KR100559581B1

KR100559581B1 - 자동차용 수동변속기의 변속기구

Info

Publication number: KR100559581B1
Application number: KR1020040027131A
Authority: KR
Inventors: 이영석
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2006-03-10
Also published as: KR20050101894A

Abstract

본 발명은 변속레버의 조작을 전기적인 신호로 구하고 이때의 신호로 동작하는 액추에이터를 채용하는 한편, 1축운동구조를 갖는 액추에이터의 메카니즘에 의해 각 시프트 러그를 동작시킬 수 있도록 함으로써, 변속기구의 전체적인 구조를 단순화할 수 있으며, 케이블 등의 제거로 변속조작시 걸림감 등과 같은 문제를 배제하여 시프트 필링(Shift feeling)을 향상시킬 수 있는 자동차용 수동변속기의 변속기구에 관한 것이다.

본 발명은 자동차용 수동변속기의 변속기구에 있어서, 변속레버의 동작에 의한 각 단에서의 신호에 따라 스트로크가 가변되면서 상하 1축운동을 하는 액추에이터 및 작동바를 갖는 로드와, 시프트 포크가 함께 고정되어 있는 시프트 레일상에 장착되면서 일렬로 나란하게 배치되고 전면에는 로드의 작동바가 다닐 수 있는 요철형태의 변속홈부가 위아래로 길게 형성되어 작동바의 상하 이동에 따라 좌우로 움직일 수 있는 시프트 러그와, 상기 변속레버의 동작에 의한 신호를 입력받아 액추에이터의 동작을 위한 제어신호를 출력하는 ECU를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속기구를 제공한다.

수동변속기, 변속기구, 액추에이터, 1축운동, 시프트 러그, 시프트 필링

Description

자동차용 수동변속기의 변속기구{Shift linkage of manual transmission for vehicle}

도 1은 일반적인 수동변속기의 변속기구를 보여주는 개략도

도 2는 본 발명에 따른 수동변속기의 변속기구를 보여주는 개략도

도 3a,3b는 본 발명에 따른 수동변속기의 변속기구에 대한 4단 및 3단 변속상태를 보여주는 개략도

도 4는 본 발명에 따른 수동변속기의 변속기구를 제어하기 위한 신호체계를 보여주는 개략도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 시프트 레버 11 : 셀렉터 레버

12 : 컨트롤 샤프트 13 : 컨트롤 핑거

14a,14b : 시프트 러그 15 : 시프트 레일

16 : 액추에이터 17 : 작동바

18 : 로드 19 : 변속홈부

20 : ECU 21 : 변속패널

22 : 스위치 23a,23b : 돌출벽면

본 발명은 자동차용 수동변속기의 변속기구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 시프트 및 셀렉터를 위한 2축운동구조를 대신하여 신호발생기와 액추에이터를 이용한 1축운동구조의 변속기구를 적용함으로써, 변속기구의 구조를 단순화할 수 있으며 변속조작시 걸림감 등과 같은 문제를 배제하여 시프트 필링(Shift feeling)을 향상시킬 수 있는 자동차용 수동변속기의 변속기구에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 수동변속기의 변속기구에서 기어변속은 변속레버의 두가지 작동에 의해 이루어진다.

첫째는 원하는 변속하고자 하는 기어의 시프트 포크와 싱크로나이저를 선택하는 것이고, 둘째는 시프트 포크가 싱크로나이저 슬리브로 이동하는 것이다.

이로 인해 변속하고자 하는 기어가 주축과 맞물리게 된다.

예를 들면, 도 1에 도시한 바와 같이, 운전석 옆에 있는 변속레버(미도시)의 동작에 따라 시프트 케이블(미도시)과 셀렉터 케이블(미도시)이 움직이게 되고, 2개의 케이블은 시프트 레버(10)와 셀렉터 레버(11)를 움직여 변속이 이루어지게 된다.

즉, 셀렉터 케이블의 이동에 따라 셀렉터 레버(11)는 컨트롤 샤프트(12)를 상하로 움직이고, 컨트롤 샤프트(12)에 있는 컨트롤 핑거(13)는 시프트 러그(14a)를 선택하게 된다.

또 한편 시프트 케이블이 움직이면 시프트 레버(10)가 좌우로 움직이고, 컨트롤 핑거(13)는 시프트 러그(14a)를 움직이며, 시프트 러그(14a)는 시프트 레일(15)에 시프트 포크(미도시)와 함께 고정되어 있기 때문에 결국 시프트 포크가 싱크로나이저 슬리브(미도시)를 움직여 변속이 이루어진다.

이와 같은 기존의 변속기구에서는 2개의 케이블, 시프트 레버 및 셀렉터 레버 등을 채용함으로 인해 변속기의 컨트롤 메카니즘을 복잡하게 하고, 2개의 케이블로 인해 시프트 필링의 제어에 많은 어려움이 있다.

또한, 케이블의 설치, 시프트 레버 및 셀렉터 레버의 설치, 2축운동구조를 갖는 컨트롤 샤프트의 채용 등의 제원으로 인한 기본적인 공간을 확보해야 하는 등 변속기구의 전체적인 크기나 구조를 줄이거나 단순화하는 측면에서는 한계가 있고, 모든 부품들이 점차 소형화되어가는 추세에서 볼 때 위와 같은 메카니즘은 많은 불리한 점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 변속레버의 조작을 전기적인 신호로 구하고 이때의 신호로 동작하는 액추에이터를 채용하는 한편, 1축운동구조를 갖는 액추에이터의 메카니즘에 의해 각 시프트 러그를 동작시킬 수 있도록 함으로써, 변속기구의 전체적인 구조를 단순화할 수 있으며, 케이블 등의 제거로 변속조작시 걸림감 등과 같은 문제를 배제하여 시프트 필링(Shift feeling)을 향상시킬 수 있는 자동차용 수동변속기의 변속기구를 제공하는데 그 목 적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자동차용 수동변속기의 변속기구에 있어서, 변속레버의 동작에 의한 각 단에서의 신호에 따라 스트로크가 가변되면서 상하 1축운동을 하는 액추에이터 및 작동바를 갖는 로드와, 시프트 포크가 함께 고정되어 있는 시프트 레일상에 장착되면서 일렬로 나란하게 배치되고 전면에는 로드의 작동바가 다닐 수 있는 요철형태의 변속홈부가 위아래로 길게 형성되어 작동바의 상하 이동에 따라 좌우로 움직일 수 있는 시프트 러그와, 상기 변속레버의 동작에 의한 신호를 입력받아 액추에이터의 동작을 위한 제어신호를 출력하는 ECU를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 변속레버의 동작에 의한 각 단에서의 신호는 변속패널이 갖는 각 단의 홈 내측에 스위치를 각각 설치하여 변속레버와의 접촉에 의한 스위칭 신호로 ECU측에 제공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시프트 러그가 갖는 변속홈부는 상하길이 중간을 기준하여 위아래가 서로 반대방향으로 튀어나온 돌출벽면이 조성되는 형태로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 일렬로 나란하게 배치되는 각각의 시프트 러그가 갖는 각 변속홈부는 하나의 연통구조로 통하여 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 액추에이터는 모터수단, 솔레노이드수단, 실린더수단 중의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 변속기구는 기존 케이블에 의한 조작력 전달을 전기적인 신호로 변경하고, 또 시프트 포크 및 시프트 레일을 포함하는 시프트 러그의 작동을 위한 기존의 시프트 레버 및 셀렉터 레버와 컨트롤 샤프트 등의 구조적인 메카니즘을 액추에이터의 작동을 위한 메카니즘, 즉 기존 2축운동(회전 및 직선) 메카니즘을 1축운동(직선) 메카니즘으로 개선한 것에 특징이 있다.

따라서, 케이블의 배제에 따른 시프트 필링의 제어가 용이하고, 또 상당한 부품들을 제거할 수 있어 변속기구의 전체적인 구조를 단순화시킬 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 수동변속기의 변속기구를 보여주는 개략도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 각각의 시프트 포크를 가지면서 나란하게 배치되는 각 시프트 레일(15)에는 변속홈부(19)를 갖는 1개씩의 시프트 러그(14b)가 배속되어 일체 고정된다.

이렇게 위아래로 일렬로 나란하게 배치되는 각 시프트 러그(14b)의 변속홈부(19)들은 하나로 연통될 수 있으며, 이에 따라 후술하는 액추에이터 로드의 작동바(17)가 윗쪽에 있는 변속홈부(19)부터 아래쪽에 있는 변속홈부(19)까지 문제없이 왔다갔다 할 수 있게 된다.

이때의 변속홈부(19)는 상하길이 중간을 기준하여 위아래가 서로 반대방향으로 튀어나온 형태로 조성되어 있는 돌출벽면(23a),(23b)이 구비되어 있다.

즉, 변속홈부(19)의 전체 위아래 경로 중에서 중간을 중립위치로 하고, 그 위아래에 서로 반대방향으로 튀어나온 형태, 예를 들면 윗쪽이 오른쪽으로 돌출되면 아래쪽이 왼쪽으로 돌출되는 형태로 되어 있어서 작동바(17)가 중립위치(홈부 위아래 중간위치)에서 위로 직선이동하면 돌출벽면(23a)이 밀리면서 시프트 러그(14b)는 왼쪽으로 움직이게 되고(R단, 4단, 2단), 반대로 아래로 직선이동하면 돌출벽면(23b)이 밀리면서 오른쪽으로 움직이게 된다(5단, 3단, 1단).

시프트 러그(14b)의 움직임을 위한 수단으로는 액추에이터(16)가 제공되며, 이때의 액추에이터로는 모터, 솔레노이드, 실린더 등을 사용할 수 있다.

상기 액추에이터(16)는 ECU(20)의 신호를 받아 작동하며 로드(18)의 스트로크를 가변시킬 수 있다.

즉, 스트로크 제어되는 로드(18)의 위치에 따라 각 단을 변속시킬 수 있게 된다.

예를 들면, 리니어 모터의 경우 ECU에 의해 전원이 제공되는 만큼 구동되면서 그 로드의 스트로크를 제어할 수 있으므로 각 단의 위치에 해당하는 스트로크 및 이때의 구동량만 ECU에 설정해 놓으면 로드의 스트로크 제어를 이용한 변속이 가능하게 된다.

시프트 러그(14b)를 실질적으로 움직여주는 역할은 작동바(17)가 담당하게 되며, 로드(18)에 대해 직각으로 장착되고 롤러 등과 같은 회전체를 사용하는 것이 바람직하다.

도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 수동변속기의 변속기구에 대한 변속상태를 보여주는 개략도로서, 여기서는 3단과 4단의 변속상태를 보여준다.

도 3a 및 3b에 도시한 바와 같이, 작동바(17)의 중립위치에서 변속레버의 조작에 따른 4단 조작신호에 의해 액추에이터(16)가 작동하면, 로드(18)가 위로 이동하고, 이와 함께 변속홈부(19)를 따라 작동바(17)도 함께 이동하여 돌출벽면(23a)을 밀게 되므로 시프트 러그(14a), 시프트 레일(15), 시프트 포크 전체가 3a와 같이 좌측으로 이동하면서 4단 변속이 이루어진다.

또한, 변속레버의 조작에 따른 3단 조작신호에 의해 액추에이터(16)가 작동하면, 로드(18)가 아래로 이동하고, 이와 함께 변속홈부(19)를 따라 작동바(17)도 함께 이동하여 돌출벽면(23b)을 밀게 되므로 시프트 러그(14a), 시프트 레일(15), 시프트 포크 전체가 3b와 같이 우측으로 이동하면서 3단 변속이 이루어진다.

여기서, 작동바가 어느 한 단의 위치에서 다른 단으로 변속을 위해 이동하는 경우 그 사이의 단을 경유하면서 원치않는 변속을 수행하게 되는데, 이때에는 운전자가 클러치를 밟고 있는 상태이므로 변속이 이루어진다 하더라도 전혀 문제될게 없으며, 또 원하는 최종 변속 전에 그 사이사이에 일어나는 원치않는 중간변속은 순간적으로 이루어지기 때문에 전체적인 변속조작에서는 문제가 없게 된다.

이와 같이 변속을 위한 시프트 및 셀렉터의 작동이 액추에이터 로드를 통한 상하 1축운동에 의해 이루어지게 되므로 전체적인 변속조작 메카니즘을 기존에 비해 단순하게 구성할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 수동변속기의 변속기구를 제어하기 위한 신호체계를 보여주는 개략도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 운전자의 변속의지에 의해 변속레버를 변속패널(21)의 각 단 내에 위치시키면 각 단에 설치되어 있는 스위치(22)가 ON되고, 이때의 신호는 곧바로 ECU(20)측에 제공된다.

해당 변속단의 스위치(22) 신호를 입력받은 ECU(20)에서는 기 설정되어 있는 제어로직을 통해 이때의 입력되는 신호에 상응하는 제어신호를 출력하여 액추에이터(16)의 작동을 제어할 수 있게 된다.

예를 들면, 초기 3단 변속상태에서 운전자가 4단으로 변속레버를 조작하면 이때의 4단 스위치가 ON되면서 그 신호가 ECU에 입력되고, ECU는 4단에 상응하는 로드의 스트로크를 줄여주게 되므로서 변속이 이루어질 수 있게 되는 것이다.

여기서, 액추에이터수단으로 서보모터를 적용한 경우, 스위치의 신호를 입력받은 ECU의 제어신호가 서보모터를 출력되면 서보모터가 작동하게 되는데, 이때 ECU가 서보모터의 회전수를 제어하면 모터축에 장착된 기어수단과 로드에 있는 기어수단 간의 치합전동방식으로 로드, 즉 작동바의 스트로크를 제어할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 변속레버의 조작에 따른 전기적인 신호를 가지고 액추에이터를 가동시키고 액추에이터의 1축운동을 통해 각 시프트 러그의 시프트 및 셀렉터를 제어하는 메카니즘을 갖는 변속기구를 제공함으로써, 변속기구의 전체적인 구조를 단순화할 수 있는 장점이 있으며, 또 케이블 등을 통한 변속경로를 배제하여 시프트 필링(Shift feeling)을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

자동차용 수동변속기의 변속기구에 있어서,

변속레버의 동작에 의한 각 단에서의 신호에 따라 스트로크가 가변되면서 상하 1축운동을 하는 액추에이터(16) 및 작동바(17)를 갖는 로드(18)와, 시프트 포크가 함께 고정되어 있는 시프트 레일(15)상에 장착되면서 일렬로 나란하게 배치되고 전면에는 로드(18)의 작동바(17)가 다닐 수 있는 요철형태의 변속홈부(19)가 위아래로 길게 형성되어 작동바(17)의 상하 이동에 따라 좌우로 움직일 수 있는 시프트 러그(14b)와, 상기 변속레버의 동작에 의한 신호를 입력받아 액추에이터(16)의 동작을 위한 제어신호를 출력하는 ECU(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 수동변속기의 변속기구.
청구항 1에 있어서, 상기 변속레버의 동작에 의한 각 단에서의 신호는 변속패널(21)이 갖는 각 단의 홈 내측에 스위치(22)를 각각 설치하여 변속레버와의 접촉에 의한 스위칭 신호로 ECU(20)측에 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차용 수동변속기의 변속기구.
청구항 1에 있어서, 상기 시프트 러그(14b)가 갖는 변속홈부(19)는 상하길이 중간을 기준하여 위아래가 서로 반대방향으로 튀어나온 돌출벽면(23a),(23b)이 조성되는 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 수동변속기의 변속기구.
청구항 1 또는 3에 있어서, 상기 일렬로 나란하게 배치되는 각각의 시프트 러그(14b)가 갖는 각 변속홈부(19)는 하나의 연통구조로 통하여 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 수동변속기의 변속기구.
청구항 1에 있어서, 상기 액추에이터(16)는 모터수단, 솔레노이드수단, 실린더수단 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자동차용 수동변속기의 변속기구.