KR101563820B1 - 하이브리드 차량의 클러치 - Google Patents

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장진호
장슬기
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주식회사평화발레오
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Abstract

본 발명은 엔진의 동력과 구동모터의 동력을 변속기의 입력축으로 전달하는 하이브리드 차량의 클러치에 관한 것으로, 엔진의 출력축에 고정결합되는 디스크 유닛, 다이어프램의 변형동작에 의해 디스크 유닛을 가압하는 제1압력판, 구동모터의 회전축에 고정결합되는 커버 플레이트, 커버 플레이트의 일측에 고정결합되는 제2압력판, 및 변속기의 입력축이 결합되는 허브를 구비한 허브 플레이트를 포함하여, 클러치 접속시 스타트 모터를 대체하여 구동모터로 엔진의 시동을 걸 수 있고 클러치 단속시 엔진측의 관성을 최소화하여 클러치의 단속력을 극대화할 수 있게 된다.

Description

하이브리드 차량의 클러치{ CLUTCH FOR A HYBRID CAR }
본 발명은 하이브리드 차량의 클러치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 동력과 구동모터의 동력을 변속기의 입력축으로 전달하는 하이브리드 차량의 클러치에 관한 것이다.
일반적으로, 클러치는 엔진과 변속기를 비롯하여 2개의 동력전달기구 사이에 구비되어 동력을 차단하거나 전달하는 역할을 하는 장치이다. 엔진과 변속기의 사이에 구비되는 클러치는 엔진 출력축의 동력을 변속기로 선택적으로 전달하여 변속이 가능하게 한다.
클러치에는 디스크를 사용하는 마찰식이 있고, 이는 오일의 사용 여부에 따라 건식(Dry)과 습식(Wet)으로 나뉘기도 한다. 또한, 클러치는 2개의 변속기 입력축에 동력을 전달하기 위해 디스크가 이중으로 구비된 더블 클러치(Double Clutch)도 있다. 또한, 플라이 휠이나 디스크유닛에 댐퍼를 구비하여 엔진의 각가속도 변동 및 변속기의 기어 백래쉬에 의한 기어 래틀 노이즈(Rattle Noise)를 감소시켜 차량의 정숙성을 향상시키고 클러치 커버 플레이트의 압축하중과 디스크 페이싱(Disc Facing)의 높은 마찰계수로 클러치 페달을 놓고 주행하는 경우에도 동력이 안정적으로 전달되게 하는 클러치도 개발되어 있다.
한편, 최근에 개발되는 하이브리드 차량은 연료를 사용하는 엔진과 전기로 구동되는 구동모터를 사용하여 연비를 향상시키고 있다. 가속을 할 때는 구동모터를 이용하여 차량을 구동시키거나 엔진을 보조함으로써 엔진의 최적 운전을 수행하고 있다.
이러한 하이브리드 차량에도 일반 차량과 마찬가지로 엔진의 출력축의 동력을 변속기로 전달하거나 차단하는 클러치가 구비된다. 통상적으로 엔진의 출력측에 클러치를 배치하고, 변속기측으로 구동모터를 배치하고 있다.
그러나, 종래 하이브리드 차량에는 구동모터와는 별도로 엔진을 시동시키기 위한 스타트 모터가 구비되어 있다. 이는 엔진의 시동을 걸기 위해서는 높은 토크가 필요한데 엔진의 보조동력원으로 사용되는 구동모터로는 높은 토크를 발생시키기 어렵기 때문이다.
하이브리드 차량의 경우 엔진을 구동시킬 정도의 대용량 전기 모터를 엔진 시동용과 차량 구동용으로 2개를 구비한 것이므로 차량의 제조비용을 증가시키고 차량의 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다. 특히 하이브리드 차량에서는 경량화가 가장 크게 고려되어야 하는데 이러한 경량화에도 역행하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 하이브리드 차량의 클러치가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 클러치 접속시 스타트 모터를 대체하여 구동모터로 엔진의 시동을 걸 수 있고 클러치 단속시 엔진측의 관성을 최소화하여 클러치의 단속력을 극대화할 수 있는 하이브리드 차량의 클러치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 클러치는, 엔진의 동력과 구동모터의 동력을 변속기의 입력축으로 전달하는 하이브리드 차량의 클러치로서, 엔진의 출력축에 고정결합되는 디스크 유닛, 다이어프램의 변형동작에 의해 상기 디스크 유닛을 가압하는 제1압력판, 구동모터의 회전축에 고정결합되는 커버 플레이트, 상기 커버 플레이트의 일측에 고정결합되고 상기 제1압력판의 가압시 상기 디스크 유닛과 마찰접촉가능하여 엔진의 동력을 상기 커버 플레이트로 전달하는 제2압력판, 및 상기 커버 플레이트와 일체로 거동가능하게 구비되고 변속기의 입력축이 결합되는 허브를 구비한 허브 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 클러치에 있어서, 상기 디스크 유닛은 엔진 출력축에 고정결합되는 디스크 플레이트, 및 상기 디스크 플레이트의 외측에 구비되고 상기 제1압력판 및 제2압력판과 마찰접촉하는 마찰재를 포함하는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 클러치에 있어서, 상기 디스크 플레이트는 엔진 출력축에 볼트결합되는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 클러치에 있어서, 상기 다이어프램은 상기 커버 플레이트의 일측에 변형가능하게 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 클러치에 있어서, 상기 다이어프램에 외력이 가해진 경우 상기 제1압력판이 디스크 플레이트로부터 이격되도록 이동시키는 복원부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 클러치에 있어서, 상기 복원부재는 일측이 상기 커버 플레이트에 고정결합되고, 타측이 상기 제1압력판에 고정결합되며, 탄성적으로 변형가능한 재질로 형성된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 클러치에 있어서, 상기 구동모터의 회전축은 중공을 구비하고, 상기 변속기 입력축은 상기 회전축의 중공을 관통하여 상기 허브 플레이트의 허브에 결합되는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 클러치에 있어서, 상기 커버 플레이트에 대하여 허브 플레이트를 탄성적으로 회전가능하게 지지하는 댐핑 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 댐핑 유닛은 상기 허브 플레이트를 탄성지지하는 댐핑부재, 및 상기 커버 플레이트에 고정결합되고 상기 댐핑부재를 지지하는 서브 플레이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 클러치에 의하면, 클러치 접속시 하이브리드 차량의 구동모터측의 관성을 극대화하여 구동모터에 의해 엔진의 시동을 걸 수 있고, 그로 인해 하이브리드 스타트 모터를 대체할 수 있으며, 클러치 단속시 엔진측의 관성을 최소화하여 클러치의 단속 및 접속력을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 클러치를 나타낸 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 클러치가 장착된 일 측단면도,
도 4는 도 3에 도시된 디스크 유닛을 나타낸 사시도,
도 5 내지 도 6은 도 3에 도시된 하이브리드 차량의 클러치의 결합상태를 나타낸 부분 결합사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 클러치는, 엔진의 출력축에 고정결합되는 디스크 유닛(10), 다이어프램(20)의 변형동작에 의해 디스크 유닛(10)을 가압하는 제1압력판(30), 구동모터의 회전축(4)에 고정결합되는 커버 플레이트(40), 커버 플레이트(40)의 일측에 고정결합되는 제2압력판(50), 및 변속기의 입력축이 결합되는 허브(61)를 구비한 허브 플레이트(60)를 포함한다.
디스크 유닛(10)은 엔진 출력축(1)에 고정결합되는 디스크 플레이트(11), 및 디스크 플레이트(11)의 일측에 구비되는 마찰재(13)를 포함하여 구성된다.
디스크 플레이트(11)는 엔진 출력축(1)에 볼트결합된다. 볼트결합을 위해 디스크 플레이트(11)에는 볼트관통공(12)이 형성되고, 엔진 출력축(1)에는 볼트결합공(2)이 탭가공되어 있다.
마찰재(13)는 디스크 플레이트(11)의 선단에 리벳(14)결합되어 디스크 플레이트(11)와 일체로 회전하고 제1압력판(30) 및 제2압력판(50)과 마찰접촉한다. 디스크 플레이트(11)는 엔진 출력축(1)에 볼트결합된다. 이를 위해 출력축(1)에 볼트결합공(2)이 형성되고, 디스크 플레이트(11)에 볼트관통공(12)이 형성되어 있다.
디스크 플레이트(11)의 선단에는 제2압력판(50)을 덮는 케이싱(15)이 마찰재(13)와 함께 리벳결합되어 있다.
제1압력판(30)은 커버 플레이트(40)의 일측에 복원부재(35)에 의해 이동가능하게 결합되어 있다. 복원부재(35)는 일측이 커버 플레이트(40)에 고정결합되고, 타측이 제1압력판(30)에 고정결합되며, 탄성적으로 변형가능한 재질로 형성된다.
다이어프램(20)은 커버 플레이트(40)의 일측에 리벳(25)에 의해 변형가능하게 결합된다.
다이어프램(20)에 외력이 가해지면 다이어프램(20)이 변형되면서 제1압력판(30)을 마찰재(13)쪽으로 가압하던 힘이 제거되고, 이때 제1압력판(30)이 복원부재(35)에 의해 마찰재(13)로부터 이격되어 동력전달이 차단된다.
커버 플레이트(40)는 구동모터의 회전축(4)에 고정결합되어 일체로 회전하게 된다. 커버 플레이트(40)의 선단에는 제2압력판(50)이 볼트(41)로 고정결합되어 일체로 회전하게 된다. 따라서, 제2압력판(50)과 커버 플레이트(40)는 구동모터의 회전축(4)과 일체로 회전하게 된다.
제2압력판(50)은 제1압력판(30)과 소정간격을 두고 서로 마주보고 구비되고, 제1압력판(30)과 제2압력판(50)의 사이에 마찰재(13)가 구비되어 있다. 따라서, 제2압력판(50)은 제1압력판(30)의 가압시 마찰재(13)와 마찰접촉가능하여 엔진의 동력을 커버 플레이트(40)로 전달하게 된다.
구동모터의 회전축(4)은 중공(5)을 구비하고, 변속기 입력축은 회전축(4)의 중공(5)을 관통하여 허브 플레이트(60)의 허브(61)에 결합된다. 허브(61)에는 변속기 입력축이 스플라인 결합되어 허브 플레이트(60)가 회전하게 되면 변소기 입력축도 일체로 회전하게 된다.
허브 플레이트(60)는 댐핑 유닛에 의해 커버 플레이트(40)의 동력을 전달한다.
댐핑 유닛은 허브 플레이트(60)를 탄성지지하는 댐핑부재(70), 및 커버 플레이트에 고정결합되는 1쌍의 서브 플레이트(71)를 포함하여 구성된다.
1쌍의 서브 플레이트(71)는 허브 플레이트(60)의 양쪽에 소정간격을 두고 구비되어 댐핑부재(70)를 지지한다. 1쌍의 서브 플레이트(71)의 일측에는 댐핑부재(70)를 수용하는 댐퍼수용공(72)이 각각 형성되고, 댐핑부재(70)는 댐퍼수용공(72)에 각각 삽입된다.
댐퍼수용공(72)은 다수개가 서브 플레이트(71)의 원주방향을 따라 서로 소정간격을 두고 형성되고, 댐핑부재(70)는 댐퍼수용공(72)에 각각 삽입된 상태에서 허브 플레이트(60)를 탄성적으로 지지하게 된다. 댐핑부재(70)는 코일형태의 탄성스프링에 한정되지 않고 탄성복원력을 가지는 부재는 모두 가능하다.
허브 플레이트(60)는 1쌍의 서브 플레이트(71) 사이에 구비되어 서브 플레이트(20)에 대하여 상대적으로 회전하게 된다. 허브 플레이트(60)의 일측에는 다수개의 댐퍼관통공(62)이 서브 플레이트(71)의 댐퍼수용공(72)에 대응되게 형성되어 있다. 댐핑부재(70)는 댐퍼관통공(62)을 관통하여 상기 댐퍼수용공(72)에 안착된다. 서브 플레이트(20)가 고정된 상태에서 허브 플레이트(60)가 회전하게 되면 댐핑부재(70)가 탄성적으로 신축변형되면서 허브 플레이트(60)를 탄성적으로 회전지지하게 되고, 그로 인해 동력전달에 따른 충격을 흡수하게 되는 것이다.
본 실시예에 따른 클러치의 동력전달과정을 상술하면,
다이어프램(20)에 외력이 가해지지 않은 경우, 즉 클러치 접속시에는 다이어프램(20)이 제1압력판(30)을 가압하여 마찰재(13)를 제2압력판(50)에 마찰접촉시키게 된다. 이 경우 엔진 출력축(1)의 동력은 디스크 플레이트(11)와 마찰재(13)를 통해 제2압력판(50)에 전달되고, 제2압력판(50)과 함께 커버 플레이트(40)와 서브 플레이트(71)가 일체로 회전하게 된다. 이때, 커버 플레이트(40)와 함께 구동모터의 회전축(4)이 일체로 회전하게 된다.
서브 플레이트(71)가 회전하게 되면 댐핑부재(70)를 탄성적으로 압축시키면서 허브 플레이트(60)를 회전시키게 되고, 최종적으로 허브 플레이트(60)와 함께 변속기 입력축으로 동력이 전달된다.
여기서, 클러치가 접속된 경우에는 구동모터의 회전축(4)과 엔진 출력축(1)이 일체로 회전하게 된다. 따라서, 엔진의 동력으로 차량을 운행하는 경우에는 엔진의 회전력이 구동모터를 회전시켜 구동모터를 발전기로 만들게 된다.
한편, 엔진이 정지된 상태에서 구동모터를 구동시키게 되면 구동모터의 회전력이 엔진 출력축으로 전달되어 엔진을 구동시킬 수 있게 된다.
구동모터측에 큰 하중을 차지하는 댐핑 유닛 등의 대부분의 부품이 일체로 거동가능하게 조립되고, 엔진측에는 디스크 유닛만이 고정결합됨으로써 클러치 접속시 하이브리드 차량의 구동모터측의 관성을 극대화되고, 클러치 단속시에는 엔진측의 관성이 최소화된다. 따라서, 클러치 접속시에는 구동모터에 의해 엔진의 시동을 걸 수 있게 되고, 클러치 단속시에는 클러치의 단속 및 접속력을 극대화할 수 있게 된다. 하이브리드 차량에서 엔진과 함께 동력원으로 사용되는 구동모터로 엔진의 시동을 걸 수 있게 되면 하이브리드 스타트 모터를 대체할 수 있게 되고, 그로 인해 제조비용을 절감할 수 있게 된다.
다이어프램(20)에 외력이 가해지는 경우, 즉 클러치 단속시에는 제1압력판(30)이 복원부재(35)에 의해 마찰재(13)로부터 이격되면서 제2압력판(50)으로 전달되는 엔진 출력축(1)의 동력을 차단하게 된다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10 : 디스크 유닛
11 : 디스크 플레이트
12 : 볼트관통공
13 : 마찰재
15 : 케이싱
20 : 다이어프램
30 : 제1압력판
35 : 복원부재
40 : 커버 플레이트
50 : 제2압력판
60 : 허브 플레이트
61 : 허브
62 : 댐퍼관통공
70 : 댐핑부재
71 : 서브 플레이트
72 : 댐퍼수용공

Claims (9)

  1. 엔진의 동력과 구동모터의 동력을 변속기의 입력축으로 전달하는 하이브리드 차량의 클러치에 있어서,
    엔진의 출력축에 고정결합되는 디스크 유닛;
    다이어프램의 변형동작에 의해 상기 디스크 유닛을 가압하는 제1압력판;
    구동모터의 회전축에 고정결합되는 커버 플레이트;
    상기 커버 플레이트의 일측에 고정결합되고, 상기 제1압력판의 가압시 상기 디스크 유닛과 마찰접촉가능하여 엔진의 동력을 상기 커버 플레이트로 전달하는 제2압력판; 및
    상기 커버 플레이트와 일체로 거동가능하게 구비되고, 변속기의 입력축이 결합되는 허브를 구비한 허브 플레이트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 디스크 유닛은,
    엔진 출력축에 고정결합되는 디스크 플레이트; 및
    상기 디스크 플레이트의 일측에 구비되고, 상기 제1압력판 및 제2압력판과 마찰접촉하는 마찰재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 디스크 플레이트는,
    엔진 출력축에 볼트결합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 다이어프램은,
    상기 커버 플레이트의 일측에 변형가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다이어프램에 외력이 가해진 경우 상기 제1압력판이 마찰재로부터 이격되도록 이동시키는 복원부재;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복원부재는,
    일측이 상기 커버 플레이트에 고정결합되고, 타측이 상기 제1압력판에 고정결합되며, 탄성적으로 변형가능한 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동모터의 회전축은 중공을 구비하고, 상기 변속기 입력축은 상기 회전축의 중공을 관통하여 상기 허브 플레이트의 허브에 결합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 커버 플레이트에 대하여 상기 허브 플레이트를 탄성적으로 회전가능하게 지지하는 댐핑 유닛;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 댐핑 유닛은,
    상기 허브 플레이트를 탄성지지하는 댐핑부재; 및
    상기 커버 플레이트에 고정결합되고, 상기 댐핑부재를 지지하는 서브 플레이트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치.
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