KR20120064920A

KR20120064920A - 모터 구동방식의 클러치 액츄에이터

Info

Publication number: KR20120064920A
Application number: KR1020100126189A
Authority: KR
Inventors: 정희천; 이만복
Original assignee: 현대다이모스(주)
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2030-12-10
Also published as: KR101229639B1

Abstract

본 발명은 모터 구동방식의 클러치 액츄에이터에 관한 것으로, 힌지(13) 결합된 릴리즈베어링(15)을 통해 클러치를 단속하는 릴리즈포크(3); 상기 릴리즈포크(3)의 타단(17)에 결합된 푸시로드(51)를 회전과 동시에 전후로 이동시켜 상기 릴리즈포크(3)의 타단을 전후방으로 왕복운동시키는 작동부(5); 상기 구동너트(55)를 통해 상기 푸시로드(51)가 회전과 동시에 전후로 이동하도록 하여 상기 릴리즈포크(3)를 전후방으로 피벗 회동시키는 구동부(7);를 포함하여 이루어지되, 상기 푸시로드(51)가 정역회전하면서 동시에 전후방으로 왕복운동할 때, 상기 릴리즈포크(3)의 타단(17)도 상기 푸시로드(51)와 함께 전후방으로 왕복운동하도록 상기 푸시로드(51)의 선단(52)과 상기 릴리즈포크 타단(17) 사이를 상대이동 가능하게 핀결합하도록 되어 있는 것을 특징으로 하며, 따라서 모터의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환시켜 클러치 릴리즈포크를 전후방으로 피벗 동작시키므로, 클러치 액츄에이터의 제어 응답속도를 크게 높일 수 있고, 과부하방지수단의 스토퍼가 동작하여 모터 회전축에 연결된 스토퍼기어를 정지시켜 푸시로드 및 릴리즈포크의 위치를 현재 상태로 유지시킬 수 있으므로, 반클러치가 길게 걸려도 구동모터에 과전류가 발생하는 것을 전혀 염려할 필요가 없게 된다.

Description

모터 구동방식의 클러치 액츄에이터{Motor driving type clutch actuator}

본 발명은 모터 구동방식의 클러치 액츄에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진으로부터 변속기로의 구동력 전달을 단속하는 클러치의 동작을 자동으로 실행되도록 전기모터와 그에 따른 기계적인 메커니즘을 이용한 모터 구동방식의 클러치 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차는 엔진의 동력을 변속기로 적절하게 변환시켜 구동력을 발생시키며, 이 구동력은 클러치에 의해 변속기에 전달되어 구동바퀴에 전달된다. 이때, 클러치는 운전자가 발로 그 페달을 밟아 작동시키게 되는데, 대형차의 경우는 클러치디스크 및 릴리스레버의 중량이 크기 때문에 클러치 액츄에이터라는 배력장치, 즉 클러치 부스터를 사용하여 클러치 페달에 대한 답력을 증폭시키게 된다.

이러한 종래의 클러치 액츄에이터는 공압식의 클러치 부스터로서, 도 1에 도면부호 101로 도시된 바와 같이, 클러치의 접단속을 공압실린더(103)의 직선왕복운동에 의해 실행하는 바, 이때 클러치 릴리즈포크(105)의 회전반경이 푸시로드(107)의 직선 왕복궤적을 벗어남에 따라 푸시로드(107)에 수직분력이 작용하고, 따라서 공압실린더(103)에도 수직분력이 작용하게 되며, 결과적으로 공압실린더(103) 내부의 피스톤에 편마모 등의 손상이 발생하여 공압이 누설되는 등 부품의 교체나 고장수리에 대한 수요가 증대되는 문제점이 있었다.

또한, 클러치디스크 마모 시 릴리즈포크(105)는 초기위치에서 클러치 액츄에이터(101) 쪽으로 기울어져 작동초기부터 푸시로드(107)가 기울어짐으로써 수직분력을 발생시켜 클러치 액츄에이터(101)의 내구수명을 단축시키는 문제점도 있었다.

또한, 공압실린더(103)는 압축성 기체를 사용하는 공압의 특성상 반응시간이 느리고, 정밀제어도 곤란한 제어특성을 가지므로, 클러치의 자동화에는 부적합한 문제점도 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 모터의 회전운동을 볼스크류를 통해 직선왕복운동으로 변환시켜 클러치 릴리즈 포크를 밀 수 있도록 함으로써 클러치 액츄에이터의 제어 응답을 높이는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 회전운동을 하는 클러치 릴리즈포크와 직선 왕복운동을 하는 클러치액츄에이터가 서로 간섭을 일으키기 않도록 함으로써, 간섭으로 인해 내부 부품들이 마모되거나 손상되어 일으키는 고장 등을 미연에 방지하는 데 또 다른 목적이 있다.

아울러, 본 발명은 반클러치와 같이 오랜 시간 동안 액츄에이터가 작동유지될 때 발생할 수 있는 모터의 과전류를 방지할 수 있도록 하는 데 또 다른 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 일단이 클러치커버 내측면에 피벗 가능하게 장착되어 중단에 힌지 결합된 릴리즈베어링을 통해 클러치를 단속하는 릴리즈포크; 상기 릴리즈포크의 타단에 결합되되 외주면에 나선홈이 가공된 푸시로드를, 외주면에 나사결합되는 구동너트에 의해 회전과 동시에 전후로 이동시켜 상기 릴리즈포크의 타단을 전후방으로 왕복운동시키도록 함으로써 상기 힌지를 통해 상기 릴리즈베어링을 작동시키는 작동부; 상기 작동부의 상기 구동너트에 연결된 구동모터를 회전 구동시켜 상기 구동너트를 통해 상기 푸시로드가 회전과 동시에 전후로 이동하도록 하여 상기 릴리즈포크를 전후방으로 피벗 회동시키는 구동부;를 포함하여 이루어지되, 상기 푸시로드가 정역회전하면서 동시에 전후방으로 왕복운동할 때, 상기 릴리즈포크의 타단도 상기 푸시로드와 함께 전후방으로 왕복운동하도록 상기 푸시로드의 선단과 상기 릴리즈포크 타단 사이를 상대이동 가능하게 핀결합하도록 되어 있는 모터 구동방식의 클러치 액츄에이터를 제공한다.

또한, 상기 릴리즈포크의 타단은 상기 푸시로드의 선단과 맞닿는 부분이 동일한 곡률반경의 볼록한 원통 곡면으로 되어 있고, 상기 푸시로드의 선단은 상기 곡면과 맞닿음되면서 상기 릴리즈포크 타단에 핀 결합되되, 상기 릴리즈포크의 전후 피벗회동에 따른 상기 핀의 상하사점 사이의 간격보다 긴 길이의 슬롯에 의해 상기 핀을 끼워 고정하도록 되어 있는 연결포크를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 릴리즈포크의 타단은, 상기 푸시로드를 향해 오목하게 형성된 소켓부에 삽입되어 상기 핀이 관통되는 돌기부; 및 상기 돌기부의 상기 푸시로드 쪽에 일체로 되어 있으며, 상기 돌기부 반대쪽에 상기 곡면이 형성되는 접촉부;로 이루어진 어댑터 블록을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 푸시로드와 상기 구동너트는 상기 나선홈을 따라 볼스큐 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동모터의 회전축 선단에 장착되는 태양기어; 상기 태양기어 둘레에 장착되어 상기 태양기어의 회전에 의해 자전하면서 상기 태양기어의 외주를 따라 공전하는 복수의 유성기어; 상기 복수의 유성기어를 하나로 연결하면서 상기 회전축과 동축 상으로 배열되어 상기 유성기어의 공전에 따라 회전함으로써 상기 회전축의 회전속도를 감속하여 상기 구동너트로 전달하는 캐리어; 및 상기 작동부 하우징에 고정되어 상기 복수의 유성기어를 둘러쌈으로써 상기 유성기어의 공전을 안내하는 링기어;로 이루어진 감속기어세트를 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동부는 상기 구동모터의 회전축 상에 결합되어 상기 구동모터에서 발생한 회전 구동력을 감소시키는 증속기어세트; 및 상기 증속기어세트의 일측에 장착되어 상기 증속기어세트의 회전을 정지시킴으로써 상기 구동모터를 일시 정지하여도 현재의 클러치 위치를 일시적으로 유지시키도록 되어 있는 스토퍼;로 이루어진 과부하방지수단을 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 증속기어세트는, 상기 작동부 하우징에 고정되는 링기어; 상기 회전축에 직결되어 회전하는 캐리어; 상기 캐리어에 의해 상기 링기어를 따라 공전하면서 동시에 자전하는 복수의 유성기어; 상기 캐리어와의 사이에 상기 유성기어를 두고 상기 유성기어에 의해 회전함으로써, 상기 캐리어의 회전속도를 증속시키는 태양기어; 및 상기 태양기어의 외주에 장착되어 동기 회전하되 상기 스토퍼의 동작에 의해 회전이 정지 또는 개시되는 스토퍼기어;로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 스토퍼는 플러그 선단이 상기 스토퍼기어의 기어이 사이에 걸린 때 상기 스토퍼기어의 회전을 정지하도록 되어 있는 솔레노이드 액츄에이터인 것이 이 바람직하다.

또한, 상기 스토퍼는 상시 개방형 또는 상시 폐쇄형이며, 클러치 작동 후 현재의 클러치 위치를 일시적으로 유지하고자 할 때, 상시 개방형인 경우에는 작동 온됨으로써, 반대로 상시 폐쇄형인 경우에는 작동 오프됨으로써 상기 스토퍼기어를 정지시키는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 모터 구동방식의 클러치 액츄에이터에 의하면, 모터의 회전운동을 이송스크류 타입의 푸시로드를 통해 직선왕복운동으로 변환시켜 클러치 릴리즈포크를 전후방으로 피벗 동작시키므로, 클러치 액츄에이터의 제어 응답속도를 크게 높일 수 있게 된다.

또한, 피벗 원운동하는 릴리즈포크를 직선운동하는 푸시로드에 의해 전후진시키기 위해 릴리즈포크와 푸시로드를 핀결합에 의해 링크시킴에 있어 핀이 고정되는 푸시로드 선단의 연결포크 슬롯이 상하로 충분히 길게 형성되어 있으므로, 릴리즈포크와 푸시로드가 각각 원운동하거나 직선운동하는 데 있어 서로 간에 간섭을 일으키지 않게 되고, 따라서 이들의 간섭으로 인해 발생하는 연결부위나 접촉부위에 마모나 손상이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.

또한, 반클러치 상태가 오래 계속되는 경우에도 과부하방지수단의 스토퍼가 동작하여 모터 회전축에 연결된 스토퍼기어를 정지시켜 모터를 구동하지 않고도 푸시로드 및 릴리즈포크의 위치를 현재 상태로 유지시킬 수 있으므로, 구동모터에 과전류가 발생하는 것을 염려하지 않아도 된다.

도 1은 종래의 클러치 액츄에이터를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 모터 구동방식의 클러치 액츄에이터를 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 종단면도.
도 4는 도 2의 분해 사시도.
도 5는 도 3의 하단을 상세 도시한 종단면도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 모터 구동방식의 클러치 액츄에이터를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 클러치 액츄에이터는 자동변속기 또는 자동화 수동변속기에 사용되는 자동화된 클러치를 동작시키는 장치로서, 도 2 및 도 3에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 릴리즈포크(3), 작동부(5), 및 구동부(7)로 구성된다.

여기에서, 상기 릴리즈포크(3)는 종래의 일반적인 릴리즈포크와 마찬가지로 릴리즈베어링(15)을 통해 클러치디스크를 가압 또는 해제함으로써 엔진과 변속기 사이의 동력전달을 단속하는 부재로서, 도 2에 도시된 것처럼, 릴리즈베어링(15)과의 연결형태나 부위를 다양하게 변화시킬 수 있는 바, 본 실시예에서는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 라켓볼의 라켓과 같이 릴리즈베어링(15)의 외주면을 둘러싸고 있는 역삼각형 모양의 테부분(16)과 이 테부분(16) 윗변에서 위쪽으로 연장된 자루부분(18)으로 이루어져 있다.

따라서, 릴리즈포크(3)는 테부분(16) 내주면 중간지점에 릴리즈베어링(15)이 끼워져 힌지(13)를 통해 피벗 가능하게 연결되어 릴리즈베어링(15)을 통해 클러치를 단속하게 되며, 릴리즈포크(3)의 테부분(16) 하단(17)에는 푸시로드(51)에 의해 가압되는 어댑터 블록(41)을 삽입하도록 푸시로드(51)를 향하여 소켓부(37)가 오목하게 형성되어 있다.

이와 같이, 릴리즈포크(3)는 그 하단(17)이 푸시로드(51)의 선단(52)에 의해 가압됨으로써 푸시로드(51)가 전후방으로 왕복운동할 때 함께 전후방으로 왕복운동할 수 있도록 푸시로드(51)의 선단(52)에 결합되는 바, 도 3에 도시된 것처럼 상단의 볼소켓조인트(19)를 중심으로 하여 피벗식으로 원운동하면서 직선운동하는 푸시로드(51)와의 상대적인 각도 변화를 수용할 수 있도록 푸시로드(51) 선단(52)에 핀(33) 결합된다.

이를 위해, 푸시로드(51)의 선단(52)에는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 릴리즈포크 하단(17)에 핀(33) 결합되는 연결포크(35)가 장착되며, 릴리즈포크(3) 하단(17)의 푸시로드(51) 선단(52)과 맞닿는 부분은 곡률반경이 동일한 볼록한 형태의 원통 곡면(31)으로 형성되어, 릴리즈포크(3)의 피벗회동에 의해 릴리즈포크(3)와 푸시로드(51) 사이의 각도가 변화해도 푸시로드(51)의 선단 즉, 연결포크(35)의 내측면(34)과 일정한 접촉상태를 유지할 수 있도록 되어 있다.

이와 동시에, 릴리즈포크(3)는 도 3에 도시된 바와 같이, 전후방으로 피벗회동하면서 진자운동과 같이 왕복 원운동함에 따라 상사점과 하사점 사이에 높이 간격(g)이 발생하는 바, 푸시로드(51)의 연결포크(35)는 푸시로드(51)를 따라 직선 왕복운동함에도 불구하고, 이러한 릴리즈포크(3)의 간격(g)을 수용하면서 릴리즈포크(3)의 하단(17)에 핀(33) 결합될 수 있도록, 간격(g) 이상의 긴 슬롯(36)이 좌우측벽에 관통되어 핀(33)을 끼워 고정하도록 되어 있다.

이때, 릴리즈포크(3)는 푸시로드(51)와 맞닿는 원통 곡면(31)을 릴리즈포크(3) 자체에 형성할 수도 있지만 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 어댑터 블록(41)에 의해 별도로 형성할 수도 있는데, 이 어댑터 블록(41)은 도시된 것처럼 릴리즈포크(3)의 하단(17)에 푸시로드(51)를 향해 오목하게 형성된 소켓부(37)에 삽입되는 원통형의 돌기부(37)와, 이 돌기부(37)의 푸시로드(51) 쪽에 일체로 되어 있는 못머리 형태의 접촉부(38)로 이루어지는 바, 돌기부(37)에는 핀(33)이 삽입되는 핀공(40)이 횡으로 관통되어 있고, 접촉부(38)의 돌기부(37) 반대쪽에는 상기한 곡면(31)이 형성된다.

상기 작동부(5)는 구동부(7) 즉, 구동모터(73)에서 전달되는 정역방향 회전운동을 직선운동으로 바꾸어 릴리즈포크(3)를 직접적으로 조작함으로써 릴리즈포크(3)가 릴리즈베어링(15)을 통해 클러치를 단속하도록 하는 부분으로서, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 릴리즈포크(3)의 하단(17)에 핀(33) 결합되되 외주면에 나선홈(53)이 가공된 푸시로드(51)와, 이 푸시로드(51)를 둘러싸도록 작동부(5)의 외체를 이루면서 구동부(7)에 결합된 하우징(57)과, 나선홈(53)을 따라 푸시로드(51)에 나사 결합되면서 하우징(57) 내주면에 의해 축방향 이동이 구속되어 있는 구동너트(55)로 구성된다. 이때, 하우징(57) 밖으로 노출된 푸시로드(51) 둘레에는 방진용 부트(43)가 장착되는데, 이 부트(43)는 차량 하부에 위치하여 먼지에 매우 취약한 푸시로드(51)를 보호한다. 또한, 푸시로드(51)와 구동너트(55)는 나사결합된 나선홈(53)을 따라 볼이 개재되어 있는 볼스큐 형태로 결합되는 것이 바람직하며, 특히 구동너트(55)는 하우징(57) 내주면에 베어링에 의해 가이드되면서 축방향 이동이 저지되므로, 모터(73) 정역회전 시 함께 정역회전은 하지만 축방향으로 움직이지는 못하며, 따라서 나사결합된 푸시로드(51)를 전후방으로 왕복운동시키게 되고, 더 나아가 릴리즈포크(3)를 전후방으로 피벗 회동시키게 된다.

한편, 상기 구동부(7)는 릴리즈포크(3)를 전후로 왕복시키는 작동부(5)의 구동력을 발생시키는 부분으로, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 작동부(5)에 직접 연결되는 바, 작동부(5)의 푸시로드(51)를 회전 구동시킬 수 있는 회전 구동력을 발생시키는 것이면 어떤 형태의 구동원도 적용이 가능하나, 본 실시예에서는 도시된 것처럼 푸시로드(51)를 정역회전시킬 수 있는 구동모터(73)가 채용된다.

이를 위해, 구동부(7)는 도 2 내지 도 5에 도시된 것처럼, 구동모터(73)와, 구동모터(73)의 회전을 감속시키는 감속기어세트(75), 이 감속기어세트(75)의 출력측과 구동너트(55)를 연결하는 구동스플라인통(77), 그리고 구동모터(73)의 회전위치를 감지하는 엔코더(79) 등으로 이루어진다.

여기에서, 구동모터(73)는 구동부(7)의 동력원으로서 전기모터를 사용하는 것이 바람직하며, 도면 상에 도시되어 있지 않으나 차량의 각종 센서로부터 차량상태를 수신하여 그 신호를 바탕으로 제어명령을 전달하는 별도의 제어장치 또는 TCU 등에 의해 회전 구동이 세밀하게 제어된다. 또한, 감속기어세트(75)는 도 3 내지 도 5에 도시된 것처럼 구동모터(73)와 작동부(5) 사이에 일렬로 배치되는 바, 링기어(61)가 작동부(5) 하우징(57)에 고정되어 있고, 태양기어(81)가 모터(73) 회전축(71) 선단에 장착되며, 캐리어(85)가 감속기어세트(75)의 출력측으로서 구동스플라인통(77)에 연결되어 복수의 유성기어(83)에 의해 감속되어 증대된 회전 구동력을 구동스플라인통(77)을 통해 구동너트(55)와 푸시로드(51)로 전달하게 된다. 끝으로, 엔코더(79)는 구동모터(73)의 후방에 장착되어 구동모터(73)의 회전위치를 감지함으로써 푸시로드(51)의 축방향 이동량을 추정할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 클러치 액츄에이터(1)는 클러치가 반클러치 상태로 장시간 유지될 때 구동모터(73)에 과부하가 걸리지 않도록 하기 위해 과부하방지수단(2)을 더 포함하는 바, 이 과부하방지수단(2)은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 크게 증속기어세트(21)와 스토퍼(23)로 이루어져 있다.

여기에서, 상기 증속기어세트(21)는 구동모터(73)의 회전축(71) 상에 결합되어 구동모터(73)에서 발생한 회전 구동력을 감소시키는 즉, 구동모터(73)의 회전속도를 증속시키는 유성기어세트로서, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 링기어(61), 캐리어(63), 복수의 유성기어(65), 태양기어(67), 및 스토퍼기어(69)로 이루어진다. 이때, 링기어(61)는 앞서 설명한 감속기어세트(75)의 링기어를 공용하는 것이 바람직하며, 따라서 작동부(5) 하우징(57) 내주면에 고정된다. 또, 캐리어(63)는 도시된 것처럼 구동모터(73)의 회전축(71)에 직결되어 구동모터(73)와 동기 회전하며, 캐리어(63)에 의해 지지되는 복수의 유성기어(65)는 링기어(61)와 태양기어(67) 사이에 끼워져 캐리어(63)의 회전에 의해 링기어(61) 내주면 따라 공전하면서 동시에 자전한다. 또한, 태양기어(67)는 캐리어(63)와의 사이에 개재된 유성기어(65)가 자전함에 따라 캐리어(63)보다 빠르게 회전함으로써, 캐리어(63)로 입력되는 구동모터(73)의 회전속도를 증속시켜 스토퍼기어(69)로 전달한다. 끝으로, 스토퍼기어(69)는 태양기어(67)의 외주에 장착되어 동기 회전하되, 구동모터(73) 회전속도를 증속시킴과 동시에 회전구동력은 감소시켜 스토퍼(23)의 동작에 의해 쉽게 회전이 정지 또는 개시된다.

상기 스토퍼(23)는 위와 같은 증속기어세트(21)의 스토퍼기어(69)에 착탈되어 모터(73)의 회전동작을 온오프시키는 수단으로, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 증속기어세트(21)에 인접하도록 장착되어 증속기어세트(21)의 회전을 일시적으로 정지시켜 유지함으로써, 구동모터(73)를 일시 정지하여도 현재의 클러치 위치를 일시적으로 유지시킬 수 있으므로, 장시간 구동으로 인한 구동모터(73)의 과부하를 피할 수 있게 된다.

또한, 스토퍼(23)는 도시된 것처럼 솔레노이드 타입 액츄에이터를 사용하는 것이 바람직한데, 솔레노이드 타입 스토퍼(23)는 플러그(25) 선단이 스토퍼기어(69)의 기어이 사이에 걸린 때 스토퍼기어(69)의 회전을 정지하게 된다. 특히, 솔레노이드 타입 스토퍼(23)는 상시 개방형과 상시 폐쇄형의 두 가지 형태를 모두 사용할 수 있는데, 클러치 작동 후 현재의 클러치 위치를 일시적으로 유지하고자 할 때 상시 개방형의 스토퍼는 작동이 온되어 플러그(25)를 돌출시킴으로써 스토퍼기어(69)를 정지시키는 반면, 상시 폐쇄형의 스토퍼는 상시 개방형인 경우에는 작동 온됨으로써, 반대로 상시 폐쇄형인 경우에는 클러치 작동 오프됨으로써 상기 스토퍼기어(69)를 정지시킨다.

이제, 위와 같이 구성되는 본 발명에 따른 모터 구동방식의 클러치 액츄에이터의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 클러치 액츄에이터(1)가 적용된 차량은 주행 중 운전상태가 별도의 전용 제어장치나 또는 TCU등에 의해 계속해서 모니터링되며, 변속이 필요하다고 판단되면 제어장치는 구동부(7)의 구동모터(73)를 정역방향으로 구동시킨다. 모터(73)가 구동되면 먼저 감속기어세트(75)가 동작하여 회전 토크를 증대시키는데, 먼저 모터(73)의 회전축(71)이 회전함에 따라 회전축(71) 선단의 태양기어(81)가 회전하게 되고, 태양기어(81) 둘레에 맞물린 복수의 유성기어(83)가 자전과 동시에, 링기어(61) 내주면을 따라 태양기어(81) 주위를 공전한다. 이에 따라, 복수의 유성기어(83)를 하나로 연결하고 있는 캐리어(85)가 유성기어(83)를 따라 회전하는데, 이때 회전속도는 태양기어(81)와 유성기어(83)의 길이비에 따라 정해지는 감속비로 감속되며, 감속에 따라 증대된 구동력은 구동스플라인통(77)을 통해 작동부(5)의 구동너트(55)에 전달되어 큰 힘으로 구동너트(55)를 회전시킨다.

이와 같이 구동너트(55)가 축방향으로 움직이지 못하는 상태로 구동스플라인통(77)에 의해 회전하면, 구동너트(55)에 나사결합된 푸시로드(51)도 정역방향으로 회전하므로 회전방향에 따라 전후방으로 이동하게 된다. 따라서, 푸시로드(51)가 전후진할 때 연결포크(35)도 전후진하면서 푸시로드(51)의 선단(52)과 연결포크(35)의 내측면(34)이 어댑터 블록(41)의 원통 곡면(31)을 가압하거나, 핀(33)에 의해 어댑터 블록(41)과 함께 릴리즈포크(3)의 하단(17)을 끌어당겨 릴리즈포크(3)를 볼소켓조인트(19)를 중심으로 하여 전후방으로 피벗 회전시킨다. 이에 따라, 힌지(13)를 통해 릴리즈포크(3) 중간에 결합된 릴리즈베어링(15)이 릴리즈포크(3)를 따라 전후진하게 되는데, 이렇게 해서 릴리즈베어링(15)이 전진하는 경우에는 클러치디스크와 플라이휠이 접촉하여 엔진의 동력을 변속기로 전달하게 되며, 반대로 후진하는 경우에는 클러치디스크와 플라이휠이 이격되어 동력전달을 단절하게 된다.

이 과정에서, 릴리즈포크(3)의 피벗 원운동으로 인해 도 3에 도시된 바와 같이, 릴리즈포크(3)의 상사점과 하사점 사이에 간격(g)이 발생하지만, 핀(33)이 결합되는 연결포크(35)의 슬롯(36)이 상하로 길기 때문에 푸시로드(51)는 릴리즈포크(3) 운동궤적에 구속되지 않고 직선으로 왕복운동할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 클러치 액츄에이터(1)에 의하면, 운전자가 반클러치 상태를 길게 유지하는 경우에는 과부하방지수단(2)의 스토퍼(23)가 동작하게 되는데, 이때 증속기어세트(21)는 모터 회전축(71)에 직결된 캐리어(63)가 모터(73)와 동기 회전하고, 캐리어(63)에 의해 회전하는 유성기어(65)가 링기어(61)를 따라 돌면서 태양기어(67)를 증속 회전시키므로, 태양기어(67)에 직결된 스토퍼기어(69)도 증속 감쇠되어 회전력이 감소되며, 따라서 스토퍼(23)가 동작하여 도 4에 도시된 것처럼 플러그가 스토퍼기어(69)의 기어이 사이로 끼워진 때 쉽게 정지하게 된다.

이에 따라, 구동모터(73)는 물론 푸시로드(51)도 회전을 멈추어 전후진 없이 현재 위치를 유지하게 되므로, 구동모터(73)의 동작을 오프시키더라도 릴리즈포크(3)를 현재 위치에 고정하여 반클러치 상태를 유지할 수 있게 된다. 따라서, 구동모터(73)에 과부하가 걸리지 않게 하면서도 반클러치 상태를 길게 유지할 수 있게 된다.

1 : 클러치 액츄에이터 2 : 과부하방지수단
3 : 릴리즈포크 5 : 작동부
7 : 구동부 11 : 클러치커버
13 : 힌지 15 : 릴리즈베어링
17 : 릴리즈포크 하단(타단) 19 : 볼소켓조인트
21 : 증속기어세트 23 : 스토퍼
25 : 플러그 31 : 원통 곡면
33 : 핀 35 : 연결포크
36 : 슬롯 37 : 구동부
41 : 어댑터 블록 43 : 부트
51 : 푸시로드 55 : 구동너트
57 : 하우징 61 : 링기어
63 : 캐리어 65 : 유성기어
67 : 태양기어 69 : 스토퍼기어
71 : 회전축 73 : 구동모터
75 : 감속기어세트 77 : 구동스플라인통
79 : 엔코더

Claims

일단이 클러치커버(11) 내측면에 피벗 가능하게 장착되어 중단에 힌지(13) 결합된 릴리즈베어링(15)을 통해 클러치를 단속하는 릴리즈포크(3);
상기 릴리즈포크(3)의 타단(17)에 결합되되 외주면에 나선홈(53)이 가공된 푸시로드(51)를, 외주면에 나사결합되는 구동너트(55)에 의해 회전과 동시에 전후로 이동시켜 상기 릴리즈포크(3)의 타단을 전후방으로 왕복운동시키도록 함으로써 상기 힌지(13)를 통해 상기 릴리즈베어링(15)을 작동시키는 작동부(5);
상기 작동부(5)의 상기 구동너트(55)에 연결된 구동모터(73)를 회전 구동시켜 상기 구동너트(55)를 통해 상기 푸시로드(51)가 회전과 동시에 전후로 이동하도록 하여 상기 릴리즈포크(3)를 전후방으로 피벗 회동시키는 구동부(7);를 포함하여 이루어지되,
상기 푸시로드(51)가 정역회전하면서 동시에 전후방으로 왕복운동할 때, 상기 릴리즈포크(3)의 타단(17)도 상기 푸시로드(51)와 함께 전후방으로 왕복운동하도록 상기 푸시로드(51)의 선단(52)과 상기 릴리즈포크 타단(17) 사이를 상대이동 가능하게 핀결합하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 구동방식의 클러치 액츄에이터.
제1 항에 있어서,
상기 릴리즈포크(3)의 타단(17)은 상기 푸시로드(51)의 선단(52)과 맞닿는 부분이 동일한 곡률반경의 볼록한 원통 곡면(31)으로 되어 있고, 상기 푸시로드(51)의 선단(52)은 상기 곡면(31)과 맞닿음되면서 상기 릴리즈포크 타단(17)에 핀(33) 결합되되, 상기 릴리즈포크(3)의 전후 피벗회동에 따른 상기 핀(33)의 상하사점 사이의 간격(g)보다 긴 길이의 슬롯(36)에 의해 상기 핀(33)을 끼워 고정하도록 되어 있는 연결포크(35)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 모터 구동방식의 클러치 액츄에이터.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 릴리즈포크(3)의 타단(17)은,
상기 푸시로드(51)를 향해 오목하게 형성된 소켓부(37)에 삽입되어 상기 핀(33)이 관통되는 돌기부(37); 및
상기 돌기부(37)의 상기 푸시로드(51) 쪽에 일체로 되어 있으며, 상기 돌기부(37) 반대쪽에 상기 곡면(31)이 형성되는 접촉부(38);로 이루어진 어댑터 블록(41)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 모터 구동방식의 클러치 액츄에이터.
제3 항에 있어서,
상기 푸시로드(51)와 상기 구동너트(55)는 상기 나선홈(53)을 따라 볼스큐 결합되는 것을 특징으로 하는 모터 구동방식의 클러치 액츄에이터.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 구동부(7)는,
상기 구동모터(73)의 회전축(71) 선단에 장착되는 태양기어(81);
상기 태양기어(81) 둘레에 장착되어 상기 태양기어(81)의 회전에 의해 자전하면서 상기 태양기어(81)의 외주를 따라 공전하는 복수의 유성기어(83);
상기 복수의 유성기어(83)를 하나로 연결하면서 상기 회전축(71)과 동축 상으로 배열되어 상기 유성기어(83)의 공전에 따라 회전함으로써 상기 회전축(71)의 회전속도를 감속하여 상기 구동너트(55)로 전달하는 캐리어(85); 및
상기 작동부(5) 하우징(57)에 고정되어 상기 복수의 유성기어(83)를 둘러쌈으로써 상기 유성기어(83)의 공전을 안내하는 링기어(61);로 이루어진 감속기어세트(75)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 모터 구동방식의 클러치 액츄에이터.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 구동모터(73)의 회전축(71) 상에 결합되어 상기 구동모터(73)에서 발생한 회전 구동력을 감소시키는 증속기어세트(21); 및
상기 증속기어세트(21)의 일측에 장착되어 상기 증속기어세트(21)의 회전을 정지시킴으로써 상기 구동모터(73)를 일시 정지하여도 현재의 클러치 위치를 일시적으로 유지시키도록 되어 있는 스토퍼(23);로 이루어진 과부하방지수단(2)을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 모터 구동방식의 클러치 액츄에이터.
제6 항에 있어서,
증속기어세트(21)는,
상기 작동부(5) 하우징(57)에 고정되는 링기어(61);
상기 회전축(71)에 직결되어 회전하는 캐리어(63);
상기 캐리어(63)에 의해 상기 링기어(61)를 따라 공전하면서 동시에 자전하는 복수의 유성기어(65);
상기 캐리어(63)와의 사이에 상기 유성기어(65)를 두고 상기 유성기어(65)에 의해 회전함으로써, 상기 캐리어(63)의 회전속도를 증속시키는 태양기어(67); 및
상기 태양기어(67)의 외주에 장착되어 동기 회전하되 상기 스토퍼(23)의 동작에 의해 회전이 정지 또는 개시되는 스토퍼기어(69);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모터 구동방식의 클러치 액츄에이터.
제7 항에 있어서,
스토퍼(23)는 플러그(25) 선단이 상기 스토퍼기어(69)의 기어이 사이에 걸린 때 상기 스토퍼기어(69)의 회전을 정지하도록 되어 있는 솔레노이드 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 모터 구동방식의 클러치 액츄에이터.
제8 항에 있어서,
상기 스토퍼(23)는 상시 개방형 또는 상시 폐쇄형이며, 클러치 작동 후 현재의 클러치 위치를 일시적으로 유지하고자 할 때, 상시 개방형인 경우에는 작동 온됨으로써, 반대로 상시 폐쇄형인 경우에는 작동 오프됨으로써 상기 스토퍼기어(69)를 정지시키는 것을 특징으로 하는 모터 구동방식의 클러치 액츄에이터.