KR100448653B1 - 수동변속기의 이중물림방지장치 - Google Patents

수동변속기의 이중물림방지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수동변속기의 이중물림방지장치에 관한 것으로서, 특히 포펫 스프링의 장력을 조절하여 선택된 시프트 레일을 제외한 나머지 시프트 레일의 변속방향 이동을 구속하는 수동변속기의 이중물림방지장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 수동변속기의 이중물림방지장치는 변속시 선택적으로 직선 이동되고, 중립 및 변속단과 대응되는 위치에 각각 포펫 홈이 형성된 시프트 레일과, 상기 시프트 레일의 직선 이동시 시프트 레일의 외주면을 따라 상하 이동되면서 상기 포펫 홈 중 어느 하나에 삽입되는 포펫 볼과, 상기 포펫 볼을 상기 시프트 레일의 외주면에 밀착시키는 포펫 스프링과, 변속시 상기 시프트 레일이 선택되지 않으면 상기 포펫 스프링을 장력을 세게 하여 시프트 레일의 직선 이동을 구속하는 포펫 스프링 가압수단으로 구성된다.

Description

수동변속기의 이중물림방지장치{Interlock apparatus of manual transmission}
본 발명은 수동변속기의 이중물림방지장치에 관한 것으로서, 특히 포펫 스프링의 장력을 조절하여 선택된 시프트 레일을 제외한 나머지 시프트 레일의 변속방향 이동을 구속하는 수동변속기의 이중물림방지장치에 관한 것이다.
일반적으로 수동변속기는 엔진과 구동바퀴 사이에 장착되어 차량의 주행상태 변화에 따라 엔진의 구동력을 변속시키고 차량을 후진시키는 장치로서, 운전자의 조작에 의해 조작될 수 있도록 변속조작장치와 연결된다.
도 1은 일반적인 직접조작식 변속조작장치가 도시된 사시도로서, 변속조작장치는 운전자가 변속레버(2)를 셀렉팅 방향(Se)으로 조작하면, 변속레버(2)와 함께 컨트롤 핑거(10)가 직선 이동되어 다수개의 변속러그(24, 26, 28) 중 어느 하나와 선택적으로 물림되고, 이후 운전자가 변속레버(2)을 시프팅 방향(Si)방향으로 조작하면 상기 변속레버(2)와 함께 컨트롤 핑거(10)가 회동되면서 상기 선택된 변속러그(26)를 밀어 직선 이동시킨다.
여기서, 상기 다수개의 변속러그(24, 26, 28)는 각 시프트 레일(4, 6, 8)의일단에 끼움 결합되어 있고, 상기 시프트 레일(4, 6, 8)의 타단에는 상기 시프트 레일(4, 6, 8)과 함께 직선 이동되어 수동변속기의 동기장치(미도시)를 작동시키는 시프트 포크(14, 16, 18)가 끼움 결합되어 있다.
따라서, 상기 변속레버(2)의 시프팅 조작시 선택된 변속러그(26)와 함께 시프트 레일(6)과 시프트 포크(16)가 직선 이동되어 수동변속기의 동기장치를 작동시킴으로써 변속 조작이 이루어진다.
도 1은 일반적인 직접조작식 변속조작장치가 도시된 사시도로서, 변속조작장치는 운전자가 변속레버(2)를 셀렉팅 방향(Se)으로 조작하면, 변속레버(2)와 함께 컨트롤 핑거(10)가 직선 이동되어 다수개의 변속러그(24, 26, 28) 중 어느 하나와 선택적으로 물림되고, 이후 운전자가 변속레버(2)을 시프팅 방향(Si)방향으로 조작하면 상기 변속레버(2)와 함께 컨트롤 핑거(10)가 회동되면서 상기 선택된 변속러그(26)를 밀어 직선 이동시킨다.
한편, 상기 변속시 운전자가 변속 절도감을 느낄 수 있도록 함과 아울러 변속 후 상기 동기장치의 점프아웃현상을 방지하기 위해 상기 시프트 레일(4,6,8)에 각각 위치결정장치(32,34,36)가 구비된다.
이와 같은 위치결정장치(32,34,36)는 포펫 볼(32b,34b,36b)이 3개의 포펫 홈(32a,34a,36a) 중 중립 포펫 홈에 탄입된 상태에서 변속레버(2)의 시프팅 조작시 시프트 레일(4,6,8)이 직선 이동됨에 따라 상기 포펫 볼(32b,34b,36b)이 중립 포펫 홈에서 이탈되어 시프트 레일(4,6,8) 상에서 미끄럼 운동되다가, 변속단 포펫 홈에 도달하면 포펫 스프링(32c,34c,36c)의 탄성력에 의해 그 변속단 포펫 홈에 탄입된다.
이 때, 운전자는 상기 포펫 볼(32b,34b,36b)이 중립 포펫 홈에서 이탈된 후 변속단 포펫 홈에 탄입되어 시프트 레일(4,6,8)의 직선 이동이 걸림되는 순간 느껴지는 절도감을 통해 변속 여부를 판단하게 된다.
또한, 상기 시프트 레일(4,6,8)에는 변속 조작시 동기장치의 이중물림현상을 방지하기 위해 이중물림방지장치가 구비된다.
좀 더 자세히 설명하면, 상기 이중물림방지장치는 상기 시프트 레일(4,6,8) 사이에 배치된 인터록크 핀(42,44)과, 상기 인터록크 핀(42,44)의 양단과 대응되는 시프트 레일(4,6,8) 외주면에 형성되어 중립시 상기 인터록크 핀(42,44)이 반정도 삽입되는 그루브(4a,6a,6b,8a)로 이루어지고, 그 동작은 상기 시프트 레일(4,6,8) 중 어느 하나가 선택적으로 직선 이동되면 인터록크 핀(42,43)이 선택된 시프트 레일의 그루브에서 밀려져 선택된 시프트 레일과 이웃한 시프트 레일의 그루브에 완전히 압입됨으로써 이웃한 시프트 레일의 직선 이동을 구속하여 동기장치의 이중물림을 방지한다.
그러나, 종래 기술에 따른 수동변속기의 이중물림방지장치는 인터록크 핀(42,44)이 시프트 레일(4,6,8) 사이에 배치되도록 변속기 케이스(1)에 상기 인터록크 핀(42,44)이 위치되는 인터록크 위치홀(1a,1b)을 형성하고, 상기 시프트 레일(4,6,8)에 상기 인터록크 위치홀(1a,1b)과 대응되도록 상기 그루브(4a,6a,6b,8a)를 형성해야 하므로 가공 공정 및 조립 공정이 복잡한 문제점이 있다.
또한, 상기 인터록크 위치홀(1a,1b) 및 그루브(4a,6a,6b,8a)의 가공시 버(Burr)를 완전히 제거하지 못한 경우 인터록크 핀(42,44)이 버에 걸림되어 선택된 시프트 레일의 직선 이동을 구속하기 때문에 변속시 걸림감이 발생되어 운전자가 불편함을 느끼고, 더욱 심하면 변속 불가현상이 발생되는 문제점이 있다.
또한, 종래에 따른 수동변속기의 이중물림방지장치는 장기간 사용함에 따라 마모되기 때문에 차량의 장기간 사용시 동기장치의 이중물림을 확실히 방지할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가공 공정 및 조립 공정이 용이하고, 시프트 레일이 걸림되어 변속 조작감이 무겁거나 변속불가현상이 발생되는 것을 방지하고, 장기간 사용에 따른 마모 등으로 인한 기능 저하를 방지할 수 있는 수동변속기의 이중물림방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기의 변속조작기구가 도시된 사시도,
도 2는 종래 기술에 따른 수동변속기의 이중물림방지장치가 도시된 정단면도,
도 3a는 본 발명에 따른 이중물림방지장치의 중립시 정단면도,
도 3b는 본 발명에 따른 이중물림방지장치의 1단 변속중 정단면도,
도 3c는 본 발명에 따른 이중물림방지장치의 1단 변속 후 정단면도,
도 4a는 본 발명에 따른 이중물림방지장치의 중립시 측단면도,
도 4b는 본 발명에 따른 이중물림방지장치의 1단 변속중 측단면도,
도 4c는 본 발명에 따른 이중물림방지장치의 1단 변속 후 측단면도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
52,62,72 : 시프트 레일 53,63,73 : 포펫 홈
54,64,74 : 포펫 볼 56,66,76 : 포펫 스프링
82 : 실린더 82a,82b,82c : 가이드
84 : 제1 피스톤 86 : 제2 피스톤
88 : 제3 피스톤
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수동변속기의 이중물림방지장치는 변속시 선택적으로 직선 이동되고, 중립 및 변속단과 대응되는 위치에 각각 포펫 홈이 형성된 시프트 레일과; 상기 시프트 레일의 직선 이동시 시프트 레일의 외주면을 따라 상하 이동되면서 상기 포펫 홈 중 어느 하나에 삽입되는 포펫 볼과;상기 포펫 볼을 상기 시프트 레일의 외주면에 밀착시키는 포펫 스프링과; 변속시 상기 시프트 레일이 선택되지 않으면 상기 포펫 스프링을 장력을 세게 하여 시프트 레일의 직선 이동을 구속하는 포펫 스프링 가압수단을 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
상기 본 발명에 따른 수동변속기의 이중물림방지장치는 변속시 선택적으로 직선 이동되고 중립 및 변속단과 대응되는 위치에 중립 및 변속단 포펫 홈(53,63,73)이 형성된 시프트 레일(52,62,72)과, 상기 시프트 레일(52,62,72)의 직선 이동시 상기 중립 및 변속단 포펫 홈(53,63,73)이 형성된 시프트 레일(52,62,72)의 외주면을 따라 상하 이동되면서 상기 중립 및 변속단 포펫 홈(53,63,73) 중 어느 하나에 삽입되는 포펫 볼(54,64,74)과, 일단이 상기 포펫 볼(54,64,74)의 상부와 연결되어 상기 포펫 볼(54,64,74)을 상기 시프트 레일(52,62,72)의 외주면에 밀착시키는 포펫 스프링(56,66,76)과, 변속시 선택되지 않은 시프트 레일에 구비된 포펫 스프링의 장력을 세게 하여 선택되지 않은 시프트 레일의 직선 이동을 구속하는 포펫 스프링 가압수단을 포함하여 구성된다.
상기 시프트 레일(52,62,72)은 변속레버의 시프팅 조작시 축방향으로 직선 이동되면서 수동변속기에 변속레버의 조작력을 전달하여 변속작용이 이루어지도록 하는 역할을 수행한다.
이와 같은 시프트 레일(52,62,72)은 선택적으로 직선 이동되어 1단 또는 2단 변속작용이 이루어지도록 하는 1/2단 시프트 레일(52)과, 선택적으로 직선 이동되어 3단 또는 4단 변속작용이 이루어지도록 하는 3/4단 시프트 레일(62), 선택적으로 직선 이동되어 5단 또는 후진단 변속작용이 이루어지도록 하는 5단/후진단 시프트 레일(72)로 이루어진다.
이와 같은 시프트 레일(52,62,72)은 각각 변속기 케이스(50)에 형성된 제1,2,3 시프트 레일 가이드 홈(50a,50b,50c)에 삽입되고, 상기 시프트 레일(52,62,72)에 형성된 포펫 홈(53,63,73)은 변속단 포펫 홈(h2,h3)의 깊이(L1)는 중립 포펫 홈(h1) 깊이(L2)의정도가 되게 형성된다.
상기 포펫 볼(54,64,74)은 상기 1/2단 시프트 레일의 포펫 홈(53) 중 어느 하나에 선택적으로 삽입되는 제1 포펫 볼(54)과, 상기 3/4단 시프트 레일의 포펫 홈(63) 중 어느 하나에 선택적으로 삽입되는 제2 포펫 볼(64)과, 상기 5/후진단 시프트 레일의 포펫 홈(73) 중 어느 하나에 선택적으로 삽입되는 제3 포펫 볼(74)로 이루어진다.
이와 같은 포펫 볼(54,64,74)은 중립시 각 시프트 레일에 중립단과 대응되게 형성된 포펫 홈(53,63,73)에 압입되고, 변속시 상기 시프트 레일(52,62,72) 중 어느 하나가 선택되어 직선 이동되면 운전자가 변속 절도감을 느낄 수 있도록 선택된 시프트 레일에 밀착된 포펫 볼이 상기 선택된 시프트 레일의 외주면 굴곡을 따라 상하 이동되면서 상기 선택된 시프트 레일에 마찰력을 부여한다.
상기 포펫 스프링(56,66,76)은 상기 제1,2,3 포펫 볼(54,64,74) 상단과 각각 연결되어 상하방향으로 탄성되는 제1,2,3 포펫 스프링(56,66,76)으로 이루어져, 상기 제1,2,3 포펫 볼(54,64,74)을 각각 시프트 레일(52,62,72) 외주면에 밀착시킨다.
이와 같은 포펫 스프링(56,66,76)은 변속시 선택된 시프트 레일이 직선 이동되면서 그 시프트 레일의 외주면에 밀착된 포펫 볼과 마찰되어 운전자가 변속감을 느낄 수 있도록 하되, 시프트 레일과 포펫 볼 간 마찰이 너무 커 운전자가 불편함을 느끼거나 변속불가현상이 발생하지 않도록 소정의 장력을 갖는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 포펫 스프링(56,66,76)은 상기 제1,2,3 시프트 레일 가이드홈(50a,50b,50c) 상측과 연결된 제1,2,3 포펫 스프링 가이드 홈(56a,66a,76)에 각각 삽입되어 상하방향으로 탄성된다.
상기 포펫 스프링 가압수단은 상기 제1,2,3 포펫 스프링 가이드 홈(56a,66a,76a)과 각각 연결되는 가이드(82a,82b,82c)가 저면에 형성되고 내부에 작동유(O)가 충진된 실린더(82)와, 상기 가이드(82a,82b,82c)에 슬라이드 가능하게 삽입되고 상기 포펫 스프링(56,66,76) 상단과 각각 결합되어 상기 작동유(O)와 제1,2,3 포펫 스프링(56,66,76)으로부터 받는 압력차에 따라 상하방향으로 슬라이드 이동되는 제1,2,3 피스톤(84,86,88)으로 이루어진다.
여기서, 상기 제1,2,3 가이드(80a,80b,80c)는 상기 제1,2,3 피스톤(84,86,88)이 하측방향으로 소정 거리 이상 이동되지 않도록 스토퍼가 형성되는데, 상기 스토퍼는 상기 제1,2,3 가이드(80a, 80b, 80c)가 상기 제1,2,3 포펫 스프링 가이드 홈(56a, 66a, 76)보다 더 넓은 직경으로 형성됨으로써 이루어진다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 도 3a 및 도 4a에 도시된 바와 같이 중립시 상기 1,2,3 포펫 볼(54,64,74)은 각 시프트 레일의 중립 포펫 홈(53,63,73)에 삽입되어 있고, 제1,2,3 피스톤(84,86,88)은 작동유(O)로부터 동일 압력을 받고 있으며, 포펫 스프링(56,66,76)은 시프트 레일(52,62,72)의 직선 이동이 가능토록 상기 포펫 볼(54,64,74)에 소정의 장력을 부여하고 있다.
이와 같은 상태에서 운전자가 1단 변속을 조작하여 상기 1/2단 시프트 레일(52)이 1단 변속방향을 향해 직선 이동되면, 도 3b 및 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 제1 포펫 볼(54)이 상기 1/2단 시프트 레일의 중립 포펫 홈(h1) 표면을 따라 점차적으로 상방향으로 이동되어 상기 1/2단 시프트 레일의 중립 포펫 홈(h1)으로부터 이탈되고, 이와 함께 제1 포펫 스프링(56)이 중립 포펫홈의 깊이(L1)만큼 상방향으로 이동되면서 제1 피스톤(84)을 상방향으로 중립 포펫홈의 깊이(L1) 밀린다.
이 때, 상기 제1 피스톤(84)이 상방향으로 중립 포펫홈의 깊이(L1) 밀리면 파스칼(PASCAL)의 원리에 따라 상기 제2 피스톤(86)과 제3 피스톤(88)이 작동유(O)로부터 받는 압력이 상승되어 상기 제2 피스톤(86)과 제3 피스톤(88)이 각각 하측방향으로 '' 만큼씩 각각 밀리면서 제2 포펫 스프링(66)과 제3 포펫 스프링(76)을 압축시킨다.
따라서, 상기 제2 포펫 스프링(66)과 제3 포펫 스프링(76)은 압축되는 만큼장력이 커지기 때문에 상기 제2 포펫 볼(64) 및 제3 포펫 볼(74)과 상기 3/4단 시프트 레일(62) 및 5/후진단 시프트 레일(72)의 마찰이 커져 상기 3/4단 시프트 레일(62) 및 5/후진단 시프트 레일(72)의 직선 이동이 구속된다.
한편, 도 3c 및 도 4c에 도시된 바와 같이 변속이 완료되어 상기 제1 포펫 볼(54)이 1/2단 시프트 레일의 1단 포펫 홈(h2)에 위치되면, 제1 포펫 스프링(56)이 1/2단 시프트 레일의 1단 포펫 홈(h2)의 깊이(L2)만큼 하측방향으로 이동되면서 상기 제1 피스톤(84)을 1/2단 시프트 레일의 1단 포펫 홈(h2)의 깊이(L2)만큼 하측방향으로 잡아당긴다.
이 때, 상기 제1 포펫 볼(54)이 제1 피스톤(84)에 작용되는 작동유(O)의 압력 및 제1 포펫 스프링(56)의 복원력에 의해 순간적으로 1/2단 시프트 레일의 1단 포펫 홈(h2)에 압입되기 때문에 상기 1/2단 시프트 레일(52)이 순간적으로 직선 이동이 걸림되어 운전자가 변속 절도감을 받는다.
그리고, 상기 제2 포펫 스프링(66) 및 제3 포펫 스프링(76)은 파스칼의 원리에 따라 상기 제2 피스톤(86) 및 제3 피스톤(88)에 작용되는 작동유(O)의 압력이 감소된 만큼 복원되면서 상기 제2 피스톤(86) 및 제3 피스톤(88)을 상방향으로 미는데, 상기 제1 피스톤(84)이 1/2단 시프트 레일의 1단 포펫 홈(h2)의 깊이(L2)만큼 복귀되므로 상기 제2 피스톤(86) 및 제3 피스톤(88)은 각각만큼씩 상방향으로 복귀되기 때문에 상기 3/4단 시프트 레일(62) 및 5/후진단 시프트 레일(72)의 직선 이동 구속이 유지되어 이중물림현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 2단, 3단, 4단, 5단 변속 및 후진 변속시 본 발명에 따른 이중물림방지장치의 작용이 같으므로 생략하기로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 수동변속기의 이중물림방지장치는 시프트 레일의 포펫 홈에 삽입된 포펫 볼과 상기 포펫 볼을 포펫 홈에 압입시키는 포펫 스프링으로 구성된 위치결정장치에 변속시 선택되지 않은 시프트 레일에 구비된 포펫 스프링을 압축시켜 선택되지 않은 시프트 레일의 변속방향 이동을 구속하는 포펫 스프링 가압수단만 더 추가하면 되므로 가공 공정 및 조립 공정이 용이하고, 설계 자유도가 향상되는 이점이 있다.
또한, 변속시 또는 변속 후 포펫 스프링의 장력이 조절되기 때문에 포펫 스프링의 장력이 너무 커 변속 조작감이 무겁거나 변속불가현상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 이중물림방지를 위해 유압을 사용하므로 구성부품의 마모로 인한 기능 저하를 방지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 변속시 선택적으로 직선 이동되고, 중립 및 변속단과 대응되는 위치에 각각 포펫 홈이 형성된 시프트 레일과; 상기 시프트 레일의 직선 이동시 시프트 레일의 외주면을 따라 상하 이동되면서 상기 포펫 홈 중 어느 하나에 삽입되는 포펫 볼과; 상기 포펫 볼을 상기 시프트 레일의 외주면에 밀착시키는 포펫 스프링과; 변속시 상기 시프트 레일이 선택되지 않으면 상기 포펫 스프링을 장력을 세게 하여 시프트 레일의 직선 이동을 구속하는 포펫 스프링 가압수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 이중물림방지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포펫 스프링 가압수단은 복수개의 시프트 레일마다 구비된 포펫 스프링과 각각 연결된 복수개의 피스톤과; 상기 복수개의 피스톤이 포펫 스프링의 탄성방향으로 직선 이동 가능하게 삽입된 실린더와; 상기 실린더에 충진되어 변속시 선택된 시프트 레일에 구비된 피스톤이 상기 포펫 볼의 상방향 이동에 의해 상기 실린더에 압입되면, 파스칼(PASCAL) 원리에 따라 나머지 피스톤을 상기 실린더로부터 압출시켜 나머지 피스톤과 연결된 포펫 스프링이 압축되도록 하는 작동유로 구성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 이중물림방지장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 포펫 스프링 가압수단은 상기 실린더의 하단에 상기 포펫 스프링을 향해 각각 돌출되어 상기 실린더와 연결된 가이드가 형성되어 상기 가이드 내부에 상기 피스톤이 직선 이동 가능하게 장착된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 이중물림방지장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가이드는 상기 포펫 스프링과 대향되는 부위에 상기 피스톤이 상기 실린더로부터 소정 거리 이상 압출되는 것을 구속하는 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 이중물림방지장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 포펫 홈은 변속 후 선택되지 않은 시프트 레일의 구속이 유지되도록 변속단 포펫 홈의 깊이가 중립 포펫 홈의 깊이보다 얇게 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 이중물림방지장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0727227A (ja) * 1993-07-16 1995-01-27 Mitsubishi Automob Eng Co Ltd 変速機のシフトレールインタロック機構
KR19980054508U (ko) * 1996-12-31 1998-10-07 박병재 자동차용 변속 절도감 향상 구조

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