KR101592643B1

KR101592643B1 - 기어 시프트 유닛

Info

Publication number: KR101592643B1
Application number: KR1020130157734A
Authority: KR
Inventors: 문병수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2016-02-11
Also published as: KR20150071116A

Abstract

모터; 및 솔레노이드 밸브;
일측은 상기 모터와 결합되고, 타측은 상기 솔레노이드 밸브와 결합되되 소정의 간격으로 이격 형성된 복수의 관통홀이 형성되며 모터에 의해 회전하는 회전바;
상기 회전바의 내측에 관통결합되고, 회전바의 관통홀에 대응하도록 외주면에서 내측으로 만입된 복수의 디텐트홈이 형성되며 솔레노이드밸브에 의해 왕복직선운동하는 직선바;
상기 회전바의 관통홀과 직선바의 디텐트홈 사이에 마련된 복수의 디텐트볼; 및
상기 회전바의 외측에서 회전바의 외주면을 감싸는 형상으로 형성되며 하측에 연장되어 전후방향으로 회전되는 핑거부가 형성된 시프트핑거;를 포함하는 기어 시프트 유닛이 소개된다.

Description

기어 시프트 유닛 {GEAR SHIFT UNIT}

본 발명은 운전자의 변속레버 조작 시, 변속레버의 위치에 따라 하나의 모터구동을 통해 셀렉트 작동과 시프트 작동을 자동으로 수행하여 정확한 스트로크로 실질적인 변속조작이 이루어지도록 하는 기어 시프트 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 엔진의 동력을 적절한 구동력으로 변환시키기 위한 변속기가 설치되고, 상기 변속기는 작동방식에 따라 수동변속기, 자동변속기, 무단변속기 등으로 구분된다.

이 중, 수동변속기에 적용되는 변속 조작기구는 변속레버의 조작력을 수동변속기로 전달하여 변속이 이루어지도록 하는 장치로써, 변속레버의 변속 조작에 따른 조작력을 변속기로 전달하는 셀렉트 케이블 및 시프트 케이블과, 상기 셀렉트 및 시프트 케이블과 연결되는 컨트롤 샤프트 어셈블리와, 상기 컨트롤 샤프트 어셈블리와 변속기의 동기장치 사이에 장착되어 상기 컨트롤 샤프트 어셈블리의 조작에 따라 동기장치를 작동시켜 변속을 행하는 시프트 포크 어셈블리 등으로 이루어진다.

여기서, 컨트롤 샤프트 어셈블리는 변속레버와 연결되어 상기 변속레버의 조작력에 의해 직선 왕복운동 및 회전운동을 하는 컨트롤 샤프트로 구성되며, 상기 컨트롤 샤프트 상에는 다수개의 컨트롤 핑거가 장착된다.

그리고 시프트 포크 어셈블리는 변속기 내부에서 특정한 힌지 포인트를 중심으로 회전되어 슬리브를 이동시키는 시프트 포크로 구성되며, 상기 시프트 포크에는 상기 각 컨트롤 핑거에 의해 조작력을 전달받도록 러그부가 구성된다.

즉, 상기 변속레버의 조작력을 전달받은 상기 컨트롤 샤프트 어셈블리는 상기 각 컨트롤 핑거 중 해당 컨트롤핑거가 상기 러그부를 통해 상기 시프트 포크를 회전시킴으로써, 해당 변속단별로 구비된 싱크로 기구의 작동이 이루어지게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 수동변속기의 변속조작기구는 운전자가 원하는 변속단으로 변속레버를 움직이면, 이에 케이블 등으로 연결된 컨트롤 샤프트가 조작되어 셀렉팅 작동과 시프트 작동을 수행하게 되는 바, 운전조건에 따라 운전자가 클러치를 조작하여 일일이 변속을 수행해야 하는 번거로움이 있었다.

따라서, 운전자의 클러치 조작이 없이도, 운전조건에 맞는 변속단 조작 시, 변속조작을 자동으로 수행할 수 있는 변속조작기구의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 특허 공개번호 10-2006-0065508 A에는 제1 기어 입력 샤프트(10)와 제1 기어 출력 샤프트(12)와 제2 기어 출력 샤프트(14)가 실제로 서로 평행하고 각각 이들의 세로 방향에 서로 거리를 두고 가로로 배치되며 기어 가동기(42)가 제1 전기모터(44)를 갖는, 제1 기어 입력 샤프트(10), 제1 기어 출력 샤프트(12) 및 제2 기어 출력 샤프트(14), 기어의 단을 형성하기 위한, 복수의 기어세트(16, 18, 20, 22) 및 기어 가동기(42)를 갖는 자동차 변속장치에 있어서, 기어 가동기(42)의 제1 전기모터(44) 및/또는 중심 시프트 축(48)은 제1 기어 입력 샤프트(10)의 중심 세로축(36)이 배치되어 있는 적어도 하나의 제1 영역면(50)의 측면에 배치되는데, 제1 영역면에는 또한 제1 기어 출력 샤프트(12)의 중심 세로축(38) 및 제2 기어 출력 샤프트(14)의 중심 세로축(40)이 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차 변속장치가 개시되나, 상기와 같은 발명에서도 구조 복잡하고, 레이아웃의 제약이 있는 단점이 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

10-2006-0065508

A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 구조 및 제어방법이 간단하여 중량 및 원가를 절감할 수 있는 기어 시프트 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기어 시프트 유닛은 모터; 및 솔레노이드 밸브; 일측은 상기 모터와 결합되고, 타측은 상기 솔레노이드 밸브와 결합되되 소정의 간격으로 이격 형성된 복수의 관통홀이 형성되며 모터에 의해 회전하는 회전바; 상기 회전바의 내측에 관통결합되고, 회전바의 관통홀에 대응하도록 외주면에서 내측으로 만입된 복수의 디텐트홈이 형성되며 솔레노이드밸브에 의해 왕복직선운동하는 직선바; 상기 회전바의 관통홀과 직선바의 디텐트홈 사이에 마련된 복수의 디텐트볼; 및 상기 회전바의 외측에서 회전바의 외주면을 감싸는 형상으로 형성되며 하측에 연장되어 전후방향으로 회전되는 핑거부가 형성된 시프트핑거;를 포함한다.

상기 직선바의 디텐트홈은 상기 직선바의 상하측면에 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

상기 직선바는 상기 회전바와 소정의 거리를 유지하되 직선바와 회전바가 이루는 거리는 디텐트볼의 직경보다 작을 수 있다.

상기 직선바의 직선운동에 의해 상기 디텐트볼이 직선바의 디텐트홈에 삽입 또는 인출될 수 있다.

상기 직선바의 직선운동에 의해 상기 디텐트볼이 회전바의 관통홀에 삽입 또는 인출될 수 있다.

상기 회전바의 회전운동에 의해 상기 시프트핑거가 좌우방향으로 슬라이딩될 수 있다.

상기 회전바의 회전운동에 의해 상기 시프트핑거의 핑거부가 전후방향으로 회전될 수 있다.

상기 회전바의 외측에는 나사산이 형성될 수 있다.

상기 회전바와 직선바는 각각 독립적으로 회전운동 및 직선운동될 수 있다.

상기 시프트핑거는 상기 디텐트볼의 위치를 감지하는 센서와 센서와 연결된 링크에 의해 회전바에 결합될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 기어 시프트 유닛에 따르면 하나의 모터로 구동됨에도 불구하고, 셀렉트, 디텐트 및 시프트의 구현 시 충분한 성능을 발휘하여 오작동이 없으며, 복잡한 링크를 삭제하여 구조 및 제어방법이 기존 방식에 비해 단순하여 중량 절감의 효과가 있으며, 연비상승의 장점이 있으며 자동변속기 튜닝 또한 원활하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 시프트 유닛을 도시한 도면.
도 2 내지 도 5는 도 1의 A-A선 단면도로써, 셀렉트 작동 시를 단별로 도시한 도면.
도 6 내지 도9는 도 2 내지 도 5는 도 1의 A-A선 단면도로써, 시프트 작동 시를 단별로 도시한 도면.
도 10은 도 1의 측면도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 시프트 유닛이 변속기에 장착되는 모습을 도시한 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기어 시프트 유닛에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 시프트 유닛을 도시한 도면이고, 도 2 내지 도 5는 도 1의 A-A선 단면도로써, 셀렉트 작동 시를 단별로 도시한 도면이며 도 6 내지 도9는 도 2 내지 도 5는 도 1의 A-A선 단면도로써, 시프트 작동 시를 단별로 도시한 도면이다. 또한, 도 10은 도 1의 측면도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 시프트 유닛이 변속기에 장착되는 모습을 도시한 도면이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기어 시프트 유닛은 모터(100); 및 솔레노이드 밸브(200); 일측은 상기 모터(100)와 결합되고, 타측은 상기 솔레노이드 밸브(200)와 결합되되 소정의 간격으로 이격 형성된 복수의 관통홀(310)이 형성되며 모터(100)에 의해 회전하는 회전바(300); 상기 회전바(300)의 내측에 관통결합되고, 회전바(300)의 관통홀(310)에 대응하도록 외주면에서 내측으로 만입된 복수의 디텐트홈(410)이 형성되며 솔레노이드 밸브(200)에 의해 왕복직선운동하는 직선바(400); 상기 회전바(300)의 관통홀(310)과 직선바(400)의 디텐트홈(410) 사이에 마련된 복수의 디텐트볼(500); 및 상기 회전바(300)의 외측에서 회전바(300)의 외주면을 감싸는 형상으로 형성되며 하측에 연장되어 전후방향으로 회전되는 핑거부(610)가 형성된 시프트핑거(600);를 포함한다.

상기 회전바(300)의 내측에 직선바(400)가 관통결합하고, 회전바(300)와 직선바(400)가 결합된 일물의 일측에는 상기 모터(100)가 결합되고, 타측에는 상기 솔레노이드 밸브(200)가 결합된다. 상기 모터(100)에 의해 회전바(300)는 소정의 각도만큼 회전하고, 솔레노이드 밸브(200)에 의해 직선바(400)는 소정의 거리만큼 왕복직선운동하되, 회전바(300)와 직선바(400)는 각각 독립적으로 회전운동 및 직선운동하게 된다. 상기 회전바의 외측에는 나사산(330)이 형성되고, 상기 시프트핑거(600)는 상기 회전바(300)에 결합된다. 특히, 상기 시프트핑거(600)에는 상기 회전바(300)의 회전에 의해 직선운동하는 상기 시프트핑거(600)의 위치를 감지하기 위한 센서(700)가 링크(710)에 의해 결합된다. 상기 링크(710)의 일측은 상기 센서(700)와 핀결합된다. 또한, 상기 링크의 타측에는 슬라이딩돌기(미도시)가 돌출형성되고, 상기 시프트핑거(600)에는 슬라이딩홈(650)이 형성되어 상기 슬라이딩돌기가 상기 슬라이딩홈(650) 을 따라 슬라이딩된다. 따라서, 상기 회전바(300)가 상기 모터(100)에 의해 회전되면, 상기 회전바(300)의 나사산(330)에 의해 상기 시프트핑거(600)가 이동되고, 상기 시프트핑거(600)의 이동시 링크(710)가 일측을 중심으로 회전됨으로써, 상기 시프트핑거(600)가 상기 회전바(300)의 길이방향으로 이동이 가능하게 되는 것이다.

변속기에서 변속을 위하여 시프트핑거(600)의 핑거부(610)가 변속러그(810) 내를 좌우방향으로 직선운동하는 셀렉트(Select Control)와 셀렉트에 의해 시프트레일(800)을 선택하여 디텐트 포지션이 만족되면 디텐트 컨트롤(Detent Control)을 통해 회전바(300)와 시프트핑거(600)를 락킹(Locking)한다. 회전바(300)와 시프트핑거(600)가 락킹되면 회전바(300)를 회전시켜 시프트레일(800)의 전후방향으로 핑거부(610)를 회전시키는 시프트(Gear Shift)의 동작을 선택하게 된다. 이 때 종래에는 셀렉트와 시프트 각각을 위한 모터를 결합하여 모터에 의해 셀렉트와 시프트가 구현되다 보니 구조가 복잡하고 소음이 발생하는 등의 문제점이 있었다.

그러나, 본 발명은 상기와 같은 구성을 이용하여 셀렉트와 시프트에 비해 비교적 덜 정밀하고 단순한 디텐트의 경우에는 솔레노이드 밸브(200)를 이용하여 직선바를 구동함으로써 구현하고, 디텐트에 비해 보다 정밀하고 복잡한 셀렉트와 시프트는 모터(100)를 이용하여 회전바(300)를 구동함으로써, 구조를 단순하게 하면서도 정밀한 제어를 구현할 수 있게 된다.

상기 직선바(400)의 디텐트홈(410)은 상기 직선바(400)의 상하측면에 서로 대응되는 위치에 형성되고, 따라서 상기 디텐트볼(500)과 회전바(300)의 관통홀(310) 역시 상하에 모두 위치하게 된다. 상기 직선바(400)는 상기 회전바(300)와 소정의 거리를 유지하되 직선바(400)와 회전바(300)가 이루는 거리는 디텐트볼(500)의 직경보다 작게 형성된다.

따라서, 모터(100)의 회전에 의해 회전바(300)가 회전하여 시프트핑거(600)의 핑거부(610)가 변속러그(810) 내를 좌우방향으로 움직여 셀렉트하고, 셀렉트 후에는 솔레노이드 밸브(200)에 의해 직선바(400)가 직선운동하여 상기 디텐트볼(500)이 직선바(400)의 디텐트홈(410) 또는 회전바(300)의 관통홀(310)에 삽입 또는 인출됨으로써 디텐트되어 셀렉트 상태로 고정된 후 유지된다. 이때, 상기 시프트핑거(600)에는 상기 디텐트볼(500)에 의해 상기 시프트핑거(600)와 회전바(300)가 일체로 결합되어 회전될 수 있도록 하는 결합수단(630)이 마련된다. 상기 결합수단(630)은 보다 상세하게는 상기 회전바(300)의 관통홀(310)에 대응되는 홈으로서, 회전바(300)와 시프트핑거(600)가 접하는 부분의 상측 및 하측에 각각 혹은 일측에 디텐트볼(500)의 일부가 삽입되는 크기로 형성된다. 따라서, 셀렉트 상태에서 고정시에는 회전바(300)와 시프트핑거(600) 사이에 디텐트볼(500)이 삽입됨으로써, 회전바(300)와 시프트핑거(600)가 일체화되는 것이다. 그러므로, 디텐트 후 상기 회전바(300)의 회전운동에 의해 회전바(300)에 고정된 시프트핑거의(600) 핑거부(610)가 변속러그(810) 내를 전후방향으로 이동함으로써 시프트를 구현하게 된다.

본 발명은 전진 6단 + 후진 1단으로 형성된 변속기를 예를 들어 설명한 것이다. 도 2 내지 도 5는 도 1의 A-A선 단면도로써, 셀렉트 작동 시를 단별로 도시한 도면이다. 셀렉트 시에는 디텐트볼(500)은 직선바(400)의 디텐트홀(410)에 모두 삽입되어 시프트핑거(600)의 이동에도 걸리지 않아 시프트핑거(600)가 자유롭게 좌우방향으로 이동될 수 있다. 도 2는 3단/4단이 셀렉트된 것을 도시한 도면이고, 도 3은 1단/2단이 셀렉트된 상태, 도 4는 5단/6단이 셀렉트된 상태이며 도 5는 후진이 셀렉트된 모습을 도시하였다. 시프트핑거(600)의 좌우방향으로의 슬라이딩에 의해 센서(700)와 연결된 링크(710)가 센서(700)를 중심으로 회전하는 모습을 볼 수 있다.

솔레노이드 밸브(200)의 구동에 의해 직선바(400)가 좌우방향으로 직선운동하여 직선바(400)의 디텐트홈(410)에 삽입되었던 디텐트볼(500)이 인출되어 회전바(300)의 관통홀(310)에 삽입됨과 동시에, 시프트핑거(600)의 결합수단(630)에 디텐트볼(500)이 삽입됨으로써 회전바(300)와 시프트핑거(600)가 고정되는 디텐트가 구현된다. 이 때에 시프트핑거(600)는 회전바(300)에 디텐트되어 있으므로 좌우방향으로 이동되지 않고 회전바에 일체로 결합된다. 이 상태에서 도 10에 도시한 것처럼 모터(100)의 구동에 의해 회전바(300)가 회전하게 되어 회전바(300)에 고정된 시프트핑거(600)가 회전하게 되고, 따라서 시프트핑거(600)의 핑거부(610)가 전후방향으로 회전하여 시프트를 구현하게 된다.

도 6은 3단/4단 중에서, 도 7은 1단/2단 중에서, 도 8은 5단/6단 중에서, 도 9는 R단으로 변속러그(810) 내의 핑거부(610)가 전후방향 중 어디로 움직이느냐에 따라 변속기의 단수가 결정되게 되는 것이다.

통상적으로 디텐트볼은 탄성부재와 결합되어 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 시프트 유닛에서는 탄성부재가 없이도 회전바와 직선바에 의해 충분히 디텐트의 수행이 가능한 장점이 있다.

또한, 하나의 모터로 구동됨에도 불구하고, 셀렉트, 디텐트 및 시프트의 구현 시 충분한 성능을 발휘하여 오작동이 없으며, 복잡한 링크를 삭제하여 구조 및 제어방법이 기존 방식에 비해 단순하여 중량 절감의 효과가 있으며, 연비상승의 장점이 있으며 자동변속기 튜닝 또한 원활하게 된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 모터 200 : 솔레노이드 밸브
300 : 회전바 310 : 관통홀
330 : 나사산 400 : 직선바
410 : 디텐트홈 500 : 디텐트볼
600 : 시프트핑거 610 : 핑거부
700 : 센서 710 : 링크

Claims

모터; 및 솔레노이드 밸브;
일측은 상기 모터와 결합되고, 타측은 상기 솔레노이드 밸브와 결합되되 소정의 간격으로 이격 형성된 복수의 관통홀이 형성되며 모터에 의해 회전하는 회전바;
상기 회전바의 내측에 관통결합되고, 회전바의 관통홀에 대응하도록 외주면에서 내측으로 만입된 복수의 디텐트홈이 형성되며 솔레노이드밸브에 의해 왕복직선운동하는 직선바;
상기 회전바의 관통홀과 직선바의 디텐트홈 사이에 마련된 복수의 디텐트볼; 및
상기 회전바의 외측에서 회전바의 외주면을 감싸는 형상으로 형성되며 하측에 연장되어 전후방향으로 회전되는 핑거부가 형성된 시프트핑거;를 포함하는 기어 시프트 유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 직선바의 디텐트홈은 상기 직선바의 상하측면에 서로 대응되는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 기어 시프트 유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 직선바는 상기 회전바와 소정의 거리를 유지하되 직선바와 회전바가 이루는 거리는 디텐트볼의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 기어 시프트 유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 직선바의 직선운동에 의해 상기 디텐트볼이 직선바의 디텐트홈에 삽입 또는 인출되는 것을 특징으로 하는 기어 시프트 유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 직선바의 직선운동에 의해 상기 디텐트볼이 회전바의 관통홀에 삽입 또는 인출되는 것을 특징으로 하는 기어 시프트 유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 회전바의 회전운동에 의해 상기 시프트핑거가 좌우방향으로 슬라이딩되는 것을 특징으로 하는 기어 시프트 유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 회전바의 회전운동에 의해 상기 시프트핑거의 핑거부가 전후방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 기어 시프트 유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 회전바의 외측에는 나사산이 형성된 것을 특징으로 하는 기어 시프트 유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 회전바와 직선바는 각각 독립적으로 회전운동 및 직선운동되는 것을 특징으로 하는 기어 시프트 유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 시프트핑거는 상기 회전바에 결합되되, 상기 회전바의 회전에 의해 직선운동하는 상기 시프트핑거의 위치를 감지하기 위한 센서가 링크에 의해 결합된 것을 특징으로 하는 기어 시프트 유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 시프트핑거에는 상기 디텐트볼에 의해 상기 시프트핑거와 회전바가 일체로 결합되어 회전될 수 있도록 하는 결합수단이 마련되는 것을 특징으로 하는 기어 시프트 유닛.
청구항 11에 있어서,
상기 결합수단은 상기 회전바의 관통홀에 대응되는 홈으로서, 상기 디텐트볼의 일부가 삽입되는 것을 특징으로 하는 기어 시프트 유닛.