KR100746211B1

KR100746211B1 - 수동변속기 장착용 자동변속장치

Info

Publication number: KR100746211B1
Application number: KR1020060013176A
Authority: KR
Inventors: 한진수; 이채관
Original assignee: 에스디주식회사
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2007-08-03
Anticipated expiration: 2026-02-10

Abstract

본 발명은 수동변속기 장착용 자동변속장치에 관한 것으로, 자동차의 속도에 따라 자동적으로 기어의 변속이 작동되되, 부품수가 최소로 될 수 있고, 기존에 장착되어 있는 수동변속기를 교체하지 않고 간단히 설치함으로써 자동변속기로 대체하는 데 목적이 있다. 이를 위해 자동차의 주행상태에 따라 수동변속기 클러치의 마스터실린더를 작동시키며, 셀렉터레버와 시프트레버에 각각 연결된 케이블을 조작하기 위한 수동변속기 장착용 자동변속장치에 있어서, 클러치모터가 구비되고, 클러치모터에 실린더이동부가 연결되어 실린더이동부에 동력이 전달되며, 실린더이동부에 마스터실린더가 연결되어 마스터실린더가 직선운동하여 클러치를 작동시키고; 셀렉터모터가 구비되고, 셀렉터모터에 셀렉터변속부가 연결되어 셀렉터변속부에 동력이 전달되며, 셀렉터변속부에 셀렉터케이블이 연결되어 셀렉터변속부의 축이 셀렉터케이블 내에서 직선운동하여 셀렉터레버를 작동시키고; 시프트모터가 구비되며, 시프트모터에 시프트변속부가 연결되어 시프트변속부에 동력이 전달되고, 시프트변속부에 시프트케이블이 연결되어 시프트변속부의 축이 시프트케이블 내에서 직선운동하여 시프트레버를 작동시킴으로써 변속을 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

수동변속기 장착용 자동변속장치{Automatic Transmission For Fitting Manual Transmission}

도 1a 및 도 1b는 종래의 셀렉터레버작동장치, 시프트레버작동장치 및 클러치작동장치의 구성상태도.

도 2a는 본 발명에 따른 클러치작동장치의 구성상태도.

도 2b는 본 발명에 따른 클러치작동장치의 피니언기어와 랙기어의 구성상태도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 클러치작동장치의 결합상태도.

도 4a는 본 발명에 따른 셀렉터레버작동장치와 시프트레버작동장치의 구성상태도.

도 4b는 본 발명에 따른 셀렉터레버작동장치와 시프트레버작동장치의 축너트와 축의 구성상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

50. 클러치작동장치 60. 실린더이동부

61. 웜샤프트 62. 웜기어

63. 피니언기어 64. 랙기어

70. 셀렉터작동장치 73,83. 축너트

74,84. 축 80. 시프트작동장치

본 발명은 자동차의 변속기에 관한 것으로 보다 상세하게는, 수동변속기에서 자동차의 주행상태에 알맞도록 기어의 물림을 자동적으로 변환시키는 수동변속기 장착용 자동변속장치에 관한 것이다.

통상적으로, 자동차의 동력전달장치는 엔진에서 발생된 동력을 구동바퀴에 전달하기 위한 장치로서 엔진의 플라이휠에 설치되어 출발 시 혹은 변속 시 필요에 따라 동력전달은 단속하는 클러치(clutch)와 주행상태에 알맞도록 기어의 물림을 변경시키고 전진과 후진을 위한 변속기(transmission)와 상기 변속기의 회전속도를 최종적으로 감속시키는 동시에 자동차가 회전할 때 좌우 구동바퀴에 알맞은 회전속도로 동력을 전달하는 종감속 기어 및 차동장치 그리고 추진축을 구비하고 있다.

위에서 상기 변속기는 클러치와 추진축 사이에 설치되어 엔진의 동력을 자동차의 주행 상태에 알맞도록 엔진회전을 적절히 변속하여 회전력을 증대시키거나 고속회전으로 바꾸어 주며 또한 엔진을 무부하 상태로 두거나 후진하게 하는 역할을 하게 된다.

또한 자동차의 변속기에는 운전자가 수동으로 변속을 하는 수동변속기(MTM) 와 주행상태에 따라 자동적으로 변속이 이루어지는 자동변속기(ATM)로 구분되고, 조작기구에는 변속기에 직접 변속레버를 장착한 직접조작방식과 변속레버와 변속기가 떨어져 있으며 그 사이를 링크나 와이어 등으로 연결하여 조작하는 간접 조작방식이 있다.

한편, 전술한 자동변속기는 일반적으로 유체 마찰에 의한 토크 컨버터 방식의 자동변속기 방식이 많이 사용되고 있는데, 이 방식은 주행도중 변속조작을 하지 않아도 되는 장점은 있으나, 고가이면서 연료의 소모량이 많은 문제점을 가지고 있고 급가속 성능이 수동변속기보다 떨어지므로 다이나믹한 운전을 원하는 운전자를 만족시켜 주기가 어려웠으며 자동변속기의 가격이 고가이므로 경차에서는 보급이 어려운 문제점도 있었다. 반면, 수동변속기는 초보 운전자에게 조작이 어렵고 장시간 운전시 피로감을 주게 되는 문제점을 가지게 된다.

또한 수동 변속기를 장착한 자동차는 운전자가 기어 변속을 하기 위해서는 항상 클러치 페달을 밟고 변속레버를 작동시켜야 되기 때문에 운전자의 운전 조작이 번거로울 뿐만 아니라 이와 같은 상태로 오랜 시간을 주행하게 될 때에는 운전자의 피로감이 상당히 커지게 되는 단점이 있다.

상기와 같은 단점을 극복하기 위해 완성차 조립업체에서 수동변속기 상태로 출고된 차량을 종종 변경시켜 자동변속차량으로 만드는 시도가 이루어 졌다.

그 중 한 일례로 수동변속기의 공압을 이용한 자동변속 장치가 대한민국 등록특허 제10-0446989호에 공지되어 있는데, 그 구성은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같다. 수동변속기 장착용 자동변속장치는 자동차의 주행상태에 따라 수동변속기 클러치의 클러치레버(8)를 작동시키며 컨트롤 샤프트(1)에 설치된 셀렉터 레버(2)와 시프트 레버(3)를 조작하기 위한 수동변속기 장착용 자동변속장치에 있어서, 상기 클러치레버(8)의 작동은 프레임(44)의 양측에 치합가능하게 형성된 나선축(30) 일단에는 제2기어(38)가 각각 형성되고, 상기 각각의 제2기어(38) 사이에는 모터(40)에 의해 구동가능한 제 1기어가 치합되며, 상기 양측의 나선축에 치합되어 회전가능하게 조립된 클러치레버이송구(32)의 중앙에 구멍(34)이 형성되고, 상기 구멍으로 클러치 레버(8)가 끼워져 클러치레버이송구(32)의 직선이동에 따라 이루어지며, 장방형 구멍(24)이 있는 연결판(22)을 가진 링형상의 이송구(20,20a)가 구비되고, 셀렉터 레버(2)의 고정핀(2a)이 상기 연결판(22)의 장방형 구멍(24)에서 회동 및 이동 가능하게 연결되며, 시프트 레버(3)의 고정핀(3a)이 상기 연결판(22)의 장방형 구멍(24)에 회동 및 이동 가능하게 연결되고, 상기 이송구(20,20a)는 제1 샤프트(10)와 제2 샤프트(10a)의 회전에 따라 이동가능하도록 상기 이송구(20,20a)의 내주와 상기 제1 샤프트(10)와 제2 샤프트(10a)의 외주에 이송수단이 형성되며, 각각의 제1 샤프트(10)와 제2 샤프트(10a)는 모터(18)로 구동되며, 상기 모터와 제1 샤프트와 제2 샤프트를 지지하며 변속기 케이스의 외측에 고정되는 포스트(19)가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그러나 상기와 같은 수동변속기 차량을 자동변속기 차량으로 만드는 장치들은 그 변경에 많은 부품수와 작업공정이 포함되어 비용이 증대되고, 교체 및 수리가 용이하지 않은 문제점이 있었다.

따라서 본 발명에서 이루고자하는 기술적 과제는, 자동차의 속도에 따라 자동적으로 기어의 변속이 작동되는 수동변속기 장착용 자동변속장치를 제공하되, 부품수가 최소로 될 수 있는 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 기존에 장착되어 있는 수동변속기를 교체하지 않고 간단히 설치함으로써 자동변속기로 대체할 수 있는 수동변속기 장착용 자동변속장치를 제공하는데 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 수동변속기 장착용 자동변속장치는, 자동차의 주행상태에 따라 수동변속기 클러치의 마스터실린더를 작동시키며, 셀렉터레버와 시프트레버에 각각 연결된 케이블을 조작하기 위한 수동변속기 장착용 자동변속장치에 있어서, 클러치모터가 구비되고, 상기 클러치모터에 실린더이동부가 연결되어 실린더이동부에 동력이 전달되며, 상기 실린더이동부에 마스터실린더가 연결되어 마스터실린더가 직선운동하여 클러치를 작동시키고,

셀렉터모터가 구비되고, 상기 셀렉터모터에 셀렉터변속부가 연결되어 셀렉터변속부에 동력이 전달되며, 상기 셀렉터변속부에 셀렉터케이블이 연결되어 셀렉터변속부의 축이 셀렉터케이블 내에서 직선운동하여 셀렉터레버를 작동시키고,

시프트모터가 구비되며, 상기 시프트모터에 시프트변속부가 연결되어 시프트변속부에 동력이 전달되고, 상기 시프트변속부에 시프트케이블이 연결되어 시프트 변속부의 축이 시프트케이블 내에서 직선운동하여 시프트레버를 작동시킴으로써 변속을 수행하는 것을 특징으로 한다.

실린더이동부는 클러치모터에 웜샤프트가 연결되고, 웜샤프트의 외측에 웜기어가 치합되며, 웜기어의 일측에 피니언기어가 일체 형성되고, 피니언기어에 랙기어가 치합되며, 랙기어에 마스터실린더가 연결되어 랙기어의 직선운동이 마스터실린더에 전달되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 자동변속장치를 제공한다.

셀렉터변속부는 셀렉터모터에 축너트가 연결되고 축너트 내부에 축의 일단이 내설되어 회전되며 축의 타단이 셀렉터케이블에 연결되며,

상기 시프트변속부는 시프트모터에 축너트가 연결되고 축너트 내부에 축의 일단이 내설되어 회전되며 축의 타단이 시프트케이블에 연결되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 자동변속장치를 제공한다.

클러치모터, 셀렉터모터 및 시프트모터의 단부에는 엔코더가 설치되어 회전수를 제어하는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 자동변속장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다.

도면에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 수동변속기 장착용 자동변속장치는 자동차의 주행상태에 따라 수동변속기 클러치의 마스터실린더를 작동시키는 클러치작동장치와, 셀렉터레버와 시프트레버에 각각 연결된 케이블을 조작하는 셀렉터작동장치 및 시프트작동장치로 이루어진다.

도 2a는 본 발명에 따른 클러치작동장치의 구성상태도이다. 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 클러치작동장치의 결합상태도이다.

도 2a 내지 도 3b에서 보는 바와 같이 클러치작동장치(50)를 설명하면, 클러치모터(51)가 구비되고, 클러치모터에 실린더이동부(60)가 연결되어 실린더이동부에 클러치모터의 동력이 전달된다. 실린더이동부에 마스터실린더(52)가 연결되어 마스터실린더가 직선운동하여 클러치를 작동시킨다.

마스터실린더에는 유압을 이용한 유압선에 의해 오퍼레이터실린더(도시 생략)가 연결되고, 오퍼레이터실린더의 일단부에는 릴리스포크가 연결된다. 이와 같이 마스터실린더는 결국 클러치와 연결되어 클러치를 작동시킨다. 여기서 오퍼레이터실린더와 클러치가 연결되는 구성요소는 주지관용의 기술이므로 생략한다.

실린더이동부는 클러치모터에 웜샤프트(61)가 연결되고, 웜샤프트의 외측에 웜기어(62)가 치합된다. 웜기어의 일측에 피니언기어(63)가 일체 형성되며, 피니언기어에 랙기어(64)가 치합된다. 랙기어에 마스터실린더가 연결되어 랙기어의 직선운동이 마스터실린더에 전달된다.

도 2b는 본 발명에 따른 클러치작동장치의 피니언기어와 랙기어의 구성상태도이다. 도 2b에서 보는 바와 같이 웜기어(62)는 피니언기어(63)와 동일한 회전축에 의해 일체 형성된다. 피니언기어의 하측에 랙기어(64)가 치합되어 피니언기어의 회전운동이 랙기어의 직선운동으로 전환된다. 랙기어의 하부에는 랙가이드(65)가 위치하고, 랙가이드의 타측으로 마스터실린더의 일단이 삽설되어 랙기어와 마스터실린더가 연결된다.

클러치모터와 웜샤프트는 몸체(68)에 의해 지지되면서 회전하고, 웜샤프트는 몸체와 일체 형성된 베어링하우징(67)에 고정되어 보다 용이하게 회전한다. 랙가이드도 몸체와 연결되어 실린더이동부가 몸체에 지지되면서 작동하도록 한다.

클러치모터의 단부에는 엔코더(51a)가 설치되어 회전수를 제어함으로써 랙기어의 직선이동위치를 조절한다.

한편, 도 4a에서 보는 바와 같이 셀렉터작동장치 및 시프트작동장치를 설명하면 다음과 같다. 도 4a는 본 발명에 따른 셀렉터레버작동장치와 시프트레버작동장치의 구성상태도이다.

셀렉터작동장치(70)는 셀렉터모터(71)가 구비되고, 셀렉터모터에 셀렉터변속부(72)가 연결되어 셀렉터변속부에 셀렉터모터의 동력이 전달된다. 셀렉터변속부에 셀렉터케이블(75)이 연결되어 셀렉터변속부의 축(74)이 셀렉터케이블 내에서 직선운동한다. 셀렉터케이블에는 셀렉터레버가 연결되어 셀렉터레버를 작동시킨다.

셀렉터변속부는 셀렉터모터에 축너트(73)가 연결되고, 축너트 내부에 축(74)의 일단이 내설되어 회전되며, 축의 타단이 셀렉터케이블에 연결된다. 도 4b에서 보는 바와 같이 축(74)과 연결되는 축너트(73)의 내측 일부분에 나사산(73a)이 형성되고, 축의 외측에 나사산(74a)이 형성된다. 축너트와 축은 나사산(73a,74a)끼리 치합되어 결합된다. 도 4b는 본 발명에 따른 셀렉터레버작동장치와 시프트레버작동장치의 축너트와 축의 구성상태도이다.

셀렉터모터의 단부에는 엔코더(71a)가 설치되어 회전수를 제어함으로써 축의 직선이동위치를 조절한다.

셀렉터작동장치와 동일한 구조의 시프트작동장치(80)는 시프트모터(81)가 구비되고, 시프트모터에 시프트변속부(82)가 연결되어 시프트변속부에 시프트모터의 동력이 전달된다. 시프트변속부에 시프트케이블(85)이 연결되어 시프트변속부의 축(84)이 시프트케이블 내에서 직선운동한다. 시프트케이블에는 시프트레버가 연결되어 시프트레버를 작동시킨다.

시프트변속부는 시프트모터에 축너트(83)가 연결되고, 축너트 내부에 축(84)의 일단이 내설되어 회전되며, 축의 타단이 시프트케이블에 연결된다. 도 4b에서 보는 바와 같이 축과 연결되는 축너트의 내측 일부분에 나사산(73a)이 형성되고, 축의 외측에 나사산(74a)이 형성된다. 축너트와 축은 나사산(73a,74a)끼리 치합되어 결합된다.

시프트모터의 단부에는 엔코더(81a)가 설치되어 회전수를 제어함으로써 축의 직선이동위치를 조절한다.

상기 셀렉터모터와 시프트모터는 하나의 모터하우징에 의해 일체 결합되고, 셀렉터모터와 시프트모터에 연결되는 각 축너트는 하나의 베어링하우징에 의해 일체 결합된다. 모터하우징과 베어링하우징은 연결되고, 축너트들은 베어링하우징에 의해 보다 용이하게 회전한다.

상기된 셀렉터레버와 시프트레버에 대해 설명하면 다음과 같다.

통상적으로 변속기 내부는 기어의 이중결합을 방지하는 인터록플레이트(4)와 인터록플레이트 내측으로 배치된 컨트롤핑거(7), 그리고 컨트롤핑거와 맞물려서 함께 동작하는 시프트러그(5), 시프트러그가 고정된 시프트레일(6)을 구비하고 있으 며, 인터록플레이트에 조립된 컨트롤샤프트(1)가 변속기의 케이스(9) 외부로 노출된다.

그리고 컨트롤샤프트의 외측 끝에는 컨트롤샤프트를 상하로 움직이기 위한 셀렉터레버(2)와 컨트롤핑거를 회동시키기 위한 시프트레버(3)를 구비하고 있다. 따라서 수동변속시 엔진의 동력을 클러치에 의해 단속한 후 셀렉트 레버에 의해 결합할 기어축을 선택하면서 컨트롤핑거를 회동시켜 기어단이 결정된다.

한편 클러치모터, 셀렉터모터 및 시프트모터는 자동차의 축전지에서 전원을 공급 받을 수 있게 연결되며, 자동차의 주행상태에 따라 클러치작동장치, 셀렉터작동장치 및 시프트작동장치를 조작하기 위한 제어부(도면에 미도시)를 두게 된다. 제어부에는 각 모터의 엔코더가 연결되어 회전수를 조절한다. 주행상태에 따른 수동변속기 장착용 자동변속장치의 제어는 일반적인 주지관용의 기술이므로 본 발명에서는 생략한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 수동변속기 장착용 자동변속장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 가속페달에 의해 자동차의 속도가 증가 혹은 감속될 때 제어부에서는 그 속도에 적당한 변속상태의 전기적 신호를 셀렉터작동장치와 시프트작동장치에 보내게 되며 이에 따라 각 모터가 구동하면서 레버를 움직인다.

즉, 셀렉터모터가 회전함에 따라 축너트가 회전하여 축이 양방향으로 직선운동하면서 셀렉터레버(2)를 상하로 회동시키게 되고 이는 컨트롤샤프트(1)를 통해 컨트롤 핑거(7)가 상중하에 위치한 3개의 시프트러그(5) 중 1단-2단 또는 3단-4단 또는 5단-후진의 시프트러그(5)를 선택한다.

시프트모터가 회전함에 따라 축너트가 회전하여 축이 양방향으로 직선운동하면서 시프트레버(3)를 통해 컨트롤샤프트를 좌우로 회전시키면, 컨트롤 핑거가 1단-2단에서 1단 또는 2단, 3단-4단에서 3단 또는 4단 및 중립, 5단-후진에서 5단 또는 후진쪽으로 시프트러그(5)를 수평방향의 좌우로 움직이게 한다.

이후, 시프트러그는 시프트레일(6)에 시프트 포크(도시 생략)와 함께 고정되어 있기 때문에 결국 시프트 포크가 나이저 슬리브(도시 생략)를 움직여 변속이 이루어진다.

이와 동시에 전술한 바와 같이 변속이 이루어지기 직전에 클러치작동장치가 작동되어 클러치를 동작시키게 되고 엔진을 기동할 때 혹은 변속기의 기어를 전환하기 전에 엔진을 무부하 상태 즉, 엔진의 회전력이 차단된 상태를 유지시킨다.

클러치작동장치의 작동을 보면, 클러치모터가 회전함에 따라 웜샤프트가 회전하면서 웜기어와 일체된 피니언기어가 회전한다. 피니언기어가 회전함에 따라 랙기어가 직선운동하여 마스터실린더도 직선운동한다. 마스터실린더에 전달된 직선운동은 클러치에 전달되어 클러치를 작동시킨다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없 이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 은 비교적 간단한 구조로서 자동변속장치를 수행하게 되며 기존에 사용 중인 자동차의 수동변속장치를 교체하지 않고 저렴한 비용으로 장착되어 자동적인 변속장치로 사용되어 종래의 수동변속기 장착용 자동변속장치에 비해 부품수를 최소화할 수 있으며 간단히 설치하여 작업공정이 용이한 장점을 제공할 수 있다. 또한 기존의 변속장치와 병행하여 설치됨으로써, 선택적으로 변속장치를 사용하거나 기존의 변속장치를 보완할 수 있다.

Claims

자동차의 주행상태에 따라 수동변속기 클러치의 마스터실린더를 작동시키며, 셀렉터레버와 시프트레버에 각각 연결된 케이블을 조작하기 위한 수동변속기 장착용 자동변속장치에 있어서,

클러치모터가 구비되고, 상기 클러치모터에 실린더이동부가 연결되어 실린더이동부에 동력이 전달되며, 상기 실린더이동부에 마스터실린더가 연결되어 마스터실린더가 직선운동하여 클러치를 작동시키고,

셀렉터모터가 구비되고, 상기 셀렉터모터에 셀렉터변속부가 연결되어 셀렉터변속부에 동력이 전달되며, 상기 셀렉터변속부에 셀렉터케이블이 연결되어 셀렉터변속부의 축이 셀렉터케이블 내에서 직선운동하여 셀렉터레버를 작동시키고,

시프트모터가 구비되며, 상기 시프트모터에 시프트변속부가 연결되어 시프트변속부에 동력이 전달되고, 상기 시프트변속부에 시프트케이블이 연결되어 시프트변속부의 축이 시프트케이블 내에서 직선운동하여 시프트레버를 작동시킴으로써 변속을 수행하는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 자동변속장치.
청구항 1에 있어서,

상기 실린더이동부는 클러치모터에 웜샤프트가 연결되고, 웜샤프트의 외측에 웜기어가 치합되며, 웜기어의 일측에 피니언기어가 일체 형성되고, 피니언기어에 랙기어가 치합되며, 랙기어에 마스터실린더가 연결되어 랙기어의 직선운동이 마스터실린더에 전달되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 자동변속장치.
청구항 1에 있어서,

상기 셀렉터변속부는 셀렉터모터에 축너트가 연결되고 축너트 내부에 축의 일단이 내설되어 회전되며 축의 타단이 셀렉터케이블에 연결되며,

상기 시프트변속부는 시프트모터에 축너트가 연결되고 축너트 내부에 축의 일단이 내설되어 회전되며 축의 타단이 시프트케이블에 연결되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 자동변속장치.
청구항 1에 있어서,

상기 클러치모터, 셀렉터모터 및 시프트모터의 단부에는 엔코더가 설치되어 회전수를 제어하는 것을 특징으로 하는 수동변속기 장착용 자동변속장치.