KR200319147Y1 - 수동변속차량용 클러치제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 수동변속기를 갖는 자동차에서 클러치를 제어하기 위한 클러치제어장치에 관한 것으로, 수동변속기 차량을 운전할 때에 브레이크와 액셀러레이터의 조작 및 엔진의 회전수(rpm)에 따라 자동으로 클러치를 작동시켜 줄 수 있도록 하는 클러치제어장치에 관한 것인바 캠과 링크의 상호작동에 의해 액추에이터를 작동시키고, 액추에이터의 작동에 의해 클러치를 접속시키거나 분리시켜주도록 하며, 캠의 회전각 변위는 센서에 의해 검출하고 검출된 값은 컨트롤러에 전달하며, 컨트롤러에 의해 구동모터를 제어하도록 하여 클러치의 접속정도(반 클러치 등)를 단계별로 제어할 수 있도록 하는 것으로 일반 수동변속기어 차량을 자동변속차량처럼 변속할 수 있도록 하는 클러치제어장치에 관한 것이다.

Description

수동변속차량용 클러치제어장치 {Clutch control system for Manual Transmission vehicular}

본 고안은 수동변속기를 갖는 자동차에서 클러치를 제어하기 위한 클러치제어장치에 관한 것이다.

더욱 상세하게는 수동변속기 차량을 운전할 때에 브레이크와 액셀러레이터의조작 및 엔진의 회전수(rpm)에 따라 자동으로 클러치를 작동시켜 줄 수 있도록 하는 클러치제어장치에 관한 것인바 캠과 링크의 상호작동에 의해 액추에이터를 작동시키고, 액추에이터의 작동에 의해 클러치를 접속시키거나 분리시켜주도록 하며, 캠의 회전각 변위는 센서에 의해 검출하고 검출된 값은 컨트롤러에 전달하며, 컨트롤러에 의해 구동모터를 제어하도록 하여 클러치의 접속정도(반 클러치 등)를 단계별로 제어할 수 있도록 하는 것으로 일반 수동변속기어 차량을 자동변속차량처럼 변속할 수 있도록 하는 클러치제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 수동변속 자동차에는 가속과 정지 및 변속을 위한 페달이 구성되어 있으며, 주행 초기에는 클러치페달과 브레이크페달을 밟고 있는 상태에서 변속기를 수동으로 조작하여 1단계 승단 변환시키고, 브레이크페달에서 발을 떼어 액셀러레이터페달로 옮김과 동시에 클러치페달에서 발을 떼게 된다.

일정한 속도 이상으로 주행하게 되면 재차 클러치페달을 밟고 수동변속기를 조작하여 승단으로 조작하고 클러치페달에서 발을 떼어 변속하게 되고, 그 이상의 속도로 가속하고자 할 때에도 클러치페달을 밟고 변속기를 조작한 다음 클러치페달에서 발을 떼는 과정을 반복하게 된다.

감속할 때에도 엔진브레이크를 사용하기 위해 클러치페달과 변속기를 조작하여 저속 단으로 조작하게 되고, 정지하고자 할 때에는 액셀러레이터에서 발을 완전히 떼어 양발로 클러치페달과 브레이크페달을 거의 동시에 밟아 주게 된다.

그러나 상기 수동변속 차량은 가속, 감속 및 변속을 하고자 할 때마다 클러치페달을 밟아주어야 하고, 특히 경사로에서 정차 후 올라갈 때에는 클러치페달의조작이 미숙한 운전자는 브레이크페달에서 액셀러레이터페달로 발을 옮기는 시차에 익숙하지 못해 차체가 뒤로 밀리거나 엔진을 정지시키는 등의 문제점이 있었다.

또한 도로 체증에 따라 가다 서다를 단시간에 수차례 반복할 때에는 매번 클러치페달과 브레이크페달 및 액셀러레이터페달을 순차적으로 밟아서 조작하여야 함으로 운전자에게 피로와 스트레스로 작용하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 자동변속기가 개발되어 차량에 장착되어졌는데 자동변속기 차량은 가속 및 감속할 때에 단지 액셀러레이터페달 및 브레이크페달만을 조작하도록 구성됨으로서 운전에 편리함을 주도록 한 것이다.

그러나 상기 자동변속기 차량은 수동변속기 차량에 비하여 경제성, 동력전달효율, 연료 소모율 면에서 떨어지고, 구조가 복잡하며, 고장견인 및 정비보수가 용이하지 못하는 등의 문제점이 있었다.

상기 수동 및 자동 변속기 차량의 문제점을 해소하기 위해 많은 기술이 창출된 바 있다.

즉, 수동변속기 차량에 클러치자동제어장치를 장착하여 자동변속차량처럼 사용하고자 하는 것으로 반자동변속차량(일명 세미 오토매틱: semi-automatic)으로 사용할 수 있도록 한 것이다.

관련기술로는 본인에 의해 선 출원된 국내 특허출원 번호 제10-1996-79904호 [자동차의 풋 클러치 자동제어방법 및 그 장치]가 있다.

상기 자동차의 풋 클러치 자동제어방법 및 그 장치는 첨부도면 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

하우징(1)의 외측에 구동모터(2)를 장착하고, 구동모터(2)의 구동력을 감속시기 위하여 감속수단(3)을 구비하며, 감속수단(3)의 구동력을 직선운동으로 변환하기 위한 운동력변환수단(5)을 구비하고, 하우징(1)의 외측에는 액추에이터의 수단인 마스터실린더(10)를 장착한 것이다.

상기 감속수단(3)은 원동기어(3a)와 아이들기어(4a)(4b) 및 피니언기어(6)의 이수 비에 따라 감속되며, 운동력변환수단(5)은 피니언기어(6)와 랙기어(7)에 의해 회전운동이 직선운동으로 변환되는 것이다.

상기 랙기어(7)의 일측은 마스터실린더(10)의 푸시로드(12)의 요홈부(13)에 장착되어지며, 랙기어(7)의 왕복운동의 방향 및 이동 변위 량에 따라 마스터실린더(10)의 제1포트(10a) 및 제2포트(10b)에 오일의 흐름 방향 및 유량을 가변시키도록 된 것이다

상기 마스터실린더(10)의 제1포트(10a)는 클러치페달(15)에 장착되어지는 마스터실린더(14)에 유압라인으로 연결되어지고, 제2포트(10a)는 슬레이브실린더(16)에 유압라인으로 연결되어진다.

미설명부호 9는 연동축으로 전후원판이 동시에 회전되어지도록 한 것이고, 원판의 일측에는 센서(퍼텐쇼미터: 미도시)가 장착되어지고, 18은 클러치, 17은 릴리스포크, 19는 리턴스프링이다.

상기와 같이 구성된 종래의 자동제어장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

자동차의 클러치를 제어하여 동력을 단속하여 변속을 수행하도록 함에 있어서, 컨트롤러의 작동에 의해 별도의 자동제어수단을 작동시켜 이 자동제어수단에의해 클러치를 제어하게 되는데 상기 자동제어수단은 감속수단(3)의 정, 역회전된 감속회전운동을 운동력변환수단(5)에 의해 직선운동으로 변환시키고, 이 직선운동에 의해 마스터실린더(10)가 전, 후진 작동하면서 이와 연결된 슬레이브실린더(16)를 작동시키며, 상기 슬레이브실린더(16)가 클러치(18)의 릴리스포크(17)를 가압 작동하는 것에 의해 클러치를 단속하는 것이다.

즉, 정지상태에서 가속을 하고자 할 때에는 액셀러레이터페달을 밟게 되고, 이에 따라 엔진의 회전수가 높아지게 되며, 이때 클러치는 자동제어장치의 작동에 의해 클러치페달에서 발을 떼는 조작처럼 클러치디스크를 접속시켜 엔진의 동력을 바퀴에 전달하게 되고, 감속을 하게 되면 자동제어장치의 작동에 의해 클러치페달을 밟은 것처럼 클러치디스크를 분리시키게 된다.

상기 자동제어수단은 센서(퍼텐쇼미터)에 의해 랙기어(7)의 위치를 검출하고, 브레이크페달 및 액셀러레이터페달의 조작을 감지하여 작동하도록 되어 있으며, 클러치의 접속과 분리정도(반 클러치 상태)를 조절하기 위하여 피니언기어(6)를 적정상태로 회전시켜주게 되는 데, 피니언기어(6)의 회동각도를 퍼텐쇼미터 센서에 의해 검출되고 검출 값이 미도시 된 컨트롤러에 전달되어 상기 구동모터(2)의 구동이 제어된다.

또한, 상기 자동제어장치는 수동 변속차량처럼 수동으로 변속조작이 가능한 것으로 클러치페달(15)을 밟게 되면 마스터실린더(14)에 의해 유동되는 유체는 제1포트(10a)와 제2포트(10b)를 경유하여 슬레이브실린더(16)에 가압작용을 하게 되어 수동변속기차량에 익숙한 사용자는 평소의 운전 습관대로 운행하게 된다.

그러나 상기의 자동제어장치는 다음과 같은 문제점이 지적된다.

피니언기어(6)를 회전시켜 랙기어(7)를 왕복 직선운동을 시키게 되는 것이고, 랙기어(7)는 양 한계점에 도달하면 더 이상 전진하지 못하는 것인데 비교적 제품 수명이 짧은 센서는 고장의 빈도수가 높아 정상적인 신호를 송출하지 못하여 구동모터(2)를 계속적으로 구동시키려 하게 되고, 양 한계점에 도달한 랙기어(7)는 더 이상 이동하지 못하게 됨에 따라 구동모터(2)에 부하가 걸리게 되어 구동모터(2)까지 교체하여야하는 문제점이 지적되었다.

또한, 랙기어(7)를 밀어낼 때 발생되는 힘은 피니언기어(6)의 유효반지름 크기에 비례하여 큰 힘을 필요로 하게 되나 구동모터(2)의 구동력은 한계가 있어 랙기어(7)를 밀어내지 못하는 경우가 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 자동제어장치가 작동하여 랙기어(7)를 마스터실린더(10) 쪽으로 밀어내어 클러치 디스크를 분리시켰을 때에 운전자가 클러치페달(15)을 밟게 되면 유압라인의 유압이 마스터실린더(10)의 푸시로드(12)가 역방향으로 힘을 발생시켜 랙기어(7)를 반대방향으로 밀어내려는 반력이 생기게 되고, 이 반력에 의해 강제로 피니언기어(6)를 역회전시키게 되어 자동제어장치를 구성하고 있는 각각의 기어가 파손되거나 구동모터(2)에 부하로서 작용하게 되어 자동제어장치의 수명을 단축시키는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 된 수동변속 차량용 클러치제어장치를 제공하려는 것이다.

본 고안은 하우징의 배면에 구동모터를 장착하고, 하우징의 장착부에는 구동모터에 의해 회동되는 캠과 캠의 외주를 따라 롤링 되도록 링크를 장착하며, 링크의 타단에는 액추에이터를 장착하고, 링크의 전방의 전방에는 레버를 장착하되 레버는 링크의 회전변위에 따라 회전각을 검출하도록 센서에 장착하여 컨트롤러에 의해 구동모터를 구동시키면 캠은 회전하고, 캠의 회전에 의해 링크는 각운동 하도록 하며, 링크의 타단에 장착된 액추에이터의 작동에 의해 슬레이브실린더를 작동시켜 클러치를 제어하도록 하는 클러치제어장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 캠의 회전각을 제어함으로써 클러치의 접속변위 량(반 클러치 상태)을 보다 정밀하게 제어할 수 있도록 하는 클러치제어장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 실린더에 반력이 발생하였을 때에 반력에 의해 캠이 회전되지 않도록 하여 구동모터 및 캠의 파손을 억제할 수 있도록 하는 클러치제어장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 기구적인 구성을 극히 단순화하여 제조가 용이하도록 하는 클러치제어장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 클러치의 제어라인을 유압 및 와이어 방식 모두에 적용이 가능하도록 하고, 유압을 이용할 경우 비상밸브를 장착하여 예상하지 못한 비정상적인 상태에서 오일이 정상적으로 유통되지 못할 경우 비상밸브가 자동으로 개방되어 유압 오일을 유통시킬 수 있도록 하는 클러치제어장치를 제공하는데 있다.

도 1a는 종래의 자동제어장치의 정단면구성도 및

도 1b는 종래의 자동제어장치를 적용한 예를 보인 계통도

도 2a는 본 고안에 따른 클러치제어장치의 일실시예를 적용한

예를 보인 계통도.

도 2b는 본 고안에 따른 클러치제어장치의 다른 실시예를 적용한

예를 보인 계통도.

도 3은 본 고안에 따른 클러치제어장치를 분해하여 보인 분해사시도

도 4는 본 고안에 따른 클러치제어장치의 일실시예를 보인 사시도.

도 5는 본 고안에 따른 클러치제어장치의 다른 실시예를 보인 사시도.

도 6a은 본 고안에 따른 클러치제어장치에서 주요 요부인 캠의 구성을

보인 정면도

도 6b는 본 고안에 따른 클러치제어장치에서 캠의 외주면을 펼쳐 보인

변위 곡선 그래프

도 7a 내지 도 7c는 본 고안에 따른 클러치제어장치에서 캠과 링크의

상호 구동관계를 보인 설명도로서,

도 7a는 캠과 링크의 구성을 발췌하여 보인 정면예시도

도 7b는 캠의 상사점에 링크가 접한 상태를 보인 예시도.

도 7c는 캠의 중심에 링크가 가장 근접한 상태를 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 하우징 2: 구동모터 3: 감속수단

5: 운동력변환수단 10: 마스터실린더 14: 마스터실린더

15: 클러치페달 16: 슬레이브실린더 17: 릴리스포크

18: 클러치 19: 리턴스프링 20: 고정브래킷

21, 22: 연결케이블 21a, 22a: 인너 케이블(inner cable)

23: 비상밸브 24: 유입호스 25: 배출호스

30a, 30b: 클러치제어장치 31a, 31b: 하우징 32: 수납부

33: 하측변 34: 상측변 35, 36: 로드유통공

37: 링크장착대 40: 구동축장착공 41: 구동모터

44: 플렌지 45: 캠(Cam) 47: 링크

51: 캠 롤러 52: 롤러 53: 부싱

54: 장착편 55: 레버 58: 커버

59: 장착공 60: 센서 61: 플렌지

62: 로드헤드 63: 체결공 70: 로드

71: 체결공 72: 스프링 80: 마스터실린더

84a, 84b: 액추에이터 O₀: 링크의 회전중심점

O₁: 링크의 로드헤드 체결중심점 O₂: 링크의 캠 롤러 체결중심점

: O₀에서 O₁까지 거리: O₀에서 O₂까지 거리

S₁: 캠의 최대 변위량 S₂: 로드헤드의 최대 변위량

R₀, R₁, R₂: 반력

P₀: 캠의 회전중심점

P₁: 하등고구간과 급승강구간의 경계점

P₂: 급승강구간과 승강구간의 경계점

P₃: 승강구간과 급하강구간의 경계점/상사점

P₄: 급하강구간과 하등고구간의 경계점

본 고안의 상기목적들과 특징은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명에 의하여 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

첨부도면 도 2a는 본 고안에 따른 클러치제어장치의 일실시예를 적용한 예를 보인 계통도이고, 도 2b는 본 고안에 따른 클러치제어장치의 다른 실시예를 적용한 예를 보인 계통도이며, 도 3은 본 고안에 따른 클러치제어장치를 분해하여 보인 분해사시도이고, 도 4는 본 고안에 따른 클러치제어장치의 일실시예를 보인 사시도이며, 도 5는 본 고안에 따른 클러치제어장치의 다른 실시예를 보인 사시도이고, 도 6a는 본 고안에 따른 클러치제어장치에서 주요 요부인 캠의 구성을 보인 정면도이며, 도 6b는 본 고안에 따른 클러치제어장치에서 캠의 외주면을 펼쳐 보인 변위 곡선 그래프이고, 도 7a 내지 도 7c는 본 고안에 따른 클러치제어장치에서 캠과 링크의 상호 구동관계를 보인 설명도이다.

본 고안에 따른 클러치제어장치(30a)(30b)는 하우징(31a)(31b)의 배면에 통상의 구동모터(41)와 감속기어박스(42)를 일체로 구성하여 장착하였고, 하우징(31a)(31b)의 상면 일측에는 클러치의 디스크 접리를 구동하도록 하는 액추에이터(84a)(84b)을 장착하였으며, 하우징(31a)(31b)에 덮어지는 커버(58)의 외측에는 통상의 각도변위 검출용 센서(60)를 장착한 것이다.

상기 클러치제어장치(30a)는 본 고안에 따른 일실시예로서 액추에이터수단(84a)은 와이어타입을 장착한 것이고, 클러치제어장치(30b)는 본 고안에 따른 다른 실시예로서 액추에이터수단(84b)은 유압타입을 장착한 것이다.

상기 센서(60)는 클러치위치검출센서(C. P. S: clutch position sensor)로서 링크(47) 및 레버(55)의 회전각 변위를 측정하여 각각의 변위 량에 따라 각각 다른 신호를 발생시키고 발생된 신호를 메인 컨트롤러(미도시)에 전송하도록 한 것으로 이는 공지의 기술을 이용한 것이다.

첨부도면 도 2a는 클러치제어장치(30a)에 액추에이터수단(84a)을 와이어타입으로 적용한 상태를 도시한 것으로, 차후에 상세히 설명되어지는 하우징(31a)의 일측에 클러치의 고정브래킷(20)과 보호케이블(22)로 연결하고, 보호케이블(22)의 내측에서 이동하는 인너케이블(22a)은 일측에 링크(47)와 릴리스포크(17)를 연결한 것이다. 즉 클러치페달(15)을 밟으면 클러치페달(15)에 연결된 연결케이블(21)내에 인너케이블(22)은 릴리스포크(17)를 당겨 클러치(18)의 클러치디스크(18a)(18b)를 분리시키게 되는데, 이때 액셀러레이터페달, 엔진 회전수 및 클러치페달(15)의 밟는 정도를 감지한 제어부에서 클러치제어장치(30a)를 구동시켜 클러치페달을 밟았을 때처럼 클러치(18)를 제어하는 것이다.

첨부도면 도 2b는 클러치제어장치(30b)에 액추에이터수단(84b)을 유압타입으로 적용한 상태를 도시한 것으로, 차후에 상세히 설명되어지는 하우징(31b)의 일측에 마스터실린더(80)를 장착하고, 마스터실린더(80)의 로드(70)는 링크(47)에 장착하며, 마스터실린더(80)의 제1포트(81)는 마스터실린더(14)와 유입호스(24)로 연결하고, 마스터실린더(80)의 제2포트(82)는 슬레이브실린더(16)에 배출호스(25)로 연결하며, 상기 유입호스(24)와 배출호스(25)의 중단에는 비상밸브(23)를 장착한 것이다.

즉 클러치페달(15), 액셀러레이터페달 등의 변속 조작을 감지한 제어부에서 클러치제어장치(30b)를 구동시키면, 마스터실린더(80)에서 배출호스(25)의 내에 채워진 유압을 밀어내어 슬레이브실린더(16)를 작동시키고, 슬레이브실린더(16)는 클러치(18)를 제어하도록 한 것이며, 예상치 못한 사고에 의해 마스터실린더(80)가 작동하지 않을 경우 사용자는 통상적인 운전 습관대로 클러치페달(15)을 밟게 되면 비상밸브(23)가 자동으로 개방되어 안정적으로 차량을 운행할 수 있는 것이다.

상기 비상밸브(23)는 매뉴얼타입 또는 오토타입의 밸브를 장착할 수 있음은 물론이다.

이하 클러치제어장치(30a)(30b)의 구성을 보다 상세하게 설명한다.

상기 하우징(31a) 및 하우징(31b)은 내부에 상자형상으로 수납부(32)를 형성하고, 일측에는 액추에이터수단을 장착하는 위치만 다른 것으로 하우징(31a)은 와이어타입의 액추에이터(84a)을 장착하도록 로드유통공(35)을 하측변(33)에 형성한 것이고, 하우징(31b)은 유압타입의 액추에이터(84b)을 장착하도록 로드유통공(36)을 상측변(34)에 형성한 것이다.

상기 하우징(31a)(31b)의 하측변(33)의 내부 쪽에는 링크장착대(37)를 형성하고, 바닥면 일측에는 구동축장착공(40)을 형성한 것이다.

상기 링크장착대(37)는 2단 계단형상으로 형성하고, 내측의 단면에는 체결탭(38)을 형성하고, 외측 단면에는 체결탭(39)을 형성하되, 내측단면과 외측단면의 단차는 다음에 설명되는 링크(47)의 두께와 동일하게 형성한 것이다.

상기 구동축장착공(40)의 배면에는 통상의 구동모터(41) 및감속기어박스(42)를 통상의 볼트와 같은 체결수단으로 체결하여 감속기어박스(42)의 구동축(43)은 상기 구동축장착공(40)을 통해 수납부(32)내측방향으로 장착한 것이고, 상기 구동축(43)에는 와셔 형성의 플랜지(44)를 장착한 것이며, 상기 플랜지(44)에는 차후에 설명되는 캠(C)을 장착하는 것이다.

상기 링크(47)는 중앙에 축공(48)을 형성하고, 일측에는 롤러장착홈(49)을 형성하며, 타측에는 로드장착홈(50)을 형성하여, 축공(48)에는 통쇠베어링의 일종인 부싱(53)을 끼워 넣고, 상기 롤러장착홈(49)에는 캠 롤러(51)를 굴대장착하며, 상기 로드장착홈(50)에는 액추에이터(84a)(84b)의 로드헤드(62) 및 로드헤드(70)를 장착시킨 것이다.

상기 캠 롤러(51)는 통상의 볼트에 의해 굴대 장착하되, 링크(47)의 외측방향으로 다른 롤러(52)를 굴대 장착한 것이다.

상기 링크(47)는 하우징(31a)(31b)의 링크장착대(37)에 장착하는 것으로 링크장착대(37)의 체결탭(38)에 링크(47)의 부싱(53)을 일치시킨 상태에서 복수개의 체결공을 형성한 장착편(54)을 대고, 장착편(54)의 외측에서 상기 링크장착대(37)의 체결탭(38)(39)에 통상의 볼트를 체결한 것이다.

상기 링크(47)에 굴대 장착한 외측 롤러(52)에는 레버(55)를 구비한 것으로, 레버(55)는 일측에 두 갈래의 포크(57)를 형성하고, 외측방향으로 축봉(56)을 형성하여, 포크(57)를 상기 외측롤러(52)에 삽입시켜 링크(47)의 각운동에 따라 레버(55)도 동시에 움직이도록 한 것이다.

상기 하우징(31a)(31b)의 수납부(32)에는 커버(58)를 씌워 고정하는 것이고,커버(58)의 일측에는 장착공(59)을 뚫어 형성하며, 장착공(59)의 외주에는 센서(60)를 장착하고, 장착공(59)을 통해 상기 레버(55)의 축봉(56)을 통과시켜 축봉(56)은 센서(60)에 삽입한 것이다.

첨부도면 도 4는 본 고안에 따른 클러치제어장치(30a)에 와이어타입의 액추에이터(84a)를 장착한 상태의 실시예를 보인 것으로, 보호케이블(22)의 상단에 구비한 플렌지(61)를 하우징(31a)의 하측변에 체결고정하고, 인너케이블(22a)의 단부에는 로드헤드(62)를 구비하며, 로드헤드(62)의 체결공(63)을 형성하여 로드헤드(62)를 로드유통공(35)을 통해 링크(47)의 로드장착홈(50)에 삽입하고 볼트를 체결한 것이다.

첨부도면 도 5는 본 고안에 따른 클러치제어장치(30b)에 유압타입의 액추에이터(84b)를 장착한 상태의 실시예를 보인 것으로, 마스터실린더(80)의 플렌지(83)를 하우징(31b)의 상측변(34)에 장착하고, 마스터실린더(80)의 로드(70)에는 스프링(72)을 구비하며, 로드(70)의 헤드에는 체결공(71)을 형성하여 상기 링크(47)의 로드장착홈(50)에 삽입하고 볼트를 체결한 것이다.

상기 스프링(72)의 복원력에 의해 로드(70)는 항상 아래쪽 방향으로 밀려서 링크(47)를 밀어내어 링크(47)의 캠 롤러(51)를 캠(45)에 밀착시키도록 한 것이다.

상기 캠(45)의 구성을 첨부도면 도 6a 및 도 6b를 참조하여 상세하게 설명한다.

상기 캠(45)은 중심(P₀)에서 동일한 거리로 형성하여 액추에이터(84a)(84b)에 영향을 끼치지 않는 하등고구간(P₄~ P₁), 중심(P₀)에서 외측으로 거리가 급격히 멀어지는 급상승구간(P₁~ P₂), 중심(P₀)에서 외측으로 거리가 완만하게 멀어지는 급상승구간(P₂~ P₃), 상기 급상승구간에서 하등고구간으로 급격하게 중심(P₀)쪽으로 거리가 짧아지는 급하강구간(P₃~ P₄)으로 형성한 것이다.

캠 롤러(51)의 롤링에 의해 실질적으로 액추에이터(84a)(84b)에 작용을 미치는 유효구간은 급상승구간(P₁~ P₂), 승강구간(P₂~ P₃) 및 급하강구간(P₃~ P₄)으로 구성한 것이다.

상기 하등고구간(P₄~ P₁)의 각 범위는 60°이내이고, 급승강구간(P₁~ P₂)의 각 범위는 50°이며, 승강구간(P₂~ P₃)의 각 범위는 대략 140°이고, 급하강구간(P₃~ P₄)의 각 범위는 110°로 형성하였다.

캠(45)의 최대 변위(S₁)는 상기 상사점(P₃)에서 하등고구간인(P₄~ P₁)의 거리가 되는 것이고, P₂는 S₁의 1/2지점에 위치하도록 형성한 것이다.

캠(45)과 링크(47)의 상관관계를 첨부도면 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 설명한다.

링크(47)는 시소처럼 일측을 누르면 다른 단부가 들려지는 것으로 캠(45)의 외면을 따라 캠 롤러(51)가 롤링 할 때에 캠(45)에 의해 액추에이터(84a)(84b)의 로드헤드(62) 및 로드(70)가 승강운동을 하게 되는 것이다.

상기 링크(47)는 축공(48)의 중심(O₀)에서 캠 롤러 중심(O₂)까지 거리()는 중심()에서 로드헤드 고정 중심()까지 거리()보다 길게 형성하며, 그 이유는 지렛대의 원리로서 캠(45)의 회전에 의해 캠롤러(51)가 외측으로 밀려나면서 액추에이터(84a)(84b)의 로드헤드(62) 및 로드(70)를 상승시킬 때에 보다 용이하게 작동되도록 한 것이며, 거리()가 거리()보다 너무 길게 되면 일정한 행정거리(S₂)를 얻기 위해서는 캠(45)이 비대해짐으로 거리()대 거리()의 비는 1:1.4 ~ 1.6의 범위 내에서 형성하는 것이 바람직하다.

급격한 클러치페달(15) 조작에 의해 반력(R₀)이 발생하였을 경우에는 도 7b에 도시한 바와 같이 링크(47)는 반시계 방향으로 회전하여 캠(45)을 강한 압력으로 누르게 되는데 이때 캠(45)은 어느 쪽 방향이든 회전하지 않고 안정적으로 현재 상태를 유지하게 되는데 그 이유는 다음과 같다.

반력(R₀)이 발생할 수 있는 시점은 상사점(P₃)에 캠 롤러(51)가 위치하였을 때에 발생하는 것이고, 캠(45)에 가해지는 반력(R₁)은 캠(45)의 중심에서 벗어난 외측에 반력(R₂)이 가해져 캠(45)이 반시계방향으로 회전하도록 반력(R₂)이 가해지지만, 반력(R₂)이 가해지는 작용점(R_P)은 캠(45)의 중심(P₀)에서 매우 가까운 것으로 지렛대 원리처럼 힘과 거리의 반비례하는 것으로 링크(47)의 거리()는 작용점(R_P)은 캠(45)의 중심(P₀)까지의 거리보다 최소 4배 이상 길고 이로 인하여 캠(45)의 구동축(43)에 전달되는 반력(R₀)은 1/4이하로 줄어들며, 결국 구동축(43)을 회전시키지 못하는 것이다.

즉 상기 캠(45)과 링크(47)의 상호 구성 및 위치가 적정하여야 반력(R₀)이 현저하게 줄어들고, 아울러 캠(45)의 외주에 캠 롤러(51)가 롤링하며, 링크(47)가 원활하게 각운동하기 위한 최적의 조건은 캠(45)의 상사점(P₃)에 캠롤러(51)가 위치한 상태에서 캠(45)의 중심(P₀), 캠 롤러(51)의 중심(O₂), 링크(47)의 중심(O₀)이 이루는 각()은 55 ~ 65°를 이루는 것이 가장 바람직하다.

예컨대 상기 각()이 55°이하일 경우에는 반력(R₂)이 가해지는 작용점(R_P)은 캠(45)의 중심(P₀)에서 멀어지고 결국 링크(47)에서 전달되는 반력(R₂)을 충분히 줄이지 못하여 반력(R₂)에 의해 일측방향으로 캠(45)이 회전할 우려가 있기 때문이다.

또한 65°이상일 경우에는 캠 롤러(51)가 캠(45)의 외주에 벗어나 캠(45)은 그대로 인체로 링크(47)만 반시계방향으로 회전하여 캠(45)과 링크(47)의 상호구동이루어지지 않게 되는 때문이다.

이하 작용상태를 설명한다.

본 고안에 따른 클러치제어장치(30a)(30b)는 수동변속차량의 클러치장치에 장착한 것으로 첨부도면 도 2a, 내지 도 7c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

차량을 정지상태에서 출발하고자 할 때에는 일반적인 자동변속기 장착 차량처럼 브레이크페달에서 액셀러레이터페달로 발을 옮겨 밟게 되면 엔진의 순간 회전수는 높아지게 되고, 이를 감지하여 컨트롤러에 신호가 접수되며, 컨트롤러는 클러치제어장치(30a)(30b)의 구동모터(41)를 구동시켜 캠(45)을 회전시키게 되고, 캠(45)과 링크(47)의 상호구동에 의해 액추에이터(84a)(84b)가 작동하게 되고, 액추에이터(84a)(84b)의 작동에 의해 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와같이 클러치(18)를 제어하게 된다.

차량이 정차하여진 초기 상태에서 클러치디스크는 분리되어있는 상태이며, 이때 도 7c에 도시한 바와 같이 캠(45)은 하등고구간(P₄~ P₁)에 캠 롤러(51)가 위치한 상태로 로드헤드(62)는 하측으로 밀려난 상태이다.

브레이크페달에서 발을 떼어 액셀러레이터페달을 밟게 되면 엔진의 회전수가 높아지고 이를 감지하여 컨트롤러는 캠(45)을 시계방향으로 회전시켜 캠(45)의 유효구간에 캠 롤러(51)가 접하게 되면서 로드헤드(62)는 점진적으로 당겨지고 클러치디스크는 서서히 접속하여 엔진의 동력을 차량의 바퀴로 전달하게 되는 것이며 이로서 차량은 전진 또는 후진을 하게 되는 것이다.

특히, 캠(45)의 유효구간에서 급상승구간(P₁~ P₂), 승강구간(P₂~ P₃), 급하강구간(P₃~ P₄)에서 캠롤러(51)가 롤링하게 되면 클러치디스크는 반 클러치상태에 놓이게 되고 상사점(P₃)에 캠 롤러(51)가 위치할 때 클러치디스크는 완전하게 분리되며, 하등고구간(P₄~ P₁)에 캠롤러(51)가 위치할 때 클러치디스크는 완전하게 접속하게 된다.

일정한 속도로 주행할 때에는 엔진의 회전수가 거의 일정하게 유지되는 것으로 클러치디스크를 완전히 접속시킨 상태로 유지하게 되며, 컨트롤러는 이를 감지하여 캠(45)을 하등고구간(P₄~ P₁)에 캠롤러(45)가 위치하도록 구동모터(41)를 구동하게 되는 것이다.

주행 중에 변속을 하고자 할 때에는 클러치디스크를 짧은 시간에 분리시키는 것으로 이는 액셀러레이터에서 발을 들어올리게 되면 엔진의 회전수는 짧은 순간에 줄어들게 되고 이를 감지한 컨트롤러는 구동모터(41)를 구동시켜 캠(45)을 회전시키게 되는데 캠롤러(51)는 하등고구간에서 급승강구간을 지나게 되고 이때 캠롤러(51)는 순간적으로 밀리게 되어 캠(45)과 링크(47)의 상호 구동에 의해 액추에이터(84a)(84b)가 작동하게 되며, 액추에이터(84a)(84b)는 클러치(18)의 클러치디스크를 분리시키게 되고, 이 상태에서 변속레버를 조작하여 재차 액셀러레이터를 밟게 되면 짧은 시간에 클러치디스크를 접속시켜주어야 하므로 캠(45)을 회전시켜 캠롤러(51)가 급하강구간을 지나면서 로드헤드(62)를 순간적으로 당겨지게 되고 로드(62)에 의해 액추에이터(84a)(84b)는 클러치디스크를 분리시키는 것이다.

즉, 수동변속기 차량에서 클러치를 빠른 동작으로 조작하여야 할 때에는 캠(45)의 급승강구간에 캠롤러(51)가 롤링되는 것이고, 점진적으로 클러치디스크를 접속시키거나 분리시켜야 할 때에는 승강구간에 캠롤러(51)를 롤링시키는 것이다.

상기 캠(45)이 현재 어느 위치에 있는지는 링크(47)의 전방에 장착된레버(55)가 링크(47)의 각운동(角運動)변위에 따라 센서(60)가 검출하는 것이며, 컨트롤러에서 구동모터(41)의 회전방향을 제어함에 따라 캠(45)의 회전방향이 제어되는 것이고, 캠(45)의 회전방향에 따라 클러치를 급속하게 제어하거나 완만한 속도로 제어할 수 있는 것이다.

특히, 클러치를 끊임없이 연속적으로 완만하게 조작되게 함으로서 차량의 출렁임이 없는 것으로 보다 안정적인 승차감을 얻을 수 있는 것이다.

또한, 본 고안에 따른 수동변속 차량용 클러치제어장치는 수동 변속기 차량을 운전하듯이 운전할 수 있는 것으로 평소의 운전 습관대로 클러치페달과 브레이크페달 및 액셀러레이터페달을 순차적으로 밟으면서 변속할 수 있으며 클러치페달을 밟았을 때에는 액추에이터(84b)의 마스터실린더(80)에 작동유체가 통과하는 유로구실만 하게 되는 것으로 클러치페달(15)을 직접 밟으면서 변속레버를 조작하여도 되는 것이다.

또한 클러치제어장치(30b)에 유압타입의 액추에이터(84b)를 장착하였을 때에 마스터실린더(80)가 예상치 못한 이유로 작동불능일 때에는 비상밸브가 개방되어 유로가 직접 마스터실린더(14)와 슬레이브실린더(16)를 연결하여 통상적인 수동변속차량처럼 운행이 가능하게 된다.

즉, 수동변속기 차량을 운행하듯이 운전하게 되어 운전자는 그저 평소의 운전습관대로 운전하게 되나 클러치제어장치는 클러치페달을 밟는 것과 상관없이 자동으로 작동하게 되는 것이다.

본 고안에서는 구체적인 실시예에 대하여 설명했지만 본 고안의 기술사상범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함을 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.

따라서 본 고안에 따른 수동변속 차량용 클러치제어장치는 링크에 장착된 캠롤러가 캠의 외주에 롤링되면서 링크는 각운동을 하게 되고, 링크의 타측단에 장착된 액추에이터는 클러치를 원활하게 작동시키고 클러치디스크의 접속 및 분리가 매우 부드럽게 이어지는 것으로 승차감을 향상시킬 수 있는 것이다.

또한, 브레이크페달을 밟거나 하여 엔진속도가 일정한 회전수이하로 회전할 경우 클러치제어장치가 작동하여 클러치디스크를 분리시켜 줌으로서 엔진이 갑작스럽게 멈춰서는 일이 없게 되는 것이고, 브레이크페달만 밟고 있어도 엔진은 정지하지 않게 되므로 교통체증이 심한 도로에는 자동변속기 차량처럼 운전할 수 있는 것이며, 특히 언덕길에서는 브레이크페달에서 발을 떼는 순간 클러치는 자동으로 반 클러치 상태로 변환되고, 이어 액셀러레이터페달을 밟게 되면 클러치디스크를 접속시켜줌으로서 차량이 뒤(아래방향)로 밀리지 않고 곧장 올라 갈 수 있는 것이다.

또, 클러치디스크가 완전히 분리되어진 상태, 즉, 캠의 상사점에 캠롤러가 위치할 때에는 클러치페달(14)을 급격히 밟게 되면 마스터실린더(80)에서 역작용을 하여 반력이 생기더라도 캠(Cam)의 회전에는 영향을 미치지 않게 되고 이로서 클러치제어장치가 반력에 의해 파손되거나 구동모터(41)에 불필요한 부하를 가하여지지 않는 것이고 이로 인해 클러치제어장치의 수명이 단축되는 것을 최대한 억제하는 것이다.

Claims (7)

1. 클러치페달의 작동력을 클러치에 유압 또는 와이어로 전달하도록 하고, 회전변위를 센서에 의해 각(角)변위를 검출하여 검출 신호를 컨트롤러에 보내 구동모터를 제어하도록 하는 클러치제어장치에 있어서,

   내부에 수납부(32)를 형성하고, 상하측변(33)(34)에 로드유통공(35)(36)을 형성하며, 하측변(33)의 내측에 링크장착대(37)를 형성하고, 바닥면 일측에 구동축장착공(40)을 형성한 하우징(31a)(31b)과,

   상기 하우징(31a)(31b)의 배면에서 체결 장착되어 구동축장착공(40)에 구동축(43)이 위치되도록하고, 구동축(43)에 플랜지(44)를 일체로 구성한 감속기어박스(42) 및 구동모터(41),

   상기 하우징(31a)(31b)의 수납부에 장착한 상기 구동축(43)에 체결 장착하여 회전하도록 하는 캠(45),

   상기 하우징(31a)(31b)의 링크장착대(37)에 굴대 장착되어 각운동을 하고, 일측에는 상기 캠(45)의 외주를 따라 롤링하는 캠롤러(51)를 굴대장착하며, 타측에는 액추에이터(84a)(84b)를 연결하며, 상기 캠 롤러(51)의 외측에 롤러(52)를 굴대장착하는 링크(47),

   상기 링크(47)의 외측에 굴대장착한 롤러(52)에 삽입장착하고, 일측에 두 갈래의 포크(57)를 형성하며, 전방을 향해 축봉(56)을 형성한 레버(55),

   상기 하우징(31a)(31b)의 수납부(32)를 씌워 장착하고, 일측에 장착공(59)을형성한 커버(58)와,

   상기 커버(58)의 장착공(59)을 통해 상기 레버(55)의 축봉(56)을 삽입시켜 레버(56)의 각(角)변위를 검출하는 센서(60)로 구성하는 것을 특징으로 하는 수동변속차량용 클러치제어장치.
2. 청구항 1에 있어서, 액추에이터(84a)는,

   차량의 클러치장치와 보호케이블(22)로 연결하고, 보호케이블(22)의 일측은 플렌지(61)를 형성하여 하우징(31a)의 하측변(33)에 체결고정하며, 내측에 인너케이블(22a)을 삽입시키되, 인너케이블(22a)의 일측에 로드헤드(62)를 형성하여 상기 링크(47)이 일측에 굴대장착하고, 타측은 클러치장치의 릴리스포크(17)에 연결하여 구성하는 것을 특징으로 하는 수동변속차량용 클러치제어장치.
3. 청구항 1에 있어서, 액추에이터(84b)는,

   하우징(31b)의 상측변(34)에 마스터실린더(80)를 장착하고, 마스터실린더(80)의 로드(70)에는 스프링(72)을 구비하며, 로드(70)의 해드는 상기 링크(47)의 일측에 굴대장착하고, 상기 마스터실린더(80)의 제1포트(81)는 클러치페달의 마스터실린더(14)에 유입호스(24)로 연결하며, 제2포트(82)는 슬레이브실린더(16)에 배출호스(25)로 연결하고, 상기 유입호스(24)와 배출호스(25)를 연결하는 비상밸브(23)를 장착한 것을 특징으로 하는 수동변속차량용 클러치제어장치.
4. 청구항 1에 있어서, 링크장착대(37)는,

   2단 계단형상으로 형성하고, 내측의 단면에는 체결탭(38)을 형성하고, 외측 단면에는 체결탭(39)을 형성하며, 내측단면과 외측단면의 단차는 링크(47)의 두께와 동일하게 형성한 것을 특징으로 하는 수동변속차량용 클러치제어장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 링크(47)는 축공(48)의 중심(O₀)에서 캠 롤러 중심(O₂)까지 거리()는 중심()에서 로드헤드 고정 중심()까지 거리()보다 길게 형성하되, 거리()대 거리()의 비는 1:1.4 ~ 1.6의 범위 내로 형성하는 것을 특징으로 하는 수동변속차량용 클러치제어장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 캠(45)은,

   중심(P₀)에서 동일한 거리로 형성하여 액추에이터(84a)(84b)에 영향을 끼치지 않는 하등고구간(P₄~ P₁), 중심(P₀)에서 외측으로 거리가 급격히 멀어지는 급상승구간(P₁~ P₂), 중심(P₀)에서 외측으로 거리가 완만하게 멀어지는 급상승구간(P₂~ P₃), 상기 급상승구간에서 하등고구간으로 급격하게 중심(P₀)쪽으로 거리가 짧아지는 급하강구간(P₃~ P₄)으로 형성하고,

   상기 하등고구간(P₄~ P₁)의 각(角)범위는 60도 이내, 급승강구간(P₁~ P₂)의 각 범위는 50도 이내, 승강구간(P₂~ P₃)의 각 범위는 140도, 급하강구간(P₃~ P₄)의 각 범위는 110도로 형성하며,

   급승강구간과 승강구간의 경계점(P₂)은 캠(45)의 최대 변위(S₁)인 상기 상사점(P₃)에서 하등고구간인(P₄~ P₁)의 거리의 1/2지점에 위치하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 수동변속차량용 클러치제어장치.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 캠(45)과 링크(47)의 상호 구성 및 위치는,

   캠(45)의 상사점(P₃)에 캠롤러(51)가 위치한 상태에서 캠(45)의 중심(P₀), 캠 롤러(51)의 중심(O₂), 링크(47)의 중심(O₀)이 이루는 각()은 55~65°을 이루도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수동변속차량용 클러치제어장치.