KR102171737B1

KR102171737B1 - 기어 액추에이터 시프트 장치

Info

Publication number: KR102171737B1
Application number: KR1020180128612A
Authority: KR
Inventors: 박상문
Original assignee: 현대트랜시스 주식회사
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2020-10-29
Also published as: KR20200046863A

Abstract

본 발명은 이송스크루에 결합되어 상기 이송스크루의 회전작동에 의해 이송스크루를 따라 직선운동을 하는 것으로서, 길이 방향으로 제1 지지부와 제2 지지부가 구비되고 상기 제1 지지부와 제2 지지부 사이에 삽입부가 마련되는 너트; 및 중심부가 핑거샤프트에 축설되어 상기 핑거 샤프트와 함께 회전하면서 시프트 포크에 작동을 전달하는 것으로서, 캠구간이 구비되는 끝단부가 상기 삽입부에 위치하는 시프트 핑거; 를 포함하며, 상기 너트의 직선운동시 상기 제1 지지부는 상기 캠구간과 접촉 상태로 상기 캠구간을 따라 이동하면서 상기 시프트 핑거에 힘을 가해 시프트 핑거가 회전하게 하는 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터 시프트 장치를 제공한다.

Description

기어 액추에이터 시프트 장치{SHIFT DEVICE FOR GEAR ACTUATOR}

본 발명은 기어 변속을 위한 기어 액추에이터 시프트 장치에 관한 것이다.

일반적으로 듀얼 클러치 트렌스미션(DCT : Dual Clutch Transmission)은 수동 변속기의 효율성과 자동 변속기의 편리성을 모두 갖춘 변속시스템이다. 운행 중에 운전자가 조작할 필요가 없다는 점에서 자동 변속기와 같지만 기본 원리는 수동 변속기를 기반으로 하고 있다. 듀얼 클러치 트렌스미션은 두 개의 클러치를 이용해 변속을 빠르게 하는 것이 특징이다. 도 1과 같이 듀얼 클러치 트렌스미션에는 두 개의 클러치를 제어할 수 있는 기어 액추에이터(1)가 구비된다. 도 2와 같이 듀얼 클러치 트렌스미션에 적용되는 기어 액추에이터(1)에서 시프트(변속) 동작은 모터(2)의 회전 운동으로부터 시작되어 감속기어(3)를 거쳐 이송스크루(4)에 전달된다. 이송스크루(4)의 회전에 의해 이송스크루(4)에 장착된 너트(5)가 이송스크루(4)를 따라 직진운동을 한다. 너트(5)와 접하는 시프트 핑거(6)의 회전운동이 변속기 내부의 시프트 포크(7)의 직진운동을 거쳐 싱크로나이저의 작동으로 이어지게 된다. 기존 기어 액추에이터(Gear Actuator)에서 변속시 충격 및 가속감 지연 문제를 해결하고자 변속제어 로직을 개발하였다.

그런데 기존 기어 액추에이터의 변속제어 로직에 의한 변속방식은, 모터(2)와 감속기어(3)를 거친후 너트(5)의 직진운동을 전달받아 봉형상의 핑거샤프트(8)에 압입되어 있는 시프트 핑거(6)의 회전운동으로 연결되는데 시프트 핑거(6)의 형상과 핑거샤프트(8)의 회전반경 치수에 따라 선형적인 형태의 거리 관계식이 형성된다. 따라서, 이를 제어하기 위한 변속제어 로직에서 동기화 시점 이전까지는 거리제어, 동기화시에는 하중제어, 동기화 이후에는 다시 거리제어를 하는 등 제어 방법이 복잡하고, 제어 지령에 대한 모터의 응답성능에 따른 변속시간 손실이 발생하게 된다.

이에 대하여, 본 발명은 기어 액추에이터의 변속시의 복잡한 제어로직을 단순화하여 제어시 발생하는 시간손실을 줄이는 대신에 기어 액추에이터의 시프트 핑거의 형상 변화를 통해 변속감과 응답성을 높일 수 있는 메커니즘을 제시하고자 한다.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-0075553호(2017.07.03. 공개)

전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 시프트 핑거의 형상을 최적화하여 변속감과 응답성을 높일 수 있도록 한 기어 액추에이터 시프트 핑거를 제공하고자 한다.

전술한 목적을 이루기 위해 본 발명은, 이송스크루에 결합되어 상기 이송스크루의 회전작동에 의해 이송스크루를 따라 직선운동을 하는 것으로서, 길이 방향으로 제1 지지부와 제2 지지부가 구비되고 상기 제1 지지부와 제2 지지부 사이에 삽입부가 마련되는 너트; 및 중심부가 핑거샤프트에 축설되어 상기 핑거 샤프트와 함께 회전하면서 시프트 포크에 작동을 전달하는 것으로서, 캠구간이 구비되는 끝단부가 상기 삽입부에 위치하는 시프트 핑거; 를 포함하며, 상기 너트의 직선운동시 상기 제1 지지부는 상기 캠구간과 접촉 상태로 상기 캠구간을 따라 이동하면서 상기 시프트 핑거에 힘을 가해 시프트 핑거가 회전하게 하는 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터 시프트 장치를 제공한다.

또한, 상기 캠구간은 복수의 구간으로 나누어지고 서로 다르게 구성되어 상기 시프트 핑거를 거쳐 상기 시프트 포크에 전달되는 작동이 복수의 단계로 전달될 수 있다.

또한, 상기 캠구간은 상기 제1 지지부가 1차 지나가는 제1 구간; 상기 제1 지지부가 2차 지나가고 상기 제1 구간에서 연장되는 제2 구간; 및 상기 제1 지지부가 3차 지나가고 상기 제2 구간에서 연장되는 제3 구간; 을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 구간은 곡선으로 이루어지고, 상기 제1 구간에서 상기 너트 작동 방향으로 위치하는 상기 제2 구간은 직선, 완만한 경사, 완만한 곡선 중 선택되는 어느 하나이며, 상기 제2 구간에서 상기 너트의 작동 방향으로 위치하는 상기 제3 구간은 상기 제1 구간보다 곡률반경이 큰 곡선으로 이루어지고, 상기 제2 구간은 상기 시프트 핑거의 작동이 최소로 이루어지는 구간일 수 있다.

또한, 상기 제1 구간은 동기화시점 이전까지의 구간이고, 상기 제2 구간은 동기화 구간이며, 상기 제3 구안은 동기화 완료 이후 구간일 수 있다.

본 발명은 변속감과 응답성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 변속시의 응답성능 향상으로 차량 연비나 CO₂배출량을 저감할 수 있다.

도 1은 기존 듀얼 클러치 트렌스미션에 구비되는 기어 액추에이터를 나타내는 도면이다.
도 2는 기존 액추에이터의 너트와 시프트 핑거의 조립 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 각 구간별 너트와 시프트 핑거의 작동을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 시프트 핑거의 확대도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

기존 기어 액추에이터의 변속제어 로직에 의한 변속방식은 모터와 감속기어를 거친후 너트의 직진운동을 전달받아 봉형상의 핑거샤프트에 압입되어 있는 시프트 핑거의 회전운동으로 연결되는데, 시프트 핑거의 형상과 핑거샤프트의 회전반경 치수에 따라, 선형적인 형태의 거리 관계식이 형성된다. 따라서, 이를 제어하기 위한 변속제어 로직에서 동기화 시점 이전까지는 거리제어, 동기화시에는 하중제어, 동기화 이후에는 다시 거리제어를 하는 등 제어 방법이 복잡하고, 제어 지령에 대한 모터의 응답성능에 따른 변속시간 손실이 발생하게 된다. 이에 대하여, 본 발명은 기어 액추에이터의 변속시의 복잡한 제어로직을 단순화하여 제어시 발생하는 시간손실을 줄이는 대신에 기어 액추에이터의 시프트 핑거의 형상 변화를 통해 변속감과 응답성을 높일 수 있는 메커니즘을 제시하고자 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 각 구간별 너트와 시프트 핑거의 작동을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 시프트 핑거의 확대도이다.

본 발명은 너트(10) 및 너트(10)의 작동에 의해 회전하면서 시프트 포크(미도시)에 작동을 전달하는 시프트 핑거(20)를 포함한다.

너트(10)는 이송스크루(30)에 나사결합되어 이송스크루(30)의 회전작동시 이송스크루(30)의 길이방향으로 직선운동을 한다.

너트(10)는 길이 방향으로 쌍을 이루는 제1 지지부(11)와 제2 지지부(12)를 포함한다. 제1 지지부(11)와 제2 지지부(12)는 너트(10) 외면에서 돌출되는 돌기 형태로 형성된다.

제1 지지부(11)와 제2 지지부(12) 사이에는 삽입부(13)가 구비된다. 삽입부(13)에는 시프트 핑거(20)의 끝단부가 삽입된다. 시프트 핑거(20)의 끝단부에는 캠구간(21)이 구비된다.

변속 시작 구간에서 시프트 핑거(20)의 양측은 제1 지지부(11)와 제2 지지부(12)에 접촉한다.

시프트 핑거(20)는 종래와 같이 중심부가 핑거샤프트(40)에 축설된다. 너트(10)의 작동에 의해 시프트 핑거(20)는 핑거샤프트(40)와 함께 회전하면서 시프트 포크에 작동을 전달한다.

시프트 핑거(20)의 끝단부는 중심부에서 연장되어 삽입부(13)를 향한다. 일례로서, 캠구간(21)은 굴곡 형태일 수 있다. 시프트 핑거(20)의 끝단부에 구비되는 캠구간(21)은 복수의 구간으로 나누어져 서로 다르게 구성된다. 이러한 캠구간(21)의 구조적인 특징에 의해 시프트 핑거(20)를 거쳐 시프트 포크에 전달되는 작동 거리가 항상 일정하게 전달되는 것이 아니라 복수의 단계로 나누어서 전달될 수 있다.

구체적으로 캠구간(21)은 제1 지지부(11)와 접촉한 상태로 작동이 이루어진다. 캠구간(21)은 제1 구간(211), 제2 구간(212), 제3 구간(213)의 3개의 구간으로 순차적으로 구성된다.

제1 구간(211)은 제1 지지부(11)가 1차 지나가는 구간이다. 제2 구간(212)은 제1 구간(211)에서 연장되는 구간이다.

제2 구간(212)은 제1 구간(211)에서 너트(10)의 이동방향 쪽으로 위치하는 구간이다. 제2 구간(212)은 제1 구간(211)을 지난 제1 지지부(11)가 2차 지나가는 구간이다.

제3 구간(213)은 제2 구간(212)에서 연장되는 구간이다. 제3 구간(213)은 제2 구간(212)에서 너트(10)의 이동방향 쪽으로 위치하는 구간이다. 제3 구간(213)은 제2 구간(212)을 지난 제1 지지부(11)가 3차 지나가는 구간이다.

일례로서, 제1 구간(211)은 곡선일 수 있다. 제2 구간(212)은 직선, 완만한 경사, 완만한 곡선 중 선택되는 어느 하나일 수 있다. 제2 구간(212)은 시프트 핑거(20)의 작동이 최소로 이루어지는 구간일 수 있다. 제3 구간(213)은 제1 구간(211)보다 곡률반경이 큰 곡선일 수 있다.

다음은 본 발명에 따른 시프트 핑거의 작동을 설명한다.

도 3 (a)와 같이 동기화시점 이전까지의 구간에서 너트(10)의 작동에 의해 제1 지지부(11)가 캠부(21)에 접촉한 상태로 제1 구간(211)을 따라 이동한다. 캠부(21)는 제1 지지부(11)에 걸려 있는 상태로 너트(10)의 작동에 의해 제1 지지부(11)의 힘이 시프트 핑거(20)에 전달되고, 이로 인해 시프트 핑거(20)의 회전이 이루어진다. 시프트 핑거(20)의 작동은 시프트 포크에 전달된다. 동기화시점 이전까지는 시프트 포크가 선형적으로 작동할 수 있다.

도 3 (b)와 같이 동기화 구간에서 너트(10)의 작동에 의해 제1 지지부(11)가 캠부(21)에 접촉한 상태로 제2 구간(212)을 따라 이동한다. 동기화 구간에서는 시프트 핑거(20)가 동작이 최소화로 이루어지기 때문에 시프트 포크의 위치 변화가 거의 없거나 아예 없을 수 있다.

도 3 (c)와 같이 동기화 완료 이후 구간에서 너트(10)의 작동에 의해 제1 지지부(11)가 캠부(21)에 접촉한 상태로 제3 구간(213)을 따라 이동한다. 캠부(21)는 제1 지지부(11)에 걸려 있는 상태로 너트(10)의 작동에 의해 제1 지지부(11)의 힘이 시프트 핑거(20)에 전달되고, 이로 인해 시프트 핑거(20)의 회전이 이루어진다. 시프트 핑거(20)의 작동은 시프트 포크에 전달된다. 동기화 완료 이후 구간에서 다시 시프트 포크가 선형적으로 작동할 수 있다.

살펴본 바와 같이 본 발명은 시프트 핑거를 거쳐 시프트 포크에 전달되는 거리가 항상 일정한 것이 아니라 3단계로 나누어 구성됨에 따라 응답성능을 향상할 수 있다. 구체적으로 동기화시점 이전까지는 시프트 포크가 선형적 이동을 하고 동기화 구간에서는 시프트 핑거가 동작하여도 시프트 포크의 위치는 변화가 없으며, 동기화가 완료되면 다시 시프트 포크가 선형적으로 이동하므로 단순한 제어로직을 반영하여도 동일한 효과로 변속 충격을 저감할 수 있으며 이로 인해 응답성능을 향상시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 너트
11 : 제1 지지부
12 : 제2 지지부
13 : 삽입부
20 : 시프트 핑거
21 : 캠구간
30 : 이송스크루
40 : 핑거샤프트
211 : 제1 구간
212 : 제2 구간
213 : 제3 구간

Claims

이송스크루에 결합되어 상기 이송스크루의 회전작동에 의해 이송스크루를 따라 직선운동을 하는 것으로서, 길이 방향으로 제1 지지부와 제2 지지부가 구비되고 상기 제1 지지부와 제2 지지부 사이에 삽입부가 마련되는 너트; 및
중심부가 핑거샤프트에 축설되어 상기 핑거 샤프트와 함께 회전하면서 시프트 포크에 작동을 전달하는 것으로서, 캠구간이 구비되는 끝단부가 상기 삽입부에 위치하는 시프트 핑거;
를 포함하며,
상기 너트의 직선운동시 상기 제1 지지부는 상기 캠구간과 접촉 상태로 상기 캠구간을 따라 이동하면서 상기 시프트 핑거에 힘을 가해 시프트 핑거가 회전하게 하고,
상기 캠구간은 복수의 구간으로 나누어지고 서로 다르게 구성되어 상기 시프트 핑거를 거쳐 상기 시프트 포크에 전달되는 작동이 복수의 단계로 전달되며,
상기 캠구간은,
상기 제1 지지부가 1차 지나가는 제1 구간;
상기 제1 지지부가 2차 지나가고 상기 제1 구간에서 연장되는 제2 구간; 및
상기 제1 지지부가 3차 지나가고 상기 제2 구간에서 연장되는 제3 구간;
을 포함하는 기어 액추에이터 시프트 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 제1 구간은 곡선으로 이루어지고, 상기 제1 구간에서 상기 너트 작동 방향으로 위치하는 상기 제2 구간은 직선, 완만한 경사, 완만한 곡선 중 선택되는 어느 하나이며, 상기 제2 구간에서 상기 너트의 작동 방향으로 위치하는 상기 제3 구간은 상기 제1 구간보다 곡률반경이 큰 곡선으로 이루어지고, 상기 제2 구간은 상기 시프트 핑거의 작동이 최소로 이루어지는 구간인 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터 시프트 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 구간은 동기화시점 이전까지의 구간이고, 상기 제2 구간은 동기화 구간이며, 상기 제3 구간은 동기화 완료 이후 구간인 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터 시프트 장치.