KR100994104B1 - 자동변속기용 파킹 로크 장치 - Google Patents

자동변속기용 파킹 로크 장치 Download PDF

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이창훈
노의동
이현진
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주식회사 유니크
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Abstract

본 발명은 피스톤과 피스톤로드의 중심이 다소 어긋나더라도 피스톤 및 피스톤로드의 이동에 영향을 주지 않는 자동변속기용 파킹 로크 장치에 관한 것으로, 유체 출입용 포트가 형성되는 어큐뮬레이터와, 상기 어큐뮬레이터의 내부에 이동 가능하게 설치되는 피스톤과, 선단이 상기 어큐뮬레이터의 외부로 돌출되어 변속 구동부의 출력축 잠금장치에 연결되고 후단이 상기 어큐뮬레이터의 선단을 관통하여 상기 피스톤에 연결되는 피스톤로드와, 상기 피스톤에 결합되는 실린더와, 일부가 상기 실린더의 내부에 위치되도록 상기 어큐뮬레이터의 후단에 결합되고 전원 인가시 상기 실린더를 고정시켜 상기 피스톤의 이동을 구속하는 솔레노이드 밸브를 포함한다.
상술한 구성의 자동변속기용 파킹 로크 장치는 상기 피스톤과 상기 피스톤로드가 핀을 통해 연결된다. 즉, 상기 피스톤과 상기 피스톤로드가 핀에 의해 상하좌우로 유동 가능하게 연결되므로, 그들의 중심이 다소 어긋나더라도 이를 핀 연결구조가 보완하여 상기 피스톤과 상기 피스톤로드의 이동에 아무런 영향을 주지 않는다.

Description

자동변속기용 파킹 로크 장치{PARKING LOCK APPARATUS FOR AUTOMATIC TRANSMISSION}
본 발명은 자동변속기용 파킹 로크 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 피스톤과 피스톤로드의 중심이 다소 어긋나더라도 피스톤 및 피스톤로드의 이동에 영향을 주지 않는 자동변속기용 파킹 로크 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 변속기는 차량의 주행상태에 따라 엔진의 회전속도를 적절히 감속하여 프로펠러 샤프트로 전달하는 장치이며, 운전자가 변속조작을 직접 행하는 수동변속기와, 차량의 주행상태에 따라 변속조작이 자동으로 행해지는 자동변속기로 구분된다.
자동변속기는, 주차(P), 중립(N), 전진주행(D) 및 후진주행(R)의 변속단을 선택하기 위한 변속레버와, 변속레버에서 선택된 변속단에 따라 변속 구동부를 작동시키는 케이블과, 전진주행(D) 시 차량의 주행상태에 따른 변속패턴을 미리 입력시켜 둔 변속기 제어 유닛(Transmission Control Unit; TCU)과, 변속기 제어 유닛의 제어의 신호에 따라 변속 구동부를 조작하는 변속조작기구를 포함한다.
그러나 상술한 자동변속기는 엔진룸에서 발생한 소음과 진동이 케이블을 타고 실내로 유입되는 문제가 있다. 또한, 케이블 등의 각종 부품에 의해 공간적 제약이 따르고, 구조가 복잡하여 유지 보수가 용이하지 못한 문제점도 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 시프트 바이 와이어(SBW; Shift By Wire) 시스템이 개발되었다. 시프트 바이 와이어 시스템은 센서, ECU 및 유압 구동부를 이용하여 변속레버와 변속 구동부 사이를 전기적으로 연결하는 시스템이다. 즉, 변속레버의 변속단 위치를 전기적 신호로 바꿔 ECU에 전달하고, ECU에서는 이 신호에 따라 유압 구동부를 작동시켜 변속 구동부를 제어한다.
상술한 시프트 바이 와이어 시스템은, 변속레버와 변속 구동부가 전기적으로 연결되므로 엔진룸에서 발생한 소음과 진동이 실내로 유입되지 않는다. 또한, 변속조작기구를 버튼 및 다이얼 등 다양한 형태로 제작할 수 있어 공간적으로도 매우 효율적이다.
한편, 시프트 바이 와이어 시스템은 파킹 로크 장치를 포함한다. 이 파킹 로크 장치는, 변속레버가 변속단 중 주차(P)에 위치된 경우 작동하여 변속 구동부의 출력축을 잠가 회전을 방지하는 장치이다. 이러한 파킹 로크 장치는 변속레버가 주차(P)에 위치된 경우에만 작동하며, 주차(P) 이외에 다른 변속단(D,R,N)에 위치된 경우 출력축의 잠금 상태를 해제한다.
이때, 파킹 로크 장치는 어큐뮬레이터의 내부에 위치된 피스톤과 어큐뮬레이터의 외부로 돌출되는 피스톤로드가 일체로 형성되어, 솔레노이드 밸브 작동시 피스톤과 피스톤로드가 이동하며 변속 구동부의 출력축을 잠금 또는 잠금 해제시킨다.
그런데 상술한 구조의 파킹 로크 장치는 피스톤과 피스톤로드의 중심이 일치할 경우에만 원활하게 작동된다. 다시 말해, 피스톤과 피스톤로드의 중심이 일치하지 않을 경우 피스톤로드가 휘거나 피스톤로드와 어큐뮬레이터 사이에 간섭이 발생하고, 이에 파킹 로크 장치가 오작동을 일으키거나 피스톤, 피스톤로드 및 어큐뮬레이트 등의 부품이 파손될 우려가 높다
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 피스톤과 피스톤로드의 중심이 다소 어긋나더라도 피스톤 및 피스톤로드의 이동에 영향을 주지 않는 자동변속기용 파킹 로크 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 자동변속기용 파킹 로크 장치는, 유체 출입용 포트가 형성되는 어큐뮬레이터와, 상기 어큐뮬레이터의 내부에 이동 가능하게 설치되는 피스톤과, 선단이 상기 어큐뮬레이터의 외부로 돌출되어 변속 구동부의 출력축 잠금장치에 연결되고 후단이 상기 어큐뮬레이터의 선단을 관통하여 상기 피스톤에 연결되는 피스톤로드와, 상기 피스톤에 결합되는 실린더와, 일부가 상기 실린더의 내부에 위치되도록 상기 어큐뮬레이터의 후단에 결합되고 전원 인가시 상기 실린더를 고정시켜 상기 피스톤의 이동을 구속하는 솔레노이드 밸브를 포함한다.
상술한 구성의 자동변속기용 파킹 로크 장치는 상기 피스톤과 상기 피스톤로드가 핀을 통해 연결된다. 즉, 상기 피스톤과 상기 피스톤로드가 핀에 의해 상하좌우로 유동 가능하게 연결되므로, 그들의 중심이 다소 어긋나더라도 이를 핀 연결구조가 보완하여 상기 피스톤과 상기 피스톤로드의 이동에 아무런 영향을 주지 않는다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 피스톤과 피스톤로드가 핀을 통해 연결되어 유동이 가능하므로 피스톤과 피스톤로드의 중심이 어긋나더라도 파킹 로크 장치의 오작동 및 각종 부품의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 피스톤과 피스톤로드 제작시 정밀 가공이 필요치 않으므로 제작이 용이하고 제작비용 및 제작시간을 절감할 수 있어 매우 경제적이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동변속기용 파킹 로크 장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동변속기용 파킹 로크 장치 중 피스톤, 피스톤로드 및 실린더의 분해사시도.
도 3은 도 1의 일부를 확대 도시한 도면.
도 4와 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동변속기용 파킹 로크 장치의 작동과정을 도시한 도면.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명함에 있어, 그리고 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부가하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동변속기용 파킹 로크 장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동변속기용 파킹 로크 장치 중 피스톤, 피스톤로드 및 실린더의 분해사시도이며, 도 3은 도 1의 일부를 확대 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 자동변속기용 파킹 로크 장치(100)는, 어큐뮬레이터(110), 피스톤(120), 피스톤로드(130), 실린더(150) 및 솔레노이드 밸브(160)로 구성된다.
어큐뮬레이터(110)는 압력실(112)이 내부에 형성되는 관 형상이다. 그 선단은 압력실(112)이 밀폐될 수 있도록 밀봉된 형태로 형성되고, 밀봉된 선단면 중앙에는 피스톤로드(130)가 관통, 결합되는 결합공(114)이 형성된다. 또한, 후단은 개방된 형태를 갖되 압력실(112)을 밀봉할 수 있도록 솔레노이드 밸브(160)가 결합된다.
어큐뮬레이터(110)의 내부, 즉 압력실(112)에는 피스톤(120)이 이동 가능하게 설치되고, 압력실(112)은 피스톤(120)에 의해 선단측의 제1압력실(112a)과 후단측의 제2압력실(112b)로 구획된다. 어큐뮬레이터(110)의 선단 외주면에는 제1압력실(112a)과 연결되는 유체 출입용 포트(116a)가 형성되며, 후단 외주면에는 제2압력실(112b)과 연결되는 드레인 포트(116b)가 형성된다. 또한, 어큐뮬레이터(110)의 선단에는 피스톤(120)을 전방(어큐뮬레이터의 선단)으로 탄성 지지하는 탄성체(118)가 설치된다.
상술한 구조의 어큐뮬레이터(110)는, 유체 출입용 포트(116a)를 통해 유체가 공급되면 제1압력실(112a)의 압력이 높아지고, 높아진 압력이 탄성체(118)의 탄성력을 초과할 경우 피스톤(120)을 후방(어큐뮬레이터의 후단)으로 이동시킨다. 반면, 유체의 공급이 차단되면 제1압력실(112a)의 압력이 낮아지고, 낮아진 압력이 탄성체(118)의 탄성력에 미치지 못할 경우 탄성체(118)에 의해 피스톤(120)이 전방으로 이동한다.
이때, 제2압력실(112b)에 충전된 유체는 피스톤(120)의 후방 이동시 드레인 포트(116b)를 통해 드레인 탱크(미도시)로 배출되고, 피스톤(120)의 전방 이동시 드레인 포트(116b)를 통해 제2압력실(112b)로 유입된다.
피스톤(120)은 압력실(112)에서 이동 가능하도록 길이가 짧은 봉 형상이다. 그 선단면에는 피스톤로드(130)의 후단이 삽입되는 장착홈(122)이 형성되고, 후단면에는 실린더(150)의 선단이 삽입되는 결합홈(124)이 형성된다. 또한, 장착홈(122)이 형성된 피스톤(120)의 선단을 측면으로 관통하는 제1결합공(126)이 형성된다.
피스톤로드(130)는 소정 길이를 갖는 봉 형상이다. 그 후단은 상술한 바와 같이 피스톤(120)의 장착홈(122)에 삽입되고, 선단은 결합공(114)을 통해 어큐뮬레이터(110)의 선단을 관통하여 외부로 돌출된다.
이때, 장착홈(122)에 삽입되는 피스톤로드(130)의 후단 중 제1결합공(126)과 대응되는 위치에는 피스톤로드(130)의 후단을 측면으로 관통하는 제2결합공(132)이 형성된다. 그리고 어큐뮬레이터(110)의 외부로 돌출된 피스톤로드(130)의 중단에는 스토퍼(134)가 설치되고, 이 스토퍼(134)와 어큐뮬레이터(110) 선단 사이에는 피스톤(120)을 전방으로 탄성 지지하는 탄성체(118)가 설치된다.
도 3을 참조하여 상술한 피스톤(120)과 피스톤로드(130)의 결합구조를 살펴보면, 피스톤로드(130)는 그 후단이 피스톤(120)의 장착홈(122)에 삽입된 상태에서 제1결합공(126)과 제2결합공(132)을 관통하는 핀(140)에 의해 연결된다.
이때, 장착홈(122)의 내경은 피스톤로드(130)의 후단 외경보다 크게 형성된다. 또한, 제1결합공(126)의 내경은 핀(140)의 외경보다 크게 형성되고, 제2결합공(132)은 핀(140)의 외경과 동일하거나 작게 형성된다. 즉, 피스톤(120)의 장착홈(122)과 피스톤로드(130) 사이, 그리고 피스톤(120)의 제1결합공(126)과 핀(140) 사이에 간극(G1, G2)이 형성된다.
상술한 핀 연결구조의 간극(G1, G2)은 피스톤(120)에 결합된 피스톤로드(130)가 유동할 수 있도록 하는 공간이다. 따라서 피스톤로드(130)는 피스톤(120)의 중심(C)을 기준으로 상하좌우로 유동할 수 있다.
이와 같이 핀 연결구조에 간극(G1, G2)을 두어 피스톤로드(130)가 유동할 수 있도록 한 이유는 피스톤(120)과 피스톤로드(130)를 제작 및 조립하는 과정에서 발생하는 오차를 보완하기 위함이다. 예를 들어, 제작 및 조립 오차에 의해 피스톤(120)과 피스톤로드(130)의 중심이 다소 어긋나더라도 상술한 핀 연결구조를 통해 피스톤로드(130)가 유동하므로 피스톤(120)과 피스톤로드(130)의 이동에 아무런 영향을 주지 않다. 따라서 자동변속기용 파킹 로크 장치(100)의 오작동 및 각종 부품의 파손을 방지할 수 있으며, 특히 피스톤(120)과 피스톤로드(130) 제작시 정밀 가공이 필요치 않으므로 제작이 용이하고 제작비용 및 제작시간을 절감할 수 있다.
실린더(150)는 솔레노이드 밸브(160) 작동시 고정되어 피스톤(120)과 피스톤로드(130)의 이동을 구속하는 수단이다. 이러한 실린더(150)의 선단은 피스톤(120)의 결합홈(124)에 삽입되고, 내부에는 솔레노이드 밸브(160)가 위치된다. 또한, 실린더(150)의 선단 내측에는 피스톤(120) 이동시 발생하는 충격이 솔레노이드 밸브(160)로 전달되는 것을 방지하기 위한 완충용 제1스프링(152)이 설치된다.
솔레노이드 밸브(160)는, 어큐뮬레이터(110)의 후단에 결합되고 실린더(150)의 내부에 위치되는 선단 둘레에 록킹홀(161h)이 형성되는 홀더(161)와, 홀더(161)의 하부에 결합되고 터미널(162t)이 설치되는 케이스(162)와, 케이스(162)의 내부에 설치되는 보빈(163a)과, 보빈(163a)의 외주면에 감긴 코일(163b)과, 보빈(163a)의 내부에서 전후로 이동 가능하게 설치되는 플런저(164)와, 플런저(164)의 하부에 설치되는 코어(165)와, 홀더(161)와 케이스(162)를 따라 연장되고 플런저(164)에 관통, 결합되는 로드(166)와, 로드(166)의 선단에 결합되는 스프레더 콘(167)과, 록킹홀(161)에 삽입되는 록킹볼(168)과, 로드(166) 및 스프레더 콘(167)을 피스톤(120) 측으로 탄성 지지하는 제2스프링(169)을 포함한다.
이때, 솔레노이드 밸브(160)를 구성하는 각 구성요소 중 플런저(164)를 제외한 다른 구성요소는 일반 솔레노이드 밸브의 구성요소와 동일하거나 유사하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
플런저(164)의 후단면에는 고리형상의 리브(164r)가 돌출된다. 이 리브(164r)는 플런저(164)와 코어(165)의 접촉면적을 감소시켜 솔레노이드 밸브(160)의 작동이 확실하도록 하기 위한 것이다. 다시 말해, 리브(164r)는 플런저(164)와 코어(165)가 최소한의 면적으로 접촉되게 함으로써 전원 차단시 솔레노이드 밸브(160)에 잔류하는 전원(잔류전원)에 의해 플런저(164)와 코어(165)의 자기력이 제2스프링(169)의 탄성력보다 커서 흡착상태가 유지되는 것을 방지하여 솔레노이드 밸브(160)의 온/오프 오작동을 방지하기 위한 것이다.
예를 들어, 솔레노이드 밸브의 작동 전류가 약 20㎃, 자동차 전원 오프시 솔레노이드 밸브에 잔류하는 전류(잔류전류)가 약 30㎃라 하면, 플런저와 코어가 직접 접촉되는 구조(본 실시예에 비해 상대적으로 접촉면적이 큰 구조)의 솔레노이드 밸브는, 플런저와 코어의 흡착력이 스프링의 탄성력보다 커 자동차 전원을 오프하더라도 솔레노이드 밸브의 작동이 해지되지 않는다.
반면, 본 실시예와 같이 리브(164r)를 통해 플런저(164)와 코어(165)가 접촉되는 구조(상대적으로 접촉면적이 작은 구조)의 솔레노이드 밸브(160)는, 플런저(164)와 코어(165)의 접촉면적을 최소화함으로써 약 80㎃의 전류에서 작동 또는 작동 해지되므로, 잔류전류(약 30㎃)에 의해 플런저(164)와 코어(165)가 흡착상태로 유지되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 잔류전류에 영향을 받지 않으므로 솔레노이드 밸브(160)의 작동이 확실하다.
도 4와 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동변속기용 파킹 로크 장치의 작동과정을 도시한 도면이다.
자동변속기용 파킹 로크 장치(100)는 피스톤로드(130)의 선단이 변속 구동부(미도시)의 출력축(미도시)을 잠금 또는 잠금 해제한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 변속레버가 주차(P) 이외에 다른 변속단(D,R,N)에 위치되면 유체 출입용 포트(116a)를 통해 유체가 공급된다. 공급된 유체에 의해 제1압력실(112a)의 압력이 높아지고, 높아진 압력이 탄성체(118)의 탄성력을 초과할 경우 피스톤(120)과 피스톤로드(130)를 후방으로 이동시킨다. 후방으로 이동한 피스톤로드(130)는 변속 구동부(미도시)의 출력축의 잠금을 해제하게 된다.
이때, 후방으로 이동한 피스톤(120)은 솔레노이드 밸브(160)의 작동에 의해 고정된다. 따라서 유체 출입용 포트(116a)를 통해 공급되던 유체가 차단되더라도 변속 구동부(미도시)의 출력축의 잠금 해제 상태가 유지된다.
반면, 도 5에 도시된 바와 같이, 변속레버가 변속단 중 주차(P)에 위치되면 유체의 공급이 차단되고 제1압력실(112a)의 압력이 낮아진다. 낮아진 압력이 탄성체(118)의 탄성력에 미치지 못할 경우 탄성체(118)에 의해 피스톤(120)과 피스톤로드(130)가 전방으로 이동한다. 전방으로 이동한 피스톤로드(130)가 변속 구동부(미도시)의 출력축을 잠금 상태로 전환한다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 자동변속기용 파킹 로크 장치 110: 어큐뮬레이터
112: 압력실 112a: 제1압력실
112b: 제2압력실 114: 결합공
116a: 유체 출입용 포트 116b: 드레인 포트
118: 탄성체 120: 피스톤
122: 장착홈 124: 결합홈
126: 제1결합공 130: 피스톤로드
132: 제2결합공 134: 스토퍼
140: 핀 150: 실린더
152: 제1스프링 160: 솔레노이드 밸브
161: 홀더 162: 케이스
163a: 보빈 163b: 코일
164: 플런저 165: 코어
166: 로드 167: 스프레더 콘
168: 록킹볼 169: 제2스프링

Claims (5)

  1. 유체 출입용 포트가 형성되는 어큐뮬레이터;
    상기 어큐뮬레이터의 내부에 이동 가능하게 설치되는 피스톤;
    선단이 상기 어큐뮬레이터의 외부로 돌출되어 변속 구동부의 출력축 잠금장치에 연결되고, 후단이 상기 어큐뮬레이터의 선단을 관통하여 상기 피스톤에 연결되는 피스톤로드;
    상기 피스톤에 결합되는 실린더; 및
    일부가 상기 실린더의 내부에 위치되도록 상기 어큐뮬레이터의 후단에 결합되고, 전원 인가시 상기 실린더를 고정시켜 상기 피스톤의 이동을 구속하는 솔레노이드 밸브를 포함하며, 상기 피스톤로드가 상기 피스톤과 핀 연결되어 상기 피스톤의 중심을 기준으로 상하좌우로 유동되는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 파킹 로크 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 피스톤로드의 후단이 삽입될 수 있도록 상기 피스톤의 선단면에 형성되는 장착홈;
    상기 장착홈이 형성된 상기 피스톤의 선단을 측면으로 관통하는 제1결합공; 및
    상기 피스톤로드의 후단을 측면으로 관통하는 제2결합공을 포함하고, 상기 장착홈의 내경은 상기 피스톤로드의 후단 외경보다 크게 형성되며, 상기 제1결합공의 내경은 상기 핀의 외경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 파킹 로크 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 피스톤과 상기 솔레노이드 밸브 사이에 설치되어 상기 피스톤 이동시 발생되는 충격을 흡수하는 제1스프링을 더 포함하는 자동변속기용 파킹 로크 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브는,
    상기 어큐뮬레이터의 후단에 결합되고, 상기 실린더의 내부에 위치되는 선단 둘레에 록킹홀이 형성되는 홀더;
    상기 홀더의 하부에 결합되고 터미널이 설치되는 케이스;
    상기 케이스의 내부에 설치되며 외주면에 코일이 감긴 보빈;
    상기 보빈의 내부에서 전후로 이동 가능하게 설치되고, 상기 보빈 측 후단면에 리브가 돌출되는 플런저;
    상기 플런저의 하부에 설치되는 코어;
    상기 홀더와 케이스를 따라 연장되고, 상기 플런저에 관통, 결합되는 로드;
    상기 로드의 선단에 결합되는 스프레더 콘;
    상기 록킹홀에 삽입되는 록킹볼; 및
    상기 스프레더 콘과 상기 로드를 피스톤 측으로 탄성 지지하는 제2스프링을 포함하고, 전원 인가시 상기 스프레더 콘이 이동하며 상기 록킹볼을 돌출시킴으로써 상기 실린더가 고정되어 상기 피스톤의 이동을 구속하는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 파킹 로크 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 리브는 상기 플런저의 후단면 중심을 따라 형성된 고리형상인 것을 특징으로 하는 자동변속기용 파킹 로크 장치.
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