KR101284159B1 - 탄성력을 이용한 상용차용 클러치 액추에이터 부하 모사장치 - Google Patents

탄성력을 이용한 상용차용 클러치 액추에이터 부하 모사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상용차용 클러치 액추에이터 부하 모사장치에 관한 것으로, 베이스(10)와; 상기 베이스(10)의 상면에 설치되어 수평으로 이동되는 이동블록(30)과; 상기 이동블록(30)에 설치되며, 상기 릴리프레버(103)와 접촉 설치되는 접촉판(40) 및; 상기 이동블록(30)과 상기 접촉판(40) 사이에 설치되어 상기 접촉판(40)을 탄성 지지하는 스프링(S)으로 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 자동변속기용 클러치 액추에이터를 상용차에 실제로 장착하지 않고도 클러치 액추에이터가 제대로 작동되는지 여부를 쉽게 테스트할 수 있다.

Description

탄성력을 이용한 상용차용 클러치 액추에이터 부하 모사장치{REACTION FORCE SIMULATION DEVICE USING SPRING FORCE FOR CLUTCH ACTUATOR OF COMMERCIAL VEHICLE}
본 발명은 탄성력을 이용한 상용차용 클러치 액추에이터 부하 모사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동변속기용 클러치 액추에이터를 상용차에 실제로 장착하지 않고도 클러치 액추에이터가 제대로 작동되는지 여부를 테스트할 수 있도록 실제의 상용차에 장착되었을 때 클러치 액추에이터에 가해질 수 있는 부하특성을 다수의 스프링에 의해 모사하여 클러치 액추에이터에 가하도록 하는 탄성력을 이용한 상용차용 클러치 액추에이터 부하 모사장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 장착되는 자동변속기는 클러치의 기능과 트랜스미션의 기능을 동시에 자동적으로 수행하는 부품으로서 이를 위해 자동변속기에는 쉬프트 액추에이터(shift actuator)와 클러치 액추에이터(clutch actuator)가 구비되며 이 중 클러치 액추에이터는 트럭과 같은 상용차에서 전자제어장치(TCU, Transmission Control Unit)의 제어를 받아 트랜스미션의 기어를 쉬프트 시키기 전에 먼저 변속기어의 맞물림 상태를 해제시켜 기어 쉬프트가 순조롭게 이루어지도록 하는 장치이다.
첨부된 도면의 도 1은 클러치 액추에이터의 사시도로서 이 도면을 참조하면 클러치 액추에이터는 전자제어장치(TCU)의 제어에 따라 구동되는 모터(1)와; 상기 모터(1)의 회전축(1A)에 설치되어 회전축(1A)의 회동으로 위치 변위되는 릴리프레버(2)로 구성되는데, 상기 모터(1)가 전자제어장치의 제어신호를 받아 회전축(1A)을 회전시키면 릴리프레버(2)가 함께 회전되면서 변속기 속의 기어와 기어의 맞물림을 해제하게 된다.
위와 같은 구조로 이루어진 클러치 액추에이터의 동작을 살펴보면, 차량의 변속레버의 위치, 자동미션오일(ATF, Automatic Transmission Fluid)의 온도, 가속페달의 정보 및 운전자의 요구 등이 TCU에 입력되면 TCU는 이 정보들로부터 차량의 상황과 운전자의 요구를 판단하여 이에 따라 차량의 기어를 변속하기 위해 쉬프트 액추에이터에 제어신호를 발생하고, 이 제어신호에 따라 클러치 액추에이터의 모터(1)가 작동되면서 릴리프레버(2)에 의해 기어와 기어의 맞물림을 순간적으로 해제되며, 이렇게 기어와 기어의 맞물림이 해제된 상태에서 쉬프트 액추에이터가 변속기어를 선택하여 쉬프트 시키면 다시 클러치 액추에이터가 원상태로 복귀되면서 기어의 변속이 완료된다.
이와 같은 기어의 변속과정에서는 기어와 기어가 서로 맞물린 상태(구동중)에서 클러치 액추에이터가 동력을 전달하며, 그 예를 들어 5톤 트럭의 경우 도 2에 도시된 바와 같이 통상 10mm의 클러치 스트로크가 일어나는 동안 540Kgf 이상의 순간적인 부하가 클러치 액추에이터에 가해지는데, 제작된 클러치 액추에이터가 이러한 부하특성에 맞추어 제대로 동작되는지를 테스트할 필요가 있다.
이에 따라 종래에는 제작된 클러치 액추에이터의 성능을 테스트하기 위해 클러치 액추에이터를 상용차에 실제로 장착하여 테스트하였으나, 이 방법은 클러치 액추에이터를 상용차에 장착하는 데에 많은 시간과 인력이 소요되는 문제가 발생한다.
이에 더하여 제작된 클러치 액추에이터를 상용차에 실제로 장착하여 테스트하는 경우 기어 변속과정에서 클러치 액추에이터에 실제로 어떠한 부하가 가해졌는지를 알기가 곤란하다는 문제점도 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 상용차용 클러치 액추에이터를 상용차에 실제로 장착하지 않고도 클러치 액추에이터가 제대로 작동되는지 여부를 테스트할 수 있도록 실제의 상용차에 장착되었을 때 클러치 액추에이터에 가해질 수 있는 부하특성을 인위적으로 모사하여 클러치 액추에이터에 가할 수 있도록 하는 탄성력을 이용한 상용차용 클러치 액추에이터 부하 모사장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 적용되는 차량에 따라 다를 수 있는 클러치 액추에이터에 가해지는 부하특성을 자유로이 변경할 수 있도록 하여 다양한 종류 또는 조건하에서 클러치 액추에이터를 테스트할 수 있는 탄성력을 이용한 상용차용 클러치 액추에이터 부하 모사장치를 제공하는 데에 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 상용차용 클러치 액추에이터의 부하 모사장치를, 베이스와; 상기 베이스의 상면에 구비되어 수평으로 이동되는 이동블록과; 상기 이동블록에 설치되며 상기 클러치 액추에이터의 릴리프레버와 접촉 설치되는 접촉판과; 상기 이동블록과 상기 접촉판 사이에 설치되어 상기 접촉판을 탄성 지지하는 스프링으로 구성하는 것에 의해 달성된다.
또한 상기 스프링은 복수 개로서 서로 병렬로 설치되고, 상기 이동블록은 상기 베이스의 상면에 설치되는 수평레일과, 상기 이동블록의 저면에 설치되는 수평 가이드블록을 포함하고, 상기 수평레일과 상기 수평 가이드블록은 서로 더브테일 방식으로 서로 결합되는 것으로 실시될 수 있다.
상기 접촉판과 상기 이동블록 사이에는 변위센서가 설치되거나, 상기 이동블록과 이격 설치되는 고정블록과; 상기 이동블록과 상기 고정블록 사이에 설치되는 로드셀을 더 포함하는 것으로 실시될 수 있다.
본 발명에 따르면, 클러치 액추에이터를 상용차에 실제로 장착하지 않고도 가해지는 부하특성을 인위적으로 모사하여 테스트할 수 있기 때문에 클러치 액추에이터의 정상 및 불량의 여부를 경제적이며 신속하고 정확하게 판단할 수 있다.
또한 본 발명은 적용되는 차량의 종류 또는 트랜스미션의 특성 등에 따라 다를 수 있는 클러치 액추에이터의 부하특성을 사용된 스프링의 개수 또는 스프링 상수 즉, 스프링의 탄성력을 간단히 조절하는 것만으로도 그대로 모사할 수 있기 때문에 다양한 종류의 클러치 액추에이터를 다양한 조건하에서 간편하게 테스트할 수 있다.
이에 더하여 본 발명은 가해진 부하특성에 따라 클러치 액추에이터가 어떻게 거동하는지를 쉽게 측정 및 관찰할 수 있으며, 이로부터 획득된 데이터를 이용하여 쉽게 클러치 액추에이터를 설계변경하거나 수정 보완할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 클러치 액추에이터의 사시도,
도 2는 클러치 액추에이터에 가해지는 부하특성을 나타내는 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 탄성력을 이용한 상용차용 클러치 액추에이터 부하 모사장치의 예를 보인 사시도,
도 4와 도 5는 도 3의 정면도 및 측면도,
도 6은 도 3의 평면도,
도 7은 본 발명에 따른 탄성력을 이용한 상용차용 클러치 액추에이터 부하 모사장치의 예를 보인 사용상태도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 상용차용 자동변속기에 있어서 클러치 액추에이터가 기어의 맞물림 상태를 해제할 때 클러치 액추에이터에 가해지는 부하특성을 인위적으로 모사할 수 있도록 하는 탄성력을 이용한 상용차용 클러치 액추에이터 부하 모사장치를 제공하고자 하는 것으로, 이를 위해 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 베이스(10)와; 클러치 액추에이터(100)가 고정되는 안착대(11)와; 클러치 액추에이터(100)의 회전축(102)의 단부를 지지하는 보조안착대(11A)와; 이동블록(30)과; 이동블록(30)의 전방에 위치되는 접촉판(40) 및 접촉판(40)을 탄성 지지하는 스프링(S)을 포함한다.
베이스(10)는 후술하는 구성품들이 설치되는 기초로서 기능하는 것으로 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 평판 형태를 가지며, 이 베이스(10)의 상면의 모서리 부분에는 클러치 액추에이터(100)가 설치 고정될 수 있도록 그 단면이 'ㄷ"자 형상인 안착대(11)가 구비되고, 베이스(10)의 상면의 다른 모서리 부분에는 상기 안착대(11)와 마주보도록 보조안착대(11A)가 설치되며, 이에 의해 안착대(11)에 설치된 클러치 액추에이터(100)의 회전축(102)의 한 쪽 끝단이 보조안착대(11A)에 의해 지지되며, 결과적으로 회전축(102) 상에 설치된 릴리프레버(103)가 상기 안착대(11)와 보조안착대(11A)에 위치되게 된다.
그리고 상기 베이스(10)의 상면의 또 다른 모서리 부분에는 장착판(20)이 더 설치되고, 이 장착판(20)의 상면에는 후술하는 이동블록(30)과 고정블록(35)이 클러치 액추에이터(100)의 회전축(102) 상에 설치된 릴리프레버(103)를 향해 설치 고정된다.
위에서는 이동블록(30)과 고정블록(35)이 장착판(20)의 상면에 설치되는 것으로 설명하였으나, 이동블록(30)과 고정블록(35)이 장착판(20)에 설치되지 않고 베이스(10)의 상면에 직접 설치될 수도 있음은 자명하다.
이동블록(30)은 도 4에 도시된 바와 같이 함체 형상으로서 상기 베이스(10)의 상면 또는 장착판(20)의 상면에 구비되는 수평레일(31)을 따라 슬라이딩되는 구조로서, 이를 위해 이동블록(30)의 저면에는 수평 가이드블록(32)이 구비되고, 상기 수평레일(31)과 수평 가이드블록(32)은 더브테일(dovetail) 방식으로 서로 결합된다. 그리고 상기 이동블록(30)의 전방 즉, 클러치 액추에이터(100)가 위치하는 쪽에는 소정 간격 떨어진 위치에 후술하는 접촉판(40)이 위치되며, 이동블록(30)의 후방 쪽으로 소정 간격 떨어진 위치에는 고정블록(35)이 위치되고, 접촉판(40)과 이동블록(30) 사이에는 후술하는 변위센서(60)가 구비된다.
이동블록(30)의 전방에 위치되는 접촉판(40)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 사각형상의 판재로서 클러치 액추에이터(100)의 회전축(102) 상에 설치된 릴리프레버(103)의 자유단과 접촉되도록 상기 안착대(11)와 보조안착대(11A) 사이에 수직으로 설치된다.
그리고 접촉판(40)과 이동블록(30)은 서로 평행이며 수평으로 설치되는 복수 개의 가이드바(41)에 의해 연결되며, 이들 가이드바(41)의 외주면에는 각각 코일 형상의 스프링(S)이 설치된다. 상기와 같은 구조에 의해 접촉판(40)은 병렬로 설치된 복수 개의 스프링(S)에 의해 탄성 지지된다. 이때 가이드바(41) 및 스프링(S)의 개수는 필요에 따라 변경될 수 있다.
이동블록(30)과 고정블록(35) 사이에 위치하는 로드셀(50)은 얼마만큼의 힘이 클러치 액추에이터 부하 모사장치에 실제로 가해졌는지를 측정하기 위해 마련된 것으로, 이를 위해 이동블록(30)의 후방에 고정블록(35)이 설치되고, 이 이동블록(30)과 고정블록(35) 사이에는 로드셀(50)이 설치되며, 이에 의해 이동블록(30)에 가해지는 힘의 크기가 측정된다.
변위센서(60)는 이동블록(30)이 얼마만큼의 거리를 이동하였는지를 측정하기 위해 마련된 것으로 이를 위해 도 6에 도시된 바와 같이 변위센서(60)가 접촉판(40)의 상부와 이동블록(30)의 상부를 연결하도록 설치되며 이에 의해 클러치 액추에이터(100)의 릴리프레버(103)에 의해 이루어지는 이동블록(30)의 이동거리가 측정된다.
이하에서는 상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 클러치 액추에이터 부하 모사장치를 사용하여 클러치 액추에이터를 테스트하는 방법에 대해 설명한다.
먼저 클러치 액추에이터(100)의 모터(101)가 구동되는 것에 의해 회전축(102)이 회전되며, 이에 의해 회전축(102) 상에 설치된 릴리프레버(103)가 회전되면서 이와 접촉되어 설치되며 복수의 스프링(S)에 의해 탄지된 접촉판(40)을 밀게 되고, 이에 의해 접촉판(40)이 밀려 이동되며, 이와 동시에 수평레일(31)상에 설치된 수평 가이드블록(32)도 수평레일(31)을 타고 슬라이딩되면서 이동된다. 이때 릴리프레버(103)에는 다수 개의 스프링(S)에 의해 탄지된 접촉판(40)에 의해 일정 크기의 반력이 작용한다.
이 과정에서 이동블록(30)의 후방에 설치된 로드셀(50)은 얼마만큼의 힘이 수평가이드 블록(32)에 가해졌는지를 측정하게 되고, 이와 동시에 접촉판(40)의 상부와 이동블록(30)의 상부에 연결 설치된 변위센서(60)는 접촉판(40)이 얼마만큼 이동되었는지를 측정하게 된다.
상기 과정에 의해 이동거리와 힘의 크기가 측정되면 이 측정된 이동거리와 힘의 크기가 요구되는 부하 조건, 예를 들어 5톤 트럭에 사용되는 변속장치에 있어서는 10mm의 클러치 스트로크가 일어나는 동안 540Kgf의 부하가 생성되어야 하는 부하 조건을 충족하고 있는지를 확인한다.
만약 상기와 같은 부하 조건이 충족되지 않는 경우에는 접촉판(40)을 탄성 지지하는 스프링(S)의 개수 및/또는 스프링(S)을 교환함으로써 스프링의 강도를 변경한 다음 다시 상기 과정을 반복하여 상기 부하조건이 충족되도록 하게 되면, 이후 클러치 액추에이터를 재설정하지 않고도 계속 클러치 액추에이터를 테스트할 수 있다.
또한 테스트 대상이 되는 클러치 액추에이터의 종류가 달라져 부하 조건이 변경되는 경우에도 상기 과정을 다시 거침으로써 쉽게 이에 대처할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 테스트하고자 하는 차량의 종류 또는 트랜스미션의 특성 등에 따라 다를 수 있는 클러치 액추에이터의 부하특성을 스프링의 탄성력을 조절하는 것만으로도 쉽게 모사할 수 있기 때문에 다양한 종류의 클러치 액추에이터를 간편하게 테스트할 수 있다.
10: 베이스 11: 안착대
11A: 보조안착대 20: 장착판
30: 이동블록 31: 수평레일
32: 수평 가이드블록 35: 고정블록
40: 접촉판 41: 가이드바
50: 로드셀 60: 변위센서
S: 스프링

Claims (5)

  1. 클러치 액추에이터(100)의 릴리프레버(103)에 가해지는 부하를 모사하기 위한 상용차용 클러치액추에이터 부하 모사장치에 있어서,
    상기 클러치 액추에이터(100)가 설치 고정되며 단면 형상이 "ㄷ"자 형상으로 형성되는 안착대(11)가 구비되고, 상기 안착대(11)와 마주보도록 보조안착대(11A)가 구비되는 베이스(10)와;
    상기 베이스(10)의 상면에 설치되어 수평으로 이동되는 이동블록(30)과;
    상기 이동블록(30)에 설치되며, 상기 릴리프레버(103)와 접촉 설치되는 접촉판(40) 및;
    상기 이동블록(30)과 상기 접촉판(40) 사이에 설치되어 상기 접촉판(40)을 탄성 지지하는 스프링(S)으로 이루어지고,
    상기 접촉판(40)과 상기 이동블록(30) 사이에는 변위센서(60)가 설치되어 상기 이동블록(30)이 상기 클러치 액추에이터(100)의 작동력에 의해 이동되는 거리가 측정되며;
    상기 이동블록(30)과 이격 설치되는 고정블록(35)과; 상기 이동블록(30)과 상기 고정블록(35) 사이에는 로드셀(50)이 설치되어 상기 로드셀(50)에 의해 상기 클러치 액추에이터(100)의 작동력이 측정되는 것을 특징으로 하는 탄성력을 이용한 상용차용 클러치 액추에이터 부하 모사장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스프링(S)은 복수 개로서 서로 병렬로 설치되는 것을 특징으로 하는 탄성력을 이용한 상용차용 클러치 액추에이터 부하 모사장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동블록(30)은 상기 베이스(10)의 상면에 설치되는 수평레일(31)과, 상기 이동블록(30)의 저면에 설치되는 수평 가이드블록(32)을 포함하고, 상기 수평레일(31)과 상기 수평 가이드블록(32)은 서로 더브테일 방식으로 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 탄성력을 이용한 상용차용 클러치 액추에이터 부하 모사장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20010059098A (ko) * 1999-12-30 2001-07-06 이계안 자동변속기용 클러치 피스턴의 리턴장치
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