KR101837114B1 - 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수동변속기 자동차의 클러치와 연동 가능하고 상기 클러치에 대하여 동력을 전달할 수 있는 제1 위치와 동력을 차단할 수 있는 제2 위치 사이에서 전,후진 가능하게 설치되는 푸시풀 로드; 상기 푸시풀 로드의 구동을 위한 회전력을 제공하는 구동모터; 상기 구동모터와 상기 푸시풀 로드 사이에 연결되어 상기 구동모터의 회전운동을 상기 푸시풀 로드의 전,후진 운동으로 전환하는 링크 어셈블리; 상기 링크 어셈블리의 일측에 배치되어 상기 푸시풀 로드의 이동을 감지하는 회전각 센서; 및 상기 수동변속기 자동차의 기어레버에 설치된 클러치 조작버튼의 조작에 따른 제어신호를 입력받아 상기 구동모터의 동작을 제어하는 콘트롤러;를 포함하는 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치를 개시한다.

Description

수동변속기 자동차용 클러치 제어장치{CLUTCH CONTROL APPARATUS FOR MANUAL TRANSMISSION VEHICLE}
본 발명은 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기어레버 상에 설치된 클러치 조작버튼의 조작에 따라 클러치를 자동으로 단속하는 세미오토 클러치 시스템에 적용되는 수동 변속기 자동차용 클러치 제어장치에 관한 것이다.
세미오토 클러치 시스템은 수동변속기 자동차의 기어레버에 마련된 클러치 조작버튼을 손으로 눌러서 소정의 액츄에이터를 작동시킴으로써 클러치 페달을 밟지 않고도 클러치를 조작할 수 있도록 구성된다.
수동변속기 자동차의 클러치 조작을 자동화하기 위한 기술로서 특허문헌 1에는 운전석의 일측에 구비되는 조작스위치와, 조작스위치에 의해 작동되어 클러치 패달을 회동시킬 수 있는 액츄에이터 수단을 구비한 자동차용 클러치 패달 조작장치가 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는 정/역회전 되는 감속모터와, 변속레버의 일측에 구비되는 클러치 차단버튼과, 감속모터의 정회전 시 동력 차단방향으로 직선 이동되는 푸시로드와, 클러치 또는 릴리스 포크의 위치를 감지하는 포텐샤 메타를 포함하고, 푸시로드 이동수단은 스프로킷과 탄성스프링 등으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 클러치 작동장치가 개시되어 있다.
그러나, 종래의 자동차용 클러치 작동장치들은 구동모터의 회전력을 클러치의 조작을 위한 운동으로 변환하는 구동기구의 구조가 복잡하여 가격이 비싸고 내구성이 좋지 않을 뿐만 아니라 유지보수가 쉽지 않은 단점이 있다.
또한, 엔진의 동력을 클러치에 전달하거나 차단하는 조작을 수행하는 액츄에이터의 움직임을 정밀하게 검출하여 제어할 수 있는 수단이 제시되지 않아 클러치 조작의 편의를 제공할 수 있는 다양한 기능을 구현하는 데에는 한계가 있었다.
특허문헌 1: 등록실용신안공보 제20-0254615호 특허문헌 2: 공개특허공보 제2004-0024656호
본 발명은 상기와 같은 기술적 배경을 고려하여 창안된 것으로서, 클러치를 조작하기 위한 구동기구의 구조가 간소하게 개선된 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 주행 단계별로 클러치의 단속 제어를 정밀하게 수행할 수 있는 구조를 가진 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 수동변속기 자동차의 클러치와 연동 가능하고 상기 클러치에 대하여 동력을 전달할 수 있는 제1 위치와 동력을 차단할 수 있는 제2 위치 사이에서 전,후진 가능하게 설치되는 푸시풀 로드; 상기 푸시풀 로드의 구동을 위한 회전력을 제공하는 구동모터; 상기 구동모터와 상기 푸시풀 로드 사이에 연결되어 상기 구동모터의 회전운동을 상기 푸시풀 로드의 전,후진 운동으로 전환하는 링크 어셈블리; 상기 링크 어셈블리의 일측에 배치되어 상기 푸시풀 로드의 이동을 감지하는 회전각 센서; 및 상기 수동변속기 자동차의 기어레버에 설치된 클러치 조작버튼의 조작에 따른 제어신호를 입력받아 상기 구동모터의 동작을 제어하는 콘트롤러;를 포함하는 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치를 제공한다.
상기 회전각 센서는, 센싱소자가 구비된 센서 본체; 상기 제1 위치에 대응하는 제1 지점과 상기 제2 위치에 대응하는 제2 지점 사이의 각도 범위에서 회동 가능하게 상기 센서 본체에 설치되고, 한쪽 편으로 탄성 바이어스되는 틸트 바; 및 상기 틸트 바의 끝부분에 롤링 가능하게 설치되고 상기 탄성 바이어스에 의해 상기 링크 어셈블리의 일측면과 지속적으로 접촉을 유지하는 롤러부;를 포함하고, 상기 콘트롤러는, 상기 틸트 바의 회동 각도에 대응하는 전압 출력값으로부터 상기 푸시풀 로드의 이동량을 인식하는 것이 바람직하다.
상기 콘트롤러는, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이의 반 클러치(Half clutch) 위치에 대응하는 상기 회전각 센서의 전압 출력값으로부터 반 클러치 상태를 인식할 수 있다.
본 발명에 따른 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치는 상기 회전각 센서에서 출력되는 전압 출력값을 조절하여 차종에 부합하도록 반 클러치 위치를 조정하는 반 클러치 위치 조정 볼륨;을 더 포함할 수 있다.
상기 링크 어셈블리는, 상기 구동모터의 회전축에 일단이 고정되는 제1 링크와, 상기 제1 링크의 타단에 힌지 결합되는 제2 링크와, 상기 제2 링크의 타단에 일단이 힌지 결합되는 제3 링크와, 상기 제3 링크와 일체로 형성되고 단부가 상기 푸시풀 로드의 후단에 힌지 결합되는 제4 링크를 포함할 수 있다.
상기 롤러부는 상기 제4 링크의 일측면과 접촉을 유지하고, 상기 제4 링크의 이동에 연동하여 상기 롤러부가 상기 제4 링크의 측면부상에서 롤링하면서 상기 틸트 바가 회동하는 것이 바람직하다.
상기 콘트롤러는, 정지 상태에 있던 자동차의 브레이크등이 턴온 상태로부터 턴오프 상태로 전환됨에 따라 발생하는 로우 신호를 감지하여 자동으로 상기 구동모터를 역회전시키는 제어를 수행하여 상기 푸시풀 로드를 상기 제2 위치로부터 상기 반 클러치 위치로 이동시킬 수 있다.
상기 콘트롤러는, 자동차의 액셀레이터가 작동하여 RPM이 점차 증가하는 것에 비례하여 자동으로 상기 구동모터를 역회전시키는 제어를 수행하여 상기 푸시풀 로드를 상기 반 클러치 위치로부터 점진적으로 상기 제1 위치까지 제1 속도로 이동시킬 수 있다.
상기 콘트롤러는, 자동차의 액셀레이터가 작동하여 RPM이 점차 증가하는 상태에서 기어 변속을 위해 상기 클러치 조작버튼이 눌려졌을 때 상기 구동모터를 정회전시키는 제어를 수행하여 상기 푸시풀 로드를 상기 제2 위치로 이동시킬 수 있다.
상기 콘트롤러는, 상기 클러치 조작버튼의 눌림이 해제되었을 때 상기 구동모터를 역회전시키는 제어를 수행하여 상기 푸시풀 로드를 반 클러치 위치를 지나서 제1 위치까지 제2 속도로 이동시킬 수 있다.
상기 콘트롤러는, 상기 제1 속도에 비해 상기 제2 속도가 빠르게 상기 구동모터를 제어하는 것이 바람직하다.
상기 콘트롤러는, 자동차의 주행중 브레이크의 작동에 따른 브레이크등의 턴온 상태에서 RPM을 인식하고, 상기 RPM이 점차 감소하여 정해진 수치가 되었을 때 자동으로 상기 구동모터를 정회전시키는 제어를 수행하여 상기 푸시풀 로드를 반 클러치 위치까지 이동시킬 수 있다.
상기 콘트롤러는, 자동차의 정지 상태에서 기어 변속을 위해 상기 클러치 조작버튼이 눌려졌을 때 상기 구동모터를 정회전시키는 제어를 수행하여 상기 푸시풀 로드를 상기 반 클러치 위치를 지나 상기 제2 위치로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 수동변속기 자동차의 클러치와 연동 가능하고 상기 클러치에 대하여 동력을 전달할 수 있는 제1 위치와 동력을 차단할 수 있는 제2 위치 사이에서 전,후진 가능하게 설치되는 와이어 부재; 상기 와이어 부재의 구동을 위한 회전력을 제공하는 구동모터; 상기 구동모터와 상기 와이어 부재 사이에 연결되어 상기 구동모터의 회전운동을 상기 와이어 부재의 전,후진 운동으로 전환하는 링크 어셈블리; 상기 구동모터의 회전축과 함께 회전하는 캠 부재; 상기 캠 부재의 테두리단에 접촉하게 배치되어 상기 캠 부재의 회전량에 대응하는 상기 와이어 부재의 이동을 감지하는 회전각 센서; 및 상기 수동변속기 자동차의 기어레버에 설치된 클러치 조작버튼의 조작에 따른 제어신호를 입력받아 상기 구동모터의 동작을 제어하는 콘트롤러;를 포함하는 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치가 제공된다.
본 발명은 링크 어셈블리에 의해 구동모터의 회전력이 와이어 부재의 전,후진 운동으로 전환되어 클러치의 단속이 이루어진다. 이러한 구성에 따르면 클러치를 조작하기 위한 구동기구의 구조를 간소하게 개선할 수 있으며 내구성을 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 회전각 센서를 이용해 링크 어셈블리의 이동을 정밀하게 검출하여 클러치의 단속 제어에 반영함으로써 클러치 조작과 관련된 편의를 제공할 수 있는 다양한 기능을 구현할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치의 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 2에서 클러치의 동력 차단을 위해 구동모터를 회전시켜 푸시풀 로드를 당긴 상태를 도시한 평면도이다.
도 4는 반 클러치 상태가 되도록 구동모터를 제어한 예를 도시한 평면도이다.
도 5는 도 2의 배면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치에 구비되는 콘트롤러에 대한 배선도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치의 구성을 도시한 평면도이다.
도 8 내지 도 9는 도 7에서 구동모터를 회전시켜 와이어 부재를 당긴 상태를 도시한 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치의 구성을 도시한 분해 사시도이며, 도 2는 도 1의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치는 구동모터(110)와, 전/후진 직선 이동이 가능하게 설치되는 푸시풀 로드(120)와, 구동모터(110)와 푸시풀 로드(120) 사이에 연결된 링크 어셈블리(130)와, 링크 어셈블리(130)의 일측면에 접촉하도록 배치된 회전각 센서(140)와, 구동모터(110)의 제어를 수행하는 콘트롤러(도 6의 150 참조)를 포함한다.
푸시풀 로드(120), 링크 어셈블리(130) 및 회전각 센서(140)는 본체 하우징(100)의 내부공간에 배치된다. 본체 하우징(100)은 상부 가장자리단에 개스킷(101)이 개재된 상태에서 커버 플레이트(102)에 의해 밀봉되어 습기 등으로 인한 구동 부품들과 센서의 부식이나 고장을 방지하는 것이 바람직하다.
구동모터(110)는 도 5에 나타난 바와 같이 본체 하우징(100)의 배면에 장착되어 푸시풀 로드(120)의 구동을 위한 회전력을 제공한다. 구동모터(110)로는 제어신호에 따라 정회전 및 역회전이 가능한 DC 모터가 채용된다. 도 2의 평면도를 기준으로 할 때, 이해의 편의상 구동모터(110)의 반시계방향 회전을 '정회전', 시계방향 회전을 '역회전'으로 정의하기로 한다.
푸시풀 로드(120)는 수동변속기 자동차의 클러치와 실질적으로 연결되어 연동이 가능하고, 클러치에 대하여 동력을 전달할 수 있는 위치와, 동력을 차단할 수 있는 위치 사이에서 전,후진 직선 이동이 가능하게 설치된다. 이해의 편의상 도 2 및 도 3에는 푸시풀 로드(120)의 후단을 기준으로 제1 위치(A)와 제2 위치(B)를 명시한 예가 도시되어 있다. 구동모터(110)의 정회전 시 푸시풀 로드(120)의 끝부분은 뒤로 당겨져서 도 3에 도시된 바와 같이 제2 위치(B)로 이동하고, 역회전 시에는 앞으로 밀려서 도 2에 도시된 바와 같이 제1 위치(A)로 이동한다.
푸시풀 로드(120)의 전,후진 운동을 클러치 또는, 클러치에 기계적으로 연결된 요소로 전달하기 위해 푸시풀 로드(120)의 앞단에는 케이블 시스(122) 내부에 전,후진 가능하게 설치된 소정 길이의 와이어 부재(121)가 연결될 수 있다. 또한, 본체 하우징(100)의 내측면에는 푸시풀 로드(120)를 수용하여 보호 및 가이드할 수 있는 소정 길이의 튜브 부재(103)가 설치되는 것이 바람직하다.
부가적으로, 튜브 부재(103)의 내부에는 와이어 부재(121)나 푸시풀 로드(120)가 마찰에 의해 마모되거나 손상되는 것을 방지하기 위해 와이어 부재(121) 및 푸시풀 로드(120)를 그 중공으로 관통시키도록 배치된 코일형의 스프링 부재가 설치될 수 있다. 전,후진 과정에서 와이어 부재(121)나 푸시풀 로드(120)의 위치가 횡방향으로도 다소 변동되는 점을 고려하여, 튜브 부재(103)의 내벽은 본체 하우징(100)의 안쪽 방향으로 가면서 점차 구경이 커지도록 실질적으로 원추형으로 형성되는 것이 바람직하다.
구동모터(110)의 정회전 시 푸시풀 로드(120)의 후단은 뒤로 당겨져서 제2 위치(B)로 이동하고 이와 동시에 와이어 부재(121)가 당겨져서 클러치 또는 클러치에 연결된 요소를 당김으로써 실질적으로 클러치 페달을 밟는 것과 동일한 작용효과를 얻을 수 있다. 반대로, 구동모터(110)의 역회전 시 푸시풀 로드(120)의 후단은 앞으로 전진하여 제1 위치(A)로 이동하고 이와 동시에 와이어 부재(121)가 전진하여 클러치 또는 클러치에 연결된 요소를 원위치로 밀어줌으로써 실질적으로 클러치 페달에서 발을 떼어 복귀시키는 것과 동일한 작용효과를 얻을 수 있다.
링크 어셈블리(130)는 구동모터(110)와 푸시풀 로드(120) 사이에 연결되어 구동모터(110)의 회전운동을 푸시풀 로드(120)의 전,후진 직선 운동으로 전환한다. 링크 어셈블리(130)를 이루는 각각의 링크는 소정의 두께를 가진 금속 바(Bar)로 이루어져 있다.
구체적으로, 링크 어셈블리(130)는 구동모터(110)의 회전축에 일단이 고정되어 회전축과 일체로 회전하는 제1 링크(131)와, 제1 링크(131)의 타단에 일단이 겹쳐져서 힌지 결합되는 제2 링크(132)와, 제2 링크(132)의 타단에 일단이 겹쳐져서 힌지 결합되는 제3 링크(133)와, 제3 링크(133)와 연결되고 일부가 푸시풀 로드(120)의 후단에 결합되는 제4 링크(134)를 포함한다.
제1 링크(131)와 제2 링크(132)는 구동모터(110)의 회전운동을 제3 링크(133)의 회동운동으로 전환하는 것으로, 제1 링크(131)의 길이는 제2 링크(132)의 길이에 비해 짧게 설계되는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 따르면 제1 링크(131)의 회전반경을 작게 하여 장치의 부피를 줄일 수 있는 효과가 있다.
제3 링크(133)와 제4 링크(134)는 일체로 형성되어 있으므로 제3 링크(133)의 회동과 동시에 제4 링크(134)도 회동운동을 하게 된다. 제3 링크(133)와 제4 링크(134)가 서로 이어지는 부분에는 제3 링크(133)와 일체로 제4 링크(134)를 회동시키기 위한 회동 중심부가 마련된다. 효율적으로 힘을 전달함과 아울러 클러치의 단속을 위한 푸시풀 로드(120)의 스트로크(Stroke) 길이를 고려하여, 제3 링크(133)와 제4 링크(134) 사이의 각도는 직각을 이루고, 제4 링크(134)의 길이는 제3 링크(133)의 길이에 비해 길게 설계되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 링크 어셈블리(130)를 이루는 링크들은 끝부분이 서로 겹쳐져서 힌지 결합된다. 이에 따라, 제4 링크(134)는 본체 하우징(100)의 내부 바닥면으로부터 소정 높이만큼 이격되게 배치되는 바, 제4 링크(134)의 이동을 하부에서 안정적으로 가이드해주기 위한 바 형태의 가이드 돌기(미도시)가 본체 하우징(100)의 내부 바닥면에 돌출 형성된다. 상기 가이드 돌기는 푸시풀 로드(120)의 직선 이동방향과 실질적으로 나란하게 연장되는 것이 바람직하다.
바람직하게, 링크 어셈블리(130)는 구동모터(110)의 1 회전 시 푸시풀 로드(120)에 대하여 1 사이클의 직선 왕복운동을 지원하도록 설계된다. 따라서, 구동모터(110)가 180도 정회전하는 경우, 링크 어셈블리(130)는 푸시풀 로드(120)를 뒤로 당겨서 예컨대, 제1 위치(A)로부터 제2 위치(B)까지 1/2 사이클 만큼 이동시킨다. 이 상태에서 구동모터(110)가 180도 역회전하는 경우, 링크 어셈블리(130)는 푸시풀 로드(120)를 앞으로 밀어서 제2 위치(B)로부터 제1 위치(A)까지 1/2 사이클 만큼 이동시킨다.
회전각 센서(140)는 링크 어셈블리(130)의 일측에 배치되어 푸시풀 로드(120)의 이동을 감지한다. 구체적으로, 회전각 센서(140)는 푸시풀 로드(120)와 직접적으로 연결되어 있는 제4 링크(134)와 접촉을 유지하면서 푸시풀 로드(120)의 이동 위치를 감지한다. 푸시풀 로드(120)의 직선 이동 위치는 제4 링크(134)의 회동각에 의해 정의되므로 제4 링크(134)의 회동각을 감지하면 푸시풀 로드(120)의 이동을 정확하게 검출할 수 있다.
회전각 센서(140)는 측정 대상의 회전각을 감지하여 전압값을 출력할 수 있도록 모듈화된 것으로서, 소정의 센싱소자가 구비된 센서 본체와, 상기 센서 본체에 회동 가능하게 설치되고 한쪽 편으로 탄성 바이어스되도록 소정의 스프링(미도시)이 결합되어 있는 틸트 바(141)와, 틸트 바(141)의 끝부분에 롤링 가능하게 설치된 롤러부(142)를 구비한다.
틸트 바(141)는 푸시풀 로드(120)의 제1 위치(A)에 대응하는 제1 지점(a)과, 상기 제2 위치(B)에 대응하는 제2 지점(b) 사이의 각도 범위에서 회동 가능하게 센서 본체에 설치된다.
롤러부(142)는 틸트 바(141)의 탄성 바이어스에 의해 링크 어셈블리(130)의 일측면과 지속적으로 접촉을 유지한다. 즉, 링크 어셈블리(130)의 작동중에 롤러부(142)는 링크 어셈블리(130)의 제4 링크(134)의 일측면에 지속적으로 접촉한 상태를 유지한다. 제4 링크(134)는 상기 회동 중심부를 기준으로 회동 운동을 하고 롤러부(142)는 제4 링크(134)의 표면에 접촉하여 롤링하게 되므로 틸트 바(141)는 제1 지점(a)과 제2 지점(b) 사이에서 회동운동을 하게 된다.
콘트롤러(150)는 수동변속기 자동차의 기어레버(1)에 설치된 클러치 조작버튼(17)의 조작에 따른 제어신호를 입력받아 구동모터(110)를 정회전/역회전시킴으로써 푸시풀 로드(120)를 당기거나 미는 동작을 제어한다. 상기 클러치 조작버튼(17)은 기어레버(1)에 장착되는 소정의 부가 장치에 마련되고, 바람직하게 푸시 버튼 타입으로 구성될 수 있다.
콘트롤러(150)는 틸트 바(141)의 회동 각도에 대응하는 회전각 센서(140)의 전압 출력값으로부터 푸시풀 로드(120)의 이동량을 인식한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 콘트롤러(150)에는 기어레버(1)에 설치된 클러치 조작버튼(17) 등과 같은 버튼을 비롯하여, 자동차 배터리 전원(2), RPM 감지용 신호 입력부(10), 후진 스위치(11), 브레이크 스위치(12), 속도 센서(13), 시동 스위치(14), 엑셀레이터 센서(15), 중립센서(16), 구동모터(110), 반 클러치 위치 조정 볼륨(160) 등이 전기적으로 연결된다.
콘트롤러(150)는, 틸트 바(141)가 제3 지점(c)에 위치했을 때 회전각 센서(140)에서 출력되는 전압 출력값으로부터 반 클러치 상태를 인식한다. 도 4에 나타난 바와 같이, 제3 지점(c)은 제1 위치(A)와 제2 위치(B) 사이의 반 클러치 위치(H)에 대응된다.
반 클러치 위치(H)가 차종별로 상이한 점을 반영하여 본 클러치 제어장치에는 반 클러치 위치 조정 볼륨(160)이 부가된다. 반 클러치 위치 조정 볼륨(160)은 가변저항소자로 이루어져서 반 클러치 조정볼륨의 조정값과 회전각 센서(140)에서 출력되는 전압 출력값을 일치시킴으로써 반 클러치의 위치를 조정한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치의 작동 제어를 자동차 주행의 각 단계별로 구분하여 설명하기로 한다.
주행 준비 단계
자동차의 정지 상태에서 운전자가 기어를 넣기 위해 기어레버(1)에 위치한 소정의 클러치 조작버튼(17)을 누르면, 콘트롤러(150)는 구동모터(110)를 정회전시키는 제어를 수행한다.
콘트롤러(150)의 제어에 의해 구동모터(110)는 정해진 각도만큼 반시계 방향으로 정회전을 하고, 구동모터(110)의 정회전에 연동하는 링크 어셈블리(130)의 작동에 의해 푸시풀 로드(120)가 당겨져서 후단이 제2 위치(B)에 도달했을 때 완전한 클러치 차단상태가 된다. 이 상태에서 회전각 센서(140)의 틸트 바(141)는 제2 지점(b)에 위치한다.
링크 어셈블리(130)의 작동중에 회전각 센서(140)는 링크 어셈블리(130)의 제4 링크(134)에 롤러부(142)가 지속적으로 접촉을 유지하면서 제2 지점(b)에 위치한 틸트 바(141)의 회동각에 대응하는 전압값을 출력한다. 콘트롤러(150)는 이 전압값을 입력받아 제4 링크(134)의 회동각에 대응하는 푸시풀 로드(120)의 이동 위치를 인식하여 구동모터(110)의 정지 제어에 반영함으로써 푸시풀 로드(120)를 제2 위치(B)까지 후방으로 당기는 제어를 수행한다.
출발 단계
이후, 콘트롤러(150)는 자동차의 브레이크등이 턴온 상태로부터 턴오프 상태로 전환됨에 따라 발생하는 로우(Low) 신호를 감지하여 자동으로 구동모터(110)를 시계 방향으로 역회전시키는 제어를 수행한다.
구동모터(110)가 반 클러치 위치 조정 볼륨(160)의 정해진 각도만큼 역회전함에 따른 링크 어셈블리(130)의 작동에 의해 푸시풀 로드(120)를 제2 위치(B)로부터 반 클러치 위치(H)로 밀어주고 이에 연동하여 와이어 부재(121)가 전진하여 반 클러치 상태로 전환된다. 반 클러치 상태에서 회전각 센서(140)의 틸트 바(141)는 제3 지점(c)에 위치한다. 반 클러치 위치(H)가 차종별로 상이한 점을 고려하여, 반 클러치 위치(H)는 제1 위치(A)와 제2 위치(B) 사이의 구간 내에서 반 클러치 위치 조정 볼륨(160)에 의해 미리 조정되어 셋팅된다.
푸시풀 로드(120)의 이동 과정에서, 콘트롤러(150)는 제3 지점(c)에 위치한 틸트 바(141)의 회동각에 대응하는 전압값을 입력받아 제4 링크(134)의 회동각에 대응하는 푸시풀 로드(120)의 이동 위치를 인식하여 구동모터(110)의 정지 제어에 반영함으로써 푸시풀 로드(120)를 정확히 반 클러치 위치(H)까지만 이동시키는 제어를 수행한다.
가속 단계
자동차의 액셀레이터가 작동하여 RPM이 공회전 상태(예컨대, 500~750RPM)로부터 점차 증가하면 이에 비례하여 콘트롤러(150)에서는 자동으로 구동모터(110)를 역회전시켜서 푸시풀 로드(120)를 반 클러치 위치(H)로부터 제1 위치(A)로 서서히 이동시키는 제어를 수행한다.
구동모터(110)가 정해진 각도만큼 역회전함에 따른 링크 어셈블리(130)의 작동에 의해 푸시풀 로드(120)가 반 클러치 위치(H)로부터 점진적으로 제1 위치(A)까지 제1 속도로 이동하여 클러치 접속 상태로 전환된다. 클러치 접속 상태에서 회전각 센서(140)의 틸트 바(141)는 제1 지점(a)에 위치한다.
콘트롤러(150)는 제1 지점(a)에 위치한 틸트 바(141)의 회동각에 대응하는 전압값을 입력받아 제4 링크(134)의 회동각에 대응하는 푸시풀 로드(120)의 이동 위치를 인식하여 구동모터(110)의 정지 제어에 반영함으로써 푸시풀 로드(120)를 정확히 제1 위치(A)까지 이동시키는 제어를 수행한다.
이후, 자동차가 소정의 RPM으로 주행하는 상태에서 기어의 변속을 위해 운전자가 클러치 조작버튼(17)을 누르면, 콘트롤러(150)는 구동모터(110)를 정회전시키는 제어를 수행하여 푸시풀 로드(120)를 제2 위치(B)로 당겨서 클러치 차단상태로 전환한다.
기어 변속이 완료된 후, 운전자가 클러치 조작버튼(17)의 누름을 해제했을 때, 콘트롤러(150)는 구동모터(110)를 역회전시키는 제어를 수행하여 푸시풀 로드(120)를 반 클러치 위치(H)를 지나서 제1 위치(A)까지 제2 속도로 밀어줌으로써 클러치 접속상태로 전환한다. 이때, 콘트롤러(150)는 클러치에 동력이 신속히 전달되도록 제2 속도가 제1 속도에 비해 상대적으로 빠르도록 구동모터(110)를 제어한다.
감속 및 정지 단계
자동차의 주행중 브레이크의 작동에 따라 브레이크등이 턴온(Turn-on) 되었을 때 콘트롤러(150)는 엔진의 RPM을 모니터링하여 주행 상태를 인식한다. 엔진의 RPM이 점차 감소하여 정해진 수치가 되었을 때, 콘트롤러(150)는 자동으로 구동모터(110)를 정회전시켜서 푸시풀 로드(120)를 반 클러치 위치(H)까지 당기는 제어를 수행한다.
콘트롤러(150)는 엔진 브레이크를 최대한 활용할 수 있도록 RPM이 점차 감소할 때 대기 상태에 있다가 예컨대, 800RPM으로 떨어지는 순간에 구동모터(110)를 정회전시켜서 푸시풀 로드(120)의 후단을 제2 위치(B)까지 당기는 제어를 수행한다. 푸시풀 로드(120)의 위치가 반 클러치 위치(H)로 전환된 후에는 브레이크를 완전히 밟아서 자동차를 정지시키더라도 시동꺼짐 현상이 발생하지 않는다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치의 구성을 도시한 평면도이다. 도면에서 전술한 실시예와 동일한 참조부호는 동일한 구성요소에 해당한다. 본 실시예에서 구동모터(110)의 회전운동은 링크 어셈블리(130')에 의해 왕복운동으로 전환되어 와이어 부재(121)를 전,후진시킨다. 이를 위해, 링크 어셈블리(130')는 구동모터(110)의 회전축(111)에 일단이 연결되어 회전축(111)과 함께 회전하는 제1 링크(131')와, 일단이 제1 링크(131')에 힌지 결합되는 제2 링크(132')를 포함하고, 제2 링크(132')의 끝부분에는 본체 하우징(100)의 내부까지 인입된 와이어 부재(121)의 끝부분이 볼트 등에 의해 고정된다. 구동모터(110)의 회전 시 제1 링크(131')와 제2 링크(132')의 상호 작용에 의해 와이어 부재(121)는 전,후진 운동을 하게 된다.
와이어 부재(121)는 케이블 시스(122) 내부에 전,후진 가능하게 설치되고 수동변속기 자동차의 클러치와 실질적으로 연결되어 연동을 하게 된다. 와이어 부재(121)는 클러치에 대하여 동력을 전달할 수 있는 위치와, 동력을 차단할 수 있는 위치 사이에서 전,후진 이동이 가능하게 설치된다. 이해의 편의상 도 7 및 도 9에는 와이어 부재(121)의 후단을 기준으로 제1 위치(A')와 제2 위치(B')를 명시한 예가 도시되어 있다.
링크 어셈블리(130')는 구동모터(110)의 1 회전 시 와이어 부재(121)에 대하여 1 사이클의 직선 왕복운동을 지원하도록 설계된다. 구동모터(110)가 180도 정회전하는 경우, 링크 어셈블리(130')는 와이어 부재(121)를 뒤로 당겨서, 클러치에 대하여 동력을 전달할 수 있는 제1 위치(A')로부터 동력을 차단할 수 있는 제2 위치(B')까지 1/2 사이클 만큼 이동시킨다. 이 상태에서 구동모터(110)가 180도 역회전하는 경우, 링크 어셈블리(130')는 와이어 부재(121)를 앞으로 전진시켜서 제2 위치(B')로부터 제1 위치(A')까지 1/2 사이클 만큼 이동시킨다.
구동모터(110)의 회전 시 제1 링크(131')가 회전하고 이에 연동하여 힌지축을 중심으로 제2 링크(132')가 제1 링크(131')에 대하여 상대적으로 선회함으로써 와이어 부재(121)의 후단은 제1 위치(A')와 제2 위치(B') 사이에서 실질적으로 전,후진 직선 운동을 하게 된다. 도 8에 도시된 바와 같이 와이어 부재(121)의 후단이 제1 위치(A')와 제2 위치(B') 사이의 구간에 있을 경우에는 전술한 반 클러치 기능이 구현될 수 있다.
구동모터(110)의 일방향으로의 회전 시 와이어 부재(121)는 정해진 위치까지 당겨져서 클러치 또는 클러치에 연결된 요소를 당김으로써 실질적으로 클러치 페달을 밟는 것과 동일한 작용효과를 얻을 수 있다. 반대로, 구동모터(110)의 반대 방향으로의 회전 시 와이어 부재(121)는 앞으로 전진하여 클러치 또는 클러치에 연결된 요소를 원위치로 밀어줌으로써 실질적으로 클러치 페달에서 발을 떼어 복귀시키는 것과 동일한 작용효과를 얻을 수 있다.
구동모터(110)의 회전축(111)에는 캠 부재(112)가 편심되게 연결되어 회전축(111) 및 링크 어셈블리(130')와 함께 회전하고, 캠 부재(111)의 테두리단에는 회전각 센서(140)의 롤러부(142)가 접촉한다. 여기서, 캠 부재(112)의 테두리단 둘레는 회전각 센서(140)의 틸트 바(141)를 정해진 각도까지 회동시킬 수 있는 비원형의 패턴으로 구성된다.
회전각 센서(140)는 롤러부(142)가 캠 부재(112)의 테두리단에 틸트 바(141)의 탄성에 의해 밀착되고, 캠 부재(112)의 회전 시 지속적으로 접촉을 유지하면서 틸트 바(141)의 회동각에 대응하는 전압값을 출력한다. 이러한 구성을 통해 회전각 센서(140)는 캠 부재(112)의 회전량에 대응하는 와이어 부재(121)의 이동을 감지한다.
콘트롤러(150)에서는 회전각 센서(140)에서 출력된 전압값을 입력받아 틸트 바(141)의 회동각에 대응하는 와이어 부재(121)의 이동 위치를 인식하여 전술한 구동모터(110)의 제어에 반영함으로써 와이어 부재(121)를 당기거나 미는 제어를 수행한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 링크 어셈블리(130) 또는 링크 어셈블리(130')에 의해 구동모터(110)의 회전력이 푸시풀 로드(120) 및 와이어 부재(121)의 전,후진 운동으로 전환되도록 구성됨에 따라 클러치를 조작하기 위한 구동기구의 구조가 간소하게 개선될 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 구동모터(110)의 회전에 연동하여 틸트 바(141)가 회동되는 구조를 가진 회전각 센서(140)에 의해 푸시풀 로드(120) 및 와이어 부재(121)의 이동 위치가 정밀하게 검출될 수 있으므로 푸시풀 로드(120) 및 와이어 부재(121)의 위치 인식과 클러치의 단속 제어를 높은 신뢰도로 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1: 기어레버 100: 본체 하우징
110: 구동모터 111: 회전축
112: 캠 부재 120: 푸시풀 로드
121: 와이어 부재 130,130': 링크 어셈블리
131,131': 제1 링크 132,132': 제2 링크
133: 제3 링크 134: 제4 링크
140: 회전각 센서 141: 틸트 바
142: 롤러부 150: 콘트롤러
160: 반 클러치 위치 조정 볼륨

Claims (14)

  1. 수동변속기 자동차의 클러치와 연동 가능하고 상기 클러치에 대하여 동력을 전달할 수 있는 제1 위치와 동력을 차단할 수 있는 제2 위치 사이에서 전,후진 가능하게 설치되는 푸시풀 로드;
    상기 푸시풀 로드의 구동을 위한 회전력을 제공하는 구동모터;
    상기 구동모터와 상기 푸시풀 로드 사이에 연결되어 상기 구동모터의 회전운동을 상기 푸시풀 로드의 전,후진 운동으로 전환하는 링크 어셈블리;
    상기 링크 어셈블리의 일측에 배치되어 상기 푸시풀 로드의 이동을 감지하는 회전각 센서; 및
    상기 수동변속기 자동차의 기어레버에 설치된 클러치 조작버튼의 조작에 따른 제어신호를 입력받아 상기 구동모터의 동작을 제어하는 콘트롤러;를 포함하고,
    상기 회전각 센서는,
    센싱소자가 구비된 센서 본체;
    상기 제1 위치에 대응하는 제1 지점과 상기 제2 위치에 대응하는 제2 지점 사이의 각도 범위에서 회동 가능하게 상기 센서 본체에 설치되고, 한쪽 편으로 탄성 바이어스되는 틸트 바; 및
    상기 틸트 바의 끝부분에 롤링 가능하게 설치되고 상기 틸트 바의 탄성 바이어스에 의해 상기 링크 어셈블리의 일측면과 지속적으로 접촉을 유지하는 롤러부;를 포함하고,
    상기 콘트롤러는,
    상기 틸트 바의 회동 각도에 대응하는 전압 출력값으로부터 상기 푸시풀 로드의 이동량을 인식하는 것을 특징으로 하는 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 콘트롤러는,
    상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이의 반 클러치 위치에 대응하는 상기 회전각 센서의 전압 출력값으로부터 반 클러치 상태를 인식하는 것을 특징으로 하는 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전각 센서에서 출력되는 전압 출력값을 조절하여 차종에 부합하도록 반 클러치 위치를 조정하는 반 클러치 위치 조정 볼륨;을 더 포함하는 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 링크 어셈블리는,
    상기 구동모터의 회전축에 일단이 고정되는 제1 링크와, 상기 제1 링크의 타단에 힌지 결합되는 제2 링크와, 상기 제2 링크의 타단에 일단이 힌지 결합되는 제3 링크와, 상기 제3 링크와 일체로 형성되고 단부가 상기 푸시풀 로드의 후단에 결합되는 제4 링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 롤러부는 상기 제4 링크의 일측면과 접촉을 유지하고,
    상기 제4 링크의 이동에 연동하여 상기 롤러부가 상기 제4 링크의 측면부상에서 롤링하면서 상기 틸트 바가 회동하는 것을 특징으로 하는 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 콘트롤러는,
    정지 상태에 있던 자동차의 브레이크등이 턴온 상태로부터 턴오프 상태로 전환됨에 따라 발생하는 로우 신호를 감지하여 자동으로 상기 구동모터를 역회전시키는 제어를 수행하여 상기 푸시풀 로드를 상기 제2 위치로부터 상기 반 클러치 위치로 미는 것을 특징으로 하는 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 콘트롤러는,
    자동차의 액셀레이터가 작동하여 RPM이 점차 증가하는 것에 비례하여 자동으로 상기 구동모터를 역회전시키는 제어를 수행하여 상기 푸시풀 로드를 상기 반 클러치 위치로부터 점진적으로 상기 제1 위치까지 제1 속도로 미는 것을 특징으로 하는 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 콘트롤러는,
    자동차의 액셀레이터가 작동하여 RPM이 점차 증가하는 상태에서 기어 변속을 위해 상기 클러치 조작버튼이 눌려졌을 때 상기 구동모터를 정회전시키는 제어를 수행하여 상기 푸시풀 로드를 상기 제2 위치로 당기는 것을 특징으로 하는 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 콘트롤러는,
    상기 클러치 조작버튼의 눌림이 해제되었을 때 상기 구동모터를 역회전시키는 제어를 수행하여 상기 푸시풀 로드를 반 클러치 위치를 지나서 제1 위치까지 제2 속도로 미는 것을 특징으로 하는 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 콘트롤러는,
    상기 제1 속도에 비해 상기 제2 속도가 빠르게 상기 구동모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 콘트롤러는,
    자동차의 주행중 브레이크의 작동에 따른 브레이크등의 턴온 상태에서 RPM을 인식하고, 상기 RPM이 점차 감소하여 정해진 수치가 되었을 때 자동으로 상기 구동모터를 정회전시키는 제어를 수행하여 상기 푸시풀 로드를 반 클러치 위치까지 당기는 것을 특징으로 하는 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 콘트롤러는,
    자동차의 정지 상태에서 기어 변속을 위해 상기 클러치 조작버튼이 눌려졌을 때 상기 구동모터를 정회전시키는 제어를 수행하여 상기 푸시풀 로드를 상기 반 클러치 위치를 지나 상기 제2 위치로 당기는 것을 특징으로 하는 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치.
  14. 수동변속기 자동차의 클러치와 연동 가능하고 상기 클러치에 대하여 동력을 전달할 수 있는 제1 위치와 동력을 차단할 수 있는 제2 위치 사이에서 전,후진 가능하게 설치되는 와이어 부재;
    상기 와이어 부재의 구동을 위한 회전력을 제공하는 구동모터;
    상기 구동모터와 상기 와이어 부재 사이에 연결되어 상기 구동모터의 회전운동을 상기 와이어 부재의 전,후진 운동으로 전환하는 링크 어셈블리;
    상기 구동모터의 회전축과 함께 회전하는 캠 부재;
    상기 캠 부재의 테두리단에 접촉하게 배치되어 상기 캠 부재의 회전량에 대응하는 상기 와이어 부재의 이동을 감지하는 회전각 센서; 및
    상기 수동변속기 자동차의 기어레버에 설치된 클러치 조작버튼의 조작에 따른 제어신호를 입력받아 상기 구동모터의 동작을 제어하는 콘트롤러;를 포함하고,
    상기 회전각 센서는,
    센싱소자가 구비된 센서 본체;
    상기 제1 위치에 대응하는 제1 지점과 상기 제2 위치에 대응하는 제2 지점 사이의 각도 범위에서 회동 가능하게 상기 센서 본체에 설치되고, 한쪽 편으로 탄성 바이어스되는 틸트 바; 및
    상기 틸트 바의 끝부분에 롤링 가능하게 설치되고 상기 틸트 바의 탄성 바이어스에 의해 상기 캠 부재의 테두리단과 지속적으로 접촉을 유지하는 롤러부;를 포함하고,
    상기 콘트롤러는,
    상기 틸트 바의 회동 각도에 대응하는 전압 출력값으로부터 상기 와이어 부재의 이동량을 인식하는 것을 특징으로 하는 수동변속기 자동차용 클러치 제어장치.
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