KR100558299B1 - 차량의 변속작동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 차량의 변속작동장치는 컨트롤 샤프트에 장착된 메인기어와 상기 컨트롤 샤프트를 구동시키는 실렉트 모터를 랙기어만을 이용해 연결시킴으로써, 별도의 아이들 기어가 사용되지 않으므로 부품이 감소되어 비용이 절감될 뿐만 아니라 경량화의 효과가 있으며, 구조가 매우 간단하여 조립공정이 간편해지는 효과가 있다.

수동변속기, ASG, SAT, DCT, 변속작동장치, 컨트롤 샤프트, 실렉팅, 실렉트 모터, 메인기어, 랙기어, 연결수단

Description

차량의 변속작동장치{Shift Actuator of Transmission for Automobile}

도 1은 종래 기술에 따른 차량의 변속작동장치의 사시도,

도 2는 종래 기술에 따른 차량의 변속작동장치가 개략적으로 도시된 측면도,

도 3은 본 발명에 따른 차량의 변속작동장치의 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 차량의 변속작동장치가 개략적으로 도시된 측면도,

도 5는 본 발명에 따른 차량의 변속작동장치가 개략적으로 도시된 평면도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

60: 메인기어 62: 컨트롤 샤프트

64: 랙기어 66: 실렉트 모터

68: 회전축 70: 시프트 레일

72: 컨트롤 핑거 74: 시프트 러그

80: 제 1홈 82: 제 2홈

84: 제 1핀 86: 제 2핀

88: 핀지지부 90: 볼 베어링

92: 스토퍼

본 발명은 차량의 변속기에 관한 것으로서, 특히 컨트롤 샤프트에 형성된 메인기어와 상기 컨트롤 샤프트를 구동시키는 실렉트 모터를 랙기어만을 이용해 연결시킴으로써, 부품의 축소로 인해 구조가 간단해지고 원가가 절감되는 차량의 변속작동장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 엔진의 동력을 적절한 구동력으로 변환시키기 위해 변속기가 설치되고, 상기 변속기는 작동방식에 따라 수동변속기, 자동변속기, 무단변속기 등으로 구분된다.

한편, 상기 수동변속기는 변속시 클러치를 매개로 엔진으로부터 변속기로 전달되는 동력을 차단시켜야 하기 때문에, 이러한 불편함을 개선하기 위해 반자동변속기(SAT:Semi Automatic Transmission)가 개발되었다.

그러나, 상기 반자동변속기는 변속시 클러치의 자동적인 작동이 정밀하지 못해서 변속감을 저하시키므로, 자동변속 기어박스(ASG:Automatic Shift Transmission)를 갖는 수동변속기가 개발되었다.

종래 기술에 따른 ASG차량이나, SAT차량에 주로 사용되는 변속시스템은 엔진의 동력을 단속하는 클러치와 기어비를 변경시킬 수 있는 변속 기구가 구비된 수동 변속기와, 운전자가 상기 수동 변속기를 작동시킬 수 있도록 레버 및 스위치가 설치된 조작부와, 엔진제어유닛의 신호와 상기 조작부의 신호에 따라 상기 수동 변속기의 작동 신호를 출력하는 변속제어유닛(TCU:Transmission Control Unit)와, 상기 변속제어유닛의 신호에 따라 상기 수동변속기의 변속 기구를 작동시키는 변속작동장치를 포함하여 구성된다.

상기 변속작동장치는 상기 수동 변속기에 연결되어 실렉팅 조작과 시프팅 조작을 각각 수행시키는 두 개의 변속작동장치로 구성된다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량의 변속작동장치가 도시된 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 차량의 변속작동장치가 개략적으로 도시된 정면도이다.

종래 기술에 따른 차량의 변속작동장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 변속제어유닛(미도시)의 실렉팅 조작신호에 따라 회전되는 실렉트 모터(10)와, 상기 실렉트 모터(10)의 회전축(12)에 수직하게 연결된 아이들 기어(14)와, 상기 아이들 기어(14)의 타측에 수직하게 연결된 랙기어(16)와, 상기 랙기어(16)에서 돌출형성된 핀(28)이 삽입된 메인기어(18)와, 상기 메인기어(18)에 일측이 연결되고, 변속기(미도시)측에 타측이 연결되어 변속조작력을 전달하는 컨트롤 샤프트(20)을을 포함하여 구성된다.

상기 컨트롤 샤프트(20)의 변속기측에는 상기 컨트롤 샤프트(20)에 수직하게 복수개의 시프트 레일(24)이 배치된다.

그리고, 상기 컨트롤 샤프트(20)에는 컨트롤 핑거(22)가 형성되고, 상기 시 프트 레일(24)에는 시프트 러그(26)가 형성된다.

여기서, 상기 시프트 러그(26)는 1/2단, 3/4단, 5/후진단 시프트 러그로 이루어져, 상기 컨트롤 핑거(22)에 의해 선택된다.

한편, 상기 메인기어(18)의 외측에는 상기 변속제어유닛(미도시)의 시프팅 조작신호에 따라 회전되는 시프트 모터(미도시)가 연결되어, 시프팅 조작시 상기 컨트롤 샤프트(20)을 회전시킨다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 차량의 변속작동장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 변속제어유닛(미도시)으로부터 실렉팅 조작신호가 입력되면, 상기 실렉트 모터(10)가 회전된다.

상기 실렉트 모터(10)가 회전되면, 상기 실렉트 모터(10)의 회전축(12)에 연결된 아이들 기어(14)가 회전되고, 상기 아이들 기어(14)의 타측에 연결된 상기 랙기어(16)가 직선이동하게 된다.

따라서, 상기 랙기어(16)와 핀(28)으로 연결된 상기 메인기어(18)가 직선이동되고, 상기 메인기어(18)에 연결된 상기 컨트롤 샤프트(20)가 직선이동된다.

상기 컨트롤 샤프트(20)가 직선이동되면 상기 컨트롤 핑거(22)가 상기 복수개의 시프트 러그(24)중에서 어느 하나를 선택하게 됨으로써, 실렉팅 작동이 이루어진다.

그러나, 종래 기술에 따른 차량의 변속작동장치는 상기 실렉트 모터(10)의 회전운동을 직선운동으로 변화시켜 상기 컨트롤 샤프트(20)을 이동시키기 위해서 별도의 아이들 기어(14)와 랙기어(16)가 연결됨으로써, 구조가 매우 복잡하고 조립공정이 까다로운 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 구조가 간단하여 조립공정이 간편해지고, 부품수가 감소되어 원가가 절감되는 차량의 변속작동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량의 변속작동장치는 메인기어가 결합된 컨트롤 샤프트와, 상기 메인기어에 연결되어 상기 컨트롤 샤프트를 축방향으로 연동시키는 랙기어와, 상기 랙기어에 회전축이 직접 연결되어 상기 랙기어를 직선이동시키는 실렉트 모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 차량의 변속작동장치가 도시된 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 차량의 변속작동장치가 도시된 측면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 차량의 변속작동장치가 도시된 평면도이다.

본 발명에 따른 차량의 변속작동장치는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 메인기어(60)가 결합된 컨트롤 샤프트(62)와, 상기 메인기어(60)에 연결되어 상기 컨트롤 샤프트(62)를 축방향으로 연동시키는 랙기어(64)와, 상기 랙기어(64)에 회전축(68)이 직접 연결되어 상기 랙기어(64)를 직선이동시키는 실렉트 모터(66)를 포함하여 구성된다.

상기 컨트롤 샤프트(62)는 일측이 상기 메인기어(60)를 관통하여 상기 메인기어(60)와 일체로 결합되고, 타측에는 변속기(미도시)측에 삽입되어 시프팅 조작을 수행하는 복수개의 시프트 레일(70)이 수직하게 배치된다.

상기 컨트롤 샤프트(62)에는 컨트롤 핑거(72)가 형성되고, 상기 복수개의 시프트 레일(70)에는 상기 컨트롤 핑거(72)에 의해 선택될 수 있도록 시프트 러그(74)가 각각 형성된다.

여기서, 상기 시프트 러그(74)는 1/2단, 3/4단, 5/후진단 시프트 러그로 이루어진다.

한편, 상기 메인기어(60)와 랙기어(64) 사이에는 실렉팅 조작시 상기 메인기어(60)가 상기 랙기어(64)에 구속되어 직선이동하게 하고, 시프팅 조작시에는 상기 메인기어(60)의 회전이 자유롭도록 하는 연결수단이 구비된다.

상기 연결수단은 상기 메인기어(60)에서 형성된 홈(80,82)과, 상기 랙기어(64)에서 상기 홈(80,82)에 삽입되어 걸림되도록 형성된 핀(84,86)으로 구성된다.

여기서, 상기 홈(80,82)은 상기 메인기어(60)의 전면에 형성된 제 1홈(80) 과, 상기 메인기어(60)의 후면에 형성된 제 2홈(82)으로 구성된다.

상기 제1,2홈(80,82)는 시프팅 조작시 상기 메인기어(60)가 자유롭게 회전될 수 있도록 상기 메인기어(60)에서 원주방향을 따라 형성된다.

그리고, 상기 제1,2홈(80,82)은 상기 메인기어(60)가 소정각도 이상 회전되지 않도록 소정의 원호길이만큼만 형성된다.

또한, 상기 제 1,2홈(80,82)에는 상기 제 1,2홈(80,82)의 길이를 조절하여 상기 메인기어(60)의 회전을 제한하도록 스토퍼(92)가 삽입된다.

한편, 상기 핀(84,86)은 상기 제 1,2홈(80,82)에 각각 삽입될 수 있도록 상기 랙기어(64)의 양측에서 각각 돌출 형성된다.

상기 랙기어(64)에는 길이방향으로 소정간격 이격된 위치에서 수직하게 돌출된 핀지지부(88)가 각각 형성되고, 상기 핀(84,86)은 상기 핀지지부(88)에서 상기 제1,2홈(80,82)을 향해 각각 돌출 형성된 제 1,2핀(84,86)으로 이루어진다.

여기서, 상기 제 1핀(84)은 상기 랙기어(64)가 후방으로 이동될 때 상기 메인기어(60)를 후방으로 연동시킬 수 있도록 상기 메인기어(60)의 전면에 형성된 상기 제 1홈(80)에 삽입되고, 상기 제 2핀(86)은 상기 랙기어(64)가 전방으로 이동될 때 상기 메인기어(60)를 전방으로 연동시킬 수 있도록 상기 메인기어(60)의 후면에 형성된 상기 제 2홈(82)에 삽입된다.

그리고, 상기 제 1,2핀(84,86)의 각 단부에는 상기 메인기어(60)의 회전을 원활하게 하도록 볼 베어링(90)이 삽입된다.

한편, 상기 실렉트 모터(66)는 변속기의 작동신호를 출력하는 변속제어유닛( 미도시)에 연결되고, 정/역방향으로 회전이 모두 가능하여 상기 랙기어(64)를 전후방향으로 이동시킬 수 있도록 DC 실렉트 모터가 사용된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 변속제어유닛(미도시)로부터 실렉팅 조작신호가 입력되면, 상기 실렉트 모터(66)가 일정속도로 회전된다.

상기 실렉트 모터(66)가 회전되면, 상기 실렉트 모터(66)의 회전축(68)에 연결된 상기 랙기어(64)가 상기 회전축(68)에 형성된 나선의 피치에 따라 일정 리드만큼 전방 또는 후방으로 직선이동된다.

상기 랙기어(64)가 직선이동되면, 상기 랙기어(64)와 제1,2핀(84,86)으로 연결된 상기 메인기어(60)를 연동시키고, 상기 메인기어(60)와 결합된 상기 컨트롤 샤프트(62)도 축방향으로 이동하게 된다.

상기 컨트롤 샤프트(62)가 일정거리만큼 이동되면, 상기 컨트롤 핑거(72)가 상기 시프트 러그(74)를 선택함으로써, 실렉팅 동작이 수행된다.

한편, 상기와 같이 구성된 차량의 변속작동장치는 클러치작용과 변속작용을 모두 자동화하는 신개념의 자동화 수동변속기인 DCT(Double Clutch Transmisson)시스템에도 적용될 수 있다.

상기 DCT는 클러치디스크와 클러치 액추에이터, 입력축이 추가되는 구조이기 때문에, 구조가 복잡하고 크기가 커짐에 따라 설치공간을 많이 차지하게 되나 상기 와 같이 구성된 차량의 변속작동장치가 적용됨으로써, 크기를 줄일 수 있으면서 성능을 만족시킬 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량의 변속작동장치는 컨트롤 샤프트에 장착된 메인기어와 상기 컨트롤 샤프트를 구동시키는 실렉트 모터를 랙기어만을 이용해 연결시킴으로써, 별도의 아이들 기어가 사용되지 않으므로 부품이 감소되어 비용이 절감될 뿐만 아니라 경량화의 효과가 있으며, 구조가 매우 간단하여 조립공정이 간편해지는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 메인기어가 결합된 컨트롤 샤프트와;

   상기 메인기어에 연결되어, 상기 컨트롤 샤프트를 축방향으로 연동시키는 랙기어와;

   상기 랙기어에 회전축이 직접 연결되어, 상기 랙기어를 직선이동시키는 실렉트 모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 변속작동장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 메인기어와 랙기어 사이에는 실렉팅 조작시 상기 메인기어가 상기 랙기어에 구속되어 직선이동하게 하고, 시프팅 조작시에는 상기 메인기어의 회전이 자유롭도록 하는 연결수단이 구비된 것을 특징으로 하는 차량의 변속작동장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 연결수단은 상기 메인기어에서 원주방향을 따라 형성된 홈과, 상기 랙기어에서 상기 홈에 삽입되어 걸림되도록 형성된 핀으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 변속작동장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 홈은 상기 메인기어의 전,후면에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 변속작동장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 홈은 상기 메인기어가 소정각도 이상 회전되지 않도록 소정의 원호길이만큼만 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 변속작동장치.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 핀은 상기 홈에 삽입될 수 있도록 상기 랙기어의 양측에서 각각 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 변속작동장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 핀은 단부에 볼 베어링이 삽입된 것을 특징으로 하는 차량의 변속작동장치.

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