KR20120060074A

KR20120060074A - 수동변속기용 변속 조작기구

Info

Publication number: KR20120060074A
Application number: KR1020100121640A
Authority: KR
Inventors: 우명주
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2012-06-11
Also published as: KR101251503B1; CN102486228B; DE102011051863A1; US20120137812A1; DE102011051863A9; JP2012117661A; JP5751932B2; US8555743B2; DE102011051863B4; CN102486228A

Abstract

본 발명은 운전자의 변속레버 조작 시, 변속레버의 변속단수에 따라 하나의 모터구동을 통해 셀렉트 작동과 시프트 작동을 자동으로 수행하여 정확한 스트로크로 실질적인 변속조작이 이루어지도록 운전자의 변속레버의 조작을 감지하여 컨트롤 샤프트의 셀렉트 및 시프트 작동을 자동으로 작동시키기 위한 것으로, 메인 기어가 장착된 회전축이 구비되는 구동모터; 상기 구동모터의 회전축 전방에 배치되며, 변속레버의 위치신호에 따라 상기 구동모터의 회전력을 선택적으로 전달하는 연결 기어유닛; 상기 컨트롤 샤프트의 일측에 장착된 시프트 포크와 연결되도록 상기 시프트 포크에 대응하여 상기 연결 기어유닛의 일측에 배치되고, 상기 연결 기어유닛의 작동을 통해 상기 구동모터의 회전력을 전달받아 변속단에 맞는 위치로 상기 컨트롤 샤프트 상에서 상기 시프트 포크를 선택적으로 이동시키는 셀렉팅 유닛; 및 상기 셀렉팅 유닛에 대응하여 상기 연결 기어유닛의 타측에 배치되고, 상기 컨트롤 샤프트의 타측에 연결되어 상기 연결 기어유닛의 작동을 통해 상기 구동모터의 회전력을 전달받아 상기 시프트 포크로 해당 변속단별로 구비된 싱크로 기구가 작동되도록 상기 컨트롤 샤프트를 선택적으로 회전시키는 시프팅 유닛을 포함하는 수동변속기용 변속조작기구를 제공한다.

Description

수동변속기용 변속 조작기구{SHIFTING APPARATUS FOR MANUAL TRANSMISSION}

본 발명은 수동변속기용 변속 조작기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 운전자의 변속레버 조작 시, 변속레버의 위치에 따라 하나의 모터구동을 통해 셀렉트 작동과 시프트 작동을 자동으로 수행하여 정확한 스트로크로 실질적인 변속조작이 이루어지도록 하는 수동변속기용 변속 조작기구에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 엔진의 동력을 적절한 구동력으로 변환시키기 위한 변속기가 설치되고, 상기 변속기는 작동방식에 따라 수동변속기, 자동변속기, 무단변속기 등으로 구분된다.

이 중, 수동변속기에 적용되는 변속 조작기구는 변속레버의 조작력을 수동변속기로 전달하여 변속이 이루어지도록 하는 장치로써, 변속레버의 변속 조작에 따른 조작력을 변속기로 전달하는 셀렉트 케이블 및 시프트 케이블과, 상기 셀렉트 및 시프트 케이블과 연결되는 컨트롤 샤프트 어셈블리와, 상기 컨트롤 샤프트 어셈블리와 변속기의 동기장치 사이에 장착되어 상기 컨트롤 샤프트 어셈블리의 조작에 따라 동기장치를 작동시켜 변속을 행하는 시프트 포크 어셈블리 등으로 이루어진다.

여기서, 컨트롤 샤프트 어셈블리는 변속레버와 연결되어 상기 변속레버의 조작력에 의해 직선 왕복운동 및 회전운동을 하는 컨트롤 샤프트로 구성되며, 상기 컨트롤 샤프트 상에는 다수개의 컨트롤 핑거가 장착된다.

그리고 시프트 포크 어셈블리는 변속기 내부에서 특정한 힌지 포인트를 중심으로 회전되어 슬리브를 이동시키는 시프트 포크로 구성되며, 상기 시프트 포크에는 상기 각 컨트롤 핑거에 의해 조작력을 전달받도록 러그부가 구성된다.

즉, 상기 변속레버의 조작력을 전달받은 상기 컨트롤 샤프트 어셈블리는 상기 각 컨트롤 핑거 중 해당 컨트롤 핑거가 상기 러그부를 통해 상기 시프트 포크를 회전시킴으로써, 해당 변속단별로 구비된 싱크로 기구의 작동이 이루어지게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 수동변속기의 변속조작기구는 운전자가 원하는 변속단으로 변속레버를 움직이면, 이에 케이블 등으로 연결된 컨트롤 샤프트가 조작되어 셀렉팅 작동과 시프트 작동을 수행하게 되는 바, 운전 조건에 따라 운전자가 클러치를 조작하여 일일이 변속을 수행해야 하는 번거로움이 있었다.

따라서, 운전자의 클러치 조작이 없이도, 운전조건에 맞는 변속단 조작 시, 변속조작을 자동으로 수행할 수 있는 변속조작기구의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 운전자의 변속레버 조작 시, 변속레버의 변속단수에 따라 하나의 모터구동을 통해 셀렉트 작동과 시프트 작동을 자동으로 수행하여 정확한 스트로크로 실질적인 변속조작이 이루어지도록 하는 수동변속기용 변속 조작기구를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기용 변속조작기구는 운전자의 변속레버의 조작을 감지하여 컨트롤 샤프트의 셀렉트 및 시프트 작동을 작동시키기 위한 것으로, 메인 기어가 장착된 회전축이 구비되는 구동모터; 상기 구동모터의 회전축 전방에 배치되며, 변속레버의 위치신호에 따라 상기 구동모터의 회전력을 선택적으로 전달하는 연결 기어유닛; 상기 컨트롤 샤프트의 일측에 장착된 시프트 포크와 연결되도록 상기 시프트 포크에 대응하여 상기 연결 기어유닛의 일측에 배치되고, 상기 연결 기어유닛의 작동을 통해 상기 구동모터의 회전력을 전달받아 변속단에 맞는 위치로 상기 컨트롤 샤프트 상에서 상기 시프트 포크를 선택적으로 이동시키는 셀렉팅 유닛; 및 상기 셀렉팅 유닛에 대응하여 상기 연결 기어유닛의 타측에 배치되고, 상기 컨트롤 샤프트의 타측에 연결되어 상기 연결 기어유닛의 작동을 통해 상기 구동모터의 회전력을 전달받아 상기 시프트 포크로 해당 변속단별로 구비된 싱크로 기구가 작동되도록 상기 컨트롤 샤프트를 선택적으로 회전시키는 시프팅 유닛을 포함한다.

상기 연결 기어유닛은 장착 브라켓에 힌지핀을 통하여 선택적으로 회전 가능하게 연결되며, 양측에 각각 제1, 제2 회전축이 장착되는 연결 플레이트; 상기 메인 기어로부터 소정간격 이격된 상태로, 상기 제1, 제2 회전축에 각각 장착되는 제1, 제2 연결기어; 및 변속레버의 조작 시, TCU(Transmission Control Unit)로부터 제어신호를 전달받아 상기 제1, 제2 연결기어를 상기 메인 기어에 선택적으로 치합시키는 작동수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 작동수단은 상기 제1, 제2 회전축에 대응하여 상기 장착 브라켓에 각각 장착되며, 상기 연결플레이트를 회전시켜 상기 메인 기어에 상기 각 연결기어가 선택적으로 치합되도록 변속레버의 조작에 따른 상기 TCU의 전기신호에 의해 자력을 발생시키는 제1, 제2 전자석; 및 상기 장착 브라켓과 상기 연결 플레이트를 상호 연결하며, 상기 연결 플레이트에 탄발력을 제공하여 상기 연결 플레이트를 초기 장착위치로 복원시키는 제1, 제2 탄성부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제1, 제2 전자석은 상기 TCU의 전기신호에 의한 자력 발생 시, 자력에 의해 상기 제1, 제2 회전축을 선택적으로 끌어당겨 상기 힌지핀을 중심으로 상기 연결 플레이트를 회전시키는 것을 특징으로 한다.

상기 제1, 제2 탄성부재는 각 일단이 상기 장착 브라켓의 상부 중앙에 연결되고, 각 타단은 상기 연결 플레이트의 양측에 각각 연결되는 코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 셀렉팅 유닛은 상기 제1 연결기어에 대응하여 상기 메인 기어의 일측으로 일정간격 이격된 상태로 배치되는 셀렉트 기어; 상기 셀렉트 기어의 회전 중심에 장착되어 상기 셀렉트 기어와 함께 회전되는 셀렉트 리드스크류; 상기 셀렉트 리드스크류에 끼워진 상태로, 상기 셀렉트 기어의 회전에 의해 회전되는 상기 셀렉트 리드스크류 상에서 이동 가능하게 설치되는 셀렉트 이동블록; 상기 셀렉트 리드스크류와 수직하게 배치되며, 상기 시프트 포크에 대응하여 일측에 셀렉트 포크가 장착되어 상기 시프트 포크와 연결되는 셀렉트 샤프트; 및 일단이 상기 셀렉트 이동블록에 연결되고, 타단은 상기 셀렉트 샤프트에 연결되어 상기 셀렉트 이동블록의 이동에 따라 상기 셀렉트 샤프트를 회전시키는 셀렉트 요크로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 셀렉트 이동블록은 상기 셀렉트 리드스크류에서 이동 시, 상기 셀렉트 요크와 연결된 상태에서 회전이 방지되도록 상, 하부에 각각 제1 걸림돌기가 형성되며, 상기 각 제1 걸림돌기에 대응하여 상기 셀렉트 요크의 상, 하부에 형성되는 제1 고정홈을 통해 상호 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 시프트 포크는 상기 셀렉트 포크에 대응하여 양측 외주면에 각각 고정돌기가 일체로 돌출 형성되며, 상기 각 고정돌기의 사이에 상기 셀렉트 포크가 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 각 고정돌기는 상기 시프트 포크의 외주면 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 셀렉트 샤프트는 일측에 상기 셀렉트 샤프트의 회전량을 감지하는 제1 포지션 센서가 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기 시프팅 유닛은 상기 제2 연결기어에 대응하여 상기 메인 기어의 타측으로 일정간격 이격된 상태로 배치되는 시프트 기어; 상기 시프트 기어의 회전 중심에 장착되어 상기 시프트 기어와 함께 회전되는 시프트 리드스크류; 상기 시프트 리드스크류에 끼워진 상태로, 상기 시프트 기어의 회전에 의해 회전되는 상기 시프트 리드스크류 상에서 이동 가능하게 설치되는 시프트 이동블록; 및 상기 시프트 이동블록의 하부에 일단이 연결되고, 타단은 상기 컨트롤 샤프트의 타측에 연결되어 상기 시프트 이동블록의 이동에 따라 상기 컨트롤 샤프트를 회전시키는 시프트 요크로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 시프트 이동블록은 상기 시프트 리드스크류에서 이동 시, 상기 시프트 요크와 연결된 상태에서 회전이 방지되도록 양측에 각각 제2 걸림돌기가 형성되며, 상기 각 제2 걸림돌기에 대응하여 상기 시프트 요크의 양측에 형성되는 제2 고정홈을 통해 상호 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 컨트롤 샤프트는 타측에 상기 시프팅 유닛에 의해 회전되는 컨트롤 샤프트의 회전량을 감지하여 변속단을 확인하기 위한 제2 포지션 센서가 장착되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기용 변속 조작기구에 의하면, 운전자의 변속레버 조작 시, 변속레버의 위치에 따라 하나의 모터구동을 통해 셀렉트 작동과 시프트 작동을 자동으로 수행하여 정확한 스트로크로 실질적인 변속조작을 수행함으로써, 시프팅 시, 싱크로에 미치는 충격력을 저감시켜 변속기의 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 회전운동을 직선운동으로 변환하여 상기 컨트롤 샤프트에 전달하는 셀렉팅 유닛과, 시프팅 유닛을 하나의 모터로 각각 선택적으로 구동시켜 변속조작이 자동으로 이루어지도록 하여 제작원가를 절감시키는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기용 변속조작기구의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기용 변속조작기구의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기용 변속조작기구의 중립 시, 작동 상태도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기용 변속조작기구의 셀렉팅 작동 시, 작동 상태도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기용 변속조작기구의 시프팅 작동 시, 작동 상태도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기용 변속조작기구의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기용 변속조작기구의 분해 사시도이다.

도면을 참조하면 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 수동변속기용 변속조작기구(100)는 운전자의 변속레버 조작 시, 변속레버의 변속단수에 따라 하나의 모터구동을 통해 셀렉트 작동과 시프트 작동을 자동으로 수행하여 정확한 스트로크로 실질적인 변속조작이 이루어지도록 한다.

이를 위해, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 수동변속기용 변속조작기구(100)는, 도 1과 도 2에서 도시한 바와 같이, 운전자의 변속레버의 조작을 감지하여 컨트롤 샤프트(101)의 셀렉트 및 시프트 작동을 자동으로 작동시키기 위한 것으로, 구동모터(110), 연결 기어유닛(120), 셀렉팅 유닛(140), 및 시프팅 유닛(160)을 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 구동모터(110)는 변속기의 상부에서 미도시된 하우징의 외측에 구비되며, 하우징의 내부로 메인 기어(111)가 장착된 회전축(113)이 상기 컨트롤 샤프트(101)와 수직방향으로 배치되게 장착된다.

상기 연결 기어유닛(120)은 하우징의 내부에서 상기 구동모터(110)의 회전축(113) 전방에 배치되며, 변속레버의 위치신호에 따라 상기 구동모터(110)의 회전력을 선택적으로 전달하게 된다.

여기서, 상기 연결 기어유닛(120)은 연결 플레이트(121), 제1, 제2 연결기어(131, 133), 및 작동수단으로 구성된다.

본 실시예에서, 상기 연결 플레이트(120)는 상기 구동모터(110)의 회전축 전방에서 상기 회전축(113)과 수직하게 장착되는 장착 브라켓(123)의 중앙에 힌지핀(125)을 통하여 선택적으로 회전 가능하게 연결된다.

이러한 연결 플레이트(121)는 양측에 각각 제1, 제2 회전축(127, 129)이 장착된다.

상기 제1, 제2 연결기어(131, 133)는 상기 메인 기어(111)의 상부로 소정간격 이격된 상태로 상기 제1, 제2 회전축(127, 129)에 각각 회전 가능하게 장착된다.

그리고 상기 작동수단(135)은 변속레버의 조작 시, TCU(Transmission Control Unit; 7)로부터 제어신호를 전달받아 상기 제1, 제2 연결기어(131, 133)를 상기 메인 기어(111)에 선택적으로 치합시키게 된다.

이러한 작동수단은 제1, 제2 전자석(135, 136)과 제1, 제2 탄성부재(137, 138)로 구성되며, 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 제1, 제2 전자석(135, 136)은 상기 제1, 제2 회전축(127, 129)에 대응하여 상기 장착 브라켓(123)의 하부 양측에 각각 장착된다.

이러한 제1, 제2 전자석(135, 136)은 변속레버의 조작에 따른 상기 TCU(7)의 전기신호에 의해 선택적으로 자력을 발생시킴으로써, 상기 연결 플레이트(121)를 힌지축(125)을 중심으로 상기 셀렉팅 유닛(140) 또는 시프팅 유닛(160) 측으로 회전시키게 된다.

그러면 상기 각 연결기어(131, 133)는 상기 메인 기어(111)에 선택적으로 치합되어 상기 셀렉팅 유닛(140)과 시프팅 유닛(160)을 선택적으로 작동시키게 된다.

여기서, 상기 제1, 제2 전자석(135, 136)은 상기 TCU(107)의 전기신호에 의한 자력 발생 시, 자력에 의해 상기 제1, 제2 회전축(127, 129)을 선택적으로 끌어당겨 상기 힌지핀(125)을 중심으로 상기 연결 플레이트(121)를 회전시키게 된다.

그리고 상기 제1, 제2 탄성부재(137, 138)는 상기 장착 브라켓(123)과 상기 연결 플레이트(121)를 상호 연결하며, 상기 연결 플레이트(123)에 탄발력을 제공하여 상기 각 전자석(135, 136)에 의해 회전 작동된 상기 연결 플레이트(121)를 초기 장착위치로 복원시키게 된다.

이러한 제1, 제2 탄성부재(137, 138)는 각 일단이 상기 장착 브라켓(123)의 상부 중앙에 연결되고, 각 타단은 상기 연결 플레이트(121)의 양측에 각각 연결되는 코일 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 상기와 같은 구성을 갖는 상기 연결 기어유닛(120)은 상기 작동수단의 각 전자석(135, 136)에 변속레버의 조작에 따라 TCU(107)로부터 전기신호가 인가되면 선택적으로 자력을 발생시켜, 상기 제1, 제2 연결기어(131, 133)를 상기 메인 기어(11)에 치합시키게 된다.

그리고 변속레버의 중립 시에는 상기 TCU(107)가 상기 각 전자석(135, 136)에 전기신호를 인가하지 않아 자력발생을 중단시킨다. 이 때, 상기 각 탄성부재(137, 138)는 상기 연결 플레이트(121)에 탄발력을 제공하여 초기 위치로 복귀시키게 된다.

본 실시예에서, 상기 셀렉팅 유닛(140)은 상기 컨트롤 샤프트(101)의 일측에 장착된 시프트 포크(103)와 연결되도록 상기 시프트 포크(103)에 대응하여 상기 연결 기어유닛(120)의 일측에 배치된다.

이러한 셀렉팅 유닛(140)은 상기 연결 기어유닛(120)의 작동을 통해 상기 구동모터(110)의 회전력을 전달받아 변속단에 맞는 위치로 상기 컨트롤 샤프트(101) 상에서 상기 시프트 포크(103)를 선택적으로 왕복 이동시키게 된다.

여기서, 상기 셀렉팅 유닛(140)은 미도시된 하우징의 내부에 구성되며, 셀렉트 기어(141), 셀렉트 리드스크류(143), 셀렉트 이동블록(145), 셀렉트 샤프트(147), 및 셀렉트 요크(149)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 셀렉트 기어(141)는 상기 제1 연결기어(131)에 대응하여 상기 메인 기어(111)의 일측으로 일정간격 이격된 상태로 배치된다.

상기 셀렉트 리드스크류(143)는 상기 셀렉트 기어(141)의 회전 중심에 장착되어 상기 셀렉트 기어(141)와 함께 회전된다.

본 실시예에서, 상기 셀렉트 이동블록(145)은 상기 셀렉트 리드스크류(143)에 끼워진 상태로, 상기 셀렉트 기어(141)의 회전에 의해 회전되는 상기 셀렉트 리드스크류(143) 상에서 이동 가능하게 설치된다.

여기서, 상기 셀렉트 이동블록(145)은 그 전체적인 형상이 사각형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 셀렉트 샤프트(147)는 상기 셀렉트 리드스크류(143)와 수직하게 배치되며, 상기 시프트 포크(103)에 대응하여 하부 일측에 셀렉트 포크(148)가 장착되어 상기 셀렉트 포크(148)를 통해 상기 시프트 포크(103)와 연결된다.

여기서, 상기 시프트 포크(103)는 상기 셀렉트 포크(148)에 대응하여 양측 외주면에 각각 고정돌기(105)가 일체로 돌출 형성되며, 상기 각 고정돌기(105)의 사이에 상기 셀렉트 포크(148)가 배치된 상태로 상호 연결된다.

이러한 각 고정돌기(105)는 상기 시프트 포크(103)의 외주면 둘레를 따라 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 셀렉트 샤프트(147)는 상부에 상기 셀렉트 샤프트(147)의 회전량을 감지하는 제1 포지션 센서(155)가 장착된다.

상기 제1 포지션 센서(155)는 상기 셀렉트 샤프트(147)의 회전량을 감지하여 그 감지신호를 상기 TCU(107)로 출력하게 된다. 그러면, 상기 TCU(107)는 상기 제1 포지션 센서(155)의 감지신호에 따라 상기 셀렉트 포크(148)의 위치를 판단하게 된다.

본 실시예에서, 상기 셀렉트 요크(149)는 일단이 상기 셀렉트 이동블록(145)에 연결되고, 타단은 상기 셀렉트 샤프트(147)에 연결되어 상기 셀렉트 이동블록(145)의 이동에 따라 상기 셀렉트 샤프트(147)를 회전시키게 된다.

여기서, 상기 셀렉트 이동블록(145)은 상기 셀렉트 리드스크류(143)에서 이동 시, 상기 셀렉트 요크(149)와 연결된 상태에서 회전이 방지되도록 상, 하부에 각각 제1 걸림돌기(151)가 형성된다.

그리고 상기 셀렉트 요크(149)는 상기 각 제1 걸림돌기(151)에 대응하여 상, 하부에 형성되는 제1 고정홈(153)을 통해 상기 셀렉트 이동블록(145)과 상호 결합된다.

즉, 상기와 같이 구성되는 셀렉팅 유닛(140)은 상기 연결 기어유닛(120)의 작동에 따라 상기 메인 기어(111)와 상기 제1 연결기어(131)를 통해 상기 셀렉트 기어(141)가 치합되어 상기 구동모터(110)의 구동력을 전달받게 된다.

그러면, 상기 셀렉트 기어(141)와 함께 회전되는 셀렉트 리드스크류(143)가 회전되면서, 상기 셀렉트 이동블록(145)을 상기 구동모터(110)의 회전방향에 따라 선택적으로 이동시키게 된다.

이 때, 상기 셀렉트 샤프트(147)는 상기 셀렉트 요크(149)를 통해 상기 셀렉트 이동블록(145)의 이동 시, 선택적으로 회전되며, 동시에, 상기 셀렉트 포크(148)도 회전되어 상기 시프트 포크(103)를 상기 컨트롤 샤프트(101) 상에서 이동시키게 된다.

이에 따라, 상기 시프트 포크(103)는 해당 변속단에 맞게 그 위치가 이동된다.

그리고 상기 시프팅 유닛(160)은 상기 셀렉팅 유닛(140)에 대응하여 상기 연결 기어유닛(120)의 타측에 배치된다.

이러한 시프팅 유닛(160)은 상기 컨트롤 샤프트(101)의 타측에 연결되어 상기 연결 기어유닛(120)의 작동을 통해 상기 구동모터(110)의 회전력을 전달받아 작동되며, 상기 시프트 포크(103)로 해당 변속단별로 구비된 싱크로 기구가 작동되도록 상기 컨트롤 샤프트(101)를 선택적으로 회전시키게 된다.

여기서, 상기 시프팅 유닛(160)은 시프트 기어(161), 시프트 리드스크류(163), 시프트 이동블록(165), 및 시프트 요크(167)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 시프트 기어(161)는 상기 제2 연결기어(133)에 대응하여 상기 메인 기어(111)의 타측으로 일정간격 이격된 상태로 배치된다.

상기 시프트 리드스크류(163)는 상기 시프트 기어(161)의 회전 중심에 장착되어 상기 시프트 기어(161)와 함께 회전된다.

본 실시예에서, 상기 시프트 이동블록(165)는 상기 시프트 리드스크류(163)에 끼워진 상태로, 상기 시프트 기어(161)의 회전에 의해 회전되는 상기 시프트 리드스크류(163) 상에서 이동 가능하게 설치된다.

이러한 시프트 블록(165)은 그 전체적인 형상이 사각형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 시프트 요크(167)는 상기 시프트 이동블록(165)의 하부에 일단이 연결되고, 타단은 상기 컨트롤 샤프트(101)의 타측에 연결되어 상기 시프트 이동블록(165)의 이동에 따라 상기 컨트롤 샤프트(101)를 회전시키게 된다.

여기서, 상기 시프트 이동블록(165)은 상기 시프트 리드스크류(163)에서 이동 시, 상기 시프트 요크(167)와 연결된 상태에서 회전이 방지되도록 상, 하부에 각각 제2 걸림돌기(169)가 형성된다.

그리고 상기 시프트 요크(167)는 상기 각 제2 걸림돌기(169)에 대응하여 양측에 형성되는 제2 고정홈(171)을 통해 상기 시프트 이동블록(165)과 상호 결합된다.

한편, 상기 컨트롤 샤프트(1041)는 타측에 상기 시프팅 유닛(160)에 의해 회전되는 상기 컨트롤 샤프트(101)의 회전량을 감지하여 변속단을 확인하기 위한 제2 포지션 센서(173)가 장착된다.

상기 제2 포지션 센서(173)는 상기 시프팅 유닛(160)의 작동에 의해 회전된 상기 컨트롤 샤프트(101)의 회전량을 감지하여 그 감지신호를 상기 TCU(107)로 출력하게 된다.

그러면, 상기 TCU(107)는 상기 제2 포지션 센서(173)의 감지신호에 따라 상기 컨트롤 샤프트(101)의 회전량에 따라 상기 시프트 포크(103)의 회전량을 판단하게 된다.

즉, 상기와 같이 구성되는 시프팅 유닛(160)은 상기 연결 기어유닛(120)의 작동에 따라 상기 메인 기어(111)와 상기 제2 연결기어(133)를 통해 상기 시프트 기어(161)가 치합되어 상기 구동모터(110)의 구동력을 전달받게 된다.

그러면, 시프트 리드스크류(163)는 상기 시프트 기어(161)와 함께 회전되면서 상기 시프트 이동블록(165)을 상기 구동모터(110)의 회전방향에 따라 선택적으로 이동시킨다.

이 때, 상기 컨트롤 샤프트(101)는 상기 시프트 요크(167)를 통해 상기 시프트 이동블록(165)의 이동 시, 선택적으로 회전되며, 동시에, 상기 시프트 포크(103)를 회전시키게 된다.

이에 따라, 상기 시프트 포크(103)는 해당 변속단별로 구비된 싱크로 기구를 작동시켜 변속작동을 수행하게 된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기용 변속조작기구의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기용 변속조작기구의 중립 시, 작동 상태도이다.

도면을 참조하면, 변속레버가 중립일 경우, 상기 변속조작기구(100)는 상기 TCU(107)가 상기 각 전자석(135, 136)에 전기신호를 인가하지 않아 자력이 발생되지 않게 된다.

그러면 상기 연결 플레이트(121)는 상기 각 탄성부재(137, 138)의 탄발력에 의해 초기 장착위치를 유지하게 된다.

이에 따라, 상기 각 연결기어(131, 133)는 상기 메인 기어(111)의 상부로 소정간격 이격되어 상기 메인 기어(111)와 셀렉트 기어(141), 또는 시프트 기어(161)가 치합되는 것이 방지된다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기용 변속조작기구의 셀렉팅 작동 시, 작동 상태도이다.

상기 변속조작기구(100)는 도 3의 중립상태에서, 운전자가 변속레버를 조작하여 R/1단 또는 4/5단으로 셀렉팅 조작을 하게 되면, 도 4a에서 도시한 바와 같이, 상기 TCU(107)가 상기 제1 전자석(135)에 전기신호를 인가하여 자력을 발생시키게 된다.

그러면, 상기 제1 회전축(127)은 상기 제1 전자석(135)의 자력에 의해 상기 제1 전자석(135) 측으로 당겨지며, 이 때, 상기 연결 플레이트(121)는 상기 힌지핀(125)을 중심으로 상기 셀렉팅 유닛(140) 측으로 회전된다.

이에 따라, 상기 제1 연결기어(131)는 상기 메인 기어(111)와 상기 셀렉트 기어(141)에 치합된다. 여기서, 상기 구동모터(110)는 상기 TCU(107)의 제어신호에 의해 정방향 또는 역방향으로 회전된다.

먼저, 운전자가 변속레버를 R/1단 측으로 이동시킬 경우, 도 4b에서 도시한 바와 같이, 상기 구동모터(110)의 메인 기어(111)는 반시계방향으로 회전되면서, 그 회전력을 상기 제1 연결기어(131)를 통해 상기 셀렉트 기어(141)로 전달한다.

그러면, 상기 셀렉트 기어(141)는 상기 메인 기어(111)과 함께 반시계방향으로 회전되고, 동시에 상기 셀렉트 리드스크류(143)도 동일한 방향으로 회전되어 상기 셀렉트 이동블록(145)을 상기 셀렉트 기어(141) 측으로 이동시키게 된다.

이에 따라, 상기 셀렉트 요크(149)는 상기 셀렉트 이동블록(145)에 의해 상기 셀렉트 기어(141) 측을 향하여 회전되면서 상기 셀렉트 샤프트(147)를 회전시키게 된다.

이 때, 상기 셀렉트 포크(148)는 상기 셀렉트 샤프트(147)에 의해 회전되어 상기 시프트 포크(103)를 R/1 단 방향인 상기 시프팅 유닛(160) 측을 향하여 상기 컨트롤 샤프트(101) 상에서 이동시키게 된다.

따라서, 상기 시프트 포크(103)는 R/1 단에 위치하게 되며, 이 때, 상기 제1 포지션 센서(155)는 상기 셀렉트 샤프트(101)의 회전량을 감지하여 그 감지신호를 상기 TCU(107)로 출력하게 된다.

이 때, 상기 TCU(107)는 상기 제1 포지션 센서(155)의 출력신호를 기 설정값과 비교하여 출력값이 기 설정값과 같을 경우, 상기 제1 전자석(135)에 전기신호의 인가를 중단하게 된다.

그러면, 상기 제1 연결기어(131)는 자력이 상실된 제1 전자석(135)으로부터 이탈된다. 그리고 상기 연결 플레이트()는 상기 제1 탄성부재(137)의 탄발력에 의해 초기위치로 회전됨으로써, 상기 메인 기어(111)와 셀렉트 기어(141)의 치합을 해제하게 된다.

이에 따라, 상기 변속조작기구(100)는, 도 3과 같이 중립 상태인 초기위치로 복귀된다.

상기와는 반대로, 운전자가 변속레버를 4/5단 측으로 이동시킬 경우, 도 4c에서 도시한 바와 같이, 상기 구동모터(110)의 메인 기어(111)는 시계방향으로 회전되면서, 그 회전력을 상기 제1 연결기어(131)를 통해 상기 셀렉트 기어(141)로 전달한다.

그러면, 상기 셀렉트 기어(141)는 상기 메인 기어(111)과 함께 시계방향으로 회전되고, 동시에 상기 셀렉트 리드스크류(143)도 동일한 방향으로 회전되어 상기 셀렉트 이동블록(145)을 상기 컨트롤 샤프트(101) 측으로 이동시키게 된다.

이에 따라, 상기 셀렉트 요크(149)는 상기 셀렉트 이동블록(145)에 의해 상기 컨트롤 샤프트(101) 측으로 회전되면서 상기 셀렉트 샤프트(147)를 회전시키게 된다.

이 때, 상기 셀렉트 포크(148)는 상기 셀렉트 샤프트(147)에 의해 회전되어 상기 시프트 포크(103)를 R/1단과 반대방향을 향하여 상기 컨트롤 샤프트(101) 상에서 이동시키게 된다.

따라서, 상기 시프트 포크(103)는 4/5 단에 위치하게 되며, 이 때, 상기 제1 포지션 센서(155)는 상기 셀렉트 샤프트(147)의 회전량을 감지하여 그 감지신호를 상기 TCU(107)로 출력하게 되며, 전술한 R/1단 셀렉팅 조작 시와 같은 제어작동을 동일하게 수행하므로 이하 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기용 변속조작기구의 시프팅 작동 시, 작동 상태도이다.

상기 변속조작기구(100)는 운전자가 변속레버를 조작하여 R/1단 또는 4/5단으로 셀렉팅 조작이 완료된 후, 도 3의 중립상태에서, 시프팅 조작을 하게 되면, 도 5a에서 도시한 바와 같이, 상기 TCU(107)가 상기 제2 전자석(136)에 전기신호를 인가하여 자력을 발생시키게 된다.

그러면, 상기 제2 회전축(129)은 상기 제2 전자석(136)의 자력에 의해 상기 제2 전자석(136) 측으로 당겨지며, 이 때, 상기 연결 플레이트(121)는 상기 힌지핀(125)을 중심으로 상기 시프팅 유닛(160) 측으로 회전된다.

이에 따라, 상기 제2 연결기어(133)는 상기 메인 기어(111)와 상기 시프트 기어(161)에 치합된다. 여기서, 상기 구동모터(110)는 상기 TCU(107)의 제어신호에 의해 정방향 또는 역방향으로 회전된다.

먼저, 운전자가 셀렉팅 조작이 완료된 변속레버를 조작하여 R/2/4단으로 시프팅 조작을 할 경우, 도 5b에서 도시한 바와 같이, 상기 구동모터(110)의 메인 기어(111)는 시계방향으로 회전되면서, 그 회전력을 상기 제2 연결기어(133)를 통해 상기 시프트 기어(161)로 전달한다.

그러면, 상기 시프트 기어(161)는 상기 메인 기어(111)과 함께 시계방향으로 회전되고, 동시에 상기 시프트 리드스크류(163)도 동일한 방향으로 회전되어 상기 시프트 이동블록(165)을 상기 컨트롤 샤프트(101) 측으로 이동시키게 된다.

이에 따라, 상기 시프트 요크(167)는 상기 시프트 이동블록(165)에 의해 상기 컨트롤 샤프트(101)를 도면을 기준으로 좌측방향으로 회전시키게 된다.

이 때, 상기 시프트 포크(103)는 상기 컨트롤 샤프트(101)와 동일한 방향으로 회전되면서 R/2/4 단의 변속단에 맞는 싱크로 기구를 작동시켜 변속조작을 완료하게 된다.

여기서, 상기 제2 포지션 센서(173)는 상기 컨트롤 샤프트(101)의 회전량을 감지하여 그 감지신호를 상기 TCU(107)로 출력하게 된다.

이 때, 상기 TCU(107)는 상기 제2 포지션 센서(173)의 출력신호를 기 설정값과 비교하여 출력값이 기 설정값과 같을 경우, 상기 제2 전자석(136)에 전기신호의 인가를 중단하게 된다.

그러면, 상기 제2 연결기어(133)는 자력이 상실된 제2 전자석(136)으로부터 이탈된다. 그리고 상기 연결 플레이트(121)는 상기 제2 탄성부재(138)의 탄발력에 의해 초기위치로 회전됨으로써, 상기 메인 기어(111)와 시프트 기어(161)의 치합을 해제하게 된다.

상기와는 반대로, 운전자가 셀렉팅 조작이 완료된 변속레버를 조작하여 1/3/5단으로 시프팅 조작을 할 경우, 도 5c에서 도시한 바와 같이, 상기 구동모터(110)의 메인 기어(111)는 반시계방향으로 회전되면서, 그 회전력을 상기 제2 연결기어(133)를 통해 상기 시프트 기어(161)로 전달한다.

그러면, 상기 시프트 기어(161)는 상기 메인 기어(111)과 함께 반시계방향으로 회전되고, 동시에 상기 시프트 리드스크류(163)도 동일한 방향으로 회전되어 상기 시프트 이동블록(165)을 상기 구동모터(110) 측으로 이동시키게 된다.

이에 따라, 상기 시프트 요크(167)는 상기 시프트 이동블록(165)에 의해 상기 컨트롤 샤프트(101)를 도면을 기준으로 우측방향으로 회전시키게 된다.

이 때, 상기 시프트 포크(103)는 상기 컨트롤 샤프트(101)와 동일한 방향으로 회전되면서 1/3/5 단의 변속단에 맞는 싱크로 기구를 작동시켜 변속조작을 완료하게 된다.

이 때, 상기 제2 포지션 센서(173)는 상기 컨트롤 샤프트(101)의 회전량을 감지하여 그 감지신호를 상기 TCU(107)로 출력하게 되며, 전술한 R/2/4단 시프팅 조작 시와 같은 제어작동을 동일하게 수행하므로 이하 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기용 변속 조작기구(100)를 적용하면, 운전자의 변속레버 조작 시, 변속레버의 위치에 따라 하나의 모터구동을 통해 셀렉트 작동과 시프트 작동을 자동으로 수행하여 정확한 스트로크로 실질적인 변속조작을 수행함으로써, 시프팅 시, 싱크로에 미치는 충격력을 저감시켜 변속기의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 구동모터(110)의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 상기 컨트롤 샤프트(101)에 전달하는 셀렉팅 유닛(140)과, 시프팅 유닛(160)을 상기 연결 기어유닛(120)을 통해 하나의 모터로 각각 선택적으로 구동시켜 변속조작이 자동으로 이루어지도록 하여 제작원가를 절감시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

101...컨트롤 샤프트 103...시프트 포크
105...고정돌기 107...TCU
110...구동모터 111...메인 기어
113...회전축 120...연결 기어유닛
121...연결 플레이트 123...장착 브라켓
125...힌지핀 127, 129...제1, 제2 회전축
131, 133...제1, 제2 연결기어 135, 136...제1, 제2 전자석
137, 138...제1, 제2 탄성부재 140...셀렉팅 유닛
141...셀렉트 기어 143...셀렉트 리드스크류
145...셀렉트 이동블록 147...셀렉트 샤프트
148...셀렉트 포크 149...셀렉트 요크
151...제1 걸림돌기 153...제1 고정홈
155...제1 포지션 센서 160...시프팅 유닛
161...시프트 기어 163...시프트 리드스크류
165...시프트 이동블록 167...시프트 요크
169...제2 걸림돌기 171...제2 고정홈
173...제2 포지션 센서

Claims

운전자의 변속레버의 조작을 감지하여 컨트롤 샤프트의 셀렉트 및 시프트 작동을 작동시키기 위한 것으로,
메인 기어가 장착된 회전축이 구비되는 구동모터;
상기 구동모터의 회전축 전방에 배치되며, 변속레버의 위치신호에 따라 상기 구동모터의 회전력을 선택적으로 전달하는 연결 기어유닛;
상기 컨트롤 샤프트의 일측에 장착된 시프트 포크와 연결되도록 상기 시프트 포크에 대응하여 상기 연결 기어유닛의 일측에 배치되고, 상기 연결 기어유닛의 작동을 통해 상기 구동모터의 회전력을 전달받아 변속단에 맞는 위치로 상기 컨트롤 샤프트 상에서 상기 시프트 포크를 선택적으로 이동시키는 셀렉팅 유닛; 및
상기 셀렉팅 유닛에 대응하여 상기 연결 기어유닛의 타측에 배치되고, 상기 컨트롤 샤프트의 타측에 연결되어 상기 연결 기어유닛의 작동을 통해 상기 구동모터의 회전력을 전달받아 상기 시프트 포크로 해당 변속단별로 구비된 싱크로 기구가 작동되도록 상기 컨트롤 샤프트를 선택적으로 회전시키는 시프팅 유닛;
을 포함하는 수동변속기용 변속조작기구.
제1항에 있어서,
상기 연결 기어유닛은
장착 브라켓에 힌지핀을 통하여 선택적으로 회전 가능하게 연결되며, 양측에 각각 제1, 제2 회전축이 장착되는 연결 플레이트;
상기 메인 기어로부터 소정간격 이격된 상태로, 상기 제1, 제2 회전축에 각각 장착되는 제1, 제2 연결기어; 및
변속레버의 조작 시, TCU(Transmission Control Unit)로부터 제어신호를 전달받아 상기 제1, 제2 연결기어를 상기 메인 기어에 선택적으로 치합시키는 작동수단;
으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 변속조작기구.
제2항에 있어서,
상기 작동수단은
상기 제1, 제2 회전축에 대응하여 상기 장착 브라켓에 각각 장착되며, 상기 연결플레이트를 회전시켜 상기 메인 기어에 상기 각 연결기어가 선택적으로 치합되도록 변속레버의 조작에 따른 상기 TCU의 전기신호에 의해 자력을 발생시키는 제1, 제2 전자석; 및
상기 장착 브라켓과 상기 연결 플레이트를 상호 연결하며, 상기 연결 플레이트에 탄발력을 제공하여 상기 연결 플레이트를 초기 장착위치로 복원시키는 제1, 제2 탄성부재;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 변속조작기구.
제3항에 있어서,
상기 제1, 제2 전자석은
상기 TCU의 전기신호에 의한 자력 발생 시, 자력에 의해 상기 제1, 제2 회전축을 선택적으로 끌어당겨 상기 힌지핀을 중심으로 상기 연결 플레이트를 회전시키는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 변속조작기구.
제3항에 있어서,
상기 제1, 제2 탄성부재는
각 일단이 상기 장착 브라켓의 상부 중앙에 연결되고, 각 타단은 상기 연결 플레이트의 양측에 각각 연결되는 코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 변속조작기구.
제2항에 있어서,
상기 셀렉팅 유닛은
상기 제1 연결기어에 대응하여 상기 메인 기어의 일측으로 일정간격 이격된 상태로 배치되는 셀렉트 기어;
상기 셀렉트 기어의 회전 중심에 장착되어 상기 셀렉트 기어와 함께 회전되는 셀렉트 리드스크류;
상기 셀렉트 리드스크류에 끼워진 상태로, 상기 셀렉트 기어의 회전에 의해 회전되는 상기 셀렉트 리드스크류 상에서 이동 가능하게 설치되는 셀렉트 이동블록;
상기 셀렉트 리드스크류와 수직하게 배치되며, 상기 시프트 포크에 대응하여 일측에 셀렉트 포크가 장착되어 상기 시프트 포크와 연결되는 셀렉트 샤프트; 및
일단이 상기 셀렉트 이동블록에 연결되고, 타단은 상기 셀렉트 샤프트에 연결되어 상기 셀렉트 이동블록의 이동에 따라 상기 셀렉트 샤프트를 회전시키는 셀렉트 요크;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 변속조작기구.
제6항에 있어서,
상기 셀렉트 이동블록은
상기 셀렉트 리드스크류에서 이동 시, 상기 셀렉트 요크와 연결된 상태에서 회전이 방지되도록 상, 하부에 각각 제1 걸림돌기가 형성되며, 상기 각 제1 걸림돌기에 대응하여 상기 셀렉트 요크의 상, 하부에 형성되는 제1 고정홈을 통해 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 변속조작기구.
제6항에 있어서,
상기 시프트 포크는
상기 셀렉트 포크에 대응하여 양측 외주면에 각각 고정돌기가 일체로 돌출 형성되며, 상기 각 고정돌기의 사이에 상기 셀렉트 포크가 배치되는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 변속조작기구.
제8항에 있어서,
상기 각 고정돌기는
상기 시프트 포크의 외주면 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 변속조작기구.
제6항에 있어서,
상기 셀렉트 샤프트는
일측에 상기 셀렉트 샤프트의 회전량을 감지하는 제1 포지션 센서가 장착되는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 변속조작기구.
제2항에 있어서,
상기 시프팅 유닛은
상기 제2 연결기어에 대응하여 상기 메인 기어의 타측으로 일정간격 이격된 상태로 배치되는 시프트 기어;
상기 시프트 기어의 회전 중심에 장착되어 상기 시프트 기어와 함께 회전되는 시프트 리드스크류;
상기 시프트 리드스크류에 끼워진 상태로, 상기 시프트 기어의 회전에 의해 회전되는 상기 시프트 리드스크류 상에서 이동 가능하게 설치되는 시프트 이동블록; 및
상기 시프트 이동블록의 하부에 일단이 연결되고, 타단은 상기 컨트롤 샤프트의 타측에 연결되어 상기 시프트 이동블록의 이동에 따라 상기 컨트롤 샤프트를 회전시키는 시프트 요크;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 변속조작기구.
제11항에 있어서,
상기 시프트 이동블록은
상기 시프트 리드스크류에서 이동 시, 상기 시프트 요크와 연결된 상태에서 회전이 방지되도록 양측에 각각 제2 걸림돌기가 형성되며, 상기 각 제2 걸림돌기에 대응하여 상기 시프트 요크의 양측에 형성되는 제2 고정홈을 통해 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 변속조작기구.
제11항에 있어서,
상기 컨트롤 샤프트는
타측에 상기 시프팅 유닛에 의해 회전되는 컨트롤 샤프트의 회전량을 감지하여 변속단을 확인하기 위한 제2 포지션 센서가 장착되는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 변속조작기구.