KR20180058907A

KR20180058907A - 클러치 구조

Info

Publication number: KR20180058907A
Application number: KR1020160157624A
Authority: KR
Inventors: 박종윤; 송경
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2016-11-24
Publication date: 2018-06-04
Also published as: US20180142739A1; CN108105276A; CN108105276B; US10274022B2; KR20240026471A

Abstract

회전축에 구속된 허브와; 상기 허브의 외주면에 직선 슬라이딩 가능하도록 설치된 슬리브와; 상기 회전축에 대해 상대회전 가능한 상태로 설치되고, 상기 허브를 향하여 돌출되면서 외경이 점차 줄어드는 클러치콘을 일체로 구비한 클러치기어와; 상기 클러치기어와 상기 허브 사이에 구비되고, 상기 클러치기어를 향해 가압됨에 의해, 상기 클러치콘과 허브 사이에 마찰력이 형성되도록 하여 토크를 전달하도록 설치된 제1마찰링과; 상기 허브에 대해 회전이 제한되고, 내측이 상기 클러치콘의 외측면과 접촉 가능하게 형성되는 제2마찰링과; 상기 클러치기어에 대해 회전이 제한되고 내측이 상기 제2마찰링의 외측면과 접촉 가능하고 외측이 상기 제1마찰링의 내측면과 접촉 가능하게 형성되는 미들콘을 포함하여 구성되고, 상기 제2마찰링과 미들콘은 각각 그 내경부와 외경부 중 적어도 어느 하나 이상에는 마찰재가 구비된 구조이다.

Description

클러치 구조{STRUCTURE OF CLUTCH}

본 발명은 클러치의 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 변속기 등에 사용되는 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 함은 물론, 클러치에서 발생되는 열의 효과적인 분산으로 클러치의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 클러치 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 클러치 구조는

회전축에 구속된 허브와;

상기 허브의 외주면에 직선 슬라이딩 가능하도록 설치된 슬리브와;

상기 회전축에 대해 상대회전 가능한 상태로 설치되고, 상기 허브를 향하여 돌출되면서 외경이 점차 줄어드는 클러치콘을 일체로 구비한 클러치기어와;

상기 클러치기어와 상기 허브 사이에 구비되고, 상기 클러치기어를 향해 가압됨에 의해, 상기 클러치콘과 허브 사이에 마찰력이 형성되도록 하여 토크를 전달하도록 설치된 제1마찰링과;

상기 허브에 대해 회전이 제한되고, 내측이 상기 클러치콘의 외측면과 접촉 가능하게 형성되는 제2마찰링과;

상기 클러치기어에 대해 회전이 제한되고 내측이 상기 제2마찰링의 외측면과 접촉 가능하고 외측이 상기 제1마찰링의 내측면과 접촉 가능하게 형성되는 미들콘을 포함하여 구성되고,

상기 제2마찰링과 미들콘은 각각 그 내경부와 외경부 중 적어도 어느 하나 이상에는 마찰재가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 제1마찰링의 내경부와 상기 클러치콘의 외경부 중 어느 하나에도 마찰재가 구비될 수 있다.

상기 제1마찰링의 내경부에 마찰재가 구비된 경우,

상기 미들콘의 내경부와 상기 제2마찰링의 내경부에 각각 마찰재가 구비될 수 있다.

상기 클러치콘의 외경부에 마찰재가 구비된 경우,

상기 제2마찰링의 외경부와 상기 미들콘의 외경부에 각각 마찰재가 구비될 수 있다.

상기 제2마찰링과 미들콘 중 어느 하나는 그 내경부와 외경부 모두에 마찰재가 구비될 수 있다.

상기 제2마찰링의 내경부와 외경부 모두에 마찰재가 구비된 경우,

상기 미들콘의 외경부에 마찰재가 구비될 수 있다.

상기 미들콘의 내경부와 외경부 모두에 마찰재가 구비된 경우,

상기 제2마찰링의 내경부에 마찰재가 구비될 수 있다.

상기 허브에 대한 상기 제1마찰링의 상대회전 변위를 상기 제1마찰링의 상기 클러치기어를 향한 축방향 직선변위로 전환하는 변위전환부를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 변위전환부는

상기 슬리브로부터 허브를 향해 반경방향 내측으로 돌출된 슬리브돌기를 수용할 수 있도록 상기 허브에 구비된 허브홈의 상기 제1마찰링을 향한 단부에 상기 허브홈의 원주방향을 따른 폭이 점차 확대되는 형상으로 형성된 제1경사면과;

상기 제1경사면과 평행하게 상기 제1마찰링의 제1링돌기에 형성된 제2경사면;

으로 이루어질 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 하여, 클러치 시스템의 크기는 가급적 작게 구성하면서도, 상대적으로 큰 토크 전달이 가능하도록 함은 물론, 클러치에서 발생되는 열의 효과적인 분산으로 클러치의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 클러치의 예를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 클러치를 축방향을 따라 절단하여 도시한 단면도,
도 3은 도 1의 클러치를 도시한 분해사시도,
도 4는 도 1의 클러치에서 허브와 슬리브의 경계면을 중심으로 외측의 슬리브를 제거한 상태의 도면,
도 5는 도 2의 일부를 상세히 도시한 것으로서 본 발명의 제1실시예를 도시한 도면,
도 6은 도 5와 대비된 본 발명의 제2실시예를 설명한 도면,
도 7은 도 5와 대비된 본 발명의 제3실시예를 설명한 도면,
도 8은 도 5와 대비된 본 발명의 제4실시예를 설명한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명 클러치(100)의 구조는 회전축에 구속된 허브(1)와; 상기 허브(1)의 외주면에 직선 슬라이딩 가능하도록 설치된 슬리브(3)와; 상기 회전축에 대해 상대회전 가능한 상태로 설치되고, 상기 허브(1)를 향하여 돌출되면서 외경이 점차 줄어드는 클러치콘(5)을 일체로 구비한 클러치기어(7)와; 상기 클러치기어(7)와 상기 허브(1) 사이에 구비되고, 상기 클러치기어(7)를 향해 가압됨에 의해, 상기 클러치콘(5)과 허브(1) 사이에 마찰력이 형성되도록 하여 토크를 전달하도록 설치된 제1마찰링(9)과; 상기 허브(1)에 대해 회전이 제한되고, 내측이 상기 클러치콘(5)의 외측면과 접촉 가능하게 형성되는 제2마찰링(11)과; 상기 클러치기어(7)에 대해 회전이 제한되고 내측이 상기 제2마찰링(11)의 외측면과 접촉 가능하고 외측이 상기 제1마찰링(9)의 내측면과 접촉 가능하게 형성되는 미들콘(13)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 회전축은 상기 허브(1)와 클러치기어(7)를 관통하여 체결되는 것으로서, 도면에서는 생략되었으며, 본 발명에서 축방향이란 상기 회전축의 길이 방향, 즉 상기 허브(1)와 클러치기어(7)의 회전 중심축 방향을 의미한다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명 실시예들에서, 상기 제2마찰링(11)과 미들콘(13)은 각각 그 내경부와 외경부 중 적어도 어느 하나 이상에는 마찰재(Ab)가 구비된 구성을 가지고 있다.

상기 제1마찰링(9)과, 미들콘(13), 제2마찰링(11) 및 클러치콘(5) 사이에 각각 형성되는 마찰면들에서는 마찰에 의한 열이 발생하게 되는데, 이때 발생된 열의 열전달 방향은 주로 마찰재(Ab)가 구비되지 않은 상대편 쪽 부재를 향하여 열이 전달되게 되므로, 상기한 바와 같이 미들콘(13)과 제2마찰링(11)은 그 내경부나 외경부 중 적어도 하나 이상에 상기와 같이 마찰재(Ab)가 구비되도록 하여, 상기 미들콘(13) 또는 제2마찰링(11) 각각의 입장에서 적어도 내경부와 외경부 모두에서 열이 전달되어 들어오는 현상은 배제할 수 있도록 함으로써, 상기 미들콘(13) 또는 제2마찰링(11)의 열에 의한 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 한 것이다.

도 5의 제1실시예와 도 6의 제2실시예는, 상기 제1마찰링(9)의 내경부와 상기 클러치콘(5)의 외경부 중 어느 하나에도 마찰재(Ab)가 구비된 구성이다.

도 5의 제1실시예는 상기 제1마찰링(9)의 내경부에 마찰재(Ab)가 구비된 경우로서, 상기 미들콘(13)의 내경부와 상기 제2마찰링(11)의 내경부에 각각 마찰재(Ab)가 구비된 구성이다.

도 6의 제2실시예는 상기 클러치콘(5)의 외경부에 마찰재(Ab)가 구비된 경우로서, 상기 제2마찰링(11)의 외경부와 상기 미들콘(13)의 외경부에 각각 마찰재(Ab)가 구비된 구성이다.

도 7의 제3실시예와 도 8의 제4실시예는, 상기 제2마찰링(11)과 미들콘(13) 중 어느 하나는 그 내경부와 외경부 모두에 마찰재(Ab)가 구비된 구성이다.

즉, 도 7의 제3실시예는 상기 제2마찰링(11)의 내경부와 외경부 모두에 마찰재(Ab)가 구비된 경우로서, 상기 미들콘(13)의 외경부에 마찰재(Ab)가 구비된 구성이다.

도 8의 제4실시예는 상기 미들콘(13)의 내경부와 외경부 모두에 마찰재(Ab)가 구비된 경우로서, 상기 제2마찰링(11)의 내경부에 마찰재(Ab)가 구비되는 구조이다.

참고로, 상기 도 5 내지 도 8의 화살표는 각각 마찰면에서 발생된 열의 주된 전달방향을 의미한다.

상기한 실시예들을 살펴보면, 상기 미들콘(13)과 제2마찰링(11)은 각각 그 외경부와 내경부가 모두 인접한 다른 마찰부품들에 접촉하고 있는 상태이어서, 각각 양쪽의 마찰면에서 열이 발생되지만, 적어도 어느 일측에는 상기한 바와 같이 마찰재(Ab)가 부착되어 있어서, 내경부와 외경부 모두로부터 열이 내부로 전달되어 들어오는 상태는 배제되어, 열이 어느 한 부품에 집중되어 해당 부품의 내구성이 저하되는 상황을 배제할 수 있게 되는 것이다.

예컨대, 도 5의 제1실시예에서는, 상기 제1마찰링(9)의 내경부와 미들콘(13)의 외경부 사이에 형성되는 마찰면에서 발생되는 열은 상기 제1마찰링(9)의 내경부에 마찰재(Ab)가 구비되어 있으므로, 상기 미들콘(13) 쪽으로 주로 전달되며, 상기 미들콘(13)의 내경부와 제2마찰링(11)의 외경부 사이의 마찰면에서 발생되는 열은 상기 미들콘(13)의 내경부에 마찰재(Ab)가 부착되어 있어서, 상기 제2마찰링(11) 쪽으로 주로 전달되며, 상기 제2마찰링(11)의 내경부와 상기 클러치콘(5) 사이의 마찰면에서 발생되는 열은 상기 제2마찰링(11)의 내경부에 마찰재(Ab)가 부착되어 있어서, 상기 클러치콘(5) 쪽으로 주로 전달되어, 상기 허브(1)와 클러치기어(7) 사이에 마찰면을 형성하는 제1마찰링(9), 미들콘(13), 제2마찰링(11), 클러치콘(5) 중에 어느 것 하나도 그 내경부와 외경부 모두로부터 마찰열이 유입되지는 않도록 구성한 것이다.

물론, 상기 제1마찰링(9), 미들콘(13), 제2마찰링(11), 클러치콘(5)들로는 오일이 공급되어 지속적으로 냉각이 이루어지게 구성되며, 상기와 같은 구성은 나머지 도 6 내지 도 8의 실시예들의 경우도 마찬가지이다.

한편, 본 발명의 클러치 구조는 상기 허브(1)에 대한 상기 제1마찰링(9)의 상대회전 변위를 상기 제1마찰링(9)의 상기 클러치기어(7)를 향한 축방향 직선변위로 전환하는 변위전환부를 포함하여 구성된다.

상기 변위전환부는 상기 슬리브(3)로부터 허브(1)를 향해 반경방향 내측으로 돌출된 슬리브돌기(15)를 수용할 수 있도록 상기 허브(1)에 구비된 허브홈(17)의 상기 제1마찰링(9)을 향한 단부에 상기 허브홈(17)의 원주방향을 따른 폭이 점차 확대되는 형상으로 형성된 제1경사면(19)과, 상기 제1경사면(19)과 평행하게 상기 제1마찰링(9)의 제1링돌기(21)에 형성된 제2경사면(23)으로 구성된다.

즉, 상기 슬리브(3)의 슬리브돌기(15)가 상기 제1마찰링(9)의 제1링돌기(21)를 밀어서, 상기 제1마찰링(9)이 상기 클러치기어(7) 쪽으로 이동함에 의해 발생되는 마찰력에 의해 상기 제1마찰링(9)이 상기 허브(1)에 대하여 상대회전이 발생되면, 상기 제1링돌기(21)의 제2경사면(23)이 상기 허브홈(17)의 제1경사면(19)에 접촉하게 되고, 그 이후로 발생되는 추가적인 회전변위에 대해서는 그에 상응하게 상기 제1마찰링(9)이 상기 클러치기어(7) 쪽으로 축방향을 따라 이동되는 직선변위를 형성함으로써, 제1마찰링(9)이 더욱 더 클러치기어(7) 쪽으로 가압되는 결과를 가져와서, 결과적으로 허브(1)와 클러치기어(7) 사이의 마찰력은 단지 상기 슬리브(3)로 제1링돌기(21)를 미는 힘에 의한 것뿐만 아니라, 상기와 같이 제1경사면(19)과 제2경사면(23)에 의해 형성되는 축방향 직선변위에 의해서도 형성되어, 본 발명의 클러치(100)를 통한 동일한 크기의 전달 토크를 기준으로 살펴보면, 상기 슬리브(3)를 직선 슬라이딩 시키기 위한 액츄에이터(미도시)를 상대적으로 작은 용량의 것으로 사용하면서도 동등 수준의 클러치 전달 토크 형성이 가능한 것이다.

결국, 상기 허브(1)와 제1마찰링(9)에 형성되는 상기 변위전환부는 상기 슬리브(3)를 직선 이동시키기 위해 구비되어야 하는 상기 액츄에이터의 용량을 상대적으로 작게 구성할 수 있도록 하면서도, 상기 클러치(100)를 통한 전달 토크의 용량은 비교적 크게 확보할 수 있도록 하는 기능을 하는 것이다.

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; 허브
3; 슬리브
5; 클러치콘
7; 클러치기어
9; 제1마찰링
11; 제2마찰링
13; 미들콘
15; 슬리브돌기
17; 허브홈
19; 제1경사면
21; 제1링돌기
23; 제2경사면
100; 클러치
Ab; 마찰재

Claims

회전축에 구속된 허브와;
상기 허브의 외주면에 직선 슬라이딩 가능하도록 설치된 슬리브와;
상기 회전축에 대해 상대회전 가능한 상태로 설치되고, 상기 허브를 향하여 돌출되면서 외경이 점차 줄어드는 클러치콘을 일체로 구비한 클러치기어와;
상기 클러치기어와 상기 허브 사이에 구비되고, 상기 클러치기어를 향해 가압됨에 의해, 상기 클러치콘과 허브 사이에 마찰력이 형성되도록 하여 토크를 전달하도록 설치된 제1마찰링과;
상기 허브에 대해 회전이 제한되고, 내측이 상기 클러치콘의 외측면과 접촉 가능하게 형성되는 제2마찰링과;
상기 클러치기어에 대해 회전이 제한되고 내측이 상기 제2마찰링의 외측면과 접촉 가능하고 외측이 상기 제1마찰링의 내측면과 접촉 가능하게 형성되는 미들콘을 포함하여 구성되고,
상기 제2마찰링과 미들콘은 각각 그 내경부와 외경부 중 적어도 어느 하나 이상에는 마찰재가 구비된 것
을 특징으로 하는 클러치 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 제1마찰링의 내경부와 상기 클러치콘의 외경부 중 어느 하나에도 마찰재가 구비된 것
을 특징으로 하는 클러치 구조.
청구항 2에 있어서,
상기 제1마찰링의 내경부에 마찰재가 구비된 경우,
상기 미들콘의 내경부와 상기 제2마찰링의 내경부에 각각 마찰재가 구비되는 것
을 특징으로 하는 클러치 구조.
청구항 2에 있어서,
상기 클러치콘의 외경부에 마찰재가 구비된 경우,
상기 제2마찰링의 외경부와 상기 미들콘의 외경부에 각각 마찰재가 구비되는 것
을 특징으로 하는 클러치 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 제2마찰링과 미들콘 중 어느 하나는 그 내경부와 외경부 모두에 마찰재가 구비된 것
을 특징으로 하는 클러치 구조.
청구항 5에 있어서,
상기 제2마찰링의 내경부와 외경부 모두에 마찰재가 구비된 경우,
상기 미들콘의 외경부에 마찰재가 구비되는 것
을 특징으로 하는 클러치 구조.
청구항 5에 있어서,
상기 미들콘의 내경부와 외경부 모두에 마찰재가 구비된 경우,
상기 제2마찰링의 내경부에 마찰재가 구비되는 것
을 특징으로 하는 클러치 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 허브에 대한 상기 제1마찰링의 상대회전 변위를 상기 제1마찰링의 상기 클러치기어를 향한 축방향 직선변위로 전환하는 변위전환부;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 클러치 구조.
청구항 8에 있어서, 상기 변위전환부는
상기 슬리브로부터 허브를 향해 반경방향 내측으로 돌출된 슬리브돌기를 수용할 수 있도록 상기 허브에 구비된 허브홈의 상기 제1마찰링을 향한 단부에 상기 허브홈의 원주방향을 따른 폭이 점차 확대되는 형상으로 형성된 제1경사면과;
상기 제1경사면과 평행하게 상기 제1마찰링의 제1링돌기에 형성된 제2경사면;
으로 이루어진 것을 특징으로 하는 클러치 구조.