KR100962866B1 - 트윈 클러치식 변속 장치 - Google Patents

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KR100962866B1
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요시아키 쯔카다
다카시 오제키
히로유키 고지마
요시아키 네다치
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혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Abstract

메인 샤프트 및 카운터 샤프트 상을 슬라이드하여 변속단 수를 전환하는 변속 기어에 도그 클러치를 적용한 트윈 클러치식 변속 장치를 제공하는 것으로서, 메인 샤프트와 카운터 샤프트의 사이에 복수의 기어쌍을 가지는 변속기와, 메인 샤프트 상에 설치되는 트윈 클러치를 구비하고, 상기 트윈 클러치에 의해서 엔진의 회전 구동력을 변속기와의 사이에서 차단 접속하도록 한 트윈 클러치식 변속 장치에 있어서, 변속기 내의 복수의 기어쌍 중, 회전 구동력을 전달하는 1개의 기어쌍을 선택하기 위해서 축방향으로 슬라이드 가능하게 장착된 슬라이드 가능 기어와, 축방향으로 슬라이드 불가능하게 장착된 슬라이드 불가능 기어의 사이에, 도그 톱니와 도그 구멍으로 이루어지는 도그 클러치를 적용한다. 이 도그 클러치를 맞물리게 함으로써, 시프트 포크로 슬라이드되는 슬라이드 가능 기어와, 상기 슬라이드 가능 기어에 동축 상에서 인접하는 슬라이드 불가능 기어의 사이에서 회전 구동력의 전달을 행한다.

Description

트윈 클러치식 변속 장치{TWIN-CLUTCH-TYPE TRANSMISSION}
본 발명은, 트윈 클러치식 변속 장치에 관한 것으로, 특히, 메인 샤프트 및 카운터 샤프트 상을 슬라이드하여 변속단 수를 전환하는 변속 기어에 도그 클러치를 적용한 트윈 클러치식 변속 장치에 관한 것이다.
종래부터, 복수의 변속 기어쌍을 가지는 다단 변속기에 있어서, 메인 샤프트 및 카운터 샤프트 상을 슬라이드 가능한 변속 기어나 슬리브를, 메인 샤프트 및 카운터 샤프트와 평행하게 슬라이드하는 시프트 포크에 의해서 구동함으로써 변속 동작을 행하도록 한 구성이 주지이다. 또, 이 시프트 포크를, 전동 모터 등의 액츄에이터로 구동함으로써, 탑승원의 변속 조작을 불필요하게 한 자동 변속기도 알려져 있다.
특허 문헌 1에는, 시프트 포크의 구동을 액츄에이터로 행하는 자동 변속 장치에 있어서, 시프트 포크에 의해서 구동되는 슬리브에, 변속 시의 시프트 쇼크를 저감하기 위한 싱크로매시(synchromesh) 기구를 적용한 구성이 개시되어 있다.
[특허 문헌 1: 일본국 특허공개 2006-153235호 공보]
그러나, 특허 문헌 1에 나타낸 것과 같은 싱크로매시 기구는, 기어끼리의 회전 속도를 동기시키기 위해서 복수의 부품으로 구성되므로, 구조가 복잡하게 됨과 더불어, 변속기의 중량이 증대할 가능성이 있다.
또, 제1 클러치 및 제2 클러치로 이루어지는 트윈 클러치를 구비하고, 제1 클러치 및 제2 클러치의 차단 접속 상태를 전환함으로써, 인접하는 2개의 변속단 사이에서의 변속 동작을 가능하게 하는 트윈 클러치식 변속 장치를 구성하는 경우에, 상기한 것 같은 싱크로매시 기구를 사용하지 않고, 구조의 간략화를 도모하고 싶다는 요망이 있다.
본 발명의 목적은, 상기 종래 기술의 과제를 해결하고, 메인 샤프트 및 카운터 샤프트 상을 슬라이드하여 변속단 수를 전환하는 변속 기어에 도그 클러치를 적용한 트윈 클러치식 변속 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 메인 샤프트와 카운터 샤프트와의 사이에 복수의 기어쌍을 가지는 변속기와, 상기 메인 샤프트 상에 설치되는 트윈 클러치를 구비하고, 상기 트윈 클러치에 의해서 동력원의 회전 구동력을 상기 변속기와의 사이에서 차단 접속하도록 한 트윈 클러치식 변속 장치에 있어서, 상기 메인 샤프트는 홀수 변속단의 기어를 지지하는 내통과, 짝수 변속단의 기어를 지지하는 외통으로 구성되고, 상기 트윈 클러치는, 상기 내통에 전달되는 회전 구동력을 차단 접속하는 제1 클러치와, 상기 외통에 전달되는 회전 구동력을 차단 접속하는 제2 클러치로 구성되고, 상기 기어쌍은 상기 카운터 샤프트에 회전 구동력을 전달하는 1개의 기어쌍을 선택하기 위해서 축방향으로 슬라이드 가능하게 장착된 슬라이드 가능 기어와, 축방향으로 슬라이드 불가능하게 장착된 슬라이드 불가능 기어로 구성되고, 상기 슬라이드 가능 기어는, 상기 내통, 상기 외통 및 상기 카운터 샤프트의 각각에 설치되고, 상기 슬라이드 가능 기어에 걸어맞추는 시프트 포크로 슬라이드됨으로써, 동축 상에서 인접하는 상기 슬라이드 불가능 기어와의 사이에서 회전 구동력의 차단 접속을 행하고, 상기 슬라이드 가능 기어와, 상기 슬라이드 가능 기어와 동축 상에서 인접하는 슬라이드 불가능 기어의 사이에, 도그 톱니와 도그 구멍이 맞물림으로써 회전 구동력을 전달하는 도그 클러치가 적용되는 점에 제1의 특징이 있다.
또, 상기 슬라이드 가능 기어와 슬라이드 불가능 기어 중, 외경이 큰 쪽에 도그 구멍이 형성되어 있는 점에 제2의 특징이 있다.
또, 상기 시프트 포크는, 상기 메인 샤프트 및 카운터 샤프트와 평행하게 설치된 가이드 축에 슬라이드 가능하게 장착됨과 더불어, 상기 가이드축과 평행하게 설치된 시프트 드럼의 회동에 수반해 슬라이드하도록 구성되어 있는 점에 제3의 특징이 있다.
또, 상기 시프트 포크의 가이드축이 2개 설치되고, 상기 가이드축의 한쪽측에는, 상기 메인 샤프트측의 슬라이드 가능 기어를 구동하는 적어도 1개의 시프트 포크가 장착되고, 상기 가이드축의 다른 쪽측에는, 상기 카운터 샤프트측의 슬라이 드 가능 기어를 구동하는 적어도 1개의 시프트 포크가 장착되어 있는 점에 제4의 특징이 있다.
또한, 상기 트윈 클러치식 변속 장치는, 소정의 변속단으로 회전 구동력을 전달할 때에 맞물리는 도그 클러치와, 상기 소정의 변속단과 인접하는 변속단에서 회전 구동력을 전달할 때에 맞물리는 도그 클러치를 동시에 맞물리게 함으로써, 상기 트윈 클러치의 차단 접속 상태의 전환에 의해서 인접하는 변속단 간의 변속이 가능해지도록 구성되어 있는 점에 제5의 특징이 있다.
제1의 특징에 의하면, 메인 샤프트는, 홀수 변속단의 기어를 지지하는 내통과, 짝수 변속단의 기어를 지지하는 외통으로 구성되고, 트윈 클러치는, 내통에 전달되는 회전 구동력을 차단 접속하는 제1 클러치와, 외통에 전달되는 회전 구동력을 차단 접속하는 제2 클러치로 구성되고, 기어쌍은, 카운터 샤프트에 회전 구동력을 전달하는 1개의 기어쌍를 선택하기 위해서 축방향으로 슬라이드 가능하게 장착된 슬라이드 가능 기어와, 축방향으로 슬라이드 불가능하게 장착된 슬라이드 불가능 기어로 구성되고, 슬라이드 가능 기어는, 내통, 외통 및 카운터 샤프트의 각각에 설치되고, 상기 슬라이드 가능 기어에 걸어맞추는 시프트 포크로 슬라이드됨으로써, 동축 상에서 인접하는 슬라이드 불가능 기어와의 사이에서 회전 구동력의 차단 접속을 행하고, 슬라이드 가능 기어와, 상기 슬라이드 가능 기어와 동축 상에서 인접하는 슬라이드 불가능 기어의 사이에, 도그 톱니와 도그 구멍이 맞물림으로써 회전 구동력을 전달하는 도그 클러치가 적용되어 있으므로, 슬라이드 가능 기어와 슬라이드 불가능 기어의 사이에 도그 클러치가 적용됨으로써, 동축 상에서 인접하는 2개의 기어 간에 있어서의 회전 구동력의 차단 접속을, 간단한 요철 형상에 의해서 행하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 인접하는 변속 기어의 회전을 동기시키기 위해서 복잡한 구조를 가지는 싱크로매시 기구를 적용하는 경우에 비해, 변속기의 구성을 간단하게 하고, 이에 따라, 트윈 클러치식 변속 장치의 소형화 및 경량화 등을 도모할 수 있다.
제2의 특징에 의하면, 슬라이드 가능 기어와 슬라이드 불가능 기어 중, 외경이 큰 쪽에 도그 구멍이 형성되어 있으므로, 한쪽측의 기어에 중량이 치우칠 가능성이 저감된다. 또, 외경이 작은 쪽에 도그 구멍을 형성하는 경우에 비해, 도그 클러치의 형성이 용이하게 된다.
제3의 특징에 의하면, 시프트 포크는, 메인 샤프트 및 카운터 샤프트와 평행하게 설치된 가이드 축에 슬라이드 가능하게 장착됨과 더불어, 상기 가이드축과 평행하게 설치된 시프트 드럼의 회동에 수반해 슬라이드하도록 구성되어 있으므로, 시프트 드럼의 회동에 수반해 변속 동작을 실행할 수 있는 트윈 클러치식 변속 장치를 얻을 수 있게 된다. 또, 트윈 클러치식 변속 장치를 자동 변속 제어할 때에도, 시프트 드럼을 회동시키는 1개의 구동 모터의 제어를 행하는 것만으로, 복수의 시프트 포크를 구동하는 속도나 타이밍을 동시에 제어하는 것이 가능해진다.
제4의 특징에 의하면, 시프트 포크의 가이드축이 2개 설치되고, 가이드축의 한쪽측에는 메인 샤프트측의 슬라이드 가능 기어를 구동하는 적어도 1개의 시프트 포크가 장착되고, 가이드축의 다른 쪽측에는, 카운터 샤프트측의 슬라이드 가능 기 어를 구동하는 적어도 1개의 시프트 포크가 장착되어 있으므로, 메인 샤프트측의 시프트 포크와 카운터 샤프트측의 시프트 포크를, 별개 독립된 가이드 축에 걸어맞추도록 한 트윈 클러치식 변속 장치를 얻을 수 있다.
제5의 특징에 의하면, 트윈 클러치식 변속 장치는, 소정의 변속단으로 회전 구동력을 전달할 때에 맞물리는 도그 클러치와, 소정의 변속단과 인접하는 변속단에서 회전 구동력을 전달할 때에 맞물리는 도그 클러치를 동시에 맞물리게 함으로써, 트윈 클러치의 차단 접속 상태의 전환에 의해서 인접하는 변속단 간의 변속이 가능해지도록 구성되어 있으므로, 회전 구동력을 도중에 끊기게 하지 않고 빠른 변속이 가능해진다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시의 형태에 대해 상세하게 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 관한 트윈 클러치식 변속 장치(1)의 단면도이다. 또, 도 2는, 트윈 클러치식 변속 장치(1)의 변속 기어의 배치 관계를 나타내는 스켈톤도이다. 트윈 클러치식 변속 장치(1)는, 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)로 이루어지는 트윈 클러치(TCL)와, 전진 6단의 시퀀셜식 변속기(TM)로 구성되어 있고, 차량의 동력원으로서의 엔진(도시하지 않음)과 더불어, 크랭크 케이스(2)의 내부에 수납되어 있다.
상기 엔진의 크랭크 샤프트(도시하지 않음)로부터, 충격 흡수 기구(5)를 가지는 프라이머리 기어(3)에 전달되는 회전 구동력은, 트윈 클러치(TCL), 외통으로서의 외측 메인 샤프트(6) 및 이에 회동 자유롭게 축 지지되는 내통으로서의 내측 메인 샤프트(7), 상기 메인 샤프트(6, 7)와 카운터 샤프트(9)의 사이에 설치되는 6쌍의 기어쌍를 통해, 드라이브 스프로킷(10)이 장착된 카운터 샤프트(9)에 출력된다. 드라이브 스프로킷(10)에 전달된 회전 구동력은, 이에 감겨지는 드라이브 체인을 통해, 차량의 구동륜(도시하지 않음)에 전달된다.
변속기(TM)는, 메인 샤프트 및 카운터 샤프트의 사이에 6쌍의 기어쌍을 가지고 있고, 각 축의 축방향으로 슬라이드 가능하게 장착된 슬라이드 가능 기어의 위치와, 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)의 차단 접속 상태의 조합에 의해서, 어느 기어쌍을 통해 회전 구동력을 출력할지를 선택할 수 있다. 트윈 클러치(TCL)는, 프라이머리 기어(3)와 일체적으로 회동하는 클러치 케이스(4)의 내부에 설치되어 있다. 제1 클러치(CL1)는, 내측 메인 샤프트(7)에 회전 불가능하게 장착되고, 한편, 제2 클러치(CL2)는, 외측 메인 샤프트(6)에 회전 불가능하게 장착되어 있고, 클러치 케이스(4)와 각 클러치(CL1, CL2)의 사이에는, 클러치 케이스(4)에 회전 불가능하게 지지된 4매의 클러치 플레이트와, 각 클러치(CL1, CL2)에 회전 불가능하게 지지된 4매의 프리 쿠션 플레이트로 이루어지는 클러치판(12)이 설치되어 있다.
상기 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)는, 크랭크 샤프트의 회전에 수반해 구동하는 유압 펌프로부터의 유압이 공급됨으로써, 상기 클러치판(12)에 마찰력을 일으켜 접속 상태로 전환되도록 구성되어 있다. 크랭크 케이스(2)의 벽면에는, 내측 메인 샤프트(7)의 내부에 이중관 형상의 2개의 유압 경로를 형성하는 분배기(8)가 매설되어 있다. 이 분배기(8)를 통해, 내측 메인 샤프트(7)에 형성된 유로(A1)에 유압이 공급되면, 용수철 등의 탄성 부재(11)의 탄성력에 저항하여 피스 톤(B1)이 도시하는 좌측방으로 슬라이드하고, 제1 클러치(CL1)가 접속 상태로 전환되도록 구성되어 있다. 이와 마찬가지로, 유로(A2)에 유압이 공급되면, 피스톤(B2)이 도시하는 좌측방으로 슬라이드하고, 제2 클러치(CL2)가 접속 상태로 전환된다. 그리고, 양 클러치(CL1, CL2)의 피스톤(B1, B2)은 공급 유압이 저하하면, 탄성 부재(11)의 탄발력으로 원래의 위치로 되돌아가도록 구성되어 있다. 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)로의 유압의 공급은 크랭크 샤프트로 회동되는 유압 펌프에 의해서 상시 발생하는 유압의 공급처를, 솔레노이드 밸브 등으로 전환함으로써 실행된다.
상기한 것 같은 구성에 의해, 프라이머리 기어(3)의 회전 구동력은, 제1 클러치(CL1) 또는 제2 클러치(CL2)에 유압이 공급되지 않는 한 클러치 케이스(4)를 회전시킬 뿐이지만, 유압이 공급되면, 외측 메인 샤프트(6) 또는 내측 메인 샤프트(7)를, 클러치 케이스(4)와 일체적으로 회전 구동시키게 된다. 또한, 이때 공급 유압의 크기를 조정함으로써, 반 클러치 상태를 만들어 낼 수도 있다.
제1 클러치(CL1)에 접속되는 내측 메인 샤프트(7)는, 홀수 변속단(1속, 3속, 5속)의 구동측 기어(M1, M3, M5)를 지지하고 있다. 제1속 구동측 기어(M1)는, 내측 메인 샤프트(7)에 일체적으로 형성되어 있다. 제3속 구동측 기어(M3)는, 축방향으로 슬라이드 가능하고 또한 둘레 방향으로 회전 불가능하게 장착되어 있고, 제5속 구동측 기어(M5)는, 축방향으로 슬라이드 불가능하고 또한 둘레 방향으로 회전 가능하게 장착되어 있다.
한편, 제2 클러치(CL2)에 접속되는 외측 메인 샤프트(6)는, 짝수 변속단(2 속, 4속, 6속)의 구동측 기어(M2, M4, M6)를 지지하고 있다. 제2속 구동측 기어(M2)는, 외측 메인 샤프트(6)에 일체적으로 형성되어 있다. 제4속 구동측 기어(M4)는, 축방향으로 슬라이드 가능하고 또한 둘레 방향으로 회전 불가능하게 장착되어 있고, 제6속 구동측 기어(M6)는, 축방향으로 슬라이드 불가능하고 또한 둘레 방향으로 회전 가능하게 장착되어 있다.
또한, 카운터 샤프트(9)는, 상기 구동측 기어(M1∼M6)에 맞물리는 피동측 기어(C1∼C6)를 지지하고 있다. 제1속에서 4속의 피동측 기어(C1, C2, C3, C4)는, 축방향으로 슬라이드 불가능하고 또한 둘레 방향으로 회전 가능하게 장착되어 있고, 제5속과 6속의 피동측 기어(C5, C6)는, 축방향으로 슬라이드 가능하고 또한 둘레 방향으로 회전 불가능하게 장착되어 있다.
상기한 기어열 중, 구동측 기어(M3, M4) 및 피동측 기어(C5, C6), 즉 축방향으로 슬라이드 가능한 「슬라이드 가능 기어」는, 후술하는 시프트 포크의 동작에 수반해 슬라이드되도록 구성되어 있고, 각 슬라이드 가능 기어에는 각각, 시프트 포크의 갈고리부가 걸어맞춰지는 걸어맞춤 홈(51, 52, 61, 62)이 형성되어 있다.
또, 상기한 슬라이드 가능 기어 이외의 변속 기어(구동측 기어(M1, M2, M5, M6) 및 피동측 기어(C1∼C4)), 즉 축방향으로 슬라이드 불가능한 「슬라이드 불가능 기어」는, 인접하는 슬라이드 가능 기어와의 사이에서 회전 구동력의 차단 접속을 행하도록 구성되어 있다. 상기한 구성에 의해, 본 실시 형태에 관한 트윈 클러치식 변속 장치(1)는 상기 슬라이드 가능 기어의 위치 및 양 클러치(CL1, CL2)의 차단 접속 상태의 조합에 의해서, 회전 구동력을 전달하는 1개의 기어쌍을 임의로 선택하는 것을 가능하게 한다.
그리고, 제1 클러치(CL1)는, 홀수 변속단(1속, 3속, 5속)의 회전 구동력의 차단 접속을 행하고, 한편 제2 클러치(CL2)는, 짝수 변속단(2속, 4속, 6속)의 회전 구동력의 차단 접속을 행하므로, 시프트 업이 차례로 행해질 때는, 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)의 접속 상태가 교대로 전환되게 된다.
본 실시 형태에 관한 트윈 클러치식 변속 장치(1)에서는, 슬라이드 가능 기어와 슬라이드 불가능 기어의 사이에 회전 구동력을 차단 접속하는 구조로 도그 클러치 기구를 적용하고 있다. 이 도그 클러치 기구는, 도그 톱니와 도그 구멍으로 이루어지는 요철 형상이 맞물림으로써 회전 구동력을 전달하므로, 간단한 구성에 의해서 전달 손실이 적은 구동력 전달이 가능해진다. 이에 따라, 슬라이드 가능 기어와 슬라이드 불가능 기어의 사이에, 양자의 회전을 동기시키는 싱크로매시 기구를 설치하는 구성에 비해, 변속기(TM)의 구성을 보다 간략화하여, 트윈 클러치식 변속 장치(1)의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있게 된다.
도 3은, 변속기의 슬라이드 가능 기어를 구동하는 변속 기구(20)의 단면도이다. 또, 도 4는, 시프트 드럼(30)의 가이드 홈의 형상을 나타내는 전개도이다. 본 실시 형태에 관한 변속 기구(20)는, 상기한 4개의 슬라이드 가능 기어를 구동하기 위해, 2개의 가이드축(31, 32)에 슬라이드 가능하게 장착된 4개의 시프트 포크(71, 72, 81, 82)를 구비한다. 4개의 시프트 포크에는, 슬라이드 가능 기어와 걸어맞춰지는 가이드 갈고리(71a, 72a, 81a, 82a)와, 시프트 드럼(30)에 형성된 가이드 홈과 걸어맞추는 원통 볼록부(71b, 72b, 81b, 82b)가 각각 설치되어 있다.
가이드축(31)에는, 제3속 구동측 기어(M3)에 걸어맞추는 시프트 포크(71)와, 제4속 구동측 기어(M4)에 걸어맞추는 시프트 포크(72)가 장착되어 있고, 다른 쪽측의 가이드축(32)에는, 제5속 피동측 기어(C5)에 걸어맞추는 시프트 포크(81)와, 제6속 피동측 기어(C6)에 걸어맞추는 시프트 포크(82)가 장착되어 있다.
가이드축(31, 32)과 평행하게 설치되는 시프트 드럼(30)의 표면에는, 메인 샤프트측의 시프트 포크(71, 72)가 걸어맞춰지는 가이드 홈(SM1, SM2)과, 카운터 샤프트측의 시프트 포크(81, 82)가 걸어맞춰지는 가이드 홈(SC1, SC2)이 형성되어 있다. 이에 따라, 상기 슬라이드 가능 기어(M3, M4, C5, C6)는, 시프트 드럼(30)의 회동에 수반하여, 4개의 가이드 홈의 형상을 따라서 구동되게 된다.
시프트 드럼(30)은, 액츄에이터로서의 전동 모터(21)에 의해서 소정의 위치로 회전 구동된다. 전동 모터(21)의 회전 구동력은, 회전축(22)에 고정된 제1 기어(23), 상기 제1 기어(23)에 맞물리는 제2 기어(24)를 통해, 중공 원통형상의 시프트 드럼(30)을 지지하는 시프트 드럼축(29)에 전달된다. 시프트 드럼(30)의 회동 위치는, 시프트 포지션 센서(27)에 의해서 검지된다. 시프트 포지션 센서(27)는, 시프트 드럼축(29)에 고정된 센서 플레이트(25)에 매설된 센서 핀(26)에 의해서 회동되는 센서 캠(28)의 회동 위치에 의해서 검지된다.
상기한 것 같은 구성에 의해, 트윈 클러치식 변속 장치(1)는, 시프트 드럼(30)의 회전 구동 제어와 트윈 클러치(TCL)의 차단 접속 제어를 병행하여 행함으로써, 엔진 회전수나 차속 등에 따른 자동 변속(오토매틱)이나, 변속 스위치 등에 의해서 탑승원의 변속 조작을 받아들이는 반 자동 변속(세미 오토매틱)을 실행하는 것이 가능해진다.
도 4의 전개도를 참조하여, 시프트 드럼(30)의 회동 위치와 4개의 시프트 포크의 위치 관계에 대해 설명한다. 가이드축(31, 32)은, 시프트 드럼(30)의 회전축을 기준으로 하여 둘레 방향으로 약 90° 떨어진 위치에 설치되어 있다. 예를 들면, 시프트 드럼(30)의 회동 위치가 뉴트럴(N)인 경우, 시프트 포크(81, 82)가 도시하는 좌측방의 표시 「C N－N」의 위치에 있는데 대해, 시프트 포크(71, 72)는 도시하는 우측방의 표시 「M N－N」의 위치에 있다. 이 도면에서는, 뉴트럴 시의 각 시프트 포크의 원통 볼록부(71b , 72b, 81b, 82b)의 위치를 파선원으로 표시한다. 또, 도시하는 좌측방의 표시 「C N－N」로부터 이하에 연속되는 소정 회동 위치 및 도시하는 우측방의 표시 「M N－N」로부터 이하에 연속되는 소정 회동 위치는 각각 30°간격으로 설치되어 있다.
각 가이드 홈에 의해서 결정되는 시프트 포크의 슬라이드 위치는, 메인 샤프트측의 가이드 홈(SM1, SM2)이, 「좌측 위치」또는 「우측 위치」의 2포지션인데 대해, 카운터 샤프트측의 가이드 홈(SC1, SC2)에서는, 「좌측 위치」또는 「중간 위치」또는 「우측 위치」의 3포지션을 가지도록 구성되어 있다.
뉴트럴 시의 각 시프트 포크는 각각, 시프트 포크(81)：중간 위치, 시프트 포크(82)：중간 위치, 시프트 포크(71) : 우측 위치, 시프트 포크(72) : 좌측 위치에 있다. 이는, 각 시프트 포크로 구동되는 4개의 슬라이드 가능 기어가, 인접하는 슬라이드 불가능 기어와 어느 것도 맞물리지 않은 상태이므로, 제1 클러치(CL1) 또는 제2 클러치(CL2)가 접속되어도, 프라이머리 기어(3)의 회전 구동력은 카운터 샤프트(9)에 전달되지 않는다.
다음, 상기한 뉴트럴 위치로부터, 시프트 드럼(30)을 1속 기어에 대응하는 위치(「C 1－N」 및 「M 1－N」)로 회동시키면, 시프트 포크(81)가 중간 위치로부터 좌측 위치로 전환됨으로써, 제5속 피동측 기어(C5)가 중간 위치로부터 좌측 위치로 전환된다. 이에 따라, 제5속 피동측 기어(C5)가, 제1속 피동측 기어(C1)와 도그 클러치로 맞물려, 회전 구동력을 전달할 수 있는 상태로 된다. 이 상태에 있어서, 제1 클러치(CL1)를 접속 상태로 전환하면, 내측 메인 샤프트(7)→제1속 구동측 기어(M1)→제1속 피동측 기어(C1)→제5속 피동측 기어(C5)→카운터 샤프트(9)의 순으로, 회전 구동력이 전달되어 드라이브 스프로킷(10)으로부터 출력되게 된다.
그리고, 1속 기어로의 변속이 완료하면, 시프트 드럼(30)이 30°만큼 시프트 업 방향으로 자동적으로 회동된다. 이 회동 동작은, 1속에서 2속으로의 변속 지령이 나왔을 때에, 트윈 클러치(TCL)의 접속 상태의 전환만으로 변속을 완료할 수 있도록하기 위한 「시프트 업측 예비 변속」으로 불리는 것이다. 이 시프트 업측 예비 변속에 의해, 2개의 가이드축은, 도시하는 좌우의 표시 「C 1－2」 및 「M 1－2」의 위치에, 시프트 드럼(30)에 대해서 상대적으로 이동하게 된다.
이 시프트 업측 예비 변속에 수반하는 가이드 홈의 변화는, 가이드 홈(SC2)이 중간 위치로부터 우측 위치로 전환될 뿐이고, 이에 따라 시프트 포크(82)가 우측 위치로 이동하고, 피동측 기어(C6)가 피동측 기어(C2)와 도그 클러치로 맞물린다. 이 1속에서 2속으로의 시프트 업측 예비 변속이 완료한 시점에서, 제2 클러치(CL2)는 차단 상태에 있으므로, 외측 메인 샤프트(6)는, 내측 메인 샤프트(7)와 의 사이에 채워진 윤활유의 점성에 의해서 종동적으로 회전되게 된다.
상기한 것과 같은 시프트 업측 예비 변속에 의한 피동측 기어(C6)의 슬라이드 동작에 의해, 2속 기어를 통해 회전 구동력을 전달할 준비가 갖추어진다. 이 상태에서 1속에서 2속으로의 변속 지령이 나오면, 제1 클러치(CL1)가 차단됨과 더불어 제2 클러치(CL2)가 접속 상태로 전환된다. 이 트윈 클러치(TCL)를 바꾸는 동작에 의해, 회전 구동력이 도중에 끊기지 않고, 순식간에 2속 기어를 통해 회전 구동력이 출력된다.
1속에서 2속으로의 변속 동작이 완료하면, 2속에서 3속으로의 변속 동작을 트윈 클러치(TCL)를 바꾸는 것만으로 완료할 수 있도록 하는 시프트 업측 예비 변속이 실행된다. 이 2속에서 3속으로의 시프트 업측 예비 변속에서는, 카운터 샤프트측의 가이드축이, 도시하는 좌측의 표시 「C 1－2」로부터 「C 3－2」의 위치로 이동함과 더불어, 메인 샤프트측의 가이드축이, 도시하는 우측의 표시 「M 1－2」로부터 「M 3－2」의 위치로 이동한다. 이에 수반하는 가이드 홈의 변화는, 가이드 홈(SC1)이 좌측 위치에서 우측 위치로 전환될 뿐이고, 이에 따라, 시프트 포크(81)가 좌측 위치에서 우측 위치로 이동하고, 제5속 피동측 기어(C5)와 제3속 피동측 기어(C3)가 도그 클러치로 맞물린다.
2속에서 3속으로의 업측 예비 변속이 완료되면, 트윈 클러치(TCL)의 접속 상태를 제2 클러치(CL2)로부터 제1 클러치(CL1)로 전환하는, 환언하면, 클러치를 바꾸는 것만으로, 2속에서 3속으로의 변속 동작을 실행할 수 있는 상태로 된다. 이 시프트 업측 예비 변속은, 이후 5속 기어의 선택시까지 동일하게 실행된다.
상기한 2속에서 3속으로의 시프트 업측 예비 변속 시에 있어서, 가이드 홈(SC1)은 도시하는 좌측의 표시 「C N－2」에서 중간 위치, 즉 도그 클러치에 의한 맞물림이 행해지지 않는 위치를 통과한다. 시프트 드럼(30)은, 시프트 포지션 센서(27)에 의해서 30°마다의 각도가 검지됨과 더불어, 전동 모터(21)에 의해서 그 회동 속도를 미세하게 조정할 수 있다. 이에 따라, 예를 들면, 도시하는 좌측의 표시 「C 1－2」로부터 「C N－2」까지의 회동 속도, 즉 피동측 기어(C1, C5) 사이에서 도그 클러치의 맞물림을 해제할 때의 속도와, 「C N－2」로부터 「C 3－2」까지의 회동 속도, 즉 피동측 기어(C5, C3) 사이에서 도그 클러치를 맞물리게 할 때의 속도를 다르게 하거나, 또한 「C N－2」의 위치에서 소정 시간 정지하는 「뉴트럴 대기」를 행하는 것이 가능하다. 이에 따라, 도그 클러치의 차단 접속시에 생기기 쉬운 변속 쇼크를 대폭 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 시프트 드럼(30)의 구동 타이밍이나 구동 속도는, 변속 시의 변속단 수나 엔진 회전수 등에 따라 순차적으로 조정할 수 있다.
도 5는, 제1속 피동측 기어(C1)의 정면도(a) 및 그 D－D선 단면도(b)이다. 또, 도 6은, 도 5(a)의 E－E선 단면도이다. 또한, 도 7은, 제5속 피동측 기어(C5)의 정면도(a) 및 그 F－F선 단면도(b)이다. 도 8은, 도 7(a)의 G－G선 단면도이다. 상기한 것처럼, 피동측 기어(C1, C5)는, 도그 클러치에 의해서 축방향으로 맞물림으로써, 내측 메인 샤프트(7)로부터 제1속 구동측 기어(M1)를 통해 전달된 회전 구동력을 카운터 샤프트(9)에 전달하는 기어쌍이다.
카운터 샤프트(9)에 대해서 축방향으로 슬라이드 불가능하고 또한 둘레 방향 으로 회전 가능하게 장착된 슬라이드 불가능 기어인 제1속 피동측 기어(C1)에는, 대략 부채형상인 4개의 도그 구멍(35)이 형성되어 있다. 도그 구멍(35)은 사각형 단면을 가지는 4개의 벽(36)으로 칸막이된다.
또, 카운터 샤프트(9)에 대해서 축방향으로 슬라이드 가능하고 또한 둘레 방향으로 회전 불가능하게 장착된 슬라이드 가능 기어인 제5속 피동측 기어(C5)에는, 축방향에서 봐서 동일 형상인 8개의 도그 톱니가 형성되어 있다. 이 도그 톱니는 축방향의 높이가 다른 2 종류의 도그 톱니(55, 56)를 교대로 설치하여 구성된 것이다. 도그 톱니(55, 56)는 둘레 방향으로 등간격으로 설치되어 있고, 상기 슬라이드 가능 기어(C1)의 도그 구멍(35)과 맞물릴 때는, 인접하는 2개의 도그 톱니(55, 56)가, 1개의 도그 구멍(35)에 삽입되게 된다.
도그 클러치를 맞물리게 할 때에, 회전하고 있는 제1속 피동측 기어(C1)에 제5속 피동측 기어(C5)를 근접시키면, 짧은 도그 톱니(56)보다 먼저 긴 도그 톱니(55)가 벽(36)에 맞닿고, 그 후 2개의 도그 톱니(55, 56)가 1개의 도그 구멍(35)에 걸어맞춰지게 된다. 따라서, 제1속 피동측 기어(C1)의 회전 구동력은, 짧은 도그 톱니(56)에 대해서 강도가 높은 긴 도그 톱니(55)를 통해, 제5속 피동측 기어(C5)에 전달된다.
이와 같이, 1개의 도그 구멍에 걸어맞추는 도그 톱니에 단차를 형성하는 구성에 의하면, 도그 클러치를 맞물리게 할 때의 도그 톱니의 들어가기 쉬움을 확보하면서, 도그 톱니을 삽입했을 때에 벽(36)과의 사이에 형성되는 둘레 방향의 간극을 작게 할 수 있다. 1속으로 주행 중, 이 둘레 방향의 간극은, 짧은 도그 톱 니(56)와 벽(36)의 사이에 형성되어 있다. 이 간극은 예를 들면, 4개의 도그 톱니(55)만으로 도그 클러치가 구성되는 종래의 구성에 비해 대폭 작다. 본 실시 형태에 관한 트윈 클러치식 변속 장치(1)에서는, 1속에서 2속으로의 변속 시에 제1 클러치(CL1)로부터 제2 클러치(CL2)로 바뀜으로써, 도그 톱니와 도그 구멍이 맞닿는 면이, 긴 도그 톱니(55)의 측면에서 짧은 도그 톱니(56)의 측면으로 전환된다. 이때, 도그 톱니(56)와 도그 구멍(35)의 벽의 간극이 작으므로, 맞닿을 시의 음이나 쇼크의 발생을 대폭 저감하고, 1속에서 2속으로 시프트 업할 때의 변속 쇼크를 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 본 실시 형태에서는, 1개의 도그 구멍에 걸어맞추는 도그 톱니에 단차를 형성하도록 한 상기의 구성을, 제1속 피동측 기어(Cl)와 제5속 피동측 기어(C5)의 사이의 도그 클러치에만 적용하고 있다.
상기한 것처럼, 본 발명에 관한 트윈 클러치식 변속 장치에 의하면, 메인 샤프트 또는 카운터 샤프트 상에 슬라이드 가능하게 장착된 슬라이드 가능 기어와, 상기 슬라이드 가능 기어와 동축 상에서 인접하는 슬라이드 불가능 기어의 사이에, 도그 톱니와 도그 구멍이 맞물림으로써 회전 구동력을 전달하는 도그 클러치를 적용했으므로, 슬라이드 가능 기어와 슬라이드 불가능 기어의 사이의 구동력의 차단 접속이 요철 형상의 맞물림에 의해서 행해지게 되고, 인접하는 변속 기어의 회전을 동기시키기 위해서 복잡한 구조를 가지는 싱크로매시 기구를 적용하는 경우에 비해, 변속기의 구성을 간단하게 하고, 트윈 클러치식 변속 장치의 소형화 및 경량화를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 도그 클러치의 도그 톱니 및 도그 구멍의 형상, 변속 기어의 단수 등 은, 상기한 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 변경이 가능하다. 예를 들면, 트윈 클러치를 구성하는 2개의 클러치는, 프라이머리 기어의 표리면에 대향하도록 설치해도 된다. 또, 변속기의 기어단 수는, 복수의 전진단 및 후진단을 가지는 구성이어도 된다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태에 관한 트윈 클러치식 변속 장치의 단면도이다.
도 2는 트윈 클러치식 변속 장치의 변속 기어의 배치 관계를 나타내는 스켈톤도이다.
도 3은 변속기의 슬라이드 가능 기어를 구동하는 변속 기구의 단면도이다.
도 4는 시프트 드럼의 가이드 홈의 형상을 나타내는 전개도이다.
도 5는 제1속 피동측 기어의 정면도(a) 및 그 D－D선 단면도(b)이다.
도 6은 도 5(a)의 E－E선 단면도이다.
도 7은 제5속 피동측 기어의 정면도(a) 및 그 F－F선 단면도(b)이다.
도 8은 도 7(a)의 G－G선 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 트윈 클러치식 변속 장치 6 : 외측 메인 샤프트
7 : 내측 메인 샤프트 9 : 카운터 샤프트
30 : 시프트 드럼 31, 32 : 가이드축
35 : 도그 구멍 55, 56 : 도그 톱니
71, 72, 81, 82 : 시프트 포크
C1∼C6 : 피동측 기어열 C1 :제1속 피동측 기어
C5 : 제5속 피동측 기어 M1∼M6 : 구동측 기어열
CL1 : 제1 클러치 CL2 :제2 클러치
TCL : 트윈 클러치

Claims (5)

  1. 메인 샤프트와 카운터 샤프트의 사이에 복수의 기어쌍을 가지는 변속기와, 상기 메인 샤프트 상에 설치되는 트윈 클러치를 구비하고, 상기 트윈 클러치에 의해서 동력원의 회전 구동력을 상기 변속기와의 사이에서 차단 접속하도록 한 트윈 클러치식 변속 장치에 있어서,
    상기 메인 샤프트는, 홀수 변속단의 기어를 지지하는 내통과, 짝수 변속단의 기어를 지지하는 외통으로 구성되고,
    상기 트윈 클러치는, 상기 내통에 전달되는 회전 구동력을 차단 접속하는 제1 클러치와, 상기 외통에 전달되는 회전 구동력을 차단 접속하는 제2 클러치로 구성되고,
    상기 기어쌍은 상기 카운터 샤프트에 회전 구동력을 전달하는 1개의 기어쌍을 선택하기 위해서 축방향으로 슬라이드 가능하게 장착된 슬라이드 가능 기어와, 축방향으로 슬라이드 불가능하게 장착된 슬라이드 불가능 기어로 구성되고,
    상기 슬라이드 가능 기어는, 상기 내통, 상기 외통 및 상기 카운터 샤프트의 각각에 설치되고, 상기 슬라이드 가능 기어에 걸어맞추는 시프트 포크로 슬라이드됨으로써, 동축상에서 인접하는 상기 슬라이드 불가능 기어와의 사이에서 회전 구동력의 차단 접속을 행하고,
    상기 슬라이드 가능 기어와, 상기 슬라이드 가능 기어와 동축 상에서 인접하는 슬라이드 불가능 기어의 사이에, 도그 톱니와 도그 구멍이 맞물림으로써 회전 구동력을 전달하는 도그 클러치가 적용되는 것을 특징으로 하는 트윈 클러치식 변속 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬라이드 가능 기어와 슬라이드 불가능 기어 중, 외경이 큰 쪽에 도그 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 트윈 클러치식 변속 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 시프트 포크는, 상기 메인 샤프트 및 카운터 샤프트와 평행하게 설치된 가이드 축에 슬라이드 가능하게 장착됨과 더불어, 상기 가이드축과 평행하게 설치된 시프트 드럼의 회동에 수반해 슬라이드하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 트윈 클러치식 변속 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 시프트 포크의 가이드축이 2개 설치되고,
    상기 가이드축의 한쪽측에는, 상기 메인 샤프트측의 슬라이드 가능 기어를 구동하는 적어도 1개의 시프트 포크가 장착되고,
    상기 가이드축의 다른측에는, 상기 카운터 샤프트측의 슬라이드 가능 기어를 구동하는 적어도 1개의 시프트 포크가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 트윈 클러치식 변속 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 트윈 클러치식 변속 장치는, 소정의 변속단에서 회전 구동력을 전달할 때에 맞물리는 도그 클러치와, 상기 소정의 변속단과 인접하는 변속단에서 회전 구동력을 전달할 때에 맞물리는 도그 클러치를 동시에 맞물리게 함으로써, 상기 트윈 클러치의 차단 접속 상태의 전환에 의해서 인접하는 변속단 간의 변속이 가능해지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 트윈 클러치식 변속 장치.
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