KR20050101973A - 차량의 변속작동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 차량의 변속작동장치는 시프트모터의 회전축과 아이들 기어를 웜기어방식으로 치합시켜 상기 시프트모터의 설치위치를 변경시킴으로써, 구조가 간단해지고 제품의 크기를 최소화할 수 있는 이점이 있을 뿐만 아니라, 컨트롤 샤프트와 셀렉트모터의 회전축을 연동로드를 이용해 연결함으로써 셀렉팅 작동을 위한 별도의 아이들 기어가 사용되지 않으므로 부품이 감소되어 경량화의 효과가 있으며, 구조가 간단해지고 설치공간이 최소화되는 효과가 있다.

Description

차량의 변속작동장치{Shift Actuator of Transmission for Automobile}
본 발명은 차량의 변속기에 관한 것으로서, 특히 시프트모터의 설치 위치와 기어구조를 변경하고, 컨트롤 샤프트와 셀렉트 모터를 연동로드에 의해 연결시킴으로써, 구조가 간단하고 원가가 절감되는 차량의 변속작동장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 엔진의 동력을 적절한 구동력으로 변환시키기 위해 변속기가 설치되고, 상기 변속기는 작동방식에 따라 수동변속기, 자동변속기, 무단변속기 등으로 구분된다.
한편, 상기 수동변속기는 변속시 클러치를 매개로 엔진으로부터 변속기로 전달되는 동력을 차단시켜야하기 때문에, 이러한 불편함을 개선하기 위해 반자동변속기(SAT:Semi Automatic Transmission)가 개발되었다.
그러나, 상기 반자동변속기는 변속시 클러치의 자동적인 작동이 정밀하지 못해서 변속감을 저하시키므로, 자동변속 기어박스(ASG:Aumatic Shift Transmission)을 갖는 수동변속기가 개발되었다.
종래 기술에 따른 ASG차량이나, SAT차량에 주로 사용되는 변속시스템은 엔진의 동력을 단속하는 클러치와 기어비를 변경시킬 수 있는 변속기구가 구비된 수동 변속기와, 운전자가 상기 수동변속기를 작동시킬 수 있도록 레버 및 스위치가 설치된 조작부와, 엔진제어유닛의 신호와 상기 조작부의 신호에 따라 상기 수동변속기의 작동신호를 출력하는 변속제어유닛(TCU:Transmission Control Unit)와, 상기 변속제어유닛의 신호에 따라 상기 수동변속기의 변속 기구를 작동시키는 변속작동장치를 포함하여 구성된다.
상기 변속작동장치는 상기 수동변속기에 연결되어 셀렉팅 조작과 시프팅 조작을 각각 수행시키는 두 개의 변속작동장치로 구성된다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량의 변속작동장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A방향에서 본 측면도이다.
종래 기술에 따른 차량의 변속작동장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 변속제어유닛(미도시)의 셀렉팅 조작신호에 따라 회전되는 셀렉트 모터(10)와, 상기 셀렉트 모터(10)의 회전축(12)에 수직하게 연결된 셀렉트 아이들기어(14)와, 상기 셀렉트 아이들기어(14)의 타측에 수직하게 연결된 랙기어(16)와, 상기 랙기어(16)에서 돌출형성된 핀(18)이 삽입된 메인기어(20)와, 상기 메인기어(20)에 일측이 연결되고 타측이 변속기(미도시)측에 연결되어 변속조작력을 전달하는 컨트롤 샤프트(22)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 변속제어유닛의 시프팅 조작신호에 따라 회전되는 시프트 모터(30)와, 상기 시프트 모터(30)의 회전축(32)에 평행하게 연결되고 상기 메인기어(20)의 외주면에 형성된 기어와 맞물리는 시프트 아이들기어(34)가 더 포함된다.
한편, 상기 컨트롤샤프트(22)의 변속기측에는 상기 컨트롤 샤프트(22)에 수직하게 복수개의 시프트 레일(24)이 배치된다.
그리고, 상기 컨트롤 샤프트(22)에는 컨트롤 핑거(26)가 형성되고, 상기 복수개의 시프트레일(24)에는 시프트러그(28)가 각각 형성된다.
상기 복수개의 시프트러그(28)는 1/2단, 3/4단, 5/후진단 시프트 러그로 이루어져, 셀렉팅 작동시 상기 컨트롤 핑거(26)에 의해 선택된다.
상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 차량의 변속작동장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 변속제어유닛(미도시)으로부터 셀렉팅 조작신호가 입력되면, 상기 셀렉트 모터(10)가 회전된다.
상기 셀렉트 모터(10)가 회전되면, 상기 셀렉트 모터(10)의 회전축(12)에 연결된 셀렉트 아이들기어(14)가 회전되고, 상기 셀렉트 아이들기어(14)와 맞물려 있는 상기 랙기어(16)가 직선이동하게 된다.
따라서, 상기 랙기어(16)가 직선이동되면, 상기 랙기어(16)와 상기 핀(18)으로 연결된 상기 메인기어(20)가 함께 직선이동되고, 상기 메인기어(20)에 결합된 상기 컨트롤 샤프트(22)가 축방향으로 이동하게 된다.
상기 컨트롤 샤프트(22)가 이동되면, 상기 컨트롤 핑거(26)가 상기 복수개의 시프트러그(28) 중에서 어느 하나를 선택하게 됨으로써, 셀렉팅 작동이 이루어진다.
이후, 상기 변속제어유닛(미도시)로부터 시프팅 조작신호가 입력되면, 상기 시프트 모터(30)가 회전된다.
상기 시프트 모터(30)가 회전되면, 상기 시프트 모터(30)의 회전축(32)에 연결된 시프트 아이들기어(34)가 회전된다.
따라서, 상기 시프트 아이들기어(34)와 맞물려 있는 상기 메인기어(20)가 회전되면서 상기 컨트롤 샤프트(22)도 함께 회전되게 된다.
상기 컨트롤 샤프트(22)가 회전되면, 상기 컨트롤 핑거(26)에 의해 선택된 시프트러그(28)를 이동시키게 되어, 상기 시프트레일(24)이 이동됨으로써, 시프팅 작동이 이루어진다.
그러나, 종래 기술에 따른 차량의 변속작동장치는 상기 셀렉트 모터(10)의 회전운동을 직선운동으로 변화시켜 상기 컨트롤 샤프트(22)가 셀렉팅 작동을 수행할 수 있도록 상기 셀렉트 모터(10)와 메인기어(20) 사이에 별도의 상기 셀렉트 아이들기어(14)와 랙기어(16)가 연결됨으로써, 구조가 복잡하고 설치공간을 많이 차지하는 문제점이 있다.
또한, 상기 시프트 모터(30)와 메인기어(20) 사이에 상기 시프트 아이들기어(34)가 배치되고, 상기 시프트 모터(30)의 회전축(32)과 상기 시프트 아이들기어(34)가 평행하게 맞물리도록 설치됨으로써, 설치공간을 많이 차지하게 되어 변속작동장치의 전장이 길어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 시프트모터와 셀렉트 모터의 설치 위치 및 기어구조를 변경하여 부품수가 감소되고 구조가 간단해도록 함으로써 설치공간을 최소화시킬 수 있는 차량의 변속작동장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량의 변속작동장치는 메인기어가 결합된 컨트롤샤프트와, 상기 컨트롤샤프트에 평행하게 배치되고 상기 메인기어에 치합되어 상기 컨트롤샤프트를 회전시키는 아이들기어와, 상기 컨트롤샤프트에 수직하게 배치되고 상기 아이들기어와 회전축이 웜기어방식으로 결합되는 시프트 모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 차량의 변속작동장치의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 차량의 변속작동장치이 개략적으로 도시된 평면도이며, 도 5는 도 3의 B방향에서 본 측면도, 도 6은 도 3의 C-C선 방향의 단면도이다.
본 발명에 따른 차량의 변속작동장치는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 메인기어(60)가 결합된 컨트롤샤프트(62)와, 상기 컨트롤샤프트(62)에 평행하게 배치되고 상기 메인기어(60)에 치합되어 상기 컨트롤샤프트(62)를 회전시키는 아이들기어(74)와, 상기 컨트롤샤프트(62)에 수직하게 배치되고 상기 아이들기어(74)와 회전축(72)이 웜기어방식으로 결합되는 시프트 모터(70)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 컨트롤 샤프트(62)에 연결된 연동로드(84)와, 상기 연동로드(84)와 회전축(82)이 나사결합되어 상기 연동로드(84)를 일정 리드만큼 축방향으로 이동시키는 셀렉트 모터(80)가 더 포함된다.
상기 컨트롤 샤프트(62)는 일측이 상기 메인기어(60)를 관통하여 상기 메인기어(60)와 일체로 결합되되 일정 길이만큼 연장되어 형성되고, 타측은 컨트롤 핑거(66)가 형성되어 변속기(미도시)측에 삽입되며, 시프팅 조작을 수행하는 복수개의 시프트 레일(64)과 수직하게 배치된다.
상기 복수개의 시프트 레일(64)에는 시프트러그(68)가 각각 형성되고, 상기 시프트 러그(68)는 1/2단, 3/4단, 5/후진단 시프트 러그로 이루어져, 상기 컨트롤 핑거(66)에 의해 선택된다.
그리고, 상기 시프트모터(70)의 회전축(72)와 아이들기어(74)는 수직하게 배치되며, 상기 아이들기어(74)는 상기 시프트모터(70)의 회전축(72)과 치합되는 부분(74a)과 상기 메인기어가 치합되는 부분(74b)으로 이루어지며, 상기 시프트모터(70)에서 전달되는 회전력을 감속시킬 수 있도록 기어비가 다르게 형성된다.
한편, 상기 연동로드(84)는 도 6에 도시된 바와 같이, 양단에 각각 제 1,2홀(86)(88)이 형성되어, 상기 제 1홀(86)에는 상기 컨트롤샤프트(62)가 삽입되고, 상기 제 2홀(88)에는 상기 회전축(82)이 삽입된다.
상기 제 2홀(88)의 내측에는 상기 회전축(82)과 나사결합되도록 암나사산이 형성된다.
상기 셀렉트 모터(80)의 회전축(82)은 상기 컨트롤 샤프트(62)에 평행하게 위치되고, 상기 연동로드(84)는 상기 회전축(82)과 상기 컨트롤 샤프트(62)에 수직하게 연결된다.
한편, 상기 컨트롤 샤프트(62)와 연동로드(84) 사이에는 셀렉팅 조작시 상기 컨트롤 샤프트(62)가 상기 연동로드(84)에 구속되게 하고, 시프팅 조작시에는 상기 컨트롤 샤프트(62)의 회전이 자유롭도록 하는 연결수단이 구비된다.
상기 연결수단은 상기 연동로드(84)에 삽입되는 상기 컨트롤 샤프트(62)의 외측에 형성된 홈(90)과, 상기 연동로드(84)가 상기 컨트롤 샤프트(62)에 고정되어 함께 연동될 수 있도록 상기 연동로드(84)에 고정되어 상기 홈(90)에 삽입되는 핀(92)으로 구성된다.
상기 홈(90)은 상기 컨트롤 샤프트(62)가 상기 시프트 러그(68)를 선택한 후 시프팅 조작시 회전될 수 있도록 원주방향을 따라 형성된다.
상기 연동로드(84)에는 상기 핀(92)이 삽입되어 고정될 수 있도록 삽입홈(94)이 형성된다.
그리고, 상기 셀렉트 모터(80)와 시프트 모터(70)는 변속기의 작동신호를 출력하는 변속제어유닛(미도시)의 신호에 따라 회전될 수 있도록 상기 변속제어유닛(미도시)에 연결된다.
또한, 상기 셀렉트 모터(80)는 상기 연동로드(84)를 전후방향으로 이동시킬 수 있도록 정/역방향으로 회전이 모두 가능한 DC모터가 사용되며, 상기 시프트 모터(70)도 역시 상기 컨트롤 샤프트(62)를 정/역방향으로 회전이 모두 가능하도록 DC모터가 사용된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 변속제어유닛(미도시)으로부터 셀렉팅 조작신호가 입력되면, 상기 셀렉트 모터(80)가 일정속도로 회전된다.
이때, 상기 셀렉트 모터(80)의 회전축(82)에 나사결합된 상기 연동로드(84)는 상기 회전축(82)에 형성된 나선의 피치에 따라 일정 리드(LEAD)만큼 직선이동된다.
상기 연동로드(84)가 직선이동되면, 상기 연동로드(84)에 고정된 상기 컨트롤 샤프트(62)도 함께 연동되어 일정거리만큼 이동된다.
상기 컨트롤 샤프트(62)가 이동되면, 상기 컨트롤 핑거(66)가 상기 시프트러그(68)를 선택함으로써 셀렉팅 동작이 수행된다.
이후, 상기 변속제어유닛(미도시)로부터 시프팅 조작신호가 입력되면, 상기 시프트모터(70)가 회전된다.
상기 시프트모터(70)가 회전되면, 상기 시프트모터(70)의 회전축(72)과 웜기어방식으로 치합된 상기 아이들기어(74)가 회전된다.
따라서, 상기 시프트모터(70)의 회전축(72)으로부터 상기 아이들기어(74)가 회전력을 전달받음으로써 회전방향이 변경되고, 상기 아이들기어(74)는 상기 메인기어(60)를 회전시키게 된다.
상기 메인기어(60)가 회전되면서 상기 메인기어(60)에 결합된 상기 컨트롤 샤프트(62)도 함께 회전되게 된다.
상기 컨트롤 샤프트(62)가 회전되면, 상기 컨트롤 핑거(66)는 셀렉팅 작동시 상기 컨트롤 핑거(66)에 의해 선택된 상기 시프트러그(68)를 이동시키게 된다.
상기 시프트러그(68)와 함께 상기 시프트레일(64)이 이동됨으로써, 시프팅 작동이 이루어지게 된다.
한편, 상기와 같이 구성된 차량의 변속작동장치는 클러치작용과 변속작용을 모두 자동화하는 신개념의 자동화 수동변속기인 DCT(Double Clutch Transmisson)시스템에도 적용될 수 있다.
상기 DCT는 클러치디스크와 클러치 액추에이터, 입력축이 추가되는 구조이기 때문에, 구조가 복잡하고 크기가 커짐에 따라 설치공간을 많이 차지하게 되나 상기와 같이 구성된 차량의 변속작동장치가 적용됨으로써, 제품의 크기를 줄일 수 있으면서 성능을 만족시킬 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량의 변속작동장치는 시프트모터의 회전축과 아이들 기어를 웜기어방식으로 치합시켜 상기 시프트모터의 설치위치를 변경시킴으로써, 구조가 간단해지고 제품의 크기를 최소화할 수 있는 이점이 있을 뿐만 아니라, 컨트롤 샤프트와 셀렉트모터의 회전축을 연동로드를 이용해 연결함으로써 셀렉팅 작동을 위한 별도의 아이들 기어가 사용되지 않으므로 부품이 감소되어 경량화의 효과가 있으며, 구조가 간단해지고 설치공간이 최소화되는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량의 변속작동장치의 사시도,
도 2는 도 1의 A방향에서 본 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 차량의 변속작동장치의 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 차량의 변속작동장치이 개략적으로 도시된 평면도,
도 5는 도 3의 B방향에서 본 측면도,
도 6은 도 3의 C-C선 방향의 단면도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
60: 메인기어 62: 컨트롤샤프트
64: 시프트레일 66: 컨트롤핑거
68: 시프트러그 70: 시프트모터
72: 시프트모터의 회전축 74: 아이들기어
80: 셀렉트모터 82: 셀렉트모터의 회전축
84: 연동로드 86: 제 1홀
88: 제 2홀 90: 홈
92: 핀

Claims (8)

  1. 메인기어가 결합된 컨트롤샤프트와;
    상기 컨트롤샤프트에 평행하게 배치되고 상기 메인기어에 치합되어, 상기 컨트롤샤프트를 회전시키는 아이들기어와;
    상기 컨트롤샤프트에 수직하게 배치되고 상기 아이들기어와 회전축이 웜기어방식으로 결합되는 시프트 모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 변속작동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아이들기어는 상기 시프트모터의 회전축과 치합되는 부분과 상기 메인기어와 치합되는 부분의 기어비가 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 변속작동장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 차량의 변속작동장치는 상기 컨트롤샤프트에 연결된 연동로드와, 상기 연동로드와 회전축이 나사결합되어 상기 연동로드를 일정 리드만큼 축방향으로 이동시키는 셀렉트 모터가 더 포함된 것을 특징으로 하는 차량의 변속작동장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 연동로드는 일측에 상기 컨트롤샤프트가 삽입되도록 제 1홀이 형성되고, 타측에는 상기 셀렉트 모터의 회전축이 삽입되어 나사결합되도록 내측에 암나사산이 형성된 제 2홀이 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 변속작동장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 컨트롤 샤프트와 연동로드사이에는 셀렉팅 조작시 상기 컨트롤 샤프트가 상기 연동로드에 구속되고, 시프팅 조작시에는 상기 컨트롤샤프트의 회전이 자유롭도록 하는 연결수단이 구비된 것을 특징으로 하는 차량의 변속작동장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 연결수단은 상기 컨트롤 샤프트와 연동로드 중 어느 하나에 원주방향을 따라 형성된 홈과, 다른 하나에 고정되어 상기 홈에 삽입되는 핀으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 변속작동장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 셀렉트 모터의 회전축은 상기 컨트롤 샤프트에 평행하게 위치된 것을 특징으로 하는 차량의 변속작동장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 셀렉트 모터와 시프트 모터는 정/역방향의 회전이 가능한 DC모터인 것을 특징으로 하는 차량의 변속작동장치.
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