KR20150010525A - Dry type self-energizing clutch actuator using differential gear apparatus - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a dry type self-energizing clutch actuator using a differential gear device and, more specifically, to a self-energizing clutch actuator which enables the self-energizing coupling force using a differential gear device to enable an effective clutch coupling of a dry transmission. According to the present invention, the converting process between a rotational motion and a linear motion is not required by realizing the same coupling force using a smaller control input than the actuator of a conventional dry clutch and using directly the rotational motion of a motor to actuate, thereby improving control performance and frictional properties when compared with a clutch coupling method using a conventional self-energizing principle. In addition, the present invention directly controls a pinion gear by replacing a ball ramp with a differential gear device without a work shaft; thereby reducing energy loss caused by friction, and actively controlling a clutch coupling force through self-energizing.

Description

차동기어장치를 이용한 건식 자기강화 클러치 액츄에이터{DRY TYPE SELF-ENERGIZING CLUTCH ACTUATOR USING DIFFERENTIAL GEAR APPARATUS}[0001] DRY TYPE SELF-ENERGIZING CLUTCH ACTUATOR USING DIFFERENTIAL GEAR APPARATUS USING DIFFERENT GEAR DEVICE [0002]

본 발명은 차동기어장치를 이용한 건식 자기강화 클러치 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건식 트랜스미션의 효과적 클러치 체결을 위하여 차동기어장치를 이용해 클러치 체결력이 자기강화 되도록 한 자기강화 클러치 액츄에이터에 관한 것이다.Field of the Invention [0002] The present invention relates to a magnetically enhanced clutch actuator using a differential gear device, and more particularly, to a magnetically enhanced clutch actuator that uses a differential gear device to magnetically tighten a clutch engagement force for an effective clutch engagement of a dry transmission.

기존의 기술은 throwout bearing을 이용한 선형운동으로 클러치를 구동한다. 그러나 기본적으로 모터는 회전운동만을 제공하기 때문에, 회전과 선형운동 간의 변환과정은 불가피하였다. 이로 인해 발생하는 문제로는, 액츄에이터의 비선형적 특성으로 인한 제어기 설계시의 어려움과 운동 방향 변환에서 발생하는 마찰로 인한 액츄에이션 에너지 효율 저하 등이 있다. 또한, 클러치 체결력을 높이기 위한 기존의 기술은 ball ramp를 이용한 것이 대부분이다. ball ramp를 이용하게 되면 자기강화원리를 이용할 수는 있지만 비례 제어를 통하여 능동적으로 클러치를 제어하기는 어렵다. 그러므로 피니언-랙을 이용한 방법이 더 효과적이다. 기존의 피니언-랙을 이용한 자기강화원리 클러치에 관한 기술은, 피니언을 직접 제어하지 않고 웜샤프트를 이용하여 간접적으로 피니언기어를 구동시키는 방법을 택했다. 이는, 랙의 각도에 따라 웜샤프트 그루브의 각도가 정해져 버리는 단점이 존재하고, 이에 따라 액츄에이션 이득을 바꿀 수 없는 문제가 발생한다. 그리고 웜샤프트 그루브에서 많은 마찰력을 동반하기 때문에 액츄에이션 효율이 낮아지는 문제점이 있다.The conventional technique drives the clutch with a linear motion using a throwout bearing. However, since the motor basically only provides rotational motion, the conversion process between rotation and linear motion is inevitable. Problems caused by this are difficulties in designing the controller due to the nonlinear characteristics of the actuators and degradation of actuation energy efficiency due to friction generated in the direction of motion change. In addition, most of the conventional techniques for increasing the clutch engagement force use a ball ramp. Using a ball ramp can use the self-strengthening principle, but it is difficult to actively control the clutch through proportional control. Therefore, the pinion-rack method is more effective. A technique relating to a magnetic reinforcing principle clutch using a conventional pinion-rack has adopted a method of indirectly driving the pinion gear using a worm shaft without directly controlling the pinion. This has the disadvantage that the angle of the worm shaft groove is determined according to the angle of the rack, and thus there arises a problem that the actuation gain can not be changed. In addition, there is a problem that the actuation efficiency is lowered because a lot of frictional force is accompanied in the worm shaft groove.

KRKR 10-2004-008678410-2004-0086784 AA

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 기존 건식 클러치의 액츄에이터보다 작은 제어 입력으로 같은 체결력을 발휘하며, 모터의 회전운동을 변환 없이 그대로 액츄에이션에 사용하여, 회전과 선형운동 간의 변환과정을 생략함으로써 기존 자기강화원리를 이용한 클러치 체결 방식보다 향상된 제어 능력과 마찰 특성을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to overcome the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a motor control apparatus and a control method thereof, The present invention aims at providing an improved control ability and a frictional characteristic over the clutch engagement method using the existing magnetic reinforcement principle.

또한 본 발명은 웜 샤프트를 사용하지 않고 차동기어장치로 대체하여, 피니언 기어가 직접적으로 제어될 수 있도록 함으로써 마찰로 인한 에너지 손실을 줄일 뿐만 아니라 능동적으로 자기강화로 인한 클러치 체결력을 제어할 수 있게 하는데 다른 목적이 있다.Further, the present invention can be replaced by a differential gear device without using a worm shaft, so that the pinion gear can be directly controlled, thereby reducing the energy loss due to friction and actively controlling the clutch engagement force due to magnetic reinforcement There is another purpose.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 차동기어장치를 이용한 건식 자기강화 클러치 액츄에이터는, 경사진 랙(rack)을 구비하며, 액츄에이션 판과 부착되는 고정판; 경사진 랙(rack)을 구비하며, 동력 전달을 위해 상기 고정판과 체결되는 액츄에이션 판; 상기 고정판의 랙 및 액츄에이션 판의 랙과 체결되어 회전함으로써 상기 액츄에이션 판을, 상기 고정판과 체결되는 방향으로 이동시키거나, 고정판에서 분리되는 방향으로 이동시키는 피니언 기어; 및 모터로부터의 동력을 상기 액츄에이션 판에 전달되도록 하는 차동 기어를 포함한다.In order to achieve the above object, a dry type magnetic clutch actuator using a differential gear unit includes a fixed plate having a tilted rack and attached to an actuation plate; An actuation plate having a sloped rack and fastened to the stationary plate for power transmission; A pinion gear which is engaged with a rack of the fixed plate and a rack of the actuator plate and rotates thereby to move the actuator plate in a direction to be engaged with the fixed plate or in a direction to be separated from the fixed plate; And a differential gear for transmitting power from the motor to the actuation plate.

상기 차동기어장치를 이용한 건식 자기강화 클러치 액츄에이터는, 상기 고정판과 체결되어 있는 고정판 기어; 및 상기 액츄에이션 판과 체결되어 있는 액츄에이션 판 기어를 더 포함할 수 있다.The dry type magnetic clutch actuator using the differential gear device includes a fixed plate gear engaged with the fixed plate; And an actuation plate gear engaged with the actuation plate.

상기 차동기어장치를 이용한 건식 자기강화 클러치 액츄에이터는, 상기 차동기어와 체결되어 상기 고정판 기어 또는 상기 액츄에이션 판 기어에 회전 동력을 전달하는 중간 기어를 더 포함할 수 있다.The dry magnetically-powered clutch actuator using the differential gear device may further include an intermediate gear coupled to the differential gear and transmitting rotational power to the fixed plate gear or the actuation plate gear.

상기 중간 기어는, 제1 중간 기어 및 제2 중간 기어를 포함하고, 상기 제1 중간 기어는, 상기 차동기어의 중심축 상의 일측에 구비되어 상기 고정판 기어와 체결되며, 상기 제2 중간 기어는 하나의 축 상에 2개의 기어를 구비하고, 그 중 하나의 기어가 상기 액츄에이션 판 기어와 체결될 수 있다.Wherein the intermediate gear includes a first intermediate gear and a second intermediate gear, the first intermediate gear is provided on one side of the center shaft of the differential gear and is engaged with the fixed plate gear, And one of the gears can be engaged with the actuation plate gear.

상기 차동기어의 중심축 상에서 상기 제1 중간 기어와 반대측에는 회전방향 역전기어가 연결되고, 상기 회전방향 역전기어는, 상기 제2 중간 기어의 2개의 기어 중, 상기 액츄에이션 판 기어와 체결되지 않은 나머지 기어와 체결될 수 있다.And a rotating direction reverse gear is connected to the opposite side of the first intermediate gear on the central axis of the differential gear, and the rotating direction reverse gear is connected to the second intermediate gear, which is not engaged with the actuation plate gear And can be engaged with the remaining gears.

상기 피니언 기어는, 하나 또는 둘 이상 구비될 수 있다.One or more of the pinion gears may be provided.

본 발명에 의하면, 기존 건식 클러치의 액츄에이터보다 작은 제어 입력으로 같은 체결력을 발휘하며, 모터의 회전운동을 변환 없이 그대로 액츄에이션에 사용하여, 회전과 선형운동 간의 변환과정을 생략함으로써 기존 자기강화원리를 이용한 클러치 체결 방식보다 향상된 제어 능력과 마찰 특성을 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, the same fastening force is exerted by a control input smaller than that of the conventional dry clutch actuator, and the rotational motion of the motor is used for actuation as it is, and the conversion process between rotation and linear motion is omitted, It is possible to provide an improved control ability and a friction characteristic over the clutch engagement method used.

또한 본 발명은 웜 샤프트를 사용하지 않고 차동기어장치로 대체하여, 피니언 기어가 직접적으로 제어될 수 있도록 함으로써 마찰로 인한 에너지 손실을 줄일 뿐만 아니라 능동적으로 자기강화로 인한 클러치 체결력을 제어할 수 있게 하는 효과가 있다.Further, the present invention can be replaced by a differential gear device without using a worm shaft, so that the pinion gear can be directly controlled, thereby reducing the energy loss due to friction and actively controlling the clutch engagement force due to magnetic reinforcement It is effective.

도 1은 본 발명에 따른, 차동기어장치의 제어를 통해 클러치 체결시 체결력이 자기강화 되도록 설계된 클러치를 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a clutch according to the present invention, designed to be magnetically strengthened in its clamping force through the control of a differential gear device; FIG.

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.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 1은 본 발명에 따른, 차동기어장치의 제어를 통해 클러치 체결시 체결력이 자기강화 되도록 설계된 클러치를 도시한 도면이다.Fig. 1 is a view showing a clutch designed to be magnetically strengthened in its clamping force through clutch control by control of a differential gear device according to the present invention. Fig.

차량 변속 장치는 크게 MT, AT, AMT, CVT, DCT 등으로 나뉘며, 그 중 AMT는 건식과 습식, 그리고 액츄에이터 방식은 모터와 유압 등으로 나뉜다. 본 발명은 자기강화능력을 갖춘 모터 제어 방식 건식 클러치를 이용하는 자동화 수동 변속기에 관한 것이며, 본 발명에서 제안하는 클러치 모듈을 병합함으로써 DCT 에도 적용할 수 있다. Vehicle transmissions are classified into MT, AT, AMT, CVT and DCT. Among them, AMT is divided into dry and wet type, and actuator type is divided into motor and hydraulic type. The present invention relates to an automatic manual transmission using a motor-controlled dry clutch having a self-reinforcing capability, and can also be applied to a DCT by incorporating the clutch module proposed in the present invention.

클러치 액츄에이션을 위한 모터는 감속기를 통해 차동기어 입력축(1)과 연결되어 있다. 차동기어 입력축(1)은 차동기어박스(2)와 기어를 통해 연결되어 있으며, 차동기어의 양단 축은 각각 제1 중간기어(3)와 회전방향 역전기어(4)로 연결되어 있다. 제1 중간기어(3)는 고정판(11)과 체결되어 있는 고정판 기어(10)와 맞물려 있고, 회전방향 역전기어(4)는 제2 중간기어(5)를 통해 액츄에이션 판(13)과 체결되어 있는 액츄에이션 판 기어(12)와 맞물려 있다. 이때 제2 중간기어(5)는 스플라인(6) 상에 있어서, 액츄에이션 판(13)이 클러치를 체결 및 분리시키기 위해 움직일 때 항시 액츄에이션 판 기어(12)와 맞물려 있을 수 있다.The motor for clutch actuation is connected to the differential gear input shaft 1 through a speed reducer. The differential gear input shaft 1 is connected to the differential gear box 2 via gears. Both end shafts of the differential gears are connected to the first intermediate gear 3 and the rotating direction reverse gear 4, respectively. The first intermediate gear 3 meshes with the fixed plate gear 10 fastened to the fixed plate 11 and the rotating direction reverse gear 4 is engaged with the actuation plate 13 via the second intermediate gear 5. [ And is engaged with the actuation plate gear 12 which is formed by At this time the second intermediate gear 5 may be engaged with the actuation plate gear 12 on the spline 6 at all times when the actuation plate 13 moves to engage and disengage the clutch.

고정판(11)과 액츄에이션 판(13) 사이에 서로 상대적인 회전운동이 없을 때, 즉 클러치가 완전 체결 혹은 분리가 되어 있는 상태일 때는 회전방향 역전기어(4)와 제1 중간기어(3)가 같은 속력으로 반대방향을 유지하며 회전하게 된다. 그러므로 차동기어 박스(2) 내부에서만 기어가 회전하며 차동기어박스(2) 자체는 정지상태를 유지하게 된다.When there is no relative rotational motion between the fixed plate 11 and the actuation plate 13, that is, when the clutch is fully engaged or disengaged, the rotation direction reverse gear 4 and the first intermediate gear 3 It rotates in the opposite direction at the same speed. Therefore, the gear rotates only in the differential gear box 2, and the differential gear box 2 itself remains stationary.

그러나 차동기어 입력축(1)이 액츄에이션 모터를 통해 회전하게 되면, 차동기어박스(2)가 함께 회전하여, 결과적으로 제1 중간 기어(3)와 제3 중간 기어(5) 사이에 상대적인 회전운동을 유발하게 된다. 이로 인해 고정 판(11)과 액츄에이션 판(13) 사이에 설치된 피니언 기어(7)가 랙(8)의 경사면을 따라 회전하면서 액츄에이션 판(13)이 고정판(11)에서부터 멀어지거나 가까워짐으로써 클러치를 체결 혹은 분리하게 된다. 이 때 피니언 기어(7)는 90도 간격으로 총 4개가 설치되어 있을 수 있으며, 이들은 리테이너(9)로 인해 위치가 묶여있다.However, when the differential gear input shaft 1 is rotated through the actuation motor, the differential gear box 2 rotates together and consequently the relative rotational motion between the first intermediate gear 3 and the third intermediate gear 5 . This causes the pinion gear 7 provided between the fixed plate 11 and the actuation plate 13 to rotate along the inclined surface of the rack 8 so that the actuation plate 13 moves away from or closer to the fixed plate 11, As shown in FIG. At this time, a total of four pinion gears 7 may be provided at intervals of 90 degrees, and they are bound by the retainer 9.

이와 같은 구성을 통해, 획기적으로 축소된 크기의 모터만으로도 기존과 같은 클러치 체결 능력을 발휘할 수 있을 뿐만 아니라, 액츄에이션의 운동 방향 변환 과정을 생략함으로써 클러치 액츄에이션에 동반되는 마찰을 감소시켰다. 이로 인해 변속에 사용되는 에너지 효율을 높일 수 있다. 또한 능동적인 자기강화 체결력 제어를 통한 변속 특성 최적화가 가능하다.With such a configuration, not only the motor with the greatly reduced size can exhibit the clutch fastening performance as in the past, but also the friction accompanying the clutch actuation is reduced by omitting the motion direction conversion process of the actuation. This can increase the energy efficiency of the transmission. It is also possible to optimize the shifting characteristic through active magnetic reinforcement force control.

1: 차동기어 입력축
2: 차동기어 박스
3: 제1 중간 기어
4: 회전방향 역전 기어
5: 제2 중간 기어
6: 스플라인(spline)
7: 피니언 기어
8: 랙(rack)
9: 리테이너(retainer)
10: 고정판 기어
11: 고정판
12: 액츄에이션 판 기어(actuation plate gear)
13: 액츄에이션 판(actuation plate)1: Differential gear input shaft
2: Differential gear box
3: First intermediate gear
4: Rotation direction reverse gear
5: Second intermediate gear
6: spline
7: Pinion gear
8: rack
9: retainer
10: fixed plate gear
11: Fixed plate
12: Actuation plate gear
13: Actuation plate

Claims (6)

차동기어장치를 이용한 건식 자기강화 클러치 액츄에이터로서,
경사진 랙(rack)을 구비하며, 액츄에이션 판과 부착되는 고정판;
경사진 랙(rack)을 구비하며, 동력 전달을 위해 상기 고정판과 체결되는 액츄에이션 판;
상기 고정판의 랙 및 액츄에이션 판의 랙과 체결되어 회전함으로써 상기 액츄에이션 판을, 상기 고정판과 체결되는 방향으로 이동시키거나, 고정판에서 분리되는 방향으로 이동시키는 피니언 기어; 및
모터로부터의 동력을 상기 액츄에이션 판에 전달되도록 하는 차동 기어
를 포함하는 차동기어장치를 이용한 건식 자기강화 클러치 액츄에이터.A dry type magnetic clutch actuator using a differential gear device,
A stationary plate having an inclined rack and attached to the actuation plate;
An actuation plate having a sloped rack and fastened to the stationary plate for power transmission;
A pinion gear which is engaged with a rack of the fixed plate and a rack of the actuator plate and rotates thereby to move the actuator plate in a direction to be engaged with the fixed plate or in a direction to be separated from the fixed plate; And
A differential gear for transmitting power from the motor to the actuation plate;
Wherein the first and second clutches are operatively coupled to each other. 청구항 1에 있어서,
상기 고정판과 체결되어 있는 고정판 기어; 및
상기 액츄에이션 판과 체결되어 있는 액츄에이션 판 기어
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어장치를 이용한 건식 자기강화 클러치 액츄에이터.The method according to claim 1,
A stationary plate gear engaged with the stationary plate; And
And an actuation plate gear
Further comprising: a differential gear device for driving the differential gear device. 청구항 2에 있어서,
상기 차동기어와 체결되어 상기 고정판 기어 또는 상기 액츄에이션 판 기어에 회전 동력을 전달하는 중간 기어
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어장치를 이용한 건식 자기강화 클러치 액츄에이터.The method of claim 2,
An intermediate gear that is coupled to the differential gear and transmits rotational power to the fixed plate gear or the actuation plate gear,
Further comprising: a differential gear device for driving the differential gear device. 청구항 3에 있어서,
상기 중간 기어는,
제1 중간 기어 및 제2 중간 기어를 포함하고,
상기 제1 중간 기어는, 상기 차동기어의 중심축 상의 일측에 구비되어 상기 고정판 기어와 체결되며,
상기 제2 중간 기어는 하나의 축 상에 2개의 기어를 구비하고, 그 중 하나의 기어가 상기 액츄에이션 판 기어와 체결되는 것
을 특징으로 하는 차동기어장치를 이용한 건식 자기강화 클러치 액츄에이터.The method of claim 3,
The intermediate gear
A first intermediate gear and a second intermediate gear,
The first intermediate gear is provided on one side of the center shaft of the differential gear and is engaged with the fixed plate gear,
The second intermediate gear has two gears on one shaft, and one of the gears is engaged with the actuation plate gear
Wherein the first and second clutches are coupled to each other. 청구항 4에 있어서,
상기 차동기어의 중심축 상에서 상기 제1 중간 기어와 반대측에는 회전방향 역전기어가 연결되고,
상기 회전방향 역전기어는, 상기 제2 중간 기어의 2개의 기어 중, 상기 액츄에이션 판 기어와 체결되지 않은 나머지 기어와 체결되는 것
을 특징으로 하는 차동기어장치를 이용한 건식 자기강화 클러치 액츄에이터.The method of claim 4,
A reverse rotation gear is connected to the opposite side of the first intermediate gear on the central axis of the differential gear,
And the rotation direction reverse gear is engaged with another gear not engaged with the actuation plate gear out of the two gears of the second intermediate gear
Wherein the first and second clutches are coupled to each other. 청구항 1에 있어서,
상기 피니언 기어는,
하나 또는 둘 이상 구비되는 것
을 특징으로 하는 차동기어장치를 이용한 건식 자기강화 클러치 액츄에이터.
The method according to claim 1,
The pinion gear
One or more than one
Wherein the first and second clutches are coupled to each other.
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