KR102184262B1 - Amt 변속기용 전자기 구동장치 및 이를 이용한 변속방법 - Google Patents

Amt 변속기용 전자기 구동장치 및 이를 이용한 변속방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코일 어셈블리에 전류를 제공하여 발생하는 전자기력를 이용하여 변속 포크를 이동시켜서 변속단을 변경하는 AMT 변속기용 전자기 구동장치 및 이를 이용한 변속방법을 제안한다. 그리고 이러한 AMT 변속기용 전자기 구동장치는 코어 플레이트와, 상기 코어 플레이트의 일 평면에서 길게 연장 형성되는 샤프트와, 상기 코어 플레이트와 이격되게 상기 샤프트의 외주면과 결합하며 전류를 선택적으로 인가받는 코일 어셈블리와, 상기 코어 플레이트와 코일 어셈블리 사이에 개재되는 탄성부재, 및 상기 샤프트의 일단에 형성되는 변속 포크를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 코일 어셈블리로의 전류 공급에 따라 발생하는 전자기 작용력에 의하여 상기 코일 어셈블리 측으로 이동하는 코일 플레이트와 함께 상기 변속 포크가 함께 이동하면서 변속단을 변경하고, 전류 공급이 차단되면 상기 탄성부재의 복원력에 의하여 상기 변속 포크는 초기 위치로 복귀하게 된다. 이와 같은 본 발명에 따르면 종래 유압 방식에 비하여 기어박스의 사이즈를 콤팩트하게 설계할 수 있고, 기어변속도 더 부드럽게 수행할 수 있다.

Description

AMT 변속기용 전자기 구동장치 및 이를 이용한 변속방법{Electromagnetic actuation system for AMT transmission and Transmission method using the same}
본 발명은 AMT 변속기 구동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자기력에 의해 이동하는 포크 구동에 따라서 AMT 변속장치의 변속단 변경이 수행되도록 하는 AMT 변속기용 전자기 구동장치 및 변속방법에 관한 것이다.
자동화 수동변속기(AMT: Automated Manual Transmission)는 운전자가 조작하게 되는 클러치 페달 없이 변속기 제어기(Transmission Control Unit; TCU)가 클러치를 전자동으로 제어하는 시스템 구성을 가진다. 즉 기본적인 변속 메커니즘은 종래의 수동 변속기와 동일한 구성을 가지면서 기어 변속을 운전자의 힘이 아닌 액추에이터(Actuator)를 이용하여 운전자의 편의성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다. 액추에이터를 채용하여 변속동작을 전기적인 신호를 받아 수행하는 선행문헌으로는 한국 공개특허 10-2011-0086288호에 공개되고 있다.
다만, 대부분의 자동화 수동변속기에서 변속 쉬프팅 동작은 일반적으로 솔레노이드밸브의 제어를 받는 유압 구동장치에 의하여 구현된다. 그리고 유압 구동장치는 유압모터와 유압파이프를 포함하는 구성이며, 따라서 유압에 의하여 변속 포크를 당기거나 밀어 이동시킴으로써 기어 변속이 이루어진다. 즉 현재 자동화 수동변속기의 변속기가 변속 포크를 구동하는 방식은 유압 방식으로 구현되고 있다.
그러나 종래 유압 구동장치에 의해 변속을 수행하는 AMT 변속기는 유압 파이프 등 기구적인 부품이 공간을 많이 차지하고 있어, 이러한 부품들을 수용하는 기어박스의 사이즈를 축소하기가 어려워서 콤팩트한 구성을 기대할 수 없었다. 따라서 기어박스의 전체의 크기와 중량이 비대해지는 문제점이 있었다.
아울러 자동화 수동 변속기는 수동 변속기를 그대로 사용하면서 클러치와 변속 레버를 유압 제어 장치로 자동 제어하는 구조이다. 그러기 때문에 기어 변속시 토크 단절로 인한 변속 지연 현상(torque interruption)이 발생할 수 있고, 따라서 차량의 울컥거림으로 인하여 운전자를 포함한 승객은 만족스럽지 못한 변속감을 느끼게 된다.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자기력을 이용하여 변속기의 기어변속을 수행할 수 있도록 하는 AMT 변속기용 전자기 구동장치 및 이를 이용한 변속방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 코어 플레이트와; 상기 코어 플레이트의 일 평면에서 길게 연장 형성되는 샤프트와; 상기 코어 플레이트와 이격되게 상기 샤프트의 외주면과 결합하며 전류를 선택적으로 인가받는 코일 어셈블리; 상기 코어 플레이트와 코일 어셈블리 사이에 개재되는 탄성부재; 및 상기 샤프트의 일단에 형성되는 변속 포크를 포함하며, 상기 코일 어셈블리로의 전류 공급에 따라 발생하는 전자기 작용력에 의하여 상기 코일 어셈블리 측으로 이동하는 코일 플레이트와 함께 상기 변속 포크가 함께 이동하면서 변속단을 변경하는 것을 특징으로 하는 AMT 변속기용 전자기 구동장치를 제공한다.
본 실시 예에 따르면, 상기 코일 어셈블리로 전류 공급이 차단되면 상기 탄성부재의 복원력에 의하여 상기 변속 포크는 초기 위치로 복귀하게 된다.
본 실시 예에 따르면, 상기 코일 어셈블리로 전류가 공급되는 시간과 대응하여 상기 변속 포크의 이동거리가 결정된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, ECU가 변속 시점을 판단하는 단계; 변속 시점 판단에 따라 ECU가 샤프트와 결합하고 있는 코일 어셈블리로 전류를 공급하는 단계; 상기 코일 어셈블리에서 전자기력이 발생하면, 상기 샤프트의 외주면에 개재된 탄성 부재를 압축하면서 코어 플레이트가 코일 어셈블리 측으로 이동하는 단계; 상기 코어 플레이트의 이동에 따라 상기 샤프트의 타단에 결합한 변속 포크가 이동하여 변속단을 변경하는 단계를 포함하는 AMT 변속기용 전자기 구동장치를 이용한 변속방법을 제공한다.
본 실시 예에 따르면, 변속단의 변경 완료 후 상기 코일 어셈블리로 전류 공급이 중지되면, 상기 탄성 부재의 복원력에 의하여 상기 변속 포크는 초기 위치로 복귀한다.
이상과 같은 본 발명의 AMT 변속기용 전자기 구동장치 및 이를 이용한 변속방법에 따르면, 샤프트에 코일 어셈블리를 구비하고 전자기력을 이용하여 변속동작을 구현하도록 구성하고 있어, 종래 유압 방식에 비하여 부피가 큰 기구적인 부품 사용을 배제할 수 있다는 점에서 기어박스의 사이즈를 콤팩트하게 설계할 수 있는 이점이 있다.
그리고 변속포크를 전자기력으로 구동시키고 있어, 종래 유압방식 대비 기어변속을 더 부드럽게 할 수 있고, 따라서 안락한 승차감을 기대할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 AMT 변속기용 전자기 구동장치의 사시도
도 2는 본 발명인 AMT 변속기용 전자기 구동장치를 이용한 변속방법을 설명하는 흐름도
도 3은 본 발명인 AMT 변속기용 전자기 구동장치에 발생하는 전자기력을 보인 도면
도 4는 본 발명인 AMT 변속기용 전자기 구동장치에서 변속 포크의 이동 상태를 보인 예시도
본 발명은 전자기력에 의해 이동하는 변속포크에 따라서 AMT 변속기의 변속단 변경이 수행되도록 하는 장치를 제안하는 것으로서, 이하에서는 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 1에 도시한 바와 같이 소정 길이의 샤프트(110)가 구비된다. 그리고 샤프트(110)의 일단에는 코어 플레이트(120)가 형성된다. 코어 플레이트(120)는 샤프트(110)의 일단과 대응하는 원판형 모양이고, 샤프트(110)의 직경보다 크게 형성된다. 이는 후술하는 탄성부재(140)가 샤프트(110)에서 이격되는 것을 방지하기 위함이다.
상기 코어 플레이트(120)와 소정 간격 이격되게 설치되며 상기 샤프트(110)의 외주면과 결합하는 코일 어셈블리(130)가 구비된다. 코일 어셈블리(130)는 변속시점을 판단하는 ECU(미도시)의 제어동작에 따라 전류를 선택적으로 공급받으며, 전류가 공급되면 전자기력을 발생시키는 역할을 한다. 그리고 코일 어셈블리(130)는 내부의 코일(미도시), 코일을 감싸는 코일 하우징(131), 및 코일로 전류를 공급하도록 연결되는 전선(132)을 안내하는 가이드 등을 포함하여 구성된다. 도면에서 코일을 내장하는 코일 하우징(131)이 샤프트(110)의 외주면을 감싸면서 결합하고 있다.
그리고 이러한 코일 어셈블리(130)는 고정된 구조이다. 즉 기어박스의 내측 소정 부위에 브라켓트(미도시) 등을 이용하여 고정되며, 따라서 코일 어셈블리(130)는 움직이지 않고 코일 어셈블리(130)의 내주면에 위치한 샤프트(110)만 왕복 이동하게 된다.
코어 플레이트(120)와 코일 어셈블리(130) 사이에는 탄성부재(140)가 개재된다. 탄성부재(140)의 예로 탄성력과 복원력을 가지는 스프링일 수 있다.
상기 샤프트(110)에서 코어 플레이트(120)와 반대되는 타단에는 변속 포크(150)가 구비된다. 변속 포크(150)는 샤프트(110)의 이동에 따라 직선 운동하여 소정 기어부(미도시)에 기어 물림시켜 변속을 수행하는 역할을 한다.
변속 포크(150)는 포크바디(151), 연결부(153), 결합부(152)로 구성된다. 포크바디(151)는 "∩" 형상으로 형성되고, 슬리브(미도시)의 상부를 감싸듯이 결합되도록 형성될 것이다. 그리고 결합부(152)는 샤프트(110)의 타단 외주면에 결합되며, 연결부(153)는 포크 바디(151)와 결합부(152)를 연결한다.
다음에는 AMT 변속기용 전자기 구동장치의 변속과정을 보인 도 2를 함께 참조하여 설명한다.
차량 주행상태에서 ECU는 적절한 변속시기를 판단한다(s100).
그리고 판단 결과 변속이 필요한 시점이면 ECU는 기어변속을 위하여 코일 어셈블리(130)에 전류를 소정 시간 공급한다(s102). 상기 전류가 공급되는 시간은 변속하고자 하는 변속단과 관련될 것이다.
상기 코일 어셈블리(130)에 전류가 공급되면, 도 3에 도시한 바와 같이 코일 어셈블리(130)에는 전자기력이 발생한다(s104). 본 실시 예에 따르면 상기 전자기력은 코일 어셈블리(130)를 구성하는 코일에 전류가 흐르면 샤프트(110)의 길이방향으로 발생한다. 이러한 전자기력에 의하여 코일 어셈블리(130)의 일 측에 마련된 코어 플레이트(120)는 코일 어셈블리(130) 측으로 이동하게 된다.
이때 코일 어셈블리(130)는 기어박스 내면에 브라켓으로 고정된 상태이다. 따라서 코어 플레이트(120)가 이동하게 되면 상기 코일 어셈블리(130)의 내주면에 위치한 샤프트(110)가 코어 플레이트(120)의 이동방향과 같은 방향으로 이동하게 된다(s106). 그리고 코어 플레이트(120)가 이동하면, 코일 어셈블리(130)와 코어 플레이트(120) 사이에 개재된 탄성 부재(140)는 압축상태가 된다.
상기와 같이 코어 플레이트(120) 및 샤프트(110)의 이동에 따라 결국 샤프트(110)의 일단에 결합하고 있는 변속 포크(150)도 이동하게 되며, 변속 포크(150)가 소정 기어부에 기어 물림되어 변속이 이루어진다(s108).
한편, 변속 완료되면 ECU는 코일 어셈블리(130)로 전류 공급을 중단시킨다(s110). 그러면 코일 어셈블리(130)의 전자기력이 제거되고, 따라서 탄성 부재(140)의 복원력에 의하여 코어 플레이트(120)는 원래 위치로 복귀하게 된다. 코어 플레이트(120)가 복귀한다는 것은 실질적으로 변속 포크(150)도 원래 위치로 되돌아감을 의미한다(s112).
이와 같이 본 발명은 코일 어셈블리에서 발생하는 전자기력에 의하여 샤프트와 함께 이동하는 변속 포크로 인하여 변속단을 변경하고, 변속이 완료된 다음에는 전류 차단으로 변속 포크를 원래 위치로 복귀시키는 것임을 알 수 있다. 따라서 유압을 이용하여 변속단을 변경하는 것과 비교하여 부드러운 변속을 기대할 수 있고, 전류 공급에 따라 전자기력을 발생하는 코일 어셈블리 구성을 이용하기 때문에 기어박스의 한정된 공간 내에서도 충분하게 변속 구동을 구현시킬 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
110: 샤프트
120: 코어 플레이트
130: 코일 어셈블리
140: 탄성부재
150: 변속 포크

Claims (4)

  1. 원판형 모양으로 형성된 하나의 코어 플레이트;
    상기 코어 플레이트의 일 평면에서 길게 연장 형성되는 샤프트;
    상기 코어 플레이트와 이격되게 상기 샤프트의 외주면과 결합하며 전류를 선택적으로 인가받는 코일 어셈블리;
    상기 코어 플레이트와 코일 어셈블리 사이에 개재되는 탄성부재; 및
    상기 샤프트의 일단에 형성되는 변속 포크를 포함하며,
    상기 코일 어셈블리로의 전류 공급에 따라 발생하는 전자기 작용력에 의하여 상기 코일 어셈블리 측으로 이동하는 코어 플레이트와 함께 상기 변속 포크가 함께 이동하면서 변속단을 변경하고,
    상기 변속 포크의 타단에 위치한 상기 샤프트의 외주면에 상기 코일 어셈블리, 상기 탄성부재, 상기 코어 플레이트가 순서대로 결합되는 것을 특징으로 하는 AMT 변속기용 전자기 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코일 어셈블리로 전류 공급이 차단되면 상기 탄성부재의 복원력에 의하여 상기 변속 포크는 초기 위치로 복귀하는 AMT 변속기용 전자기 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코일 어셈블리로 전류가 공급되는 시간과 대응하여 상기 변속 포크의 이동거리가 결정되는 AMT 변속기용 전자기 구동장치.
  4. ECU가 변속 시점을 판단하는 단계;
    변속 시점 판단에 따라 ECU가 샤프트와 결합하고 원판형 모양으로 형성되어 있는 하나의 코일 어셈블리로 전류를 공급하는 단계;
    상기 코일 어셈블리에서 전자기력이 발생하면, 상기 샤프트의 외주면에 개재된 탄성 부재를 압축하면서 코어 플레이트가 코일 어셈블리 측으로 이동하는 단계; 및
    상기 코어 플레이트의 이동에 따라 상기 샤프트의 타단에 결합한 변속 포크가 이동하여 변속단을 변경하는 단계를 포함하고,
    변속 완료 후 상기 코일 어셈블리로 전류 공급이 중지되면, 상기 탄성 부재의 복원력에 의하여 상기 변속 포크는 초기 위치로 복귀하고,
    상기 변속 포크의 타단에 위치한 상기 샤프트의 외주면에 상기 코일 어셈블리, 상기 탄성부재, 상기 코어 플레이트가 순서대로 결합되는 AMT 변속기용 전자기 구동장치를 이용한 변속방법.
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