KR101438448B1 - 수동변속 차량용 동력인출장치의 자동 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수동변속 차량용 동력인출장치의 자동 구동장치에 관한 것으로, 기어 변속을 위해 밟는 클러치페달(111), 클러치페달(111)에 연동하도록 설치된 주행용 마스터실린더(112), 주행용 마스터실린더(112)에 연결됨과 아울러 클러치페달(111)의 답력을 배가시키도록 설치된 부스터(113), 부스터(113)에 연결되어 작동하는 클러치(120)를 갖추고, 특수장비를 구동하기 위한 엔진 동력을 인출할 수 있는 동력인출장치(PTO, 130)와, 동력 인출 과정을 제어하기 위한 CPU를 포함하는 제어부(100)를 갖춘 수동변속 차량에서, 상기 주행용 마스터실린더(112)와 병렬로 배열 연결되는 구조로 특장용 마스터실린더(114)가 추가로 부스터(120)에 연결 설치되고, 상기 제어부(100)의 제어신호에 따라 특장용 마스터실린더(114)의 작동을 구현하기 위한 에어공급시스템(200)을 갖춤과 동시에, 특장용 마스터실린더(114)와 주행용 마스터실린더(112)의 작동에 따라 부스터(113)로 오일을 각각 선택적으로 공급할 수 있는 주행용 유압밸브(311) 및 특장용 유압밸브(312)를 포함하는 오일공급시스템(300)을 갖춤으로써, 특장 작업 시 클러치페달(111)을 밟지 않아도 제어부(100)를 통해 제어되는 특장용 마스터실린더(114)에 의해 부스터(113) 및 클러치(120)를 작동시켜 동력인출장치(130)를 엔진에 연결하여 동력을 인출할 수 있는 수동변속 차량용 동력인출장치의 자동 구동장치를 제공한다.

Description

수동변속 차량용 동력인출장치의 자동 구동장치{automatic control method of power take off for manaual transmission vehicle}

본 발명은 수동변속 차량용 동력인출장치의 자동 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 수동변속 차량에 구비되어 있던 주행용 마스터실린더와 병렬 연결되는 구조로 특장용 마스터실린더를 추가로 설치함으로써, 통상의 차량 주행 구동 시에는 운전자가 클러치페달을 밟아 작동시키는 주행용 마스터실린더에 의해 부스터를 작동시켜 클러치를 구동할 수 있도록 하고, 특장 작업 시에는 클러치페달을 밟지 않아도 제어부를 통해 자동 제어되는 특장용 마스터실린더에 의해 부스터를 작동시켜 클러치를 자동 구동하여 동력인출장치를 엔진에 연결하여 동력을 인출할 수 있도록 한 수동변속 차량용 동력인출장치의 자동 구동장치에 관한 것이다.

통상적인 수동변속 차량은, 도 1에 도시된 바와 같이 엔진(10)으로부터 발생된 동력이 클러치(40)를 통해 수동변속기(20)로 전달되고, 수동변속기(20)에서 운전자가 원하는 적절한 속도로 변속되어 구동륜(25) 측에 동력을 전달하게 된다.

이와 같은 수동변속 차량 중에는 수동변속기(20)의 동력을 인출하여 유압펌프(35)를 구동함으로써, 상기 유압펌프(35)의 유압 동력을 이용하여 유압유니트(예를 들어, 유압실린더, 유압모터 등)를 가동시켜 차량에 탑재된 특수장비(예를 들어, 청소차의 압착장비, 견인 차량의 견인장비, 발전기, 농업기계, 냉동기 등)를 구동시키는 동력원으로 사용할 수 있는 변속기 동력인출장치(30, PTO; Power Take Off)를 갖춘 특장차가 있다.

즉, 종래 기술에 따른 변속기 동력인출장치(30, PTO)는 통상 기계식 액셀 페달(11), 동력인출장치(PTO) 온/오프 레버(13) 등이 엔진(10) 및 동력인출장치(30)에 연결되어 있고, 사용자가 동력인출장치(PTO) 온/오프 레버(13)를 직접 조절하여 동력인출장치(PTO)(30)를 조작하도록 되어 있다.

이처럼, 상기 동력인출장치(30, PTO)는 엔진(10)의 동력을 차량의 주행과는 관계없는 특수 용도에 이용하기 위해 설치되는 장치로써, 통상 수동변속기(20)의 구동기어에 동력인출장치(30)의 종동기어를 맞물려서 동력이 인출되는 기계적인 구동 시스템을 갖추고 있다.

여기서, 도 1에 도시되고 미 설명된 도면부호 33은 동력인출장치(30)에 의해 회전되어 유압펌프(35)를 구동시키는 드라이브축(33)이다.

한편, 도 2에는 종래 기술로써, 일 실시예에 따른 수동변속 차량의 클러치페달(51)에서 부스터(53)를 거쳐 플라이휠(58)까지 연계되는 클러치구동부(50)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.

이처럼, 수동변속 차량에는 엔진(10)의 동력을 수동변속기(20)에 전달 차단하도록 클러치구동부(50)가 설치되어 있는 바, 특장차와 같은 대형 차량에는 클러치페달(51) 답력을 배가시키도록 부스터(53)가 설치되는 것이 통상적이다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 특장차와 같은 대형 차량에는 운전자가 기어 변속 등을 위해 밟는 클러치페달(51)과, 상기 클러치페달(51)에 연동하도록 설치된 마스터실린더(52)와, 상기 마스터실린더(52)에 연결됨과 아울러 클러치페달(51) 답력을 배가시키도록 설치된 부스터(53)와, 상기 부스터(53)의 푸시로드(54)에 연결되어 클러치디스크(57)를 플라이휠(58)에 간헐 밀착 분리시키는 릴리스베어링(56)과, 상기 부스터(53)에 공압을 공급하는 에어탱크(55)로 구성되는 클러치구동부(50)를 갖추고 있다.

이처럼, 종래 기술에 따르면 수동변속 차량에서 클러치구동부(50)를 구동시켜 반복적인 기어변속이 가능하도록 하기 위해서는 운전자가 클러치페달(50)을 반복적으로 밟아야만 엔진(10) 동력이 차단되면서 기어변속이 가능하게 되는 것이다.

마찬가지로, 전술한 바와 같이 동력인출장치(PTO)를 갖춘 특장차의 경우, 상기 동력인출장치(PTO)를 구동시키기 위해서는 우선 클러치구동부(50)를 통해서 클러치(40)를 작동시켜 엔진(10)의 동력 전달을 차단한 다음, 수동변속기(20)의 구동기어에 동력인출장치(PTO, 30)의 종동기어의 기어 맞물림을 통해서 동력이 인출되도록 되어 있는 것이다.

따라서, 종래 수동변속기(40)를 갖춘 특장차에 있어서, 특장차에 탑재된 동력인출장치(PTO, 30)를 구동시키고자 할 때에는 운전자가 항상 클러치페달(51)을 먼저 밟은 다음, 동력인출장치(PTO) 온/오프 레버(13)를 조작하여 수동변속기(20)의 구동기어에 동력인출장치(PTO, 30)의 종동기어가 맞물리도록 수동 조작을 해야만 하였다.

한편, 쓰레기 수거를 주로 수행하는 청소차와 같은 특장차의 경우, 보통 운전자 혼자서 쓰레기 수거 작업을 감당할 수 없어서 약 4~5명의 작업 인원이 구성되어 쓰레기 수거작업을 수행하고 있으며, 최근에는 적재방식을 자동화하여 적재함 후면에 부착된 버튼 조작으로 적재장치를 작동시켜 적재함 후면 투입구로 쓰레기를 넣으면 자동으로 적재함 내부로 밀어넣어 적재하도록 함으로서 적은 인력으로 단 시간내에 쓰레기를 수거할 수 있도록 되어 있다.

그런데, 종래 쓰레기 수거 차량과 같은 특장차에서 동력인출장치(PTO)를 통해서 특수장비를 작동시키기 위한 동력인출장치(PTO)의 온/오프 레버(13)가 운전석 에 구비되어 운전자가 조작하도록 되어 있고, 작업자가 동력인출장치(PTO)를 작동시키기 위해서 특장신호를 입력하면, 운전자가 운전석에서 클러치페달(51)을 밟는 작업을 통해서 클러치(40)를 작동하여 엔진(10) 동력과 동력인출장치(PTO) 간의 연결 상태를 필요에 따라 수시로 단속하도록 되어 있었다.

따라서, 종래에는 운전자와 작업자 간의 서로 분리된 공간 내에서 작업 수행을 각각 진행하고 있는 상태에서 운전자가 클러치(40) 작동을 위한 클러치페달(51)을 밟지 않으면, 작업자가 독자적으로 동력인출장치(PTO)를 엔진(10) 동력에 연결하여 특수장비를 작동시킬 수 없기 때문에 서로 유기적인 협조 하에 원활한 소통을 필요로 하고 있다.

특히, 쓰레기 수거의 특성상 특장차를 쓰레기가 모여있는 위치로 반복적으로 차량을 이동시켜 운전 정지 상태에서 운전자는 수시로 클러치페달(51)을 밟아 동력인출장치(PTO)를 연결하기 위한 클러치(40)를 작동시켜야 하기 때문에 피로할 뿐만 아니라 항상 작업 수행에 따른 긴장 상태를 유지해야하는 어려움이 있었다.

이에 본 출원인에 의해 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 운전자가 클러치페달을 밟아 클러치를 작동하는 것이 아니라 특장신호에 따라 CPU를 갖춘 제어부의 제어에 의해서 클러치의 작동 및 동력인출장치의 동력인출이 이루어질 수 있는 방안이 제시되어 특허 등록을 받은바 있다.

즉, 대한민국 등록특허공보 제1028422호(2011.4.14. 공고)에는 클러치구동부의 부스터를 구조 변경하여 클러치의 자동 구동장치를 구현하는 방안을 제시함으로써, 청소차와 같은 특장차에서 운전자와 작업자가 별도로 구성된 경우, 운전자에 의해 차량이 정지한 상태에서 쓰레기 수거작업이 이루어질 때, 운전자의 클러치 조작없이 작업자가 독자적으로 특장신호를 입력함에 따라 제어부에 설정된 제어프로그램에 의해 자동으로 동력인출장치와 엔진의 동력연결이 자동으로 단속될 수 있도록 되어 있다.

그런데, 상기 등록특허공보 제1028422호에 개시된 클러치의 자동 구동장치의 경우, 부스터의 구조를 변경하는 과정에서 안정적인 작동을 위해 정밀한 가공 및 세밀한 조립이 필요하다는 단점이 있었고, 특히, 현장에서 동력인출장치를 연결하여 동력을 인출하는 과정에서 오작동이 자주 발생하여 AS(애프터서비스)에 따른 장치의 신뢰성이 현저히 떨어지는 단점이 있었다.

이러한, 오작동이 일어나는 이유로는, 정확히 밝혀지지는 않았지만, 부스터에 공급되는 에어가 손실되면서 부스터에서 필요로 하는 충분한 공압이 형성되지 않고 있는 것으로 아닌가 하고 짐작되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제1028422호(2011.4.14. 공고, 명칭: 수동변속 차량용 부스터에 구현된 클러치의 자동 구동장치 및 이를 이용한 동력인출장치의 자동 제어방법)

이에 본 발명은 종래 본 출원인에 의한 특허등록된 제1028422호에 개시된 클러치의 자동 구동장치의 문제점을 보완 개선하기 위해 연구 개발된 것으로써, 본 발명의 목적은 기존 수동변속 차량에 구비되어 있던 주행용 마스터실린더와 병렬 연결되는 구조로 특장용 마스터실린더를 추가로 설치함으로써, 통상의 차량 주행 구동 시에는 운전자가 클러치페달을 밟아 작동시키는 주행용 마스터실린더에 의해 부스터를 작동시켜 클러치를 구동할 수 있도록 하고, 특장 작업 시에는 클러치페달을 밟지 않아도 제어부를 통해 자동 제어되는 특장용 마스터실린더에 의해 부스터를 작동시켜 클러치를 자동 구동하여 동력인출장치를 엔진에 연결하여 동력을 인출할 수 있도록 한 수동변속 차량용 동력인출장치의 자동 구동장치를 제공하고자 하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 운전자가 기어 변속 등을 위해 밟는 클러치페달, 상기 클러치페달에 연동하도록 설치된 주행용 마스터실린더, 상기 주행용 마스터실린더에 연결됨과 아울러 클러치페달 답력을 배가시키도록 설치된 부스터, 상기 부스터에 연결되어 작동하는 클러치를 갖춘 수동변속 차량에서 특수장비를 구동하기 위한 엔진 동력을 인출할 수 있는 동력인출장치와, 동력 인출 과정을 제어하기 위한 CPU를 포함하는 제어부를 갖춘 수동변속 차량용 동력인출장치의 자동 구동장치에 있어서, 상기 주행용 마스터실린더와 병렬로 배열 연결되는 구조로 특장용 마스터실린더가 추가로 부스터에 연결 설치되고, 상기 제어부의 제어신호에 따라 특장용 마스터실린더의 작동을 구현하기 위한 에어공급시스템을 갖춤과 동시에, 상기 특장용 마스터실린더와 주행용 마스터실린더의 작동에 따라 부스터로 오일을 각각 선택적으로 공급할 수 있는 주행용 유압밸브 및 특장용 유압밸브를 포함하는 오일공급시스템을 갖춤으로써, 특장 작업 시 클러치페달을 밟지 않아도 제어부를 통해 자동 제어되는 특장용 마스터실린더에 의해 부스터 및 클러치를 작동시켜 동력인출장치를 엔진에 연결하여 동력을 인출할 수 있는 수동변속 차량용 동력인출장치의 자동 구동장치를 제공하는 데 그 특징을 갖는다.

여기서, 본 발명에 따르면, 상기 에어공급시스템은 특장용 마스터실린더를 구동시키는 에어실린더와, 상기 에어실린더로 에어를 공급하기 위한 에어탱크와, 상기 에어탱크와 에어실린더 사이의 에어라인을 선택적으로 개폐할 수 있는 에어솔레노이드밸브로 구성되고, 상기 에어솔레노이드밸브는 제어부에 의해 개폐 제어되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 오일공급시스템은 주행용 마스터실린더와 특장용 마스터실린더로 각각 오일을 공급할 수 있도록 오일을 수용 저장하는 클러치오일통과, 상기 주행용 마스터실린더의 오일을 부스터에 공급 및 원상 복귀할 수 있도록 클러치페달의 동작신호 및 제어부의 전기적 폐쇄신호에 따라 선택적으로 개폐되는 주행용 유압밸브와, 상기 특장용 마스터실린더의 오일을 부스터에 공급 및 회수할 수 있도록 제어부에 의해 전기적 제어신호에 따라 선택적으로 개폐되는 특장용 유압밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 통상의 차량 주행 구동 시에는 운전자가 클러치페달을 밟아 작동시키는 주행용 마스터실린더에 의해 부스터를 작동시켜 클러치를 구동할 수 있도록 하고, 특장 작업 시에는 클러치페달을 밟지 않아도 제어부를 통해 자동 제어되는 특장용 마스터실린더에 의해 부스터를 작동시켜 클러치를 자동 구동하여 동력인출장치를 엔진에 연결하여 동력을 인출할 수 있도록 함으로써, 운전자가 클러치페달을 밟지 않아도 제어부의 자동 제어를 통해서 클러치 작동을 온/오프(ON/OFF) 함에 따라 동력인출장치를 통한 엔진 동력을 인출하는 작업과정을 자동으로 단속할 수 있게 되는 효과가 있다.

특히, 본 발명에 따르면, 기존 수동변속 차량에 구비되어 있던 주행용 마스터실린더와 병렬 연결되는 구조로 특장용 마스터실린더를 추가로 설치하여 특장 작업시에 특장용 마스터실린더가 제어부에 의해 제어되어 클러치를 자동으로 작동할 수 있도록 함으로써, 보다 안정적으로 동력인출장치를 엔진에 연결할 수 있고, 특장 작업에 필요한 동력을 인출 과정에서의 오동작을 현저히 줄일 수 있어 장치의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 수동변속 차량에 동력인출장치가 탑재된 상태를 개략적으로 보여주는 구성도.
도 2는 종래 기술에 따른 수동변속 차량의 클러치구동부 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 특장차에서 특수장비 구동을 위한 동력인출장치(PTO)에 의한 동력전달 및 제어 상태를 개략적으로 보여주는 블록구성도.
도 4는 본 발명에 따른 CPU를 갖춘 제어부에 의해 각 유압밸브들이 제어되는 상태를 개략적으로 보여주는 회로도 및 블록구성도.
도 5는 본 발명에 따른 차량 주행 시 클러치페달을 통한 주행용 마스터실린더의 작동에 의해 클러치가 구동되는 상태를 보여주는 개략적인 블록구성도.
도 6은 본 발명에 따른 특수장비 작동시 제어부의 제어신호에 따라 특장용 마스터실린더의 작동에 의해 클러치가 구동되는 상태를 보여주는 개략적인 블록구성도.
도 7은 본 발명에 따른 제어부에서 자동 제어하여 동력인출장치(PTO)의 구동을 자동으로 제어하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대해여 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

이때, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의성을 위해 과장되거나 생략될 수 있으며, 도면에 병기된 도면부호에 따라 부여되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

특히, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하는 데 있어서, 첨부도면에 도시되지 않은 수동변속 차량의 클러치 구동과 관련한 통상적인 기술 설명은 전술한 발명의 배경 기술에서 설명하고 있는 도 1 및 도 2에 도시된 도면을 참조하고, 도 1 및 도 2에 병기된 참조부호를 붙여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 특장차에서 특수장비 구동을 위한 동력인출장치에 의한 동력전달 및 제어 상태를 개략적으로 보여주는 블록구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수동변속기를 갖춘 특장차에서 동력인출장치(PTO)의 동력전달 및 제어는 특장신호입력부(140), 제어부(100), 동력인출장치(130, PTO) 및 클러치구동부(110)를 갖춘 구성을 통해서 구현되게 된다.

여기서, 상기 특장신호입력부(140)는 엔진 동력을 특수 용도로 사용하기 위해 특장차에 장착된 특수장비(미도시)를 작동시키기 위한 작동신호 및 정지신호인 특장신호를 작업자가 입력할 수 있는 부위로써, 도시되지 않은 온/오프 레버를 포함하는 부위이다.

예를 들어, 쓰레기를 수거하는 청소차와 같은 특장차의 경우, 상기 특장신호입력부(140)는 운전석에 배치되어 있지 않고 적재함 쪽에 별도로 배치되어 운전자가 아닌 작업자가 온/오프 레버를 직접 조작할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 제어부(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 CPU를 갖추고 있으며, 상기 CPU에서 기설정된 제어프로그램에 따라 입력되는 신호를 받아 각종 제어를 수행하게 된다.

즉, 상기 제어부(100)는 특장신호입력부(140)를 통해 특장신호를 입력받아 클러치구동부(110)를 작동시켜 동력 인출의 단속을 통해서 동력인출장치(130)를 작동시킬 뿐만 아니라 각종 밸브의 작동을 제어하게 된다.

이때, 상기 제어부가 작동 제어하는 각종 밸브로는 후술하는 에어솔레노이드밸브(212), 주행용 유압밸브(311), 특장용 유압밸브(312), 특장용 유압컨트롤러밸브(160) 등이 있다.

여기서, 상기 특장용 유압컨트롤러밸브(160)는 특수장비를 구동하는 유압모터(161)나 유압실린더(162)를 작동시키기 위해 도시되지 않은 유압라인을 선택적으로 개폐하는 밸브이며, 상기 에어솔레노이드밸브(212)는 에어실린더(210)와 에어탱크(211) 사이에서 에어라인(213)을 개폐하여 에어의 공급 및 차단을 선택적으로 수행하는 밸브이다.

그리고, 상기 주행용 유압밸브(311) 및 특장용 유압밸브(312)에 대해서는 후술하기로 한다.

또한, 상기 동력인출장치(130)는, 종래 기술에서 살펴 본 바와 같이, 엔진의 동력을 인출하기 위한 장치로써, 수동변속기(20, 도 1 참조)의 구동기어에 동력인출장치(130)의 종동기어를 슬라이딩 이송시켜 기어 맞물림을 통해서 동력을 인출하는 것이다.

따라서, 동력인출장치(130)의 작동은 수동변속기(20, 도 1 참조)의 구동기어와 동력인출장치(130)의 종동기어 간의 연결을 통해서 동력이 인출되고, 연결이 해제될 경우 동력 인출이 중지된다.

상기 클러치구동부(110)는 클러치(120)를 작동시켜 엔진의 동력을 단속할 수 있는 전체적인 구성을 의미하는 것으로써, 종래 기술에서도 살펴 본 바와 같이, 운전자가 기어변속 등을 위해 밟는 클러치페달(111)과, 상기 클러치페달(111)에 연동하도록 설치된 주행용 마스터실린더(112)와, 상기 주행용 마스터실린더(112)에 연결됨과 아울러 클러치페달(111)의 답력을 배가시키도록 설치된 부스터(113)와, 상기 부스터(113)의 푸시로드에 연결되어 클러치디스크를 플라이휠에 간헐 밀착 분리시키는 릴리스베어링 등을 포함하는 구성을 갖는다.

다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 동력인출장치(PTO)를 통해 동력을 인출하여 특수장비를 구동하기 위해서 클러치구동부(110)를 작동하여 엔진 동력을 단속할 경우, 운전자가 클러치페달(111)을 밟는 것이 아니라 작업자가 별도 구비된 특장신호입력부(140)의 온/오프레버를 작동함으로써, CPU를 갖춘 제어부(100)의 제어에 의해서 클러치(120)가 작동되도록 구현한 자동 구동장치를 제공하는 데 그 특징을 두고 있다.

즉, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 동력인출장치(130)의 자동 구동장치는, 기존 수동변속 차량에 구비되어 있던 주행용 마스터실린더(112)와 병렬 연결되는 구조로 특장용 마스터실린더(114)를 추가로 설치함으로써, 통상의 차량 주행 구동 시에는 운전자가 클러치페달(111)을 밟아 작동시키는 주행용 마스터실린더(112)에 의해 부스터(113)를 작동시켜 클러치(120)를 구동할 수 있도록 하고, 특장 작업 시에는 제어부(100)를 통해 자동 제어되는 특장용 마스터실린더(114)에 의해 부스터(113)를 작동시켜 클러치(120)를 구동할 수 있도록 하고 있는 데 그 특징을 두고 있다.

이때, 특장용 마스터실린더(114)의 구동은 특장입력신호부(140)를 통해 입력된 신호에 따라 제어부(100)에 의해 자동 제어되도록 구성되어 있다.

이를 위해, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 특장용 마스터실린더(114)의 작동을 공압에 의해 자동 제어하기 위한 별도의 에어공급시스템(200)을 갖춤과 동시에, 상기 특장용 마스터실린더(114)와 주행용 마스터실린더(112)의 선택적 작동에 따라 부스터(113)로 오일(즉, 유압)을 선택적으로 공급 및 원상 복귀시키기 위한 오일공급시스템(300)을 갖추고 있다.

상기 특장용 마스터실린더(114)를 공압에 의해 작동시키기 위한 에어공급시스템(200)은, 특장용 마스터실린더(114)를 구동시키는 에어실린더(210)와, 상기 에어실린더(210)로 에어를 공급하기 위한 에어탱크(211)와, 상기 에어탱크(211)와 에어실린더(210) 사이의 에어라인(213)을 선택적으로 개폐할 수 있는 에어솔레노이드밸브(212)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 에어탱크(211)는 차량에 설치되어 있는 기존의 에어탱크를 활용하게 되고, 상기 에어솔레노이드밸브(212)는 제어부(100)에 의해서 전기적으로 개폐 제어되게 된다.

상기 오일공급시스템(300)은 주행용 마스터실린더(112)와 특장용 마스터실린더(114)로 각각 오일을 공급할 수 있도록 오일을 수용 저장하는 클러치오일통(310)과, 상기 주행용 마스터실린더(112)의 오일을 부스터(113)에 공급 및 원상 복귀할 수 있도록 클러치페달(111)의 동작신호 및 제어부(100)의 전기적 폐쇄신호에 따라 선택적으로 개폐되는 주행용 유압밸브(311)와, 상기 특장용 마스터실린더(114)의 오일을 부스터(113)에 공급 및 회수할 수 있도록 제어부(100)에 의해 전기적 제어신호에 따라 선택적으로 개폐되는 특장용 유압밸브(312)를 포함하는 구성을 갖는다.

여기서, 상기 주행용 유압밸브(311)와 특장용 유압밸브(312)는 체크밸브의 일종으로써, 작동 조건에 따라 선택적으로 밸브를 개폐 제어할 수 있도록 되어 있다.

상기 주행용 유압밸브(311)는 주행용 마스터실린더(112)와 부스터(113) 사이에서 제1유압입력라인(313) 및 유압출력라인(115)으로 연결되어 차량 운행 중 기어 변속을 위한 클러치(120) 작동에 필요한 유압의 입출력을 담당하는 역할을 수행하게 된다.

그리고, 상기 특장용 유압밸브(312)는 특장용 마스터실린더(114)와 부스터(113) 사이에서 제2유압입력라인(314) 및 유압출력라인(115)으로 연결되어 특수장비 작동 시 동력인출장치(130)의 연결 및 해제를 위한 클러치(120) 작동에 필요한 유압의 입출력을 담당하는 역할을 수행하게 된다.

즉, 상기 주행용 유압밸브(311)와 특장용 유압밸브(312)는 주행용 마스터실린더(112)와 특장용 마스터실린더(114)에 제1,2유압입력라인(313,314)을 통해 각각 분기된 구조로 연결되어 독자적인 제1,2유압입력라인(313,314)을 통해서 각각 오일을 입력받게 되지만, 오일(혹은 유압)을 출력하는 과정에서는 주행용 유압밸브(311) 및 특장용 유압밸브(312)로부터 각각 출력되는 오일(혹은 유압)은 일정지점에서 병합된 하나의 유압출력라인(115)을 통해서 부스터(113)로 공급될 수 있도록 배관되어 있다.

따라서, 주행용 마스터실린더(112)를 통해 제1유압입력라인(313)으로 보내지는 오일은 주행용 유압밸브(311)가 개방된 상태에서 주행용 유압밸브(311)를 거쳐 유압출력라인(115)을 통해 부스터(113)로 보내지게 되고, 특장용 마스터실린더(114)를 통해 제2유압입력라인(314)으로 보내지는 오일은 특장용 유압밸브(312)가 개방된 상태에서 특장용 유압밸브(312)를 거쳐 유압출력라인(115)을 통해 부스터(113)로 보내지게 되는 것이다.

이때, 상기 주행용 유압밸브(311)와 특장용 유압밸브(312)는 하나의 유압밸브블럭체를 통해 차량에 별도 장착되는 구조를 갖고 있다. 물론, 주행용 유압밸브(311)와 특장용 유압밸브(312)를 하나의 유압밸브블럭체 형태로 차량에 장착하지 않고 개별적으로 분리하여 차량에 장착할 수 있음은 당연하다.

특히, 상기 주행용 유압밸브(311)는 차량 운행 중 기어 변속을 위해 클러치(120) 작동이 필요할 때 수시로 작동하는 관계로, 평상시에는 항시 개방된 구조를 갖게 되고, 특수장비 작동 시에 제어부(110)의 전기적 신호에 의해 폐쇄되는 구조를 갖고 있다.

그리고, 상기 특장용 유압밸브(312)는 제어부(100)의 선택적인 전기적 신호(즉, 기 설정된 제어신호)에 의해 체크밸브 형태로 밸브를 선택적으로 개폐함으로써, 오일을 공급 및 회수에 관여하게 되는 것이다.

즉, 본 발명에 따르면, 차량 주행의 경우에는 운전자가 밟는 클러치페달(111)로부터의 직접적인 동작신호에 의해 주행용 마스터실린더(112)가 작동하여 평소에 개방된 주행용 유압밸브(311)를 통해 유압을 출력하여 부스터(113) 및 클러치(120)를 작동하게 되고, 특장 장비를 사용할 때에는 제어부(100)의 제어신호에 의해 에어 공급을 통해 특장용 마스터실린더(114)가 작동함과 아울러 특장용 유압밸브(312)가 개방되면서 유압을 출력하여 부스터(113) 및 클러치(120)를 자동으로 작동하게 되는 것이다.

이러한 주행용 유압밸브(311)의 작동상태를 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 차량 주행시에는 주행용 유압밸브(311)는 항시 개방된 상태를 유지하게 되고, 특장용 유압밸브(312)는 폐쇄된 상태를 유지하게 된다.

이러한 상태에서 운전자가 클러치페달(111)을 밟게 되면, 주행용 마스터실린더(112)가 작동하게 되고, 이에 따라 주행용 유압밸브(311)가 개방되어 있는 관계로 오일(즉, 유압)이 제1유압입력라인(313) 및 유압출력라인(115)을 통해 부스터(113)로 보내지고, 결과적으로 클러치(120)를 작동할 수 있게 된다.

그리고, 클러치(120) 작동 이후 부스터(113)에 공급되어 클러치(120) 작동에 관여했던 오일은 다시 주행용 유압밸브(311)가 개방되어 있는 상태에서 초기 상태로 복귀하여 언제든지 운전자의 클러치페달(111) 조작에 따라 클러치(120)를 구동할 수 있는 준비상태를 갖추게 된다.

한편, 상기 특장용 유압밸브(312)의 작동상태를 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 특수장비 작동시 작업자가 별도 구비된 특장신호입력부(140)의 온/오프레버를 작동하게 되면, 특장신호에 따라 제어부(100)에 의해 주행용 유압밸브(311)는 폐쇄됨과 동시에 에어솔레노이드밸브(212)와 특장용 유압밸브(312)는 개방되게 된다.

이처럼, 에어솔레노이드밸브(212)가 개방되면, 에어탱크(211)의 에어가 에어실린더(210)로 공급되고, 이에 따라 에어실린더(210)에 연결된 특장용 마스터실린더(114)가 공압에 의해 작동하여 오일(즉, 유압)을 제2유압입력라인(314)을 통해서 개방된 특장용 유압밸브(312)로 보내고, 이렇게 보내진 오일이 유압출력라인(115)을 거쳐 부스터(113) 및 클러치(120)를 순차적으로 작동시키게 된다.

그리고, 상기와 같이 클러치(120)가 제어부(100)의 특장신호에 의해 자동으로 온(ON) 상태로 작동하게 되면, 동력을 인출할 수 있도록 동력인출장치(130)를 연결할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 클러치(120) 작동 이후 부스터(113)에 공급되어 클러치(120) 작동에 관여했던 오일은 다시 특장용 유압밸브(312)가 개방되어 있는 상태에서 특장용 마스터실린더(114)쪽인 초기 상태로 복귀함으로써, 언제든지 제어부(100)의 특장신호에 따라 특장용 마스터실린더(114)의 작동을 통해서 클러치를 자동으로 구동할 수 있는 준비상태를 갖추게 된다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 클러치(120)의 자동 구동장치와 관련하여 제어부(100)에서 자동 제어하는 과정을 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 7은 본 발명에 따른 제어부에서 자동 제어하여 동력인출장치(PTO)의 구동을 자동으로 제어하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.

먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 특장차에서 운전자가 클러치페달(111)을 밟는 동작없이 클러치(120) 작동을 하기 위하여 작업자에 의해서 특장신호입력부(140)로부터 특장신호를 입력받는다.

예를 들어, 쓰레기를 수거하는 청소차와 같은 특장차의 경우, 상기 특장신호입력부(140)는 운전석에 위치하지 않고, 운전석 후방의 적재함 일측에 구비되어 운전자와 별도로 구성된 작업자가 조작(즉, 특장신호 입력)할 수 있도록 되어 있다.

이때, 특장신호는 특장차의 특수장비를 작동시키기 위한 작동신호와 특수장비의 작동을 정지시키기 위한 정지신호일 수 있다.

이렇게 작업자에 의해 특장신호가 입력되면, 제어부(100)의 CPU에서 특장신호가 작동신호인가? 정지신호인가? 판단하여 작동신호일 경우, 클러치구동부(110)를 작동시켜 엔진의 동력을 차단한다.

즉, 특장작동신호가 온(ON)된 것으로 제어부(100)에서 판단하게 되면, 상기 제어부(100)에서 에어솔레노이드밸브(212) 및 특장용 유압밸브(312)를 개방함으로써, 우선 에어라인(213)을 통해 에어실린더(210)를 구동시켜 특장용 마스터실린더(114)를 작동시키게 된다.

상기 특장용 마스터실린더(114)가 작동하게 되면, 제2유압입력라인(314)으로 오일(즉, 유압)을 보냄과 동시에 제어부(100)에 의해 개방된 특장용 유압밸브(312)를 거쳐 유압출력라인(115)을 통해 부스터(113)에 유압을 인가하게 된다.

이에 따라, 상기 부스터(113)의 작동에 의해 엔진 동력이 차단되는 클러치(120) 작동이 구현된다.

결과적으로, 상기와 같은 제어부(100)의 제어에 의해서 클러치(120)가 작동됨에 따라 엔진 동력이 차단되어 동력인출장치(130)와 수동변속기를 연결할 수 있는 상태가 구현되는 것이다.

그리고, 상기 클러치(120)가 온(ON) 상태로 작동된 상태에서 t초 후에 제어부(100)의 제어에 의해서 동력인출장치(130)의 종동기어와 수동변속기의 구동기어가 연결할 수 있게 된다.

그런 다음, 상기 제어부(100)는 클러치(120)를 오프(OFF) 시켜 최종적으로 동력인출장치(130)가 엔진 동력에 연결된 상태에서 동력인출장치(130)로 동력이 인출되도록 하는 것이다.

이때, 상기와 같이 클러치(120)를 작동시켜 엔진 동력이 완전히 차단된 후 일정시간이 경과한 다음, 동력인출장치(130)가 작동될 수 있도록 연결함에 따라 동력 전환과정에서 수동변속기의 손상을 방지할 수 있는 것이다.

한편, 상기 동력인출장치(130)가 연결된 다음, 일정시간(예를 들어, t1초) 후에 클러치 오프(OFF)와 함께 에어솔레노이드밸브(212)가 원상 복귀되어 폐쇄됨은 물론, 유압출력라인(115)으로 나간 오일(즉, 유압)이 특장용 유압밸브(312)쪽으로 다시 복귀하여 특장용 마스터실린더(114)로 복귀하게 되고, 이렇게 유압이 복귀된 다음, 즉 일정시간(예를 들어 t2초)이 지난 다음, 특장용 유압밸브(312) 및 주행용 유압밸브(311)가 원상 복귀된다.

즉, 상기 특장용 유압밸브(312)는 폐쇄 상태가 되고, 주행용 유압밸브(311)는 개방되면서 차량 주행에 클러치 구동이 가능한 상태로 준비되게 된다.

그리고, 상기 동력인출장치(130)가 엔진 동력에 연결되어 동력이 인출되면, 동력인출장치(130)에 연계된 유압펌프가 구동하게 되고, 상기 유압펌프의 구동과 동시에 제어부(100)에서 특장차의 특수장비를 작동시키기 위한 유압모터(161, 혹은 유압실린더(162))를 작동시키기 위해 유압라인을 개폐하는 유압컨트롤러밸브(160)를 선택적으로 개방하게 되는 것이다.

그리고, 특장차의 특수장비에 의한 원하는 작업이 모두 수행 완료되면, 제어부(100)에 입력되는 작업 정지신호(S20)에 따라 제어부(100)는 유압컨트롤러밸브(160)를 폐쇄(즉, 유압컨트롤러밸브(160)의 오프(OFF))하게 된다.

이때, 특장차의 특수장비가 수행하는 작업에 대한 정지는 모두 수행 작업의 완료에 따라 이를 감지하는 각종 감지센서에서 보내오는 입력신호를 통해서 제어부(100)에서 자동으로 판단할 수 있고, 작업자의 판단 하에 수행 작업을 정지시키는 작업자가 입력하는 정지신호에 의해서 이루어질 수도 있다. 이는 설계상의 단순 선택 사항에 불과하다.

상기와 같이 특장신호가 정지신호인 경우, 상기 제어부(100)의 제어에 의해서 유압컨트롤밸브(160)를 폐쇄함과 아울러 동력인출장치(130)의 연결 상태를 해제하는 수순을 수행하게 된다.

이때, 상기 동력인출장치(130)의 연결 상태는 두가지 경우에 따라 자동으로 해제되게 된다.

먼저, 특장차의 특수장비에 의한 원하는 작업이 모두 수행 완료되어 작업자에 의한 정지신호에 의해 전원이 차단되는 경우, 즉, 제어부(100)에 입력되는 작업 정지신호에 따라 제어부(100)는 유압컨트롤러밸브(160)를 폐쇄함과 아울러, 동력인출장치(130)와 엔진의 연결상태를 클러치 구동과 관계없이 그대로 해제하게 된다.

그리고, 상기 동력인출장치(130)가 연결되어 동력이 인출되는 과정에서도 운전자가 클러치페달(111)을 밟고, 기어를 조작하게 되면, 동력인출장치(130)의 연결 상태가 해제됨과 동시에 기어 변속이 이루어지게 된다

즉, 운전자가 주행을 위해 기어를 조작하게 되면, 기어중립센서(150)에서는 이를 감지하여 제어부에 신호를 보내게 되고, 제어부는 차량 운행에 따라 동력인출장치와 엔진의 연결 상태를 해제하게 되는 것이다.

그런 다음, 상기 클러치구동부(110)의 클러치페달(111)과 클러치(120) 작동에 의해 엔진 동력을 연결하여 주행상태로 복원하게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명은 운전자가 클러치페달(111)을 밟지 않아도 제어부(100)의 자동 제어를 통해서 클러치(120) 작동을 온/오프(ON/OFF) 함에 따라 동력인출장치(130)를 통한 엔진 동력을 인출하는 작업과정을 자동으로 단속할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 제어부 110 : 클러치구동부
111 : 클러치페달 112 : 주행용 마스터실린더
113 : 부스터 114 : 특장용 마스터실린더
115 : 유압출력라인 120 : 클러치
130 : 동력인출장치 140 : 특장신호입력부
150 : 기어중립센서 160 : 유압컨트롤러밸브
161 : 유압모터 162 : 유압실린더
200 : 에어공급시스템 210 : 에어실린더
211 : 에어탱크 212 : 에어솔레노이드밸브
213 : 에어라인 300 : 오일공급시스템
310 : 클러치오일통 311 : 주행용 유압밸브
312 : 특장용 유압밸브 313 : 제1유압입력라인
314 : 제2유압입력라인

Claims (3)

1. 운전자가 기어 변속 등을 위해 밟는 클러치페달(111), 상기 클러치페달(111)에 연동하도록 설치된 주행용 마스터실린더(112), 상기 주행용 마스터실린더(112)에 연결됨과 아울러 클러치페달(111) 답력을 배가시키도록 설치된 부스터(113), 상기 부스터(113)에 연결되어 작동하는 클러치(120)를 갖춘 수동변속 차량에서 특수장비를 구동하기 위한 엔진 동력을 인출할 수 있는 동력인출장치(PTO, 130)와, 동력 인출 과정을 제어하기 위한 CPU를 포함하는 제어부(100)를 갖춘 수동변속 차량용 동력인출장치의 자동 구동장치에 있어서,
   상기 주행용 마스터실린더(112)와 병렬로 배열 연결되는 구조로 특장용 마스터실린더(114)가 추가로 부스터(120)에 연결 설치되고, 상기 제어부(100)의 제어신호에 따라 특장용 마스터실린더(114)의 작동을 구현하기 위한 에어공급시스템(200)을 갖춤과 동시에, 상기 특장용 마스터실린더(114)와 주행용 마스터실린더(112)의 작동에 따라 부스터(113)로 오일을 각각 선택적으로 공급할 수 있는 주행용 유압밸브(311) 및 특장용 유압밸브(312)를 포함하는 오일공급시스템(300)을 갖춤으로써, 특장 작업 시 클러치페달(111)을 밟지 않아도 제어부(100)를 통해 자동 제어되는 특장용 마스터실린더(114)에 의해 부스터(113) 및 클러치(120)를 작동시켜 동력인출장치(130)를 엔진에 연결하여 동력을 인출할 수 있는 것을 특징으로 하는 수동변속 차량용 동력인출장치의 자동 구동장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 에어공급시스템(200)은 특장용 마스터실린더(114)를 구동시키는 에어실린더(210)와, 상기 에어실린더(210)로 에어를 공급하기 위한 에어탱크(211)와, 상기 에어탱크(211)와 에어실린더(210) 사이의 에어라인(213)을 선택적으로 개폐할 수 있는 에어솔레노이드밸브(212)로 구성되고, 상기 에어솔레노이드밸브(212)는 제어부(100)에 의해 개폐 제어되는 것을 특징으로 하는 수동변속 차량용 동력인출장치의 자동 구동장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 오일공급시스템(300)은 주행용 마스터실린더(112)와 특장용 마스터실린더(114)로 각각 오일을 공급할 수 있도록 오일을 수용 저장하는 클러치오일통(310)과, 상기 주행용 마스터실린더(112)의 오일을 부스터(113)에 공급 및 원상 복귀할 수 있도록 클러치페달(111)의 동작신호 및 제어부(100)의 전기적 폐쇄신호에 따라 선택적으로 개폐되는 주행용 유압밸브(311)와, 상기 특장용 마스터실린더(114)의 오일을 부스터(113)에 공급 및 회수할 수 있도록 제어부(100)에 의해 전기적 제어신호에 따라 선택적으로 개폐되는 특장용 유압밸브(312)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동변속 차량용 동력인출장치의 자동 구동장치.
   

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