KR20040038203A - 수동변속기의 포핏 어셈블리 - Google Patents

수동변속기의 포핏 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 수동변속기의 포핏 어셈블리는 포핏 볼을 포핏 그루브에 압입시켜 시프트 레일의 축방향 이동을 구속함으로써 변속조작을 구속하는 스토퍼와, 클러치 페달이 완전히 밟혀진 경우에만 상기 스토퍼를 해제하는 스토퍼 해제수단을 포함하여 구성되기 때문에 주행 중에 운전자의 의도와 상관없이 변속이 해제되는 것을 방지할 수 있고, 변속시 포핏 볼과 시프트 레일의 마찰력에 의해 변속 절도감이 부여될 뿐만 아니라 클러치 페달이 덜 밟혀진 상태에서 변속조작이 이루어져 변속충격이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

Description

수동변속기의 포핏 어셈블리{Poppet Assembly of Manual-Transmission}
본 발명은 수동변속기의 포핏 어셈블리에 관한 것으로서, 특히 시프트 레일의 축방향 이동이 구속되도록 포핏 볼에 압입력을 부여하는 스토퍼와, 클러치 페달이 완전히 밟혀진 경우 상기 시프트 레일의 축방향 이동이 가능토록 상기 스토퍼의 작용을 해제시키는 스토퍼 해제수단을 포함하는 수동변속기의 포핏 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 수동변속기는 엔진과 구동바퀴 사이에 장착되어 차량의 주행 상태에 변화에 따라 엔진의 구동력을 변속시키고 차량을 후진시키는 장치로서, 변속조작기구에 의해 조작된다.
도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기의 변속조작기구가 도시된 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 컨트롤 샤프트 어셈블리가 도시된 사시도이다.
종래 기술에 따른 수동변속기의 변속조작기구는 차실에 구비되어 운전자의 변속조작의지에 따라 조작되는 변속레버(미도시)와, 상기 변속레버의 조작력이 전달되면 축방향으로 직선 이동되거나 회전되는 컨트롤 샤프트(2)와, 상기 컨트롤 샤프트(2)와 일체로 움직이도록 결합된 컨트롤 핑거(4)와, 상기 컨트롤 핑거(4)와 선택적으로 물림되면 축방향으로 이동되는 1/2단, 3/4단, 5/후진단 시프트 레일(6)과, 상기 각 시프트 레일(6)과 일체로 움직이도록 결합되고 수동변속기의 동기장치(미도시)와 결합된 시프트 포크(미도시)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 변속조작기구는 변속시 상기 변속레버가 셀렉트 방향으로 조작되면, 상기 컨트롤 샤프트(2)가 축방향으로 직선 이동되어 상기 컨트롤 핑거(4)가 어느 한 시프트 레일(6)과 선택적으로 물림되도록 한다.
이후, 상기 변속레버가 시프트 방향으로 조작되면, 상기 컨트롤 샤프트(2)가 회전되어 상기 컨트롤 핑거(4)와 선택적으로 물림된 시프트 레일이 축방향으로 직선 이동되도록 한다. 이 때, 상기 시프트 포크가 상기 시프트 레일과 일체로 움직이기 때문에 결국 상기 시프트 포크가 동기장치를 작동시켜 그에 따라 변속이 이루어진다.
한편, 수동변속기의 변속조작기구는 변속시 변속 절도감을 부여하기 위해 상기 시프트 레일(6)에는 각각 포핏 어셈블리(10)가 설치된다.
상기 포핏 어셈블리(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 시프트 레일(6)의 외주면에 축방향으로 중립 및 변속단과 각각 대응되게 형성된 3개의 포핏 그루브(12)와, 상기 포핏 그루브(12)와 상기 시프트 레일(6)의 반경방향으로 이격되어 설치된 포핏 스프링(14)과, 상기 포핏 스프링(14)과 시프트 레일(6) 사이에 설치되어 상기 시프트 레일(6)이 축방향으로 이동될 때, 상기 포핏 그루브(12)를 따라 움직이면서 절도감을 부여하는 포핏 볼(16)로 구성된다.
따라서, 상기 시프트 레일(6)이 축방향으로 이동될 때, 상기 포핏 볼(16)이 상기 시프트 레일(6)의 반경방향으로 상기 포핏 그루브(12)를 따라 움직이되, 상기 포핏 스프링(14)의 탄성력을 부여받아 상기 시프트 레일(6)과 마찰됨으로써 변속시 운전자가 상기 포핏 볼(16)과 시프트 레일(6) 간 마찰력에 따라 변속 절도감을 부여받을 수 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 수동변속기의 포핏 어셈블리는 변속레버의 조작에 따라 상기 시프트 레일(6)이 축방향으로 이동될 수 있도록 상기 포핏 스프링(14)이 소정의 탄성력을 갖기 때문에 클러치 페달이 완전히 밟혀있지 않은 상태에서, 변속레버가 급조작으로 인해 동기장치가 작동되면 동기장치에 충격이 발생되어 쉽게 마모되거나 파손되고, 동기장치의 조작이 원활하게 이루어지지 않아 심한 경우 변속불가현상이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 클러치 페달이 완전히 밟혀진 경우에만, 상기 시프트 레일이 축방향으로 이동될 수 있도록 한 수동변속기의 포핏 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기의 변속조작기구 사시도,
도 2는 종래 기술에 따른 포핏 어셈블 리가 도시된 단면도,
도 3a는 주행시 본 발명에 따른 수동변속기의 포핏 어셈블리가 도시된 단면도,
도 3b는 변속시 본 발명에 따른 수동변속기의 포핏 어셈블리가 도시된 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 수동변속기의 포핏 어셈블리 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
50 : 시프트 레일 52 : 포핏 그루브
54 : 포핏 스프링 56 : 포핏 볼
60 : 스토퍼 62 : 전자석
64 : 스토퍼 로드 66 : 스토퍼 스프링
70 : 스토퍼 해제수단 72 : 센서부
74 : 아날로그 비교기 76 : 아날로그 디지털 변환기
78 : 레지스터 80 : 디지털 비교기
82 : 필터
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수동변속기의 포핏 어셈블리는 변속시 선택적으로 축방향으로 이동되는 시프트 레일의 외주면에 축방향으로 중립및 변속단과 각각 대응되게 형성된 복수개의 포핏 그루브와; 상기 포핏 그루브와 상기 시프트 레일의 반경방향으로 이격되어 설치된 포핏 스프링과; 상기 포핏 스프링과 시프트 레일 사이에 설치되어 상기 시프트 레일의 축방향 이동시 상기 포핏 그루브를 따라 움직이면서 절도감을 부여하는 포핏 볼과; 상기 포핏 볼이 상기 포핏 그루브에 압입되도록 상기 포핏 볼에 소정의 압입력을 부여하여 상기 시프트 레일의 축방향 이동을 구속시키는 스토퍼와; 변속 조작시 클러치 페달이 완전히 밟혀진 경우, 상기 시프트 레일의 축방향 이동이 가능토록 상기 스토퍼의 작용을 해제시키는 스토퍼 해제수단을 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
상기 본 발명에 따른 수동변속기의 포핏 어셈블리는 변속시 축방향으로 이동되는 시프트 레일(50)의 외주면에 축방향으로 중립 및 변속단과 각각 대응되게 형성된 3개의 포핏 그루브(52)와, 상기 포핏 그루브(52)와 상기 시프트 레일(50)의 반경방향으로 이격되어 설치된 포핏 스프링(54)과, 상기 포핏 스프링(54)과 시프트 레일(50) 사이에 설치되어 상기 시프트 레일(50)의 축방향 이동시 상기 포핏 그루브(52)를 따라 움직이면서 절도감을 부여하는 포핏 볼(56)과, 상기 포핏 볼(56)이 상기 포핏 그루브(52)에 압입되도록 상기 포핏 볼(56)에 소정의 압입력을 부여하여 상기 시프트 레일(50)의 축방향 이동을 구속시키는 스토퍼(60)와, 변속 조작시 클러치 페달이 완전히 밟혀진 경우, 상기 시프트 레일(50)의 축방향 이동이 가능토록 상기 스토퍼(60)의 작용을 해제시키는 스토퍼 해제수단(70)을 포함하여 구성된다.
상기 포핏 스프링(54)은 변속시 상기 시프트 레일(50)이 축방향으로 이동 가능토록 소정의 탄성력을 갖는 코일 스프링이다.
상기 스토퍼(60)는 상기 포핏 볼(56)과 상기 시프트 레일(50)의 반경방향으로 이격되어 차체에 고정된 전자석(62)과, 상기 전자석(62)과 포핏 볼(56) 사이에 설치되어 상기 전자석(62)에 전원이 공급되면 자력에 의해 상기 전자석(62) 측으로 이동되는 스토퍼 로드(64)와, 상기 스토퍼 로드(64)와 전자석(62) 사이에 설치되어 상기 스토퍼 로드(64)가 상기 포핏 볼(56)을 포핏 그루브(52)에 압입시킬 수 있도록 압입력을 부여하는 스토퍼 스프링(66)으로 이루어진다.
상기에서, 전자석(62)은 전원을 공급받으면, 상기 스토퍼 로드(64)가 상기 포핏 볼(56)로부터 떨어질 수 있도록 상기 스토퍼 스프링(66)의 탄성력보다 더 큰 자력을 갖는다.
상기 스토퍼 로드(64)는 상기 포핏 스프링(54)에 삽입되도록 소정의 직경으로 형성되되, 상기 전자석(62) 측 단부가 상기 포핏 스프링(54)보다 더 크게 형성되고, 상기 스토퍼 스프링(66)의 일단이 고정된다.
상기 스토퍼 스프링(66)은 상기 전자석(62)에 전원이 차단된 상태에서, 상기 시프트 레일(50)이 외부로부터 힘을 받더라도 축방향으로 이동되지 않도록 상기 포핏 스프링(54)보다 더 큰 탄성력을 갖는다.
상기 스토퍼 해제수단(70)은 엔진의 회전속도와 차속을 감지하여 그에 따른 속도 전압신호(v1,v2)를 각각 출력하는 센서부(72)와, 상기 속도 전압신호(v1,v2)를 비교하여 그에 따른 비교신호(a1)를 출력하는 아날로그 비교기(74)와, 상기 아날로그 비교신호(a1)를 디지털 신호(d1)로 바꾸는 아날로그 디지털 변환기(76)와, 상기 디지털 신호(d1)를 저장하고 전 사이클에서 저장된 디지털 신호(d2)를 시프트 시키는 레지스터(78)와, 상기 레지스터(78)에서 시프트 된 디지털 신호(d2)와 상기 아날로그 디지털 변환기(76)에서 출력된 디지털 신호(d1)를 비교하여 그에 따른 스토퍼 해제신호(s1)를 출력하는 디지털 변환기(80)와, 상기 스토퍼 해제신호(s1)가 설정치 미만인 경우, 상기 스토퍼 해제신호(s1)가 상기 스토퍼(60)로 전달되는 것을 차단시키는 필터(82)로 이루어진다.
상기에서, 센서부(72)는 상기 엔진의 회전속도에 따른 회전 주파수(f1)를 생성하는 엔진 RPM센서(72a)와, 차속에 따른 회전 주파수(f2)를 생성하는 차속센서(72b)와, 상기 엔진의 회전속도에 따른 회전 주파수(f1)와 차속에 따른 회전 주파수(f2)를 각각 엔진속도 전압신호(v1)와 차속 전압신호(v2)로 바꾸는 F/V 변환기(72c,72d)로 구성된다.
상기 아날로그 비교기(74)는 상기 엔진속도 전압신호(v1)와 차속 전압신호(v2)를 각각 입력받아 상기 엔진속도 전압신호(v1)와 차속 전압신호(v2)의 크기차이에 따른 비교신호(a1)를 출력한다.
상기 디지털 비교기(80)는 상기 아날로그 디지털 변환기(76)에서 출력된 디지털 신호(d1)가 상기 레지스터(78)에서 시프트 된 디지털 신호(d2)보다 큰 경우에만, 상기 스토퍼 해제신호(s1)를 출력한다.
즉, 주행 중에 클러치 페달이 밟혀지면, 차속은 거의 변화지 않지만 엔진은 변속기와의 연결이 차단됨으로써 회전 속도차가 급격히 변화, 즉 아이들링 상태가되기 때문에 클러치 페달을 밟지 않았을 때보다 엔진의 회전속도와 차속의 차이가 더 커진다.
따라서, 클러치 페달이 밟혀진 경우, 상기 아날로그 디지털 변환기(76)에서 출력된 디지털 신호(d1)는 상기 레지스터(78)에서 시프트 된 디지털 신호(d2)보다 크고, 변속기에서 변속조작이 이루어질 수 있도록 상기 디지털 비교기(80)에서는 상기 스토퍼(60)로 스토퍼 해제신호(s1)를 출력한다.
그리고, 클러치 페달이 밟혀진 경우, 클러치 페달의 답력에 따라 엔진의 회전속도 변화가 증가하고 그에 따라 상기 스토퍼 해제신호(s1)도 크기가 증가하는 바, 상기 필터(82)는 상기 스토퍼 해제신호(s1) 중 클러치 페달이 완전히 밟혀진 경우와 대응되는 설정치 미만인 스토퍼 해제신호(s1)를 걸려냄으로써, 클러치 페달이 완전히 밟혀져 엔진과 변속기가 기계적으로 연결이 차단된 상태에서 변속조작이 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 상기 필터(82)를 통과한 스토퍼 해제신호(s1)는 마이컴(84)에 입력되고, 상기 마이컴(84)은 상기 스토퍼 해제신호(s1)가 입력되면 상기 전자석(62)이 자력을 갖도록 상기 스토퍼(60)를 제어함과 아울러, 타이머(86)를 이용하여 일정 시간이 지나면 상기 전자석(62)의 자력이 해제되도록 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
도 3a에 도시된 바와 같이 차량이 주행 중에는 스토퍼 로드(64)와 스토퍼 스프링(66)에 의해 포핏 볼(56)이 현재의 주행 변속단과 대응되는 포핏 그루브(52)에압입되어 시프트 레일(50)의 축방향 이동을 구속하여 운전자의 의도와 상관없이 변속이 해제되는 것을 방지하고 있는다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이 설정시간마다 엔진 RPM센서(72a)와 차속 센서(75b)는 각각 엔진의 회전속도와 차속에 따른 회전 주파수(f1,f2)를 생성하고, F/V 변환기(72c,72d)에서 상기 회전 주파수(f1,f2)를 각각 엔진속도 전압신호(v1)와 차속 전압신호(v2)로 바꾸며, 아날로그 비교기(74)에서 상기 엔진속도 전압신호(v1)와 차속 전압신호(v2)를 비교하여 그에 따른 비교신호(a1)를 출력하고, 아날로그 디지털 변환기(76)에서 상기 비교신호(a1)를 디지털 신호(d1)로 바꿔 레지스터(78)와 디지털 비교기(80)에 각각 입력시킨다.
이 때, 상기 레지스터(78)는 전 사이클에서 저장된 디지털 신호(d2)를 상기 디지털 비교기(80)로 시프트 시키고, 상기 디지털 비교기(80)는 상기 아날로그 디지털 변환기(76)로부터 입력받은 디지털 신호(d1)와 상기 레지스터(78)에서 시프트 된 디지털 신호(d2)를 비교하여, 상기 아날로그 디지털 변환기(76)로부터 입력된 디지털 신호(d1)가 상기 레지스터(78)에서 시프트 된 디지털 신호(d2)보다 크면 필터(82)로 스토퍼 해제신호(s1)를 출력한다.
상기 필터(82)는 상기 디지털 비교기(80)로부터 전달받은 스토퍼 해제신호(s1)가 설정치 미만인 경우 걸려내고, 상기 디지털 비교기(80)로부터 전달받은 스토퍼 해제신호(s1)가 설정치 이상이면 상기 스토퍼(60)로 전달한다.
상기 스토퍼(60)는 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 스토퍼 해제신호(s1)가 입력되면, 전자석(62)이 자력을 갖게 되기 때문에 상기 스토퍼 로드(64)가 상기 포핏 볼(56)로부터 이격되어 상기 포핏 볼(56)에 작용된 압입력이 해제되고, 상기 포핏 볼(56)은 상기 포핏 스프링(54)의 탄성력만 부여받으므로 상기 시프트 레일(50)이 변속조작에 따라 상기 포핏 볼(56)과 마찰되면서 축방향으로 이동 가능하게 된다.
한편, 변속 진행 중에 상기 엔진 RPM센서(72a)와 차속 센서(72b)가 각각 엔진의 회전속도에 따른 회전 주파수(f1')와 차속에 따른 회전 주파수(f2')를 생성하더라도, 아날로그 디지털 변환기(76)에서 출력된 디지털 신호(d1')가 상기 레지스터(78)에서 시프트되는 디지털 신호(d1)보다 크지 않기 때문에 상기 디지털 비교기(80)에서 스토퍼 해제신호(s1)가 생성되지 않는다.
또한, 변속완료 후 상기 엔진 RPM센서(72a)와 차속 센서(72b)가 각각 엔진의 회전속도에 따른 회전 주파수(f1)와 차속에 따른 회전 주파수(f2)를 생성하더라도, 아날로그 디지털 변환기(76)에서 출력된 디지털 신호(d1'')가 상기 레지스터(78)에서 시프트되는 디지털 신호(d1)보다 작기 때문에 상기 디지털 비교기(80)에서 스토퍼 해제신호(s1)가 생성되지 않는다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 수동변속기의 포핏 어셈블리는 포핏 볼을 포핏 그루브에 압입시켜 시프트 레일의 축방향 이동을 구속함으로써 변속조작을 구속하는 스토퍼와, 클러치 페달이 완전히 밟혀진 경우에만 상기 스토퍼를 해제하는 스토퍼 해제수단을 포함하여 구성되기 때문에 주행 중에 운전자의 의도와 상관없이 변속이 해제되는 것을 방지할 수 있고, 변속시 포핏 볼과 시프트 레일의 마찰력에 의해 변속 절도감이 부여될 뿐만 아니라 클러치 페달이 덜 밟혀진 상태에서 변속조작이 이루어져 변속충격이 발생되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 변속시 선택적으로 축방향으로 이동되는 시프트 레일의 외주면에 축방향으로 중립 및 변속단과 각각 대응되게 형성된 복수개의 포핏 그루브와; 상기 포핏 그루브와 상기 시프트 레일의 반경방향으로 이격되어 설치된 포핏 스프링과; 상기 포핏 스프링과 시프트 레일 사이에 설치되어 상기 시프트 레일의 축방향 이동시 상기 포핏 그루브를 따라 움직이면서 절도감을 부여하는 포핏 볼과; 상기 포핏 볼이 상기 포핏 그루브에 압입되도록 상기 포핏 볼에 소정의 압입력을 부여하여 상기 시프트 레일의 축방향 이동을 구속시키는 스토퍼와; 변속 조작시 클러치 페달이 완전히 밟혀진 경우, 상기 시프트 레일의 축방향 이동이 가능토록 상기 스토퍼의 작용을 해제시키는 스토퍼 해제수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 포핏 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 포핏 볼과 상기 시프트 레일의 반경방향으로 이격되어 차체에 고정된 전자석과; 상기 전자석과 포핏 볼 사이에 설치되어 상기 전자석에 전원이 공급되면, 자력에 의해 상기 전자석 측으로 이동되는 스토퍼 로드와; 상기 스토퍼 로드와 전자석 사이에 설치되어 상기 스토퍼 로드가 상기 포핏 볼을 포핏 그루브에 압입시킬 수 있도록 압입력을 부여하는 스토퍼 스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수동변속기의 포핏 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 전자석에 전원이 공급되어 스토퍼 작용이 해제된 후, 일정 시간이 지나면 상기 전자석에 공급되는 전원을 차단되도록 타이머가 내장된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 포핏 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토퍼 해제수단은 엔진의 회전속도와 차속을 감지하여 그에 따른 속도신호를 각각 출력하는 센서부와; 상기 속도신호를 비교하여 그에 따른 비교신호를 출력하는 아날로그 비교기와; 상기 아날로그 비교신호를 디지털 신호로 바꾸는 아날로그 디지털 변환기와; 상기 디지털 신호를 저장하고, 전 사이클에서 저장된 디지털 신호를 시프트 시키는 레지스터와; 상기 레지스터에서 시프트 된 디지털 신호와 상기 아날로그 디지털 변환기에서 출력된 디지털 신호를 비교하여 그에 따른 스토퍼 해제신호를 출력하는 디지털 비교기와; 상기 스토퍼 해제신호가 설정치 미만인 경우, 상기 스토퍼 해제신호가 스토퍼로 전달되는 것을 차단시키는 필터로 구성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 포핏 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 디지털 비교기는 상기 아날로그 디지털 변환기에서 출력된 디지털 신호가 상기 레지스터에서 시프트 된 디지털 신호보다 큰 경우, 상기 스토퍼 해제신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 포핏 어셈블리.
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