KR101755833B1 - 차량용 변속기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동화 수동변속기가 탑재된 차량의 변속 중 끌어당기는 듯한 변속감 저하현상을 개선하도록 한 차량용 변속기에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명에서는, 동력원으로부터 상시 회전동력을 제공받는 제1입력축; 클러치를 통해 동력원의 회전동력을 선택적으로 제공받는 제2입력축; 전달기어짝을 매개로 상기 제1입력축 및 제2입력축과 각각 연결된 제1카운터축 및 제2카운터축; 상기 전달기어짝을 선택하여 제1입력축 및 제2입력축으로부터 제1카운터축 및 제2카운터축에 회전동력을 전달하는 단속장치; 제1입력축에 제공된 회전동력이 제1입력축에서 제1카운터축 방향으로만 전달되도록 하는 원웨이클러치; 및 상기 제1카운터축과 제2카운터축 및 출력축에 기어비를 달리하는 복수의 변속기어짝이 각각 구비되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 변속기어짝을 선택하여 동력원에서 제공되는 동력을 출력축에 변속하여 출력하는 변속장치부;를 포함하고, 상기 동기장치는, 제1입력축과 출력축 사이에 직결 가능하게 마련되어 제1입력축에 전달된 회전동력이 출력축에 직접적으로 전달되도록 하는 센터동기장치;를 포함하여 구성되는 차량용 변속기가 소개된다.

Description

차량용 변속기{TRANSMISSION FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 변속기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변속 중 끌어당기는 듯한 변속감 저하현상을 개선하도록 한 차량용 변속기에 관한 것이다.
자동화 수동변속기는 차량의 운전중 액추에이터에 의해 자동적으로 변속이 이루어져서 자동변속기와 유사한 운전 편의성을 제공하고, 자동변속기보다 우수한 동력 전달 효율로 차량의 연비향상에 기여할 수 있다.
그러나, 동기치합식 변속메커니즘을 기반으로 하는 자동화 수동변속기의 경우, 액추에이터에 의해 자동적으로 변속이 이루어지는 중간에도 기어의 변속 중에는 엔진의 동력이 단절되는 순간이 필연적으로 존재하게 되며, 이에 따라 발생되는 토크 저하에 의해 마치 차량을 후방으로 끌어당기는 듯한 변속감 저하현상이 수반되는 문제점이 있다.
이 같은 문제점을 해결하기 위해, 엔진과 동기치합식 변속메커니즘 사이에 유성기어장치를 설치하여, 엔진의 동력 전달 경로를 차량의 주행 상태에 따라 선택하여 출력축으로 전달하는 기술이 제안된 바 있다.
한편, 다른 종래 기술로서 한국 공개특허공보 공개번호 10-2009-0132758호의 "자동화 수동변속기를 갖춘 하이브리드 전기자동차의 파워트레인" 이 소개된바 있다.
그러나, 상기한 방식에 따르면, 변속감 저하현상을 개선하기 위한 방안으로 두 개의 모터가 필요함으로써, 변속기의 원가 및 중량이 증대되는 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2009-0132758 A
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 차량용 변속과정에서 변속 중 끌어당기는 듯한 변속감 저하현상을 개선하도록 한 차량용 변속기를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 동력원으로부터 상시 회전동력을 제공받는 제1입력축; 클러치를 통해 동력원의 회전동력을 선택적으로 제공받는 제2입력축; 전달기어짝을 매개로 상기 제1입력축 및 제2입력축과 각각 연결된 제1카운터축 및 제2카운터축; 상기 전달기어짝을 선택하여 제1입력축 및 제2입력축으로부터 제1카운터축 및 제2카운터축에 회전동력을 전달하는 단속장치; 제1입력축에 제공된 회전동력이 제1입력축에서 제1카운터축 방향으로만 전달되도록 하는 원웨이클러치; 및 상기 제1카운터축과 제2카운터축 및 출력축에 기어비를 달리하는 복수의 변속기어짝이 각각 구비되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 변속기어짝을 선택하여 동력원에서 제공되는 동력을 출력축에 변속하여 출력하는 변속장치부;를 포함하고, 상기 변속기어짝은, 제1카운터축과 출력축에 기어비를 달리하여 구비된 복수의 부변속기어짝; 제2카운터축과 출력축에 기어비를 달리하여 구비된 복수의 주변속기어짝;을 포함하며; 상기 부변속기어짝을 통해 출력하는 최종기어비와, 상기 주변속기어짝을 통해 출력하는 최종기어비는 상호 간에 동일한 최종기어비가 존재하도록 기어짝들을 구성하고; 상기 동기장치는, 제1입력축과 출력축 사이에 직결 가능하게 마련되어 제1입력축에 전달된 회전동력이 출력축에 직접적으로 전달되도록 하는 센터동기장치;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 원웨이클러치는, 제1입력축에 구비된 전달기어짝의 입력전달기어와, 제1입력축 사이에 구비될 수 있다.
상기 전달기어짝은, 제1입력축의 제1입력전달기어와 제1카운터축의 제1출력전달기어가 짝을 이루어 구비된 제1전달기어짝; 제2입력축의 제2입력전달기어와 제2카운터축의 제2출력전달기어가 짝을 이루어 구비된 제2전달기어짝을 포함하고; 상기 단속장치는, 상기 제1전달기어짝을 선택적으로 결합하는 제1전달단속장치; 상기 제2전달기어짝을 선택적으로 결합하는 제2전달단속장치;를 포함할 수 있다.
상기 제1전달단속장치는 제1카운터축에 구비되어 제1출력전달기어에 치합 결합되고; 상기 제2전달단속장치는 제2카운터축에 구비되어 제2출력전달기어에 치합 결합될 수 있다.
각 부변속기어짝 및 주변속기어짝은 상호 간에 동일한 기어비를 갖는 변속기어짝이 존재하도록 구성할 수 있다.
상호 간에 동일한 기어비를 갖는 변속기어짝은 특정 기어비 이상의 기어비를 갖는 변속기어짝일 수 있다.
상기 부변속기어짝과 주변속기어짝은 출력축에 구비된 출력기어를 공유하도록 구성할 수 있다.
상기 제1전달기어짝의 기어비와 부변속기어짝의 기어비를 조합한 최종기어비와, 상기 제2전달기어짝의 기어비와 주변속기어짝의 기어비를 조합한 최종기어비는 상호 간에 동일한 최종기어비가 존재하도록 기어짝들을 구성할 수 있다.
상기 센터동기장치는 출력축에 구비되고, 제1입력축에 선택적으로 결합 가능하게 구비되어 1 : 1 기어비를 구현할 수 있다.
상기 동기장치는, 1단 부변속기어짝 또는 2단 부변속기어짝을 선택하는 부변속 1&2단동기장치; 1단 주변속기어짝 또는 R단 주변속기어짝을 선택하는 주변속 1&R단동기장치; 2단 주변속기어짝 또는 5단 주변속기어짝을 선택하는 주변속 2&5단동기장치; 3단 주변속기어짝 또는 4단 주변속기어짝을 선택하는 주변속 3&4단동기장치;를 포함하고; 상기 센터동기장치는 3단 부변속기어짝을 선택하거나, 제1입력축에 결합되어 4단 부변속을 구현할 수 있다.
본 발명은, 동력원으로부터 상시 회전동력을 제공받는 제1입력축; 클러치를 통해 동력원의 회전동력을 선택적으로 제공받는 제2입력축; 전달기어짝을 매개로 상기 제1입력축 및 제2입력축과 각각 연결된 제1카운터축 및 제2카운터축; 상기 전달기어짝을 선택하여 제1입력축 및 제2입력축으로부터 제1카운터축 및 제2카운터축에 회전동력을 전달하는 단속장치; 제1입력축에 제공된 회전동력이 제1입력축에서 제1카운터축 방향으로만 전달되도록 하는 원웨이클러치; 및 상기 제1카운터축과 제2카운터축 및 출력축에 기어비를 달리하는 복수의 변속기어짝이 각각 구비되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 변속기어짝을 선택하여 동력원에서 제공되는 동력을 출력축에 변속하여 출력하는 변속장치부;를 포함하고, 상기 변속기어짝은, 제1카운터축과 출력축에 기어비를 달리하여 구비된 복수의 부변속기어짝; 제2카운터축과 출력축에 기어비를 달리하여 구비된 복수의 주변속기어짝;을 포함하며; 상기 부변속기어짝을 통해 출력하는 최종기어비와, 상기 주변속기어짝을 통해 출력하는 최종기어비는 상호 간에 동일한 최종기어비가 존재하도록 기어짝들을 구성하고; 상기 동기장치는, 1단 부변속기어짝 또는 4단 부변속기어짝을 선택하는 부변속 1&4단동기장치; 2단 부변속기어짝 또는 3단 부변속기어짝을 선택하는 부변속 2&3단동기장치; 1단 주변속기어짝 또는 R단 주변속기어짝을 선택하는 주변속 1&R단동기장치; 2단 주변속기어짝 또는 3단 주변속기어짝을 선택하는 주변속 2&3단동기장치; 4단 주변속기어짝 또는 5단 주변속기어짝을 선택하는 주변속 4&5단동기장치;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 특정 변속단에서 출력축으로 전달되는 엔진의 회전동력이, 목표 변속단으로 변속하는 과정에서 클러치의 슬립 체결 제어와 함께 원웨이클러치의 상대 회전 허용을 통해 부드럽게 변속 전환됨으로써, 변속중 차량을 끌어당기는 듯한 변속감 저하현상을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 차량용 변속기의 전체 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 차량용 변속기에 의해 N단에서 1단으로 변속하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 차량용 변속기에 의해 1단에서 2단으로 변속하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 의한 차량용 변속기에서 변속기어짝 및 동기장치의 배치구조를 달리하여 도시한 전체 구조도.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 차량용 변속기는, 제1입력축(INPUT1)과, 제2입력축(INPUT2)과, 제1카운터축(CNT1) 및 제2카운터축(CNT2)과, 단속장치와, 원웨이클러치(OWC) 및 변속장치부(7)를 포함하여 구성할 수 있다.
도 1을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 제1입력축(INPUT1)은 일단에 동력원이 연결되어 상기 동력원으로부터 상시 회전동력을 제공받아 회전할 수 있다. 이때에, 상기 동력원은 엔진(1)일 수 있는 것으로, 엔진(1)으로부터 제공되는 회전동력에 의해 제1입력축(INPUT1)이 상시 회전될 수 있다.
제2입력축(INPUT2)은, 일단에 클러치(C)를 매개로 동력원이 연결되어 상기 클러치(C)의 결합 및 분리 작동에 따라 상기 동력원의 회전동력을 선택적으로 제공받아 회전할 수 있다.
이때에, 상기 제1입력축(INPUT1)과 제2입력축(INPUT2)은 동심축 상에 구비될 수 있는 것으로, 상기 제2입력축(INPUT2)은 중공축의 형상을 이루어 형성되어, 제2입력축(INPUT2)의 내부에 제1입력축(INPUT1)이 삽입 구비될 수 있다.
제1카운터축(CNT1)은 전달기어짝을 매개로 상기 제1입력축(INPUT1)과 연결될 수 있다.
예컨대, 상기 제1입력축(INPUT1)과 제1카운터축(CNT1)에는 제1전달기어짝(3)이 치합 결합될 수 있는데, 제1전달기어짝(3)은 제1입력축(INPUT1)에 구비된 제1입력전달기어(3A)와, 제1카운터축(CNT1)에 구비된 제1출력전달기어(3B)가 짝을 이루어 구비될 수 있다.
이때에, 제1입력전달기어(3A)는 후술하는 원웨이클러치(OWC)를 매개로 제1입력축(INPUT1)에 대해 상대 회전이 가능하게 구비될 수 있고, 제1출력전달기어(3B) 역시 제1카운터축(CNT1)에 대해 상대 회전 가능하게 구비될 수 있다.
제2카운터축(CNT2)은 전달기어짝을 매개로 상기 제2입력축(INPUT2)과 연결될 수 있다.
예컨대, 상기 제2입력축(INPUT2)과 제2카운터축(CNT2)에는 제2전달기어짝(5)이 치합 결합될 수 있는데, 제2전달기어짝(5)은 제2입력축(INPUT2)에 구비된 제2입력전달기어(5A)와, 제2카운터축(CNT2)에 구비된 제2출력전달기어(5B)와 짝을 이루어 구비될 수 있다.
이때에, 제2입력전달기어(5A)는 제2입력축(INPUT2)에 상대 회전이 구속된 상태로 구비될 수 있고, 제2출력전달기어(5B)는 제2카운터축(CNT2)에 대해 상대 회전 가능하게 구비될 수 있다.
단속장치는, 상기 전달기어짝을 선택하여 제1입력축(INPUT1)으로부터 제1카운터축(CNT1)으로 회전동력을 전달할 수 있고, 제2입력축(INPUT2)으로부터 제2카운터축(CNT2)으로 회전동력을 전달할 수 있다.
예컨대, 상기 단속장치는, 제1전달기어짝(3)을 선택적으로 결합하는 제1전달단속장치(ST1)와, 제2전달기어짝(5)을 선택적으로 결합하는 제2전달단속장치(ST2)가 구비될 수 있다.
즉, 차량의 변속시, 상기 전달단속장치를 이용하여 전달기어짝을 해당 카운터축에 미리 결합하거나 동기화 상태에서 결합함으로써, 현재 변속단을 형성하고 있는 변속기어짝에서 목표 변속단을 형성하기 위한 변속기어짝으로 동력원의 회전동력을 전달할 수 있게 된다.
이를 위해, 상기 제1전달단속장치(ST1)는 제1카운터축(CNT1)에 구비되어 제1출력전달기어(3B)에 치합 결합될 수 있다. 또한, 상기 제2전달단속장치(ST2)는 제2카운터축(CNT2)에 구비되어 제2출력전달기어(5B)에 치합 결합될 수 있다.
그리고, 상기 제1전달단속장치(ST1)는 제1출력전달기어(3B)의 일측 또는 타측에 구비될 수 있고, 상기 제2전달단속장치(ST2) 역시 제2출력전달기어(5B)의 일측 또는 타측에 구비될 수 있다.
예컨대, 상기 제1전달단속장치(ST1)의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 제1출력전달기어(3B)를 기준으로 엔진(1)을 향한 일측에 구비되거나, 또는 도면으로 도시하지는 않았지만 제1출력전달기어(3B)를 기준으로 변속장치부(7)를 향한 타측에 구비될 수 있다.
또한, 상기 제2전달단속장치(ST2)의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 제2출력전달기어(5B)를 기준으로 변속장치부(7)를 향한 타측에 구비되거나, 또는 도면으로 도시하지는 않았지만 제2출력전달기어(5B)를 기준으로 엔진(1)을 향한 일측에 구비될 수 있다.
이러한, 제1전달단속장치(ST1) 및 제2전달단속장치(ST2)는, 동기치합식의 싱크로 동기장치, 도그클러치, 변형된 도그클러치, 건/습식 클러치, 전기/전자식 건/습식 마그네트 클러치, 커플링, 유체커플링, 스플라인에 의한 결합 등 동력을 단속하는 모든 단속장치의 적용이 가능할 수 있다.
다음으로, 원웨이클러치(OWC)는 제1입력축(INPUT1)에 제공된 회전동력이 제1입력축(INPUT1)에서 제1카운터축(CNT1) 방향으로만 전달되도록 하고, 제1카운터축(CNT1)에서 제1입력축(INPUT1) 방향으로는 회전동력이 전달되지 못하도록 차단하게 된다.
예컨대, 상기 원웨이클러치(OWC)는 제1입력축(INPUT1)에 구비된 제1전달기어짝(3)의 제1입력전달기어(3A)와, 제1입력축(INPUT1) 사이에 구비될 수 있다.
즉, 제1입력축(INPUT1)의 회전속도가 제1입력전달기어(3A)의 회전속도보다 빠른 경우, 제1입력축(INPUT1)이 제1입력전달기어(3A)를 함께 끌면서 회전하게 되지만, 반대로 제1입력전달기어(3A)의 회전속도가 제1입력축(INPUT1)의 회전속도보다 빠른 경우, 원웨이클러치(OWC)에 의해 제1입력전달기어(3A)의 상대 회전이 허용되어 제1입력축(INPUT1)과 제1입력전달기어(3A)의 회전속도 차이를 흡수할 수 있다.
이처럼, 동력을 기계적으로 단속하는 기술적 수단으로서 원웨이클러치(OWC)를 사용하는 것이 바람직할 수 있지만, 이와 동일한 원리로 작동되는 기계장치, 유체로 작동되는 부품 또는 유체-기계 복합 구조장치, 전기/전자력을 이용한 장치 등이 적용 가능할 수 있다.
다음으로, 변속장치부(7)는 상기 제1카운터축(CNT1) 및 출력축(OUTPUT)과, 제2카운터축(CNT2) 및 출력축(OUTPUT)에 기어비를 달리하는 복수의 변속기어짝이 각각 구비되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 변속기어짝을 선택하여 동력원, 즉 엔진(1)에서 제공되는 동력을 출력축(OUTPUT)에 변속하여 출력하도록 구성할 수 있다.
이때에, 상기 출력축(OUTPUT)은 제1카운터축(CNT1) 및 제2카운터축(CNT2)에 나란하게 배치된 것으로, 상기 출력축(OUTPUT)은 제1입력축(INPUT1) 및 제2입력축(INPUT2)과 동심축 상에 배치될 수 있다. 그리고, 도면에 도시하지는 않았지만, 출력축(OUTPUT)의 출력은 다시 또 다른 기어짝, 유성기어세트 또는 기타의 다른 변속요소들을 통해 증속되거나 감속되어 휠 측으로 전달될 수 있다.
상기 변속장치부(7)에 마련된 변속기어짝은 부변속기어짝과, 주변속기어짝을 포함하여 구성할 수 있는 것으로, 상기 부변속기어짝은 제1카운터축(CNT1)과 출력축(OUTPUT)에 기어비를 달리하여 복수 마련될 수 있고, 상기 주변속기어짝은 제2카운터축(CNT2)과 출력축(OUTPUT)에 기어비를 달리하여 복수 마련될 수 있다.
이때에, 상기 부변속기어짝을 통해 출력축(OUTPUT)에 출력하는 최종기어비와, 상기 주변속기어짝을 통해 출력축(OUTPUT)에 출력하는 최종기어비는 상호 간에 동일한 최종기어비 존재하도록 기어짝을 구성할 수 있다.
예컨대, 상기 부변속기어짝 및 주변속기어짝은 상호 간에 동일한 기어비를 갖는 변속기어짝이 일부 존재하도록 구성할 수 있다.
이때에, 상호 간에 동일한 기어비를 갖는 변속기어짝은 특정 기어비 이상의 기어비를 갖는 변속기어짝일 수 있는 것으로, 도 1과 같이 변속기어짝 중에서 1단 내지 3단 부변속기어짝(GS1,GS2,GS3)과, 1단 내지 3단 주변속기어짝(GM1,GM2,GM3)의 기어비를 동일하게 형성할 수 있다.
또한, 엔진(1)이 출력축(OUTPUT)에 직결되어 출력이 이루어지는 부변속 4단 변속비와 동일한 기어비를 갖는 4단 주변속기어짝(GM4)을 구비할 수 있다.
즉, 토크 어시스트는 상대적으로 차속이 낮은 저속 주행 상황에서 변속이 이루어질 때에 더욱 필요하므로, 저속 변속단을 형성하는 부변속기어짝 및 주변속기어짝에 동일한 기어비를 갖도록 마련할 수 있다. 이는, 부변속기어짝에 배치되는 기어의 단수를 통해 변속중 토크 어시스트를 어느 단까지 부여할 것인가를 결정할 수 있다.
예컨대, 5단 변속기의 경우, 도 1과 같이 주변속기어짝에 의해 형성하는 변속단이 5단까지이고, 부변속기어짝에 의해 형성하는 변속단이 4단까지이면, 결국 토크 어시스트는 모든 변속단에서 구현할 수 있다.
반면, 도면으로 도시하지는 않았으나, 주변속기어짝에 의해 형성하는 변속단이 5단까지이고, 부변속기어짝에 의해 형성하는 변속단이 3단까지이면, 토크 어시스트는 1~4단까지의 변속중에만 구현할 수 있다.
그리고, 주변속기어짝에 의해 형성하는 변속단이 5단까지이고, 부변속기어짝에 의해 형성하는 변속단이 2단까지이면, 토크 어시스트는 1~3단까지의 변속중에만 구현할 수 있다.
아울러, 본 발명에서 상기 부변속기어짝과 주변속기어짝은 출력축(OUTPUT)에 구비된 출력기어를 공유하도록 구성할 수 있다.
예컨대, 제1카운터축(CNT1) 및 출력축(OUTPUT)에 1단, 2단, 3단 부변속기어짝(GS1,GS2,GS3)이 치합 결합될 수 있고, 제2카운터축(CNT2) 및 출력축(OUTPUT)에 1단, 2단, 3단, 4단, 5단, R단 주변속기어짝(GM1,GM2,GM3,GM4,GM5,GMR)이 치합 결합될 수 있다. 이때에, 제1카운터축(CNT1)에 구비된 1단 내지 3단 부변속 입력기어와, 제2카운터축(CNT2)에 구비된 1단 내지 3단 주변속 입력기어는 출력축(OUTPUT)에 구비된 출력기어를 공유하여 1단 내지 3단 부변속기어짝(GS1,GS2,GS3)과, 1단 내지 3단 주변속기어짝(GM1,GM2,GM3)을 형성할 수 있다.
그리고, 동기장치는, 제1입력축(INPUT1)과 출력축(OUTPUT) 사이에 직결 가능하게 마련되어 제1입력축(INPUT1)에 전달된 회전동력이 출력축(OUTPUT)에 직접적으로 전달되도록 하는 센터동기장치(CS)와, 상기 부변속기어짝 및 주변속기어짝을 선택하는 다수의 동기장치를 포함하여 구성할 수 있다.
예컨대, 상기 센터동기장치(CS)는 출력축(OUTPUT)에 구비되고, 제1입력축(INPUT1)에 구비된 제1입력전달기어(3A)에 선택적으로 결합 가능하게 구비되어 1 : 1 기어비를 구현할 수 있다. 바람직하게는, 상기 센터동기장치(CS)는 제1입력축(INPUT1)에 결합시, 부변속 4단 변속비를 형성하여 엔진의 회전동력을 출력축(OUTPUT)에 전달할 수 있다.
아울러, 나머지 동기장치는 1단 부변속기어짝(GS1) 또는 2단 부변속기어짝(GS2)을 선택하는 부변속 1&2단동기장치(SS1&2)와, 1단 주변속기어짝(GM1) 또는 R단 주변속기어짝(GMR)을 선택하는 주변속 1&R단동기장치(SM1&R)와, 2단 주변속기어짝(GM2) 또는 5단 주변속기어짝(GM5)을 선택하는 주변속 2&5단동기장치(SM2&5)와, 3단 주변속기어짝(GM3) 또는 4단 주변속기어짝(GM4)을 선택하는 주변속 3&4단동기장치(SM3&4)를 포함하여 구성할 수 있다.
이때에, 상기 부변속 1&2단동기장치(SS1&2)는 제1카운터축에 구비될 수 있는 것으로, 부변속 1단 입력기어 및 부변속 2단 입력기어 사이에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 주변속 1&R단동기장치(SM1&R)와, 주변속 2&5단동기장치(SM2&5)와, 주변속 3&4단동기장치(SM3&4)는 제2카운터축(CNT2)에 구비될 수 있는 것으로, 주변속 1&R단동기장치(SM1&R)는 주변속 1단 입력기어와 주변속 R단 입력기어 사이에 배치될 수 있고, 주변속 2&5단동기장치(SM2&5)는 주변속 2단 입력기어와 주변속 5단 입력기어 사이에 배치될 수 있으며, 주변속 3&4단동기장치(SM3&4)는 주변속 3단 입력기어와 주변속 4단 입력기어 사이에 배치될 수 있다.
여기서, 도면으로 도시하지는 않았지만, R단 주변속기어짝(GMR)을 이루는 R단 입력기어 및 R단 출력기어 사이에는 역방향 출력을 위해 후진아이들러기어가 치합 결합될 수 있다.
아울러, 본 발명에서는 상기와 같이 일부 부변속기어짝과 일부 주변속기어짝의 기어비를 동일하게 형성할 수 있지만, 부변속기어짝과 주변속기어짝의 기어비를 상이하게 형성하면서 부변속기어짝에서 출력축(OUTPUT)으로 전달되는 최종기어비와 주변속기어짝에서 출력축(OUTPUT)으로 전달되는 최종기어비를 동일하게 형성할 수도 있다.
예컨대, 제1전달기어짝(3)의 기어비와 부변속기어짝의 기어비를 조합한 최종기어비와, 제2전달기어짝(5)의 기어비와 주변속기어짝의 기어비를 조합한 최종기어비는 상호 간에 동일한 최종기어비가 존재하도록 기어짝들을 구성할 수 있다.
즉, 제1전달기어짝(3)의 기어비와 부변속기어짝 중 어느 하나의 변속기어짝의 기어비를 곱한 최종기어비는, 제2전달기어짝(5)의 기어비와 주변속기어짝 중 어느 하나의 변속기어짝의 기어비를 곱한 최종기어비와 같도록 변속기어짝을 구성하게 된다.
한편, 본 발명은 변속장치부(7)를 이루는 부변속기어짝 및 주변속기어짝과, 동기장치를 도 4와 같이 구성할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1카운터축(CNT1) 및 출력축(OUTPUT)에 1단, 2단, 3단, 4단 부변속기어짝(GS1,GS2,GS3,GS4)이 치합 결합될 수 있고, 제2카운터축(CNT2) 및 출력축(OUTPUT)에 1단, 2단, 3단, 4단, 5단, R단 주변속기어짝(GM1,GM2,GM3,GM4,GM5,GMR)이 치합 결합될 수 있다. 이때에, 제1카운터축(CNT1)에 구비된 1단 내지 4단 부변속 입력기어와, 제2카운터축(CNT2)에 구비된 1단 내지 4단 주변속 입력기어는 출력축(OUTPUT)에 구비된 출력기어를 공유하여 1단 내지 4단 부변속기어짝(GS1,GS2,GS3,GS4)과, 1단 내지 4단 주변속기어짝(GM1,GM2,GM3,GM4)을 형성할 수 있다.
그리고, 동기장치는 상기 부변속기어짝 및 주변속기어짝을 선택하도록 다수 마련될 수 있다.
예컨대, 상기 동기장치는, 1단 부변속기어짝(GS1) 또는 4단 부변속기어짝(GS4)을 선택하는 부변속 1&4단동기장치(SS1&4)와, 2단 부변속기어짝(GS2) 또는 3단 부변속기어짝(GS3)을 선택하는 부변속 2&3단동기장치(SS2&3)를 포함할 수 있고, 또한 1단 주변속기어짝(GM1) 또는 R단 주변속기어짝(GMR)을 선택하는 주변속 1&R단동기장치(SM1&R)와, 2단 주변속기어짝(GM2) 또는 3단 주변속기어짝(GM3)을 선택하는 주변속 2&3단동기장치(SM2&3)와, 4단 주변속기어짝(GM4) 또는 5단 주변속기어짝(GM5)을 선택하는 주변속 4&5단동기장치(SM4&5)를 포함하여 구성할 수 있다.
이때에, 상기 부변속 1&4단동기장치(SS1&4) 및 부변속 2&3단동기장치(SS2&3)는 제1카운터축(CNT1)에 구비될 수 있는 것으로, 부변속 1&4단동기장치(SS1&4)는 부변속 1단 입력기어 및 부변속 2단 입력기어 사이에 배치될 수 있고, 부변속 2&3단동기장치(SS2&3)는 부변속 2단 입력기어 및 부변속 3단 입력기어 사이에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 주변속 1&R단동기장치(SM1&R)와, 주변속 2&3단동기장치(SM2&3)와, 주변속 4&5단동기장치(SM4&5)는 제2카운터축(CNT2)에 구비될 수 있는 것으로, 주변속 1&R단동기장치(SM1&R)는 주변속 1단 입력기어와 주변속 R단 입력기어 사이에 배치될 수 있고, 주변속 2&3단동기장치(SM2&3)는 주변속 2단 입력기어와 주변속 3단 입력기어 사이에 배치될 수 있으며, 주변속 4&5단동기장치(SM4&5)는 주변속 4단 입력기어와 주변속 5단 입력기어 사이에 배치될 수 있다.
여기서, 도면으로 도시하지는 않았지만, R단 주변속기어짝(GMR)을 이루는 R단 입력기어 및 R단 출력기어 사이에는 역방향 출력을 위해 후진아이들러기어가 치합 결합될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 작용 및 효과에 대해 살펴보기로 한다.
도 2a 내지 도 2d를 참조하여 N단(중립)에서 저속 1단으로 변속하는 과정을 설명한다.
차량의 초기 시동시에는 제1입력축(INPUT1)이 엔진(1)과 직결되어 있어, 제1입력축(INPUT1)과 함께 제1전달기어짝(3)이 회전된다.
다만, 이 같은 상태에서는 변속기 내의 모든 단속장치들이 중립위치에 있어, 클러치(C)의 온/오프 여부에 관계없이 엔진(1) 회전에 부하가 가해지지 않는 상태에 있게 된다.
이어서, 1단으로 변속 시작시, 먼저 도 2a와 같이 클러치(C)를 결합하기 전에 제2전달단속장치(ST2)를 이용하여 제2전달기어짝(5)의 제2출력전달기어(5B)를 제2카운터축(CNT2)에 미리 결합하고, 이와 함께 주변속 1&R단 동기장치(SM1&R)를 이용하여 주변속 1단 입력기어를 제2카운터축(CNT2)에 미리 결합한다.
이 상태에서 도 2b와 같이 클러치(C)를 천천히 결합하면, 제2입력축(INPUT2)을 통해서도 엔진(1)의 회전동력이 전달되기 시작하면서, 제2전달기어짝(5)을 통해 제2카운터축(CNT2)에 동력이 전달되고, 주변속 1단 변속기어짝(GM1)을 통해 1단을 형성하여 주행할 수 있게 된다.
이 후, 도 2c와 같이 제1전달단속장치(ST1)를 이용하여 제1전달기어짝(3)의 제1출력전달기어(3B)를 제1카운터축(CNT1)에 결합하고, 부변속 1&2단 동기장치(SS1&2)를 이용하여 부변속 1단 입력기어를 제1카운터축(CNT1)에 결합한다.
즉, 도 2b와 같이 1단을 형성하여 주행하는 경우, 제1입력축(INPUT1)과 제2입력축(INPUT2)은 동일한 회전속도로 회전하게 되는데, 이때에 제1전달기어짝(3)과, 제2전달기어짝(5)은 서로 동일한 기어비를 형성하고 있고, 주변속 1단 변속기어짝(GM1)과 부변속 1단 변속기어짝(GS1) 역시 서로 동일한 기어비를 형성하고 있다.
따라서, 제1전달기어짝(3)과 제2전달기어짝(5)의 회전속도는 물론 주변속 1단 변속기어짝(GM1)과 부변속 1단 변속기어짝(GS1)의 회전속도가 동기화된 상태에서 회전하고 있기 때문에, 제1전달기어짝(3) 및 부변속 1단 변속기어짝(GS1)의 체결소음이나 파손의 우려 없이 해당 단속장치 및 동기장치를 안전하게 결합할 수 있게 된다.
이어서, 도 2d와 같이 제2전달단속장치(ST2)를 제2전달기어짝(5)으로부터 결합 해제하고, 주변속 1&R단 동기장치(SM1&R)를 주변속 1단 변속기어짝(GM1)으로부터 각각 결합 해제하게 되는데, 이처럼 제2전달기어짝(5) 및 주변속 1단 변속기어짝(GM1)의 결합을 해제하더라도 제1입력축(INPUT1)이 엔진(1)에 직결되어 있으므로, 엔진(1)의 회전동력이 제1전달기어짝(3)과, 제1카운터축(CNT1) 및 부변속 1단 변속기어짝(GS1)을 통해 출력축(OUTPUT)으로 전달되는 상태를 유지하게 되는바, 전진 1단 주행이 가능하게 된다.
이 후, 클러치(C)를 해제하게 되더라도 엔진(1)과 직결된 제1입력축(INPUT1)을 통해 엔진(1) 회전동력이 제1카운터축(CNT1)을 통해 여전히 출력축(OUTPUT)으로 전달되는바, 1단을 형성하고 있는 상태를 그대로 유지할 수 있게 된다.
다음으로, 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 1단에서 2단으로 변속하는 과정을 설명한다.
1단에서 2단으로 변속 시작시, 도 3a와 같이 클러치(C)를 해제한 상태에서 제2전달단속장치(ST2)를 이용하여 제2전달기어짝(5)의 제2출력전달기어(5B)를 제2카운터축(CNT2)에 미리 결합하고, 주변속 2&5단동기장치(SM2&5)를 이용하여 주변속 2단 입력기어를 제2카운터축(CNT2)에 미리 결합한다.
이 상태에서 도 3b와 같이 클러치(C)를 천천히 결합하면, 제2입력축(INPUT2)을 통해서도 엔진(1)의 회전동력이 전달되기 시작하면서, 제2전달기어짝(5)을 통해 제2카운터축(CNT2)에 동력이 전달되고, 주변속 2단 변속기어짝(GM2)을 통해 2단을 형성하여 주행할 수 있게 된다.
이 경우, 클러치(C)의 결합 이전에는, 제1전달기어짝(3)과 부변속 1단 변속기어짝(GS1)이 체결되어 1단으로 주행하는 상태이기는 하지만, 클러치(C)가 결합되면서 제2전달기어짝(5)과 주변속 2단 변속기어짝(GM2)을 통해 2단으로 변속이 이루어지게 된다.
다만, 이때에 부변속 1단 변속기어짝(GS1)과 주변속 2단 변속기어짝(GM2)의 기어비 차이에 의해 제1카운터축(CNT1)이 제1입력축(INPUT1)보다 더 빠른 회전속도로 회전하는 회전속도의 차이를 원웨이클러치(OWC)가 허용 및 흡수함으로써, 제1카운터축(CNT1)으로부터 제1입력축(INPUT1) 방향으로 엔진의 회전동력이 전달되는 것을 방지하게 된다.
따라서, 1단에서 2단으로 변속되는 과정에서, 클러치(C)의 슬립 체결 제어 및 원웨이클러치(OWC)의 상대 회전 허용을 통해 제1카운터축(CNT1)에서 출력축(OUTPUT)으로 전달되는 동력의 흐름이 제2카운터축(CNT2)에서 출력축(OUTPUT)으로 부드럽게 변속 전환됨으로써, 변속중 차량을 끌어당기는 듯한 변속감 저하현상을 방지하게 되는 것이다.
이 후, 도 3c와 같이 제1전달단속장치(ST1)를 이용하여 제1전달기어짝(3)의 제1출력전달기어(3B)를 제1카운터축(CNT1)에 결합하고, 부변속 1&2단동기장치(SS1&2)를 이용하여 부변속 2단 입력기어를 제1카운터축(CNT1)에 결합한다.
즉, 도 3b와 같이 2단을 형성하여 주행하는 경우, 제1입력축(INPUT1)과 제2입력축(INPUT2)은 동일한 회전속도로 회전하게 되는데, 이때에 제1전달기어짝(3)과, 제2전달기어짝(5)은 서로 동일한 기어비를 형성하고 있고, 주변속 2단 변속기어짝(GM2)과 부변속 2단 변속기어짝(GM2) 역시 서로 동일한 기어비를 형성하고 있다.
따라서, 제1전달기어짝(3)과 제2전달기어짝(5)의 회전속도는 물론 주변속 2단 변속기어짝(GM2)과 부변속 2단 변속기어짝(GS2)의 회전속도가 동기화된 상태에서 회전하고 있기 때문에, 제1전달기어짝(3) 및 부변속 2단 변속기어짝(GS2)의 체결소음이나 파손의 우려 없이 해당 단속장치 및 동기장치를 안전하게 결합할 수 있게 된다.
이어서, 도 3d와 같이 제2전달단속장치(ST2)를 제2전달기어짝(5)으로부터 결합 해제하고, 주변속 2&5단 동기장치(SM2&5)를 주변속 2단 변속기어짝(GM2)으로부터 각각 결합 해제하게 되는데, 이처럼 제2전달기어짝(5) 및 주변속 2단 변속기어짝(GM2)의 결합을 해제하더라도 제1입력축(INPUT1)이 엔진(1)에 직결되어 있으므로, 엔진(1)의 회전동력이 제1전달기어짝(3)과, 제1카운터축(CNT1) 및 부변속 2단 변속기어짝(GS2)을 통해 출력축(OUTPUT)으로 전달되는 상태를 유지하게 되는바, 전진 2단 주행이 가능하게 된다.
이 후, 클러치(C)를 해제하게 되더라도 엔진(1)과 직결된 제1입력축(INPUT1)을 통해 엔진(1) 회전동력이 제1카운터축(CNT1)을 통해 여전히 출력축(OUTPUT)으로 전달되는바, 2단을 형성하고 있는 상태를 그대로 유지할 수 있게 된다.
아울러, 나머지 변속단의 경우에도 상기한 변속작용과 동일한 변속작동을 통해 변속이 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 특정 변속단에서 출력축(OUTPUT)으로 전달되는 엔진(1)의 회전동력이, 목표 변속단으로 변속하는 과정에서 클러치(C)의 슬립 체결 제어와 함께 원웨이클러치(OWC)의 상대 회전 허용을 통해 출력축(OUTPUT)으로 부드럽게 변속 전환됨으로써, 변속중 차량을 끌어당기는 듯한 변속감 저하현상을 방지하게 되는 것이다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1 : 엔진 3 : 제1전달기어짝
3A : 제1입력전달기어 3B : 제1출력전달기어
5 : 제2전달기어짝 5A : 제2입력전달기어
5B : 제2출력전달기어 7 : 변속장치부
ST1 : 제1전달단속장치 ST2 : 제2전달단속장치
C : 클러치 OWC : 원웨이클러치
INPUT1 : 제1입력축 INPUT2 : 제2입력축
CNT1 : 제1카운터축 CNT2 : 제2카운터축
OUTPUT : 출력축 CS : 센터동기장치

Claims (11)

  1. 동력원으로부터 상시 회전동력을 제공받는 제1입력축;
    클러치를 통해 동력원의 회전동력을 선택적으로 제공받는 제2입력축;
    전달기어짝을 매개로 상기 제1입력축 및 제2입력축과 각각 연결된 제1카운터축 및 제2카운터축;
    상기 전달기어짝을 선택하여 제1입력축 및 제2입력축으로부터 제1카운터축 및 제2카운터축에 회전동력을 전달하는 단속장치;
    제1입력축에 제공된 회전동력이 제1입력축에서 제1카운터축 방향으로만 전달되도록 하는 원웨이클러치; 및
    상기 제1카운터축과 제2카운터축 및 출력축에 기어비를 달리하는 복수의 변속기어짝이 각각 구비되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 변속기어짝을 선택하여 동력원에서 제공되는 동력을 출력축에 변속하여 출력하는 변속장치부;를 포함하고,
    상기 변속기어짝은,
    제1카운터축과 출력축에 기어비를 달리하여 구비된 복수의 부변속기어짝;
    제2카운터축과 출력축에 기어비를 달리하여 구비된 복수의 주변속기어짝;을 포함하며;
    상기 부변속기어짝을 통해 출력하는 최종기어비와, 상기 주변속기어짝을 통해 출력하는 최종기어비는 상호 간에 동일한 최종기어비가 존재하도록 기어짝들을 구성하고;
    상기 동기장치는, 제1입력축과 출력축 사이에 직결 가능하게 마련되어 제1입력축에 전달된 회전동력이 출력축에 직접적으로 전달되도록 하는 센터동기장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 원웨이클러치는,
    제1입력축에 구비된 전달기어짝의 입력전달기어와, 제1입력축 사이에 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전달기어짝은,
    제1입력축의 제1입력전달기어와 제1카운터축의 제1출력전달기어가 짝을 이루어 구비된 제1전달기어짝;
    제2입력축의 제2입력전달기어와 제2카운터축의 제2출력전달기어가 짝을 이루어 구비된 제2전달기어짝을 포함하고;
    상기 단속장치는,
    상기 제1전달기어짝을 선택적으로 결합하는 제1전달단속장치;
    상기 제2전달기어짝을 선택적으로 결합하는 제2전달단속장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1전달단속장치는 제1카운터축에 구비되어 제1출력전달기어에 치합 결합되고;
    상기 제2전달단속장치는 제2카운터축에 구비되어 제2출력전달기어에 치합 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    각 부변속기어짝 및 주변속기어짝은 상호 간에 동일한 기어비를 갖는 변속기어짝이 존재하도록 구성한 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상호 간에 동일한 기어비를 갖는 변속기어짝은 특정 기어비 이상의 기어비를 갖는 변속기어짝인 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 부변속기어짝과 주변속기어짝은 출력축에 구비된 출력기어를 공유하도록 구성한 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1전달기어짝의 기어비와 부변속기어짝의 기어비를 조합한 최종기어비와, 상기 제2전달기어짝의 기어비와 주변속기어짝의 기어비를 조합한 최종기어비는 상호 간에 동일한 최종기어비가 존재하도록 기어짝들을 구성한 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 센터동기장치는 출력축에 구비되고, 제1입력축에 선택적으로 결합 가능하게 구비되어 1 : 1 기어비를 구현하는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 동기장치는,
    1단 부변속기어짝 또는 2단 부변속기어짝을 선택하는 부변속 1&2단동기장치;
    1단 주변속기어짝 또는 R단 주변속기어짝을 선택하는 주변속 1&R단동기장치;
    2단 주변속기어짝 또는 5단 주변속기어짝을 선택하는 주변속 2&5단동기장치;
    3단 주변속기어짝 또는 4단 주변속기어짝을 선택하는 주변속 3&4단동기장치;를 포함하고;
    상기 센터동기장치는 3단 부변속기어짝을 선택하거나, 제1입력축에 결합되어 4단 부변속을 구현하는 것을 특징으로 하는 차량용 변속장치.
  11. 동력원으로부터 상시 회전동력을 제공받는 제1입력축;
    클러치를 통해 동력원의 회전동력을 선택적으로 제공받는 제2입력축;
    전달기어짝을 매개로 상기 제1입력축 및 제2입력축과 각각 연결된 제1카운터축 및 제2카운터축;
    상기 전달기어짝을 선택하여 제1입력축 및 제2입력축으로부터 제1카운터축 및 제2카운터축에 회전동력을 전달하는 단속장치;
    제1입력축에 제공된 회전동력이 제1입력축에서 제1카운터축 방향으로만 전달되도록 하는 원웨이클러치; 및
    상기 제1카운터축과 제2카운터축 및 출력축에 기어비를 달리하는 복수의 변속기어짝이 각각 구비되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 변속기어짝을 선택하여 동력원에서 제공되는 동력을 출력축에 변속하여 출력하는 변속장치부;를 포함하고,
    상기 변속기어짝은,
    제1카운터축과 출력축에 기어비를 달리하여 구비된 복수의 부변속기어짝;
    제2카운터축과 출력축에 기어비를 달리하여 구비된 복수의 주변속기어짝;을 포함하며;
    상기 부변속기어짝을 통해 출력하는 최종기어비와, 상기 주변속기어짝을 통해 출력하는 최종기어비는 상호 간에 동일한 최종기어비가 존재하도록 기어짝들을 구성하고;
    상기 동기장치는,
    1단 부변속기어짝 또는 4단 부변속기어짝을 선택하는 부변속 1&4단동기장치;
    2단 부변속기어짝 또는 3단 부변속기어짝을 선택하는 부변속 2&3단동기장치;
    1단 주변속기어짝 또는 R단 주변속기어짝을 선택하는 주변속 1&R단동기장치;
    2단 주변속기어짝 또는 3단 주변속기어짝을 선택하는 주변속 2&3단동기장치;
    4단 주변속기어짝 또는 5단 주변속기어짝을 선택하는 주변속 4&5단동기장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 변속장치.
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