KR101489498B1

KR101489498B1 - 클러치 액츄에이터

Info

Publication number: KR101489498B1
Application number: KR20130116307A
Authority: KR
Inventors: 조주용; 김병진
Original assignee: 주식회사평화발레오
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-02-06

Abstract

본 발명은 지렛대 원리에 의해 클러치 릴리즈 베어링을 가압 또는 가압 해제하는 클러치 액츄에이터에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예는, 구동모터의 작동에 의해 회전하는 리드스크류; 상기 리드스크류의 일측에 이격하여 피벗 지지되고, 일단이 클러치 릴리스 베어링의 일측에 지지되며, 타단이 클러치 하우징 또는 변속기 하우징의 일측에 고정되는 작동레버; 및 상기 리드스크류에 일단이 나사 결합되고, 타단이 상기 작동레버를 따라 이동하는 이동부재를 포함하며, 상기 이동부재의 이동에 따라, 피벗을 중심으로 상기 작동레버의 일단이 회전하여 상기 클러치 릴리스 베어링을 가압 또는 가압 해제하는 클러치 액츄에이터를 제공한다.

Description

클러치 액츄에이터{CLUTCH ACTUATOR}

본 발명은 클러치 액츄에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지렛대 원리에 의해 클러치 릴리즈 베어링을 가압 또는 가압 해제하는 클러치 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로, 차량 수동변속기의 클러치는 압력판에 의해 클러치 디스크를 플라이휠에 밀착시켜 동력을 전달하며, 플라이휠에 대한 클러치 디스크의 밀착을 해제시킴으로써 동력을 끊어 변속모드로 전환하게 된다.

즉, 변속을 하고자 할 때 운전자가 클러치 페달을 밟으면, 그 답력이 작동포크를 통해 클러치 릴리스 베어링에 전달되어 클러치 릴리스 베어링을 동작시킴으로써 클러치를 해제하게 되는 것이다.

특히 자동화 수동변속기나 듀얼클러치 변속기에 사용되는 클러치의 경우에는, 모터 등을 구동원으로 사용하는 전자식 액츄에이터를 통해 자동적으로 작동포크를 동작시켜 클러치를 조작하므로, 수동변속기에서와 같이 운전자가 직접 클러치를 조작할 필요없이 정확하고 편리한 변속동작을 구현할 수 있게 된다.

한편, 노멀 클로즈 타입(Normally closed type)의 클러치는 작동하지 않는 대기 상태에서 압력판이 플라이휠과 접속해 있으며, 클러치 작동시 플라이휠로부터 압력판이 접촉 해제된다. 반면에, 노멀 오픈 타입(Normally open type)의 클러치는 주로 자동화 수동 변속기(AMT), 듀얼 클러치(DCT)를 포함한 자동 변속기에 사용되며, 안전상의 이유로 전류가 끊어졌을때 클러치가 접속 해제되어 동력 전달을 차단하게 된다.

도 1은 노멀 오픈 타입 클러치의 일 예를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 노멀 오픈 타입 클러치(1)는 엔진의 출력이 전달되는 출력축(2)과, 이 출력축(2)과 일체로 회전 가능하게 결합되는 플라이휠(3)과, 변속기측의 입력축(4)에 결합되는 압력판(5)과, 압력판(5)의 양면 테두리를 따라 구비되는 마찰재(6)와, 마찰재 가압부재(7)를 통해 마찰재(6)를 플라이휠(3) 방향으로 가압하는 다이어프램 스프링(8)을 포함하여 이루어질 수 있다.

이때, 입력축(4)에는 작동포크(9)에 의해 다이어프램 스프링(8)을 플라이휠(3) 방향으로 가압 또는 가압 해제하는 클러치 릴리스 베어링(10)이 구비되는데, 클러치 액츄에이터(미도시)는 이 작동포크(9)를 작동시켜 클러치 릴리스 베어링(10)을 플라이휠(3) 방향으로 전진 또는 후진시키게 된다.

예를 들어, 클러치 액츄에이터의 비작동 상태에서는 마찰재(6)가 플라이휠(3)로부터 떨어진 접속 해제 상태를 유지한다.

클러치 액츄에이터가 작동하면, 작동포크(9)가 클러치 릴리스 베어링(10)을 다이어프램 스프링(8) 방향으로 가압하며, 도 1에 도시된 바와 같이 다이어프램 스프링(8)에 의해 마찰재 가압부재(7)가 압력판(5)을 플라이휠(3) 방향으로 가압함으로써, 클러치(1)는 접속 상태로 전환된다.

그런데, 클러치(1)를 엔진과 변속기 사이에 초기 장착시, 제작공차나 조립공차에 따라 클러치 액츄에이터의 초기 위치가 달라지는데, 이에 따라 일률적인 클러치 제어로직의 사용이 불가능하다.

따라서, 클러치의 초기 작동성 안정화를 위해서는 상기와 같은 편차를 보정할 수 있는 장치가 필요하다. 종래의 클러치 액츄에이터의 경우 편차 보정을 위해서는 각각의 제품에 따라 모터 구동에 초기값의 세팅이 필요한데, 이는 공정수 증가에 따른 생산성 저하의 한 요인이 된다.

KR

10-2012-0032143

A (2012.04.05 공개)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일 실시예는, 클러치의 초기 장착시 제품별 편차에 따른 별도의 보정 작업이 필요없는 클러치 액츄에이터의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 구동모터의 작동에 의해 회전하는 리드스크류; 상기 리드스크류의 일측에 이격하여 피벗 지지되고, 일단이 클러치 릴리스 베어링의 일측에 지지되며, 타단이 클러치 하우징 또는 변속기 하우징의 일측에 고정되는 작동레버; 및 상기 리드스크류에 일단이 나사 결합되고, 타단이 상기 작동레버를 따라 이동하는 이동부재;를 포함하고, 상기 이동부재는 상기 리드스크류에 나사 결합되는 나사결합부; 상기 나사결합부로부터 상기 작동레버 방향으로 연장되는 지지축; 및 상기 지지축의 단부에 구비되어 상기 작동레버를 따라 이동하는 롤러;를 포함하되, 상기 이동부재의 이동에 따라 피벗을 중심으로 상기 작동레버의 일단이 회전하여 상기 클러치 릴리스 베어링을 가압 또는 가압 해제하는 클러치 액츄에이터가 제공된다.

이때, 상기 이동부재는, 상기 나사결합부와 상기 롤러 사이에 개재되며, 상기 롤러를 상기 작동레버 방향으로 탄성 지지하는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 피벗을 지나 상기 작동레버의 타단 방향으로 갈수록, 상기 리드스크류와 상기 작동레버 사이 간격이 좁아진다.

이때, 상기 작동레버는, 상기 피벗과 상기 작동레버의 타단 사이 구간이 원호 형태의 완만한 곡면을 이룬다.

한편, 상기 작동레버의 일단에는 상기 클러치 릴리스 베어링의 일측에 접촉되는 탄성 재질의 가압패드가 구비된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 클러치 액츄에이터에 의하면, 클러치의 초기 장착시 제품 편차에 따른 별도의 편차 보정 작업이 필요치 않으며, 따라서 제조시간과 비용의 절감에 따른 생산성 향상의 효과가 있다.

또한, 클러치 액츄에이터 모터의 홀딩전류(holding current) 감소에 따른 차량연비의 개선 효과가 있다.

아울러, 간단한 구조로서 제조가 용이하여 제조 비용의 절감 효과가 있으며, 차량 경량화에 일조하는 효과가 있다.

도 1은 노멀 오픈 타입 클러치의 일 예를 도시한 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 액츄에이터의 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동부재의 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동부재의 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 액츄에이터의 사용 상태도.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 클러치 액츄에이터를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

실시예

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 액츄에이터의 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 액츄에이터(100)는, 구동모터(200)의 작동에 의해 회전하는 리드스크류(210)와, 리드스크류(210)의 일측에 이격하여 피벗 지지되는 작동레버(300)와, 일단이 리드스크류(210)에 나사 결합되고 타단이 작동레버(300)를 따라 이동하는 이동부재(400)를 포함하여 이루어지며, 이동부재(400)의 이동에 따라 작동레버(300)의 일단이 클러치 릴리스 베어링(10)을 가압 또는 가압 해제하게 된다.

구동모터(200)는 클러치 하우징(미도시) 또는 변속기 하우징(미도시)의 일측에 고정 설치될 수 있다. 구동모터(200)에는 외주면에 나사선이 형성된 리드스크류(210)가 축 방향으로 결합된다.

작동레버(300)는 클러치 릴리스 베어링(10)을 가압 또는 가압 해제하는 작동포크 역할을 하는 것으로, 탄성을 가진 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하고, 리드스크류(210)의 일측에 이격하여 설치된다.

이때, 작동레버(300)는 예를 들어 소정의 폭과 길이를 가진 바(bar) 형태로 이루어질 수 있는데, 작동레버(300)의 일단은 클러치 릴리스 베어링(10)의 일측에 탄성 지지되고, 타단은 클러치 하우징 또는 변속기 하우징의 일측에 고정된다.

또한, 작동레버(300)는 길이 방향 일측을 지지하는 피벗(500)에 의해 피벗(500)을 중심으로 일단이 회전 가능하며, 후술하는 이동부재(400)의 이동시 작동레버(300)의 일단이 피벗(500)을 중심으로 회전하여 클러치 릴리스 베어링(10)을 가압하거나 가압 해제하게 된다.

이때, 피벗(500)은 클러치 하우징 또는 변속기 하우징의 일측에 설치될 수 있으며, 작동레버(300)에 대하여 지렛대 원리에 따른 받침점 역할을 한다. 즉, 이동부재(400)의 이동에 의해 작동레버(300)의 타단에 힘이 가해질 때, 작동레버(300)의 일단은 클러치 릴리스 베어링(10)의 일측을 가압하게 되는 것이다. 일 예로서, 피벗(500)은 클러치 하우징 또는 변속기 하우징의 일측에서 돌출 형성되어 작동레버(300)의 일측에 지지되는 돌출부로 구성될 수도 있고, 다른 예로서 작동레버(300)의 일측에 힌지 결합되는 힌지핀으로 구성되는 것도 가능하다.

한편, 작동레버(300)는 피벗(500)을 지나 클러치 하우징 또는 변속기 하우징의 일측에 고정된 타단 방향으로 갈수록 리드스크류(210)와 작동레버(300) 사이 간격이 좁아지게끔 형성되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 도 2에 도시된 바와 같이 작동레버(300)에 있어서 피벗(500)에 의해 지지되는 부분과 타단 사이의 구간이 리드스크류(210) 방향으로 연장되는 원호 형태의 완만한 곡면을 이룬다. 이는, 후술하는 이동부재(400)가 작동레버(300)의 타단 방향으로 갈수록, 피벗(500)을 중심으로 반대쪽인 작동레버(300)의 일단의 회전 각도를 더 크게 하여, 클러치 릴리스 베어링(10)에 더 큰 가압력이 작용되도록 하기 위함이다.

이동부재(400)는 구동모터(200)의 작동에 의한 리드스크류(210) 회전시 리드스크류(210)를 따라 이동하는 것으로, 리드스크류(210)와 나사 결합되는 나사결합부(410)와, 나사결합부(410)로부터 작동레버(300) 방향으로 연장되는 지지축(420)과, 지지축(420)의 단부에 구비되는 롤러(440)를 포함한다.

롤러(440)는 리드스크류(210)의 회전에 따른 나사결합부(410)의 이동시, 작동레버(300)를 따라 이동한다. 이때, 코일스프링 등의 탄성부재(430)가 나사결합부(410)와 롤러(440) 사이에 개재되며, 탄성부재(430)의 탄성력에 의해 롤러(440)가 작동레버(300)를 가압하게 된다.

나사결합부(410)는 리드스크류(210)에 나사결합된 상태에서 회전이 구속되어, 리드스크류(210) 회전시 리드스크류(210)의 길이 방향으로 이동하게 된다. 한편, 작동레버(300)의 타단 방향으로 갈수록 리드스크류(210)와 작동레버(300) 사이 간격이 좁아지게 되므로, 롤러(440)는 지지축(420)의 축방향을 따라 이동 가능하게 지지축(420)의 하단에 결합되는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동부재의 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 이동부재(400)의 나사결합부(410)는 클러치 하우징 또는 변속기 하우징의 일측에 설치되는 가이드부재(220)에 의해 회전이 구속되는 것이 바람직하다. 이때, 작동레버(300)의 타단이 가이드부재(220)의 일측에 고정되는 것도 가능하다.

리드스크류(210)는 나사결합부(410)를 관통하도록 결합되며, 나사결합부(410)의 일측에서 가이드부재(220)의 반대 방향으로 지지축(420)이 연장 형성된다. 지지축(420)의 단부에는 롤러(440)가 구비되는데, 이 롤러(440)는 탄성부재(430)에 의해 작동레버(300) 방향으로 탄성 지지된다.

일 예로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 롤러브라켓(450)에 의해 지지축(420)의 단부에 롤러(400)가 결합될 수 있다.

롤러브라켓(450)은 롤러(440)의 양측을 감싸는 'ㄷ'자형 단면 형상의 몸체(451)와, 몸체(451)의 일측에서 연장 형성되는 가이드부(452)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 롤러브라켓(450)의 가이드부(452)는 지지축(420) 내부의 가이드홈(421)으로 삽입된다. 이때, 탄성부재(430)는 나사결합부(410)와 롤러브라켓(450)의 몸체(451) 사이에 개재된다.

롤러(440)가 피벗(500) 가까이에 위치할 때에는, 도 3(a)에 도시된 바와 같이 롤러(440)와 함께 롤러브라켓(450)이 지지축(420)의 단부에 위치하게 된다. 이후, 롤러(440)가 피벗(500)으로부터 작동레버(300)의 타단 방향으로 이동하게 되면, 도 3(b)에 도시된 바와 같이 롤러(440)와 함께 롤러브라켓(450)이 지지축(420)의 가이드홈(421)을 따라 나사결합부(410) 방향으로 이동한다. 이때, 탄성부재(430)의 압축에 의한 탄성력이 롤러브라켓(450)의 몸체(451)를 거쳐 롤러(440)에 전달되어, 작동레버(300)를 가압하게 된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동부재의 단면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 이동부재(400')의 경우, 지지축(420)의 외주면 일측에 장홈(미도시)이 형성되고, 이 장홈을 통해 지지축(420)의 외측으로 연장되는 지지대(422)에 롤러(440)가 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이 경우, 탄성부재(430)는 지지대(422)와 나사결합부(410) 사이에 개재된다.

이에 따라, 롤러(440)가 피벗(500) 가까이에 위치할 때는 도 4(a)에 도시된 바와 같이 롤러(440)와 함께 지지대(421)가 지지축(420)의 단부에 위치하게 된다. 이후, 롤러(440)가 피벗(500)으로부터 작동레버(300)의 타단 방향으로 이동하게 되면, 도 4(b)에 도시된 바와 같이 롤러(440)와 함께 지지대(421)가 지지축(420)의 장홈을 따라 나사결합부(410) 방향으로 이동한다. 이때, 탄성부재(430)의 압축에 의한 탄성력이 지지대(421)를 거쳐 롤러(440)에 전달되어 작동레버(300)를 가압하게 된다.

상술한 실시예에서는 지지축(420)의 단부에 롤러(440)가 구비되는 예를 도시하였으나, 다른 실시예로서 작동레버(300)에 가이드 레일(미도시)을 형성하고, 지지축(420)의 단부에는 상기 가이드 레일과 대응 결합하는 이동블록(미도시)을 형성하는 것도 가능하다. 즉, 리드스크류(210)의 회전시 작동레버(300)를 따라 이동하면서 작동레버(300)의 일측을 가압하여 피벗(500)을 중심으로 작동레버(300)의 반대측을 회전시킬 수 있는 구성은 모두 본 발명의 이동부재로 적용 가능하다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 액츄에이터의 사용 상태도이다.

도 2에 도시된 초기 상태에서는 압력판(5)에 하중이 가해지지 않으며, 이에 따라 클러치 디스크(11)가 엔진 측의 플라이 휠(3)로부터 떨어져 있는 클러치 접속 해제 상태를 유지한다.

이때, 롤러(440)가 탄성부재(430)의 탄성력에 의해 작동레버(300)의 일측을 가압하고 있으므로, 피벗(500)을 중심으로 작동레버(300)의 반대측이 클러치 릴리스 베어링(10)의 일측을 탄성 지지하게 된다. 따라서, 클러치의 제작공차나 조립공차에 의해 다이어프램 스프링(8)에 작용하는 하중 편차를 흡수하여 보정할 수 있다.

클러치 접속을 위해 클러치 액츄에이터(100)의 구동모터(200)가 작동되면, 구동모터(200)로부터 발생되는 회전 구동력에 의해 리드스크류(210)가 회전하게 된다. 이때, 이동부재(400)의 나사결합부(410)가 리드스크류(210)의 길이 방향을 따라 이동함에 따라, 지지축(420) 하단의 롤러(440)가 작동레버(300)를 따라 도면상 오른쪽으로 이동한다.

작동레버(300)는 피벗(500)으로부터 작동레버(300)의 타단(도면상 오른쪽 끝단) 방향으로 갈수록 리드스크류(210)와의 간격이 좁아지며, 이에 따라 롤러(440)는 작동레버(300)를 따라 오른쪽으로 이동하면서 지지축(420)을 따라 나사결합부(410) 방향으로 이동하게 된다.

롤러(440)가 나사결합부(410) 방향으로 이동하면서 나사결합부(410)와 롤러(440) 사이에 개재된 탄성부재(430)는 압축된다. 이에 따라, 탄성부재(430)의 탄성복원력이 롤러(440)에 전달되어, 롤러(440)가 작동레버(300)를 가압하게 된다.

이때, 작동레버(300)는 피벗(500)을 중심으로 회전하며, 작동레버(300)의 일단이 가압패드(310)를 통해 클러치 릴리스 베어링(10)의 일측을 가압하게 된다. 클러치 릴리스 베어링(10)은 접촉패드(12)를 통해 다이어프램 스프링(8)의 일단을 밀며, 이로 인해 다이어프램 스프링(8)에 의해 압력판(5)에 작용되는 가압력이 증가되고 클러치 디스크(11)가 엔진 측의 플라이 휠(3)에 밀착되면서 클러치 접속이 이루어지고 동력을 전달하게 된다.

여기서, 피벗(500)이 지렛대 원리에 따른 받침점 역할을 하므로, 이동부재(400)에 의해 작동레버(300)에 가해지는 힘보다 더 큰 힘이 작동레버(300)에 의해 클러치 릴리스 베어링(10)에 작용하게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 종래 클러치 릴리스 베어링(10)의 가압 및 가압 해제를 위해 작동포크(9, 도 1 참조)에 작용된 모터의 구동력보다 더 작은 구동력으로도 클러치 릴리스 베어링(10)의 가압 및 가압 해제가 가능하다. 또한, 구동모터(200)의 홀딩 전류(holding current)가 저감되어 소비 전류의 감소로 인해 차량연비가 개선되는 효과를 볼 수 있다.

100 : 클러치 액츄에이터 200 : 구동모터
210 : 리드스크류 220 : 가이드부재
300 : 작동레버 310 : 가압패드
400,400' : 이동부재 410 : 나사결합부
420 : 지지축 430 : 탄성부재
440 : 롤러 500 : 피벗

Claims

구동모터의 작동에 의해 회전하는 리드스크류;
상기 리드스크류의 일측에 이격하여 피벗 지지되고, 일단이 클러치 릴리스 베어링의 일측에 지지되며, 타단이 클러치 하우징 또는 변속기 하우징의 일측에 고정되는 작동레버; 및
상기 리드스크류에 일단이 나사 결합되고, 타단이 상기 작동레버를 따라 이동하는 이동부재;를 포함하고,
상기 이동부재는,
상기 리드스크류에 나사 결합되는 나사결합부;
상기 나사결합부로부터 상기 작동레버 방향으로 연장되는 지지축; 및
상기 지지축의 단부에 구비되어 상기 작동레버를 따라 이동하는 롤러;를 포함하되,
상기 이동부재의 이동에 따라 피벗을 중심으로 상기 작동레버의 일단이 회전하여 상기 클러치 릴리스 베어링을 가압 또는 가압 해제하는 것을 특징으로 하는 클러치 액츄에이터.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 이동부재는,
상기 나사결합부와 상기 롤러 사이에 개재되며, 상기 롤러를 상기 작동레버 방향으로 탄성 지지하는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클러치 액츄에이터.
청구항 1에 있어서,
상기 피벗을 지나 상기 작동레버의 타단 방향으로 갈수록, 상기 리드스크류와 상기 작동레버 사이 간격이 좁아지는 것을 특징으로 하는 클러치 액츄에이터.
청구항 4에 있어서, 상기 작동레버는,
상기 피벗과 상기 작동레버의 타단 사이 구간이 원호 형태의 완만한 곡면을 이루는 것을 특징으로 하는 클러치 액츄에이터.
청구항 1에 있어서,
상기 작동레버의 일단에는 상기 클러치 릴리스 베어링의 일측에 접촉되는 탄성 재질의 가압패드가 구비되는 것을 특징으로 하는 클러치 액츄에이터.