, the response speed and the position controllability of the clutch ring for conveying the clutch ring are improved, and the clutch ring feeding actuator can do.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 링 이송용 액츄에이터의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 작동 전 클러치 링 이송용 액츄에이터의 결합 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 작동 시 클러치 링 이송용 액츄에이터의 결합 단면도이다.1 is an exploded perspective view of a clutch ring transfer actuator according to an embodiment of the present invention.
2 is an assembled cross-sectional view of a pre-actuation clutch ring transfer actuator according to an embodiment of the present invention.
3 is an assembled cross-sectional view of an actuator for transmitting a clutch ring in operation according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 링 이송용 액츄에이터의 분해 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 작동 전 클러치 링 이송용 액츄에이터의 결합 단면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 작동 시 클러치 링 이송용 액츄에이터의 결합 단면도이다. 1 is an exploded perspective view of a clutch ring transfer actuator according to an embodiment of the present invention. 2 is an assembled cross-sectional view of a pre-actuation clutch ring transfer actuator according to an embodiment of the present invention. 3 is an assembled cross-sectional view of an actuator for transmitting a clutch ring in operation according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 클러치 링 이송용 엑츄에이터(100)는 인풋 샤프트(110), 클러치 허브(120), 클러치 링(130), 마그네틱(140) 및 코일(150)을 포함한다. 더불어, 상기 클러치 링 이송용 엑츄에이터(100)는 백요크(160)와 베어링(170)을 더 포함한다.1 to 3, a clutch ring transfer actuator 100 according to an embodiment of the present invention includes an input shaft 110, a clutch hub 120, a clutch ring 130, a magnet 140, and a coil 150). In addition, the clutch ring transfer actuator 100 further includes a back yoke 160 and a bearing 170. [

상기 인풋 샤프트(110)는 모터의 출력 토크를 입력으로 받으며, 차량의 종동축(C-C’)을 따라 배치된다. 상기 인풋 샤프트(110)의 일측 외주부에는 제 1 스플라인(111)이 형성된다다.The input shaft 110 receives the output torque of the motor as an input, and is disposed along the vehicle follower axis C-C '. A first spline 111 is formed on an outer circumferential portion of one side of the input shaft 110.

상기 클러치 허브(120)는 상기 인풋 샤프트(110)와 함께 종동축(C-C’)을 따라 배치되며, 상기 액츄에이터(100) 작동 시 상기 클러치 링(130)을 통해 상기 인풋 샤프트(110)로부터 토크를 전달 받는다. 상기 클러치 허브(120)의 일측 외주부에는 제 2 스플라인(121)이 형성된다. 여기서, 상기 클러치 허브(120)의 일측 외주부와 상기 인풋 샤프트(110)의 일측 외주부는 서로 마주보는 측부를 가리킨다.The clutch hub 120 is disposed along the crotch axis C-C 'together with the input shaft 110 and is connected to the input shaft 110 via the clutch ring 130 during the operation of the actuator 100 Torque is delivered. A second spline 121 is formed on the outer circumference of one side of the clutch hub 120. Here, the outer periphery of one side of the clutch hub 120 and the outer periphery of one side of the input shaft 110 refer to opposite sides.

상기 클러치 링(130)은 종동축(C-C’) 방향으로 이동 가능하도록 상기 클러치 허브(120)에 결합된다. 상기 클러치 링(130)의 내측면에는 내부 스플라인(131)이 형성되어 있어, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 액츄에이터(100)의 작동 전에는 상기 클러치 허브(120)의 제 2 스플라인(121)에 고정되어 있으며, 상기 액츄에이터(100)가 작동하게 되면 도 3에 도시된 바와 같이, 종동축(C-C’)을 따라 상기 인풋 샤프트(110) 쪽으로 이동하여 상기 인풋 샤프트(110)의 제 1 스플라인(111)과도 결합된다. 이에 따라, 상기 클러치 링(130)은 상기 인풋 샤프트(110)를 상기 클러치 허브(120)에 체결할 수 있다.The clutch ring 130 is coupled to the clutch hub 120 so as to be movable in the direction of the follower axis C-C '. An inner spline 131 is formed on an inner surface of the clutch ring 130 so that the clutch ring 130 is fixed to the second spline 121 of the clutch hub 120 prior to the operation of the actuator 100, When the actuator 100 is operated, the actuator 100 moves toward the input shaft 110 along the follower axis C-C 'to rotate the first spline 110 of the input shaft 110 111). Accordingly, the clutch ring 130 can fasten the input shaft 110 to the clutch hub 120.

상기 마그네틱(140)은 상기 클러치 링(130)의 외주부에 조립되어 전자기력을 발생한다. The magnet (140) is assembled to the outer periphery of the clutch ring (130) to generate an electromagnetic force.

상기 코일(150)은 상기 마그네틱(140)과 일정한 공극을 갖도록 설치된다. 이러한 코일(150)에 전류(I)가 흐르게 되면, 상기 마그네틱(140)과 함께 전자기 회로가 구성된다. 이때 상기 마그네틱(140)에 전자기력이 발생하게 되며, 상기 마그네틱(140)에 고정된 상기 클러치 링(130)은 도 3에 도시된 바와 같이, 종동축(C-C’) 방향으로 이송되어 상기 인풋 샤프트(110)를 상기 클러치 허브(120)에 체결할 수 있다. 또한, 상기 코일(150)에 전류가 차단되면, 상기 클러치 링(130)은 상기 클러치 허브(120) 측으로 원 위치되어, 상기 인풋 샤프트(110)와 상기 클러치 허브(120)를 서로 분리할 수 있다.The coil 150 is installed to have a certain gap with the magnet 140. When a current (I) flows through the coil (150), an electromagnetic circuit is formed together with the magnet (140). An electromagnetic force is generated in the magnet 140. The clutch ring 130 fixed to the magnet 140 is transmitted in the direction of the slave axis C-C 'as shown in FIG. 3, So that the shaft 110 can be fastened to the clutch hub 120. When the current is cut off from the coil 150, the clutch ring 130 is positioned at the clutch hub 120 side to separate the input shaft 110 and the clutch hub 120 from each other .

이와 같이, 상기 코일(150)에 인가되는 전류에 따라 상기 클러치 링(130)의 이송 위치가 제어됨으로써, 상기 인풋 샤프트(110)와 상기 클러치 허브(120)가 서로 체결 및 분리될 수 있다.The input shaft 110 and the clutch hub 120 can be coupled to and disconnected from each other by controlling the transfer position of the clutch ring 130 in accordance with the current applied to the coil 150. [

상기 백요크(160)는 상기 코일(150)을 상기 액츄에이터(100) 내에서 고정하는 역할을 한다. The back yoke 160 serves to fix the coil 150 in the actuator 100.

상기 베어링(170)은 상기 인풋 샤프트(110)와 상기 클러치 허브(120) 사이에 배치된다.
The bearing (170) is disposed between the input shaft (110) and the clutch hub (120).

본 발명의 실시예에 따른 클러치 링 이송용 액츄에이터(100)는 전자기력을 이용하여 클러치 링(130)을 클러치 허브(120)와 인풋 샤프트(110)을 결합하거나 분리하는 위치로 이송됨으로써 동력의 배분을 결정할 수 있다. The actuator 100 for transmitting the clutch ring according to the embodiment of the present invention is transmitted to a position where the clutch ring 130 is engaged or disengaged from the clutch hub 120 and the input shaft 110 by using the electromagnetic force, You can decide.

이와 같은 액츄에이터(100)는 종래의 액츄에이터의 기어를 삭제함으로써 회전방향의 힘을 변경하지 않고 직접 구동함으로써 구동 효율이 향상될 수 있다. 또한, 종래와 같이 모터와 유성기어를 사용하는 경우 클러치 링을 이송하는 응답 속도가 낮은 반면에, 응답속도가 빠른 VCM(voice coil motor) 타입의 수직방향 액츄에이터를 적용함으로써 클러치 링을 이송하는 응답 속도가 향상될 수 있다. 또한, 종래의 액츄에이터를 구성하는 모터와 기어를 삭제하고, 마그네틱과 코일에 의해 발생되는 전자기력으로 클러치 링을 수직 이동시킴으로써, 그 구조가 간단하며, 모터와 기어의 삭제로 인한 비용 절감의 효과가 있다. 또한, 종래에는 모터의 회전력을 스크루에 전달하여 스크루 피치로 클러치 링의 위치를 제어하므로, 위치 제어도가 낮은 반면에, 전류 인가에 따라 클러치 링의 위치를 제어하므로 제어 정도가 향상될 수 있다.
Such an actuator 100 can improve the driving efficiency by directly driving the actuator without changing the rotational direction force by eliminating the gear of the conventional actuator. Further, when a motor and a planetary gear are used as in the prior art, a response speed to feed the clutch ring is low, while a response speed to feed the clutch ring by applying a VCM (voice coil motor) Can be improved. Further, by removing the motor and the gear constituting the conventional actuator and vertically moving the clutch ring by the electromagnetic force generated by the magnetic force and the coil, the structure is simple and the effect of cost reduction due to the elimination of the motor and the gear is obtained . Conventionally, since the position of the clutch ring is controlled by transmitting the rotational force of the motor to the screw to control the position of the clutch ring with the screw pitch, the position of the clutch ring is controlled according to the application of the current.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. It is.

100: 엑츄에이터
110: 인풋 샤프트
120: 클러치 허브
130: 클러치 링
140: 마그넥틱
150: 코일
160: 백요크
170: 베어링100: Actuator
110: Input shaft
120: clutch hub
130: Clutch ring
140: Magnetics
150: Coil
160: Back york
170: Bearings

Claims (5)

모터의 출력 토크를 입력 받고, 일측 외주부에 제1 스플라인이 형성된 인풋 샤프트;
상기 인풋 샤프트와 함께 종동축을 따라 배치되고, 일측 외주부에 제2 스플라인이 형성된 클러치 허브;
상기 클러치 허브에 종동축 방향으로 이동 가능하도록 결합되고, 내측면에 내부 스플라인이 형성된 클러치 링;
상기 클러칭 링에 조립되는 마그네틱; 및
상기 마그네틱과 일정한 공극을 가지며 상기 제1 스플라인 및 상기 제2 스플라인과 대향하도록 설치되는 코일을 포함하고,
상기 코일의 전류 차단 시 상기 내부 스플라인이 상기 제2 스플라인에 결합되어 상기 클러치 링이 상기 클러치 허브에 결합되고,
상기 코일의 전류 인가 시 상기 클러치 링은 상기 마그네틱 및 상기 코일로부터 발생되는 전자기력에 의해 종동축 방향으로 이동하고, 상기 내부 스플라인이 상기 제1 스플라인 및 상기 제2 스플라인에 결합되어 상기 클러치 링을 통해 상기 인풋 샤프트와 상기 클러치 허브가 체결되는 것을 특징으로 하는 차량의 클러치 링 이송용 엑츄에이터.An input shaft receiving an output torque of the motor and having a first spline formed on one peripheral portion;
A clutch hub disposed along the follower shaft together with the input shaft, and having a second spline formed on one peripheral portion thereof;
A clutch ring coupled to the clutch hub so as to be movable in the slave axis direction and having an inner spline formed on an inner side thereof;
A magnet assembled to the clutching ring; And
And a coil provided so as to face the first spline and the second spline, the coil having a certain gap with the magnet,
Wherein the internal spline is coupled to the second spline upon current interruption of the coil to couple the clutch ring to the clutch hub,
Wherein when the coil is energized, the clutch ring moves in the direction of the slave axis by electromagnetic force generated from the magnet and the coil, and the internal spline is coupled to the first spline and the second spline, And an input shaft and the clutch hub are fastened to each other. 제 1 항에 있어서,
상기 코일을 고정하는 백요크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 클러치 링 이송용 엑츄에이터.The method according to claim 1,
Further comprising a back yoke for fixing the coil. ≪ Desc / Clms Page number 19 > 제 1 항에 있어서,
상기 인풋 샤프트와 상기 클러치 허브 사이에 배치되는 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 클러치 링 이송용 엑츄에이터.The method according to claim 1,
Further comprising a bearing disposed between said input shaft and said clutch hub. ≪ Desc / Clms Page number 19 > 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 클러치 링을 통해 상기 클러치 허브와 상기 인풋 사프트가 체결될 경우, 상기 인풋 샤프트에 전달된 토크가 상기 클러치 허브로 전달되는 것을 특징으로 하는 차량의 클러치 링 이송용 엑츄에이터.The method according to claim 1,
And when the clutch hub and the input shaft are engaged through the clutch ring, the torque transmitted to the input shaft is transmitted to the clutch hub.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210025220A (en) * 2019-08-27 2021-03-09 주식회사 신라공업 Translator in clutch system for rear-wheel drive of electric vehicles
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