KR101601482B1 - 클러치 액추에이터의 마모보상장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 클러치 액추에이터의 마모보상장치에 관한 것으로, 클러치를 작동시키는 작동로드와 일체로 이동가능하게 구비되고 불완전 나사부가 형성된 이송스크류, 이송가이드에 대하여 상기 이송스크류를 마모보상 스트로크만큼 상대적으로 이동시키도록 그 이송스크류의 외주면에 회전가능하게 나사결합되는 이송너트, 액추에이터의 구동유닛에 의해 작동로드의 이동방향을 따라 직선이동가능하게 구비되고 이송스크류를 슬라이드이동가능하게 수용하되 회전은 저지하는 슬라이드홈의 선단에 회전홈이 형성된 이송가이드, 및 이송너트를 회전시키는 가이드링을 포함하여, 마모보상한계에 도달한 경우에도 고착현상을 방지할 수 있게 된다.

Description

클러치 액추에이터의 마모보상장치{ WEAR COMPENSATION DEVICE OF CLUTCH ACTUATOR }

본 발명은 차량의 클러치를 작동시키는 액추에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 클러치 디스크의 마모를 보상할 수 있는 클러치 액추에이터의 마모보상장치에 관한 것이다.

일반적으로, 수동변속기는 클러치 릴리스 실린더 또는 컨센트릭 슬리브 실린더 타입의 클러치 컨트롤 시스템을 사용한다. 운전자가 클러치 페달을 밟음으로써 클러치 마스터 실린더에서 발생한 유압이 클러치 릴리스 실린더의 태핏을 통하여 힘을 전달하고, 태핏을 통해서 전달된 힘은 클러치 릴리스 포크를 밀어, 릴리스 베어링을 축 방향으로 움직임으로써 클러치 다이어프램 스프링에 힘을 전달한다.

이러한 클러치 페달 및 유압 실린더의 경우, 운전자가 클러치 페달을 직접 작동해야 하는 번거로움이 있고, 운전자의 숙련도에 따라 주행감 및 주행 안정성에 커다란 영향을 주게 되므로, 최근에는 자동형 수동 변속기가 널리 사용되고 있는 추세이다. 이때, 자동형 수동 변속기에서의 클러치 단속 작용은 클러치 액츄에이터에 의해 이루어진다.

한편, 클러치 장치는 엔진의 동력을 변속기를 통해 바퀴로 전달하는 과정에서, 변속시 동력을 단속하는 수단으로 사용되고 있는데, 엔진의 크랭크 축에 설치된 플라이 휠의 일측면과 변속기 입력축의 일측면에 디스크를 마주하게 설치하고, 이 클러치 디스크를 압력판으로 가압하여 발생하는 마찰력으로 동력을 전달하도록 되어 있다. 이러한 클러치 디스크는, 반복되는 단속작용으로 심한 마모가 발생하게 되며, 디스크의 마모는 클러치 작동을 불완전하게 하기 때문에 클러치의 유격 조정이 필요하게 된다.

종래 클러치 액추에이터의 마모보상장치 일예가 한국등록특허 제1306636호(선행문헌)에 개시되어 있다.

그러나, 종래 기술은 이송스크류의 마모보상 스토로크를 완전히 사용하였을 때, 이송스크류(10)의 불완전 나사부(13)(도 4참조)로 인하여 이송너트가 회전하지 못하여 고착(Stuck) 현상이 발생되는 문제점이 있었다.

즉, 선행문헌에 개시된 종래의 마모보상장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 이송스크류의 회전을 저지하기 위해 이송가이드(130)의 슬라이드홈(131)에 가이드면(132)이 형성되어 있는데, 이송스크류의 불완전 나사부에 이송너트의 암나사부가 걸려 이송너트의 회전이 저지되는 경우, 이송스크류도 슬라이드홈(131)에 의해 회전이 저지되어 있으므로, 이송너트에 회전력이 가해지면 이송너트와 이송스크류에 고착(stuck) 현상이 발생하게 되는 것이다.

이를 방지하기 위하여, 차량의 제어부(TCU)에서 마모 보상 작동 횟수를 계수(count)하여 고착 현상 발생 이전에 한계(limit)를 설정하기도 하였으나, 제어부와 클러치 및 클러치 액추에이터를 각각 별도로 교환할 경우, 설정된 계수값에 오류 발생하며, 계수시 제품의 공차조건을 감안하여 실제 제품이 가지고 있는 마모보상한계보다 적은 횟수에서 제한을 가하여 마모 보상 수명이 줄어드는 문제점이 있다. 가령, 마모 보상 1회당 0.25+/-0.05mm의 제조 공차이며, 고착현상의 방지를 위한 계수는 실제 마모보상한계보다 적은 수에서 제한되고 있다.

한국등록특허 제10-1306636호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 클러치 액추에이터의 마모보상장치가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 마모보상한계에 도달한 경우에도 고착현상을 방지할 수 있고 그로 인해 부품이 손상되거나 파손되는 것을 방지할 수 있는 클러치 액추에이터의 마모보상장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 클러치 액추에이터의 마모보상장치는, 클러치를 작동시키는 작동로드와 일체로 이동가능하게 구비되고 상기 작동로드의 이동방향을 따라 직선이동은 가능하되 회전은 저지되게 구비되며 이송너트의 회전을 저지하는 불완전 나사부가 형성된 이송스크류, 이송가이드에 대하여 상기 이송스크류를 마모보상 스트로크만큼 상대적으로 이동시키도록 그 이송스크류의 외주면에 회전가능하게 나사결합되고 이송가이드와 일체로 이동가능하게 구비되며 외주면에 가이드링의 가이드레일에 의해 안내되는 가이드돌기가 형성된 이송너트, 액추에이터의 구동유닛에 의해 상기 작동로드의 이동방향을 따라 직선이동가능하게 구비되고 상기 이송스크류를 슬라이드이동가능하게 수용하되 회전은 저지하는 슬라이드홈을 구비하며 상기 슬라이드홈의 선단에 상기 이송스크류가 상기 슬라이드홈을 빠져 나왔을 때 회전을 허용하는 회전홈이 형성된 이송가이드, 및 일방향으로만 탄성적으로 회전가능하게 구비되고 내측벽에 상기 이송너트를 회전시키는 가이드레일이 형성된 가이드링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 클러치 액추에이터의 마모보상장치에 있어서, 상기 작동로드는 상기 이송스크류와 이송가이드를 관통하여 구비되고, 일단에 상기 이송스크류에 지지되는 걸림부가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 클러치 액추에이터의 마모보상장치에 있어서, 상기 이송너트는 상기 작동로드의 신축동작시 상기 이송가이드의 선단에 지지되고, 상기 작동로드의 신장동작시 클러치의 복원력에 의해 상기 이송가이드를 지지하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 클러치 액추에이터의 마모보상장치에 있어서, 상기 이송가이드의 일측에 고정결합되고 액추에이터의 구동유닛에 의해 상기 작동로드의 이동방향을 따라 이동하는 링크유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 클러치 액추에이터의 마모보상장치에 의하면, 마모보상한계에 도달한 경우에도 고착현상 및 작동중의 미스얼라인먼트(misalignment)을 방지할 수 있고 그로 인해 부품이 손상되거나 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 클러치 액추에이터의 마모보상장치의 이송가이드를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마모보상장치를 구비한 클러치 액추에이터를 나타낸 결합단면도,
도 3은 도 2에 도시된 클러치 액추에이터의 마모보상장치의 결합사시도,
도 4는 도 3에 도시된 클러치 액추에이터의 마모보상장치의 분해사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 액추에이터의 마모보상장치는, 클러치를 작동시키는 작동로드(1)와 일체로 이동가능하게 구비되는 이송스크류(10), 이송스크류(10)의 외주면에 회전가능하게 나사결합되는 이송너트(20), 액추에이터의 구동유닛에 의해 작동로드(1)의 이동방향을 따라 직선이동가능하게 구비되는 이송가이드(30), 액추에이터의 구동유닛에 의해 이송가이드(30)를 이동시키는 링크유닛, 및 이송너트(20)를 회전시키는 가이드링(40)을 포함한다.

작동로드(1)는 액추에이터 하우징(101)의 외측으로 돌출되어 구비되고, 선단이 클러치 포크에 연결되어 클러치를 작동 또는 해제시키게 된다.

하우징(101)의 일측에는 실린더(60)가 구비되고, 그 실린더(60)에 이송가이드(30)와 이송너트(20), 이송스크류(10) 및 가이드링(40)이 삽입되어 결합되며, 그 이송가이드(30)와 이송너트(20), 이송스크류(10) 및 가이드링(40)을 관통하여 작동로드(1)가 결합되어 있다.

이송가이드(30)와 이송너트(20) 및 이송스크류(10)는 실린더(60)의 내부에 작동로드(1)의 길이방향을 따라 슬라이드이동가능하게 구비되어 있다.

이송가이드(30)는 실린더(60)의 내부에서 링크유닛에 의해 액추에이터 구동유닛의 동력을 전달받아 슬라이드 왕복이동하게 된다.

구동유닛은 링크유닛을 후퇴시키는 동작을 수행하는 다양한 구동수단이 모두 적용될 수 있고, 도 2에 도시된 구동유닛은 일예에 불과하다.

도 2의 구동유닛은 구동모터(도면미도시)에 의해 작동스크류(102)를 축회전시켜 슬라이더(103)를 전진시킴으로써 작동레버(104)를 선회시키게 되고, 시소운동하는 작동레버(104)의 선회동작에 의해 링크유닛을 후퇴시키게 된다.

링크유닛은 구동유닛의 작동레버(104)에 의해 견인되는 작동축(51), 그 작동축(51)과 이송가이드(30)를 연결하는 링크부재(52)를 포함하여 구성되어 있다.

링크부재(52)는 일단이 작동축(51)에 핀결합되고 타단이 링크부재(52)에 핀결합되어 작동축(51)과 이송가이드(30)를 일체로 거동시키게 된다. 구동유닛의 구동모터가 작동되면 슬라이더(103)에 의해 작동레버(104)가 선회하면서 작동축(51)을 후퇴시키게 되고, 이때 링크부재(52)와 함께 이송가이드(30)가 후퇴하게 된다. 이송가이드(30)의 전진동작은 작동로드(1)로 전달되는 클러치의 복원력에 의해 이루어지게 된다.

이송가이드(30)에는 이송스크류(10)를 슬라이드이동가능하게 수용하는 슬라이드홈(31)이 형성되어 있다. 슬라이드홈(31)은 이송스크류(10)의 슬라이드이동은 허용하되 회전은 저지한다. 이를 위해 슬라이드홈(31)에 평면 형상의 가이드면(32)이 형성되고, 이송스크류(10)의 외주면에 가이드면(32)과 면접촉하는 면취부(12)가 형성되어 있다. 슬라이드홈(31)의 가이드면(32)과 이송스크류(10)의 면취부(12)가 모두 평면으로 형성되어 면접촉함으로써 이송스크류(10)는 작동로드(1)의 이동방향을 따라 직선이동은 가능하되 회전은 저지되는 것이다. 이송스크류(10)는 이송너트(20)의 회전에 의해 이송가이드(30)의 슬라이드홈(31)으로부터 출입하게 된다.

이송너트(20)는 이송스크류(10)의 외주면에 나사결합되어 있다. 상술한 바와 같이 면취부(12)에 의해 이송스크류(10)의 축회전이 저지된 상태에서 이송너트(20)가 제자리에서 회전하게 되면 이송스크류(10)가 그 길이방향을 따라 직선이동하게 된다.

이송너트(20)는 이송가이드(30)의 선단에 지지되어 이송가이드(30)쪽으로의 이동이 저지된다. 그로 인해 이송가이드(30)가 링크유닛에 의해 후퇴할 때 이송너트(20)도 함께 일체로 이동가능하게 되고, 이송너트(20)가 이송가이드(30)의 선단에서 자전하게 되면 이송스크류(10)가 상대적으로 이동하게 된다. 이송너트(20)는 이송가이드(30)에 대하여 이송스크류(10)를 마모보상 스트로크만큼 상대적으로 이동시키도록 회전하게 된다.

작동로드(1)의 일단에는 이송스크류(10)에 지지되는 걸림부(2)가 형성되어 이송스크류가 후퇴할 때 걸림부(2)를 지지하게 됨으로써 작동로드(1)를 후진시키게 된다.

이송너트(20)는 클러치의 복원력에 의해 작동로드(1)의 신장동작(전진)시 이송스크류(10)와 함께 이동하면서 이송가이드(30)를 지지하게 된다.

이송너트(20)는 가이드링(40)에 의해 회전하게 된다. 이를 위해 이송너트(20)의 외주면에 가이드링(40)의 가이드레일(41)에 의해 안내되는 가이드돌기(22)가 형성되고, 가이드링(40)의 내주면에 이송너트(20)를 회전시키는 가이드레일(41)이 형성되어 있다.

가이드레일(41)은 이동방향에 대하여 소정의 각도로 기울어지게 형성되어 있다. 따라서, 가이드레일(41)이 고정되면 가이드돌기(22)가 가이드레일(41)을 따라 직선이동과 동시에 회전이동시킬 수 있게 된다.

가이드링(40)은 외주면에 스토퍼돌기(42)가 형성되고 실린더(60)의 내주면에 스토퍼(도면미도시)가 형성되어 일방향으로만 회전가능하게 된다. 또한, 회전이 가능한 방향으로는 탄성스프링(43)이 삽입되어 탄성적으로 회전하였다가 복원된다.

이송너트(20)가 후퇴하면서 가이드링(40)을 통과할 때에는 가이드링(40)이 탄성적으로 회전하게 되고, 이때 이송너트(20)는 회전하지 않게 된다. 반대방향으로 이송너트(20)가 가이드링(40)을 통과할 때에는 가이드링(40)의 회전이 스토퍼돌기(42)와 스토퍼(도면미도시)에 의해 저지되고, 그로 인해 이송너트(20)가 상대적으로 회전하면서 이송스크류(10)를 이동시키게 된다. 이러한 장치의 마모보상원리에 대해서는 인용 선행문헌에 상세히 개시되어 있으므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 이송스크류(10)의 외주면에 형성된 수나사부(11)의 일단에는 이송너트(20)의 회전을 저지하는 불완전 나사부(13)가 형성되어 있다. 불완전 나사부(13)는 이송너트(20)의 암나사부(21)에 대하여 걸림턱의 역할을 하게 된다. 이송너트(20)의 내주면에 형성된 암나사부가 이송스크류(10)의 불완전 나사부(13)에 도달하게 되면 이송너트(20)가 이송스크류(10)에 대하여 더 이상 회전하지 못하게 된다. 따라서, 불완전 나사부(13)로 인해 이송너트(20)와 이송스크류(10)가 분리되지 않게 된다. 불완전 나사부(13)가 형성되어 있지 않을 경우 이송스크류(10)가 이송너트(20)를 완전히 통과하여 분리될 수 있게 된다.

이송가이드(30)의 슬라이드홈(31) 선단에는 회전홈(33)이 연속하여 형성되어 있다. 회전홈(33)은 그 단면이 원형으로 형성되어 이송스크류(10)가 슬라이드홈(31)을 빠져 나왔을 때 회전을 허용하게 된다.

종래 회전홈(33)이 형성되어 있지 않은 경우에는 이송스크류(10)의 불완전 나사부(13)에 이송너트(20)의 암나사부(21)가 걸려 이송너트(20)의 회전이 저지된 경우에도 이송너트(20)에 회전력이 가해지면 고착(stuck) 현상이 발생하게 되는데, 회전홈(33)이 이송스크류(10)의 회전을 허용하게 되면 이송스크류(10)와 함께 이송너트(20)가 회전하면서 고착(stuck) 현상이 발생하지 않게 된다.

즉, 이송스크류(10)의 마모보상 스트로크의 완료 이후에, 이송너트(20)의 가이드돌기(22)가 가이드링(40)의 가이드레일(41)을 통과하면서 이송너트(20)에 회전력이 가해지더라도 이송스크류(10)가 회전할 수 있게 되므로 이송너트(20)도 이송스크류(10)와 함께 회전할 수 있게 된다. 그로 인해 고착(stuck) 현상을 방지할 수 있고, 가이드링(40)과 이송너트(20) 및 이송스크류(10)의 파손을 방지할 수 있게 된다.

여기서, 이송스크류(10)의 마모보상 스트로크가 완료되어 이송너트(20)의 암나사부(21)가 이송스크류(10)의 불완전 나사부(13)에 걸릴 때, 이송스크류(10)는 이송가이드(30)의 슬라이드홈(31)을 완전히 빠져 나와 회전홈(33)에 위치해야 이송스크류(10)가 회전할 수 있게 된다. 따라서, 회전홈(33)의 깊이는 이송스크류(10)가 이송너트(20)로부터 돌출된 길이보다 길어야 한다.

이송너트(20)와 이송스크류(10)가 제자리에서 자전하게 되면 추가적인 마모보상은 이루어지지는 않게 된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10 : 이송스크류
11 : 수나사부
12 : 면취부
13 : 불완전 나사부
20 : 이송너트
21 : 암나사부
22 : 가이드돌기
30 : 이송가이드
31 : 슬라이드홈
32 : 가이드면
33 : 회전홈
40 : 가이드링
41 : 가이드레일
42 : 스토퍼돌기
43 : 탄성스프링
51 : 작동축
52 : 링크부재
60 : 실린더

Claims (4)

1. 클러치를 작동시키는 작동로드와 일체로 이동가능하게 구비되고, 상기 작동로드의 이동방향을 따라 직선이동은 가능하되 회전은 저지되게 구비되며, 이송너트의 회전을 저지하는 불완전 나사부가 형성된 이송스크류;
   이송가이드에 대하여 상기 이송스크류를 마모보상 스트로크만큼 상대적으로 이동시키도록 그 이송스크류의 외주면에 회전가능하게 나사결합되고, 이송가이드와 일체로 이동가능하게 구비되며, 외주면에 가이드링의 가이드레일에 의해 안내되는 가이드돌기가 형성된 이송너트;
   액추에이터의 구동유닛에 의해 상기 작동로드의 이동방향을 따라 직선이동가능하게 구비되고, 상기 이송스크류를 슬라이드이동가능하게 수용하되 회전은 저지하는 슬라이드홈을 구비하며, 상기 슬라이드홈의 선단에 상기 이송스크류가 상기 슬라이드홈을 빠져 나왔을 때 회전을 허용하는 회전홈이 형성된 이송가이드; 및
   일방향으로만 탄성적으로 회전가능하게 구비되고, 내측벽에 상기 이송너트를 회전시키는 가이드레일이 형성된 가이드링;을 포함하고,
   상기 이송너트는,
   상기 작동로드의 신축동작시 상기 이송가이드의 선단에 지지되고, 상기 작동로드의 신장동작시 클러치의 복원력에 의해 상기 이송가이드를 지지하는 것을 특징으로 하는 클러치 액추에이터의 마모보상장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 작동로드는,
   상기 이송스크류와 이송가이드를 관통하여 구비되고, 일단에 상기 이송스크류에 지지되는 걸림부가 형성된 것을 특징으로 하는 클러치 액추에이터의 마모보상장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 이송가이드의 일측에 고정결합되고, 액추에이터의 구동유닛에 의해 상기 작동로드의 이동방향을 따라 이동하는 링크유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클러치 액추에이터의 마모보상장치.

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