KR101047649B1

KR101047649B1 - 자동화 수동변속기의 변속장치

Info

Publication number: KR101047649B1
Application number: KR1020090109076A
Authority: KR
Inventors: 정우열
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-07-07
Also published as: US8646354B2; US20110107862A1; KR20110052146A

Abstract

본 발명은 하나의 구동모터만을 사용하여 종래에 비하여 보다 적은 부품을 사용하고, 간단한 구성으로 변속에 필요한 셀렉팅 동작과 쉬프팅 동작을 모두 구현할 수 있도록 함은 물론, 적절한 조작성과 응답성을 갖춘 자동화 수동변속기의 변속장치를 제공한다.

AMT, 셀렉팅, 쉬프팅

Description

자동화 수동변속기의 변속장치{Gear Shift Unit for Automated Manual Transmission}

본 발명은 자동화 수동변속기의 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 모터로 쉬프팅 동작과 셀렉팅 동작을 모두 구현할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

자동화 수동변속기(AMT: Automated Manual Transmission)는 기본적인 변속 메커니즘은 종래의 수동변속기와 동일한 구성을 가지되, 기어 변속을 운전자의 힘이 아닌 액츄에이터의 힘을 빌어 운전자의 편의성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

자동화 수동변속기는 변속기의 교체 없이 기존의 수동변속기를 사용하므로, 변속기를 새로 개발하는 데에 소요되는 비용이나 자동변속기의 토크컨버터로 인한 동력 손실 등을 피하면서도, 운전자에게 마치 자동변속기 차량을 운전하는 것과 같은 편의성을 제공할 수 있다는 장점을 가지고 있는 바, 어떻게 셀렉팅 동작과 쉬프팅 동작을 구현하도록 할 것인가가 그 주요한 기술적 관심사이다.

자동화 수동변속기에서도 물론, 보다 적은 부품을 사용하여 간단한 구성으로 상기 셀렉팅 동작과 쉬프팅 동작을 구현할 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 적절한 조작성과 응답성을 갖출 것이 요청된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 종래에 비하여 보다 적은 부품을 사용하고, 간단한 구성으로 변속에 필요한 셀렉팅 동작과 쉬프팅 동작을 구현할 수 있도록 함은 물론, 적절한 조작성과 응답성을 갖춘 자동화 수동변속기의 변속장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 자동화 수동변속기의 변속장치는

직선 이동하여 셀렉팅 동작을 구현하고, 회동되어 쉬프팅 동작을 구현하도록, 컨트롤축에 회전방향으로는 구속되고 직선운동방향으로는 이동 가능하도록 설 치되며, 쉬프트핑거를 일체로 구비한 쉬프트블록과;

구동모터와;

상기 구동모터의 동력으로 상기 컨트롤축을 회전시키되, 상기 구동모터의 회전 각도에 따라 상기 컨트롤축의 회전방향을 전환시킬 수 있도록 구성된 쉬프팅유닛과;

상기 구동모터의 동력에 의해 상기 쉬프팅유닛이 구동되지 않는 구간에 상기 구동모터로부터의 동력으로 상기 쉬프트블록을 상기 컨트롤축 상에서 직선슬라이딩시키는 셀렉팅유닛;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기의 변속장치.

또한, 구동모터를 하나만 사용함으로써 변속기의 중량을 저감시키고 차량 탑재성을 향상시킨다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명 실시예는 직선 이동하여 셀렉팅 동작을 구현하고, 회동되어 쉬프팅 동작을 구현하도록, 컨트롤축(1)에 회전방향으로는 구속되고 직선운동방향으로는 이동 가능하도록 설치되며, 쉬프트핑거(3)를 일체로 구비한 쉬프트블록(5)과; 구동모터(7)와; 상기 구동모터의 동력으로 상기 컨트롤축(1)을 회전시키되, 상기 구동모터의 회전 각도에 따라 상기 컨트롤축의 회전방향을 전환시킬 수 있도록 구성된 쉬프팅유닛(9)과; 상기 구동모터(7)의 동력에 의해 상기 쉬프팅유닛(9)이 구동되지 않는 구간에 상기 구동모터(7)로부터의 동력으로 상기 쉬프트블록(5)을 상기 컨트롤축(1) 상에서 직선슬라이딩시키는 셀렉팅유닛(11)을 포함하여 구성된다.

본 실시예에서 상기 쉬프팅유닛(9)은 상기 구동모터(7)의 회전축(7-1)에 설치되고 일부 구간에만 기어치가 구비된 제1쉬프트기어(13)와; 상기 구동모터의 회전축에 설치되고 상기 제1쉬프트기어의 기어치가 형성된 구간에 상응하는 구간의 외측으로 위치한 두 개의 일부 구간에 기어치가 구비된 제2쉬프트기어(15)와; 상기 제2쉬프트기어(15)와 치합되도록 상기 컨트롤축에 구비된 제2피동기어(17)와; 상기 제1쉬프트기어(13)와 치합되는 아이들러기어(19)와; 상기 아이들러기어(19)와 치합되도록 상기 컨트롤축에 구비된 제1피동기어(21)를 포함하여 구성된다.

상기 셀렉팅유닛(11)은 상기 구동모터의 회전축(7-1)에 설치되고 상기 쉬프팅유닛(9)의 기어치들이 형성된 구간들에 상응하는 구간 이외의 구간에 기어치가 구비된 셀렉트구동기어(23)와; 상기 셀렉트구동기어에 치합되는 셀렉트피동기어(25)와; 상기 구동모터의 회전축에 평행하게 상기 셀렉트피동기어의 중심에 일체로 장착된 볼스크류(27)와; 상기 볼스크류에 결합되어 직선운동함으로써, 상기 쉬프트블록(5)을 상기 컨트롤축 상에서 직선슬라이딩시키는 볼너트(29)를 포함하여 구성된다.

상기 제2쉬프트기어(15)의 기어치가 구비된 구간들은 상기 제1쉬프트기어(13)의 기어치가 구비된 구간을 중심으로 인접하여 대칭되게 형성되고, 상기 제2쉬프트기어(15)의 기어치가 구비된 구간들의 전체 길이는 상기 제1쉬프트기어(13)의 기어치가 구비된 구간의 길이와 동일하게 이루어진다.

이는, 상기 제2쉬프트기어(15)의 기어치에 의해 쉬프트핑거(3)가 상향 변속을 실시한 후에는 그 상향 변속의 스트로크만큼 상기 제1쉬프트기어(13)의 기어치에 의해 상기 쉬프트핑거(3)가 하향 회동되어 중립상태에 이르도록 하고, 이어 상기 제1쉬프트기어(13)의 나머지 기어치에 의해 상기 쉬프트핑거(3)가 하향 회동되어 하향 변속이 실시된 후에는 다시 상기 또 다른 제2쉬프트기어(15)의 기어치에 의해 상기 쉬프트핑거(3)가 중립상태로 회동되도록 하기 위한 것이다.

참고로, 여기서 상향과 하향은, 종래 수동변속기의 변속레버를 조작하는 방향에 있어서 도 3과 같이 상측(전방측)으로 이동하는 경우를 상향으로, 하측(후방측)으로 이동하는 경우를 하향으로 정의한 것이다.

상기 볼너트(29)는 상기 쉬프트블록(5)이 상기 컨트롤축(1) 상에서 회동하는 것은 허용하고 직선이동하는 것은 구속하는 상태를 가지도록 상기 쉬프트블록을 향하여 돌출된 걸림돌기(29-1)를 구비하고, 상기 쉬프트블록(5)에는 상기 걸림돌기가 삽입되어 회동될 수 있는 걸림홈(5-1)을 구비한 구조이다.

본 발명의 실시예는 도 3에 도시된 바와 같은 패턴을 따라 변속이 이루어지도록 구현한 것으로서, 이하에서는 도 3에 표시된 각 변속단과 중립상태에 대한 표시를 기준으로 하여 본 발명의 작용을 설명한다.

도 4는 최초 N1의 중립상태에 있다가 2단으로 변속을 수행한 후, 다시 N1을 거쳐 3단으로 변속을 수행하고, 이후 다시 N1으로 복귀하고, 이어 N2의 상태로 이동하는 상태까지를 표현한 것이다.

참고로, 설명의 편의를 위하여 상기 제2쉬프트기어의 기어치들이 형성하는 구간들 중 도 4의 상측에 위치한 것을 제2쉬프트상측부(15-1), 하측에 위치한 것을 제2쉬프트하측부(15-2)로 구분하여 설명한다.

상기 제2쉬프트기어의 제2쉬프트하측부(15-2)가 상기 제2피동기어(17)에 물리기 시작하려는 상태가 N1 상태인데, 이 상태에서 상기 구동모터(7)가 도 4에 도 시된 바와 같이 반시계방향으로 회전하기 시작하면, 상기 제2쉬프트하측부(15-2)는 상기 제2피동기어(17)에 물리면서 상기 컨트롤축(1)을 시계방향으로 회전시키게 된다.

상기 컨트롤축(1)이 시계방향으로 회전되면, 상기 쉬프트블록이 함께 회전하여 상기 쉬프트핑거(3)는 상측으로 변속하여 2단으로 변속을 수행한다.

상기 구동모터가 동일한 방향으로 계속 회전되면, 이번에는 상기 제1쉬프트기어(13)가 상기 아이들러기어(19)를 통해 상기 제1피동기어를 회전시켜서 상기 컨트롤축(1)을 종전과는 반대방향인 반시계방향으로 회전시킴으로써, 상기 쉬프트핑거(3)는 하측으로 회동되어 상기 N1의 중립위치로 복귀하게 된다.

상기 쉬프트핑거가 N1에 도달한 후에도 계속해서 상기 구동모터가 동일한 방향으로 회전되면, 상기 제1피동기어(21)는 더 회전되면서 상기 쉬프트핑거(3)를 3단으로 이동시켜서 3단 변속이 이루어지도록 한다.

상기 구동모터가 계속해서 반시계방향으로 회전되면, 이번에는 상기 제1쉬프트기어(13)와 상기 아이들러기어(19)의 치합상태가 해제되고 상기 제2쉬프트기어의 제2쉬프트상측부(15-1)가 상기 제2피동기어(17)에 치합되어, 상기 제2피동기어의 회전으로 상기 컨트롤축(1)은 다시 시계방향으로 회전되어, 상기 쉬프트핑거(3)가 상측으로 회동되어 다시 N1의 상태에 도달하게 된다.

상기 구동모터(7)가 더 회전됨에 따라, 상기 제2쉬프트기어의 제2쉬프트상측부(15-1)와 제2피동기어(17)의 치합도 해제되면, 이번에는 상기 셀렉트구동기어(23)가 상기 셀렉트피동기어(25)에 치합되면서, 상기 셀렉트피동기어 및 상기 볼스크류(27)가 회전하기 시작한다.

이에 의해 상기 볼너트(29)는 도면상 우측으로 이송되면서 상기 쉬프트블록(5)을 우측으로 이동시켜서 결국, N2의 상태가 되도록 한다.

N2의 상태 이후에도 계속해서 상기 구동모터(7)가 반시계방향으로 회전하면, 상기 N1의 상태에서 상기 2단과 3단을 거쳐 다시 N1으로 돌아오는 것과 마찬가지로, 도 5와 같이 상기 제2쉬프트기어의 제2쉬프트하측부(15-2)가 상기 제2피동기어(17)를 회전시켜서 4단으로 변속이 이루어지고, 이어 제1쉬프트기어(13)가 상기 제1피동기어(21)를 회전시켜서 N2로 복귀한 후 다시 5단으로 변속시키고, 다음은 다시 상기 제2쉬프트상측부(15-1)가 상기 제2피동기어(17)를 회전시켜서 상기 쉬프트핑거(3)를 다시 N2로 복귀시키는 과정을 수행하게 된다.

상기와 같은 상태에서, 상기 구동모터(7)를 지금까지와는 반대로 시계방향으로 회전시키면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2쉬프트상측부(15-1)가 상기 제2피동기어(17)를 반시계방향으로 회전시켜서 상기 쉬프트핑거(3)가 하향하여 5단으로 변속이 이루어지고, 이어 상기 제1쉬프트기어(13)가 상기 제1피동기어(21)를 시계방향으로 회전시켜서 상기 쉬프트핑거(3)가 상향하여 N2로 복귀한 후, 상기 구동 모터(7)를 시계방향으로 더 회전시키면, 4단으로 변속된 후 다시 N2로 복귀하게 된다.

이어, 상기 셀렉트구동기어(23)가 셀렉트피동기어(25)를 회전시켜서, 상기 볼너트(29)는 도면상 좌측으로 이동되어 N1의 상태에 이르게 된다.

상기 N1의 상태에서 상기 구동모터(7)를 계속해서 시계방향으로 회전시키는 예가 도 7에 도시된 바, 이 경우는 도 4의 경우와 정확히 반대로 동작하여, 상기 구동모터의 회전에 따라 N1에서 3단, N1, 2단, N1의 순서로 변속이 이루어지고, 이후 상기 셀렉트구동기어(23)가 셀렉트피동기어(25)를 회전시키면, 이번에는 상기 볼너트는 더욱 좌측으로 이동되어 N0의 상태에 이르게 된다.

도 8은 상기 N0의 상태에서 상기 구동모터가 시계방향으로 더 회전되는 경우를 설명한 것으로서, 상기 제2쉬프트상측부가(15-1) 상기 제2피동기어(17)를 구동하여 1단으로 변속되고, 이어 상기 제1쉬프트기어(13)가 제1피동기어(21)를 구동하여 N0로 복귀된 후, 다시 R단으로 변속되고, 다시 상기 제2쉬프트하측부(15-2)가 상기 제2피동기어(17)를 구동하면, 다시 N0로 복귀되게 된다.

상기와 같은 상태에서 이번에는 상기 구동모터(7)를 반시계방향으로 회전시켜서 상기 도 4의 처음 N1의 상태로 복귀하는 예가 도 9에 도시되어 있다.

즉, N0의 상태에서 구동모터를 반시계방향으로 회전시키면, 제2 쉬프트하측부(15-2)가 제2피동기어(17)를 구동하여 R단으로 변속한 후, 제1쉬프트기어(13)가 제1피동기어(21)를 구동하여 N0로 복귀한 후 연이어 1단으로 변속을 수행하며, 이후 제2쉬프트상측부(15-1)가 제2피동기어(17)를 구동하여 N0로 복귀하며, 이어서 상기 셀렉트구동기어(23)가 셀렉트피동기어(25)를 회전시켜서 상기 볼너트(29)를 N1의 상태로 복귀시키는 것이다.

상기한 바와 같이 구동모터 1개를 시계방향으로 2회전 반시계방향으로 2회전시킴에 의해 도 3에 도시된 모든 변속단으로의 변속을 수행할 수 있다.

비록, 상기 구동모터의 회전상태에 따라 각 변속단으로의 변속순서가 종속적이지만, 예컨대, 2단에서 4단으로 바로 변속하기를 원하는 경우에는 2단에서 4단에 이르는 일련의 작동이 이루어지는 동안 클러치를 해제해두면, 운전자가 느끼지 못하도록 한 상태에서 변속이 이루어질 수 있으며, 충분한 응답성을 기대할 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에 의한 자동화 수동변속기의 변속장치에서는 실질적인 변속조작을 발생시키는 동력원으로 상기 구동모터 하나만을 사용하므로, 구성부품이 줄어들어 원가에 유리하고, 중량 및 패키지성에 유리하여 변속기의 차량 탑재성을 향상시키는 효과도 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동화 수동변속기의 변속장치의 구성을 설명한 도면,

도 2는 도 1의 셀렉트구동기어와 제1쉬프트기어 및 제2쉬프트기어가 중첩된 상태로 우측에서 관측한 도면,

도 3은 본 발명의 변속장치가 구현하는 변속단의 배치와 작동경로를 설명한 변속패턴도,

도 4 내지 도 9는 본 발명의 변속장치의 작용을 설명한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 컨트롤축 3; 쉬프트핑거

5; 쉬프트블록 7; 구동모터

9; 쉬프팅유닛 11; 셀렉팅유닛

13; 제1쉬프트기어 15; 제2쉬프트기어

17; 제2피동기어 19; 아이들러기어

21; 제1피동기어 23; 셀렉트구동기어

25; 셀렉트피동기어 27; 볼스크류

29; 볼너트

Claims

직선 이동하여 셀렉팅 동작을 구현하고, 회동되어 쉬프팅 동작을 구현하도록, 컨트롤축에 회전방향으로는 구속되고 직선운동방향으로는 이동 가능하도록 설치되며, 쉬프트핑거를 일체로 구비한 쉬프트블록과;

구동모터와;

상기 구동모터의 동력으로 상기 컨트롤축을 회전시키되, 상기 구동모터의 회전 각도에 따라 상기 컨트롤축의 회전방향을 전환시킬 수 있도록 구성된 쉬프팅유닛과;

상기 구동모터의 동력에 의해 상기 쉬프팅유닛이 구동되지 않는 구간에 상기 구동모터로부터의 동력으로 상기 쉬프트블록을 상기 컨트롤축 상에서 직선슬라이딩시키는 셀렉팅유닛;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기의 변속장치.
청구항 1에 있어서, 상기 쉬프팅유닛은

상기 구동모터의 회전축에 설치되고 일부 구간에만 기어치가 구비된 제1쉬프트기어와;

상기 구동모터의 회전축에 설치되고 상기 제1쉬프트기어의 기어치가 형성된 구간에 상응하는 구간의 외측으로 위치한 두 개의 일부 구간에 기어치가 구비된 제2쉬프트기어와;

상기 제2쉬프트기어와 치합되도록 상기 컨트롤축에 구비된 제2피동기어와;

상기 제1쉬프트기어와 치합되는 아이들러기어와;

상기 아이들러기어와 치합되도록 상기 컨트롤축에 구비된 제1피동기어;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기의 변속장치.
청구항 2에 있어서, 상기 셀렉팅유닛은

상기 구동모터의 회전축에 설치되고 상기 쉬프팅유닛의 기어치들이 형성된 구간들에 상응하는 구간 이외의 구간에 기어치가 구비된 셀렉트구동기어와;

상기 셀렉트구동기어에 치합되는 셀렉트피동기어와;

상기 구동모터의 회전축에 평행하게 상기 셀렉트피동기어의 중심에 일체로 장착된 볼스크류와;

상기 볼스크류에 결합되어 직선운동함으로써, 상기 쉬프트블록을 상기 컨트롤축 상에서 직선슬라이딩시키는 볼너트;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기의 변속장치.
청구항 3에 있어서,

상기 제2쉬프트기어의 기어치가 구비된 구간들은 상기 제1쉬프트기어의 기어치가 구비된 구간을 중심으로 인접하여 대칭되게 형성되고;

상기 제2쉬프트기어의 기어치가 구비된 구간들의 전체 길이는 상기 제1쉬프트기어의 기어치가 구비된 구간의 길이와 동일한 것

을 특징으로 하는 자동화 수동변속기의 변속장치.
청구항 3에 있어서,

상기 볼너트는 상기 쉬프트블록이 상기 컨트롤축 상에서 회동하는 것은 허용하고 직선이동하는 것은 구속하는 상태를 가지도록 상기 쉬프트블록을 향하여 돌출된 걸림돌기를 구비하고;

상기 쉬프트블록에는 상기 걸림돌기가 삽입되어 회동될 수 있는 걸림홈을 구비한 것

을 특징으로 하는 자동화 수동변속기의 변속장치.