KR101953719B1

KR101953719B1 - 전동식 구동 장치의 다판클러치 조작 장치

Info

Publication number: KR101953719B1
Application number: KR1020170178536A
Authority: KR
Inventors: 최수길
Original assignee: 주식회사 인팩
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-03-05

Abstract

본 발명은 전동식 구동 장치의 다판 클러치 조작 장치에 관한 것으로, 피스톤과 다판클러치의 사이에 접시스프링이 압축 상태로 설치되고, 접시스프링이 지지부재에 의해 지지된다. 접시스프링이 지렛대와 같이 작용하므로 보다 작은 힘으로 접시스프링을 조작하여 다판클러치를 해제할 수 있다.

Description

전동식 구동 장치의 다판클러치 조작 장치{Multi-plate clutch operating device of electric drive system}

본 발명은 전동식 구동 장치의 다판클러치 조작 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전동식 구동 장치에서 동력 전달을 단속하기 위한 다판클러치를 연결 및 해제시키기 위한 다판클러치 조작 장치에 관한 것이다.

차량용 AWD(All Wheel Drive) 시스템을 구성하기 위한 한 가지 방식으로서 엔진으로 구동되는 휠을 제외한 나머지 휠에 전동식 구동 장치를 설치하는 방식이 개발되어 있다. 예를 들어 전륜이 엔진으로 구동되는 경우 후륜은 전기 모터로 구동하는 것이다.

전동식 구동 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 모터(미도시)로 회전되는 입력샤프트(10)에 피니언(20)이 치합되고, 그 피니언(20)은 링기어(30)에 치합되며, 피니언(20)에 연결된 캐리어(40)가 출력샤프트(50)에 스플라인 결합된 구조를 포함한다. 출력샤프트(50)는 입력샤프트(10)의 내부를 관통하여 이중 축 구조를 이루고 있다.

상기 링기어(30)와 전동식 구동 장치의 하우징(70) 사이에는 다판클러치(60)가 설치되어 다판클러치(60)의 상태에 따라 링기어(30)의 회전을 구속할 수 있도록 되어 있다.

다판클러치(60)가 연결(engage 상태)되면 링기어(30)의 회전이 구속되므로 입력샤프트(10) 회전시 피니언(20)이 링기어(30)의 내주를 따라 공전하므로 캐리어(40)가 회전하고, 이에 연결된 출력샤프트(50)가 회전됨으로써 모터의 회전력이 휠쪽으로 전달될 수 있다.

반면, 다판클러치(60)가 해제(disengage 상태)되면 링기어(30)가 회전되므로 피니언(20)이 공전할 수 없게 되어 캐리어(40)가 회전되지 않으므로 출력샤프트(50)도 회전되지 않아 모터의 회전력이 휠쪽으로 전달되지 않는다.

상기 다판클러치(60)는 도 2에 도시된 바와 같은 조작 장치에 의해 작동된다. 다판클러치 조작 장치는 피스톤(100)과, 피스톤커버(110), 접시스프링(160)을 포함한다.

피스톤(100)은 일측면이 막힌 원통형 부품으로서 하우징(70)에 마련된 설치공간 내부에 삽입되어 축방향(도면에서 좌우 방향)으로 이동할 수 있도록 설치된다.

피스톤(100)의 내부에는 스냅링(120)으로 축방향 이동이 고정된 피스톤커버(110)가 설치되어 피스톤(100)과의 사이에 압력 공간(100a)을 형성한다.

상기 압력 공간(100a)에는 하우징(70)을 관통하여 형성된 유/공압통로(140)가 연결되어 유압 또는 공압을 인가하거나 인출할 수 있도록 되어 있다.

압력 공간(100a)으로 인가된 유/공압이 누출되지 않도록 피스톤(100)의 외주에 2개 내주에 1개의 쿼드링(150)이 설치되고, 피스톤커버(110)의 외주에도 쿼드링(150)이 설치된다. 또한 피스톤커버(110)의 내주에는 오링(130)이 설치된다.

한편, 피스톤(100)의 후방 공간에는 접시스프링(160)이 설치되는데, 접시스프링(160)은 압축 상태로 설치되어 피스톤(100)을 밀어줌으로써 피스톤(100)이 다판클러치(60)를 가압하여 연결(engage) 상태로 되어 있다. 즉, 다판클러치(60)는 상시 연결(Normal engage) 상태로서 이 상태에서는 링기어(30)의 회전이 구속되므로 전술한 바와 같이 모터의 회전력이 휠쪽으로 전달될 수 있다.

반면, 유/공압통로(140)를 통해 압력 공간(100a)으로 유/공압이 인가되면 피스톤(100)이 접시스프링(160)을 더 압축하면서 후방으로 이동하며, 이에 다판클러치(60)의 연결 상태가 해제(disengage)되어 링기어(30)의 회전이 자유로운 상태가 되므로 모터의 회전력이 휠쪽으로 전달되지 않는 상태가 된다.

상기와 같이 전동식 구동 장치는 평소에 다판클러치(60)가 연결된 상태로서 모터의 회전력을 휠로 전달할 수 있고, 필요에 따라 유/공압을 전달하여 피스톤(100)을 후퇴시킴으로써 다판클러치(60)의 연결 상태를 해제하여 모터의 회전력 전달을 차단할 수 있다.

한편, 종래 기술에 따른 전동식 구동 장치의 다판클러치 조작 장치는, 다판클러치(60) 해제시 피스톤(100)에 작용하는 유/공압만으로 접시스프링(160)을 압축해야만 하므로 피스톤 작동에 힘이 많이 필요하였다.

또한, 피스톤(100)이 피스톤커버(110)를 둘러싸서 양자의 사이에 압력 공간(100a)을 형성하는 구조이기 때문에 피스톤(100)의 크기가 크고, 그에 따라 피스톤(100)의 중량이 증가하는 단점이 있었다.

또한, 압력 공간(100a)의 유/공압 누출 방지를 위해서 쿼드링(150)을 4개나 사용해야만 했으므로 부품수가 많았다.

또한, 하우징(70)에 형성되는 유/공압통로(140)의 출구가 피스톤(100)의 외주면 중간 부분에 대응하는 부분에 위치하기 때문에 피스톤(100)을 하우징(70)의 설치공간에 삽입할 때 일측 쿼드링(150)이 유/공압통로(140)의 출구 테두리에 간섭됨으로써 피스톤(100)의 조립성이 저하되고 쿼드링(150)의 손상이 발생할 우려가 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1800806호(2017.11.17.)

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 보다 작은 힘으로 피스톤을 작동시킬 수 있고, 피스톤의 중량이 감소되고 구조가 단순해지며, 쿼드링의 수가 감소되고, 쿼드링의 손상이 방지되며, 피스톤의 조립성이 개선될 수 있도록 된 전동식 구동 장치의 다판클러치 조작 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하우징과 링기어의 사이에 설치되어 링기어의 회전을 구속하거나 해제함으로써 모터의 회전력을 휠쪽으로 전달하거나 차단하는 다판클러치와, 상기 하우징의 일측에 형성된 설치 공간에 삽입 설치되는 피스톤과, 상기 피스톤과 다판클러치의 사이에 압축 상태로 설치되어 다판클러치를 상시 연결 상태로 유지하는 접시스프링과, 상기 설치 공간의 내주 벽면에 고정 설치되어 접시스프링의 일측부를 지지함으로써 상기 피스톤이 접시스프링의 일측 단부를 밀어 주면 접시스프링이 지렛대와 같이 거동하여 접시스프링의 다판클러치측 단부가 다판클러치로부터 이격되도록 해 주는 지지부재를 포함한다.

상기 피스톤은 내부에 관통홀이 형성된 단순 원판 형상이다.

상기 피스톤의 외주면과 내주면에 각각 쿼드링이 설치된다.

상기 설치 공간의 내주 벽면에 지지부재가 설치 공간 외측으로 이동하는 것을 방지하는 스냅링이 설치된다.

상기 설치 공간의 내측 단부 벽면에 유/공압통로의 출구가 형성된다.

상기 지지부재의 외주측 단부가 둥글게 라운드 형성된다.

상기 지지부재는 접시스프링에서 피스톤측 단부 쪽 보다 다판클러치측 단부 쪽에 가까운 부분을 지지한다.

상기 접시스프링의 양단은 피스톤과 다판클러치의 접촉면에서 멀어지는 방향으로 부드럽게 만곡 형성된다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 접시스프링이 지지부재에 지지되어 지렛대와 같이 작용함으로써 다판클러치의 연결 상태를 해제할 때 피스톤에 작용하는 유/공압의 크기가 감소될 수 있다. 즉, 보다 작은 힘으로 피스톤을 조작하여도 다판클러치의 연결 상태를 해제할 수 있게 된다.

피스톤이 단순 원판 형상으로 형성되어 구조가 단순해지고, 전체적인 사이즈가 감소됨으로써 중량이 감소되는 효과가 있다.

또한, 쿼드링이 피스톤의 내주면과 외주면에 각 1개씩만 설치됨으로써 쿼드링의 수가 감소되어 부품수가 감소되는 효과가 있다. 이와 같이 쿼드링의 수가 감소됨으로써 피스톤 작동시의 마찰력이 감소되어 피스톤의 작동성 개선에 도움이 된다. 즉, 보다 작은 힘으로 피스톤을 작동시키는데 도움이 된다.

또한, 피스톤의 후방 공간에 압력 공간이 형성되고, 피스톤 설치공간의 후방 벽부분에 유/공압통로의 출구가 형성됨으로써 쿼드링과 유/공압통로의 출구 사이에 간섭이 방지되어 쿼드링의 손상이 방지되고 피스톤의 조립성이 개선된다.

상기와 같이 다판클러치 조작 장치의 구조가 단순해지고, 부품수가 감소되며, 중량이 감소되고, 조립성 및 작동성이 개선되는 효과가 있다.

도 1은 전동식 구동 장치의 단면도.
도 2는 도 1의 일부 확대도로서, 종래 기술에 따른 다판클러치 조작 장치의 구성도.
도 3은 도 2의 대응도로서, 본 발명에 따른 다판클러치 조작 장치의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 다판클러치 조작 장치의 작동 상태도로서, (a)는 피스톤 미작동 상태, (b)는 피스톤 작동 상태를 도시한 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

다판클러치 및 그 조작 장치가 설치되는 전동식 구동 장치의 구성은 종래와 동일하므로 도 1을 참조하여 설명하며, 동일한 구성에는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.

입력샤프트(10)와 출력샤프트(50)는 이중 축 구조로서 입력샤프트(10)가 출력샤프트(60)의 외부를 감싸고 있다. 입력샤프트(10)는 도시하지 않은 모터의 로터에 연결되어 모터 작동시 회전된다.

입력샤프트(10)에는 캐리어(40)로 연결된 복수의 피니언(20)이 치합되고, 피니언(20)은 링기어(30)에 치합되며, 캐리어(40)는 출력샤프트(50)에 스플라인 결합되어 있다.

링기어(30)와 전동식 구동 장치의 하우징(70) 사이에는 다판클러치(60)가 설치되어 다판클러치(60)의 작동 상태에 따라 링기어(30)의 회전을 구속하거나 구속 상태를 해제할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(70)에는 다판클러치(60)의 일측에 다판클러치 조작 장치를 설치하기 위한 설치 공간이 형성된다. 설치 공간의 내측 단부는 피스톤(200)과의 사이에 밀폐 공간을 형성하며 유/공압통로(250)를 통해 유/공압을 인가받음으로써 피스톤(200)에 작동 압력을 전달하는 압력 공간으로 작용한다.

본 발명에 따른 전동식 구동 장치의 다판클러치 조작 장치는 피스톤(200), 지지부재(210), 접시스프링(230)을 포함한다.

피스톤(200)은 내부에 원형의 관통홀이 형성된 원판 형상으로 형성되며 내주면과 외주면에 각각 홈이 형성되고, 각 홈에 쿼드링(240)이 삽입 설치된다.

쿼드링(240)은 4개의 돌출부가 있는 형태의 시일링으로 오링에 비해 마찰계수가 낮고 압착율이 적어 마모가 적으며 밀폐 성능 또한 뛰어나서 밀폐가 필요한 운동 부분에 많이 사용된다.

피스톤(200)은 하우징(70)의 설치 공간에 삽입 설치되며, 쿼드링(240)이 설치 공간의 내주면 및 외주면에 밀착되어 상기 압력 공간을 밀폐한다.

상기 압력 공간 즉, 피스톤(200) 설치 공간의 내측 단부면(피스톤(200)의 일측면과 마주보는 면)에는 유/공압통로(250)의 출구가 형성된다.

피스톤(200) 일측의 압력 공간에 유/공압이 인가되지 않은 상태 즉, 피스톤(200)이 피스톤 설치 공간의 내측 벽면에 밀착된 상태에서 피스톤(200)과 다판클러치(60)의 사이에는 접시스프링(230)이 설치된다.

상기 접시스프링(230)은 압축 상태로 설치되어 항상 다판클러치(60)를 가압한다. 따라서 다판클러치(60)는 상시 연결(Normal engage) 상태를 유지하며, 이에 다판클러치(60)에 의해 링기어(30)가 구속되어 피니언(20)이 공전할 수 있으므로 캐리어(40)가 회전되어 출력샤프트(50)가 회전될 수 있다. 즉, 모터의 회전력이 휠 쪽으로 전달될 수 있다.

상기 설치 공간의 내측 원주면에는 원판형(내측에 관통홀이 형성되어 있음)의 지지부재(210)가 설치된다. 지지부재(210)의 바깥쪽으로는 스냅링(220)이 설치되어 지지부재(210)가 설치 공간에서 이탈되지 않도록 한다.

상기 지지부재(210)의 외주측 단부는 접시스프링(230)의 일측면에 접촉되어 있으며 피스톤(200)에 의해 접시스프링(230)의 일측 단부가 가압될 때 접시스프링(230)을 지지하여 접시스프링(230)이 지렛대와 같이 거동할 수 있도록 해 준다.

도면에는 지지부재(210)의 단부를 직각 모서리 형상으로 도시하였으나 둥근 라운드형으로 형성하여 접시스프링(230) 가압시 지지부재(210)와 접시스프링(230) 사이에 슬립이 원활히 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

상기 지지부재(210)의 지지점(S)은 접시스프링(230)에 있어서 피스톤(200)쪽 단부보다 다판클러치(60)쪽 단부쪽에 가깝게 설치된다. 이러한 구조에 의해 피스톤(200)에 의해 접시스프링(230)의 일측 단부가 눌려질 때 지렛대 작용에 의해 타측 단부(다판클러치(60)쪽 단부)가 보다 용이하게 작은 힘으로 들어 올려질 수 있기 때문이다.

접시스프링(230)의 양단부 즉, 피스톤(200)과 다판클러치(60)의 최외측 디스크플레이트에 각각 접촉하는 양측 단부는 대응하는 접촉면(피스톤(200)과 다판클러치(60)의 일측면)으로부터 멀어지는 방향으로 부드럽게 만곡되는 형상으로 형성된다.

따라서, 피스톤(200) 및 다판클러치(60)에 보다 안정적으로 접촉되고, 피스톤(200)에 의해 압축될 때 접촉점 위치의 미세한 이동이 원활히 이루어질 수 있도록 되어 있다.

이제 본 발명의 작용 및 효과를 설명한다.

도 4의 (a)는 유/공압이 인가되지 않은 상태로서 피스톤(200)은 설치 공간의 내측 벽면에 밀착되어 있다. 위에 설명한 바와 같이, 접시스프링(230)은 압축 상태로 설치되므로 일측 단부가 피스톤(200)에 지지된 상태에서 타측 단부가 다판클러치(60)를 가압하여 연결(engage) 상태를 유지하고 있다.

따라서 링기어(30)의 회전이 구속됨으로써 모터의 회전력이 휠쪽으로 전달될 수 있다.

이후 필요에 따라 유/공압통로(250)를 통해 압력 공간으로 유/공압이 인가되면, 도 4의 (b)와 같이, 피스톤(200)이 다판클러치(60)쪽으로 이동하면서 접시스프링(230)의 일측 단부를 눌러 준다.

이때 접시스프링(230)의 일측부가 지지부재(210)에 의해 지지되어 있기 때문에 그 지지점(S)을 중심으로 접시스프링(230)이 회동되어 반대쪽 단부 즉, 다판클러치(60)측 단부가 들어올려져 다판클러치(60)로부터 이격된다.

따라서 다판클러치(60)의 연결 상태가 해제(disengage)되어 링기어(30)가 회전이 자유로운 상태가 되므로 피니언(20)이 헛돌면서(공전 불가) 모터의 회전력 전달이 이루어지지 않게 된다.

상기와 같이, 본 발명에 따른 다판클러치 조작 장치의 접시스프링(230)은 지지부재(210)에 지지되어 지렛대와 같은 거동 및 작용을 한다. 따라서 다판클러치 해제를 위한 접시스프링(230) 조작력(접시스프링의 단부를 밀어주는 힘)의 크기가 감소될 수 있게 된다. 즉, 보다 작은 힘으로 피스톤(200)을 조작하여도 다판클러치(60)의 연결 상태를 해제할 수 있게 된다.

또한, 상기 피스톤(200)이 단순한 원판 형상으로 형성됨으로써 그 구조가 단순할 뿐만 아니라 종래와 같이 피스톤커버(110)을 둘러싸는 부분이 존재하지 않음으로써 전체적인 사이즈가 감소되고, 그와 함께 중량도 감소되는 효과가 있다.

또한, 상기와 같이 피스톤(200)의 형상이 단순화됨으로써 쿼드링(240)이 피스톤(200)의 내주면과 외주면에 각 1개씩만 설치된다. 즉, 종래에 피스톤커버(110)와 피스톤에서 피스톤커버를 둘러싸는 부분의 외측에 설치되던 쿼드링들(2개)이 설치되지 않음으로써 쿼드링(240)의 수가 감소된다. 즉, 부품수가 감소되어 구조가 단순해지고, 중량이 감소되며, 조립이 간편해진다.

또한, 상기와 같이, 쿼드링(240)의 수가 감소됨으로써 피스톤(200) 작동시 마찰력이 감소되어 피스톤(200)의 작동성이 개선된다. 즉, 보다 작은 힘으로 피스톤(200)을 작동시킬 수 있게 된다.

또한, 피스톤(200) 설치 공간의 후방 벽면에 유/공압통로(250)의 출구가 형성됨으로써 피스톤(200) 조립시에 쿼드링(240)과 유/공압통로(250)의 출구 가 서로 간섭되지 않는다. 따라서, 쿼드링(240)의 손상이 방지되고, 피스톤(200)을 설치 공간으로 보다 부드럽게 삽입할 수 있으므로 조립성이 개선된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 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. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 입력샤프트 20 : 피니언
30 : 링기어 40 : 캐리어
50 : 출력샤프트 60 : 다판클러치
70 : 하우징
200 : 피스톤 210 : 지지부재
220 : 스냅링 230 : 접시스프링
240 : 쿼드링 250 : 유/공압통로
S : 지지점

Claims

하우징과 링기어의 사이에 설치되어 링기어의 회전을 구속하거나 해제함으로써 모터의 회전력을 휠쪽으로 전달하거나 차단하는 다판클러치와,
상기 하우징의 일측에 형성된 설치 공간에 삽입 설치되는 피스톤과,
상기 피스톤과 다판클러치의 사이에 압축 상태로 설치되어 다판클러치를 상시 연결 상태로 유지하는 접시스프링과,
상기 설치 공간의 내주 벽면에 고정 설치되어 접시스프링의 일측부를 지지함으로써 상기 피스톤이 접시스프링의 일측 단부를 밀어 주면 접시스프링이 지렛대와 같이 거동하여 접시스프링의 다판클러치측 단부가 다판클러치로부터 이격되도록 해 주는 지지부재
를 포함하는 전동식 구동 장치의 다판 클러치 조작 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 피스톤은 내부에 관통홀이 형성된 단순 원판 형상인 것을 특징으로 하는 전동식 구동 장치의 다판 클러치 조작 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 피스톤의 외주면과 내주면에 각각 쿼드링이 설치된 것을 특징으로 하는 전동식 구동 장치의 다판 클러치 조작 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 설치 공간의 내주 벽면에 지지부재가 설치 공간 외측으로 이동하는 것을 방지하는 스냅링이 설치된 것을 특징으로 하는 전동식 구동 장치의 다판 클러치 조작 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 설치 공간의 내측 단부 벽면에 유/공압통로의 출구가 형성된 것을 특징으로 하는 전동식 구동 장치의 다판 클러치 조작 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 지지부재의 외주측 단부가 둥글게 라운드 형성된 것을 특징으로 하는 전동식 구동 장치의 다판 클러치 조작 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 지지부재는 접시스프링에서 피스톤측 단부 쪽 보다 다판클러치측 단부 쪽에 가까운 부분을 지지하는 것을 특징으로 하는 전동식 구동 장치의 다판 클러치 조작 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 접시스프링의 양단은 피스톤과 다판클러치의 접촉면에서 멀어지는 방향으로 부드럽게 만곡 형성된 것을 특징으로 하는 전동식 구동 장치의 다판 클러치 조작 장치.