KR101726155B1

KR101726155B1 - 변속기의 셀렉팅 장치

Info

Publication number: KR101726155B1
Application number: KR1020150183909A
Authority: KR
Inventors: 강승익
Original assignee: 현대다이모스(주)
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-04-12

Abstract

본 발명은 변속기의 셀렉팅 장치에 관한 것으로, 모터(10)로 구동되는 구동휠(21,22)에 원웨이클러치를 매개로 종동휠(31,32)이 연결되고, 종동휠(31,32)의 내접기어(32b,32c)와 내접기어에 피니언기어(41,42)가 반복적으로 치합되며, 피니언기어(41,42)에 셀렉트로드(61,62)와 회동레버(71,72)를 매개로 셀렉트샤프트(81,82)가 연결된다. 하나의 모터(10)만으로 홀수단과 짝수단의 셀렉팅이 모두 가능하여 사용되는 액추에이터의 수를 감소시킬 수 있다.

Description

변속기의 셀렉팅 장치{Selecting device of transmission}

본 발명은 변속기의 셀렉팅 장치에 관한 것으로, 하나의 모터로 홀수단과 짝수단의 셀렉팅을 모두 실시할 수 있게 되어 액추에이터의 수를 감소시킬 수 있도록 된 변속기의 셀렉팅 장치에 관한 것이다.

수동변속기를 기반으로 하는 듀얼클러치 변속기(DCT)나 자동화 수동변속기(AMT)에서는 홀수단과 짝수단의 여러 변속단으로의 변속(셀렉트와 시프트)을 위해 복수의 액추에이터를 사용한다.

그 한 예가 국내공개특허 제10-2011-0011250호에 게시되어 있다.

상기 선행문헌에 게시된 종래 기술은 2개의 셀렉트 솔레노이드를 이용하여 홀수단과 짝수단의 각 시프트핑거를 셀렉팅(변속하고자 하는 변속단이 포함된 시프트러그로 시프트핑거가 이동하는 것)하도록 된 것이다. 즉, 홀수단의 시프트핑거와 짝수단의 시프트핑거를 각각의 셀렉트 솔레노이드를 이용하여 셀렉팅 시키고 있었다.

상기와 같이 셀렉팅에 솔레노이드를 2개 사용하므로 기본적으로 전력소비가 늘어나고 고장 요인이 증가되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 원가가 상승되며 구조적으로 강건설계가 어려워지는 문제점이 있었다.

또한 셀렉트 솔레노이드 작동시 내부 플런저가 정지하면서 충돌소음이 발생하게 되는데 이 충돌소음이 차량의 감성품질을 저해하는 문제점이 있었으며, 이는 차량 자체가 조용한 하이브리드 및 전기 차량에 있어서 더욱 심각한 문제점이 되었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 하나의 액추에이터를 이용하여 홀수단과 짝수단의 셀렉팅 작동을 모두 실시할 수 있게 됨으로써 전력 소비량과 고장 요인 및 원가가 감소되고, 강건설계가 용이하며, 작동 소음이 감소될 수 있도록 된 변속기의 셀렉팅 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모터와, 상기 모터로 구동되는 구동휠, 상기 구동휠과 원웨이클러치로 연결되어 일방향으로만 회전되는 종동휠, 상기 종동휠에 치합되어 종동휠이 일방향 회전을 지속할 때 정방향 회전과 역방향 회전을 반복하는 피니언기어, 상기 피니언기어에 치합된 랙기어, 상기 랙기어에 일단이 연결된 셀렉트로드, 상기 셀렉트로드의 타단에 일단이 연결된 회동레버, 상기 회동레버의 타단이 삽입되는 포크부가 상단에 형성되고 하단에는 시프트핑거가 설치된 셀렉트샤프트를 포함한다.

상기 모터의 구동축에 구동기어가 장착되고, 구동기어에 구동휠이 치합되되, 상기 구동휠은 홀수단 구동휠과 짝수단 구동횔로 이루어지며 상기 구동기어의 양측에 각각 치합된다.

상기 원웨이클러치는 종동휠에 형성된 래칫과, 구동휠에 회동 가능하게 설치되어 구동휠의 회전방향에 따라 래칫에 걸려지는 폴을 포함한다.

상기 원웨이클러치는 구동휠이 모터쪽으로 회전할 때만 종동휠을 구속하여 종동휠이 항상 모터쪽 방향으로만 회전하게 된다.

상기 종동휠에는 테두리 부분의 내주면에 내접기어가 형성되고, 중앙의 보스 외주면에 외접기어가 형성되며, 이들 내접기어와 외접기어에 상기 피니언기어가 반복적으로 치합된다.

상기 회동레버는 L형상으로 이루어져 중간의 절곡 부분이 핀에 고정되어 회동 가능하고, 일단은 상기 셀렉트로드에 핀을 매개로 회동 가능하게 연결되고, 타단은 셀렉트샤프트의 포크부에 삽입되어 상하 방향으로 구속된다.

상기 회동레버와 핀으로 연결되는 셀렉트로드의 단부에는 회동레버의 핀이 상하 거동할 수 있는 장공이 형성된다.

상기 셀렉트샤프트는 홀수단 셀렉트샤프트와 짝수단 셀렉트샤프트로서 짝수단 셀렉트샤프트의 내부로 홀수단 셀렉트샤프트가 삽입된 2중관 구조로 이루어진다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 1개의 모터만으로 짝수단과 홀수단의 셀렉팅을 모두 실시할 수 있게 된다.

따라서 종래의 셀렉팅 작동에 비하여 액추에이터의 수가 감소됨으로써 전력소비량이 감소되고, 고장 요인이 감소되는 효과가 있다.

또한 액추에이터의 수 감소에 의해 변속기 제조 원가가 감소되며, 구조적으로 강건설계가 용이해지는 효과가 있다.

또한 솔레노이드를 사용하지 않으므로 셀렉팅 작동시 충격소음이 발생하지 않게 됨으로써 차량의 감성 품질이 향상되는 효과가 있다.

이러한 소음 성능 개선의 효과는 하이브리드 및 전기 차량에 있어서 더욱 배가된다.

도 1은 본 발명에 따른 변속기의 셀렉팅 장치의 구성을 보여주는 사시도.
도 2는 도 1의 평면도.(셀렉트샤프트 제외)
도 3은 본 발명의 일 구성인 원웨이클러치의 구성도.
도 4와 도 5는 홀수단 셀렉팅 기구의 작동 상태도로서 도 4는 셀렉트로드 풀 작동 상태도이고, 도 5는 셀렉트로드 푸시 작동 상태도.
도 6과 도 7은 짝수단 셀렉팅 기구의 작동 상태도로서 도 6은 셀렉트로드 푸시 작동 상태도이고, 도 7은 셀렉트로드 풀 작동 상태도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 변속기의 셀렉팅 장치의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면도(셀렉트샤프트 제외)로서, 본 발명에 따른 변속기의 셀렉팅 장치는, 모터(10)와, 모터(10)로 구동되는 구동휠(21,22), 상기 구동휠(21,22)과 원웨이클러치로 연결되어 일방향으로만 회전되는 종동휠(31,32), 종동휠(31,32)에 치합되어 종동휠(31,32)이 일방향 회전을 지속할 때 정방향 회전과 역방향 회전을 반복하는 피니언기어(41,42), 피니언기어(41,42)에 치합된 랙기어(51,52), 랙기어(51,52)에 일단이 연결된 셀렉트로드(61,62), 셀렉트로드(61,62)의 타단에 일단이 연결된 회동레버(71,72), 회동레버(71,72)의 타단이 삽입되는 포크부(81a,82a)가 상단에 형성되고 하단에는 시프트핑거(81b,82b)가 구비된 셀렉트샤프트(81,82)를 포함한다.

상기 모터(10)는 일반적인 DC모터로서 전류를 제어하여 구동축(11)의 회전 속도와 회전 방향을 제어할 수 있다. 즉 전류의 세기에 따라 회전 속도를 증감시킬 수 있고, 전류의 공급 방향을 역전시킴으로써 회전 방향을 정방향 또는 역방향으로 전환할 수 있다.

모터(10)는 1개만 사용되며, 모터(10)의 회전축 즉, 상기 구동축(11)에는 구동기어(12)가 장착된다.

본 발명은 상기 모터(10)의 구동기어(12)를 기준으로 양측이 각각 홀수단 셀렉트용과 짝수단 셀렉트용으로 이루어지는데, 구동기어(12) 기준으로 왼쪽 부분은 홀수단 셀렉트용 부품들이고 오른쪽 부분은 짝수단 셀렉트용 부품들이다.

상기 구동기어(12)는 양측 구동휠(21,22)의 사이에 설치되고 양측 구동휠(21,22)에 모두 치합되어 구동휠(21,22)을 구동한다.

구동휠(21,22)은 종동휠(31,32)을 구동하게 되는데, 구동휠(21,22)과 종동휠(31,32) 사이에는 원웨이클러치가 설치되어 종동휠(31,32)을 한쪽 방향으로만 회전시키도록 되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 원웨이클러치(홀수단 부분과 짝수단 부분의 구성이 동일하므로 홀수단 부분만을 도시하였다.)는 종동휠(31)의 내측면(구동휠(21)과 마주보는 면)에 형성된 래칫(31a)과 구동휠(21)의 외측면에 회동 가능하게 설치되어 종동휠(31)의 회전 방향에 따라 선택적으로 래칫(31a)에 걸려지는 다수의 폴(21a)을 포함한다. 도시하지 않았으나 폴(21a)은 스프링 등의 탄성수단을 통해 래칫(31a) 쪽으로 항상 회동되려는 성질을 갖는다.

상기 래칫(31a)과 폴(21a)의 걸림 작용 즉, 원웨이클러치에 의해 구동휠(21)이 모터(10)쪽으로 회전될 때만 종동휠(31)이 연동되어 동일 방향으로 회전되고 모터(10)의 회전방향이 역전되어 구동휠(21)이 모터(10) 반대쪽으로 회전되면 폴(21a)이 래칫(31a)에 걸리지 않으므로 구동휠(21)에 종동휠(31)이 연동되지 않아 종동휠(31)은 회전되지 않는다.

짝수단쪽 원웨이클러치 역시 구동휠(22)이 모터(10)쪽으로 회전될 때만 종동휠(32)이 연동 회전되고 구동휠(22)이 모터(10) 반대쪽으로 회전될 때는 종동휠(32)이 연동되지 않아 회전되지 않도록 구성되어 있다.

구동기어(12)가 일측 방향으로 회전할 때 양측 구동휠(21,22)은 서로 다른 방향으로 회동되므로 일측 종동휠(31)이 회전되는 경우라면 타측 종동휠(32)는 회전되지 않는다. 반대로 구동기어(12)의 회전 방향이 바뀌어 타측 종동휠(32)이 회전되는 경우라면 일측 종동휠(31)은 회전되지 않게 된다. 따라서 본 발명에 따른 셀렉팅 장치에서는 홀수단 셀렉팅 작동과 짝수단 셀렉팅 작동이 확실하게 구분되어 이루어진다.

상기 종동휠(31,32)은 회전될 때, 언제나 같은 방향 즉, 도면에서 모터(10)쪽 방향으로만 회전된다. 종동휠(31,32)에는 테두리 부분의 내주면에 형성된 내접기어(32b)와 중심의 보스 외주에 형성된 외접기어(32c)가 형성되는데, 도 4 내지 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 종동휠(31,32)의 원주상에서 내접기어(32b)와 외접기어(32c)는 각각 반대되는 절반 부분에 형성된다. 예를 들어 내접기어(32b)가 0°~ 180°의 범위에 형성되면 외접기어(32c)는 180°~ 360°까지의 범위에 형성되는 것이다.

상기 피니언기어(41,42)는 도시된 설치 위치에서 고정되어 종동휠(31,32)에 의해 구동되어 회전된다. 종동휠(31,32)이 일방향으로 계속 회전될 때 피니언기어(41,42)는 내접기어(32b)에 의해 회전되다가 외접기어(32c)에 의해 회전되는 상태를 반복한다. 이때 내접기어(32b)에 의해 회전될 때와 외접기어(32c)에 의해 회전될 때는 그 회전 방향이 역전된다. 따라서 피니언기어(42)에 의해 구동되어 직선이동되는 랙기어(51,52)를 밀거나 당겨줄 수 있게 된다.

랙기어(51,52)는 셀렉트로드(61,62)를 매개로 회동레버(71,72)와 연결된다.

회동레버(71,72)는 L형상으로 이루어져 있으며, 절곡된 중심 부분이 핀 등으로 회동 가능하게 고정된다. 따라서 셀렉트로드(61,62)의 전/후진에 따라서 일단이 당겨지거나 밀려지도록 되어 있다.

회동 중심의 위치가 고정된 회동레버(71,72)가 회전될 때 셀렉트로드(61,62)와의 연결부에 위치 차이가 발생하므로 이를 흡수하기 위하여 셀렉트로드(61,62)의 단부에는 상하방향으로 장공(62a)이 형성된다. 회동레버(71,72)의 단부에 고정된 핀의 일단이 상기 장공(62a)에 삽입된 구조로 연결됨으로써 셀렉트로드(61,62)의 전후진시 핀은 장공(62a)의 내부를 이동하면서 작동에 따른 연결 위치 변화를 수용한다.

상기 양측 회동로드(71,72)의 타단은 홀수단 셀렉트샤프트(81)의 상단에 형성된 포크부(81a)와 짝수단 셀렉트샤프트(82)의 상단에 형성된 포크부(82a)에 각각 삽입되어 상하 방향으로 구속된다.

따라서 셀렉트로드(61,62)가 직선 왕복이동할 때 회동레버(71,72)가 상하로 회동되면서 포크부(81a,82a)를 상하 이동시키고, 이에 홀수단 셀렉트샤프트(81)와 짝수단 셀렉트샤프트(82)가 상하 이동되어 홀수단 시프트핑거(81b)와 짝수단 시프트핑거(82b)가 상하로 이동함으로써 셀렉팅이 이루어지게 된다.

상기 두 셀렉트샤프트(81,82)는 이중관 구조로 이루어질 수 있는데 도시된 예는 홀수단 셀렉트샤프트(81)가 짝수단 셀렉트샤프트(82)의 내경부로 삽입된 것이다. 이에 의해 보다 간결한 구조로 홀수단 셀렉트샤프트(81)와 짝수단 셀렉트샤프트(82)를 설치할 수 있으며, 이들에 설치되는 시프트핑거(81a,81b)도 동일 선상에 정렬하여 배치하기 용이하다.

상기 두 셀렉트샤프트(81,82)의 상단 높이 차이에 따라 회동레버(71,72)가 연결되는 포크부(81a,82a)의 높이도 차이가 난다. 따라서 높은 곳에 위치한 홀수단 셀렉트샤프트(81)의 포크부(81a)에는 회동레버(71)가 수직단부(셀렉트로드(61)에 연결된 단부)보다 수평단부(포크부(81a)에 연결된 단부)가 높은 상태로 연결되고, 낮은 곳에 위치한 짝수단 셀렉트샤프트(82)의 포크부(82a)에는 회동레버(72)가 수직단부(셀렉트로드(62)에 연결된 단부)보다 수평단부(포크부(82a)에 연결된 단부)가 낮은 상태로 연결된다.

도 4와 도 5는 홀수단 셀렉팅 기구의 작동 상태도이다. 위에 설명한 바와 같이 원웨이클러치 구조에 의해 종동휠(31)은 항상 모터(10)쪽 방향 즉, 외측(도 1의 좌측면)에서 볼 때 반시계 방향(CCW)으로 회전한다.

종동휠(31)이 회전할 때 도 4와 같이, 피니언기어(41)가 내접기어(31b)에 접하면 피니언기어(41)가 반시계방향으로 회전되고, 이에 랙기어(51)가 모터(10) 반대쪽으로 밀려짐으로써 셀렉트로드(61)의 푸시(Push) 작동이 이루어진다.

반면, 도 5와 같이, 피니언기어(41)가 외접기어(31c)에 접하면 피니언기어(41)가 시계방향으로 회전되고, 이에 랙기어(51)가 모터(10)쪽으로 당겨짐으로써 셀렉트로드(61)의 풀(pull) 작동이 이루어진다.

이와 같이 홀수단 셀렉트로드(61)의 푸시와 풀 작동이 가능하므로 회동레버(71)를 매개로 홀수단 셀렉트샤프트(81)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있게 됨으로써 홀수단 셀렉팅이 가능하다.

도 6과 도 7은 짝수단 셀렉팅 기구의 작동 상태도이다. 원웨이클러치 구조에 의해 종동휠(32)은 항상 모터(10)쪽 방향 즉, 외측(도 1의 우측면)에서 볼 때 시계 방향(CW)으로 회전한다.

종동휠(32)이 회전할 때 도 6와 같이, 피니언기어(42)가 내접기어(32b)에 접하면 피니언기어(42)가 시계방향으로 회전되고, 이에 랙기어(52)가 모터(10) 반대쪽으로 밀려짐으로써 셀렉트로드(62)의 푸시(Push) 작동이 이루어진다.

반면, 도 7와 같이, 피니언기어(42)가 외접기어(32c)에 접하면 피니언기어(42)가 반시계방향으로 회전되고, 이에 랙기어(52)가 모터(10)쪽으로 당겨짐으로써 셀렉트로드(62)의 풀(pull) 작동이 이루어진다.

이와 같이 짝수단 셀렉트로드(62)의 푸시와 풀 작동이 가능하므로 회동레버(72)를 매개로 짝수단 셀렉트샤프트(82)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있게 됨으로써 짝수단 셀렉팅이 가능하다.

상기와 같이 본 발명에 따른 셀렉팅 장치는 하나의 모터(10)를 이용하여 홀수단과 짝수단의 셀렉팅이 모두 가능하다.

따라서 셀렉팅을 위한 액추에이터의 수가 감소됨으로써 전력 소비가 감소되고, 고장 발생이 감소된다.

또한 액추에이터의 수 감소에 의해 변속기 제조 원가가 감소되고, 하나의 액추에이터만 설치하면 되므로 구조적으로 강건하게 설계하기가 용이해진다.

또한 셀렉팅을 위해 솔레노이드를 사용하지 않으므로 솔레노이드 작동시 발생하는 충격 소음이 존재하지 않게 됨으로써 차량의 감성 품질이 향상된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 모터 11 : 구동축
12 : 구동기어 21,22 : 구동휠
21a : 폴 31,32 : 종동휠
31a : 래칫 31b,32b : 외접기어
31c,32c : 내접기어 41, 42 : 피니언기어
51,52 : 랙기어 61,62 : 셀렉트로드
71,72 : 회동레버 81,82 : 셀렉트샤프트
81a,82a : 포크부 81b,82b : 시프트핑거

Claims

모터와,
상기 모터로 구동되는 구동휠,
상기 구동휠과 원웨이클러치로 연결되어 일방향으로만 회전되는 종동휠,
상기 종동휠에 치합되어 종동휠이 일방향 회전을 지속할 때 정방향 회전과 역방향 회전을 반복하는 피니언기어,
상기 피니언기어에 치합된 랙기어,
상기 랙기어에 일단이 연결된 셀렉트로드,
상기 셀렉트로드의 타단에 일단이 연결된 회동레버,
상기 회동레버의 타단이 삽입되는 포크부가 상단에 형성되고 하단에는 시프트핑거가 설치된 셀렉트샤프트
를 포함하는 변속기의 셀렉팅 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 모터의 구동축에 구동기어가 장착되고, 구동기어에 구동휠이 치합되되, 상기 구동휠은 홀수단 구동휠과 짝수단 구동횔로 이루어지며 상기 구동기어의 양측에 각각 치합되는 것을 특징으로 하는 변속기의 셀렉팅 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 원웨이클러치는 종동휠에 형성된 래칫과, 구동휠에 회동 가능하게 설치되어 구동휠의 회전방향에 따라 래칫에 걸려지는 폴을 포함하는 것을 특징으로 하는 변속기의 셀렉팅 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 원웨이클러치는 구동휠이 모터쪽으로 회전할 때만 종동휠을 구속하여 종동휠이 항상 모터쪽 방향으로만 회전하도록 된 것을 특징으로 하는 변속기의 셀렉팅 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 종동휠에는 테두리 부분의 내주면에 내접기어가 형성되고, 중앙의 보스 외주면에 외접기어가 형성되며, 이들 내접기어와 외접기어에 상기 피니언기어가 반복적으로 치합되는 것을 특징으로 하는 변속기의 셀렉팅 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 회동레버는 L형상으로 이루어져 중간의 절곡 부분이 핀에 고정되어 회동 가능하고, 일단은 상기 셀렉트로드에 핀을 매개로 회동 가능하게 연결되고, 타단은 셀렉트샤프트의 포크부에 삽입되어 상하 방향으로 구속되는 것을 특징으로 하는 변속기의 셀렉팅 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 회동레버와 핀으로 연결되는 셀렉트로드의 단부에는 회동레버의 핀이 상하 거동할 수 있는 장공이 형성된 것을 특징으로 하는 변속기의 셀렉팅 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 셀렉트샤프트는 홀수단 셀렉트샤프트와 짝수단 셀렉트샤프트로서 짝수단 셀렉트샤프트의 내부로 홀수단 셀렉트샤프트가 삽입된 2중관 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 변속기의 셀렉팅 장치.