KR101953030B1 - 차량용 클러치 액추에이터 - Google Patents

차량용 클러치 액추에이터 Download PDF

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KR101953030B1
KR101953030B1 KR1020170079565A KR20170079565A KR101953030B1 KR 101953030 B1 KR101953030 B1 KR 101953030B1 KR 1020170079565 A KR1020170079565 A KR 1020170079565A KR 20170079565 A KR20170079565 A KR 20170079565A KR 101953030 B1 KR101953030 B1 KR 101953030B1
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김대균
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현대트랜시스 주식회사
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
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Abstract

본 발명은 차량용 클러치 액추에이터에 관한 것으로, 내부에 수납부가 구비된 하우징, 상기 하우징과 결합되고 회전력을 발생시키는 전동수단, 상기 수납부에 수납되어 상기 전동수단의 일측에 결합되고 상기 전동수단의 회전력을 변환시켜 왕복직선운동의 구동력을 전달하는 동력변환부, 상기 동력변환부와 일측 끝단이 결합되고 타측 끝단에 상기 동력변환부의 직선운동을 전달하도록 구비된 레버부, 상기 레버부의 타측끝단과 결합되고 상기 레버부에 의해 회전가능하도록 구비된 힌지부, 상기 힌지부와 결합된 가이드부가 구비되고 상기 힌지부에 의해 직선왕복운동을 수행하는 동력전달부재, 상기 동력전달부재의 타측과 결합되어 직선왕복운동을 전달받도록 구비된 작동로드부를 포함하는 차량용 클러치 액추에이터를 제공할 수 있다.

Description

차량용 클러치 액추에이터{Clutch actuator for Vehicle}
본 발명은 차량용 클러치 액추에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 클러치를 작동시키는 차량용 클러치 액추에이터에 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 축방향으로 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, 자동화수동변속기에서의 클러치 단속 작용은 클러치 액츄에이터에 의해 이루어진다.
한편, 최근 DCT(Dual Clutch Transmission)의 개발이 활발히 이루어지고 있는데 기존의 자동화수동변속기(AMT : Automated Manual Transmission)에 사용되는 클러치 액추에이터는 클러치를 컨트롤하기 위한 큰 구동력 확보를 위해 주로 유압식을 사용하여 많은 비용과 유지보수비가 소요됐다. 그리고 이후 개발된 웜과 윔기어를 이용한 구조는 더블클러치 해제시 액추에이터를 구동시켜야 하므로, 전력이 차단되는 경우 오작동 등의 문제가 발생되었다.
따라서, 모터의 용량을 줄여 컴팩트한 디자인을 실현하고 작은 동력으로도 큰출력을 얻을 수 있으며, 전력이 차단되어도 클러치가 자동적으로 해제될 수 있도록 하는 셀프 오프닝 기능이 가능한 구조로 클러치 파손 및 오작동을 방지할 수 있는 차량용 클러치 액추에이터에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
상기와 같은 문제점을 극복하기 위해, 본 발명을 하기에서 자세히 설명하도록 한다.
한국등록특허 KR 1601482 (2016.03.02)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 차량용 클러치 액추에이터가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 레버부가 힌지부를 통해 구동력을 전달하여 작은 힘으로부터 큰 구동력을 얻을 수 있고, 힌지부를 구비하여 레버부의 크기를 감소시켜 컴팩트한 디자인을 구현할 수 있으며, 전력이 차단되어도 셀프 오프닝기능으로 클러치를 해제함으로써, 오작동을 방지하고 부품의 안정성을 향상시킬 수 있는 차량용 클러치 액추에이터를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 차량용 클러치 액추에이터는, 내부에 수납부가 구비된 하우징, 상기 하우징과 결합되고 회전력을 발생시키는 전동수단, 상기 수납부에 수납되어 상기 전동수단의 일측에 결합되고 상기 전동수단의 회전력을 변환시켜 왕복직선운동의 구동력을 전달하는 동력변환부, 상기 동력변환부와 일측 끝단이 결합되고 타측 끝단에 상기 동력변환부의 직선운동을 전달하도록 구비된 레버부, 상기 레버부의 타측끝단과 결합되고 상기 레버부에 의해 회전가능하도록 구비된 힌지부, 상기 힌지부와 결합되고 상기 힌지부의 회전에 의해 직선왕복운동을 수행하는 동력전달부재, 상기 동력전달부재의 타측과 결합되어 직선왕복운동을 전달받도록 구비된 작동로드부를 포함하는 차량용 클러치 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 클러치 액추에이터에 있어서, 상기 동력변환부는 볼스크류 너트와 볼스크류 샤프트로 구성되고, 상기 전동수단의 회전에 따라 상기 볼스크류 샤프트가 회전하며 상기 볼스크류 너트가 상기 볼스크류 샤프트를 축으로 직선왕복운동되는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 클러치 액추에이터에 있어서, 상기 레버부의 일측은 상기 볼스크류 너트와 체결되도록 끝단에 체결부가 형성되고, 상기 볼스크류 너트의 직선운동에 따라 상기 체결부를 축으로 원호를 그리며 왕복회전운동되어 상기 힌지부에 구동력을 전달하는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 클러치 액추에이터에 있어서, 상기 힌지부는 두개의 판상형상의 회전부재가 상기 레버부의 양측면에 배치되고 상기 회전부재의 사이에는 상기 레버부를 고정시켜 상기 레버부의 왕복회전운동을 상기 힌지부로 전달하도록 원기둥형상의 지지부가 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 클러치 액추에이터에 있어서, 상기 힌지부의 외측면에는 긴판상형상의 상기 동력전달부재와 결합되도록 제 1 돌기가 형성되고, 상기 제 1 돌기가 결합되어 슬라이드 이동가능하도록 상기 동력전달부재의 일측에는 장공형상의 제 1 가이드부가 구비된 것도 가능함은 물론이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 클러치 액추에이터에 있어서, 상기 제 1 가이드부로부터 수직으로 지면을 향해 돌출된 장공형상의 제 2 가이드부가 구비되고, 상기 제 2 가이드부와 결합되어 슬라이드 이동되며 상기 동력전달부재를 직선왕복운동시키도록 상기 힌지부의 일측에는 제 2 돌기가 형성된 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 클러치 액추에이터에 있어서, 상기 볼스크류 샤프트의 양단은 샤프트베어링이 각각 구비되어 상기 볼스크류 샤프트를 지지하고, 상기 일측에 구비된 샤프트베어링과 상기 볼스크류 너트 사이에는 어시스트스프링이 구비되어 상기 볼스크류 너트의 이동을 어시스트하는 것도 가능하다.
이에 대한 보다 자세한 내용은 이후 도면 등을 통해 설명한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 클러치 액추에이터에 의하면, 레버부가 힌지부를 통해 구동력을 전달하여 작은 구동력으로 큰 구동력을 얻을 수 있고 힌지부를 구비하여 레버부의 크기를 감소시켜 컴팩트한 디자인을 구현할 수 있으며, 전력이 차단되어도 셀프 오프닝기능으로 클러치를 해제함으로써, 오작동을 방지하고 부품의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 차량용 클러치 액추에이터의 상부사시도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 차량용 클러치 액추에이터의 하부사시도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 차량용 클러치 액추에이터의 정단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 클러치 액추에이터(100)는 내부에 수납부(111)가 구비된 하우징(110), 상기 하우징(110)과 결합되고 회전력을 발생시키는 전동수단(113), 상기 수납부(111)에 수납되어 상기 전동수단(113)의 일측에 결합되고 상기 전동수단(113)의 회전력을 변환시켜 직선왕복운동의 구동력을 전달하는 동력변환부(120), 상기 동력변환부(120)와 일측 끝단이 결합되고 타측 끝단에 상기 동력변환부(120)의 직선운동을 전달하도록 구비된 레버부(130), 상기 레버부(130)의 타측끝단과 결합되고 상기 레버부(130)에 의해 회전가능하도록 구비된 힌지부(140), 상기 힌지부(140)와 결합되고 상기 힌지부(140)의 회전에 의해 직선왕복운동을 수행하는 동력전달부재(150), 상기 동력전달부재(150)의 타측과 결합되어 직선왕복운동을 전달받도록 구비된 작동로드부(160)를 포함한다.
내부에 수납부(111)가 구비된 하우징(110)의 일측에는 외부로부터 전력을 인가받아 구동력을 발생시키는 전동수단(113)이 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 전동수단(113)은 바람직하게는 전기모터로 구성되고 외부로부터 전력을 인가받아 구동력을 발생시킨다. 이때, 상기 전기모터의 일측은 상기 하우징(110)과 결합되고 상기 전기모터의 구동축은 상기 하우징(110)의 내부로 삽입되어 구동력을 전달한다. 상기 하우징(110)은 좌측 및 우측이 동일한 형상으로 형성되나 본 발명에서는 식별의 용이함을 위해 일측의 하우징(110)만 표현하기로 한다.
전동수단(113)의 일측은 동력변환부(120)와 결합되어 동력을 전달한다.
보다 상세하게는, 상기 전동수단(113)의 일측 끝단은 상기 동력변환부(120)의 일측 끝단과 결합되고 상기 동력변환부(120)는 상기 전동수단(113)의 구동력을 전달받아 타측 끝단으로 구동력을 전달한다. 이때, 상기 동력변환부(120)는 볼스크류 샤프트(122) 및 볼스크류 너트(121)로 구성될 수 있다. 상기 전동수단(113)의 구동축은 상기 볼스크류 샤프트(122)의 일측 끝단과 결합되어 함께 회전하고 상기 볼스크류 샤프트(122)와 결합된 볼스크류 너트(121)는 상기 볼스크류 샤프트(122)의 회전에 따라 축방향으로 이동이 가능하게 된다. 즉, 상기 전동수단(113)의 회전운동을 상기 볼스크류 샤프트(122)로 전달하고 상기 볼스크류 샤프트(122)의 회전운동이 상기 볼스크류 너트(121)에서 직선운동으로 변환되는 구조이다.
이때, 상기 볼스크류 샤프트(122)를 지지하도록 양끝단에는 샤프트베어링(162, 163)이 구비된다. 이는 상기 볼스크류 샤프트(122)의 회전운동시에도 안정적으로 지지하여 구동력을 원하는 만큼 배가시킬 수 있다. 또한, 양끝단 샤프트베어링(162, 163) 중 일측에는 상기 볼스크류 너트(121)를 샤프트베어링(162, 163)으로부터 지지하도록 상기 볼스크류 샤프트(122)에 끼워져서 상기 샤프트베어링(162, 163)과 볼스크 너트의 사이에 배치된 어시스트스프링(161)이 구비된다. 상기 어시스트스프링(161)은 상기 볼스크류 너트(121)가 일측으로 이동되도록 어시스트함으로써, 볼스크류 너트(121)가 작은힘으로도 쉽게 이동가능하도록 할 수 있고, 작은용량의 모터를 사용하는 것도 가능하다. 또한, 상기 볼스크류 너트(121)가 일정시간동안 일측으로 이동된 위치를 유지하여도 상기 어시스트스프링(161)이 안정적으로 상기 볼스크류 너트(121)를 지지할 수 있다.
볼스크류 너트(121)에는 레버부(130)가 결합되고 상기 볼스크류 너트(121)의 움직임에 따라 상기 레버부(130)가 원호를 그리며 회전된다.
보다 상세하게는, 상기 볼스크류 너트(121)에는 체결부(도시되지 않음)가 형성되고, 원기둥형상으로 형성된 상기 레버부(130)의 일측 끝단에는 상기 체결부(도시되지 않음)와 결합되도록 끝단이 나누어져 상기 볼스크류 너트(121)의 측면을 감싸며 상기 체결부(도시되지 않음)와 체결되는 결합부(131)가 형성된다. 이러한 결합구조는 상기 볼스크류 너트(121)와 상기 레버부(130)가 안정적으로 결합되어 상기 레버부(130)가 상기 결합홀(132)을 중심축으로 삼아 회전가능하다면 결합구조는 크게 제한되지 않으나, 바람직하게는 상기 체결부(도시되지 않음) 및 결합홀(132)을 관통하는 핀(133)에 의해서 결합되는 구조이다. 따라서, 상기 전동수단(113)으로부터 구동력을 전달받아 직선왕복운동되는 볼스크류 너트(121)는 상기 체결부(도시되지 않음) 및 결합홀(132)의 결합을 통해 레버부(130)에 구동력을 전달하고 상기 레버부(130)는 원호를 그리며 회전하게 된다. 즉, 상기 볼스크류 너트(121)가 일측으로 이동되면 상기 레버부(130)는 상기 결합홀(132)을 축으로 삼아 회전되며 일측으로 이동되고, 상기 볼스크류 너트(121)가 타측으로 이동되면 상기 레버부(130)는 상기 결합홀(132)을 축으로 삼아 회전되며 타측으로 이동된다.
한편, 레버부(130)의 타측에는 힌지부(140)가 결합되고 상기 레버부(130)의 이동에 따라 상기 힌지부(140)는 동력전달부재(150)를 직선왕복운동시킬 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 레버부(130)의 타측에는 두개의 판상형상의 회전부재(141)가 상기 레버부(130)의 양측면에 배치되고 상기 회전부재(141)의 사이에는 상기 레버부(130)의 이동에 따라 상기 힌지부(140)를 이동시키도록 상기 레버부(130)의 이동방향으로 양측면을 지지하는 원기둥형상의 지지부(144, 145)가 형성된다. 즉, 상기 레버부(130)의 타측은 사각기둥형상으로 형성되고 상기 볼스크류 너트(121)의 직선이동방향의 양측에는 지지부(144, 145)가 각각 지지하고 나머지 양측면에는 회전부재(141)에 의해서 감싸진다. 따라서, 상기 레버부(130)가 원호를 그리며 일측 또는 타측으로 이동시 상기 지지부(144, 145)에 의해서 상기 힌지부(140)도 일측 또는 타측으로 이동가능하게 된다. 이때, 상기 힌지부(140)의 외측면에는 제 1 돌기(142)가 형성되어 상기 동력전달부재(150)와 결합되고 상기 제 1 돌기(142)와 대응하여 상기 동력전달부재(150)의 일측에는 장공형상의 제 1 가이드부(151)가 형성된다. 따라서, 상기 레버부(130)가 일측으로 이동되면 상기 제 1 가이드부(151)를 따라 상기 힌지부(140)가 슬라이드 이동된다. 또한, 상기 제 1 가이드부(151)와 수직으로 지면을 향해 장공형상의 제 2 가이드부(152)가 돌출형성된다. 이때, 상기 제 2 가이드부(152)와 대응하여 상기 힌지부(140)의 외측면에는 제 2 돌기(143)가 형성되고 상기 힌지부(140)가 이동시 상기 제 2 가이드부(152)에 의해 상기 동력전달부재(150)가 직선왕복운동을 수행하게 된다. 즉, 상기 지지부(144, 145)에 의해서 상기 레버부(130)의 타측을 축으로 상기 힌지부(140)가 회전되면 상기 제 1 돌기(142)가 제 1 가이드부(151)를 따라 슬라이드 이동되고, 상기 제 2 돌기(143)가 제 2 가이드부(152)를 따라 슬라이드 이동되며 상기 동력전달부재(150)를 일측 또는 타측으로 이동시키는 구조이다. 이러한 동력전달부재(150)는 상기 힌지부(140)로부터 용이하게 구동력을 전달받을 수 있다면 일측에만 구비될 수 있으며 상기 힌지부(140)의 양측면에 각각 구비되어 상기 힌지부(140)로부터 구동력을 전달받는 구조일 수 있다. 또한, 상기 지지부(144, 145)에 의해서 상기 힌지부(140)에 구동력을 전달하는 상기 레버부(130)는 레버부(130)의 길이에 따라 지렛대의 원리를 이용하여 작은 모터의 용량으로도 큰 구동력을 얻을 수 있는 구조이다.
동력전달부재(150)의 타측에는 작동로드부(160)가 결합되고 상기 동력전달부재(150)의 이동에 따라 직선왕복운동을 수행한다. 이때, 상기 동력전달부재(150)의 직선왕복운동을 용이하게 수행하기 위해 하우징(110)의 내면에는 슬라이드홈(112)이 구비되고 상기 슬라이드홈(112)을 따라 이동가능하도록 상기 동력전달부재(150)의 측면에는 슬라이드베어링(164)이 구비될 수 있다. 상기 슬라이드베어링(164)은 상기 동력전달부재(150)의 직선왕복운동시 마찰을 감소시켜 동력손실을 예방할 수 있다. 또한, 상기 작동로드부(160)의 일측에는 클러치의 마모에 따른 작동불량을 예방하도록 마모보상부(170)가 구비된 구조일 수 있다. 따라서, 클러치 디스크의 마모 발생시 이를 보상하여 클러치의 작동을 원할하게 수행하도록 할 수 있다.
한편, 상기 작동로드부(160)는 동력전달부재(150)의 동작에 따라 직선왕복운동을 수행하고 상기 작동로드부(160)의 끝단은 클러치의 레버를 조작하여 체결 또는 해제되도록 한다. 이때, 상기 전동수단(113)으로부터 공급되던 전류가 차단되면 상기 클러치의 레버를 조작하던 작동로드부(160)의 동력이 감소되고 클러치 내부로부터의 반력에 의해 작동로드부(160)에 힘이 가해지고 상기 볼스크류 너트(121)가 볼스크류 샤프트(122)를 회전시켜 일측으로 이동되면서 상기 클러치가 자동적으로 해제되고 동력전달이 차단됨으로써, 차량의 안전을 확보할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
100 : 차량용 클러치 액추에이터 110 : 하우징
111 : 수납부 112 : 슬라이드홈
113 : 전동수단 120 : 동력변환부
121 : 볼스크류 너트 122 : 볼스크류 샤프트
130 : 레버부 131 : 결합부
132 : 결합홀 133 : 핀
140 : 힌지부 141 : 회전부재
142 : 제 1 돌기 143 : 제 2 돌기
144, 145 : 지지부 150 : 동력전달부재
151 : 제 1 가이드부 152 : 제 2 가이드부
160 : 작동로드부 161 : 어시스트스프링
162, 163 : 샤프트베어링 164 : 슬라이드베어링
170 : 마모보상부

Claims (7)

  1. 내부에 수납부가 구비된 하우징;
    상기 하우징과 결합되고 회전력을 발생시키는 전동수단;
    상기 수납부에 수납되어 상기 전동수단의 일측에 결합되고 상기 전동수단의 회전력을 변환시켜 왕복직선운동의 구동력을 전달하는 동력변환부;
    상기 동력변환부와 일측 끝단이 결합되고 타측 끝단에 상기 동력변환부의 직선운동을 전달하도록 구비된 레버부;
    상기 레버부의 타측끝단과 결합되고 상기 레버부에 의해 회전가능하도록 구비된 힌지부;
    상기 힌지부와 결합되고 상기 힌지부의 회전에 의해 직선왕복운동을 수행하는 동력전달부재;
    상기 동력전달부재의 타측과 결합되어 직선왕복운동을 전달받도록 구비된 작동로드부;를 포함하고,
    상기 힌지부는 두 개의 판상 형상의 회전부재가 상기 레버부의 양측면에 배치되고 상기 회전부재의 사이에는 상기 레버부를 그 이동 방향으로 지지하여 상기 레버부의 왕복회전운동을 상기 힌지부로 전달하는 한 쌍의 지지부가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 액추에이터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 동력변환부는 볼스크류 너트와 볼스크류 샤프트로 구성되고, 상기 전동수단의 회전에 따라 상기 볼스크류 샤프트가 회전하며 상기 볼스크류 너트가 상기 볼스크류 샤프트를 축으로 직선왕복운동되는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 액추에이터.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 레버부의 일측은 상기 볼스크류 너트와 체결되도록 끝단에 체결부가 형성되고, 상기 볼스크류 너트의 직선운동에 따라 상기 체결부를 축으로 원호를 그리며 왕복회전운동되어 상기 힌지부에 구동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 액추에이터.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 힌지부의 외측면에는 긴판상형상의 상기 동력전달부재와 결합되도록 제 1 돌기가 형성되고, 상기 제 1 돌기가 결합되어 슬라이드 이동가능하도록 상기 동력전달부재의 일측에는 장공형상의 제 1 가이드부가 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 액추에이터.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 가이드부로부터 수직으로 지면을 향해 돌출된 장공형상의 제 2 가이드부가 구비되고, 상기 제 2 가이드부와 결합되어 슬라이드 이동되며 상기 동력전달부재를 직선왕복운동시키도록 상기 힌지부의 일측에는 제 2 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 액추에이터.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 볼스크류 샤프트의 양단은 샤프트베어링이 각각 구비되어 상기 볼스크류 샤프트를 지지하고, 상기 일측에 구비된 샤프트베어링과 상기 볼스크류 너트 사이에는 어시스트스프링이 구비되어 상기 볼스크류 너트의 이동을 어시스트하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 액추에이터.
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