KR100462850B1 - 수동변속기의 디텐트 어셈블리 - Google Patents

수동변속기의 디텐트 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 수동변속기의 디텐트 어셈블리는 디텐트 그루브가 변속시 상기 컨트롤 핑거의 총 회전각도와 상기 포핏 볼이 상기 요홈에서 상기 요홈과 경사부가 만나는 정점까지 미끄러지는 동안 상기 컨트롤 핑거의 회전각도의 비가 0.25~0.35이도록 형성되고, 상기 디텐트 그루브에 변속 완료 후 시프트 변속방향으로 상기 컨트롤 핑거의 회전을 구속하는 스토퍼가 돌출 형성되기 때문에 변속 절도감 및 변속 조작감이 향상된다.

Description

수동변속기의 디텐트 어셈블리{Detent Assembly of Manual Transmission}
본 발명은 수동변속기의 디텐트 어셈블리에 관한 것으로서, 특히 디텐트 그루브의 회전 각도비를 줄이고, 디텐트 그루브에 변속 완료 후 컨트롤 핑거가 변속방향으로 더 회전되는 것을 구속하는 스토퍼가 형성된 수동변속기의 디텐트 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 수동변속기는 엔진과 구동바퀴 사이에 장착되어 차량의 주행 상태에 변화에 따라 엔진의 구동력을 변속시키고 차량을 후진시키는 장치로서, 변속조작기구에 의해 조작된다.
도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기의 변속조작기구가 도시된 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 컨트롤 샤프트 어셈블리가 도시된 사시도이다.
종래 기술에 따른 수동변속기의 변속조작기구는 차실에 구비되어 운전자의 변속조작의지에 따라 조작되는 변속레버(2)와, 상기 변속레버(2)의 조작력을 전달하는 셀렉트 케이블(4) 및 시프트 케이블(6)과, 상기 셀렉트 케이블(4) 및 시프트 케이블(6)과 연결되어 상기 변속레버(2)의 조작력이 전달되면 축방향으로 직선 이동되거나 회전되는 컨트롤 샤프트(8)와, 상기 컨트롤 샤프트(8)와 일체로 움직이도록 결합된 컨트롤 핑거(10)와, 상기 컨트롤 핑거(10)와 선택적으로 물림되면 축방향으로 이동되는 1/2단, 3/4단, 5/후진단 시프트 레일(11,12,13)과, 상기 각 시프트 레일(11,12,13)과 일체로 움직이도록 결합되고 수동변속기의 동기장치(미도시)와 결합된 시프트 포크(미도시)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 변속조작기구는 변속시 상기 변속레버(2)가 셀렉트 방향으로 조작되면, 셀렉트 케이블(4)이 움직이면서 상기 컨트롤 샤프트(8)가 축방향으로 직선 이동되어 상기 컨트롤 핑거(10)가 어느 한 시프트 레일(11,12,13)과 선택적으로 물림되도록 한다.
이후, 상기 변속레버(2)가 시프트 방향으로 조작되면, 상기 시프트 케이블(6)이 움직이면서 상기 컨트롤 샤프트(8)가 회전되어 상기 컨트롤 핑거(10)와 선택적으로 물림된 시프트 레일이 축방향으로 직선 이동되도록 한다. 이 때, 상기 시프트 포크가 상기 시프트 레일과 일체로 움직이기 때문에 결국 상기 시프트포크가 동기장치를 작동시켜 그에 따라 변속이 이루어진다.
한편, 수동변속기의 변속조작기구는 변속시 운전자가 변속 절도감을 받을 수 있도록 함과 아울러 상기 변속레버(2)가 운전자의 의도와 상관없이 움직이지 않도록 상기 컨트롤 핑거(10) 및 시프트 레일(11,12,13)에 각각 디텐트 어셈블리(15,20)가 장착된다.
특히, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 컨트롤 핑거(10)에 장착된 디텐트 어셈블리(20)는 상기 컨트롤 핑거(10)의 상측면에 시프트 변속방향으로 형성된 디텐트 그루브(22)와, 시프트 변속시 상기 디텐트 그루브(22)를 따라 미끄러지는 포핏 볼(24)과, 상기 포핏 볼(24)을 소정의 하중으로 상기 디텐트 그루브(22)에 가압하는 포핏 스프링(26)으로 이루어진다.
따라서, 상기 포핏 볼(24)이 상기 디텐트 그루브(22)를 따라 미끄러질 때, 상기 디텐트 그루브(22)의 형상에 따라 상기 포핏 스프링(26)의 가압력이 변하기 때문에 변속 중에 운전자에게 요구되는 변속 조작력이 달라져 운전자가 변속 절도감을 느낄 수 있게 됨으로써 변속 진행 상태를 알 수 있게 된다.
그러나, 종래 기술에 따른 수동변속기의 디텐트 어셈블리는 상기 포핏 볼(24)이 중립(N1)에서 변속완료(N2,N3)시점까지 상기 디텐트 그루브(22)를 따라 미끄러지는 동안 상기 컨트롤 핑거(10)의 회전각도, θp가 22.3°이고, 상기 포핏 볼(24)이 중립(N1)에서 상기 포핏 스프링(26)이 최대 압축되는 상기 디텐트 그루브(22)의 정점(T1,T2)까지 상기 디텐트 그루브(22)를 따라 미끄러지는 동안 상기 컨트롤 핑거(10)의 회전각도, θf가 11.1°이고, 상기 θp와 θf의 비가 0.5이다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이 시프트 변속시(화살표 S방향) 최대 조작력 범위()가 시프트 스트로크의 50%근방까지 넓게 형성되고, 이후 시프트 스트로크의 100%지점인 변속완료시점까지 시프트 조작력이 완만하게 감소되며, 중립으로 복귀시(화살표 N방향) 시프트 조작력의 변화가 거의 없기 때문에 변속 절도감을 좋지 않은 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 시프트 변속시 변속진행상태에 따라 시프트 조작력의 변화가 명확하게 운전자에게 전달되어 변속 절도감을 향상시킬 수 있는 수동변속기의 디텐트 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기의 변속조작기구가 도시된 사시도,
도 2는 종래 기술에 따른 컨트롤 샤프트 어셈블리가 도시된 사시도,
도 3은 도 2의 'A-A'선에 따른 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 수동변속기의 변속조작기구가 도시된 사시도,
도 5는 도 4의 'B-B'선에 따른 단면도,
도 6은 본 발명의 실시예1 내지 실시예3과 종래 기술에 따른 디텐트 그루브 형상이 도시된 도면,
도 7a는 본 발명의 실시예1 내지 실시예3과 종래 기술에 따른 변속 스트로크 변위비와 변위의 관계를 나타낸 그래프,
도 7b는 본 발명의 실시예1 내지 실시예3과 종래 기술에 따른 변속 스트로크 변위비와 변속 조작력의 관계를 나타낸 그래프,
도 8은 본 발명의 실시예1 내지 실시예3과 종래 기술에 따른 변속 조작력과 변속 스트로크의 관계가 도시된 그래프
도 9는 본 발명의 실시예1 내지 실시예 3과 종래 기술의 최대/최소 변속 조작력을 나타낸 그래프,
도 10a, 도 10b는 본 발명의 실시예1 내지 실시예3과 종래 기술의 2차 걸림을 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
52 : 컨트롤 샤프트 54 : 컨트롤 핑거
56 : 시프트 레일 60 : 디텐트 어셈블리
61 : 요홈 62,63 : 경사부
64 : 디텐트 그루브 66 : 포핏 볼
68 : 포핏 스프링 70,72 : 스토퍼
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수동변속기의 디텐트 어셈블리는 컨트롤 핑거의 상측면에 중립과 대응되게 형성된 요홈 및 상기 요홈을 중심으로 변속방향으로 각각 형성된 경사부로 이루어진 디텐트 그루브와; 변속시 상기 컨트롤 핑거가 회전되면 상기 디텐트 그루브를 따라 미끄러지는 포핏 볼과; 상기 포핏볼을 상기 디텐트 그루브에 소정의 하중으로 가압하는 포핏 스프링을 포함하여 구성되고,
특히, 상기 디텐트 그루브는 변속시 상기 컨트롤 핑거의 총 회전각도와 상기 포핏 볼이 상기 요홈에서 상기 요홈과 경사부가 만나는 정점까지 미끄러지는 동안 상기 컨트롤 핑거의 회전각도의 비가 0.25~0.35이도록 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
상기 본 발명에 따른 수동변속기의 변속조작기구는 도 4에 도시된 바와 같이 변속레버의 조작에 따라 축방향으로 직선 이동되거나 회전되는 컨트롤 샤프트(52)와, 상기 컨트롤 샤프트(52)와 일체로 움직이는 컨트롤 핑거(54)와, 변속시 상기 컨트롤 핑거(54)와 선택적으로 물림되면 축방향으로 직선 이동되는 1/2단, 3/4단, 5/후진단 시프트 레일(56)과, 상기 시프트 레일(56)과 일체로 움직이면서 최종적으로 수동변속기에 변속 조작력을 전달하는 시프트 포크(미도시)와, 변속시 상기 컨트롤 핑거(54)와 마찰되어 변속 절도감을 형성시키는 디텐트 어셈블리(60)를 포함하여 구성된다.
상기에서, 상기 변속레버가 셀렉트 변속방향으로 조작될 때, 상기 컨트롤 샤프트(52)와 함께 상기 컨트롤 핑거(54)가 축방향으로 직선 이동되면서 어느 한 시프트 레일(56)과 선택적으로 물림되고, 이후 상기 변속레버가 시프트 변속방향으로 조작되면 상기 컨트롤 샤프트(52)와 함께 상기 컨트롤 핑거(54)가 회전되면서 상기 컨트롤 핑거(54)와 선택적으로 물림된 시프트 레일(56)을 축방향으로 직선 이동시킴으로써 변속 조작력이 전달된다.
상기 디텐트 어셈블리는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 컨트롤 핑거(54)의 상측면에 중립 위치와 대응되게 형성된 요홈(61) 및 상기 요홈(61)을 중심으로 시프트 변속방향으로 각각 하향 경사지게 형성된 경사부(62,63)로 이루어진 디텐트 그루브(64)와, 상기 디텐트 그루브(64)에 접하도록 설치되어 상기 컨트롤 핑거(54)가 회전될 때 상기 디텐트 그루브(64)를 따라 미끄러지면서 상기 컨트롤 핑거(54)와의 사이에 소정의 마찰력을 발생시키는 포핏 볼(66)과, 상기 포핏 볼(66)을 중심으로 상기 컨트롤 핑거(54)와 대향되게 설치되어 상기 포핏 볼(66)을 상기 디텐트 그루브(64)에 소정의 하중으로 가압하는 포핏 스프링(68)을 포함하여 구성된다.
특히, 상기 디텐트 그루브(64)에는 변속완료지점(A1,A2)에서 상향 경사지게 스토퍼(70,72)가 돌출 형성되어, 변속 완료 후 상기 컨트롤 핑거(54)가 시프트 변속방향으로 더 회전되는 것을 구속함으로써 변속 마침감을 형성시킨다.
또한, 상기 디텐트 그루브(64)는 변속시 상기 컨트롤 핑거(54)의 총 회전각도, θf와 상기 포핏 볼(66)이 상기 요홈(61)에서 상기 요홈(61)과 경사부(62,63)가 만나는 정점(A3,A4)까지 미끄러지는 동안 상기 컨트롤 핑거(54)의 회전각도, θp의 비(이하, 회전각도 비라고 함)가 0.25~0.35이도록 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 변속레버가 시프트 변속방향으로 조작될 때 상기 컨트롤 핑거(54)는 상기 변속레버가 중립에서 시프트 변속방향으로 조작되는 거리(이하, 변속 스트로크라고 함)와 대응되게 회전되기 때문에 상기 θf는 차종에 따라 상기변속 스트로크가 결정되면 설계적으로 고정된다. 따라서, 상기 회전각도 비는 상기 θp에 의해 결정된다.
상기 θp는 상기 포핏 볼(66)이 상기 요홈(61)에서 상기 요홈(61)과 경사부(62,63)가 만나는 정점(A3,A4)까지 미끄러지는 동안 포핏 스프링(68)이 압축되고, 상기 포핏 스프링(68)이 압축된 만큼 상기 포핏 볼(66)과 상기 컨트롤 핑거(54)의 마찰력이 커짐으로써 변속 조작력이 점차 커져 최대가 되는 회전각도이다.
그리고, 상기 변속 스트로크는 상기 컨트롤 핑거(54)의 회전각도와 대응되므로 상기 θp와 대응되는 지점이 변속 조작력이 최대가 되는 지점이다.
다음은 본 발명에 따른 회전각도 비를 갖는 실시예1 내지 실시예 3과 종래 기술을 대비하여 나타내었다.
종래기술 실시예1 실시예2 실시예3
θf 22.3 22.3 22.3 22.3
θp 11.1 6.0 6.6 7.2
회전각도비(θp/θf) 0.5 0.27 0.3 0.32
상기에서, 회전각도 비는 상기 θf가 설계적으로 결정되면 상기 θp에 의해 결정됨을 보여주고 있으며, 도 6을 참조하면 회전 각도비에 따라 디텐트 그루브의 형상이 달라짐을 알 수 있고, 도 7a를 참조하면 회전 각도비에 따라 변속 스트로크변위비에 대하여 변위량이 다름을 알 수 있고, 도 7b를 참조하면 변속레버가 시프트 변속방향으로 조작될 때 회전 각도비에 따라 변속 조작력의 양상이 다름을 알 수 있다.
또한, 도 8내지 도 10b는 상기 실시예1 내지 실시예3과 종래 기술을 비교한 실험 결과로서, 본 발명의 실시예1 내지 실시예3이 종래 기술에 비해 변속 절도감 및 변속 조작감이 향상되었음을 보여주고 있다.
즉, 도 8은 본 발명의 실시예1 내지 실시예3과 종래 기술에 따른 변속 조작력과 변속 스트로크의 관계가 도시된 그래프로서, 변속레버가 시프트 변속방향으로 조작될 때(화살표 S방향), 종래 기술은 변속 스트로크가 30mm 근방 지점까지 변속 조작력이 크고, 이후 변속 스트로크가 60mm인 지점 즉, 변속이 완료될 때까지 변속 조작력이 완만하게 감소한다.
반면에, 실시예1 내지 실시예3은 변속 스트로크가 15mm 근방 지점까지만 변속 조작력이 크기 때문에 최대 변속 조작력 구간이 짧고, 이후 변속 조작력이 급격히 감소되면서 변속 스트로크가 40mm 근방에서 변속 조작력이 0㎏f까지 떨어지기 때문에 운전자가 변속레버가 빨려 들어감을 느낄 수 있다.
또한, 변속레버가 중립으로 복귀될 때(화살표 N방향), 종래 기술은 변속 조작력의 변화가 거의 없지만, 실시예 1 내지 실시예 3은 변속 조작력이 변속레버가 시프트 방향으로 조작될 때와 비슷한 양상으로 형성되어 있다.
따라서, 종래와 달리 본 발명은 운전자가 변속 진행상태를 각 변속 구간에 따른 변속 조작력의 변화를 통해 느낄 수 있어 변속 절도감이 향상되었음을 알 수있다.
한편, 도 8의 'a'는 포핏 볼이 요홈에서 빠져나와 요홈과 경사부가 만나는 정점에 도달했을 때의 변속 구간이고, 'b'는 포핏 볼이 경사부를 따라 미끄러질 때의 변속 구간이고, 'c'는 포핏 볼이 경사부를 타고 올라갈 때의 변속 구간이고, 'd'는 포핏 볼이 요홈에 빠지기 직전에 요홈과 경사부가 만나는 정점에 도달했을 때의 변속구간이다.
도 9는 본 발명의 실시예1 내지 실시예 3과 종래 기술의 최대/최소 변속 조작력을 나타낸 그래프로서, 실시예1 내지 실시예 3이 종래 기술과 달리 변속 구간에 따라 변속 조작력의 변화가 명확하게 나타남을 알 수 있다.
한편, 최대 삽입력은 도 8의 'a'지점에서의 변속 조작력이고, 최소 빠짐력은 도 8의 'b'지점에서의 변속 조작력이고, 최대 빠짐력은 도 8의 'c'지점에서의 변속 조작력이고, 최소 삽입력은 도 8의 'd'지점에서의 변속 조작력이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 실시예1 내지 실시예3과 종래 기술의 2차 걸림을 나타낸 그래프로서, 도 10a에서 종래 기술은 변속 조작력(F)이 감소되다가 변속완료(A) 직전에 2차 걸림으로 인해 약간 증감함을 보여주지만, 도 10b 내지 도 10c에서 실시예1 내지 실시예3은 변속 조작력(F)이 변속완료(A) 직전에 2차 걸림으로 인해 다시 증가하지 않음을 보여주고 잇다. 그리고, 도 10c에서 각 변속시마다 실시예1 내지 실시예3이 종래 기술보다 2차 걸림으로 인한 변속 조작력이 휠씬 작음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명은 종래 기술보다 2차 걸림이 개선됨으로써 변속 조작력이향상되었음을 알 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 수동변속기의 디텐트 어셈블리는 디텐트 그루브가 변속시 상기 컨트롤 핑거의 총 회전각도와 상기 포핏 볼이 상기 요홈에서 상기 요홈과 경사부가 만나는 정점까지 미끄러지는 동안 상기 컨트롤 핑거의 회전각도의 비가 0.25~0.35이도록 형성되고, 상기 디텐트 그루브에 변속 완료 후 시프트 변속방향으로 상기 컨트롤 핑거의 회전을 구속하는 스토퍼가 돌출 형성되기 때문에 변속 절도감 및 변속 조작감이 향상될 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 컨트롤 핑거의 상측면에 중립과 대응되게 형성된 요홈 및 상기 요홈을 중심으로 변속방향으로 각각 형성된 경사부로 이루어진 디텐트 그루브와; 변속시 상기 컨트롤 핑거가 회전되면 상기 디텐트 그루브를 따라 미끄러지는 포핏 볼과; 상기 포핏 볼을 상기 디텐트 그루브에 소정의 하중으로 가압하는 포핏 스프링을 포함하여 구성된 수동변속기의 디텐트 어셈블리에 있어서,
    상기 디텐트 그루브는 변속시 상기 컨트롤 핑거의 총 회전각도와 상기 포핏 볼이 상기 요홈에서 상기 요홈과 경사부가 만나는 정점까지 미끄러지는 동안 상기 컨트롤 핑거의 회전각도의 비가 0.25~0.35이도록 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 디텐트 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디텐트 그루브에는 변속완료지점에 변속방향으로 상기 컨트롤 핑거의 회전을 구속하는 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 디텐트 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 디텐트 그루브의 변속완료지점에서 상향 경사지게 돌출된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 디텐트 어셈블리.
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