KR0154378B1 - 수동변속기 차량을 위한 자동변속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수동 변속기 차량을 위한 자동변속장치에 관한 것으로, 종래의 장치에서는 기어변속시에 클러치를 밟을 필요는 없으나 기어변속버튼(47)에 운전자가 원하는 변속기어 상태를 일일이 입력해야 하므로 수동변속장치에서 편의성이 크게 개선되지 못하였으며, 공기 공급장치와 같은 별도의 장치를 필요로 하므로 장치가 매우 복잡해져서 비용증가 및 중량증가의 문제가 있었으나, 본 발명에서는 수동변속기의 변속케이블과 선택케이블 각각의 중간에는 양측에 반대극성을 가진 영구자석이 축설된 샤프트를 각기 연결하고 상기 영구자석 양측부에는 엔진회전수등 노면 주행상태에 대한 입력신호에 대해 전자석 제어신호를 출력하는 제어기에 의해 동작하는 전자석이 각각 위치토록 하여 필요시에는 노면주행 조건에 따라 자동변속이 용이하게 이루어지도록 하였다.

Description

수동 변속기 차량을 위한 자동변속장치

제1도는 본 발명 장치에 대한 개략 설명도.

제2도는 종래 기술에 의한 자동변속 장치의 공압회로도.

제3도는 종래 기술에 의한 자동변속 장치의 공압공급 상태도.

제4도는 본 발명 장치의 요부를 확대 도시한 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

8 : 제어기 17 : 좌우선택가이드

18 : 1차전자석 19 : 선택케이블

20 : 변속레버 21 : 변속케이블

22 : 3차전자석 23 : 변속영구자석

24 : 4차전자석 25 : 변속링크

26 : 변속포크 27 : 선택포크

28 : 트랜스미션 29 : 2차전자석

30 : 선택영구자석 31,32 : 샤프트

33 : 변속포크축

본 발명은 수동 변속기 차량을 위한 자동변속장치에 관한 것으로, 특히 차량 주행중 운전자의 선택에 따라서 차량의 기어를 수동 또는 자동으로 변속시킬 수 있는 장치로서 차량 운행중 운전자의 편의를 제공하는 장치에 관한 것이다.

수동변속기 방식은 클러치를 밟은 상태에서 기어레버를 조작하여 변속하는 방식으로서, 운전자가 요구하는 변속상태로 신속히 변환시켜 줄 수 있는 장점이 있으나, 주행중 계속적으로 수동변속 조작해 주어야 하므로 번거로운 문제점이 있었다.

이에 따라 최근에는 유체 마찰에 의한 토크 컨버터 방식의 자동변속기 방식이 많이 사용되고 있는데, 이 방식은 주행도중 변속조작을 하지 않아도 되는 장점은 있으나, 운전자가 요구하는 변속상태로 신속한 변속이 이루어지기 힘들고 급가속 성능이 수동변속기 보다 떨어지므로 다이나믹(Dynamic)한 운전을 원하는 운전자를 만족시켜 주기가 어려웠으며 자동변속기의 가격이 고가이므로 경차에서는 보급이 어려운 문제점도 있었다.

이와같은 문제점이 일부 개량된 수동변속기의 공압을 이용한 자동변속 장치가 국내특허공고 제95-10098호에 공지되어 있는데, 그 구성은 제2도에 도시된 바와같이 변속기의 변속기 로드에 일단이 연결된 피스톤 로드(40)가 전후 왕복운동 및 좌우 회전운동을 할 수 있도록, 포트(a,b,c)를 개폐하는 3개의 솔레노이드밸브(41,42,43)가 설치된 공압실린더(44)와, 상기 공압실린더(44)의 피스톤 로드(40) 타단에 설치되는 돌기(45)와, 상기 돌기(45)의 위치를 감지하여 변속기의 변속상태를 감지하는 기어위치센서(46)와, 상기 변속기의 변속단수(1단∼5단후진)를 선택하는 기어변속버튼(47)과, 상기 기어위치센서(46)로부터 입력된 현재 기어위치상태와 상기 기어변속버튼(47)의 입력신호에 따라서 상기 공압실린더(44)의 포트(a,b,c)를 개폐하는 3개의 솔레노이드밸브(41,42,43)를 제어하여 공기압 서비스유닛(48)의 압축공기를 공압실린더(44)의 각각의 포트(a,b,c)로 공급/차단시키도록 제어하여 변속기의 변속단수(1단∼5단 후진)를 변환시키는 제어기(8')을 포함하여 이루어진다.

이와같이 구성되는 종래의 장치에서는 운전자가 기어변속버튼(47)을 조작하면 그 신호가 제어기(8')에 입력되고 제어기(8')는 기어위치센서(46)로부터 현재 기어위치를 입력받고 변속이 필요하다고 판단하면 제3도에서와 같이 솔레노이드밸브(41,42,43)를 제어함에 의해 공기압 서비스유닛(48)으로부터 공급되는 공기를 제어하고, 이에 따라 공압실린더(44)가 제어되도록 하여 운전자가 원하는 변속이 이루어지는 것이다.

그런데, 상기한 종래의 장치에서는 기어변속시에 클러치를 밟을 필요는 없으나 기어변속버튼(47)에 운전자가 원하는 변속기어 상태를 일일이 입력해야 하므로 수동변속장치에서 편의성이 크게 개선되지 못하였으며, 제어기(8') 또는 솔레노이드밸브(41,42,43)등에 문제가 생기면 일체 변속이 되지 않게 되는 심각한 문제가 있을 뿐만 아니라, 공기 공급장치와 같은 별도의 장치를 필요로 하므로 장치가 매우 복잡해져서 비용증가 및 중량증가의 문제가 있으며, 또한 상대적으로 많은 부품을 조립함으로써 발생되는 조립불량을 배제할 수 없는 문제점이 있었다.

이외에도 일본공개특허 평6-241301호에서 수동 또는 자동으로 시프트 모드를 절환할 수 있도록 하는 세미오토매틱 변속장치가 공지된 바 있으나, 여기에서도 변속기어를 시프트 하기 위한 수단으로서 에어탱크 및 에어공급레서 등과 같은 공압장치를 사용하고 있으므로, 장치가 매우 복잡해져서 비용이 증가하고 차량중량이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 운전자의 수동 및 자동 선택 의지에 따라 차량의 변속이 완전한 수동조작 상태에서 완전한 자동조작 상태로 용이하게 변환되면서, 그 구조가 비교적 간단하여 저렴한 비용으로 장착이 가능하도록 하는데에 목적이 있는 것이며, 그 해결 방안으로는 수동변속기의 변속케이블과 선택케이블 각각의 중간에는 양측에 반대극성을 가진 영구자석이 축설된 샤프트를 각기 연결하고, 상기 영구자석 양측부에는 엔진회전수등 노면 주행상태에 대한 입력신호에 대해 전자석 제어신호를 출력하는 제어기에 의해 동작하는 전자석이 각각 위치토록 하여, 필요시에는 노면주행 조건에 따라 자동변속이 용이하게 이루어지도록 하고 있다.

첨부도면에 의해 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명 장치에 대한 개략설명도로서 기어 및 링크에 대한 연결구조를 개략적으로 도시한 설명도이며 제4도는 본 발명 장치의 요부를 확대 도시한 사시도이다. 이상의 도면에서 보면 변속레버(20)와 트랜스미션(28)의 변속링크(25)가 변속케이블(21)에 의해 연결되고, 변속레버(20)의 좌우선택 가이드(17)는 선택케이블(19)에 의해 트랜스미션(28)의 선택포크(27)에 연결되는 수동변속기에 있어서;

상기 변속케이블(21)의 중간에는 N극과 S극이 측방으로 연결 부착된 변속영구자석(23)이 중앙부에 설치된 샤프트(31)가 위치하고, 상기 선택케이블(19)의 중간에는 N극과 S극이 측방으로 연결부착된 선택영구자석(30)이 중앙부에 설치되어진 샤프트(32)가 위치하며, 상기 변속영구자석(23)의 양측부에는 전자석 제어신호를 발하는 제어기(8)로부터 각각 연결된 4차 전자석(24)과 3차 전자석(22)이 위치하고, 상기 선택영구자석(30)의 양측부에는 상기 제어기(8)로부터 각각 연결된 2차 전자석(29)과 1차 전자석(18)이 위치하고 있다.

또한, 상기 제어기(8)는 입력신호로서 엔진RPM(1), 차속(2), 브레이크 신호(3), 악셀레이터신호(4), 변속단수신호(5), 클러치 상태신호(6) 및 수동/자동신호(7)가 입력되고, 상기 입력신호들에 의해 1차전자석 제어신호(9), 2차전자석 제어신호(10), 3차전자석 제어신호(11), 4차전자석 제어신호(12), 클러치 차단신호(13), 엔진회전수 저감신호(14)를 출력하도록 구성된다. 미설명부호 16은 변속레버 지지볼이다.

한편, 변속링크(25)에 의해 작동되는 변속포크(26)와, 선택포크(27)는 변속선택포크축(33)상에 변속기어(34)들과 함께 설치되며, 상기 변속기어(34)들은 브레이크 신호(3)5상에 설치된 변속기어(36)들과 선택적으로 결합될 수 있도록 위치하고 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명 장치는 다음과 같이 작동한다.

운전자가 수동변속 상태를 유지하다가 자동변속상태로 전환하기 위해 변속모드 전환스위치(미도시함)를 자동변속 상태로 조작하면 제어기(8)에 자동신호(7)가 입력되는데, 이때 제어기(8)는 차속신호(2) 변속단수신호(5) 엔진RPM신호(1) 브레이크 신호(3) 악셀레이터신호(4)에 의해 상향 변속이 필요하다고 생각되면 신속히 엔진RPM 저감신호(14)을 통해서 엔진RPM을 떨어뜨리고 클러치 차단신호(13)을 통해서 차량의 클러치를 자동 차단한다. 그러면 제어기(8)에서 엔진RPM(1) 차속(2) 변속단수신호(5) 클러치 상태(차단)(6)에 따라 1차전자석 제어신호(09)와 2차전자석 제어신호(10)를 통해 1차전자석(18)과 2차전자석(29)에 전류를 인가하는데, 제4도에 도시된 바와 같이 전류가 인가되면 앙페르의 오른나사 법칙에 따라 2차 전자석(29)의 내측과 1차 전자석(18)의 내측이 모두 N극이 되어지므로 선택영구자석(30)이 2차 전자석(29)과는 반발하고 1차 전자석(18)에 끌려가도록 함으로써 선택케이블(19)은 뒤로 당겨지고 그로인해 선택포크(27)가 작동되고 변속레일을 선택하게 된다. 이러한 상태에서 제어기(8)은 신속히 3차전자석 제어신호(11) 4차전자석 제어신호(12)를 출력하여 4차 전자석(24) 3차 전자석(22)에 전원을 인가하는데, 제4도에 도시된 바와같이 전류가 인가되면 앙페르의 오른나사 법칙에 따라 4차 전자석(24)의 내측과 3차 전자석(22)의 내측이 모두 N극이 되어 변속영구자석(23)이 4차 전자석(24)에 반발하고 3차 전자석(22)에 끌려가게 되므로, 변속영구자석(23)은 3차 전자석(22)에 달라붙고 그로인해 변속케이블(21)은 뒤로 당겨지게 되어서 변속링크(25)가 동작하게 되고 이와함께 변속포크(26)가 위로 잡아 당겨짐으로써 적합한 변속단수로 기어가 변속된다.

한편, 상황에 따라 제어기(8)에 의해 1차전자석 제어신호(9)와 2차전자석 제어신호(10)의 전류인가 방향이 바뀔수도 있는데, 이때 앙페르의 오른나사 법칙에 의해 1차 전자석(18)의 내측과 2차 전자석(29)의 내측이 모두 S극이 되므로, 선택영구자석(30)은 좌측으로 이동하게 되고 선택포크(27)는 전술한 경우와 반대방향으로 작동하게 된다.

또한, 제어기(8)에 의해 3차전자석 제어신호(11)와 4차전자석 제어신호(12)의 전류인가 방향이 바뀔수도 있는데,

이때 앙페르 오른나사 법칙에 의해 3차 전자석(22)의 내측과 4차 전자석(24)의 내측이 모두 S극이 되므로, 변속영구자석(23)은 좌측으로 이동하게 되고 변속포크(26)는 전술한 경우와 반대방향으로 작동하게 된다. 즉, 본 발명장치에 의하면 선택영구자석(30)과 변속영구자석(23)이 제어기(8)로부터의 신호에 의해 각각 2가지 위치로 제어될 수 있으므로, 전체적으로 볼 때 4가지 경우의 변속제어가 이루어질 수 있는 것이다.

또한 변속이 완료되면 제어기(8)는 다시 클러치 차단신호(13)를 출력하여 서서히 클러치를 연결하게 되고 그 신호가 상태신호(연결)(6)를 통해 제어기(8)에 입력되면 제어기(8)는 다시 엔진RPM을 서서히 상승시켜 운전자의 악셀레이터신호(4)를 기준으로 하여 운전자가 원하는 속도로 차량이 주행되도록 하며, 차량이 정상주행되면 제어기(8)는 모든 전자석(18,22,24,29)의 전원을 차단하고 다음 변속이 이루어질때까지 아무런 동작도 하지 않게 된다. 위와같은 방법으로 전자석(18,22,24,29)에 흐르는 전류의 방향이 제어되도록 하여 차량을 1단에서 5단까지 자동으로 변속할 수 있게 된다.

또한 운전자가 자동변속상태에서 수동변속 상태로 전환하기 위해 변속모드 전환스위치(미도시함)를 수동 변속상태로 조작하면 제어기(8)에 수동신호(7)가 입력되며, 이때로부터 제어기(8)는 아무런 동작도 하지 않게 된다.

따라서, 운전자를 변속레버(20)를 손으로 직접 조작하여 선택케이블(19)과 변속케이블(21)이 수동제어 되도록 함에 의해 운전자가 원하는 변속단수로 기어변속을 할 수 있다.

또한, 변속레버(20)로부터 연결된 변속케이블(21) 및 선택케이블(19)상에 전자석(22)(24)(18)(29) 및 영구자석(23)(30)에 의한 자동변속수단이 직접 연결되어져 있으므로, 모드 선택에 관계없이 변속동작이 동일하게 이루어진다.

따라서, 자동변속된 경우에는 변속영구자석(23) 및 선택영구자석(30)이 전자석(22)(24)(18)(29)들에 의해 구동되어 변속포크축(33)이 움직일 때, 변속레버(20)도 따라 움직이게 되며,

수동변속될 경우에는 운전자가 변속레버(20)를 움직일 때 상기 영구자석들(23)(30)도 따라 움직이게 된다.

또한 자동모드도중 이상이 발생되어 장치가 작동하지 않게 되면 즉시 수동으로 전환할 수 있으며, 이때 운전자가 변속레버(20)를 조작함에 따라 변속장치를 수동으로 조작할 수 있는 것이다.

이와같이 본 발명 장치는 수동변속기의 변속케이블과 선택케이블 각각의 중간에는 양측에 반대극성을 가진 영구자석이 축설된 샤프트를 각기 연결하고, 상기 영구자석 양측부에는 엔진회전수동 노면 주행상태에 대한 입력신호에 대해 전자석 제어신호를 출력하는 제어기에 의해 동작하는 전자석이 각각 위치토록 하여, 필요시에는 노면주행 조건에 따라 자동변속이 용이하게 이루어지도록 함에 의해 완전한 자동변속이 가능토록 하면서 공기 공급장치와 같은 고가의 장치를 필요로 하지 않으므로 저렴한 제조단가로 공급이 가능할 뿐만 아니라, 운전자의 기호에 따라 수동변속 또는 자동변속으로의 전환이 용이하게 되는 우수한 발명이다.

Claims (1)

1. 변속레버(20)와 트랜스미션(28)의 변속링크(25)가 변속케이블(21)에 의해 연결되고, 변속레버(20)의 좌우선택 가이드(17)는 선택케이블(19)에 의해 트랜스미션(28)의 선택포크(27)에 연결되어져 있으며, 차속(2)아나 브레이크 신호(3)등이 입력신호에 의해 제어기(8)가 작동됨에 따라 자동적으로 변속제어되어지는 수동변속기차량을 위한 자동변속장치에 있어서, 상기 변속케이블(21)의 중간에는 N극과 S극이 측방으로 연결 부착된 변속영구자석(23)이 중앙부에 설치된 샤프트(31)가 위치하고, 상기 선택케이블(19)의 중간에는 N극과 S극이 측방으로 연결부착된 선택영구자석(30)이 중앙부에 설치되어진 샤프트(32)가 위치하며, 상기 변속영구자석(23)의 양측부에는 전자석 제어신호를 발하는 제어기(8)로부터 각각 연결된 4차 전자석(24)과 3차 전자석(22)이 위치하고, 상기 선택영구자석(30)의 양측부에는 상기 제어기(8)로부터 각각 연결된 2차 전자석(29)과 1차 전자석(18)이 위치하며, 변속모드 전환스위치를 자동변속 상태로 조작하면 제어기(8)에 자동신호(7)가 입력되는데, 이때 제어기(8)는 차속신호(2) 변속단수신호(5) 엔진RPM신호(1) 브레이크 신호(3) 악셀레이터신호(4)에 의해 상향 변속이 필요하다고 생각되면 신속히 엔진RPM 저감신호(14)를 통해서 엔진RPM을 떨어뜨리고 클러치 차단신호(13)을 통해서 차량의 클러치가 차단되도록 하며, 엔진RPM(1) 차속(2) 변속단수신호(5) 클러치 상태(차단)(6)에 따라 1차전자석 제어신호(09)와 2차전자석 제어신호(10)를 출력하여 상기 선택영구자석(30)이 자력에 의해 작동되도록 하고, 다시 3차전자석 제어신호(11) 4차전자석 제어신호(12)를 출력하여 상기 변속영구자석(23)이 자력에 의해 작동되도록 구성된 것을 특징으로 하는 수동 변속기 차량을 위한 자동변속장치.