KR20010014280A - 차량 클러치용 서보 액츄에이터 - Google Patents

차량 클러치용 서보 액츄에이터 Download PDF

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Abstract

차량 클러치의 직접적인 또는 간접적인 분리를 위해 종 방향으로 이동할 수 있게 유도되는 출력측 부재(13) 및, 상기 출력측 부재(13)의 입력측 회전 운동을 선형 운동으로 전환시키는 스티어링 기어(12), 이 경우 이 스티어링 기어는 나사형 스핀들(14)과 이것에 나사결합되는 나사형 너트(15)를 가지며,
상기 부재들을 가지는 차량 클러치용 서보 액츄에이터에 있어서, 차량의 제한된 공간의 최적 이용을 위해 조밀하고 콤팩트한 구조를 얻기 위해 이 출력측 부재(13)는 회전할 수 없게 나사형 스핀들(14)과 연결되어 있으며, 그리고 이 나사형 너트(15)는 축 방향으로 이동할 수 없게 고정되어 있으며, 웜 기어(18)의 웜 휘일(17)과 회전할 수 있게 고정 결합되며, 이 경우 양호하게는 상기 나사형 너트(15)가 웜 휘일(17) 자체를 형성한다.

Description

차량 클러치용 서보 액츄에이터{Servo-actuator for a car clutch}
공지된 서보 액츄에이터(독일 특허 공개 제 43 20 204 호)에서 스핀들 피니언 기어(spindle pinion)의 나사형 스핀들은 전기 모터의 종동축과 회전하여 결합되거나 또는 종동축에 직접 형성된다. 이 나사형 스핀들 위에 연결된 나사결합 가능한 스핀들 너트는 작동 피스톤(working piston)을 형성하며, 나사형 스핀들은 유압식 작동 실린더에서 회전할 수 없지만 종방향으로 이동할 수 있게 유도된다. 이 작동 실린더(working cylinder)는 유압 라인에 의해 클러치 레버에 작용하는 유압식 조정 실린더와 연결된다. 이 전기 모터의 회전으로 상기 스핀들 너트는 나사형 스핀들을 따라 나사결합(screw)되고 나사형 스핀들의 회전 방향에 따라 상기 작동 피스톤을 하나의 이동 방향으로 또는 다른 이동 방향으로 이동시킨다. 이 작동 피스톤의 이송시 유압 오일은 이 작동 실린더로부터 조정 실린더 안으로 가압되고 이 클러치는 클러치 레버에 의해 클러치 스프링의 힘을 이기고 분리된다. 이 작동 피스톤의 이송은 압축 스프링으로서 형성되어 있는 초기 응력을 갖는 보상 스프링을 통해 지원되며, 이 보상 스프링은 작동 피스톤과 상기 전기 모터를 수납하는 하우징 사이에 지지되어 클러치 스프링의 힘이 보상되며, 클러치 스프링의 힘에 대해 상기 전기 모터는 작동 피스톤의 이송을 위해 작동되어야 한다. 작동 피스톤의 복원 시 클러치 스프링이 클러치 레버와 조정 실린더에 의해 작동 피스톤을 반대 방향으로 추진시키며, 이 경우 이것은 보상 스프링을 다시 당기는데 도움을 주므로, 이 전기 모터에서 적은 출력만을 소모한다.
본 발명은 제 1 항의 전제부에 따른 차량 클러치용 서보 액츄에이터에 관한 것이다.
도 1은 서보 액츄에이터의 개략 종단면도,
도 2는 도 1의 선 II - II을 따른 단면도,
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 서보 액츄에이터에 의해 작동되는 차량 클러치의 개략도.
제 1 항의 특징을 가지는 본 발명에 따른 서보 액츄에이터가 가지는 장점은 소형화되며 견고한 구조이며, 이것은 차량의 협소한 공간 상태에서 이용 가능한 공간을 최적으로 사용할 수 있게 한다. 이러한 구조적 형상은 한 편으로는 상기 나사형 스핀들과 스핀들 너트의 기능의 전환을 통해 달성되어, 스핀들 너트가 구동되고 스핀들 너트의 편에서 나사형 스핀들은 상기 출력측 부재와 함께 이동되며, 다른 한 편으로는 이 구조적 형상은 스핀들 너트가 동시에 웜 휘일의 기능을 수용하는 방법으로 웜 기어를 설치하여 달성된다. 또한 스티어링 기어와 웜 기어의 결합을 통해 상기 서보 액츄에이터를 자동체결(self-lock)하므로, 분리된 클러치의 클러치 스프링이 구동력을 반대 방향으로 서보 액츄에이터에 공급할 수 없어 상기 클러치의 원하지 않는 재연결이 확실히 배제된다. 이 때 이 나사형 스핀들과 연결되어 있는 출력측 부재는 상기 클러치의 분리를 직접 실시할 수 있거나 또는 기계식 또는 유압식 전달 부재를 작동시키며, 이것은 클러치 스프링의 힘에 의해 상기 클러치를 분리시킨다.
본 발명에 따른 서보 액츄에이터의 그 외의 장점들은 적은 부재 수(數) 및 90°로 직교하는 구동 축과 피동 축이며, 이는 내부 공간의 활용에 유리하다.
그 외 청구항들에 실시된 특징들을 통해 제 1 항에 제시된 서보 액츄에이터의 그 외의 형성 및 개선이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 장치의 실시예에 의거하여 하기에 상술된다.
도 1에서 개략 종단면도로서 도시된 서보 액츄에이터는 하나의 하우징(10)을 가지며, 역회전가능한(reversible) 전기 모터(11)는 상기 하우징에 플랜지로 연결되어 있으며 그리고 이 하우징 안에서 출력측 부재(13)는 회전하지는 않으면서 종 방향으로 이동할 수 있게 유도되며, 이 경우 상기 출력측 부재는 차량 클러치의 직접적인 또는 간접적인 분리작용을 한다. 종래 기술에서는 이 출력측 부재(13)가 클러치 레버에 직접 작용하거나, 또는 기계식 또는 유압식(hydraulic) 전달 부재에 의해 클러치 레버에 작용하고 있으며 상기 클러치를 연결 위치에 놓는 클러치 스프링의 힘을 이기고 상기 클러치를 분리시킬 수 있다.
도 3에는 공지된, 예를 들어 독일 특허 공개 제 43 20 204 호에 서술된 차량 클러치의 예가 도시되어 있다. 마찰 클러치(40)로서 고안된 차량 클러치는 변속기 입력축(41)과 회전할 수 있게 고정 연결된 클러치 디스크(42)를 가지며, 이 클러치 디스크는 여기에서 다이어프램(diaphragm) 스프링으로서 형성되어 있는 클러치 스프링(43)에 의해 압력판(44; pressure plate)과 차량의 내연 기관의 크랭크 축(45)과 연결된, 플라이 휠의 형태인 대향 압력판(46; counter pressure plate) 사이에서 마찰 결합에 의해 고정될 수 있다. 이 클러치(40)는 서보 액츄에이터, 더 정확하게는 그 출력측 부재(13)에 의해 작동되는 연결 분리기 또는 클러치 레버(47)를 이용하여 클러치 스프링(43)의 힘에 의해 해제될 수 있다. 출력측 부재(13)와 클러치 레버(47) 사이에는 유압식 전달 부재가 배치되며, 전달부재는 주 실린더(48; 도 1), 유압 라인(49; 도 1 및 도 3) 및 상기 클러치 레버(47)에 작용하는 종속 실린더(50)를 포함한다. 이 출력측 부재(13)는 주 실린더(48)에서 조정 피스톤을 형성한다. 이 출력측 부재(13)가 도 1에서 우측을 향해 이동하면, 유압식 전달 부재에서 유압이 형성되며, 그 결과 클러치 레버(47)가 회전되고 상기 마찰 클러치(40)는 클러치 스프링(43)의 힘을 이기고 해제된다. 도 3에는 상기 마찰 클러치(40)가 결합이 풀린 상태에서, 도 1에서는 마찰 클러치가 연결된 상태에서 출력측 부재(13)의 위치가 도시되어 있다.
이 서보 액츄에이터의 하우징(10) 내에는 스티어링 기어(12)가 배치되어 있으며, 이는 그 입력측에서 발생하는 전기 모터(11)의 회전 운동을 출력측 부재(13)의 선형 운동으로 전환시킨다. 이 스티어링 기어(12)는 나사형 스핀들(14)과 이에 나사체결될 수 있는 나사형 너트(15)를 포함하고 있다. 이 나사형 너트(15)는 하우징(10) 내에서 회전할 수는 있지만 축 방향으로 이동을 할 수는 없는 레이디얼 베어링(16)에 의해 고정되어 있으며 그리고 회전될 수 없게 웜 기어(18)의 웜 휘일(17)과 도 1의 실시예에서는 일체형으로 결합하고, 나사형 너트(15)는 암나사를 가진 부시(152; bush)와 그의 한 단부에 배치된 레이디얼 플랜지(151)를 가지고 있으며, 이 플랜지의 둘레에 직선형 널링(171)이 형성되어 있다. 이 레이디얼 플랜지(151)의 둘레에 상기 직선형 널링(171)이 웜 기어(18)의 웜(19)과 맞물리며, 이 웜은 전기 모터(11)의 구동축(20)에 배치되어 회전할 수 있게 고정되어 있다. 이 경우 이 전기 모터(11)의 구동축(20)은 나사형 너트(15)와 나사형 스핀들(14)의 축에 대해 직교하고 있다.
이 나사형 스핀들(14)에 가이드 링(21)이 회전할 수 있게 고정되지만 축 방향으로는 이동할 수 없게 배치되며, 이 가이드 링은 대각선 방향으로 배치되고, 방사방향으로 일정한 간격으로 배치된 2개의 슬라이딩 노즈(22, 23)가 나사형 스핀들(14)에 대해 평행하게 뻗어있는 가이드 홈(24, 25)과 맞물린다. 이 양쪽의 가이드 홈(24, 25)은 하우징(10) 내에 설정된 보어(26; bore)의 내벽에 배치되며, 이 보어 내에서 상기 가이드 링(21)이 종방향으로 이동할 수 있게 위치한다. 상기 나사형 스핀들(14)의, 이 나사형 너트(15)의 반대편 쪽의 전방 부분은 직경에 있어서 작으며 또한 일부 영역에서 둘레 영역에 연장하는 직선형 널링 형상(26)을 가지며, 이 위에 고정워셔(27)에 의해 고정되는 상기 가이드 링(21)이 끼워진다. 이 가이드 링(21)으로부터 돌출되어 있는, 나사형 스핀들(14)의 자유 단은 상기 서보 액츄에이터의 출력측 부재(13)를 형성한다. 이 나사형 스핀들(14)에 압축 스프링(28)이 끼워지고 이 때 이 압축 스프링은 클러치 스프링(43)의 복원력의 보상에 이용되며 그리고 한 편으로는 가이드 링(21)에 지지되며 다른 한 편으로는 하우징(10)에 지지되고, 이 경우 이 압축 스프링은 가이드 링(21)을 고정워셔(27)에 가압한다. 이 압축 스프링(28)의 초기 응력은 상기 클러치의 분리를 위해 필요한 나사형 스핀들(14)의 이동 방향으로, 도 1에서 우측으로, 작용한다.
상기 전기 모터(11)를 작동하는 경우 이 구동축(20)의 회전 운동은 웜 기어(18)의 웜(19)에 의해 웜 휘일(17)에 전달되며 따라서 나사형 너트(15)에도 전달된다. 이 레이디얼 베어링(16)에서 축 방향으로 이동할 수 없게 고정된 스핀들 너트(15)가 회전되므로, 나사형 스핀들(14)은 스핀들 나사(spindle screw)에 의해 앞쪽으로, 도 1에서 우측으로, 나사결합(screw)되며 이 나사형 스핀들(14)의 단부에 배치된 출력측 부재(13)가 클러치 스프링(43)의 힘을 이기고 상기 클러치의 클러치 레버(47)를 작동시킨다. 가이드 링(21)을 통해 회전이 차단되는 나사형 스핀들(14)의 선형 이동은 압축된 압축 스프링(28)의 초기 응력을 통해 보조되며, 이 경우 상기 출력측 부재(13)에 작용하는 압축 스프링(28)의 탄성력은 상기 클러치 스프링(43)을 더 보상하도록 상기 압축 스프링이 설계되어 있다. 따라서 이 전기 모터(11)는 단지 이 클러치 레버(47)의 조정 운동에 필요한 힘만을 내면 되므로 상대적으로 작은 전기 출력으로 설계될 수 있다. 이 전기 모터(11)는 상기 클러치의 재연결을 위해 그의 역회전 방향으로 전환되면, 반대 방향으로 회전하는 스핀들 너트(15)를 통해 이 나사형 스핀들(14)이 도 1에서 좌측으로 이동된다. 동시에 이 가이드 링(21)에 의해 상기 압축 스프링(28)이 다시 압축된다. 이 압축 스프링(28)의 압축 작용은 클러치 스프링(43)에 의해 보조되며, 이 클러치 스프링은 클러치 레버(47)에 의해 출력측 부재(13)에 작용하며 더 나아가서 이 압축 스프링(28)을 당기는데 필요한 일을 실행하므로, 이 전기 모터(11)는 여기에서도 상대적으로 작은 추가적 출력을 내면 된다.

Claims (9)

  1. 차량 클러치의 직접적인 또는 간접적인 분리를 위해 종 방향으로 이동할 수 있게 유도되는 출력측 부재(13) 및, 나사형 스핀들(14)과 이것에 나사결합되는 나사형 너트(15)를 가지며 입력측 회전 운동을 상기 출력측 부재(13)의 선형 운동으로 전환시키는 스티어링 기어(12)를 갖는 차량 클러치용 서보 액츄에이터에 있어서,
    상기 출력측 부재(13)는 회전할 수 없게 나사형 스핀들(14)과 결합되고, 상기 나사형 너트(15)는 축 방향으로 이동할 수 없게 고정되어 있으며, 또한 입력측 회전 운동을 허용하는 웜(19)을 가지는 웜 기어(18)의 웜 휘일(17)과 회전할 수 있도록 고정적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 서보 액츄에이터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 나사형 너트(15)와 웜 휘일(17)이 서로 일체형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서보 액츄에이터.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 나사형 너트(15)는 내부에 암나사를 구비한 부시(152; bush) 및 이와 일체형으로 이격된 레이디얼 플랜지(151; radial flange)를 가지며, 이의 둘레에 수직으로 형성된 직선형 널링(171)과 접촉하는 상기 웜(19)이 형성되는 것을 특징으로 하는 서보 액츄에이터.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 나사형 스핀들(14)에서 가이드 링(21)이 축 방향으로 이동할 수는 없지만 회전할 수 있게 배치되어 있으며, 이 가이드 링은 방사 방향으로 이격된 적어도 하나의 슬라이딩 노즈(22, 23)로 나사형 스핀들(14)에 대해 평행하게 뻗어있는 적어도 하나의 가이드 홈(24, 25)과 맞물리는 것을 특징으로 하는 서보 액츄에이터.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 하나 이상의 가이드 홈(24, 25)은 하우징(10)에 설치된 보어(29)의 내벽에 배치되고, 상기 보어 안에 상기 가이드 링(21)이 종방향으로 이동할 수 있게 위치하는 것을 특징으로 하는 서보 액츄에이터.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 나사형 너트(15)는 하우징(16) 내에서 레이디얼 베어링(16)에 의해 회전할 수는 있지만 축 방향으로 이동할 수는 없게 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 서보 액츄에이터.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나사형 스핀들(14)에 하나의 압축 스프링(28)이 끼워지며, 이것은 상기 가이드 링(21)과 하우징(10) 사이에 지지되고 그 초기 응력은 이 클러치의 분리에 필요한 나사형 스핀들(14)의 이동 방향으로 가해있는 것을 특징으로 하는 서보 액츄에이터.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 웜(17)은 전기 모터(11)의 구동축(20)에 회전할 수 있게 고정되어 있으며, 상기 웜의 축은 이 나사형 스핀들(14)과 나사형 너트(15)의 축에 대해 직각 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 서보 액츄에이터.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 출력측 부재(13)는 나사형 스핀들(14) 자체에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 서보 액츄에이터.
KR1019997012404A 1997-07-05 1998-02-18 차량 클러치용 서보 액츄에이터 KR20010014280A (ko)

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