KR200260447Y1 - 자동차용 진공배력장치를 갖는 클러치제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 진공을 이용한 공압식의 배력구조를 가짐으로써 유압식에 비해 구조가 간단하고 작동안정성이 향상됨은 물론 운전자가 클러치페달을 밟는 답력이 줄어들므로 작동하기에 편한 자동차용 진공배력장치를 갖는 클러치제어시스템에 관한 것이다.

이러한 본 고안은 유압식에 비해 구조가 간단하고 작동안정성이 뛰어나므로 고장이 잘 발생하지 않을 뿐만 아니라, 유지보수가 용이하고 제작비가 절감되는 잇점이 있다. 특히, 본 고안의 클러치제어시스템에서는 진공배력장치(답력:6~8kgf)를 적용함에 의해 유압실린더장치(답력:10~11kgf)를 사용하는 것에 비하여 약 20~30%정도의 답력이 감소되므로 발의 피로감을 줄여 클러치를 자주 밟게 되는 혼잡한 도로에서의 운전이나 장시간의 운전에도 안전한 운행을 유도할 수 있다.

Description

자동차용 진공배력장치를 갖는 클러치제어시스템{A Clutch Control System for vehicle with Vacuum Booster}

본 고안은 차량의 엔진으로부터 트랜스미션에 전달되는 동력을 차단하거나 연결하는 클러치제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공을 이용한 공압식의 배력구조를 가짐으로써 유압식에 비해 구조가 간단하고 작동안정성이 향상됨은 물론 운전자가 클러치페달을 밟는 답력이 줄어들므로 작동하기에 편한 자동차용 진공배력장치를 갖는 클러치제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에는 엔진의 동력을 트랜스미션(변속기)에 전달하는 중간에 동력을 단속하여 트랜스미션의 변속이 가능하게 하는 클러치가 구성되어 있다. 이러한 클러치는 수동변속기 차량에서는 운전자가 직접 클러치페달을 밟아 클러치를 차단하거나 연결하게 된다. 운전자가 클러치페달을 밟으면 그 작동력은 여러구성요소들을 통하여 배력되어 클러치에 전달되어 클러치를 차단하게 된다. 이렇게 클러치에 운전자의 작동력을 배가하여 전달제어하는 시스템으로 기존에는 유압실린더장치를 사용하였는 데, 이에 대한 일예가 도 1에 도시되어 있다.

도 1은 기존의 클러치제어시스템의 구성을 보여주는 사시도로, 여기에 적용된 배력장치는 유압식의 배력장치이다.

도시한 바와 같이, 운전자가 클러치페달(10)을 밟으면 유압실린더장치를 통하여 작동력이 배력되어 클러치(미도시)를 작동시키게 되는 데, 이때 운전자가 클러치페달(10)을 밟은 답력은 클러치마스터실린더(22)에 전달되어 유체를 누르는 압력으로 작용하고, 그에 비례한 유량이 클러치오일튜브(24)를 통해 클러치릴리즈실린더(26)로 유입되어 그 로드를 작동시키게 된다. 이 실린더로드는 클러치의 릴리즈포크를 작동시켜 클러치를 차단하게 된다. 이러한 유압식의 배력장치에서는 마스터실린더(22)의 내경이 릴리즈실린더(26)의 내경보다 훨씬 작게 구성되어 있어, 파스칼의 원리에 의해 작은 직경의 내부공간에 있는 유압에 작용하는 압력이 큰 직경의 내부공간에 존재하는 유압에 전달되어 그 힘은 배력되게 된다. 이와 같이, 기존의 유압실린더장치는 클러치페달에 작용하는 운전자의 답력을 배가시켜 릴리즈포크를 구동시킴으로써 클러치를 작동시켰다.

이러한 기존의 유압실린더장치를 갖는 클러치제어시스템에서는 유압배력을 사용하여 답력을 어느정도 감소시켰으나, 그래도 유압을 사용하므로 운전자가 페달을 밟는 답력이 클 뿐만 아니라, 유압의 누출시 작동이 불안정한 문제점이 있었다.이와 같이 답력이 크므로 장시간 운전하거나 도로가 혼잡하여 클러치를 자주 밟아야 할 경우 운전자의 발에 큰 피로를 주어 운전에 지장을 초래하는 취약점이 있었다. 더욱이, 유압을 이용하므로 여러가지 유압장치를 사용하게 되어 구조가 복잡할 뿐더러 제조비가 비싼 단점을 가지고 있었다.

따라서, 본 고안의 목적은 상술한 제결점들을 해소하기 위해서 안출한 것으로서, 진공을 이용한 공압식의 배력구조를 가짐으로써 유압식에 비해 구조가 간단하고 작동안정성이 향상됨은 물론 운전자가 클러치페달을 밟는 답력이 줄어들므로 작동하기에 편한 자동차용 진공배력장치를 갖는 클러치제어시스템을 제공하는 데 있다.

본 고안의 실시예에 관한 상세한 설명은 첨부하는 도면을 참조하여 이루어질 것이며, 도면에서 대응되는 부분을 지정하는 번호는 같다.

도 1은 기존의 유압실린더장치를 갖는 클러치제어시스템의 구성을 보여주는 사시도이고,

도 2a 및 도 2b는 본 고안에 따른 클러치제어시스템에서 진공배력장치의 일실시예를 나타낸 단면도들이고,

도 3은 본 고안에 따른 클러치제어시스템에서 진공배력장치의 다른 실시예를 나타낸 단면도이고,

도 4a 및 도 4b는 본 고안에 따른 자동차용 진공배력장치를 갖는 클러치제어시스템의 사용방법을 보여주는 사용상태도들이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

100 : 진공배력장치 110 : 진공호스연결부

112 : 케이스 120 : 구동피스톤

122 : 차폐막 124 : 푸시로드

126 : 수용관부 126a : 유입구

128 : 밸브홈 129 : 연락공

130 : 작동로드 132 : 공기밸브

132a : 플랜지부 134 : 포핏

140 : 피스톤복원스프링 142 : 포핏복원스프링

144 : 밸브복원스프링 150 : 벨로우즈

160 : 스토퍼 170 : 필터

200 : 연결부재

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 자동차용 진공배력장치를 갖는 클러치제어시스템은 클러치페달의 작동력을 클러치의 릴리즈포크에 전달하여 클러치를 차단 또는 연결하는 클러치제어시스템에 있어서, 소정공간을 갖는 케이스; 상기 케이스내에 장착돼 내부공간을 두개의 제 1,제 2공간으로 구획하며, 상기 제 1공간으로 돌출하여 상기 케이스를 관통하고 상기 릴리즈포크와 결합되는 푸시로드와, 상기 제 2공간쪽으로 중심으로부터 돌출하여 내부에 공간을 형성하며 제 1공간과 제 2공간을 연락하게 하는 연락공이 형성된 수용관부 및, 표면부에 구획된 공간의 기밀을 유지하는 차폐막이 구비된 구동피스톤; 상기 수용관부내로 진입되며, 그 내단부에 고정되어 상기 수용관부를 통해 유입되는 외기를 단속하는 공기밸브와,상기 공기밸브에 인접하게 관입되어 상기 공기밸브와 밀착 또는 이격되어 외기의 유입을 차단 또는 공급되게 하는 한편 상기 연락공을 폐쇄 또는 개방하는 포핏을 구비한 작동로드를 포함하는 진공배력장치; 및 상기 진공배력장치의 작동로드와 상기 클러치페달을 연결하여 페달의 구동력을 상기 작동로드에 전달하는 연결부재를 포함한다.

이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2a 및 도 2b는 본 고안에 따른 클러치제어시스템에서 진공배력장치의 일실시예를 나타낸 단면도들로, 특히 도 2a는 진공배력장치의 작동전의 상태를 도시하고 있으며, 도 2b는 진공배력장치의 작동중의 상태를 나타내고 있다.

도시한 바와 같이, 본 진공배력장치(100)는 엔진흡기매니폴드(미도시)와 연결되는 진공호스연결부(110)를 갖는 케이스(112)를 구비하고 있다. 이 케이스(112)의 내부에는 구동피스톤(120)이 장착되어, 그 내부공간을 두개의 공간으로 구획하고 있다. 이 구동피스톤(120)의 표면부에는 차폐막(122)으로 둘러싸여져 그 단부가 케이스(112)의 내벽에 고정됨으로써 구획된 두 제 1,제 2공간들(114,114a)의 기밀을 유지하게 된다. 이 구동피스톤(120)의 일측면으로는, 즉 진공호스연결부(110)가 형성된 제 1공간(114)쪽으로는 그 중심상에 푸시로드(124)가 고정되어 케이스(112)를 관통하고 있으며, 그 타측면으로는, 즉 제 2공간(114a)쪽으로는 작동로드(130)가 그 중심상에서 케이스(112)의 반대측으로관통돌출하고 있다. 또한, 제 1공간(114)내에는 구동피스톤(120)의 복원을 위한 피스톤복원스프링(140)이 설치되어 있다. 이 피스톤복원스프링(140)은 제 1공간(114)쪽으로 전진한 구동피스톤(120)이 복원될 수 있도록 탄성지지하는 원추형의 코일스프링으로 구성된다. 위의 푸시로드(124)는 클러치(미도시)의 릴리즈포크와 결합되어 릴리즈포크를 작동시켜 종국적으로 클러치를 단속하는 기능을 수행하게 되며, 작동로드(130)는 후술할 클러치페달(미도시)과 연결부재로 연결되어 그로부터 동력을 전달받아 구동되게 된다. 이에 대해서는 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

전술한 구동피스톤(120)은 제 2공간(114a)쪽으로 그 중심에 수용공간이 마련된 수용관부(126)가 형성되어 돌출하고 있으며, 그 외부에 벨로우즈(150)가 장착되어 있다. 이 수용관부(126)내부에는 작동로드(130)가 진입되어 있는 데, 이 작동로드(130)의 내측단부에는 공기밸브(132)가 장착되어 있으며, 이와 대응되는 구동피스톤(120)의 중심상에는 그를 수용할 수 있는 밸브홈(128)이 마련되어 있다. 이 밸브홈(128)내에는 공기밸브(132)가 일정간격, 대략 2mm정도 이동하도록 규제하는 스토퍼(160)가 설치되어 있으며, 이 스토퍼(160)에 걸려 규제되게 공기밸브(132)의 선단에는 플랜지부(132a)가 형성되어 있다. 그리고, 공기밸브(132)는 후방부가 밸브홈(128)보다 작은 직경으로 형성되어 있어, 이곳을 통하여 외부의 대기가 제 2공간(114a)으로 유입되거나, 제 2공간(114a)내의 공기가 제 1공간(114)으로 유동하게 된다. 제 2공간(114a)내의 공기가 제 1공간(114)으로 유동하기 위하여 구동피스톤(120)에는 제 1공간(114)과 제 2공간(114a)이 연락되게 하는연락공(129)이 형성되어 있다.

공기밸브(132)의 후방에는 포핏(Poppet)(134)이 작동로드(130)에 관입되어 있다. 이 포핏(134)은 항상 공기밸브(132)쪽으로 밀착되도록 포핏복원스프링(142)에 의해 탄성지지되어 있으며, 작동로드(130)도 그에 가해된 작동력이 해제되면 원상복귀하도록 밸브복원스프링(144)에 의해 탄지되어 있다. 이 밸브복원스프링(144) 및 포핏복원스프링(142)은 코일스프링으로 구성되어 있다. 물론, 작동로드(130)가 복원되면 그 단부에 고정된 공기밸브(132)도 일체로 복원되게 된다. 또한, 케이스(112)내부로 외기가 유입될 수 있도록 구동피스톤(120)의 수용관부(126)는 개방되어 있으며, 이 개방된 유입구(126a) 내측에는 유입되는 외기에서 이물질을 여과하는 필터(170)가 구비되어 있다.

도 3은 본 고안에 따른 클러치제어시스템에서 진공배력장치의 다른 실시예를 나타낸 단면도로, 여기에 도시된 실시예에서는 케이스(112)내에서 작동하는 구동피스톤(120)의 복원을 위해 설치되는 피스톤복원스프링(140)으로 한쌍의 판스프링이 사용되고 있다. 또한, 포핏(134)을 지지하는 포핏복원스프링(142)으로도 판스프링이 사용되고 있다. 그 외에는 도 2a 및 도 2b에 나타난 구성과 동일하므로 동일구성에 대해서는 동일번호를 부여하고, 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 4a 및 도 4b는 본 고안에 따른 자동차용 진공배력장치를 갖는 클러치제어시스템의 사용방법을 보여주는 사용상태도들이다.

본 진공배력장치(100)를 갖는 클러치제어시스템은 도시한 바와 같이 클러치페달(10)과 연결부재(200)로 진공배력장치(100)의 작동로드(130)를 연결하여 구동하고 있다. 이 연결부재(200)로는 케이블이 사용될 수도 있고, 링크부재가 사용될 수도 있다. 좀더 정확한 작동력의 전달을 원할 때에는 링크부재를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 진공배력장치(100)는 차량의 클러치(20) 근방에 설치되어 그 푸시로드(124)가 보는 바와 같이 클러치(20)의 릴리즈포크(28)와 결합되어 있다. 그러면, 진공배력장치(100)의 구동에 따라 푸시로드(124)가 진출하여 릴리즈포크(28)를 밀어 클러치(20)를 차단하게 된다.

이제, 전도면들을 참조하면서 본 고안의 작동방법에 대해 상세히 설명한다.

클러치페달(10)의 작동전에는 도 2a 및 도 4a에서와 같이 포핏(134)과 공기밸브(132)가 밀착되어 구동피스톤(120)의 수용관부(126)의 유입구(126a)를 통하여 외부대기가 유입되지 못하게 된다. 물론, 이 상태에서는 포핏(134)이 연락공(129)과 이격되어 그를 폐쇄하고 있지 않으므로 공기밸브(132)의 외면홈을 따라 제 1공간(114)과 제 2공간(114a)이 연통하고 있게 되고, 그에 따라 흡기매니폴드가 작동되어 진공호스연결부(110)를 통해 케이스(112)내부가 진공이 되어도 제 1공간(114)과 더불어 제 2공간(114a)도 진공이 되므로 구동피스톤(120)은 전진하지 않고 그 정지된 상태를 유지하고 있게 된다.

이 상태에서, 운전자가 클러치페달(10)을 밟으면 그 답력은 연결부재(200)를 통하여 작동로드(130)에 전달된다. 즉, 클러치페달(10)이 눌려지면 연결부재(200)인 케이블을 통해 작동로드(130)가 밀리게 된다. 그러면, 작동로드(130)단에 고정된 공기밸브(132)가 후퇴하여 그 플랜지부(132a)가 밸브홈(128)내측으로 이동하게 되고 스토퍼(160)에 걸려 그 동작이 정지되게 된다. 이와 동시에, 작동로드(130)상에 관입되어 탄성지지된 포핏(134)도 약간 밀리면서 연락공(129)을 폐쇄하게 되어 도 2b에서 보는 바와 같이 제 1공간(114)과 제 2공간(114a)은 차단되게 된다. 그러면, 포핏(134)과 공기밸브(132)는 이격되어 수용관부(126)의 유입구(126a)를 통해 유입된 외기는 포핏(134)과 공기밸브(132)의 틈새로 유입되어 제 2공간(114a)내로 유입되게 된다. 그에 따라서, 흡기매니폴드의 작동으로 진공호스연결부(110)를 통해 제 1공간(114)이 진공상태로 되면, 격리된 제 1공간(114)의 진공과 제 2공간(114a)의 대기와의 압력차로 인하여 구동피스톤(120)이 전진하여 제 1공간(114)을 축소시키게 된다. 이와 같이 구동피스톤(120)이 전진하면 그 중심에 고정된 푸시로드(124)도 전진하게 되고, 그러면 푸시로드(124)와 결합된 릴리즈포크(28)를 도 4b에서 보는 바는 같이 우측으로 밀게 된다. 그러면, 릴리즈포크(28)의 작동으로 릴리즈베어링(30)이 좌측으로 전진하게 되고 클러치커버(32)를 압압하게 되어 클러치판(34)이 이격함에 의하여 트랜스미션으로의 엔진동력전달이 차단되게 된다.

특히, 본 제어시스템에서는 진공배력장치(100)가 고장나도 작동로드(130)의 작용력이 곧바로 푸시로드(124)에 전달되므로 클러치(20)의 작동에는 문제가 없게 된다. 물론, 고장에 의해 진공배력이 되지 않으면 운전자가 페달을 밟는 답력은 증가하게 된다.

한편, 클러치(20)를 다시 연결하고자 클러치페달(10)에서 발을 띄면 클러치페달(10)이 복원되면서 케이블(200)을 원상복귀시키게 되고, 그에 따라 작동로드(130)도 밸브복원스프링(144)에 의해 원래상태로 돌아오게 된다. 그에 따라, 포핏(134)으로 폐쇄되었던 연락공(129)은 개방되어 제 1공간(114)과 제 2공간(114a)은 연통하게 되고, 공기밸브(132)와 포핏(134)이 밀착되면서 외기의 유입은 차단되게 된다. 물론, 그에 따라 연락공(129)을 통해 제 2공간(114a)도 제 1공간(114)의 진공상태와 동일한 압력으로 평형을 이루게 되어, 피스톤복원스프링(140)의 복원력에 의해 구동피스톤(120)도 도 4a와 같은 원래위치로 복귀하게 된다.

여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 고안의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에 의해서만 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 다른 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 자동차용 진공배력장치를 갖는 클러치제어시스템은 진공을 이용한 공압식의 배력구조를 가짐으로써 유압식에 비해 구조가 간단하고 작동안정성이 향상된 효과가 있다. 이에 따라서, 본 시스템은 고장이 잘 발생하지 않을 뿐만 아니라, 유지보수가 용이하고 제작비가 절감되는 잇점이 있다. 또한, 운전자가 클러치페달을 밟는 답력이 줄어들므로 작동하기에 편하다. 특히, 본 고안의 클러치제어시스템에서는 진공배력장치(답력:6~8kgf)를 적용함에 의해 유압실린더장치(답력:10~11kgf)를 사용하는 것에 비하여 약 20~30%정도의 답력이 감소되므로 발의 피로감을 줄여 클러치를 자주 밟게 되는 혼잡한 도로에서의 운전이나 장시간의 운전에도 안전한 운행을 유도할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (7)

1. 클러치페달의 작동력을 클러치의 릴리즈포크에 전달하여 클러치를 차단 또는 연결하는 클러치제어시스템에 있어서,

   소정공간을 갖는 케이스; 상기 케이스내에 장착돼 내부공간을 두개의 제 1,제 2공간으로 구획하며, 상기 제 1공간으로 돌출하여 상기 케이스를 관통하고 상기 릴리즈포크와 결합되는 푸시로드와, 상기 제 2공간쪽으로 중심으로부터 돌출하여 내부에 공간을 형성하며 제 1공간과 제 2공간을 연락하게 하는 연락공이 형성된 수용관부 및, 표면부에 구획된 공간의 기밀을 유지하는 차폐막이 구비된 구동피스톤; 상기 수용관부내로 진입되며, 그 내단부에 고정되어 상기 수용관부를 통해 유입되는 외기를 단속하는 공기밸브와, 상기 공기밸브에 인접하게 관입되어 상기 공기밸브와 밀착 또는 이격되어 외부의 유입을 차단 또는 공급되게 하는 한편 상기 연락공을 폐쇄 또는 개방하는 포핏을 구비한 작동로드를 포함하는 진공배력장치; 및

   상기 진공배력장치의 작동로드와 상기 클러치페달을 연결하여 페달의 구동력을 상기 작동로드에 전달하는 연결부재를 포함하는 자동차용 진공배력장치를 갖는 클러치제어시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 구동피스톤의 수용관부에는 상기 케이스로부터 연장되어 그 표면을 에워싸는 벨로우즈가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 진공배력장치를 갖는 클러치제어시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 포핏을 상기 작동로드상에서 상기 공기밸브와 밀착되게 탄성지지하는 포핏복원스프링 및, 상기 공기밸브가 원상태로 복귀할 수 있게 복원력을 제공하는 밸브복원스프링을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 진공배력장치를 갖는 클러치제어시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제 1공간내에는 상기 클러치페달의 작동력이 제거되면 상기 구동피스톤을 원상태로 복귀하게 하는 피스톤복원스프링이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 진공배력장치를 갖는 클러치제어시스템.
5. 제 4항에 있어서, 상기 피스톤복원스프링은 판스프링인 것을 특징으로 하는 자동차용 진공배력장치를 갖는 클러치제어시스템.
6. 제 4항에 있어서, 상기 피스톤복원스프링은 원추형의 코일스프링인 것을 특징으로 하는 자동차용 진공배력장치를 갖는 클러치제어시스템.
7. 제 1항에 있어서, 상기 공기밸브는 그 단부에 플랜지부가 형성되어 있으며, 상기 공기밸브와 대응되는 상기 수용관부의 내측에는 상기 공기밸브를 수용하는 밸브홈이 형성되어 있고, 그 내측에는 상기 공기밸브의 플랜지부가 2mm정도만 이동가능하게 규제하는 스토퍼가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 진공배력장치를 갖는 클러치제어시스템.