KR101836281B1 - 차량용 변속장치 - Google Patents

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지성욱
손우철
이지훈
강마루
김기동
김동원
김천옥
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현대자동차 주식회사
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Abstract

차량용 변속장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 변속장치는 하나 이상의 입력기어가 배치되며, 동력원의 출력 측과 제1 클러치를 통해 선택적으로 연결되는 제1 입력축; 하나 이상의 입력기어가 배치되며, 상기 제1 입력축의 전반부에 회전 간섭 없이 배치되어 동력원의 출력 측과 제2 클러치를 통해 선택적으로 연결되는 제2 입력축; 상기 제1, 제2 입력축에 평행한 제1 출력축 상에 배치되어 상기 제1, 제2 입력축 상의 입력기어와 외접 치합되어 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결되는 하나 이상의 변속기어와, 상기 제1 출력축 상에 고정된 제1 매개기어를 포함하는 제1 변속출력기구; 상기 제1, 제2 입력축에 평행한 제2 출력축 상에 배치되어 상기 제1, 제2 입력축 상의 입력기어와 외접 치합되어 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결되는 하나 이상의 변속기어와, 상기 제2 출력축 상에 고정된 제2 매개기어를 포함하는 제2 변속출력기구; 상기 제1 출력축에 평행한 제1 아이들 축 상에 고정되어 상기 제1 출력축 상의 하나의 변속기어와 외접 치합되는 제1 아이들 입력기어와, 상기 제1 입력축 상의 하나의 입력기어와 외접 치합되면서 상기 제1 아이들 축에 선택적으로 동기 연결되는 후진 변속기어와, 상기 제1 매개기어와 외접 치합되면서 상기 제1 아이들 축과 선택적으로 동기 연결되는 변속기어를 포함하는 제1 아이들 유닛; 상기 제2 출력축에 평행한 제2 아이들 축 상에 고정되어 상기 제2 출력축 상의 하나의 변속기어와 외접 치합되는 제2 아이들 입력기어와, 상기 제2 매개기어와 외접 치합되면서 상기 제2 아이들 축과 선택적으로 동기 연결되는 변속기어를 포함하는 제2 아이들 유닛을 포함하여 전진 9속 및 후진 1속을 구현한다.

Description

차량용 변속장치{POWER TRANSMISSION APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 더블 클러치가 적용되는 차량용 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 별도의 아이들 축에 변속기어를 배치하여 전장을 최소화 할 수 있는 차량용 변속장치에 관한 것이다.
차량에 있어서의 친환경 기술은 미래 자동차 산업의 생존이 달린 핵심 기술로서, 자동차 메이커들은 환경 및 연비 규제를 달성하기 위한 친환경 자동차 개발에 총력을 기울이고 있다.
상기 미래형 자동차 기술은 전기 에너지를 이용하는 전기 자동차(EV : Electric Vehicle), 하이브리드 전기 자동차(HEV : Hybrid Electric Vehicle), 효율과 편의성을 향상시킨 더블 클러치 변속기(DCT : Double Clutch Transmission)를 예로 들 수 있다.
상기에서 본 발명과 관련되는 더블 클러치 변속기(DCT)는 자동 변속기내에 2개의 클러치 기구(clutch device)와, 기본적인 수동 변속기의 기어 트레인을 보유하며, 엔진으로부터 입력되는 회전력을 2개의 클러치를 이용하여 2개의 입력축에 선택적으로 전달하고, 상기한 기어 트레인을 이용하여 변속한 후, 출력한다.
이러한 더블 클러치 변속기(DCT)는 5단 이상의 고단 변속기를 컴팩트(compact)하게 구현하기 위해 시도되고 있으며, 2개의 클러치와 동기장치(synchronizing device)들을 컨트롤러에 의해 제어함으로써, 운전자의 수동적인 변속을 불필요하게 하는 AMT(Auto Manual Transmission)로 구현되고 있다.
이에 따라, 더블 클러치 변속기(DCT)는 유성기어 타입의 자동 변속기와 비교하여 동력전달 효율이 우수하고, 다단화에 따른 부품의 변경 및 추가가 용이하다는 장점이 있어 연비 규제와 다단화 효율의 중요성에 부응할 수 있기 때문에 더욱 각광을 받고 있다.
그러나 더블 클러치 변속기는 변속단을 늘리기 위해서는 기어 및 동기장치의 부품을 추가 하여야 하기 때문에 전장과 중량이 증가하는 단점이 있다.
특히, 더블 클러치 변속기를 하이브리드 차량에 적용하는 경우에는 기존 엔진과 더블 클러치 변속기를 장착하던 공간에 구동모터를 추가로 장착하여야 하기 때문에 전장 최소화는 다단화와 하이브리드화의 필수 과제로 여겨지고 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 2개의 전진용 변속기어와 후진용 변속기어를 2개의 아이들 축에 나누어 배치하여 입력축 및 출력축의 길이를 줄여 전장을 최소화함으로써, 탑재성을 향상시키며, 동시에 기존의 전진용 변속기어를 사용하여 후진단 변속을 구현하여 부품수 및 중량 증가를 최소화하는 차량용 변속장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 하나 이상의 입력기어가 배치되며, 동력원의 출력 측과 제1 클러치를 통해 선택적으로 연결되는 제1 입력축; 하나 이상의 입력기어가 배치되며, 상기 제1 입력축의 전반부에 회전 간섭 없이 배치되어 동력원의 출력 측과 제2 클러치를 통해 선택적으로 연결되는 제2 입력축; 상기 제1, 제2 입력축에 평행한 제1 출력축 상에 배치되어 상기 제1, 제2 입력축 상의 입력기어와 외접 치합되어 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결되는 하나 이상의 변속기어와, 상기 제1 출력축 상에 고정된 제1 매개기어를 포함하는 제1 변속출력기구; 상기 제1, 제2 입력축에 평행한 제2 출력축 상에 배치되어 상기 제1, 제2 입력축 상의 입력기어와 외접 치합되어 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결되는 하나 이상의 변속기어와, 상기 제2 출력축 상에 고정된 제2 매개기어를 포함하는 제2 변속출력기구; 상기 제1 출력축에 평행한 제1 아이들 축 상에 고정되어 상기 제1 출력축 상의 하나의 변속기어와 외접 치합되는 제1 아이들 입력기어와, 상기 제1 입력축 상의 하나의 입력기어와 외접 치합되면서 상기 제1 아이들 축에 선택적으로 동기 연결되는 후진 변속기어와, 상기 제1 매개기어와 외접 치합되면서 상기 제1 아이들 축과 선택적으로 동기 연결되는 변속기어를 포함하는 제1 아이들 유닛; 상기 제2 출력축에 평행한 제2 아이들 축 상에 고정되어 상기 제2 출력축 상의 하나의 변속기어와 외접 치합되는 제2 아이들 입력기어와, 상기 제2 매개기어와 외접 치합되면서 상기 제2 아이들 축과 선택적으로 동기 연결되는 변속기어를 포함하는 제2 아이들 유닛을 포함하는 차량용 변속장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 입력축 상에는 상기 제2 입력축과 중첩되지 않는 부분에 제1, 제2, 제3, 제4 입력기어가 소정의 간격을 두고 순차적으로 배치되고, 상기 제2 입력축 상에는 제5, 제6 입력기어가 배치되며, 상기 제1 입력기어는 제7속과 제3속을 구현하기 위한 입력기어, 상기 제2 입력기어는 제1속을 구현하기 위한 입력기어, 상기 제3 입력기어는 제5속을 구현하기 위한 입력기어, 상기 제4 입력기어는 제9속을 구현하기 위한 입력기어, 제5 입력기어는 제2속과 제4속 및 후진을 구현하기 위한 입력기어, 제6 입력기어는 제6속과 제8속을 구현하기 위한 입력기어로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 변속출력기구는 상기 제1, 제2 입력축과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 출력축과, 상기 제1 출력축 상에 배치되는 제1속 변속기어 및 제9속 변속기어와, 상기 제1속 변속기어 및 제9속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제1 싱크로나이저와, 상기 제1 출력축 상에 배치되는 제2속 변속기어 및 제6속 변속기어와, 제2속 변속기어 및 제6속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제2 싱크로나이저와, 상기 제1 출력축의 일측에 고정 배치되는 제1 출력기어와, 상기 제1 출력축의 타측에 고정 배치되는 제1 매개기어를 포함하고, 상기 제2 변속출력기구는 상기 제1, 제2 입력축과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제2 출력축과, 상기 제2 출력축 상에 배치되는 제5속 변속기어 및 제7속 변속기어와, 상기 제5속 변속기어 및 제7속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제3 싱크로나이저와, 상기 제2 출력축 상에 배치되는 제8속 변속기어, 상기 제8속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제4 싱크로나이저, 상기 제2 출력축의 일측에 고정 배치되는 제2 출력기어, 상기 제2 출력축의 타측에 고정 배치되는 제2 매개기어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 변속출력기구는 제1속 변속기어가 제2 입력기어와 외접 치합되고, 제9속 변속기어가 제4 입력기어와 외접 치합되며, 제2속 변속기어가 제5 입력기어와 외접 치합되고, 제6속 변속기어가 제6 입력기어와 외접 치합되며, 상기 제2 변속출력기구는 제5속 변속기어가 제3 입력기어와 외접 치합되고, 제7속 변속기어가 제1 입력기어와 외접 치합되며, 제8속 변속기어가 제6 입력기어와 외접 치합될 수 있다.
또한, 상기 제1 아이들 유닛은 상기 제1 출력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 아이들 축; 상기 제1 아이들 축의 일측에 고정 배치되어 제1 출력축 상의 제2속 변속기어와 외접 치합되는 제1 아이들 입력기어; 상기 제1 아이들 축의 중간부에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제1 입력축 상의 제1 입력기어와 외접 치합되는 후진 변속기어; 상기 제1 아이들 축의 타측에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제1 출력축 상의 제1 매개기어와 외접 치합되는 제4속 변속기어; 상기 후진 변속기어 및 제4속 변속기어를 상기 제1 아이들 축에 선택적으로 동기 연결하는 제5 싱크로나이저를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 아이들 유닛은 상기 제2 출력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제2 아이들 축; 상기 제2 아이들 축의 일측에 고정 배치되어 제2 출력축 상의 제7속 변속기어와 외접 치합되는 제2 아이들 입력기어; 상기 제2 아이들 축의 타측에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 출력축 상의 제2 매개기어와 외접 치합되는 제3속 변속기어; 상기 제3속 변속기어를 상기 제2 아이들 축에 선택적으로 동기 연결하는 제6 싱크로나이저를 포함할 수 있다.
또한, 전진 제3단 변속은 상기 제6 싱크로나이저의 작동에 의해 제2 매개기어와 외접 치합된 제3속 변속기어와 제2 아이들 축이 동기 연결된 상태로, 제1 클러치의 작동에 의해 구현될 수 있다.
또한, 전진 제4단 변속은 상기 제5 싱크로나이저의 작동에 의해 제1 매개기어와 외접 치합된 제4속 변속기어와 제1 아이들 축이 동기 연결된 상태로, 제2 클러치의 작동에 의해 구현될 수 있다.
또한, 후진단 변속은 상기 제5 싱크로나이저의 작동에 의해 후진 변속기어와 제1 아이들 축이 동기 연결되고, 상기 제1 싱크로나이저의 작동에 의한 제1속 변속기어와 제1 출력축이 동기 연결된 상태로, 제2 클러치의 작동에 의해 구현될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 제3속 및 제4속 변속기어와 후진 변속기어를 2개의 아이들 축에 나누어 배치하여 입력축 및 출력축의 길이를 줄여 전장을 최소화할 수 있다.
또한, 기존의 제1속 변속기어를 이용하여 후진단 변속을 구현하여 전진 제9단 및 후진 제1단의 변속단을 구현함에도 전체적인 부품수의 증가를 방지하여 변속장치의 전체적인 설계 전장 및 중량의 증가를 최대한 방지하여 탑재성을 향상시킬 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 기어 배치도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 변속 작동표이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 전진 제3단에서의 동력 전달 경로도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 전진 제4단에서의 동력 전달 경로도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 후진단에서의 동력 전달 경로도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 변속의 구분을 위하여 사용되는 "제1단 내지 제9단에서의 "단"과 제1속 내지 제9속에서의 "속"은 문맥의 흐름을 부드럽게 하기 위하여 혼용해서 사용하나 그 의미는 동일하다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 기어 배치도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치는 제1, 제2 클러치(first and second clutches)(CL1)(CL2)로 이루어져 동력원(엔진 또는 모터)의 동력을 단속하는 동력단속수단, 제1, 제2 입력축(first and second input shafts)(IS1)(IS2)으로 이루어지는 입력수단, 상기 입력수단을 통하여 입력되는 회전동력을 각 변속단에 따라 선택적으로 변속하여 출력하는 제1, 제2 변속출력기구(OUT1)(OUT2)로 이루어지는 변속출력수단, 상기 변속출력수단에 이웃하여 배치되는 제1, 제2 아이들 유닛(IDU1, IDU2)을 포함한다.
상기 동력원은 통상의 내연기관을 이용하는 수동 또는 자동 변속기 차량에서는 엔진이 될 수 있으며, 모터에 의하여 구동되는 전기 자동차를 포함하는 하이브리드 차량의 경우에는 모터가 될 수 있다.
상기 동력단속수단을 형성하는 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2)는 동력원의 회전동력을 상기 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)에 선택적으로 전달한다.
상기 제1 클러치(C1)는 엔진(ENG)의 회전력을 제1 입력축(IS1)에 선택적으로 전달하고, 제2 클러치(CL2)는 엔진(ENG)의 회전력을 제2 입력축(IS2)에 선택적으로 전달한다.
상기 동력단속수단을 형성하는 상기 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2)는 통상의 유체 다판 클러치로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 일반적인 건식 다판 클러치로도 적용될 수 있으며, 유압제어시스템(미도시)에 의하여 작동 및 비작동 제어될 수 있다.
상기 입력수단은 상기 제1 클러치(CL1)를 통해 동력원(ENG)의 출력 측과 선택적으로 연결되는 제1 입력축(IS1)과, 중공축으로 이루어져 상기 제1 입력축(IS1)의 외주 측에 상호 회전 간섭 없이 중첩 배치되어 상기 제2 클러치(CL2)를 통해 동력원의 출력 측과 선택적으로 연결되는 제2 입력축(IS2)으로 이루어진다.
상기 제1 입력축(IS1)에는 제1, 제2, 제3, 제4 입력기어(G1)(G2)(G3)((G4)가 상호 소정의 간격을 두고 고정 배치되는데, 이들 입력기어는 상기 제2 입력축(IS2)을 관통한 제1 입력축(IS1)의 후측 부분에 배치되며, 전측으로부터 제1, 제2, 제3, 제4 입력기어(G1)(G2)(G3)(G4)가 차례로 배치된다.
상기 제2 입력축(IS2)에는 제5, 제6 입력기어(G5)(G6)가 상호 소정의 간격을 두고 배치되는데, 이들 입력기어는 전측에 제5 입력기어(G5)가 배치되고, 후측에 제6 입력기어(G6)가 배치된다.
이에 따라, 제1 클러치(CL1)가 작동하면 제1 입력축(IS1)이 회전하면서 제1, 제2, 제3, 제4 입력기어(G1)(G2)(G3)(G4)를 구동시키고, 제2 클러치(CL2)가 작동하면 제2 입력축(IS2)이 회전하면서 제5, 제6 입력기어(G5)(G6)를 구동시키게 된다.
상기에서 제1, 2, 3, 4, 5, 6 입력기어(G1)(G2)(G3)(G4)(G5)(G6)는 각 변속단별 입력기어로서, 제1 입력기어(G1)는 제7속과 제3속을 구현하기 위한 입력기어이고, 제2 입력기어(G2)는 제1속을 구현하기 위한 입력기어이고, 제3 입력기어(G3)는 제5속을 구현하기 위한 입력기어이며, 제4 입력기어(G4)는 제9속을 구현하기 위한 입력기어이다.
또한, 제5 입력기어(G5)는 제2속 및 제4속과 후진을 구현하기 위한 입력기어이고, 제6 입력기어(G6)는 제6속 및 제8속을 구현하기 위한 입력기어이다.
즉, 이러한 입력기어들(G1)(G2)(G3)(G4)(G5)(G6)은 각각의 변속단을 구현하기 위해 기어 잇수가 설정되며, 상기 제1 입력축(IS1)에 형성되는 입력기어(G1)(G2)(G3)(G4)들은 홀수 변속단을 구현하며, 제2 입력축(IS2)에 형성되는 입력기어(G5)(G6)들은 짝수단을 구현한다.
상기 변속출력수단은 상기 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제1, 제2 변속출력기구(OUT1)(OUT2)를 포함한다.
상기 제1 변속출력기구(OUT1)는 상기 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 출력축(OS1)과, 상기 제1 출력축(OS1)상에 배치되는 제1속 변속기어(D1) 및 제9속 변속기어(D9)와, 제2속 변속기어(D2) 및 제6속 변속기어(D6)와, 제1, 제2 싱크로나이저(SL1)(SL2)와, 제1 출력기어(OG1), 및 제1 매개기어(T1)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1속 변속기어(D1) 및 제9속 변속기어(D9)는 상기 제1 출력축(OS1)상에 회전 간섭 없이 배치되고, 상기 제1 싱크로나이저(SL1)는 상기 제1속 변속기어(D1) 및 제9속 변속기어(D9)를 상기 제1 출력축(OS1)에 선택적으로 동기 연결할 수 있도록 구성된다.
상기 제2속 변속기어(D2) 및 제6속 변속기어(D6)는 상기 제1 출력축(OS1)상에 회전 간섭 없이 배치되고, 상기 제2 싱크로나이저(SL2)는 상기 제2속 변속기어(D2) 및 제6속 변속기어(D6)를 상기 제1 출력축(OS1)에 선택적으로 동기 연결할 수 있도록 구성된다.
또한, 상기 제1 출력기어(OG1)는 상기 제1 출력축(OS1)의 전단부에 구성되고, 상기 제1 매개기어(T1)는 상기 제1 출력축(OS1)의 후단부에 고정 배치된다.
상기 제1 싱크로나이저(SL1)는 제1 출력축(OS1)의 후측에 배치되며, 상기 제1속 변속기어(D1)는 제2 입력기어(G2)와 외접 치합되고, 제9속 변속기어(D9)는 제4 입력기어(G4)와 외접 치합된다.
상기 제2 싱크로나이저(SL2)는 제1 출력축(OS1)의 전측에 배치되며, 상기 제2속 변속기어(D2)는 제5 입력기어(G5)와 외접 치합되고, 제6속 변속기어(D6)는 제6 입력기어(G6)와 외접 치합된다.
그리고 상기 제1 출력기어(OG1)는 상기 제1 출력축(OS1)으로 전달되는 회전동력을 종감속기어(FD)를 통하여 디프렌셜(DIFF)로 출력한다.
상기 제2 변속출력기구(OUT2)는 상기 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제2 출력축(OS2)과, 상기 제2 출력축(OS2)상에 배치되는 제5속 변속기어(D5) 및 제7속 변속기어(D7)와, 제8속 변속기어(D8), 제3, 제4 싱크로나이저(SL3)(SL4)와, 제2 출력기어(OG2), 및 제2 매개기어(T2)를 포함하여 이루어진다.
상기 제5속 변속기어(D5) 및 제7속 변속기어(D7)는 상기 제2 출력축(OS2)상에 회전 간섭 없이 배치되고, 상기 제3 싱크로나이저(SL3)는 제5속 변속기어(D5) 및 제7속 변속기어(D7)를 상기 제2 출력축(OS2)에 선택적으로 동기 연결할 수 있도록 구성된다.
상기 제8속 변속기어(D8)는 상기 제2 출력축(OS2)상에 회전 간섭 없이 배치되고, 상기 제4 싱크로나이저(SL4)는 제8속 변속기어(D8)를 상기 제2 출력축(OS2)에 선택적으로 동기 연결할 수 있도록 구성된다.
또한, 상기 제2 출력기어(OG2)는 상기 제2 출력축(OS2)의 전단부에 구성되고, 상기 제2 매개기어(T2)는 상기 제2 출력축(OS2)의 후단부에 고정 배치된다.
상기 제3 싱크로나이저(SL3)는 제2 출력축(OS2)의 후측에 배치되며, 상기 제5속 변속기어(D5)는 제3 입력기어(G3)와 외접 치합되고, 제7속 변속기어(D7)는 제1 입력기어(G1)와 외접 치합된다.
상기 제4 싱크로나이저(SL4)는 제2 출력축(OS2)의 전측에 배치되며, 상기 제8속 변속기어(D8)는 제6 입력기어(G6)와 외접 치합된다.
그리고 상기 제2 출력기어(OG2)는 상기 제2 출력축(OS2)으로 전달되는 회전동력을 종감속기어(FD)를 통하여 디프렌셜(DIFF)로 출력한다.
여기서, 상기 제1 출력기어(OG1)와 제2 출력기어(OG2)는 종감속기어(FD)와 외접 치합되어 최종 감속이 이루어지며, 최종 감속이 이루어진 회전동력은 디프렌셜(DIFF)을 통해 구동륜으로 전달된다.
상기 제1 아이들 유닛(IDU1)은 상기 제1 출력축(OS1)과 평행하게 배치되는 제1 아이들 축(IDS1)을 포함한다.
상기 제1 아이들 축(IDS1)에는 제1 아이들 입력기어(IDG1), 제4속 변속기어(D4)와 후진 변속기어(R), 및 제5 싱크로나이저(SL5)가 구성된다.
상기 제1 아이들 입력기어(IDG1)는 제1 아이들 축(IDG1)에 고정 배치되어 상기 제2속 변속기어(D2)와 외접 치합된다.
상기 제4속 변속기어(D4)와 후진 변속기어(R)는 제1 아이들 축(IDS1)상에 회전 간섭 없이 배치된다.
상기 제4속 변속기어(D4)는 상기 제1 출력축(OS1)에 고정 배치된 제1 매개기어(T1)와 외접 치합되고, 상기 후진 변속기어(R)는 상기 제1 입력기어(G1)와 외접 치합된다.
상기 제5 싱크로나이저(SL5)는 상기 제4속 변속기어(D4)와 후진 변속기어(R)를 상기 제1 아이들 축(IDS1)에 선택적으로 동기 연결할 수 있도록 구성된다.
상기 제2 아이들 유닛(IDU2)은 상기 제2 출력축(OS2)과 평행하게 배치되는 제2 아이들 축(IDS2)을 포함한다.
상기 제2 아이들 축(IDS2)에는 제2 아이들 입력기어(IDG2), 제3속 변속기어(D3), 및 제6 싱크로나이저(SL6)가 구성된다.
상기 제2 아이들 입력기어(IDG2)는 제2 아이들 축(IDG2)에 고정 배치되어 상기 제7속 변속기어(D7)와 외접 치합된다.
상기 제3속 변속기어(D3)는 제2 아이들 축(IDS2)상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 출력축(OS2)에 고정 배치된 제2 매개기어(T2)와 외접 치합된다.
상기 제6 싱크로나이저(SL6)는 상기 제3속 변속기어(D3)를 상기 제2 아이들 축(IDS2)에 선택적으로 동기 연결할 수 있도록 구성된다.
상기에서 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 싱크로나이저(SL1~SL6)는 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략하며, 상기 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 싱크로나이저(SL1~SL6)에 적용되는 각각의 슬리이브(SLE1)(SLE2)(SLE3)(SLE4)(SLE5)(SLE6)는 공지에서와 같이 별도의 액추에이터(미도시)를 통하여 작동되며, 상기 액추에이터는 변속기 제어유닛에 의하여 제어된다.
도면 중, 미설명 부호 P는 파킹기어이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 변속 작동표이다.
이하, 도 2를 참조하여 각 변속단별 작동을 설명한다.
[전진 제1단]
먼저, 전진 1단에서는 상기 제1 싱크로나이저(SL1)의 슬리이브(SEL1)를 통해 제1속 변속기어(D1)와 제1 출력축(OS1)을 동기시킨 다음, 제1 클러치(CL1)를 작동시키면 전진 제1단 변속이 이루어진다.
[전진 제2단]
상기 전진 제1단의 상태에서, 차속이 증가하여 전진 제2단으로 변속하는 경우, 상기 제2 싱크로나이저(SL2)의 슬리이브(SLE2)를 통해 제2속 변속기어(D2)와 제1 출력축(OS1)을 동기시킨 다음, 제1 클러치(CL1)의 작동을 해제하면서 제2 클러치(CL2)를 작동시키면 전진 제2단 변속이 이루어진다.
그리고 전진 제2단 변속이 완료된 후에는 제1 싱크로나이저(SL1)의 슬리이브(SLE1)를 중립(N)의 상태로 이동시킨다.
[전진 제3단]
상기 전진 제2단의 상태에서, 차속이 증가하여 전진 제3단으로 변속하는 경우, 제6 싱크로나이저(SL6)의 슬리이브(SLE6)를 통해 제2 매개기어(T2)와 외접 치합된 제3속 변속기어(D3)와 제2 아이들 축(IDS2)을 동기시킨 다음, 제2 클러치(CL2)의 작동을 해제하면서 제1 클러치(CL1)를 작동시키면 전진 제3단 변속이 이루어진다.
그리고 전진 제3단 변속이 완료된 후에는 제2 싱크로나이저(SL2)의 슬리이브(SLE2)를 중립(N)의 상태로 이동시킨다.
[전진 제4단]
상기 전진 제3단의 상태에서, 차속이 증가하여 전진 제4단으로 변속하는 경우, 상기 제5 싱크로나이저(SL5)의 슬리이브(SLE5)를 통해 제1 매개기어(T1)와 외접 치합된 제4속 변속기어(D4)와 제1 아이들 축(IDS1)을 동기시킨 다음, 제1 클러치(CL1)의 작동을 해제하면서 제2 클러치(CL2)를 작동시키면 전진 제4단 변속이 이루어진다.
그리고 전진 제4속 변속이 완료된 후에는 제6 싱크로나이저(SL6)의 슬리이브(SLE6)를 중립(N)의 상태로 이동시킨다.
[전진 제5단]
상기 전진 제4단의 상태에서, 차속이 증가하여 전진 제5단으로 변속하는 경우, 상기 제3 싱크로나이저(SL3)의 슬리이브(SLE3)를 통해 제5속 변속기어(D5)와 제2 출력축(OS2)을 동기시킨 다음, 제2 클러치(CL2)의 작동을 해제하면서 제1 클러치(CL1)를 작동시키면 전진 제5단 변속이 이루어진다.
그리고 전진 제5단 변속이 완료된 후에는 제5 싱크로나이저(SL5)의 슬리이브(SLE5)를 중립(N)의 상태로 이동시킨다.
[전진 제6단]
상기 전진 제5단의 상태에서, 차속이 증가하여 전진 제6단으로 변속하는 경우, 상기 제2 싱크로나이저(SL2)의 슬리이브(SLE2)를 통해 제6속 변속기어(D6)와 제1 출력축(OS1)을 동기시킨 다음, 제1 클러치(CL1)의 작동을 해제하면서 제2 클러치(CL2)를 작동시키면 전진 제6단 변속이 이루어진다.
그리고 전진 제6단 변속이 완료된 후에는 제3 싱크로나이저(SL3)의 슬리이브(SLE3)를 중립(N)의 상태로 이동시킨다.
[전진 제7단]
상기 전진 제6단의 상태에서, 차속이 증가하여 전진 제7단으로 변속하는 경우, 상기 제3 싱크로나이저(SL3)의 슬리이브(SLE3)를 통해 제7속 변속기어(D7)와 제2 출력축(OS2)을 동기시킨 다음, 제2 클러치(CL2)의 작동을 해제하면서 제1 클러치(CL1)를 작동시키면 전진 제7단 변속이 이루어진다.
그리고 전진 제7단 변속이 완료된 후에는 제2 싱크로나이저(SL2)의 슬리이브(SLE2)를 중립(N)의 상태로 이동시킨다.
[전진 제8단]
상기 전진 제7단의 상태에서, 차속이 증가하여 전진 제8단으로 변속하는 경우, 상기 제4 싱크로나이저(SL4)의 슬리이브(SLE4)를 통해 제8속 변속기어(D8)와 제2 출력축(OS2)을 동기시킨 다음, 제1 클러치(CL1)의 작동을 해제하면서 제2 클러치(CL2)를 작동시키면 전진 제8단 변속이 이루어진다.
그리고 전진 제8단 변속이 완료된 후에는 제3 싱크로나이저(SL3)의 슬리이브(SLE3)를 중립(N)의 상태로 이동시킨다.
[전진 제9단]
상기 전진 제8단의 상태에서, 차속이 증가하여 전진 제9단으로 변속하는 경우, 상기 제1 싱크로나이저(SL1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제9속 변속기어(D9)와 제1 출력축(OS1)을 동기시킨 다음, 제2 클러치(CL2)의 작동을 해제하면서 제1 클러치(CL1)를 작동시키면 전진 제9단 변속이 이루어진다.
그리고 전진 제9단 변속이 완료된 후에는 제4 싱크로나이저(SL4)의 슬리이브(SLE4)를 중립(N)의 상태로 이동시킨다.
[후진단]
후진단 변속에서는 상기 제5 싱크로나이저(SL5)의 슬리이브(SEL5)를 통해 후진 변속기어(R)와 제1 아이들 축(IDS1)을 동기시킴과 동시에 제1 싱크로나이저(SL1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제1속 변속기어(D1)와 제1 출력축(OS1)을 동기시킨 다음, 제2 클러치(CL2)를 작동시키면 후진단 변속이 이루어진다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 전진 제3단에서의 동력 전달 경로도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 전진 제3단 변속을 위해서는 상기 제6 싱크로나이저(SL6)의 슬리이브(SEL6)를 통해 제3속 변속기어(D3)와 제2 아이들 축(IDS2)을 동기시킨 다음, 제1 클러치(CL1)를 작동시킨다.
이에 따라 동력원인 엔진(ENG)의 회전동력은 제1 클러치(CL1), 제1 입력축(IS1), 제1 입력기어(G1), 제7속 변속기어(D7), 제2 아이들 입력기어(IDG2), 제2 아이들 축(IDS2), 제6 싱크로나이저(SL6), 제3속 변속기어(D3), 제2 매개기어(T2), 제2 출력축(OS2), 제2 출력기어(OG2), 종감속기어(FD), 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 제3단의 주행이 이루어진다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 전진 제4단에서의 동력 전달 경로도이다.
도 2와 도 4를 참조하면, 전진 제4단 변속을 위해서는 상기 제5 싱크로나이저(SL5)의 슬리이브(SEL5)를 통해 제4속 변속기어(D4)와 제1 아이들 축(IDS1)을 동기시킨 다음, 제2 클러치(CL2)를 작동시킨다.
이에 따라 동력원인 엔진(ENG)의 회전동력은 제2 클러치(CL2), 제2 입력축(IS2), 제5 입력기어(G5), 제2속 변속기어(D2), 제1 아이들 입력기어(IDG1), 제1 아이들 축(IDS1), 제5 싱크로나이저(SL5), 제4속 변속기어(D4), 제1 매개기어(T1), 제1 출력축(OS1), 제1 출력기어(OG1), 종감속기어(FD), 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 제4단의 주행이 이루어진다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 후진단에서의 동력 전달 경로도이다.
도 2와 도 5를 참조하면, 후진단 변속을 위해서는 상기 제5 싱크로나이저(SL5)의 슬리이브(SEL5)를 통해 후진 변속기어(R)와 제1 아이들 축(IDS1)을 동기시킴과 동시에 상기 제1 싱크로나이저(SL1)의 슬리이브(SEL1)를 통해 제1속 변속기어(D1)와 제1 출력축(OS1)을 동기시킨 다음, 제2 클러치(CL2)를 작동시킨다.
이에 따라 동력원의 회전동력은 제2 클러치(CL2), 제2 입력축(IS2), 제5 입력기어(G5), 제2속 변속기어(D2), 제1 아이들 입력기어(IDG1), 제1 아이들 축(IDS1), 제5 싱크로나이저(SL5), 후진 변속기어(R), 제1 입력기어(G1), 제1 입력축(IS1), 제2 입력기어(G2), 제1속 변속기어(D1), 제1 싱크로나이저(SL1), 제1 출력축(OS1), 제1 출력기어(OG1), 종감속기어(FD), 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 후진단의 주행이 이루어진다.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 변속장치는 후진단과 전진 제4단 및 전진 제3단 변속에 관련하는 2개의 싱크로나이저와 기어들을 각 아이들 축 상에 배치하고, 상기 제2 출력축 상에 각각 배치되는 제4 싱크로나이저(SL4)는 1개의 변속단만 수행할 수 있도록 구성하여 전진 제10단과 후진 제1단을 구현할 수 있도록 함으로써, 전체적인 부품수의 중가를 최소화하고 이로 인해 변속장치의 전체적인 설계 전장을 최소화 할 수 있다.
또한, 부품수 및 중량 증가를 최대한 방지하여 생산원가를 절감 할 수 있으며, 변속장치의 전장 축소로 탑재성을 향상시킬 수 있다.
또한, 전진 제10단 및 후진 제1단의 변속을 구현함으로써, 다단화에 의한 연비를 향상과 효과적인 동력전달이 이루질 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
CL1, CL2... 제1, 제2 클러치
D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8,D9... 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7, 제8, 제9속 변속기어
G1,G2,G3,G4,G5,G6... 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 입력기어
IDG1,IDG2... 제1, 제2 아이들 입력기어
IDS1,IDS2... 제1, 제2 아이들 축
IDU1,IDU2... 제1, 제2 아이들 유닛
T1, T2... 제1, 제2 매개기어
R... 후진 변속기어
IS1, IS2... 제1, 제2 입력축
OG1, OG2... 제1, 제2 출력기어
OS1, OS2... 제1, 제2 출력축
OUT1,OUT2... 제1, 제2 변속출력기구
SL1,SL2,SL3,SL4,SL5,SL6... 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 싱크로나이저

Claims (9)

  1. 제1속, 제3속, 제5속, 제7속, 및 제9속을 구현하기 위한 4개의 입력기어가 고정되며, 동력원의 출력 측과 제1 클러치를 통해 선택적으로 연결되는 제1 입력축;
    제2속, 제4속, 제6속, 제8속 및 후진을 구현하기 위한 2개의 입력기어가 고정되며, 상기 제1 입력축의 전반부에 회전 간섭 없이 배치되어 동력원의 출력 측과 제2 클러치를 통해 선택적으로 연결되는 제2 입력축;
    상기 제1, 제2 입력축에 평행한 제1 출력축 상에 배치되어 상기 제1, 제2 입력축 상의 제1속, 제2속, 제6속, 및 제9속을 구현하기 위한 입력기어와 외접 치합되어 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결되는 4개의 변속기어와, 상기 제1 출력축 상에 고정된 제1 매개기어를 포함하는 제1 변속출력기구;
    상기 제1, 제2 입력축에 평행한 제2 출력축 상에 배치되어 상기 제1, 제2 입력축 상의 제5속, 제7속, 및 제8속을 구현하기 위한 입력기어와 외접 치합되어 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결되는 3개의 변속기어와, 상기 제2 출력축 상에 고정된 제2 매개기어를 포함하는 제2 변속출력기구;
    상기 제1 출력축에 평행한 제1 아이들 축 상에 고정되어 상기 제1 출력축 상의 하나의 변속기어와 외접 치합되는 제1 아이들 입력기어와, 상기 제1 입력축 상의 후진을 구현하기 위한 하나의 입력기어와 외접 치합되면서 상기 제1 아이들 축에 선택적으로 동기 연결되는 후진 변속기어와, 상기 제1 매개기어와 외접 치합되면서 상기 제1 아이들 축과 선택적으로 동기 연결되는 하나의 변속기어를 포함하는 제1 아이들 유닛;
    상기 제2 출력축에 평행한 제2 아이들 축 상에 고정되어 상기 제2 출력축 상의 하나의 변속기어와 외접 치합되는 제2 아이들 입력기어와, 상기 제2 매개기어와 외접 치합되면서 상기 제2 아이들 축과 선택적으로 동기 연결되는 하나의 변속기어를 포함하는 제2 아이들 유닛;
    을 포함하는 차량용 변속장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 입력축 상에는 상기 제2 입력축과 중첩되지 않는 부분에 제1, 제2, 제3, 제4 입력기어가 소정의 간격을 두고 순차적으로 배치되어 고정되고, 상기 제2 입력축 상에는 제5, 제6 입력기어가 배치되어 고정되며,
    상기 제1 입력기어는 제7속과 제3속을 구현하기 위한 입력기어, 상기 제2 입력기어는 제1속을 구현하기 위한 입력기어, 상기 제3 입력기어는 제5속을 구현하기 위한 입력기어, 상기 제4 입력기어는 제9속을 구현하기 위한 입력기어, 제5 입력기어는 제2속과 제4속 및 후진을 구현하기 위한 입력기어, 제6 입력기어는 제6속과 제8속을 구현하기 위한 입력기어로 형성되는 차량용 변속장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 변속출력기구는
    상기 제1, 제2 입력축과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 출력축과, 상기 제1 출력축 상에 배치되는 제1속 변속기어 및 제9속 변속기어와, 상기 제1속 변속기어 및 제9속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제1 싱크로나이저와, 상기 제1 출력축 상에 배치되는 제2속 변속기어 및 제6속 변속기어와, 제2속 변속기어 및 제6속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제2 싱크로나이저와, 상기 제1 출력축의 일측에 고정 배치되는 제1 출력기어와, 상기 제1 출력축의 타측에 고정 배치되는 제1 매개기어를 포함하고,
    상기 제2 변속출력기구는
    상기 제1, 제2 입력축과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제2 출력축과, 상기 제2 출력축 상에 배치되는 제5속 변속기어 및 제7속 변속기어와, 상기 제5속 변속기어 및 제7속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제3 싱크로나이저와, 상기 제2 출력축 상에 배치되는 제8속 변속기어, 상기 제8속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제4 싱크로나이저, 상기 제2 출력축의 일측에 고정 배치되는 제2 출력기어, 상기 제2 출력축의 타측에 고정 배치되는 제2 매개기어를 포함하는 차량용 변속장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 변속출력기구는
    제1속 변속기어가 제2 입력기어와 외접 치합되고, 제9속 변속기어가 제4 입력기어와 외접 치합되며, 제2속 변속기어가 제5 입력기어와 외접 치합되고, 제6속 변속기어가 제6 입력기어와 외접 치합되며,
    상기 제2 변속출력기구는
    제5속 변속기어가 제3 입력기어와 외접 치합되고, 제7속 변속기어가 제1 입력기어와 외접 치합되며, 제8속 변속기어가 제6 입력기어와 외접 치합되는 차량용 변속장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 아이들 유닛은
    상기 제1 출력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 아이들 축;
    상기 제1 아이들 축의 일측에 고정 배치되어 제1 출력축 상의 제2속 변속기어와 외접 치합되는 제1 아이들 입력기어;
    상기 제1 아이들 축의 중간부에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제1 입력축 상의 제1 입력기어와 외접 치합되는 후진 변속기어;
    상기 제1 아이들 축의 타측에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제1 출력축 상의 제1 매개기어와 외접 치합되는 제4속 변속기어;
    상기 후진 변속기어 및 제4속 변속기어를 상기 제1 아이들 축에 선택적으로 동기 연결하는 제5 싱크로나이저를 포함하는 차량용 변속장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2 아이들 유닛은
    상기 제2 출력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제2 아이들 축;
    상기 제2 아이들 축의 일측에 고정 배치되어 제2 출력축 상의 제7속 변속기어와 외접 치합되는 제2 아이들 입력기어;
    상기 제2 아이들 축의 타측에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 출력축 상의 제2 매개기어와 외접 치합되는 제3속 변속기어;
    상기 제3속 변속기어를 상기 제2 아이들 축에 선택적으로 동기 연결하는 제6 싱크로나이저를 포함하는 차량용 변속장치.
  7. 제6항에 있어서,
    전진 제3단 변속은
    상기 제6 싱크로나이저의 작동에 의해 제2 매개기어와 외접 치합된 제3속 변속기어와 제2 아이들 축이 동기 연결된 상태로, 제1 클러치의 작동에 의해 구현되는 차량용 변속장치.
  8. 제5항에 있어서,
    전진 제4단 변속은
    상기 제5 싱크로나이저의 작동에 의해 제1 매개기어와 외접 치합된 제4속 변속기어와 제1 아이들 축이 동기 연결된 상태로, 제2 클러치의 작동에 의해 구현되는 차량용 변속장치.
  9. 제5항에 있어서,
    후진단 변속은
    상기 제5 싱크로나이저의 작동에 의해 후진 변속기어와 제1 아이들 축이 동기 연결되고, 상기 제1 싱크로나이저의 작동에 의한 제1속 변속기어와 제1 출력축이 동기 연결된 상태로, 제2 클러치의 작동에 의해 구현되는 차량용 변속장치.
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