KR102487159B1

KR102487159B1 - 변속기용 더블 클러치 장치

Info

Publication number: KR102487159B1
Application number: KR1020160170787A
Authority: KR
Inventors: 정의희; 박인태; 김종민; 이진우
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2023-01-10
Also published as: CN108223609B; US10316903B2; CN108223609A; KR20180068789A; US20180163791A1

Abstract

변속기용 더블 클러치 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 변속기용 더블 클러치 장치는 변속기 하우징의 내부에서, 엔진 출력축에 동력 연결되는 클러치 하우징과, 상기 클러치 하우징 내부의 반경방향 외측과 내측에 구성되어 각각의 클러치 허브를 통하여 제1, 제2 입력축과 동력 연결되는 아웃터 클러치 및 인너 클러치와, 상기 아웃터 클러치와 인너 클러치에 대응하여 선단이 각각 상기 클러치 하우징의 내측면을 관통하여 배치되는 제1, 제2 작동 피스톤을 포함하여 엔진으로부터 전달되는 회전동력을 상기 아웃터 클러치와 인너 클러치를 통하여 상기 제1, 제2 입력축에 선택적으로 연결하는 변속기용 더블 클러치 장치에 있어서, 상기 변속기 하우징의 내부 일측에 구성되어 상기 제1, 제2 작동 피스톤을 각각 작동 제어하는 더블 슬레이브 실린더; 상기 변속기 하우징의 내벽 일측에 설치되며, 회전축에 피동기어가 설치되는 오일펌프; 중공축으로 이루어져 상기 제2 입력축의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되며, 선단에는 상기 피동기어와 치합되는 구동기어가 구성되는 펌프 구동축; 및 일단부가 상기 제2 작동 피스톤의 반경방향 내측의 내주단과 고정되고, 타단부가 상기 펌프 구동축의 내주 측에 삽입되어 스플라인 결합되는 연결축을 포함한다.

Description

변속기용 더블 클러치 장치{DOUBLE CLUTCH SYSTEM}

본 발명은 변속기용 더블 클러치 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계식 오일펌프의 구동기어를 더블 클러치의 하나의 작동 피스톤과 동력 연결하여 오일펌프의 구동 레이아웃을 효율적으로 구현하는 변속기용 더블 클러치 장치에 관한 것이다.

차량에 있어서의 친환경 기술은 미래 자동차 산업의 생존이 달린 핵심 기술로서, 자동차 메이커들은 환경 및 연비 규제를 달성하기 위한 친환경 자동차 개발에 총력을 기울이고 있다.

미래 자동차 기술은 전기 에너지를 이용하는 전기 자동차(EV : Electric Vehicle), 하이브리드 전기 자동차(HEV : Hybrid Electric Vehicle), 효율과 편의성을 향상시킨 더블 클러치 변속기(DCT : Double Clutch Transmission)를 예로 들 수 있다.

상기 하이브리드 전기 자동차는 2개 이상의 동력원(Power Source)을 사용하는 자동차로서, 여러 가지 방식으로 조합될 수 있는데, 통상적으로 기존 화석 연료를 사용하는 가솔린엔진 또는 디젤엔진과, 전기 에너지에 의하여 구동되는 모터/제너레이터가 혼합(Hybrid)되어 구성된다.

또한, 상기 더블 클러치 변속기는 클러치 2개를 적용하여 홀수단과 짝수단의 변속 시, 번갈아 작동시키면서 변속이 이루어지도록 하는 변속기로서, 상기와 같이 홀수단과 짝수단의 변속을 번갈아 작동시키는 매커니즘은 기존 수동 변속기(MT) 및 자동화 수동 변속기(AMT)의 변속 시의 토크 단절감을 개선할 수 있다.

그런데 이러한 더블 클러치 변속기(DCT)는 각 클러치의 구동을 위한 구동방식이 오일의 리크요소가 많은 피스톤 방식이 적용되어 유압 손실에 따라 효율이 떨어지는 단점이 있다.

또한, 상기 피스톤 방식은 원심력에 의해 제어압에 변화가 발생하여 원심력 보정을 위한 별도의 구조를 적용해야 함으로, 구동 레이아웃의 확보가 어렵다는 단점이 있다.

본 발명의 실시 예는 변속기 하우징의 내부에서, 더블 클러치의 작동 피스톤의 회전력을 입력축 선상에 배치되는 연결축을 통하여 기계식 오일펌프의 구동기어로 전달하도록 구성하여 공간 활용성을 높이면서 기계식 오일펌프의 구동 레이아웃을 효율적으로 구현하는 변속기용 더블 클러치 장치를 제공하고자 한다.

또한, 더블 클러치의 작동을 위한 구동원으로 더블 슬레이브 실린더를 적용하여 클러치 인게이지 하중을 일정하게 유지하고, 오일 누유에 따른 손실을 방지는 변속기용 더블 클러치 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 변속기 하우징의 내부에서, 엔진 출력축에 동력 연결되는 클러치 하우징과, 상기 클러치 하우징 내부의 반경방향 외측과 내측에 구성되어 각각의 클러치 허브를 통하여 제1, 제2 입력축과 동력 연결되는 아웃터 클러치 및 인너 클러치와, 상기 아웃터 클러치와 인너 클러치에 대응하여 선단이 각각 상기 클러치 하우징의 내측면을 관통하여 배치되는 제1, 제2 작동 피스톤을 포함하여 엔진으로부터 전달되는 회전동력을 상기 아웃터 클러치와 인너 클러치를 통하여 상기 제1, 제2 입력축에 선택적으로 연결하는 변속기용 더블 클러치 장치에 있어서, 상기 변속기 하우징의 내부 일측에 구성되어 상기 제1, 제2 작동 피스톤을 각각 작동 제어하는 더블 슬레이브 실린더; 상기 변속기 하우징의 내벽 일측에 설치되며, 회전축에 피동기어가 설치되는 오일펌프; 중공축으로 이루어져 상기 제2 입력축의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되며, 선단에는 상기 피동기어와 치합되는 구동기어가 구성되는 펌프 구동축; 및 일단부가 상기 제2 작동 피스톤의 반경방향 내측의 내주단과 고정되고, 타단부가 상기 펌프 구동축의 내주 측에 삽입되어 스플라인 결합되는 연결축을 포함하는 변속기용 더블 클러치 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 더블 슬레이브 실린더는 상기 제1 작동 피스톤의 내측면에 베어링을 통하여 작동로드가 회전 지지되는 제1 슬레이브 실린더; 및 상기 제2 작동 피스톤의 내측면에 베어링을 통하여 작동로드가 회전 지지되는 제2 슬레이브 실린더로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 오일펌프는 상기 변속기 하우징의 내벽의 외측에 설치되며, 상기 회전축이 상기 내벽을 관통하여 상기 내벽의 내측에서 상기 피동기어와 연결되는 기계식 오일펌프일 수 있다.

또한, 상기 펌프 구동축은 일측이 상기 변속기 하우징의 내벽의 반경방향 내측 단부에 베어링을 통하여 회전 지지될 수 있다.

또한, 상기 연결축은 중공축으로 이루어져 상기 제2 입력축의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치될 수 있다.

또한, 상기 클러치 하우징은 드라이브 디스크를 통하여 엔진 출력축에 동력 연결될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 변속기 하우징의 내부에서, 더블 클러치의 제2 작동 피스톤의 회전력을 입력축 선상에 배치되는 연결축을 통하여 기계식 오일펌프의 구동기어로 전달하도록 구성하여 공간 활용성을 높이면서도 기계식 오일펌프의 구동 레이아웃을 효율적으로 구현할 수 있다.

또한, 더블 클러치의 작동을 위한 구동원으로 더블 슬레이브 실린더를 적용하여 클러치 인게이지 하중을 일정하게 유지하고, 오일 누유에 따른 손실을 방지 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 더블 클러치 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 더블 클러치 장치의 제1 작동도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 더블 클러치 장치의 제2 작동도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 더블 클러치 장치의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 더블 클러치 장치는 기본적으로 엔진 출력축(미도시)으로부터 전달되는 회전동력을 아웃터 클러치(C1)와 인너 클러치(C2)로 이루어지는 더블 클러치를 통하여 2개의 입력축(IS1,IS2)에 선택적으로 연결하여 변속기구(미도시)에 회전동력을 전달한다.

여기서, 상기 2개의 입력축은 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)으로 구분되며, 제1 입력축(IS1)은 상기 변속기구의 홀수 변속단에 회전동력을 전달하고, 제2 입력축(IS2)은 상기 제1 입력축(IS1)의 외주 측에 회전 간섭 없이 설치되어 상기 변속기구의 짝수 변속단에 회전동력을 전달한다.

상기 아웃터 클러치(C1)와 인너 클러치(C2)는 엔진(미도시)의 회전동력을 상기 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)에 각각 선택적으로 전달하는 기능을 갖는다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 더블 클러치 장치는 기본적으로 더블 클러치로 이루어지는 아웃터 클러치(C1)와 인너 클러치(C2)를 내부에 수용하는 클러치 하우징(1), 제1, 제2 클러치 허브(11)(21), 제1, 제2 작동 피스톤(13)(23)을 포함한다.

즉, 상기 클러치 하우징(1)은 드라이브 디스크(3)를 통하여 엔진 출력축(미도시)에 동력 연결되며, 내부에는 반경방향 외측과 내측에 각각 상기 아웃터 클러치(C1)와 인너 클러치(C1)가 구성된다.

그리고 상기 제1, 제2 클러치 허브(11)(21)는 상기 아웃터 클러치(C1)와 인너 클러치(C2)의 각 작동 시, 엔진의 회전동력을 상기 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)에 각각 전달하기 위한 부재이다.

즉, 상기 제1 클러치 허브(11)는 내주단이 상기 제1 입력축(IS1)의 선단부에 스플라인 체결되고, 반경방향의 선단부가 상기 아웃터 클러치(C1)에 연결되며, 상기 제2 클러치 허브(21)는 내주단이 상기 제2 입력축(IS2)의 선단부에 스플라인 체결되고, 반경방향의 선단부가 상기 인너 클러치(C2)에 연결된다.

그리고 상기 제1, 제2 작동 피스톤(13)(23)은 각각 링 형상의 플레이트로 이루어진다. 즉, 상기 제1 작동 피스톤(13)은 상기 아웃터 클러치(C1)에 대응하여 상기 클러치 하우징(1)의 내측면을 관통하여 배치되고, 상기 제2 작동 피스톤(23)은 상기 인너 클러치(C2)에 대응하여 상기 클러치 하우징(1)의 내측면을 관통하여 배치된다.

상기의 구성에서, 상기 아웃터 클러치(C1)와 인너 클러치(C2)는 기존의 더블 클러치와 동일하며, 각각의 클러치 플레이트(P)가 클러치 하우징(1)의 내부에 2단으로 형성된 스플라인부에 스플라인 결합되고, 각각의 클러치 디스크(D)가 각 클러치 플레이트(P) 사이사이에 배치되어 제1, 제2 클러치 허브(11)(21)의 외경부에 스플라인 결합되는 기존의 더블 클러치와 동일한 구성을 갖는다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 더블 클러치 장치는 제1, 제2 슬레이브 실린더(SC1,SC2)로 이루어지는 더블 슬레이브 실린더(S)와, 오일펌프(MOP), 펌프 구동축(S1), 연결축(S2)을 더 포함한다.

상기 제1, 제2 슬레이브 실린더(SC1)(SC2)는 각각 변속기 하우징(H1)의 내벽(H1)의 중심 측에 구성된다.

즉, 상기 제1 슬레이브 실린더(SC1)는 상기 제1 작동 피스톤(13)의 내측면에 베어링(B)을 통하여 작동로드가 회전 지지되어 구성되고, 상기 제2 슬레이브 실린더(SC2)는 상기 제2 작동 피스톤(23)의 내측면에 베어링(B)을 통하여 작동로드가 회전 지지되어 구성된다.

여기서, 상기 제1, 제2 슬레이브 실린더(SC1)(SC2)는 CSC(Concentric Slave Cylinder)가 적용될 수 있다.

상기 오일펌프(MOP)는 기계식 오일펌프로 이루어지며, 상기 변속기 하우징(H)의 내벽(H1) 외측에 설치되며, 상기 오일펌프(MOP)의 회전축(5)은 상기 내벽(H1)을 관통하여 상기 내벽(H1)의 내측에서 피동기어(G2)와 연결된다.

그리고 상기 펌프 구동축(S1)은 중공축으로 이루어져 상기 제2 입력축(IS2)의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되고, 상기 펌프 구동축(S1)의 선단에는 상기 피동기어(G2)와 치합되는 구동기어(G1)가 상기 변속기 하우징(H)의 내벽(H1)의 내측에 구성된다.

이러한 펌프 구동축(S1)은 외주면 일측이 상기 변속기 하우징(H1)의 내벽(H1)의 반경방향 내측 단부에 베어링(B)을 통하여 회전 지지된다.

그리고 상기 연결축(S2)은 중공축으로 이루어져, 상기 제2 입력축(IS2)의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치된다. 또한, 상기 연결축(S2)은 일단부가 상기 제2 작동 피스톤(23)의 반경방향 내측의 내주단과 고정되고, 타단부는 상기 펌프 구동축(S1)의 내주 측에 삽입되어 축방향 거동이 가능하도록 스플라인 결합된다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 더블 클러치 장치의 제1 작동도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 더블 클러치 장치의 제2 작동도이다.

도 2와 도 3을 참조하여 상기한 바와 같은 구성을 갖는 더블 클러치 장치의 작동을 설명한다.

도 2를 참조하면, 먼저, 홀수 변속단 구현을 위해 엔진의 회전동력을 제1 입력축(IS1)에 전달하기 위해서는 제1 슬레이브 실린더(SC1)를 구동시킨다.

그러면, 제1 작동 피스톤(13)이 축방향으로 이동하여 아웃터 클러치(C1)를 작동시키고, 이에 따라 엔진의 회전동력이 엔진 출력축과 동력 연결된 드라이브 디스크(3)를 통해 클러치 하우징(1)으로 전달되고, 아웃터 클러치(C1)와 제1 클러치 허브(11)를 통해 제1 입력축(IS1)으로 전달된다.

도 3을 참조하면, 짝수 변속단 구현을 위해 엔진의 회전동력을 제2 입력축(IS2)에 전달하기 위해서는 제2 슬레이브 실린더(SC2)를 구동시킨다.

그러면, 제2 작동 피스톤(23)이 축방향으로 이동하여 인너 클러치(C2)를 작동시키고, 이에 따라 엔진의 회전동력이 엔진 출력축과 동력 연결된 드라이브 디스크(3)를 통해 클러치 하우징(1)으로 전달되고, 인너 클러치(C2)와 제2 클러치 허브(21)를 통해 제2 입력축(IS1)으로 전달된다.

한편, 상기 오일펌프(MOP)의 구동은 상기 아웃터 클러치(C1)와 인너 클러치(C2)의 작동과 상관없이 엔진의 구동 시, 상시 구동된다.

즉, 엔진이 구동하여 엔진 출력축과 동력 연결된 드라이브 디스크(3)에 의해 상기 클러치 하우징(1)이 구동하면, 상기 클러치 하우징(1)과 함께 회전하는 제2 작동 피스톤(23)에 연결된 연결축(S2)이 회전한다.

이에, 상기 연결축(S2)에 스플라인 결합된 펌프 구동축(S1)이 회전하여 구동기어(G1)를 회전시키면, 피동기어(G2)가 회전하면서 오일펌프(MOP)가 구동하게 된다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 더블 클러치 장치는 복잡한 변속기 하우징의 내부에서, 인너 클러치(C2)의 제2 작동 피스톤(23)의 회전력을 제2 입력축(IS2) 선상에 배치되는 연결축(S2)과 펌프 구동축(S1)을 통하여 기계식 오일펌프(MOP)의 구동기어(G1)로 전달하도록 구성하여 공간 활용성을 높이면서도 기계식 오일펌프의 구동 레이아웃을 효율적으로 구현한다.

또한, 아웃터 클러치(C1)와 인너 클러치(C2)의 작동을 위한 구동원으로 제1, 제2 슬레이브 실린더(SC1,SC2)로 이루어지는 더블 슬레이브 실린더(S)를 적용함에 따라 제어오일의 원심력 저항이 없어 클러치 인게이지 하중을 일정하게 유지하고, 오일 누유에 따른 손실을 방지 할 수 있다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 개시하고 있으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명하여 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

1: 클러치 하우징
3: 드라이브 디스크
IS1,IS2: 제1, 제2 입력축
H: 변속기 하우징
C1,C2: 아웃터 클러치, 인너 클러치
SC: 슬레이브 실린더
SC1,SC2: 제1, 제2 슬레이브 실린더
B: 베어링
P: 클러치 플레이트
D: 클러치 디스크
11,21: 제1, 제2 클러치 허브
13,23: 제1, 제2 작동 피스톤
MOP: (기계식) 오일펌프
S1: 펌프 구동축
S2: 연결축
G1: 구동기어
G2: 피동기어

Claims

변속기 하우징의 내부에서, 엔진 출력축에 동력 연결되는 클러치 하우징과, 상기 클러치 하우징 내부의 반경방향 외측과 내측에 구성되어 각각의 클러치 허브를 통하여 제1, 제2 입력축과 동력 연결되는 아웃터 클러치 및 인너 클러치와, 상기 아웃터 클러치와 인너 클러치에 대응하여 선단이 각각 상기 클러치 하우징의 내측면을 관통하여 배치되는 제1, 제2 작동 피스톤을 포함하여 엔진으로부터 전달되는 회전동력을 상기 아웃터 클러치와 인너 클러치를 통하여 상기 제1, 제2 입력축에 선택적으로 연결하는 변속기용 더블 클러치 장치에 있어서,
상기 변속기 하우징의 내부 일측에 구성되어 상기 제1, 제2 작동 피스톤을 각각 작동 제어하는 더블 슬레이브 실린더;
상기 변속기 하우징의 내벽 일측에 설치되며, 회전축에 피동기어가 설치되는 오일펌프;
중공축으로 이루어져 상기 제2 입력축의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되며, 선단에는 상기 피동기어와 치합되는 구동기어가 구성되는 펌프 구동축; 및
일단부가 상기 제2 작동 피스톤의 반경방향 내측의 내주단과 고정되고, 타단부가 상기 펌프 구동축의 내주 측에 삽입되어 스플라인 결합되는 연결축;
을 포함하는 변속기용 더블 클러치 장치.
제1항에 있어서,
상기 더블 슬레이브 실린더는
상기 제1 작동 피스톤의 내측면에 베어링을 통하여 작동로드가 회전 지지되는 제1 슬레이브 실린더; 및
상기 제2 작동 피스톤의 내측면에 베어링을 통하여 작동로드가 회전 지지되는 제2 슬레이브 실린더로 이루어지는 변속기용 더블 클러치 장치.
제1항에 있어서,
상기 오일펌프는
상기 변속기 하우징의 내벽의 외측에 설치되며, 상기 회전축이 상기 내벽을 관통하여 상기 내벽의 내측에서 상기 피동기어와 연결되는 기계식 오일펌프인 것을 특징으로 하는 변속기용 더블 클러치 장치.
제1항에 있어서,
상기 펌프 구동축은
일측이 상기 변속기 하우징의 내벽의 반경방향 내측 단부에 베어링을 통하여 회전 지지되는 것을 특징으로 하는 변속기용 더블 클러치 장치.
제1항에 있어서,
상기 연결축은
중공축으로 이루어져 상기 제2 입력축의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되는 것을 특징으로 하는 변속기용 더블 클러치 장치.
제1항에 있어서,
상기 클러치 하우징은
드라이브 디스크를 통하여 엔진 출력축에 동력 연결되는 것을 특징으로 하는 변속기용 더블 클러치 장치.
변속기 하우징의 내부에서, 엔진으로부터 전달되는 회전동력을 인너 및 아웃터 클러치로 이루어지는 더블 클러치를 통하여 제1, 제2 입력축에 선택적으로 연결하는 변속기용 더블 클러치 장치에 있어서,
상기 변속기 하우징의 내벽 일측에 설치되며, 회전축에 피동기어가 설치되는 오일펌프; 및 중공축으로 이루어져 상기 제2 입력축의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되며, 선단에는 상기 피동기어와 치합되는 구동기어가 구성되는 펌프 구동축을 포함하며,
드라이브 디스크를 통하여 엔진 출력축에 동력 연결되며, 내부에는 반경방향 내,외측에 상기 인너 클러치와 아웃터 클러치가 각각 구성되는 클러치 하우징;
상기 제1, 제2 입력축에 내주단이 각각 스플라인 체결되고, 반경방향 각 선단부가 상기 아웃터 클러치와 인너 클러치에 각각 연결되는 제1, 제2 클러치 허브;
상기 아웃터 클러치와 인너 클러치에 대응하여 선단이 각각 상기 클러치 하우징의 내측면을 관통하여 배치되는 제1, 제2 작동 피스톤;
변속기 하우징의 일측에 구성되어 상기 제1, 제2 작동 피스톤을 각각 작동 제어하는 제1, 제2 슬레이브 실린더;
일단부가 상기 제2 작동 피스톤의 내주단과 고정되고, 타단부가 상기 펌프 구동축의 내주 측에 삽입되어 스플라인 결합되는 연결축;
을 포함하는 변속기용 더블 클러치 장치.
제7항에 있어서,
상기 펌프 구동축은
일측이 상기 변속기 하우징의 내벽의 반경방향 내측 단부에 베어링을 통하여 회전 지지되는 것을 특징으로 하는 변속기용 더블 클러치 장치.
제7항에 있어서,
상기 연결축은
중공축으로 이루어져 상기 제2 입력축의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되는 것을 특징으로 하는 변속기용 더블 클러치 장치.