KR20180116938A - 변속기용 더블 클러치 장치 - Google Patents

Abstract

변속기용 더블 클러치 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 변속기용 더블 클러치 장치는 엔진 출력측에 드라이브 디스크를 통해 동력 연결되는 클러치 하우징과, 상기 클러치 하우징 내부의 반경방향 외측과 내측에 각각 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 피스톤과, 상기 변속기 하우징의 내부 일측에 구성되어 상기 제1, 제2 작동 피스톤을 각각 작동 제어하는 제1, 제2 슬레이브 실린더를 포함하는 변속기용 더블 클러치 장치에 있어서, 상기 아웃터 및 인너 클러치의 실링을 위한 중간 플레이트와 상기 드라이브 디스크 사이에 반경방향으로 배치되는 서포트 베어링; 상기 서포트 베어링의 외측에 대응하여 상기 드라이브 디스크와 상기 중간 플레이트 사이에 설치되는 시일 링을 포함한다.

Description

변속기용 더블 클러치 장치{DOUBLE CLUTCH SYSTEM}

본 발명은 변속기용 더블 클러치 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 더블 클러치의 지지를 위한 서포트 베어링의 위치를 변경 배치하여 전장을 축소할 수 있는 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 2개의 클러치를 적용하여 홀수단과 짝수단의 변속 시, 각 클러치를 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.

도 1은 종래 기술에 따른 변속기용 더블 클러치 장치의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 최근에 화두가 되고 있는 더블 클러치 변속기(DCT)는 습식 더블 클러치(C1,C2)의 연비 효과를 극대화하기 위해 슬레이브 실린더(SC1,SC2; Slave Cylinder)가 적용된 클러치 작동방식이 적용되고 있다.

이러한 슬레이브 실린더(SC1,SC2)가 적용된 더블 클러치 장치는 더블 클러치(C1,C2)를 회전 지지하기 위한 서포트 베어링(SB)이 더블 클러치(C1,C2)의 내부에서, 도 1과 같이, 클러치 하우징(1)과 변속기 하우징의 내벽(H)에 연결된 고정체(H1) 사이에 구성되거나, 또는 미도시되었으나, 상기 클러치 하우징(1)과 슬레이브 실린더(SC1,SC2) 사이에 구성되기도 한다.

또한, 상기 클러치 하우징(1)은 드라이브 디스크(3)를 통하여 엔진 출력측 기어(5; 또는 댐퍼의 출력측 기어)에 동력 연결되며, 상기 드라이브 디스크(3)의 선단부는 크랭크 샤프트(CS)에 파일럿 베어링(PB)을 통하여 회전 지지되어 더블 클러치(C1,C2)의 경방향 하중을 지지하도록 구성된다.

또한, 상기 더블 클러치(C1,C2)의 드라이브 디스크(3)와, 중간 플레이트(7; intermediate plate) 사이에는 더블 클러치(C1,C2)의 실링을 위하여 시일 링(SR)이 설치된다.

그런데 도 1과 같이, 서포트 베어링(SB)이 클러치 하우징(1)과 고정체(H1) 사이에 적용되는 경우, 더블 클러치(C1,C2) 내부의 레이아웃 상, 각 슬레이브 실린더(SC1,SC2)의 작동 스트로크 제한으로 축방향 공간을 더 확보해야 하는 단점이 있으며, 이는 변속기의 전장이 길어지게 하는 원인이 된다.

또한, 서포트 베어링(SB)이 클러치 하우징(1)과 슬레이브 실린더(SC1,SC2) 사이에 구성되는 경우, 서포트 베어링(SB)의 반경방향 사이즈만큼 더블 클러치(C1,C2)의 사이즈가 커져 불필요한 드레그 토크의 증가로 효율이 감소하고 제조 원가가 증가하는 단점이 있다.

본 발명의 실시 예는 더블 클러치의 회전 지지를 위한 서포트 베어링을 엔진 출력측에 연결되는 드라이브 디스크와, 더블 클러치의 실링을 위한 중간 플레이트(intermediate plate) 사이에 배치하여 슬레이브 실린더의 작동 스크로트를 충분히 확보하면서 전장을 축소할 수 있는 변속기용 더블 클러치 장치를 제공하고자 한다.

또한, 더블 클러치가 서포트 베어링을 통해 중간 플레이트에 반경방향으로 회전 지지됨에 따라 종래의 크랭크 샤프트에 더블 클러치의 드라이브 디스크를 반경방향으로 지지하던 파일럿 베어링을 삭제할 수 있어 전장 축소 요인을 부가할 수 있으며, 원가 절감이 가능한 변속기용 더블 클러치 장치를 제공하고자 한다.

또한, 엔진 사양의 변경에 따라 엔진 출력측과의 매칭부 변경 시에도 더블 클러치의 사양은 일원화하여 공용성을 갖도록 한 변속기용 더블 클러치 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 엔진 출력측에 드라이브 디스크를 통해 동력 연결되는 클러치 하우징과, 상기 클러치 하우징 내부의 반경방향 외측과 내측에 각각 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 피스톤과, 상기 변속기 하우징의 내부 일측에 구성되어 상기 제1, 제2 작동 피스톤을 각각 작동 제어하는 제1, 제2 슬레이브 실린더를 포함하는 변속기용 더블 클러치 장치에 있어서, 상기 아웃터 및 인너 클러치의 실링을 위한 중간 플레이트와 상기 드라이브 디스크 사이에 반경방향으로 배치되는 서포트 베어링; 상기 서포트 베어링의 외측에 대응하여 상기 드라이브 디스크와 상기 중간 플레이트 사이에 설치되는 시일 링을 포함하는 변속기용 더블 클러치 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 아웃터 클러치와 인너 클러치의 각 클러치 허브 사이와, 상기 아웃터 클러치의 클러치 허브와 드라이브 디스크 사이에 축방향으로 베어링이 각각 개재될 수 있다.

또한, 상기 변속기 하우징의 내벽의 내주단과 상기 제2 입력축 사이에 반경방향으로 베어링이 개재될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 더블 클러치의 회전 지지를 위한 서포트 베어링을 엔진 출력측에 연결되는 드라이브 디스크와, 더블 클러치의 실링을 위한 중간 플레이트(intermediate plate) 사이에 배치하여 기존의 2개의 슬레이브 실린더(즉, 더블 슬레이브 실린더)의 작동 스크로트를 충분히 확보하면서 공간 활용성을 높여 변속기의 전장을 축소할 수 있다.

또한, 더블 클러치가 서포트 베어링을 통해 중간 플레이트에 반경방향으로 회전 지지됨에 따라 종래의 크랭크 샤프트에 더블 클러치의 드라이브 디스크를 반경방향으로 지지하던 파일럿 베어링을 삭제할 수 있어 전장 축소 요인을 부가할 수 있고, 부품 삭제로 원가 절감이 가능한 이점이 있다.

또한, 엔진 사양의 변경에 따라 더블 클러치와 엔진 출력측과의 매칭부 변경 시에도 더블 클러치의 사양은 일원화하여 공용성을 가질 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 변속기용 더블 클러치 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 더블 클러치 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 더블 클러치 장치의 제1 작동도이다.
도 4는 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 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 더블 클러치 장치의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 더블 클러치 장치는 기본적으로 엔진 출력측으로부터 전달되는 회전동력을 아웃터 클러치(C1)와 인너 클러치(C2)로 이루어지는 더블 클러치를 통하여 2개의 입력축에 각각 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.

이러한 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 출력측 기어(5; 또는 댐퍼 출력측 기어)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 회전부재이다.

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

상기 제2 클러치 허브(21)는 내주단이 상기 제2 입력축(IS2)의 선단부에 스플라인 체결되고, 반경방향의 선단부가 상기 인너 클러치(C2)에 연결된다.

이때, 상기 제2 입력축(IS2)은 상기 변속기 하우징의 내벽(H)의 내주단과의 사이에 반경방향으로 베어링(B)이 개재되어 제2 입력축(IS2)의 반경방향 하중을 회전 지지하게 된다.

여기서, 상기 제1, 제2 클러치 허브(11)(21) 사이와, 상기 제1 클러치 허브(11)와 드라이브 디스크(3) 사이에는 축방향으로 하중을 지지하기 위한 베어링(B)이 각각 개재되어 설치된다.

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 반경방향으로 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.

또한, 상기 더블 클러치 장치는 제1, 제2 작동 피스톤(13)(23)을 작동 제어하기 위한 제1, 제2 슬레이브 실린더(SC1,SC2)가 변속기 하우징의 내벽(H)의 중심 측에 내벽(H)을 통하여 작동유압을 공급받도록 구성된다.

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

그리고 상기 더블 클러치 장치는 더블 클러치의 회전 지지를 위한 서포트 베어링(SB)이 엔진 출력측 기어(5; 또는 댐퍼의 출력측 기어)에 연결되는 드라이브 디스크(3)와, 상기 더블 클러치의 실링을 위한 중간 플레이트(7; intermediate plate) 사이에 배치된다.

여기서, 상기 드라이브 디스크(3)와 중간 플레이트(7) 사이에는 상기 서포트 베어링(SB)의 외측에 시일 링(SR)이 설치되어 더블 클러치의 실링 기능을 수행한다.

이때, 상기 서포트 베어링(SB)은 더블 클러치의 드라이브 디스크(3)를 중간 플레이트(7)에 대하여 반경방향으로 회전 지지함으로, 종래의 크랭크 샤프트(CS)에 더블 클러치의 드라이브 디스크(3)를 반경방향으로 회전 지지하던 파일럿 베어링(PB; 도 1 참조)을 기능을 대신하게 된다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 더블 클러치 장치의 제1 작동도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 더블 클러치 장치의 제2 작동도이다.

도 3과 도 4를 참조하여 상기한 바와 같은 구성을 갖는 더블 클러치 장치의 작동을 설명한다.

도 3을 참조하면, 먼저, 홀수 변속단의 구현을 위해 엔진의 회전동력을 제1 입력축(IS1)에 전달하기 위해서는 제1 슬레이브 실린더(SC1)에 유압을 공급하여 구동시킨다.

그러면, 제1 작동 피스톤(13)이 축방향 외측으로 이동하여 아웃터 클러치(C1)를 작동시키고, 이에 따라 엔진의 회전동력이 엔진 출력측 기어(5)와 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 4를 참조하면, 짝수 변속단의 구현을 위해 엔진의 회전동력을 제2 입력축(IS2)에 전달하기 위해서는 제2 슬레이브 실린더(SC2)에 유압을 공급하여 구동시킨다.

그러면, 제2 작동 피스톤(23)이 축방향 외측으로 이동하여 인너 클러치(C2)를 작동시키고, 이에 따라 엔진의 회전동력이 엔진 출력측 기어(5)와 동력 연결된 드라이브 디스크(3)를 통해 클러치 하우징(1)으로 전달되고, 인너 클러치(C2)와 제2 클러치 허브(21)를 통해 제2 입력축(IS2)으로 전달된다.

이상에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 더블 클러치 장치는 더블 클러치의 회전 지지를 위한 서포트 베어링(SB)을 엔진 출력측 기어(5)에 연결되는 드라이브 디스크(3)와, 더블 클러치의 실링을 위한 중간 플레이트(7) 사이에 배치하여 더블 클러치 내부의 공간 활용성을 높여 기존의 2개의 슬레이브 실린더(SC1,SC2)의 작동 스크로크를 충분히 확보하면서도 변속기의 전장을 축소할 수 있다.

또한, 더블 클러치가 서포트 베어링(SB)을 통해 중간 플레이트(7)에 반경방향으로 회전 지지됨에 따라 종래의 크랭크 샤프트(CS, 도 1참조)에 더블 클러치의 드라이브 디스크(3)를 반경방향으로 지지하던 파일럿 베어링(PB, 도 1 참조)을 삭제할 수 있어 그만큼 변속기의 전장을 더 축소할 수 있으며, 부품 삭제로 인해 중량 및 원가 절감의 효과가 있다.

또한, 엔진 사양의 변경 시에는 더블 클러치와 엔진 출력측 기어(5)와의 매칭부가 변경되는데, 이 경우에도 더블 클러치의 사양은 일원화하여 공용화할 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
5: 엔진 출력측 기어
IS1,IS2: 제1, 제2 입력축
H: 내벽
C1,C2: 아웃터 클러치, 인너 클러치
SC1,SC2: 제1, 제2 슬레이브 실린더
B: 베어링
SB: 스포트 베어링
PB: 파일럿 베어링
CS: 크랭크 샤프트
P: 클러치 플레이트
D: 클러치 디스크
11,21: 제1, 제2 클러치 허브
13,23: 제1, 제2 작동 피스톤

Claims (8)

1. 엔진 출력측에 드라이브 디스크를 통해 동력 연결되는 클러치 하우징과, 상기 클러치 하우징 내부의 반경방향 외측과 내측에 각각 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 피스톤과, 상기 변속기 하우징의 내부 일측에 구성되어 상기 제1, 제2 작동 피스톤을 각각 작동 제어하는 제1, 제2 슬레이브 실린더를 포함하는 변속기용 더블 클러치 장치에 있어서,
   상기 아웃터 및 인너 클러치의 실링을 위한 중간 플레이트와 상기 드라이브 디스크 사이에 반경방향으로 배치되는 서포트 베어링;
   상기 서포트 베어링의 외측에 대응하여 상기 드라이브 디스크와 상기 중간 플레이트 사이에 설치되는 시일 링;
   을 포함하는 변속기용 더블 클러치 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 아웃터 클러치와 인너 클러치의 각 클러치 허브 사이와, 상기 아웃터 클러치의 클러치 허브와 드라이브 디스크 사이에 축방향으로 베어링이 각각 개재되는 변속기용 더블 클러치 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 변속기 하우징의 내벽의 내주단과 상기 제2 입력축 사이에 반경방향으로 베어링이 개재되는 변속기용 더블 클러치 장치.
4. 엔진으로부터 전달되는 회전동력을 인너 및 아웃터 클러치로 이루어지는 더블 클러치를 통하여 제1, 제2 입력축에 선택적으로 연결하는 변속기용 더블 클러치 장치에 있어서,
   엔진 출력측과 상기 더블 클러치의 클러치 하우징 사이에 연결되는 드라이브 디스크와, 상기 더블 클러치의 실링을 위한 중간 플레이트 사이에 상기 더블 클러치의 회전 지지를 위한 서포트 베어링을 반경방향으로 배치하여 구성되는 변속기용 더블 클러치 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 더블 클러치는
   엔진 출력측에 드라이브 디스크를 통해 동력 연결되는 클러치 하우징;
   상기 클러치 하우징 내부의 반경방향 외측과 내측에 각각 구성되어 각각의 클러치 허브를 통하여 제1, 제2 입력축과 동력 연결되는 아웃터 클러치 및 인너 클러치;
   상기 아웃터 클러치와 인너 클러치에 대응하여 선단이 각각 상기 클러치 하우징의 내측면을 관통하여 배치되는 제1, 제2 작동 피스톤;
   상기 변속기 하우징의 내벽 상에 구성되어 상기 제1, 제2 작동 피스톤을 각각 작동 제어하는 제1, 제2 슬레이브 실린더;
   를 포함하는 변속기용 더블 클러치 장치에 있어서,
6. 제4항에 있어서,
   상기 서포트 베어링의 외측에 대응하여 상기 드라이브 디스크와 상기 중간 플레이트 사이에 시일 링이 설치되는 변속기용 더블 클러치 장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 아웃터 클러치와 인너 클러치의 각 클러치 허브 사이와, 상기 아웃터 클러치의 클러치 허브와 드라이브 디스크 사이에 축방향으로 베어링이 각각 개재되는 변속기용 더블 클러치 장치.
8. 제5항에 있어서,
   상기 변속기 하우징의 내벽의 내주단과 상기 제2 입력축 사이에 베어링이 반경방향으로 개재되는 변속기용 더블 클러치 장치.

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