KR20200087447A - 마찰요소 래치장치 - Google Patents

Abstract

마찰요소 래치장치가 개시된다. 개시된 마찰요소 래치장치는 구동원으로부터 동력을 전달 받아 회전 가능하도록 마련되는 제 1기어와 및 스크류, 상기 스크류가 회전함에 따라 이동 가능하도록 마련되는 제 1피스톤, 구동원으로부터 동력을 전달 받아 회전 가능하도록 마련되는 피니언 기어와 이에 따라 운동하는 랙을 구비한 제2 피스톤, 상기 제 1피스톤이 이동함에 따라 계합 가능하도록 마련되는 마찰요소를 포함한다.

Description

마찰요소 래치장치{FRICTION ELEMENT LATCH DEVICE}

본 발명은 마찰요소 래치장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구조가 개선된 마찰요소 래치장치에 관한 것이다.

차량용 자동 변속기는 차량의 적소에 배치된 검출수단으로부터 차량의 운전 상태를 검출하고, 이를 근거로 하여 트랜스미션 제어 유닛(transmission control unit, TCU)에서 자동으로 유성기어셋트의 조합으로 이루어져 있는 기어 트레인을 작동 제어하여 자동으로 변속을 수행하도록 구성되어 있다.

그리고 유성기어셋트를 조합하기 위해서는 각 변속단에서 선택적으로 작동 제어되는 브레이크 및 클러치와 같은 마찰요소가 적용된다.

브레이크와 클러치는 상호 교번적으로 배치되는 다수의 디스크와 플레이트와, 디스크 및 플레이트가 마찰작용을 하도록 가압하는 피스톤을 보유하는 형태로서 동일 구성을 갖는데, 브레이크는 회전체와 비회전체 사이에 배치되고, 클러치는 회전체와 회전체 사이에 배치된다는 점에서 차이가 있다.

종래에는 마찰요소의 계합상태를 유지하기 위해서는 에너지를 계속해서 소모하여야 했다. 아울러, 계합상태를 해제하기 위해서는 별도의 동력원을 필요로 하였다.

본 발명의 일 측면은 에너지 소모를 저감시킬 수 있는 마찰요소 래치장치를 제공한다.

본 발명의 다른 일 측면은 비교적 간단한 구성으로 마찰요소의 계합 및 계합해제를 제어할 수 있는 마찰요소 래치장치를 제공한다.

본 발명의 사상에 따른 마찰요소 래치장치는 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전 가능하도록 마련되는 스크류, 상기 스크류가 회전함에 따라 이동 가능하도록 마련되는 제1 피스톤, 상기 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전 가능하도록 마련되는 피니언 기어, 상기 피니언 기어와 맞물려 운동하는 랙 기어, 상기 피니언 기어가 회전함에 따라, 상기 랙 기어에 의해 이동하는 제2 피스톤, 상기 제 1피스톤이 운동할 수 있도록 하는 가이드를 포함하는 하우징, 상기 제2 피스톤이 이동함에 따라 계합 가능하도록 마련되는 마찰요소를 포함한다. 상기 마찰요소 래치장치는 상기 제2 피스톤으로부터 동력을 전달받아 상기 마찰요소를 계합 또는 계합해제하도록 마련되는 동력 전달부재를 더 포함할 수 있다.

상기 동력 전달부재는 탄성을 갖는 마찰요소 탄성부재를 포함할 수 있다.

상기 피니언 기어가 상기 하우징 내에 설치된 제1 기어와 연결 될 수 있다.

상기 제1 기어가 하우징 내에 2개 이상 배치될 수 있다.

상기 제 2피스톤은 반경방향으로 이동하도록 마련될 수 있다.

상기 마찰요소 래치장치는 상기 제1 기어와 쌍을 이루는 제2 기어를 구비하는 스크류를 포함할 수 있다.

상기 마찰요소 래치장치는 상기 스크류의 회전력을 상기 제1 피스톤의 이동력으로 전환시키도록 마련되는 볼을 더 포함할 수 있다.

다른 측면에서 본 발명의 사상에 따른 마찰요소 래치장치는 상기 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전 가능하도록 마련되는 피니언 기어, 상기 피니언 기어와 맞물려 운동하는 랙 기어, 상기 랙 기어를 포함하고, 상기 피니언 기어가 회전함에 따라 상기 제1 피스톤의 회전 축에 대하여 반경 방향으로 이동하는 제2 피스톤, 상기 제 1피스톤이 운동할 수 있도록 하는 가이드를 포함하는 하우징, 상기 제2 피스톤이 이동함에 따라 계합 가능하도록 마련되는 마찰요소를 포함 할 수 있다.

상기 마찰요소 래치장치는 상기 제1 기어가 하우징 내에 2개 이상 설치되도록 마련될 수 있다.

본 발명의 사상에 따르면 마찰요소 래치장치는 마찰요소의 계합을 유지하기 위한 에너지가 소모되지 않으므로, 에너지 소모를 저감시킬 수 있다.

본 발명의 사상에 따르면 마찰요소 래치장치는 하나의 구동원으로 마찰요소의 계합 및 계합해제를 제어할 수 있으므로, 비교적 간단한 구성을 가질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰요소 래치장치가 계합해제상태에 있는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 마찰요소 래치장치가 계합 상태에 있는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 마찰요소 래치장치의 특정 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다"등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

한편, 하기의 설명에서 사용된 용어 "좌우방향"은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰요소 래치장치가 계합해제상태에 있는 것을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 마찰요소 래치장치가 계합상태에 있는 것을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3은 도 1에 도시된 마찰요소 래치장치의 특정 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 마찰요소 래치장치(1)는 마찰요소(19)를 선택적으로 계합시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 마찰요소 래치장치(1)는 하우징(10)과, 구동원(11)과, 스크류(12)와, 제1 피스톤(13)과, 랙 기어가 구비된 제2 피스톤(14)과, 피니언 기어(15a)와, 동력 전달부재(16)와, 마찰요소(19)를 포함할 수 있다.

하우징(10)은 내부에 구동원(11)을 수용할 수 있다. 하우징(10)은 제1 피스톤(13) 및/또는 제2 피스톤(14)을 슬라이딩 가능하게 지지할 수 있다. 하우징(10)에는 마찰요소(19)를 계합 또는 계합해제시키기 위한 구성들이 배치될 수 있다.

구동원(11)은 하우징(10)의 내부에 수용될 수 있다. 구동원(11)은 스크류(12)를 회전시키기 위한 구동력을 발생시키도록 구성될 수 있다. 구동원(11)은 마찰요소(19)를 계합시키기 위한 계합력을 발생시키도록 구성될 수 있다. 구동원(11)은 모터를 포함하여 구성될 수 있다. 구동원(11)은 정회전 및 역회전이 가능한 모터를 포함하여 구성될 수 있다.

스크류(12)는 구동원(11)으로부터 동력을 전달받아 회전할 수 있도록 마련될 수 있다. 스크류(12)는 외주면을 따라 형성된 나사산을 포함할 수 있다. 나사산은 볼(17)에 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 스크류(12)는 구동원(11)과 가까운 위치에서 피니언 기어 회전축(15b)에 결합되어 회전하는 제1 기어(18a)와, 쌍을 이루는 제2 기어(18b)를 구비할 수 있다. 스크류(12)는 도 1을 기준으로 좌우방향을 따라 연장된 회전축을 기준으로 회전할 수 있다. 스크류(12)의 회전축은 마찰요소(19)가 계합 및 계합해제되는 방향과 동일한 방향으로 마련될 수 있다.

제1 피스톤(13)은 스크류(12)가 회전함에 따라 이동 가능하도록 마련될 수 있다. 제1 피스톤(13)은 스크류(12)가 회전할 때, 스크류(12)의 회전력을 전달받아 이동할 수 있다. 제1 피스톤(13)은 도 1을 기준으로 좌우방향을 따라 이동할 수 있다. 제1 피스톤(13)은 스크류(12)의 회전축과 평행한 방향을 따라 이동할 수 있다. 제1 피스톤(13)은 피니언 기어 회전축(15b)과 평행한 방향을 따라 이동 할 수 있다. 제1 피스톤(13)은 마찰요소(19)와 가까워지는 방향 및 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다. 제1 피스톤(13)은 하우징(10)에 의해 슬라이딩 가능하게 지지될 수 있다.

스크류(12)와 제1 피스톤(13) 사이에는 적어도 하나의 볼(17)이 마련될 수 있다. 볼(17)은 스크류(12)의 외주면 상에서 구름운동하도록 마련될 수 있다. 볼(17)은 제1 피스톤(13)에 대해 구름운동하도록 마련될 수 있다.

볼(17)은 스크류(12)의 회전력을 제1 피스톤(13)의 이동력으로 전환시킬 수 있다. 즉, 스크류(12)가 회전함에 따라, 볼(17)은 스크류(12)의 외주면을 따라 도 1을 기준으로 좌측으로 구름 및 이동하게 되고, 볼(17)이 구름 및 이동함에 따라, 제1 피스톤(13)은 도 1을 기준으로 좌측으로 구름 및 이동하게 된다.

제2 피스톤(14)은 제1 피스톤(13)의 구동원(11)을 향하는 일 측에 배치될 수 있다. 제2 피스톤(14)는 피니언 기어(15a)의 회전운동을 도 1을 기준으로 상하 이동을 가능하게 하는 랙을 포함 할 수 있다. 제2 피스톤(14)은 구동원(11)의 동력에 기하여 회전하는 피니언 기어(15a)에 따라 이동할 수 있도록 마련될 수 있다. 제2 피스톤(14)은 도 1에 도시된 제1 위치 및 도 2에 도시된 제2 위치 사이에서 이동 가능하도록 마련될 수 있다. 제2 피스톤(14)은 제2 위치에 있을 때, 제1 피스톤(13)과 피니언 기어 회전축(15b)과 스크류(12)의 회전축에 동시에 수직하는 평탄한 마찰면을 생성할 수 있다.

제1 피스톤(13)은 동력 전달부재(16)와 접촉하는 가압부(13a)를 포함할 수 있다. 제1 피스톤(13)이 스크류(12), 제1 기어 및 제2 기어의 회전운동에 의해 이동될 때, 가압부(13a)는 마찰요소(19)를 향해 동력 전달부재(16)를 가압할 수 있다. 가압부(13a)는 제1 피스톤(13)의 제2 기어(18b)를 향하는 일 단과 반대되는 타 단에 배치될 수 있다.

제 2 피스톤(14)의 끝단은 스크류(12) 회전축과 피니언 기어 회전축(15b)과 예각을 이루며 비탈진 형상을 지닐 수 있다. 제 1 피스톤(14)의 끝단 역시 스크류(12) 회전축과 피니언 기어 회전축(15b)과 예각을 이루며 비탈진 형상을 지닐 수 있다. 제1 피스톤과 제2 피스톤이 스크류(12) 회전축과 피니언 기어 회전축(15b)과 직각을 이루는 접촉 평면을 형성하는 때, 제2 피스톤는 제1 피스톤의 이동을 제한 할 수 있다.

동력 전달부재(16)는 제1 피스톤(13)으로부터 동력을 전달받아 마찰요소(19)를 계합 또는 계합해제하도록 마련될 수 있다. 동력 전달부재(16)는 제2 피스톤(14)의 이동력을 마찰요소(19)를 계합하기 위한 계합력으로 전환시킬 수 있다. 동력 전달부재(16)는 탄성을 갖는 마찰요소 탄성부재를 포함하여 구성될 수 있다. 마찰요소 탄성부재는 스프링일 수 있다.

마찰요소(19)는 복수의 플레이트(미도시) 및/또는 복수의 디스크(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 복수의 플레이트 및/또는 복수의 디스크가 상호 압접되는 상태를 계합된 상태로 볼 수 있다. 마찰요소(19)는 제2 피스톤(14)이 이동함에 따라 계합되거나 계합해제되도록 마련될 수 있다. 마찰요소(19)는 변속기의 클러치 장치 또는 브레이크 장치로 마련될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰요소 래치장치(1)는 변속기의 클러치 장치나 브레이크 장치에 적용될 수 있다.

상기 구성에 따른 마찰요소 래치장치(1)의 동작에 대해 설명한다.

도 1을 참조하면, 마찰요소(19)가 계합해제된 상태에 있을 때, 제2 피스톤(14)은 제1 위치에 있게 된다. 도 1,2를 참조하면, 마찰요소(19)를 계합시키고자 할 때, 구동원(11)은 동력을 발생시키며, 이에 따라, 스크류(12)는 회전하게 된다. 스크류(12)가 회전함에 따라 볼(17)은 스크류(12)의 외주면을 따라 구름 및 이동하게 되고, 이에 따라, 제1 피스톤(13)도 마찰요소(19)를 향해 이동하게 된다. 아울러, 구동원(11)의 동력은 피니언 기어 회전축(15b)도 회전시킨다. 따라서 피니언 기어 회전축(15b)에 결합되어 있는 제1 기어(18a)도 회전하게 된다. 제1 기어(18a)가 회전하는 경우 접해있는 제2 기어(18b)도 회전하며 이는 결과적으로 상기 스크류(12)의 회전을 더 강화하게 된다. 또한 도 3에서 확인할 수 있듯이 피니언 기어(15a)와 제2 피스톤(14), 즉 랙 기어는 2개 이상 하우징(10) 내에 배치되어 래칭기능을 강화할 수 있다. 제1 피스톤(13)은 동력 전달부재(16)를 가압하며, 이에 따라, 마찰요소(19)는 계합상태에 있게 된다.

도 2을 참조하면, 구동원(11)의 동력 발생을 정지하는 경우, 제2 피스톤(14)은 제1 위치에서 제2 위치로 이동하게 된다. 이때, 제2 피스톤(14)과 제1 피스톤(13)은 스크류(12) 회전축과 피니언 기어 회전축(15b)과 수직한 접촉 평면을 형성하게 된다. 즉, 비탈면 접촉이 아닌 상태로서 제2 피스톤(14)는 제1 피스톤(13)이 제1 위치로 복귀하는 것을 제한하게 된다. 따라서, 제1 피스톤(13)은 제1 위치에 있을 때 보다 마찰요소(19)에 더욱 가까운 위치를 유지하게 되고, 동력 전달부재(16)는 마찰요소(19)를 계합상태로 유지하도록 계속해서 가압할 수 있다.

이후, 마찰요소(19)의 계합을 해제하고자 할 때, 구동원(11)은 동력을 발생시켜 스크류(12)를 역회전시키고, 이에 따라, 제1 피스톤(13)은 마찰요소(19)로부터 멀어지는 방향으로 이동하게 된다. 이때, 피니언 기어 회전축(15b) 역시 역회전함에 따라, 제1 기어(18a)도 역회전하게 되고, 제2 기어(18b)가 따라서 역회전하게 되어 계합해제기능을 더욱 강화하게 된다. 따라서, 제1 피스톤(13)은 다시 제1 위치로 이동하게 되고, 마찰요소(19)는 계합해제상태가 된다.

이러한 구성에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰요소 래치장치(1)는 마찰요소(19)의 계합상태를 유지하기 위한 별도의 에너지가 소모되지 않으므로, 에너지 소모를 저감시킬 수 있으며, 변속기의 전달효율이 개선되어 연비를 개선할 수 있다. 아울러, 하나의 구동원(11)으로 마찰요소(19)의 계합 및 계합해제를 제어할 수 있으므로, 비교적 간단한 구성을 가질 수 있으며, 유압 방식에 비해 마찰요소(19)의 계합해제 시 응답성이 향상되게 된다.

이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

1; 마찰요소 래치장치
10; 하우징
11; 구동원
12; 스크류
13; 제1 피스톤
14; 제2 피스톤
15a; 피니언 기어
15b; 피니언 기어 회전축
16; 동력 전달부재
17; 볼
18a; 제1 기어
18b; 제2 기어
19; 마찰요소

Claims (10)

1. 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전 가능하도록 마련되는 스크류;
   상기 스크류가 회전함에 따라 이동 가능하도록 마련되는 제1 피스톤;
   상기 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전 가능하도록 마련되는 피니언 기어;
   상기 피니언 기어와 맞물려 운동하는 랙 기어;
   상기 피니언 기어가 회전함에 따라, 상기 랙 기어에 의해 이동하는 제2 피스톤;
   상기 제 1피스톤이 운동할 수 있도록 하는 가이드를 포함하는 하우징; 및
   상기 제2 피스톤이 이동함에 따라 계합 가능하도록 마련되는 마찰요소;를 포함하는 마찰요소 래치장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 피스톤으로부터 동력을 전달받아 상기 마찰요소를 계합 또는 계합해제하도록 마련되는 동력 전달부재;를 더 포함하는 마찰요소 래치장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 동력 전달부재는 탄성을 갖는 마찰요소 탄성부재를 포함하여 구성되는 마찰요소 래치장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 피니언 기어가 상기 하우징 내에 설치된 제1 기어와 연결되는 마찰요소 래치장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 기어가 하우징 내에 2개 이상 배치되는 마찰요소 래치장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제 2피스톤은 반경 방향으로 이동하도록 마련되는 마찰요소 래치장치.
7. 제4항에 있어서,
   상기 제1 기어와 쌍을 이루는 제2 기어를 구비하는 스크류를 포함하는 마찰요소 래치장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 스크류의 회전력을 상기 제1 피스톤의 이동력으로 전환시키도록 마련되는 볼;을 더 포함하는 마찰요소 래치장치.
9. 상기 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전 가능하도록 마련되는 피니언 기어;
   상기 피니언 기어와 맞물려 운동하는 랙 기어;
   상기 랙 기어를 포함하고, 상기 피니언 기어가 회전함에 따라 상기 제1 피스톤의 회전 축에 대하여 반경 방향으로 이동하는 제2 피스톤;
   상기 제 1피스톤이 운동할 수 있도록 하는 가이드를 포함하는 하우징; 및
   상기 제2 피스톤이 이동함에 따라 계합 가능하도록 마련되는 마찰요소;를 포함하는 마찰요소 래치장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 기어가 하우징 내에 2개 이상 설치되도록 마련되는 마찰요소 래치장치.

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