KR101866076B1 - 변속기의 시프트레일 이송장치 - Google Patents

변속기의 시프트레일 이송장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 변속기의 시프트레일 이송장치는 액추에이터에 의해 다수의 시프트레일들과 직교하는 방향으로 이송되도록 마련된 컨트롤샤프트; 시프트레일 또는 컨트롤샤프트 중 하나에 돌출형성되되, 시프트레일들과 컨트롤샤프트가 서로 마주하는 측에 돌출형성된 다수의 롤러; 시프트레일 또는 컨트롤샤프트 중 롤러가 형성되지 않은 구성에 S자 형상으로 돌출형성되고, 컨트롤샤프트의 이송거리에 따라 양측이 롤러들 사이에 접하면서 이동함으로써 다수의 시프트레일들을 선택적으로 축방향 이동시키도록 마련된 캠;을 포함할 수 있다.

Description

변속기의 시프트레일 이송장치 {APPARATUS FOR MOVING SHIFT RAIL OF TRANSMISSION}
본 발명은 하나의 액추에이터로 시프팅 및 셀렉팅 동작이 가능한 변속기의 시프트레일 이송장치에 관한 것이다.
최근 차량의 연비 향상을 위해서 고효율 엔진, 고효율 변속기, 차체 경량화 등의 다양한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히, 변속기 분야에서는 수동변속기의 높은 효율과 자동변속기의 편리성을 접목한 자동화수동변속기에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다.
이러한 자동화수동변속기들은 변속이 운전자가 아닌 기어 액추에이터에 의해 자동으로 이루어진다. 즉, 수동변속기의 높은 효율을 구현하기 위해 대체적으로 시프트(shift)와 셀렉트(select) 동작을 액추에이터가 각각 수행하여 변속을 실시하는 것이다.
여기서, AMT의 경우라면 셀렉팅 및 시프팅 동작을 위해 2개의 액추에이터가 필요하며, DCT의 경우라면 예치합을 위해 4개의 액추에이터가 필요하다. 하지만, 액추에이터의 수가 증가할수록 원가 및 소모 전력이 증가하는바, 액추에이터의 수를 가능하다면 줄이는 것이 종래에는 요구되었다.
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 10-1095719 B1
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, S자 형상의 캠을 이용하여 변속기의 시프트(SHIFT)와 셀렉트(SELECT) 동작을 단일의 액추에이터로 수행가능한 변속기의 시프트레일 이송장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 변속기의 시프트레일 이송장치는 액추에이터에 의해 다수의 시프트레일들과 직교하는 방향으로 이송되도록 마련된 컨트롤샤프트; 상기 시프트레일 또는 컨트롤샤프트 중 하나에 돌출형성되되, 상기 시프트레일들과 컨트롤샤프트가 서로 마주하는 측에 돌출형성된 다수의 롤러; 상기 시프트레일 또는 컨트롤샤프트 중 롤러가 형성되지 않은 구성에 S자 형상으로 돌출형성되고, 상기 컨트롤샤프트의 이송거리에 따라 양측이 상기 롤러들 사이에 접하면서 이동함으로써 다수의 시프트레일들을 선택적으로 축방향 이동시키도록 마련된 캠;을 포함할 수 있다.
상기 롤러들은 상기 시프트레일들 각각에 축방향으로 나란히 배열되도록 형성되고, 상기 캠은 상기 컨트롤샤프트의 중심축을 기준으로 축방향을 따라 S자 형상으로 형성되고, 상기 시프트레일들에 형성된 롤러들 사이를 가로질러 지나갈 수 있도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
삭제
상기 다수의 시프트레일들은 상기 컨트롤샤프트가 이송될 시, 상기 캠의 일측이 롤러에 접하면 일측으로 이동하고, 상기 캠의 타측이 롤러에 접하면 타측으로 이동하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 롤러들은 상기 컨트롤샤프트에 길이방향으로 나란히 배열되고, 상기 캠은 상기 시프트레일들 각각에 길이방향을 따라 S자 형상으로 형성되고, 상기 컨트롤샤프트가 이송될 시 상기 롤러들 이 감싸면서 지나갈 수 있도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 캠의 길이방향 양단의 측면부는 곡면형상으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 캠은 상기 롤러들 사이를 이동할 시, 양측이 서로 다른 롤러에 항시 접하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 변속기의 시프트레일 이송장치에 따르면, 단일의 액추에이터로 변속기의 시프트와 셀렉트 동작이 가능한 바, 변속기에 적용되는 액추에이터의 수를 저감하여 원가 및 소모전력을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 변속기의 시프트레일 이송장치를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캠을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 변속기의 시프트레일 이송장치를 도시한 사시도,
도 4 내지 도 9는 본 발명의 변속기의 시프트레일 이송장치 동작을 간단하게 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 변속기의 시프트레일 이송장치에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 변속기의 시프트레일 이송장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캠을 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 2를 참조하면, 변속기의 시프트레일 이송장치는 액추에이터에 의해 다수의 시프트레일들(20)과 직교하는 방향으로 이송되도록 마련된 컨트롤샤프트(10); 상기 시프트레일(20) 또는 컨트롤샤프트(10) 중 하나에 돌출형성되되, 상기 시프트레일들(20)과 컨트롤샤프트(10)가 서로 마주하는 측에 돌출형성된 다수의 롤러(30); 상기 시프트레일(20) 또는 컨트롤샤프트(10) 중 롤러(30)가 형성되지 않은 구성에 S자 형상으로 돌출형성되고, 상기 컨트롤샤프트(10)의 이송거리에 따라 양측이 상기 롤러들(30) 사이에 접하면서 이동함으로써 다수의 시프트레일들(20)을 선택적으로 축방향 이동시키도록 마련된 캠(40);을 포함할 수 있다.
종래에는 컨트롤샤프트에 핑거가 형성되어 컨트롤샤프트와 함께 일체로 회전하고, 그에 대응되는 다수의 시프트레일들에는 시프트러그가 형성되어, 시프트러그 내측에 핑거가 인입되어 회전할 경우, 시프트레일이 이동하면서 변속이 수행되었다.
이와 같은 종래의 구성에 따르면 컨트롤샤프트를 회전하여 시프트(SHIFT) 동작을 수행하는 액추에이터와, 컨트롤샤프트를 축방향으로 이동시켜 다수의 시프트레일 중 하나에 핑거가 대응되도록 셀렉트(SELECT) 동작을 수행하는 액추에이터 2개가 필요로 되었다.
반면, 본 기술은 컨트롤샤프트(10) 또는 시프트레일(20)에 캠(40)이 S자 형상으로 형성되고, 나머지 하나의 구성에 롤러들(30)이 형성되며, 캠(40)이 롤러들(30) 사이를 가로질러 이동되도록 마련됨으로써, 나란히 구비된 다수의 시프트레일(20)들을 하나의 액추에이터를 이용하여 시프트(SHIFT) 동작시킬 수 있다.
여기서, 캠(40)을 이송시키는 단일의 액추에이터만으로도 다수의 시프트레일(20)의 시프트(SHIFT) 동작이 가능하기 때문에, 별도로 셀렉트(SELECT) 동작이 필요로하지 않는바 종래에 비해 적용되는 액추에이터의 수를 저감할 수 있는 것이다.
본 기술의 제1 실시 예로서, 상기 롤러들(30)은 상기 시프트레일들(20) 각각에 축방향으로 나란히 배열되도록 형성되고, 상기 캠(40)은 상기 컨트롤샤프트(10)의 중심축을 기준으로 축방향을 따라 S자 형상으로 형성되고, 상기 시프트레일들(20)에 형성된 롤러들(30) 사이를 가로질러 지나갈 수 있도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 제1 실시예에서 롤러(30)는 시프트레일(20), 캠(40)은 컨트롤샤프트(10)에 형성된다.
즉, 나란히 배열된 다수의 시프트레일(20)들에는 롤러(30)들이 시프트레일(20)의 축방향을 따라 상방으로 돌출되도록 형성되고, 다수의 시프트레일(20) 상방측에 마련된 컨트롤샤프트(10)에는 롤러(30)들의 위치와 대응되는 캠(40)이 하방으로 돌출형성된다.
따라서, 컨트롤샤프트(10)가 축방향으로 이동될 때, 컨트롤샤프트(10)를 따라 캠(40)이 이동하면서 다수의 시프트레일(20)들 중 하나에 형성된 롤러들(30) 사이를 접하면서 지나가게 된다. 이에 따라, 다수의 시프트레일(20) 중 하나를 선택적으로 시프트(SHIFT)방향으로 이동시킨다.
구체적으로, 상기 다수의 시프트레일들(20)은 상기 컨트롤샤프트(10)가 이송될 시, 상기 캠(40)의 일측이 롤러(30)에 접하면 일측으로 이동하고, 상기 캠(40)의 타측이 롤러(30)에 접하면 타측으로 이동한다.
삭제
일반적으로, 하나의 액추에이터로 동시에 2개 이상의 변속단기어를 체결한다면 원하는 변속비를 구현할 수 없을 뿐만 아니라, 변속충격이 발생하여 고장상황이 발생할 수 있다.
본 기술에서 캠(40)의 길이방향 길이가 서로 다른 시프트레일들(20) 상에 구비된 롤러(30)들 사이의 거리보다 길게 형성될 경우, 캠(40)의 형상에 따라 다수의 시프트레일(20)이 동시에 시프트(SHIFT)되어 변속단기어가 다수 체결될 수 있다. 따라서, 캠(40)의 길이방향 길이를 서로 다른 시프트레일(20)들 상에 구비된 롤러(30)들 간의 사이거리보다 짧게 형성함으로써, 단일의 캠(40) 이동에 의해 단일의 변속단기어만이 체결되도록 마련할 수 있다.
아울러, 상기 캠(40)의 길이방향 양단의 측면부는 곡면형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 캠(40)의 양끝단이 롤러(30) 사이로 진입할 시, 걸리는 현상을 방지할 수 있다.
또 다른 실시예인 본 발명의 제2 실시예에서, 상기 롤러들(30)은 상기 컨트롤샤프트(10)에 길이방향으로 나란히 배열되고, 상기 캠(40)은 상기 시프트레일들(20) 각각에 길이방향을 따라 S자 형상으로 형성되고, 상기 컨트롤샤프트(10)가 이송될 시 상기 롤러들(30)이 감싸면서 지나갈 수 있도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 변속기의 시프트레일 이송장치를 도시한 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 제2 실시예는 제1 실시예와는 반대로 S자 형상의 캠(40)이 다수의 시프트레일들(20)에, 롤러(30)가 컨트롤샤프트(10)에 형성되도록 마련될 수 있다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 변속기의 시프트레일 이송장치 동작을 간단하게 도시한 도면이다. 여기서, 롤러(30)는 시프트레일(20)에 형성되고, 캠(40)은 컨트롤샤프트(10)에 형성된 제1 실시예를 기반으로 도 4 내지 도 9에 대하여 후술하도록 하겠다.
예를 들어, AMT차량일 경우에 2개의 시프트레일(20) 중 하나는 R단기어와 1단기어를 동기시키는 시프트레일, 나머지 하나는 2단기어와 3단기어를 동기시키는 시프트레일로 구성될 수 있다.
도 4는 변속레버가 N 또는 P레인지일 경우를 도시한 것으로 캠(40)의 중간부가 R단기어와 1단기어를 동기시키는 시프트레일(20)의 롤러(30) 사이에 위치하도록 마련할 수 있다. 즉, 캠(40)는 S자 형상으로서 중간부가 롤러(30) 사이에 위치하면 시프트레일(20)을 이동시키지 않는바 중립상태를 구현할 수 있다.
만약, 후진주행을 위해 변속레버를 R레인지로 조작하면, 도 5에 도시된 바와 같이 컨트롤샤프트(10)의 회전에 의해 캠(40)이 아래쪽방향으로 이송되도록 마련함으로써 시프트레일(20)의 이동을 통해 R단기어가 체결되도록 유도할 수 있다.
반대로, 전진주행을 위해 변속레버를 D레인지로 조작하면, 차량의 전진을 위해 도 6에 도시된 바와 같이 캠(40)이 위쪽방향으로 이송되도록 컨트롤샤프트(10)를 회전시킨다. 이에 따라 시프트레일(20)이 이동하여 1단기어가 체결되도록 유도함으로써 차량 1단주행을 수행할 수 있다.
더 나아가 나머지 시프트레일(20)은 2,3단기어를 체결할 수 있도록 구비된 것으로서, 차속과 APS 맵에 따라 1단에서 2단 변속이 실시될 경우, 도 7, 8에 도시된 바와 같이 캠(40)을 위쪽 방향으로 이동시킴으로써 나머지 시프트레일(20)을 이동시켜 2단기어를 체결을 구현할 수 있다.
이후, 3단 변속을 실시할 경우, 도 9에 도시된 바와 같이 캠(40)을 위쪽방향으로 더 이동시켜 시프트레일(20) 이동을 통한 3단기어 체결을 실시할 수 있다.
하지만, 이는 이해를 돕기 위한 일 실시예일 뿐, 시프트레일(20)을 통해 체결가능한 변속단기어 조합은 차량, 변속기 또는 설계자에 따라 가변하여 적용할 수 있는 사항인바, 특정조합으로 한정되어서는 안될 것이다.
예를 들어, 다수의 변속기 클러치로 구성된 DCT(DUAL CLUTCH TRANSMISSION)의 경우에는 홀수단 액추에이터와 짝수단 액추에이터 2개로 구분하여 마련함으로써 DCT의 장점인 예치합을 통해 변속시간을 저감할 수 있다.
즉, 홀수단 액추에이터에 의해 동작하는 컨트롤샤프트는 1-3단 기어/5-7단 기어를 체결하는 시프트레일들과 상호작용하도록 구비되고, 짝수단 액추에이터에 의해 동작하는 컨트롤샤프트는 R-2단 기어/4-6단 기어를 체결하는 시프트레일들과 상호작용하도록 구비될 수 있다.
따라서, 종래에 DCT를 구현하기 위해 4개의 액추에이터가 필요하였지만 본 기술을 통해 2개의 액추에이터를 사용하여 DCT를 구현할 수 있는바, 액추에이터 수의 감소를 통해 차량의 원가, 중량 및 소모전력을 저감하여 차량 상품성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 캠(40)은 상기 롤러(30)들 사이를 이동할 시, 양측이 서로 다른 롤러(30)에 항시 접하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
이를 위해서는 캠(40)이 S자 형상이기 때문에 도 2 내지 도 9에 도시된 바와 같이 캠(40)의 두께가 가변될 것이다. 즉, 캠(40)은 S자 형상 중 경사진 부위는 두께가 얇게 형성되고 절곡되는 부위는 두께가 두껍게 형성될 것이다. 따라서, 캠(40)의 양측이 항시 롤러(30)들 사이를 접하면서 이동됨으로써 컨트롤샤프트(10)와 시프트레일(20)를 보다 안정적으로 이동시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 변속기의 시프트레일 이송장치에 따르면, 단일의 액추에이터로 변속기의 시프트와 셀렉트 동작이 가능한 바, 변속기에 적용되는 액추에이터의 수를 저감하여 원가 및 소모전력을 줄일 수 있다.
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.
10: 컨트롤샤프트
20: 시프트레일
30: 롤러
40: 캠

Claims (7)

  1. 액추에이터에 의해 다수의 시프트레일들과 직교하는 방향으로 이송되도록 마련된 컨트롤샤프트;
    상기 시프트레일 또는 컨트롤샤프트 중 하나에 돌출형성되되, 상기 시프트레일들과 컨트롤샤프트가 서로 마주하는 측에 돌출형성된 다수의 롤러;
    상기 시프트레일 또는 컨트롤샤프트 중 롤러가 형성되지 않은 구성에 S자 형상으로 돌출형성되고, 상기 컨트롤샤프트의 이송거리에 따라 양측이 상기 롤러들 사이에 접하면서 이동함으로써 다수의 시프트레일들을 선택적으로 축방향 이동시키도록 마련된 캠;을 포함하고,
    상기 롤러들은 상기 시프트레일들 각각에 축방향으로 나란히 배열되도록 형성되며,
    상기 캠은 상기 컨트롤샤프트의 중심축을 기준으로 축방향을 따라 S자 형상으로 형성되고, 상기 시프트레일들에 형성된 롤러들 사이를 가로질러 지나갈 수 있도록 마련된 것을 특징으로 하는 변속기의 시프트레일 이송장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 시프트레일들은 상기 컨트롤샤프트가 이송될 시, 상기 캠의 일측이 롤러에 접하면 일측으로 이동하고, 상기 캠의 타측이 롤러에 접하면 타측으로 이동하는 것을 특징으로 하는 변속기의 시프트레일 이송장치.
  5. 액추에이터에 의해 다수의 시프트레일들과 직교하는 방향으로 이송되도록 마련된 컨트롤샤프트;
    상기 시프트레일 또는 컨트롤샤프트 중 하나에 돌출형성되되, 상기 시프트레일들과 컨트롤샤프트가 서로 마주하는 측에 돌출형성된 다수의 롤러;
    상기 시프트레일 또는 컨트롤샤프트 중 롤러가 형성되지 않은 구성에 S자 형상으로 돌출형성되고, 상기 컨트롤샤프트의 이송거리에 따라 양측이 상기 롤러들 사이에 접하면서 이동함으로써 다수의 시프트레일들을 선택적으로 축방향 이동시키도록 마련된 캠;을 포함하고,
    상기 롤러들은 상기 컨트롤샤프트에 길이방향으로 나란히 배열되며,
    상기 캠은 상기 시프트레일들 각각에 길이방향을 따라 S자 형상으로 형성되고, 상기 컨트롤샤프트가 이송될 시 상기 롤러들이 감싸면서 지나갈 수 있도록 마련된 것을 특징으로 하는 변속기의 시프트레일 이송장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 캠의 길이방향 양단 측면부은 곡면형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 변속기의 시프트레일 이송장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 캠은 상기 롤러들 사이를 이동할 시, 양측이 서로 다른 롤러에 항시 접하도록 마련된 것을 특징으로 하는 변속기의 시프트레일 이송장치.
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