KR970002457B1 - 자동차 클러치의 이원화 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

자동차 클러치의 이원화 제어장치

제1도는 종래 클러치장치의 일예시도.

제2도는 종래 및 본 발명에 적용되는 클러치 부스터로서, 제2a도는 클러치 페달을 밟은 상태의 단면구조도이고, 제2b도는 클러치 페달을 밟지 않은 상태의 단면 구조도이다.

제3도는 본 발명 장치의 실시예 구성도.

제4도는 본 발명 장치의 유압 및 공압회로도.

제5도는 본 발명 장치에 적용되는 전기회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30, 70, 80 : 제1 내지 제3솔레노이드 밸브

31, 41, 6a : 유압라인 40 : 체크밸브

62, 63, 71, 72 : 공압라인 50 : 제2마스터실린더

60 : 공압실린더 65 : 근접센서

100 : 레버스위치 Ia-Ic, Oa, Ob : 이출력포트

200 : 주제어부

본 발명은 엔진의 동력을 필요에 따라 단속하는 자동차의 클러치장치에 관한 것으로, 특히 기존의 풋 클러치장치에 스위치 조작에 의해 이루어지는 핸드 클러치장치를 두어 필요에 따라 병행 제어가 가능하도록 한 자동차 클러치의 이원화 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 수동 변속기를 장착한 각종 차량에는 기어변속시마다 엔진동력을 차단하고 기어변속후의 주행가속시에는 엔진의 동력을 추진축에 연결 유지하는 클러치장치가 설치되어 필요시마다 운전자의 발로서 조작할 수 있도록 설치되어 있다.

이러한 풋 클러치장치는 그 일예로서 제1도에 도시된 바와 같이 구성되어 있다.

즉, 유압저장탱크(1)와, 이 탱크(1)로부터 유압라인(2)이 연결된 마스터실린더(3)의 푸쉬로드(4)에 클러치페달(5)을 결합하되, 이 페달(5)의 복원수단이 구비되고, 상기 마스터실린더(3)는 유압라인(6)을 통해 클러치부스터(7)와 연결 구성된다.

그리고 상기 클러치부스터(7)는 제2도에 나타낸 바와 같이 공통적으로 피스톤로드(8a-11a)가 각기 내장된 제1, 제2공기 실린더(8)(9)와, 제1, 제2유압실린더(10)(11)로 구성되고, 상기 제1 및 제2공기 실린더(8)(9)간에는 배기구(17)와 공기 탱크(12)의 압축공기를 공유하는 두 개의 공기로 (13)(14)와, 그리고 제1 및 제2유압 실린더(10)(11)에는 상기 마스터실린더(3)의 유압라인(6)과 내통하는 하나의 유압로(14)가 형성되어 있으며, 이 제2유압실린더(11)의 피스톤로드(11a)는 동력차단 및 연결하는 클러치로드(15)와, 클러치로드(15)의 리턴스프링(16)에 의해 연동되도록 구성되어 있다.

이 장치의 동작에 있어서는 클러치 페달(5)을 밟으면 마스터실린더(3)의 피스톤로드(3a)가 제1도의 실선표시방향으로 이동되어 유압탱크(1)에 저장된 유압을 증액함과 동시 유압라인(6)의 유압력을 압축시킨다.

이에 따른 클러치부스터(7)에서는 유압라인(6)의 유압이 제1 및 제2유압실린더(10)(11)의 유압로(14)를 통해 유입되어 이 유압로(14)를 막고 있던 제1유압실린더(10)의 피스톤로드(10a)가 제1공기실린더(8)측으로 이동되면서 제1공기 실린더(8)의 피스톤로드(8a)를 밀어 압축공기의 유입통로를 개방시킨다.

이에 따라 공기탱크(12)의 압축공기가 공기로(13)를 통해 제2공기실린더(9)의 'A'챔프쪽에 유입되어 이 실린더(9)의 피스톤로드(9a)를 'B'챔프쪽으로 이동시키고, 이는 다시 제2유압실린더(11)의 피스톤로드(11a)와, 이 피스톤로드(11a)를 통해 클러치로드(15)를 밀어내어 엔진동력을 차단시키는 클러치 작동상태가 된다(제2도 a).

그리고 이 동작에 의해 클러치로드(15)가 엔진동력을 차단시키는 클러치 작동상태가 되면 리턴스프링(16)은 신장되어 있는 상태가 된다.

이와는 반대로 클러치 페달(5)을 놓으면 마스터실런더(3)의 피스톤로드(3a)가 제1도의 점선표시방향으로 원위치되어 유압라인(6)의 유압력을 해제시킨다.

이에 따른 클러치부스터(7)에서는 유압라인(6)의 유압력 해제와 동시 제1 및 제1유압실린더(10)(11)의 유압로(14)의 유압력이 낮아지게 된다.

이에 따라 제1공기 실린더(8)의 피스톤로드(8a)가 시트에 위치하게 되면서 공기탱크(12)의 압축공기 유입통로를 폐방시켜 공기로(13) 및 제2공기 실린더(9)의 'A'챔프측에는 공기 압축력이 작용하지 않게 되고, 또한 유압로(14)에서 개방되어 있던 제1유압실린더(10)의 피스톤로드(10a)가 다시 유압로(14)에 위치하게 된다.

이와 동시에 신장되어 있던 리턴스프링(16)의 복원력에 의해 클러치로드(15)가 원위치되면서 클러치 작동상태를 해제시킴과 동시에 제2유압실린더(11)의 피스톤로드(11a)와, 이 피스톤로드(11a)를 통해 제2공기실린더(9)의 피스톤로드(9a)를 원래의 위치로 복원시킨다.

이때 제2공기실린더(9)의 피스톤로드(9a)가 원래의 위치로 복원되면서 이 실린더(9)의 'A'챔프에 있던 압축공기는 공기로(13) 및 배기구(17)를 통해 외부로 방출되고, 동시에 실린더(9)의 'B'챔프쪽으로 배기구(17) 및 공기로(14)를 통해 외부공기를 새로 유입된다.

그리고 제2유압실린더(11)의 피스톤로드(11a)가 원래 위치로 복원되면서 이에 유입되어 있던 유압은 제1도의 점선 방향으로 다시 유압라인(6)을 통해 마스터실린더(3)측으로 이동된다(제2도 b참조).

그러나 이와 같은 종래의 클러치장치는 필요에 따라 운전자의 발조작에 의해 이루어지도록 한 것이나, 이 장치는 공기 압축력이 없을때에는 마스터실린더의 유압이 부스터측 제2유압실린더의 피스톤로드에 직접적으로 작용하도록 하는 것이어서 클러치 페달조작에 많은 힘을 필요로 한다.

더욱이 이 장치는 기어가 들어가 있는 상태에서 항상 클러치 페달을 밟고 있어야만 엔진의 시동정지를 막을 수 있는 관계로, 복잡한 도로의 병목현상이나 잦은 신호등에 의해 수시로 작동하고 있는 실정에서는 운전자에게 번거로운 불편을 주게 될 뿐만 아니라, 오랜 시간동안 클러치 페달을 작동시킬 경우 그에 따른 운전자의 무릎과 발목에 많은 부담을 주게 되어 피로가 쉽게 쌓이게 되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해소하고자 안출된 것으로, 그 목적은 발 또는 손의 선택적인 조작에 의해 클러치의 작동 및 해제상태가 병행 제어되어 복잡한 도로의 병목현상이나 잦은 신호등의 수시작동에 따른 운전자의 피로도를 줄일 수 있도록 한 자동차 클러치의 이원와 제어장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명이 구체적인 수단은 클러치페달(5)의 조작여부에 따라 마스터실린더(3)의 푸쉬로드(4)가 동작하여 유압라인(6)의 유압을 압축하고, 이 유압의 압축 유무에 따라, 다수개 실린더(8-11)를 갖는 부스터(7)의 공기로(13)(14)를 개폐하여 압축공기 및 유압력에 의해 클러치로드(15)가 작동되어 동력 차단하고, 유압력 해제에 따른 리턴스프링(16)의 복원력으로 클러치로드(15)가 원래의 위치로 복원되면서 압축공기 차단과 동시 유압이 마스터실린더(3)측으로 역류하여 엔진동력을 연결하도록 한 클러치 장치에 있어서, 상기 마스터실린더(3)와 부스터(7)간의 유압라인(6)상에 제1솔레노이드 밸브(30)와, 이 제1솔레노이드 밸브(30)와 유압저장탱크(1)간에는 유압라인(31)(41)과, 이 유압라인(31)(41)사이에 체크 밸브(40)를 갖는 제2마스터실린더(50)를 설치하되, 이 제2마스터실린더(50)는 공압실린더(60)의 피스톤로드(61)에 의해 작동되도록 구성하고, 상기 공압린더(60)는 근접센서(65)와, 제2솔레노이드 밸브(70)를 통해 두 공압라인(62)(63)을 연결하되, 이 제2솔레노이드 밸브(70)에는 공기탱크(12)의 공압라인(71)을 통한 압축공기와, 배기라인(72)을 통해 배기되는 공기의 유량을 측정제어하기 위한 제3솔레노이드 밸브(80)를 연결 구성하고, 상기 제1 내지 제3솔레노이드 밸브(30)(70)(80)는 변속레버에 설치된 스위치(100)와, 공압실린더(60)의 근접센서(65) 및 마이크로프로세서(200)에 의해 교호적으로 제어되도록 구성여서 달성된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 구성을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 제3도는 본 발명장치의 실시예 구성도이고, 제4도는 이 실시예 구성의 유압 및 공압회로도를 나타낸 도면이다.

여기서 클러치페달(5)과 관련된 마스터실린더(3) 및 부스터(7)와, 이들간의 유압 및 공압의 계통도는 전기한 종래구성과 동일하므로 중복기에 의한 이해혼란을 피하고자 생략하고, 본 발명의 부가적인 기능들에 의해서만 서술하고자 한다.

즉 기존의 유압저장탱크(1)와 마스터실린더(3)간의 유압라인(2)에서 유압라인(31)을 분기하되, 이 유압라인(31)에 의한 유압은 체크밸브(40)를 통해 제2마스터실린더(50)에 공급되고, 기존의 마스터실린더(3)와 부스터(7)간에 연결된 유압라인(6)에는 제1솔레노이드 밸브(30)를 게재하되, 이 제1솔레노이드 밸브(30)의 입력포트와 상기 제2마스터실린더(50)간에는 유압라인(41)을 연결 구성한다.

여기서 제1솔레노이드 밸브(30)는 3포트 2웨이 구조를 갖는 솔레노이드 밸브이며, 이의 입렬포트(Ia)는 기존의 유압라인(6)과, 다른 입력포트(Ib)는 제2마스터실린더(50)의 유압라인(41)과, 그리고 이의 출력포트(Oc)는 부스터(7)의 유압라인(6a)과 각각 연결된다.

그리고 상기 제2마스터실린더(50)는 공압실린더(60)의 피스톤로드(61)의 전,후진에 따라 피스톤로드(51)가 동작하여 유압라인(41)(6a)의 유압압축 또는 유압력 해제가 이루어지도록 구성한다.

또한 상기 공압실린더(60)에는 피스톤로드(61)의 전,후퇴에 따라 제1솔레노이드 밸브(30)를 개폐하는 근접센서(65)가 부착되고, 이 실린더(60)는 두 개의 공압라인(62)(63)을 통해 제2솔레노이드 밸브(70)와 연결 구성된다.

여기서 제2솔레노이드 밸브(70)는 5포트 2웨이 구조를 갖는 솔레노이드 밸브이며, 이의 출력포트(Oa)(Ob)는 상기 공압라인(62)(63)과, 그리고 이의 입력포트(Ia-Ib)는 제3솔레노이드 밸브(80)에 배기라인(72)과 공기탱크(12)의 압축공압라인(71)과 각각 연결된다.

또한 상기 제2솔레노이드(70)의 입력포트(Ia)와 연결된 배기라인(72)에는 주제어장치(200)의 듀티제어에 따라 상기 공압실린더(60)에서 배기되는 공기량을 조절하기 위한 제3솔레노이드 밸브(80)를 두고, 그 배기공기는 제3솔레노이드 밸브(80)를 통해 외부로 배출되도록 구성된다.

또한 첨부도면 제5도는 본 발명 장치의 전기회로도로서, 공압실린더(70)의 피스톤로드(61)의 전,후퇴에 따라 제1솔레노이드 밸브(30)를 개폐하는 근접센서(65)와, 변속레버에 설치되어 동력차단 및 전달의 전기적인 신호를 제공하는 레버 스위치(100)와, 상기 근접센서(65) 및 레저스위치(100)의 신호를 주제어부(200)가 판독하는데 적합한 신호로 처리하기 위한 입력부(150)와, 상기 입력부(150)의 입력신호에 따라 제1 내지 제3 솔레노이드 밸브(30)(70)(80)를 교호적으로 제어하는 주제어부(200)와, 상기 주제어부(200)의 제어에 대응하게 제1 내지 제3솔레노이드 밸브(30)(70)(80)를 구동시키는 솔레노이드 구동부(250)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명 장치의 동작에 있어서는 먼저, 도시생략된 시동장치에 의해 엔진이 작동되면 동시에 공기압축기로부터는 압축공기를 생성하여 도시생략된 공기 드라이어에 의해 공기탱크(12)에 저장하고, 이는 다시 고압라인(71)을 통해 기존의 부스터(7)의 제1공압실린더(8)에 공급되나, 이 부스터(7)의 유압로(14)의 유압력이 해제된 상태(제2도 b)에서는 제1공압실린더(8)의 피스톤로드(8a)가 제1유압실린더(10)의 공기로를 막게 되어 대기된 상태로 있게 된다.

그리고 변속레버에 설치된 레버스위치(100)가 오프된 상태에서는 제1 및 제2솔레노이드 밸브(30)(70)가 오프상태로 있게 되어 제1솔레노이드 밸브(30)의 입력포트(Ia)는 마스터실린더(3)의 유압라인(6)과 연결된 상태로 있게 되고, 그리고 제2솔레노이드 밸브(70)의 입력포트(Ib)는 출력포트(Ob)와 연결되어 공기탱크(12)의 압축공기에 의해 공압실린더(60)의 피스톤로드(61)를 후퇴한 상태로 있게 된다.

이와 같은 상태에서는 기존과 같이 클러치페달(5)에 의한 유압작용으로 동력 차단 및 연결이 가능한 상태가 된다.

이와는 병행하게 만약 운전자가 클러치페달(5)에 의한 조작이 아니라 변속레버에 설치된 레버스위치(100)에 의해 변속 또는 엔진동력을 차단하고자 할 경우에는 먼저, 레버스위치(100)를 누르면 이 신호는 입력부(150)를 통해 주제어부(200)에 전달된다.

이의 입력신호에 의한 주제어부(200)는 솔레노이드 구동부(250)를 구동시켜 제1 및 제2솔레노이드 밸브(30)(70)를 턴온시킨다.

이에 따라 제1솔레노이드 밸브(30)는 제4도에서와 같이 입력포트(Ia)를 차단시킴과 동시에 제2마스터실린더(50)의 유압라인(41)과 연결되는 입력포트(Ib)와 출력포트(Oa)간을 연결시킨다.

그리고 제2솔레노이드 밸브(70)에서는 공기탱크(12)의 공압라인(71)이 연결되는 입력포트(Ib)가 공압실린더(60)의 공압라인(62)이 연결되는 출력포트(Oa)와, 그리고 공압실린더(60)의 공압라인(63)은 입력포트(Ic)와 각각 연결됨과 동시 배기라인(72)을 차단시킨다.

이에 따라 제2솔레노이드 밸브(70)의 입력포트(Ib)와 출력포트(Oa)를 경유하는 공기탱크(12)의 압축공기는 공압라인(62)을 통해 공압실린더(60)에 유입되어 이의 피스톤로드(61)를 전진시키게 되는데, 이때 피스톤로드(61)의 전진과 동시 공압실린더(60)의 타방챔프에 있던 공기는 공압라인(63)과, 제2솔레노이드 밸브(70)의 출력포트(Ob)와, 입력포트(Ic)를 통해 외부로 방출된다.

이와 동시에 압축공기에 의해 전진하는 공압실린더(60)의 피스톤로드(61)는 제2마스터실린더(50)의 피스톤로드(51)를 전진시켜 체크밸브(40)를 통해 유입된 유압저장탱크(1)의 유압을 증액시키고, 이 유압의 증액에 의한 유압라인(41)과, 제1솔레노이드 밸브(30)의 입력포트(Ib)와 유압로를 형성하는 유압라인(6a)의 유압력은 부스터(7)측으로 작용한다.

이에 따른 클러치부스터(7)에서는 전술한 제2도 (b)의 설명과 같이 유압라인(6a)의 유압이 제1 및 제2유압실린더(10)(11)의 유압로(14)를 통해 유입되어 이 유압로(14)를 막고 있던 제1유압실린더(10)의 피스톤로드(10a)가 제1공기실린더(8)측으로 이동되면서 제1공기 실린더(8)의 피스톤로드(8a)를 밀어 압축공기의 유입통로를 개방시키고, 또한 공기탱크(12)의 압축공기가 공기로(13)를 통해 제2공기실린더(9)의 'A'챔프쪽에 유입되어 이 실린더(9)의 피스톤로드(9a)를 'B'챔프쪽으로 이동시키고, 이는 다시 제2유압실린더(11)의 피스톤로드(11a)와, 이 피스톤로드(11a)를 통해 클러치 로드(15)를 밀어내어 엔진동력을 차단시키는 클러치 작동상태가 된다(제2도 a조).

그리고 이 동작에 의해 클러치로드(15)가 엔진동력을 차단시키는 클러치 작동상태가 되면 리턴스프링(16)은 신장되어 있는 상태가 되며, 이와 같은 동작은 레저스위치(100)를 누르고 있는 동안에는 계속적으로 지속된다.

한편, 상기와는 반대로 있던 레버스위치(100)에서 손을 떼게 되면 제5도에서와 같이 입력부(15)를 통한 주제어부(200)는 솔레노이드 구동부(250)를 통해 제1 및 제2솔레노이드 밸브(30)(70)를 오프시킴과 동시, 오프상태로 있던 제3솔레노이드 밸브(80)를 온되도록 제어한다.

이때 제1 및 제2솔레노이드 밸브(30)(70)가 오프되면 이들의 입출력포트는 원래의 초기상태로 전환된다.

이에 따라 공압실린더(60)의 일방챔프측으로 공기탱크(12)의 압축공기가 유입되어 이 실린더(60)의 피스톤로드(61)를 후퇴시킴과 동시 타방챔프에 있던 공기는 공압라인(62)과 제2솔레노이드 밸브(70)의 입력포트(Ia) 및 배기라인(72)를 통해 제3솔레노이드 밸브(80)로 배출되는데, 이때 제3솔레노이드 밸브(80)는 주제어부(200)에서 감지한 현재의 엔진회전속도, 차속도에 따라 공압실린더(60)에서 배출되는 공기량을 제어한다.

그리고 상기 공압실린더(60)의 피스톤로드(61)가 완전 후퇴되면 이에 부착된 근접센서(65)의 감지신호가 입력부(150)를 통해 주제어부(200)에 전달되어 오프된 제1솔레노이드밸브(30)를 다시 턴온시켜 이의 입출력포트를 레버스위치(100)의 온동작과 같은 상태로 전환시킨다.

이후 공압실린더(60)의 피스톤로드(61)가 후퇴됨에 따라 제2마스터실린더(50)에서는 유압력이 해제되고, 이 유압력의 해제에 따라 상기에서 신장되어 있던 리턴스프링(16)의 복원력에 의해 기존과 같이 클러치로드(15)가 원위치되면서 클러치 작동상태를 해제시킴과 동시에 부스터(7) 제2유압실린더(11)의 피스톤로드(11a)와, 이 피스톤로드(11a)를 통해 제2공기실린더(9)의 피스톤로드(9a)를 원래의 위치로 복원시킨다.

그리고 제2공기실린더(9)의 피스톤로드(9a)가 원래의 위치로 복원되면서 이 실린더(9)의 'A'챔프에 있던 압축공기는 공기로(13) 및 배기구(17)를 통해 외부로 방출되고, 동시에 실린더(9)의 'B'챔프쪽으로 배기구(17) 및 공기로(14)를 통해 외부 공기가 새로 유입되고(제2도 b참조), 그리고 제2유압실린더(11)의 피스톤로드(11a)가 원래 위치로 복원되면서 이에 유입되어 있던 유압은 제3도의 점선 방향으로 다시 유압라인(6a) 및 제1솔레노이드 밸브(30)를 통해 제2마스터실린더(50)측으로 이동된다.

이때 제2마스터실린더(50)의 유입구측 체크밸브(40)는 유압라인(41)의 역류유압이 유압탱크(1)측으로 역류하지 않도록 차단되어 그 역류압력에 의한 피스톤로드(51)를 원활하게 후퇴시키도록 작용하고, 이의 완전후퇴를 감지하는 근접센서(65)에 의해 턴온된 제1솔레노이드 밸브(30)는 주제어부(200)에 의해 일정시간이 경과한 후에 오프되도록 제어된다.

따라서 이때에는 운전자의 발로서 조작하는 클러치 페달(5)의 의해 클러치 제어가 가능하게 하거나, 또는 레버스위치(100)의 재누름에 대한 상기한 일련의 과정을 되풀이할 수 있는 상태가 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 기존 풋 클러치장치의 유압라인과 공압라인상에 다수의 솔레노이드 밸브와 유압 및 공압실린더를 두어 발조작 또는 손조작의 선택에 의해 클러치의 작동 및 해제상태가 병행제어되도록 하므로서 차량의 안전도를 더욱 확보할 수가 있고, 아울러 레버스위치의 간단 조작만으로도 엔진동력 차단 및 동력전달이 이루어져 복잡한 도로의 병목현상이나 잦은 신호등이있는 도로의 운행시에 운전자의 피로도를 대폭적으로 격감시킬 수 있는 동시 클러치 조작을 편리하게 행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 클러치 페달(5)의 조작여부에 따라 마스터실린더(3)의 푸쉬로드(4)가 동작하여 유압라인(6)의 유압을 압축하고, 이 유압의 압축 유무에 따라 다수개 실린더(8-11)를 갖는 부스터(7)의 공기로(13)(14)를 개폐하여 압축공기 및 유압력에 의해 클러치로드(15)가 작동되어 동력차단하고, 유압력 해제에 따른 리턴스프링(16)의 복원력으로 클러치로드(15)가 원래의 위치로 복원되면서 압축공기 차단과 동시 유압이 마스터실린더(3)측으로 역류하여 엔진동력을 연결하도록 한 클러치 장치에 있어서, 상기 마스터실린더(3)의 부스터(7)간의 유압라인(6)상에 제1솔레노이드 밸브(30)와, 이 제1솔레노이드 밸브(30)와 유압저장탱크(1)간에는 유압라인(31)(41)과, 이 유압라인(31)(41)사이에 체크밸브(40)를 갖는 제2마스터실린더(50)를 설치하되, 이 제2마스터실린더(50)는 공압실린더(60)의 피스톤로드(61)에 의해 작동되도록 구성하고, 상기 공압실린더(60)는 근접센서(65)와, 제2솔레노이드 밸브(70)를 통해 두 공압라인(61)(62)을 연결하되, 이 제2솔레노이드 밸브(70)에는 공기탱크(12)의 공압라인(71)을 통한 압축공기와, 배기라인(72)를 통해 배기되는 공기의 유량의 측정제어하기 위한 제3솔레노이드 밸브(80)를 연결 구성하고, 상기 제1 내지 제3솔레노이드 밸브(30)(70)(80)는 변속레버에 설치된 스위치(100)와, 공압실린더(60)의 근접센서(65) 및 마이크로프로세서(200)에 의해 교호적으로 제어되도록 구성함을 특징으로 하는 자동차 클러치의 이원화 제어장치.