KR101448394B1

KR101448394B1 - 자동화 수동변속기의 클러치 액추에이터

Info

Publication number: KR101448394B1
Application number: KR1020130077135A
Authority: KR
Inventors: 이우혁
Original assignee: 현대다이모스(주)
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2014-10-07

Abstract

본 발명은 자동화 수동변속기의 클러치 액추에이터에 관한 것으로, 트랜스미션의 입력축에 회전 가능하게 결합되는 회전부재와, 회전부재의 외주에 슬라이드 되어 클러치의 다이어프램 스프링을 가압하거나 가압을 해제하는 릴리이스 베어링와, 변속기나 변속기 주변 부품에 결합되어 회전력을 발생시키는 구동부와, 구동부와 회전부재 사이를 연결하여, 구동부의 회전력을 회전부재에 전달하기 위한 회전력 전달기구를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 릴리이스 베어링이 모터의 회전력을 체인 및 볼스크류 구조로 하여 릴리이스 베어링을 슬라이드 이동시켜서 클러치를 작동시키거나 해제되도록 함으로써, 구조가 단순하여 설치가 용이하며, 원가가 절감되는 효과가 있는 것이다.

Description

자동화 수동변속기의 클러치 액추에이터 {CLUTCH ACTUATOR FOR AUTOMATED MANUAL TRANSMISSON}

본 발명은 수동변속기의 클러치 액추에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진의 동력을 변속기로 전달하는 클러치의 작용을 동력으로 작동시키기 위한 자동화 수동변속기의 클러치 액추에이터에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 클러치와 추진축 사이에 설치되어 엔진의 동력을 자동차의 주행 상태에 알맞도록 엔진의 회전을 적절히 변속하여 회전력을 증대시키거나 고속으로 바꾸어 주며, 엔진을 무부하 상태로 두거나 자동차를 후진하게 하는 변속기가 구비되어 있다.

이러한 변속기는 크게 수동변속기(Manual Transmission)와 자동변속기(Automatic Transmission)로 구분된다.

먼저, 자동변속기는 자동으로 변속을 시켜주는 변속기로서, 유체의 흐름에 의해 동력의 단속과 토크의 증대를 위한 토크컨버터가 구비된다. 즉, 자동변속기는 가속 페달을 밟은 정도와 차속에 따라 미리 정해진 변속 패턴에 의해 자동적으로 변속단을 바꾸어 주는 것으로, 유압장치에 의해 이러한 과정이 이루어지는 것이다.

또한, 수동변속기는 운전자가 수동으로 기어를 바꾸는 변속기로서, 클러치로 변속 엑추에이터와 엔진을 분리한 다음 기어를 바꾼 후 다시 클러치로 동력을 전하는 동작이 필요하기 때문에, 숙달되지 않은 운전자의 경우 변속하기가 힘들다. 그러나, 자동변속기가 구비된 차에 비하여 엔진의 능력을 잘 활용할 수 있기 때문에 빠른 응답성을 원하거나 높은 연비를 추구할 수 있다.

이러한 변속기와 엔진 사이에는 동력 전달을 차단하거나 연결하는 클러치가 설치된다. 이 클러치는 차량의 시동 또는 변속기의 기어를 변속할 때에는 엔진으로부터 동력을 차단하고, 주행 중에는 동력을 추진축으로 연결하는 역할을 한다.

이러한 클러치는 효과적인 동력전달 및 동력차단을 위하여 여러 가지의 다양한 형태로 구성되나 기본적으로 클러치 페달, 클러치 마스터실린더, 릴리스 실린더, 클러치 디스크로 구성된다.

이러한 통상의 클러치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 클러치 페달(2)을 밟아 페달(2)의 답력을 클러치 마스터 실린더(3)와 릴리스 포크(4) 및 릴리스 베어링(5)을 통해 클러치 다이어프램 스프링을 가압하거나 해제하여 엔진의 동력을 전달하거나 차단하도록 구성된다.

한편, 클러치 페달(2)을 밟아 작동시켰던 클러치 릴리스 작용을 클러치 액추에이터로 사용하는 자동화 수동변속기가 제안되었다.

이와 같은 자동화 수동변속기에 사용되는 종래의 클러치 액추에이터가 한국특허 공개번호 10-2011-0114900 (특허문헌 1), 한국특허 공개번호 10-2012-0082721 (특허문헌 2)에 개시되어 있다.

이중 특허문헌2의 배경기술에 나타낸 수동변속기의 클러치 액추에이터는 클러치 모터, 감속기, 클러치 릴리즈 레버를 포함하여 구성된다.

감속기는 복수의 기어가 3단으로 조합된 유성 기어와, 3단으로 구성된 유성 기어를 패키징 하는 하우징을 포함한다. 하우징의 내부에 링기어가 일체로 구성된다. 즉, 유성기어가 하우징 내부에 구비되는 링기어에 치합되어 작동되도록 구성된다.

상기와 같은 종래의 클러치 액추에이터는 모터의 구동력을 다수의 기어로 구성되는 감속기에 의해 감속시켜 전달하도록 구동되므로 그 구조가 매우 복잡하여 중량 및 생산 원가가 커지는 문제점이 있었다.

한국특허 공개번호 10-2011-0114900 한국특허 공개번호 10-2012-0082721

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 모터의 동력을 간단한 구조로서 클러치로 전달하여 작동시킴으로써, 차량의 경량화 할 수 있고, 생산 원가를 절감할 수 있도록 한 자동화 수동변속기의 클러치 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 트랜스미션의 입력축에 회전 가능하게 결합되는 회전부재와, 회전부재의 외주에 슬라이드 되어 클러치의 다이어프램 스프링을 가압하거나 가압을 해제하는 릴리이스 베어링과, 변속기나 변속기 주변 부품에 결합되어 회전력을 발생시키는 구동부와, 구동부와 회전부재 사이를 연결하여, 구동부의 회전력을 회전부재에 전달하기 위한 회전력 전달기구를 포함하고, 회전부재의 외주면에 나선부가 형성되고, 릴리이스 베어링의 내주면에 나선부가 형성되어, 회전부재와 릴리이스 베어링은 나사 결합되며, 회전부재의 나선부와 릴리이스 베어링의 나선부 사이에 다수의 볼이 구비되는 것이 바람직하다.

삭제

회전력 전달기구는 구동부의 구동축에 결합되어 함께 회전되는 구동부재와, 회전부재에 결합되어 함께 회전하는 종동부재와, 구동부재와 종동부재를 연결하여 함께 회전되는 연결부재를 포함하는 것이 바람직하다.

구동부재와 종동부재는 기어치를 갖는 기어로 구성되고, 연결부재는 구동부재와 종동부재의 기어치에 기어 물림을 이루지는 체인으로 구성되는 것이 바람직하다.

구동부재와 종동부재는 원형의 링부재로 구성되고, 연결부재는 구동부재와 종동부재의 외주면을 함께 둘러싸는 벨트로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 릴리이스 베어링이 모터의 회전력을 체인 및 볼스크류 구조로 하여 릴리이스 베어링을 슬라이드 이동시켜서 클러치를 작동시키거나 해제되도록 함으로써, 종래와 같이, 릴리이스 베어링을 작동시키기 위한 다수의 링기어와 유성기어, 링크 등과 같이 구조가 복잡하지 않아 설치가 용이하며, 원가가 절감되는 효과가 있는 것이다.

도 1은 종래의 수동변속기 클러치 작동 구조를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자동화 수동변속기의 클러치 액추에이터를 나타낸 측면도.
도 3은 도 2의 요부 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자동화 수동변속기의 클러치 액추에이터가 차량의 정차나 정지시에 클러치가 작동된 상태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자동화 수동변속기의 클러치 액추에이터가 차량의 주행시 클러치의 작동이 해제된 상태를 나타낸 도면.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자동화 수동변속기의 클러치 액추에이터를 나타낸 측면도이고, 도 3은 도 2의 요부 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자동화 수동변속기의 클러치 액추에이터가 차량의 정차나 정지시에 클러치가 작동된 상태를 나타낸 상태도이다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자동화 수동변속기의 클러치 액추에이터가 차량의 주행시 클러치의 작동이 해제된 상태를 나타낸 도면이다.

먼저, 클러치(50)는, 엔진의 크랭크 샤프트와 연결되어 같이 회전되는 플라이 휠(51)의 측면에 위치되고 변속기의 입력축(60)과 스플라인 결합되는 클러치 디스크(52), 클러치 디스크(52)를 가압하여 플라이 휠(51)의 측면에 밀착시키는 압력판(53), 압력판(53)에 가압력을 부여하는 탄성력을 갖는 다이어프램 스프링(54)을 포함하여 구성된다.

클러치 디스크(52)에는 플라이 휠(51)과 압력판(53)에 각각 밀착되어 마찰력을 발생시켜 엔진의 회전력을 변속기(TM)로 전달하기 위한 마찰판(52a)이 구비된다.

여기서, 다이어프램 스프링(54)은 중앙에 관통홀(54a)이 형성되고, 이 관통홀(54a)에서 변속기(TM)를 향하는 일면 주변이 본 발명의 일실시예에 따른 클러치 액추에이터(100)에 가압되도록 구성된다. 다이어프램 스프링(54)은 클러치 액추에이터(100)에 의해 가압되지 않을 때 즉, 차량의 주행시에는 관통홀(54a) 주변이 압력판(53)을 가압하는 외측 주변부보다 변속기(TM) 측으로 돌출된 형태로 구성되어, 외측주변부가 압력판(53)을 가압할 수 있는 탄성력을 발생시키도록 구성된다.

즉, 다이어프램 스프링(54)은 클러치 액추에이터(100)에 의해 가압되면 관통홀(54a)의 주변부가 엔진 쪽으로 이동되고, 압력판(53)을 가압하는 외측 주변부가 변속기(TM) 쪽으로 이동하여, 압력판(53)의 가압을 해제하도록 구성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 자동화 수동변속기의 클러치 액추에이터(100)는 변속기(TM)의 입력축(60)에 회전 가능하게 결합되는 회전부재(110), 회전부재(110)에 슬라이드 되도록 구비되는 릴리이스 베어링(120), 변속기(TM)나 변속기(TM) 주변 부품에 구비되어 회전력을 발생시키는 구동부(130), 구동부(130)와 회전부재(110)를 연결하여 구동부(130)의 회전력을 회전부재(110)에 전달하기 위한 회전력 전달기구(140)를 포함하여 구성된다.

먼저, 변속기(TM)의 입력축(60)에는 후술하는 회전부재(110)를 회전 가능하게 결합하기 위한 적어도 1개 이상의 지지 베어링(115)이 구비된다. 지지 베어링(115)은 도 3과 같이, 회전부재(110)의 양단부를 입력축(60)에 지지하도록 2개 이상으로 구비되는 것이 바람직하다.

회전부재(110)는 파이프 형태로 형성되며, 입력축(60)의 외측에 끼워져서 입력축(60)에 결합되어 있는 지지 베어링(115)에 회전 가능하게 결합된다. 이 회전부재(110)는 외주면에 나선부(111)가 형성되어, 후술하는 릴리이스 베어링(120)과 나사 결합되도록 구성된다.

즉, 회전부재(110)는 차량의 정지시나 정차시와 같이 클러치(50)가 작용된 상태에서는 후술하는 구동부(130)에 의해 회전되고, 차량의 주행시와 같이 클러치(50)가 해제된 상태에서는 정지된 상태에 있게 된다.

릴리이스 베어링(120)은 후술하는 구동부(130)에 의해 회전부재(110)가 회전될 때, 회전부재(110)의 외주면에서 슬라이드 되어 다이어프램 스프링(54)의 관통홀(54a) 주변부를 가압하여 클러치 작용을 수행하게 된다.

릴리이스 베어링(120)은 링과 형태로 형성되되, 그 내주면이 회전부재(110)의 외주면에서 슬라이드 되도록 회전부재(110)의 나선부(111)에 대응되는 나선부(121)가 구비된다.

구동부(130)는 회전부재(110)에서 일정거리 이격되어 변속기(TM)에 장착되거나 변속기(TM) 주변 부품에 장착되어 회전력을 발생시키는 것으로, 본 발명의 일실시예에서는 모터로 구성한다.

회전력 전달기구(140)는 구동부(130)와 회전부재(110)를 연결하고, 구동부(130)에서 발생되는 회전력을 회전부재(110)에 전달하는 역할을 한다.

회전력 전달기구(140)는 구동부(130)의 구동축(131)에 구비되는 구동부재(141), 변속기(TM) 쪽을 향하는 회전부재(110)의 일단부에 구비되는 종동부재(142), 구동부재(141)와 종동부재(142)를 연결하는 연결부재(143)를 포함한다.

구동부재(141)는 구동축(131)과 함께 회전되도록 구동축(131)에 결합되며, 본 발명의 일실시예에서는 기어치를 갖는 기어로 구성된다.

종동부재(142)는 회전부재(110)에서 변속기(TM) 쪽을 향하는 회전부재(110)의 일단부에 결합되되, 회전부재(110)와 함께 회전되도록 구성된다. 종동부재(142)는 외주면에 기어치를 갖는 기어로 구성된다.

연결부재(143)는 구동부재(141)와 종동부재(142)를 연결하여, 구동부재(141)가 회전력을 종동부재(142)에 전달하기 위한 것으로, 구동부재(141)의 기어치와 종동부재(142)의 기어치에 결합되도록 구성되는 체인으로 구성된다.

여기서, 구동부재(141)와 종동부재(142)를 원형의 링부재로 구성하고, 연결부재(143)를 벨트로 구성하여 구동부의 회전력을 회전부재로 전달하도록 구성할 수도 있다.

즉, 구동부재(141)와 종동부재(142)를 구성하는 링부재의 외주면에 다수의 돌기를 형성하고, 이 다수의 돌기에 대응되는 홈을 링부재의 외주면에 밀착되는 벨트 내측면에 형성하여, 구동부재(141)의 회전력을 종동부재(142)로 전달하도록 구성하게 되는 것이다.

여기서, 구동부(130)는 제어유닛에 연결되고 운전자가 변속레버를 조작하거나 별도의 변속조작부를 조작하는 것에 의해 작동되도록 구성된다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 자동화 수동변속기의 클러치 액추에이터에 대한 작용을 도 4와 도 5를 참조하여 간략하게 설명하기로 한다.

먼저, 차량이 주행 중일 때, 클러치(50)가 작동되기 전 상태 즉, 엔진 측의 플라이휠(51)과 변속기(TM)가 연결되어 엔진의 동력이 변속기(TM)로 전달되도록 구성된 상태에서 차량을 정지하거나 정차하게 되면, 엔진의 동력이 변속기(TM)로 전달되지 않도록 클러치(50)를 작동시킨다.

즉, 클러치(50)는 작동되지 않은 상태인 다이어프램 스프링(54)이 릴리이스 베어링(120)에 의해 가압되지 않아 다이어프램 스프링(54)이 외측 가장자리가 압력판(53)을 가압하여, 클러치 디스크(52)에 있는 마찰판(52a)이 플라이휠(51)에 밀착되어 엔진의 플라이휠(51)이 변속기(TM)에 연결되어 엔진의 동력이 변속기(TM)로 전달되도록 구성된다.

이때, 운전자가 차량을 정차하거나 일시 정지하게 되면, 제어유닛에 의해 구동부(130)가 구동하게 되어 회전력을 발생시킨다. 그러면, 구동부(130)의 회전력은 구동부재(141), 연결부재(143), 종동부재(142)에 차례로 전달되어 회전부재(110)까지 전달되어 회전부재(110)가 회전하게 된다.

이 회전부재(110)가 회전되면, 회전부재(110)에 나사 결합되는 릴리이스 베어링(120)은 회전부재(110)의 외주면에서 슬라이드 되어 엔진 쪽의 방향으로 이동되어 클러치(50)의 다이어프램 스프링(54)의 관통홀(54a) 주변부를 엔진 쪽으로 가압하게 된다.

그러면, 클러치(50)의 다이어프램 스프링(54)의 외측 주변부는 클러치(50) 쪽으로 휨이 발생하여 엔진 쪽으로 압력판(53)을 가압하던 것을 해제하게 된다. 이때, 플라이휠(51)에 완전히 밀착되어 있던 클러치 디스크(52)의 마찰판(52a)에서 슬립이 발생된다. 그러면, 엔진의 동력은 변속기(TM)로 전달되지 않은 차단된 상태가 되는 것이다.

여기서, 다이어프램 스프링(54)은 관통홀(54a)의 주변부가 엔진쪽으로 가압될 때, 외측 주변부가 클러치(50) 쪽으로 휘면서 탄성력을 발생하게 된다.

이후에, 운전자가 차량을 정지된 상태에서 주행하게 되면, 제어유닛은 구동부(130)를 조작하게 되는데, 구동부재(141)가 역회전이 되도록 구동하게 된다.

이때, 구동부(130)의 구동에 의해 구동부재(141)가 역회전되고, 이 구동부재(141)에 연결되어 있는 연결부재(143)와 종동부재(142)에 의해 회전부재(110)는 역회전하게 된다.

그러면, 회전부재(110)에 나사 결합 구조로 되어 있고, 다이어프램 스프링(54)의 관통홀(54a) 주변부를 가압하고 있던 릴리이스 베어링(120)은 회전부재(110)의 외주면에서 슬라이드 되어 변속기(TM) 쪽으로 이동하게 된다.

이렇게 릴리이스 베어링(120)이 다이어프램 스프링(54)의 관통홀(54a) 주변에서 이탈되면, 다이어프램 스프링(54)의 관통홀(54a) 주변부는 변속기 쪽으로 돌출된다. 그리고 다이어프램 스프링(54)의 주변부는 클러치 작용에 의해 발생된 탄성력에 의해 원상태로 복귀되면서 압력판(53)을 엔진 쪽으로 가압하게 된다.

압력판(53)의 가압에 의해 클러치 디스크(52)의 마찰판(52a)은 플라이휠(51)에 밀착된다. 이때, 엔진의 동력은 플라이휠(51), 클러치 디스크(52)의 마찰판(52a), 입력축(60)을 통해 변속기(TM)로 전달되는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 클러치 액추에이터는 클러치의 다이어프램 스프링을 가압하여 클러치를 작동시키는 릴리이스 베어링이 모터의 회전력과 체인의 전달구조로 구성됨으로써, 구조가 단순하여 변속기에 설치를 용이하게 할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 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 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

50 : 클러치 51 : 플라이휠
52 : 클러치 디스크 52a : 마찰판
53 : 압력판 54 : 다이어프램 스프링
54a : 관통홀
60 : 입력축
100 : 액추에이터
110 : 회전부재 111 : 나선부
115 : 지지 베어링
120 : 릴리이스 베어링 121 : 나선부
130 : 구동부 131 : 구동축
140 : 회전력 전달기구 141 : 구동부재
142 : 종동부재 143 : 연결부재
TM : 변속기

Claims

트랜스미션의 입력축에 회전 가능하게 결합되는 회전부재;
회전부재의 외주에 슬라이드 되어 클러치의 다이어프램 스프링을 가압하거나 가압을 해제하는 릴리이스 베어링;
변속기나 변속기 주변 부품에 결합되어 회전력을 발생시키는 구동부;
구동부와 회전부재 사이를 연결하여, 구동부의 회전력을 회전부재에 전달하기 위한 회전력 전달기구를 포함하고,
회전부재의 외주면에 나선부가 형성되고, 릴리이스 베어링의 내주면에 나선부가 형성되어, 회전부재와 릴리이스 베어링은 나사 결합되며,
회전부재의 나선부와 릴리이스 베어링의 나선부 사이에 다수의 볼이 구비되는 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기의 액추에이터.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
회전력 전달기구는,
구동부의 구동축에 결합되어 함께 회전되는 구동부재;
회전부재에 결합되어 함께 회전하는 종동부재;
구동부재와 종동부재를 연결하여 함께 회전되는 연결부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기의 액추에이터.
제4항에 있어서,
구동부재와 종동부재는 기어치를 갖는 기어로 구성되고,
연결부재는 구동부재와 종동부재의 기어치에 기어 물림을 이루지는 체인으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기의 액추에이터.
제4항에 있어서,
구동부재와 종동부재는 원형의 링부재로 구성되고,
연결부재는 구동부재와 종동부재의 외주면을 함께 둘러싸는 벨트로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기의 액추에이터.