WO2013162160A1

WO2013162160A1 - 마모 보상 클러치 액츄에이터

Info

Publication number: WO2013162160A1
Application number: PCT/KR2013/000789
Authority: WO
Inventors: 나주형; 박세정
Original assignee: 주식회사평화발레오
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2013-10-31
Also published as: KR101293020B1

Abstract

본 발명은 마모 보상 클러치 액츄에이터에 관한 것으로, 전동부(5)에서 전달되는 직선 왕복운동에 의해 클러치를 작동/해제하는 작동부(7)는, 하우징(15); 상기 하우징의 개방측 대향단에 돌출 형성된 지지허브(17); 상기 지지허브(17) 내에 장착되되, 내주면에 나선방향으로 안내레일(33)이 돌출된 안내링(19); 및 상기 하우징(15) 일측으로 노출된 일단은 클러치를 작동/해제하고, 그 대향측 타단은 외주면 상에 복수의 걸림돌기(38)가 방사상으로 돌출된 작동로드뭉치(20);를 포함하여 구성되되, 상기 안내링(19)은 상기 안내레일(33)이 맞닿음된 걸림돌기(38)에 의해 일방으로 가압될 때는 탄성 반발하면서 회전되고, 그 대향측 타방으로 가압될 때는 회전 구속되어 상기 작동로드뭉치(20)을 회전시키도록 되어 있고, 상기 작동로드뭉치(20)는 상기 걸림돌기(38)가 상기 안내레일(33)에 의해 구속되어 회전할 때 마모보상 동작을 하도록 되어 있는 것을 특징으로 하며, 따라서 클러치 동작 구간 밖에서 클러치 완전결합 위치로부터 추가로 이동할 때 마모보상이 이루어지므로, 필요할 때만 마모 보상 동작이 수행되어 마모 보상에 관여하는 부품들의 내구 강도나 가용 수명의 증대를 기대할 수 있게 된다.

Description

마모 보상 클러치 액츄에이터

본 발명은 클러치 액츄에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 클러치 패드의 마모로 인해 발생하는 클러치 작동 불량을 방지하도록 패드의 마모를 보상할 수 있는 마모 보상 클러치 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로, 차량 수동변속기의 클러치는 압력판에 의해 클러치 디스크를 플라이휠에 밀착시켜 동력을 전달하며, 플라이휠에 대한 클러치 디스크의 밀착을 해제시킴으로써 동력을 끊어 변속모드로 변환된다. 따라서, 변속을 하고자할 때 운전자가 클러치 페달을 밟으면, 그 답력이 클러치포크로 전달되어 클러치릴리스베어링을 동작시킴으로써 클러치를 해제하게 되고, 특히 자동화 수동변속기나 듀얼클러치 변속기에 사용되는 클러치의 경우에는 모터 등을 구동원으로 사용하는 전자식 액츄에이터를 통해 자동적으로 클러치포크를 동작시켜 클러치를 조작하므로 수동변속기에서와 같이 운전자가 직접 클러치를 조작할 필요없이 정확하고 편리한 변속동작을 구현할 수 있게 된다.

그런데, 위와 같은 전자식 클러치 액츄에이터는 클러치 디스크의 마찰패드가 반복적인 단속 작용으로 인해 접촉면이 마모되는 경우, 이를 보상하여 마모로 인한 클러치 작동 불량을 사전에 예방하도록 되어 있는 바, 그 한 예로 도 1에 도면부호 101로 도시된 액츄에이터를 들 수 있다.

이 액츄에이터(101)는 도시된 것처럼 구동모터(105), 전동기어쌍(107,108), 작동로드뭉치(109), 및 한 쌍의 안내링(111,112)으로 구성되는 바, 구동모터(105)에서 발생된 회전 구동력을 전동기어쌍(107,108)에 의해 직선 왕복운동으로 전환하면서 작동로드뭉치(109)로 전달하여 작동로드(113)를 전진, 후퇴시킴으로써 클러치 포크를 동작하여 클러치를 작동/해제하고 있다.

그런데, 이와 같은 종래의 클러치 액츄에이터(101)는 작동로드뭉치(109)에 대해 작동로드(113)를 상대 이동시킴으로써 작동로드(113)에 의해 이동하는 클러치 포크의 회동거리를 조절하여 클러치 패드의 마모를 보상하도록 되어 있다.

예컨대, 클러치 액츄에이터(101)가 작동로드(113)를 후퇴시킬 때 클러치가 결합되어 작동되는 풀(pull) 타입일 때, 시동이 꺼진 무부하 상태에서 액츄에이터(101)는 모터의 제어 기준점을 잡기 위해 도 1과 같이 작동로드뭉치(109)가 최대로 전진한 지점에 도 5에 (가)로 표시된 기준 위치를 설정하게 된다.

이 상태에서, 시동이 걸리면, 작동로드뭉치(109)는 도 2에 도시된 바와 같이 후퇴하여 도 5에 (나)로 표시된 동작준비 위치에 설정됨으로써 클러치 동작을 준비하게 된다. 이때, 위와 같은 동작준비 위치는 이 위치에서 클러치가 완전 이격되므로, 클러치 완전이격(full declutch) 위치가 되기도 한다.

이후, 차량 주행이 시작되면, 클러치 액츄에이터(101)는 클러치 작동/해제에 따라 도 5에 (나)로 표시된 완전이격 위치에서 (다)로 표시된 클러치 완전결합(full clutch) 위치로 번갈아 이동하게 되는데, 완전결합 위치에서 작동로드뭉치(109)는 도 3에 도시된 것처럼 최대로 후퇴하여 위치한다.

이때, 클러치 패드에 마모가 발생하면, 클러치 디스크를 마모량만큼 더 접근시켜야 하는 바, 따라서 작동로드뭉치(109)를 후퇴시켜 클러치를 결합하는 풀타입 클러치의 경우, 클러치 포크를 작동/해제하는 작동로드(113)를 작동로드뭉치(109)에 대해 패드 마모량만큼 상대적으로 후퇴시켜 마모 보상을 하도록 되어 있다.

이러한 마모 보상 과정을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

클러치 액츄에이터(101)는 시동이 꺼진 이후 도 5의 (가)와 (나) 사이의 구간에서 마모 보상을 하게 되는데, 이때, 작동로드뭉치(109)는 도 2에 도시된 완전이격 위치에서 도 1에 도시된 기준 위치로 이동했다가 도 2의 위치로 복귀하는 동안, 도 4에 도시된 치형부(115)의 치형(117)이 안내링(111,112)의 치형(119)과 상호 작용하여 작동로드(113)를 후퇴시킴으로써 마모 보상을 하게 된다.

즉, 작동로드뭉치(109)는 도 2 및 도 4에 도시된 위치에서 화살표(P) 방향으로 전진할 때, 너트부(110)의 치형(117)이 돌출부(122)에 의해 회전이 저지된 안내링(112)의 치형(119)에 의해 밀려 올라가면서 너트부(110)를 화살표(R) 방향으로 회전시켜 작동로드(113)를 후퇴시키게 되는데, 이는 너트부(110)가 지지부재(121)에 의해 전후진이 구속된 상태에서, 위와 같이 도 4 및 도 1의 화살표(R) 방향으로 작동로드(113)에 대해 상대 회전하면, 너트부(110)와 작동로드(113)가 나사부(117)에서 오른나사 결합된 경우 나사부(117) 안으로 돌아 들어오기 때문이다.

그런데, 이와 같이 안내링(111,112)과 치형부(115)의 상호작용에 의해 마모 보상을 하도록 되어 있는 종래의 클러치 액츄에이터(101)는 시동이 꺼진 무부하 상태에서 작동로드뭉치(109)가 클러치 포크에 의해 최대로 당겨져, 도 1에 도시된 바와 같이 기계적으로 더 이상 전진할 수 없는 지점에 제어의 기준이 되는 기준 위치(reference point)를 잡게 되는데, 이 기준 위치는 도 5에 (가)로 표시된 것처럼 시동이 걸리기까지는 일정하게 유지된다.

시동이 걸리면, 액츄에이터(101)는 클러치를 작동/해제하기 위한 준

비를 하도록 작동로드뭉치(109)를 도 5에 (나)로 표시된 동작준비 위치(setting position)까지 후퇴시킨다. 이때, 작동로드뭉치(109)는 치형부(115)가 안내링(111,112)을 거치도록 하면서 도 2에 도시된 지점에 위치하게 되는데, 이 동작준비 위치는 작동로드뭉치(109)가 클러치를 최대로 이격시킬 수 있는 클러치 완전이격(full declutch) 위치가 된다.

그리고 나서, 액츄에이터(101)는 차량 주행 상태에 따라 클러치를 작동/해제하기 위해, 작동로드뭉치(109)를 도 5의 (나)로 표시된 클러치 완전이격 위치와 (다)로 표시된 클러치 완전결합 위치 사이에서 반복적으로 왕복운동시키게되며, 시동이 꺼진 때 도 1에 도시된 기준 위치로 되돌려 놓는다.

따라서, 위와 같은 종래의 마모 보상 구조에 의하면, 클러치가 동작하는 시동 온 상태에서 도 2와 도 3에 도시된 완전이격 위치와 완전결합 위치 사이를 오가던 작동로드뭉치(109)가 시동이 꺼질 때마다 도 1의 기준 위치로 복귀하게되어, 마모 보상이 필요하지 아니 함에도 불구하고, 시동 온오프 시마다 매번 치형부(115)가 안내링(111,112)을 거치게 되므로, 실제로는 마모 보상이 이루어지지 않는데도 즉, 너트부(110)에 대한 작동로드(113)의 상대 이동이 영합(zero sum)에 의해 발생하지 않는데도, 치형부(115)와 안내링(111,112)의 상호 동작 즉, 기계적인 접촉은 발생되고, 따라서 치형부(115)와 안내링(111,112)이 불필요한 접촉을 반복함으로써 액츄에이터(101)의 내구성능을 전반적으로 약화시키는 문제점이 있었다.

또한, 시동이 꺼진 때 설정되는 도 1에 도시된 작동로드뭉치(109)의 기준 위치가 도 2에 도시된 동작준비 위치와 일정거리를 두고 떨어져 있을 뿐 아니라, 그 사이에 마모 보상 구간 즉, 마모 보상 동작을 일으키는 구간이 존재하므로, 시동이 켜진 때 클러치 작동을 준비하는 동작준비 시간이 길어져 그만큼 동작 응답성이 저하되는 문제점도 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 클러치 마모 보상을 위한 작동 구간을 클러치 완전결합 위치 이후 지점에 위치하도록 함으로써, 마모 보상이 필요할 때만 마모 보상 메커니즘이 수행되도록 하여 마모 보상에 관여하는 부품 들의 내구 강도 저하나 마모 손상 등의 성능 저하를 억제하고자 하는 데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 회전 구동력을 발생시키는 구동부; 상기 구동부에서 발생된 회전 구동력을 직선 왕복운동으로 전환하는 전동부; 상기 전동부에서 전달되는 직선 왕복운동에 의해 클러치를 작동/해제하는 작동부로 구성되고, 상기 작동부는, 외체를 이루되, 일측으로 개방된 하우징; 상기 하우징의 개방측 대향단에 돌출 형성된 지지허브; 상기 지지허브 내에 일방으로는 회전 구속되고, 그 반대쪽 타방으로는 복귀 가능하게 회전하도록 동축 상으로 장착되되, 내주면에 나선방향으로 안내레일이 돌출된 안내링; 및 상기 전동부에서 전달되는 구동력에 의해 직선 왕복하도록 상기 지지허브 상에 장착되며, 상기 하우징 일측으로 노출된 일단은 클러치를 작동/해제하고, 그 대향측 타단은 외주면 상에 복수의 걸림돌기가 방사상으로 돌출된 작동로드뭉치;를 포함하여 구성되되, 상기 안내링은 상기 안내레일이 맞닿음된 상기 걸림돌기에 의해 일방으로 가압될 때는 탄성 반발하면서 회전되고, 그 대향측 타방으로 가압될 때는 회전 구속되어 상기 작동로드뭉치을 회전시키도록 되어 있고, 상기 작동로드뭉치는 상기 걸림돌기가 상기 안내레일에 의해 구속되어 회전할 때 마모 보상 동작을 하도록 되어 있는 마모 보상 클러치 액츄에이터를 제공한다.

상기 작동로드뭉치는, 상기 하우징의 개방측으로 노출되도록 연장되어, 직선 왕복하면서 상기 클러치를 작동/해제하는 작동로드; 상기 작동로드 외주면의 나사부에 나사 결합되되, 상기 걸림돌기가 외주면에 돌출된 너트; 상기 나사부에 나사 결합되도록 상기 작동로드를 따라 연장되어, 상기 작동로드를 동축 상으로 지지하는 안내관; 및 일측단 중심 축공에 상기 안내관이 부착되고, 타측단이 상기 지지허브의 외주면에 축방향 직선 왕복운동 및 원주방향 회동 가능하게 삽입되어, 상기 작동로드에 의해 클러치를 작동/해제시키는 미끄럼 케이싱;을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 작동로드뭉치는 상기 작동로드의 타측단 외주면에 일체로 부착된 이송스크류를 더 포함하되, 상기 이송스크류는 상기 안내관 및 상기 너트에 나사 결합되도록 삽입되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 지지허브는, 상기 하우징의 내주면 타측단에 돌출되되, 일측단 에지에 상기 안내링의 일방 회전을 구속하는 하나 이상의 걸림홈이 오목하게 형성된 지지블록; 상기 지지블록과의 사이에 상기 안내링이 개재되도록 하면서 상기 지지블록을 둘러싸되, 상기 작동로드뭉치의 삽입이 가능하도록 일측단이 개방된 링케이스; 및 상기 안내링과 상기 링케이스 사이에 개재되어, 타방 회전한 상기 안내링을 원위치로 복귀시키는 복귀 스프링;을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 복귀 스프링은 일단이 상기 링케이스의 외주연 내측에 부착되고, 타단이 상기 안내링의 외주연 외측에 부착된 비틀림 스프링인 것이 바람직하다.

또한, 상기 작동로드뭉치가 상기 지지허브를 향해 이동할 때 상기 클러치가 작동되면, 상기 안내레일의 나선방향은 상기 너트 및 상기 나사부의 나선방향과 동일하게 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 작동로드뭉치가 상기 지지허브 반대로 이동할 때 상기 클러치가 작동되면, 상기 안내레일의 나선방향은 상기 너트 및 상기 나사부의 나선방향과 반대로 되어 있는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 마모 보상 클러치 액츄에이터에 의하면, 시동이 꺼진 상태에서 제어의 기준이 되는 작동로드의 기준 위치가 클러치 완전이격 위치 및 클러치 동작준비 위치와 일치하므로, 시동이 켜진 때 기준 위치에서 곧 바로 클러치 동작준비가 되고, 시동이 꺼진 때도 마찬가지로 클러치 완전이격 위치가 그대로 기준 위치가 되며, 따라서 마모 보상은 작동로드가 클러치 동작과 무관하게 즉, 클러치 동작 구간 밖에서 클러치 완전결합 위치로부터 추가로 이동할 때 이루어지므로, 시동이 온오프될 때마다 마모 보상에 관여하는 부품들이 상대 운동을 일으키는 종래의 마모보상 구조와 달리, 마모 보상이 필요할 때만 마모 보상 동작이 수행되어 특히, 마모 보상에 관여하는 너트와 안내링과 같은 관련 부품들의 내구 강도나 가용 수명의 증대를 기대할 수 있을 뿐 아니라, 장치의 가용 수명이나 성능을 일층 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 작동로드뭉치 또는 작동로드의 기준 위치와 동작준비 위치 그리고 클러치 완전결합 위치가 동일하므로, 클러치 작동 응답성을 높일 수 있게 된다.

아울러, 너트와 안내링으로 이루어진 마모 보상 구조가 비교적 단순하므로, 전체 장치의 컴팩트화를 도모할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 마모보상 장치를 기준 위치에서 도시한 평단면도.

도 2는 도 1의 마모보상 장치를 클러치 완전이격 위치 즉, 동작준비 위치에서 도시한 평단면도.

도 3은 도 1의 마모보상 장치를 클러치 완전결합 위치에서 도시한 평단면도.

도 4는 도 1의 마모동작 부분을 확대 도시한 정단면도.

도 5는 도 1에 도시한 마모보상 장치의 동작을 시간에 따라 나타낸 선도.

도 6은 본 발명에 따른 마모보상 장치를 완전이격 위치 즉, 기준 위치 또는 동작준비 위치에서 도시한 정단면도.

도 7은 본 발명에 따른 마모보상 장치를 완전결합 위치에서 도시한 정단면도.

도 8은 도 6에 도시된 마모보상 장치의 분해 단면사시도.

도 9는 도 6에 도시된 너트와, 이 너트의 직선운동에 의해 회전이 시작된 안내링을 도시한 도면.

도 10은 도 9에서 너트의 직선운동에 의해 안내링이 회전이 더 진행된 상태를 도시한 도면.

도 11은 도 10에서 너트와 접촉이 해제된 안내링이 복귀 스프링의 탄력에 의해 원위치로 복원되는 상태를 도시한 도면.

도 12는 도 11에서 회전이 구속된 안내링에 의해 역방향으로 직선운동하는 너트가 역방향으로 회전하는 상태를 도시한 도면.

도 13은 도 12에서 너트의 역방향 회전이 더 진행된 상태를 도시한 도면.

도 14는 도 6에 도시한 마모보상 장치의 동작을 시간에 따라 나타낸 선도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 마모 보상 클러치 액츄에이터를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 클러치 액츄에이터는 도 6에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 구동부(3), 전동부(5), 그리고 작동부(7)로 이루어지는 바, 상기 구동부(3)는 액츄에이터(1)의 구동원으로서, 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼 모터 등의 회전 구동수단이 사용된다.

또, 상기 전동부(5)는 구동부(3)에서 발생된 회전 구동력을 직선 왕복운동으로 전환하여 작동부(7)로 전달하는 수단으로서, 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 구동부(3) 전동모터의 회전축에 장착된 피니언(11)과, 작동부(7) 일측에 작동부(7)의 작동방향과 나란하게 설치된 래크(13)로 구성될 수 있는데, 이 외에도 모터의 회전 구동력을 작동부의 직선 왕복운동으로 전환할 수 있는 것이면 어떤 구조의 전동수단도 사용이 가능하다.

또한, 상기 작동부(7)는 전동부(5)에서 전달되는 직선 왕복운동에 의해 클러치를 직접적으로 작동/해제하는 부분으로, 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 다시 하우징(15), 지지허브(17), 안내링(19), 작동로드뭉치(20)로 이루어진다.

여기에서, 먼저 상기 하우징(15)은 작동부(7)의 외체를 이루는 부분으로, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 사각통 또는 원통 형태로 되어 있으며, 작동부(7) 전체를 전동부(5)와 함께 둘러쌀 수 있도록 되어 있다. 다만, 클러치를 작동/해제시키는 작동로드뭉치(20)가 외부로 길게 연장될 수 있도록 하기 위해 도시된 것처럼 클러치를 향한 일측의 즉, 도 6 좌측의 벽면에 개방구(23)가 관통되어 있다.

상기 지지허브(17)는 하우징(15)과 작동로드뭉치(20)를 연결하는 수단으로서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징(15)의 개방측 대향단 즉, 개방구(23) 반대쪽에 돌출 형성되어, 아래 설명된 것처럼 작동로드뭉치(20)가 미끄럼 케이싱(41)을 통해 미끄럼 이동 가능하게 지지되도록 한다.

이를 위해 지지허브(17)는 다시 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 지지블록(25), 링케이스(27), 그리고 복귀 스프링(29)으로 구성되는 바, 먼저 지지블록(25)은 하우징(15)의 내주면 타측 즉, 개방구(23) 반대쪽의 우측 벽면에서 개방구(23)를 향하여 돌출된 중공의 원통체로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 개방구(23) 쪽의 일측단 즉 좌측단 에지에 아래 설명되는 안내링(19)의 일측 방향 회전을 구속하는 걸림홈(47)이 하나 이상 오목하게 절결 형성되어 있다.

또, 링케이스(27)는 지지허브(17)의 외체를 이루면서 안내링(19)을 수용, 지지하는 수단으로서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 중공 원통체로 되어 있으며, 일측단 즉, 좌측단이 개방되어 작동로드뭉치(20)를 삽입할 수 있도록 되어 있고, 타측단 즉, 우측단은 하우징(15)의 우측 내벽에 볼트 등에 의해 고정된다. 이와 같이, 링케이스(27)는 지지블록(25)을 둘러싸면서 지지블록(25)의 우측 끝면으로부터 일정 간격을 유지하여 그 공간에 안내링(19)과 복귀 스프링(29)을 수용하도록 되어 있다.

끝으로, 복귀 스프링(29)은 회전 운동한 안내링(19)을 원위치로 복귀시키는 반발수단으로서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 지지블록(25)에 의해 구속되지 않는 타측 방향으로 회전하는 안내링(19)의 회전에 대해 탄성 저항함으로써, 작동로드뭉치(20)의 걸림돌기(38)에 의해 가해지는 타측 방향 회전 외력이 사라진 때 안내링(19)을 원래의 위치로 복귀시키는 역할을 한다. 이를 위해, 복귀 스프링(29)은 안내링(19)과 링케이스(27) 사이에 개재되는 바, 다양한 스프링 수단이 사용될 수 있으나, 도시된 것처럼 비틀림 스프링을 사용하는 것이 바람직하다. 이경우, 비틀림 스프링은 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 일단이 링케이스(27)의 외주연 내측에 부착되고, 타단이 안내링(19)의 외주연 외측에 각각 부착되어, 링케이스(27)에 대한 안내링(19)의 상대 회전을 탄성 복귀시키도록 되어 있다.

상기 안내링(19)은 위에서 일부 언급한 바와 같이, 마모 보상을 위해 중심 축공(31)을 직선 이동하여 통과하는 작동로드뭉치(20)를 일방향으로만 회전시키는 부분으로서, 도 6 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 지지허브(17) 내에 동축 상으로 장착되되, 도 6의 위쪽으로 즉, 도 9 및 도 10의 화살표(A) 반대방향으로는 지지블록(25)에 의해 회전이 구속되고, 반대로 도 6의 아래쪽으로 즉, 도 9 및 도 10의 화살표(A) 방향으로는 탄력적으로 복귀 가능하게 회전하도록 되어 있는 바, 도시된 것처럼 축공(31)의 내주면 상에 나선방향으로 안내레일(33)이 돌출되어 있고, 지지블록(25)의 걸림홈(47)에 끼워져 회전을 구속하도록 외주연 일측에 하나 이상의 멈춤돌기(49)가 돌출되어 있다.

이와 같이 돌출된 안내레일(33)은 작동로드뭉치(20)의 걸림돌기(38)와 맞닿음되어 걸림돌기(38)에 의해 도면 상 좌측에서 우측으로 가압될 때 안내링(19)이 일방으로 즉, 도 9 및 도 10의 화살표(A) 방향으로 복귀 스프링(29)을 가압 변형시키면서 회전하도록 하되, 반대로 걸림돌기(38)에 의해 도면 상 우측에서 좌측으로 가압될 때는 안내링(19)의 화살표(A) 반대방향 회전이 지지블록(25)에 의해 저지되므로, 도 12 및 도 13에 도시된 것처럼 걸림돌기(38)가 돌출된 작동로드뭉치(20)의 너트(37)를 화살표(C) 방향으로 회전시키게 된다.

상기 작동로드뭉치(20)는 전동부(5)로부터 작동부(7)에 전달된 구동력에 의해 클러치를 직접적으로 동작시키는 부분으로서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 전동부(5)에 의해 직선 왕복운동 가능하도록 지지허브(17) 상에 장착되는 바, 개방구(23)를 향한 일단은 개방구(23)를 통해 하우징(15) 일측으로 노출되어 길게 연장됨으로써 클러치를 작동/해제하도록 되어 있고, 그 대향측 타단은 외주면 상에 위에서 언급한 바와 같이 안내링(19)과의 상호 작용에 의해 클러치의 마모를 보상하도록 복수개의 걸림돌기(38)가 방사상으로 돌출되어 있다.

이를 위해, 작동로드뭉치(20)는 다시 작동로드(35), 너트(37), 안내관(39), 및 미끄럼 케이싱(41)을 포함하여 구성되며, 바람직하게는 이송스크류(21)를 더 포함하는데, 여기에서, 작동로드(35)는 작동로드뭉치(20)의 선단에 배치되어 클러치 포크를 직접 동작시키는 부분으로서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 양단이 헤드부(36)에 의해 확경된 봉체로 이루어지며, 개방구(23)를 통해 하우징(15) 외측으로 노출되어 길게 연장됨으로써, 작동로드뭉치(20)의 직선 왕복운동에 따라 클러치를 작동/해제시킨다.

또, 너트(37)는 위에서 언급한 바와 같이 안내레일(33)을 가압함으로써 안내링(19)과 상호 작용하는 부분으로, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 환형의 몸체 내주면에 암나사가 가공되어 작동로드(35)의 외주면에 가공된 수나사부와 나사 결합되며, 위에서 언급한 바와 같이 외주면에 복수의 걸림돌기(38)가 방사상으로 돌출된다. 이때 수나사부는 위와 같이 작동로드(35) 외주면에 직접 가공될 수 있으나, 도시된 것처럼 너트(37)와 작동로드(35) 사이에 이송스크류(21)를 개재시켜 너트(37)와의 나사 결합을 대체하도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 이송스크류(21)는 작동로드(35)의 타측단 헤드부(36)와 상시 접촉 상태를 유지하는데, 이는 작동로드(35)가 상시 클러치 포크에 의해 클러치 이격(declutch) 방향 즉, 도 6 및 도 7의 좌측방향으로 당겨져 있기 때문이며, 너트(37)에 나사 결합되는 상태로 안내관(39)에 상대 이동 가능하게 삽입된다. 따라서, 너트(37)는 이송스크류(21)와 마찬가지로 작동로드(35)가 클러치 포크에 의해 상시 클러치 이격 방향으로 당겨짐에 따라 안내관(39)의 타측 즉, 좌측 끝면과 접촉 상태를 유지하게 된다. 이에 따라, 너트(37)는 안내관(31)에 대해 상대 회전은 가능하지만, 축방향 상대 이동은 하지 않도록 되어 있다.

또, 안내관(39)은 작동로드(35)를 따라 동축 상으로 연장되어 작동로드(35)를 지지하는 원통형 부재로서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 작동로드(35)와 미끄럼 케이싱(41) 사이에 개재되어 이들을 연결하도록 되어 있으며, 이를 위해 개방구(31)를 향한 일측단 외주면에 부착 플랜지(43)가 돌출되어 미끄럼 케이싱(41)의 축공(31) 내주연에 부착된다. 안내관(39)은 또한 이송스크류(21)를 상대 회전하지 못하게 하면서 축방향으로 안내하는 바, 이를 위해 내주면이 예컨대 도 8에 도시된 것처럼, 부분적으로 평면(42a)을 이루도록 면취 가공되며, 이에 따라 이송스크류(21)도 평면(42a)과 대응하는 부분이 평면(42b)으로 면취 가공된다.

끝으로, 미끄럼 케이싱(41)은 전동부(5)에 의해 직선 왕복운동을 반복할 수 있도록 작동로드뭉치(20)를 미끄럼 이동 가능하게 지지하는 원통형 부재로서, 전동부(5)의 래크(13)가 외주면 일측에 축방향으로 길게 배열되도록 부착되어 있으며, 일측단 즉, 도면 상 좌측단은 중심에 축공(31)이 가공되어 안내관(39)을 동축 상으로 부착하게 되고, 타측단 즉, 도면 상 우측단은 완전히 개방되어 지지허브(17)의 외주면에 삽입되게 된다.

이제, 위와 같이 구성되는 본 발명에 따른 마모 보상 클러치 액츄에이터(1)의 작용을 도 14에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 클러치 액츄에이터(1)는 최초 도 14의 (a)로 표시된 시동 오프 상태에서 도 14에 (가)로 표시된 무부하 위치에 있게 된다. 이때, 구동부(3) 및 전동부(5)도 무부하 상태이므로, 작동로드(35)가 클러치 포크에 의해 당겨진 작동로드뭉치(20)는 도 6에 도시된 바와 같이 미끄럼 케이싱(41)의 전면이 하우징(15) 개방구(23) 턱(45)에 걸려 저지될 때까지 최대한 전진한다.

따라서, 무부하 위치는 전자적인 제어에 있어 미끄럼 케이싱(41)과 하우징(15)의 기계적인 접촉에 의해 설정되는 절대적인 하나의 기준점이 될 수 있으므로, 기준 위치라고도 한다. 또한, 도 6에서 알 수 있듯이, 작동로드(35)가 최대로 전진하고 있으므로, 풀(pull) 타입 클러치 액츄에이터에서 기준 위치는 클러치 완전이격(full declutch) 위치도 된다. 또한, 시동이 켜진 후 액츄에이터(1)의 작동준비 상태에서도 작동로드뭉치(20)는 동일한 위치에 있으므로, 클러치 완전이격 위치는 동작준비 위치도 된다.

차량 시동 이후, 도 14에 (b)로 표시된 주행구간에서, 작동로드뭉치(20)는 도 14의 (가)로 표시된 완전이격 위치와 (나)로 표시된 완전결합 위치를 오가면서 클러치를 작동/해제하게 된다. 이때, 완전결합(full clutch) 위치에서 작동로드뭉치(20)는 도 7에 도시된 바와 같이, 너트(37) 즉, 걸림돌기(38)가 안내링(19) 즉, 안내레일(33) 전방면에 맞닿음되는 도 9의 위치까지 뒤쪽으로 이동 즉, 후퇴한다.

따라서, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 작동로드뭉치(20)가 지지허브(17)를 향해 이동 즉, 후퇴할 때 클러치가 작동되는 풀타입 클러치에서, 안내링(19)의 안내레일(33)이 도시된 것처럼 왼나사 방향으로 되어 있는 경우, 클러치 마모를 보상하기 위해서는 작동로드(35)가 도 14 및 도 7에 표시된 (나) 위치로부터 보상할 간격만큼 더 뒤쪽으로 이동하여야 한다. 즉, 작동로드(35)가 종전의 완전결합 위치(나) 보다 더 후퇴해야 클러치 패드를 마모량만큼 더 밀착시킬 수 있게 된다.

이를 위해, 작동로드뭉치(20)는 너트(37)가 도 7의 위치에서 안내링(19)을 통과했다가 현재의 위치로 되돌아오도록 하여야 하는 바, 이를 마모보상 동작이라고 하며, 이 동작은 도 14에 (c)구간으로 표시된 시동 오프 시에, 도 7 및 도 14의 완전결합 위치(나)와 최대이동 위치(다) 사이에서 이루어진다.

계속해서, 위와 같은 마모보상 동작은 도 7에 도시된 완전결합 위치(나)에서 시작되며, 이때 너트(37)는 도 9에 도시된 것처럼 걸림돌기(38)가 안내링(19)의 앞쪽 즉, 도면 상 좌측에서 안내레일(33)에 접촉된다.

이 상태에서, 작동로드뭉치(20)가 후퇴하여 너트(37)가 도 10에 도시된 것처럼 뒤쪽으로 직선 이동하면, 걸림돌기(38)에 의해 뒤로 밀린 안내레일(33)이 도면 상 시계방향으로 돌게 되고, 따라서 안내링(19)이 화살표(A) 방향으로 회전한다.

이렇게 해서, 너트(37)가 안내레일(33)을 시계방향으로 밀어내면서 직진하여 안내링(19) 통과하면, 걸림돌기(38)에 의한 가압력이 제거된 안내링(19)은 복귀 스프링(29)의 탄력에 의해 도 11에 도시된 위치에서 화살표(B) 방향으로 역회전하여 원상 복귀된다.

이제, 반대로 안내링(19) 뒤쪽 즉, 도면상 우측에서 너트(37)가 안내링(19)을 통과하도록 작동로드뭉치(20)가 완전결합 위치(나)로 되돌아옴으로써 작동로드(35)에 대한 마모 보상 동작이 완료되는데, 너트(37)는 도 12에 도시된 것처럼 작동로드뭉치(20)를 따라 전진하면서 걸림돌기(38)가 안내레일(33)에 맞닿음 되어 위와 같이 안내링(19)을 돌리려하지만, 안내링(19)은 멈춤돌기(49)가 지지블록(25)의 걸림홈(47)에 걸려 회전이 저지된다. 따라서, 너트(37)는 도 13에 도시된 바와 같이, 위 후퇴 시와는 반대로 걸림돌기(38)가 안내레일(33)에 의해 가압되어 안내레일(33)을 타고 돌아 나옴에 따라 전진과 동시에 화살표(C) 방향으로 회전하게 된다.

이와 같은 너트(37)의 회전은 나사 결합된 이송스크류(21)에 대해 상대 회전을 가져오나, 너트(37)는 안내관(39)에 대해 회전은 가능하나 축방향 이동은 구속되므로, 이송스크류(21)를 축방향으로 이동시키게 된다.

이때, 너트(37)와 이송스크류(21) 사이의 나사결합이 안내레일(33)과 같이 왼나사로 되어 있다면, 도 12의 화살표(C) 방향으로의 너트(37)의 회전에 의해 이송스크류(21)와 작동로드(35)는 후퇴하게 되며, 그 후퇴한 거리만큼 클러치의 마모를 보상하게 된다.

그러나, 너트(37)와 이송스크류(21) 사이의 나사결합이 안내레일(33)과 반대로 오른 나사로 되어 있다면, 도 12의 너트 회전에 의해 작동로드(35)는 전진하게 되고, 따라서 풀타입 클러치에서는 마모 보상이 이루어지지 않으나, 작동로드가 전진할 때 클러치가 작동하는 푸시(push) 타입 클러치의 경우에는 유효하게 마모 보상을 이룰 수 있게 되는데, 푸시 타입 클러치에 적용된 액츄에이터는 위에서 설명한 풀타입 클러치 액츄에이터와 장치의 배열과 방향만 반대일 뿐, 마모 보상 동작의 원리에 있어서는 동일하므로, 그 상세한 설명을 생략한다.

1 : 마모 보상 클러치 액츄에이터 3 : 구동부

5 : 전동부 7 : 작동부

15 : 하우징 17 : 지지허브

19 : 안내링 20 : 작동로드뭉치

21 : 이송스크류 23 : 개방구

25 : 지지블록 27 : 링케이스

29 : 복귀 스프링 33 : 안내레일

35 : 작동로드 37 : 너트

38 : 걸림돌기 39 : 안내관

41 : 미끄럼 케이싱

Claims

회전 구동력을 발생시키는 구동부;

상기 구동부에서 발생된 회전 구동력을 직선 왕복운동으로 전환하는 전동부;

상기 전동부에서 전달되는 직선 왕복운동에 의해 클러치를 작동/해제하는 작동부로 구성되고,

상기 작동부는,

외체를 이루되, 일측으로 개방된 하우징;

상기 하우징의 개방측 대향단에 돌출 형성된 지지허브;

상기 지지허브 내에 일방으로는 회전 구속되고, 그 반대쪽 타방으로는 복귀 가능하게 회전하도록 동축 상으로 장착되되, 내주면에 나선방향으로 안내레일이 돌출된 안내링; 및

상기 전동부에서 전달되는 구동력에 의해 직선 왕복하도록 상기 지지허브 상에 장착되며, 상기 하우징 일측으로 노출된 일단은 클러치를 작동/해제하고, 그 대향측 타단은 외주면 상에 복수의 걸림돌기가 방사상으로 돌출된 작동로드뭉치;를 포함하여 구성되되,

상기 안내링은 상기 안내레일이 맞닿음된 상기 걸림돌기에 의해 일방으로 가압될 때는 탄성 반발하면서 회전되고, 그 대향측 타방으로 가압될 때는 회전 구속되어 상기 작동로드뭉치을 회전시키도록 되어 있고,

상기 작동로드뭉치는 상기 걸림돌기가 상기 안내레일에 의해 구속되어 회전할 때 마모 보상 동작을 하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 마모 보상 클러치 액츄에이터.
제1 항에 있어서,

상기 작동로드뭉치는,

상기 하우징의 개방측으로 노출되도록 연장되어, 직선 왕복하면서 상기 클러치를 작동/해제하는 작동로드;

상기 작동로드 외주면의 나사부에 나사 결합되되, 상기 걸림돌기가 외주면에 돌출된 너트;

상기 나사부에 나사 결합되도록 상기 작동로드를 따라 연장되어, 상기 작동로드를 동축 상으로 지지하는 안내관; 및

일측단 중심 축공에 상기 안내관이 부착되고, 타측단이 상기 지지허브의 외주면에 축방향 직선 왕복운동 및 원주방향 회동 가능하게 삽입되어, 상기 작동로드에 의해 클러치를 작동/해제시키는 미끄럼 케이싱;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마모 보상 클러치 액츄에이터.
제2 항에 있어서,

상기 작동로드뭉치는 상기 작동로드의 타측단 외주면에 일체로 부착된 이송스크류를 더 포함하되, 상기 이송스크류는 상기 안내관 및 상기 너트에 나사 결합되도록 삽입되는 것을 특징으로 하는 마모 보상 클러치 액츄에이터.
제2 항 또는 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 지지허브는,

상기 하우징의 내주면 타측단에 돌출되되, 일측단 에지에 상기 안내링의 일방 회전을 구속하는 하나 이상의 걸림홈이 오목하게 형성된 지지블록;

상기 지지블록과의 사이에 상기 안내링이 개재되도록 하면서 상기 지지블록을 둘러싸되, 상기 작동로드뭉치의 삽입이 가능하도록 일측단이 개방된 링케이스; 및

상기 안내링과 상기 링케이스 사이에 개재되어, 타방 회전한 상기 안내링을 원위치로 복귀시키는 복귀 스프링;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마모보상 클러치 액츄에이터.
제4 항에 있어서,

상기 복귀 스프링은 일단이 상기 링케이스의 외주연 내측에 부착되고, 타단이 상기 안내링의 외주연 외측에 부착된 비틀림 스프링인 것을 특징으로 하는 마모보상 클러치 액츄에이터.
제4 항에 있어서,

상기 작동로드뭉치가 상기 지지허브를 향해 이동할 때 상기 클러치가 작동되면, 상기 안내레일의 나선방향은 상기 너트 및 상기 나사부의 나선방향과 동일하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 마모 보상 클러치 액츄에이터.
제4 항에 있어서,

상기 작동로드뭉치가 상기 지지허브 반대로 이동할 때 상기 클러치가 작동되면, 상기 안내레일의 나선방향은 상기 너트 및 상기 나사부의 나선방향과 반대로 되어 있는 것을 특징으로 하는 마모 보상 클러치 액츄에이터.