KR20170052790A - 차량용 클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 차량용 클러치는, 회전축에 회전이 구속된 상태로 설치되는 허브와; 상기 허브의 외주면에 스플라인 결합되어 상기 축방향을 따라 직선 슬라이딩 가능하도록 설치된 슬리브와; 상기 회전축에 대해 상대회전 가능한 상태로 설치되는 클러치부재와; 상기 클러치부재와 상기 허브 사이에 구비되어, 상기 슬리브와 허브에 의해 상기 클러치부재를 향해 가압됨에 의해, 상기 클러치부재와의 사이에 발생되는 마찰력으로 토크를 전달하는 클러치링;을 포함하여 구성된다.

Description

차량용 클러치{CLUTCH FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 클러치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 변속기 등에 사용될 수 있는 클러치의 구조에 관한 기술이다.

차량의 변속기 등에는 서로 상대회전하는 회전체 사이의 동력 전달을 단속할 수 있도록 다수의 클러치가 사용된다.

상기한 바와 같은 클러치는 가급적 작은 부피를 차지하면서도 가급적이면 큰 토크 전달 용량을 가지는 것이 바람직하지만, 통상 큰 토크 전달 용량을 확보하기 위해서는 클러치의 부피가 증가하게 된다.

또한, 클러치가 큰 토크를 전달하도록 하기 위해서는 그에 따라 클러치를 작동시키는 힘이 증가되어야 하므로, 클러치를 작동시키기 위한 장치, 예컨대 액츄에이터 등의 크기가 상대적으로 증가되어야 한다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2007-0107610

본 발명은 간단하고 컴팩트한 구성을 가지고 상대적으로 작은 부피를 차지하면서도, 상대적으로 큰 토크 전달 용량을 구현할 수 있도록 하고, 토크 전달을 위해 필요로 하는 클러치의 작동력을 상대적으로 저감시킬 수 있도록 하여 액츄에이터의 크기와 용량도 저감시킬 수 있도록 하여, 클러치 시스템의 크기는 가급적 작게 구성하면서도, 상대적으로 큰 토크 전달이 가능하도록 한 차량용 클러치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 클러치는

회전축에 회전이 구속된 상태로 설치되는 허브와;

상기 허브의 외주면에 스플라인 결합되어 상기 회전축의 길이 방향을 따라 직선 슬라이딩 가능하도록 설치된 슬리브와;

상기 회전축에 대해 상대회전 가능한 상태로 설치되는 클러치부재와;

상기 클러치부재와 상기 허브 사이에 구비되어, 상기 슬리브와 허브에 의해 상기 클러치부재를 향해 가압됨에 의해, 상기 클러치부재와의 사이에 발생되는 마찰력으로 토크를 전달하는 클러치링;

을 포함하여 구성되며,

상기 클러치링에는 상기 슬리브와 허브로부터 상기 클러치부재를 향해 가압되도록 하는 힘을 전달받는 피가압부가 구비되고;

상기 슬리브에는 슬리브의 축방향 이동력을 상기 피가압부에 전달하는 가압돌기가 구비되며;

상기 허브에는 상기 클러치링과의 상대회전변위를 클러치링의 축방향 직선 변위로 전환하는 변위전환부가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 클러치링의 피가압부는 상기 클러치링의 외주면으로부터 반경방향 외측으로 돌출되어 형성된 피가압돌기로 이루어지고;

상기 슬리브의 가압돌기는 상기 슬리브의 내주면으로부터 반경방향 내측으로 돌출되어 형성되며;

상기 허브에는 상기 피가압돌기와 가압돌기를 수용하면서 상기 변위전환부가 포함된 수용홈이 구비될 수 있다.

상기 허브의 수용홈은 상기 가압돌기가 삽입되는 제1홈부와 상기 피가압돌기가 삽입되는 제2홈부가 상기 변위전환부에 의해 연결되는 구조로 할 수 있다.

상기 제2홈부는 상기 제1홈부에 비하여 허브의 원주방향을 따라 상대적으로 폭이 넓게 형성되고;

상기 변위전환부는 상기 제1홈부로부터 상기 제2홈부로 점차 폭이 넓어지도록 하는 경사면으로 형성될 수 있다.

상기 클러치링의 피가압돌기에는 상기 변위전환부의 경사면에 평행한 경사면으로 이루어지는 챔퍼부가 구비되며;

상기 제2홈부의 원주방향 폭은 상기 피가압돌기의 원주방향 폭 보다 넓게 형성될 수 있다.

상기 클러치링이 상기 클러치부재에 최대로 밀착된 상태에서도, 상기 피가압돌기의 챔퍼부는 상기 변위전환부의 경사면과 면접촉 상태를 유지하도록 형성될 수 있다.

상기 피가압돌기와 가압돌기 및 수용홈은 각각 상기 허브의 원주방향을 따라 다수개가 대칭적으로 배치될 수 있다.

상기 클러치링과 클러치부재는 서로 겹쳐져서 상기 마찰력을 발생시키는 원추형 클러치면을 상호 구비할 수 있다.

본 발명은 간단하고 컴팩트한 구성을 가지고 상대적으로 작은 부피를 차지하면서도, 상대적으로 큰 토크 전달 용량을 구현할 수 있도록 하고, 토크 전달을 위해 필요로 하는 클러치의 작동력을 상대적으로 저감시킬 수 있도록 하여 액츄에이터의 크기와 용량도 저감시킬 수 있도록 함으로써, 클러치 시스템의 크기는 가급적 작게 구성하면서도, 상대적으로 큰 토크 전달이 가능하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 클러치의 실시예를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 구성요소들을 분해하여 도시한 도면,
도 3은 도 2의 허브를 도시한 도면,
도 4는 도 2의 슬리브를 도시한 도면,
도 5는 도 2의 클러치링을 도시한 도면,
도 6은 도 2의 클러치부재를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 변위전환부 작용을 설명하기 위한 도면,
도 8은 허브의 수용홈을 상세히 도시한 도면,
도 9는 본 발명이 적용되는 상태를 예시한 도면이다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명 실시예의 차량용 클러치는, 회전축(1)에 회전이 구속된 상태로 설치되는 허브(3)와; 상기 허브(3)의 외주면에 스플라인 결합되어 상기 회전축의 길이 방향(이하, 축방향)을 따라 직선 슬라이딩 가능하도록 설치된 슬리브(5)와; 상기 회전축에 대해 상대회전 가능한 상태로 설치되는 클러치부재(9)와; 상기 클러치부재(9)와 상기 허브(3) 사이에 구비되어, 상기 슬리브와 허브에 의해 상기 클러치부재를 향해 가압됨에 의해, 상기 클러치부재와의 사이에 발생되는 마찰력으로 토크를 전달하는 클러치링(7)을 포함하여 구성된다.

즉, 상기 허브(3)와 슬리브(5)는 상기 회전축(1)과 항상 일체로 회전하는 상태를 가지고, 상기 클러치부재(9)는 이들에 대해 상대회전 가능한 상태로서, 상기 클러치링(7)과 클러치부재(9) 사이의 클러치 기능에 의해 토크 전달 상태가 변화될 수 있도록 구성된 것이다.

물론, 상기 클러치부재(9)에는 상기 회전축(1)과 허브(3) 및 슬리브(5)와는 상대회전 가능한 별도의 기어 등과 같은 회전체(R)가 연결되어, 궁극적으로는 상기 회전축(1)과 허브(3) 및 슬리브(5)로 이루어진 제1그룹과 상기 클러치부재(9)와 회전체(R)로 이루어진 제2그룹이 상기 클러치부재(9)와 클러치링(7)에 의해 구현되는 클러치 기능에 의해 상호간의 토크 전달 상태를 가변시킬 수 있도록 된 것이다.

상기 클러치링(7)은 상기 허브(3) 및 슬리브(5)와 연동하여 회전되지만, 상기 허브(3) 및 슬리브(5)에 대해 약간의 각도만큼 상대회전 가능하면서 상기 클러치부재(9)를 향하여 상기 축방향을 따라 이동이 가능하게 설치되어, 상기 토크 전달 상태를 가변시키는 주요한 기능을 수행하도록 되어 있다.

상기 클러치링(7)에는 상기 슬리브(5)와 허브(3)로부터 상기 클러치부재(9)를 향해 가압되도록 하는 힘을 전달받는 피가압부가 구비되고, 상기 슬리브(5)에는 슬리브의 축방향 이동력을 상기 피가압부에 전달하는 가압돌기(13)가 구비되며, 상기 허브(3)에는 상기 클러치링과의 상대회전변위를 클러치링의 축방향 직선 변위로 전환하는 변위전환부(15)가 구비된다.

본 실시예에서, 상기 클러치링(7)의 피가압부는 상기 클러치링(7)의 외주면으로부터 반경방향 외측으로 돌출되어 형성된 피가압돌기(11)로 이루어지고, 상기 슬리브의 가압돌기(13)는 상기 슬리브(7)의 내주면으로부터 반경방향 내측으로 돌출되어 형성되며, 상기 허브(3)에는 상기 피가압돌기와 가압돌기를 수용하면서 상기 변위전환부(15)가 포함된 수용홈(17)이 구비된다.

상기 허브의 수용홈(17)은 상기 가압돌기(13)가 삽입되는 제1홈부(19)와 상기 피가압돌기(11)가 삽입되는 제2홈부(21)가 상기 변위전환부(15)에 의해 연결되는 구조이다.

즉, 상기 허브(3)의 원주면에 상기 수용홈(17)을 형성하고, 이 수용홈(17)에 상기 슬리브(5)의 가압돌기(13)와 상기 클러치링(7)의 피가압돌기(11)가 삽입되어 상기 축방향을 따라 상기 가압돌기(13) 및 피가압돌기(11)가 이동할 수 있도록 구성한 것이다.

따라서, 상기 슬리브(5)가 별도의 액츄에이터가 제공하는 작동력에 의해 상기 축방향을 따라 이동되면, 상기 가압돌기(13)가 상기 피가압돌기(11)에 상기 작동력을 그대로 전달하여 상기 피가압돌기(11)가 상기 축방향을 따라 이동하게 되며, 따라서, 상기 클러치링(7)이 상기 클러치부재(9)에 가압되면서 전달되는 토크의 크기를 증가시키게 되는 것이다.

상기 제2홈부(21)는 상기 제1홈부(19)에 비하여 허브의 원주방향을 따라 상대적으로 폭이 넓게 형성되고, 상기 변위전환부(15)는 상기 제1홈부(19)로부터 상기 제2홈부(21)로 점차 폭이 넓어지도록 하는 경사면으로 형성된다.

상기 클러치링(7)의 피가압돌기(11)에는 상기 변위전환부(15)의 경사면에 평행한 경사면으로 이루어지는 챔퍼부(23)가 구비되며, 상기 제2홈부(21)의 원주방향 폭은 상기 피가압돌기(11)의 원주방향 폭 보다 넓게 형성된다.

상기 변위전환부(15)의 경사면과 상기 피가압돌기(11)의 챔퍼부(23)는 상기 슬리브(5)의 가압돌기(13)에 의해 상기 피가압돌기(11)로 전달되는 액츄에이터의 작동력을 추가로 증배시키는 기능을 하게 된다.

도 7을 참조하여, 상기 작동력이 증배되는 원리를 살펴보면, 상기 피가압돌기(11)에 상기 가압돌기(13)에 의한 상기 액츄에이터로부터의 작동력 F1이 전달되면, 상기 클러치링(7)은 상기 클러치부재(9)에 접촉하면서 발생되는 마찰력 Ft에 의해 토크를 전달하기 시작하고, 그에 따라 상기 허브(3)와 클러치링(7)은 서로 상대회전변위를 형성하게 된다.

도 7의 경우 클러치링(7)은 허브(3)에 대해 좌측으로 향하는 마찰력 Ft에 의해 상대회전변위를 형성하고 있는데, 이에 의해 상기 변위전환부(15)의 경사면과 면접촉하고 있는 피가압돌기(11)의 챔퍼부(23)에서는 도 7을 기준으로 좌측 상측으로 이동하려는 힘 F2가 발생하게 되어 상기 F1과 합해져서 Ftotal을 형성하게 된다.

즉, 상기 변위전환부(15)의 경사면에 대한 챔퍼부(23)의 거동은 상기 피가압돌기(11)가 축방향을 따라 상기 클러치부재(9)를 향해 이동하는 결과를 가져오게 되므로, 결국 클러치링(7)을 클러치부재(9)에 밀착시키는 추가적인 작동력으로 작용하게 되는 것이다.

따라서, 종래에 비해 작은 용량의 액츄에이터를 사용하고도, 상대적으로 큰 토크 전달 용량을 구현할 수 있는 것이다.

물론, 상기 클러치링(7)이 상기 클러치부재(9)에 최대로 밀착된 상태에서도, 상기 피가압돌기(11)의 챔퍼부(23)는 상기 변위전환부(15)의 경사면과 면접촉 상태를 유지하도록 형성되어야, 상기 변위전환부(15)에 의해 작동력 증배 기능이 계속해서 구현될 수 있다.

따라서, 상기 클러치링(7)이 클러치부재(9)에 최대로 밀착된 상태에서도, 상기 피가압돌기(11)가 상기 제2홈부(21)의 원주방향 양쪽 측면에 접촉되지 않아야 한다.

상기 피가압돌기(11)와 가압돌기(13) 및 수용홈(17)은 각각 상기 허브(3)의 원주방향을 따라 다수개가 대칭적으로 배치되어 구성되는 것이 상기 클러치링(7)의 원주방향을 따른 고른 가압이 가능하므로 더 바람직할 것이다.

상기 클러치링(7)과 클러치부재(9)는 서로 겹쳐져서 상기 마찰력을 발생시키는 원추형 클러치면(25)을 상호 구비하고 있어서, 단순한 평면으로 이루어지는 클러치면보다 더 큰 토크 전달 용량을 감당할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

참고로, 도 9는 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 클러치가 적용된 변속장치의 일부를 예시한 것으로, 제1회전축(50)에 회전 가능하게 설치된 클러치부재(9)는 제1기어(51)와 일체로 연결되고, 상기 제1기어(51)는 제2회전축(60)의 제2기어(62)와 치합되어 있어서, 예컨대 상기 제1회전축(50)의 회전력은 허브(3)와 슬리브(5) 및 클러치링(7)을 통하여 상기 클러치부재(9)로 전달되며, 결과적으로 상기 제1기어(51)를 통해 제2기어(62)를 구동할 수 있도록 함으로써, 상기 제2회전축(60)으로 동력을 전달할 수 있게 구성되어 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 회전축
3; 허브
5; 슬리브
7; 클러치링
9; 클러치부재
R; 회전체
11; 피가압돌기
13; 가압돌기
15; 변위전환부
17; 수용홈

Claims (8)

1. 회전축에 회전이 구속된 상태로 설치되는 허브와;
   상기 허브의 외주면에 스플라인 결합되어 상기 축방향을 따라 직선 슬라이딩 가능하도록 설치된 슬리브와;
   상기 회전축에 대해 상대회전 가능한 상태로 설치되는 클러치부재와;
   상기 클러치부재와 상기 허브 사이에 구비되어, 상기 슬리브와 허브에 의해 상기 클러치부재를 향해 가압됨에 의해, 상기 클러치부재와의 사이에 발생되는 마찰력으로 토크를 전달하는 클러치링;
   을 포함하여 구성되며,
   상기 클러치링에는 상기 슬리브와 허브로부터 상기 클러치부재를 향해 가압되도록 하는 힘을 전달받는 피가압부가 구비되고;
   상기 슬리브에는 슬리브의 축방향 이동력을 상기 피가압부에 전달하는 가압돌기가 구비되며;
   상기 허브에는 상기 클러치링과의 상대회전변위를 클러치링의 축방향 직선 변위로 전환하는 변위전환부가 구비된 것
   을 특징으로 하는 차량용 클러치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 클러치링의 피가압부는 상기 클러치링의 외주면으로부터 반경방향 외측으로 돌출되어 형성된 피가압돌기로 이루어지고;
   상기 슬리브의 가압돌기는 상기 슬리브의 내주면으로부터 반경방향 내측으로 돌출되어 형성되며;
   상기 허브에는 상기 피가압돌기와 가압돌기를 수용하면서 상기 변위전환부가 포함된 수용홈이 구비된 것
   을 특징으로 하는 차량용 클러치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 허브의 수용홈은 상기 가압돌기가 삽입되는 제1홈부와 상기 피가압돌기가 삽입되는 제2홈부가 상기 변위전환부에 의해 연결되는 구조인 것
   을 특징으로 하는 차량용 클러치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제2홈부는 상기 제1홈부에 비하여 허브의 원주방향을 따라 상대적으로 폭이 넓게 형성되고;
   상기 변위전환부는 상기 제1홈부로부터 상기 제2홈부로 점차 폭이 넓어지도록 하는 경사면으로 형성된 것
   을 특징으로 하는 차량용 클러치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 클러치링의 피가압돌기에는 상기 변위전환부의 경사면에 평행한 경사면으로 이루어지는 챔퍼부가 구비되며;
   상기 제2홈부의 원주방향 폭은 상기 피가압돌기의 원주방향 폭 보다 넓게 형성된 것
   을 특징으로 하는 차량용 클러치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 클러치링이 상기 클러치부재에 최대로 밀착된 상태에서도, 상기 피가압돌기의 챔퍼부는 상기 변위전환부의 경사면과 면접촉 상태를 유지하도록 형성된 것
   을 특징으로 하는 차량용 클러치.
   
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 피가압돌기와 가압돌기 및 수용홈은 각각 상기 허브의 원주방향을 따라 다수개가 대칭적으로 배치된 것
   을 특징으로 하는 차량용 클러치.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 클러치링과 클러치부재는 서로 겹쳐져서 상기 마찰력을 발생시키는 원추형 클러치면을 상호 구비한 것
   을 특징으로 하는 차량용 클러치.
   
   

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