KR20100124177A - 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치 - Google Patents

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Abstract

자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치가 제공된다. 클러치 장치는 구동축과 연결된 구동 마찰 디스크, 피동축과 연결된 피동 마찰 디스크, 클러치의 맞물림 위치에서 피동 마찰 디스크를 구동 마찰 디스크에 대해 가압하는 누름 부재, 및 클러치의 풀림 위치에 있는 상기 누름 부재를 클러치의 맞물림 위치로 전환시키는 작동 유닛을 포함한다. 작동 유닛은 클러치의 맞물림 위치에 있는 누름 부재가 구동축의 회전방향으로 회전시키려는 힘을 받을 경우 누름 부재가 피동 마찰 디스크를 가압하는 힘이 증가되도록 작용한다.
클러치 장치는 자기강화원리를 이용하기 때문에, 작은 크기의 힘만으로도 클러치를 체결시킬 수 있다.
클러치, 자기강화원리, self-energizing effect, 변속기

Description

자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치{DISK FRICTION CLUTCH APPARATUS USING SELF-ENERGIZING EFFECT}
본 발명은 자기강화원리를 이용한 디스크 클러치 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 차량 등에 사용되는 동력전달장치 중에서 변속기 내부에 위치한 클러치 장치로서 자기강화원리를 이용하여 유압이 아닌 작은 용량의 모터만으로도 클러치를 작동시킬 수 있는 디스크 마찰 클러치 장치에 관한 것이다.
차량용 변속기용 클러치로는 유체 속에 잠긴 채로 작동하는 습식 클러치가 널리 쓰이고 있다. 특히, 자동 변속기 내에서 습식 클러치가 주로 쓰인다. 습식 클러치는 부드러운 변속이 가능하고 윤활 및 냉각이 유리하다는 이점이 있지만, 손실로 인해 효율이 다소 떨어지는 단점이 있다. 다른 방식의 클러치로서 마찰 디스크와 압력판 등으로 이루어지는 디스크 마찰 클러치는 수동 변속기와 자동화 수동 변속기에 많이 적용된다. 이러한 디스크 마찰 클러치에서도 구동을 위해 유압을 이용하는 것이 대부분이다.
최근에는 연비 향상 및 편의성, 구동 효율 등을 향상시키기 위해, 기존의 무단 변속기를 개선하려는 노력과 함께 수동 및 자동 변속기의 장점을 결합한 듀얼 클러치 변속기 및 자동화 수동 변속기 등의 개발 및 활용이 활발히 이루어지고 있다. 그러나, 새로운 유형의 변속기들은 연비 효율이 향상된다는 이점이 있지만, 변속 시간이 늘어나 체결 성능이 악화되고 변속감이 나빠지는 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하는 방법은 크게 2가지로 나눌 수 있다: 첫번째는 변속기를 제어하는 효과적인 제어 알고리즘을 개발하는 것이며, 다른 한가지 방법은 클러치의 메커니즘을 향상시켜는 것이다.
한편, 이러한 새로운 유형의 변속기들은 구동 방식으로서 대부분 유압을 이용하며, 일부만이 모터를 이용하고 있다. 유압 장치를 이용하는 경우, 장치의 구조가 복잡해지고 비용이 증가한다는 단점이 있다. 유압을 주로 이용하는 이유는 상대적으로 큰 힘을 낼 수 있기 때문이다. 그러나, 자기강화원리(self-energizing effect)를 이용하면 작은 힘으로도 클러치를 작동시킬 수 있기 때문에, 유압 장치가 아닌 모터를 이용할 수 있다.
미국특허 제7,344,011호에는 클러치의 체결력을 증가시키기 위하여 단순히 쐐기 형상을 갖는 부재의 경사면을 이용하는 자기강화방식의 클러치가 개시되어 있다. 그러나, 이 장치는 접촉면이 서로 맞닿아 마찰이 커지는 단점이 있다. 미국특허 제5,810,141호에는 볼램프(ball ramp)를 이용하는 클러치 구동기가 개시되어 있다. 이 장치에서는 작동 링과 제어 링에 원주 방향으로 경사진 면을 갖는 홈을 형성하고 홈 내부에서 볼이 구르도록 하여 자기강화효과를 제공한다. 이 장치의 작동 을 위해서는 볼이 3-4개 정도 필요한데, 각각의 볼이 올바른 위치에 있지 않을 경우 클러치의 맞물림이 원활하지 않다. 또한, 볼이 경사진 면에 대해 구르면서 또한 동시에 미끄러지기 때문에 클러치 체결력의 정밀한 비례 제어가 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 과제를 해결하고자 하는 것으로서, 변속기의 효율을 높일 수 있는 새로운 구조를 갖는 디스크 마찰 클러치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 유압이 아닌 모터를 구동원으로 이용하여 장치의 구조를 간단하게 하고 클러치의 제작 비용을 줄일 수 있도록 하는 것이다. 특히, 차량에서 일반적으로 사용되는 12V 전력을 이용하는 소형 모터로도 클러치의 체결력을 확보할 수 있는 클러치의 메커니즘을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 본 발명의 과제를 해결하기 위하여, 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치로서, 구동축과 연결되고 구동축에 의해 회전하는 구동 마찰 디스크; 피동축에 대한 축방향 이동이 가능하도록 피동축과 연결되고, 클러치의 맞물림 위치에서 상기 구동 마찰 디스크로부터 토크를 전달받아 피동축으로 전달하는 피동 마찰 디스크; 피동축에 대한 회전운동 및 축방향 이동이 가능하게 피동축과 연결되고, 클러치의 맞물림 위치에서 상기 피동 마찰 디스크를 상기 구동 마찰 디스크에 대해 가압하는 누름 부재; 및 클러치의 풀림 위치에 있는 상기 누름 부재를 제1 회전방향으로 회전 운동시킴과 동시에 및 상기 피동 마찰 디스크를 향하는 축방향으로 이동시켜 상기 누름 부재를 클러치의 맞물림 위치로 전환시키고, 클러치의 맞물림 위치에 있는 상기 누름 부재가 상기 피동 마찰 디스크로부터 상기 제1 회전방향 으로 회전시키려는 힘을 받을 경우 상기 누름 부재가 상기 피동 마찰 디스크를 가압하는 힘이 증가되도록 하는 자기강화 방식의 작동 유닛을 포함하는 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치가 제공된다.
본 발명에 의해 제안된 새로운 클러치 메커니즘은 자기강화원리를 이용하기 때문에, 작은 크기의 힘만으로도 클러치를 체결시킬 수 있다.
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 1 및 도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 디스크 마찰 클러치 장치가 각각 풀림 위치와 맞물림 위치에 있는 상태가 개략적으로 도시되어 있다. 클러치 장치는 구동축(10)과 연결된 하우징(34), 구동 마찰 디스크(32), 피동 마찰 디스크(42), 누름 부재(44), 작동 유닛 및 작동 유닛을 구동시키는 모터(M)을 포함한다. 본 명세서에서, 클러치의 "풀림 위치"라는 용어는 마찰 디스크(42)가 서로 떨어져 토크를 전달하지 않을 경우일 때 클러치 각각의 구성 부재들이 배치된 위치를 의미하고, 클러치의 "맞물림 위치"라는 용어는 마찰 디스크가 서로 맞물려 토크를 전달하는 경우일 때 클러치 각각의 구성 부재들이 배치된 위치를 의미한다.
구동 마찰 디스크(32)는 구동축(10)과 연결되고 구동축(10)과 같은 방향으로 회전한다. 피동 마찰 디스크(42)는 피동축(20)에 대한 축방향 이동이 가능하도록 피동축(20)과 연결된다. 도 1에 도시된 클러치의 풀림 위치에서 피동 마찰 디스크(42)는 구동 마찰 디스크(32)와 떨어진 상태로 유지되고, 도 2에 도시된 클러치의 맞물림 위치에서 피동 마찰 디스크(42)는 구동 마찰 디스크(32)와 맞물려 구동 마찰 디스크(32)로부터 토크를 전달받아 피동축(20)으로 전달한다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 피동축(20)에는 스플라인부(122)가 마련되어 피동 마찰 디스크(42)가 스플라인을 따라 축방향 이동 가능하고 피동축(20)에 토크를 전달할 수 있도록 형성될 수 있다.
누름 부재(44)는 피동축(20)에 대한 회전운동 및 축방향 이동이 가능하게 피동축(20)과 연결된다. 누름 부재(44)는 클러치의 맞물림 위치(도 2 참조)에서 상기 피동 마찰 디스크(42)를 상기 구동 마찰 디스크(32)에 대해 가압한다. 도시된 실시예에서, 누름 부재(44)는 원판 형상을 가지며 피동축(20)에 대해 회전 운동이 가능하도록 피동축(20)과 베어링을 통해 연결된다.
작동 유닛은 도 1에 도시된 바와 같은 클러치의 풀림 위치에 있는 누름 부재(44)를 구동 마찰 디스크(32)와 동일한 회전방향으로 회전 운동시킴과 동시에 피동 마찰 디스크(42)를 향하여 축방향으로 이동시켜 도 2에 도시된 클러치의 맞물림 위치로 전환시킨다. 또한, 작동 유닛은 클러치의 맞물림 위치에서 피동 마찰 디스크(42)가 누름 부재(44)에 구동 마찰 디스크(32)의 회전방향으로 회전시키려는 힘을 인가할 경우, 누름 부재(44)가 피동 마찰 디스크(42)를 가압하는 힘이 증가되도록 한다. 즉, 작동 유닛은 자기강화효과를 갖는다. 본 실시 예에 따른 클러치 장치의 자기강화효과에 대해서는 뒤에서 보다 자세히 설명한다.
작동 유닛은 작동 디스크(52), 제1 및 제2 랙 기어부(54), 피니언(53), 및 모터를 포함하는 구동부를 포함한다.
작동 디스크(52)는 축방향으로 이동할 수 없지만 회전 운동은 가능하도록 피동축(20)과 연결된다. 이를 위해 피동축(20)과 작동 디스크(52) 사이에는 회전 운동은 가능하지만 작동 디스크(52)가 구동 마찰 디스크(32)와 가까워지는 방향으로 이동하지 못하도록 제한하는 스러스트 베어링이 제공된다. 또한, 작동 디스크(52)가 구동 마찰 디스크(32)로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 것을 구속하기 위해 작동 디스크(52) 지지부가 제공된다. 작동 디스크(52) 지지부는 구동 마찰 디스크(32)와 일정한 거리를 두고 배치되고 작동 디스크(52)와 베어링을 매개로 연결된다.
작동 디스크(52)의 누름 부재(44)와 마주보는 면에는 복수개의 제1 랙 기어부(55)가 마련된다. 제1 랙 기어부(55)는 작동 디스크(52)의 중심으로부터 소정의 반경을 갖는 원주 상에 작동 디스크(52)의 표면에 대해 경사진 면을 갖도록 형성된다. 클러치 장치의 안정된 작동을 위하여, 제1 랙 기어부(55)는 3개 이상 마련되는 것이 좋다.
누름 부재(44)의 작동 디스크(52)와 마주보는 면에는 제2 랙 기어부(54)가 마련된다. 제2 랙 기어부(54)는 누름 부재(44)의 중심으로부터 소정의 반경을 갖는 원주 상에 누름 부재(44)의 표면에 대해 경사진 면을 갖도록 형성된다. 제2 랙 기어부(54)의 경사진 면은 제1 랙 기어부(55)의 경사진 면과 평행하도록 형성된다. 제2 랙 기어부(54)는 제1 랙 기어부(55)와 동일한 수만큼 누름 부재(44)의 표면에 제공된다.
작동 디스크(52)에 마련된 제1 랙 기어부(55)와 누름 부재(44)에 마련된 제2 랙 기어부(54)에 의해 형성되는 공간에는 각각 피니언(53)이 배치된다. 각각의 피니언(53)은 제1 및 제2 랙 기어부(54)와 맞물린 상태를 유지한다. 각각의 피니언(53)의 회전 중심축(56)은 누름 부재(44) 또는 작동 디스크(52)의 중심을 향하도록 배치된다. 각각의 피니언(53)은 누름 부재(44) 또는 작동 디스크(52)의 중심에 가까운 쪽 단부의 직경이 먼 쪽 단부의 직경보다 작은 베벨기어의 형상을 갖는다. 이는 피니언(53)이 원주를 따라 배치된 랙 기어부 내에서 회전하기 때문에, 중심에 가까운 쪽 단부의 이동거리와 먼 쪽 단부의 이동거리가 다르기 때문이다.
도 3 및 도 4에는 각각 클러치의 풀림 위치와 맞물림 위치에서 랙 기어부와 피니언(53)의 배치가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 작동 디스크(52)에 마련된 제1 랙 기어부(55)의 경사진 면은, 작동 디스크(52)가 클러치의 풀림 위치에서 클러치의 맞물림 위치로 전환될 때 피니언(53)의 회전축을 작동 디스크(52)로부터 멀어지는 방향으로 이동시키도록 형성된다. 누름 부재(44)에 마련된 제2 랙 기어부(54)의 경사진 면은 전술한 바와 같이 제1 랙 기어부(55)의 경사진 면과 평행하도록 형성된다. 이 경우, 마찬가지로 클러치의 풀림 위치에서 맞물림 위치로 전환될 때, 누름 부재(44)의 표면과 피니언(53)의 회전축 사이의 거리가 증가된다.
작동 디스크(52)가 도 3에 도시된 풀림 위치에서 도 4에 도시된 화살표 방향으로 회전하여 맞물림 위치로 전환되는 경우, 제1 랙 기어부(55)는 피동축(20)으로부터 일정한 거리를 유지하면서 작동 디스크(52)의 회전 방향을 따라 이동한다. 제1 랙 기어부(55)가 이동하면, 이와 맞물린 각 피니언(53)이 제1 랙 기어부(55)의 경사면을 따라 회전한다. 이 때, 피니언(53)의 회전축은 작동 디스크(52)로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 피니언(53)과 맞물린 제2 랙 기어부(54)는 피동축(20)과 일정한 거리를 유지하면서 작동 디스크(52)의 회전 방향과 반대 방향으로 이동한다. 이에 따라, 제2 랙 기어부(54)가 마련된 누름 부재(44)는 작동 디스크(52)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하면서 작동 디스크(52)로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 이 때 누름 부재(44)의 회전 방향은 구동 마찰 디스크(32)의 회전 방향과 동일한 방향이 되도록 설정된다. 이는 자기강화효과를 얻기 위한 것으로, 구체적인 사항은 후술한다.
랙 기어부와 피니언(53)의 기어의 모듈(module)을 충분히 작게 하면 클러치 의 작동이 부드럽게 이루어질 수 있다. 또한, 랙 기어부와 피니언(53)은 기어로 맞물리기 때문에 미끄럼에 의한 오작동을 방지할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 랙 기어부가 누름 부재(44) 또는 작동 디스크(52)의 표면과 소정의 각도(α/2)로 경사진 면을 갖도록 형성되는 것은, 한쪽 랙 기어부가 표면에 마련되고 다른쪽 랙 기어부가 표면에 대해 2배의 각도(α)를 갖도록 형성된 경우와 동일한 방식으로 작용한다. 따라서, 예를 들어, 누름 부재(44) 측의 랙 기어부는 누름 부재(44)의 표면과 평행하게 형성되고, 작동 디스크(52) 측의 랙 기어부의 경사진 면은 2배의 각도(α)를 갖도록 형성될 수도 있다. 그러나, 이 경우 작동 디스크(52)에 마련된 랙 기어부는 작동 디스크(52)의 내부로 더 경사진 면을 갖기 때문에, 이를 수용하기 위해 작동 디스크(52)의 두께가 커져야 한다.
작동 디스크(52)와 누름 부재(44)에서 랙 기어부는 각 부재의 표면에서 안쪽으로 경사진 면을 갖도록 마련된다. 따라서, 각 피니언(53)은 랙 기어부에 의해 지지되어 원심력이 인가되더라도 클러치 장치의 바깥쪽으로 이탈되지 않는다.
한편, 랙 기어부와 피니언(53)은 복수개가 마련되기 때문에, 랙 기어부와 피니언(53)의 기어들이 균일하게 가공되지 않으면, 어느 한 피니언(53)이 다른 피니언(53)과 다른 각도만큼 회전할 수 있다. 이 경우 누름 부재(44)가 피동 마찰 디스크(42)를 가압하는 힘의 크기가 균일하지 않게 되거나 피동축(20)에 불필요한 하중을 인가할 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위하여 각 피니언(53)이 동일한 각도만큼 회전하도록 연동시키는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 제공된 기구적 구조 에 따르면, 각 피니언(53)의 상대 위치가 일정하게 유지되는 경우, 모든 피니언(53)의 회전 각도를 동일하게 연동시킬 수 있다. 이에 따라, 각 피니언(53)의 이동을 연동시키기 위한 피니언(53) 연동부재로서, 피니언(53)의 회전 중심축을 따라 연장되는 피니언 중심축(56) 및 각각의 피니언 중심축(56)을 수용하는 링형 부재(도시되지 않음)가 제공된다. 각 피니언(53)의 중심축(56)은 링형 부재에 의해 수용되어 있기 때문에, 상대 위치가 일정하게 유지된다. 따라서, 어느 한 피니언(53)이 소정의 각도만큼 회전하는 경우 모든 피니언(53)은 동일한 각도만큼 회전하게 된다.
작동 디스크(52)는 모터를 포함하는 구동부에 의해 회전 운동하도록 구동된다. 구동부는 모터, 제1 운동방향 전환기구, 릴리즈 부재(72) 및 릴리즈 부재(72)의 직선운동을 작동 디스크(52)의 회전운동으로 전환시키는 제2 운동방향 전환기구를 포함한다.
제1 운동방향 전환기구는 모터의 축의 회전운동을 직선운동으로 전환시킨다. 예를 들어, 모터 축에는 웜기어가 마련되고, 실린더 형상을 갖는 가이드 블록(82)이 웜기어(182)가 회전하는 경우 모터의 회전축을 따라 직선 운동한다. 가이드 블록(82)은 중공부를 가지며, 중공부의 내면에는 모터 축의 웜기어(182)와 맞물리는 기어열이 형성된다.
릴리즈 부재(72)는 피동축(20) 상에서 축방향 이동이 가능하게 배치되고, 제1 운동방향 전환기구에 의해 축방향을 따라 이동한다. 릴리즈 부재(72)는 피동축(20)을 따라 직선운동을 하기 때문에 부재의 배치상 모터의 웜기어(182)와 직렬 로 연결되기 어렵다. 따라서, 릴리즈 부재(72)은 레버(92)(lever)를 통하여 가이드 블록(82)과 연결된다. 레버(92)의 지지점을 적절히 선정함으로써 가이드 블록(82)의 직선 운동을 증폭시켜 릴리즈 부재(72)로 전달할 수 있다.
제2 운동방향 전환기구는 릴리즈 부재(72)의 축방향 이동을 전달받아 작동 디스크(52)를 회전시킨다. 이를 위해 제2 운동방향 전환기구는 릴리즈 부재(72)와 동일한 방향으로 이동하는 안내핀(62) 및 이 안내핀(62)을 미끄럼 이동 가능하도록 수용하는 홈(64)을 구비한다. 홈(64)은 안내핀(62)의 이동방향에 대해 경사지게 형성되며 작동 디스크(52)와 연동하는 실린더 부재(66)의 표면에 제공된다. 위에서 설명한 바와 같이, 작동 디스크(52)는 피동축(20)의 축방향으로 이동할 수 없고 회전만 가능하기 때문에, 실린더 부재(66)도 축방향으로 이동하지 못하고 피동축(20)에 대한 회전만 가능하다. 안내핀(62)은 피동축(20)을 따라 축방향으로 이동할 수 있으며 릴리즈 부재(72)와 베어링을 매개로 하여 연결되는 안내 부재에 마련된다. 홈(64)이 안내핀(62)에 대해 경사지게 형성되어 있기 때문에, 안내핀(62)이 피동축(20)을 따라 이동하는 경우 실린더 부재(66)는 피동축(20)에 대해 회전하게 된다. 실린더 부재(66)가 회전하면, 실린더 부재(66)와 연동하는 작동 디스크(52)도 같은 방향으로 회전한다.
작동 디스크(52)와 누름 부재(44)는 스프링과 같은 탄성 부재(46)로 연결될 수 있다. 탄성 부재(46)는 클러치가 맞물림 위치에서 풀림 위치로 전환될 때 작동이 보다 쉽게 이루어질 수 있도록 보조한다. 또한, 탄성 부재(46)는 클러치가 맞물림 위치에 있을 때, 누름 부재(44)와 작동 디스크(52) 사이에 적당한 복원력을 인 가하여 누름 부재(44)가 지나치게 회전하지 않도록 하여 클러치가 잠기는 현상을 방지한다.
이하에서 전술한 실시예에 따른 클러치의 작동 방법에 대해 설명한다.
클러치가 도 1에 도시된 풀림 위치에서 도 2에 도시된 맞물림 위치로 전환되는 경우, 가이드 블록(82)은 모터 축의 회전에 따라 도면의 우측 방향으로 이동한다. 가이드 블록(82)의 이동은 레버(92)를 통해 릴리즈 부재(72)로 전달되어 릴리즈 부재(72)가 도면의 좌측 방향으로 이동한다. 릴리즈 부재(72)와 베어링을 통해 연결된 안내 부재 및 이에 마련된 안내핀(62)도 마찬가지로 도면의 좌측 방향으로 이동한다. 안내핀(62)이 도면의 좌측 방향으로 이동하는 경우, 안내핀(62)을 수용하는 홈(64)과 홈(64)이 마련된 실린더 부재(66)는 회전하게 된다. 실린더 부재(66)는 작동 디스크(52)와 연동하므로, 작동 디스크(52)도 실린더 부재(66)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전한다. 작동 디스크(52)의 회전 방향은 도 4에 화살표로 도시되어 있다.
작동 디스크(52)가 회전하는 경우, 제1 랙 기어부(55)가 피동축(20)으로부터 일정한 거리를 유지하면서 이동한다. 이에 따라, 제1 랙 기어부(55)와 맞물리는 피니언(53)이 회전한다. 피니언(53)이 회전하면 피니언(53)과 맞물린 제2 랙 기어부(54)가 역시 피동축(20)으로부터 일정한 거리를 유지하면서 이동한다. 제2 랙 기어부(54)는 누름 부재(44)에 마련되므로, 누름 부재(44)가 제2 랙 기어부(54)의 이동에 따라 회전한다. 한편, 제1 랙 기어부(55) 및 제2 랙 기어부(54)는 각 부재의 표면에 대해 경사진 면을 갖기 때문에, 피니언이 회전함에 따라 누름 부재(44)는 작동 디스크(52)로부터 멀어지는 방향으로 피동축(20)을 따라 이동한다. 누름 부재(44)의 회전 방향 및 이동 방향은 도 4에 도시된 바와 같다.
누름 부재(44)가 피동축(20)을 따라 이동하면 피동 마찰 디스크(42)가 구동 마찰 디스크(32)에 대해 가압된다. 이에 따라, 구동 마찰 디스크(32)로부터 피동 마찰 디스크(42)로 마찰력에 의한 토크가 전달되며, 피동 마찰 디스크(42)와 스플라인 방식으로 연결된 피동축(20)에도 토크가 전달된다.
한편, 피동 마찰 디스크(42)가 회전하면 누름 부재(44)도 같은 방향으로 회전하며, 랙 기어부와 피니언(53)을 통해 맞물린 작동 디스크(52)도 구동축(10)과 같은 방향으로 회전하게 된다. 작동 디스크(52)에는 후술하는 자기강화효과에 의해 누름 부재(44)로부터 멀어지는 방향으로 힘을 받지만 이 방향의 운동은 작동 디스크(52) 지지부에 의해 구속된다. 따라서, 작동 디스크(52)와 작동 디스크(52) 지지부 사이에는 작동 디스크(52)가 원활하게 회전할 수 있도록 베어링이 마련된다. 또한, 작동 디스크(52)가 회전하는 경우 이와 연동하는 홈(64)을 구비하는 실린더 부재(66) 및 홈(64)에 수용된 안내핀(62)을 구비하는 안내 부재도 역시 회전하게 된다. 따라서 안내부재(68)와 릴리즈 부재(72) 사이에도 베어링이 제공된다.
누름 부재(44)에 의해 피동 마찰 디스크(42)가 구동 마찰 디스크(32)에 대해 가압되면, 피동 마찰 디스크(42)는 구동 마찰 디스크(32)에 의해 구동축(10)의 회전 방향으로 토크를 받으며, 피동 마찰 디스크(42)를 가압하고 있는 누름 부재(44)도 같은 방향의 토크를 받게 된다. 누름 부재(44)가 구동축(10)의 회전 방향 으로 토크를 받게 되면, 제2 랙 기어부(54)가 이동하게 되고 순차적으로 피니언(53)과 제1 랙 기어부(55)가 작동된다. 이러한 순차적인 작동에 의해 누름 부재(44)와 작동 디스크(52)의 거리가 증가되어야 하는데, 작동 디스크(52)는 축방향 이동이 구속되어 있기 때문에 누름 부재(44)가 피동 마찰 디스크(42) 쪽으로 이동한다. 이에 따라, 누름 부재(44)가 피동 마찰 디스크(42)를 가압하는 힘이 더 커지게 된다. 즉, 작은 크기의 수직력이 누름 부재(44)에 인가되어 맞물림 위치로 전환되면 부재들의 작용에 의해 이 수직력의 크기가 증가하는 자기강화효과(self-energizing effect)가 발생한다. 따라서, 모터에 의해 상대적으로 작은 크기의 토크가 인가되는 경우라도, 구동 마찰 디스크(32)와 피동 마찰 디스크(42) 사이에는 충분한 크기의 수직력(normal force)이 인가될 수 있다. 마찰 디스크의 재료 특성, 랙 기어부의 경사진 면의 회전각, 초기 위치, 이동 범위 등을 조절하면, 모터의 입력 토크에 대한 출력 토크의 증폭비를 조절할 수 있다.
클러치가 맞물림 위치에서 풀림 위치로 전환되는 경우, 전술한 것과 반대 방향으로 동작이 이루어진다. 즉, 먼저 가이드 블록(82)은 모터 축의 회전에 따라 도면의 좌측 방향으로 이동한다. 이에 따라, 릴리즈 부재(72) 및 안내 부재가 도면의 우측 방향으로 이동한다. 안내 부재의 안내핀(62)이 도면의 우측 방향으로 이동하는 경우, 안내핀(62)을 수용하는 홈(64)이 마련된 실린더 부재(66) 및 작동 디스크(52)는 도 4에 도시된 화살표와 반대 방향으로 회전한다.
작동 디스크(52)가 회전하는 경우, 제1 랙 기어부(55)가 이동하고, 제1 랙 기어부(55)와 맞물리는 피니언(153)이 맞물림 위치로 전환될 때와는 반대 방향으로 회전한다. 피니언(153)이 회전하면 피니언(153)과 맞물린 제2 랙 기어부(54)가 이동하고, 누름 부재(44)가 도 4에 도시된 방향과 반대 방향으로 회전한다. 또한, 누름 부재(44)는 작동 디스크(52)에 가까워지는 방향(도 4에 도시된 방향과 반대 방향)으로 피동축(20)을 따라 이동한다.
누름 부재(44)가 작동 디스크(52)에 가까워지는 방향으로 이동하면 피동 마찰 디스크(42)와 구동 마찰 디스크(32) 사이의 맞물림 상태가 해제되고 더 이상 구동 마찰 디스크(32)로부터 피동 마찰 디스크(42)로 토크가 전달되지 않는다. 탄성 부재(46)는 누름 부재(44)가 작동 디스크(52)로 가까워지는 방향으로 이동하는 것을 보조한다.
클러치가 맞물림 위치에서 풀림 위치로 전환되는 경우에는 비자기강화원리(self-de-energizing effect)가 적용되어 클러치가 잠기지 않고 쉽게 풀리게 된다. 이러한 비자기강화원리에 의해 어느 한 클러치가 풀릴 때 다른 클러치가 맞물리는 듀얼 클러치 변속기에 본 실시 예에 따른 클러치 장치가 적용되면 이점을 극대화할 수 있다. 즉, 맞물림 위치로 전환되는 클러치에만 작동 토크를 인가하면 반대쪽 클러치는 풀림 위치로 전환되기 위한 별도의 힘을 가하지 않아도 쉽게 풀리게 된다.
또한, 본 실시 예에 따른 클러치 장치에서는 클러치가 맞물림 위치로 전환될 때의 누름 부재(44)의 회전 방향과 구동 마찰 디스크(32)의 누름 부재(44)에 대한 상대적인 회전 방향이 동일하여 자기강화효과가 발생하여 클러치의 작동이 강화 되고, 두 부재의 상대적인 회전 방향이 다른 경우에는 비자기강화효과에 의해 클러치가 신속하고 쉽게 풀리게 된다. 따라서, 본 실시 예에 따른 클러치 장치는 구동축(10)이 한쪽 회전 방향으로 회전하는 경우에는 클러치 장치가 맞물림 위치를 유지하여 구동 토크를 전달하고, 구동축(10)이 누름부재에 대해서 상대적으로 반대 방향으로 회전하는 경우에는 클러치 장치가 풀리는 원웨이(one-way) 클러치 역할을 한다.
도 6 및 7에는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스크 마찰 클러치 장치의 풀림 위치 및 맞물림 위치가 각각 도시되어 있다. 클러치 장치는 하우징(134), 구동 마찰 디스크(132), 피동 마찰 디스크(142), 누름 부재(144), 및 작동 유닛과 이를 구동시키는 모터(M)을 포함한다.
구동 마찰 디스크(132)는 구동축(110)과 연결되고 구동축(110)과 같은 방향으로 회전한다. 피동 마찰 디스크(142)는 피동축(120)에 대한 축방향 이동이 가능하도록 피동축(120)과 연결된다. 도 6에 도시된 클러치의 풀림 위치에서 피동 마찰 디스크(142)는 구동 마찰 디스크(132)와 떨어진 상태로 유지되고, 도 7에 도시된 클러치의 맞물림 위치에서 피동 마찰 디스크(142)는 구동 마찰 디스크(132)와 맞물려 구동 마찰 디스크(132)로부터 토크를 전달받아 피동축(120)으로 전달한다. 예를 들어, 피동축(120)에는 스플라인부(122)(도시되지 않음)가 마련되어 피동 마찰 디스크(142)가 스플라인을 따라 축방향 이동 가능하고 피동축(120)에 토크를 전달할 수 있도록 형성될 수 있다.
누름 부재(144)는 피동축(120)에 대한 회전운동 및 축방향 이동이 가능하게 피동축(120)과 연결된다. 누름 부재(144)는 클러치의 맞물림 위치(도 7 참조)에서 상기 피동 마찰 디스크(142)를 상기 구동 마찰 디스크(132)에 대해 가압한다. 전술한 실시 예와 마찬가지로, 누름 부재(144)는 원판 형상을 가지며 피동축(120)에 대해 회전 운동이 가능하도록 피동축(120)과 베어링(도시되지 않음)을 통해 연결된다.
작동 유닛은 도 6에 도시된 클러치의 풀림 위치에 있는 누름 부재(144)를 구동 마찰 디스크(132)와 동일한 회전방향으로 회전 운동시킴과 동시에 피동 마찰 디스크(142)를 향하여 축방향으로 이동시켜 도 7에 도시된 클러치의 맞물림 위치로 전환시킨다. 또한, 작동 유닛은 자기강화효과를 갖는다. 즉, 클러치의 맞물림 위치에서 피동 마찰 디스크(142)가 누름 부재(144)에 구동 마찰 디스크(132)의 회전방향으로 회전시키려는 힘을 인가할 경우, 누름 부재(144)가 피동 마찰 디스크(142)를 가압하는 힘이 증가되도록 한다.
작동 유닛은 작동 디스크(152), 작동 디스크(152)와 연결된 다리부를 갖는 비구형 피니언(153), 제1 및 제2 랙 기어부(154), 및 모터를 포함하는 구동부를 포함한다.
작동 디스크(152)는 축방향으로 이동 가능하도록 피동축(120)과 연결된다. 이를 위해 피동축(120)과 작동 디스크(152) 사이에는 스플라인부(122)가 제공된다. 작동 디스크(152)의 중심으로부터 소정의 반경을 갖는 원주 상으로부터 누름 부재(144)를 향하여 복수개의 다리부가 연장되고 각각의 다리부에는 비구형 피니 언(153)이 연결된다. 클러치 장치의 안정된 작동을 위하여, 비구형 피니언(153)은 3개 이상 마련되는 것이 좋다. 본 실시 예에서는 4개의 비구형 피니언(153)이 제공된다.
클러치 하우징은 구동 마찰 디스크(132), 피동 마찰 디스크(142) 및 비구형 피니언(153)을 수용한다. 또한, 하우징의 피동측 내면, 즉, 누름 부재(144)와 마주보는 면에는 각각의 비구형 피니언(153)과 맞물리는 복수개의 제1 랙 기어부(155)가 제공된다. 하우징의 구동측 내면은 구동 마찰 디스크(132)를 지지한다. 따라서, 하우징의 구동측 내면과 피동측 내면에 의해 구동 마찰 디스크(132)와 제1 랙 기어부(155)의 거리는 일정하게 유지될 수 있다.
도 8에는 하우징의 피동측 내면이 도시되어 있다. 하우징의 피동측 내면에는 비구형 피니언(153)의 다리부가 통과할 수 있도록 개구부가 제공된다. 본 실시예에서는 비구형 피니언(153)이 4개이기 때문에 4개의 개구부가 도시되어 있다. 비구형 피니언(153)은 예를 들어 타원 형상의 단면을 갖는다. 비구형 피니언(153)은 클러치의 풀림 위치에서의 제1 및 제2 랙 기어부(154) 사이의 간격이 클러치의 맞물림 위치에서의 랙 기어부 사이의 간격보다 작도록 배치된다.
누름 부재(144)의 제1 랙 기어부(155)와 마주보는 면에는 제2 랙 기어부(154)가 마련된다. 제2 랙 기어부(154)는 누름 부재(144)의 중심으로부터 소정의 반경을 갖는 원주 상에 마련되며, 각각 비구형 피니언(153) 기어와 맞물린다. 제2 랙 기어부(154)는 제1 랙 기어부(155)와 동일한 수만큼 누름 부재(144)의 표면에 제공된다.
비구형 피니언(153)은 하우징의 피동측 내면에 마련된 제1 랙 기어부(155)와 누름 부재(144)에 마련된 제2 랙 기어부(154) 사이의 공간에 배치된다. 각각의 피니언(153)은 제1 및 제2 랙 기어부(154)와 맞물린 상태를 유지한다. 도 9에는 비구형 피니언(153)이 제1 및 제2 랙 기어부(154)와 맞물린 상태로 양자 사이의 공간에 배치된 상태가 도시되어 있다.
작동 디스크(152)가 도 6에 도시된 풀림 위치에서 축방향을 따라 도면의 좌측 방향으로 이동하여 도 7에 도시된 맞물림 위치로 전환되는 경우, 비구형 피니언(153)은 제1 랙 기어부(155)를 따라 소정 각도만큼 회전한다. 즉, 비구형 피니언(153)은 작동 디스크(152)와 다리부로 연결되어 있기 때문에 작동 디스크(152)가 구동 마찰 디스크(132) 방향으로 이동하는 경우 다리부를 통해 연결된 비구형 피니언(153)이 회전하게 된다. 비구형 피니언(153)이 회전하면 제2 랙 기어부(154)가 마련된 누름 부재(144)는 회전하면서 제1 랙 기어부(155), 즉, 하우징의 피동측 내면으로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 즉, 비구형 피니언(153)이 회전하면 이와 맞물린 제2 랙 기어부(154)가 이동하게 되고, 제2 랙 기어부(154)의 이동에 따라 누름 부재(144)가 회전하게 된다. 이 때 누름 부재(144)의 회전 방향은 구동 마찰 디스크(132)의 회전 방향과 동일한 방향이 되도록 설정된다. 또한, 비구형 피니언(153)이 회전하면 피니언(153)의 직경이 긴 쪽이 랙 기어부와 접촉하게 되므로, 누름 부재(144)는 제1 랙 기어부(155)가 마련된 하우징의 피동측 내면으로부터 멀어지는 방향으로 이동하게 된다. 랙 기어부와 피니언(153)은 기어로 맞물리기 때문에 미끄럼에 의한 오작동을 방지할 수 있다.
작동 디스크(152)는 모터를 포함하는 구동부에 의해 회전 운동하도록 구동된다. 구동부는 모터, 운동방향 전환기구 및 릴리즈 부재(172)를 포함한다.
운동방향 전환기구는 모터의 축의 회전운동을 직선운동으로 전환시킨다. 예를 들어, 모터에 의해 회전하는 웜기어(182)가 마련되고, 피동축(120)을 따라 축방향 이동이 가능한 가이드 블록(82)이 웜기어(182)가 회전하는 경우 웜기어(182)를 따라 직선 운동한다.
릴리즈 부재(172)는 피동축(120) 상에서 축방향 이동이 가능하게 배치되고, 운동방향 전환기구에 의해 축방향을 따라 이동한다. 예를 들어, 릴리즈 부재(172)는 가이드 블록(82)과 연결된다.
하우징의 피동측 내면과 누름 부재(144)는 스프링과 같은 탄성 부재(146)로 연결될 수 있다. 탄성 부재(146)는 클러치가 맞물림 위치에서 풀림 위치로 전환될 때 풀림 동작이 보다 쉽게 이루어질 수 있도록 보조한다. 또한, 탄성 부재(146)는 클러치가 맞물림 위치에 있을 때, 누름 부재(144)에 적당한 복원력을 인가하여 클러치가 잠기는 현상을 방지한다.
이하에서 전술한 실시 예에 따른 클러치의 작동 방법에 대해 설명한다.
클러치가 도 6에 도시된 풀림 위치에서 도 7에 도시된 맞물림 위치로 전환되는 경우, 릴리즈 부재(172)는 구동 마찰 디스크(132) 쪽으로 이동한다. 릴리즈 부재(172)와 베어링을 통해 연결된 작동 디스크(152)도 릴리즈 부재(172)와 동일한 방향으로 이동한다.
작동 디스크(152)가 이동하는 경우, 작동 디스크(152)와 다리부에 의해 연결된 비구형 피니언(153)이 제1 랙 기어부(155)를 따라 회전한다. 또한, 비구형 피니언(153)이 회전하면 피니언(153)과 맞물린 제2 랙 기어부(154)가 피동축(120)으로부터 일정한 거리를 유지하면서 이동한다. 제2 랙 기어부(154)는 누름 부재(144)에 마련되므로, 누름 부재(144)가 제2 랙 기어부(154)의 이동에 따라 회전한다. 한편, 비구형 피니언(153)이 회전함에 따라 랙 기어부들과 접촉하는 피니언(153)의 직경이 증가하고, 이에 따라 누름 부재(144)는 하우징의 피동측 내면으로부터 멀어지는 방향, 즉, 구동 마찰 디스크(132) 방향으로 피동축(120)을 따라 이동한다.
누름 부재(144)가 피동축(120)을 따라 이동하면 피동 마찰 디스크(142)가 구동 마찰 디스크(132)에 대해 가압된다. 이에 따라, 구동 마찰 디스크(132)로부터 피동 마찰 디스크(142)로 마찰력에 의한 토크가 전달되며, 피동 마찰 디스크(142)와 스플라인 방식으로 연결된 피동축(120)에도 토크가 전달된다.
한편, 피동 마찰 디스크(142)가 회전하면 누름 부재(144)도 같은 방향으로 회전하며, 제2 랙 기어부(154)가 이동한다. 또한, 제2 랙 기어부(154)가 이동하면 이와 순차적으로 맞물린 비구형 피니언(153)과 제1 랙 기어부(155)도 이동한다. 따라서, 제1 랙 기어부(155)가 마련된 하우징은 구동축(110)과 동일한 방향으로 회전한다. 또한, 비구형 피니언(153)과 연결된 작동 디스크(152)도 구동축(110)과 같은 방향으로 회전하게 된다. 따라서, 작동 디스크(152)와 릴리즈 부재(172) 사이에는 작동 디스크(152)가 원활하게 회전할 수 있도록 베어링이 마련된다. 또한, 구동 마찰 디스크(132)를 지지하는 하우징의 구동측 내면과 구동 마찰 디스크(132) 사이에 도 베어링(도시되지 않음)이 마련된다.
누름 부재(144)에 의해 피동 마찰 디스크(142)가 구동 마찰 디스크(132)에 대해 가압되면, 피동 마찰 디스크(142)는 구동 마찰 디스크(132)에 의해 구동축(110)의 회전 방향으로 토크를 받으며, 피동 마찰 디스크(142)를 가압하고 있는 누름 부재(144)도 같은 방향의 토크를 받게 된다. 누름 부재(144)가 구동축(110)의 회전 방향으로 토크를 받게 되면, 제2 랙 기어부(154)가 이동하게 되고 비구형 피니언(153)이 회전한다. 비구형 피니언(153)은 풀림 상태에서 가장 작은 직경으로 랙 기어부과 접촉하고 회전함에 따라 직경이 증가한다. 따라서, 비구형 피니언(153)이 회전하면 제1 랙 기어부(155)는 누름 부재(144)로부터 멀어지는 방향으로 이동해야 한다. 그러나, 제1 랙 기어부(155)는 하우징의 피동측 내면에 마련되어 축방향 이동이 구속되어 있기 때문에 누름 부재(144)가 피동 마찰 디스크(142) 쪽으로 이동한다. 이에 따라, 누름 부재(144)가 피동 마찰 디스크(142)를 가압하는 힘이 더 커지게 되어 자기강화효과(self-energizing effect)가 발생한다. 따라서, 모터에 의해 상대적으로 작은 크기의 토크가 인가되는 경우라도, 구동 마찰 디스크(132)와 피동 마찰 디스크(142) 사이에는 충분한 크기의 수직력(normal force)이 인가될 수 있다.
클러치가 맞물림 위치에서 풀림 위치로 전환되는 경우, 전술한 것과 반대 방향으로 동작이 이루어진다. 즉, 먼저 릴리즈 부재(172)는 모터 축의 회전에 따라 구동 마찰 디스크(132)로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 이에 따라, 릴리즈 부 재(172)와 연결된 작동 디스크(152)도 구동 마찰 디스크(132)로부터 멀어지는 방향으로 이동한다.
작동 디스크(152)와 다리부를 통해 연결된 비구형 피니언(153)은 직경이 작아지는 방향으로 회전한다. 비구형 피니언(153)이 회전하면 피니언(153)과 맞물린 제2 랙 기어부(154)가 이동하고, 누름 부재(144)가 맞물림 위치로 전환될 때와는 반대 방향으로 회전한다. 또한, 누름 부재(144)는 하우징의 피동측 내면에 가까워지는 방향으로 피동축(120)을 따라 이동한다.
누름 부재(144)가 하우징의 피동측 내면(57)에 가까워지는 방향으로 이동하면 피동 마찰 디스크(142)와 구동 마찰 디스크(132) 사이의 맞물림 상태가 해제되고 더 이상 구동 마찰 디스크(132)로부터 피동 마찰 디스크(142)로 토크가 전달되지 않는다. 탄성 부재(146)는 누름 부재(144)가 작동 디스크(152)로 가까워지는 방향으로 이동하는 것을 보조한다.
클러치가 맞물림 위치에서 풀림 위치로 전환되는 경우에는 비자기강화원리(self-de-energizing effect)가 적용되어 클러치가 잠기지 않고 쉽게 풀리게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 클러치 장치를 도시한 예시도,
도 3 및 도 5는 본 발명의 자기강화를 일으키는 기어부를 나타낸 예시도,
도 5는 본 발명의 자기강화원리 구조를 나타낸 예시도,
도 6 및 도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 클러치 장치를 도시한 예시도,
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 클러치 장치의 하우징의 정면 형상을 나타낸 예시도,
도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 클러치 장치의 자기강화를 일으키는 기어부를 나타낸 예시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
M: 모터 10: 구동축
20: 피동축 22: 스플라인부
32: 구동마찰 디스크 34: 하우징
42: 피동축 마찰디스크 44: 누름부재
46: 탄성부재 52: 작동디스크
53: 피니언 54: 제2 랙 기어부
55: 제1 랙 기어부 56: 피니언 중심축
57: 작동 디스크 지지부 58: 베어링
59: 베어링 62: 안내핀
64: 홈 66: 실린더 부재
68: 안내부재 69: 베어링
72: 릴리즈 부재 82: 가이드 블록
92: 레버
110: 구동축 111: 베어링
120: 피동축 121: 베어링
122: 스플라인부 131: 하우징
132: 구동마찰 디스크 142: 피동마찰 디스크
144: 누름부재 146: 탄성부재
152: 작동디스크 153: 기어 및 다리부
154: 제2 랙 기어부 155: 제1 랙 기어부
156: 중심축 157: 피동측 내면
159: 베어링 168: 베어링
169: 베어링 172: 릴리즈 부재
182: 웜기어

Claims (16)

  1. 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치로서,
    구동축과 연결되고 구동축에 의해 회전하는 구동 마찰 디스크;
    피동축에 대한 축방향 이동이 가능하도록 피동축과 연결되고, 클러치의 맞물림 위치에서 상기 구동 마찰 디스크로부터 토크를 전달받아 피동축으로 전달하는 피동 마찰 디스크;
    피동축에 대한 회전운동 및 축방향 이동이 가능하게 피동축과 연결되고, 클러치의 맞물림 위치에서 상기 피동 마찰 디스크를 상기 구동 마찰 디스크에 대해 가압하는 누름 부재; 및
    클러치의 풀림 위치에 있는 상기 누름 부재를 제1 회전방향으로 회전 운동시킴과 동시에 및 상기 피동 마찰 디스크를 향하는 축방향으로 이동시켜 상기 누름 부재를 클러치의 맞물림 위치로 전환시키고, 클러치의 맞물림 위치에 있는 상기 누름 부재가 상기 피동 마찰 디스크로부터 상기 제1 회전방향으로 회전시키려는 힘을 받을 경우 상기 누름 부재가 상기 피동 마찰 디스크를 가압하는 힘이 증가되도록 하는 자기강화 방식의 작동 유닛
    을 포함하는 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 작동 유닛은,
    상기 피동축에 대해 축방향 이동은 구속되고 회전 운동은 가능하도록 연결되는 작동 디스크;
    상기 작동 디스크의 중심으로부터 소정의 반경을 갖는 원주 상에 상기 작동 디스크의 상기 누름 부재와 마주보는 면에 대해 경사진 면을 갖도록 마련되는 복수개의 제1 랙 기어부;
    상기 제1 랙 기어부와 각각 맞물려 상기 제1 랙 기어부의 경사진 면을 따라 이동하는 복수개의 피니언;
    상기 누름 부재의 중심으로부터 소정의 반경을 갖는 원주 상에 상기 누름 부재의 상기 작동 디스크와 마주보는 면에 대해 경사진 면-이 경사진 면은 상기 1 랙 기어부의 경사진 면과 평행하게 배치됨-을 갖도록 마련되며, 각각 상기 피니언 기어와 맞물리는 복수개의 제2 랙 기어부; 및
    상기 작동 디스크를 회전 운동하도록 하는 구동부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 구동부는,
    회전하는 축을 구비하는 모터;
    상기 모터의 축의 회전운동을 직선운동으로 전환시키는 제1 운동방향 전환기구;
    피동축 상에서 축방향 이동이 가능하게 배치되고, 상기 제1 운동방향 전환기구에 의해 축방향 이동하는 릴리즈 부재; 및
    상기 릴리즈 부재의 축방향 이동을 전달받아 상기 작동 디스크를 회전 운동시키는 제2 운동방향 전환기구
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수개의 피니언이 각각의 상기 제1 랙 기어부의 경사진 면을 따라 동시에 이동하도록 연동시키는 피니언 연동부재
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 피니언 연동부재는,
    각각의 상기 피니언의 회전 중심축을 따라 연장되는 피니언 중심축; 및
    각각의 상기 피니언 중심축을 수용하는 링형 부재
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 작동 유닛은,
    상기 피동축에 대해 축방향 이동이 가능하도록 연결되는 작동 디스크;
    상기 작동 디스크의 중심으로부터 소정의 반경을 갖는 원주 상으로부터 상기 누름 부재를 향하여 연장되는 복수개의 지지부에 각각 연결되는 복수개의 비구형 피니언 기어;
    상기 누름 부재와 마주보도록 마련되며 상기 구동 마찰 디스크와 일정한 거리를 유지하도록 배치되고, 각각의 상기 비구형 피니언 기어와 맞물리는 복수개의 제1 랙 기어부;
    상기 누름 부재의 상기 제1 랙 기어부와 마주보는 면에 상기 누름 부재의 중심으로부터 소정의 반경을 갖는 원주 상에 마련되며, 각각 상기 비구형 피니언 기어와 맞물리는 복수개의 제2 랙 기어부; 및
    상기 작동 디스크를 피동축 상에서 축방향 이동하도록 하는 구동부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 구동부는,
    회전하는 축을 구비하는 모터;
    상기 모터의 축의 회전운동을 직선운동으로 전환시키는 제1 운동방향 전환기구; 및
    피동축 상에서 축방향 이동이 가능하고 상기 작동 디스크와 독립적으로 회전 운동 가능하게 배치되고, 상기 제1 운동방향 전환기구에 의해 축방향 이동하여 상기 작동 디스크를 축방향 이동시키는 릴리즈 부재
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수개의 비구형 피니언이 각각의 상기 제1 랙 기어부를 따라 동시에 이동하도록 연동시키는 피니언 연동부재
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 피니언 연동부재는,
    각각의 상기 피니언의 회전 중심축을 따라 연장되는 피니언 중심축; 및
    각각의 상기 피니언 중심축을 연결하는 연결 부재
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러 치 장치.
  10. 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치로서,
    구동축과 연결되고 구동축에 의해 회전하는 구동 마찰 디스크;
    피동축에 대한 축방향 이동이 가능하도록 피동축과 연결되고, 클러치의 맞물림 위치에서 상기 구동 마찰 디스크로부터 토크를 전달받아 피동축으로 전달하는 피동 마찰 디스크;
    피동축에 대한 회전운동 및 축방향 이동이 가능하게 피동축과 연결되고, 클러치의 맞물림 위치에서 상기 피동 마찰 디스크를 상기 구동 마찰 디스크에 대해 가압하는 누름 부재;
    상기 피동축에 대해 축방향 이동은 구속되고 회전 운동은 가능하도록 연결되는 작동 디스크;
    상기 작동 디스크의 중심으로부터 소정의 반경을 갖는 원주 상에 상기 작동 디스크의 상기 누름 부재와 마주보는 면에 대해 경사진 면을 갖도록 마련되는 복수개의 제1 랙 기어부;
    상기 제1 랙 기어부와 각각 맞물려 상기 제1 랙 기어부의 경사진 면을 따라 이동하는 복수개의 피니언;
    상기 누름 부재의 중심으로부터 소정의 반경을 갖는 원주 상에 상기 누름 부재의 상기 작동 디스크와 마주보는 면에 대해 경사진 면-이 경사진 면은 상기 1 랙 기어부의 경사진 면과 평행하게 배치됨-을 갖도록 마련되며, 각각 상기 피니언과 맞물리는 복수개의 제2 랙 기어부; 및
    클러치의 풀림 위치에서 클러치의 맞물림 위치로 전환할 때, 상기 작동 디스크를 구동축의 회전방향과 반대 방향으로 회전 운동하도록 하는 구동부
    를 포함하는 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 랙 기어부의 경사진 면은 상기 작동 디스크의 표면으로부터 내부를 향하도록 경사지고, 상기 제2 랙 기어부의 경사진 면은 상기 누름 부재의 표면으로부터 내부를 향하도록 경사지는
    것을 특징으로 하는 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 구동부는,
    회전하는 축을 구비하는 모터;
    상기 모터의 축의 회전운동을 직선운동으로 전환시키는 제1 운동방향 전환기구;
    피동축 상에서 축방향 이동이 가능하게 배치되고, 상기 제1 운동방향 전환기구에 의해 축방향 이동하는 릴리즈 부재; 및
    상기 릴리즈 부재의 축방향 이동을 전달받아 상기 작동 디스크를 회전 운동시키는 제2 운동방향 전환기구
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    각각의 상기 피니언의 회전 중심축을 따라 연장되는 피니언 중심축; 및
    각각의 상기 피니언 중심축을 수용하고 상기 누름 부재와 상기 작동 디스크 사이에 배치되는 링형 부재
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치.
  14. 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치로서,
    구동축과 연결되고 구동축에 의해 회전하는 구동 마찰 디스크;
    피동축에 대한 축방향 이동이 가능하도록 피동축과 연결되고, 클러치의 맞물림 위치에서 상기 구동 마찰 디스크로부터 토크를 전달받아 피동축으로 전달하는 피동 마찰 디스크;
    피동축에 대한 회전운동 및 축방향 이동이 가능하게 피동축과 연결되고, 클 러치의 맞물림 위치에서 상기 피동 마찰 디스크를 상기 구동 마찰 디스크에 대해 가압하는 누름 부재;
    상기 피동축에 대해 축방향 이동이 가능하도록 연결되는 작동 디스크;
    상기 작동 디스크의 중심으로부터 소정의 반경을 갖는 원주 상으로부터 상기 누름 부재를 향하여 연장되는 복수개의 지지부에 각각 연결되는 복수개의 비구형 피니언;
    상기 누름 부재와 마주보도록 마련되며 상기 구동 마찰 디스크와 일정한 거리를 유지하도록 배치되고, 각각의 상기 비구형 피니언와 맞물리는 복수개의 제1 랙 기어부;
    상기 누름 부재의 상기 제1 랙 기어부와 마주보는 면에 상기 누름 부재의 중심으로부터 소정의 반경을 갖는 원주 상에 마련되며, 각각 상기 비구형 피니언 기어와 맞물리는 복수개의 제2 랙 기어부; 및
    클러치가 풀림 위치에서 맞물림 위치로 전환될 때, 상기 작동 디스크를 피동축 상에서 상기 구동 마찰 디스크를 향하여 축방향 이동시키는 구동부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 구동부는,
    회전하는 축을 구비하는 모터;
    상기 모터의 축의 회전운동을 직선운동으로 전환시키는 제1 운동방향 전환기구; 및
    피동축 상에서 축방향 이동이 가능하고 상기 작동 디스크와 독립적으로 회전 운동 가능하게 배치되고, 상기 제1 운동방향 전환기구에 의해 축방향 이동하여 상기 작동 디스크를 축방향 이동시키는 릴리즈 부재
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치.
  16. 청구항 14에 있어서,
    각각의 상기 비구형 피니언의 회전 중심축을 따라 연장되는 피니언 중심축; 및
    각각의 상기 피니언 중심축을 연결하여 비구형 피니언의 상대 위치가 일정하게 유지되도록 하는 연결 부재
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치.
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