KR20200110798A - 클러치 액추에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 클러치 액추에이터(1)에 관한 것이며, 이 클러치 액추에이터는, 케이싱(2)과, 케이싱에 고정되고 회전 출력 샤프트(14)를 포함하는 전기 모터(8)와, 전기 모터(8)의 샤프트(14)에 의해 회전 구동되는 입력 부재(21), 및 압력 챔버(47)의 유체를 변위시킬 수 있는 푸싱 부재의 병진 운동을 구동하는 출력 부재(35)를 포함하는 회전-선형 유형의 운동-변환 장치(21, 35)를 포함하며, 푸싱 부재는 전개 위치와 후퇴 위치 사이에서 이동할 수 있으며, 2개의 부분(38, 39)으로 구성된다.

Description

클러치 액추에이터

본 발명은 특히 자동차의 변속 시스템을 위한 클러치 액추에이터(clutch actuator)에 관한 것이다.

본 발명은, 특히, 그렇지만 배타적이지는 않게, 휴지시의 상태가 상시 결합 또는 상시 결합해제 상태일 수 있는 단일 또는 이중 클러치의 작동, 수동 변속을 위한 기어박스 동기화장치의 작동, 반자동 기어박스의 작동, 이중-클러치 수동 기어박스의 작동, 또는 연소 엔진과 전기 기계가 하이브리드 차량 구동계의 일부를 형성하는 경우에 연소 엔진과 전기 기계를 커플링하는데 사용되는 클러치의 작동에 적용된다.

클러치 액추에이터는 변속 시스템이 토크 또는 운동의 전달을 허용하는 결합 상태로부터 그러한 전달이 수행되지 않는 결합해제 상태로 전환하는 것을 가능하게 한다. 클러치 액추에이터는 또한 시스템을 결합 또는 결합해제 상태로 유지하는 것을 가능하게 한다.

문헌 WO 2015/090316은 케이싱과, 케이싱 상에 장착된 전기 모터로서, 전기 모터의 출력 샤프트가 제 1 피니언에 회전 커플링되는, 상기 전기 모터와, 제 1 피니언과 맞물리는 제 2 피니언을 지탱하는 스크루 및 너트를 포함하는 회전-선형 유형(rotary-linear type)의 운동-변환 장치(movement-conversion device)를 포함하는 클러치 액추에이터를 개시하고 있다. 너트는 스크루와 협력하고, 푸싱 부재(pushing member)에 회전 커플링 및 병진 커플링된다. 푸싱 부재는 소정량의 오일을 변위시킬 수 있도록 마스터-실린더 피스톤이 이동할 수 있게 한다.

따라서, 모터 샤프트의 회전은, 피니언 및 운동-변환 장치를 통해, 피스톤이 이동하게 한다.

그러한 액추에이터는, 소정량의 유체가 시간 경과에 따라 사실상 변하지 않은 상태로 효과적으로 유지되기 때문에, 유압 유체의 유동을 생성하지 않으면서, 소정량의 유체가 변위될 수 있게 하는 한에서는, 유체정역학적이라고 한다.

본 발명은 기존의 해결책에 대한 대안을 제안하는 것이다.

이러한 목적을 위해, 본 발명은 클러치 액추에이터에 관한 것이며, 이 클러치 액추에이터는,

- 케이싱과,

- 케이싱에 고정되고 회전 출력 샤프트를 포함하는 전기 모터와,

- 전기 모터의 샤프트에 의해 회전 구동되는 입력 부재, 및 압력 챔버의 유체를 변위시킬 수 있는 푸싱 부재의 병진 운동을 구동하는 출력 부재를 포함하는 회전-선형 유형의 운동-변환 장치를 포함하며, 푸싱 부재는 전개 위치와 후퇴 위치 사이에서 이동할 수 있으며,

푸싱 부재는 출력 부재 및 케이싱에 대해 커플링되고 회전 측면에서 고정되는 커플링 부분을 포함하고, 커플링 부분은 출력 부재와 함께 병진 이동할 수 있으며, 푸싱 부재는 커플링 부분에 축방향으로 고정된 피스톤을 더 포함하고, 상기 피스톤은 압력 챔버 내에 수용된 유체를 변위시킬 수 있고, 커플링 부분은 피스톤과 별개인 구성요소에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

출력 부재 및 케이싱에 대한 커플링 부분의 커플링은 직접적일 수 있거나, 간접적일 수 있고, 즉 다른 부재를 통해 이루어질 수 있다.

푸싱 부재를 2개의 부분으로 생성하는 것은 푸싱 부재의 각 부분의 재료를 요구사항에 적합하도록 맞추는 것을 가능하게 한다.

커플링 부분은 강화 섬유 또는 미네랄 필러(mineral filler)뿐만 아니라 건식 윤활제를 함유하는 열가소성 재료로 제조될 수 있다.

열가소성 재료는 폴리아미드일 수 있으며, 건식 윤활제가 PTFE인 것이 가능하다.

열가소성 재료는 예를 들어 15%의 건식 윤활제를 함유한다. 강화 섬유는 예를 들어 유리 섬유, 탄소 섬유 또는 아라미드 섬유, 및/또는 미네랄 필러이다.

피스톤은 열경화성 재료, 예를 들어 베이클라이트(bakelite) 유형의 수지로 제조될 수 있다.

이것은 거칠기를 감소시키고, 특히 피스톤 주위에 장착될 수 있는 임의의 시일이 어떠한 걸림(catching)도 회피하는 것을 가능하게 한다.

피스톤은 관형 원통형 부분을 포함할 수 있으며, 관형 원통형 부분은 제 1 단부에서 압력 챔버에 위치된 자유 단부 벽을 포함하고 다른 단부에서 반경방향 외측으로 연장되는 환형 림을 포함하며, 상기 피스톤의 환형 림은 푸싱 부재의 커플링 부분의 반경방향 부분과 출력 부재의 반경방향면 사이에 축방향으로 개재된다.

피스톤은 자성 부재를 포함할 수 있으며, 피스톤의 이동 축을 따른 자성 부재의 위치는 케이싱에 고정된 센서에 의해 검출될 수 있으며, 푸싱 부재의 피스톤과 커플링 부분은 서로에 대해 회전 측면에서 커플링된다.

이러한 방식으로, 센서에 대한 자성 요소의 정확한 각도 위치설정이 특히 보장된다.

피스톤의 환형 림은 피스톤과 커플링 부분 사이의 회전 커플링을 제공하도록, 커플링 부분에 속하는 상보적인 형상의 적어도 하나의 영역과 협력하는 적어도 하나의 비원통형 영역, 예를 들어 2개의 정반대측 비원통형 영역을 포함할 수 있다.

액추에이터는 푸싱 부재의 운동 축에 대해 서로 축방향으로 오프셋된 적어도 하나의 제 1 환형 시일 및 적어도 하나의 제 2 환형 시일을 포함할 수 있으며, 각각의 시일은 푸싱 부재와 클러치 액추에이터의 축방향 고정 부분 사이에 밀봉을 제공하고, 제 1 시일은 압력 챔버에서 생성된 유체 압력을 받을 수 있고, 제 2 시일은 보다 낮은 유체 압력을 받을 수 있다.

제 2 시일은 예를 들어 대기압에 가깝거나 동일한 압력을 받을 수 있는 한편, 제 1 시일은 예를 들어 30 내지 60 bar, 바람직하게는 45 bar 정도의 높은 압력을 받을 수 있다.

피스톤의 자유 단부 부근에는 적어도 하나의 충전 덕트가 형성될 수 있고, 충전 덕트는 푸싱 부재가 전개 위치에 위치될 때, 제 1 시일과 제 2 시일 사이에 축방향으로 위치된 영역과 압력 챔버를 연결하는 것을 가능하게 하고, 상기 영역은 유체 저장소에 연결된다.

입력 부재는 스크루일 수 있고, 출력 부재는 너트를 포함한다.

압력 챔버는 푸싱 부재의 병진 운동 축을 따라 연장되는 환형 주변 벽과, 단부 벽을 포함할 수 있고, 상기 압력 챔버는 파이프에 연결되도록 의도된 유체 출구를 포함하고, 상기 유체 출구는 주변 벽으로부터 연장되고, 푸싱 부재는 전개 위치로 향하는 병진 운동 동안에 유체 출구를 향하여 축방향으로 연장될 수 있다.

챔버의 단부와, 한편으로는 푸싱 부재의 대응하는 단부 및 다른 한편으로는 유체 출구 사이에서 유체가 유동할 수 있게 하도록, 압력 챔버의 주변 벽에 유체 유동 덕트가 형성될 수 있다.

압력 챔버의 주변 벽에의 유동 덕트의 생성은, 유체 출구가 압력 챔버의 주변 벽 상에 위치될 수 있는 동시에, 피스톤이 전개 위치를 향해 이동될 때, 피스톤의 자유 단부와 유체 출구를 향하는 압력 챔버의 단부 사이에 위치된 용적부로부터 유체가 유동할 수 있게 한다는 것을 의미한다. 또한, 푸싱 부재는 압력 챔버의 주변 표면에 의해 효과적으로 안내될 수 있다.

피스톤 및 압력 챔버에 의해 형성된 조립체는 파이프를 통해 유압 리시버(hydraulic receiver)와 협력할 수 있는 유압 이미터(hydraulic emitter)를 형성한다.

유체 출구는 피스톤의 이동 축에 대해 90°의 각도를 이루는 축을 따라 연장될 수 있다. 물론, 필요에 따라 이러한 각도를 변경하는 것이 가능하다.

유체는 예를 들어 오일 또는 브레이크 오일이다.

피스톤의 자유 단부 부근에는 적어도 하나의 충전 덕트가 형성될 수 있고, 충전 덕트는 푸싱 부재가 전개 위치에 위치될 때, 제 1 시일과 제 2 시일 사이에 축방향으로 위치된 영역과 압력 챔버를 연결하는 것을 가능하게 하고, 상기 영역은 유체 저장소에 연결된다.

앞서 언급된 바와 같이, 푸싱 부재의 자유 단부는 압력 챔버의 단부 벽을 향하는 단부이다.

그러한 특징은 푸싱 부재가 전개 위치에 위치될 때, 저장소 내에 수용된 유체를 사용하여, 압력 챔버가 충전될 수 있게 하거나, 잠재적인 유체 손실을 보상하는 것을 가능하게 한다.

물론, 저장소와의 그러한 연결을 허용하는 푸싱 부재의 이동은, 푸싱 부재의 작동 이동에 너무 큰 영향을 미치지 않도록, 비교적 작을 수 있고, 예를 들어 푸싱 부재의 전체 이동의 1% 내지 8% 정도일 수 있다. 작동 이동은 가압 유체가 유체 출구를 향해 변위될 수 있게 하는 이동인 것으로 규정된다.

피스톤은 몇 개의 충전 덕트를 포함할 수 있다.

입력 부재는 나사를 포함할 수 있고, 출력 부재는 너트를 포함한다. 따라서, 나사의 회전은 너트의 병진 이동을 야기한다.

입력 부재는 감속 기어세트를 거쳐서, 전기 모터의 샤프트에 의해 회전 구동될 수 있다.

액추에이터는 푸싱 부재를 적어도 부분적으로 둘러싸는 가이드 부재를 포함할 수 있으며, 푸싱 부재는 가이드 부재에 회전 커플링되고, 상기 가이드 부재에 대해 병진 이동될 수 있다.

그러면, 가이드 부재는 케이싱에 대해 고정될 수 있다.

모터의 출력 샤프트는 축(A)을 따라 연장될 수 있고, 입력 부재는 축(A)에 평행한 축(B)을 중심으로 회전 운동할 수 있다.

그러한 배열은 액추에이터의 양호한 반경방향 소형화를 보장한다.

유체 출구는 파이프에 속하는 상보적인 연결 수단과 유밀(fluidtight) 방식으로 협력하도록 의도된 연결 수단을 포함할 수 있다.

연결 수단은 상보적인 연결 수단의 홈 내에 클립 체결될 수 있는 탄성 요소를 포함할 수 있거나, 반대로 상보적인 연결 수단은 연결 수단의 홈 내에 클립 체결될 수 있는 탄성 요소를 포함할 수 있다.

커플링 부분은 출력 부재 상에 클립 체결함으로써 축방향으로 고정될 수 있게 하는 반경방향으로 변형가능한 영역을 포함할 수 있다.

클러치 액추에이터는 또한 하기의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다:

- 푸싱 부재는 가이드 부재에 속하는 적어도 하나의 상보적인 홈 또는 스플라인에 장착된 적어도 하나의 리브 또는 스플라인, 예를 들어 4개의 리브를 포함한다.

- 액추에이터는 전자 하우징에 수용된 전자 보드(electronic board)를 포함한다.

- 모터는 전자 보드에 전기적으로 접지된, 적어도 부분적으로 금속인 본체를 포함한다.

- 스크루의 나사산과 너트의 나사산 사이에는 롤링 부재가 장착되며, 상기 롤링 부재는 윤활되어 있다.

- 클러치 액추에이터는 감속 기어세트를 적어도 부분적으로 수용하는 하우징을 한정하는 케이싱 및 커버를 포함한다.

- 입력 부재는 예를 들어 볼 베어링과 같은 베어링을 통해 가이드 부재에 피봇가능하게 장착된다.

- 전자 하우징은 축(A) 및 축(B)에 수직으로 배향된다. 그러한 구조는 축방향 크기, 즉 축(A 및 B)의 방향으로 크기를 감소시키는 것을 가능하게 한다.

- 전자 하우징은 모터 케이싱에 고정된다.

- 전자 하우징 및/또는 전자 보드는 히트 싱크 수단을 포함한다.

- 전자 하우징은 본체 및 커버를 포함한다.

- 전자 하우징의 본체는 예를 들어 강화 열가소성 수지로 제조되며, 전자 하우징의 커버는 예를 들어 알루미늄 합금으로 제조되거나, 반대로 전자 하우징의 본체는 예를 들어 알루미늄 합금으로 제조되며, 전자 하우징의 커버는 예를 들어 강화 열가소성 수지로 제조된다. 알루미늄 합금은 보다 양호한 열 방출을 허용한다.

- 케이싱은 내부 용적부를 한정하는 하우징을 형성하는 제 1 부분과, 제 1 부분으로부터 축(B)을 따라 연장되는 중공의 제 2 부분을 포함한다.

- 제 2 부분은 제 1 부분의 내부 용적부 내로 개방된다.

- 제 1 부분은 축(B)의 개구를 포함한다.

- 제 1 부분의 내부 용적부는, 예를 들어 클립 체결, 스크루 체결 또는 용접에 의해, 제 1 부 분에 고정될 수 있는 커버에 의해 폐쇄된다.

- 케이싱 및 커버는 플라스틱으로 제조되고, 레이저 용접 또는 초음파 용접에 의해 서로 용접된다.

- 액추에이터의 케이싱은 예를 들어 브래킷을 통해 기어박스의 케이싱에 고정된다.

- 전기 모터는 브러시리스 영구 자석 모터이다.

- 모터는 장착 플레이트 또는 고정 플랜지를 형성하는 본체 또는 스테이터를 포함하며, 상기 플레이트 또는 플랜지는, 예를 들어 케이싱의 탭형 구멍 내에 끼워맞춰진 스크루를 사용하여, 모터의 본체가 케이싱에 고정될 수 있게 한다.

- 본체는 케이싱의 축(A)의 개구에 결합 및 중심설정된 원통형 중심설정 부분을 포함한다.

- 상기 케이싱의 개구와 본체의 원통형 부분의 외주부 사이에 원환형 시일이 생성된다.

- 모터의 샤프트는 케이싱의 개구를 통해 축(B)을 따라 연장되고, 케이싱의 제 1 부분의 내부 용적부 내로 들어간다.

- 모터의 샤프트는 다수(Z1)의 치형부를 포함하는 제 1 피니언을 지탱한다.

- 제 2 피니언은 샤프트 또는 핀을 중심으로 공회전하도록, 즉 자유롭게 회전하도록 장착된다.

- 제 2 피니언을 지지하는 상기 샤프트는 제 1 단부가 케이싱의 제 1 부분의 구멍에 장착되고, 제 2 단부가 커버의 구멍에 장착된다.

- 상기 샤프트는 간극 없이 대응하는 구멍에 장착된다.

- 제 2 피니언은 모터에 의해 지지된 제 1 피니언과 맞물린다.

- 축(B)의 제 3 피니언은 운동-변환 수단의 스크루의 제 1 단부와 하나로서 회전한다.

- 제 3 피니언은 제 2 피니언과 직접 맞물리고, 다수(Z2)의 치형부를 포함한다.

- 3개의 피니언은 하우징의 내부 용적부에 수용된다.

- 제 1 피니언 및 제 3 피니언에 의해 형성된 감속 기어세트의 감속비, 즉 비율 Z1/Z2는 1 내지 5로 구성된다.

- 피니언은 오일 또는 그리스로 윤활된다.

- 제 3 피니언은 운동-변환 수단의 스크루의 후방 단부, 즉 커버 측에 위치된 단부에 고정된다.

- 스크루는 평탄한 원통형 부분과 나사산을 갖는 부분을 포함한다.

- 상기 스크루의 나사산은 나사산에 결합된 볼의 사용과 호환되는 피치 및 프로파일을 갖는다.

- 케이싱 및/또는 커버는 알루미늄, 강철 또는 플라스틱으로 제조된다.

- 피니언은 금속 또는 플라스틱으로 제조된다.

- 스크루는 제 1 단부 근처에서 베어링, 예를 들어 볼 베어링에 의해 지지된다.

- 베어링은 나사를 둘러싸는 내륜 및 가이드 부재에 수용된 외륜을 포함한다.

- 가이드 부재는 강철, 알루미늄 또는 플라스틱으로 제조된다.

- 가이드 부재는, 제 1 단부에서, 반경방향 외측으로 연장되는 리세스를 포함하고 스크루의 결합을 허용하는 구멍을 포함하는 제 1 부분을 포함한다.

- 상기 스크루는 케이싱의 제 1 부분의 내부 용적부에 장착된, 예를 들어 대체로 정사각형 형상의 고정 플레이트의 구멍에 결합된다.

- 각각의 스크루는 케이싱의 나사산에 결합된다.

- 가이드 부재는 케이싱에 고정된다.

- 가이드 부재는 케이싱의 제 1 부분에 대해 커버의 반대측에, 스플라인 또는 홈을 포함하는 축(B)의 관형 제 2 부분을 포함한다.

- 입력 부재, 출력 부재, 가이드 부재 및/또는 푸싱 부재는 적어도 부분적으로 케이싱의 관형 제 2 부분에 수용된다.

- 가이드 부재는 케이싱의 관형 제 2 부분에 대해 고정되어 있다.

- 케이싱의 제 2 부분은 가이드 부재에 속하는 적어도 하나의 상보적인 리브, 홈 또는 스플라인과 협력하는 적어도 하나의 홈, 리브 또는 스플라인을 포함한다.

- 가이드 부재는 제 2 부분의 전방에 위치되고 제 2 부분의 직경보다 작은 직경을 갖는 대체로 원통형 형상의 제 3 부분을 포함한다.

- 환형 반경방향 숄더는 제 2 부분과 제 3 부분 사이에 한정된다.

- 너트는 탭형 나사산을 가지며, 탭형 나사산의 피치 및 프로파일은 나사산에 결합된 볼의 사용과 호환된다.

- 볼, 스크루의 나사산 및 너트의 탭형 나사산은 그리스로 윤활된다.

- 운동-변환 수단의 너트는 푸싱 부재의 커플링 부분에 수용된다.

- 푸싱 부재의 피스톤은 전방 단부에서 가이드 부재의 제 3 부분에 결합된다.

- 푸싱 부재의 피스톤의 외경은 가이드 부재의 제 3 부분의 내경에 실질적으로 대응한다.

- 피스톤의 이동은 소정량의 유압 유체, 예를 들어 오일이 파이프에서 변위되게 하여, 그 자체가 클러치를 작동시킬 수 있는 유압 리시버를 작동시킨다.

- 하우징의 커버는 하우징의 본체 상에 고정되거나 클립 체결된다.

비제한적인 예로서 그리고 첨부된 도면을 참조하여 주어진 하가의 설명을 읽음으로써, 본 발명이 보다 잘 이해될 것이고, 본 발명의 추가 세부사항, 특징 및 이점이 명백해질 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 액추에이터의 사시도이고,
도 2는 액추에이터의 분해 사시도이고,
도 3 및 도 4는 액추에이터의 축방향 단면도이고,
도 5는 푸싱 부재의 분해 사시도이고,
도 6은 푸싱 부재의 사시도이고,
도 7은 액추에이터의 반경방향 단면도이고,
도 8은 액추에이터의 반경방향 단면도이고,
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파이프와 유체 출구를 연결하는 수단을 도시한 상세도이고,
도 10은 본 발명의 제 2 실시예를 도시한, 도 8에 대응하는 도면이며,
도 11은 액추에이터의 축방향 단면도이다.

도 1 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 액추에이터(1)를 도시한다. 클러치 액추에이터(1)는 내부 용적부를 한정하는 하우징을 형성하고 축(A)의 개구(3)(도 2)를 갖는 제 1 부분(2a)과, 제 1 부분으로부터 축(B)을 따라 연장되는 관형 제 2 부분(2b)을 포함하는 케이싱(2)을 포함한다. 제 2 부분(2b)은 제 1 부분(2a)의 내부 용적부 내로 개방된다. 축(B)은 축(A)에 평행하고, 상기 축(A)에 대해 오프셋되어 있다.

제 1 부분(2a)의 내부 용적부는 클립 체결, 스크루 체결 또는 임의의 다른 적절한 수단에 의해 제 1 부분(2a)에 부착될 수 있는 커버(4)에 의해 폐쇄될 수 있다. 케이싱(2) 및 커버(4)는 예를 들어 플라스틱으로 제조되며, 이들 요소(2, 4)는 레이저 용접 또는 초음파 용접에 의해 서로 용접되는 것이 가능하다.

고정 연장부(5)는 제 1 부분(2a)으로부터 축방향으로 연장된다. 고정 러그(fixing lug)(6)는 제 2 부분(2b)으로부터 반경방향으로 연장된다. 고정 연장부(5) 및 고정 러그(6)는 탭형 구멍(7)(도 2)을 갖는다.

예를 들어, 액추에이터(1)의 케이싱(2)은, 예를 들어 브래킷(도시되지 않음)을 통해 기어박스의 케이싱에 고정되도록 의도된다.

액추에이터(1)는 케이싱(2)에 장착된 전기 모터(8), 특히 브러시리스 영구 자석 모터를 더 포함한다. 모터(8)는 장착 플레이트 또는 고정 플랜지(10)를 형성하는 본체(9) 또는 스테이터를 포함하며, 상기 플레이트 또는 플랜지(10)는, 예를 들어 탭형 구멍(7) 내에 끼워맞춰진 스크루(11)를 사용하여, 모터(8)의 본체(9)가 케이싱(2)에 고정될 수 있게 한다. 본체(9)는 케이싱(2)의 원통형 개구(3)에 결합 및 중심설정되는 원통형 중심설정 부분(13)(도 4)을 더 포함한다. 본체(9)는 또한 적어도 하나의 커넥터를 포함한다.

모터(8)는 모터(8)의 로터에 고정된 회전 샤프트(14)를 더 포함한다. 샤프트(14)는 개구(3)를 통해 축(A)을 따라 연장되고, 케이싱(2)의 제 1 부분(2a)의 내부 용적부 내로 들어간다. 샤프트(14)는 다수(Z1)의 치형부를 포함하는 제 1 피니언(15)을 지탱한다. 제 2 피니언(16)은 샤프트 또는 핀(17)에 대해 공회전하도록, 즉 자유롭게 회전하도록 장착된다. 상기 샤프트(17)는 제 1 단부가 케이싱(2)의 제 1 부분(2a)의 구멍(18)에 장착되고, 제 2 단부가 커버(4)의 구멍(19)에 장착된다(도 2). 샤프트(17)는 간극 없이 구멍(18, 19)에 장착될 수 있다. 제 2 피니언(16)은 모터(8)에 의해 지지된 제 1 피니언(15)과 맞물린다.

축(B)의 제 3 피니언(20)은 스크루(21)의 제 1 단부(22)와 함께 하나로서 회전한다. 제 3 피니언(20)은 제 2 피니언(16)과 직접 맞물리고, 다수(Z2)의 치형부를 포함한다. 3개의 피니언(15, 16, 20)은 하우징(2a)의 내부 용적부에 수용된다. 감속비, 즉 비율 Z1/Z2는 예를 들어 본 실시예에서 1 내지 5로 구성된다. 피니언(15, 16, 20)은 오일 또는 그리스로 윤활될 수 있다.

제 3 피니언(20)은 스크루(21)의 후방 단부(22), 즉 커버(4) 측에 위치된 단부에 고정된다.

스크루(21)는 평탄한 원통형 후방 부분(22) 및 나사산을 갖는 전방 부분(23)을 포함한다.

여기서 상기 스크루(21)의 나사산은 나사산에 결합되는 볼(24)의 사용과 호환되는 피치 및 프로파일을 갖는다.

케이싱(2) 및/또는 커버(4)는 예를 들어 알루미늄, 강철 또는 플라스틱으로 제조될 수 있다. 피니언(15, 16, 20)은 예를 들어 플라스틱 또는 강철로 제조된다.

스크루(21)는 제 1 단부 또는 후방 단부(22) 근처에서 베어링, 본 예에서는 볼 베어링(25)에 의해 지지된다. 베어링(25)은 스크루(21)를 둘러싸는 내륜(inner race)(26)과, 가이드 부재(28)에 수용된 외륜(outer race)(27)을 포함한다.

가이드 부재(28)는 예를 들어 강철, 알루미늄 또는 플라스틱으로 제조된다. 가이드 부재(28)는 케이싱의 부분(2b)에 속하는 상보적인 형상의 홈 또는 리브(31a)에 결합되는 리브 또는 홈(31)을 포함하는 축(B)의 관형 후방 부분(30)을 포함한다. 가이드 부재(28)는 대체로 원통형 형상이고 후방 부분(30)의 직경보다 작은 직경을 갖는 전방 부분(32)을 더 포함한다. 따라서, 환형 반경방향 숄더(33)는 후방 부분(30)과 전방 부분(32) 사이에 한정된다.

베어링(25)의 외륜(27)은 가이드 부재(28)의 후방 부분(30)에 수용된다.

링(34)은 베어링(25)의 내륜(26)과 나사산(23)의 후방 단부 사이에 축방향으로 장착된다. 너트(35)는 스크루(21)의 나사부(23) 상에 나사 결합된다. 상기 너트(35)는 탭형 나사산을 가지며, 탭형 나사산의 피치 및 프로파일은 너트(35) 및 스크루(21)의 나사산에 결합되는 볼(24)의 사용과 호환된다. 너트(35)의 반경방향 외주부는 축(B)을 따라 배향되고 정반대측에 있는 2개의 홈(36)(도 2)을 포함한다. 각각의 홈(36)은 원호 형상의 단면을 갖는다.

따라서, 너트(35), 스크루(21) 및 볼(24)에 의해 형성된 조립체는 회전-선형 유형의 운동-변환 시스템, 즉 스크루(21)의 회전 운동을 너트(35)의 병진 운동으로 최소 마찰로, 즉 최대 효율로 변환할 수 있는 운동-변환 시스템을 형성한다. 볼(24), 스크루(21)의 나사산 및 너트(35)의 탭형 나사산은 그리스로 윤활될 수 있다.

너트(35)는 푸싱 부재(37)에 회전 결합된다. 상기 푸싱 부재(37)는 후방에 위치된 대체로 원통형 형상의 제 1 부분 또는 커플링 부분(38)과, 전방에 위치된 제 2 부분 또는 피스톤(39)을 포함한다. 2개의 부분(38, 39)은 서로 별개인 2개의 구성요소에 의해 형성된다.

제 1 부분(38)은 열가소성 재료, 예를 들어 PTFE, 예컨대 15%의 PTFE를 함유하는 폴리아미드 재료로 제조된다. 열가소성 재료는 예를 들어 유리 섬유와 같은 강화 섬유 및/또는 무기 필러를 함유할 수 있다. 제 2 부분은 열경화성 재료로 제조된다. 그것은 거칠기를 감소시키고 푸싱 부분 주위에 장착된 시일이 걸리는 것을 회피할 수 있게 한다.

제 1 부분(38)은 가이드 부재(28)의 홈(31)과 상보적인 형상을 통해 협력하는 리브(38a)를 갖는다. 이러한 방식으로, 푸싱 부재(37) 및 보다 특별하게는 제 1 부분(38)은 가이드 부재(28)에 의해 커플링되고 회전이 고정되며, 축(B)을 따라 가이드 부재(28)에 대해 슬라이딩할 수 있다.

너트(35)는 제 1 부분(38)에 수용된다. 제 1 부분(38)은 너트(35)와 푸싱 부재(37)의 제 1 부분(38)을 회전 커플링시키도록 너트(35)의 각각의 홈(36)에 결합되는 돌출 영역을 포함한다. 푸싱 부재(37)의 제 1 부분(38)의 전방 단부는 반경방향 내측으로 연장되는 부분(42)을 포함한다.

푸싱 부재(37)의 제 2 부분(39)은 형상이 대체로 원통형 및 관형이며, 제 1 단부에 있는 자유 단부 벽(40) 및 다른 단부에서 반경방향 외측으로 연장되는 환형 림(41)을 포함한다. 상기 제 2 부분(39)의 환형 림(41)은 반경방향 부분(42)과 너트(35)의 반경방향 전방면 사이에 축방향으로 개재된다.

푸싱 부재(37)의 제 2 부분(39)은 그 전방 단부가 가이드 부재(28)의 전방 부분(32)에 결합된다. 특히, 푸싱 부재(37)의 제 2 부분(39)의 직경은 병진 안내를 제공하기 위해 가이드 부재(28)의 전방 부분(32)의 직경에 실질적으로 대응한다.

제 1 및 제 2 부분(38, 39)은 회전 커플링 수단, 본 경우에는 서로 정반대측에 위치된, 원호 형태의 상보적 단면의 홈 및 돌출 영역(43)(도 5)을 포함한다. 제 1 부분(38)은 또한, 제 1 부분(38)이 클립 체결에 의해 너트(35) 상에 축방향으로 고정될 수 있게 하는 반경방향으로 변형가능한 영역을 포함한다.

푸싱 부재(37)의 제 2 부분(39)의 자유 단부 벽(40)에는 자석(44)이 수용된다. 자석은 푸싱 부재(37)의 축(B)으로부터 오프셋되어 있고, 제 2 부분(39)의 원통형 주변 벽(45) 부근에 위치된다. 상기 주변 벽(45)은 축(B)을 따라 연장되고 원주부 주위에 균일하게 분포되며 푸싱 부재(37)의 제 2 부분(39)의 전방 단부면(40) 상으로 개방되는 충전 덕트 또는 포트(46)를 더 포함한다. 상기 충전 덕트(46)는 제 2 부분(39)의 짧은 길이 부분에 걸쳐, 예를 들어 0.5 ㎜ 내지 3 ㎜의 거리, 예를 들어 1.5 ㎜ 정도의 거리에 걸쳐 연장된다.

케이싱(2)의 제 2 부분(2b)은 스크루(21), 너트(35), 푸싱 부재(37) 및 가이드 부재(28)를 수용한다. 상기 제 2 부분(2b)은 또한 전방에 압력 챔버(47)(도 3 및 도 4)를 형성하고, 압력 챔버(47) 내에는 푸싱 부재(37)의 제 2 부분(39)의 전방 단부가 위치된다.

제 1 환형 시일(48), 예를 들어 립 시일(lip seal)은 푸싱 부재(37)의 제 2 부분(39)과 케이싱(2) 사이에 반경방향으로 위치된다. 제 1 시일(48)은 케이싱(2)에 대해 축방향으로 고정된다.

제 2 환형 시일(49), 예를 들어 립 시일은 푸싱 부재(37)의 제 2 부분(39)과 가이드 부재(28)의 전방 부분(32) 사이에서 반경방향으로, 제 1 시일(48)의 후방에 위치된다. 제 2 시일(49)은 가이드 부재(28) 및 케이싱(2)에 대해 축방향으로 고정된다. 하나 이상의 환형 링(50)이 시일(48, 49) 사이에 축방향으로 개재된다.

유체 저장소는 포트(51) 및 덕트(52)를 통해, 시일(48, 49) 사이에 축방향으로 위치된 환형 영역 내로 개방된다.

압력 챔버(47)는 케이싱(2)의 원통형 주변 벽(53), 케이싱(2)의 단부 벽(54), 푸싱 부재(37)의 단부 벽(40) 및 제 2 원환형 시일(49)에 의해 한정된다.

유체 출구(55)는, 본 경우에는 축(B)에 수직으로 배향되고 단부 벽(54)에 대해 후방으로 오프셋된 축(C)을 따라 압력 챔버(47)의 원통형 주변 벽(53)으로부터 연장된다. 유체 유동 덕트(56)는 챔버(47)의 단부(54)와, 한편으로는 푸싱 부재(37)의 전방 단부(40) 및 다른 한편으로는 유체 출구(55) 사이에서 유체가 유동할 수 있게 하도록 주변 벽(53)에 형성된다. 유동 덕트(56)는 유체 출구(55)와 압력 챔버(47)의 단부 벽(54) 사이의 축(B)을 따라 연장된다.

케이싱(2)의 외부 상에는 위치 센서(57)가 장착되고, 센서(57)는 자석(44)의 위치 및 따라서 푸싱 부재(37)의 위치를 비접촉식으로 검출할 수 있다.

유체 출구(55)는 상보적인 연결 수단(59)을 통해 파이프(58)에 연결된다.

도 9에서 볼 수 있는 제 1 실시예에서, 파이프(58)의 연결 수단(59)은 홈(60)을 포함하고, 유체 출구(55)의 연결 수단(59)은 대체로 스프링 클립 형상이고 홈(60) 내에 클립 체결하도록 의도된 탄성 부재(61)를 포함한다. 본 실시예에서, 파이프(58)의 대응하는 단부는 유체 출구(55)의 연결 수단(59) 내부에 결합된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 그 반대가 또한 구상될 수 있으며, 이러한 도면은 유체 출구(55)의 연결 수단(59)이 홈(60)을 포함하고, 파이프(58)의 연결 수단(59)이 홈(60) 내에 클립 체결하도록 의도된 탄성 부재(61)를 포함하는 제 2 실시예를 도시하고 있다. 본 실시예에서, 유체 출구(55)의 대응하는 단부는 파이프(58)의 연결 수단(59) 내부에 결합된다.

푸싱 부재(37)의 이동은 유압 유체, 예를 들어 오일이 파이프(58)에서 변위되게 하여, 그 자체로 알려진 바와 같이, 그 자체가 클러치를 작동시킬 수 있는 유압 리시버(hydraulic receiver)를 작동시킨다.

액추에이터(1)는 전력 및/또는 제어 전자 보드를 수용하는 하우징(63)을 더 포함하고, 상기 하우징(63)은 예를 들어 스크루에 의해 케이싱(2)에 고정된다. 이러한 스크루는 모터(8)의 플랜지(10)를 부착하는데 사용되는 스크루(11)와 동일할 수 있다.

전자 보드 및 하우징(63)은 보드가 전기 모터(8) 및/또는 차량의 적어도 하나의 구성요소(도시되지 않음)에 전기적으로 연결될 수 있게 하는 커넥터(64)를 포함한다.

이러한 커넥터(64)는 또한 차량의 엔진 제어 유닛(ECU) 및/또는 클러치 제어 유닛(CCU)으로부터 전기 모터를 제어하기 위해, 전자 보드가 전력원, 예를 들어 차량 내장 네트워크의 배터리 및/또는 CAN(Controller Area Network) 버스에 연결되게 할 수 있으며, 이들 유닛은 차량 변속 시스템 모니터링 소프트웨어를 실행할 수 있다. 커넥터(64) 중 하나는 또한 차량의 적어도 하나의 센서, 예를 들어 클러치 페달의 위치에 관한 정보를 제공하는 센서, 기어 레버의 위치에 관한 정보를 제공하는 센서, 기어박스의 요소의 위치에 관한 정보를 제공하는 센서, 및/또는 액추에이터(1)와 연관된 유압 리시버의 위치를 제공하는 센서 또는 자석의 위치를 제공하는 센서에 연결될 수 있다.

하우징(63)은 액추에이터(1)의 축방향 소형화를 증진시키도록, 축(A 및 B)에 수직으로 연장되는 평면에 배향된다.

하우징(63)은 본체(65)와, 본체 상에 고정되거나 클립 체결된 커버(66)를 포함한다. 하우징(63)은, 본 예에서는 커버(66)에 히트 싱크 수단을 포함한다. 히트 싱크 수단은 주변 공기와의 열 교환을 위한 표면적을 증가시키도록, 핀(fin) 또는 돌출 요소(67), 예를 들어 원추부를 포함한다.

작동 동안에, 전기 모터(8)는 전자 보드에 의해 제어되어, 샤프트(14) 및 제 1 피니언(15)의 회전을 구동한다. 그러면, 제 1 피니언(15)은 제 2 피니언(16), 제 3 피니언(20) 및 스크루(21)를 회전 구동시킨다. 스크루(21)의 회전 속도는 모터(8)의 회전 속도 및 감속비 Z2/Z1의 함수이다.

스크루(21)의 회전은 너트(35)가 축(B)을 따라 이동하게 한다. 너트(35)는 푸싱 부재(37)에 대해 축방향으로 안착되기 때문에, 따라서 푸싱 부재(37)는 도 3 및 도 4에서 볼 수 있는 제 1 후퇴 위치와 전개 위치 사이에서 축(B)을 따라 이동된다. 이들 2개의 극단 위치는 예를 들어 클러치의 결합 위치 및 결합해제 위치에 대응한다.

너트(35) 및 푸싱 부재(37)의 이동은 파이프(58)를 통해 유압 리시버를 작동시키도록 하는 방식으로 유압 유체의 변위를 야기한다.

덕트(56)는 푸싱 부재(37)의 위치에 관계없이 유체 출구(55)를 공급하는 것을 가능하게 한다는 것에 주목할 것이다. 더욱이, 푸싱 부재(37)가 후퇴 위치에 도달하는 경우, 충전 덕트(46)는 제 1 시일(48)과 제 2 시일(49) 사이에 축방향으로 위치된 영역과 압력 챔버(47)를 연결하여, 저장소 내에 수용된 유체를 사용하여 압력 챔버(47)를 충전하고 임의의 유체 손실을 보상한다.

도시되지 않은 일 실시예에 따르면, 스크루(21), 볼(24) 및 너트(35)에 의해 형성된 조립체는 보다 짧거나 보다 긴 피치를 갖는 종래의 스크루-너트 유형 시스템에 의해 대체될 수 있다. 그러한 경우에는, 감속비가 조정될 필요가 있다.

겉보기 피치(apparent pitch)는 더 작을 수 있지만(복수의 나사산), 실제 피치(또는 나선형 피치)는 아니며, 실제 피치는 일반적으로 정확한 출력을 제공하기 위해 더 크다.

볼 스크루(21, 24)는 또한 롤러 스크루에 의해 대체될 수 있다.

또한, 3개의 피니언(15, 16, 20)으로 구성된 감속 기어세트는 모터(8)의 샤프트(14)에 회전 커플링된 제 1 피니언과, 스크루(21)의 후방 단부(22)에 회전 커플링된 제 2 피니언을 포함하는 감속 기어세트에 의해 대체될 수 있으며, 제 1 피니언은 제 2 피니언과 직접 맞물린다.

감속 기어세트는 예를 들어 문헌 EP 2 841 869로부터 알려진 바와 같이, 하나 이상의 감속 스테이지, 예를 들어 2개의 감속 스테이지를 포함할 수 있다.

어떤 실시예가 구상되든지 간에, 그러한 액추에이터(1)는 축(A 및 B)을 따라 그리고 상기 축에 수직인 방향으로 작은 부피(bulkiness)를 나타내는 콤팩트한 구조를 갖는다. 또한, 예를 들어 볼 스크루(21, 24)와 같은 수많은 상업적으로 입수 가능한 구성요소를 사용하는 것이 가능하다. 또한, 그러한 액추에이터(1)의 비용은 비교적 저렴하고, 기존 추진 시스템에 용이하게 통합될 수 있다.

Claims (11)

1. 클러치 액추에이터(1)로서,
   케이싱(2)과,
   상기 케이싱에 고정되고 회전 출력 샤프트(14)를 포함하는 전기 모터(8)와,
   상기 전기 모터(8)의 샤프트(14)에 의해 회전 구동되는 입력 부재(21), 및 압력 챔버(47)의 유체를 변위시킬 수 있는 푸싱 부재(37)의 병진 운동을 구동하는 출력 부재(35)를 포함하는 회전-선형 유형의 운동-변환 장치(21, 35)를 포함하며, 상기 푸싱 부재(37)는 전개 위치와 후퇴 위치 사이에서 이동할 수 있는, 상기 클러치 액추에이터(1)에 있어서,
   상기 푸싱 부재(37)는 상기 출력 부재(35) 및 상기 케이싱(2)에 대해 커플링되고 회전 측면에서 고정되는 커플링 부분(38)을 포함하고, 상기 커플링 부분(38)은 상기 출력 부재(35)와 함께 병진 이동할 수 있으며, 상기 푸싱 부재(37)는 상기 커플링 부분(38)에 축방향으로 고정된 피스톤(39)을 더 포함하고, 상기 피스톤(39)은 상기 압력 챔버(47) 내에 수용된 유체를 변위시킬 수 있고, 상기 커플링 부분(38)은 상기 피스톤(39)과 별개인 구성요소에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는
   클러치 액추에이터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 커플링 부분(38)은 강화 섬유 또는 미네랄 필러뿐만 아니라 건식 윤활제를 함유하는 열가소성 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는
   클러치 액추에이터.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 열가소성 재료는 폴리아미드이고, 상기 건식 윤활제는 PTFE인 것을 특징으로 하는
   클러치 액추에이터.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 피스톤(39)은 열경화성 재료, 예를 들어 베이클라이트 유형의 수지로 제조되는 것을 특징으로 하는
   클러치 액추에이터.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 피스톤(39)은 관형 원통형 부분(45)을 포함하며, 상기 관형 원통형 부분(45)은 제 1 단부에서 상기 압력 챔버(47)에 위치된 자유 단부 벽(40)을 포함하고, 다른 단부에서 반경방향 외측으로 연장되는 환형 림(41)을 포함하며, 상기 피스톤(39)의 환형 림(41)은 상기 푸싱 부재(37)의 커플링 부분(38)의 반경방향 부분(42)과 상기 출력 부재(35)의 반경방향면 사이에 축방향으로 개재되는 것을 특징으로 하는
   클러치 액추에이터.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 피스톤은 자성 부재(44)를 포함하고, 상기 피스톤(39)의 이동 축(B)을 따른 상기 자성 부재(44)의 위치는 상기 케이싱(2)에 고정된 센서(57)에 의해 검출될 수 있으며, 상기 푸싱 부재의 피스톤과 커플링 부분은 서로에 대해 회전 측면에서 커플링되는 것을 특징으로 하는
   클러치 액추에이터.
7. 제 5 항 및 제 6 항에 있어서,
   상기 피스톤(39)의 환형 림(41)은 상기 피스톤(39)과 상기 커플링 부분(38) 사이의 회전 커플링을 제공하도록, 상기 커플링 부분(38)에 속하는 상보적인 형상의 적어도 하나의 영역과 협력하는 적어도 하나의 비원통형 영역(43), 예를 들어 2개의 정반대측 비원통형 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는
   클러치 액추에이터.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 푸싱 부재(37)의 운동 축(B)에 대해 서로 축방향으로 오프셋된 적어도 하나의 제 1 환형 시일(48) 및 적어도 하나의 제 2 환형 시일(49)을 포함하며, 각각의 시일(48, 49)은 상기 푸싱 부재(37)와 상기 클러치 액추에이터(1)의 축방향 고정 부분 사이에 밀봉을 제공하고, 상기 제 1 시일(48)은 상기 압력 챔버(47)에서 생성된 유체 압력을 받을 수 있고, 상기 제 2 시일(49)은 보다 낮은 유체 압력을 받을 수 있는 것을 특징으로 하는
   클러치 액추에이터.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 피스톤(38)의 자유 단부(40) 부근에는 적어도 하나의 충전 덕트(46)가 형성되고, 상기 충전 덕트(46)는 상기 푸싱 부재(37)가 전개 위치에 위치될 때, 상기 제 1 시일(48)과 상기 제 2 시일(49) 사이에 축방향으로 위치된 영역과 상기 압력 챔버(47)를 연결하는 것을 가능하게 하고, 상기 영역은 유체 저장소에 연결되는 것을 특징으로 하는
   클러치 액추에이터.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 부재는 스크루(21)를 포함하고, 상기 출력 부재는 너트(35)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    클러치 액추에이터.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커플링 부분(38)은 상기 출력 부재(35) 상에 클립 체결함으로써 축방향으로 고정될 수 있게 하는 반경방향으로 변형가능한 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는
    클러치 액추에이터.

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