KR101496561B1 - 자동화 수동변속기용 기어변속 장치 - Google Patents

Abstract

이 발명은, 기어변속 패턴 가이드를 이용하여 기어변속이 이루어지도록 함으로써 상대적으로 구조가 단순하게 이루어지도록 하며, 시프팅시 이중물림 현상을 방지하여 변속 안정성을 향상시킴과 동시에 상대적으로 고속 변속이 이루어질 수 있도록 하는, 자동화 수동변속기용 기어변속 장치에 관한 것으로서,
회전동력을 발생시키는 시프팅 모터와, 상기한 시프팅 모터의 회전축에 연결되어 있는 웜과, 상기한 웜과 연결되어 있는 웜기어와, 상기한 웜기어의 회전축으로서 연결되어 있는 컨트롤 샤프트와, 상기한 컨트롤 샤프트에 설치되어 있는 제1 컨트롤 핑거와, 상기한 제1 컨트롤 핑거에 연결되어 있는 시프트 러그와, 상기한 컨트롤 샤프트에 설치되어 있는 제2 컨트롤 핑거와, 상기한 제2 컨트롤 핑거에 연결되어 있는 변속패턴 가이드와, 상기한 변속패턴 가이드에 연결되어 있는 리드 스크류와, 상기한 리드 스크류에 연결되어 있는 셀렉팅 모터를 포함하여 이루어진다.

Description

자동화 수동변속기용 기어변속 장치{Device for shifting gear for autoomated manual transmission}

이 발명은 자동화 수동변속기용 기어변속 장치에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 기어변속 패턴 가이드를 이용하여 기어변속이 이루어지도록 함으로써 상대적으로 구조가 단순하게 이루어지도록 하며, 시프팅시 이중물림 현상을 방지하여 변속 안정성을 향상시킴과 동시에 상대적으로 고속 변속이 이루어질 수 있도록 하는, 자동화 수동변속기용 기어변속 장치에 관한 것이다.

자동차용 엔진이 발생시키는 토크(torque)는 회전속도의 변화에 상관없이 거의 일정하며, 출력은 회전속도에 따라 크게 변화하는 특성을 가지고 있다.

자동차가 주행하는 경우에 필요로 하는 구동력은 승객과 화물을 실은 상태에서 도로상황 및 주행속도 등에 의해 크게 변화하므로, 이에 대응하기 위해 엔진과 구동바퀴 사이에서 토크를 변화시키는 장치를 필요하게 되는데, 이와 같은 장치를 변속장치라고 하며, 상기한 변속장치는 수동 변속장치와, 자동 변속장치와, 자동화 수동 변속장치로 크게 나뉘어진다.

상기한 수동 변속장치는 운전자가 수동으로 기어를 바꾸는 변속기이다. 변속시에는 클러치(clutch)로 변속 액츄에니터(actuator)와 엔진을 분리시킨 다음 기어를 바꾼 후 다시 클러치로 동력을 전하는 동작이 필요하기 때문에 숙달되지 않은 운전자의 경우 변속하기가 힘들다. 그러나 자동변속기가 구비된 차에 비해 엔진의 능력을 잘 활용할 수 있기 때문에 빠른 응답성을 원하거나 높은 연비를 추구하는 사람들은 수동 변속장치를 선호한다.

상기한 자동 변속장치는 말 그대로 자동으로 변속을 시켜주는 변속기이다. 그 중에서 중요한 역할을 담당하고 있는 토크 컨버터(torque converter)는 유체의 흐름에 의해 동력의 단속과 토크의 증대를 하는 장치이다. 자동 변속장치는 가속 페달을 밟은 정도와 차속에 따라 미리 정해진 변속 패턴에 의해 자동적으로 변속단을 바꾸어 주는 것으로 유압 장치에 의해 이러한 과정이 이루어진다.

한편, 최근에는 자동 변속장치의 단점을 보완하여 기어를 사용하지 않고 벨트와 경사를 갖는 풀리(pulley)에 의해 변속 충격이 없는 매끄러운 가속을 실현할 수 있는 무단변속기(Continuously Variable Transmission; CVT)가 개발되었으며, 수동 변속장치의 단점을 보완하여 클러치 페달이 없는 시스템 즉, 변속은 운전자가 수동으로 조작하지만, 변속기 운전자가 클러치를 밟지 않아도 되는 세미 오토매틱(Semi Automatic Transmission; SAT) 및 수동 변속장치에서 클러치와 변속 레버 조작 모두를 자동화한 자동화 수동 변속기(Automated Shift Transmission; AST, Automated Manual Transmission; AMT)가 개발되어 현재 시판되는 차량에 적용되고 있다.

특히, 자동화 수동 변속기는 수동 변속장치를 그대로 사용하면서 유압 또는 전기로 구동되는 기어변속 장치를 이용하여 변속 레버를 자동 제어하는바, 수동 변속장치가 지니고 있는 연비의 장점을 그대로 살리면서 자동 변속장치의 편리성 모두를 갖춰 차세대 변속기로 각광받고 있다.

상기한 자동화 수동변속기용 기어변속 장치에 관한 기술로서, 상대적으로 작은 작동력을 필요로 하는 포크를 전자력으로 구동함으로써 작은 전자력으로도 변속이 가능하도록 하여 자동화 수동 변속기를 작은 사이즈로서 구현이 가능하도록 하는 기술이 대한민국 공개특허공보 공개번호 10-2013-0084573호(공개일자 2013년 07월 25일)의 "자동화 수동변속기의 변속 구동장치"에서 본 출원인에 의해 개시된 바 있다.

그러나, 상기한 공개번호 10-2013-0084573호의 자동화 수동변속기용 기어변속 장치는, 시프트 포크와 전자석 핑거를 많이 사용함으로써 상대적으로 구조가 복잡한 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기어변속 패턴 가이드를 이용하여 기어변속이 이루어지도록 함으로써 상대적으로 구조가 단순하게 이루어지도록 하며, 시프팅시 이중물림 현상을 방지하여 변속 안정성을 향상시킴과 동시에 상대적으로 고속 변속이 이루어질 수 있도록 하는, 자동화 수동변속기용 기어변속 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 회전동력을 발생시키는 시프팅 모터와, 상기한 시프팅 모터의 회전축에 연결되어 있는 웜과, 상기한 웜과 연결되어 있는 웜기어와, 상기한 웜기어의 회전축으로서 연결되어 있는 컨트롤 샤프트와, 상기한 컨트롤 샤프트에 설치되어 있는 제1 컨트롤 핑거와, 상기한 제1 컨트롤 핑거에 연결되어 있는 시프트 러그와, 상기한 컨트롤 샤프트에 설치되어 있는 제2 컨트롤 핑거와, 상기한 제2 컨트롤 핑거에 연결되어 있는 변속패턴 가이드와, 상기한 변속패턴 가이드에 연결되어 있는 리드 스크류와, 상기한 리드 스크류에 연결되어 있는 셀렉팅 모터를 포함하여 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 변속패턴 가이드는, 좌측에 제1 셀렉팅 패턴이 수직으로 형성되어 있고, 우측에 상기한 제1 셀렉팅 패턴보다 길이가 짧은 제2 셀렉팅 패턴이 수직으로 형성되어 있고, 상기한 제1 셀렉팅 패턴의 상단부와 제2 셀렉팅 패턴을 연결하기 위한 제1 시프팅 패턴이 S자형태로 형성되어 있고, 상기한 제1 셀렉팅 패턴의 중간부와 제2 셀렉팅 패턴을 연결하기 위한 제2 시프팅 패턴이 수평으로 형성되어 있고, 상기한 제1 셀렉팅 패턴의 하단부와 제2 셀렉팅 패턴을 연결하기 위한 제3 시프팅 패턴이 S자형태로 형성되어 있으면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 셀렉팅 모터는 리니어 모터로 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 셀렉팅 모터를 미리 작동시켜서 제2 컨트롤 핑거가 시프팅 위치에 미리 오도록 한 상태에서, 변속시에는 시프팅 모터만 회전시켜서 변속이 이루어지도록 하면 바람직하다.

이 발명은, 기어변속 패턴 가이드를 이용하여 기어변속이 이루어지도록 함으로써 상대적으로 구조가 단순하게 이루어지도록 하며, 시프팅시 이중물림 현상을 방지하여 변속 안정성을 향상시킴과 동시에 상대적으로 고속 변속이 이루어질 수 있도록 하는, 효과를 갖는다.

도 1은 이 발명의 일 실시예에 따른 자동화 수동변속기용 기어변속 장치의 구성도이다.
도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 자동화 수동변속기용 기어변속 장치의 변속패턴 가이드의 구성도이다.
도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 자동화 수동변속기용 기어변속 장치의 1단에서 2단 변속시 변속 순서를 나타내는 도면이다.
도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 자동화 수동변속기용 기어변속 장치의 2단에서 3단 변속시 변속 순서를 나타내는 도면이다.
도 5는 이 발명의 일 실시예에 따른 자동화 수동변속기용 기어변속 장치의 3단에서 2단 변속시 변속 순서를 나타내는 도면이다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

또한, 본원의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 정의된 것으로서, 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 일예로서, 방향에 관한 용어는 설명상의 편의를 위하여 도면상에 표현된 위치를 기준으로 설정하기로 한다.

도 1은 이 발명의 일 실시예에 따른 자동화 수동변속기용 기어변속 장치의 구성도이다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일 실시예에 따른 자동화 수동변속기용 기어변속 장치의 구성은, 회전동력을 발생시키는 시프팅 모터(1)와, 상기한 시프팅 모터(1)의 회전축에 연결되어 있는 웜(2)과, 상기한 웜(2)과 연결되어 있는 웜기어(3)와, 상기한 웜기어(3)의 회전축으로서 연결되어 있는 컨트롤 샤프트(4)와, 상기한 컨트롤 샤프트(1)에 설치되어 있는 제1 컨트롤 핑거(5)와, 상기한 제1 컨트롤 핑거(5)에 연결되어 있는 시프트 러그(6)와, 상기한 컨트롤 샤프트(1)에 설치되어 있는 제2 컨트롤 핑거(7)와, 상기한 제2 컨트롤 핑거(7)에 연결되어 있는 변속패턴 가이드(8)와, 상기한 변속패턴 가이드(8)에 연결되어 있는 리드 스크류(9)와, 상기한 리드 스크류(9)에 연결되어 있는 셀렉팅 모터(10)를 포함하여 이루어진다.

상기한 셀렉팅 모터(10)는 리니어 모터로 이루어진다.

도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 자동화 수동변속기용 기어변속 장치의 변속패턴 가이드의 구성도이다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일 실시예에 따른 자동화 수동변속기용 기어변속 장치의 변속패턴 가이드(8)의 구성은, 좌측에 제1 셀렉팅 패턴(84)이 수직으로 형성되어 있고, 우측에 상기한 제1 셀렉팅 패턴(84)보다 길이가 짧은 제2 셀렉팅 패턴(85)이 수직으로 형성되어 있고, 상기한 제1 셀렉팅 패턴(84)의 상단부와 제2 셀렉팅 패턴(85)을 연결하기 위한 제1 시프팅 패턴(81)이 S자형태로 형성되어 있고, 상기한 제1 셀렉팅 패턴(84)의 중간부와 제2 셀렉팅 패턴(85)을 연결하기 위한 제2 시프팅 패턴(82)이 수평으로 형성되어 있고, 상기한 제1 셀렉팅 패턴(84)의 하단부와 제2 셀렉팅 패턴(85)을 연결하기 위한 제3 시프팅 패턴(83)이 S자형태로 형성되어 있는 구조로 이루어진다.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일 실시예에 따른 자동화 수동변속기용 기어변속 장치의 작용은 다음과 같다.

차량 주행중에 운전자가 1단에서 2단으로 주행하고자 하는 경우에, 도 3에 도시되어 있는 바와 같은 변속순서를 거치게 된다.

즉, 변속신호가 입력되면, 셀렉팅 모터(10)가 작동하여 변속패턴 가이드(8)를 동작시켜서 제2 컨트롤 핑거(7)를 시프팅시킬 수 있도록 P1 패턴을 따라 이동시킨다. 상기한 제2 컨트롤 핑거(7)와 제1 컨트롤 핑거(5)는 모두 컨트롤 샤프트(4)에 고정되어 있어서 제2 컨트롤 핑거(7)가 변속패턴 가이드(8)를 따라 움직이는데로 제1 컨트롤 핑거(5)도 똑같이 연동되어 움직인다. 이어서, 시프팅 모터(1)가 작동하여 컨트롤 샤프트(4)를 회전시키면 제2 컨트롤 핑거(7)는 변속패턴 가이드(8)의 P2 패턴을 따라 수평으로 움직이게 되고, 제1 컨트롤 핑거(5)는 이와 연동되어 움직이면서 시프트 러그(6)를 구속하여 2단으로 변속이 이루어지도록 한다.

운전자가 2단에서 3단으로 주행하고자 하는 경우에, 도 4에 도시되어 있는 바와 같은 변속순서를 거치게 된다.

즉, 변속신호가 입력되면, 셀렉팅 모터(10)가 작동하여 변속패턴 가이드(8)를 동작시켜서 제2 컨트롤 핑거(7)를 시프팅시킬 수 있도록 P1 패턴을 따라 이동시킨다. 상기한 제2 컨트롤 핑거(7)와 제1 컨트롤 핑거(5)는 모두 컨트롤 샤프트(4)에 고정되어 있어서 제2 컨트롤 핑거(7)가 변속패턴 가이드(8)를 따라 움직이는데로 제1 컨트롤 핑거(5)도 똑같이 연동되어 움직인다. 이어서, 시프팅 모터(1)가 작동하여 컨트롤 샤프트(4)를 회전시키면 제2 컨트롤 핑거(7)는 변속패턴 가이드(8)의 P2 패턴을 따라 S자 형태를 그리면서 움직이게 되고, 제1 컨트롤 핑거(5)는 이와 연동되어 움직이면서 시프트 러그(6)를 구속하여 3단으로 변속이 이루어지도록 한다.

운전자가 3단에서 2단으로 주행하고자 하는 경우에, 도 5에 도시되어 있는 바와 같은 변속순서를 거치게 된다.

즉, 변속신호가 입력되면, 셀렉팅 모터(10)가 작동하여 변속패턴 가이드(8)를 동작시켜서 제2 컨트롤 핑거(7)를 시프팅시킬 수 있도록 P1 패턴을 따라 이동시킨다. 상기한 제2 컨트롤 핑거(7)와 제1 컨트롤 핑거(5)는 모두 컨트롤 샤프트(4)에 고정되어 있어서 제2 컨트롤 핑거(7)가 변속패턴 가이드(8)를 따라 움직이는데로 제1 컨트롤 핑거(5)도 똑같이 연동되어 움직인다. 이어서, 시프팅 모터(1)가 작동하여 컨트롤 샤프트(4)를 회전시키면 제2 컨트롤 핑거(7)는 변속패턴 가이드(8)의 P2 패턴을 따라 S자 형태를 그리면서 움직이게 되고, 제1 컨트롤 핑거(5)는 이와 연동되어 움직이면서 시프트 러그(6)를 구속하여 2단으로 변속이 이루어지도록 한다.

이와 같이 모든 시프팅은 변속패턴 가이드(8)의 패턴 그루브 형상을 따라서 움직이므로, 정해진 그루브 형상으로만 움직이게 되어 항상 똑같은 위치로 시프팅이 이루어지게 되어 이중 물림 현상이 전혀 발생되지 않게 된다.

또한 셀렉팅 모터(10)를 미리 작동시켜서 제2 컨트롤 핑거(7)가 시프팅 위치에 미리 올 수 있도록 하고, 변속시에는 시프팅 모터(1)만 회전시켜서 변속이 이루어지도록 함으로써 상대적으로 고속 변속이 이루어지게 된다.

1 : 시프팅 모터 2 : 웜
3 : 웜기어 4 : 컨트롤 샤프트
5 : 제1 컨트롤 핑거 6 : 시프트 러그
7 : 제2 컨트롤 핑거 8 : 변속패턴 가이드
9 : 리드 스크류 10 : 셀렉팅 모터

Claims (4)

1. 회전동력을 발생시키는 시프팅 모터와,
   상기한 시프팅 모터의 회전축에 연결되어 있는 웜과,
   상기한 웜과 연결되어 있는 웜기어와,
   상기한 웜기어의 회전축으로서 연결되어 있는 컨트롤 샤프트와,
   상기한 컨트롤 샤프트에 설치되어 있는 제1 컨트롤 핑거와,
   상기한 제1 컨트롤 핑거에 연결되어 있는 시프트 러그와,
   상기한 컨트롤 샤프트에 설치되어 있는 제2 컨트롤 핑거와,
   상기한 제2 컨트롤 핑거에 연결되어 있는 변속패턴 가이드와,
   상기한 변속패턴 가이드에 연결되어 있는 리드 스크류와,
   상기한 리드 스크류에 연결되어 있는 셀렉팅 모터를 포함하여 이루어지며,
   상기한 변속패턴 가이드는,
   좌측에 제1 셀렉팅 패턴이 수직으로 형성되어 있고,
   우측에 상기한 제1 셀렉팅 패턴보다 길이가 짧은 제2 셀렉팅 패턴이 수직으로 형성되어 있고,
   상기한 제1 셀렉팅 패턴의 상단부와 제2 셀렉팅 패턴을 연결하기 위한 제1 시프팅 패턴이 S자형태로 형성되어 있고,
   상기한 제1 셀렉팅 패턴의 중간부와 제2 셀렉팅 패턴을 연결하기 위한 제2 시프팅 패턴이 수평으로 형성되어 있고,
   상기한 제1 셀렉팅 패턴의 하단부와 제2 셀렉팅 패턴을 연결하기 위한 제3 시프팅 패턴이 S자형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기용 기어변속 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기한 셀렉팅 모터는 리니어 모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기용 기어변속 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기한 셀렉팅 모터를 미리 작동시켜서 제2 컨트롤 핑거가 시프팅 위치에 미리 오도록 한 상태에서, 변속시에는 시프팅 모터만 회전시켜서 변속이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기용 기어변속 장치.

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