KR20210103484A - 클러치 액추에이터 - Google Patents

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KR20210103484A
KR20210103484A KR1020217018736A KR20217018736A KR20210103484A KR 20210103484 A KR20210103484 A KR 20210103484A KR 1020217018736 A KR1020217018736 A KR 1020217018736A KR 20217018736 A KR20217018736 A KR 20217018736A KR 20210103484 A KR20210103484 A KR 20210103484A
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actuator
clutch
hydraulic unit
cam
conversion mechanism
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KR1020217018736A
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기욤 부딘
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발레오 앙브라이아쥐
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Abstract

본 발명은 이동 장치용 클러치를 위한 액추에이터(1)에 관한 것이며, 액추에이터(1)는 전기 모터(2)와, 전기 모터(2)에 결합된 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)과, 클러치를 작동시킬 수 있는 이미터 실린더 형태인 유압 유닛(4)과, 이동 방향(D)으로 선형으로 슬라이딩할 수 있는 캠 시스템(5)을 포함하며, 캠 시스템(5)은 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)과 관련하여 유압 유닛(4)을 향한 추력(F)을 발생시키기 위해 적어도 하나의 캠 트랙(6)을 포함하며, 캠 트랙(6)은 적어도 하나의 제 1 부분(6a') 및 하나의 제 2 부분(6b')을 포함하며, 제 1 부분은 주행 부분(6b')인 제 2 부분과 별개인 도킹 부분(6a')이고, 이들 2개의 부분(6a', 6b')은 상이한 프로파일을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

클러치 액추에이터
본 발명은 특히 이동 장치(mobility device), 특히 자동차의 변속기 시스템을 위한 클러치 액추에이터(clutch actuator)에 관한 것이다.
본 발명은 특히, 그렇지만 비배타적으로, 휴지 상태가 상시 결합 상태 또는 상시 결합해제 상태일 수 있는 클러치의 작동에 적용된다.
클러치 액추에이터는 클러치가 토크 또는 운동의 전달을 허용하는 결합 상태로부터 그러한 전달이 수행되지 않는 결합해제 상태로, 그리고 그 반대로 이행하는 것을 가능하게 한다. 클러치 액추에이터는 또한 결합 또는 결합해제 상태에서 클러치를 유지하는 것을 가능하게 한다.
본 발명은 수동 또는 자동 기어박스를 갖고 클러치 페달이 구비되거나 구비되지 않은 차량용 변속기의 클러치의 작동에 특히 유리하다. 본 발명에 따른 액추에이터는 용어 "코스팅(coasting)"으로 보다 일반적으로 알려진 기능인 프리휠링 기능(freewheeling function), 즉 연료를 절약하기 위한 목적으로, 연소 엔진이 무부하 상태에 있을 때 이러한 연소 엔진을 변속기의 나머지 부분으로부터 분리할 수 있게 하는 기능을 수행하는 것을 가능하게 한다.
본 발명은 또한 전기 기계가 하이브리드 차량의 추진 체인의 일부를 형성하는 경우에 연소 엔진과 전기 기계 사이를 결합하기 위한 클러치의 작동에 적용될 수 있다. 구체적으로, 예를 들어 차량이 전기 기계의 에너지에 의해서만 추진되는 경우, 장기간 동안 전기 기계로부터 연소 엔진을 분리할 필요성이 있다.
이러한 응용에 있어서, 변속기의 나머지 부분으로부터 연소 엔진을 분리하기 위해 (개방 또는 폐쇄 클러치 유형에 따라) 클러치를 결합해제 상태 또는 결합 상태로 유지하는 문제가 발생한다. 특히 하이브리드 차량 추진 체인에서 커플 링 클러치의 액추에이터를 사용하는 경우, 전기 기계에 의해 제공되는 모든 에너지가 연소 엔진을 구동하지 않고 휠로 전달되는 것이 요구되며, 이는 손실을 발생시킬 수 있다.
또한, 특히 고장이 발생했을 때 안전상의 이유로, 적절한 경우 액추에이터를 결합 상태 또는 결합해제 상태로 가져간 후에, 그 상태로 유지할 필요성이 있다. 물론, 클러치는 액추에이터에 대해 결합 상태 및 결합해제 상태 중 하나의 상태에 대응하는 안정된 상태를 갖는다. 그러면, 결합 상태 및 결합해제 상태 중 다른 상태로 액추에이터를 유지하는 것이 바람직하다.
이러한 요구에 대해, 액추에이터의 전기 모터의 제어를 통한 전기적 유지가 가능하다. 그럼에도 불구하고, 그러한 전기적 유지는 액추에이터에 의한 전기 에너지의 소비를 필요로 하며, 이는 전기 에너지 소비를 감소시키는 현재의 관심사에 반하며, 장기간에 걸쳐 액추에이터의 전기 모터의 가열을 생성하고 액추에이터의 대형화를 필요로 한다.
따라서, 안전상의 이유로, 예를 들어 전기적 고장이 발생했을 때, 클러치가 결합 상태 또는 결합해제 상태로 복귀할 수 있게 하기 때문에, 전기 모터의 소비를 0(zero)이 되지 않게 하면서 최소화할 필요성이 있다.
또한, 구현이 간단하고 많은 에너지를 소비하지 않는 차량 변속기 체인의 클러치를 위한 액추에이터가 필요하다.
문헌 US 2016/0305494 A1은 결합 상태로부터 결합해제 상태로, 그리고 그 반대로 이행하도록 클러치의 상태를 변경할 수 있는 클러치 액추에이터를 기술한다. 이러한 문헌의 액추에이터는 장기간일 수 있는 프리휠링 단계에서 전기 소비를 감소시키는 것을 가능하게 한다. 액추에이터는 웜 휠 시스템을 구동하는 전기 모터 및 휠에 연결된 회전 캠을 기술하며, 이러한 캠은 유압 이미터(hydraulic emitter)의 피스톤을 작동시키는 것을 가능하게 한다. 캠 트랙에 위치한 리세스 형상은 액추에이터를 제 위치에 안정화시키는 것을 가능하게 한다.
이러한 액추에이터 아키텍처는 효율이 평범한 탄젠트 웜 휠 시스템(tangent worm wheel system)을 사용하는 단점을 가지고 있다. 캠의 형상도 실현하기 복잡하고 표준화하기가 간단하지 않다.
본 발명은 적어도 부분적으로 상기 요구를 충족시키는 것을 목적으로 한다.
제 1 양태에 따르면, 본 발명은 이러한 목적을 이동 장치, 특히 자동차용 클러치를 위한 액추에이터에 의해 달성하며, 액추에이터는 전기 모터와, 전기 모터에 결합된 회전-선형 운동 변환 메커니즘과, 클러치를 작동시킬 수 있는 이미터 실린더 형태인 유압 유닛과, 이동 방향으로 선형으로 슬라이딩할 수 있는 캠 시스템을 포함하며, 캠 시스템은 회전-선형 운동 변환 메커니즘과 관련하여 유압 유닛을 향한 추력을 발생시키기 위해 적어도 하나의 캠 트랙을 포함하며, 캠 트랙은 적어도 하나의 제 1 부분 및 하나의 제 2 부분을 포함하며, 제 1 부분은 제 2 부분과 별개이고, 이들 2개의 부분은 상이한 프로파일을 갖는다.
본 발명의 의미 내에서, "상이한 프로파일(different profile)"은 2개의 부분이 상이한 경사, 상이한 기울기 또는 상이한 곡률 반경을 갖는 것을 의미한다. 다시 말해서, "상이한 프로파일"은 캠 시스템의 캠 트랙에 가변 프로파일을 갖는 것을 의미한다.
다른 양태에 따르면, 본 발명은 이동 장치, 특히 자동차용 클러치를 위한 액추에이터를 대상으로 하며, 액추에이터는 전기 모터와, 전기 모터에 결합된 회전-선형 운동 변환 메커니즘과, 클러치를 작동시킬 수 있는 이미터 실린더 형태인 유압 유닛과, 이동 방향으로 선형으로 슬라이딩할 수 있는 캠 시스템을 포함하며, 캠 시스템은 회전-선형 운동 변환 메커니즘과 관련하여 유압 유닛을 향한 추력을 발생시키기 위해 적어도 하나의 캠 트랙을 포함하며, 캠 트랙은 적어도 하나의 제 1 부분을 포함하며, 제 1 부분의 표면은 실질적으로 평면이고, 캠 시스템의 이동 방향에 실질적으로 수직이다.
따라서, 본 발명에 따른 액추에이터에 의해, 클러치를 결합 상태 또는 결합해제 상태로 유지하고 모터에 전류를 공급하지 않고도 그렇게 하는 것이 가능하다. 이것은 최적의 안전을 보장하면서 액추에이터의 전기 소비를 상당히 감소시킨다. 따라서, 본 발명은 액추에이터의 전기 모터의 크기를 감소시키고, 가능한 과열을 회피하며, 액추에이터의 전체 중량을 감소시키는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 캠 시스템의 캠 트랙은 적어도 하나의 제 2 부분을 포함하며, 제 2 부분의 표면은 제 1 부분의 표면에 대해 경사진다. 본 발명의 맥락에서, 캠 트랙의 제 2 부분은 "주행 부분"으로 지칭되고, 캠 트랙의 제 1 부분은 "유지 부분"으로 지칭된다. 회전-선형 운동 변환 메커니즘의 롤링 부재가 캠 트랙의 제 1 부분 상에 위치될 때, 액추에이터는 안정된 위치 또는 사실상 안정된 위치에 있으며, 이는 이러한 위치에 캠 시스템을 유지하기 위해 전기 모터에 소량의 전류 공급만을 필요로 한다. 따라서, 특히 전기 공급을 차단하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 액추에이터는 또한 결합해제 위치의 보다 양호한 제어를 허용하여 캠 시스템에서의 소음 및 충격을 감소시킨다.
본 발명의 맥락에서, 캠 트랙의 제 2 부분은 "주행 부분"으로 지칭된다.
본 발명의 제 1 양태에 따른 특정 실시예에 따르면, 캠 트랙의 제 1 부분은 "도킹 부분"으로 지칭된다.
본 발명의 제 2 양태에 따른 다른 실시예에 따르면, 캠 트랙의 제 1 부분은 "유지 부분"으로 지칭된다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 캠 트랙의 제 1 유지 부분의 표면은 실질적으로 평면이고, 회전-선형 운동 변환 메커니즘의 연장 축(X)에 대해 평행하다.
캠 트랙의 유지 부분의 용어 "실질적으로 평면 및 실질적으로 수직"은 본 발명의 의미 내에서, 캠 트랙의 제 1 유지 부분의 표면이 예를 들어 축(X)에 대해 플러스 또는 마이너스 5 도(±5°)로 경사지는 것을 의미한다.
본 발명의 하나의 특정 특징에 따르면, 캠 트랙의 2개의 부분은 직선 또는 곡선이다.
전기 모터에 결합된 회전-선형 운동 변환 메커니즘은 특히 캠 시스템과 별개인 액추에이터의 일부를 형성한다.
캠 시스템의 디자인에 의해, 액추에이터는 특히 조용하다. 액추에이터는 하이브리드 차량 환경에 완벽하게 통합되고, 양호한 효율을 갖는다.
본 출원의 의미 내에서, 액추에이터와 상호 작용하는 클러치는 액추에이터가 결합 상태에 있을 때 완전히 결합된 상태에 있고, 클러치는 액추에이터가 결합해제 상태에 있을 때 완전히 결합해제된 상태에 있다.
상기의 액추에이터와 상호 작용하는 클러치는 바람직하게는 상시 폐쇄형이고, 즉 결합 상태인 안정된 상태를 갖는다.
"축방향"은 하기에서 "회전-선형 운동 변환 메커니즘의 연장 종축에 평행한" 것을 의미하는 것으로 이해될 것이다. "반경방향"은 하기에서 "캠 시스템의 이동 방향에 평행한" 것을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본 발명의 하나의 특정 특징에 따르면, 2개의 부분은 서로에 대해 경사진 실질적으로 평면 표면을 갖는다. 캠 트랙의 제 2 부분의 표면은 캠 트랙의 제 1 부분의 표면에 대해 175° 내지 120°로 경사진다.
본 발명에 따르면, 캠 트랙의 제 2 부분의 표면은 특히 캠 트랙의 제 1 부분의 표면보다 1.5배 내지 2배 더 길다.
본 발명에 따르면, 전기 모터는 축(X)을 따라 연장되는 회전 샤프트를 포함하고, 회전-선형 운동 변환 메커니즘도 이러한 동일한 축(X)을 따라 연장된다.
변형 실시예에 따르면, 전기 모터의 회전 샤프트의 축과 회전-선형 운동 변환 메커니즘의 축은 평행하다. 이것은 감속 메커니즘(기어, 체인, 벨트 등)이 전기 모터의 회전 샤프트와 회전-선형 운동 변환 메커니즘 사이에 위치되는 경우이다.
본 발명에 따르면, 축(X)에 대한 제 1 도킹 또는 유지 부분의 경사각은 축(X)에 대한 제 2 주행 부분의 경사각보다 작다. 보다 정확하게는, 축(X)에 대한 제 1 도킹 또는 유지 부분의 경사각은 축(X)에 대한 제 2 주행 부분의 경사각보다 적어도 1.25배 더 작다. 축(X)에 대한 제 1 도킹 또는 유지 부분의 경사각은 15° 내지 65°이다. 축(X)에 대한 제 2 주행 부분의 경사각은 5° 내지 45°이다.
본 발명의 하나의 추가 특징에 따르면, 유압 유닛은 전기 모터 및 회전-선형 운동 변환 메커니즘의 연장 축(X)에 수직인 축(Y)을 따라 연장된다.
본 발명에 따르면, 캠 시스템의 이동 방향은 유압 유닛의 연장 축(Y)에 평행하다.
본 발명의 다른 특정 특징에 따르면, 캠 시스템은 회전-선형 운동 변환 메커니즘과 유압 유닛 사이에 배열된다. 따라서, 회전-선형 운동 변환 메커니즘 및 캠 시스템은 전기 모터의 축(X)을 중심으로 한 회전 운동을 축(Y)을 따른 병진 운동으로 변환한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 회전-선형 운동 변환 메커니즘 및 캠 시스템은 전기 모터 및 유압 유닛이 체결되는 하우징 내에 수용된다.
본 발명의 다른 특정 특징에 따르면, 회전-선형 운동 변환 메커니즘은 스크루/너트 시스템이다. 유리한 방식으로, 스크루와 너트 사이에 볼이 배열되어, 볼 스크루 시스템을 형성하고, 그에 따라 스크루와 너트 사이의 마찰을 감소시키며, 이에 의해 메커니즘의 효율을 증대시키는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 회전-선형 운동 변환 메커니즘의 너트는 캠 시스템의 캠 트랙과 접촉하는 적어도 하나의 롤링 부재를 포함한다. 따라서, 롤링 부재는 캠 종동자의 기능을 수행한다.
회전-선형 운동 변환 메커니즘의 너트는 너트의 병진 이동을 보장하기 위해 하우징과 접촉하는 다른 롤링 부재를 포함한다. 롤링 부재와 하우징 사이에는 추가 베어링면이 배열될 수 있다. 너트와 연관된 이러한 롤링 부재는 별개이고 동심일 수 있다.
본 발명에 따르면, 캠 트랙의 제 2 주행 부분의 표면은 캠 트랙의 제 1 부분, 즉 도킹 부분 또는 유지 부분의 표면에 대해 175° 내지 115°로 경사진다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 캠 시스템은 하우징에서 이동 방향으로의 선형 운동을 허용하는 적어도 하나의 제 1 롤링 요소 및 하나의 제 2 롤링 요소를 포함한다. 하우징은 제 1 롤링 요소와 협동할 수 있는 적어도 하나의 제 1 베어링면 및 제 2 롤링 요소와 협동할 수 있는 하나의 제 2 베어링면을 포함한다. 2개의 베어링면은 하우징의 별도 벽 상에 위치된다. 변형예에서, 2개의 베어링면은 하우징의 동일한 벽 상에 위치된다.
본 발명에 따르면, 베어링면은 롤링 요소 또는 롤링 부재의 접촉 압력에 대한 저항을 증가시키고 그에 따라 마찰 및 소음을 감소시키도록 최적화된 재료, 예를 들어 경강(hard steel)으로 제조된 추가 플레이트의 형태를 취한다.
본 발명의 일 예에 따르면, 캠 시스템의 제 1 도킹 또는 유지 부분은 캠 시스템의 롤링 요소의 반경방향 아래에 위치된다.
유리한 방식으로, 캠 시스템의 제 1 도킹 또는 유지 부분은 전기 모터에 축방향으로 근접하게 위치된다.
본 발명에 따르면, 하우징은 제 1 용적부 및 제 2 용적부를 포함한다. 제 1 용적부는 회전-선형 운동 변환 메커니즘 및 캠 트랙을 갖는 캠 시스템의 일부를 수용하고, 제 2 용적부는 롤링 요소를 갖는 캠 시스템의 일부를 수용하여, 하우징에서 캠 시스템의 선형 운동을 허용한다. 서브조립체 관점에서, 제 1 용적부는 축(X)을 따라 이동 가능한 회전-선형 운동 변환 메커니즘을 수용하고, 제 2 용적부는 축(Y)에 평행한 이동 방향으로 이동 가능한 캠 시스템을 수용한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 유압 유닛은 소정량의 유압 유체를 이동시키기 위한 피스톤을 포함한다. 유압 유닛은 또한 유압 유닛에서의 피스톤의 선형 위치를 검출하기 위해 이동 센서를 포함한다. 이러한 센서는 절대 위치 센서이다.
본 발명에 따르면, 캠 시스템은 특히 캠 시스템에 의해 발생된 추력을 유압 유닛으로 전달할 수 있는 태핏을 포함한다. 유압 유닛의 피스톤은 캠 시스템의 태핏과 접촉한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 유압 유닛의 피스톤은 축(Y)을 따라 이동 가능하다. 다시 말해서, 유압 유닛의 피스톤은 캠 시스템의 이동 방향에 평행한 방향으로 이동 가능하다.
본 발명의 추가 양태에 따르면, 유압 유닛의 피스톤은 유압 유닛 내에 수용된 리턴 스프링에 의해 후방을 향해 복귀된다.
"후방을 향해" 복귀된 피스톤은 하기에서 액추에이터가 결합 상태에 있는 것, 즉 피스톤이 축(X)을 향해 이동하는 것을 의미하는 것으로 이해될 것이다. "전방을 향해" 복귀된 피스톤은 하기에서 액추에이터가 결합해제 상태에 있는 것, 즉 피스톤이 축(X)으로부터 멀리 이동하는 것을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 유압 유닛은 유압 유닛을 클러치와 연관된 수용 실린더에 유체적으로 연결하기 위한 덕트를 연결하는 역할을 하는 고압 연결 영역을 포함한다. 유압 유닛은 또한 저압 저장조와 유체 연통하는 저압 연결 영역을 포함한다.
본 발명에 따르면, 유압 유닛에서의 피스톤의 이동은 덕트로 소정량의 유압 유체, 예를 들어 오일을 이동시켜서, 자체적으로 클러치를 작동시킬 수 있는 수용 실린더를 작동시킨다. 클러치 액추에이터는 유압식이며, 즉 유압 유체의 유동을 생성하지 않고 소정량의 유압 유체의 이동을 허용하며, 소정량의 유체는 시간 경과에 따라 사실상 변하지 않은 채 유효하게 유지된다.
본 발명의 다른 주제는 이동 장치용 클러치 시스템, 특히 자동차용 클러치 시스템이며, 상기 클러치 시스템은 전술한 특징에 따른 액추에이터와, 클러치와, 클러치와 연관된 수용 실린더와, 액추에이터와 수용 실린더 사이에 배열된 유압 덕트를 포함한다.
본 발명의 다른 주제는 이동 장치, 예를 들어 자동차, 특히 하이브리드 차량을 위한 변속기 시스템이며, 변속기 시스템은 연소 엔진과, 기어박스, 가능하게는 전기 기계와, 전술한 특징에 따른 클러치 시스템을 포함하고, 클러치는 연소 엔진과 기어박스 또는 전기 기계 사이에 배열된다.
첨부 도면을 참조하여 순수하게 예시로서 그리고 비제한적인 방식으로 주어진 본 발명의 특정 실시예의 하기의 설명으로부터, 본 발명이 보다 잘 이해될 것이고, 본 발명의 다른 목적, 세부사항, 특징 및 이점이 보다 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 클러치 액추에이터의 사시도를 나타낸다.
도 2는 결합해제 상태의 본 발명의 제 2 실시예의 단면 A-A의 도면을 나타낸다.
도 3은 결합 상태의 도 2의 실시예의 단면 A-A의 도면을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 클러치 액추에이터의 사시도를 나타낸다.
도 5는 결합해제 상태의 본 발명의 제 2 실시예의 단면 A-A의 도면을 나타낸다.
도 6 및 도 7은 각각 결합해제 상태 및 결합 상태의 도 4의 실시예의 변형예의 단면 A-A의 도면을 나타낸다.
도 1은 결합 상태로부터 결합해제 상태로, 또는 그 반대로 이행하도록 클러치(도시되지 않음)를 작동시키도록 구성된 클러치 액추에이터(1)를 도시한다. 이러한 클러치는 건식 또는 습식 단일 또는 이중 클러치이며, 상시 폐쇄 또는 상시 개방 유형일 수 있다. 본 발명의 범위 내에서, 클러치는 특히 단일 클러치이고 상시 폐쇄 유형이다.
이러한 클러치 액추에이터(1)는 쉘 내에 수용된 전기 모터(2)와, 회전-선형 운동 변환 메커니즘 및 캠 시스템(도 1에 도시되지 않음)을 수용하는 하우징(10)과, 이미터 실린더 형태의 유압 유닛(4)을 포함한다.
전기 모터(2)는 브러시리스 영구 자석 모터이다. 전기 모터(2)는 전기 모터(2)를 제어하는 역할을 하는 전자 카드를 수용할 수 있는 하우징(2a)을 포함한다.
하우징(10)은 스크루와 같은 체결 수단에 의해 서로 연결된 2개의 절반-쉘(10a, 10b)로 구성된다. 하우징(10)은 제 1 용적부(10a) 및 제 2 용적부(10b)를 포함한다. 이들 용적부의 기능은 하기의 도면과 관련하여 설명될 것이다. 하우징(10)은 플라스틱 또는 금속 재료로 제조된다.
유압 유닛(4)은 유압 유닛(4)을 클러치와 연관된 수용 실린더(도 1에 도시되지 않음)에 유체적으로 연결하기 위한 덕트를 연결하는 역할을 하는 고압 연결 영역(18)을 포함한다. 유압 유닛(4)은 또한 저압 저장조(도 1에 도시되지 않음)와 유체 연통하는 저압 연결 영역(19)을 포함한다.
전기 모터(2) 및 유압 유닛(4)은 스크루와 같은 체결 수단에 의해 하우징(10)에 체결된다. 전기 모터(2)와 하우징(10) 사이 및 유압 유닛(4)과 하우징(10) 사이에는 기밀 시일이 제공될 수 있다. 도 1의 실시예에서, 유압 유닛(4)은 실질적으로 전기 모터(2)와 하우징(10)의 제 2 용적부(10b) 사이에 위치된다.
유압 유닛(4)은 액추에이터(1)의 일 단부에 위치되며, 이것은 조작, 특히 퍼지 조작에 필요한 이러한 유압 유닛(4)에 대한 접근성에 유리하다.
클러치 액추에이터(1)는 예를 들어 지지체(도 1에 도시되지 않음)를 통해, 예를 들어 기어박스의 케이싱에 체결될 수 있다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 결합해제 상태의 클러치 액추에이터(1)를 도시한다. 이러한 도 2에서, 이러한 하우징(10)의 내부와, 보다 정확하게는 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3) 및 캠 시스템(5)을 나타내기 위해 하우징(10)의 하나의 절반-쉘이 제거되어 있다. 이러한 도 2에서, 유압 유닛(4)은 피스톤(16)과, 피스톤(16)이 캠 시스템(5)과 협동하는 방식을 나타내기 위해 단면으로 도시되어 있다.
전기 모터(2)는 축(X)을 따라 연장되는 회전 샤프트를 포함한다. 전기 모터(2)의 출력 샤프트에 대응하는 이러한 회전 샤프트는 이러한 동일한 축(X)을 따라 연장되는 회전-선형 운동 변환기 메커니즘(3)에 직접 연결된다. 변형예(도시되지 않음)에서, 전기 모터(2)의 회전 샤프트와 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3) 사이에 감속 메커니즘이 배열될 수 있다.
회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)은 볼 스크루 시스템을 형성하기 위해 스크루와 너트(7) 사이에 볼이 배열된 스크루/너트 시스템(7)이다. 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)의 너트(7)는 적어도 하나의 롤링 부재(8)를 포함한다. 롤링 부재(8)는 캠 시스템(5)과 협동한다. 다른 동심의 별도 롤링 부재(8)는 하우징(10)의 가이드면(9)과 협동한다. 따라서, 너트(7) 및 롤링 부재(8)는 전기 모터(2)가 작동 중일 때 축(X)을 따라 병진 이동할 수 있다.
캠 시스템(5)은 하우징(10)에서 이동 방향(D)으로 선형으로 슬라이딩할 수 있다. 캠 시스템(5)은 하우징(10)에서 이동 방향(D)으로의 선형 운동을 허용하는 적어도 하나의 제 1 롤링 요소(12) 및 하나의 제 2 롤링 요소(14)를 포함한다. 하우징(10)은 제 1 롤링 요소(12)와 협동할 수 있는 적어도 하나의 제 1 베어링면(13)과, 제 2 롤링 요소(14)와 협동할 수 있는 하나의 제 2 베어링면(15)을 포함한다.
2개의 베어링면(13, 15) 및 가이드면(9)은 하우징(10)의 별도 벽 상에 위치된다. 베어링면(13, 15) 및 가이드면(9)은 마찰과 소음을 감소시키도록 최적화된 재료로 제조된 추가 플레이트의 형태를 취한다.
하우징(10)은 제 1 용적부(10a) 및 제 2 용적부(10b)를 포함하고, 제 1 용적부(10a)는 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3) 및 캠 트랙(6)을 갖는 캠 시스템(5)의 일부를 수용한다. 제 2 용적부(10b)는 하우징(10)에서의 캠 시스템(6)의 선형 운동을 허용하는 롤링 요소(12, 14)를 갖는 캠 시스템(5)의 일부를 수용한다.
캠 시스템(5)은 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3), 보다 상세하게는 롤링 부재(8)와 관련하여 적어도 하나의 캠 트랙(6)을 포함한다. 따라서, 롤링 부재(8)는 캠 종동자(cam follower)의 기능을 수행한다.
캠 트랙(6)은 제 1 부분(6a) 및 제 2 부분(6b)을 포함하며, 제 2 부분(6b)의 표면이 제 1 부분(6a)의 표면에 대해 경사진다. 예를 들어, 캠 트랙(6)의 제 2 주행 부분(6b)의 표면은 캠 트랙(6)의 제 1 부분(6a)의 표면에 대해 175° 내지 115° 또는 175° 내지 120°의 각도(α)로 경사진다. 캠 트랙(6)의 제 2 부분(6b)은 "주행 부분(travel portion)"으로 지칭된다. 이러한 실시예에 따르면, 캠 트랙(6)의 제 1 부분(6a)은 "유지 부분(retaining portion)"으로 지칭된다.
캠 트랙(6)의 제 1 부분(6a)의 표면은 실질적으로 평면이다. 도면의 이러한 실시예에서, 이러한 유지 부분(6a)은 캠 시스템의 이동 방향(D)에 수직이다.
캠 트랙(6)의 제 1 부분(6a)의 표면은 실질적으로 평면이고, 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)의 연장 축(X)에 평행하다.
유압 유닛(4)은 액추에이터(1)의 상부 부분에서 연장된다. 이러한 유압 유닛(4)은 전기 모터(2) 및 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)의 연장 축(X)에 수직인 축(Y)을 따라 연장된다. 캠 시스템(5)의 이동 방향(D)은 유압 유닛(4)의 연장 축(Y)에 평행하다.
유압 유닛(4)은 소정량의 유압 유체를 이동시키기 위한 피스톤(16)을 포함한다. 유압 유닛(4)의 피스톤(16)은 축(Y)을 따라 이동 가능하다. 다시 말해서, 유압 유닛(4)의 피스톤(16)은 캠 시스템(5)의 이동 방향(D)에 평행한 방향으로 이동 가능하다. 유압 유닛(4)의 피스톤(16)은 핀 형태를 취하는 캠 시스템(5)의 태핏(tappet)(11)과 접촉한다. 태핏(11)은 캠 시스템(5)에 의해 발생된 추력(F)을 유압 유닛(4)에 전달하는 역할을 한다. 유압 유닛(4)의 피스톤(16)은 유압 유닛(4) 내에 수용된 리턴 스프링(17)에 의해 후방을 향해 복귀된다. 따라서, 캠 시스템(5)은 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)과 유압 유닛(4) 사이에 배열된다.
유압 유닛(4)은 또한 유압 유닛(4)에서의 피스톤(16)의 선형 위치를 검출하기 위해 이동 센서(20)를 포함한다. 이러한 센서(20)는 전기 모터(2)에 전력을 공급하기 위한 정보를 제공하는 것을 가능하게 한다.
작동 중에, 전기 모터(2)는 전자 카드에 의해 제어되어, 회전 샤프트와 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)의 회전을 구동시킨다.
회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)의 롤링 부재(8)가 캠 트랙(6)의 유지 부분(6a) 상에 위치될 때, 액추에이터(1)는 안정된 위치에 있고, 따라서 전기 모터(2)의 전기 공급을 차단하는 것이 가능하다.
회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)의 너트(7)의 병진 속도는 전기 모터(2)의 회전 속도에 따라 달라진다.
캠 시스템(5)의 캠 트랙(6)과 접촉하는 롤링 부재(8)에 의해, 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3) 및 캠 시스템(5)은 그에 따라 전기 모터(2)의 축(X)을 중심으로 한 회전 운동을 축(Y)을 따른 병진 운동으로 변환한다.
회전 운동 변환 메커니즘(3)의 너트(7)가 전기 모터(2)에 근접한 위치에 위치될 때, 관련 롤링 부재(8)는 캠 트랙(6)의 제 2 주행 부분(6b)과 접촉한다. 다음에, 캠 시스템(5)은 하우징(10)에서 이동 방향(D)으로 선형으로 이동하고, 그에 따라 유압 유닛(4)에서 피스톤(16)의 이동을 허용하여 클러치의 상태를 변화시킨다.
캠 시스템의 선형 운동(D)의 거리 및 속도는 캠 트랙(6)의 제 2 주행 부분(6b)에 의해 한정된 곡선의 기울기에 따라 달라진다. 이러한 곡선은 본 발명의 도시된 실시예의 경우와 같이 적어도 부분적으로 직선일 수 있다.
도 2의 경우와 같이, 회전 운동 변환 메커니즘(3)의 너트(7)가 전기 모터(2)로부터 멀리 이동된 위치에 위치될 때, 관련 롤링 부재(8)는 캠 트랙(6)의 제 1 부분(6a)과 접촉한다. 이러한 위치에서, 캠 시스템(5)의 이동 방향(D)에 수직인 평면 표면으로 인해, 캠 시스템(5)은 유압 유닛의 스프링(17)의 영향 하에서도 더 이상 병진 이동할 수 없다. 유지 부분을 갖는 본 발명의 실시예는, 전기 모터(2)의 전기 공급을 차단하는 것이 가능하고 클러치가 도 2의 경우에 결합해제 위치인 안정된 위치에 유지될 것이기 때문에, 여기서 충분한 중요성을 갖는다.
도 3은 제 1 실시예에 따른 결합 상태의 클러치 액추에이터(1)를 도시한다. 도 2에서와 달리, 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)의 롤링 부재(8)는 캠 트랙(6)의 제 2 주행 부분(6b)과 접촉한다. 이러한 구성에서, 액추에이터(1)는 캠 트랙(6)의 제 2 주행 부분(6b)의 경사로 인해 클러치의 상태 변화를 허용한다.
도 4는 클러치 액추에이터(1)의 제 2 실시예를 도시한다. 도 1과 공통된 요소의 모든 참조 번호가 채용된다.
도 4의 클러치 액추에이터(1)는 도 1의 클러치 액추에이터(1)와 실질적으로 동일하지만, 하우징(10)의 형상 면에서 상이하다. 도 4의 실시예에서, 하우징(10)의 제 2 용적부(10b)는 실질적으로 전기 모터(2)와 유압 유닛(4) 사이에 위치된다. 이러한 배열은 액추에이터(1)의 일 단부에 유압 유닛(4)을 위치시키는 이점을 가지며, 이것은 조작, 특히 퍼지 조작을 필요로 하는 이러한 유압 유닛(4)에 대한 접근성에 유리하다.
도 5는 제 2 실시예에 따른 결합해제 상태의 클러치 액추에이터(1)를 도시한다. 이러한 제 2 실시예에서, 하우징(10) 및 캠 시스템(5)은 상이한 위치를 갖는다. 하우징(10)의 제 2 용적부(10b)는 실질적으로 전기 모터(2)와 유압 유닛(4) 사이에 위치된다.
이러한 목적을 위해, 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)의 너트(7)가 전기 모터(2)에 근접한 위치에 위치될 때, 관련 롤링 부재(8)는 캠 시스템(5)의 이동 방향(D)에 수직인 평면 표면인 캠 트랙(6)의 제 1 부분, 즉 유지 부분(6a)과 접촉한다. 따라서, 이러한 위치에서 전기 모터(2)의 전기 공급을 차단하는 것이 가능하다.
회전 운동 변환 메커니즘(3)의 너트(7)가 전기 모터(2)로부터 멀리 이동된 위치에 위치될 때, 관련 롤링 부재(8)는 캠 트랙(6)의 제 2 주행 부분(6b)과 접촉한다. 다음에, 캠 시스템(5)은 하우징(10)에서 이동 방향(D)으로 선형으로 이동하고, 그에 따라 유압 유닛(4)에서 피스톤(16)의 이동을 허용하여 클러치의 상태를 변화시킨다.
도 6은 제 2 실시예의 변형예에 따른 결합 상태의 클러치 액추에이터(1)를 도시한다. 도 6의 도시된 예에서, 캠 트랙(6)은 제 1 부분(6a') 및 제 2 부분(6b')을 포함하며, 제 2 부분(6b')의 표면이 제 1 부분(6a')의 표면에 대해 경사진다. 예를 들어, 캠 트랙(6)의 제 2 주행 부분(6b')의 표면은 캠 트랙(6)의 제 1 부분(6a')의 표면에 대해 175° 내지 115° 또는 175° 내지 120°의 각도(α)로 경사진다. 캠 트랙(6)의 제 2 부분(6b')은 "주행 부분"으로 지칭된다. 이러한 실시예에 따르면, 캠 트랙(6)의 제 1 부분(6a')은 "도킹 부분(docking portion)"으로 지칭된다.
캠 트랙(6)의 도킹 부분(6a')의 표면은 실질적으로 평면이다. 이 표면은 축(X)에 대해 각도(α1)로 경사진다. 이러한 경사각(α1)은 5° 내지 45°이다.
캠 트랙(6)의 주행 부분(6b')의 표면은 실질적으로 평면이고, 축(X)에 대해 각도(α2)로 경사진다. 이러한 경사각(α2)은 15° 내지 65°이다.
유압 유닛(4)은 액추에이터(1)의 상부 부분에서 연장된다. 이러한 유압 유닛(4)은 전기 모터(2) 및 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)의 연장 축(X)에 수직인 축(Y)을 따라 연장된다. 캠 시스템(5)의 이동 방향(D)은 유압 유닛(4)의 연장 축(Y)에 평행하다.
유압 유닛(4)은 소정량의 유압 유체를 이동시키기 위한 피스톤(16)을 포함한다. 유압 유닛(4)의 피스톤(16)은 축(Y)을 따라 이동 가능하다. 다시 말해서, 유압 유닛(4)의 피스톤(16)은 캠 시스템(5)의 이동 방향(D)에 평행한 방향으로 이동 가능하다. 유압 유닛(4)의 피스톤(16)은 핀 형태를 취하는 캠 시스템(5)의 태핏(11)과 접촉한다. 태핏(11)은 캠 시스템(5)에 의해 발생된 추력(F)을 유압 유닛(4)에 전달하는 역할을 한다. 유압 유닛(4)의 피스톤(16)은 유압 유닛(4) 내에 수용된 리턴 스프링(17)에 의해 후방을 향해 복귀된다. 따라서, 캠 시스템(5)은 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)과 유압 유닛(4) 사이에 배열된다.
유압 유닛(4)은 또한 유압 유닛(4)에서의 피스톤(16)의 선형 위치를 검출하기 위해 이동 센서(20)를 포함한다. 이러한 센서(20)는 전기 모터(2)에 전력을 공급하기 위한 정보를 제공하는 것을 가능하게 한다.
작동 중에, 전기 모터(2)는 전자 카드에 의해 제어되어, 회전 샤프트와 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)의 회전을 구동시킨다.
회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)의 롤링 부재(8)가 캠 트랙(6)의 제 1 부분(6a') 상에 위치될 때, 액추에이터(1)는 안정된 위치에 있다. 캠 트랙(6)의 제 1 도킹 부분(6a')의 표면의 경사각(α1)으로 인해, 액추에이터(1)를 이러한 위치에 유지하기 위해 전기 모터(2)에 의해 제공되는 (토크 면에서) 힘이 감소된다.
회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)의 너트(7)의 병진 속도는 전기 모터(2)의 회전 속도에 따라 달라진다.
캠 시스템(5)의 캠 트랙(6)과 접촉하는 롤링 부재(8)에 의해, 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3) 및 캠 시스템(5)은 그에 따라 전기 모터(2)의 축(X)을 중심으로 한 회전 운동을 축(Y)을 따른 병진 운동으로 변환한다.
회전 운동 변환 메커니즘(3)의 너트(7)가 전기 모터(2)에 근접한 위치에 위치될 때, 관련 롤링 부재(8)는 축(X)에 대해 경사각(α1)으로 경사진 평면 표면인 캠 트랙(6)의 제 1 도킹 부분(6a')과 접촉한다. 따라서, 클러치는 결합해제 상태에 있고, 장기간 동안 이러한 위치에서의 액추에이터의 유지는 전기 모터의 전류 소비를 제한하게 된다.
액추에이터가 장착된 차량의 전기 시스템이 고장난 경우에도, 축(X)에 대해 경사각(α1)으로 경사진 평면 표면뿐만 아니라, 피스톤을 "후방으로" 복귀시키는 경향이 있는 유압 및 스프링(17)의 복귀력으로 인해, 클러치를 결합 상태로 이행하는 것이 여전히 가능할 것이다.
회전 운동 변환 메커니즘(3)의 너트(7)가 전기 모터(2)로부터 멀리 이동된 위치에 위치될 때, 관련 롤링 부재(8)는 캠 트랙(6)의 제 2 주행 부분(6b')과 접촉한다. 다음에, 캠 시스템(5)은 하우징(10)에서 이동 방향(D)으로 선형으로 이동하고, 그에 따라 유압 유닛(4)에서 피스톤(16)의 이동을 허용하여 클러치의 상태를 변화시킨다.
캠 시스템의 선형 운동(D)의 거리 및 속도는 캠 트랙(6)의 제 2 주행 부분(6b')에 의해 한정된 곡선의 기울기에 따라 달라진다. 이러한 곡선은 적어도 부분적으로 직선일 수 있다.
도 7은 결합 상태에 있는 도 6의 클러치 액추에이터(1)를 도시한다. 도 6에서와 달리, 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)의 롤링 부재(8)는 캠 트랙(6)의 제 2 주행 부분(6b')과 접촉한다. 이러한 구성에서, 액추에이터(1)는 캠 트랙(6)의 제 2 주행 부분(6b')의 경사로 인해 클러치의 상태 변경을 허용한다.

Claims (16)

  1. 이동 장치용 클러치를 위한 액추에이터(1)로서, 상기 액추에이터(1)는 전기 모터(2)와, 상기 전기 모터(2)에 결합된 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)과, 상기 클러치를 작동시킬 수 있는 이미터 실린더 형태인 유압 유닛(4)과, 이동 방향(D)으로 선형으로 슬라이딩할 수 있는 캠 시스템(5)을 포함하며, 상기 캠 시스템(5)은 상기 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)과 관련하여 상기 유압 유닛(4)을 향한 추력(F)을 발생시키기 위해 적어도 하나의 캠 트랙(6)을 포함하는, 상기 액추에이터(1)에 있어서,
    상기 캠 트랙(6)은 적어도 하나의 제 1 부분(6a') 및 하나의 제 2 부분(6b')을 포함하며, 상기 제 1 부분은 주행 부분(6b')인 상기 제 2 부분과 별개인 도킹 부분(6a')이고, 상기 2개의 부분(6a', 6b')은 상이한 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는
    액추에이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유지 부분(6a) 및 상기 제 2 주행 부분(6b)은 서로에 대해 경사진 실질적으로 평면 표면을 갖는 것을 특징으로 하는
    액추에이터.
  3. 이동 장치용 클러치를 위한 액추에이터(1)로서, 상기 액추에이터(1)는 전기 모터(2)와, 상기 전기 모터(2)에 결합된 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)과, 상기 클러치를 작동시킬 수 있는 이미터 실린더 형태인 유압 유닛(4)과, 이동 방향(D)으로 선형으로 슬라이딩할 수 있는 캠 시스템(5)을 포함하며, 상기 캠 시스템(5)은 상기 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)과 관련하여 상기 유압 유닛(4)을 향한 추력(F)을 발생시키기 위해 적어도 하나의 캠 트랙(6)을 포함하는, 상기 액추에이터(1)에 있어서,
    상기 캠 트랙(6)은 유지 부분(6a)인 적어도 하나의 제 1 부분을 포함하며, 상기 유지 부분의 표면은 실질적으로 평면이고, 상기 캠 시스템(5)의 이동 방향(D)에 실질적으로 수직인 것을 특징으로 하는
    액추에이터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 캠 시스템(5)의 캠 트랙(6)은 적어도 하나의 제 2 주행 부분(6b)을 포함하며, 상기 제 2 주행 부분(6b)의 표면은 상기 제 1 유지 부분(6a)의 표면에 대해 경사지는 것을 특징으로 하는
    액추에이터.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 모터(2)는 축(X)을 따라 연장되는 회전 샤프트를 포함하고, 상기 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)도 이러한 동일한 축(X)을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는
    액추에이터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    축(X)에 대한 상기 제 1 도킹 또는 유지 부분(6a, 6a')의 경사각은 축(X)에 대한 상기 제 2 주행 부분(6b, 6b')의 경사각보다 작고, 특히 축(X)에 대한 상기 제 2 주행 부분(6b, 6b')의 경사각보다 적어도 1.25배 더 작은 것을 특징으로 하는
    액추에이터.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캠 시스템(5)은 상기 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)과 상기 유압 유닛(4) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는
    액추에이터.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3) 및 상기 캠 시스템(5)은 상기 전기 모터(2) 및 상기 유압 유닛(4)이 체결되는 하우징(10) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는
    액추에이터.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)은 스크루/너트 시스템(7)인 것을 특징으로 하는
    액추에이터.
  10. 제 8 항 및 제 9 항에 있어서,
    상기 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3)의 너트(7)는 상기 캠 시스템(5)의 캠 트랙(6)과 접촉하는 적어도 하나의 롤링 부재(8)와, 상기 하우징(10)의 가이드면(9)과 접촉하는 적어도 하나의 롤링 부재(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    액추에이터.
  11. 제 8 항, 또는 제 8 항을 인용하는 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 캠 시스템(5)은 상기 하우징(10)에서 이동 방향(D)으로의 선형 운동을 허용하는 적어도 하나의 제 1 롤링 요소(12) 및 하나의 제 2 롤링 요소(14)를 포함하며, 상기 하우징(10)은 상기 제 1 롤링 요소(12)와 협동할 수 있는 적어도 하나의 제 1 베어링면(13) 및 상기 제 2 롤링 요소(14)와 협동할 수 있는 하나의 제 2 베어링면(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    액추에이터.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 캠 시스템(5)의 제 1 도킹 또는 유지 부분(6a)은 상기 롤링 요소(12, 14)의 반경방향 아래에 위치되는 것을 특징으로 하는
    액추에이터.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 하우징(10)은 제 1 용적부(10a) 및 제 2 용적부(10b)를 포함하며, 상기 제 1 용적부(10a)는 상기 회전-선형 운동 변환 메커니즘(3) 및 상기 캠 트랙(6)을 갖는 캠 시스템(5)의 일부를 수용하고, 상기 제 2 용적부(10b)는 상기 롤링 요소(12, 14)를 갖는 캠 시스템(5)의 일부를 수용하여, 상기 하우징(10)에서 상기 캠 시스템(6)의 선형 운동을 허용하는 것을 특징으로 하는
    액추에이터.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유압 유닛(4)은 소정량의 유압 유체를 이동시키기 위한 피스톤(16)을 포함하고, 상기 유압 유닛(4)은 또한 상기 유압 유닛(4)에서의 피스톤의 선형 위치를 검출하기 위해 이동 센서(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    액추에이터.
  15. 이동 장치용 클러치 시스템에 있어서,
    제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 액추에이터(1)와, 상기 클러치와 연관된 수용 실린더와, 상기 액추에이터(1)와 상기 수용 실린더 사이에 배열된 유압 덕트를 포함하는
    이동 장치용 클러치 시스템.
  16. 이동 장치, 특히 하이브리드 차량을 위한 변속기 시스템에 있어서,
    연소 엔진과, 기어박스, 바람직하게는 전기 기계와, 제 15 항에 기재된 클러치 시스템을 포함하며, 상기 클러치는 상기 연소 엔진과, 상기 기어박스 또는 전기 기계 사이에 배열되는
    변속기 시스템.
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