KR100457250B1

KR100457250B1 - 수동변속기의 위치결정장치

Info

Publication number: KR100457250B1
Application number: KR10-2002-0041509A
Authority: KR
Inventors: 전종안
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2004-11-16
Also published as: KR20040006917A

Abstract

본 발명은 수동변속기의 위치결정장치에 관한 것으로서, 특히 변속단계에 따라 포펫 볼과 시프트 레일 사이에 적절한 마찰력이 발생되도록 포펫 스프링의 장력을 조절하는 수동변속기의 위치결정장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 수동변속기의 위치결정장치는 수동변속기의 위치결정장치는 변속시 포펫 볼에 포펫 스프링의 자체 장력만 부여되고, 변속 후 회전자의 회전력에 의해 푸시로드가 상기 포펫 스프링을 가압하여 시프트 레일의 직선 이동이 구속되기 때문에 운전자가 무리없이 변속조작을 행하면서 적정 수준의 변속 절도감을 느낄 수 있을 뿐만 아니라 동기장치의 점프아웃현상을 방지할 수 있다.

Description

수동변속기의 위치결정장치{Positioning apparatus of manual transmission}

일반적으로 수동변속기는 엔진과 구동바퀴 사이에 장착되어 차량의 주행상태 변화에 따라 엔진의 구동력을 변속시킴과 아울러 차량을 후진시키는 장치로서, 변속조작장치을 통해 운전자의 조작력을 전달받아 작동된다.

도 1은 일반적인 직접조작식 변속조작장치가 도시된 사시도로서, 변속조작장치는 먼저, 셀렉팅(Selecting) 변속시 변속레버(2)와 함께 컨트롤 핑거(10)가 셀렉팅 변속방향으로 직선 이동되어 다수개의 변속러그(24, 26, 28) 중 어느 하나와 선택적으로 물림되고, 이 상태에서 시프팅(Shigting) 변속시 변속레버(2)와 함께 컨트롤 핑거(10)가 시프팅 변속방향으로 회동되면서 상기 선택된 변속러그(26)을 밀어 직선 이동시킨다.

여기서, 상기 변속러그(24, 26, 28)는 각각 시프트 레일(4, 6, 8)의 일단에 끼움 결합되어 있기 때문에 컨트롤 핑거(10)의 회동시 변속러그(24,26,28)와 함께 시프트 레일(4,6,8)이 직선 이동되고, 상기 시프트 레일(4, 6, 8)의 타단에는 수동변속기의 동기장치(미도시)와 결합된 시프트 포크(14, 16, 18)가 끼움 결합되어 있어 시프트 레일(4,6,8)의 직선 이동시 시프트 포크(14,16,18)를 통해 상기 수동변속기의 동기장치가 작동되고, 변속 조작이 이루어진다.

한편, 상기 시프트 레일(4,6,8)에는 각각 위치결정장치(32)가 구비되는데,상기 위치결정장치(32)는 상기 각 시프트 레일(4,6,8) 외주면에 중립 및 각 변속단과 대응되게 형성된 포펫 홈(32a)과, 각 시프트 레일(4,6,8) 외주면에 위치되는 포펫 볼(32b) 및 상기 포펫 볼(32b)을 일정한 힘으로 상기 시프트 레일(4,6,8)에 밀착시키는 포펫 스프링(32c)으로 구성되어, 시프트 레일(4,6,8)의 직선 이동시 포펫 스프링(32c)의 장력에 의해 시프트 레일(4,6,8)과 포펫 볼(32b) 사이에 마찰력이 발생되도록 함으로써 변속시 운전자가 변속 절도감을 느낄 수 있도록 함과 아울러 상기 동기장치의 점프아웃현상을 방지한다.

좀 더 자세히 설명하면, 셀렉팅 변속시 각 포펫 볼(32b)은 중립단과 대응되는 시프트 레일의 포펫 홈(32a)에 각각 압입되고, 시프팅 변속시 한 시프트 레일(32a)이 직선 이동되면 그 시프트 레일(4,6,8)에 위치된 포펫 볼(32b)이 시프트 레일(4,6,8)의 외주면을 따라 미끄럼 운동되면서 중립단 포펫 홈에서 이탈되어 변속단 포펫 홈에 압입된다.

여기서, 상기 시프트 레일(4,6,8)이 포펫 홈(32a)에 압입된 포펫 볼(32b)과의 마찰을 극복하고 직선 이동되기 위해서는 큰 시프팅 조작력이 필요하기 때문에 상기 포펫 볼(32b)이 변속단 포펫 홈에 압입되는 순간 선택된 시프트 레일의 직선 이동이 걸림됨으로써 운전자는 변속 절도감을 느끼고, 이러한 변속 절도감을 통해 변속여부를 확인한다.

그리고, 변속후 선택된 시프트 레일에는 변속단 포펫 홈에 포펫 볼(32b)이 압입되어 있고, 선택되지 않은 시프트 레일에는 각각 중립단 포펫 홈에 포펫 볼(32b)이 압입되어 있기 때문에 주행시 발생되는 진동 및 충격에 의한 각 시프트레일(4,6,8)의 직선 이동이 구속됨으로써 동기장치의 점프아웃현상이 방지된다.

그러나, 종래 기술에 따른 수동변속기의 위치결정장치는 튜닝(tunning)작업을 통해 포펫 스프링(32c)의 장력을 결정하는데, 포펫 스프링(32c)의 장력을 세게 하면 포펫 볼(32b)과 시프트 레일(4,6,8) 간 마찰이 커져 동기장치의 점프아웃현상이 방지되지만, 변속시 큰 시프팅 조작력이 요구되고 더욱 심하면 시프트 레일(4,6,8)이 움직이지 않는 변속불가현상이 발생되는 문제점이 있다.

한편, 상기 포펫 스프링(32c)의 장력을 약하게 하면 시프팅 조작력이 작아 운전자가 편하게 변속 조작을 행할 수 있지만, 변속 절도감이 약하고 진동 및 충격에 의해 운전자의 의도와 상관없이 시프트 레일(4,6,8)이 움직여 동기장치의 점프아웃현상이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 변속시 운전자가 적절한 변속 절도감을 느끼도록 포펫 스프링이 소정의 장력을 갖도록 하고, 변속후 진동 및 충격에 의해 시프트 레일이 움직이지 않도록 포펫 스프링의 장력을 세게 하는 수동변속기의 위치결정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 직접조작식 변속조작장치가 도시된 사시도,

도 2는 종래 기술에 따른 수동변속기의 위치결정장치가 도시된 측단면도,

도 3은 본 발명에 따른 수동변속기의 위치결정장치가 도시된 측단면도,

도 4는 변속 후 본 발명에 따른 수동변속기의 위치결정장치가 도시된 측단면도,

도 5는 도 4의 'A-A'방향 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

52 : 시프트 레일 54 : 포펫 볼

56 : 포펫 스프링 58 : 푸시로드

60 : 가이드 62 : 구동모터

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수동변속기의 위치결정장치는 변속시 선택적으로 직선 이동되어 동기장치를 작동시키고, 외주면에 중립 및 변속단과 대응되는 포펫 홈이 형성된 시프트 레일과; 상기 시프트 레일의 외주면에 위치되어 상기 시프트 레일과 마찰되는 포펫 볼과; 상기 포펫 볼을 상기 시프트 레일의 외주면에 밀착시키는 포펫 스프링과; 상기 포펫 스프링과 연결된 푸시로드와; 상기 푸시로드가 포펫 스프링 탄성방향으로 직선 이동되도록 안내하는 가이드와; 상기 푸시로드의 외주면에 나선 결합되어 변속시 일방향으로 회전되면서 상기 푸시로드를 상기 포펫 스프링의 인장방향으로 이동시키고, 변속 후 타방향으로 회전되면서 상기 푸시로드를 포펫 스프링의 압축방향으로 이동시키는 회전자를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

상기 본 발명에 따른 수동변속기의 위치결정장치는 변속시 선택적으로 직선 이동되어 동기장치를 작동시키고, 외주면에 중립 및 변속단과 대응되는 포펫 홈(52a,52b,52c)이 형성된 시프트 레일(52)과, 상기 시프트 레일(52)의 외주면에 위치되는 포펫 볼(54)과, 상기 포펫 볼(54)을 상기 시프트 레일(52)의 외주면에 밀착시키는 포펫 스프링(56)과, 상기 포펫 스프링(56)과 연결된 푸시로드(58)와, 상기 푸시로드(58)가 포펫 스프링(56)의 탄성방향으로 직선 이동되도록 안내하는 가이드(60)와, 상기 푸시로드(58)의 외주면에 나선 결합되어 변속시 일방향으로 회전되면서 상기 푸시로드(58)를 상기 포펫 스프링(56)의 인장방향으로 이동시키고, 변속 후 타방향으로 회전되면서 상기 푸시로드(58)을 상기 포펫 스프링(56)의 압축방향으로 이동시키는 구동모터(62)을 포함하여 구성된다.

좀 더 자세히 설명하면, 상기 시프트 레일(52)은 일단에 변속레버의 조작력을 전달받아 직선 이동될 수 있도록 변속러그(미도시)가 끼움 결합되고, 타단에 상기 동기장치와 결합된 시프트 포크(51)가 끼움 결합되어 일체로 직선 이동된다.

그리고, 상기 시프트 레일(52)은 중립시 상기 포펫 볼(54)이 밀착되는 외주면 일부위에 중립 포펫 홈(52b)이 형성되고, 상기 시프트 레일(52)의 전후방향 직선 이동시 각각 상기 포펫 볼(54)이 밀착되는 외주면 타부위에 제1,2 변속단 포펫 홈(52a,52c)이 형성된다.

상기 포펫 스프링(56)은 수동변속기 하우징(50)에 상기 시프트 레일(52)과 직교되는 방향으로 길게 형성된 포펫 스프링 안착홈(50a)에 삽입되어 상하방향으로 탄성되고, 일단이 상기 포펫 볼(54)과 연결되고 타단이 상기 푸시로드(58)와 연결된다.

이와 같은 포펫 스프링(56)은 일정한 장력으로 상기 포펫 볼(54)을 상기 시프트 레일(52)의 외주면에 밀착시켜 상기 시프트 레일(52)의 직선 이동시 상기 시프트 레일(52)과 포펫 볼(54) 사이에 일정한 마찰력이 발생되도록 함으로써 운전자가 무리없이 변속 조작을 행함과 아울러 적정 수준의 변속 절도감을 느낄 수 있도록 한다.

상기 푸시로드(58)는 상기 포펫 스프링 안착홈(50a)에 삽입되어 상기 포펫 스프링(56)의 타단과 연결된 연결판체(58a)와, 상기 연결판체(58a)의 상측면에서 상기 연결판체(58a)보다 작은 직경으로 돌출 형성되고 외주면에 오른 나사가 형성된 나사(58b)로 이루어진다.

상기 가이드(60)는 상기 푸시로드의 연결판체(58a) 외주면 일측에서 반경방향으로 돌출 형성된 가이드 돌기(60a)와, 상기 가이드 돌기(60a)가 삽입되어 상기 푸시로드(58)와 함께 상하방향으로 직선 이동될 수 있도록 상하방향으로 길게 형성된 가이드 홈(60b)으로 이루어진다.

여기서, 상기 가이드 홈(60b)은 상기 포펫 스프링 안착홈(50a)이 상기 가이드 돌기(60a)가 삽입될 수 있도록 반경방향으로 확개되어 형성되되, 개방된 상기 포펫 스프링 안착홈(50a)의 상단부터 하측방향으로 일정거리까지만 형성되어 상기 푸시로드(58)의 하측방향 스트로크(Strock)를 제한한다.

상기 구동모터(62)는 상기 푸시로드의 나사(58a)와 나사 결합되고 전기자코일(미도시)이 권선된 회전자(62a)와, 상기 회전자(62a)의 외둘레에 배치되고 계자코일(미도시)이 권선되어 외부 전원이 인가되면 상기 회전자(62a)와의 사이에 전자기력이 발생되어 상기 회전자(62a)가 회전될 수 있도록 하는 고정자(62c) 등으로 이루어진다.

또한, 외관을 형성하는 모터 하우징(62c)에는 상기 푸시로드의 나사(58b)가 삽입되어 상하방향으로 직선 이동될 수 있도록 상하방향으로 관통된 홀(h)이 형성되고, 상기 모터 하우징의 홀(h)은 상기 푸시로드(58)의 상측방향 스트로크(Strock)가 제한되도록 푸시로드의 연결판체(58a)보다 작게 형성된다.

이와 같은 구동모터(62)는 외부전원이 인가되어 일방향으로 전류가 흐르면 상기 회전자(62a)가 상기 고정자(62b)와의 사이에 발생되는 전자기력에 의해 상기 푸시로드의 나사(58b)을 중심으로 반시계방향으로 회전되고, 전류 흐름방향이 바뀌면 시계방향으로 회전되며, 상기 푸시로드(58)는 상기 가이드(60)에 의해 회전이 구속된 상태이고, 상기 회전자(60a)와 나사결합되어 있기 때문에 상기 회전자(60a)을 통해 전달받은 회전력에 의해 상하방향으로 슬라이드 이동되면서 상기 포펫 스프링(56)을 인장 또는 압축시켜 상기 포펫 스프링(56)의 장력을 가변시킨다.

한편, 차량은 클러치 페달의 조작 여부에 따라 변속 조작이 가능하기 때문에 클러치 페달에 상기 클러치 페달의 조작여부를 감지하는 센서(미도시)를 부착하여 상기 구동모터(62)가 센서의 신호에 따라 전원을 인가받아 작동되도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 변속시 포펫 볼(54)이 포펫 스프링(56)의 자체 장력만으로 시프트 레일의 중립단 포펫홈(52b)에 압입되어 있는 상태에서, 상기 시프트 레일(52)에 시프팅 조작력이 전달되면 상기 시프트 레일(52)이 직선 이동되면서 동기장치가 작동되도록 한다.

이 때, 상기 포펫 볼(54)은 시프트 레일(52)이 직선 이동됨에 따라 상기 시프트 레일의 중립 포펫 홈(52b)에서 이탈되어 제1 변속단 포펫 홈(52a) 또는 제2 변속단 포펫 홈(52c)에 압입되고, 상기 포펫 볼(54)과 시프트 레일(52) 사이에는 운전자가 무리없이 변속조작을 행할 수 있고 적정 수준의 변속 절도감을 느낄 수 있을 정도의 마찰력이 발생된다.

한편, 변속 조작이 완료되면 구동모터(62)에 전원이 인가되어 회전자(62a)가 시계방향으로 회전되고, 상기 푸시로드(58)가 상기 회전자(62a)의 회전력에 의해 하측방향으로 이동되면서 상기 포펫 스프링(56)을 압축시킨다.

이 때, 상기 포펫 볼(54)은 포펫 스프링(56)의 차체 장력뿐만 아니라 상기 푸시로드(58)의 가압력을 부여받아 상기 시프트 레일(52)에 밀착되기 때문에 주행시 진동 및 충격이 상기 시프트 레일(52)에 전달되더라도 상기 시프트 레일(52)의 직선 이동이 구속되어 있어 동기장치의 점프아웃현상이 방지된다.

여기서, 클러치 페달이 밟아지면 구동모터(62)에 전원이 인가되어 회전자(62a)가 반시계방향으로 회전되면서 푸시로드(58)를 상측으로 이동시키고, 클러치 페달이 놓아지면 회전자(62a)가 시계방향으로 회전되면서 상기 푸시로드(58)를 하측으로 이동시킨다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 수동변속기의 위치결정장치는 변속시 포펫 볼에 포펫 스프링의 자체 장력만 부여되고, 변속 후 회전자의 회전력에 의해 푸시로드가 상기 포펫 스프링을 가압하여 시프트 레일의 직선 이동이 구속되기 때문에 운전자가 무리없이 변속조작을 행하면서 적정 수준의 변속 절도감을 느낄 수 있을 뿐만 아니라 동기장치의 점프아웃현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims

변속시 선택적으로 직선 이동되어 동기장치를 작동시키고, 외주면에 중립 및 변속단과 대응되는 포펫 홈이 형성된 시프트 레일과; 상기 시프트 레일의 외주면에 위치되어 상기 시프트 레일과 마찰되는 포펫 볼과; 상기 포펫 볼을 상기 시프트 레일의 외주면에 밀착시키는 포펫 스프링과; 상기 포펫 스프링과 연결된 푸시로드와; 상기 푸시로드가 포펫 스프링 탄성방향으로 직선 이동되도록 안내하는 가이드와; 상기 푸시로드의 외주면에 나선 결합되어 변속시 일방향으로 회전되면서 상기 푸시로드를 상기 포펫 스프링의 인장방향으로 이동시키고, 변속 후 타방향으로 회전되면서 상기 푸시로드를 포펫 스프링의 압축방향으로 이동시키는 구동모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 위치결정장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가이드는 상기 푸시로드의 외주면에서 수직하게 돌출된 가이드 돌기와; 상기 가이드 돌기가 삽입되어 상하방향으로 직선 이동되는 가이드 홈으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수동변속기의 위치결정장치.
제 1 항에 있어서,

상기 구동모터는 고정자와, 상기 고정자의 내부에 배치되고 상기 푸시로드와 나사결합되어 상기 고정자와의 사이에 생기는 전자기력에 의해 회전되는 회전자로이루어진 것을 특징으로 하는 수동변속기의 위치결정장치.