KR20190014199A - 차량용 자동 변속장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 차량용 자동 변속장치는 출력축과 연결되어 함께 회전하도록 마련된 회전축; 일단에 회전축 상에 구비된 제1링크부가 힌지 결합되고, 타단에 원심추가 마련되어, 회전축의 회전속도에 따라 원심력이 작용하여 일단을 중심으로 힌지 회전하는 제1연결부재; 일단이 제1연결부재의 중간부에 힌지 결합되고, 타단이 회전축 상에 구비된 제2링크부에 힌지 결합된 제2연결부재; 회전축 상에 구비되어 제1링크부 또는 제2링크부 중 어느 하나와 결합되되, 회전축의 축방향을 따라 슬라이딩되도록 마련된 슬라이더부; 및 슬라이더부와 연결되어 슬라이더부의 슬라이딩 위치에 따라 동기장치를 변속단기어에 치합시키는 시프트포크;를 포함할 수 있다.

Description

차량용 자동 변속장치 {APPARATUS FOR AUTO SHIFTING OF VEHICLE}
본 발명은 차속에 따라 별도의 전기, 전자적인 제어를 수행하지 않고도 기계적으로 변속이 수행될 수 있도록 하는 차량용 자동 변속장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동변속기가 적용된 차량은 기설정된 변속패턴에 기반하여 자동적으로 변속이 이루어지도록 마련된다.
즉, 변속패턴을 기준으로 하여 차속 및 가속페달 답입량에 따라 다수의 싱크로나이저들의 작동을 제어함으로써, 원하는 변속단을 구현하도록 마련되는 것이다.
하지만, 이를 위해서는 차속을 감지하기 위한 차속센서, APS 및 상술한 데이터들에 기반하여 변속패턴에 따라 다수의 싱크로나이저들을 복합적으로 제어하는 제어유닛이 요구되어진다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2015-0077732 A
본 발명은 상술한 바와 같이 차량 변속을 전자적인 제어를 통해 실시하지 않고, 기계적인 동작에 의해 자동적으로 차속에 따라 변속이 수행될 수 있도록 하는 차량용 자동 변속장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 자동 변속장치는 출력축과 연결되어 함께 회전하도록 마련된 회전축; 일단에 상기 회전축 상에 구비된 제1링크부가 힌지 결합되고, 타단에 원심추가 마련되어, 상기 회전축의 회전속도에 따라 원심력이 작용하여 일단을 중심으로 힌지 회전하는 제1연결부재; 일단이 상기 제1연결부재의 중간부에 힌지 결합되고, 타단이 상기 회전축 상에 구비된 제2링크부에 힌지 결합된 제2연결부재; 상기 회전축 상에 구비되어 상기 제1링크부 또는 제2링크부 중 어느 하나와 결합되되, 상기 회전축의 축방향을 따라 슬라이딩되도록 마련된 슬라이더부; 및 상기 슬라이더부와 연결되어 상기 슬라이더부의 슬라이딩 위치에 따라 동기장치를 변속단기어에 치합시키는 시프트포크;를 포함할 수 있다.
상기 제1링크부 또는 제2링크부 중 어느 하나는 상기 슬라이더부와 결합되면서 상기 회전축의 축방향을 따라 슬라이딩 가능하도록 마련되고, 나머지 하나는 상기 회전축 상에 고정되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 회전축 상에 구비되고, 양단이 각각 상기 제1링크부와 제2링크부에 고정결합되어 탄성력을 가하도록 마련된 압축스프링;을 더 포함할 수 있다.
상기 회전축 상에 구비되고, 상기 슬라이더부에 결합되어 상기 슬라이더부의 슬라이딩 위치에 따라 상기 회전축의 축방향 일측 또는 타측으로 탄성력을 가하도록 마련된 다이어프램 스프링;을 더 포함할 수 있다.
상기 다이어프램 스프링은 상기 회전축의 회전속도가 설정속도에 도달할 경우에 탄성력을 가하는 방향이 전환되도록 마련되고, 상기 시프트포크는 상기 다이어프램 스프링의 탄성력 방향이 전환되는 시점에 상기 동기장치가 변속단기어에 치합되기 시작하도록 상기 슬라이더부에 연결된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 시프트포크는 상기 슬라이더부에 고정결합되어 일체로 슬라이딩되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 시프트포크는 상기 슬라이더부의 일단과 접촉하도록 마련되고, 상기 슬라이더부의 이동에 따라 밀려 상기 슬라이더부와 직교하는 방향으로 이동함으로써 동기장치를 변속단기어에 치합시키도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 자동 변속장치에 따르면 별도의 제어장치들을 적용하지 않더라도 자동적으로 차속에 따라 기계적인 변속이 이루어지도록 마련할 수 있다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동 변속장치의 작동을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이어프램 스프링 변형량에 따른 변속 진행을 도시한 그래프,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동 변속장치가 적용된 변속기 구조를 간단히 도시한 도면,
도 5 내지 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 차량용 자동 변속장치를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 자동 변속장치에 대하여 살펴본다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동 변속장치의 작동을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이어프램 스프링 변형량에 따른 변속 진행을 도시한 그래프이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동 변속장치가 적용된 변속기 구조를 간단히 도시한 도면이다.
먼저, 도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 차량용 자동 변속장치는 출력축(OS)과 연결되어 함께 회전하도록 마련된 회전축(10); 일단에 상기 회전축(10) 상에 구비된 제1링크부(13)가 힌지 결합되고, 타단에 원심추(23)가 마련되어, 상기 회전축(10)의 회전속도에 따라 원심력이 작용하여 일단을 중심으로 힌지 회전하는 제1연결부재(20); 일단이 상기 제1연결부재(20)의 중간부에 힌지 결합되고, 타단이 상기 회전축(10) 상에 구비된 제2링크부(15)에 힌지 결합된 제2연결부재(30); 상기 회전축(10) 상에 구비되어 상기 제1링크부(13) 또는 제2링크부(15) 중 어느 하나와 결합되되, 상기 회전축(10)의 축방향을 따라 슬라이딩되도록 마련된 슬라이더부(40); 및 상기 슬라이더부(40)와 연결되어 상기 슬라이더부(40)의 슬라이딩 위치에 따라 동기장치(SL)를 변속단기어에 치합시키는 시프트포크(50);를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명에서 시프트포크(50)는 동기장치(SL)를 이동시켜 변속단기어(G2)에 체결시키거나 변속단기어로부터 해제시키도록 형성되되, 시프트포크(50)를 통한 동기장치(SL)의 이동이 회전축(10)의 회전속도에 따라 이루어지도록 마련된다.
구체적으로, 회전축(10) 상에는 제1링크부(13)를 중심으로 힌지 회전하는 제1연결부재(20)가 마련되는데, 상기 제1연결부재(20)에는 회전축(10)의 축방향 회전에 따라 발생하는 원심력을 극대화하기 위해 원심추(23)가 형성된다.
따라서, 회전축(10)의 회전속도가 증가할수록 상기 제1연결부재(20)는 강한 원심력에 의해 원심추(23)가 상승하는 방향으로 힌지 회전한다.
본 발명에서 상기 제1연결부재(20)의 중간부와 상기 회전축(10) 상에 구비된 제2링크부(15) 사이를 연결하도록 제2연결부재(30)가 마련되는바, 제1연결부재(20)가 힌지 회전하면 제2연결부재(30)는 제1연결부재(20)를 따라 이동한다.
여기서, 상기 제1링크부(13) 또는 제2링크부(15) 중 어느 하나는 상기 슬라이더부(40)와 결합되면서 상기 회전축(10)의 축방향을 따라 슬라이딩 가능하도록 마련되고, 나머지 하나는 상기 회전축(10) 상에 고정되도록 마련될 수 있다.
도 1 내지 도 2는 제1링크부(13)가 회전축(10)에 고정되고, 제2링크부(15)가 슬라이더부(40)와 결합되면서 회전축(10)을 따라 슬라이딩 가능하도록 마련되는 일 실시예를 도시하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 회전축(10)의 회전속도가 낮을 경우에는 제1연결부재(20)에 작용하는 원심력이 작기 때문에 슬라이딩 이동되는 제2링크부(15)가 하방 측에 위치하게 된다. 이때, 슬라이더부(40)와 연결된 시프트포크(50)는 동기장치와 변속단기어를 서로 해제시킨 상태를 유지하게 된다.
만약, 회전축(10)의 회전속도가 상승한다면, 도 2에 도시된 바와 같이 원심력에 의해 제1연결부재(20)가 고정된 제1링크부(13)를 중심으로 힌지 회전하게 되고, 제2연결부재(30)가 제2링크부(15)에 상방으로 들어올리는 힘을 전달하게 된다. 이에 따라 제2링크부(15)와 결합된 슬라이더부(40) 및 시프트포크(50)가 이동하게 되고, 시프트포크(50)의 이동에 따라 동기장치가 변속단기어에 치합된다.
따라서, 회전축(10)의 회전속도가 상승하여 특정속도 이상일 경우, 시프트포크(50)가 자동적으로 이동하여 업시프트를 수행하는바, 별도의 전자제어없이 차속에 따른 자동 차량 변속을 구현할 수 있다.
상기 슬라이더부(40)는 회전축(10)을 감싸면서 축방향 이동이 가능한 다수의 링이 적용된 형상으로 마련될 수도 있고, 단일의 원통 형상으로 마련될 수도 있다. 즉, 슬라이더부(40)의 형상은 설계자 또는 차량에 따라 다양하게 가변되어 설계될 수 있는바, 특정 형상으로 한정되어서는 안될 것이다.
더 구체적으로, 본 발명의 차량용 자동 변속장치는 상기 회전축(10) 상에 구비되고, 양단이 각각 상기 제1링크부(13)와 제2링크부(15)에 고정결합되어 탄성력을 가하도록 마련된 압축스프링(60);을 더 포함할 수 있다.
즉, 압축스프링(60)은 상기 제1링크부(13)와 제2링크부(15) 사이의 간격을 일정거리로 유지시키면서, 원심력에 의해 제1연결부재(20)가 힌지 회전할 경우에는 슬라이더부(40)의 이동에 따라 압축되어 시프트포크(50)가 이동 작동되도록 마련된다.
따라서, 제1연결부재(20)에 원심력이 가해지지 않는 상태에서 제1링크부(13)와 제2링크부(15) 사이에 탄성력을 가함으로써, 차속이 낮은상태에서 고속단 변속이 이루어지는 상황을 방지하여 차량 변속의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 설계자 또는 차량에 따라 상기 압축스프링(60)의 탄성강도를 가변하여 설계함으로써, 차량 변속이 수행되는 시점을 다양하게 설정할 수도 있다.
한편, 본 발명의 차량용 자동 변속장치는 상기 회전축(10) 상에 구비되고, 상기 슬라이더부(40)에 결합되어 상기 슬라이더부(40)의 슬라이딩 위치에 따라 상기 회전축(10)의 축방향 일측 또는 타측으로 탄성력을 가하도록 마련된 다이어프램 스프링(70);을 더 포함할 수 있다.
상기 다이어프램 스프링(70)은 일단부가 슬라이더부(40)에 결합되고, 타단부는 회전축(10)과 함께 회전하되 축방향으로 이동되지 않도록 하우징과 같은 구성에 고정되도록 마련되는 것이 바람직하다.
즉, 다이어프램 스프링(70)은 슬라이더부(40)에 결합되는데, 회전축(10)의 회전속도가 낮을 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이 제1연결부재(20)가 초기 상태로 복원되는 방향으로 슬라이더부(40)가 이동되도록 탄성력을 가할 수 있다.
만약, 회전축(10)의 회전속도가 상승하여 제1연결부재(20)에 작용하는 원심력에 의해 슬라이더부(40)가 특정 위치까지 이동되면, 도 2에 도시된 바와 같이 다이어프램 스프링(70)이 젖혀지면서 탄성력을 가하는 방향이 전환된다. 따라서, 슬라이더부(40)가 이동하는데 필요한 작용하중이 줄어들어 시프트포크(50)가 이동하여 동기장치를 변속단기어에 용이하게 치합시킬 수 있다.
여기서, 상기 다이어프램 스프링(70)은 상기 회전축(10)의 회전속도가 설정속도에 도달할 경우에 탄성력을 가하는 방향이 전환되도록 마련되고, 상기 시프트포크(50)는 상기 다이어프램 스프링(70)의 탄성력 방향이 전환되는 시점에 상기 동기장치가 변속단기어에 치합되기 시작하도록 상기 슬라이더부(40)에 연결될 수 있다.
즉, 도 3과 같이 회전축(10)의 원심력에 따라 시프트포크(50)에 가해지는 작용하중이 증가할수록 다이어프램 스프링(70)의 변형량이 증가되고, 특정 변형량에 도달할 경우 다이어프램 스프링(70)이 젖혀지면서 작용하중 대비 변형량이 급격하게 증가하면서 변속이 이루어진다. 여기서, 다이어프램 스프링(70)이 젖혀지는 시점에 동기장치의 슬리브가 변속단기어와 치합되기 시작하도록 마련됨으로써, 동기장치가 다이어프램 스프링(70)의 탄성력에 의해 변속단기어에 보다 용이하게 치합될 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 일 실시예에 따른 차량용 자동 변속장치에서 상기 시프트포크(50)는 상기 슬라이더부(40)에 고정결합되어 일체로 슬라이딩되도록 마련된다.
한편, 도 5 내지 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 차량용 자동 변속장치를 도시한 도면이다.
먼저, 도 5에 도시된 실시예에서는 제1링크부(13)가 시프트포크(50)와 결합되면서, 회전축(10)을 따라 슬라이딩 가능하도록 마련되며, 제2링크부(15)가 회전축(10) 고정되도록 마련된다.
따라서, 제1연결부재(20)가 원심력에 의해 힌지회전하면, 제1링크부(13)가 회전축(10)을 따라 상승하면서 시프트포크(50)가 이동하여 차량 변속이 이루어진다.
도 6에 도시된 실시예에 따른 차량용 자동변속장치에서 상기 시프트포크(50)는 상기 슬라이더부(40)의 일단과 접촉하도록 마련되고, 상기 슬라이더부(40)의 이동에 따라 밀려 상기 슬라이더부(40)와 직교하는 방향으로 이동함으로써 동기장치를 변속단기어에 치합시키도록 마련될 수 있다.
즉, 슬라이더부(40)의 이동에 따라 시프트포크(50)를 밀어서, 시프트포크(50)가 슬라이더부(40)의 이동방향과 직교하는 방향으로 움직임으로써, 차량에 다양한 형상으로 본 발명을 적용할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 차량용 자동변속장치는 DCT(Dual Clutch Transmission)가 적용된 차량에 적용되는데, 제1입력축(IS1)과 출력축(OS)은 1단변속기어세트(G1)로 상시 체결되고, 제2입력축(IS2)과 출력축(OS)은 2단변속기어세트(G2)를 매개로 동기장치(SL)의 동작에 따라 선택적으로 체결되도록 마련될 수 있다. 제1입력축(IS1)과 제2입력축(IS2)은 각각 제1클러치(CL1)과 제2클러치(CL2)에 의하여 엔진 또는 모터와 선택적으로 연결된다.
여기서, 시프트포크(50)는 동기장치(SL)와 결합됨으로써, 회전축(10)의 회전속도에 따라 동기장치(SL)를 2단변속기어세트(G2)에서의 피동기어에 치합시킬 수 있다. 여기서, 2단변속기어세트(G2)의 피동기어를 변속단기어로 설정된다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 자동 변속장치에 따르면 별도의 제어장치들을 적용하지 않더라도 자동적으로 차속에 따라 기계적인 변속이 이루어지도록 마련할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 회전축 13: 제1링크부
15: 제2링크부 20: 제1연결부재
23: 원심추 30: 제2연결부재
40: 슬라이더부 50: 시프트포크
60: 압축스프링 70: 다이어프램 스프링

Claims (7)

  1. 출력축과 연결되어 함께 회전하도록 마련된 회전축;
    일단에 상기 회전축 상에 구비된 제1링크부가 힌지 결합되고, 타단에 원심추가 마련되어, 상기 회전축의 회전속도에 따라 원심력이 작용하여 일단을 중심으로 힌지 회전하는 제1연결부재;
    일단이 상기 제1연결부재의 중간부에 힌지 결합되고, 타단이 상기 회전축 상에 구비된 제2링크부에 힌지 결합된 제2연결부재;
    상기 회전축 상에 구비되어 상기 제1링크부 또는 제2링크부 중 어느 하나와 결합되되, 상기 회전축의 축방향을 따라 슬라이딩되도록 마련된 슬라이더부; 및
    상기 슬라이더부와 연결되어 상기 슬라이더부의 슬라이딩 위치에 따라 동기장치를 변속단기어에 치합시키는 시프트포크;를 포함하는 차량용 자동 변속장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1링크부 또는 제2링크부 중 어느 하나는 상기 슬라이더부와 결합되면서 상기 회전축의 축방향을 따라 슬라이딩 가능하도록 마련되고, 나머지 하나는 상기 회전축 상에 고정되도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전축 상에 구비되고, 양단이 각각 상기 제1링크부와 제2링크부에 고정결합되어 탄성력을 가하도록 마련된 압축스프링;을 더 포함하는 차량용 자동 변속장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 회전축 상에 구비되고, 상기 슬라이더부에 결합되어 상기 슬라이더부의 슬라이딩 위치에 따라 상기 회전축의 축방향 일측 또는 타측으로 탄성력을 가하도록 마련된 다이어프램 스프링;을 더 포함하는 차량용 자동 변속장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 다이어프램 스프링은 상기 회전축의 회전속도가 설정속도에 도달할 경우에 탄성력을 가하는 방향이 전환되도록 마련되고,
    상기 시프트포크는 상기 다이어프램 스프링의 탄성력 방향이 전환되는 시점에 상기 동기장치가 변속단기어에 치합되기 시작하도록 상기 슬라이더부에 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 시프트포크는 상기 슬라이더부에 고정결합되어 일체로 슬라이딩되도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 시프트포크는 상기 슬라이더부의 일단과 접촉하도록 마련되고, 상기 슬라이더부의 이동에 따라 밀려 상기 슬라이더부와 직교하는 방향으로 이동함으로써 동기장치를 변속단기어에 치합시키도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속장치.
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