KR20170143120A - 자동화 변속기의 변속기구 - Google Patents

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주식회사 이브텍
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Abstract

본 발명은 자동화 변속기의 변속기구에 관한 것으로, 시프트 레버가 설치되는 컨트롤 샤프트; 상기 시프트 레버와 접촉하는 간섭을 통해 기어 변속단을 가변시키는 변속용 작동유닛; 상기 컨트롤 샤프트의 셀렉트(Select) 작동을 위한 동력을 전달하는 셀렉트 작동유닛; 상기 컨트롤 샤프트의 시프트(Shift) 작동을 위한 동력을 전달하는 시프트 작동유닛을 포함하며, 상기 시프트 작동유닛은 시프트 모터와, 상기 시프트 모터의 구동축에 연결되어 회전하는 시프트 스크류와, 상기 시프트 스크류의 회전에 따라 직선이동하여 상기 컨트롤 샤프트를 회전시키는 동력을 전달하는 시프트 슬라이더로 구성되며, 상기 컨트롤 샤프트의 회전각을 산출하는 시프트 위치검출유닛을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 자동화 변속기의 변속 품질을 한층 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

자동화 변속기의 변속기구{SHIFT DEVICE OF AUTOMATED TRANSMISSON}
본 발명은 자동화 변속기의 변속기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 주행속도에 맞는 최적의 변속단으로 기어의 물림을 자동으로 변환시키는 자동화 변속기의 변속기구에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에는 엔진 또는 모터의 출력을 구동 바퀴에 전달하기 위한 동력전달장치로부터 출발, 후진 또는 주행 속도에 맞추어 기어 물림을 변경하는 변속기가 구비되어 있다.
차량의 변속기는 크게 운전자가 수동으로 변속을 수행하는 수동변속기와, 주행 상태에 따라 자동으로 변속을 수행하는 자동변속기로 구분하고 있다.
여기서, 자동변속기는 유체를 사용하는 방식이 가장 많이 사용되며 연료 소비가 많고 경차나 전기차에는 사용이 어려운 문제점이 있는 한편, 수동변속기는 초보 운전자가 조작하기 어렵고 시내 주행이나 교통 정체시 운전 피로감이 많은 문제점이 있으나 연비가 좋고 운전자가 원하는 가속 성능을 발휘할 수 있는 이점이 있다.
이와 같은 수동 및 자동변속기의 문제점을 해소하고 각각의 장점을 극대화시키기 위한 방안의 일환으로서, 구조가 간단하며 연비가 좋은 수동변속기에 자동화 변속장치를 장착하여 연비 향상과 자동변속기와 같은 운전자의 편리함 그리고 변속 충격을 완화하려는 시도가 이루어지고 있으며, 이러한 변속기를 자동화 변속기라고 부르고 있다.
이하, 도 1을 참조하여 종래기술에 따른 자동화 변속기에 대하여 설명한다.
종래기술에 따른 자동화 변속기는 도시한 바와 같이, 기어 변속을 행하는 시프트 포크(2)가 형성된 복수의 시프트 레일(1)과, 상기 복수의 시프트 레일(1)에 각각 연결되어 직선운동과 회전운동을 부여하는 동력전환부(3,4)와, 동력전환유닛부(3,4)에 동력을 전달하는 솔레노이드(8,12)로 구성된다.
이러한 종래기술에 따른 자동화 변속기는 시프트 레일(1) 및 작동 레버(3)가 2개로 분리된 상태에서 각각 셀렉트 및 시프트 동작을 구현하게 됨으로써, 서로 이격된 위치에서의 셀렉트 및 시프트의 정확한 작동 설정 값을 세팅하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 시간이 지날수록 상호 간의 위치적 공차가 발생하여 정상적인 변속 조작이 이루어지지 않는 문제점이 있었다.
또한, 종래기술에 따른 자동화 변속기는 구성부품이 복수로 제작이 이루어짐에 따라 차량의 동력전달장치 전체에 대한 레이아웃 구조를 복잡하게 하는 단점이 있다.
한국공개특허공보 : 10-2012-0131456(2012.12.05)
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발명의 목적은 셀렉트 유닛과 시프트 유닛을 상호 유기적으로 연결한 하나의 모듈화 구조로 개선하여 정확한 작동성과 내구성을 구현할 수 있는 자동화 변속기의 변속기구를 제공하는데 있다.
또한, 시프트 작동유닛과 셀렉트 작동유닛의 위치검출 성능을 향상시킬 수 있는 자동화 변속기의 변속기구를 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 자동화 변속기의 변속기구는, 시프트 레버가 설치되는 컨트롤 샤프트; 상기 시프트 레버와 접촉하는 간섭을 통해 기어 변속단을 가변시키는 변속용 작동유닛; 상기 컨트롤 샤프트의 셀렉트(Select) 작동을 위한 동력을 전달하는 셀렉트 작동유닛; 상기 컨트롤 샤프트의 시프트(Shift) 작동을 위한 동력을 전달하는 시프트 작동유닛을 포함하며, 상기 시프트 작동유닛은 시프트 모터와, 상기 시프트 모터의 구동축에 연결되어 회전하는 시프트 스크류와, 상기 시프트 스크류의 회전에 따라 직선이동하여 상기 컨트롤 샤프트를 회전시키는 동력을 전달하는 시프트 슬라이더로 구성되며, 상기 컨트롤 샤프트의 회전각을 산출하는 시프트 위치검출유닛을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 시프트 슬라이더는 상기 시프트 스크류가 관통하는 관통구멍이 형성되고, 상기 시프트 모터와 마주보는 일측에는 이송용 체결부가 설치되며, 상기 이송용 체결부와 시프트 스크류는 상호 나사체결되는 것을 특징으로 한다.
상기 시프트 위치검출유닛은 걸림돌기를 내측으로 수용하는 장공의 수용홀을 형성하며 상기 걸림돌기가 이동하는 방향에 따라 힌지운동 하는 회전부재와, 상기 회전부재의 힌지축 방향에 결합되어 상기 회전부재의 회전방향 및 각도를 연산하는 시프트 위치검출센서로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 시프트 위치검출유닛은 상기 컨트롤 샤프트의 단부에 직접 연결되어 상기 시프트 슬라이더가 직선이동한 거리에 따른 상기 컨트롤 샤프트의 회전각도를 산출하는 시프트 위치검출센서인 것을 특징으로 한다.
상기 셀렉트 작동유닛은 셀렉트 액츄에이터와, 상기 셀렉트 액츄에이터에 연결되어 전후방향으로 직선운동 하는 셀렉트 로드와, 상기 셀렉트 로드에 힌지 연결되며 상기 컨트롤 샤프트를 축방향으로 전,후 이동시키는 셀렉트 레버와, 상기 셀렉트 레버의 힌지축에 설치되어 상기 셀렉트 레버가 회전하는 방향 및 각도에 따라 상기 컨트롤 샤프트의 직선이동 위치를 산출하는 셀렉트 위치검출유닛로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 셀렉트 레버는 상기 셀렉트 로드와 연결되는 제1 레버부와, 상기 제1 레버부와 직각하는 방향으로 절곡되는 제2 레버부와, 상기 제1 레버부와 제2 레버부가 접하는 경계면에 형성되는 힌지축과, 상기 제2 레버부의 단부 아래쪽에 돌출성형되는 로드 핑거로 구성된 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 컨트롤 샤프트를 중심으로 일측에는 상기 셀렉트 작동유닛과 시프트 작동유닛을 각각 연결하여 직선운동과 회전운동을 수행할 수 있도록 구성함으로써, 자동화 변속기의 변속 품질을 한층 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 셀렉트 작동유닛과 시프트 작동유닛에는 각각의 위치검출센서를 구성함으로써, 차량의 주행속도에 맞추어 변속이 정확한 시점에서 이루어질 수 있도록 작동 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 자동화 변속기의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동화 변속기의 변속기구를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 셀렉트 작동유닛을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 2의 시프트 작동유닛을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 2의 시프트 작동유닛의 측단면도이다.
도 6은 도 2의 시프트 작동유닛의 작용을 나타낸 측면도이다.
도 7은 도 2의 시프트 작동유닛의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 8은 도 2의 동력전환부의 구성을 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동화 변속기의 변속기구는 시프트 레버(110)가 설치되는 컨트롤 샤프트(100)와, 상기 컨트롤 샤프트(100)의 일측에 위치하며 상기 시프트 레버(110)와 접촉하는 간섭을 통해 기어 변속단을 가변시키는 변속용 작동유닛(200)과, 상기 컨트롤 샤프트(100)의 셀렉트(Select) 작동을 위한 동력을 전달하는 셀렉트 작동유닛(300)과, 상기 컨트롤 샤프트(100)의 시프트(Shift) 작동을 위한 동력을 전달하는 시프트 작동유닛(400)과, 상기 컨트롤 샤프트(100)의 시프트 레버(110)와 마주보는 방향에 설치되며 상기 컨트롤 샤프트(100)를 중심으로 일측에는 상기 셀렉트 작동유닛(300)과 연결되고 타측에는 상기 시프트 작동유닛(400)에 연결되어 상기 컨트롤 샤프트(100)의 직선운동과 회전운동을 가능하게 하는 동력전환부(500)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 컨트롤 샤프트(100)는 일정 길이로 연장되며 길이방향의 일측에는 시프트 레버(110)가 설치되는 것으로, 상기 시프트 레버(110)는 후술할 변속용 작동유닛(200)의 복수의 시프트 러그(230) 중 하나의 시프트 러그(230)를 선택할 수 있도록 전,후 방향으로 이동하는 것과 아울러 이동된 위치로부터 상기 시프트 러그(230)를 측방향으로 가압하는 역할을 수행한다.
본 발명에 따른 컨트롤 샤프트(100)는 축방향 이동을 통한 셀렉트 작용과 일정 범위로 회전하는 시프트 작용을 수행할 수 있는 하나의 단일 구성으로 이루어진다.
상기 변속용 작동유닛(200)은 상기 컨트롤 샤프트(100)의 일측에 위치하는 것으로, 상기 시프트 레버(110)의 이동 또는 회전하는 방향에 따라 선택적으로 기어 변속단을 가변시키는 역할을 수행한다.
이러한 상기 변속용 작동유닛(200)은 일정 간격을 두고 복수 이상 배치되는 시프트 레일(210)과, 상기 시프트 레일(210)의 길이방향 일측 또는 양측에 결합되어 동기장치의 슬리브(미도시)를 이동시키는 시프트 포크(220)와, 상기 시프트 레일(210)을 직선 이동시키는 시프트 러그(230)로 구성된다.
즉, 상기 컨트롤 샤프트(100)의 시프트 레버(110)가 복수의 시프트 러그(230) 사이를 이동하고, 선택된 시프트 러그(230) 위치에서 해당 시프트 러그를 일측으로 미는 가압력을 전달함으로써 기어를 변속시킨다.
이러한 상기 변속용 작동유닛(200)의 구성은 이미 공지된 기술이므로 그 구체적인 구성 및 작용설명은 생략한다.
한편, 상기 셀렉트 작동유닛(300)은, 상기 컨트롤 샤프트(100)의 셀렉트(Select) 작동을 위한 동력을 전달하는 것으로, 상기 컨트롤 샤프트(100)를 축방향으로 직선왕복이동시키는 역할을 수행한다.
구체적으로, 상기 셀렉트 작동유닛(300)은 셀렉트 액츄에이터(310)와, 상기 셀렉트 액츄에이터(310)에 연결되어 전후방향으로 직선운동 하는 셀렉트 로드(320)와, 상기 셀렉트 로드(320)에 힌지 연결되며 상기 컨트롤 샤프트(100)를 축방향으로 전,후 이동시키는 셀렉트 레버(330)와, 상기 셀렉트 레버(330)의 힌지축(333)에 설치되어 상기 셀렉트 레버(330)가 회전하는 방향 및 각도에 따라 상기 컨트롤 샤프트(100)의 직선이동 위치를 산출하는 셀렉트 위치검출유닛(340)로 구성된다.
상기 셀렉트 레버(330)는 상기 셀렉트 로드(320)와 연결되는 제1 레버부(331)와 상기 제1 레버부(331)와 직각하는 방향으로 절곡되는 제2 레버부(332)와, 상기 제1 레버부(331)와 제2 레버부(332)가 접하는 경계면에 형성되는 힌지축(333)과, 상기 제2 레버부(332)의 단부 아래쪽에 돌출성형되는 로드 핑거(332a)로 구성된다.
이와 같이 구성된 상기 셀렉트 작동유닛(300)의 작용을 살펴보면, 상기 셀렉트 액츄에이터(310)가 차량의 ECU로부터 전기적 신호를 받아 구동(작동)하면, 셀렉트 액츄에이터(310)에 연결된 상기 셀렉트 로드(320)는 전,후방향으로 직선이동한다. 이때, 상기 셀렉트 로드(320)에 연결된 상기 셀렉트 레버(330)는 힌지축(333)을 중심으로 회전함으로써 상기 로드 핑거(332a)와 연결되는 후술할 동력전환부(500)를 구동시키고 이때 상기 동력전환부(500)의 구성력은 상기 컨트롤 샤프트(100)를 축 방향으로 직선 이동시킨다.
한편, 시프트 작동유닛(400)은 상기 컨트롤 샤프트(100)의 시프트(Shift) 작동을 위한 동력을 전달하는 것으로, 상기 컨트롤 샤프트(100)를 소정 각도로 회전시키는 역할을 수행한다.
구체적으로, 상기 시프트 작동유닛(400)은 시프트 모터(410)와, 상기 시프트 모터(410)의 구동축에 연결되어 회전하는 시프트 스크류(420)와, 상기 시프트 스크류(420)의 회전에 따라 직선이동하여 상기 컨트롤 샤프트(100)를 회전시키는 동력을 전달하는 시프트 슬라이더(430)와, 상기 시프트 슬라이더(430)와 시프트 스크류(420) 사이에 개재되는 이송용 체결부(440)와, 상기 시프트 슬라이더(430)의 일측에 설치되며 상기 시프트 슬라이더(430)가 직선이동한 거리만큼 상기 컨트롤 샤프트(100)의 회전각을 산출하는 시프트 위치검출유닛(450)로 구성된다.
상기 시프트 슬라이더(430)는 소정의 폭과 높이를 가지는 사각형상의 부재이며, 상부에는 상기 동력전환부(500)의 시프트 작용돌기(530)가 결합된 상태에서 직선이동을 가능하게 하는 가이드홈(431)이 형성되며, 상기 시프트 모터(410)과 마주보는 일측면 중심부에는 상기 시프트 스크류(420)가 관통하는 관통구멍(432)이 형성된다.
또한, 상기 이송용 체결부(440)는 상기 관통구멍(432)에 삽입되는 상태로 상기 시프트 슬라이더(430)의 일측면에 설치되며, 상기 이송용 체결부(440)와 시프트 스크류(420)는 상호 나사체결이 이루어진다.
여기서, 상기 시프트 위치검출유닛(450)는 상기 시프트 슬라이더(430)의 일측면에 설치되는 걸림돌기(451)를 내측으로 수용하는 장공의 수용홀(452a)을 형성하며 상기 걸림돌기(451)가 이동하는 방향에 따라 힌지운동하는 회전부재(452)와, 상기 회전부재(452)의 힌지축 방향에 결합되며 상기 회전부재(452)의 회전방향 및 각도를 연산하는 시프트 위치검출센서(453)로 구성된다.
즉, 상기 시프트 위치검출유닛(450)는 시프트 슬라이더(430)의 이동방향에 따라 상기 걸림돌기(451)가 회전부재(452)를 간섭하여 회전시킬 때 그 각도를 연산하여 상기 컨트롤 샤프트(100)의 회전각을 검출하고 이를 차량의 TCU로 전송한다.
이와 같이 구성된 상기 시프트 작동유닛(400)의 작용을 살펴보면, 상기 시프트 모터(410)가 차량의 ECU로부터 전기적 신호를 받아 구동(작동)하면, 상기 시프트 모터(410)에 연결된 시프트 스크류(420)가 회전한다. 이때, 상기 시프트 스크류(420)와 시프트 슬라이더(430) 사이에 개재되는 이송용 체결부(440)가 상대회전하여 상기 시프트 슬라이더(430)를 시프트 스크류의 길이방향을 따라 직선이동시킨다. 이러한 상기 시프트 슬라이더(430)의 직선이동은 상기 동력전환부(500)의 시프트 작용돌기(530)를 미는 방향으로 가압하여 상기 컨트롤 샤프트(100)를 회전시키는 시프트 작동을 실시한다.
또한, 도 7은 시프트 작동유닛의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 시프트 모터(410)와, 상기 시프트 모터(410)의 구동축에 연결되어 회전하는 시프트 스크류(420)와, 상기 시프트 스크류(420)의 회전에 따라 상기 시프트 스크류(420)의 길이방향을 따라 직선운동 하여 상기 컨트롤 샤프트(100)를 회전시키는 동력을 전달하는 시프트 슬라이더(430)와, 상기 컨트롤 샤프트(100)의 단부에 직접 연결되어 상기 시프트 슬라이더(430)가 직선이동한 거리에 따른 상기 컨트롤 샤프트(100)의 회전각도를 산출하는 시프트 위치검출유닛(450)로 구성된다.
즉, 상기 시프트 스크류(420)와 시프트 슬라이더(430) 사이에 개재되는 별도의 이송용 체결부(440)의 구성을 생략함으로써 그에 따른 구성 및 결합구조를 단순화시켜 제조단가를 낮출 수 있다.
상기 시프트 위치검출유닛(450) 역시 상기 걸림돌기(451) 및 회전부재(452)의 구성을 생략하고 상기 컨트롤 샤프트(100)와 직접 연동하는 구조로 제작함으로써 그에 따른 구성 및 결합구조를 단순화시켜 제조단가를 낮출 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 상기 셀렉트 작동유닛(300)과 시프트 작동유닛(400) 모두는 상기 컨트롤 샤프트(100)와 직각하는 방향으로 설치가 이루어짐에 따라 자동화 변속기의 전체 크기를 줄여 차량의 동력전달장치의 공간 활용도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기 동력전환부(500)는 상기 컨트롤 샤프트(100)의 시프트 레버(110)와 마주보는 방향에 설치되는 것으로, 일측이 상기 셀렉트 작동유닛(300)과 연결되고 타측이 상기 시프트 작동유닛(400)에 연결되어 상기 컨트롤 샤프트(100)의 직선운동과 회전운동을 가능하게 하는 역할을 수행한다.
구체적으로, 상기 동력전환부(500)는 상기 컨트롤 샤프트(100)에 결합되는 결합공(511)을 형성한 몸체부(510)와, 상기 몸체부(510)의 일측과 타측에는 외측으로 돌출되어 그 사이에 셀렉트 삽입공간부(521)를 형성한 결합플랜지(520)와, 상기 몸체부(510)의 바닥면으로부터 아래쪽으로 돌출되는 시프트 작용돌기(530)와, 상기 몸체부(510)와 상기 컨트롤 샤프트(100)를 상호 일체형으로 고정시키는 고정핀(540)으로 구성된다.
즉, 상기 셀렉트 체결공간부(521)에는 상기 셀렉트 작동유닛(300)의 로드 핑거(332a)가 결합되어 상기 컨트롤 샤프트(100)를 전후방향으로 직선이동 가능하게 하며, 상기 시프트 작용돌기(530)는 상기 시프트 작동유닛(400)의 시프트 슬라이더(430)에 결합되어 상기 컨트롤 샤프트(100)를 회전시키기 위한 가압력을 전달한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100 : 컨트롤 샤프트 200 : 변속용 작동유닛
300 : 셀렉트 작동유닛 400 : 시프트 작동유닛
500 : 동력전환부

Claims (6)

  1. 시프트 레버가 설치되는 컨트롤 샤프트;
    상기 시프트 레버와 접촉하는 간섭을 통해 기어 변속단을 가변시키는 변속용 작동유닛;
    상기 컨트롤 샤프트의 셀렉트(Select) 작동을 위한 동력을 전달하는 셀렉트 작동유닛; 및,
    상기 컨트롤 샤프트의 시프트(Shift) 작동을 위한 동력을 전달하는 시프트 작동유닛을 포함하며,
    상기 시프트 작동유닛은 시프트 모터와, 상기 시프트 모터의 구동축에 연결되어 회전하는 시프트 스크류와, 상기 시프트 스크류의 회전에 따라 직선이동하여 상기 컨트롤 샤프트를 회전시키는 동력을 전달하는 시프트 슬라이더로 구성되며,
    상기 컨트롤 샤프트의 회전각을 산출하는 시프트 위치검출유닛을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동화 변속기의 변속기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시프트 슬라이더는 상기 시프트 스크류가 관통하는 관통구멍이 형성되고, 상기 시프트 모터와 마주보는 일측에는 이송용 체결부가 설치되며, 상기 이송용 체결부와 시프트 스크류는 상호 나사체결되는 것을 특징으로 하는 자동화 변속기의 변속기구.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시프트 위치검출유닛은,
    걸림돌기를 내측으로 수용하는 장공의 수용홀을 형성하며 상기 걸림돌기가 이동하는 방향에 따라 힌지운동 하는 회전부재와,
    상기 회전부재의 힌지축 방향에 결합되어 상기 회전부재의 회전방향 및 각도를 연산하는 시프트 위치검출센서로 구성된 것을 특징으로 하는 자동화 변속기의 변속기구.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 시프트 위치검출유닛은 상기 컨트롤 샤프트의 단부에 직접 연결되어 상기 시프트 슬라이더가 직선이동한 거리에 따른 상기 컨트롤 샤프트의 회전각도를 산출하는 시프트 위치검출센서인 것을 특징으로 하는 자동화 변속기의 변속기구.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀렉트 작동유닛은,
    셀렉트 액츄에이터와,
    상기 셀렉트 액츄에이터에 연결되어 전후방향으로 직선운동 하는 셀렉트 로드와,
    상기 셀렉트 로드에 힌지 연결되며 상기 컨트롤 샤프트를 축방향으로 전,후 이동시키는 셀렉트 레버와,
    상기 셀렉트 레버의 힌지축에 설치되어 상기 셀렉트 레버가 회전하는 방향 및 각도에 따라 상기 컨트롤 샤프트의 직선이동 위치를 산출하는 셀렉트 위치검출유닛로 구성된 것을 특징으로 하는 자동화 변속기의 변속기구.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 셀렉트 레버는,
    상기 셀렉트 로드와 연결되는 제1 레버부와, 상기 제1 레버부와 직각하는 방향으로 절곡되는 제2 레버부와, 상기 제1 레버부와 제2 레버부가 접하는 경계면에 형성되는 힌지축과, 상기 제2 레버부의 단부 아래쪽에 돌출성형되는 로드 핑거로 구성된 것을 특징으로 하는 자동화 변속기의 변속기구.
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