KR100538430B1 - 수동변속기 장착용 전자석 클러치 - Google Patents

수동변속기 장착용 전자석 클러치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수동변속기 장착용 전자석 클러치에 관한 것으로, 전자석 클러치가 보다 확실하게 동력전달을 하도록 하기 위해 그 구조와 장치를 보완하고, 변속 충격을 최소화하며, 경제적이고 안전하며 사용수명을 향상시키는 데 목적이 있다.
이를 위해 수동변속기에 장착되어 자동차의 주행상태에 따라 동력의 전달과 차단을 자동으로 실행시키며 자동으로 변속되도록 조절되는 수동변속기장착용 자동변속장치의 클러치에 있어서, 플라이휠(300)을 통해 엔진크랭크축(300a)에 연결되면서 자기력을 발생하는 스테이터(400)와, 상기 스테이터(400)의 자기력에 의해 엔진크랭크축(300a)의 동력을 변속동력축(400a)으로 전달시키는 클러치로터(500)와, 상기 스테이터(400)의 일측면에서 스테이터(400)에 밀착되거나 또는 이탈되는 라이닝(610)과, 암구동수단(620)에 의해 회전되어 상기 라이닝(610)을 스테이터에 밀착시키거나 또는 이탈시키는 라이닝암(600)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

수동변속기 장착용 전자석 클러치{ELECTROMAGNETIC CLUTCH FOR FITTING MANUAL TRANSMISSION}
본 발명은 엔진으로부터 동력이 전달되면 클러치와 변속기를 통해서 구동휠에 동력이 전달되는데, 동력의 변속을 위해 변속기를 통한 변속과정에서 엔진의 동력을 일시적으로 차단하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자석 클러치가 보다 확실하게 동력전달을 하기 위해 그 구조와 장치를 보완하고, 변속 충격을 최소화하며, 경제적이고 안전하며 사용수명을 향상시킬 수 있는 수동변속기 장착용 전자석 클러치에 관한 것이다.
기존의 수동변속기 방식은 클러치를 밟은 상태에서 기어레버를 조작하여 변속하는 방식으로서, 주행 중 속도에 따라 계속적으로 수동변속 조작해 주어야 하는 번거로움이 있었다.
이에 따라 최근에는 운전자의 편리함을 도모하기 위해 차량의 변속과정을 기계가 자동으로 수행하는 자동변속기에 관한 기술개발이 증가하고 있으나, 기존 수동변속기를 채택한 차량의 장점인 가격, 중량, 연비와 가속성능에서의 만족을 기대하기 어렵다.
이와 같은 문제점으로 인해 수동변속기 차량의 기존 변속방식을 그대로 채용하고 전자석(59)을 이용함으로써 클러치를 자동화한 장치가 일본공개특허 평16-232835에 공지되어 있는데, 그 구성은 도1에 도시된 바와 같이 고정부착된 전자석(59)과，상기 전자석에 대응되는 아마추어(61)와，상기 전자석의 자력에 의해 이동되는 상기 아마추어에 일체로 형성된 마찰 클러치(63)를 구비한 전자석 마찰 클러치(1)로 구성된다.
이와 같이 구성되는 종래기술은 전자석의 자력에 의해 아마추어를 당기고 이 아마추어의 이동에 의해 다수의 마찰클러치가 서로 접촉 회동함으로써 엔진의 동력을 변속기 측에 선택적으로 전달하는 구조를 갖는다.
그러나 상기한 종래의 전자석 클러치장치에서는 마찰클러치의 접촉회동을 위한 마찰력을 전자석의 자력에만 의존하여 동력전달이 충분하지 못함으로 인해 자동차 출발 또는 변속 시점에서 변속충격이 과대하여 운전자에게 불쾌감을 유발시키고, 연료소모량이 과다하며 복잡한 장치와 구조를 수반하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 이러한 사정을 감안하여 개발된 것으로, 전자석 클러치가 보다 확실하게 동력전달을 하기 위해 그 구조와 장치를 보완하고, 변속 충격을 최소화하며, 경제적이고 안전하며 사용수명을 향상시킨 수동변속기 장착용 전자석 클러치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수동변속기 장착용 전자석 클러치는, 수동변속기에 장착되어 자동차의 주행상태에 따라 동력의 전달과 차단을 자동으로 실행시키며 자동으로 변속되도록 조절되는 수동변속기장착용 자동변속장치의 클러치에 있어서, 플라이휠(300)을 통해 엔진크랭크축(300a)에 연결되면서 자기력을 발생하는 스테이터(400)와, 상기 스테이터(400)의 자기력에 의해 엔진크랭크축(300a)의 동력을 변속동력축(400a)으로 전달시키는 클러치로터(500)와, 상기 스테이터(400)의 일측면에서 스테이터(400)에 밀착되거나 또는 이탈되는 라이닝(610)과, 암구동수단(620)에 의해 회전되어 상기 라이닝(610)을 스테이터에 밀착시키거나 또는 이탈시키는 라이닝암(600)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서는 상기 스테이터(400)의 일측면은 플라이휠에 연결되고 타측면은 개방된 중공실린더형상이며, 외주연에는 전원이 공급되는 전자석(410)이 구비되며, 내부 공간에는 라이닝드럼(420)이 일측면으로부터 돌출 형성되고, 상기 클러치로터와의 연결부에는 베어링(430)이 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치를 제공한다.
또한 상기 클러치로터(500)는 디스크형상이며, 상기 스테이터의 자기력이 작용되도록 일측면에 외주단부가 돌출 형성되고, 중심축은 변속동력축(400a)과 결합 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치를 제공한다.
또한 상기 라이닝(610)은 라이닝드럼(420) 내측과 클러치로터(500) 내측 사이에 일측에서 타측으로 점점 두꺼워지는 폭을 지닌 상하부반원이 이격되어 원형상으로 형성되고 얇은 폭 단부가 라이닝핀(611)에 의해 클러치로터 일측에 부착되고, 라이닝폭의 두꺼운 양측이 탄성구(650)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치를 제공한다.
또한 상기 라이닝암의 중심축이 클러치로터(500)의 중심축에 베어링(630)으로 지지되며, 라이닝암(600)은 암구동수단(620)의 구동에 의해 회전 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치를 제공한다.
또한 상기 전자석(410)은 회전되면서 전원이 공급되도록 전원이 공급되는 전원공급롤러(440)에 접촉되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치를 제공한다.
또한 스테이터(400)의 변속기케이스 일측에는 스테이터(400)의 회전여부를 감지하도록 회전감지센서(450)가 장착되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치를 제공한다.
또한 스테이터(400)에 전원이 공급될 시 전원의 세기가 점진적인 3단계로 차차 세지면서 전원이 공급되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치를 제공한다.
또한 클러치로터(500)의 내측 외주연에는 엔진의 동력이 변속기에 전달되도록 스테이터(400) 내측과 클러치로터(500) 외측이 접촉되기 용이하도록 영구자석(510)이 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치를 제공한다.
또한 라이닝암(600)의 단부에는 엔진 rpm에 따라 라이닝암(600)이 움직이고 라이닝암(600)의 밀착과 이탈을 감지하도록 위치감지센서(660)가 부착 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치를 제공한다.
또한 라이닝암이 변속 후 작동되기 직전에 엔진제어부(ECU, 미도시)의 연료차단신호에 의해 연료가 차단되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치를 제공한다.
또한 자동변속기는 장방형 구멍(24)이 있는 연결판(22)을 가진 링형상의 이송구(20,20a)가 구비되고, 셀렉터 레버(2)의 고정핀(2a)이 상기 연결판(22)의 장방형 구멍(24)에서 회동 및 이동 가능하게 연결되며, 시프트 레버(3)의 고정핀(3a)이 상기 연결판(22)의 장방형 구멍(24)에 회동 및 이동 가능하게 연결되고, 상기 이송구(20,20a)는 제1 샤프트(10)와 제2 샤프트(10a)의 회전에 따라 이동가능하도록 상기 이송구(20,20a)의 내주와 상기 제1 샤프트(10)와 제2 샤프트(10a)의 외주에 이송수단이 형성되며, 각각의 제1 샤프트(10)와 제2 샤프트(10a) 일단부에는 모타(18)가 설치된 포스트(19)가 변속기 케이스의 외측에 고정되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 수동변속기 장착용 전자석 클러치의 전체 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 스테이터, 클러치로터 및 라이닝드럼과 라이닝 및 라이닝암의 결합관계를 나타낸 분해사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 라이닝과 라이닝암의 결합상태 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 수동변속기 장착용 전자석 클러치에 연결되는 자동변속기 분해 사시도이며, 도 6은 본 발명에서 수동변속기 장착용 전자석 클러치에 연결되는 자동변속기의 단면도이다.
도면에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 수동변속기 장착용 전자석 클러치는 자동차의 주행상태에 따라 동력의 전달과 차단을 자동으로 실행시키며, 컨트롤 샤프트에 설치된 셀렉터레버와 시프트레버를 자동으로 조작하기 위한 자동변속기에 연결되는 장치이다.
다시 말해서 엔진으로부터 동력이 전달되면 클러치와 변속기를 통해서 구동휠에 동력이 전달되는데, 동력의 변속을 위해 변속기를 통한 변속과정에서 클러치를 이용하여 엔진의 동력이 전달되는 것을 일시적으로 차단하게 된다.
여기서 본 발명의 수동변속기 장착용 전자석 클러치를 대략적으로 설명하자면, 엔진에 연결된 엔진크랭크축(300a) 일단의 플라이휠(300)에 스테이터(400)가 볼트결합에 의해 일체 형성되고, 변속동력축(400a)에는 클러치로터(500)가 결합된다. 상기 스테이터(400)에 설치된 전자석(410)에 전원이 공급되거나 혹은 차단됨에 따라 전자석에 의해 인력이 작용하거나 인력이 제거된다. 전자석의 인력에 의해 스테이터(400)와 클러치로터(500)가 함께 회전하면 엔진의 동력을 변속동력축(400a)에 전달시키고, 스테이터(400)와 클러치로터(500)에 인력이 작용하지 않으면 엔진의 동력을 변속동력축(400a)에 전달시키지 않게 된다.
또한 스테이터(400)의 내측면에는 라이닝드럼(420)이 돌출 형성된다. 상기 클러치로타(500)의 중심축과 라이닝암의 중심축 사이에는 베어링(630)이 형성되어 클러치로터와 라이닝암은 서로 상대적인 회전이 자유롭게 되며, 클러치로터(500)의 일측면에는 라이닝(610)이 핀결합된다. 라이닝암(600)의 회전에 따라 라이닝(610)이 라이닝드럼에 밀착되거나 탈착되는데, 밀착여부에 따라 엔진의 동력을 전달시키거나 전달시키지 않는 기능을 부가하게 된다.
따라서 본 발명의 클러치는 엔진에 연결된 엔진크랭크축(300a) 일단의 플라이휠(300)에 결합 형성되고, 구성요소 중 스테이터(400)는 타측면은 개방되어 있고 내부 일측 공간이 비어 있는 중공실린더형상으로 형성된다.
아울러 스테이터(400)는 외주연에 전원이 공급되는 전자석(410)이 결합 형성되며, 여기서 전원의 공급은 도 2에서 보는 바와 같이 전자석(410)에 접촉되는 전원공급롤러(440)를 통해 전원을 공급시키는 데, 이는 동력이 전달되었을 때 전자석(410)이 설치된 스테이터(400)가 엔진크랭크축(300a) 및 변속동력축(400a)과 함께 회전하기 때문이다. 본원 발명의 일실시예로서 스테이터의 외주연에 4개의 전자석이 설치되어 있다.
또한 전자석(410)이 위치되는 스테이터(400)의 외주단부와 라이닝드럼(420) 사이에는 디스크형상의 클러치로터(500)의 외주단부가 돌출 형성되고, 엔진크랭크축(300a)이 위치한 스테이터의 중심축과 변속동력축(400a)이 위치한 클러치로터의 중심축과의 사이에는 동력이 전달, 혹은 차단되어 상대 회전운동을 할 수 있도록 베어링(430)이 형성된다.
또한 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 라이닝드럼(420) 내측에 형성되는 라이닝(610)은 일측에서 타측으로 점점 두꺼워지는 폭을 지닌 상하부반원이 이격되어 원형상을 이루되, 얇은 폭의 상부반원 일측은 상대적으로 두꺼운 폭의 하부반원 타측과 맞대어지고, 얇은 폭의 상부반원 타측은 상대적으로 두꺼운 폭의 하부반원 타측과 맞대어져 형성된다. 여기서 라이닝의 얇은 폭 단부는 라이닝핀(611)에 의해 클러치로터의 일측면에 고정형성된다. 도 3은 본 발명에 따른 각 부품의 분해사시도로서 좌측부터 플라이휠(300), 스테이터(400), 라이닝(610), 라이닝암(600), 클러치로터(500), 클러치로터 덮개판(480)으로 구성된다.
또한 라이닝(610) 내측에는 라이닝암(600)이 라이닝구동수단(620)에 의해 회전 가능하게 형성되고, 상기 라이닝구동수단(620)의 일실시예로서 회전력을 부여할 수 있는 모터스테이터가 형성되며, 모터스테이터는 클러치로터(500)의 일측면에 부착되되 상기 모터스테이터에 공급되는 전원은 전원공급롤러(540)에 의해 공급된다. 앞서 전원공급롤러(440)를 통해 공급되는 전원은 전자석을 구동시키고 다시 전원이 모터스테이터에 공급되도록 공급 클러치로터의 덮개판(480) 측면을 통해 전선이 연결되고 또 다시 전원공급롤러(540)를 통해 모터스테이터로 공급된다. 또한 라이닝암이 모타로터(미도시)와 일체로 형성되어 있어, 전류의 공급에 따라 라이닝암을 구동시키게 된다. 도 3과 도 4에서 도시된 라이닝암은 서로 다른 형상을 도시한 것으로서 필요에 따라 다양한 형상으로 제작될 수 있음은 물론이다.
상기 라이닝(610)의 폭이 두꺼운 쪽끼리 양측이 각각 탄성구(650)로 연결되며, 여기서 탄성구(650)는 스프링이 사용됨이 바람직하나 암구동수단에 의해 회전된 라이닝암(600)이 다시 복원되도록 하는 탄성구라면 다른 수단이 사용되어도 됨은 물론이다. 라이닝암(600)이 구동되어 라이닝암의 두꺼운 부분이 라이닝(610)과 라이닝드럼(420)을 밀착한다. 다시 라이닝암이 원위치로 복귀되면 라이닝과 라이닝드럼은 탈착되며 탄성구에 의해 라이닝(610)이 원위치로 복귀된다.
또한 클러치로터(500)의 외주단부에는 엔진의 동력이 변속기에 전달되도록 스테이터(400) 내측과 클러치로터(500) 외측과의 결합력을 강화시키기 위해 영구자석(510)이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 영구자석은 전자석 자력에 의한 스테이터와 클러치로터에 1차적인 회전 전달력을 제공하기 위한 것이다.
그리고 스테이터(400)에 전원이 공급될 시 전원의 세기가 점진적인 3단계로 차차 세지면서 전원이 공급되어 변속시 충격을 최소화한다. 또한 라이닝암(600)의 단부에는 엔진 rpm에 따라 라이닝암(600)이 움직이도록 하며, 라이닝이 라이닝드럼에 탈착되었는지의 여부를 판단하는 위치감지센서(미도시)가 클러치로터의 일측면에 부착 형성되어 라이닝암의 위치를 감지한다. 변속기하우징(9)에는 스테이터(400)의 회전상태을 감지하여 라이닝암(600)의 회전시기가 정해질 수 있도록 회전감지센서(450)가 형성된다. 라이닝암의 회전시기는 스테이터와 클러치로터의 상대회전으로부터 결정된다.
주행 중 라이닝암이 라이닝 내측에서 이탈되고 변속이 이루어진 직후 0.5초 정도 동안 다시 라이닝암이 라이닝 내측에 밀착되기 직전까지 변속 충격을 저감시키면서 가솔린 등의 연료를 절약하도록 엔진제어부(ECU)에서 엔진에 연료 차단 신호를 보내게 된다. 이는 본 발명에 따른 수동변속기 장착용 전자석 클러치의 제어모듈(TCM, 미도시)에서 엔진제어부로 신호를 보냄으로써 이루어지는데, 여기서 제어모듈은 본 발명에 따른 변속기에 장착된 각종센서로부터 신호를 받고 모터를 비롯한 작동부에 제어명령을 보내는 장치이다. 엔진제어부와 변속기에 장착된 제어모듈은 자동차 분야에서 일반적으로 적용되는 중앙제어장치로서 본 발명에서 자세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명에 따른 수동변속기 장착용 전자석 클러치와 연계되어 동력을 전달시킬 수 있는 자동변속기는 변속기 내부는 본 발명의 출원인에 의해 등록된 대한민국 특허등록 10-4469890000호에 잘 나타나 있다. 기어의 이중결합을 방지하는 인터록 플레이트(4)와 상기 인터록 플레이트 내측으로 배치된 컨트롤 핑거(7), 그리고 상기 컨트롤 핑거와 맞물려서 함께 동작하는 시프트 러그(5), 상기 시프트 러그가 고정된 시프트 레일(6)을 구비하고 있으며, 인터록 플레이트에 조립된 컨트롤샤프트(1)가 변속기의 하우징(9) 외부로 노출된다.
그리고 상기 컨트롤 샤프트의 외측 끝에는 상기 컨트롤 샤프트를 상하로 움직이기 위한 셀렉터 레버(2), 그리고 상기 컨트롤 핑거를 회동시키기 위한 시프트 레버(3)를 구비하고 있다.
따라서 수동변속시 엔진의 동력을 클러치에 의해 단속한 후 셀렉트 레버에 의해 결합할 기어축을 선택하면서 컨트롤핑거를 회동시켜 기어단이 결정된다.
다시 설명하면 본 발명에서는 전술한 셀렉터 레버(2)와 시프트 레버(3)를 변속레버와 케이블에 의하지 않고 자동으로 조작할 수 있는 작동장치를 제공하게 된다.
먼저, 컨트롤 샤프트(1)와 근접한 위치에 변속기의 하우징(9)에서 소정의 포스트(19)가 설치된다. 그리고 상기 포스트에 의해서 같은 방향의 양측으로 모터(18)가 장착되고 상기 모터의 회전축으로서 나란하게 제1 샤프트(10)와 제2 샤프트(10a)가 각각 형성된다. 여기서 제1 샤프트(10)는 셀릭터레버(2)를 작동하기 위한 것이고 제2 샤트프(10a)는 시프트레버(3)를 작동하기 위한 것이다.
이때 모터의 구동에 따라 회전하는 제1 샤트프와 제2 샤프트 외주면 상에는 전후이동이 가능하도록 이송수단이 구비되는 데, 상기 이송수단으로서 상기 제1 샤프트(10)와 제2 샤프트(10a)에는 전진이동방향으로 나선형의 전진 안내홈(12)과 그 반대의 후진이동방향으로 나선형의 후진 안내홈(14)이 형성된다.
그리고 이송수단으로서 내측으로 이동돌기(23)가 있는 이송구(20,20a)가 구비되고, 상기 제1, 제2 샤프트의 전후진 안내홈(12,14)에 상기 이송구의 이동돌기(23)가 각각 맞물림되며, 이러한 이송수단의 돌기가 전후진 안내홈(12,14)을 따라 이동하게 된다.
또한 상기 이송구(20,20a)에는 외측으로 연결핀(22)이 부착되어 있으며 상기 연결핀(22)의 중앙에는 셀렉터 레버(2)나 시프트 레버(3)의 회전시 셀렉트레버와 시프트레버에 각각 구비된 고정핀(2a,3a)이 여유있게 유동가능하도록 장방형 구멍(24)이 형성된다.
위에서, 제1 샤프트(10)에 조립된 이송구(20)는 컨트롤 샤프트의 셀렉터 레버(2)와 조립되면서 모터의 구동력으로 제1 샤프트가 회전할 때 셀렉터 레버(2)를 회동시켜 컨트롤 샤프트를 수직으로 이동시키는 셀렉터레버 작동장치(100)를 구성하게 된다.
또한 제2 샤프트(10a)에 조립된 이송구(20a)는 시프트 레버(3)와 조립되면서 모터의 구동력으로 제2 샤프트가 회전할 때 시프트 레버를 통해 컨트롤 샤프트를 회전시키는 시프트 레버 작동장치(200)를 구성하게 된다.
전술한 각 이송구(20,20a)에는 장방형 구멍(24)을 두게 됨에 따라 셀렉터 레버(2)와 시프트 레버(3)에 구비된 고정핀(2a,3a)을 유동성 있게 고정시킨다.
즉, 각 장방형 구멍(24)으로 끼워지고 소정의 와셔(26)와 스냅링 혹은 볼트 등의 고정체(28)에 의해 고정되는 양측의 고정핀(2a,3a)은 상기 장방형 구멍을 따라 수직과 수평으로 유동할 수 있게 되며 이는 셀렉터 레버(2)와 샤프트 레버(3)가 회동할 때의 중심거리가 이동되는 간격을 유지시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 셀렉터레버 작동장치(100)와 시프트레버 작동장치(200)의 각 모터(18)는 자동차의 축전지에서 전원을 공급 받을 수 있게 연결되며, 자동차의 주행상태에 따라 상기 셀렉터레버 작동장치와 시프트레버 작동장치를 조작하기 위한 제어부(도면에 미도시)를 두게 된다. 주행상태에 따른 자동변속장치의 제어는 일반적인 주지관용기술이므로 본 발명에서는 생략한다.
상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 수동변속기 장착용 전자석 클러치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
운전자가 시동을 걸고 브레이크페달을 밟은 상태에서 1단(전진)기어로 변속을 할 경우 운전자가 브레이크페달에서 발을 서서히 떼면 먼저 클러치로터의 외주단부에 형성된 영구자석(510)에 의해 클러치로터와 스테이터(400)는 인력이 작용하여 엔진의 회전력을 받아 클러치로터가 회전하기 사작한다. 다만, 이 때는 영구자석의 인력에 의해서만 회전력이 전달되므로 그 전달되는 회전력은 상대적으로 매우 작아 클러치로터와 스테이터 사이에는 슬립이 발생할 수 있다.
또한 전원에 연결된 전원공급롤러(440)를 통해 전자석(410)에 전원이 공급되고, 전자석(410)에 작용하는 인력에 의해 클러치로터로부터 스테이터(400)로 영구자석에 이은 2 차적인 회전력이 전달되고 엔진의 회전과 함께 같이 클러치로터가 회전하며 변속동력축(400a)으로 회전력이 전달된다.
이때 전자석(410)에 전원이 공급되는 경우 0초 내지 0.5초 사이에는 약한 전압의 전원이 공급되고, 0.5초 내지 1.0초 사이에는 중간 세기의 전압의 전원이 공급되며, 1.0초 내지 1.5초 사이에는 강한 전압의 전원이 공급되는 방식으로 3단계로 서서히 전압의 세기를 높여 전원을 공급하여 동력이 전달되는 데 있어 갑자기 발생될 수 있는 충격을 완화시키게 된다.
그리고 전자석(410)의 인력에 의해 엔진의 회전력이 스테이터(400)에 전달되어 스테이터(400)가 회전하면 운전자가 가속페달을 밟기 전에 회전감지센서(450)가 스테이터(400)의 회전을 감지하여 제어부(도면 도시 생략)에 신호를 전달하게 된다.
아울러 제어부에서는 암구동수단(620)에 전원을 공급하게 되면서 전자석(410)에 공급되던 전원을 차단하게 되고, 전원이 공급된 암구동수단(모터스테이터)의 구동력에 따라 라이닝암(600)이 좌회전(도 4상)하게 되며, 상기 라이닝암(600)의 단부가 양측 두꺼운 폭의 라이닝(610)으로 밀착하게 된다.
이때 위치감지센서에 의해 라이닝암(600)의 단부가 라이닝(610) 내측에 밀착되는 것을 감지하여 제어부에 신호를 전달시키면 제어부는 암구동수단의 전원 공급을 차단시키게 된다.
따라서 라이닝(610) 내측에 라이닝암(600)이 밀착되어 엔진크랭크축(300a), 플라이휠(300), 스테이터(400), 라이닝(610), 라이닝암(600), 클러치로터(500) 그리고 변속동력축(400a)이 일체가 됨으로써 엔진의 회전력이 엔진크랭크축(300a)을 따라 변속동력축(400a)에 전달된다. 여기서 라이닝은 라이닝핀에 의해 클러치로터에 연결되어 동력이 전달된다.
한편, 변속이 필요한 경우 제어부의 신호에 의해 전원이 공급되고 전극이 반대로 된 전원이 공급되면 라이닝암(600)이 우회전(도 4상)하게 되면 탄성구(650)에 의해 복원력을 받아 우회전된 라이닝암(600)의 상태가 고정되어 스테이터(400)와 라이닝(610)이 느슨한 상태로 동력이 차단된다.
아울러 주행 중 라이닝암이 라이닝 내측에서 이탈되고 변속이 이루어진 직후 0.5초 정도 동안 다시 라이닝암이 라이닝 내측에 밀착되기 직전까지 매 변속시기마다 변속 충격을 저감시키면서 가솔린 등의 연료를 절약하도록 제어부에서 엔진에 연료 차단 신호를 보내게 된다.
따라서 변속동력축(400a)에 동력이 차단된 사이에 제어부의 신호에 의해 변속이 이루어지면 제어부의 신호에 의해 다시 암구동수단에 전원이 공급되어 라이닝암(600)이 라이닝(610)을 밀착시켜 스테이터(400)와 일체 상태가 되어 동력이 변속동력축(400a)에 전달된다.
또 다른 한편, 가속페달에 의해 자동차의 속도가 증가 혹은 감속될 때 제어부에서는 그 속도에 적당한 변속상태의 전기적 신호를 각 작동장치에 보내게 되며 이에 따라 각 모터가 구동하면서 레버를 움직이게 된다.
즉, 제1 샤프트(10)가 회전됨에 따라 이송구가 이동하게 되면서 셀렉터 레버(2)를 상하로 회동시키게 되고 이는 컨트롤 샤프트(1)를 통해 컨트롤 핑거(7)가 상중하에 위치한 3개의 시프트 러그(5) 중 1단-2단 또는 3단-4단 또는 5단-후진의 시프트 러그(5)를 선택하게 되고, 제2 샤프트가 회전하면서 시프트 레버(3)를 통해 컨트롤 샤프트를 좌우로 회전시키면 상기 컨트롤 핑거가 1단-2단에서 1단 또는 2단, 3단-4단에서 3단 또는 4단 및 중립, 5단-후진에서 5단 또는 후진쪽으로 상기 시프트 러그(5)를 수평방향의 좌우로 움직이게 된다.
이후, 상기 시프트 러그는 시프트 레일(6)에 시프트 포크(도시 생략)와 함께 고정되어 있기 때문에 결국 시프트 포크가 나이저 슬리브(도시 생략)를 움직여 변속이 이루어진다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 수동변속기 장착용 전자석 클러치는 자기력에 의한 스테이터와 클러치로터의 접합과 회전에 따라 라이닝암이 라이닝 내측에 밀착되는 2단의 접합 구성으로 이루어짐으로써, 엔진에서 변속기로 전달되는 동력을 전자기력과 기계적 마찰력의 점진적인 증가를 통해 자동차 출발 또는 변속 시점에 발생하는 변속충격을 크게 감소시키고, 연료절감 및 사용수명 연장의 효과를 제공할 수 있다.
따라서 기존 수동변속기에서의 경제성과 변속 순발력 등의 장점과 자동 변속기의 편리함을 동시에 만족시키는 수동변속기 장착용 전자석 클러치의 구현이 가능하다.
도 1은 종래의 전자석을 이용한 클러치의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 수동변속기 장착용 전자석 클러치의 전체 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 스테이터, 클러치로터 및 라이닝드럼과 라이닝 및 라이닝암의 결합관계를 나타낸 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 라이닝과 라이닝암의 결합상태 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 수동변속기 장착용 전자석 클러치에 연결되는 자동변속기 분해 사시도.
도 6은 본 발명에서 수동변속기 장착용 전자석 클러치에 연결되는 자동변속기의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
300 : 플라이휠 300a : 엔진크랭크축
400 : 스테이터 400a : 변속동력축
410 : 전자석 420 : 라이닝드럼
430 : 베어링 440 : 전원공급롤러
450 : 회전감지센서 480 : 클러치로터 덮개판
500 : 클러치로터 510 : 영구자석
540 : 전원공급롤러 600 : 라이닝암
610 : 라이닝 620 : 암구동수단(모터스테이터)
630 : 베어링
650 : 탄성구 660 : 위치감지센서

Claims (12)

  1. 수동변속기에 장착되어 자동차의 주행상태에 따라 동력의 전달과 차단을 자동으로 실행시키며 자동으로 변속되도록 조절되는 수동변속기장착용 자동변속장치의 클러치에 있어서,
    플라이휠(300)을 통해 엔진크랭크축(300a)에 연결되면서 자기력을 발생하는 스테이터(400)와,
    상기 스테이터(400)의 자기력에 의해 엔진크랭크축(300a)의 동력을 변속동력축(400a)으로 전달시키는 클러치로터(500)와,
    상기 스테이터(400)의 일측면에서 스테이터(400)에 밀착되거나 또는 이탈되는 라이닝(610)과,
    암구동수단(620)에 의해 회전되어 상기 라이닝(610)을 스테이터에 밀착시키거나 또는 이탈시키는 라이닝암(600)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스테이터(400)의 일측면은 플라이휠에 연결되고 타측면은 개방된 중공실린더형상이며, 외주연에는 전원이 공급되는 전자석(410)이 구비되며, 내부 공간에는 라이닝드럼(420)이 일측면으로부터 돌출 형성되고, 상기 클러치로터와의 연결부에는 베어링(430)이 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 클러치로터(500)는 디스크형상이며, 상기 스테이터의 자기력이 작용되도록 일측면에 외주단부가 돌출 형성되고, 중심축은 변속동력축(400a)과 결합 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 라이닝(610)은 라이닝드럼(420) 내측과 클러치로터(500) 내측 사이에 일측에서 타측으로 점점 두꺼워지는 폭을 지닌 상하부반원이 이격되어 원형상으로 형성되고 얇은 폭 단부가 라이닝핀(611)에 의해 클러치로터 일측에 부착되고, 라이닝폭의 두꺼운 양측이 탄성구(650)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 라이닝암의 중심축이 클러치로터(500)의 중심축에 베어링(630)으로 지지되며, 라이닝암(600)은 암구동수단(620)의 구동에 의해 회전 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 전자석(410)은 회전되면서 전원이 공급되도록 전원이 공급되는 전원공급롤러(440)에 접촉되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치.
  7. 삭제
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 스테이터(400)에 전원이 공급될 시 전원의 세기가 점진적인 3단계로 차차 세지면서 전원이 공급되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 클러치로터(500)의 내측 외주연에는 엔진의 동력이 변속기에 전달되도록 스테이터(400) 내측과 클러치로터(500) 외측이 접촉되기 용이하도록 영구자석(510)이 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 라이닝암(600)의 단부에는 엔진 rpm에 따라 라이닝암(600)이 움직이고 라이닝암(600)의 밀착과 이탈을 감지하도록 위치감지센서(660)가 부착 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 라이닝암이 변속 후 작동되기 직전에 제어부의 연료차단신호에 의해 연료가 차단되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 자동변속장치는 장방형 구멍(24)이 있는 연결판(22)을 가진 링형상의 이송구(20,20a)가 구비되고, 셀렉터 레버(2)의 고정핀(2a)이 상기 연결판(22)의 장방형 구멍(24)에서 회동 및 이동 가능하게 연결되며, 시프트 레버(3)의 고정핀(3a)이 상기 연결판(22)의 장방형 구멍(24)에 회동 및 이동 가능하게 연결되고, 상기 이송구(20,20a)는 제1 샤프트(10)와 제2 샤프트(10a)의 회전에 따라 이동가능하도록 상기 이송구(20,20a)의 내주와 상기 제1 샤프트(10)와 제2 샤프트(10a)의 외주에 이송수단이 형성되며, 각각의 제1 샤프트(10)와 제2 샤프트(10a) 일단부에는 모타(18)가 설치된 포스트(19)가 변속기 케이스의 외측에 고정되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 전자석 클러치.
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