KR101417417B1

KR101417417B1 - 차량용 클러치 액추에이터

Info

Publication number: KR101417417B1
Application number: KR1020120131473A
Authority: KR
Inventors: 오완수; 황재웅
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-07-08
Also published as: JP6043649B2; CN103836090A; CN103836090B; JP2014101993A; DE102013103737A1; US8893869B2; DE102013103737B4; US20140138207A1; KR20140064291A

Abstract

본 발명은, 동력발생수단과 연결되며, 상기 동력발생수단으로부터 동력이 제공되어 직선이동되고, 일단부와 타단부에 경사면이 형성된 레버리프트; 다이어프램 스프링을 작동시키기 위한 작동부재와 상기 레버리프트 사이에 마련되며, 상기 경사면과 대응되는 위치에 리프트돌출부가 각각 형성되고, 상기 레버리프트의 직선 이동시 상기 리프트돌출부가 경사면을 따라 이동되어 양 단부가 시소 회전됨으로써, 단부가 상기 작동부재 측으로 이동되도록 구성된 레버;를 포함하여 구성되는 차량용 클러치 액추에이터가 소개된다.

Description

차량용 클러치 액추에이터{CLUTCH ACTUATOR FOR VEHICLES}

본 발명은 클러치 액추에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 클러치에 설치된 다이어프램 스프링의 큰 하중을 소용량의 모터를 이용하여 작동시켜 차량의 연비를 개선하도록 한 차량용 클러치 액추에이터에 관한 것이다.

최근 자동차 개발업체별로 차량의 연비개선을 위해 하이브리드, 전기차, 수동변속기의 자동화 등 다각도로 개발 경쟁이 치열하다. 이 중, 하이브리드나 전기차보다는 가격경쟁력이 있으면서 일반 하이드로릭 제어 방식의 자동변속기와 동등 수준의 변속감과 가격을 갖고, 또한 연비는 6~8% 개선효과가 있는 자동화 수동변속기에 대한 개발이 경쟁적으로 진행되고 있다.

자동화 수동변속기는 기존 수동변속기의 수동변속매커니즘을 이용하지만, 클러치와 기어 변속을 작동하는 일을 수동이 아닌 액츄에이터로 자동 제어하는 점에서 수동변속기의 변속매커니즘과 차이점이 있다.

도 1은 종래의 자동화 수동변속기의 변속을 위한 클러치 액추에이터의 구조를 나타낸 것으로, 액추에이터의 구동력을 발생하는 모터(1)가 감속기(2)를 통해 푸시로드(3)와 연결되며, 상기 푸시로드(3)의 직선운동에 의해 릴리즈포크(4)가 시소 운동되면서 릴리즈베어링(5)을 작동시킬 수 있게 된다.

그러나, 릴리즈베어링을 작동시키기 위한 하중은 릴리즈베어링의 작동 스트로크가 커짐에 따라 그 작동하중이 급격히 증가하기 때문에, 상기 작동하중을 이기고 릴리즈베어링을 작동시키기 위해서는 모터의 부하가 커지게 된다. 따라서, 클러치 작동시 모터에서 큰 전류를 소모하게 되어 차량의 연비 개선 효과가 떨어지는 문제가 있다.

또한, 릴리즈베어링을 작동시키기 위한 구조 및 작동 메커니즘이 복잡하여, 액추에이터의 크기가 증대되는바, 원가가 증대되며, 소음 및 진동면에서 취약한 문제점이 있다.

한편, 종래에 한국 공개특허 10-2008-0020232호의 "차량용 더블 클러치의 액츄에이터"가 소개된바 있다.

그러나, 상기한 종래 기술 역시 클러치 작동시 모터에서 큰 전류를 소모하게 되어 차량의 연비 개선 효과가 떨어지는 문제를 해소할 수 없었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

10-2008-0020232

A.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 클러치에 설치된 다이어프램 스프링의 큰 하중을 소용량의 모터를 이용하여 작동시켜 차량의 연비를 개선하도록 한 차량용 클러치 액추에이터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 다이어프램 스프링을 작동시키기 위한 메커니즘이 간단한 경사면의 원리에 의한 간단한 구조로 이루어져 장치를 소형화 및 경량화하도록 한 차량용 클러치 액추에이터를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 동력발생수단과 연결되며, 상기 동력발생수단으로부터 동력이 제공되어 직선이동되고, 일단부와 타단부에 경사면이 형성된 레버리프트; 다이어프램 스프링을 작동시키기 위한 작동부재와 상기 레버리프트 사이에 마련되며, 상기 경사면과 대응되는 위치에 리프트돌출부가 각각 형성되고, 상기 레버리프트의 직선 이동시 상기 리프트돌출부가 경사면을 따라 이동되어 양 단부가 시소 회전됨으로써, 단부가 상기 작동부재 측으로 이동되도록 구성된 레버;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 동력발생수단에 웜휠이 결합되어, 상기 웜휠이 동력발생수단의 회전력을 제공받아 회전되며; 상기 레버리프트의 일면에 웜휠과 치합되는 웜이 형성됨으로써, 상기 동력발생수단에 의한 웜휠의 회전운동이 웜의 직선운동으로 변환되어 상기 레버리프트가 직선 이동될 수 있다.

상기 동력발생수단은 모터일 수 있다.

상기 레버리프트의 일단부 및 타단부에 형성된 경사면은 서로 반대되는 방향으로 경사지게 형성됨으로써, 상기 경사면을 따라 이동되는 각 리프트돌출부가 서로 상반된 방향으로 이동될 수 있다.

상기 레버의 타단부에 탄성부재가 탄력 상태로 마련됨으로써, 상기 레버의 이동시 레버의 타단부에 형성된 리프트돌출부가 해당 경사면을 가압하여 미는 탄성력을 제공하여 레버리프트의 직선운동을 보조하도록 구성될 수 있다.

상기 탄성부재는 스프링일 수 있다.

상기 클러치 액추에이터가 클러치하우징의 내부에 복수 설치되며; 상기 클러치 액추에이터가 더블클러치에 마련된 각 클러치에 각각 개별적으로 설치될 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 레버리프트의 직선 이동시, 경사면의 원리에 의해 레버를 움직여 작동부재를 작동시키게 됨으로써, 레버의 조작을 위한 작동 메커니즘의 구조가 간소화되는바, 클러치 액추에이터의 부피와 중량은 물론, 원가를 절감하는 효과가 있다.

더욱이, 레버리프트를 직선 이동시키는데 필요한 모터의 토크에 탄성부재의 탄성력이 추가되어, 상기 레버리프트의 직선 운동에 필요한 힘을 보조하게 되는바, 클러치의 큰 하중을 소용량의 모터로 동작이 가능하며, 이를 통해 모터의 전류 소모량을 줄여 연비를 개선하는 효과도 있다.

또한, 클러치 액추에이터의 복수 구조를 통하여 더블클러치 변속기 타입의 자동화 수동변속기에 적용이 가능하며, 또한 클러치 액추에이터가 클러치하우징의 내부에 설치되는바, 변속기의 크기 및 부피를 줄여 클러치 액추에이터의 레이아웃을 향상시키는 효과도 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 클러치 액추에이터의 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 의한 클러치 액추에이터의 작동 전 구조를 전체적으로 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 의한 클러치 액추에이터의 작동 후 구조를 나타낸 도면.
도 4는 도 2에 도시된 클러치 액추에이터를 측부에 바라본 형상을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 의한 클러치 액추에이터를 더블클러치에 적용하기 위한 구조를 나타낸 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 클러치 액추에이터의 작동 전 구조를 전체적으로 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2에 의한 클러치 액추에이터의 작동 후 구조를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 클러치 액추에이터를 측부에 바라본 형상을 나타낸 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 차량용 클러치 액추에이터는, 크게 레버리프트(10)와, 레버(20)를 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 클러치 액추에이터는, 동력발생수단과 연결되며, 상기 동력발생수단으로부터 동력이 제공되어 직선이동되고, 일단부와 타단부에 경사면(12)이 형성된 레버리프트(10); 다이어프램 스프링(52)을 작동시키기 위한 작동부재(50)와 상기 레버리프트(10) 사이에 마련되며, 상기 경사면(12)과 대응되는 위치에 리프트돌출부(22)가 각각 형성되고, 상기 레버리프트(10)의 직선 이동시 상기 리프트돌출부(22)가 경사면(12)을 따라 이동되어 양 단부가 시소 회전됨으로써, 단부가 상기 작동부재(50) 측으로 이동되도록 구성된 레버(20);를 포함하여 구성될 수 있다.

상기한 구성요소에 대해 부연하면, 먼저 레버리프트(10)는 동력발생수단과 연결되는 것으로, 상기 동력발생수단에서 레버리프트(10)에 동력이 제공되며, 상기 레버리프트(10)는 상기 동력발생수단에 의해 직선 방향으로 이동된다. 그리고, 레버(20)를 향한 레버리프트(10)의 타면에는 그 일단부와 타단부에 경사면(12)이 돌출 형성된다.

아울러, 상기 레버(20)는 상기 레버리프트(10)와 마주하는 위치에 설치된 것으로, 일단부가 다이어프램 스프링(52)을 작동시키기 위한 작동부재(50)에 접촉된다. 이때, 상기 다이어프램 스프링(52)은 클러치의 압력판을 누르거나 누름 해제시켜 클러치를 연결 또는 해제시키기 위한 탄성력이 제공되는바, 상기 작동부재(50)는 상기 다이어프램 스프링(52)을 밀거나 당겨 클러치를 연결하거나 연결 해제시키기 위한 릴리스베어링(release bearing) 또는 인게이지먼트베어링(engagement bearing)일 수 있다.

그리고, 상기 레버리프트(10)를 향한 레버(20)의 일면에는 상기 경사면(12)과 대응되는 일단부 및 타단부 위치에 리프트돌출부(22)가 각각 돌출 형성된다. 여기서, 상기 리프트돌출부(22)는 상기 경사면(12)에 마찰되는바, 상기 레버리프트(10)의 원활한 이동동작을 위해 회전이 가능한 롤러이거나 볼 구조로 설계될 수 있다.

이에, 상기 레버리프트(10)가 직선 방향으로 이동되면, 상기 레버리프트(10)에 형성된 경사면(12)이 리프트돌출부(22)에 마찰되면서, 상기 리프트돌출부(22)가 경사면(12)을 따라 작동부재(50)가 작동되는 방향으로 이동된다. 따라서, 상기 작동부재(50)와 접촉되어 있는 레버리프트(10)의 일단부가 상기 작동부재(50)를 밀거나 당겨 클러치를 연결 또는 연결 해제시키게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 동력발생수단에 웜휠(31)이 결합되어, 상기 웜휠(31)이 동력발생수단의 회전력을 제공받아 회전된다. 그리고, 상기 웜휠(31)을 향한 레버리프트(10)의 일면에 웜휠(31)과 치합되는 웜(11)이 형성된다. 따라서, 상기 동력발생수단에 의한 웜휠(31)의 회전운동이 웜(11)의 직선운동으로 변환되어 상기 레버리프트(10)가 직선 방향으로 이동될 수 있다.

여기서, 상기 동력발생수단은 전기적으로 구동되는 모터(30)일 수 있는 것으로, 상기 동력발생수단에는 TCU(Transmission Control Unit)가 전기적으로 연결될 수 있어, 상기 동력발생수단을 자동 제어하기 위한 전기적 신호를 TCU로부터 입력받는다.

즉, 상기 모터(30)의 축에 웜휠(31)이 형성되어 모터(30)의 회전시 상기 웜휠(31)이 함께 회전되며, 상기 웜휠(31)에는 레버리프트(10)에 형성된 웜(11)이 치합되는바, 상기 웜휠(31)의 회전운동이 레버리프트(10)의 직선운동으로 전환된다.

이처럼, 레버(20)를 동작시키기 위한 동력으로 전기적으로 구동하는 모터(30)를 사용함으로써, 기존의 유압식 액추에이터에서의 유압 손실 등으로 인해 발생될 수 있는 연비의 불리함 문제점을 해소할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서, 레버리프트(10)의 일단부 및 타단부에 형성된 경사면(12)은 서로 반대되는 방향으로 경사지게 형성됨으로써, 상기 일단부 및 타단부의 경사면(12)을 따라 이동되는 각각의 리프트돌출부(22)가 서로 상반된 방향으로 이동될 수 있다.

즉, 레버리프트(10)의 일단부에 형성된 경사면(12)과 타단부에 형성된 경사면(12)은 서로 대칭되는 기울기로 형성될 수 있다.

이같은 구성에 의해, 도 3을 참조하여 볼 때에, 레버리프트(10)가 상부로 이동되면, 레버(20)의 상단부에 형성된 리프트돌출부(22)는 레버리프트(10)의 상단부 경사면(12)을 따라 작동부재(50) 측으로 이동되는 반면, 레버(20)의 하단부에 형성된 리프트돌출부(22)는 레버리프트(10)의 하단부 경사면(12)을 따라 웜휠(31) 측으로 이동되어, 상기 레버(20)는 시소 회전하듯이 움직이게 된다.

이와 반대로, 레버리프트(10)가 하부로 이동되면, 레버(20)의 상단부에 형성된 리프트돌출부(22)는 레버리프트(10)의 상단부 경사면(12)을 따라 웜휠(31) 측으로 복귀 이동되는 반면, 레버(20)의 하단부에 형성된 리프트돌출부(22)는 레버리프트(10)의 하단부 경사면(12)을 따라 작동부재(50) 측으로 복귀 이동된다.

한편, 본 발명은, 상기 레버(20)의 타단부에 탄성부재(40)가 탄력 상태로 마련됨으로써, 상기 레버(20)의 이동시 레버(20)의 타단부에 형성된 리프트돌출부(22)가 해당 경사면(12)을 가압하여 미는 탄성력을 제공하여 레버리프트(10)의 직선운동을 보조하도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 탄성부재(40)의 일단은 레버(20)의 타단부에 지지되도록 설치되며, 상기 탄성부재(40)의 타단은 클러치하우징(60)에 지지되거나 혹은, 클러치하우징(60)에 고정된 별도의 브라켓(62)에 의해 지지될 수 있다.

따라서, 상기 레버(20)의 타단부가 웜휠(31) 측으로 이동시, 상기 탄성부재(40)는 상기 레버(20)의 타단부에 형성된 리프트돌출부(22)를 레버리프트(10)의 경사면(12) 측으로 밀어내는 힘을 가하게 되는바, 상기 리프트돌출부(22)가 경사면(12)에 마찰되면서 상기 탄성부재(40)의 탄성력에 의해 레버리프트(10)를 직선방향(도면에서 상부방향)으로 밀어 올리는 힘을 가하게 된다.

이를 통해, 상기 레버리프트(10)를 직선 이동시키는데 필요한 모터(30)의 토크에 상기 탄성부재(40)의 탄성력이 추가됨으로써, 상기 레버리프트(10)의 직선 운동에 필요한 힘을 배가시키는 역할을 하게 되는바, 클러치의 큰 하중을 소용량의 모터(30)로 작동이 가능하게 된다.

도 5는 본 발명에 의한 클러치 액추에이터를 더블클러치에 적용하기 위한 구조를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명은 상기 클러치 액추에이터가 클러치하우징(60)의 내부에 복수 설치되며, 상기 클러치 액추에이터가 더블클러치에 마련된 각 클러치에 각각 개별적으로 설치될 수 있다. 즉, 클러치 액추에이터(1) 2개가 클러치하우징(60)에 함께 설치됨으로써, 더블클러치 트랜스미션(DCT)용의 클러치 액추에이터(1)로 활용될 수 있다. 또한, 클러치 액추에이터가 클러치하우징(60)의 내부에 설치되는바, 변속기의 크기 및 부피를 줄여 클러치 액추에이터의 레이아웃을 향상시키게 된다.

도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 작동관계를 살펴본다.

TCU(Transmission Control Unit)에 의해 전기적으로 모터(30)를 자동 제어하여 회전시키게 되면, 웜휠(31)이 함께 회전되면서, 상기 웜휠(31)에 치합된 웜이 직선 이동되어 상기 웜(11)이 형성된 레버리프트(10)가 직선방향으로 이동된다.

그렇게 되면, 상기 레버리프트(10)에 형성된 경사면(12)이 레버(20)에 형성된 리프트돌출부(22)를 밀게 되고, 상기 리프트돌출부(22)는 상기 경사면(12)을 따라 슬라이딩되면서 이동된다. 즉, 상기 레버(20)의 일단부 및 타단부에 형성된 각 리프트돌출부(22)는 서로 상반된 방향으로 이동된다.

이에, 상기 레버(20)의 일단부에 형성된 리프트돌출부(22)가 작동부재(50) 방향으로 이동시, 상기 레버(20)의 타단부에 형성된 리프트돌출부(22)가 웜휠(31) 방향으로 이동됨으로써, 상기 레버(20)의 일단부가 작동부재(50)를 밀게 되며, 상기 작동부재(50)의 가압에 의해 다이어프램 스프링(52)이 작동되어, 클러치를 연결 또는 연결 해제시키게 된다.

이와 같이, 본 발명은 레버리프트(10)에 경사면(12)이 형성되며, 레버(20)에는 상기 경사면(12)을 따라 이동되는 리프트돌출부(22)가 형성됨으로써, 상기 레버리프트(10)의 직선 운동시 상기 레버(20)가 시소 움직임되어 작동부재(50)를 밀게 된다. 따라서, 상기 레버(20)의 조작을 위한 작동 메커니즘이 경사면(12)의 원리에 의해 이루어지게 되는바, 클러치 액추에이터의 구조를 간소화시켜 장치의 부피와 중량은 물론, 원가를 절감하게 된다.

또한, 상기 레버(20)의 타단부의 일면을 지지하도록 마련된 탄성부재(40)가 상기 레버(20)의 타단부에 형성된 리프트돌출부(22)를 레버리프트(10)의 경사면(12) 측으로 밀어내는 힘을 가하게 됨으로써, 상기 리프트돌출부(22)가 경사면(12)에 마찰되면서 상기 탄성부재(40)의 탄성력에 의해 레버리프트(10)가 움직이는 직선방향으로 밀어 올리는 힘을 가하게 된다.

따라서, 상기 레버리프트(10)를 직선 이동시키는데 필요한 모터(30)의 토크에 상기 탄성부재(40)의 탄성력이 추가됨으로써, 상기 레버리프트(10)의 직선 운동에 필요한 힘을 배가시키는 역할을 하게 되는바, 클러치의 큰 하중을 용량이 적은 모터(30)로 동작이 가능하게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10 : 레버리프트 11 : 웜
12 : 경사면 20 : 레버
22 : 리프트돌출부 30 : 모터
31 : 웜휠 40 : 탄성부재
50 : 작동부재 52 : 다이어프램 스프링
60 : 클러치하우징

Claims

동력발생수단과 연결되며, 상기 동력발생수단으로부터 동력이 제공되어 직선이동되고, 일단부와 타단부에 경사면(12)이 형성된 레버리프트(10);
다이어프램 스프링(52)을 작동시키기 위한 작동부재(50)와 상기 레버리프트(10) 사이에 마련되며, 상기 경사면(12)과 대응되는 위치에 리프트돌출부(22)가 각각 형성되고, 상기 레버리프트(10)의 직선 이동시 상기 리프트돌출부(22)가 경사면(12)을 따라 이동되어 양 단부가 시소 회전됨으로써, 일단부가 상기 작동부재(50) 측으로 이동되도록 구성된 레버(20);를 포함하는 차량용 클러치 액추에이터.
청구항 1에 있어서,
상기 동력발생수단에 웜휠(31)이 결합되어, 상기 웜휠(31)이 동력발생수단의 회전력을 제공받아 회전되며;
상기 레버리프트(10)의 일면에 웜휠(31)과 치합되는 웜(11)이 형성됨으로써, 상기 동력발생수단에 의한 웜휠(31)의 회전운동이 웜(11)의 직선운동으로 변환되어 상기 레버리프트(10)가 직선 이동되는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 액추에이터.
청구항 1에 있어서,
상기 동력발생수단은 모터(30)인 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 액추에이터.
청구항 1에 있어서,
상기 레버리프트(10)의 일단부 및 타단부에 형성된 경사면(12)은 서로 반대되는 방향으로 경사지게 형성됨으로써, 상기 경사면(12)을 따라 이동되는 각 리프트돌출부(22)가 서로 상반된 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 액추에이터.
청구항 1에 있어서,
상기 레버(20)의 타단부에 탄성부재(40)가 탄력 상태로 마련됨으로써, 상기 레버(20)의 이동시 레버(20)의 타단부에 형성된 리프트돌출부(22)가 해당 경사면(12)을 가압하는 탄성력을 제공하여 레버리프트(10)의 직선운동을 보조하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 액추에이터.
청구항 5에 있어서,
상기 탄성부재(40)는 스프링인 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 액추에이터.
청구항 1에 있어서,
상기 클러치 액추에이터가 클러치하우징(60)의 내부에 복수 설치되며;
상기 클러치 액추에이터가 더블클러치에 마련된 각 클러치에 각각 개별적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 액추에이터.