KR20090088294A - 자동 변속기의 기어 변경 제어 시스템 - Google Patents

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미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

자동 변속기의 기어 변경 제어 시스템은: 실렉트 방향으로 실렉트 축선을 향하여 배치된 샤프트부와 암부를 포함하는 시프트 부재와; 기어의 시프트 조작을 행하는 시프트 포크부와; 상기 시프트 포크부에 결합되며, 시프트 방향으로 시프트 축선을 향하여 마련되는 복수의 시프트 레일 부재와; 상기 시프트 레일 부재로부터 돌출하고 주상부를 포함하는 시프트 러그 부재를 포함한다.
상기 암부는 실렉트 축선 주위로 요동하여 주상부 일방의 측방으로부터 시프트 방향으로 가압력을 가하여 시프트 포크부가 시프트 진입 조작을 수행하도록 하고, 상기 주상부의 타방의 측방으로부터 시프트 방향으로 가압력을 가하여 시프트 포크부가 시프트 빼기 조작을 수행하도록 한다.

Description

자동 변속기의 기어 변경 제어 시스템{GEAR CHANGE CONTROL SYSTEM OF AUTOMATIC TRANSMISSION}
본 발명은, 차량의 구동력 전달계에 마련된 자동 변속기의 기어 변경 제어 시스템에 관한 것이다.
차량의 구동력 전달계에 마련된 변속기로서, 토크 컨버터를 사용하지 않는 기계식의 자동 변속기가 알려져 있다.
이 기계식의 자동 변속기는, 수동 변속 장치에서의 기어 변경 제어(실렉트 및 기어 시프트 실행) 및 클러치의 단접(斷接)을 액추에이터에 의해 작동시킴으로써, 토크 컨버터를 불필요하게 하고 있다. 예를 들면 도 8의 (A), (B)에 도시하는 바와 같이, 자동 변속기의 기어 변경 제어 시스템은 시프트 방향(sf) 및 실렉트 방향(se)으로 이동 가능한 시프트 샤프트(100)와, 실렉트 방향(se)으로 복수개 배열된 시프트 레일(110)의 각각의 일부에 바깥쪽으로 돌출하여 형성된 시프트 러그(120)와, 각 시프트 레일(110)의 다른 일부에 각각 일체 결합된 시프트 포크(131, 132, 133)를 구비한다.
또한, 시프트 샤프트(100)에는 그 반경 방향으로 돌출한 컨트롤 핑거(암부)(140)가 마련되고, 각 시프트 러그(120)에는 시프트 방향(sf)으로 간격을 두고 한 쌍의 폴부(121)가 형성되어 있다.
이와 같은 기계식의 자동 변속기에서는 액추에이터(도시 생략)에 의해 시프트 샤프트(100)를 이동시킨 다음, 컨트롤 핑거(140)에 의해 시프트 레일(110) 중 하나의 한 쌍의 폴부(121)를 시프트 방향(sf)의 일방 또는 타방으로 선택적으로 이동시켜서, 시프트 레일(110)과 연동하는 시프트 포크(131)는 시프트 포크(131)와 대향하는 기어를 시프트하게 된다.
그런데, 이와 같은 자동 변속기와 구동원인 엔진 사이에 클러치를 2개 조립한 듀얼 클러치 자동 변속기가 개발되어 있다. 이 자동 변속기는 제 1, 제 2의 주축(主軸)을 구비하고, 일방과 타방의 각 주축은 각 클러치로부터의 회전력을 대향하는 각 중간축(countershaft)에 변속하여 전달하고, 각 중간축으로부터의 변속 회전이 변속기 출력 기어측에 전달되고 있다. 이와 같은 듀얼 클러치 자동 변속기에서는, 기어 시프트를 행함에 있어서, 일방의 클러치에 제 1의 주축을 통하여 하나의 변속단이 접속되어 있는 상태로부터, 타방의 클러치에 제 2의 주축을 통하여 목표 변속단에 접속되는 상태로 전환이 행하여지는데, 그 때, 목표 변속단측의 클러치를 계합하면서 일방의 클러치의 접속을 해제함으로써 변속시에 중립 상태(neutral state)가 없어지고, 기어 변경 동안 동력 전달의 방해 없이 스무스한 기어 변경이 가능해진다.
이와 같은 변속기에 채용되는 기어 변경 제어 시스템은, 예를 들면, 도 9의 (A)에 도시하는 바와 같이, 현(現)변속단이 4속 기어인 상태로부터 그 현변속단의 상태를 유지한 상태인채로, 목표 변속단, 예를 들면 1속 기어(first gear)로 변속이 이루어졌다고 한다. 그 직후, 도 9의 (B)에 도시하는 바와 같이, 목표 변속단측 클러치로의 전환이 진행되는 사이에, 이전 변속단(여기서는 4속 기어)으로 행해진 기어 시프트의 빼기를 행한다. 2점쇄선으로 도시하는 궤적을 참조로 하면서 설명하면, 이전 변속 위치로부터의 기어 시프트 빼기(gear shift withdrawal)에서는, 우선, 목표 변속단(1속 기어)의 위치로부터 실렉트 방향으로 벗어나는 스텝1과, 중립 라인(N)으로 되돌아오는 시프트 스텝2와, 변속단(4속 기어)으로 향하는 실렉트 스텝3과, 변속단(4속 기어)으로 향하는 시프트 스텝4와, 변속단(4속 기어)으로 들어가는 실렉트 스텝5와, 변속단(4속 기어)의 중립(2점쇄선으로 도시한다)으로의 기어 시프트 빼기 스텝6을 신속하게 행할 필요가 있다.
또한, 일본 특개2001-304411호 공보에는, 각 시프트 러그에 마련된 한 쌍의 폴부의 간격을 시프트 방향으로 넓혀서 배설함으로써, 시프트한 상태의 시프트 러그의 한 쌍의 폴부의 사이로부터 실렉트 방향으로 이동시키는 것만으로, 중립 상태에 있는 목표 변속단의 시프트 러그의 한 쌍의 폴부의 사이로 들어갈 수 있도록 하여, 시프트 부재의 움직임을 간소화하는 것이 제안되어 있다.
이와 같이, 듀얼 클러치식의 자동 변속기에서는, 변속시에 목표 변속단으로의 기어 시프트 및 현변속단의 기어 시프트 빼기가 이 순서로 행하여질 필요가 있기 때문에, 컨트롤 핑거(140)의 움직임이 복잡하게 되고, 그 결과 변속 시간이 길어지는 요인이 되어, 개선이 요망되고 있다.
또한, 일본 특개2001-304411호 공보의 기술에서는, 시프트 부재의 암부(컨트롤 핑거)를 직접 실렉트 방향으로 이동시킨 때에 한 쌍의 폴부의 사이로 들어가도록 하기 위해, 한 쌍의 폴부의 간격을 비교적 크게 넓혀서 배치하여야 한다. 이 경우, 도 7에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 폴부(121)의 간격(L1)이 커지면 시프트 부재의 암부(140)가 시프트 방향으로 크게 기울어진 상태에서 폴부(121)를 누르게 된다. 이 경우의 컨트롤 샤프트(100)의 회전 토크(T)에 의한 폴부(121)에 작용하는 힘을 접선력(F), 시프트 부재의 암부(140)와 폴부(121)의 접촉점(a)으로부터 컨트롤 샤프트(100)의 축심(C)까지의 거리를 거리(L2), 접촉점(a)와 축심(C)을 잇는 선의 시프트 방향으로의 경사각을 각도(α)라고 하면, 접선력(F)의 시프트 방향의 분력, 즉 폴부(121)를 시프트 방향으로 이동시키는 힘인 분력(P1)은 이하의 식(1)에 의해 구하여진다.
P1=F*COSα=(T/L2)*COSα … (1)
상기 식(1)에서는, 거리(L2)가 각도(α)에 관계없이 개략 일정하다고 하면, 각도(α)가 0 내지 90도의 범위 내에서 증가하면 분력(P1)이 저하된 것이 판명된 다. 또한, 각도(α)가 0 내지 90도의 범위 내에서 증가함에 수반하여 거리(L2)도 증가하고, 보다 분력(P1)이 저하되는 것이 판명된다. 따라서 일본 특개2001-304411호 공보와 같이 한 쌍의 폴부(121)의 간격(L1)을 크게 하면, 폴부(121)를 시프트 방향으로 누르는 힘(P1)이 저하되고, 폴부(121)와 연동하는 시프트 러그를 효율적으로 시프트 방향으로 이동시키는 것이 곤란하게 되어 버린다.
본 발명은 이상과 같은 과제에 의거하여 이루어진 것으로, 목적으로 하는 바는, 변속시의 시프트 부재와 일체의 암부의 시프트 작동 공정을 간소화하여 기어 변경 제어성을 향상할 수 있고, 게다가, 암부의 시프트 방향의 가압력을 비교적 크게 유지할 수 있고, 기어 변경 제어 시간을 단축할 수 있는 자동 변속기의 기어 변경 제어 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따르면,
실렉트 방향으로 실렉트 축선을 향하여 배치된 샤프트부와 상기 샤프트부로부터 그 반경 방향으로 돌출한 암부를 포함하는 시프트 부재와;
변속 기어부 내의 기어의 시프트 조작을 행하는 시프트 포크부와;
상기 시프트 포크부에 결합되며, 시프트 방향으로 시프트 축선을 향하여 마련되는 복수의 시프트 레일 부재와;
상기 시프트 레일 부재로부터 돌출하고 상기 암부와 대향 가능한 시프트 러그 부재를 포함하는 자동 변속기의 기어 변경 제어 시스템이 제공되는데,
상기 시프트 부재의 암부는 실렉트 및 기어 시프트 이동을 하여 실렉트한 시 프트 러그 부재를 가압하고, 그 결과 상기 시프트 러그 부재와 연동되어 가압되는 상기 시프트 포크부에 의해 목표 변속단으로의 기어 시프트가 달성되며,
상기 시프트 러그 부재는 주상부를 포함하고,
상기 암부는 실렉트 축선 방향으로 실렉트 이동하여 상기 시프트 러그 부재를 실렉트하고, 뒤이어 실렉트 축선 주위로 요동하여
실렉트한 시프트 러그 부재의 주상부 일방의 측방으로부터 시프트 방향으로 가압력을 가하여 상기 시프트 러그 부재와 연동하는 시프트 레일 부재의 시프트 포크부가 시프트 진입 조작을 수행하도록 하고,
상기 주상부의 타방의 측방으로부터 시프트 방향으로 가압력을 가하여 상기 시프트 러그 부재와 연동하는 시프트 레일 부재의 시프트 포크부가 시프트 빼기 조작을 수행하도록 한다.
상기 시프트 러그 부재의 주상부는 시프트 방향으로 서로 상반하는 한 쌍의 측면부를 갖는다. 상기 시프트 러그 부재의 주상부 일방의 측면부로부터 상기 시프트 부재의 암부에 의해 가압력이 가하여지면, 상기 시프트 러그 부재와 연동하는 시프트 레일 부재의 시프트 포크부는 시프트 진입 조작을 수행한다. 타방의 측면부로부터 가압력이 가하여지면 기어 시프트 빼기 조작을 수행하게 된다.
상기 시프트 러그 부재의 주상부는 상기 시프트 레일 부재로부터 시프트 방향에 대해 개략 수직으로 돌출한다. 상기 시프트 러그 부재의 주상부는, 상기 시프트 레일 부재의 시프트 포크부가 중립 상태인 때에, 상기 시프트 러그 부재의 주상부의 돌출 방향 중심 축선과 상기 암부의 회전축인 실렉트 축선이 교차하도록 마련 된다.
상기 자동 변속기는 제 1의 그룹과 제 2의 그룹으로 분할되는 복수의 변속 기어단, 및 상기 제 1 및 제 2의 그룹과 각각 관련된 제 1 및 제 2의 주축을 포함한다. 상기 제 1 및 제 2의 주축은 듀얼 클러치를 통해 엔진 구동력 전달축에 연결된다.
제 1의 그룹의 각 변속 기어단을 시프트하는 암부가 상기 샤프트부의 제 1의 위치에 형성되고, 제 2의 그룹의 각 변속 기어단을 시프트하는 암부가 상기 샤프트부의 제 2의 위치에 형성된다. 상기 제 1의 위치와 상기 제 2의 위치는 실렉트 방향으로 소정 간격 떨어져서 마련된다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따르면,
실렉트 방향으로 연장하며, 상기 샤프트의 방사 방향으로 돌출하며 상기 샤프트의 축에 대해 회전 가능한 샤프트; 및
시프트 러크가 돌출하는 시프트 방향으로 연장하는 레일을 포함하며,
상기 시프트 러그는 상기 시프트 방향에서 서로 대향하는 제 1 및 제 2의 면을 구비하고,
상기 암이 회전하여 상기 제 1 및 제 2의 면 중 하나를 가압하면, 시프트 진입 동작 또는 시프트 빼기 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 기어 변경 컨트롤러가 제공된다.
좌우 한 쌍의 폴부를 포함하는 시프트 러그의 홈으로 들어가는 암부를 시프 트 작동시키는 선행 기술에 비해, 본 발명의 일 양상에 따르면, 청구항 제 1항의 발명은, 실렉트 축선 주위로 회전하여 퇴피 위치에 달한 다음 실렉트 축선 방향으로 실렉트 이동 가능한 암부와 주상부가 형성된 시프트 러그의 조립 자유도가 커지고, 또한 시프트 러그의 형상이 간소하게 되어 비용 저감이 가능하다는 효과가 있다. 또한, 실렉트 축선 주위로 회전하는 암부를 시프트 러그의 주상부 양측방으로부터 선택적으로 맞닿게 하여 가압력을 작용시킴으로써, 주상(柱狀) 시프트 러그 1개로 「기어 시프트 진입 조작(변속단 맞물림(gear engaging))」과 「기어 시프트 빼기 조작(변속단 해제)」을 할 수 있고, 시프트 러그의 돌설부를 극력 적게 하고 형상을 간소화할 수 있다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 암부가 맞닿는 시프트 러그의 주상부 측방을 면 형상으로 하였기 때문에, 암부로부터의 가압력을 면에서 확실하게 받을 수 있고, 주상 시프트 러그 1개로 「기어 시프트 진입 조작(변속단 맞물림)」과 「기어 시프트 빼기 조작(변속단 해제)」을 보다 확실하게 할 수 있다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 핑거(암부)의 회전 중심선(실렉트 축선상(軸線上))을 시프트 러그 부재의 주상부의 돌출 방향 중심 축선상에 배치시킴으로써, 기어 시프트 진입 조작(변속단 맞물림)할 때에, 핑거와 시프트 러그 부재의 주상부의 맞닿는 각도가 극소가 되어, 즉, 핑거와 시프트 러그 부재의 주상부의 측면과의 맞닿는 각도가 90도에 가까워져서, 핑거의 가압력이 효율적으로 기어 시프트 진입력이 되어 전해진다. 한편, 기어 시프트 빼기 조작(변속단 해제)할 때는, 핑거의 가압력이 분산되게 되지만, 기어 시프트 진입 조작(변속단 맞물림) 정도의 큰 힘은 불필요하기 때문에 문제 없다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 듀얼 클러치의 제 1, 제 2의 주축을 통하여 자동 변속기의 각 대향하는 중간축에 변속 기어를 통하여 회전력을 선택적으로 변속 전달한다는 자동 변속기의 기어 변경 제어 시스템으로서 적용할 수 있고, 이 경우, 특히, 변속 공정을 단축하여 변속 속도를 향상할 수 있기 때문에, 듀얼 클러치와 함께 작용하여 기어 변경 제어성을 보다 향상할 수 있다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 제 1의 위치의 암부가 제 1의 그룹의 각 변속 기어단을 시프트하고, 제 2의 위치의 암부가 제 2의 그룹의 각 변속 기어단을 시프트함에 의해, 각 암부가 제 1, 제 2의 그룹의 소정 간격에 걸쳐서 실렉트 이동하지 않도록 할 수 있고, 샤프트부의 실렉트 방향에서의 실렉트 이동량을 비교적 작게 할 수 있고, 실렉트 조작계의 조작성을 개선할 수 있다.
상술된 본 발명은, 여러 가지 방식으로 변경될 수 있을 것이다. 그러한 변경예는 본 발명의 취지와 범위 내에 있는 것이며,
이하, 본 발명의 실시 형태로서의 자동 변속기의 기어 변경 제어 시스템을 도 1 및 도 2에 따라 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 자동 변속기(1)는 듀얼 클러치식의 자동 변속기이고, 2개의 클러치(2, 3)와, 동축상에 배비된 2개의 주축(4, 5)과, 2개의 중간축(6, 7)을 구비하고 있다. 제 1의 주축(4)은 제 1의 클러치(2)를 통하여, 엔진(8)으로부터의 구동력을 전달하는 구동력 전달축(9)으로부터 동력이 전달되는 한편, 제 2의 주축(5)은 제 2의 클러치(3)를 통하여 구동력 전달축(9)으로부터 동력이 전달되고 있다. 또한, 2개의 클러치(2, 3)는 도시하지 않은 제어 회로(예를 들면 유압식, 전기식, 기계식의 제어 회로)에 의해 단접 제어된다.
제 1의 중간축(6) 및 제 2의 중간축(7)은, 제 1의 주축(4) 및 제 2의 주축(5)과 축선이 평행이 되도록 각각 이간하여 배치되어 있다. 또한, 중간축(6)의 출력 기어(g2) 및 중간축(7)의 출력 기어(g3)는 함께 자동 변속기(1)의 후단의 데프(10)의 감속 기어(g1)에 동력을 전달 가능하게 구성되어 있다.
제 1의 중간축(6)에는, 1속 피구동 기어(11), 2속 피구동 기어(12), 3속 피구동 기어(13) 및 6속 피구동 기어(14)가 회전 가능하게 지지되어 있다. 제 2의 중간축(7)에는, 4속 피구동 기어(15), 5속 피구동 기어(16) 및 리버스 피구동 기어(17)가 회전 가능하게 지지되어 있음과 함께, 파킹 기어(18)가 고정되어 있다.
또한, 제 1의 주축(4)에는, 제 1의 그룹의 기어단(段)인 1속 피구동 기어(11), 3속 피구동 기어(13), 5속 피구동 기어(16)가 회전 전달 가능하게 연결되어 있다. 제 2의 주축(5)에는, 제 2의 그룹의 기어단인 2속 피구동 기어(12), 4속 피구동 기어(15), 6속 피구동 기어(14), 리버스 기어(17)가 회전 전달 가능하게 연결되어 있다.
또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 변속기부(101)에는 4개의 시프트 포크(20 내지 23)가 구비되어 있다. 제 1의 시프트 포크(20) 및 제 2의 시프트 포크(21)는, 제 1의 중간축(6)의 축선에 따라 슬라이드 이동 가능하게 설치됨과 함께, 제 3의 시프트 포크(22) 및 제 4의 시프트 포크(23)는, 제 2의 중간축(7)의 축선에 따라 슬라이드 이동 가능하게 설치되어 있다.
이들의 시프트 포크(20 내지 23)를 슬라이드 이동시킴으로써, 제 1의 시프트 포크(20)에 의해 2속 피구동 기어(12) 및 6속 피구동 기어(14)를, 제 2의 시프트 포크(21)에 의해 1속 피구동 기어(11) 및 3속 피구동 기어(13)를, 각각 선택적으로 중간축(6)에 단접(시프트 작동) 가능하게 되어 있음과 함께, 제 3의 시프트 포크(22)에 의해 4속 피구동 기어(15) 및 리버스 기어(17)를, 제 4의 시프트 포크(23)에 의해 5속 피구동 기어(16)를, 각각 선택적으로 중간축(7)에 단접(시프트 조작) 가능하게 되어 있다.
이와 같이, 듀얼 클러치식 변속 장치의 변속기부(101)에서는, 제 1의 클러치(2)를 통하여 제 1의 그룹의 기어단인 1속 기어, 3속 기어 및 5속 기어로 선택적으로 전환 가능한 한편, 제 2의 클러치(3)를 통하여 제 2의 그룹의 기어단인 2속 기어, 4속 기어, 6속 기어 및 리버스 기어로 선택적으로 전환 가능하게 구성되어 있다.
이와 같은 자동 변속기(1)의 기어 변경 제어 시스템은, 도 2, 3에 도시하는 바와 같이, 실렉트 방향(se)으로 샤프트부(50)를 연장하고, 그 일부에 액추에이터를 구비하는 시프트 부재(55)와, 샤프트부(50)의 제 1의 위치(E1) 및 제 2의 위치(E2)로부터 반경 방향으로 돌출하는 암부(핑거)(51)와, 도 2, 3, 4의 (A), (B)에 도시하는 바와 같이, 샤프트부(50)와 직행하는 시프트 방향(sf)으로 축선을 향하여 배비되는 복수의 시프트 레일(30)과, 각 시프트 레일(30)에 결합됨과 함께 자동 변속기(1) 내의 변속 피구동 기어(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)의 시프트 조작을 행 하는 시프트 포크(20 내지 23)와, 복수의 시프트 레일(30)에 각각 결합되고, 암부(51)와 대향 가능하고 단일(單一)한 폴형상의 돌기부(주상부)(401)를 돌설한 시프트 러그(40)를 구비한다.
이 자동 변속기(1)의 기어 변경 제어 시스템은, 시프트 부재(55)의 제 1의 위치(E1) 및 제 2의 위치(E2)의 암부(51)가 액추에이터에 의해 실렉트 및 기어 시프트 이동함으로써 실렉트한 시프트 러그(40)와 연동하는 시프트 포크(20 내지 23)에 의해 목표의 변속 기어를 시프트 작동한다.
도 2, 3에 도시하는 바와 같이, 시프트 포크(20 내지 23)는 시프트 방향(sf)으로 이동 가능하게 배치된 4개의 시프트 레일(30)에 각각 고정되어 있고, 또한 시프트 레일(30)에는 각각 시프트 러그(40)가 마련되어 있다. 이 시프트 러그(40)에는, 도 4의 (B)에 도시하는 바와 같이, 시프트 레일(30)로부터 시프트 방향(sf)에 대해 개략 수직으로 돌출하는 돌기부(주상부)(401)가 형성된다.
도 4의 (A), (B)에 도시하는 바와 같이, 시프트 러그(40)의 돌기부(401)는 시프트 방향(sf)으로 상반(相反)하는 한 쌍의 측면부(f0)를 가지며, 일방의 측면부로부터 암부(51)로부터 가압력이 가하여지면, 시프트 레일 부재의 시프트 포크(20 내지 23)는 기어 시프트 진입 조작을 수행하고, 타방의 측면부로부터 가압력이 가하여지면 기어 시프트 빼기 조작을 수행하도록 구성되어 있다.
샤프트부(50)의 제 1의 위치(E1) 및 제 2의 위치(E2)의 암부(51)는 액추에이터에 의해 실렉트 방향(se)(도 4의 (A), (B)에서 지면(紙面) 수직 방향)으로 조작 축선(Lc)(도 4의 (A), (B)에서는 부호 c로 나타냈다)을 따라 일체적으로 활주함으 로써, 4개의 시프트 레일(30) 사이를 이동할 수 있고, 게다가, 조작 축선(Lc) 주위로 회전(rd)함으로써 시프트 방향(sf)으로 요동할 수 있다.
또한, 도 4의 (A)에 도시하는 바와 같이, 암부(51)는, 암부(51)가 회전 후에 대향하게 되는 돌기부(401)의 일방의 대향 측면(측벽), 즉, 실렉트된 돌기부(401)에 맞닿아 가압력(Ps)를 부여함으로써, 일방의 시프트 위치에 위치된 시프트 레일(30)을 시프트시키게 된다. 한편, 도 4의 (B)에 도시하는 바와 같이, 암부(51)는, 암부(51)가 회전 후에 대향하게 되는 돌기부(401)의 타방의 대향 측면(측벽)에 맞닿아 가압력(Ps)를 부여함으로써, 타방의 시프트 위치에 위치된 시프트 레일(30)을 시프트시키게 된다.
또한, 도 2, 3에 도시하는 바와 같이, 샤프트부(50)에는, 제 1의 측(도 1에서 하측)의 그룹의 각 변속 기어단(1, 2, 3, 6단)을 시프트하는 제 1의 위치(E1)의 암부(51)와, 제 2의 측(도 1에서 상측)의 그룹의 각 변속 기어단(4, 5, Rev)을 시프트하는 제 2의 위치(E2)의 암부(51)가 실렉트 방향(se)으로 소정 간격(e)만큼 떨어져서 마련된다. 이로써, 도 2에 도시하는 바와 같이, 실렉트 방향의 4개의 실렉트 위치(Se1 내지 Se4) 중, Se1, Se3을 제 1의 위치(E1)의 암부(51)가, Se2, Se4를 제 2의 위치(E2)의 암부(51)가 대향함으로써 신속한 실렉트 작동을 할 수 있다.
이와 같이, 제 1, 2 위치(E1, E2)의 암부(51, 51)는 소정 간격(e) 떨어져 있지만, 소정 간격(e)만큼의 이동을 배제할 수 있다. 즉, 제 1의 위치(E1)의 암부(51)가 제 1의 측(도 1에서 하측)의 각 변속 기어단을 시프트하고, 제 2의 위치(E2)의 암부(51)가 제 2의 측(도 1에서 상측)의 각 변속 기어단을 시프트함에 의 해, 각 암부(51)는, 실렉트를 위해, 다른 암부(51)에 의해 시프트될 기어의 그룹을 향하여 소정 간격(e)을 이동하지 않도록 될 수 있기 때문에, 샤프트부(50)의 실렉트 방향(se)에서의 실렉트 이동량을 비교적 작게 할 수 있고, 실렉트 조작계의 조작성을 개선할 수 있다.
또한, 암부(51)는 4개의 시프트 레일(30)에 대해 실렉트 방향(se)으로 이동할 때에, 각 시프트 러그(40)의 돌기부(401)와 간섭하지 않고서 이동 가능하다. 즉, 도 4의 (A), (B)에 도시하는 바와 같이, 각 시프트 러그(40)로부터 상방측으로 소정량(hr) 떨어진 퇴피 위치(예를 들면, 부호 b의 라인보다 상측)를 확보할 수 있는 퇴피 회전 영역(e1)에 유지된 다음 실렉트 방향(se)의 이동을 자유롭게 행할 수 있다.
그런데, 도 2, 3에 도시하는 바와 같이, 시프트 샤프트(50)는 시프트용 모터(701) 및 이에 연동하는 감속 기구(Gsf)에 의해 조작 축선(Lc) 주위로 시프트 방향으로 회전 구동되고, 게다가, 실렉트용 모터(702) 및 이에 연동하는 감속 기구(Gse)에 의해 조작 축선(Lc)의 방향으로 슬라이드 구동된다. 이들 시프트용 모터(701) 및 실렉트용 모터(702)는 액추에이터를 이루고, 이들의 액추에이터는 ECU(62)에 의해 도시하지 않은 시프트 레버의 조작 및 엔진(8)의 운전 상태 등에 의거하여 구동 제어되고, 예를 들면, 현변속단을 목표 변속단으로 전환할 때에 순차적으로 전환 제어된다.
ECU(62)는, 변속시에 클러치(2, 3)의 작동을 제어한다. 상세하게는, ECU(62)는 변속단을 전환할 때에, 일방의 클러치(2 또는 3)가 접속되어 있는 현변속단의 상태로부터, 이 변속단을 접속한 채로, 타방의 클러치(3 또는 2)를 접속하고 다음의 변속단에 접속한다. 그리고, 다음의 변속단의 회전수가 동기화된 시점에서, 전의 변속단의 분리를 행함으로써, 동력 전달의 방해 없는 기어 변경이 실현될 수 있다.
다음에, 도 5의 (A), (B)를 참조하여, 현단(現段)을 1속 기어(제 1의 클러치(2)측)로 하여, 이로부터 2속 기어(제 2의 클러치(3)측)로의 시프트 업 조작을 행하는 경우를 설명한다.
이 경우, 도 5의 (A)에 실선으로 도시하는 바와 같이, 현단이 미리 1속 기어로의 시프트가 행하여진 후에 있고, 액추에이터는 제 1, 2 위치(E1, E2)의 각 암부(51)를 함께 시프트 라인으로부터 떼어내 퇴피 위치(도 5의 (B)의 퇴피 회전 영역(e1) 참조)로 회전시킨 다음, 제 1의 위치(E1)의 암부(51)를 실렉트 및 회전시켜서, 6-2속 기어 시프트 라인상으로 이동한 다음 동 암(51)을 요동시켜, 중립 위치(N)의 시프트 러그(40)의 주상 돌기부(401)를 2속 기어로 시프트 작동한다.
이 후, 2속 기어의 회전 속도에서의 동기화가 완료되면 제 1의 클러치(2)를 끊고 제 2의 클러치(3)를 접합하여, 동력 전달의 방해가 없는 스무스한 기어 변경이 이루어진다. 또한, 본 실시예에서는, 듀얼 클러치이기 때문에, 다음의 기어 변경 제어, 이른바 3속 기어로의 시프트 업 조작을 내다보고, 제 1, 2 위치(E1, E2)의 각 암부(51)를 함께 시프트 라인으로부터 떼어내 퇴피 위치로 회전시킨 다음, 제 1의 위치(E1)의 암부(51)를 실렉트 및 회전시켜서, 1-3속 기어 시프트 라인으로 되돌리고, 그러면 암부(51)가 회전하고, 도 5의 (B)에 도시하는 바와 같이, 대향하 는 1-3속 기어 시프트 레일(30)의 주상 돌기부(401)를 1속 기어로부터 중립(N)으로 되돌림과 함께, 계속해서 3속 기어으로 시프트 작동하여, 3속 기어로의 시프트 업 조작의 준비를 행한다.
또한, 1속 기어를 중립 상태로 되돌릴 필요가 있을 때는, 제 1, 2 위치(E1, E2)의 각 암부(51)를 함께 시프트 라인으로부터 떼어내 퇴피 위치로 회전시킨 다음, 제 1의 위치(E1)의 암부(51)를 실렉트 및 회전시켜서, 1-3속 기어 시프트 라인으로 되돌리고, 그러면 암부(51)가 회전하고, 대향하는 1-3속 기어 시프트 레일(30)의 주상 돌기부(401)를 1속 기어로부터 중립으로의 되돌림 처리(도 5의 (B) 참조)가 이루어진다.
이와 같이, 1-3속 기어 시프트 라인에서의 시프트 러그(40)에서는, 제 1의 위치(E1)의 암부(51)가 1-3속 기어 시프트 라인으로 실렉트 이동하고, 시프트 러그(40)의 주상 돌기부(401)의 양측면중의 일방(f0)에 맞닿아서 가압력(F)를 가하는 요동 조작에 의해 1속 기어로의 시프트 조작이 이루어지고, 그 후, 제 1의 위치(E1)의 암부(51)가 6-2속 기어 시프트 라인으로 실렉트 이동하고, 2속 기어로의 시프트 조작이 이루어진 후, 재차, 1-3속 기어 시프트 라인으로 실렉트 이동하여 되돌아오고, 시프트 러그(40)의 양측면중의 타방(f0)에 맞닿아 가압력(F)를 가하여 기어 시프트 빼기 조작을 행한다. 이 경우, 도 5의 (B)에 도시하는 바와 같이, 시프트 러그(40)의 주상 돌기부(401)가 1개로 「기어 시프트 진입 조작(변속단 맞물림)」과 「기어 시프트 빼기 조작(변속단 해제)」를 할 수 있고, 시프트 러그(40)의 돌설량을 극력 적게 할 수 있고, 레이아웃 자유도가 크고, 비용 저감 효과가 있 다.
또한, 제 1의 위치(E1)의 암부(51)는 현변속단의 중립 위치로부터 목표 변속단측의 중립 위치로 실렉트 이동 후에 목표 변속단으로 시프트한다. 그 후의 기어 시프트 빼기 조작에서, 액추에이터는 제 1, 2 위치(E1, E2)의 각 암부(51)를 함께 시프트 라인으로부터 떼어내 퇴피 위치로 회전시킨 다음, 제 1의 위치(E1)의 암부(51)를 실렉트 및 회전시켜서, 이전의 변속단(1속 기어)을 중립으로 되돌리는 기어 시프트 빼기 조작이 완료되기 때문에, 기어 시프트 빼기 조작에 포함되는 공정 수가 저감하고, 기어 시프트 빼기 조작이 스무스하게 이루어지고, 변속 시간을 단축할 수 있다.
게다가, 6-2속 기어 시프트 라인으로 실렉트 이동시에서, 제 1의 위치(E1)의 암부(51)가 요동하여 시프트 러그(40)의 주상 돌기부(401)를 2속 기어로 시프트 작동할 때(도 5의 (A) 참조), 또는, 1-3속 기어 시프트 라인으로 기어 시프트 빼기에 뒤이어 3속 기어로 시프트 업 조작하는 경우 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 도 5의 (B)에 도시하는 바와 같이, 샤프트부(50)의 조작 축선(Lc)(도 5의 (B)에서는 부호 c로 나타냈다)과 중심선(N)이 교차하는 상태에 있는 주상 돌기부(401)에 대해 맞닿는 암부(51)의 요동 중심선의 각도(α2)가 비교적 작다. 이 때문에, 암부(51)가 돌기부(401)의 시프트 방향(sf)의 대향면(f0)에 가하는 가압력(Ps)을 비교적 크게 유지할 수 있다.
즉, 도 5의 (B)에 도시하는 바와 같이, 암부(51)가 돌기부(401)의 대향면(f0)에 가하는 힘을 접선력(F), 암부(51)와 주상 돌기부(401)의 접촉점(a)으로부 터 컨트롤 샤프트(100)의 축심(C)까지의 거리를 거리(L2), 접촉점(a)과 축심(C)을 잇는 선의 시프트 방향으로의 경사각을 각도(α2)라고 하면, 접선력(F)의 시프트 방향의 분력(P1)(도 5의 (A), (B)에서는 Ps로 기재한다)은 상술한 식(1)에 의해 구하여진다. 이 식(1)에서는, 각도(α)가 작을수록 분력(P1)(도 5의 (A), (B)에서는 Ps로 기재한다)이 접선력에 접근하고, 즉 증가한 것이 분명하고, 이 점에서 기어 시프트 진입 조작이 확실하게 이루어지고, 변속 시간을 단축할 수 있다.
또한, 도 5의 (B)에 2점쇄선으로 도시하는 바와 같이, 「기어 시프트 빼기 조작(변속단 해제)」일 때는, 한 쌍의 암부(51)의 타방의 가압력이 기어 시프트 진입력에 비하면 분산되게 되지만, 「기어 시프트 진입 조작(변속단 맞물림)」정도의 큰 힘은 불필요하기 때문에 스무스한 기어 시프트 빼기 조작을 유지할 수 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 듀얼 클러치의 제 1, 제 2의 주축(4, 5)를 통하여 자동 변속기의 각 대향하는 중간축(6, 7)에 변속 피구동 기어를 통하여 회전력을 선택적으로 변속 전달한다는 자동 변속기(1)의 기어 변경 제어 시스템로서 적용한 경우에는, 변속 공정을 단축하여 변속 속도를 향상할 수 있기 때문에, 듀얼 클러치와 함께 작용하여 기어 변경 제어성을 보다 향상시킬 수 있다.
다음에, 도 6의 (A), (B), 도 1을 참조하여, 현단을 5속 기어로 하고, 이로부터 6속 기어로의 시프트 업 조작을 행하는 경우를 설명한다.
이 경우, 현단이 5속 기어(도 6의 (A)의 실선 참조)이고, 액추에이터는 제 1, 2 위치(E1, E2)의 각 암부(51)를 함께 시프트 라인으로부터 떼어내 퇴피 위치로 회전시킨 다음, 제 1의 위치(E1)의 암부(51)를 실렉트 및 회전시켜서, 6-2 시프트 라인으로 이동하고, 6속 기어(목표 변속단)측의 시프트 러그(40)를 6속 기어로 시프트한다. 현단이 5속 기어의 기어 시프트 빼기 조작으로 들어갈 때는, 제 1, 2 위치(E1, E2)의 각 암부(51)를 함께 시프트 라인으로부터 떼어내고, 퇴피 위치(도 6의 (B)의 퇴피 회전 영역(e1) 참조)로 회전시킨 다음, 이전의 5속 기어(전 변속단)측의 5시프트 라인에서 제 2의 위치(E2)의 암부(51)를 회동시키고, 이전의 5속 기어(전 변속단)을 중립으로 되돌리도록 동 암부(51)를 시프트 방향으로 되돌림 조작하여, 기어 시프트 빼기 조작이 완료된다. 또한, 6속 기어의 동기화가 완료되면 제 1의 클러치(2)를 끊고 제 2의 클러치(3)를 접합하여, 동력의 손실이 없는 기어 변경이 이루어진다.
이 경우, 기어 시프트 빼기 조작에서, 제 1, 2 위치(E1, E2)의 각 암부(51)를 함께 시프트 라인으로부터 떼어내고, 그리고 나서 제 2의 위치(E2)의 암부(51)를 기어 시프트 빼기 방향으로 요동하여 중립 상태로 되돌리는 조작을 행하는 것뿐이고, 종래의 기어 변경 제어 시스템에 비하여, 기어 시프트 빼기 조작이 스무스하게 이루어지고, 변속 시간을 단축할 수 있다.
게다가, 도 6의 (B)에 도시하는 바와 같이, 주상 돌기부(401)의 중심선과 c점(실렉트 중심선의 위치)에서 맞닿는 암부(51)의 요동 중심선(1점쇄선으로 도시한다)의 각도(α2)가 비교적 작기 때문에, 암부(51)가 돌기부(401)의 시프트 방향(sf)의 대향면(f0)에 가하는 접선력(F)의 시프트 방향의 분력(도 6에서는 Ps)을 비교적 크게 유지할 수 있고, 시프트 조작이 확실하게 이루어지고, 변속 시간을 단축할 수 있다.
상술한 자동 변속기(1)는, 2개의 클러치(2, 3)와, 2개의 주축(4, 5)을 구비한 듀얼 클러치식이고, 제 1, 제 2의 주축(4, 5)을 통하여 자동 변속기의 각 대향하는 중간축(6, 7)에 변속 피구동 기어(11 내지 17)를 통하여 회전력을 선택적으로 변속 전달한다는 구성을 채택하고 있다. 이와 같은 자동 변속기(1)의 기어 변경 제어 시스템으로서 본 발명을 적용하였기 때문에, 특히, 변속 공정을 단축하여 변속 속도를 향상할 수 있는 기능과, 듀얼 클러치의 기능이 함께 작용하여 기어 변경 제어성을 보다 향상할 수 있다.
또한, 상술한 듀얼 클러치식의 자동 변속기가 아니고, 통상의 단일한 클러치를 이용한 자동 변속기의 기어 변경 제어 시스템으로서도 본 발명을 적용할 수 있고, 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예로서의 자동 변속기의 기어 변경 제어 시스템을 구비한 차량의 구동력 전달계의 개략 구성도.
도 2는 도 1의 기어 변경 제어 시스템의 평면으로 본 개략 구성도.
도 3은 도 1의 기어 변경 제어 시스템의 주요부 개략 사시도.
도 4는 도 1의 기어 변경 제어 시스템에서 이용하는 시프트 부재의 암부와 시프트 레일의 돌기부의 작동 설명도로서, (A)는 제 1의 시프트 조작이 행해질 때를, (B)는 제 1의 시프트 조작과 역방향의 시프트 조작이 행해질 때를 도시한 도면.
도 5는 도 1의 기어 변경 제어 시스템이 1속 기어로부터 2속 기어로 시프트 업한 경우의 암부와 돌기부의 작동 설명도로서, (A)는 주요부 평면도, (B)는 주요부 측면도.
도 6은 도 1의 기어 변경 제어 시스템이 5속 기어로부터 6속 기어로 시프트 업한 경우의 암부와 돌기부의 작동 설명도로서, (A)는 주요부 평면도, (B)는 주요부 측면도.
도 7은 종래의 기어 변경 제어 시스템의 시프트시에서의 암부와 돌기부의 작동 설명도.
도 8은 종래의 기어 변경 제어 시스템의 암부와 돌기부로서, (A)는 주요부 평면도, (B)는 주요부 측면도.
도 9는 종래의 기어 변경 제어 시스템이 4속 기어로부터 1속 기어로 변속할 때의 암부와 돌기부를 도시하고, (A)는 주요부 평면도, (B)는 주요부 측면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1 : 변속 장치 11, 12, 13, 14, 15, 17 : 변속 피구동 기어
21 내지 23 : 시프트 포크 30 : 시프트 레일
40 : 시프트 러그 401 : 돌기부
50 : 샤프트부 51 : 암부
55 : 시프트 부재 60 : 액추에이터
α4 : 대향각 e1 : 퇴피 위치
sf : 시프트 방향 se : 실렉트 방향
E1 : 제 1의 위치 E2 : 제 2의 위치
Lc : 조작 축선 Ps : 가압력

Claims (6)

  1. 실렉트 방향으로 실렉트 축선을 향하여 배치된 샤프트부와 상기 샤프트부로부터 그 반경 방향으로 돌출한 암부를 포함하는 시프트 부재와;
    변속 기어부 내의 기어의 시프트 조작을 행하는 시프트 포크부와;
    상기 시프트 포크부에 결합되며, 시프트 방향으로 시프트 축선을 향하여 마련되는 복수의 시프트 레일 부재와;
    상기 시프트 레일 부재로부터 돌출하고 상기 암부와 대향 가능한 시프트 러그 부재를 포함하는 자동 변속기의 기어 변경 제어 시스템에 있어서,
    상기 시프트 부재의 암부는 실렉트 및 기어 시프트 이동을 하여 실렉트한 시프트 러그 부재를 가압하고, 그 결과 상기 시프트 러그 부재와 연동되어 가압되는 상기 시프트 포크부에 의해 목표 변속단으로의 기어 시프트가 달성되며,
    상기 시프트 러그 부재는 주상부를 포함하고,
    상기 암부는 실렉트 축선 방향으로 실렉트 이동하여 상기 시프트 러그 부재를 실렉트하고, 뒤이어 실렉트 축선 주위로 요동하여
    실렉트한 시프트 러그 부재의 주상부 일방의 측방으로부터 시프트 방향으로 가압력을 가하여 상기 시프트 러그 부재와 연동하는 시프트 레일 부재의 시프트 포크부가 시프트 진입 조작을 수행하도록 하고,
    상기 주상부의 타방의 측방으로부터 시프트 방향으로 가압력을 가하여 상기 시프트 러그 부재와 연동하는 시프트 레일 부재의 시프트 포크부가 시프트 빼기 조 작을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 기어 변경 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시프트 러그 부재의 주상부는 시프트 방향으로 서로 상반하는 한 쌍의 측면부를 가지며,
    상기 시프트 러그 부재의 주상부 일방의 측면부로부터 상기 시프트 부재의 암부에 의해 가압력이 가하여지면, 상기 시프트 러그 부재와 연동하는 시프트 레일 부재의 시프트 포크부는 시프트 진입 조작을 수행하고,
    타방의 측면부로부터 가압력이 가하여지면 기어 시프트 빼기 조작을 수행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 기어 변경 제어 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 시프트 러그 부재의 주상부는 상기 시프트 레일 부재로부터 시프트 방향에 대해 개략 수직으로 돌출하고,
    상기 시프트 러그 부재의 주상부는, 상기 시프트 레일 부재의 시프트 포크부가 중립 상태인 때에, 상기 시프트 러그 부재의 주상부의 돌출 방향 중심 축선과 상기 암부의 회전축인 실렉트 축선이 교차하도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 기어 변경 제어 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 자동 변속기는 제 1의 그룹과 제 2의 그룹으로 분할되는 복수의 변속 기어단, 및 상기 제 1 및 제 2의 그룹과 각각 관련된 제 1 및 제 2의 주축을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2의 주축은 듀얼 클러치를 통해 엔진 구동력 전달축에 연결되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 기어 변경 제어 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    제 1의 그룹의 각 변속 기어단을 시프트하는 암부가 상기 샤프트부의 제 1의 위치에 형성되고, 제 2의 그룹의 각 변속 기어단을 시프트하는 암부가 상기 샤프트부의 제 2의 위치에 형성되며, 상기 제 1의 위치와 상기 제 2의 위치는 실렉트 방향으로 소정 간격 떨어져서 마련되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 기어 변경 제어 시스템.
  6. 실렉트 방향으로 연장하며, 상기 샤프트의 방사 방향으로 돌출하며 상기 샤프트의 축에 대해 회전 가능한 샤프트; 및
    시프트 러크가 돌출하는 시프트 방향으로 연장하는 레일을 포함하며,
    상기 시프트 러그는 상기 시프트 방향에서 서로 대향하는 제 1 및 제 2의 면을 구비하고,
    상기 암이 회전하여 상기 제 1 및 제 2의 면 중 하나를 가압하면, 시프트 진입 동작 또는 시프트 빼기 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 기어 변경 컨트롤러.
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