KR102602405B1 - 자동차의 자동 변속기용 파킹 로크 - Google Patents

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젯트에프 프리드리히스하펜 아게
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Abstract

본 발명은, 파킹 로크 기어(1) 내에 맞물리거나, 그로부터 맞물림 해제되는 멈춤쇠(2)와, 실렉터 레버(4)로 향하는 연결 로드(5) 상에 배치된 로킹 부재(6)를 포함하는 파킹 로크에 관한 것으로, 로킹 부재는 로킹 상태에서 파킹 로크 기어(1)의 톱니 홈(1a)으로부터 멈춤쇠(2)가 밀려나오지 않도록 한다. 로킹 부재(6)로부터 먼 쪽을 향하는 연결 로드(5)의 단부는 실렉터 레버(4)에 관절식으로 연결된다. 파킹 로크가 맞물리면, 실렉터 레버(4)는 맞물림 스프링(9)에 의해 회전된다. 파킹 로크의 맞물림 해제를 위해, 2개의 피스톤(11, 12)을 포함하여 유압식으로 작동될 수 있는 액추에이터(10)가 제공된다. 제1 피스톤(11)은 파킹 로크의 맞물림 해제를 위해 가압되고, 그런 다음 맞물림 스프링(9)의 스프링 힘에 대항하여 제2 피스톤(12)을 축 방향으로 변위시킨다. 제2 피스톤(12)의 축 방향 운동은 실렉터 레버(4)의 회전을 야기하며, 그 반대의 경우도 마찬가지다. 전자석(13a)에 의해 작동될 수 있는 액추에이터(10)의 로킹 장치(13)는, 전자석(13a)에 전류 공급이 되지 않으면 파킹 로크의 맞물림 또는 맞물림 해제 상태(P_ein, P_aus)에 상응하는 피스톤 위치에서 제1 피스톤(11)을 로킹한다. 파킹 로크의 수동 맞물림 해제를 위해, 비상 잠금 해제 장치(15)가 실렉터 레버(4)와 작동 연결될 수 있으며, 그럼으로써 제1 피스톤(11)이 파킹 로크의 맞물림 상태(P_ein)에 상응하는 피스톤 위치에서 벗어나지 않으면서, 비상 잠금 해제 시 제2 피스톤(12)이 실렉터 레버(4)에 의해 축 방향으로 변위될 수 있게 된다.

Description

자동차의 자동 변속기용 파킹 로크
본 발명은 특허 청구항 제1항에 따른, 자동차 내 자동 변속기를 위한 파킹 로크(parking lock)에 관한 것이다.
자동 변속기의 파킹 로크는 공지된 것처럼, 자동 변속기가 장착되어 있는 자동차가 굴러가지 않도록 고정시킬 수 있는 장치이다. 상기 유형의 파킹 로크 메커니즘들은 종래 기술로부터 다양하게 공지되어 있다. 파킹 로크 메커니즘들은 통상, 멈춤쇠 볼트(pawl bolt) 상에 회동 가능하게 장착되어, 변속기의 출력부와 연결된 파킹 로크 기어 내에 맞물리거나 그로부터 맞물림 해제되는 멈춤쇠(locking pawl)와; 볼트 상에 장착된 실렉터 디스크로 향하는 연결 로드 상에 배치되어, 로킹 상태에서 파킹 로크 기어의 톱니 홈으로부터 멈춤쇠가 밀려나오지 않도록 하기 위해 멈춤쇠와 가이드 플레이트 사이에 끼임 고정된 로킹 부재(locking element);를 포함한다. 이 경우, 로킹 부재는 연결 로드 상에서 스프링 부재를 통해 스프링 하중을 받는다. 통상, 파킹 로크의 맞물림(engagement)은 기계적으로 맞물림 스프링(engagement spring)의 스프링 힘을 통해 수행된다.
오늘날의 자동 변속기들에서는, 파킹 로크의 맞물림 해제를 위해 주로 유압 시스템이 제공되고, 이런 유압 시스템의 경우, 로킹 부재로부터 먼 쪽을 향하는 연결 로드의 단부가 실렉터 디스크에 관절식으로 연결되며, 실렉터 디스크는 파킹 로크 실린더 내에 배치되어 유압으로 작동될 수 있는 파킹 로크 피스톤의 피스톤 로드와 작동 연결되어, 파킹 로크의 맞물림 해제를 위해서는 대개 토션 스프링으로서 형성된 맞물림 스프링의 힘에 대항하여 축 방향으로 변위될 수 있고, 파킹 로크의 맞물림을 위해서는 맞물림 스프링의 힘에 의해 축 방향으로 변위될 수 있다.
상기 파킹 로크의 맞물림 해제를 위해, 파킹 로크 실린더의 실린더 챔버에 압력이 가해져서, 토션 스프링의 스프링 힘에 대항하여 파킹 로크 피스톤 및 그에 따른 실렉터 디스크를 위치 "P_aus"(파킹 로크 맞물림 해제)로 밀어낸다. 상기 위치에서 파킹 로크 실린더의 파킹 로크 피스톤을 추가로 잠금 고정하기 위해 하나 이상의 솔레노이드밸브가 제공되며, 이 솔레노이드밸브는 파킹 로크 실린더의 상기 위치에서 전류를 공급받아 파킹 로크 피스톤에 작용하는 래칭 메커니즘을 작동시킨다.
상기 파킹 로크의 맞물림을 위해 솔레노이드밸브가 다시 비활성화되며, 파킹 로크 실린더의 실린더 챔버는 배기되고 파킹 로크 피스톤의 기계적 잠금이 해제된다. 실렉터 디스크 상에서 예압된 토션 스프링을 통해, 실렉터 디스크 및 그에 따른 파킹 로크 피스톤은 위치 "P_ein"(파킹 로크 맞물림)으로 이동된다. 이 경우, 일반적으로 로킹 콘(locking cone)으로서 형성된 로킹 부재는 가이드 플레이트 상에서 멈춤쇠 아래쪽으로 변위되며, 그런 다음 상기 멈춤쇠의 톱니(tooth)가 파킹 로크 기어의 로킹 치합부(locking toothing)의 대응하는 톱니 홈 내에 맞물릴 수 있도록 멈춤쇠에 작용한다. 톱니 간 맞닿음 위치(tooth-on-tooth position)에서, 연결 로드 상에서 로킹 부재에 스프링 하중을 가하는 데 이용되는 스프링 부재가 예압되고, 그럼으로써 멈춤쇠의 톱니가 톱니 홈에 맞닿는 즉시, 멈춤쇠는 파킹 로크 기어의 로킹 치합부 내에 맞물리게 된다.
유압식으로 맞물림 해제될 수 있는 파킹 로크는 대개, 자동 변속기의 유압 압력 공급부의 고장 시 멈춤쇠를 그의 로킹 위치로부터 기계적으로 맞물림 해제할 수 있도록 하기 위해 비상 잠금 해제 장치도 포함한다.
기계식 비상 잠금 해제 장치를 포함하는 상기 유형의 파킹 로크 시스템은 예컨대 본 출원인의 DE 198 37 832 A1호로부터 공지되어 있다. 이 경우, 파킹 로크의 멈춤쇠는 표준 모드에서 통상적인 방식으로 래칭 디스크를 통해 기계적으로 작동되며, 상기 래칭 디스크는 파킹 로크의 기계식 맞물림을 위해 맞물림 스프링의 스프링 힘에 의해 회전되고, 파킹 로크를 유압식으로 맞물림 해제하기 위해 유압 실린더의 압력에 의해 회전된다. 비상 잠금 해제 장치로서, 추가로 래칭 디스크에 대해 평행하게 배치된 캠 디스크(cam disk)가 제공되며, 캠 디스크는, 래칭 디스크가 비상 모드에서는 파킹 로크의 맞물림 해제를 위해 캠 디스크에 의해 회전될 수 있지만, 래칭 디스크가 표준 모드에서는 캠 디스크를 회전시키지 않도록, 드라이버(driver)를 통해 래칭 디스크와 작동 연결된다.
통상 상기 유형의 파킹 로크 시스템의 유압 실린더 쪽으로의 압력 매체 공급, 그리고 상기 유압 실린더의 배기도, 변속기의 구동을 위해 제공된 모터에 의해 구동되는 오일 펌프에 의해 압력 매체를 공급받는 전기 유압식 변속기 제어 장치의 하나의 제어 밸브를 통해, 또는 유압으로 상호 작용하는 복수의 제어 밸브를 통해 수행된다. 파킹 로크 시스템의 유압 실린더에 작용하는 상기 제어 밸브들 중에서, 엔진의 시동 시 존재하는 하나 또는 복수의 제어 밸브의 오조정으로 인한 파킹 로크의 의도하지 않은 맞물림 해제의 방지를 위해, 본원 출원인의 DE 10 2012 210 571 A1호는, 유압 실린더의 피스톤 로드에, 동일한 전자석에 의해 작동되는 2개의 전자기 작동식 잠금부가 구비된 구성을 제안한다. 이 경우, 제1 잠금부는, 파킹 로크의 맞물림 해제 상태에 할당되어 유압 실린더가 무압력 상태일 때 존재하는 위치에서 피스톤 로드를 기계적으로 차단한다. 그와 반대로, 제2 잠금부는, 파킹 로크의 맞물림 상태에 할당된 위치에서 피스톤 로드를 기계적으로 차단하며, 그에 따라 앞서 적절하게 맞물린 파킹 로크의 의도하지 않은, 즉, 결함으로 인한, 맞물림 해제에 대해 파킹 로크 시스템을 보호한다. 통상의 기술자는 상기 유형의 파킹 로크 작동 시스템을 "쌍안정 피스톤 잠금부를 포함한 유압 작동식 파킹 로크 액추에이터"라고 지칭한다. 그러나 전기 유압식 변속기 제어 장치의 고장 시, 일반적으로 형상 결합식인 기계적 로킹을 전자석을 통해 다시 해제하는 것은 더 이상 불가능한데, 그 이유는 전기 제어가 불가능하기 때문이다. 그러므로 상기 파킹 로크 시스템의 경우, 파킹 로크를 수동으로 맞물림 해제하기 위해 피스톤 로드에 기계적으로 작용하는 비상 잠금 해제 장치는 사용할 수 없다.
본원 출원인의 공개되지 않은 특허 출원 DE 102017210069.9호에 개시되어 있는 매우 컴팩트한 파킹 로크 유닛에서는, 파킹 로크의 로킹 부재를 구비한 연결 로드가 멈춤쇠에 대해 평행하게, 그리고 변속기 하우징 내에 삽입된 멈춤쇠 볼트에 대해 수직으로 배치되며, 멈춤쇠 볼트 상에는 파킹 로크의 멈춤쇠, 그리고 파킹 로크의 실렉터 디스크도 회동 가능하게 장착된다. 이 경우, 로킹 부재에 대향하여 위치하는 연결 로드의 단부가 실렉터 디스크와 관절식으로 연결된다.
상기 파킹 로크의 맞물림 해제를 위해, 압력이 가해질 수 있는 유압 피스톤이 제공되며, 이 유압 피스톤의 피스톤 로드는 마찬가지로 실렉터 디스크와 관절식으로 연결되고, 그럼으로써 유압 피스톤의 각자의 축 방향 운동이 연결 로드의 축 방향 운동을 야기한다. 이 경우, 피스톤 로드는 "파킹 로크 맞물림" 상태에 할당된 제1 최종 위치에서뿐만 아니라, "파킹 로크 맞물림 해제" 상태에 할당된 제2 최종 위치에서도 전자기적으로 로킹될 수 있다.
상기 파킹 로크를 체결하기 위해 맞물림 스프링이 제공되며, 이 맞물림 스프링은, 그 스프링 힘이 유압 피스톤의 피스톤 힘에 대항하여 작용하고, 유압 피스톤에 압력이 가해지지 않으면 "파킹 로크 맞물림" 상태에 할당된 위치로 실렉터 디스크를 회전시키는 방식으로, 변속기 하우징과 실렉터 디스크 사이에 고정된다. 상기 맞물림 스프링은, 멈춤쇠 볼트를 동심으로 에워싸는 권선들을 가진 토션 스프링으로서 형성될 수 있거나, 그 대안으로 유압 피스톤의 피스톤 로드를 동심으로 에워싸는 압축 스프링으로서 형성될 수 있다. 또한, 실렉터 디스크 상에는 누름 스프링(hold down spring)이 걸려 있고, 이 경우 파킹 로크가 맞물림 해제되면 그 스프링 힘이 멈춤쇠를 맞물림 해제 상태에 유지시키는 방식으로 예압되어 있다.
본 발명의 과제는, 공개되지 않은 특허 출원 DE 102017210069.9호에 기술된 자동 변속기용 파킹 로크에 있어서, 컴팩트한 구조 형상 및 DE 102017210069.9호의 또 다른 장점들을 생략할 필요 없이, 파킹 로크의 비상 잠금 해제가 가능하도록 상기 자동 변속기용 파킹 로크를 개량하는 것이다.
상기 과제는, 특허 청구항 제1항의 특징들을 갖는 파킹 로크를 통해 해결된다. 또 다른 본 발명에 따른 구성들 및 장점들은 종속 청구항들로부터 개시된다.
그에 따라 본 발명은 자동차 내 자동 변속기용 파킹 로크에서 출발하며, 상기 파킹 로크는, 톱니 홈들을 가진 로킹 치합부를 구비하고 변속기 샤프트와 회전 고정 방식으로 연결된 파킹 로크 기어와; 멈춤쇠 볼트 상에 회동 가능하게 장착되고, 파킹 로크의 맞물림 상태에서 파킹 로크 기어의 로킹 치합부의 톱니 홈 내에 맞물려서 파킹 로크 기어 및 변속기 샤프트의 회전을 차단하는 멈춤쇠 톱니를 가진 멈춤쇠와; 파킹 로크의 시프트 위치(shift position)의 기설정을 위해 실렉터 레버 회전축을 중심으로 회전될 수 있는 실렉터 레버와; 상기 실렉터 레버와 관절식으로 연결되고, 파킹 로크 맞물림 해제 방향의 반대 방향으로 스프링 하중을 받는 로킹 부재를 구비한 연결 로드로서, 상기 로킹 부재는 파킹 로크의 맞물림 시 파킹 로크 기어의 로킹 치합부의 톱니 홈 내로 멈춤쇠의 멈춤쇠 톱니가 맞물리게 하고, 파킹 로크의 맞물림 상태에서 파킹 로크 기어의 로킹 치합부의 톱니 홈으로부터 멈춤쇠의 멈춤쇠 톱니가 밀려나오지 않도록 하는, 연결 로드와; 파킹 로크 맞물림 방향(parking lock engaging direction)으로 실렉터 레버에 자신의 스프링 힘을 가하는 맞물림 스프링과; 파킹 로크 맞물림 해제 방향(parking lock disengaging direction)으로 실렉터 레버에 자신의 압력을 가하는 유압 작동식 액추에이터;를 포함한다. 이 경우, 로킹 부재로부터 먼 쪽을 향하는 연결 로드의 단부가 실렉터 레버와 관절식으로 연결된다.
그에 추가로, 본 발명에 따른 파킹 로크는, 파킹 로크가 수동으로 맞물림 해제될 수 있도록, 실렉터 레버와 기계적으로 작동 연결될 수 있는 비상 잠금 해제 장치를 포함한다.
본 발명에 따라서, 액추에이터는, 액추에이터 하우징 내에서 동일한 종축 상에 축 방향으로 변위 가능하게 배치된 2개의 피스톤과, 액추에이터 하우징 내에 배치된 하나의 전자기 작동식 로킹 장치를 포함한다. 이 경우, 제1 피스톤은 파킹 로크의 맞물림 해제를 위해 유압식으로 가압될 수 있고, 압력 인가 시 맞물림 스프링의 스프링 힘에 대항하여 제2 피스톤을 축 방향으로 변위시킨다. 이 경우, 제2 피스톤은, 제2 피스톤의 축 방향 운동이 실렉터 레버 회전축을 중심으로 하는 실렉터 레버의 회전을 야기하고, 그 반대의 경우도 동일하게 적용되도록 실렉터 레버와 기계적으로 연결된다. 로킹 장치는, 전자석에 전류가 공급되지 않으면, 파킹 로크의 맞물림 상태에 할당된 피스톤 위치에, 또는 파킹 로크의 맞물림 해제 상태에 할당된 피스톤 위치에 제1 피스톤을 기계적으로 고정하도록, 그리고 각각의 피스톤 위치에서 로킹 해제를 위해서는 전자석에 전류가 공급되기만 하면 되는 방식으로, 전자석에 의해 작동될 수 있다. 상기 유형의 로킹 장치는 "제1 피스톤의 쌍안정 로킹 장치"라고도 지칭될 수 있다.
본 발명에 따른 배치는 특히 바람직하게, 비상 잠금 해제 장치가 작동되는 경우, 제1 피스톤이 파킹 로크의 맞물림 상태에 상응하는 로킹된 피스톤 위치에서 벗어나지 않으면서, 제2 피스톤이 실렉터 레버에 의해 축 방향으로 변위될 수 있도록 해 준다.
바람직하게 제1 및 제2 피스톤은 종축의 방향으로 볼 때 서로 연이어 배치된다. 이 경우, 맞물림 스프링은, 축 방향으로 제2 피스톤과 액추에이터 하우징 사이에서 클램핑되고, 이 경우 축 방향으로 관찰할 때 제2 피스톤의 피스톤 로드를 완전히 또는 부분적으로 동심으로 에워싸는 압축 스프링으로서 형성될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 파킹 로크는 추가로 변속기 하우징에 고정된 가이드 장치도 포함하며, 이 가이드 장치는, 파킹 로크의 맞물림 및 맞물림 해제 시 멈춤쇠의 수직력(normal force)에 대항하여 로킹 장치가 지지되는 가이드 플레이트로서, 또는 가이드 슬리브로서 형성된다. 상기 유형의 가이드 장치는 액추에이터 하우징 상에 직접 고정될 수도 있지만, 그 대안으로 액추에이터 하우징의 통합 구성부품일 수도 있다.
본 발명의 또 다른 한 구현예에서, 비상 잠금 해제 장치의 작동 시 자동 변속기의 변속기 하우징 내부에 배치된, 비상 잠금 해제 장치의 내부 레버가 직접 실렉터 레버에 기계적으로 작용하는 구성이 제안된다. 그 대안으로, 비상 잠금 해제 장치의 작동 시 자동 변속기의 변속기 하우징 내부에 배치된, 비상 잠금 해제 장치의 내부 레버가 직접 제2 피스톤의 피스톤 로드에 기계적으로 작용할 수 있으며, 그럼으로써 내부 레버는 피스톤 로드를 통해 실렉터 레버에 작용한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 멈춤쇠 볼트 상에 실렉터 레버를 회전 가능하게 장착하는 구성이 제안되며, 그럼으로써 실렉터 레버 회전축, 멈춤쇠 볼트 종축 및 멈춤쇠 회동축이 동일하다. 이 경우, 실렉터 레버 상에 관절식으로 고정된 연결 로드는, 연결 로드의 운동 평면이 멈춤쇠, 실렉터 레버 및 피스톤 로드의 운동 평면에 대해 실질적으로 평행하게 배치되도록, 멈춤쇠의 하부에 배치될 수 있다. 실렉터 레버 및 멈춤쇠 볼트의 상기 배치를 기반으로, 멈춤쇠 볼트의 지지를 위한 멈춤쇠 볼트 베어링 어셈블리의 베어링 베이스가 비교적 작게 치수 설계될 수 있다. 또한, 실렉터 레버는 각각 하나의 원형 보어를 구비한 2개의 레그를 포함할 수 있으며, 상기 보어들은 서로 동축으로 배치되어 멈춤쇠 볼트 상에서 실렉터 레버의 지지를 위해 이용되고, 멈춤쇠는 상기 두 레그 사이에 장착된다. 이러한 구성을 통해, 바람직하게 마찰 영향이 최소화된다. 그 결과, 파킹 로크의 작동을 위한 어셈블리의 특히 컴팩트하고 내구성 있는 구성이 달성된다.
본 발명의 일 개선예에서, 멈춤쇠에 작용하는 실렉터 레버 상에 누름 스프링을 고정하거나 거는(hanging) 구성이 제안되며, 누름 스프링은 파킹 로크의 맞물림 해제 상태에서 파킹 로크 기어에 멈춤쇠가 접촉되지 않게 한다. 이로써, 멈춤쇠의 최적화된 지지의 앞서 제안한 배치 및 구조적 형성이 또 다른 기능 장점만큼 확장될 수 있다. 즉, 파킹 로크의 맞물림 해제 상태에서, 이제 여전히 멈춤쇠에 작용하는 누름 스프링의 스프링 힘은, 멈춤쇠가 파킹 로크 기어에 접촉하는 점을 신뢰성 있게 방지하며, 그 결과 멈춤쇠의 삐걱거리는 소음이 신뢰성 있게 방지된다.
이 경우, 바람직하게, 누름 스프링의 힘 전달 섹션, 예컨대 누름 스프링의 자유 단부는, 실렉터 레버가 파킹 로크의 맞물림 상태에서의 자신의 위치에서 출발하여, 파킹 로크의 맞물림 해제 상태에서의 자신의 위치의 방향으로 사전 정의된 각도만큼 회전될 때에만, 멈춤쇠와 강제 끼워 맞춤 방식으로 접촉하며, 그럼으로써 누름 스프링의 상기 힘 전달 섹션이 강제 끼워 맞춤 방식으로 멈춤쇠에 작용할 때 비로소 멈춤쇠에 작용하는 누름 스프링의 힘이 멈춤쇠와 파킹 로크 기어 간의 접촉을 저지하게 된다.
그 대안으로, 누름 스프링은 예컨대, 실렉터 레버가 파킹 로크의 맞물림 상태에서의 자신의 위치에 있을 때, 누름 스프링의 힘 전달 섹션이 이미 멈춤쇠와 강제 끼워 맞춤 방식으로 접촉되어 있고, 이때 실렉터 레버가 파킹 로크의 맞물림 상태에서의 자신의 위치에서 출발하여 파킹 로크의 맞물림 해제 상태에서의 자신의 위치의 방향으로 회전되면, 멈춤쇠와 파킹 로크 기어 간의 접촉이 확실하게 방지되도록, 멈춤쇠에 작용하는 누름 스프링의 힘이 증가하는 방식으로, 실렉터 레버 상에서 예압된다.
비용 효과적인 방식으로는 누름 스프링이 스프링 와이어로 이루어진 스파이럴 스프링으로서 형성된다.
본 발명은 하기에서 첨부 도면들에 따라 예시로서 더 상세하게 설명된다.
도 1은 "파킹 로크 맞물림"의 시프트 위치에 있는, 본 발명에 따른 파킹 로크의 제1 구현예의 개략적 사시도이다.
도 2는 "파킹 로크 맞물림"의 시프트 위치에 있는, 도 1에 따른 파킹 로크의 개략적 단면도이다.
도 3은 "파킹 로크 맞물림 해제"의 시프트 위치에 있는, 도 1에 따른 파킹 로크의 개략적 단면도이다.
도 4는 "파킹 로크 비상 잠금 해제"의 시프트 위치에 있는, 도 1에 따른 파킹 로크의 개략적 단면도이다.
도 5는 도 1에 따른 파킹 로크의 비상 잠금 해제 장치의 베어링 컨셉의 개략적 단면도이다.
도 6은 "파킹 로크 맞물림"의 시프트 위치에 있는, 본 발명에 따른 파킹 로크의 제2 구현예의 개략적 단면도이다.
도 7은 "파킹 로크 맞물림"의 시프트 위치에 있는, 본 발명에 따른 파킹 로크의 제2 구현예의 개략적 단면도이다.
도 8a는 한 대안적인 비상 잠금 해제 장치의 사시도이다.
도 8b는 도 8a에 따른 비상 잠금 해제 장치의 단면도이다.
도 8c는 "파킹 로크 맞물림"의 시프트 위치에 있는, 도 8a에 따른 비상 잠금 해제 장치의 측면도이다.
도 8d는 "파킹 로크 비상 맞물림 해제"의 시프트 위치에 있는, 도 8a에 따른 비상 잠금 해제 장치의 측면도이다.
하기에서는 도 1 ~ 5를 참조하여, 자동차의 자동 변속기를 위한 본 발명에 따른 파킹 로크의 바람직한 제1 구현예가 보다 더 상세하게 기술된다. 도 1에는, 도면부호 "P_ein"으로 표시된 "파킹 로크 맞물림"의 시프트 위치에 있는 상기 파킹 로크의 3차원도가 도시되어 있다. 도 2에는, 그에 상응하는 단면도가 도시되어 있다. 그와 반대로, 도 3에는, 도면부호 "P_aus"로 표시된 "파킹 로크 맞물림 해제"의 시프트 위치에 있는 상기 파킹 로크의 단면도가 도시되어 있다.
도 4에는, 비상 잠금 해제 장치의 작동의 결과로서 파킹 로크가 맞물림 해제되었고 도면부호 "P_aus_not"로 표시된 "파킹 로크 비상 맞물림 해제"의 시프트 위치에 있는 상기 파킹 로크의 단면도가 도시되어 있다. 도 5에는 마지막으로, 상기 파킹 로크의 비상 잠금 해제 장치의 베어링 컨셉에 대한 일례가 단면도로 도시되어 있다.
도 1 내지 4에 도시된 파킹 로크는 멈춤쇠 볼트(3) 상에 회동 가능하게 장착된 멈춤쇠(2)를 포함하며, 멈춤쇠의 멈춤쇠 톱니(2a)는 파킹 로크의 각각의 시프트 위치(P_ein, P_aus)에 따라, 여기서는 별도로 도시되지 않은 자동 변속기의 변속기 샤프트와 연결된 파킹 로크 기어(1)의 톱니 홈(1a) 내에 맞물리거나, 상기 톱니 홈으로부터 맞물림 해제된다. 또한, 상기 파킹 로크는 실렉터 레버(4)로 향하는 연결 로드(5) 상에 배치되어 스프링 부재(7)를 통해 스프링 하중을 받는 로킹 부재(6)도 포함하며, 이 로킹 부재는 잠금 상태에서(즉, "파킹 로크 맞물림"의 시프트 상태에서) 파킹 로크 기어(1)의 상응하는 톱니 홈(1a)으로부터 멈춤쇠 톱니(2a)가 밀려나오지 않도록 하기 위해, 멈춤쇠(2)와 변속기 하우징에 고정된 가이드 플레이트(8) 사이에 끼임 고정된다. 파킹 로크 맞물림 해제 방향의 반대 방향으로 스프링 하중을 받는 로킹 부재(6)는 예시로서 로킹 콘(locking cone)으로서 형성되어 있는데, 그 대안으로 예컨대 롤러 부재로서 형성될 수 있다.
실렉터 레버(4)는 장착 공간을 절약하는 방식으로 멈춤쇠 볼트(3) 상에 회전 가능하게 장착되며, 그럼으로써 멈춤쇠 볼트 종축(3a), 멈춤쇠 회동축 및 실렉터 레버 회전축이 동일하다. 여기 도시된 실시예에서, 실렉터 레버(4)는 각각 원형 보어를 구비한 2개의 레그를 포함하며, 상기 보어들은 서로 동축으로 배치되어 멈춤쇠 볼트(3) 상에서의 실렉터 레버(4)의 지지를 위해 이용되며, 이때 멈춤쇠(2)는 상기 두 레그 사이에 장착된다.
로킹 부재(6)로부터 먼 쪽을 향하는 연결 로드(5)의 단부는 실렉터 레버(4)와 관절식으로 연결된다. 파킹 로크의 맞물림 및 맞물림 해제를 위해 실렉터 레버(4)는 드라이버(4a)를 포함하며, 이 드라이버는 파킹 로크의 시프트 위치를 기설정하는 데 이용될 수 있는 유압 작동식 액추에이터(10)와 연결된다.
여기에 도시된 본 발명의 제1 실시예에서 중요한 점은, 상기 액추에이터(10)가 액추에이터(10)의 제어 하우징(14) 내에서 동일한 종축 상에 축 방향으로 변위 가능하게 배치된 제1 피스톤(11)과 제2 피스톤(12)을 포함하고, 이 경우 파킹 로크를 맞물림 해제하기 위해서는 제1 피스톤(11)에만 유압식으로 압력이 가해질 수 있다는 점이다. 압력 인가 시, 제1 피스톤(11)은 맞물림 스프링(9)의 스프링 힘에 대항하여 축 방향으로 제2 피스톤(12)을 변위시키며, 상기 맞물림 스프링은 축 방향으로 제2 피스톤(12)과 액추에이터 하우징(14) 사이에 클램핑된 압축 스프링으로서 형성되고, 축 방향으로 관찰할 때 제2 피스톤(12)의 피스톤 로드(12a)를 동심으로 에워싼다. 제2 피스톤(12)은, 피스톤 로드(12a) 내로 삽입되어 실렉터 레버(4)의 드라이버(4a) 내에 맞물리는 핀(12b)을 통해 실렉터 레버(4)와 기계적으로 연결되며, 그럼으로써 제2 피스톤(12)의 축 방향 운동은 실렉터 레버 회전축(3a)을 중심으로 하는 실렉터 레버(4)의 회전을 야기하게 된다. 다른 한편으로, 자신의 회전축(3a)을 중심으로 하는 실렉터 레버(4)의 회전은 항상 제2 피스톤(12)의 축 방향 운동도 야기한다.
또한, 여기에 도시된 본 발명의 제1 실시예에서 중요한 점은, 액추에이터(10)가 자신의 제1 피스톤(11)을 위해 쌍안정 로킹 장치(13)를 포함하고, 이 로킹 장치는, 액추에이터 하우징(14)의 내부에[여기서는 예시로서 제1 피스톤(11)의 내부에서 중심에) 배치되며, 전자석(13a)에 전류가 공급되지 않으면, 로킹 장치(13)가 파킹 로크의 맞물림 상태(P_ein)에 할당된 피스톤 위치에, 또는 파킹 로크의 맞물림 해제 상태(P_aus)에 할당된 피스톤 위치에 제1 피스톤(11)을 기계적으로 로킹하는 방식으로, 액추에이터 하우징(14) 상에 배치된 전자석(13a)에 의해 전자기적으로 작동될 수 있다는 점이다. 제1 피스톤(11)의 각각의 피스톤 위치에서의 로킹 상태를 해제하기 위해서는 전자석(13a)에 전류가 공급되기만 하면 된다.
여기에 도시된 실시예에서, 실렉터 레버(4)에 관절식으로 고정된 연결 로드(5)는 공간적으로 볼 때 멈춤쇠(2)의 하부에서 멈춤쇠(2)에 대해 평행하게, 그리고 멈춤쇠 볼트(3)에 대해 수직으로 배치되며, 그럼으로써 연결 로드(5)의 운동 평면은 멈춤쇠(2), 실렉터 레버(4) 및 피스톤 로드(12a)의 운동 평면에 대해 실질적으로 평행하게 배치된다. 이러한 특수한 배치로써 바람직하게 장착 공간이 매우 절약된다.
가이드 플레이트(8)가 여기 도시된 실시예에서는 액추에이터(10)의 제어 하우징(14) 상에 고정되어 있지만, 그 대안으로 제어 하우징(14)의 통합 구성부품으로서도 형성될 수 있다. 가이드 플레이트(8)로서 형성되는 대신, 파킹 로크의 맞물림 및 맞물림 해제 시 멈춤쇠(2)의 수직력에 대항하여 로킹 장치(6)가 지지되는, 변속기 하우징에 고정된 가이드 장치가 예컨대 가이드 슬리브로서 형성될 수 있으며, 이 경우 가이드 슬리브는 제어 하우징(14) 상에 고정되거나, 액추에이터(10)의 제어 하우징 내에 통합된다. 제어 하우징(14) 자체가 예컨대 자동 변속기의 전기 유압식 변속기 제어 장치의 통합 구성부품일 수도 있다.
여기에 도시된 실시예에서, 파킹 로크는 추가로 누름 스프링(22)을 포함하고 이 누름 스프링은 실렉터 레버(4) 상에 걸려 있으며, 파킹 로크의 맞물림 해제 상태(P_aus)에서 파킹 로크 기어(1)에 멈춤쇠(2)가 접촉되지 않게 한다. 상기 누름 스프링(22)의 특징은, 실렉터 레버(4) 상에 상기 누름 스프링이 지지되는 방식이다. 요컨대 누름 스프링(22)은, 실렉터 레버(4)가 파킹 로크의 맞물림 상태(P_ein)에서의 자신의 위치에서 출발하여 파킹 로크의 맞물림 해제 상태(P_aus)에서의 자신의 위치의 방향으로 사전 정의된 각도만큼 회전될 때에만, 누름 스프링(22)의 힘 전달 섹션이 멈춤쇠(2)와 강제 끼워 맞춤 방식으로 접촉되도록, 실렉터 레버(4) 상에서 예압된다. 따라서, 멈춤쇠(2)에 작용하는 누름 스프링(22)의 힘은, 누름 스프링(22)의 상기 힘 전달 섹션이 강제 끼워 맞춤 방식으로 멈춤쇠(2)에 작용할 때 비로소 멈춤쇠(2)와 파킹 로크 기어(1) 간의 접촉을 저지한다. 따라서 누름 스프링(22)은 파킹 로크가 맞물림 해제된 경우에만 자신의 작용을 전개할 수 있다. 실렉터 레버(4)가 파킹 로크의 맞물림을 위해 제공된 자신의 위치로 회전되면, 누름 스프링(22)이 멈춤쇠(2)를 구속 해제하고, 누름 스프링(22)은 실렉터 레버(4)와 함께 또는 실렉터 레버(4)에 의해 멈춤쇠(2) 상에서의 자신의 정지 위치로부터 멀어지는 방향으로 회전되며, 그럼으로써 멈춤쇠(2)의 멈춤쇠 톱니(2a)는 이제 누름 스프링(22)의 반력 없이, 즉, 맞물림 스프링(9)의 스프링 힘에 의해서만, 파킹 로크 기어(1)의 톱니 홈(1a) 내로 진입할 수 있다.
실렉터 레버(4) 상에서의 누름 스프링(22)의 지지는, 누름 스프링(22)의 소실 방지 고정을 위한 2개의 걸림 리세스를 가진 실렉터 레버(4)의 기하학적 구성을 가능하게 한다. 이러한 구성의 또 다른 장점은, 상기 두 걸림 리세스 상호 간의 상대적 위치가 멈춤쇠(2)에 효과적으로 작용하는 누름 스프링(22)의 힘을 위한 광폭의 맞물림 해제 유격 공간을 가능케 한다는 데 있다. 이렇게, 누름 스프링(22)의 작동 영역은 실렉터 레버(4)의 작은 회전 각도에도 불구하고 넓은 범위 내에서 각각의 용례에 매칭될 수 있다. 또한, 실렉터 레버(4) 상에서 누름 스프링(22)이 상기 방식으로 예압됨으로써, 멈춤쇠 행정(stroke of locking pawl)이 작을 때 높은 누름력을 구현하는 장점을 가진 평평한 스프링 특성곡선이 가능해진다.
여기에 도시된 실시예에서, 누름 스프링(22)은 2개의 레그(22b)를 포함하여 비용 효과적으로 스프링 와이어로 제작된 스파이럴 스프링으로서 형성된다. 이 경우, 누름 스프링(22)의 두 레그는 멈춤쇠(2)에 대해 실질적으로 면평행 방식으로 연장된다. 누름 스프링(22)의 구부러진 중앙 섹션(22c)은 멈춤쇠 볼트(3)에 대해 평행하게[또는 멈춤쇠 볼트 종축(3a)에 대해 평행하게] 연장되며, 누름 스프링(22)의 두 레그(22b)를 서로 연결한다. 중앙 섹션(22c)에 대향하여 위치하는 두 레그(22b)의 단부 상에서 맞물림 스프링(22)은 각각 하나의 자유 단부(22a)를 가지며, 이들 두 자유 단부 중 하나는 실렉터 레버(4)의 두 레그 중 제1 레그에 걸려 있고, 다른 하나는 실렉터 레버의 두 레그 중 제2 레그에 걸려 있다. 따라서, 누름 스프링(22)은 실렉터 레버(4)의 두 레그를 둘러싼다. 이런 구조적 형성의 경우, 멈춤쇠(2)에 작용하는 누름 스프링(22)의 힘은, 누름 스프링(22)의 중앙 섹션(22c)이 강제 끼워 맞춤 방식으로 멈춤쇠(2)에 작용할 때 비로소 멈춤쇠(2)와 파킹 로크 기어(1) 간의 접촉을 저지한다. 따라서 누름 스프링(22)의 중앙 섹션(22c)은 멈춤쇠(2)를 위한 정지부를 형성한다.
그 결과로서, 파킹 로크의 맞물림은 맞물림 스프링의 스프링 힘에 의해 수행되는 반면, 파킹 로크의 맞물림 해제는 액추에이터(10)의 제어를 위해 필요한 유압 공급 및 전기 공급이 제공되는 한, 실질적으로 제1 피스톤(11)에 인가되는 액추에이터(10)의 유압력에 의해 맞물림 스프링의 스프링 힘에 대항하여 수행된다.
이미 암시한 것처럼, 본원의 파킹 로크는 도면부호 "15"로 표시된 비상 잠금 해제 장치도 포함하며, 이 비상 잠금 해제 장치에 의해 파킹 로크는 액추에이터(10)의 유압 및/또는 전기 제어의 고장 시, 상태(P_ein)로부터 상태(P_aus)로 기계적으로 전환될 수 있다. 이를 위해, 비상 잠금 해제 장치(15)는 실렉터 레버(4)와 기계적으로 작동 연결될 수 있다. 여기에 도시된 실시예에서, 비상 잠금 해제 장치(15)는 자동 변속기의 변속기 하우징(20)의 외부에 배치된 외부 레버(16)와, 변속기 하우징(20)의 내부 챔버 내에 배치되어 상기 외부 레버(17)와 회전 고정 방식으로 연결된 내부 레버(17)를 포함한다. 내부 레버(17)는, 비상 잠금 해제 장치(15)가 작동하는 경우 직접 실렉터 레버(4)의 레그(4b)에 기계적으로 작용하는 레그(17a)를 가지며, 그럼으로써 실렉터 레버(4)가 자신의 회전축(3a) 상에서 파킹 로크의 맞물림 해제를 위해 제공된 회전 방향으로 회전된다.
여기에 도시된 본 발명의 제1 실시예에서 중요한 점은, 액추에이터(10)가 자신의 제1 피스톤(11)을 위해 쌍안정 로킹 장치(13)를 포함하고, 이 로킹 장치는, 액추에이터 하우징(14)의 내부에, 이 경우 예시로서 제1 피스톤(11)의 내부에서 중심에, 배치되며, 전자석(13a)에 전류가 공급되지 않으면, 로킹 장치(13)가 파킹 로크의 맞물림 상태(P_ein)에 할당된 피스톤 위치에, 또는 파킹 로크의 맞물림 해제 상태(P_aus)에 할당된 피스톤 위치에 제1 피스톤(11)을 축 방향 운동이 방지되도록 기계적으로 로킹시키는 방식으로, 액추에이터 하우징(14) 상에 배치된 전자석(13a)에 의해 전자기적으로 작동될 수 있다는 점이다. 제1 피스톤(11)의 각각의 피스톤 위치에서의 로킹 상태를 해제하기 위해서는 전자석(13a)에 전류를 공급하기만 하면 된다.
2개의 피스톤(11, 12)을 구비한 액추에이터(10)의 특수한 형성은, 비상 잠금 해제 장치(15)가 작동되는 경우, 액추에이터(10)의 제1 피스톤(11)은 파킹 로크의 맞물림 상태(P_ein)에 상응하는 자신의 피스톤 위치에서 벗어나지 않게 하면서, 액추에이터(10)의 제2 피스톤(12)이 실렉터 레버(4)에 의해 축 방향으로 변위될 수 있게 하고, 이는 하기에서 파킹 로크의 맞물림 및 맞물림 해제 시의 기능 시퀀스를 토대로 더 상세하게 설명된다.
액추에이터(10)의 본 발명에 따른 구성은, 파킹 로크가 맞물려 있는 상태(P_ein)에서 출발하여, 자동 변속기의 표준 모드에서 파킹 로크의 맞물림 해제 시 액추에이터(10)의 유압 및 전기 공급이 보장되는 조건에서, 하기 기능 시퀀스를 요구한다. 즉, 초기 상태(P_ein)에서, 제어 하우징(14)의 외부면 및 제1 피스톤(11)의 단부면에 의해 형성되는 압력 챔버(14a)가 제어 장치 측에서 배기된다. 액추에이터(10)의 두 피스톤(11 및 12)은, 도 2에 도시된 것처럼, 전자석(13a)으로 향해 있는 자신들의 제1 최종 위치에 있으며, 제1 피스톤(11)은 로킹 장치(13)에 의해 기계적으로 고정되어 있다. 로킹 장치(13)의 전자석(13a)은 무전류 상태이다. 로킹 콘(6)은, 가이드 플레이트(8)와 멈춤쇠(2) 사이에 끼임 고정되는 로킹 위치에 있다. 시프트 위치(P_ein)에서 출발하여 파킹 로크의 맞물림이 해제될 수 있도록 하기 위해, 우선 전자석(13a)에 전류가 공급되고, 그 결과, 로킹 장치(13)는 앞서 자신에 의해 차단된 제1 피스톤(11)을 차단 해제한다. 이와 거의 동시에, 앞서 무압 상태였던 액추에이터(10)의 압력 챔버(14a)에 압력이 가해지고, 그 결과, 제1 피스톤(11)은 자신에 작용하는 압력에 의해 맞물림 스프링(9)의 스프링 힘에 대항하여 축 방향으로 압력 챔버의 반대 방향으로 움직이고, 이때 사전 정의된 제2 최종 위치에 도달할 때까지 제2 피스톤(12)을 종동시킨다. 제2 피스톤(12)의 축 방향 운동은 다시, 피스톤 로드(12a) 내에 삽입된 핀(12b)과 실렉터 레버(4)의 드라이버(4a)를 통해 파킹 로크의 맞물림 해제를 위해 제공된 회전 방향으로 자신의 회전축(3a)을 중심으로 하는 실렉터 레버(4)의 회전 운동으로 전환된다. 실렉터 레버(4)의 이러한 회전 운동은 연결 로드(5)를 통해 로킹 콘(6)으로 전달되며, 그럼으로써 로킹 콘(6)은 자신의 로킹 위치로부터 기계적으로 인출되고, 그 결과 멈춤쇠(2)는 자신에 작용하는 힘 벡터에 기인하여 회동되며, 이때 멈춤쇠 톱니(2a)는 파킹 로크 기어(1)의 로킹 치합부의 톱니 홈(1a) 바깥쪽으로 회동된다. 파킹 로크는 이제 상태 "P_aus"에 위치되고, 요컨대 모든 관여 부품은 이제 도 3에 도시된 위치에 놓인다. 이런 상태에서, 이제 전자석(13b)은 다시 무전류 상태로 스위칭되며, 그럼으로써 로킹 장치(13)는, 전자석(13a)으로부터 먼 쪽을 향하는 제1 피스톤의 제2 최종 위치에서 제1 피스톤(11)을 기계적으로 고정시킨다. 제1 피스톤(11)의 이러한 기계적 로킹은 파킹 로크의 의도하지 않은 맞물림을 방지하도록 파킹 로크 시스템을 고정하며, 이는 예컨대 압력 레벨이 상황에 따라 불충분한 경우, 또는 액추에이터(10)의 압력 챔버(14a)로 향하는 압력 공급부 내에 유압 결함이 있는 경우에 가능할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 액추에이터(10)의 구성은, 파킹 로크가 맞물림 해제되어 있는 상태(P_aus)에서 출발하여, 자동 변속기의 표준 모드에서 액추에이터(10)의 유압 및 전기 공급이 보장되는 조건에서 하기 기능 시퀀스를 요구한다. 즉, 초기 상태(P_aus)에서, 제1 피스톤(11)에 작용하는 액추에이터(10)의 압력 챔버(14a)에 압력이 가해진다. 액추에이터(10)의 두 피스톤(11, 12)은, 도 3에 도시된 것처럼 전자석(13a)으로부터 먼 쪽을 향하는 자신들의 각각의 제2 최종 위치에 있고, 제1 피스톤(11)은 로킹 장치(13)에 의해 기계적으로 고정되어 있다. 로킹 장치(13)의 전자석(13a)은 무전류 상태이다. 시프트 위치(P_aus)에서 출발하여 파킹 로크가 맞물릴 수 있도록 하기 위해, 우선 전자석(13a)에 전류가 공급되고, 그 결과 로킹 장치(13)는 앞서 자신에 의해 차단된 제1 피스톤(11)을 차단 해제한다. 이와 거의 동시에, 앞서 압력이 가해진 액추에이터(10)의 압력 챔버(14a)는 제어 장치 측에서 배기되며, 그 결과 제2 피스톤(12)은 맞물림 스프링(9)의 스프링 힘에 의해 축 방향으로 제1 피스톤(11)을 향해 움직인다. 이러한 제2 피스톤(12)의 축 방향 운동은 한편으로 기계적으로 제1 피스톤(11)으로 전달되고, 그 결과 제1 피스톤은 축 방향으로 전자석(13a)을 향해 있는 자신의 제1 최종 위치로 밀려 이동된다. 다른 한편으로, 제2 피스톤(12)의 축 방향 운동은 피스톤 로드(12a) 내에 삽입된 핀(12b)과 실렉터 레버(4)의 드라이버(4a)를 통해, 파킹 로크의 맞물림을 위해 제공된 회전 방향으로 자신의 회전축(3a)을 중심으로 하는 실렉터 레버(4)의 회전 운동으로 전환된다. 실렉터 레버(4)의 이러한 회전 운동은 다시금 연결 로드(5)를 통해 로킹 콘(6)으로, 그리고 로킹 콘(6)을 통해 멈춤쇠(2)로 전달되며, 그 결과 멈춤쇠 톱니(2a)가 파킹 로크 기어(1)의 로킹 치합부의 톱니 홈(1a)에 도달하고, 파킹 로크 기어(1)의 너무 많은 회전수로 인해 로킹 치합부의 외경부로부터 다시 튕겨나가지 않는다면, 멈춤쇠 톱니(2a)가 상기 톱니 홈(1a) 내에 형상 결합 방식으로 맞물림으로써 파킹 로크 기어(1)를 고정한다. 파킹 로크는 이제 상태(P_ein)에 위치하며, 요컨대 모든 관여 부품은 이제 다시 도 2에 도시된 위치에 놓인다. 이 상태(P_ein)에서, 이제 전자석(13b)은 다시 무전류 상태로 스위칭되며, 그럼으로써 로킹 장치(13)는 전자석(13a)을 향해 있는 제1 피스톤의 최종 위치에서 제1 피스톤(11)을 기계적으로 고정시킨다.
파킹 로크가 맞물림 해제되어 있는 상태(P_aus)에서 액추에이터(10)의 제어의 고장은 문제가 되지 않는데, 그 이유는 제1 피스톤(11)이 여전히 기계적으로 고정되어 있어서 파킹 로크가 자신의 시프트 위치를 자동으로 변경할 수 없고, 그래서 자동 변속기는 변함없이 운전자에게 공지된 시프트 위치(P_aus)에 잔존하며, 자동 변속기가 장착된 자동차도 변함없이 가동될 수 있기 때문이다.
파킹 로크가 맞물려 있는 상태(P_ein)에서 액추에이터(10)의 제어의 고장 시, 본 발명에 따른 파킹 로크를 구비한 자동 변속기가 장착되어 있는 자동차의 운전자는, 액추에이터(10) 없이도 파킹 로크를 맞물림 해제할 수 있도록 하기 위해 비상 잠금 해제 장치(15)를 사용할 수 있다. 초기 상태(P_ein)에서는 관여 부품들이 도 2에 도시된 것처럼 각자의 위치에 있다. 비상 잠금 해제 장치(15)의 작동은 서로에 회전 고정 방식으로 연결된, 비상 잠금 해제 장치(15)의 레버들(16 및 17)의 회동을 개시한다. 상기 회동 시, 내부 레버(17)의 레그(17a)가 실렉터 레버의 레그(4b)로 밀착되며, 그 결과 실렉터 레버(4)는 자신의 회전축(3a)을 중심으로 파킹 로크를 맞물림 해제하기 위해 제공된 자신의 회전 방향으로 회전되며, 이때 표준 모드에서처럼 연결 로드(5)를 통해 로킹 콘(6)을 그의 로킹 위치로부터 빼내어 파킹 로크의 맞물림을 해제한다. 실렉터 레버(4)가 자신의 드라이버(4a) 및 핀(12b)을 통해 액추에이터(10)의 제2 피스톤(12)의 피스톤 로드(12a)와도 기계적으로 연결되어 있기 때문에, 비상 잠금 해제 장치(15)의 작동은 제2 피스톤(12)을 그의 제2 최종 위치까지 축 방향으로 변위시킨다. 그에 반해, 액추에이터(10)의 제1 피스톤(11)은 축 방향 운동이 저지되도록 기계적으로 차단되어 자신의 제1 최종 위치에 유지된다. 파킹 로크는 이제 파킹 로크가 비상 잠금 해제 장치(15)의 작동을 통해 "비상 잠금 해제된" 상태(P_aus_not)에 놓이며, 요컨대 모든 관여 부품이 도 4에 도시된 위치에 놓인다.
이제 비상 잠금 해제 장치(15)의 작동이 종료되면, 서로 회전 고정 방식으로 연결된, 비상 잠금 해제 장치(15)의 레버들(16 및 17)은 여기에 예시로 제공된 토션 스프링(19)의 복원력으로 인해 다시 자신들의 초기 위치로 회동되며, 그 결과 이제 맞물림 스프링(9)의 스프링 힘이 파킹 로크의 맞물림을 개시한다.
변속기의 표준 모드에서, 즉, 액추에이터(10)가 완전하게 작동 가능한 상태에서, 실렉터 레버(4)의 "정규" 회동은 비상 잠금 해제 장치(15)의 내부 레버(17) 및 외부 레버(16)에 어떠한 작용도 하지 않는다.
하기에서는 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 파킹 로크의 제1 실시예에 제공되어 있는 비상 잠금 해제 장치(15)의 예시적인 베어링 컨셉이 더 상세하게 기술된다. 도 5에는, 비상 잠금 해제 장치(15)의 외부 레버(16) 및 내부 레버(17)가 도 1 내지 도 4에 따라 배치되어 있는 변속기 하우징(20)의 영역에서의 개략적 부분 단면도가 도시되어 있다. 여기서는, 외부 레버(16)와 내부 레버(17)가 변속기 하우징(20)의 하우징 벽부를 관통하는 볼트(18)를 통해 서로 회전 고정 방식으로 연결되어 있으며, 내부에 파킹 로크 기어(1), 멈춤쇠(2), 실렉터 레버(4), 액추에이터(10) 및 내부 레버(17)가 배치되어 있는 변속기 하우징 내부 챔버는 도 5에서 하우징 벽부의 우측에 위치한다. 그에 상응하게, 외부 레버(16)를 구비한 외부 챔버는 도 5에서 하우징 벽부의 좌측에 위치한다. 상응하는 하우징 보어는 도면부호 "20a"로 표시되어 있다. 변속기 하우징(20)의 상기 관통 위치는 볼트(18)를 동심으로 에워싸는 밀봉 링(21)에 의해 밀폐된다.
하우징 보어(20a) 내에서의 볼트(18)의 축 방향 고정을 위해, 예컨대 리테이닝 링(18a)이 제공되며, 이 리테이닝 링은 볼트(18)의 대응하는 외부 그루브뿐만 아니라 하우징 보어(20a)의 대응하는 내부 그루브 내에도 맞물리며, 이를 위해 예컨대 스냅 링의 유형으로 형성된다. 볼트(18) 상에서의 외부 레버(16)의 고정을 위해 예컨대 강제 끼워 맞춤식 연결부, 여기서는 예시로서 압착 연결부가 제공된다. 볼트(18) 상에서의 내부 레버(17)의 고정을 위해 예컨대 볼트(18)의 편평부(18b) 상에 형상 결합식 연결부가 제공되며, 이 연결부는 와셔(washer)(18d)의 사용 하에 나사(18c)를 통해 축 방향으로 고정된다. 비상 잠금 해제 장치(15)가 실렉터 레버(4)의 위치에 영향을 미치지 않는 정의된 초기 위치에서 내부 레버(17) 및 외부 레버(16)의 조정을 위해, 비상 잠금 해제 장치(15)의 토션 스프링(19)이 이에 적합한 방식으로 내부 레버(17)와 변속기 하우징(20) 사이에 고정되며, 그럼으로써 토션 스프링(19)은, 이미 언급한 것처럼, 비상 잠금 해제 장치(15)의 작동에 이어서도 내부 레버(17) 및 외부 레버(16)의 상기 초기 위치로의 복귀를 담당한다.
하기에서는 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 파킹 로크의 제2 구현예를 더 상세하게 기술한다. 도 6의 개략적 단면도에는, 다시 멈춤쇠(2)가 파킹 로크 기어(1)를 회전 방지되도록 차단하는 시프트 위치(P_ein)에 있는 파킹 로크가 도시되어 있다. 도 2와 도 6을 비교해보면, 도 6에 도시된 파킹 로크는 오직 액추에이터(10)의 제2 피스톤(12)의 구조적인 구성에서만 도 2에 도시된 파킹 로크와 구분된다는 점을 쉽게 알 수 있다. 그러므로 반복 설명을 피하기 위해, 도 6의 후술하는 내용은 상기 차이점으로만 제한될 수 있다.
본 발명에 따른 파킹 로크의 도 6에 도시된 제2 구현예에서, 액추에이터(10)의 제2 피스톤(12)은, 실렉터 레버(4)의 드라이버(4a)가 맞물리게 되는 리세스(12c)를 포함한다. 이런 맞물림을 가능하게 하기 위해, 제어 하우징(14)은, 반경 방향으로 볼 때 드라이버(4a)에 의해 관통되는 충분히 큰 리세스(14b)를 구비한다. 제2 피스톤(12)에 작용하는 드라이버(4a)의 외부 윤곽부의 기하구조는, 압력 챔버(14a) 내의 압력 소멸을 통해 사전 정의되는 운동 프로파일을 갖는 제2 피스톤(12)의 축 방향 운동 시, 자신의 회전축(3a)을 중심으로 하는 실렉터 레버의 회전 운동의 속도 프로파일을 정의한다. 제2 피스톤(12)은, 제1 피스톤(11)으로부터 먼 쪽을 향하는 자신의 단부에 센터링 견부(12d)를 가지며, 이 센터링 견부는 맞물림 스프링(9)의 센터링을 위해 이용되고, 그로 인해 맞물림 스프링(9)에 의해 동심으로 에워싸인다.
또 다른 구성 상세도로서, 도 6에서는, 액추에이터 하우징(14)의 외측에 정지면(14c)이 배치되며, 비상 잠금 해제 장치(15)가 작동되지 않을 때, 비상 잠금 해제 장치(15)의 내부 레버(17)의 레그(17a)가 상기 정지면에 지지될 수 있다. 이는 제어 하우징의 구조 간소화를 가능하게 한다.
하기에서는 도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 파킹 로크의 제3 구현예를 더 상세하게 기술한다. 도 7의 개략적 단면도에는, 멈춤쇠(2)가 파킹 로크 기어(1)를 회전 방지되도록 차단하는 시프트 위치(P_ein)에 있는 파킹 로크가 도시되어 있다. 도 2와 도 7을 비교해보면, 도 7에 도시된 파킹 로크는 오직 실렉터 레버(4)가 파킹 로크의 비상 맞물림 해제를 위해 비상 잠금 해제 장치(15)의 내부 레버(17)에 의해 작동될 수 있는 방법과 관련해서만 도 2에 도시된 파킹 로크와 구분되는 점을 쉽게 알 수 있다. 그러므로 반복 설명을 피하기 위해, 도 7의 후술하는 내용은 상기 차이점으로 제한될 수 있다.
본 발명에 따른 파킹 로크의 도 7에 도시된 제3 구현예에서, 비상 잠금 해제 장치(15)의 내부 레버(17)의 레그(17a)는 실렉터 레버(10)의 작동을 위해 제공된 액추에이터(10)의 제2 피스톤(12)의 피스톤 로드(12a)를 통해 실렉터 레버(4)와 작동 연결될 수 있다. 이를 위해, 피스톤 로드(12a)는 특수한 맞물림 섹션(12e)을 가지며, 이 맞물림 섹션의, 제1 피스톤(11)을 향하는 측에 핀(12b)이 삽입되고, 이 핀을 통해 제2 피스톤(12)의 축 방향 운동이 실렉터 레버(4)의 드라이버(4a)로 전달된다. 맞물림 섹션(12e)의, 제1 피스톤(11)으로부터 먼 쪽을 향하는 측은, 내부 레버(17)의 레그(17a)가 맞물림 섹션(12e) 내로 밀어 넣어지고, 비상 잠금 해제 장치(15)의 작동 시에는 맞물림 스프링의 스프링 힘의 반대 방향으로 지향되는 인장력(F)을 피스톤 로드(12a)로 가하는 방식으로 형성된다. 도 7에서, 내부 레버(17)는, 비상 잠금 해제 장치(15)가 작동되지 않는 자신의 초기 위치에 놓여 있다. 비상 잠금 해제 장치(15)가 표준 모드에서 제2 피스톤(12)의 축 방향 운동에 어떠한 영향도 미치지 않도록 하기 위해, 축 방향으로 실렉터 레버(4)의 드라이버(4a)와 내부 레버(17)의 레그(17a) 사이에 소정의 간극(12f)이 제공된다.
하기에서는 도 8a 내지 도 8d를 참조하여, 본 발명에 따른 파킹 로크를 위한 비상 잠금 해제 장치의 한 대안적 실시예가 더 상세하게 기술된다. 도 8a에는 상기 대안적인 비상 잠금 해제 장치가 사시도로 도시되어 있고, 도 8b에는 단면도로 도시되어 있다. 도 8c에는, 수동으로 개시된 파킹 로크 비상 맞물림 해제의 시작 시 "파킹 로크 맞물림"의 시프트 위치에 있는 상기 대안의 비상 잠금 해제 장치의 측면도가 도시되어 있다. 도 8d에는 마지막으로, "파킹 로크 비상 맞물림 해제"의 시프트 위치, 다시 말해 파킹 로크가 비상 잠금 해제 장치의 수동 작동을 통해 맞물림 해제된 시프트 위치에 있는 상기 대안의 비상 잠금 해제 장치의 측면도가 도시되어 있다.
도 8a 및 8b에서 쉽게 알 수 있듯이, 비상 잠금 해제 장치(15)와 상호 작용하는 실렉터 레버(4)의 레그(4b)의 측면에 핀(4c)이 배치되며, 이 핀은 레그(4b)와 고정 연결되고 실렉터 레버 회전축(3a)에 대해 축 평행으로 연장된다. 비상 잠금 해제 장치(15)의 내부 레버(17)는 자신의 레그(17a)의 상부면에 아치형 윤곽부(17b)를 가지며, 이 윤곽부는 비상 잠금 해제 장치(17)의 작동 시, 수동으로 개시된, 실렉터 레버 회전축(3a)을 중심으로 하는 실렉터 레버(4)의 회전 동안 핀(4c)이 상기 윤곽부(17b)를 따라서 활주하는 방식으로, 핀(4c)에 강제 끼워 맞춤 방식으로 작용하며, 이는 도 8c 및 8d에 명료하게 도시되어 있다. 이 경우, 파킹 로크의 비상 맞물림 해제 시 힘 비율은, 레버 아암(r1)이 실렉터 레버 회전축(3a)과 핀(4c)의 종축 간의 축간 간격으로서 정의되고, 레버 아암(r2)은 실렉터 레버 회전축(3a)과 비상 잠금 해제 장치(15)의 볼트(18)의 종축 간의 축간 간격으로서 정의되는 레버 아암 비율(r1/r2)로부터 도출된다. 논리적으로는, 레버 아암(r1)은 일정한 반면, 레버 아암(r2)은 비상 잠금 해제 장치(15)의 작동 시 실렉터 레버 회전 운동의 시간에 따른 거동에서 시프트 위치(P_ein)에서 출발하여 시프트 위치(P_aus_not)에 도달할 때까지 감소한다.
상기 구조 형성의 바람직한 효과는, 내부 레버(17)의 작동력이 일정할 때, 파킹 로크 비상 맞물림 해제 과정이 진행됨에 따라 실제로 연결 로드(5)로 전달되는 힘이 증가하고, 그럼으로써 파킹 로크 맞물림 해제 과정의 진행 중에 파킹 로크 맞물림 방향으로 연결 로드(5)에 작용하는 맞물림 스프링(9)의 압착에 의해 필연적으로 생성되는 반력의, 파킹 로크 맞물림 해제 과정의 진행 시마다 발생하는 증가를 보상한다는 점이다. 이는 도 8c 및 8d에서, 파킹 로크 액추에이터(10)의 제2 피스톤(12)으로 전달되는 (파킹 로크 비상 맞물림 해제의 시작 시의) 작동력(F1) 및 (파킹 로크 비상 맞물림 해제의 종료 시의) 작동력(F2)을 통해 명시되어 있다.
1: 파킹 로크 기어
1a: 파킹 로크 기어의 로킹 치합부의 톱니 홈
2: 멈춤쇠
2a: 멈춤쇠의 멈춤쇠 톱니
3: 멈춤쇠 볼트
3a: 멈춤쇠 볼트 종축; 멈춤쇠 회동축; 실렉터 레버 회전축
4: 실렉터 레버
4a: 실렉터 레버의 드라이버
4b: 실렉터 레버의 레그
4c: 핀
5: 연결 로드
6: 로킹 부재; 로킹 콘
7: 스프링 부재
8: 가이드 플레이트
9: 맞물림 스프링, 압축 스프링
10: 액추에이터
11: 액추에이터의 제1 피스톤
12: 액추에이터의 제2 피스톤
12a: 제2 피스톤의 피스톤 로드
12b: 핀
12c: 제2 피스톤 내의 리세스
12d: 제2 피스톤의 센터링 섹션
12e: 제2 피스톤의 피스톤 로드의 맞물림 섹션
12f: 제2 피스톤의 피스톤 로드의 간극
13: 로킹 장치
13a: 로킹 장치의 전자석
14: 액추에이터의 제어 하우징
14a: 제어 하우징 내 압력 챔버
14b: 제어 하우징 내 리세스
14c: 제어 하우징의 정지면
15: 비상 잠금 해제 장치
16: 비상 잠금 해제 장치의 외부 레버
17: 비상 잠금 해제 장치의 내부 레버
17a: 내부 레버의 레그
17b: 내부 레버의 아치형 윤곽부
18: 비상 잠금 해제 장치의 볼트
18a: 볼트의 리테이닝 링
18b: 볼트의 편평부
18c: 볼트의 나사
18d: 와셔
19: 비상 잠금 해제 장치의 토션 스프링
20: 변속기 하우징
20a: 하우징 보어
21: 밀봉 링
22: 누름 스프링
22a: 누름 스프링의 자유 단부
22b: 누름 스프링의 레그
22c: 누름 스프링의 중앙 섹션
P_aus: 파킹 로크의 맞물림 해제 상태
P_aus_not: 비상 잠금 해제 장치의 작동 후 파킹 로크의 맞물림 해제 상태
P_ein: 파킹 로크의 맞물림 상태
F: 파킹 로크의 비상 맞물림 해제 시 인장력
F1: 파킹 로크의 비상 맞물림 해제 시작 시 작동력
F2: 파킹 로크의 비상 맞물림 해제 종료 시 작동력

Claims (14)

  1. 자동차의 자동 변속기용 파킹 로크로서,
    Figure 112023061135735-pct00001
    톱니 홈들(1a)을 가진 로킹 치합부를 구비하고 변속기 샤프트와 회전 고정 방식으로 연결된 파킹 로크 기어(1)와;
    멈춤쇠 볼트(3) 상에 회동 가능하게 장착되고, 파킹 로크의 맞물림 상태(P_ein)에서 파킹 로크 기어(1)의 로킹 치합부의 톱니 홈(1a) 내에 맞물려서 파킹 로크 기어(1) 및 변속기 샤프트의 회전을 차단하는 멈춤쇠 톱니(2a)를 가진 멈춤쇠(2)와;
    파킹 로크의 시프트 위치(P_ein, P_aus)의 기설정을 위해 실렉터 레버 회전축(3a)을 중심으로 회전될 수 있는 실렉터 레버(4)와;
    파킹 로크 맞물림 해제 방향의 반대 방향으로 스프링 하중을 받는 로킹 부재(6)를 구비한 연결 로드(5)로서, 상기 로킹 부재는 파킹 로크의 맞물림 시 파킹 로크 기어(1)의 로킹 치합부의 톱니 홈(1a) 내로 멈춤쇠(2)의 멈춤쇠 톱니(2a)가 맞물리게 하고, 파킹 로크의 맞물림 상태(P_ein)에서 파킹 로크 기어(1)의 로킹 치합부의 톱니 홈(1a)으로부터 멈춤쇠(2)의 멈춤쇠 톱니(2a)가 밀려나오지 않도록 하며, 로킹 부재(6)로부터 먼 쪽을 향하는 연결 로드(5)의 단부가 실렉터 레버(4)와 관절식으로 연결되어 있는, 연결 로드(5)와;
    파킹 로크 맞물림 방향으로 실렉터 레버(4)에 자신의 스프링 힘을 가하는 맞물림 스프링(9)과;
    파킹 로크 맞물림 해제 방향으로 실렉터 레버(4)에 자신의 압력을 가하는 유압 작동식 액추에이터(10);를 포함하는, 자동차의 자동 변속기용 파킹 로크에 있어서,
    파킹 로크가 수동으로 맞물림 해제될 수 있도록, 실렉터 레버(4)와 기계적으로 작동 연결될 수 있는 비상 잠금 해제 장치(15)가 제공되고,
    액추에이터(10)는, 액추에이터 하우징(14) 내에서 동일한 종축 상에 축 방향으로 변위 가능하게 배치된 2개의 피스톤(11, 12)과, 액추에이터 하우징(14) 내에 배치되어 전자석(13a)에 의해 작동될 수 있는 하나의 로킹 장치(13)를 포함하며, 이 경우,
    제1 피스톤(11)은 파킹 로크의 맞물림 해제를 위해 유압식으로 가압될 수 있고, 압력 인가 시 맞물림 스프링(9)의 스프링 힘에 대항하여 제2 피스톤(12)을 축 방향으로 변위시키며,
    제2 피스톤(12)은, 제2 피스톤(12)의 축 방향 운동이 실렉터 레버 회전축(3a)을 중심으로 하는 실렉터 레버(4)의 회전을 야기하고, 실렉터 레버 회전축(3a)을 중심으로 하는 실렉터 레버(4)의 회전이 제2 피스톤(12)의 축 방향 운동을 야기하도록 실렉터 레버(4)와 기계적으로 연결되며,
    로킹 장치(13)는, 로킹 장치(13)에 작용하는 전자석(13a)에 전류가 공급되지 않으면, 파킹 로크의 맞물림 상태(P_ein)에 할당된 피스톤 위치에서, 또는 파킹 로크의 맞물림 해제 상태(P_aus)에 할당된 피스톤 위치에서 제1 피스톤(11)을 기계적으로 고정하고,
    각각의 피스톤 위치에서 로킹 해제를 위해서는 전자석(13a)에 전류가 공급되기만 하면 됨으로써,
    비상 잠금 해제 장치(15)가 작동되는 경우, 제1 피스톤(11)이 파킹 로크의 맞물림 상태(P_ein)에 상응하는 로킹된 피스톤 위치에서 벗어나지 않으면서, 제2 피스톤(12)이 실렉터 레버(4)에 의해 축 방향으로 변위될 수 있게 되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 파킹 로크.
  2. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 피스톤(11, 12)은 종축의 방향으로 볼 때 서로 연이어 배치되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 파킹 로크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 맞물림 스프링(9)은, 축 방향으로 제2 피스톤(12)과 액추에이터 하우징(14) 사이에 클램핑되고, 이 경우 축 방향으로 관찰할 때 제2 피스톤(12)의 피스톤 로드(12a)를 완전히 또는 부분적으로 동심으로 에워싸는 압축 스프링으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 파킹 로크.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 파킹 로크는 변속기 하우징에 고정된 가이드 장치를 포함하며, 상기 가이드 장치는, 파킹 로크의 맞물림 및 맞물림 해제 시 멈춤쇠(2)의 수직력에 대항하여 로킹 장치(6)가 지지되는 가이드 플레이트(8)로서 또는 가이드 슬리브로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 파킹 로크.
  5. 제4항에 있어서, 상기 가이드 장치는 액추에이터 하우징(14) 상에 고정되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 파킹 로크.
  6. 제4항에 있어서, 상기 가이드 장치는 액추에이터 하우징의 통합 구성부품인 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 파킹 로크.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 비상 잠금 해제 장치(15)의 작동 시 자동 변속기의 변속기 하우징(20)의 내부에 배치된, 비상 잠금 해제 장치(15)의 내부 레버(17)가 직접 실렉터 레버(4)에 기계적으로 작용하는 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 파킹 로크.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 비상 잠금 해제 장치(15)의 작동 시 자동 변속기의 변속기 하우징(20)의 내부에 배치된, 비상 잠금 해제 장치(15)의 내부 레버(17)가 직접 제2 피스톤(12)의 피스톤 로드(12a)에 기계적으로 작용함으로써, 내부 레버(17)는 피스톤 로드(12a)를 통해 실렉터 레버(4)에 작용하게 되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 파킹 로크.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 실렉터 레버(4)가 멈춤쇠 볼트(3) 상에 회전 가능하게 장착됨으로써, 멈춤쇠 볼트 종축(3a), 멈춤쇠 회동축 및 실렉터 레버 회전축이 동일한 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 파킹 로크.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 실렉터 레버(4) 상에 관절식으로 고정된 연결 로드(5)는, 연결 로드(5)의 운동 평면이 멈춤쇠(2), 실렉터 레버(4) 및 피스톤 로드(12a)의 운동 평면에 대해 실질적으로 평행하게 배치되도록, 멈춤쇠(2)의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 파킹 로크.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 실렉터 레버(4)는 각각 하나의 원형 보어를 구비한 2개의 레그를 포함하며, 상기 보어들은 서로 동축으로 배치되어 멈춤쇠 볼트(3) 상에서의 실렉터 레버(4)의 지지를 위해 이용되며, 멈춤쇠(2)는 상기 두 레그 사이에 장착되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 파킹 로크.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 실렉터 레버(4) 상에 누름 스프링(22)이 고정되거나 걸려 있고, 상기 누름 스프링은 파킹 로크의 맞물림 해제 상태(P_aus)에서 파킹 로크 기어(1)에 멈춤쇠(2)가 접촉되지 않게 하는 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 파킹 로크.
  13. 제12항에 있어서, 누름 스프링(22)의 힘 전달 섹션(22a, 22c)은, 실렉터 레버(4)가 파킹 로크의 맞물림 상태(P_ein)에서의 위치에서 출발하여, 파킹 로크의 맞물림 해제 상태(P_aus)에서의 위치의 방향으로 사전 정의된 각도만큼 회전될 때에만, 멈춤쇠(2)와 강제 끼워 맞춤 방식으로 접촉함으로써, 누름 스프링(22)의 상기 힘 전달 섹션(22a, 22c)이 강제 끼워 맞춤 방식으로 멈춤쇠(2)에 작용할 때 비로소 멈춤쇠(2)에 작용하는 누름 스프링(22)의 힘이 멈춤쇠(2)와 파킹 로크 기어(1) 간의 접촉을 저지하게 되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 파킹 로크.
  14. 제12항에 있어서, 누름 스프링(22)은, 실렉터 레버(4)가 파킹 로크의 맞물림 상태(P_ein)에서의 위치에 있을 때, 누름 스프링의 힘 전달 섹션(22a, 22c)이 이미 멈춤쇠(2)와 강제 끼워 맞춤 방식으로 접촉되어 있도록; 그리고 실렉터 레버(4)가 파킹 로크의 맞물림 상태(P_ein)에서의 위치에서 출발하여 파킹 로크의 맞물림 해제 상태(P_aus)에서의 위치의 방향으로 회전되면, 멈춤쇠(2)와 파킹 로크 기어(1) 간의 접촉이 확실하게 방지되도록, 멈춤쇠(2)에 작용하는 누름 스프링(22)의 힘이 증가하는 방식으로; 실렉터 레버(4) 상에서 예압되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 파킹 로크.
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