JP2022543513A

JP2022543513A - アクセルペダル及びブレーキペダルと連動するクラッチシステム

Info

Publication number: JP2022543513A
Application number: JP2021546828A
Authority: JP
Inventors: ユンユン，ジョン
Original assignee: オートディンシスインコーポレイテッド
Priority date: 2019-08-14
Filing date: 2020-07-20
Publication date: 2022-10-13
Also published as: EP4015860A1; EP4015860B8; WO2021029548A1; US11542991B2; EP4015860A4; EP4015860B1; US20220128103A1

Abstract

本発明は車両システム内のエンジンとトランスミッションとの間のトルク伝達率を１００％保障し、既存の手動及び自動変速機車両に共に適用することができ、アクセルペダル及びブレーキペダルと連動して作動する新概念のクラッチシステムを提供する。【選択図】図１

Description

本発明は自動及び手動変速機に共に適用可能なクラッチシステムに関するものである。より具体的に、本発明は車両内のエンジンとトランスミッションとの間のトルク伝達率を１００％保障し、アクセルペダル及びブレーキペダルと連動して作動する新概念のクラッチシステムに関するものである。

本発明は２０１９年８月１４日に出願された韓国特許出願第１０－２０１９－００９９１９５号に基づく。本発明の一部内容は出願人の韓国特許出願第１０－２０２０－００５１３６４号（回転軸アセンブリー；２０２０年４月２８日出願）、第１０－２０２０－００３４８１１号（クラッチアセンブリー；２０２０年３月２３日出願）及び第１０－２０１９－０１６６４８８号（動力伝達機構；２０１９年１２月１３日出願）に開示されている。

自動車の車輪は、エンジンの回転運動がフライホイール及びクラッチディスクを介して変速機に伝達されて変速され、メイン軸に伝達されることにより回転する。

手動変速車両の場合、フライホイールとディスクの断続は、運転席の左側上方のフロアに設けられたクラッチペダルによって遂行される。クラッチペダルを踏み込めば両部材の接続が遮断され、踏込みを解除すれば両部材が連結される。運転者はギア変速のためにクラッチペダルを踏み込み、ペダルを踏み込んだ状態でギアを変速した後、ペダルから徐々に足を離せば、フライホイールとディスクがいま接触し始める状態の半クラッチ状態になる。

自動変速車両の場合、クラッチペダルはなく、エンジン回転、車両速度などを感知し、車両負荷によって自動で変速する方式であり、トルクコンバーター、オイルポンプ、油圧クラッチ、遊星ギアセット、回転センサー、減速ギア及びバルブボディーから構成され、遊星ギアセット、湿式多板クラッチ及びブレーキの組合せから変速段が構成される。

手動及び自動変速機は両者の利点を互いに模倣しながら発展して来た。例えば、手動変速機は自動変速機に適用された自動制御アルゴリズムを適用して来たし、自動変速機は燃費向上のために手動変速機に適用された機械的な摩擦クラッチ方式を一部適用して来た。しかし、手動及び自動変速機の設計構造は最初に開発されたプラットホーム形態を維持している。

手動変速車両の場合、クラッチペダルと同時に連動して変速しなければならなく、傾斜路で再出発するときに滑り現象の発生によって国内及び北米地域で選好度が落ちる方である。よって、ブレーキ及び加速ペダルと連動して別途のクラッチペダルの必要なしに変速ができるようにし、傾斜路での滑り現象を防止することができるシステムの開発が必要である。

自動変速車両の場合、流体によるトルク伝達によって燃費効率が下がり、急発進のような異常現象の発生の際、エンジンからトランスミッションに伝達されるトルクの短絡に脆弱な問題がある。よって、ブレーキペダル及び加速ペダルによる加速、半クラッチ、停止（ブレーキ）状態を機械的に作動することにより、自動変速機で発生する急発進現象を除去するシステムの開発が必要である。

したがって、本発明は車両システム内のエンジンとトランスミッションとの間のトルク伝達率を１００％保障し、既存の手動及び自動変速機車両に共に適用することができる新概念のクラッチシステムを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明は、車両エンジンに連結されるか断絶されるクラッチアセンブリーを含み、クラッチアセンブリーはアクセルペダルの踏込み及び踏込み解除とブレーキペダルの踏込み及び踏込み解除によって状態が変わり、アクセルペダル及びブレーキペダルの踏込み及び踏込み解除をクラッチアセンブリーに伝達するために、動力伝達機構及び動力伝達機構と連結された駆動軸を含む回転体アセンブリーをさらに含む、クラッチシステムを提供する。

前記クラッチアセンブリーは、アクセルペダルが踏み込まれてエンジンの回転力を入力軸を介して変速機に伝達する第１状態、ブレーキペダルが踏み込まれてエンジンと入力軸の接続を断絶する第３状態、及び第３状態でブレーキペダルの踏込みを解除してエンジンの回転力を変速機に伝達する初期の遷移状態又は中間状態の第４状態のいずれか一状態にあることができる。

アクセルペダルの踏込みによって、動力伝達機構と連結された回転体アセンブリーの駆動軸が一方向に線形移動してクラッチアセンブリーが第１状態に位置することができる。

ブレーキペダルの踏込みによって、動力伝達機構と連結された回転体アセンブリーの駆動軸が一方向と反対の他方向に線形移動してクラッチアセンブリーが第３状態に位置することができる。

第３状態でブレーキペダルの踏込み解除によって、動力伝達機構と連結された回転体アセンブリーの駆動軸が一方向に線形移動してクラッチアセンブリーが第４状態に位置することができる。

動力伝達機構は、アクセルペダルのケーブルと連結されて駆動するアクセルクチュエーターと、ブレーキペダルのケーブルと連結されて駆動し、前記アクセルクチュエーターと対向して位置するブレーキアクチュエーターとを備えることができる。

前記クラッチアセンブリーは、車両のアクセルペダル及びブレーキペダルと連動して回転するアウターカムと、車両エンジンの回転によって回転するインナーカムと、アウターカムと接触し、アウターカムの回転によって高さ方向に移動することによって選択的にインナーカムと接触することができる回転部材と、回転部材を支持し、回転部材とともに回転するフォーク部とを含み、エンジンの回転力がインナーカム、回転部材及びフォーク部を介して順次伝達されることができる。

前記クラッチアセンブリーのアウターカムの回転軸のスリーブには少なくとも一つの突起が形成され、前記駆動軸には前記それぞれの突起を収容するためのガイドスロットが形成され、前記ガイドスロットは、線形の第１経路と、第１経路に対して所定の傾斜角を成すように延びる第２経路とを含み、前記突起は前記駆動軸の一方向線形移動によって第１経路と第２経路が成す傾斜角の分だけ回転して前記アウターカムが回転することができる。

本発明のクラッチシステムは、変速の簡素化によって手動変速機車両の底辺層を拡大することができ、アクセルペダル及びブレーキペダルと連動して正確で永久的な使用が可能であるという効果を発揮する。

また、本発明のクラッチシステムは、動力伝達と断絶が機械的に作動するから、急発進から自由であり、運転者及び歩行者の両者を保護することができる。

また、本発明のクラッチシステムは、全ての乗用車に適用可能であり、ハイブリッド自動車の運営の際、内燃機関が関与することになる時点に内燃機関から発生する動力を伝達する主要部品に代替することができ、電気自動車とその他のパワープラントなど、内燃機関が使われる大型システム内の動力伝達及び断絶が要求される部分に拡大適用可能である。

本発明のクラッチシステムの全体構成図である。運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合、クラッチシステムの全体構成図である。図２の状態で運転者がアクセルペダルの踏込みを解除した場合、クラッチシステムの全体構成図である。図３の状態、すなわち運転者がアクセルペダルの踏込みを解除した状態でブレーキペダルを踏み込んだ場合、クラッチシステムの全体構成図である。図４の状態、すなわち運転者がブレーキペダルを踏み込んだ状態でその踏込みを解除した場合、クラッチシステムの全体構成図である。本発明のアクセルペダルを踏み込んだ場合、動力伝達機構の構成図である。アクセルペダル踏込みを解除した場合、動力伝達機構の構成図である。ブレーキペダルを踏み込んだ場合、動力伝達機構の構成図である。図８の状態でブレーキペダル踏込みを解除した場合、動力伝達機構の構成図である。本発明のクラッチアセンブリーの外郭を成すリム及びリムの間に介在されたフォーク部材の斜視図である。図１０の一部を拡大した図である。フォーク板の間の空間で切断して示した本発明のクラッチアセンブリーの断面図である。図１２の一部を拡大した図である。図１２で運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合を示す図である。図１４で運転者がアクセルペダルの踏込みを解除した場合を示す図である。図１２で運転者がブレーキペダルを完全に踏み込んだ場合を示す図である。図１２の状態で運転者がブレーキペダルの踏込みを解除した場合を示す図である。本発明の回転軸アセンブリーの駆動軸の斜視図である。本発明の回転軸を含むフォーク部の斜視図である。本発明のアウターカムの回転軸を含むクラッチアセンブリーの斜視図である。本発明の回転軸アセンブリーとクラッチアセンブリーを結合した状態を示す斜視図である。本発明の回転軸アセンブリーの機能を説明するための概念図である。

以下、添付図面を参照して本発明について詳細に説明する。説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に使用された用語や単語は通常的又は辞書的意味に限定して解釈されてはいけなく、本発明の技術的思想に合う意味と概念に解釈されなければならない。本明細書に記載された実施例と図面に示された構成は本発明の実施例に過ぎないだけで、本発明の技術的思想を全部代弁するものではない。

本発明の回転軸アセンブリーを説明するに先立ち、クラッチシステム及びクラッチアセンブリーの全体構成について図１～図９を参照して説明する。

１．クラッチシステムの全体構成図
図１は本発明の新概念のクラッチシステムの全体構成図である。

クラッチシステムは、エンジンＥｇと、エンジンＥｇに連結されるか断絶されるクラッチアセンブリーＣとを含む。入力軸３２００’が少なくともクラッチアセンブリーＣと変速機構Ｔｒとの間に連結される。エンジンＥｇ、変速機構Ｔｒ及び入力軸３２００’の構成及び機能は公知となっているが、現在又は将来のいずれも用いることができる。

クラッチアセンブリーＣは、アクセルペダルＥの踏込み及び踏込み解除、そしてブレーキペダルＢの踏込み及び踏込み解除によって位置及び状態が変わる。アクセルペダル及びブレーキペダルＥ、Ｂの踏込み及び踏込み解除をクラッチアセンブリーＣに伝達するために、動力伝達機構１０００及び駆動軸３１００’が提供される。動力伝達機構１０００と駆動軸３１００’はロッドのような連結部材Ｓを介して連結される。動力伝達機構１０００の動力は駆動軸３１００’に伝達され、駆動軸３１００’の動力はクラッチアセンブリーＣに伝達される。駆動軸３１００’は変速機Ｔｒとは連結されない。動力伝達機構１０００の一側はアクセルペダルＥと、例えばケーブルを介して連動し、反対側はブレーキペダルＢと連動する。

図２は運転者がアクセルペダルＥを踏み込んだ場合、クラッチシステムの全体構成図である。

運転者がアクセルペダルＥを踏み込めば、動力伝達機構１０００の駆動によって連結部材Ｓが図面の第１方向、例えば左側に線形移動する。すると、駆動軸３１００’が左側に線形移動し、駆動軸３１００’の線形移動はクラッチアセンブリーＣの回転運動に変換され、クラッチアセンブリーＣはエンジンＥｇの回転力を入力軸３２００’を介して変速機構Ｔｒに伝達する状態、すなわち“第１状態”に転換される。運転者がアクセルペダルＥをずっと踏み込めば、エンジンＥｇの増加した回転力が変速機Ｔｒに伝達され、クラッチアセンブリーＣは第１状態をずっと維持する。

図３は図２の状態で運転者がアクセルペダルＥの踏込みを解除した場合、クラッチシステムの全体構成図である。

運転者がアクセルペダルＥの踏込みを解除すれば、動力伝達機構１０００の駆動によって連結部材Ｓが図面の第２方向、例えば右側に少し線形移動する。すると、駆動軸３１００’が右側に多少線形移動し、駆動軸３１００’の線形移動は、図２とは反対方向へのクラッチアセンブリーＣの回転運動に変換される。クラッチアセンブリーＣの位置は第１状態と少し違うが、エンジンＥｇの回転力を入力軸３２００’を介して変速機Ｔｒに伝達する状態（“第２状態”）はそのまま維持する。

一般に、クラッチ機構は、アクセルペダルＥを踏み込む場合にもその踏込みを解除する場合にもエンジンと変速機を連結する機能を依然として遂行する。この点で図２と図３のクラッチアセンブリーＣの機能は根本的に同一であると言える。

図４は、例えば図３の状態、すなわち運転者がアクセルペダルＥの踏込みを解除した状態でブレーキペダルＢを踏み込んだ場合、クラッチシステムの全体構成図である。

運転者がブレーキペダルＥを踏み込めば、動力伝達機構１０００の駆動によって連結部材Ｓが図面の第２方向、すなわち右側に線形移動する。すると、駆動軸３１００’が右側に線形移動し、駆動軸３１００’の線形移動は、図２とは反対方向へのクラッチアセンブリーＣの回転運動に変換される。クラッチアセンブリーＣはエンジンＥｇと入力軸３２００’の接続を断絶する段階、すなわち変速機Ｔｒに動力を伝達しない状態（“第３状態”）に転換される。図３との相違点は、動力伝達機構１０００の連結部材がもっと右側に移動し、クラッチアセンブリーＣが図３と同じ方向にもっと回転し、エンジンＥｇの回転力が入力軸３２００’に伝達されない確かな遮断状態に転換されることにある。

図５は、例えば図４の状態、すなわち運転者がブレーキペダルＢを踏み込んだ状態でその踏込みを解除した場合、クラッチシステムの全体構成図である。

運転者がブレーキペダルＥの踏込みを解除すれば、動力伝達機構１０００の駆動によって連結部材Ｓが図面の第１方向、すなわち左側に少し線形移動する。すると、駆動軸３１００’が左側に多少線形移動し、駆動軸３１００’の線形移動は、図２と同じ方向へのクラッチアセンブリーＣの回転運動に変換される。ここで、クラッチアセンブリーＣはエンジンのフライホイールとディスクがいま接触し始める、いわゆる半クラッチ状態に転換される（“第４状態”）。本発明で、“半クラッチ状態”はエンジンの回転力を変速機に伝達する初期の不安定な状態であるという点で、従来の手動車両でクラッチペダルの踏込みを解除した“半クラッチ状態”と同じ用語を使うが、ブレーキペダルの踏込みを解除した状態である点で根本的に違う。したがって、以下では、説明によって“半クラッチ状態”を“遷移状態（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｒｓｔａｔｕｓ）”又は“中間状態（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｒｓｔａｔｕｓ）”と称することにする。

運転者は車両を駆動するためにブレーキペダルＢを踏み込みながら始動させ、ブレーキペダルＢの踏込みを解除してからアクセルペダルＥを踏み込む。この場合、クラッチシステムは、順次図４、図５及び図２の状態、すなわちエンジンＥｇと変速機Ｔｒとの間の動力断絶、初期動力伝達（半クラッチ状態又は遷移状態）及びエンジンＥｇと変速機Ｔｒとの間の動力連結状態に転換される。運転者が走行中にアクセルペダルＥ及びブレーキペダルＢの踏込み及び解除を繰り返す場合、クラッチシステムが図２～図５のいずれか一状態に転換されるか既存の状態を維持する。このように、クラッチシステムは手動車両のクラッチペダルを無くしながら手動及び自動を含めた全ての車両に適用可能である。

２－１．動力伝達機構１０００
動力伝達機構１０００は方形ボックスの外形に規定される。ボックスは、図示のように長方形のフレーム１００２によって外観が規定される。フレーム１００２の右側にはアクセルペダルＥの油圧ラインと連結されたアクセルクチュエーター１０００Ｅ１が設けられ、左側にはブレーキペダルＢの油圧ラインと連結されたブレーキアクチュエーター１０００Ｂ１が設けられる。アクセルクチュエーター１０００Ｅ１に連結された螺旋状の回転軸の前方（左側）には第１ヘッド１０２２が設けられ、ブレーキアクチュエーター１０００Ｂ１の回転軸の前方（右側）には第２ヘッド１０３２が設けられる。第１ヘッド１０２２と第２ヘッド１０３２との間には円筒状の第１及び第２スプリング１０００Ｓ１、１０００Ｓ２が順に装着される。第１及び第２ヘッド１０２２、１０３２は、例えば押圧ボルトであることができる。

図６で、第１ヘッド１０２２と中心部が接触するようにフレーム１００２を横切って移動バー１００４が設けられ、移動バー１００４の上下両端からは図面の左側に向かってフレーム１００２の外側から一対の側面バー１００６が平行に延びている。それぞれの側面バー１００６の他端にはウェッジのようなガイド１００８が付着される。ガイド１００８の下面は傾いた傾斜面１００８Ａとして形成される。

フレーム１００２の左側内部の上下には“ ”形の第１支持部１０１２と“ ”形の第２支持部１０１４が連続的に形成され、回動バー１０１６が第１支持部１０１２とその内部空間及びフレーム１００２を通過して外部に突出している。回動バー１０１６の上面は傾斜面１００８Ａと相補する形状に傾いた第１傾斜面１０１６Ｂとして形成される。回動バー１０１６の内側に位置する一端にも傾いた第２傾斜面１０１６Ａが形成される。

本発明で、駆動バー１０１０は、右側では第１スプリング１０００Ｓ１と接触し、左側では第２スプリング１０００Ｓ２と接触するように、フレーム１００２の内部で上下方向に線形に垂直に設けられている。駆動バー１０１０の上下両端の前面（左側面）には切り取られて第２傾斜面１０１６Ａと相補する形状の傾いた傾斜面１０１０Ａが形成される。駆動バー１０１０は、図示されていないが、下部又は側面を介して連結部材Ｓと連結される。

以上は本発明の動力伝達機構１０００の基本構成を説明したものである。特に、図６は運転者がアクセルペダルＥを踏み込んだ場合の動力伝達機構１０００の作動を示す。すなわち、運転者がアクセルペダルＥを踏み込めば、油圧ラインを通して流入した油圧によってアクセルクチュエーター１０００Ｅ１が作動し、第１ヘッド１０２２が左側に移動する。これにより、移動バー１００４と側面バー１００６が一体に左側に移動し、側面バー１００６のガイド１００８が回動バー１０１６を後ろから打撃することにより、回動バー１０１６が反時計方向に回転して駆動バー１０１０が左側に動ける状態になる。駆動バー１０１０は第１スプリング１０００Ｓ１によって押圧されて第２スプリング１０００Ｓ２の弾性力を克服して押しながら図６に示す位置に移動する。駆動バー１０１０の上下端の平坦面は第１支持部１０１２の内側面と当接する。連結部材Ｓは左側に移動し、クラッチアセンブリーが所定の位置に回転して第１状態になる。

図６の状態で搭乗者がアクセルペダルから足を離せば、アクセルクチュエーター１０００Ｅ１の作動は止まり、第１スプリング１０００Ｓ１の押圧力が解除されるので、第２スプリング１０００Ｓ２が駆動バー１０１０を右側に押し始める。駆動バー１０１０が右側に移動するに伴って移動バー１００４と側面バー１００６も同じ方向に移動するが、傾斜面１００８Ａが第１傾斜面１０１６Ｂと干渉してそれ以上動けない位置で停止する。この状態は図７に示されている。この位置で駆動バー１０１０が停止し、駆動バー１０１０は少し右側に移動した状態になる。連結部材Ｓも駆動バー１０１０の移動距離だけ右側に移動し、これによりクラッチアセンブリーはアクセルペダルＥの踏込み解除状態に対応する位置に回転して第２状態になる。

図７の状態で、運転者がブレーキペダルＢを踏み込めば、油圧ラインを通して流入した油圧によってブレーキアクチュエーター１０００Ｂ１が作動し、第２ヘッド１０３２がもっと右側に移動する。これにより、移動バー１００４と側面バー１００６が一体に右側に移動し、駆動バー１０１０は第２スプリング１０００Ｓ２によって押圧されて第１スプリング１０００Ｓ１の弾性力を克服して押しながら図８に示す位置に移動する。駆動バー１０１０の上下端の平坦面は第２支持部１０１４の内側面と当接する。ロッドＳは右側に移動し、これによりクラッチアセンブリーはブレーキペダルＢの踏込み状態に対応する位置に回転して第３状態になる。

図８の状態で運転者がブレーキペダルＢの踏込みを解除すれば、図６のような方式で駆動バー１０１０は所定距離だけ左側に移動した状態になる。

連結部材Ｓも駆動バー１０１０の移動距離だけ左側に移動し、これによりクラッチアセンブリーはブレーキペダルＢの踏込み解除状態に対応する位置に回転して第４状態になる。この状態は図９に示されている。

図６、図７、図８及び図９を総合すると、駆動バー１０１０は左側からアクセルペダル踏込み位置（図６）、アクセルペダル踏込み解除位置（図７）、ブレーキペダル踏込み解除位置（図９）及びブレーキペダル踏込み位置（図８）の順に置かれる。運転者が車両を駆動するためにブレーキペダルＢを踏み込みながら始動させ、ブレーキペダルＢの踏込みを解除してからアクセルペダルＥを踏み込む場合、本発明の動力伝達機構１０００は順次図８、図９及び図７の状態になり、前述したように、クラッチアセンブリーＣの状態は、それぞれエンジンＥｇと変速機Ｔｒとの間の動力断絶、初期動力伝達（半クラッチ状態又は遷移状態）及びエンジンＥｇと変速機Ｔｒとの間の動力連結状態に転換される。

以上で説明した動力伝達機構１０００及び連結部材Ｓは多様な変形が可能である。連結部材Ｓはロッド型の線形部材を例として挙げたが、リンク機構又は先端にトリガー（ｔｒｉｇｇｅｒ）があるプッシュ機構などに代替することができる。動力伝達機構１０００も両アクチュエーターの駆動によって駆動部１０１０を左右の各位置に移動させることができる限り、フレーム１００２、移動部１００４、第１及び第２スプリング１０００Ｓ１、１０００Ｓ２などの部品は他の構成に代替するか変更することができる。

２－２．クラッチアセンブリーの構造
以下で説明するクラッチアセンブリーＣはアクセルペダルＥ及びブレーキペダルＢと連動して動力を伝達又は遮断することができる構造であればいずれも採用可能である。

図１０はクラッチアセンブリーＣの外郭を成すリム２０１０及びリム２０１０の間に介在されたフォーク部２０２０の斜視図である。

リム２０１０は互いに対向する一対の円形ディスクからなり、ディスクは図示しない締結道具によって結合されて機能的に一体になる。リム２０１０はハウジングの役割を果たす。

図１１に詳細に示すように、フォーク部２０２０は、互いに対向する一対の略円形のディスク状を有するフォーク板２０２２を含む。フォーク板２０２２の外面には一定間隔で、例えば５個の凹んでいる曲面部２０２４が形成され、連結部２０２６が曲面部２０２４を互いに連結する。連結部２０２６の両側面にはフォーク２０２８が設けられる。連結部２０２６の間で対面するフォーク２０２８の間には、例えばニードルベアリングのような回転部材２０３０が設けられる。

回転部材２０３０はフォーク２０２８の両側面と接触する。すなわち、フォーク２０２８は回転部材２０３０と接触してこれを支持する機能を果たす。回転部材２０３０はフォーク部２０２０とは独立した構成である。回転部材２０３０は曲面部２０２４上に装着され、フォーク２０２８によって狭持されるので、回転部材２０３０が回転すればフォーク部２０２０も回転する。フォーク部２０２０の中央には回転軸２０２０Ａが形成され、回転軸２０２０Ａの回転が変速機構Ｔｒに伝達される。

本発明では、一対のフォーク板２０２２の間の空間に、回転部材２０３０の下面に隣接してはインナーカム２１００を、上面に隣接してはアウターカム２２００を設けた点に特徴がある。

図１２はフォーク板２０２２の間の空間で切断して示す本発明のクラッチアセンブリーＣの断面図である。

インナーカム２１００はフォーク板２０２２より小さい直径を有する全体的に五角円形を有する。アウターカム２２００はフォーク板２０２２より大きい直径を有するディスク形を有する。インナーカム２１００とアウターカム２２００は回転部材２０３０を介して連結されているだけで、互いに動力の観点で断絶され、いずれか一部材が回転すれば自動で他の部材が回転するものではない。インナーカム２１００とアウターカム２２００はフォーク板２０２２の間の空間に配置されるので、それぞれの回転によってフォーク板２０２２との衝突や干渉は発生しない。インナーカム２１００とアウターカム２２００はリム２０１０やフォーク部２０２０のように対向する二重板からならなく、所定厚さを有する単一プレートから製作される。

インナーカム２１００は図示しないエンジンＥｇの回転軸と連結されている。よって、インナーカム２１００はエンジンＥｇの回転によって自動で回転する従属部材である。インナーカム２１００の外周には、回転部材２０３０の数に対応して均等な間隔で外部に突出した５個の曲線形凸面２１０２が形成される。

アウターカム２２００の外周部には縁部２２０４が形成され、縁部２２０４の内面には回転部材２０３０の数に対応して均等な間隔で縁部２２０４の外面に向かって凹んでいる５個の曲線形収容面２２０２が形成される。このような構造により、それぞれの回転部材２０３０にそれぞれの凸面２１０２と収容面２２０２が配置されて“整列”されると言える。図示の例では一つの回転部材２０３０を示したが、全部５個の回転部材２０３０が装着される。

アウターカム２２００はアクセル又はブレーキペダルＥ、Ｂの踏込み又は踏込み解除によって時計方向に又は反時計方向に回転する。駆動軸２１００’は図示しないアウターカム２２００の軸と連結され、駆動軸２１００’の線形移動はアウターカム２２００の軸を介してアウターカム２２００の回転運動に変換される。これにより、収容面２２０２に収容された回転部材２０３０の位置が変わる。

図１２では、回転部材２０３０が収容面２２０２の頂点に接触して完全に収容され、凸面２１０２とは微細な間隔を置いて離隔している。よって、エンジンＥｇとインナーカム２１００が回転しても回転部材２０３０とこれを支持するフォーク部２０２０は回転しなく、変速機構Ｔｒに回転力が伝達されない。この点で、図１２は車両においてブレーキペダルＢを完全に踏み込んで動力が断絶された状態を示すと言える。

図１２の一部を拡大した図１３を参照してクラッチアセンブリーＣの動作原理について説明する。

図１３の状態で、アウターカム２２００が反時計方向（２０００Ｒ１）に回転すれば、収容面２２０２が同じ方向に回転する。この際、収容面２２０２の頂点ではない他の部分が回転部材２０３０を下方に強制で押し出すので、回転部材２０３０は方向（２０００Ｈ１）に下方に移動する。回転部材２０３０の側面は、前述したように、フォーク２０２８の側面２０２８Ａによって支持され、アウターカム２２００が回転してもフォーク部２０２０は回転しないので、回転部材２０３０は側方に移動しない。すなわち、方向（２０００Ｈ１）は回転部材２０３０が側面２０２８Ａに沿って下方に移動するほとんど垂直線に近い線形経路である。回転部材２０３０が下方に移動すれば、回転部材２０３０はインナーカム２１００の凸面２１０２と接触する。よって、エンジンＥｇが駆動してインナーカム２１００が回転すれば、凸面２１０２の回転に伴って回転部材２０３０が回転し、回転部材２０３０を把持するフォーク部２０２０も回転し、回転力がフォーク部２０２０の回転軸２０２０Ａを介して変速機構Ｔｒに伝達される。アウターカム２２００は、その縁部２２０４がいつも回転部材２０３０と当接しているので、回転部材２０３０の回転に伴って一緒に回転する。

図１３の状態で、アウターカム２２００が時計方向（２０００Ｒ２）に回転すれば、前記と同様な原理が適用されることが理解可能であろう。

次に、以上の説明に基づき、運転者がアクセルペダルＥを踏み込んだ場合、アクセルペダルＥの踏込みを解除した場合、ブレーキペダルＢを踏み込んだ場合、及びブレーキペダルＢの踏込みを解除した場合の本発明のクラッチアセンブリーＣの作動について図１４～図１７を参照して説明する。

図１４は図１２で運転者がアクセルペダルＥを踏み込んだ場合を示す図である。アクセルペダルＥの踏込みによってアウターカム２２００が反時計方向（２０００Ｒ１）に回転すると仮定すれば、図１３で説明した結果と一致するようになる。すなわち、図示のように、収容面２２０２が回転部材２０３０を下方に押し出しながら回転部材２０３０から離脱し、縁部２２０４の内周の平坦面が回転部材２０３０を押す。回転部材２０３０は収容面２２０２の深さの分だけ下方（２０００Ｈ１）に移動してインナーカム２１００の凸面２１０２と接触する。エンジンＥｇの加速によって回転するインナーカム２１００の回転力は回転部材２０３０を介してフォーク部２０２０に伝達され、フォーク部２０２０の回転運動は変速機構Ｔｒに伝達される。回転部材２０３０と当接しているアウターカム２２００も同時に回転する。アクセルペダルＥを最大に踏み込めばアウターカム２２００は反時計方向（２０００Ｒ１）にもっと回転するが、回転部材２０３０とインナーカム２１００は基本的に図１４と同様に接触した状態をずっと維持するので、動力伝達に何の問題もない。

図１５は図１４で運転者がアクセルペダルＥの踏込みを解除した場合を示す図である。アウターカム２２００は時計方向（２０００Ｒ２）に少し回転して位置し、回転部材２０３０は依然として縁部２２０４の平坦な内周面に位置するから、アクセルペダルＥの踏込みの際と同様に、依然としてエンジンＥｇのトルクを伝達する。また、回転部材２０３０はインナーカム２１００の凸面２１０２と接触した状態をそのまま維持する。よって、図１４に比べて、アクセルペダルＥの踏込みが解除された状態であるので、エンジンＥｇの加速とインナーカム２１００の回転力が減少する点を除けば、エンジンＥｇの回転力は回転部材２０３０を介してフォーク部２０２０にずっと伝達される。回転部材２０３０と当接したアウターカム２２００も同時にずっと回転する。

図１６は図１５で運転者がブレーキペダルＢを完全に踏み込んだ場合を示す図である。アウターカム２２００は時計方向（２０００Ｒ２）にさらに回転し、図１２のように回転部材２０３０が収容面２２０２の頂点に接触するように上方に移動して完全に収容され、凸面２１０２とは微細な間隔を置いて離隔する。よって、エンジンＥｇの動力は変速機構Ｔｒに伝達されない。

図１５の状態でブレーキペダルＢを徐々に踏み込めば、図１６の状態に段階的に変化することが理解可能であろう。すなわち、回転部材２０３０は最初にはインナーカム２１００と接触を維持するが、自体の遠心力によって再びアウターカム２２００の収容面２２０２に入り始めて垂直上方（２０００Ｈ２）に移動し、相対的にインナーカム２１００との接触面積は次第に小さくなる。そして、収容面２２０２の頂点近所に到逹する瞬間、収容面２２０２に完全に収容されてインナーカム２１００から離隔した状態（図１６）になる。

図１７は図１６の状態で運転者がブレーキペダルＢの踏込みを解除した場合を示す図である。図１６の状態でアウターカム２２００が反時計方向（２０００Ｒ１）に少し回転するが、アクセルペダルＥを踏み込んだ場合ではないので、回転距離は図１４に比べて小さい。このときは、図示のように、回転部材２０３０が収容面２２０２と縁部２２０４の内周平坦面との間の境界付近に位置するまでアウターカム２２００が回転する。すると、回転部材２０３０は次第に下方（２０００Ｈ１）に移動し、図示のようにインナーカム２１００の凸面２１０２と接し始める位置に来る。この状態は前述した、いわゆる半クラッチ状態（“第４状態”）であり、エンジンの回転力を変速機に伝達する初期の不安定な状態になる。このように、本発明はクラッチペダルを無くしながらもまるで手動変速機車両のように“遷移状態”又は“中間状態（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｒｓｔａｔｕｓ）”を具現することができる。これは本発明のクラッチアセンブリーＣの特徴を成すものである。

以上の図１４～図１７を総合すると、運転者が車両を駆動するためにブレーキペダルＢを踏み込みながら始動させ、ブレーキペダルＢの踏込みを解除してからアクセルペダルＥを踏み込む場合、本発明のクラッチアセンブリーＣは順次図１６、図１７及び図１４の状態になることが分かる。車両の走行中には、運転者がアクセルペダル及びブレーキペダルＥ、Ｂを踏み込む程度によってクラッチアセンブリーＣは図１４及び図１５に基づいて説明したいずれか段階に位置し、エンジンＥｇと変速機構Ｔｒはいつも動力連結状態を成すという事実が重要である。車両の実際走行速度の変化はエンジンの回転数変化によって決定され、クラッチアセンブリーＣ自体とは関係ない。

以上で説明したクラッチアセンブリーＣは多様な変形が可能である。フォーク部２０２０は回転部材２０３０を把持して支持することができる限り、フォーク２０２８を省略することができる。回転部材２０３０の数及び形状は多様に変更可能であり、インナーカム２１００とアウターカム２２００との間で高さ方向に移動することができる限り、ニードルベアリング以外の部品を選択することができる。また、フォーク２０２８が高速回転にもかかわらず回転部材２０３０を堅く支持するために、締結部材を用いてフォーク２０２８をリムに固定することも可能である。

２－３．回転軸アセンブリー
次に、本発明の一実施例による回転軸アセンブリーについて説明する。回転軸アセンブリーは駆動軸３１００’の線形移動をクラッチアセンブリーＣのアウターカム２２００の回転運動に変換する装置である。以下は一例を説明するものであり、直線運動を他の部材の回転運動に転換させることができる構造であればどれを採用しても良い。

図１８を参照すると、駆動軸３１００’がクラッチアセンブリーＣに隣接した部位には第１ガイドスロット３００２と第２ガイドスロット３００４が駆動軸３１００’のスリーブに形成される。図示しなかったが、図面の左側にはクラッチアセンブリーＣが、右側には動力伝達機構１０００が位置する。

第１ガイドスロット３００２は互いに対向する一対が形成され、駆動軸３１００’の長手方向に沿って所定長さを有する長い直線チャネル形である。一対の第１ガイドスロット３００２は互いに１８０度を置いて対向することができるが、これに制限されるものではない。

第２ガイドスロット３００４も同様に互いに対向する第２上部ガイドスロット３００４Ａと第２下部ガイドスロット３００４Ｂとからなる。第２上部ガイドスロット３００４Ａは、所定長さの直線形チャネルである第１経路３００６Ａと、第１経路３００６Ａに連続して傾いたチャネルである第２経路３００８Ａとからなる。第２下部ガイドスロット３００４Ｂは第２上部ガイドスロット３００４Ａを１８０度の角度に回転させた形状である。すなわち、第１経路３００６Ａに対応しては駆動軸３１００’の外面に沿って対向して位置する第３経路３００８Ｂが形成され、第２経路３００８Ａに対応しては所定長さの傾いたチャネルである第４経路３００６Ｂが形成される。第１経路３００６Ａと第２経路３００８Ａとの境界と、第３経路３００８Ｂと第４経路３００６Ｂとの境界は仮想線から分かるように円周方向に沿って同一である。第１経路３００６Ａ及び第３経路３００８Ｂの長さ及び第２経路３００８Ａ及び第４経路３００６Ｂの長さのそれぞれは同一である。第２上部ガイドスロット３００４Ａと第２下部ガイドスロット３００４Ｂは互いに１８０度を置いて対向することができるが、これに制限されるものではない。

図１９を参照すると、フォーク部２０２０の回転軸２０２０Ａには、長手方向に垂直な円周方向にスリーブから外側に一対の突起２００２’が形成される。一対の突起２００２’はそれぞれの第１ガイドスロット３００２に挿入されるためのものである。突起２００２’の円周に沿っての離隔距離は第１ガイドスロット３００２の離隔距離と同一であり、突起２００２’のスリーブに沿っての長手方向への位置は同一である。

図２０を参照すると、アウターカム２２００の回転軸３０００’には長手方向に垂直な円周方向にスリーブから内側に向かって第１及び第２突起３００２Ａ’、３００２Ｂ’が形成される。第１突起３００２Ａ’は第２上部ガイドスロット３００４Ａに、第２突起３００２Ｂ’は第２下部ガイドスロット３００４Ｂに挿入されるためのものである。第１及び第２突起３００２Ａ’、３００２Ｂ’の円周に沿っての離隔距離は、第２上部及び第２下部ガイドスロット３００４Ａ、３００４Ｂの離隔距離と同一であり、第１及び第２突起３００２Ａ’、３００２Ｂ’のスリーブに沿っての長手方向への位置は同一である。

図２１は駆動軸３１００’にフォーク部の回転軸２０２０Ａ及びアウターカム２２００の回転軸３０００’を構造的に連結したものを示す斜視図である。駆動軸３１００’の直径は回転軸２０２０Ａの直径より大きく回転軸３０００’の直径より小さい。よって、駆動軸３１００’の第１ガイドスロット３００２がその下側ではそれぞれの突起２００２’と対向し、第２ガイドスロット３００４の上側では第１及び第２突起３００２Ａ’、３００２Ｂ’と対向した状態で３個の軸を結合すれば、図示のように、突起２００２’は駆動軸３１００’の第１ガイドスロット３００２の下側から上側に向かって、かつ第１及び第２突起３００２Ａ’、３００２Ｂ’は第２上部及び下部ガイドスロット３００４Ａ、３００４Ｂの上側から下側に向かってそれぞれ挿合される。

図示しないインナーカム２１００の回転軸は回転軸２０２０Ａより小さい直径を有するように製作されて回転軸２０２０Ａに結合されるか、回転軸２０２０Ａ自体がインナーカム２１００の回転軸の一部になることができる。よって、エンジンＥｇの回転運動は本発明の回転軸アセンブリーと干渉又は衝突せずに駆動軸３１００’を介して変速機構Ｔｒに伝達される。

以上の説明に基づき、図２２を参照して駆動軸３１００’の線形移動によるアウターカム２２００の回転動作について説明する。

運転者がアクセルペダルを踏み込んで駆動軸３１００’が左側、すなわちＡ’方向に線形移動すれば、第１ガイドスロット３００２が同じ方向に移動するが、後者は直線形であるので、突起２００２’は円周方向に移動しない。よって、フォーク部２０２０は回転せずに安定した正位置を維持する。

一方、第２上部ガイドスロット３００４Ａが線形移動すれば第２経路３００８Ａの傾斜面が第１突起３００２Ａ’を押圧するので、第１突起３００２Ａ’は正位置を維持することができず、第１経路３００６Ａと第２経路３００８Ａが成す傾斜角によって方向（３０００Ａｒ）に回転しようとする力を受ける。この際、第２下部ガイドスロット３００４Ｂの場合にも、第３経路３００８Ｂ及び第４経路３００６Ｂの傾斜面の傾斜角によって、第２上部ガイドスロット３００４Ａでの作動原理と同様に、第２突起３００２Ｂ’が方向（３０００Ａｒ）に回転する。したがって、アウターカム２２００の回転軸３０００’が第１及び第２突起３００２Ａ’、３００２Ｂ’によって支持されて方向（３０００Ａｒ）に回転し、最終的にアウターカム２２００が回転する。

駆動軸がＡ’方向に移動した状態で、反対にブレーキペダルを踏み込んで駆動軸３１００’が右側、すなわちＢ’方向に線形移動すれば、第１ガイドスロット３００２が同じ方向に移動するが、後者は直線形であるので、突起２００２’は円周方向に移動しない。よって、フォーク部２０２０は回転せずに安定した正位置を維持する。

一方、第２上部ガイドスロット３００４Ａが線形移動すれば第２経路３００８Ａの傾斜面が第１突起３００２Ａ’を押圧するので、第１突起３００２Ａ’は正位置を維持することができず、第１経路３００６Ａと第２経路３００８Ａが成す傾斜角によって方向（３０００Ｂｒ）に回転しようとする力を受ける。この際、第２下部ガイドスロット３００４Ｂの場合にも、第３経路３００８Ｂ及び第４経路３００６Ｂの傾斜面の傾斜角によって、第２上部ガイドスロット３００４Ａでの作動原理と同様に、第２突起３００２Ｂ’方向（３０００Ｂｒ）に回転する。したがって、アウターカム２００の回転軸３０００’が第１及び第２突起３００２Ａ’、３００２Ｂ’によって支持されて方向（３０００Ｂｒ）に回転し、最終的にアウターカム２２００が回転する。

以上本発明の好ましい実施例を開示したが、これは例示のためのものであるだけで、本発明の権利範囲を限定するか制限するものではない。

本発明のクラッチシステムは乗用車はもちろんのこと、手動変速操作が一般的な大型トラック、バス、重機、軍用車両又は機甲装備に広く適用可能である。

Claims

車両エンジンに連結されるか断絶されるクラッチアセンブリーを含み、クラッチアセンブリーはアクセルペダルの踏込み及び踏込み解除とブレーキペダルの踏込み及び踏込み解除によって状態が変わり、アクセルペダル及びブレーキペダルの踏込み及び踏込み解除をクラッチアセンブリーに伝達するために、動力伝達機構及び動力伝達機構と連結された駆動軸を含む回転体アセンブリーをさらに含む、クラッチシステム。
前記クラッチアセンブリーは、アクセルペダルが踏み込まれてエンジンの回転力を入力軸を介して変速機に伝達する第１状態、ブレーキペダルが踏み込まれてエンジンと入力軸の接続を断絶する第３状態、及び第３状態でブレーキペダルの踏込みを解除してエンジンの回転力を変速機に伝達する初期の遷移状態又は中間状態の第４状態のいずれか一状態にある、請求項１に記載のクラッチシステム。
アクセルペダルの踏込みによって、動力伝達機構と連結された回転体アセンブリーの駆動軸が一方向に線形移動してクラッチアセンブリーが第１状態に位置する、請求項２に記載のクラッチシステム。
ブレーキペダルの踏込みによって、動力伝達機構と連結された回転体アセンブリーの駆動軸が一方向と反対の他方向に線形移動してクラッチアセンブリーが第３状態に位置する、請求項２に記載のクラッチシステム。
第３状態でブレーキペダルの踏込み解除によって、動力伝達機構と連結された回転体アセンブリーの駆動軸が一方向に線形移動してクラッチアセンブリーが第４状態に位置する、請求項４に記載のクラッチシステム。
動力伝達機構は、アクセルペダルのケーブルと連結されて駆動するアクセルクチュエーターと、ブレーキペダルのケーブルと連結されて駆動し、前記アクセルクチュエーターと対向して位置するブレーキアクチュエーターとを備える、請求項２に記載のクラッチシステム。
前記クラッチアセンブリーは、車両のアクセルペダル及びブレーキペダルと連動して回転するアウターカムと、車両エンジンの回転によって回転するインナーカムと、アウターカムと接触し、アウターカムの回転によって高さ方向に移動することによって選択的にインナーカムと接触することができる回転部材と、回転部材を支持し、回転部材とともに回転するフォーク部とを含み、エンジンの回転力がインナーカム、回転部材及びフォーク部を介して順次伝達される、請求項２に記載のクラッチシステム。
前記クラッチアセンブリーのアウターカムの回転軸のスリーブには少なくとも一つの突起が形成され、前記駆動軸には前記それぞれの突起を収容するためのガイドスロットが形成され、前記ガイドスロットは、線形の第１経路と、第１経路に対して所定の傾斜角を成すように延びる第２経路とを含み、前記突起は前記駆動軸の一方向線形移動によって第１経路と第２経路が成す傾斜角の分だけ回転して前記アウターカムが回転する、請求項７に記載のクラッチシステム。