KR20200122137A - 비례제어가 가능한 볼-램프 클러치 장치 - Google Patents

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KR20200122137A KR1020190045013A KR20190045013A KR20200122137A KR 20200122137 A KR20200122137 A KR 20200122137A KR 1020190045013 A KR1020190045013 A KR 1020190045013A KR 20190045013 A KR20190045013 A KR 20190045013A KR 20200122137 A KR20200122137 A KR 20200122137A
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Abstract

비례제어가 가능한 볼-램프 클러치 장치가 제공된다. 볼-램프 클러치 장치는, 백래쉬나 마찰에 의한 비선형성이 없으면서 비례제어가 가능하기 때문에, 슬립 제어가 필요한 차량 변속 장치나 동력 분배 장치에 적용될 수 있다. 볼-램프 클러치 장치는 피니언-랙 방식의 클러치 장치에 비하여 크기와 무게가 작아서 연비와 성능이 높으며 비선형성이 없기 때문에 제어성능이 향상된다.

Description

비례제어가 가능한 볼-램프 클러치 장치{Ball-ramp clutch apparatus capable of proportional control}
본 발명은 비례제어가 가능한 볼-램프 클러치 장치에 대한 것으로서, 더 구체적으로는, 볼-램프 방식의 자기강화 원리를 이용하면서 비례제어가 가능하여 일반적인 마찰 클러치 장치에 비하여 작은 힘으로 작동시킬 수 있는 클러치 장치에 대한 것이다.
자기강화 원리를 이용하여 체결력을 높이는 클러치 장치로는 볼-램프 방식과 피니언-랙 방식이 있다. 종래의 볼-램프 방식의 클러치 장치는 비례제어가 불가능하고 온-오프 방식의 제어만 가능하기 때문에, 비례제어에 기초한 슬립 제어가 필요한 차량 변속 장치 또는 엔진-모터 동력 분배 장치 등에서 사용할 수 없었으며, 슬립 제어가 필요없는 차량의 공조 시스템 펌프, 4륜 구동 차량에서 전후륜 동력 배분을 위한 4륜 구동 체결 장치 등에 주로 사용되어 왔다. 슬립 제어가 필요한 전술한 장치에서는 비례제어가 가능한 피니언-랙 방식이 이용되어 왔는데, 피니언-랙 방식의 클러치 장치는 기어를 사용하기 때문에 장치 자체의 크기와 무게가 상대적으로 커지고 피니언-랙의 백래쉬와 마찰에 의한 비선형성으로 인해 비례제어의 성능이 저감된다는 문제점이 있었다.
KR 10-1396259 B KR 10-1511288 B
본 발명은 위에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 비례제어가 가능하면서도, 크기가 작고 백래쉬나 마찰에 의한 비선형성이 없는 클러치 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따라, 차륜 축과 연결되고 대향하는 양쪽 표면에 각각 마찰 표면을 갖는 클러치; 엔진 축과 연결되고 상기 클러치의 엔진측 마찰 표면과 작용하는 마찰 표면을 갖는 엔진측 디스크; 상기 엔진측 디스크와 엔진 축 방향으로 소정의 간격을 두고 일체로 연결되는 차륜측 디스크; 상기 차륜 축에 대하여 평행한 방향으로 이동할 수 있으며, 상기 클러치의 차륜측 마찰 표면과 작용하는 마찰 표면을 갖는 클러치측 디스크; 상기 클러치측 디스크를 상기 차륜 축에 대하여 평행한 방향으로 직선 운동시키는 동시에 상기 차륜 축에 대하여 회전 운동시키는 슬라이딩 기구부; 및, 상기 클러치측 디스크의 상기 차륜측 디스크를 향하는 표면과 상기 차륜측 디스크의 상기 클러치측 디스크를 향하는 표면에 함께 작동하는 방식으로 형성되고, 클러치 장치의 비례제어가 가능하도록 하는 1개 이상의 볼-램프부를 포함하는 비례제어가 가능한 볼-램프 클러치 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 볼-램프 클러치 장치는, 백래쉬나 마찰에 의한 비선형성이 없으면서 비례제어가 가능하기 때문에, 슬립 제어가 필요한 차량 변속 장치나 동력 분배 장치에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 볼-램프 클러치 장치는 피니언-랙 방식의 클러치 장치에 비하여 크기와 무게가 작아서 연비와 성능이 높으며 비선형성이 없기 때문에 제어성능이 향상된다.
도 1은 본 발명에 따른 볼-램프 클러치 장치의 일 실시예의 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 클러치 장치의 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 클러치 장치에서 일부 부재가 생략된 상태의 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 클러치 장치에서 볼-램프부를 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 1에 도시된 클러치 장치에서 슬라이딩 기구부를 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 1에 도시된 클러치 장치의 작동방식 및 기능을 설명하기 위한 자유물체도.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다. 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며 해당되는 구성요소들은 이러한 용어들에 의해 한정되지 않는다. 단수의 표현은, 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 사용된 "포함한다", "구비한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 한정하려는 것으로 이해되어야 하며, 하나 이상의 다른 특징들이나 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들이 존재할 또는 부가될 가능성을 배제하려는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼-램프 클러치 장치의 단면도가 도시되어 있으며, 도 2에는 도 1에 도시된 클러치 장치의 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 1에 도시된 클러치 장치에서 설명의 편의를 위하여 일부 부재가 생략된 상태의 사시도가 도시되어 있으며, 도 4는 도 1에 도시된 클러치 장치의 볼-램프부를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 1에 도시된 클러치 장치의 슬라이딩 기구부를 설명하기 위한 도면이다.
볼-램프 클러치 장치는, 엔진 축과 연결되는 엔진측 디스크(10), 엔진측 디스크(10)와 브리지 부재(14)를 통하여 일체로 연결되는 차륜측 디스크(12), 차륜 축과 연결되는 클러치(20), 클러치(20)와 차륜측 디스크(12) 사이에 이동 가능하게 배치되는 클러치측 디스크(30), 클러치측 디스크를 차륜 축을 따라 이동시킴과 동시에 차륜 축에 대하여 회전시키는 슬라이딩 기구부(50) 및 슬라이딩 기구부와 협력하여 자기강화 작용을 발생시키는 볼-램프부(60)를 포함한다.
엔진 축(1, 도 6 참조)은 차량 엔진으로부터 토크를 엔진측 디스크(10)로 전달한다. 엔진측 디스크(10)는 엔진 축으로부터 전달되는 토크를 클러치(20)로 마찰 방식으로 전달하고, 클러치(20)는 전달받은 토크를 차륜 축(2)으로 전달한다. 클러치 장치의 작동에 대한 제어는 슬라이딩 기구부(50) 및 볼-램프부(60)에 의하여 이루어진다. 클러치 장치의 구체적인 작동방식 및 기능에 대해서는 도 6을 참조하여 후술한다.
엔진측 디스크(10)는 클러치(20) 및 클러치측 디스크(30)를 사이에 두고 차륜측 디스크(12)와 브리지 부재(14)에 의하여 일체로 연결된다. 브리지 부재(14)는 1개 이상이 마련될 수 있다. 도시된 실시예에서는 3개의 브리지 부재(14)가 제공된다. 엔진측 디스크(10)와 차륜측 디스크(12)는 일체로 연결되기 때문에, 엔진측 디스크(10)가 엔진 축으로부터 전달되는 토크에 의하여 회전하는 경우 차륜측 디스크(12)도 동일한 방향으로 회전한다.
클러치(20)는 양쪽 면에 마찰 표면(22, 24)를 구비하며, 각 마찰 표면은 엔진측 디스크(10)의 마찰 표면(16) 또는 클러치측 디스크(30)의 마찰 표면(32)과 접촉할 수 있다. 마찰 표면들에 사이의 마찰 계수 및 인가되는 수직력에 의하여 마찰 표면 사이의 마찰력이 결정되고, 이러한 마찰력의 크기에 의하여 엔진 축의 토크가 차륜 축으로 전달되는 비율이 결정된다. 종래의 볼-램프 클러치 장치에서는 온-오프 방식의 제어만이 가능하였지만, 도시된 실시예에서는 슬라이딩 기구부(50)와 볼-램프부(60)가 협력하여 비례 제어에 기초한 슬립 제어도 가능하다.
슬라이딩 기구부(50)는 차륜 축(2)을 따라 이동 가능한 릴리즈 베어링(52)과 릴리즈 베어링(52)의 이동에 의하여 작동되는 슬라이딩 레버(54)를 구비한다. 도시된 실시예에서 릴리즈 베어링(52)은 차륜 축(2)을 둘러싸는 형태로 형성되며, 슬라이딩 레버(54)가 미끄러짐 운동이 가능하도록 연결되는 슬라이딩 표면(52a)을 구비한다(도 5 참조). 슬라이딩 레버(54)는 릴리즈 베어링(52)의 슬라이딩 표면(52a)와 미끄러짐 운동이 가능하도록 연결되는 제1 단부(54a), 클러치측 디스크(30)와 힌지 운동이 가능하도록 결합되는 제2 단부(54b), 제1 단부(54a)와 제2 단부(54b) 사이에 배치되며 차륜측 디스크에 의하여 지지되는 지지 단부(54c)를 구비한다. 슬라이딩 기구부(50)는 1개 이상이 마련될 수 있으며, 도시된 실시예에서는 3개가 제공된다.
이하에서는 슬라이딩 기구부(50)의 작동에 대하여 설명한다. 릴리즈 베어링(52)이 차륜 축(2)이 연장된 방향을 따라 클러치(20)를 향하여 이동하면, 슬라이딩 레버(54)는 차륜 축(2)이 연장된 방향으로 이동하면서 동시에 지지 단부(54c)를 중심으로 회전한다. 도 5에서는 시계 방향으로 회전한다. 이에 따라, 슬라이딩 레버(54)와 연결된 클러치측 디스크(30)는 클러치(20)를 향하여 이동하면서 동시에 차륜 축(2)에 대하여 회전한다. 이하에서는 이 회전 방향을 '정방향'이라 하고, 반대 방향을 '부방향'이라 한다. 이로써, 클러치(20)의 양쪽 마찰 표면(22, 24)과 각 디스크의 마찰 표면(16, 32)이 접촉하고, 마찰력에 의하여 토크를 전달하게 된다. 반대로, 릴리즈 베어링(52)이 차륜 축(2)이 연장된 방향을 따라 클러치(20)로부터 멀어지는 방향으로 이동하면, 슬라이딩 레버(54)는 클러치(20)로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 동시에 지지 단부(54c)를 중심으로 도 5에서 반시계 방향으로 회전한다. 이에 따라, 클러치측 디스크(30)도 이전과 반대 방향인 부방향으로 회전한다. 이에 따라, 클러치(20)의 양쪽 마찰 표면(22, 24)과 각 디스크의 마찰 표면(16, 32) 사이의 접촉 상태가 해제되고 마찰력에 의한 토크 전달이 사라진다.
슬라이딩 레버(54)는 차륜측 디스크(12)를 관통하도록 배치된다(도 2 참조). 이에 따라, 슬라이딩 기구부(50)에 의하여 클러치 장치의 크기가 증가되지 않는다. 또한, 차륜측 디스크(12)에 슬라이딩 레버(54)가 관통하기 위한 관통부를 형성시킴으로써, 클러치 장치의 무게도 줄일 수 있다. 차륜측 디스크(12)의 관통부에는 슬라이딩 레버(54)의 지지 단부(54c)를 지지하기 위한 부분이 형성된다.
슬라이딩 기구부(50)는 볼-램프부(60)와 협력하여 클러치 장치의 자기강화 효과를 발생시킨다.
볼-램프부(60)는 구형을 갖는 볼(61) 및 이 볼(61)을 사이에 두고 대향하는 2개의 경사면(62, 63)을 구비한다. 도시된 실시예에서는, 3개의 볼-램프부(60)가 마련되었지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 수의 볼-램프부(60)가 마련될 수 있다.
대향하는 2개의 경사면은 각각 클러치측 디스크의 표면에 차륜측 디스크를 향하는 형성된 경사면(62)과 차륜측 디스크에 클러치측 디스크를 향하는 표면에 형성된 경사면(63)으로 이루어져 있다. 클러치측 디스크의 표면에 형성된 경사면(62)은 클러치측 디스크의 회전과 관련된 정방향으로 기울어져 있으며, 차륜측 디스크의 표면에 형성된 경사면(63)은 클러치측 디스크의 회전과 관련된 부방향으로 기울어져 있다. 각 경사면(62, 63)의 경사각은 동일하거나 서로 다를 수 있으며, 본 실시예에서는 경사각이 서로 동일하게, 즉 대향하는 2개의 경사면은 서로 평행하게 배치된다. 경사면(62, 63)의 경사각 및 마찰 표면 사이의 마찰 계수에 의하여 클러치 장치의 비례제어가 가능한지 여부 및 비례제어의 정도가 결정된다.
도시된 실시예에서는 경사면(62, 63)이 대체로 평면을 이루도록 형성되어 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 곡면을 이루도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 볼(61)의 표면과 전체적으로 접촉하도록 구형 곡면으로 형성될 수도 있다.
이하에서는, 도 6의 자유물체도를 참조하여, 도 1에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 클러치 장치의 작동방식 및 기능에 대하여 설명한다. 도 6에서 각 기호는 다음을 의미한다: Fa는 클러치 액추에이터 힘, Ra는 슬라이딩 레버 작동 반경, a 및 b는 각각 슬라이딩 레버의 작동 길이, FT는 클러치 액추에이터 회전력, Fb는 볼 반작용력, Rb는 볼 작동 반경, α는 경사면의 경사각, Tc는 클러치 체결 토크, Rc는 클러치 장치의 유효 반경, μ는 마찰 표면 사이의 마찰 계수, N은 클러치에 대한 수직력, J는 클러치측 디스크의 관성 모멘트, θ는 클러치측 디스크의 회전각(정방향일 때 +, 부방향일 때 -), Fs는 복귀 스프링력, β는 복귀 스프링각, Rs는 복귀 스프링 작동 반경.
도 6에 도시된 자유물체도에서 토크 평형 방정식(수학식 1), 슬라이딩 레버 동력학 방정식(수학식 2) 및 축력 평형 방정식(수학식 3)을 정리하면 아래와 같다:
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
클러치측 디스크(30)와 엔진측 디스크(10) 사이에 작용하는 마찰력은 다음과 같다:
Figure pat00004
수학식 1, 2 및 4로부터, Fb를 다음 식과 같이 구할 수 있다:
Figure pat00005
클러치 장치의 정적 평형 상태, 즉, 클러치측 디크스(30)와 클러치(20)가 접촉한 상태로서 힘 전달만 있고 상대적인 움직임은 없는 상태에서는 클러치측 디스크(30)의 각가속도는 영(0)이다. 정적 평형 상태에서 클러치 체결 토크 Tc는 다음 식과 같이 표현된다.
Figure pat00006
Figure pat00007
수학식 6을 Fa와 Fs에 대하여 정리하면,
Figure pat00008
수학식 7에서, Fa의 계수는 자기강화 이득을 의미하고, Fs의 계수는 복귀 스프링 이득을 의미한다.
클러치 장치의 유효 반경 Rc와 볼 작동 반경 Rb와 슬라이딩 레버 작동 반경 Ra를 거의 동일하게 설정하고, 슬라이딩 레버의 작동 길이 a 및 b를 거의 동일하게 설정하면, 자기강화 이득 G는 아래와 같은 식으로 표현된다:
Figure pat00009
수학식 8에서, 분모가 영(0)에 가까울수록 자기강화 이득 G가 매우 커지게 되어 비례제어가 불가능하게 됨을 알 수 있다. 또한 분모가 음수가 될 경우 Fa와 Tc가 반대 방향으로 정의된다. 즉, 클러치 액추에이터 힘 Fa가 없어도 클러치 체결 토크 Tc가 발생하기 때문에 비례제어가 불가능해진다.
경사면의 경사각 α를 조절하여 자기강화 이득 G가 1 보다 큰 양수가 되도록 적절히 결정하면 비례제어가 가능하면서 자기강화 원리에 의한 추가적인 체결력을 얻을 수 있다. 즉, G가 1 보다 큰 적절한 양수값을 가질 경우, 일반적인 마찰 클러치 장치보다 작은 크기의 클러치 액추에이터 힘 Fa로 동일한 크기의 클러치 체결 토크 Tc를 얻을 수 있다.
클러치 액추에이터(도시되지 않음)가 릴리즈 베어링(52)에 축 방향 힘(Fa)을 가하게 되면 이 힘은 슬라이딩 레버(54) 볼가이드가 마련된 제1 단부(54a)에 전달된다. 제1 단부(54a)는 릴리즈 베어링(52) 슬라이딩 표면(52a)을 슬라이딩하며 마찰에 의한 토크를 없애고 축 방향 힘만 슬라이딩 레버(54)에 전달하게 한다. 차륜측 디스크(12)과 엔진측 디스크(10)이 브리지 부재(14)로 일체로 고정 연결되어 있기 때문에, 슬라이딩 레버(54)는 차륜측 디스크(12)와의 접촉점(54c)을 받침점, 힌지(54b)를 작용점으로 모멘트와 함께 축 방향 힘을 전달하게 된다. 모멘트는 클러치측 디스크(30)을 회전시켜 볼-램프 자기강화 효과를 나타나게 하고, 그와 동시에 축 방향 힘은 클러치(20)의 마찰력을 일으키는 수직력으로 전달된다. 클러치(20)는 차륜 축(1)과 기어 홈으로 연결되어 있어 축 방향 움직임이 허용된다.
이 때, 클러치측 디스크(30)와 차륜측 디스크(12) 사이에는 가상의 스프링이 존재하여 클러치 액츄에이터의 힘이 전달되지 않으면 클러치(20)가 체결되지 않는 보통 열림 방식을 선택할 수 있다. 이 가상의 스프링은 볼(61)과 경사면(62, 63)의 클러치측 디스크(30)과 차륜측 디스크(12) 사이에서의 움직임을 결정하게 만든다. 자기강화 효과가 발생하기 시작하면 볼(61)과 경사면(62, 63) 사이에 모멘트보다 수직력이 강하기 때문에 볼(61)은 미끄러지지 않는다.
클러치 액츄에이터의 힘이 전달되어 클러치측 디스크(30)가 모멘트와 함께 축 방향 힘을 받아 회전하며 클러치(20)쪽으로 움직이다가 클러치(20)에 닿아 마찰력이 생기는 순간부터 자기강화 계수인 G가 성립하게 된다. 그러므로 클러치 체결 토크를 얻기 위해서는 Tc/G 에 해당하는 클러치 액츄에이터의 힘(Fa)을 가해주면 된다. 경사면(62, 63)의 각도(α)를 조절 함으로써 자기강화 계수 G가 1 보다 큰 값을 갖도록 설계하면 자기강화 원리에 의한 추가적인 체결력을 얻을 수 있다. 다만, 비례제어를 가능하게 하기 위해 G는 양수여야 하고 너무 큰 값을 가지면 안된다.
본 발명에 의하여, 일반적인 마찰 클러치 시스템의 클러치 액추에이터에서 필요한 힘 보다 1/G배 작은 힘으로 같은 크기의 클러치 체결 토크를 얻을 수 있다. 이를 통해 차량 변속 장치나 엔진-모터 동력 분배 장치의 에너지 효율을 높일 수 있다. 또한, 기존 볼-램프 시스템과 비교하여 비례제어가 가능하며, 피니언-랙 클러치 장치가 갖는 단점인 백래쉬와 마찰을 제거함으로써 제어능력을 향상시켰다. 이를 통해 직접적인 슬립 제어가 가능하게 되어 변속 특성 최적화와 변속 충격 최소화가 가능하다.
전술한 설명 및 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 전술한 설명 및 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 등가인 것 내지 대체하는 것을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1: 엔진 축
2: 차륜 축
10: 엔진측 디스크
12: 차륜측 디스크
14: 브리지 부재
20: 클러치
30: 클러치측 디스크
16,22,24,32: 마찰 표면
50: 슬라이딩 기구부
52: 릴리즈 베어링
54: 슬라이딩 레버
60: 볼-램프부
61: 볼
62,63: 경사면

Claims (8)

  1. 차륜 축과 연결되고 대향하는 양쪽 표면에 각각 마찰 표면을 갖는 클러치;
    엔진 축과 연결되고 상기 클러치의 엔진측 마찰 표면과 작용하는 마찰 표면을 갖는 엔진측 디스크;
    상기 엔진측 디스크와 엔진 축 방향으로 소정의 간격을 두고 일체로 연결되는 차륜측 디스크;
    상기 차륜 축에 대하여 평행한 방향으로 이동할 수 있으며, 상기 클러치의 차륜측 마찰 표면과 작용하는 마찰 표면을 갖는 클러치측 디스크;
    상기 클러치측 디스크를 상기 차륜 축에 대하여 평행한 방향으로 직선 운동시키는 동시에 상기 차륜 축에 대하여 회전 운동시키는 슬라이딩 기구부; 및,
    상기 클러치측 디스크의 상기 차륜측 디스크를 향하는 표면과 상기 차륜측 디스크의 상기 클러치측 디스크를 향하는 표면에 함께 작동하는 방식으로 형성되고, 클러치 장치의 비례제어가 가능하도록 하는 1개 이상의 볼-램프부
    를 포함하는 비례제어가 가능한 볼-램프 클러치 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 각각의 볼-램프부는,
    상기 클러치측 디스크의 상기 차륜측 디스크를 향하는 표면에 평면 또는 곡면으로 형성되는 클러치측 경사면;
    상기 차륜측 디스크의 상기 클러치측 디스크를 향하는 표면에 평면 또는 곡면으로 형성되는 차륜측 경사면; 및,
    상기 클러치측 경사면과 상기 차륜측 경사면 사이에 수용되는 볼
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 비례제어가 가능한 볼-램프 클러치 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 클러치측 경사면은 상기 엔진측 디스크의 정방향 회전 방향으로 경사지도록 형성되며, 상기 차륜측 경사면은 상기 클러치측 경사면에 대하여 평행하게 형성되는 것
    을 특징으로 하는 비례제어가 가능한 볼-램프 클러치 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    각 경사면의 각도는 하기 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 비례제어가 가능한 볼-램프 클러치 장치:
    tanα > μ
    여기서, α는 경사면의 각도, μ는 클러치의 마찰 표면과 이에 대향하는 어느 한 디스크의 마찰 표면 사이의 마찰계수.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬라이딩 기구부는,
    상기 차륜 축에 대하여 평행한 방향으로 이동할 수 있으며 슬라이딩 표면을 갖는 릴리즈 베어링;
    일단부는 상기 릴리즈 베어링의 슬라이딩 표면에 미끄럼 운동이 가능하도록 연결되고, 타단부는 상기 클러치측 디스크에 힌지 운동이 가능하도록 결합되며, 상기 일단부와 상기 타단부 사이에서 상기 차륜측 디스크에 의하여 회전 가능하게 지지되는 슬라이딩 레버
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 비례제어가 가능한 볼-램프 클러치 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬라이딩 기구부는 상기 차륜측 디스크를 관통하도록 배치되는 것
    을 특징으로 하는 비례제어가 가능한 볼-램프 클러치 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬라이딩 기구부는, 상기 클러치측 디스크를 상기 차륜 축에 대하여 평행한 방향으로 상기 클러치쪽으로 직선 운동시키는 동시에 상기 엔진측 디스크의 정방향 회전 방향으로 상기 차륜 축에 대하여 회전 운동시키는 것
    을 특징으로 하는 비례제어가 가능한 볼-램프 클러치 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 클러치의 엔진측 마찰 표면과 엔진측 디스크의 마찰 표면 사이의 마찰계수와, 상기 클러치의 차륜측 마찰 표면과 클러치측 디스크의 마찰 표면 사이의 마찰계수는, 서로 동일한 값을 갖는 것
    을 특징으로 하는 비례제어가 가능한 볼-램프 클러치 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102420742B1 (ko) 2021-06-30 2022-07-14 주식회사 만도 볼 인 램프 구조체 및 이를 포함하는 전기 기계식 브레이크

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0881406A2 (en) * 1997-05-30 1998-12-02 Eaton Corporation Viscous actuated ball ramp clutch
KR20100124177A (ko) * 2009-05-18 2010-11-26 한국과학기술원 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치
KR101396259B1 (ko) 2013-07-19 2014-05-19 한국과학기술원 피니언 기어의 직접 제어 방식을 이용한 자기강화 클러치 및 이를 이용한 듀얼 클러치 장치
KR101511288B1 (ko) 2013-07-19 2015-04-10 한국과학기술원 차동기어장치를 이용한 건식 자기강화 클러치 액츄에이터
US20150122607A1 (en) * 2012-06-13 2015-05-07 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Clutch device having an acutating device
KR20170039396A (ko) * 2015-10-01 2017-04-11 한온시스템 주식회사 차량용 압축기의 자기 강화 클러치

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0881406A2 (en) * 1997-05-30 1998-12-02 Eaton Corporation Viscous actuated ball ramp clutch
KR20100124177A (ko) * 2009-05-18 2010-11-26 한국과학기술원 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치
KR101017287B1 (ko) * 2009-05-18 2011-02-28 한국과학기술원 자기강화원리를 이용한 디스크 마찰 클러치 장치
US20150122607A1 (en) * 2012-06-13 2015-05-07 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Clutch device having an acutating device
KR101396259B1 (ko) 2013-07-19 2014-05-19 한국과학기술원 피니언 기어의 직접 제어 방식을 이용한 자기강화 클러치 및 이를 이용한 듀얼 클러치 장치
KR101511288B1 (ko) 2013-07-19 2015-04-10 한국과학기술원 차동기어장치를 이용한 건식 자기강화 클러치 액츄에이터
KR20170039396A (ko) * 2015-10-01 2017-04-11 한온시스템 주식회사 차량용 압축기의 자기 강화 클러치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102420742B1 (ko) 2021-06-30 2022-07-14 주식회사 만도 볼 인 램프 구조체 및 이를 포함하는 전기 기계식 브레이크

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