KR20230055204A - 수동변속기 컨트롤장치 - Google Patents

수동변속기 컨트롤장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일측에 제1 기어를 구비하는 제1 샤프트; 및 구동원의 구동에 의해 작동하는 것으로서 상기 제1 샤프트의 제1 기어와 치합되어 상기 제1 샤프트에 회전력을 전달하는 제2 기어; 를 포함하는 수동변속기 컨트롤장치를 제공한다.

Description

수동변속기 컨트롤장치{CONTROL DEVICE FOR MANUAL TRANSMISSION}
본 발명은 수동변속기 컨트롤장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 엔진의 동력을 적절한 구동력으로 변환시키기 위해 변속기가 설치된다. 변속기는 작동방식에 따라 수동변속기, 자동변속기, 무단변속기 등으로 구분할 수 있다.
도 1은 종래의 수동변속기 컨트롤장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 종래의 수동변속기 컨트롤장치의 작동을 나타내는 도면이며, 도 3은 종래의 수동변속기 컨트롤장치의 시프트 포크와 동기장치를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래의 수동변속기 컨트롤장치는 변속기 하우징(10), 변속기 하우징(10)에 회전 가능하게 설치되는 토션 샤프트(20), 토션 샤프트(20)에 고정되어 운전자에 의해 조작되는 시프트 레버(미도시)와 케이블(미도시)을 매개로 연결되는 변속 레버(30), 변속기 하우징(10)에 축 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 설치되고 외주면에 다수의 포펫 홈(41, 42, 43)이 형성된 시프트 레일(40), 변속기 하우징(10)에 설치되어 시프트 레일(40)의 슬라이딩 이동에 따라 다수의 포펫 홈(41, 42, 43) 중 어느 하나에 볼(53)이 걸림될 수 있도록 볼(53)을 가압하는 스프링(52), 토션 샤프트(20)와 시프트 레일(40)을 연결하도록 설치되어 토션 샤프트(20)가 일정 각도로 회전할 때 시프트 레일(40)을 축 방향으로 슬라이딩 이동시키는 시프트 슬라이딩 레버(60) 및 기어 시프팅 조(70), 시프트 레일(40)에 설치되어 시프트 레일(40)의 축 방향 슬라이딩 이동 시 함께 이동하는 시프트 포크(80), 시프트 포크(80)에 의해 작동되어 기어변속이 이루어지도록 하는 동기장치(90)를 포함한다.
도 2, 3을 참조하면, 기어 중립 상태에서 운전자가 기어 변속을 위해 시프트 레버를 조작하여 변속 레버(30)가 화살표(A) 방향으로 회동할 경우, 토션 샤프트(20) 또한 화살표(A) 방향으로 일정 각도 회전하게 되고, 이와 연동하여 시프트 레일(40)과 기어 시프팅 조(70)는 화살표(B) 방향으로 슬라이딩 이동한다. 시프트 레일(40)이 슬라이딩 이동됨에 따라 시프트 레일(40)에 설치된 시프트 포크(80)가 이동하고, 시프트 포크(80)에 의해 변속기의 주축(92)에 설치된 동기장치(90)의 싱크로나이저 슬리브(91)가 축 방향(D)으로 이동하여 기어변속이 이루어진다.
그런데 종래의 수동변속기 컨트롤장치는 컨트롤 핑거와 연결된 축이 중립 방향으로 회전하면, 축과 연결된 시프트 레버, TGS 케이블(Tranasmission Gear Shift Cable) 및 노브 또한 중립으로 이동하면서 운전자의 의지와 상관 없이 기어가 빠지는 현상이 발생할 수 있고, 더블싱크로 구조의 싱크로메시 구조는 기어 시프팅 시 여러 가지 변속 성능상 걸림감, 이중걸림감 등과 같은 문제가 나타날 수 있으며 이러한 문제로 인해 운전자가 심리적으로 불안감과 불쾌감을 느낄 수 있다.
이에 대하여, 본 발명은 기어장치에 의해 기어빠짐을 방지할 수 있고, 기어 변속의 구동력은 운전자의 조작력에 의하지 않고 모터 구동에 의해 이루어짐에 따라 변속 성능을 향상시킬 수 있는 메커니즘을 제시하고자 한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0072074호(2020.06.22. 공개)
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 기어장치에 의해 기어빠짐을 방지할 수 있고, 기어 변속의 구동력은 운전자의 조작력에 의하지 않고 모터 구동에 의해 이루어짐에 따라 변속 성능을 향상시킬 수 있는 수동변속기 컨트롤장치를 제공하고자 한다.
전술한 목적을 이루기 위해 본 발명은, 일측에 제1 기어를 구비하는 제1 샤프트; 및 구동원의 구동에 의해 작동하는 것으로서 상기 제1 샤프트의 제1 기어와 치합되어 상기 제1 샤프트에 회전력을 전달하는 제2 기어; 를 포함하는 수동변속기 컨트롤장치를 제공한다.
또한, 상기 제1 기어는 윔이다.
또한, 상기 제2 기어는 웜 휠이다.
또한, 상기 제2 기어는 제2 샤프트에 결합되고, 상기 제2 샤프트의 양측 단부는 변속기 하우징 내부 양측의 수용부에 구비되는 지지부재에 회전 가능하도록 지지된다.
또한, 상기 지지부재는 베어링이다.
또한, 노브의 작동정보는 TCU로 전달되고, 노브의 작동정보를 받은 상기 TCU는 상기 구동원을 구동시키며, 상기 구동원의 구동에 의해 상기 구동원과 연결된 상기 제2 샤프트와 함께 상기 제2 기어가 회전한다.
또한, 상기 TCU는 노브의 셋보드에 구비되는 포지션 센서로부터 노브의 작동정보를 획득하여 상기 구동원을 구동시키거나 또는 정지시킨다.
또한, 상기 노브의 작동정보는 변속정보, 변속완료정보 및 중립정보 중 어느 하나이다.
또한, 상기 구동원은 모터이다.
본 발명은 웜기어 등과 같은 기어장치에 의해 기어빠짐을 완벽하게 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 운전자의 조작력에 의하지 않고 모터 구동에 의해 기어 변속이 이루어짐에 따라 변속 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 변속 성능 향상을 통해 브랜드가치를 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 부품수를 줄임으로써 원가 절감 및 연비를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 차량과 변속기의 TGS(Tranasmission Gear Shift) 링키지 연결에 있어서 조립공정을 대폭 축소할 수 있고, 변속레버 및 케이블 고정 브라켓의 삭제로 인해 조립공정을 단순화할 수 있다.
도 1은 종래의 수동변속기 컨트롤장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 수동변속기 컨트롤장치의 작동을 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 수동변속기 컨트롤장치의 시프트 포크와 동기장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수동변속기 컨트롤장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 A-A 선 단면도를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수동변속기 컨트롤장치를 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4의 A-A 선 단면도를 나타내는 도면이다.
도 4, 5를 참조하면, 본 발명은 제1 기어(111)를 구비하는 제1 샤프트(110) 및 제1 기어(111)와 치합 연결되는 제2 기어(120)를 포함한다.
제1 기어(111)는 웜(worm)일 수 있다. 제2 기어(120)는 웜 휠(worm wheel)일 수 있다.
제1 기어(111)는 제1 샤프트(110)의 일측 단부에 구비될 수 있다. 제1 샤프트(110)는 시프트 레일(190)과 연결된다. 제1 샤프트(110)의 회전에 의해 시프트 레일(190)이 축 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있다.
제2 기어(120)는 구동원(130)의 구동에 의해 회전할 수 있다. 구동원(130)은 모터일 수 있다. 제2 기어(120)는 제1 샤프트(110)의 제1 기어(111)와 치합된다. 제2 기어(120)의 회전에 의해 제1 기어(111)가 회전하고, 제1 기어(111)의 회전에 의해 제1 샤프트(110)가 회전할 수 있다.
제2 기어(120)는 변속기 하우징(180) 내부에서 제2 샤프트(140)에 결합된다. 제2 샤프트(140)의 양측 단부는 지지부재(150)에 의해 회전 가능하도록 지지될 수 있다. 지지부재(150)는 베어링(bearing)일 수 있다. 변속기 하우징(180) 내부 양측에는 지지부재(150)가 결합되는 수용부(181)가 구비될 수 있다.
운전자가 변속을 위해 노브(161)를 작동시키면, 노브(161)의 변속정보는 TCU(Transmission Control Unit)로 전달될 수 있다. 노브(161)의 변속정보를 받은 TCU(170)는 구동원(130)을 구동시킨다.
구동원(130)은 제2 샤프트(140)와 연결된다. 구동원(130)의 구동에 의해 제2 샤프트(140)가 회전할 수 있다. 제2 샤프트(140)가 회전함에 따라 제2 기어(120)도 제2 샤프트(140)와 함께 회전할 수 있다. 제2 기어(120)가 회전함에 따라 제2 기어(120)와 치합된 제1 기어(111)가 회전한다.
제1 기어(111)가 회전함에 따라 제1 샤프트(110)가 회전하고 제1 샤프트(110)의 회전에 의해 시프트 레일(190)이 축 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있다.
시프트 레일(190)이 슬라이딩 이동됨에 따라 시프트 레일(190)에 설치된 시프트 포크(미도시)가 이동하고, 시프트 포크(미도시)에 의해 변속기의 주축(미도시)에 설치된 동기장치(미도시)의 싱크로나이저 슬리브(미도시)가 축 방향으로 이동하여 기어변속이 이루어질 수 있다.
노브(161)는 셋보드(162)를 포함한다. 노브(161)는 셋보드(162)에 의해 지지될 수 있다. TCU(170)는 노브(161)의 셋보드(162)에 구비되는 비접촉식 포지션 센서(미도시)로부터 노브(161)의 변속정보 및 변속완료정보를 획득하여 구동원(130)을 구동시키거나 정지시킬 수 있다.
예컨대 노브(161)의 중립이동 시 비접촉식 포지션 센서(미도시)는 노브(161)의 중립이동정보를 TCU(170)에 전송하여 구동원(130)을 제어할 수 있다.
다음은 본 발명의 작동에 대해 설명한다.
도 4, 5와 같이 본 발명은 구동원(130)의 정지 시 제1 샤프트(110)가 웜기어 구조의 제1 기어(111)와 제2 기어(120)에 의해 작동이 제한되므로 종래의 기어빠짐과 같은 문제를 완벽하게 해결할 수 있다.
구체적으로 운전가 변속을 위해 노브(161)를 변속 방향으로 작동하면, 변속정보가 TCU(170)로 전달되고, TCU(170)는 구동원(130)을 구동시킨다. 구동원(130)이 구동에 의해 구동원(130)과 연결된 제2 샤프트(140)가 회전할 수 있다.
제2 샤프트(140)가 회전함에 따라 제2 샤프트(140)에 결합된 제2 기어(120)가 제2 샤프트(140)와 함께 회전한다. 제2 샤프트(140)의 양단은 지지부재(150)에 회전 가능하도록 지지되기 때문에 제2 샤프트(140)가 원활히 회전할 수 있다.
제2 기어(120)가 회전함에 따라 제2 기어(120)와 치합 연결된 제1 기어(111)가 회전한다. 제1 기어(111)가 회전함에 따라 제1 샤프트(110)가 회전할 수 있다.
제1 샤프트(110)의 회전에 의해 시프트 레일(190)이 슬라이딩 이동됨에 따라 시프트 레일(190)에 설치된 시프트 포크(미도시)가 이동한다. 시프트 포크(미도시)의 작동에 의해 변속기의 주축(미도시)에 설치된 동기장치(미도시)의 싱크로나이저 슬리브(미도시)가 축 방향으로 이동하여 기어변속이 이루어질 수 있다.
살펴본 바와 같이 본 발명은 웜기어 등과 같은 기어장치에 의해 기어빠짐을 완벽하게 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 운전자의 조작력에 의하지 않고 모터 구동에 의해 기어 변속이 이루어짐에 따라 변속 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 변속 성능 향상을 통해 브랜드가치를 높일 수 있다. 또한, 본 발명은 부품수를 줄임으로써 원가 절감 및 연비를 개선할 수 있다. 또한, 본 발명은 차량과 변속기의 TGS(Tranasmission Gear Shift) 링키지 연결에 있어서 조립공정을 대폭 축소할 수 있고, 변속레버 및 케이블 고정 브라켓의 삭제로 인해 조립공정을 단순화할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 제1 샤프트 111 : 제1 기어
120 : 제2 기어 130 : 구동원
140 : 제2 샤프트 150 : 지지부재
161 : 노브 162 : 셋보드
170 : TCU 180 : 변속기 하우징
181 : 수용부 190 : 시프트 레일

Claims (9)

  1. 일측에 제1 기어를 구비하는 제1 샤프트; 및
    구동원의 구동에 의해 작동하는 것으로서 상기 제1 샤프트의 제1 기어와 치합되어 상기 제1 샤프트에 회전력을 전달하는 제2 기어;
    를 포함하는 수동변속기 컨트롤장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기어는,
    윔인 것을 특징으로 하는 수동변속기 컨트롤장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 기어는,
    웜 휠인 것을 특징으로 하는 수동변속기 컨트롤장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 기어는 제2 샤프트에 결합되고, 상기 제2 샤프트의 양측 단부는 변속기 하우징 내부 양측의 수용부에 구비되는 지지부재에 회전 가능하도록 지지되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 컨트롤장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지지부재는,
    베어링인 것을 특징으로 하는 수동변속기 컨트롤장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    노브의 작동정보는 TCU로 전달되고, 노브의 작동정보를 받은 상기 TCU는 상기 구동원을 구동시키며, 상기 구동원의 구동에 의해 상기 구동원과 연결된 상기 제2 샤프트와 함께 상기 제2 기어가 회전하는 것을 특징으로 하는 수동변속기 컨트롤장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 TCU는,
    노브의 셋보드에 구비되는 포지션 센서로부터 노브의 작동정보를 획득하여 상기 구동원을 구동시키거나 또는 정지시키는 것을 특징으로 하는 수동변속기 컨트롤장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 노브의 작동정보는,
    변속정보, 변속완료정보 및 중립정보 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수동변속기 컨트롤장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동원은,
    모터인 것을 특징으로 하는 수동변속기 컨트롤장치.
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