KR19980024557A - 클러치배력장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 오버슈트의 현상을 회피하여 릴레이피스톤의 진동, 액계의 맥동의 발생을 방지하고, 페달필링을 개량하는 것을 목적으로 한다. 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 파워실린더(34)의 작동압실(45)에 대하여 에어통로를 통하여 압축에어를 개변상태에서 공급하는 동작과 폐변상태에서 차단하는 동작을 선택적으로 행하는 릴레이부(36)를 갖추어, 에어통로에는 릴레이부(36)의 변압실(61)을 파이프(49)에 연통시키는 오리피스(48)를 마련하고, 그 오리피스(48)의 통로면적을 클러치페달의 답력이 무겁게 되지 않은 범위내에서 필요최소한의 크기로 하고, 릴레이부(36)를 형성하는 하우징(33)에 오리피스(48)가 열려져 있다.

Description

클러치배력장치

제1도는 본 발명의 제1이 실시의 형태에 관한 클러치(clutch)배력장치를 나타낸 평면도이다.

제2도는 제1도에 나타낸 클러치배력장치의 종단면도이다.

제3도는 본 발명의 실시의 형태에 관한 클러치 배력장치를 채용하여, 횡축에 경과시간(ms)을 취하여 스트로크(stroke) S(mm)에 대한, 에어(air)압 AP (kg/㎠), 액압 LP(kg/㎠) 및 답력(踏力) F(kg)의 변화의 일례를 나타낸 그래프(graph)이다.

제4도는 본 발명의 제2의 실시의 형태에 관한 클러치배력장치를 나타내는 평면도이다.

제5도는 본 발명의 제3의 실시의 형태에 관한 클러치배력장치를 나타내는 평면도이다.

제6도는 제5도의 클러치배력장치의 변형예를 나타내는 평면도이다.

제7도는 종래부터 실시되고 있는 클러치조작시스템(system)을 나타낸 개략 구성도이다.

제8도는 종래의 클러치배력장치를 나타낸 평면도이다.

제9도는 종래의 클러치배력장치이 릴레이(relay)부를 나타낸 부분종단면도이다.

제10도는 종래의 클러치배력장치의 결점설명용의 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

33... 하우징(housing)34... 파워실린더(power cylinder)

35... 하이드롤릭 실린더(hydrolic cylinder)

36... 릴레이부37... 밸브 바디

37a... 환상당접면37b... 압압수면(押壓受面)

38... 릴레이피스톤(relay piston)45... 작동압실(作動壓室)

48... 오리피스(orifice)(에어통로를 구성하는)

49... 파이프(pipe)(에어통로를 구성하는)

49a,49b... 조인트(joint)부60... 에어압력실

61... 변압실62... 유압실

68... 조임부78... 조임부재

본 발명은, 파워실린더의 작동압실에 대하여 에어통로를 통하여 압축에어를 공급·차단하는 동작을 선택적으로 행하는 릴레이부를 갖춘 클러치배력장치에 관한 것이다.

종래부터 알려져 있는 클러치조작시스템으로서는, 제7도에 나타내는 것이 있다. 이 조작시스템에서는, 클러치 페달(clutch pedal)(1)에 의하여 마스터실린더(master cylinder)(2)를 작동시켜, 그 마스터실린더(2)에서 공급되는 액압에 의하여 클러치배력장치(3)의 릴레이부(4)를 작동시킨다. 그리고, 공기저장통(5)에서 릴레이부(4)를 거쳐 연통구멍(H)(제8도 참조) 및 파이프(P)로 이루어지는 에어통로를 통하여 공급된 압축에어에 의해 파워실린더(6)의 피스톤(7)을 작동시켜서 이 피스톤(7)의 작동에 의하여 발생하는 배증(倍增)한 조작력으로 클러치조작용의 푸시 로드(push rod)(8)를 작동시킨다.

릴레이부(4)는, 제9도에 도시한 바와 같이, 밸브바디(9) 및 릴레이피스톤(10)에 의하여 하우징(11) 내가, 공기저장통(5)에 연통하는 에어압력실(12)과 파워실린더(6)에 연통하는 변압실(13)과, 마스터실린더(2)에 연통하는 액압실(14)로 이루어져 있다. 그리고, 이 릴레이부(4)에서는 마스터실린더(2)에서 액압실(14)로 압송된 액체에 의하여 릴레이피스톤(10)이 오른쪽으로 이동하여, 그 릴레이피스톤(10)이 밸브바디(9)에 당접하며, 또, 밸브바디(9)를 벌리게 한다. 밸브바디(9)의 벌림에 의해, 에어압실(12)에서 압축에어가 변압실(13)에 유입되고, 다시, 변압실(13)에서 파워실린더(6)에 공급된다.

이렇게하여, 변압실(13)내에 압축에어가 유입하면 그 변압실(13)내의 에어압이 증대하고, 그 압력은 릴레이피스톤(10)에 작용하여 압축스프링(15)의 부세력과 합쳐 릴레이피스톤(10)을 되돌린다. 그것에 따라 밸브바디(9)도 압축스프링(16)의 부세력 및 밸브바디(9)에 작용하는 공지저장통(5)의 에어압력에 의하여 좁혀진다. 여기서, 클러치 페달(1)의 답력이 해제되어 액압실(14)의 압력이 제거되면, 릴레이피스톤(10)은 변압실(13)의 에어압력 및 압축스프링(15)이 부세력에 의하여 제7도에 나타낸 상태까지 복귀한다. 이 상태에서는, 변압실(13)의 압축에어는 릴레이피스톤(10)의 배출통로(17)를 지나서 배출밸브(20)에서 외부로 배출된다.

그리고, 상기 연통구멍(H) 및 파이프(P)로 이루어지는 에어통로는, 응답성을 좋게 하기 위하여, 내경을 될 수 있는 한 크게 하여 조임 등이 없도록 설정되어 있다.

그러나, 종래의 클러치배력장치에서는, 에어통로의 내경이, 조임 등을 막고 응답성을 고려하여 될 수 있는 한 크게 설정되어 있기 때문에, 릴레이부(4)에서 공급·배출을 제어하여 개변상태(開弁狀態)와 페변상태(閉弁狀態)와의 전환을 할 때 및 부하의 변화에 대응할 때 필요이상으로 에어의 공급이나 배출을 하여버리는 오버슈트(over shoot) 현상이 나타난다. 제10도는 파워실린더(6)내의 파워피스톤 지름이 105mm, 에어통로의 지름이 6mm인 경우에 있어서, 횡축에 경과시간T(s)를 취하고, 오버슈트의 현상을 나타낸 그래프이다. 이 경우, 스트로크 S(mm)에 대하여, 에어압력AP(kg/㎠)의 변동에 따라 릴레이피스톤(10)이 호흥하여 진동하고 액압 LP(kg/㎠)의 맥동이 발생하여, 이 맥동이 마스터실린더(2)에서 클러치 페달(1)에 전달되어, 답력 F(kg)에 영향이 미쳐서 페달필링(pedal feeling)의 악화를 초래한다고 하는 결점이 있었다.

본 발명은, 이러한 종래의 결점을 감안하여 된 것으로서, 그 목적은, 오버슈트 현상을 회피하고 릴레이피스톤의 진동, 액계의 맥동의 발생을 방지하여, 페달필링을 양호하게 하는 것이 가능한 클러치배력장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 파워실린더의 작동압실에 대하여 에어통로를 통하여 압축에어를 개변상태에서 공급하는 동작과 폐변상태에서 차단하는 동작을 선택적으로 행하는 릴레이부를 갖춘 클러치배력장치에 있어서, 상기 에어통로에는 오리피스를 마련하여, 그 오리피스의 통로면적을 클러치페달의 답력이 무겁게 되지 않는 범위내에서 필요최소한의 크기로 하여 상기 릴레이부의 개변상태와 폐변상태와의 전환 동작 및 부하의 변화에 대응하는 동작을 원활하게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1의 실시의 형태에 관한 클러치배력장치에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 제1도는 본 발명의 제1의 실시의 형태에 관한 클러치배력장치를 나타낸 평면도, 제2도는 그 종단면도이다.

이 클러치배력장치는, 실린더쉘(cylinder shell)(30)을 붙인 제1의 블록(block)(31)과 제2의 블록(32)을 서로 조합함으로써 하우징(33)을 구성하며, 주로 실린더 셀(30)을 사용하여 형성한 파워실린더(34)와, 제1의 블록(31)을 가지고 형성한 하이드롤릭실린더(35)와, 제1의 블록(31) 및 제2의 블록(32)에 걸쳐 마련한 릴레이부(36)를 갖추고 있다.

파워실린더(34)는, 제1의 블록(31)에 붙인 원통형의 실린더셀(30)내에 슬라이드 자유롭게 수납된 파워피스톤(41)과, 이것의 중심에 붙인 피스톤로드(42)를 갖춰, 파워피스톤(41)이 실린더셀(30)내에 작동압실(45)과 대기압실(43)을 형성하여 이 파워피스톤(41)이 대기압실(43)에 배치한 압축스프링(44)에 의하여 화살표 a로 나타내는 방향으로 부세되어 있다.

그리고, 파워실린더(34)는, 작동압실(45)에 하우징(33)의 제1의 블록(31)에 마련한 오리피스(48)와 파이프(49)로 이루어지는 에어통로를 통하여 압축에어가 도입되면 파워피스톤(41)이 압축스프링(44)의 부세력에 저항하여 화살표 b로 나타내는 방향으로 왕동(往動)하여, 피스톤로드(42)로 하이드롤릭실린더(35)를 통해 푸시 로드(51)에 배증한 조작력을 전달하는 것이다.

하이드롤릭실린더(35)는, 제1의 블록(31)에 형성한 실린더구멍(31a)내에 배치한 하이드롤릭피스톤(50)을 갖추고 있다. 이 하이드롤릭피스톤(50)은, 일단이 파워피스톤(41)의 피스톤 로드(42)의 선단부에 당접하며, 타단이 푸시 로드(51)의 일단에 당접되어 있다. 그리고, 이 푸시 로드(51)의 타단은 도시하지 않은 클러치레버(clutch lever)에 연결되어 있다.

또한, 하이드롤릭실린더(35)는, 실린더구멍(31a)내에 피스톤로드(42)를 안내하는 가이드 부시(guide bush)(52)가 감합되어 있으며, 이 가이드 부시(52)의 양측에 실링(seal ring)(53a, 53b)를 배열 설치되어 있다. 가이드 부시(52)는, 누름링(54) 및 리테이닝 링(retainning ring)(55)에 의하여 왼쪽방향에의 이동이 규제됨과 동시에, 둘레벽에 복수의 통액(通液)구멍(56a)을 연 원통형의 스페이서(spacer)(56)에 의하여 오른쪽 방향에의 이동이 규제되고 있다.

하우징(33)의 제1의 블록(31)의 하단부에는, 유액포트(57)가 마련되어 있다. 이 유액포트(57)는, 하부통로(46)에 의하여 하이드롤릭실린더(35)의 액압실(58)에 접속되어 있고, 도시하지 않은 클러치 페달과 연동하는 마스터실린더의 유액이 공급되도록 되어 있다.

릴레이부(36)는, 밸브바디(37)와 릴레이피스톤(38)을 갖춰, 이들에 의하여 제1의 블록(31) 및 제2의 블록(32)내가 에어압력실(60)과 변압실(61)과 액압실(62)로 형성되어 있다. 에어압력실(60)은 도시하지 않은 공기저장통에, 변압실(61)은 오리피스(48) 및 외부에 배치한 파이프(49)를 통해 파워실린더(34)의 작동압실(45)에, 액압실(62)를 상부통로(47)를 통해 하이드롤릭실린더(35)의 액압실(58)에 각각 연통되어 있다.

또한, 릴레이부(36)는, 에어압실(60)내에 밸브바디(37)와 이것을 부세하는 압축스프링(64)을 갖춰, 에어압력실(60)의 개구단에 나사식으로 붙인 이음매부재(65)를 통해 에어압력실(60)이 공기저장통에 연통되어 있으며, 밸브바디(37)가 제2블록(32)에 마련되어 있는 밸브시트(32a)에서 떨어진 상태로 파워실린더(34)의 작동압실(45)에 압축에어를 공급하는 동작과 밸브바디(37)가 착좌(着座)한 상태에서 압축에어를 차단하는 동작을 선택적으로 행한다.

밸브바디(37)는, 탄성체(66)와 이것에 끼워붙인 리테이너(retainer)(67)로 이루어지는 포핏(poppet)형을 하고 있어, 탄성체(66)의 둘레를 따라 밸브시트(32a)에 유체가 밀접하게 당접가능한 환상당접면을 가지고, 릴레이피스톤(38)에 대향하는 면이 평평한 압압수면(押壓受面)으로 되어 있다.

또한, 밸브바디(37)는, 에어압력실(60)내에 배치된 압축스프링(64)에 의하여 착좌하는 방향으로 부세되어, 제2의 블록(32)내에 형성한 밸브시트(32a)에 착좌되어 있는 상태에서 에어압력실(60)과 변압실(61)과의 사이를 차단하여, 릴레이피스톤(38)에 의하여 눌리어 그 밸브시트(32a)에서 떨어진 상태에서 에어압실(60)과 변압실(61)과의 사이를 연통시킨다.

릴레이피스톤(38)은, 누름부(70)와, 중간부(71)와 수압부(受壓部)(72)를 일체로 갖고, 중간부(71)와 수압부(72)가 제1의 블록(31)내의 슬라이드 자유로이 배치되어 있다. 릴레이피스톤(38)의 중간부(71)와 수압부(72)에 의하여 제1의 블록(31)내에 형성되는 배기실(76)은, 배출밸브(20)가 열린 상태일 때 대기중으로 개방된다.

또한, 릴레이피스톤(38)은, 누름부(70)의 선단면에 개구하는 중심통로(73)를 가지며 그 중심통로(73)가 중간부(71) 근처의 수압부(72)의 부분에 열려 있는 지름방향통로(74)에 연통되어 있으며 누름부(70)가 밸브바디(37)의 압압수면에서 떨어진 상태일 때 변압실(61)을 중심통로(73) 및 지름방향통로(74)에 의하여 배기실(76)에 연통시킨다.

그리고, 릴레이피스톤(38)은, 변압실(61)내에 배치한 압축스프링(75)에 의하여 액압실(62) 방향으로 부세되어, 액압실(62)에 유입이 공급되어 있지 않은 상태에서 그 액압실(62)의 단벽에 당접하며, 또한 누름부(70)의 선단면이 밸브바디(37)에서 떨어진 상태에서 유지되며, 액압실(62)에 유액이 공급된 상태에서 누름부(70)가 밸브바디(37)를 눌러 그 밸브바디(37)를 밸브시트(32a)에서 떨어져 나가게 한다.

오리피스(48)는, 하우징의 제1의 블록에 똑같은 내경으로 열려져, 일단이 변압실(61)내에서 개구하며, 타단이 파이프(49)에 연통되어 있다. 오리피스(48)는, 급기통로와 배기통로를 겸한 개소에 있고 그 지름이 파워피스톤의 지름에 대응하여 적의 설정된다. 예를 들면, 길이가 20mm인 오리피스(48)의 경우, 파워피스톤의 지름이 105mm에 대하여 오리피스(48)의 지름을 4.5mm으로 하며, 파워피스톤의 지름이 90mm에 대하여 오리피스(48)의 지름을 3.2mm으로 하고, 파워피스톤의 지름이 70mm에 대하여 오리피스(48)의 지름을 2.5mm으로 한다.

본 발명의 상기 제1의 실시의 형태에 관한 클러치배력장치의 동작에 대하여 설명한다. 클러치 페달을 밟아 넣어 마스터실린더의 유액을 유액포트(port)(57)에 공급하면 이 유액의 일부가 하부통로(46) 및 상부통로(47)를 통하여 릴레이부(36)의 액압실(62)에 공급된다. 이 유액은 릴레이피스톤(38)에 작용하여, 릴레이피스톤(38)을 압축스프링(75)의 부세력에 저항하여 제2도에서 오른쪽방향으로 왕동시켜 누름부(70)를 밸브바디(37)의 압압수면에 당접시켜 중심통로(73)를 닫아막음과 동시에, 또 릴레이피스톤(38)을 왕동시키고 밸브바디(37)를 압축스프링(64)의 부세력에 저항하여 제2도에서 오른쪽방향으로 눌러이동시킨다.

이 결과, 밸브바디(37)는 밸브시트(32a)에서 떨어져나가고, 이에 따라 에어아실(60)의 압축에어가 변압실(61)에 유입하여, 오리피스(48) 및 파이프(49)를 통하여 파워실린더(34)의 작동압실(45)에 도입되고, 이 도입된 압축에어의 압력에 의하여 파워피스톤(41)이 압축스프링(44)의 부세력에 저항하여 제2도에서 화살표 b방향으로 왕동한다.

파워피스톤(41)이 화살표 b방향으로 왕동하면, 피스톤로드(42)를 통해 하이드롤릭피스톤(50)이 눌리어 이동하여 클러치레버를 릴리스 쪽으로 회동시킨다. 상술과 같이, 변압실(61)내의 에어압이 높아지면 그 에어압이 릴레이피스톤(38)에 작용하여, 압축스프링(75)의 부세력과 합쳐져서 릴레이피스톤(38)이 제2도에서 액압실(62)의 액압이 작용하는 힘과 균형이 잡히기 때문에 왼쪽방향으로 이동한다. 그리고, 릴레이 피스톤(38)은, 밸브바디(37)가 착좌한 상태에서 정지하여, 그 위치에 유지된다.

다음에, 클러치 페달을 되돌리면 액압실(62)의 압력이 저하하여, 릴레이피스톤(38)이 압축스프링(75) 및 변압실(61)의 에어압에 의하여 제2도에서 왼쪽방향으로 복동(復動)하여, 누름부(70)가 밸브바디(37)에서 떨어져 중심통로(73)가 변압실(61)로 개방된다. 이 개방에 의해, 파워실린더(34)의 작동압실(45)의 압축에어는, 파이프(49), 오리피스(48), 변압실(61), 릴레이피스톤(38)의 중심통로(73)와 지름방향통로(74) 및 배기실(76)을 통해 외부로 액압실(62)의 압력과 압축스프링(75)의 스프링력과 변압실(61)의 에어압력에 의한 힘이 균형이 잡힐 때까지 배출되고, 이 배출에 따라 파워피스톤(41)이 압축스프링(44)의 부세력에 의하여 제2도에 나타내는 화살표 a방향으로 복동함과 동시에 푸시 로드(51)가 도시하지 않은 클러치레버의 되돌리는 스프링에 의하여 복동하여 클러치의 접속이 이루어진다.

제3도는 본 발명의 상기 실시의 형태에 관한 클러치배력장치에 있어서의 파워피스톤(41)의 지름이 105mm, 오리피스(48)의 지름이 4.5mm인 경우에 있어서, 제10도와 같이, 횡축에 경과시간 T(s)을 취하고 스트로크 S(mm)에 대한 에어압 AP(kg/㎠), 액압 LP(kg/㎠) 및 답력 F(kg)의 변화의 일례를 나타낸 그래프이다. 스트로크 S(mm)의 어느 위치에 대하여도 릴레이부(36)에 있어서의 전환 동작이 원활히 행하여져, 에어압 AP(kg/㎠) 및 액압 LP(kg/㎠)의 맥동이 발생하지 않고 답력 F(kg)에 영향이 미치지 않으며 페달필링이 개량되는 것을 나타내고 있다. 또한, 오리피스(48)는 급기통로와 배기통로를 겸한 개소에 있으므로 클러치의 단·접(斷·接)이 어느 것에 대하여도 페달필링 개량이 된다.

제4도는 본 발명의 제2의 실시의 형태에 관한 클러치배력장치를 나타내는 평면도이다. 이 경우, 오리피스(48)는, 파이프(49)의 도중의 중간위치에서 조여서 형성한 조임부(68)로 이루어져 있고, 이 조임부(68)의 길이 및 내경이 제1의 실시의 형태의 경우와 같이 설정된다. 그 외에 대하여는 제1의 실시의 형태의 경우와 같기 때문에, 설명을 생략한다.

제5도는 본 발명의 제3의 실시의 형태에 관한 클러치배력장치를 나타내는 평면도, 제6도는 그 변형예를 나타내는 평면도이다. 이들의 경우, 오리피스(48)는, 파이프(49)의 양단에서의 조인트부(49a, 49b)의 어느 것인가에 마련되어 있다. 즉, 제5도에 나타내는 것에서는, 파워실린더(34)에의 파이프(49)의 조인트부(49a)에 오리피스(48)를 가진 조임부재(78)를 삽입하며, 제6도에 나타내는 것에서는, 하우징(33)의 제1의 블록(31)에의 파이프(49)의 조인트부(49b)에 같은 조임부재(78)를 삽입하였으며, 어느 것이나 조임부재(78)의 길이 및 내경이 제1의 실시의 형태의 경우와 같이 설정된다.

또, 본 발명은, 상기 실시의 형태에 의하여 한정되는 것이 아니고, 그 유지에서 벗어나지 않은 범위에서 여러가지의 변형이 가능하다. 예를 들면, 제1의 실시의 형태에 있어서의 오리피스의 연통구멍이 비스듬히 열려지고 있지만, 이것을 수직으로 열리도록 설정하여도 된다.

특허청구의 범위 제1항에 기재된 본 발명은, 파워실린더와 릴레이부를 연통시키는 에어통로에 오리피스를 마련하여, 그 오리피스의 통로면적을 클러치 페달의 답력이 무겁게 되지 않는 범위내에서 필요최소한의 크기로 함으로써 오버슈트의 현상을 회피하여, 릴레이부에서의 전환 동작이 원활히 행하여져, 릴레이피스톤의 진동, 액계의 맥동의 발생을 방지할 수가 있으며 급기·배기의 어느 것에 있어서도 페달필링이 개량되어, 맥동흡수용 업소버(absorber) 등을 사용하는 일 없이 값이 싸다고 하는 효과를 나타낸다. 또한, 특허청구의 범위 제2항 ~ 제4항에 기재된 본 발명에서는 릴레이부를 형성하는 하우징에 오리피스가 열려져 있는 점, 에어통로를 구성하는 파이프의 중간부분을 조여 오리피스가 형성되어 있는 점, 또는 에어통로를 구성하는 파이프의 조인트부에 오리피스가 형성되어 있는 점에 의해 같은 효과가 얻어진다.

Claims (4)

1. 파워실린더의 작동압실에 대하여 에어통로를 통하여 압축에어를 개변상태에서 공급하는 동작과 폐변상태에서 차단하는 동작을 선택적으로 행하는 릴레이부를 갖춘 클러치배력장치에 있어서. 상기 에어통로에는 오리피스를 마련하여, 그 오리피스의 통로면적을 클러치 페달의 답력이 무겁게 되지 않는 범위내에서 필요최소한의 크기로 하여 상기 릴레이부의 개변상태와 폐변상태와의 전환 동작 및 부하의 변화에 대응하는 동작을 원활하게 하는 것을 특징으로 하는 클러치배력장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 릴레이부를 형성하는 하우징에 상기 오리피스가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치배력장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 에어통로를 구성하는 파이프의 중간부분을 조여서 상기 오리피스가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치배력장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 에어통로를 구성하는 파이프의 조인트부에 상기 오리피스가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치배력장치.