KR20150076496A - 수동변속기의 기어 액추에이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수동변속기의 기어 액추에이터에 관한 것으로, 모터의 회전력을 전달받아 회전하는 입력축, 상기 입력축의 회전력을 축방향 직선 이동으로 변환하고 소정의 회동 이동 가능하게 상기 입력축의 외주면에 결합되는 너트부, 상기 너트부의 외측에 연결되어 상기 너트부의 축방향 이동 또는 회동 이동에 따라 차량의 변속기에 변속 조작력을 제공하는 핑거부 및 외부 하우징에 고정되고 상기 너트부의 외주면에 결합되어 상기 너트부의 축방향 이동 또는 회동 이동을 가이드 하는 지지부재를 포함하고, 상기 핑거부는 상기 너트부가 축방향 이동하면 시프트 방향으로 이동되고, 상기 너트부가 회동 이동하면 셀렉트 방향으로 이동하는 것이 바람직하다.

Description

수동변속기의 기어 액추에이터{GEAR ACTUATOR FOR MANUAL TRANSMISSION}
본 발명은 수동변속기의 기어 액추에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일 모터로 시프트 및 셀렉트 이동을 구현함으로써 구조를 단순화하여 중량을 저감하고, 전력 소모를 감소할 수 있는 수동변속기의 기어 액추에이터에 관한 것이다.
일반적으로, 자동화 수동변속기(AMT : Automated Manual Transmission)는 운전자가 손으로 변속 레버를 조작하던 것을 동력을 사용함으로써 수동변속기의 변속동작을 자동화하여 자동변속기 기능을 구현하는 장치로, 수동변속기가 지니고 있는 연비의 장점을 그대로 살리면서 자동 변속기의 편리성 모두를 갖추고 있다.
전 세계적으로 연비 개선 및 친환경 자동차를 위해 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 변속기 또한 연비를 개선하기 위해 자동변속기 대신 기존의 수동변속기를 자동화 수동변속기 및 듀얼 클러치 변속기로 대체하려는 추세이다. 이러한 수동변속기들을 자동화시키기 위해서는 기어를 변속하기 위한 액츄에이터가 필요로 하며 대부분의 액츄에이터들의 방식이 모터로 이루어져 있다
자동화 수동변속기는 시프트(shift) 또는 셀렉트(select) 방향을 따라 시프트 러그를 이동시키는 핑거를 기어 액츄에이터로 구동시키게 되는데, 기어 액츄에이터는 셀렉트 동작을 위한 셀렉트 모터와 시트프 동작을 위한 시프트 모터를 구비하고 있다.
이러한 수동변속기의 기어 액추에이터와 관련된 기술로는 공개특허 제10-2012-0133762호(특허문헌 1) 및 공개특허 제10-2013-0116757호(특허문헌 2)가 개시된 바 있다.
도 1은 종래의 수동변속기의 기어 액추에이터를 설명하는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 수동변속기의 기어 액추에이터(100)는 모터(미도시)의 회전력을 전달받아 회전하는 입력축(110)과, 입력축(110)의 회전력에 의해 직선 이동하는 너트부(120)와, 외부 하우징에 고정된 지지부재(미도시)가 삽입되어 너트부(120)의 직선 이동을 가이드 하도록 너트부(120)의 외주면에 축방향 홈으로 형성되는 가이드부(121) 및 너트부(120)의 외주면 일측에 결합되어 너트부(120)가 직선 이동함에 따라 회동 이동하는 셀렉트 핑거(130)를 포함한다.
이러한 종래의 수동변속기의 기어 액추에이터(100)는 하나의 모터로 한가지 작동(여기서는 셀렉트 핑거 작동)만 할 수 있는 구조로, 수동변속기에 시프트 및 셀렉트 작동력을 제공하기 위해서는 복수의 모터와, 복수의 축 및 복수의 너트부가 필요하다.
따라서 종래의 수동변속기의 기어 액추에이터(100)는 수동변속기에 시프트 및 셀렉트 작동력을 제공하기 위해서는 구조가 복잡해지고, 전력 소모가 증대되어야 하는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2012-0133762호(2012.12.11.) 한국공개특허 제10-2013-0116757호(2013.10.24.)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단일 모터로 구동하여 변속기에 시프트 및 셀렉트 작동력을 제공할 수 있도록 구조를 단순화 하는 수동변속기의 기어 액추에이터를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 구조를 단순화 함으로써 전력 소모를 감소하고, 이에 따라 연비를 향상시킬 수 있는 수동변속기의 기어 액추에이터를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 구조를 단순화 하여 조립성을 향상시킬 수 있고, 부품수를 감소함으로써 품질관리의 용이성을 향상시킬 수 있는 수동변속기의 기어 액추에이터를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모터의 회전력을 전달받아 회전하는 입력축, 상기 입력축의 회전력을 축방향 직선 이동으로 변환하고 소정의 회동 이동 가능하게 상기 입력축의 외주면에 결합되는 너트부, 상기 너트부의 외측에 연결되어 상기 너트부의 축방향 이동 또는 회동 이동에 따라 차량의 변속기에 변속 조작력을 제공하는 핑거부 및 외부 하우징에 고정되고 상기 너트부의 외주면에 결합되어 상기 너트부의 축방향 이동 또는 회동 이동을 가이드 하는 지지부재를 포함하고, 상기 핑거부는 상기 너트부가 축방향 이동하면 시프트 방향으로 이동되고, 상기 너트부가 회동 이동하면 셀렉트 방향으로 이동하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 너트부는 외주면에 상기 지지부재가 삽입되어 축방향 이동을 가이드 하는 시프트 이동부와, 회동 이동을 가이드 하는 셀렉트 이동부를 포함하는 가이드부가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 시프트 이동부는 상기 지지부재가 삽입되는 홈이 상기 너트부의 축방향을 따라 길게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 시프트 이동부는 상기 너트부의 둘레방향으로 서로 이격되고, 축방향으로 서로 이격되게 2개로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 셀렉트 이동부는 서로 이격되게 형성되는 상기 시프트 이동부를 연결하도록 상기 너트부의 축방향에 경사지는 홈으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 너트부는 축방향 이동 및 회동 이동함에 따라 상기 핑거부가 빠지지 않도록 외주면 일측에 돌출되어 홈을 형성하는 연결부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 핑거부는 상기 너트부가 축방향 이동하면 회동 이동되고, 상기 너트부가 회동 이동하면 축방향 직선 이동하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 단일 모터로 구동하여 변속기에 시프트 및 셀렉트 작동력을 제공할 수 있도록 구조를 단순화 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 구조를 단순화 함으로써 전력 소모를 감소하고, 이에 따라 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 구조를 단순화 하여 조립성을 향상시킬 수 있고, 부품수를 감소함으로써 품질관리의 용이성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 수동변속기의 기어 액추에이터를 설명하는 평면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수동변속기의 기어 액추에이터를 설명하는 사시도.
도 3은 도 2의 너트부의 시프트 방향과 셀렉트 방향 가이드를 설명하는 사시도.
도 4는 도 2의 수동변속기의 기어 액추에이터의 작동 상태를 설명하는 사시도.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수동변속기의 기어 액추에이터를 설명하는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수동변속기의 기어 액추에이터(200)는 모터(미도시)의 회전력을 전달받아 회전하는 입력축(210)과, 입력축(210)의 회전력을 축방향 직선 이동으로 변환하고, 소정의 회동 이동 가능하게 입력축(210)의 외주면에 결합되는 너트부(220)과, 너트부(220)의 외측에 연결되어 너트부(220)의 축방향 이동 또는 회동 이동에 따라 차량의 변속기(미도시)에 변속 조작력을 제공하는 핑거부(230) 및 외부 하우징(미도시)에 고정되고 너트부(220)의 외주면에 결합되어 너트부(220)의 축방향 이동 또는 회동 이동을 가이드 하는 지지부재(240)를 포함한다.
이러한 수동변속기의 기어 액추에이터(200)의 핑거부(230)는 너트부(220)가 축방향 이동하면 변속기의 시프트 방향으로 이동되고, 너트부(220)가 회동 이동하면 변속기의 셀렉트 방향으로 이동한다.
입력축(210)은 모터의 회전력을 전달받아 회전한다. 입력축(210)은 외주면에 나사산이 형성되어 너트부(220)의 내주면과 치합된다. 따라서, 입력축(210)은 나사산의 마찰을 통해 너트부(220)로 회전력을 전달하고, 너트부(220)는 지지부재(240)에 의해 축방향 직선 이동 또는 소정의 회동 이동할 수 있다.
너트부(220)는 입력축(210)의 회전력을 축방향 직선 이동으로 변환하고, 소정의 회동 이동 가능하게 입력축(210)의 외주면에 결합된다. 너트부(220)는 일측에 지지부재(240)가 삽입되는 가이드부(221)가 형성되고, 핑거부(230)가 삽입되는 연결부(222)가 가이드부(221)에 이격되게 형성된다. 이하 도 3을 통해 너트부(220)의 시프트 방향과 셀렉트 방향 가이드를 더 자세히 설명한다.
도 3은 도 2의 너트부의 시프트 방향과 셀렉트 방향 가이드를 설명하는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 너트부(220)는 외주면에 지지부재(240)가 삽입되어 축방향 이동을 가이드 하는 시프트 이동부(221a)와, 회동 이동을 가이드 하는 셀렉트 이동부(221b)를 포함하는 가이드부(221)가 형성된다.
여기서, 시프트 이동부(221a)는 지지부재(240)가 삽입되는 홈이 너트부(220)의 축방향을 따라 길게 형성된다. 또한, 시프트 이동부(221a)는 너트부(220)의 둘레방향으로 서로 이격되고, 축방향으로 서로 이격되개 2개로 형성될 수 있다.
이때, 셀렉트 이동부(221b)는 서로 이격되게 형성되는 시프트 이동부(221a)를 연결하도록 너트부(220)의 축방향에 경사지는 홈으로 형성될 수 있다.
즉, 너트부(220)는 입력축(210)으로부터 회전력을 전달받고, 시프트 이동부(221a)의 삽입된 지지부재(240)에 의해 회전이 방지되어 축방향으로 이동하게 된다. 또한, 너트부(220)는 축방향 이동에 의해 지지부재(240)가 시프트 이동부(221a)에서 셀렉트 이동부(221b)로 돌입하게되면 셀렉트 이동부(221b)의 길이만큼 회동 이동하게 되고, 다시 시프트 이동부(221a)에 지지부재(240)가 돌입하게 되면 축방향으로 직선 이동하게 된다.
다시 도 2를 참조하면, 너트부(220)는 축방향 이동 및 회동 이동함에 따라 핑거부(230)가 빠지지 않도록 외주면 일측에 돌출되어 홈을 형성하는 연결부(222)를 포함한다. 너트부(220)는 연결부(222)에 핑거부(230)의 일부가 삽입되어 너트부(220)의 축방향 또는 회동 이동에 따라 핑거부(230)를 이동시킨다.
핑거부(230)는 너트부(220)의 외측에 연결되어 너트부(220)의 축방향 이동 또는 회동 이동에 따라 차량의 변속기에 변속 조작력을 제공한다. 이러한 핑거부(230)는 너트부(220)의 연결부(222)에 삽입되는 시프트 핑거(231)와, 시프트 핑거(231)에 동일 축상에 이격되게 배치되는 셀렉트 핑거(233) 및 시프트 핑거(231)와 셀렉트 핑거(233)를 연결하는 핑거축(232)을 포함한다.
핑거부(230)는 연결부(222)에 삽입된 시프트 핑거(231)를 통해 너트부(220)의 축방향 이동력을 전달받아 회동하고, 너트부(220)의 회동 이동력을 전달받아 직선 이동한다. 즉, 핑거부(230)는 너트부(220)가 축방향 이동하면 시프트 핑거(231)가 회동하여 셀렉트 핑거(233)가 시프트 방향으로 이동되고, 너트부(220)가 회동 이동하면 시프트 핑거(231)가 핑거부(230)의 축방향으로 직선 이동하여 셀렉트 핑거(233)가 셀렉트 방향으로 이동한다.
지지부재(240)는 외부 하우징에 고정되고 너트부(220)의 외주면에 결합되어, 너트부(220)의 축방향 이동 또는 회동 이동을 가이드 한다. 지지부재(240)는 너트부(220)의 가이드부(221)에 삽입되어 너트부(220)의 이동에 따라 시프트 이동부(221a)와 셀렉트 이동부(221b)를 지지하여 너트부(220)가 축방향 직선 이동 또는 회동 이동하게 한다.
즉, 지지부재(240)는 시프트 이동부(221a)에 삽입된 상태에서 너트부(220)가 축방향 직선 이동하게 지지하고, 셀렉트 이동부(221b)에 삽입된 상태에서 너트부(220)가 회동 이동하게 지지한다. 이하 도 4를 통해 수동변속기의 기어 액추에이터(200)의 작도 상태를 더 자세히 설명한다.
도 4는 도 2의 수동변속기의 기어 액추에이터의 작동 상태를 설명하는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 수동변속기의 기어 액추에이터(200)는 너트부(220)가 축방향 직선 이동함에 따라 핑거부(230)가 회동 이동한다(a). 즉, 가이드부(221)의 시프트 이동부(221a)에 지지부재(240)가 삽입된 상태에서 입력축(210)이 회전하면, 너트부(220)는 시프트 이동부(221a)를 지지하는 지지부재(240)에 의해 회동이 제한되어 축방향 직선 이동하게 된다. 이때, 너트부(220)는 연결부(222)에 삽입된 시프트 핑거(231)를 회동 시키고, 시프트 핑거(231)는 너트부(220)로부터 전달받은 이동력을 셀렉트 핑거(233)로 전달하여 셀렉트 핑거(233)를 변속기의 시프트 방향으로 이동시킨다.
또한, 수동변속기의 기어 액추에이터(200)는 너트부(220)가 회동 이동함에 따라 핑거부(230)가 축방향 직선 이동한다(b). 즉, 가이드부(221)의 셀렉트 이동부(221b)에 지지부재(240)가 삽입된 상태에서 입력축(210)이 회전하면, 너트부(220)는 셀렉트 이동부(221b)를 지지하는 지지부재(240)에 의해 회동 이동하게 된다. 이때, 너트부(220)는 연결부(222)에 삽입된 시프트 핑거(231)를 핑거부(230)의 축방향 직선 이동 시키고, 시프트 핑거(231)는 너트부(220)로부터 전달받은 이동력을 셀렉트 핑거(233)로 전달하여 셀렉트 핑거(233)를 변속기의 셀렉트 방향으로 이동시킨다.
이러한 수동변속기의 기어 액추에이터(200)는 단일 모터로 변속기에 시프트 및 셀렉트 작동력을 제공할 수 있도록 구조를 단순화 하고, 이에 따라 전력 소모를 감소하고 연비를 향상시킬 수 있다. 또한, 단순화 된 수동변속기의 기어 액추에이터(200)는 조립성을 향상시킬 수 이고, 품질관리의 용이성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
200 : 수동변속기의 기어 액추에이터 210 : 입력축
220 : 너트부 221 : 가이드부
221a : 시프트 이동부 221b : 셀렉트 이동부
222 : 연결부 230 : 핑거부
231 : 시프트 핑거 232 : 핑거축
233 : 셀렉트 핑거 240 : 지지부재

Claims (7)

  1. 모터의 회전력을 전달받아 회전하는 입력축;
    상기 입력축의 회전력을 축방향 직선 이동으로 변환하고, 소정의 회동 이동 가능하게 상기 입력축의 외주면에 결합되는 너트부;
    상기 너트부의 외측에 연결되어 상기 너트부의 축방향 이동 또는 회동 이동에 따라 차량의 변속기에 변속 조작력을 제공하는 핑거부; 및
    외부 하우징에 고정되고 상기 너트부의 외주면에 결합되어, 상기 너트부의 축방향 이동 또는 회동 이동을 가이드 하는 지지부재;
    를 포함하고, 상기 핑거부는 상기 너트부가 축방향 이동하면 시프트 방향으로 이동되고, 상기 너트부가 회동 이동하면 셀렉트 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 기어 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 너트부는
    외주면에 상기 지지부재가 삽입되어 축방향 이동을 가이드 하는 시프트 이동부와,
    회동 이동을 가이드 하는 셀렉트 이동부를 포함하는 가이드부가 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 기어 액추에이터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시프트 이동부는
    상기 지지부재가 삽입되는 홈이 상기 너트부의 축방향을 따라 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 기어 액추에이터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 시프트 이동부는
    상기 너트부의 둘레방향으로 서로 이격되고, 축방향으로 서로 이격되게 2개로 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 기어 액추에이터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 셀렉트 이동부는
    서로 이격되게 형성되는 상기 시프트 이동부를 연결하도록 상기 너트부의 축방향에 경사지는 홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 기어 액추에이터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 너트부는
    축방향 이동 및 회동 이동함에 따라 상기 핑거부가 빠지지 않도록 외주면 일측에 돌출되어 홈을 형성하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 기어 액추에이터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 핑거부는
    상기 너트부가 축방향 이동하면 회동 이동되고,
    상기 너트부가 회동 이동하면 축방향 직선 이동하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 기어 액추에이터.
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