KR20200080657A

KR20200080657A - 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛

Info

Publication number: KR20200080657A
Application number: KR1020180170325A
Authority: KR
Inventors: 염성원
Original assignee: 현대트랜시스 주식회사
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2020-07-07

Abstract

시프트레버를 통해 변속레버의 조작을 전달받고, 변속레버의 조작에 의해 회전축을 기준으로 회전됨으로써 시프트레일을 이동시켜 변속레버의 조작에 대응되는 변속기어를 치합하는 컨트롤샤프트; 및 엔진과 변속기 사이의 클러치 조작에 따라 동작하며, 클러치가 엔진과 변속기를 연결하는 구속동작시에는 컨트롤샤프트와 체결되어 컨트롤샤프트의 회전을 방지하고, 클러치가 연결을 해제하는 해제동작시에는 컨트롤샤프트와 체결이 해제되어 컨트롤샤프트의 회전을 허용하는 회전방지기구;를 포함하는 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛이 소개된다.

Description

차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛 {CONTROL SHAFT UNIT OF TRANSMISSION FOR VEHICLE}

본 발명은 변속기의 기어치합이 빠지는 경우를 원천적으로 차단함으로써 차량의 내구성을 높이고 안전을 도모할 수 있는 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛에 관한 것이다.

차량의 수동변속기 또는 자동화수동변속기 또는 듀얼클러치변속기의 경우 셀렉트와 시프트 동작을 통해 변속단의 기어를 치합하도록 한다. 그러나 이러한 수동변속기 등의 경우 주행 중 의도치 않는 상황에서 갑작스럽게 기어가 빠지는 경우가 발생하는데, 이러한 경우 갑작스런 엔진 RPM 상승으로 인하여 엔진 내구성이 저하디고, 갑작스런 속도 변화로 인하여 차량 주행 사고 위험이 높아진다. 변속기의 기어빠짐에 대한 원인으로는 다양한 이유(기어 축방향/경방향 틈새 과다, 클러치기어와 슬리브 물림 길이 부족, 시프트포크와 싱크로슬리브의 간섭, 시프트 레일 그루브 형상 부적합 및 디텐트핀 압입력 부족, 변속기와 차량 진동 과다, 기타 품질 문제 등)가 있으며, 이 중 어느 하나만의 문제로 인하여 기어빠짐의 문제가 발생된다기 보다는 여러 요인이 복합적으로 작용하여 기어 빠짐이라는 문제가 발생되기 때문에 각 케이스에 대비하여 기어빠짐을 방지하기보다는 총체적이고 원천적으로 기어가 빠질 수 없도록 하는 구조가 필요하였던 것이다.

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 10-2007-0040051 A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 변속기의 기어치합이 빠지는 경우를 원천적으로 차단함으로써 차량의 내구성을 높이고 안전을 도모할 수 있는 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛을 제공하고자 함이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛은, 시프트레버를 통해 변속레버의 조작을 전달받고, 변속레버의 조작에 의해 회전축을 기준으로 회전됨으로써 시프트레일을 이동시켜 변속레버의 조작에 대응되는 변속기어를 치합하는 컨트롤샤프트; 및 엔진과 변속기 사이의 클러치 조작에 따라 동작하며, 클러치가 엔진과 변속기를 연결하는 구속동작시에는 컨트롤샤프트와 체결되어 컨트롤샤프트의 회전을 방지하고, 클러치가 연결을 해제하는 해제동작시에는 컨트롤샤프트와 체결이 해제되어 컨트롤샤프트의 회전을 허용하는 회전방지기구;를 포함한다.

컨트롤샤프트의 일단부에는 시프트레버가 결합되고, 컨트롤샤프트의 중앙부에 시프트레일이 연결되며, 컨트롤샤프트의 타단부가 회전방지기구와 체결될 수 있다.

회전방지기구는 컨트롤샤프트의 타단부를 마주하는 위치에 마련되고, 구속동작시에는 컨트롤샤프트의 타단부측으로 이동하여 컨트롤샤프트의 타단부와 치합되고, 해제동작시에는 컨트롤샤프트의 타단부 반대측으로 이동하여 컨트롤샤프트의 타단부와 치합이 해제될 수 있다.

회전방지기구는 선형 이동을 통해 컨트롤샤프트와 체결되거나 체결이 해제되고, 회전방지기구는 회전운동이 이루어지지 않도록 구속될 수 있다.

회전방지기구에는 컨트롤샤프트의 타단부를 마주하는 제1면이 형성되고, 컨트롤샤프트의 타단부에는 회전방지기구를 마주하는 제2면이 형성되며, 제1면에 제1결합구가 형성되고 제2면에 제2결합구가 형성되며, 제1결합구와 제2결합구의 상호 결합에 의해 회전방지기구와 컨트롤샤프트의 타단부가 치합될 수 있다.

회전방지기구와 컨트롤샤프트의 타단부의 치합시에는 제1면과 제2면이 면접촉을 이루며 제1결합구와 제2결합구가 결합될 수 있다.

제1결합구는 돌기형상이고, 제2결합구는 홈형상이며, 제2결합구는 제2면에서 이격된 복수의 지점에 형성될 수 있다.

제1결합구는 컨트롤샤프트가 회전된 방향에 따라 서로 다른 제2결합구에 선택적으로 결합될 수 있다.

회전방지기구는 클러치페달의 조작에 따라 전진하거나 후진함으로써 컨트롤샤프트와 체결되거나 체결이 해제될 수 있다.

회전방지기구는 클러치페달이 일정 깊이 이상 답입된 경우 컨트롤샤프트와 체결이 해제될 수 있다.

본 발명의 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛에 따르면, 변속기의 기어치합이 빠지는 경우를 원천적으로 차단함으로써 차량의 내구성을 높이고 안전을 도모할 수 있게 된다.

특히, 기어 빠짐과 관련 인자들의 영향성을 배제할 수 있는 물리적인 방법을 적용함으로써, 주행 중 본인이 의도치 않는 상황에서 기어 빠짐과 같은 치명적인 문제가 발생하지 않도록 할 수 있다.

또한, 기존 수동변속기 시스템에 기어빠짐 방지 기능만 추가한 것이라, 기존과 동일한 성능을 유지하고, 특정 조건(클러치페달을 놓았을 경우)일 때 기어 빠짐이 아예 발생되지 않도록 함으로써 품질에 대한 강건성을 확보할 수 있다.

도 1은 종래의 차량 변속기를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛을 나타낸 도면.
도 3 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛의 동작을 나타낸 도면.

도 1은 종래의 차량 변속기를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛을 나타낸 도면이며, 도 3 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛의 동작을 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛은, 시프트레버를 통해 변속레버의 조작을 전달받고, 변속레버의 조작에 의해 회전축을 기준으로 회전됨으로써 시프트레일(200)을 이동시켜 변속레버의 조작에 대응되는 변속기어를 치합하는 컨트롤샤프트(200); 및 엔진과 변속기 사이의 클러치 조작에 따라 동작하며, 클러치가 엔진과 변속기를 연결하는 구속동작시에는 컨트롤샤프트(200)와 체결되어 컨트롤샤프트(200)의 회전을 방지하고, 클러치가 연결을 해제하는 해제동작시에는 컨트롤샤프트(200)와 체결이 해제되어 컨트롤샤프트(200)의 회전을 허용하는 회전방지기구(400);를 포함한다.

도 1과 같이 수동변속기를 포함한 변속장치의 매커니즘은, 운전자가 차량 실내의 변속레버를 조작할 경우 그 조작을 와이어로 전달받거나 또는 전자적으로 전달받아 셀렉팅을 하게 되고, 셀렉팅을 통해 변속조를 선택한 다음 시프팅을 통해 구체적인 변속단을 선택하도록 한다. 시프트레버(10)는 변속레버의 조작에 따라 회전하게되고 결국 컨트롤샤프트(20)를 회전시킨다. 컨트롤샤프트(20)는 회전에 의해 핑거(30)를 회전시키고, 핑거(30)의 움직임에 의해 시프트레일(32)이 이동하며 변속단을 치합되도록 하는 것이다. 따라서, 이러한 변속기의 구조에 의할 때 컨트롤샤프트(20)의 회전이 금지된다면 절대 기어는 빠질 염려가 없다는 점에서, 본 발명의 개념이 시작된다.

본 발명의 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛은 컨트롤샤프트(200)와 회전방지기구(400)로 구성된다. 컨트롤샤프트(200)는 종래와 같이 시프트레버(100)를 통해 변속레버의 조작을 전달받고, 변속레버의 조작에 의해 회전축을 기준으로 회전됨으로써 핑거(320)와 시프트레일(340)을 이동시켜 변속레버의 조작에 대응되는 변속기어를 치합하도록 한다.

그리고 엔진과 변속기 사이에는 동력을 전달하는 클러치(도면 미도시)가 마련된다. 변속이 필요한 경우에는 클러치를 해제하고 변속을 수행한 후 엔진과 변속기의 속도를 동기화하고 다시 클러치를 결합하는바, 회전방지기구(400)는 엔진과 변속기 사이의 클러치 조작에 따라 동작하도록 한다. 그리고 회전방지기구(400)는 클러치가 엔진과 변속기를 연결하는 구속동작시에는 컨트롤샤프트(200)와 체결되어 컨트롤샤프트(200)의 회전을 방지함으로써 기어가 물린 정상적인 주행조건에서는 컨트롤샤프트(200)의 회전을 원천적으로 봉쇄하고, 그에 따라 치합된 기어단이 절대 빠질 수 없도록 한다.

또한, 회전방지기구(400)는 클러치가 연결을 해제하는 해제동작시에는 컨트롤샤프트(200)와 체결이 해제되어 컨트롤샤프트(200)의 회전을 허용하도?? 함으로서 기어의 변속이 가능토록 허용하는 것이다. 따라서, 본 발명은 기어 빠짐과 관련 인자들의 영향성을 배제할 수 있는 물리적인 방법을 적용함으로써, 주행 중 본인이 의도치 않는 상황에서 기어 빠짐과 같은 치명적인 문제가 발생하지 않도록 하는 것이다.

구체적으로, 도 2와 같이 컨트롤샤프트(200)의 일단부에는 시프트레버(100)가 결합되고, 컨트롤샤프트(200)의 중앙부에 시프트레일(200)이 연결되며, 컨트롤샤프트(200)의 타단부(220)가 회전방지기구(400)와 체결 또는 해제될 수 있다. 이러한 구조에 따라 본 발명은 종래의 변속기의 구조를 바꾸지 않더라도 쉽게 적용이 가능한 것이다.

또한, 도 3 내지 4와 같이 회전방지기구는 컨트롤샤프트(200)의 타단부(220)를 마주하는 위치에 마련되고, 구속동작시에는 컨트롤샤프트(200)의 타단부(220)측으로 이동하여 컨트롤샤프트(200)의 타단부(220)와 치합되도록 한다. 또한 해제동작시에는 컨트롤샤프트(200)의 타단부(220) 반대측으로 이동하여 컨트롤샤프트(200)의 타단부(220)와 치합이 해제될 수 있다.

즉, 회전방지기구(400)는 선형 이동을 통해 컨트롤샤프트(200)와 체결되거나 체결이 해제되고, 회전방지기구(400)는 회전운동이 이루어지지 않도록 구속될 수 있다.

이러한 회전방지기구(400)의 선형 이동은 솔레노이드를 이용하거나 링크를 이용하거나 랙피니언을 이용하는 등 다양한 방식으로 구현이 충분히 가능할 것이다.

좀 더 구체적으로 살펴보면, 회전방지기구(400)에는 컨트롤샤프트(200)의 타단부(220)를 마주하는 제1면이 형성되고, 컨트롤샤프트(200)의 타단부(220)에는 회전방지기구(400)를 마주하는 제2면이 형성되며, 제1면에 제1결합구(222)가 형성되고 제2면에 제2결합구(420)가 형성되며, 제1결합구(222)와 제2결합구(420)의 상호 결합에 의해 회전방지기구(400)와 컨트롤샤프트(200)의 타단부(220)가 치합될 수 있다. 특히 회전방지기구(400)와 컨트롤샤프트(200)의 타단부(220)의 치합시에는 제1면과 제2면이 면접촉을 이루며 제1결합구(222)와 제2결합구(420)가 결합되도록 함으로써 회전방지 효과를 극대화하도록 한다.

구체적으로, 제1결합구(222)는 돌기형상이고, 제2결합구(420)는 홈형상이며, 제2결합구(420)는 제2면에서 이격된 복수의 지점에 형성될 수 있다(222,222'). 그리고 제1결합구(222)는 컨트롤샤프트(200)가 회전된 방향에 따라 서로 다른 제2결합구(222,222')에 선택적으로 결합될 수 있다.

즉, 컨트롤샤프트(200)는 시계 또는 반시계방향으로 회전되며 1단 또는 2단을 선택하거나, 3단 또는 4단을 선택하는 등의 동작을 구현하는바, 각각의 회전방향에 제2결합구(222,222')를 각각 형성하고, 제1결합구(222)는 제자리에서 선형 이동만을 수행하며, 컨트롤샤프트(200)의 회전 방향(변속단 선택)에 따라 대응하는 제2결합구(222,222')와 체결되도록 하는 것이다. 도시된 실시예의 경우 제1결합구(222)는 돌기 형상이며, 제2결합구(420)는 복수의 홈형상임을 나타낸다. 그리고 도 3은 컨트롤샤프트(200)가 시계방향으로 회전된 상태에서 회전이 방지되는 상태이며, 도 4는 컨트롤샤프트(200)가 반시계로 회전된 상태에서 회전이 저지된 경우를 나타낸다. 이에 따라 어떠한 변속단을 선택하더라도 회전방지기구(400)는 완벽하게 컨트롤샤프트(200)의 회전을 방지할 수 있게 된다.

특히, 회전방지기구(400)는 클러치페달의 조작에 따라 전진하거나 후진함으로써 컨트롤샤프트(200)와 체결되거나 체결이 해제될 수 있다. 그리고 회전방지기구(400)는 클러치페달이 일정 깊이 이상 답입된 경우 컨트롤샤프트(200)와 체결이 해제될 수 있도록 함으로서 클러치페달이 답입되어 클러치가 해제된 경우에 변속조작(컨트롤샤프트의 회전)을 방해하지 않고, 100%라고 볼 수 있는 정도까지 클러치페달이 밟힌 경우(또는 클러치가 완전히 떨어진 경우)에만 회전방지를 허용하는 등의 제어를 함으로써 운전자의 의도에 부합하고 차량의 시스템을 보호할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 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.

200 : 컨트롤샤프트 222 : 제2결합구
400 : 회전방지기구 420 : 제1결합구

Claims

시프트레버를 통해 변속레버의 조작을 전달받고, 변속레버의 조작에 의해 회전축을 기준으로 회전됨으로써 시프트레일을 이동시켜 변속레버의 조작에 대응되는 변속기어를 치합하는 컨트롤샤프트; 및
엔진과 변속기 사이의 클러치 조작에 따라 동작하며, 클러치가 엔진과 변속기를 연결하는 구속동작시에는 컨트롤샤프트와 체결되어 컨트롤샤프트의 회전을 방지하고, 클러치가 연결을 해제하는 해제동작시에는 컨트롤샤프트와 체결이 해제되어 컨트롤샤프트의 회전을 허용하는 회전방지기구;를 포함하는 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛.
청구항 1에 있어서,
컨트롤샤프트의 일단부에는 시프트레버가 결합되고, 컨트롤샤프트의 중앙부에 시프트레일이 연결되며, 컨트롤샤프트의 타단부가 회전방지기구와 체결되는 것을 특징으로 하는 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛.
청구항 2에 있어서,
회전방지기구는 컨트롤샤프트의 타단부를 마주하는 위치에 마련되고, 구속동작시에는 컨트롤샤프트의 타단부측으로 이동하여 컨트롤샤프트의 타단부와 치합되고, 해제동작시에는 컨트롤샤프트의 타단부 반대측으로 이동하여 컨트롤샤프트의 타단부와 치합이 해제되는 것을 특징으로 하는 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛.
청구항 1에 있어서,
회전방지기구는 선형 이동을 통해 컨트롤샤프트와 체결되거나 체결이 해제되고, 회전방지기구는 회전운동이 이루어지지 않도록 구속된 것을 특징으로 하는 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛.
청구항 2에 있어서,
회전방지기구에는 컨트롤샤프트의 타단부를 마주하는 제1면이 형성되고, 컨트롤샤프트의 타단부에는 회전방지기구를 마주하는 제2면이 형성되며, 제1면에 제1결합구가 형성되고 제2면에 제2결합구가 형성되며, 제1결합구와 제2결합구의 상호 결합에 의해 회전방지기구와 컨트롤샤프트의 타단부가 치합되는 것을 특징으로 하는 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛.
청구항 5에 있어서,
회전방지기구와 컨트롤샤프트의 타단부의 치합시에는 제1면과 제2면이 면접촉을 이루며 제1결합구와 제2결합구가 결합된 것을 특징으로 하는 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛.
청구항 5에 있어서,
제1결합구는 돌기형상이고, 제2결합구는 홈형상이며, 제2결합구는 제2면에서 이격된 복수의 지점에 형성된 것을 특징으로 하는 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛.
청구항 7에 있어서,
제1결합구는 컨트롤샤프트가 회전된 방향에 따라 서로 다른 제2결합구에 선택적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛.
청구항 1에 있어서,
회전방지기구는 클러치페달의 조작에 따라 전진하거나 후진함으로써 컨트롤샤프트와 체결되거나 체결이 해제되는 것을 특징으로 하는 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛.
청구항 9에 있어서,
회전방지기구는 클러치페달이 일정 깊이 이상 답입된 경우 컨트롤샤프트와 체결이 해제되는 것을 특징으로 하는 차량 변속기의 컨트롤샤프트유닛.