KR100188760B1 - 수동 변속시스템의 안전 변속 제어장치 - Google Patents

Abstract

클러치가 장착되어 있는 수동 변속장치에서 클러치 페달이 정상적으로 동작되지 않을 경우엔 변속이 이루어질 수 없도록 하여 수동 변속장치를 보호할 수 있도록 하는 수동 변속시스템의 안전 변속 제어장치를 제공하기 위하여, 클러치 페달의 동작상태에 따라 출력신호가 가변되는 클러치 페달 동작감지 스위치(S1)와; 시프트 레일(61∼63)의 이동동작에 따른 위치변화에 따라 출력신호가 가변되는 다수개의 변속 감지 스위치(S2∼S4)와; 상기 클러치 페달 동작감지 스위치(S1)의 출력신호와 다수개의 변속감지 스위치(S2∼S4)의 출력신호를 논리곱하는 논리 게이트(AND1)와; 상기 논리 게이트(AND1)로부터 저항(R5,R6)과 커패시터(C1)를 거쳐 인가되는 신호를 반전하는 논리 게이트(INV2)와; 상기 논리 게이트(AND1,INV2)의 출력신호를 입력으로 하여 두 신호를 논리곱하는 논리 게이트(AND2)와; 상기 논리 게이트(AND2)의 출력신호에 따라 동작상태가 가변되는 스위칭 소자(T1)와; 상기 스위칭 소자(T1)의 동작상태에 따라 전류의 흐름이 제어되어 자화상태가 가변되어, 컨트롤 샤프트(3)의 회전동작을 제어할 수 있는 잠금장치(83)의 락커(82)의 동작상태를 제어하는 코일(L1)로 이루어져 있다.

Description

수동 변속시스템의 안전 변속 제어장치

제1도 (a)는 이 발명의 실시예에 따른 수동 변속시스템의 일부 사시도.

제1도의 (b)는 이 발명의 실시예에 따른 다수개의 변속 감지스위치의 장착 상태도.

제1도의 (c)는 이 발명의 실시예에 따른 잠금장치의 동작 상태도.

제2도는 이 발명의 실시예에 따른 수동 변속 시스템의 안전 변속 제어장치의 상세 회로도이다.

이 발명은 수동 변속 시스템의 안전 변속 제어장치에 관한 것으로서, 특히, 변속을 실행하기 위해 장착되어 있는 변속 레버를 이동시킬 경우 클러치 페달이 완전히 작동되지 않을 경우에 변속이 이루어질 수 없도록 하는 수동 변속 시스템의 안전 변속 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 수동 변속장치는 엔진의 동력이 직접 변속장치로 인가되어, 해당 변속 동력이 자동차의 구동장치로 인가될 수 있도록 설계되어 있다.

그러므로 자동차의 주행상태에 따라 해당하는 변속단으로의 변속이 자동으로 이루어지지 않으므로, 운전자가 직접 주행조건이나 주행상태를 변경하고자할 경우에는 변속레버를 이용하여 해당하는 변속단으로의 변속을 실행해야 한다.

따라서 수동 변속 시스템이 장착되어 있는 자동차를 주행하는 도중 해당하는 변속단으로의 변속을 수행하기 위해 변속레버를 동작시킬 경우에, 운전자는 먼저 변속장치로 인가되는 엔진의 동력을 차단하기 위해 클러치 페달을 동작시킨다.

상기클러치 페달은 엔진의 플라이 휠(fly wheel)과 변속기의 입력단 사이에 장착되어 있는 클러치의 동작상태를 제어하는 장치로 운전자의 제어동작에 따라 가변된다.

그러므로 변속동작을 실행할 때, 클러치 페달을 작동시켜 변속레버의 동작으로 해당 변속기어로의 변속이 완료될 때까지 엔진과 변속장치 사이의 연결상태를 차단시키므로 원활한 변속이 이루어질 수 있도록 한다.

그리고 해당 변속기어로의 변속이 완료된 후, 운전자에 의해 작동중인 클러치 페달의 동작을 서서히 해제시켜 엔진의 동작이 변속장치로 서서히 인가되어 변속장치의 동작이 무리없이 원활히 이루어질 수 있도록 하고 클러치의 소손이나 손상을 최소화할 수 있도록 한다.

그러나 정상적인 주행동작이나 안전성을 이유로 해서 클러치 페달을 힘껏 정확한 위치까지 동작시키기 위해 많은 피로를 느끼게 되고, 정확한 상태로 클러치 페달을 이동시키지 못하는 경우가 있다.

따라서 클러치 페달을 동작시키지 않거나 완전히 작동되지 않아 변속장치로 인가되는 엔진의 동력이 완전히 차단되지 않은 상태에서 변속레버를 작동시킬 경우엔, 클러치의 동작상태로 클러치를 통해 변속장치로 인가되는 엔진의 동력으로 원활한 변속이 이루어지지 않고 해당 변속기어와의 치합동작이 이루어질 때 기어나 싱크로 나이즈 링 등의 해당부분이 소손되거나 손상되고, 변속동작시에 함께 동기되는 부분의 부품이 손상되는 문제가 발생한다.

그리고 변속동작이 이루어지는 동안에도 엔진의 동력은 변속장치로 인가되므로 치합되는 부분에서 많은 소음이 발생하여 운전자나 탑승자의 불편을 초래한다.

그러므로 이 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 클러치가 장착되어 있는 수동 변속장치에서 클러치 페달이 정상적으로 동작되지 않을 경우엔 변속이 이루어질 수 없도록 하여 수동 변속장치를 보호할 수 있도록 하는 수동 변속시스템의 안전 변속 제어장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은, 클러치 페달의 동작상태에 따라 출력신호가 가변되는 클러치 페달 동작감지 스위치와; 시프트 레일의 이동동작에 따른 위치변화에 따라 출력신호가 가변되는 다수개의 변속 감지 스위치와; 상기 클러치 페달 동작감지 스위치의 출력신호와 다수개의 변속감지 스위치의 출력신호를 논리곱하는 논리 게이트와; 상기 논리 게이트로부터 저항과 커패시터를 거쳐 인가되는 신호를 반전하는 논리 게이트와; 상기 논리 게이트의 출력신호를 입력으로 하여 두 신호를 논리곱 하는 논리 게이트와; 상기 논리 게이트의 출력신호에 따라 동작상태가 가변되는 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자의 동작상태에 따라 전류의 흐름이 제어되어 자화상태가 가변되어, 컨트롤 샤프트의 회전동작을 제어할 수 있는 잠금장치의 락커의 동작상태를 제어하는 코일로 이루어져 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 이 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 제1도의 (a)는 이 발명의 실시예에 따른 수동 변속시스템의 일부 사시도, 제1도의 (b)는 이 발명의 실시예에 따른 다수개의 변속 감지스위치의 장착 상태도, 제1도의 (c)는 이 발명의 실시예에 따른 잠금장치의 동작 상태도, 제2도는 이 발명의 실시예에 따른 수동 변속 시스템의 안전 변속 제어장치의 상세 회로도이다.

제2도를 참고로 하여 이 발명의 구성을 살펴보면, 전원(B⁺)에 일측단자가 연결되어 있는 클러치 페달 동작감지 스위치(S1)와, 상기 클러치 페달 동작감지 스위치(S1)의 타측단자에 일측단자가 연결되어 있고 타측단자가 접지되어 있는 저항(R1)과, 상기 저항(R1)의 일측단자에 입력단자가 연결되어 있는 인버터(INV1)와, 상기 인버터(INV1)의 출력단자에 일측단자가 연결되어 있고 타측단자가 접지되어 있는 저항(R2)과, 전원(B+)에 일측단자가 연결되어 있는 제1∼제3변속상태 감지 스위치(S2∼S4)와, 상기 제1∼제3변속상태 감지 스위치(S2∼S4)의 타측단자에 일측단자가 연결되어 있고 타측단자가 접지되어 있는 저항(R3)과, 상기 인버터(INV1)의 출력단자에 일측단자가 연결되어 있고 제1∼제3변속상태 감지 스위치(S2∼S4)의 타측단자에 타측단자가 연결되어 있는 AND게이트(AND1)와, 상기 AND게이트(AND1)의 출력단자에 일측단자가 연결되어 있고 타측단자가 접지되어 있는 저항(R4)과, 상기 AND게이트(AND1)의 출력단자에 애노드 단자가 연결되어 있는 다이오드(D1)와, 상기 다이오드(D1)의 캐소우드 단자에 일측단자가 연결되어 있고 타측단자가 접지되어 있는 저항(R5)과, 상기 다이오드(D1)의 캐소우드 단자에 일측단자가 연결되어 있고 타측단자가 접지되어 있는 커패시터(C1)와, 상기 다이오드(D1)의 캐소우드 단자에 일측단자가 연결되어 있는 저항(R6)과, 상기 저항(R6)의 타측단자에 입력단자가 연결되어 있는 인버터(INV2)와, 상기 인버터(INV2)의 출력단자에 일측단자가 연결되어 있고 타측단자가 접지되어 있는 저항(R7)과, 상기 AND게이트(AND1)의 출력단자에 일측단자가 연결되어 있고 인버터(INV2)의 출력단자에 타측단자가 연결되어 있는 AND게이트(AND2)와, AND게이트(AND2)의 출력단자에 일측단자가 연결되어 있는 저항(R8)과, 상기 저항(R8)의 타측단자에 일측단자가 연결되어 있고 타측단자가 접지되어 있는 저항(R9)과, 상기 저항(R8)의 타측단자에 베이스 단자가 연결되어 있고 전원(B⁺)에 컬렉터 단자가 연결되어 있는 트랜지스터(T1)와, 상기 트랜지스터(T1)의 에미터 단자에 일측단자가 연결되어 있고 타측단자가 접지되어 있는 코일(L1)로 이루어져 있다.

상기와 같이 이루어져 있는 이 발명의 동작은 다음과 같다.

먼저, 현재 위치하고 있는 변속단의 위치에서 다른 변속단으로 가변시키기 위해, 운전자가 변속레버를 해당 변속위치로 가변시킬 경우 셀렉터 레버(1)에 의해 컨트롤 샤프트(3)가 축방향으로 이동하여 해당 시프트 레일(61∼63)이 위치하고 있는 곳까지 컨트롤 핑거(4)가 이동하고, 시프트 레버(2)에 의해 컨트롤 샤프트(3)의 회전동작으로 시프트 레일(61∼63)의 위치가 가변되면, 제1∼제3변속감지 스위치(S2∼S4) 중에서 해당하는 변속감지 스위치(S2∼S4)가 온된다.

상기 제1∼제3변속 감지스위치(S2∼S4)는 시프트 레일(61∼63)에 각각 장착되어 있다.

변속레버의 동작으로 해당하는 시프트 레일(61∼63)이 해당방향으로 이동한 후, 변속장치의 동작이 이루어져 정상적인 주행동작이 이루어지는 동안 발생하는 외부의 충격이나 진동등에 의해 해당하는 시프트 레일(61∼63)의 위치가 가변되는 것을 방지하기 위해 제1도의 (b)에 도시된 것처럼 시프트 레일(61∼63)에 각각 다수개의 홈(64)이 형성되어 있어 있고, 시프트 레일(61∼63)의 이동동작에 의해 해당하는 홈(64)에 볼이 삽입되어 해당시프트 레일(61∼63)을 고정시킬 수 있도록 하는 포펫트가 각각 형성되어 있다.

그러므로 상기 제1∼제3변속 감지 스위치(S2∼S4)는 변속레버의 변속동작에 따라 형성되어 있는 해당 홈(64)에 삽입되어 있는 포펫트의 위치 변화에 따라 연동할 수 있도록 시프트 레일(61∼63)에 형성되어 있는 포펫트에 형성되어 있다.

따라서 후진등 스위치(7)의 동작과 반대로 제1∼제3변속 감지 스위치(S2∼S4)는 삽입되어 있는 홈(64)에서 이탈하면 온되고, 반대로 변속동작에 의해 해당 홈(64)에 정확하게 삽입되면 오프된다.

그러므로 제1변속 감지스위치(S2)는 1단 또는 2단으로 변속시키기 위해 변속레버를 이동할 때, 위치가 가변되는 시프트 레일(61)의 위치 변화에 따라 통상시 오프상태에서 온상태로 가변되고, 제2변속 감지 스위치(S3)는 3단 또는 4단으로 변속시키기 위해 변속레버를 이동할 때 시프트 레일(62)의 이동상태에 따라 통상시 오프상태에서 온상태로 가변된다.

그리고 제3변속 감지 스위치(S4)는 5단 또는 후진동작을 위한 R단으로의 변속동작을 위해 변속레버를 이동시킬 때 시프트 레일(63)의 위치상태에 따라 온상태로 가변되므로, 변속레버의 동작상태에 따라 해당하는 변속 감지 스위치(S2∼S4)가 온된다.

그러나 변속레버가 해당하는 변속단으로 이동할 상태에서 클러치 페달이 정확하게 작동되지 않아 엔진의 동작을 확실히 차단시킬 수 있을 만큼 클러치의 치합동작이 해제되지 않을 경우엔, 클러치 페달 동작 감지스위치(S1)의 상태는 오프상태가 된다.

따라서 클러치 페달 동작감지 스위치(S1)의 신호가 인버터(INV1)를 거쳐 인가되므로 AND게이트(AND1)로 인가되는 신호는 모두 고레벨인 H가 된다.

그러므로 고레벨인 H신호가 AND게이트(AND1)의 출력단자로 출력되어, AND게이트(AND2)의 일측단자로 인가된다.

한편, 다이오드(D1)을 통하는 AND게이트(AND1)의 출력신호는 저항(R5,R6)과 커패시터(C1)에 의해 설정된 시간동안 충전동작이 이루어지고, 충전동작이 완료되면, 인버터(INV2)를 통과한 저레벨인 L신호가 AND게이트(AND2)의 타측단자로 인가된다.

따라서 인버터(INV2)의 출력상태는 커패시터(C1)의 충전동작이 이루어지는 동안에는 고레벨인 H가 되고, 충전동작이 완료되면 저레벨인 L가 된다.

그러므로 상기 AND게이트(AND2)의 출력상태도 커패시터(C1)의 충전동작이 이루어지고 있는 동안 고레벨인 H에서 저항(R5, R6)과 커패시터(C1)에 의해 설정되는 시정수의 시간만큼 경과되면 저레벨인 L로 가변된다.

따라서 충전동작이 이루어지는 동안 저항(R8)을 통해서 고레벨인 H신호가 트랜지스터(T1)의 베이스 단자로 인가되어 상기 트랜지스터(T1)가 턴온되므로 잠금장치(83)의 코일(L1)로 전류가 흘러 여자상태가 된다.

상기 잠금장치(83)의 코일(L1)의 여자상태로 인해 제2도의 (c)와 같이 컨트롤 샤프트(3)에 형성되어 있는 홈(81)속으로 락커(82)가 삽입된다.

그러므로 변속레버의 선택동작에 의해 해당 변속단에 따라 해당 시프트 레일(61∼63)에 형성되어 있는 시프트 러그(5)와의 체결동작을 위한 컨트롤 샤프트(3)의 회전동작이 이루어질 수 없도록 한다.

즉, 해당 변속단으로의 체결동작이 이루어지지 않으므로 해당 변속기어와의 치합동작이 이루어지지 않으므로 변속동작은 이루어지지 않는다.

그리고 커패시터(C1)의 충전동작이 완료되면 AND게이트(AND2)의 출력상태가 저레벨인 L상태로 가변되어, 트랜지스터(T1)의 상태는 턴오프상태로 가변되어 잠금장치(83)의 코일(L1)로 흐르는 전류가 차단된다.

그러므로 커패시터(C1)의 충전동작이 이루어지는 동안 컨트롤 샤프트(3)의 동작을 제어하기 위해 홈(81)속에 삽입되어 있던 락커(82)가 이탈되어 컨트롤 샤프트(3)의 동작이 변속레버의 이동에 따라 연동될 수 있도록 한다.

상기와 같이 커패시터(C1)의 충/방전동작을 이용하여 컨트롤 샤프트(3)의 락킹동작을 일정시간이 경과하면 자동으로 해제될 수 있도록 하여 감지스위치(S1∼S4)의 오감지동작으로 오동작을 실행할 경우나 자동차의 안전동작을 실행하기 위해 변속레버를 작동시킬 경우 정상적으로 작동할 수 있도록 한다.

그러나 변속동작을 위해 클러치 페달이 정확하게 작동하여 클러치 페달 동작감지 스위치(S1)가 온상태이고, 변속을 위해 변속레버의 동작으로 컨트롤 샤프트(3)의 회전동작에 의해 제1∼제3변속 감지스위치(S2∼S4)중 해당하는 스위치가 온된 상태일 경우에, 인버터(INV1)을 통해 저레벨인 L신호가 AND게이트(AND1)로 인가되므로, 저레벨인 L신호가 AND게이트(AND1)의 출력 단자로 출력된다.

그러므로 AND게이트(AND2)의 출력신호는 저레벨인 L신호가 되어 트랜지스터(T1)는 턴오프상태를 유지한다.

그러므로 잠금장치(83)의 코일(L1)이 여자되지 않아 락커(82)가 컨트롤 샤프트(3)에 형성되어 있는 홈(81)으로의 삽입동작이 이루어지지 않으므로 운전자에 의해 변속레버의 동작상태에 따라 해당하는 변속단으로의 변속동작이 정상적으로 이루어질 수 있도록 한다.

상기와 같이 변속이 이루어질 때 클러치 페달을 정확하게 작동시키지 않는 상태에서 변속레버를 조작할 경우, 일정시간동안 해당하는 변속단으로의 변속이 이루어지지 않으므로, 운전자의 실수를 인식하여 정상적인 변속을 처할 수 있다.

따라서 이 발명의 효과는 정확한 클러치 페달의 동작이 이루어진 상태에서 수동 변속장치의 변속이 이루어지므로 변속장치와 클러치를 보호할 수 있고, 변속시에 발생하는 소음과 진동을 최소화하여 자동차의 승차감을 향상시킬 수 있도록 한다.

그리고 컨트롤 샤프트의 동작을 제어하는 잠금장치가 일정 시간이 경과하면 자동으로 해제되므로, 감지장치의 오동작으로 컨트롤 샤프트의 동작을 제어할 경우에도 일정시간 경과후 변속동작이 이루어져 운전자의 불편을 해소할 수 있고, 정상적인 주행동작이 이루어지는 동안 발생할 수 있는 안전상황에 신속하게 대처할 수 있다.

Claims (3)

1. 클러치 페달의 동작상태에 따라 출력신호가 가변되는 클러치 페달 동작감지 스위치(S1)와; 시프트 레일(61∼63)의 이동동작에 따른 위치변화에 따라 출력신호가 가변되는 다수개의 변속 감지 스위치(S2∼S4)와; 상기 클러치 페달 동작감지 스위치(S1)의 출력신호와 다수개의 변속감지 스위치(S2∼S4)의 출력신호를 논리곱하는 논리 게이트(AND1)와; 상기 논리 게이트(AND1)로부터 저항(R5,R6)과 커패시터(C1)를 거쳐 인가되는 신호를 반전하는 논리 게이트(INV2)와; 상기 논리 게이트(AND1, INV2)의 출력신호를 입력으로 하여 두 신호를 논리곱 하는 논리 게이트(AND2)와; 상기 논리 게이트(AND2)의 출력신호에 따라 동작상태가 가변되는 스위칭 소자(T1)와; 상기 스위칭 소자(T1)의 동작상태에 따라 전류의 흐름이 제어되어 자화상태가 가변되어, 컨트롤 샤프트(3)의 회전동작을 제어할 수 있는 잠금장치(83)의 락커(82)의 동작상태를 제어하는 코일(L1)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 수동 변속 시스템의 안전 변속 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 다수개의 변속감지 스위치(S2∼S4)는 다수개의 시프트 레일(61∼62)를 해당 위치에 정확하게 위치할 수 있도록 장착되어 있는 포펫트에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 수동 변속 시스템의 안전 변속 제어 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기한 논리 게이트(AND1)의 출력신호는 저항(R5, R6)과 커패시터(C1)에 의한 RC시정수만큼 지연되어 논리 게이트(INV2)로 인가되는 것을 특징으로 하는 수동 변속 시스템의 안전 변속 제어장치.