KR100994059B1 - 수동 변속기에 설치되는 세미오토 클러치 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수동 변속기에 설치되는 세미오토 클러치 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 운전 조건에 따라 달라지는 엔진의 출력 값에 따라 클러치 디스크의 접속시점을 정확히 결정하고 반 클러처 상태를 적용하기 위하여 클러치 디스크의 접속 시점을 결정하는 기준이 되는 TPS(Throtle Position) 센서를 사용하여 클러치 페달 위치 값 계산에 의해 모터회전이 이루어지면서 정 위치의 위치에 클러치를 위치시킬 수 있는 수동 변속기에 설치되는 세미오토 클러치 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있으며, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 구동모터의 전원을 공급 및 차단시키는 전원부와, 브레이크의 신호를 마이컴 제어부에 송신하는 브레이크 신호입력부와, 상기 구동모터의 동력을 제어하는 모터 제어부와, 엑셀레이트 신호를 마이콤에 송신하는 엑셀레이트 신호 입력부와, 자동차 기어봉 위치 신호를 마이컴에 송신하는 기어봉 신호입력부와, 엑셀레이트 및 클러치 위치를 마이컴에 송신하는 엑셀레이트 및 클러치 위치 설정부로 형성된 후, 상기 마이컴의 신호는 TPS 센서와 구동모터가 수신함과 아울러 상기 구동모터에 형성된 구동풀리를 작동시킨 다음 상기 구동풀리에 연결된 타이밍 벨트는 연동풀리를 작동시켜 TPS(Throtle Position) 센서의 작동과 클러치를 연동시킬 수 있도록 구성되는 수동 변속기에 설치되는 세미오토 클러치 제어 시스템에 관한 것이다.

새미오토, 반 클러치 장치. 수동 변속기

Description

수동 변속기에 설치되는 세미오토 클러치 제어 시스템{Semi Auto clutch Driving Apparatus And Driving Method}

본 발명은 수동 변속기에 설치되는 세미오토 클러치 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 클러치의 동력전달을 유연하게 조절할 수 있도록 함은 물론, 반 클러치 상태의 작동이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 수동 변속기에 설치되는 세미오토 클러치 제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 수동 변속기를 사용하는 경우 변속기의 장착 비용 및 연료비용을 절감시킬 수 있는 장점이 있다, 그러나 운전자가 수동 변속기를 사용하는 경우에는 기어 변속을 수시로 해야하는 문제점이 발생하게 된다.

따라서, 최근에는 자동 변속기와 같이 클러치 페달을 일일이 밟지 않아도 되는 반자동 변속기의 보급이 점차 확대되고 있는 실정이다.

한편, 전술한 클러치는 동심축 위에 있는 구동축에서 피동축으로 기계적 접촉에 의해 동력을 전달하거나 차단하는 기능을 갖춘 기계 요소를 말하는 것으로 이러한 클러치는 기관과 변속기 사이에 설치된다.

또한, 클러치는 기관의 회전력을 변속기에 전달하는 동력전달 기능과 기관과 변속기의 동력 흐름을 필요할 때 마다 일시 차단하는 동력차단 기능을 수행하고, 부드러우면서도 진동이 없는 발전을 가능하게 하며, 기관과 동력전달장치를 과부하로부터 보호함은 물론, 플라이 휠과 함께 기관의 회전 진동을 감소시킨다.

그리고, 일반적인 자동차용 클러치 장치는 클러치 페달을 운전자가 밟으면, 그 힘에 의해 마스트 실린더의 피스톤이 작동되어 유압이 발생 되고, 발생된 유압은 밸브공을 개방시킴으로써 공압펌프에 의해 발생된 공기압이 밸브공을 통해 클러치 부스터로 유입된다. 이때 공압펌프에서 발생되어 공급되는 공기압이 공기압 유도관을 거쳐 클러치 부스터로 유입되고 유입된 공기압은 클러치 부스터 피스톤을 이동시켜 릴리즈 실린더의 푸시로드를 이동시키며, 푸시로드의 이동에 의해 시프트 레버가 클러치의 클러치 디스크가 엔진의 구동판에서 분리되어 플라이 휠로 전달되는 동력이 차단된다.

이와 같은 방법으로 작동하는 수동식 클러치 장치는 장시간 정체와 서행이 반복되는 구간이나 시내 주행시 자동차의 시동이 꺼지지 않게 하기 위해서는 클러치 페달을 뗄 때 반클러치 구간에서는 발동작을 미세하게 움직이면서 액셀레이터 페달을 밟아야 하기 때문에 역시 발목이나 무릎에 무리가 가고 쉽게 피곤해지는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 반자동 클러지가 개발되어 사용되고 있으나 이는 전자동에 비해 구조가 간단하고 비용적으로 저렴하지만 수동에 비해 구조가 복잡하면서 조작이 쉽지 않아 널리 확산 되지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 적극적으로 해소하기 위하여 안출한 것으로, 차량의 운전 조건에 따라 달라지는 엔진의 출력 값에 따라 클러치 디스크의 접속시점을 정확히 결정하고 반 클러처 상태를 적용하기 위하여 클러치 디스크의 접속 시점을 결정하는 기준이 되는 TPS(Throtle Position) 센서를 사용하여 클러치 페달 위치 값 계산에 의해 모터회전이 이루어지면서 정 위치의 위치에 클러치를 위치시킬 수 있는 수동 변속기에 설치되는 세미오토 클러치 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명은 구동모터의 전원을 공급 및 차단시키는 전원부와, 브레이크의 신호를 마이컴 제어부에 송신하는 브레이크 신호입력부와, 상기 구동모터의 동력을 제어하는 모터 제어부와, 엑셀레이트 신호를 마이콤에 송신하는 엑셀레이트 신호 입력부와, 자동차 기어봉 위치 신호를 마이컴에 송신하는 기어봉 신호입력부와, 엑셀레이트 및 클러치 위치를 마이컴에 송신하는 엑셀레이트 및 클러치 위치 설정부로 형성된 후, 상기 마이컴의 신호는 TPS 센서와 구동모터가 수신함과 아울러 상기 구동모터에 형성된 구동풀리를 작동시킨 다음 상기 구동풀리에 연결된 타이밍 벨트는 연동풀리를 작동시켜 TPS(Throtle Position) 센서의 작동과 클러치를 연동시킬 수 있도록 구성되는 수동변속기에 설치되는 세미오토 클러치 제어 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 시스템은 가속 페달이 조작되는 단계를 구동풀리와 타이밍 벨트로 연결된 연동풀리의 작동과 TPS 센서의 신호를 마이컴 제어부를 통하여 제어함으로써 변속 후 부드러운 출발이 가능할 뿐 아니라, 손쉽게 조절이 가능하고, 전원과 차속 및 브레이크 신호만을 차량으로부터 입력받아 작동되므로 차량의 종류에 관계없이 손쉽게 장착 가능하여 운전자의 운전 부담을 크게 덜어 줄 수 있는 특징이 있다.

그리고, 일정한 속도 이하의 차속에서는 클러치 페달을 적절하게 자동제어하게 되고 그에 따라 차량의 정지/운행이 반복되는 상황에서도 운전자는 클러치 페달을 반복 조작해야하는 일이 배제 되므로 운전자의 클러치페달에 관한 부담이 제거되는 효과가 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제어하는 것이 아니라 다른 구성요 소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 요부가 조립된 상태를 계략적으로 나타낸 평면도이며, 도 2는 본 발명의 요부가 조립된 상태를 계략적으로 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 작동 과정을 나타낸 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 요부를 작동시키는 전기회로 구성도이고, 도 5는 본 발명의 전원부 회로도를 발췌하여 확대한 상태의 회로도이고, 도 6은 본 발명의 브레이크 신호입력부를 발췌하여 확대한 상태의 회로도이고, 도 7은 본 발명의 모터 제어부를 발췌하여 확대한 상태의 회로도이고, 도 8은 본 발명의 마이컴 제어부를 발췌하여 확대한 상태의 회로도이고, 도 9는 본 발명의 엑셀레이트 신호 입력부를 발췌하여 확대한 상태의 회로도이고, 도 10은 본 발명의 기어봉 신호입력부를 발췌하여 확대한 상태의 회로도이고, 도 11은 본 발명의 엑셀레이트 및 클러치 위치 설정부를 발췌하여 확대한 상태의 회로도이다.

먼저, 본 발명은 도 4와 같이 본 발명은 구동모터(16)의 전원을 공급 및 차단시키는 전원부(21)와, 브레이크의 신호를 마이컴 제어부(24)에 송신하는 브레이크 신호입력부(22)와, 상기 구동모터(16)의 동력을 제어하는 모터 제어부(23)와, 엑셀레이트 신호를 마이콤에 송신하는 엑셀레이트 신호 입력부(25)와, 자동차 기어봉 위치 신호를 마이컴에 송신하는 기어봉 신호입력부(26)와, 엑셀레이트 및 클러치 위치를 마이컴에 송신하는 엑셀레이트 및 클러치 위치 설정부(27)로 형성된다.

그리고, 상기 마이컴 제어부(24)의 신호는 TPS(Throtle Position)센서(17)와 구동모터(16)가 수신하게 되는 구성이다.

여기서, 상기 구동모터(16)는 구동풀리(18)를 작동시킴과 아울러 상기 구동 풀리(18)에 연결된 타이밍 벨트(20)는 연동풀리(19)를 작동시켜 상기 TPS 센서(17)를 작동시킴과 동시에 상기 구동풀리(18)는 연결된 체인(11)을 작동시켜 클러치 페달(10)을 자동으로 연동시킬 수 있는 구성이다.

여기서, 구동모터(16)는 도 1 및 도 2와 같이 구동풀리(18)를 작동시킴과 함께 상기 구동풀리(18)는 타이밍 벨트(20)로 연결된 연동풀리(19)를 작동시킬 수 있는 구성이다.

여기서, 연동풀리(19)는 TPS 센서(17)를 작동시키게 됨과 함께 상기 구동풀리(18) 부분은 연결체인(11)을 작동시키게 된다.

한편, 상기 연결체인(11)과 일체로 조립되는 브래킷(12)의 일 측에는 바닥매트 부분을 잡아주는 고정구(13)를 형성하게 되므로 클러치 페달(10)을 보다 안전하게 작동시킬 수 있는 구성이다.

즉, 차량 바닥 내부에 깔리는 매트 부분이 운전자의 발에 의해 움직이더라도 상기 브래킷(12)에 형성된 고정구(13)에 걸려 더 이상 밀려 올라기지 않게 되는 구성이다.

따라서, 종래와 같이 체인에 매트 부분이 걸리는 현상을 미연에 방지하여 안전 운전을 도모할 수 있는 것이다.

그리고, 본 발명의 클러치 페달 움직임은 클러치 페달이 완전히 눌려 클러치 디스크가 플라이 휠(미도시됨)에서 완전 분리됨으로써 엔진 동력이 전달되지 않는 클러치 온 상태와, 클러치 페달이 어느 정도만 눌러 클러치 디스크(미도시됨)가 플라이 휠에 슬립 되는 상태로 접촉됨으로써 엔진 동력의 일부분만이 전달되는 반 클 러치와, 클러치 페달이 전혀 눌리지 않아 클러치 디스크가 플라이 휠에 완전 접촉됨으로써 엔진 동력이 전달되는 클러치 오프 상태로 구분된다.

또한, 반 클러치 상태는 적어도 두 단계 이상의 다단계로 구분되며, 첫단계는 클러치 디스크가 플라이 휠에서 분리되기 시작하는 단계로서 슬립 마찰력의 정도가 강한 상태이며, 최종 단계는 클러치 디스크가 플라이 휠에서 완전히 분리되기 직전의 슬립 마찰력이 매우 약한 상태이고, 그 중간 단계는 상기 첫 단계와 최종 단계에서 발생하는 슬립과 동력 전달 손실의 중간 단계이다.

이상에서 살펴본 본 클러치 작동 단계와 그에 필요한 제어 신호와의 연관성을 근거로 본 발명의 시스템을 장착한 수동 변속기 차량의 작동 원리를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 3과 같이 메인 스위치인 자동/수동 설정 스위치를 자동으로 설정하고 차량의 시동을 걸면 클러치와 일체로 연결된 구동모터(16)가 작동되면서 구동풀리(18)를 정회전시킴과 함께 상기 구동풀리(18)와 타이밍 벨트(20)로 연결된 연동풀리(19) 부분이 연동하면서 TPS 센서(17)를 작동시키는 단계를 통하여 클러치 온 상태를 유지할 수 있다.

상기 클러치 온 상태에서 기어를 변속한 후, 가속 페달을 밟으면 상기 구동모터(16)는 역회전 하면서 클러치 페달이 완전히 눌린 상태에서 상승하게 되고, 가속 페달을 작동시킨 정도에 따라 연동풀리(19)는 작동되면서 TPS 센서(17)를 작동시킬 수 있는 것이다.

이때, 더욱 가속 페달을 누르게 되면 구동모터(18)는 역회전하면서 구동풀리 (18)와 연결된 연동풀리(19) 부분을 작동시킴과 아울러 클러치 오프 상태를 유지할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명의 시스템은 가속 페달이 조작되는 단계를 구동풀리와 타이밍 벨트로 연결된 연동풀리의 작동과 TPS 센서의 신호를 마이컴 제어부를 통하여 제어함으로써 변속 후 부드러운 출발이 가능할 뿐 아니라, 손쉽게 조절이 가능하고, 전원과 차속 및 브레이크 신호만을 차량으로부터 입력받아 작동되므로 차량의 종류에 관계없이 손쉽게 장착 가능하여 운전자의 운전 부담을 크게 덜어 줄 수 있는 특징이 있다.

그리고, 일정한 속도 이하의 차속에서는 클러치 페달을 적절하게 자동제어하게 되고 그에 따라 차량의 정지/운행이 반복되는 상황에서도 운전자는 클러치 페달을 반복 조작해야하는 일이 배제 되므로 운전자의 클러치페달에 관한 부담이 제거되는 효과가 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합 된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타 내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 요부가 조립된 상태를 계략적으로 나타낸 평면도.

도 2는 본 발명의 요부가 조립된 상태를 계략적으로 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명의 작동 과정을 나타낸 흐름도.

도 4는 본 발명의 요부를 작동시키는 전기 회로 구성도.

도 5는 본 발명의 전원부 회로도를 발췌하여 확대한 상태의 회로도.

도 6은 본 발명의 브레이크 신호입력부를 발췌하여 확대한 상태의 회로도.

도 7은 본 발명의 모터 제어부를 발췌하여 확대한 상태의 회로도.

도 8은 본 발명의 마이컴 제어부를 발췌하여 확대한 상태의 회로도.

도 9는 본 발명의 엑셀레이트 신호 입력부를 발췌하여 확대한 상태의 회로도.

도 10은 본 발명의 기어봉 신호입력부를 발췌하여 확대한 상태의 회로도.

도 11은 본 발명의 엑셀레이트 및 클러치 위치 설정부를 발췌하여 확대한 상태의 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10. 클러치 페달 11. 연결체인

12. 브래킷 13. 고정구

14. 와이어 15. 구동부

16. 구동모터 17. TPS 센서부

18. 구동풀리 19. 연동풀리

20. 타이밍 벨트 21. 전원부

22. 브레이크 신호입력부 23. 모터제어부

24. 마이컴 제어부 25. 엑셀레이트 신호 입력부

26. 기어봉 신호입력부 27. 엑셀레이트 및 클러치 위치 설정부

Claims (3)

1. 수동 변속기 차량의 클러치 조작을 자동화 하기 위하여 클러치 제어의 자동/수동 모드 선택 스위치가 구비되는 신호 감지 및 구동제어부와, 구동모터부와, 클러치 페달 구동부와, 가속 감지기로 구성되는 수동변속기 차량의 클러치 자동 제어 시스템에 있어서,

   구동모터의 전원을 공급 및 차단시키는 전원부와; 브레이크의 신호를 마이컴 제어부에 송신하는 브레이크 신호입력부와; 상기 구동모터의 동력을 제어하는 모터 제어부와; 엑셀레이트 신호를 마이콤에 송신하는 엑셀레이트 신호 입력부와; 자동차 기어봉 위치 신호를 마이컴에 송신하는 기어봉 신호입력부와; 엑셀레이트 및 클러치 위치를 마이컴에 송신하는 엑셀레이트 및 클러치 위치 설정부로 형성된 후, 상기 마이컴의 신호는 TPS 센서와 구동모터가 수신함과 아울러 상기 구동모터에 형성된 구동풀리를 작동시킨 다음 상기 구동풀리에 연결된 타이밍 벨트는 연동풀리를 작동시켜 TPS(Throtle Position) 센서의 작동과 클러치를 연동시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 수동 변속기에 설치되는 세미오토 클러치 제어 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 클러치 온 상태에서 기어를 변속한 후, 가속 페달을 밟으면 상기 구동모터는 역회전하면서 클러치 페달이 완전히 눌린 상태에서 상승하게 되고, 가속 페달을 작동시킨 정도에 따라 연동풀리는 작동되면서 TPS 센서를 작동시킬 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 수동 변속기에 설치되는 세미오토 클러치 제어 시스템.
3. 삭제

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