KR19980019035A - 전기모터 액츄에이터와 가압유체 오버라이드를 가지는 차량 자동 클러치용 액츄에이터 시스템(actuator system for vehicular automated clutches with electric motor actuator and pressurized override) - Google Patents
전기모터 액츄에이터와 가압유체 오버라이드를 가지는 차량 자동 클러치용 액츄에이터 시스템(actuator system for vehicular automated clutches with electric motor actuator and pressurized override) Download PDFInfo
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Abstract
자동화된 차량용 마스터 클러치(C)의 결합과 분리를 제어하기 위한 액츄에이터 시스템(31)에 관한 것이다. 시스템은 클러치를 정밀하게 위치시키기 위한 전기모터(86)로 제어되는 액츄에이터(62)와 전기모터로 작동되는 액츄에이터를 위치시키는 것에 상관없이 클러치를 급속히 분리시키기 위한 기압으로 제어되는 오버라이드 액츄에이터(54)를 포함한다. 전기모터로 제어되는 액츄에이터와 기압으로 제어되는 오버라이드 액츄에이터는 시스템 제어유닛(31)으로부터의 명령 출력신호에 따라 작동한다.
Description
본 발명은 차량 자동클러치를 제어하기 위한 액츄에이터 시스템에 관한 것으로, 특히 전기모터-제어되는 액츄에이터를 사용하고, 또한 정밀한 제어를 필요로하지 않는 급속한 클러치운동을 이루기 위한 가압유체로 작동되는 오버라이드 매카니즘을 가지는 액츄에이터 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 바람직한실시예는 차량 발진상태 동안 필요한, 클러치의 엄밀한 위치조정을 위한 전기모터로 제어되는 볼나사 매카니즘을 가지고, 또한 완전히 분리된 위치에서 터치 포인트또는 초기결합의 포인트로 클러치를 이동시키거나 및/또는 클러치를 급속히 분리시키기 위한 솔레노이드로 제어되는 기압 오버라이드 액츄에이터를 가지는 건판 차량마스터 클러치용 액츄에이터 시스템에 관한 것이다.
자동 차량 마스터 클러치와 이를 위한 제어장치와 액츄에이터는, 여기에서참조로 사용되는 미국특허 제4,650,056 ; 4,638,898 ; 4,671,394 ; 4,712,658 ;4,852,419;4,874,070;5,293,316;5,314,050;5,337,868 및 5,337,874호에서알 수 있는 바와 같이 선행기술에서 공지되었다. 자동 클러치는 수동 및/또는완전히 또는 부분적으로 자동화된 전동장치와 사용될 수 있고, 그리고 여기서 참조로 활용되는 미국특허 제4,081,065;4,361,060 및 4,648,290호를 참조하여 알 수있는 바와 같이 동적인 변속 및/또는 차량 발진(즉 시동-에서-정지)동작을 위해 사용될 수 있다. 공지된 바와 같이, 차량 발진 및 미세 이동 동작은 동적인 변속 동작 동안 필요한 것 보다 더 엄밀한 클러치 제어를 필요로 한다.
전형적으로, 선행기술 장치는 한 방향으로 이동하여 결합이 이루어지게 하고그리고 반대 방향으로 이동하여 제어된 클러치의 분리가 이루어지게 하는 클러치제어부재를 포함하였다.
선행기술 클러치 액츄에이터 매카니즘은 일반적으로 만족스러웠지만, 동적인 분리 및/또는 터치 포인트로 이동을 위해 필요한 급속한 액츄에이터 운동과 미세이동 및 시동-에서-정지 동작을 위해 필요한 정밀한 미세 제어 둘다를 얻기가 어려웠기 때문에 선행기술 클러치 액츄에이터 매카니즘은 개선되어 왔다. 종종 볼나사 또는 볼램프 매카니즘과 결합되는 전기모터를 기초로 한 액츄에이터는 미세제어를 제공하였지만, 분리와 터치 포인트로 급속한 이동에 대해 어느 정도 느렸고 그리고 미세 및 보통 밸빙을 사용할 때에도 기압 제어는 만족스로운 속도를 제공하였지만, 이들은 특정한 상황에서의 필요에 따라 제어될 수 없었다.
본 발명에 따라, 선행기술의 단점은 클러치 제어부재의 연결 및 분리를 제어하기 위한 전기모터로 작동되는 액츄에이터 및 전기모터로 작동되는 액츄에이터를오버라이드하기에 적합하고, 또한 전기모터로 작동하는 액츄에이터에 의해 설정된위치에 대해 분리방향으로 클러치 제어부재의 이동을 제어하는 유체로 작동되는 오버라이드를 포함하는 건판 마찰클러치와 같은 차량 자동 마스터 클러치용 액츄에이터 시스템을 제공함으로써 최소화되거나 또는 극복될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 자동화된 차량용 마스터 클러치를 위한 새롭고 개선된 액츄에이터 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 이 목적과 다른 목적들은 첨부도면과 함께 이루어진 바람직한 실시예의 설명을 읽음으로써 보다 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 클러치 액츄에이터 시스템을 사용하는 자동 기계 전동시스템의 개략도.
도 2는 본 발명의 자동 클러치 액츄에이터 시스템의 개략도.
도 3은 도 1의 시스템의 결합된 전기모터 액츄에이터와 가압된 유체-액츄에이터된 오버라이드 액츄에이터 작동매카니즘의 개략도.
본 발명의 클러치 액츄에이터 시스템을 사용하기에 적합한 특정 유형의 자동화된 차량용 기계 전동시스템(10)이 도 1에 개략적으로 설명된다. 완전히 및부분적으로 자동화된 기계 전동시스템은 여기서 참조로 활용되는 미국특허 제4,361,060;4,648,290 및 5,136,897호에서 알 수 있는 바와 같이, 선행기술에 잘 공지되어 있다.
자동화된 차량용 기계 전동시스템(10)은 마찰 마스터 클러치(C)와 같은 커플링을 통해 잘 공지된 디젤엔진과 같은 연료로 제어되는 엔진(E)에 의해 구동되는자동화된 다단, 변속기어 전동장치(11)를 포함한다. 자동화된 전동장치(11)의출력은 선행기술에서 잘 공지된 바와 같이, 구동축의 차동장치, 동력분배 케이스등과 같은 적절한 차량부품에 대한 연결부분을 구동시키기에 적합한 출력샤프트(12)이다.
엔진(E)의 크랭크샤프트(20)는 전동장치(11)의 입 력샤프트(16)를 구동시 키 기위한 구동판(22)에 마찰적으로 결합될 수 있는, 마스터 마찰클러치(C)의 구동판(18)을 구동시킨다.
상기 언급된 전동부품들은 아래에서 간략하게 설명되는 여러 장치에 의해 작동되거나 또는 감시된다. 운전자에 의해 제어되는 스로틀 장치(THL)가 운전자설정 위치를 감지하는 스로틀 위치 또는 스로틀 개방 감시 조립체(21), 엔진((E)에 공급되는 연료의 양을 제어하는 연료 제어장치(23) , 엔진의 회전속도(ES)를 감지하는 엔진 속도센서(25), 마스터 클러치(C)를 연결 및 분리시키고 또한 클러치에 상태에 대한 정보를 제공할 수 있는 클러치 조작기(27), 입력샤프트(16)의 회전속도(IS)를 감지하기 위한 입력샤프트 속도센서(28), 기어의 중립 및/또는 현재 연결된 기어비를 나타내는 신호를 제공하도록 및/또는 전동장치(11)를 선택된 목표 기어비로 변속시키기에 적합한 전동장치 조작기(29), 및 출력샤프트(12)의 회전속도(0S)를 감지하기 위한 출력샤프트 속도센서(30)를 포함한다.
상기 언급된 장치는 중앙 프로세싱유닛 또는 전자 프로세싱유닛(31)으로 정보를 공급하거나 또는 중앙 프로세싱유닛 또는 전자 프로세싱유닛으로부터 명령신호를 받는다. 중앙 프로세싱유닛(31)은 아날로그 및/또는 디지탈 전기 계산 및논리회로를 포함할 수 있다. 바람직하게, 중앙 프로세싱유닛은 여기에서 참조로 활용되는 미국특허 제4,595,986호를 참조함으로써 알 수 있는 바와 같이, 마이크로프로세서가 될 수 있다. 중앙 프로세싱유닛(31)은 또한 현재 결합된 기어비에서 단일 또는 다단 하강변위 선택하기 위해 상승변위(US) 또는 하강변위(DS)방향으로 선택적으로 이동될 수 있는, 수동으로 조작되는 변속레버(34)를 포함하는변속제어 조립체(33)로부터 정보를 수신하게 된다. 선택적으로, 변속제어 조립체(33)는 보다 표준적인 P-R-N-D-L''유형일 수 있다.
상기에서 기술된 유형의 구동부품과 이의 제어기는 여기에서 참조로 활용되는 미국특허 제4,595,786;4,576,065 및 4,445,393호를 참조하면 보다 상세히 이해될 것이다. 센서들은 센서에 의해 감지된 변수에 비례하여 아날로그 또는 디지탈신호를 발생시키기 위한 공지된 유형의 구성일 수 있다. 비슷하게, 조작기(23 및 29)는 중앙 프로세싱유닛(31)으로부터의 명령 출력신호에 응해 동작을 실행하는 공지된 전기, 수압, 기압 또는 전자-기압형 일 수 있다.
본 발명의 클러치 액츄에이터 시스템(27)은 도 2와 3에 개략적으로 도시된다· 간략하게, 클러치 액츄에이터 시스템(27)은 ECU(31)로부터 명령 출력신호를 수신하여 마스터 마찰클러치(C)의 결합과 분리를 제어한다. 클러치 액츄에이터 시스템(27)은 클러치(C)의 분리를 일으키기 위해 좌방(D)으로 이동가능하고또한 클러치(C)의 결합을 일으키기 위해 우방(E)으로 이동가능한 클러치 제어부재(42)를 가지는 클러치 액츄에이터 기계장치(40)를 포함한다. 간략하게, 제어부재(42)는 공지된 방식으로 피벗 포인트(46)에서 피벗되고 그리고 클러치 이완베어링(48)과 맞물리는 피벗된 클러치 이완레버(44)를 통해 작동된다. 비록 본 발명이 적적한 재구성으로 소위 푸쉬형 클러치와 관련해 설명된다 하더라도, 본 발명은 풀형 클러치에 동등하게 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 클러치 제어 기계장치(40)는 클러치 제어부재(42)에 축방향으로 고정된 확대된 피스톤(54)을 활주되게, 밀봉되게 수용하는 확대된 구경(52)을 가지는 하우징(50)내에 수용된다. 확대된 피스톤(54)은 피스톤면(56)과 확대된 구경(52)에 의해 한정된 챔버(58)내 유압에 대해 노출된 피스톤면(56)을 포함한다. 하우징은 또한 작은 직경의 피스톤(62)을 활주되게, 밀봉되게 수용하는소구경(60)을 포함한다. 작은 피스톤(62)은 소구경(60)과 피스톤면(64)에 의해 한정된 챔버(66)내 유압에 노출된 우방으로 향하는 면(64)을 가진다. 소직경의 피스톤(62)은 확대된 직경의 피스톤(54)의 우방면과 접경 결합을 위한 좌방으로 향하는 면(66)을 가진다. 피스톤(54 및 62)은 하우징(50)내에서 축방향으로 독립적으로 이동될 수 있다. 압축스프링(68)은 피스톤(54)과 제어부재(42)가 소직경이 피스톤(62)과 결합하도록 이를 우방으로 탄성적으로 편의시킨다.
피스톤챔버(58)는 선택적으로 가압 및 배출되는 기압도관(70)에 연결되는 반면, 피스톤챔버(66)는 가압된 수압원에 도관(72)으로 연결된다. 알 수 있는 바와 같이, 피스톤(62)의 좌측 축방향 운동은 상응하는 피스톤(54)과 제어부재(42)의운동이 되게 된다. 수압체의 비압축성으로 인해, 피스톤(54)과 제어부재(42)의우측 축방향 운동은 소직경의 피스톤(62)의 면(66)과의 접촉부에 의해 허용되는 위치로 제한된다. 그러나, 챔버(58)를 가압하여 스프링(68)의 우방 편의력을 극복하기에 충분한 힘으로 발전시키면, 피스톤(54)과 제어부재(42)는 피스톤(62)에 대해 좌방으로 이동하게 되고 그리고, 챔버(58)의 압력을 배출시키면, 스프링(68)의 편의력에 의해 우방으로 복귀하여 피스톤(62)과 접촉하게 된다.
도 2에서 설명되고 그리고 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 챔버(66)의 가압과, 이에 따른 피스톤(62)의 위치는 전기모터의 제어된 회전에 의해 제어되는 반면, 챔버(58)의 가압과 그리고 이에 따른 피스톤(54)과 제어부재(42)의 좌측 측방향 위치는 하나 또는 그 이상의 솔레노이드로 제어되는 기압밸브에 의해제어된다. 수압도관(70)은 저수통(76)에 대한 연결부를 가지고 또한 DC전기모터(86)에 의해 시계방향으로, 그리고 반시계방향으로 선택적으로 회전되는 볼나사(84)에 부착되는 볼너트(82)에 의해 피벗되게 위치되는, 피벗된 수압피스톤 레버(80)에 의해 축방향으로 위치된 수압피스톤(78)을 가지는 표준 수압 마스터 실린더(74)에 연결된다. DC전기모터는 ECU(31)로부터의 출력신호의 명령하에서 선택적으로 작동된다. 볼나사와 볼램프 기계장치는 선행기술에서 잘 공지되었고,그리고 볼나사의 회전에 응해 축방향으로 이동가능한 볼너트를 포함한다. 베어링 볼들은 마찰을 최소화하고 그리고 부하를 전달하기 위해 상호연결된 나사에사용된다. 볼나사와 볼램프 기계장치는 여기에서 참조로 활용되는 미국특허 제4,981,202;4,966,267 및 5,528,950호를 참조함으로써 보다 상세히 알 수 있을 것이다. 따라서, 볼나사는 차턍의 발진 및/또는 미소동작 동안 바람직한 바와 같은, 클러치 제어부재(42)의 분리(D) 및 결합(디위치로 작은 괴스톤(62)의 축방향위치의 미세제어를 제공하게 된다.
피스톤챔버(58)를 선택적으로 가압 및/또는 배출하기 위한 도관의 가압 및/또는 배출은 차량에 적재된 압측기로부터의 여과되고 조절된 공기와 같은 가압된 공기원(92)에 연결된, 솔레노이드로 제어되는 밸브조립체(90)에 의해 제어된다.
솔레노이드로 제어되는 밸브조립체(90)는 또한 ECU(31)로부터의 명령 출력신호에 응해 동작한다.
비록 전기모터 볼나사 기계장치가 수압액츄에이터를 통해 피스톤(62)을 위치시키는 것으로 설명되었다 하더라도, 피스톤(62)은 기계적인 연계를 통한 볼너트 또는 볼너트에 의해 선택적으로 직접 축방향으로 위치되는 부재로 대체될 수 있다.
따라서, 클러치를 정밀하게 위치시키는 것은 모터(86)의 제어와 볼나사 기계장치를 통해 수압적으로 작동하는 실린더(62)에 의해 이루어지는 반면, 클러치의급속한 분리를 필요로 하는 경우에, 솔레노이드 밸브조립체(90)의 제어하에서 도관(72)의 가압과 그리고 이에 따른 피스톤챔버(58)의 가압은 작은 실린더(62)의 위치에 상관없이 클러치의 급속한 분리에 의해 이루어지게 된다. 바람직하게는, 챔버(58)를 가압시킴으로써 클러치를 분리하는 경우에, 피스톤(62)이 터치포인트 또는 초기 결합의 포인트쪽으로, 우측으로 이동되도록 하여 이에 의해, 클러치(C)의 재결합이 바람직할 때에는 전기모터와 볼나사 기계장치가 사용되어 마스터 클러치(C)의 정확한 재결합이 이루어지게 하는 때와, 초기 결합의 포인트에서 피스톤(54)이 피스톤(62)과 결합되기 전까지 챔버(72)의 방출이 스프링(68)이 피스톤(54)을우측으로 이동시키게 하도록 ECU는 챔버(66)내에 수압의 양을 조절하도록 DC모터와 볼나사 기계장치를 명령한다.
따라서, 마스터 클러치 액츄에이터 시스템은 차량의 발진과 미소동작 동안 필요에 따라 마스터 클러치의 정밀한 제어를 허용하는 자동화된 마스터 클러치를 위해 제공되는 한편, 필요할 때 마스터 클러치의 급속한 분리를 허용하고 그리고 마스터 클러치의 재결합 동작 동안 초기 결합의 포인트로 마스터 클러치의 급속한 복귀를 허용한다는 것을 알 수 있다.
비록 본 발명이 특정한 정도까지 기술되었지만, 바람직한 실시예의 설명은예로서만 주어지고, 그리고 다양한 면경과 수정이 본 발명의 사상과 범위를 이탈함이 없이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
Claims (14)
- 자동화된 차량 마스터 클러치용 클러치 액츄에이터 시스템에 있어서, 시스템은:상기 클러치가 결합되게 하도록 상기 제1축방향으로 이동될 수 있고 또한 상기 클러치가 분리되게 하도록 상기 제1축방향에 반대인 제2축방향으로 이동될 수있는 클러치 제어부재 ;상기 제어부재와 함게 축방향으로 이동가능한 제1피스톤을 활주되게 및 밀봉되게 수용하고 또한 가압이 되게 되면 상기 제1피스톤을 상기 제2축방향으로 이동시키도록 작동하는 선택적으로 가압 및 배출되는 제1챔버를 상기 제1피스톤과 함께 형성하는 제1실린더를 형성하는 액츄에이터 하우징 ;제2측방향으로 이동할 시에 상기 제1피스톤과 접경할 수 있고, 상기 제1피스톤과는 독립적으로 상기 하우징내에서 축방향으로 이동할 수 있는 전기모터로 작동되는 장치;및상기 제1피스톤을 상기 제1방향으로 탄성적으로 편의시켜 상기 전기모터로작동되는 장치와 접촉시키게 하기 위한 바이어싱수단을 포함하는 것이 특징인 클러치 액츄에이터 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1챔버를 선택적으로 가입 및 배출시키기 위한 가압된 유체원에 연결된 제어 밸브조립체;상기 전기모터로 작동되는 장치를 축방향으로 선택적으로 위치시키기 위한전기모터;및상기 제어 밸브조립체와 상기 전기모터를 제어하기 위한 제어유닛을 더 포함하는 것이 특징인 시스템.
- 청구항 2에 있어서, 상기 가압된 유체는 압축된 공기인 것이 특징인 시스템.
- 청구항 3에 있어서, 상기 제어유닛은 마이크로 프로세서 제어기인 것이 특징인 시스템.
- 청구항 3에 있어서, 상기 전기모터로 작동되는 장치는 상기 하우징에 형성된제2구경에 활주되게, 밀봉되게 수용되는 제2피스톤이고, 상기 제2피스톤과 제2구경은 제2챔버를 형성하고, 제2챔버의 가압은 상기 제2피스톤이 상기 제2축방향으로이동되도록 작용하며, 상기 제2챔버는 상기 전기모터에 의해 제어되는 가압된 액체원에 연결되는 것이 특징인 시스템.
- 청구항 5에 있어서, 상기 액체는 가압된 수압유체인 것이 특징인 시스템.
- 청구항 6에 있어서, 상기 전기모터는 볼나사와 볼너트를 포함하는 기계장치로 상기 수압유체원을 제어하는 것이 특징인 시스템.
- 청구항 5에 있어서, 상기 제2구경은 상기 제1구경과 동축이고, 상기 제2구경은 상기 제1구경 보다 작은 내부직경을 가지는 것이 특징인 시스템.
- 청구항 5에 있어서, 상기 바이어싱수단은 압축스프링인 것이 특징인 시스템.
- 클러치를 정확하게 위치시키기 위한 전기모터(86)로 제어되는 기계장치(80,82,78,62)와 전기모터로 제어되는 기계장치의 위치와는 상관없이 클러치를 급속히 분리시키기 위한 솔레노이드 밸브(90)로 제어되는 오버라이드 기계장치(70,58,54)를 포함하는 것이 특징인 자동화된 차량 마스터 클러치(C)용 액츄에이터 시스템(10) .
- 청구항 10에 있어서, 상기 전기모터로 제어되는 기계장치는 전기모터(86)에의해 회전되는 볼나사(84)를 포함하는 볼나사 기계장치(82,84)를 포함하는 것이특징인 시스템.
- 청구항 11에 있어서, 상기 볼나사 기계장치는 상기 클러치를 위치시키는 것을 제어하기 위한 수압 피스톤(62)을 작동시키는 것이 특징인 시스템.
- 청구항 12에 있어서, 상기 오버라이드 기계장치는 선택적으로 가압 및 배출된 챔버(58)내 유압에 노출된 기압으로 작동되는 피스톤(54)를 포함하는 것이 특징인 시스템.
- 청구항 13에 있어서, 상기 전기모터와 상기 챔버의 가압을 제어하기 위한 마이크로프로세서 제어기(31)를 포함하는 것이 특징인 시스템.
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