KR100435745B1 - 이중 최종기어비를 갖는 수동변속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 최종기어비를 갖는 수동변속장치에 관한 것으로, 주행중 차량의 자체중량 내지 구배길의 경사도를 검출하고서, 이를 매개로 구동력의 부족이 예상되는 경우에 차동장치의 차동기어비를 증가시킴으로써, 최종기어비의 증대에 따른 주행성능, 특히 등판성능 내지 동력성능의 향상을 도모할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 수동변속기(40)의 기어열이 조합하는 다수의 변속기어비와, 차동장치(46)의 기어열이 조합하는 차동기어비에 의해 최종기어비가 결정되는 변속장치에 있어서, 상기 수동변속기(40)의 출력축(44)과, 이 출력축(44)으로부터 구동력을 전달받아 이를 구동차륜으로 전달하는 상기 차동장치(46) 사이에 최종기어비의 정도를 달리하여 변화를 줄 수 있도록 하는 최종기어비 조절용 기구(42)가 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

이중 최종기어비를 갖는 수동변속장치{manual transmission system with dual final gear ratio}

본 발명은 이중 최종기어비를 갖는 수동변속장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노면의 구배에 따라 변속기의 출력축으로부터 차동장치의 드라이브 기어로 전달되는 최종기어비를 변화시켜 구동력의 증대를 도모할 수 있도록 하는 이중 최종기어비를 갖는 수동변속장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 탑재되는 변속장치는 이의 작동 방식에 따라 수동과 자동 및 무단 변속기 등으로 구분되고, 이의 장착부위는 크게 전륜구동방식의 차량에서는 엔진과 전륜 차동장치 사이에 설치되고, 후륜구동방식의 차량에서는 엔진과 추진축 사이에 설치된다.

또한, 상기 변속장치는 주행중 엔진으로부터 생성되는 구동력을 차량의 주행 상태에 알맞게 변화시켜 구동차륜으로 전달하는 기능을 수행하는 것이다.

한편, 상기 수동변속장치는 변속시 클러치를 매개로 엔진으로부터 변속기로 전달되는 동력을 일시적으로 차단시키는 것이 필수적이므로 변속조작에 있어 다소의 불편함이 있는 바, 이를 개선하기 위해 이른 바 반자동변속기(SAT;Semi Automatic Transmission)가 개발되었다.

즉, 상기 반자동변속기는 변속시 운전자가 변속레버를 셀렉트조작을 하면, 자동적으로 클러치의 작동을 수행하는 구성으로, 운전석내에 클러치의 작동을 제어하는 클러치 페달이 삭제된 것이다.

그런데, 상기 반자동변속기는 변속시 클러치의 자동적인 작동이 정밀하지 못해서 변속감을 저하시키는 문제가 있어 새로운 형태의 변속장치가 개발되었는 바, 이는 자동변속 기어박스(ASG;Automatic Shift Gearbox)를 갖는 수동변속장치라 지칭되며 이의 구성은 도 1에 도시된 바와 같다.

먼저, 상기 자동변속 기어박스를 갖는 수동변속장치는 주행중 운전 상황 내지 운전자의 변속의지를 각각 검출하는 입력수단(10)과, 이 입력수단을 통해 검출된 주행상태 내지 운전자의 변속의지에 따라 적정의 변속지령을 출력하는 제어수단(20) 및, 이 제어수단의 제어를 통해 변속조작을 수행하는 조작수단(30)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 입력수단(10)은 운전자에 의한 변속의지를 검출하는 변속단 검출부(12)와, 주행중인 차량의 차속을 검출하는 차속 검출부(14) 및, 주행중 스로틀 밸브의 개도를 검출하는 스로틀 개도 검출부(16)로 이루어진다.

그리고, 상기 제어수단(20)은 입력수단(10)을 통해 검출된 주행상태 내지 운전자의 변속의지에 따라 변속의 구현을 위한 제어신호를 출력하는 변속제어유니트로 이루어진다.

또한, 상기 조작수단(30)은 엔진의 크랭크 축과 변속기의 입력축 사이에서 동력의 전달 및 해제를 조절하도록 된 클러치의 작동을 조절하는 클러치 액츄에이터(32)와, 변속단의 결정을 도모하는 시프트 액츄에이터(34)로 이루어진다.

도면중 미설명 부호 40은 수동변속기이다.

따라서, 상기와 같이 구성된 자동변속 기어박스를 갖는 수동변속장치는 주행중 상기 입력수단(10)을 통해 검출된 운전자의 변속의지 내지 주행상태를 검출하고서, 이를 통해 상기 제어수단(20)은 조작수단(30)을 제어하여 상기 수동변속기(40)에 있어 변속이 원활하게 이루어지도록 한다.

즉, 상기 입력수단(10)은 변속단 검출부(12)와 차속 검출부(14) 및 스로틀 개도 검출부(16)를 매개로 검출한 운전자의 변속의지 내지 주행상태를 상기 제어수단(20)으로 입력한다.

이후, 상기 제어수단(20)의 변속제어유니트는 변속의지 내지 주행상태에 따라 기 설정된 변속패턴을 추종하여 상기 조작수단(30)의 작동을 제어한다.

그리고, 상기 조작수단(30)의 클러치 액츄에이터(32)는 클러치를 작동시켜 엔진의 크랭크 축과 변속기의 입력축 사이의 구동력 전달을 단절시키고, 상기 시프트 액츄에이터(34)는 각 변속단으로의 변속을 위해 수동변속기(40)내 해당 기어기구의 작동을 도모하게 된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 변속장치에서는 변속장치의 기어열이 조합하는 다수의 변속기어비와, 차동장치의 기어열이 조합하는 차동기어비가 각각 설계사양대로 셋팅된 불변의 것이므로, 변속기어비와 차동기어비를 동시에 고려한 최종기어비도 역시 셋팅된 범위를 벗어날 수 없는 것이다.

따라서, 차량에 승차한 인원 내지 탑재된 화물이 과다하거나, 등판 주행하고자 하는 구배길의 경사도가 심한 경우에 있어, 차량의 등판능력에는 한계가 있게 되므로, 등판이 불가능한 상황 내지 등판시 구동력의 부족에 따른 원활한 주행을 할 수 없게 되는 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 주행중 차량의 자체중량 내지 구배길의 경사도를 검출하고서, 이를 매개로 구동력의 부족이 예상되는 경우에 차동장치의 차동기어비를 증가시킴으로써, 최종기어비의 증대에 따른 주행성능, 특히 등판성능 내지 동력성능의 향상을 도모할 수 있도록 하는 이중 최종기어비를 갖는 수동변속장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수동변속기의 기어열이 조합하는 다수의 변속기어비와, 차동장치의 기어열이 조합하는 차동기어비에 의해 최종기어비가 결정되는 변속장치에 있어서, 상기 수동변속기의 출력축과, 이 출력축으로부터 구동력을 전달받아 이를 구동차륜으로 전달하는 상기 차동장치 사이에 최종기어비의 정도를 달리하여 변화를 줄 수 있도록 하는 최종기어비 조절용 기구가 구비된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 자동변속조작이 가능한 수동변속장치의 구성을 도시한 블럭도.

도 2는 본 발명에 따른 이중 최종기어비를 갖는 수동변속장치의 구성을 도시한 블럭도.

도 3은 본 발명의 요부를 도시한 구성단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-입력수단 12-변속단 검출부

14-차속 검출부 16-스로틀 개도 검출부

17-지상고 검출부 18-경사도 검출부

20-제어수단 30-조작수단

32-클러치 액츄에이터 34-시프트 액츄에이터

36-최종기어비 조절 액츄에이터

40-수동변속기 42-최종기어비 조절용 기구

44-출력축 44a-소직경의 출력기어

44b-대직경의 출력기어 46-차동장치

46a-대직경의 차동 드라이브 기어

46b-소직경의 차동 드라이브 기어

48-동기치합장치

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 이중 최종기어비를 갖는 수동변속장치의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 요부를 도시한 구성단면도인 바, 본 발명의 상세한 설명을 위해 종래 수동변속장치의 구성을 도시한 도 1에서와 동일한 참조부위에는 동일한 참조부호를 병기하기로 한다.

본 발명은 도면에 도시된 바와 같이, 주행중 운전 상황과 운전자의 변속의지 및 차량의 자체중량 내지 구배길의 경사도를 각각 검출하는 입력수단(10)과, 이 입력수단을 통해 검출된 주행상태와 운전자의 변속의지 및 차량의 상태 내지 노면의 상태에 따라 적정의 변속지령을 출력하는 제어수단(20) 및, 이 제어수단의 제어를 통해 변속조작을 수행하는 조작수단(30)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 입력수단(10)은 운전자에 의한 변속의지를 검출하는 변속단 검출부(12)와, 주행중인 차량의 차속을 검출하는 차속 검출부(14), 주행중 스로틀 밸브의 개도를 검출하는 스로틀 개도 검출부(16), 차량의 자체중량을 검출하는 지상고 검출부(17) 및, 노면의 경사도를 검출하는 경사도 검출부(18)로 이루어진다.

즉, 상기 지상고 검출부(17)는 차체와 노면과의 사이의 이격거리인 지상고를 검출하여 차량의 자체중량을 역으로 추정할 수 있는 것이고, 상기 경사도 검출부(18)는 주행중인 차체의 경사도를 통해 노면의 경사도를 역으로 추정할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 제어수단(20)은 입력수단(10)을 통해 검출된 주행상태 내지 운전자의 변속의지에 따라 변속의 구현을 위한 제어신호를 출력함과 더불어, 차량의 자체중량과 노면의 경사도에 따라 최종기어비를 가변적으로 조절할 수 있도록 하기 위한 제어신호를 출력하는 변속제어유니트로 이루어진다.

또한, 상기 조작수단(30)은 엔진의 크랭크 축과 변속기의 입력축 사이에서 동력의 전달 및 해제를 조절하도록 된 클러치의 작동을 조절하는 클러치 액츄에이터(32)와, 변속단의 결정을 도모하는 시프트 액츄에이터(34) 및, 최종기어비의 조절을 도모하는 최종기어비 조절 액츄에이터(36)로 이루어진다.

한편, 상기 클러치 액츄에이터(32)와 시프트 액츄에이터(34) 및 최종기어비 조절 액츄에이터(36)를 포함하는 조작수단(30)에 의해 변속이 이루어지도록 된 수동변속기(40)에 있어서, 상기 최종기어비 조절 액츄에이터(36)에 의한 수동변속기(40)의 최종기어비의 조절을 위한 최종기어비 조절용 기구(42)의 구성은 도 3에 도시된 바와 같다.

즉, 상기 최종기어비 조절용 기구(42)는 변속기의 출력축(44)상에 크기가 상이하게 형성되어 설치된 소직경의 출력기어(44a)와 대직경의 출력기어(44b)와, 상기 소직경의 출력기어(44a)와 대직경의 출력기어(44b)에 각각 치합되는 차동장치(46)의 대직경의 차동 드라이브 기어(46a)와 소직경의 차동 드라이브 기어(46b) 및, 상기 대직경의 차동 드라이브 기어(46a)와 소직경의 차동 드라이브 기어(46b) 사이에 구비된 동기치합장치(48)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 동기치합장치(48)는 대직경의 차동 드라이브 기어(46a)와 소직경의 차동 드라이브 기어(46b)의 측부에 각각 일체로 형성된 씽크로나이져 콘부(48a)와, 상기 차동장치(46)의 외주에 슬립이음으로 고정된 씽크로나이져 허브(48b) 및, 이 씽크로나이져 허브(48b)의 외측에서 이동가능하게 설치됨과 더불어 상기 최종기어비 조절 액츄에이터(36)의 작동에 따라 상기 대직경의 차동 드라이브 기어(46a) 내지 소직경의 차동 드라이브 기어(46b)에 각각 구비된 씽크로나이져 콘부(48a)중 어느 하나에 결합되어, 상기 출력축(44)을 통해 전달되는 구동력을 차동장치(46)로 전달하는 슬리이브(48c) 등으로 이루어진다.

그리고, 상기 출력축(44)과 상기 동기치합장치(48) 사이의 동력전달은 평상시에는 상기 동기치합장치(48)에 의해 상기 출력축(44)의 대직경의 출력기어(44b)와 상기 차동장치(46)의 소직경의 차동 드라이브 기어(46b) 사이에서 이루어지는 반면에, 차량의 자체중량이 과다하거나 노면의 구배가 특정한 기준치 이상인 경우에는 상기 최종기어비 조절 액츄에이터(36)의 작동에 따른 동기치합장치(48)의 작동으로 상기 출력축(44)의 소직경의 출력기어(44a)와 상기 차동장치(46)의 대직경의 차동 드라이브 기어(46a) 사이를 통해 이루어져, 상기한 치합을 통해 최종기어비의 증가가 수반되도록 되어 있다.

도면중 미설명 부호 46c는 상기 차동장치(46)의 사이드 기어이고, 46d는 상기 차동장치(46)의 피니언이며, 46e는 상기 차동장치(46)의 피니언을 지지하는 샤프트이다.

따라서, 상기와 같이 구성된 자동변속 기어박스를 갖는 수동변속장치는 주행중 상기 입력수단(10)을 통해 검출된 운전자의 변속의지 내지 주행상태를 검출하고서, 이를 통해 상기 제어수단(20)은 조작수단(30)을 제어하여 상기 수동변속기(40)에 있어 변속이 원활하게 이루어지도록 한다.

즉, 상기 입력수단(10)은 변속단 검출부(12)와 차속 검출부(14) 및 스로틀 개도 검출부(16)를 매개로 검출한 운전자의 변속의지 내지 주행상태를 상기 제어수단(20)으로 입력한다.

이후, 상기 제어수단(20)의 변속제어유니트는 변속의지 내지 주행상태에 따라 기 설정된 변속패턴을 추종하여 상기 조작수단(30)의 작동을 제어한다.

그리고, 상기 조작수단(30)의 클러치 액츄에이터(32)는 클러치를 작동시켜 엔진의 크랭크 축과 변속기의 입력축 사이의 구동력 전달을 단절시키고, 상기 시프트 액츄에이터(34)는 각 변속단으로의 변속을 위해 수동변속기(40)내 해당 기어기구의 작동을 도모하게 된다.

또한, 상기 입력수단(10)의 지상고 검출부(17)와 경사도 검출부(18)를 통해 차량의 자체중량과 주행중인 노면의 경사도를 검출하여 설정된 기준치를 초과하는 경우에는 상기 제어수단(20)은 조작수단(30)의 최종기어비 조절 액츄에이터(36)의 작동을 제어하게 된다.

이 결과, 상기 수동변속기(40)의 최종기어비 조절용 기구(42)에서는 최종기어비 조절 액츄에이터(36)의 작동에 따라 상기 동기치합장치(48)의 작동이 수반됨에 따라, 상기 출력축(44)의 소직경의 출력기어(44a)와 상기 차동장치(46)의 대직경의 차동 드라이브 기어(46a) 사이를 통해 구동력의 전달이 이루어지므로, 최종기어비는 증가되어 상기 차동장치(46)를 통해 구동차륜으로 전달되는 구동력은 증가되어 차량의 자체중량이 과다하거나 주행하고자 하는 노면의 구배가 과다한 경우에 있어 동력성능의 향상에 따른 효과적인 등판성능의 발휘가 가능하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이중 최종기어비를 갖는 수동변속장치에 의하면, 변속장치의 기어열이 조합하는 다수의 변속기어비와, 차동장치의 기어열이 조합하는 차동기어비에 의해 결정되는 최종기어비가 차체의 중량과 노면의 경사도에 따라 최종기어비 조절용 기구를 통해 등판성능 내지 동력성능이 가변적으로 조절될 수 있으므로, 차량에 승차한 인원 내지 탑재된 화물이 과다하거나, 등판 주행하고자 하는 구배길의 경사도가 심한 경우에도 구동력의 부족에 따른 주행의 어려움을 해소할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 수동변속기(40)의 기어열이 조합하는 다수의 변속기어비와, 차동장치(46)의 기어열이 조합하는 차동기어비에 의해 최종기어비가 결정되는 변속장치에 있어서,

   상기 수동변속기(40)의 출력축(44)상에 각각 설치된 소직경의 출력기어(44a)와 대직경의 출력기어(44b)와, 상기 소직경의 출력기어(44a)와 대직경의 출력기어(44b)에 각각 치합되는 차동장치(46)의 대직경의 차동 드라이브 기어(46a)와 소직경의 차동 드라이브 기어(46b) 및, 상기 대직경의 차동 드라이브 기어(46a)와 소직경의 차동 드라이브 기어(46b) 사이에 구비된 동기치합장치(48)로 이루어진 최종기어비 조절용 기구(42)와;

   상기 최종기어비 조절용 기구(42)의 작동을 조절하는 최종기어비 조절 액츄에이터(36)를 갖추고서;

   상기 최종기어비 조절 액츄에이터(36)는 지상고 검출부(17)와 경사도 검출부(18)를 매개로 하여 차량의 자체중량과 노면의 경사를 검출하여 설정치를 초과한 경우임을 판단하는 제어수단(20)에 의해 구동이 조절되는 것을 특징으로 하는 이중 최종기어비를 갖는 수동변속장치.
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