KR100992649B1 - 더블클러치 변속기의 파워트레인 - Google Patents

Abstract

본 발명은 7속 이상의 변속단을 가지면서도 상대적으로 짧은 변속기의 전장을 실현함으로써, 변속기의 패키지성능과 차량에의 탑재성을 크게 향상시켜서 더블클러치 변속기의 상품성을 증대시키도록 하며, 두 입력축이 차례로 설정된 다수의 변속단들 중 홀수단과 짝수단을 각각 분담하여 동력을 전달하도록 하여, 인접 변속단으로의 변속제어가 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 프리셀렉션이 가능하도록 한 더블클러치 변속기의 파워트레인을 제공한다.

더블클러치, 프리셀렉션, 변속

Description

더블클러치 변속기의 파워트레인{Power Train of Double Clutch Transmission}

본 발명은 더블클러치 변속기의 파워트레인에 관한 것으로서, 다단의 변속단을 구비하면서도 상대적으로 전장(全長)이 짧아 변속기 자체의 패키지성과 차량에의 탑재성을 향상시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

더블클러치 변속기는 두 개의 클러치를 구비하여, 변속기의 기어열로 전달되는 동력이 상기 두 클러치를 통해 서로 독립적으로 전달될 수 있도록 되어 있다. 즉, 두 개의 클러치를 통해 입력축을 2개로 분리하고, 이들 두 입력축으로부터 전달된 동력을 서로 교번하는 짝수단 및 홀수단으로 각각 공급할 수 있도록 하며, 상기 두 클러치를 독립적으로 제어할 수 있는 자유도를 이용하여 자동적으로 변속이 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 더블클러치 변속기는 구조적으로 클러치를 2개 사용하므로 변속기의 전체 길이인 전장이 상대적으로 길어질 수 밖에 없다.

특히, 최근 변속기가 변속할 수 있는 변속단을 점차 다단화 하고 있는 실정 에서, 더블클러치 변속기는 변속기의 전장이 지나치게 길어질 수 있어서, 변속기 자체의 패키지성능에서 취약하고, 차량에의 탑재성이 극히 저하되는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 7속 이상의 변속단을 가지면서도 상대적으로 짧은 변속기의 전장을 실현함으로써, 변속기의 패키지성능과 차량에의 탑재성을 크게 향상시켜서 더블클러치 변속기의 상품성을 증대시키도록 하며, 두 입력축이 차례로 설정된 다수의 변속단들 중 홀수단과 짝수단을 각각 분담하여 동력을 전달하도록 하여, 인접 변속단으로의 변속제어가 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 프리셀렉션이 가능하도록 한 더블클러치 변속기의 파워트레인을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 더블클러치 변속기의 파워트레인은

서로 다른 크기의 적어도 세 개 이상의 구속기어가 구비된 제1입력축과;

상기 제1입력축과 동심축을 이루며 적어도 두 개 이상의 구속기어가 구비된 제2입력축과;

상기 제1입력축의 구속기어들 및 상기 제2입력축의 구속기어들과 치합되는 자유기어들의 회전축을 제공하는 제1출력축과;

상기 제1입력축의 구속기어 및 상기 제2입력축의 구속기어와 치합되는 자유기어들의 회전축을 제공하고, 상기 제1출력축에 지지된 자유기어와 상시 치합된 자유기어인 R단피동기어의 회전축을 제공하는 제2출력축과;

상기 R단피동기어와 일체로 연결된 연결구동기어에 치합된 자유기어의 회전축을 제공하는 제3출력축과;

상기 제1출력축, 제2출력축 및 제3출력축에 각각 구비되어 인접한 자유기어를 선택적으로 해당 축에 연결하는 동기장치;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1입력축의 구속기어는 3개가 구비되고;

상기 제2입력축의 구속기어는 2개가 구비되며;

상기 제1출력축의 자유기어들은 상기 제1입력축의 구속기어들 중 2개 및 상기 제2입력축의 2개의 구속기어에 치합된 4개로 이루어지고;

상기 제2출력축의 자유기어들은 상기 제1입력축의 나머지 한 구속기어에 치합된 것과, 상기 제2입력축의 구속기어들 중 하나에 치합된 것 및 상기 R단피동기어로 이루어지도록 할 수 있다.

상기 R단피동기어가 치합된 상기 제1출력축의 자유기어는 상기 제1입력축의 구속기어와 치합된 자유기어와 일체로 연결된 R단구동기어로 이루어지게 할 수 있다.

상기 제1출력축의 동기장치는 상기 제1입력축의 구속기어들과 치합된 두 자유기어들 중 하나를 선택적으로 상기 제1출력축에 연결하도록 배치되고, 상기 제2입력축의 구속기어들과 치합된 두 자유기어들 중 하나를 선택적으로 상기 제1출력축에 연결하도록 배치되며;

상기 제2출력축의 동기장치는 상기 제1입력축의 구속기어와 치합된 자유기어와 상기 R단피동기어 중 하나를 선택적으로 상기 제2출력축에 연결하도록 배치되고, 상기 제2입력축의 구속기어와 치합된 자유기어를 상기 제2출력축에 단속시킬 수 있도록 배치되며;

상기 제3출력축의 동기장치는 상기 연결구동기어에 치합된 자유기어를 상기 제3출력축에 단속시킬 수 있도록 배치된 구조로 할 수 있다.

상기 제1출력축과 제2출력축 및 제3출력축에는 차동기어에 치합되는 피니언기어가 각각 구비되어 상기 차동기어의 주위에 차례로 배치되고;

상기 제1입력축 및 제2입력축은 상기 제1출력축 및 제2출력축과 3각형을 이루며 배치된 구조로 할 수 있다.

상기 제1출력축의 한 동기장치에 의해 상기 제1출력축과 연결되는 두 자유 기어는 1속기어와 3속기어이고, 나머지 한 동기장치에 의해 상기 제1출력축과 연결되는 두 자유기어는 2속기어와 4속기어이며;

상기 제2출력축의 한 동기장치에 의해 상기 제2출력축과 연결되는 두 자유기어는 5속기어와 상기 R단피동기어이고, 나머지 한 동기장치에 의해 상기 제2출력축과 연결되는 자유기어는 6속기어이며;

상기 제3출력축의 동기장치에 의해 상기 제3출력축과 연결되는 자유기어는 7속기어이며;

상기 1속기어로부터 7속기어까지는 숫자가 커질수록 변속비가 작아지도록 설정된 구조로 할 수 있다.

상기 R단구동기어는 상기 3속기어와 일체로 형성되도록 할 수 있다.

상기 제3출력축에는 파킹기어가 구비되도록 할 수 있다.

본 발명은 7속 이상의 변속단을 가지면서도 상대적으로 짧은 변속기의 전장을 실현함으로써, 변속기의 패키지성능과 차량에의 탑재성을 크게 향상시켜서 더블클러치 변속기의 상품성을 증대시키도록 하며, 두 입력축이 차례로 설정된 다수의 변속단들 중 홀수단과 짝수단을 각각 분담하여 동력을 전달하도록 하여, 인접 변속단으로의 변속제어가 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 프리셀렉션이 가능하도록 한 더블클러치 변속기의 파워트레인을 제공한다.

도 1과 도 2를 참조하면, 서로 다른 크기의 적어도 세 개 이상의 구속기어가 구비된 제1입력축(1)과; 상기 제1입력축(1)과 동심축을 이루며 적어도 두 개 이상의 구속기어가 구비된 제2입력축(3)과; 상기 제1입력축(1)의 구속기어들 및 상기 제2입력축(3)의 구속기어들과 치합되는 자유기어들의 회전축을 제공하는 제1출력축(5)과; 상기 제1입력축(1)의 구속기어 및 상기 제2입력축(3)의 구속기어와 치합되는 자유기어들의 회전축을 제공하고, 상기 제1출력축(5)에 지지된 자유기어와 상시 치합된 자유기어인 R단피동기어(7)의 회전축을 제공하는 제2출력축(9)과; 상기 R단피동기어(7)와 일체로 연결된 연결구동기어(11)에 치합된 자유기어의 회전축을 제공하는 제3출력축(13)과; 상기 제1출력축(5), 제2출력축(9) 및 제3출력축(13)에 각각 구비되어 인접한 자유기어를 선택적으로 해당 축에 연결하는 동기장치(15)를 포함하여 구성된다.

물론, 상기 제1입력축(1)과 제2입력축(3)에는 각각 클러치가 연결되어 엔진 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받는 상태가 독립적으로 제어될 수 있도록 되어 있다.

여기서, 상기 구속기어라 함은 해당 축과 일체로 형성되어 서로간의 회전이 구속된 기어들을 말하며, 자유기어라 함은 해당 축에 회전 가능한 상태로 설치되어 상기 동기장치(15)에 의해 해당 축과 일체화될 수 있는 상태가 전환되는 기어를 말 한다.

본 실시예에서, 상기 제1입력축(1)의 구속기어는 3개가 구비되고, 상기 제2입력축(3)의 구속기어는 2개가 구비되며, 상기 제1출력축(5)의 자유기어들은 상기 제1입력축(1)의 구속기어들 중 2개 및 상기 제2입력축(3)의 2개의 구속기어에 치합된 4개로 이루어지고, 상기 제2출력축(9)의 자유기어들은 상기 제1입력축(1)의 나머지 한 구속기어에 치합된 것과, 상기 제2입력축(3)의 구속기어들 중 하나에 치합된 것 및 상기 R단피동기어(7)로 이루어져 있다.

상기 R단피동기어(7)가 치합된 상기 제1출력축(5)의 자유기어는 상기 제1입력축(1)의 구속기어와 치합된 자유기어와 일체로 연결된 R단구동기어(17)로 구성하였다.

상기 제1출력축(5)의 동기장치(15)는 상기 제1입력축(1)의 구속기어들과 치합된 두 자유기어들 중 하나를 선택적으로 상기 제1출력축(5)에 연결하도록 배치되고, 상기 제2입력축(3)의 구속기어들과 치합된 두 자유기어들 중 하나를 선택적으로 상기 제1출력축(5)에 연결하도록 배치되며;

상기 제2출력축(9)의 동기장치(15)는 상기 제1입력축(1)의 구속기어와 치합된 자유기어와 상기 R단피동기어(7) 중 하나를 선택적으로 상기 제2출력축(9)에 연결하도록 배치되고, 상기 제2입력축(3)의 구속기어와 치합된 자유기어를 상기 제2출력축(9)에 단속시킬 수 있도록 배치되며;

상기 제3출력축(13)의 동기장치(15)는 상기 연결구동기어(11)에 치합된 자유기어를 상기 제3출력축(13)에 단속시킬 수 있도록 배치되어 있다.

상기 제1출력축(5)과 제2출력축(9) 및 제3출력축(13)에는 차동기어(19)에 치합되는 피니언기어(21)가 각각 구비되어 상기 차동기어(19)의 주위에 차례로 배치되고, 상기 제1입력축(1) 및 제2입력축(3)은 상기 제1출력축(5) 및 제2출력축(9)과 3각형을 이루며 배치된 구조이다.

즉, 상기 차동기어(19)에는 상기 제1출력축(5)과 제2출력축(9) 및 제3출력축(13)의 피니언기어(21)가 모두 함께 치합되어 동력을 인출할 수 있도록 구성되고, 상기 제1입력축(1)과 제2입력축(3)은 상기 제1출력축(5)과 제2출력축(9)으로만 동력을 전달할 수 있도록 된 것이다.

상기 제1출력축(5)의 한 동기장치(15)에 의해 상기 제1출력축(5)과 연결되는 두 자유기어는 1속기어(25)와 3속기어(27)이고, 나머지 한 동기장치(15)에 의해 상기 제1출력축(5)과 연결되는 두 자유기어는 2속기어(29)와 4속기어(31)이다.

상기 제2출력축(9)의 한 동기장치(15)에 의해 상기 제2출력축(9)과 연결되는 두 자유기어는 5속기어(33)와 상기 R단피동기어(7)이고, 나머지 한 동기장치(15)에 의해 상기 제2출력축(9)과 연결되는 자유기어는 6속기어(35)이다.

상기 제3출력축(13)의 동기장치(15)에 의해 상기 제3출력축(13)과 연결되는 자유기어는 7속기어(37)이며, 상기 1속기어(25)로부터 7속기어(37)까지는 숫자가 커질수록 변속비가 작아지도록 설정되어 있다.

여기서, 상기 R단구동기어(17)는 상기 3속기어(27)와 일체로 형성되어 있으며, 상기 제3출력축(13)에는 파킹기어(39)가 구비되어 있다.

도 3 내지 도 5를 참조하여, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명 실시예의 각 변속단별 동력 전달 경로를 살펴본다.

1속 상태는 상기 제1입력축(1)으로 공급된 동력이 상기 제1출력축(5)의 1속기어(25)로 전달되고, 상기 제1출력축(5)의 동기장치(15)가 상기 1속기어(25)를 상기 제1출력축(5)에 연결함으로써, 상기 제1출력축(5)의 피니언기어(21)와 상기 차동기어(19)를 통해 1속의 동력이 인출되는 상태이다.

2속 상태는 상기 제2입력축(3)으로 공급된 동력이 상기 제1출력축(5)의 2속기어(29)로 전달되고, 상기 제1출력축(5)의 동기장치(15)가 상기 2속기어(29)를 상기 제1출력축(5)에 연결함으로써, 상기 제1출력축(5)의 피니언기어(21)와 상기 차동기어(19)를 통해 2속의 동력이 인출된다.

3속 상태는 상기 제1입력축(1)으로 공급된 동력이 상기 제1출력축(5)의 3속기어(27)로 전달되고, 상기 제1출력축(5)의 동기장치(15)가 상기 3속기어(27)를 상기 제1출력축(5)에 연결함으로써, 상기 제1출력축(5)의 피니언기어(21)와 상기 차 동기어(19)를 통해 3속의 동력이 인출되는 상태이다.

4속 상태는 상기 제2입력축(3)으로 공급된 동력이 상기 제1출력축(5)의 4속기어(31)로 전달되고, 상기 제1출력축(5)의 동기장치(15)가 상기 4속기어(31)를 상기 제1출력축(5)에 연결함으로써, 상기 제1출력축(5)의 피니언기어(21)와 상기 차동기어(19)를 통해 4속의 동력이 인출된다.

5속 상태는 상기 제1입력축(1)의 구속기어를 통해 상기 제2출력축(9)의 5속기어(33)로 전달된 동력이, 제2출력축(9)의 동기장치(15)가 상기 5속기어(33)를 상기 제2출력축(9)에 연결함으로써, 상기 제2출력축(9)의 피니언기어(21)와 상기 차동기어(19)를 통해 인출되는 상태이다.

6속의 상태는 상기 제2입력축(3)으로부터 공급된 동력이 상기 제2출력축(9)의 6속기어(35)로 전달되고, 상기 제2출력축(9)의 동기장치(15)가 상기 6속기어(35)를 상기 제2출력축(9)에 연결함으로써, 상기 제2출력축(9)의 피니언기어(21)와 상기 차동기어(19)를 통해 6속의 동력이 인출된다.

7속 상태는 도 4 및 도 6에 별도로 도시된 바와 같이, 상기 제1입력축(1)으로 공급된 동력이 상기 제1출력축(5)의 R단구동기어(17)를 통해 상기 제2출력축(9)의 R단피동기어(7)로 전달되고, 상기 R단피동기어(7)와 일체로 구성된 연결구동기 어(11)와 치합된 상기 제3출력축(13)의 7속기어(37)로 전달된 동력을, 상기 제3출력축(13)의 동기장치(15)가 상기 7속기어(37)를 상기 제3출력축(13)과 연결함으로써, 상기 제3출력축(13)의 피니언기어(21)와 상기 차동기어(19)를 통해 인출할 수 있도록 하는 상태이다.

R단 상태는 도 5 및 도 7에 별도로 도시된 바와 같이, 상기 제1입력축(1)으로 공급된 동력이 상기 제1출력축(5)의 R단구동기어(17)를 통해 상기 제2출력축(9)의 R단피동기어(7)로 전달되면, 상기 제2출력축(9)의 동기장치(15)가 상기 R단피동기어(7)를 상기 제2출력축(9)과 연결시킴으로써, 후진의 동력이 상기 제2출력축(9)의 피니언기어(21)와 상기 차동기어(19)를 통해 인출되는 상태이다.

상기한 바와 같이 구성되어 작동되는 본 발명 실시예의 더블클러치 변속기의 파워트레인은 상기 제1입력축(1)이 홀수의 변속단을 구현하기 위한 입력축으로 사용되고, 상기 제2입력축(3)이 짝수의 변속단을 구현하기 위한 입력축으로 사용되도록 구성됨으로써, 더블클러치 변속기의 주요 특징인 프리셀렉션(FREE SELECTION)이 가능하여, 인접한 변속단으로의 변속제어가 용이하게 이루어질 수 있다.

물론, 상기 R단 입력이 1속과 같은 상기 제1입력축(1)을 사용하므로 1-R단 변속시에는 프리셀렉션이 불가능하지만, 상기 R단은 차량이 정지한 상태에서 레버조작으로 인한 변속이므로 프리셀렉션이 불가능하여도 무방하다.

도 1은 본 발명에 따른 더블클러치 변속기의 파워트레인을 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 더블클러치 변속기의 파워트레인을 이루는 축들의 배치상태를 축방향에서 표현한 도면,

도 3은 도 1의 파워트레인에서 1속 내지 6속의 동력전달경로를 표현한 도면,

도 4는 도 1의 파워트레인에서 7속의 동력전달경로를 표시한 도면,

도 5는 도 1의 파워트레인에서 R단의 동력전달경로를 표시한 도면,

도 6은 7속의 동력전달경로를 도 2의 도면에 표시한 도면,

도 7은 R단의 동력전달경로를 도 2의 도면에 표현한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 제1입력축 3; 제2입력축

5; 제1출력축 7; R단피동기어

9; 제2출력축 11; 연결구동기어

13; 제3출력축 15; 동기장치

17; R단구동기어 19; 차동기어

21; 피니언기어 25; 1속기어

27; 3속기어 29; 2속기어

31; 4속기어 33; 5속기어

35; 6속기어 37; 7속기어

39; 파킹기어

Claims (8)

1. 서로 다른 크기의 적어도 세 개 이상의 구속기어가 구비된 제1입력축과;

   상기 제1입력축과 동심축을 이루며 적어도 두 개 이상의 구속기어가 구비된 제2입력축과;

   상기 제1입력축의 구속기어들 및 상기 제2입력축의 구속기어들과 치합되는 자유기어들의 회전축을 제공하는 제1출력축과;

   상기 제1입력축의 구속기어 및 상기 제2입력축의 구속기어와 치합되는 자유기어들의 회전축을 제공하고, 상기 제1출력축에 지지된 자유기어와 상시 치합된 자유기어인 R단피동기어의 회전축을 제공하는 제2출력축과;

   상기 R단피동기어와 일체로 연결된 연결구동기어에 치합된 자유기어의 회전축을 제공하는 제3출력축과;

   상기 제1출력축, 제2출력축 및 제3출력축에 각각 구비되어 인접한 자유기어를 선택적으로 해당 축에 연결하는 동기장치;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 더블클러치 변속기의 파워트레인.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1입력축의 구속기어는 3개가 구비되고;

   상기 제2입력축의 구속기어는 2개가 구비되며;

   상기 제1출력축의 자유기어들은 상기 제1입력축의 구속기어들 중 2개 및 상 기 제2입력축의 2개의 구속기어에 치합된 4개로 이루어지고;

   상기 제2출력축의 자유기어들은 상기 제1입력축의 나머지 한 구속기어에 치합된 것과, 상기 제2입력축의 구속기어들 중 하나에 치합된 것 및 상기 R단피동기어로 이루어진 것

   을 특징으로 하는 더블클러치 변속기의 파워트레인.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 R단피동기어가 치합된 상기 제1출력축의 자유기어는 상기 제1입력축의 구속기어와 치합된 자유기어와 일체로 연결된 R단구동기어로 이루어진 것

   을 특징으로 하는 더블클러치 변속기의 파워트레인.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 제1출력축의 동기장치는 상기 제1입력축의 구속기어들과 치합된 두 자유기어들 중 하나를 선택적으로 상기 제1출력축에 연결하도록 배치되고, 상기 제2입력축의 구속기어들과 치합된 두 자유기어들 중 하나를 선택적으로 상기 제1출력축에 연결하도록 배치되며;

   상기 제2출력축의 동기장치는 상기 제1입력축의 구속기어와 치합된 자유기어와 상기 R단피동기어 중 하나를 선택적으로 상기 제2출력축에 연결하도록 배치되고, 상기 제2입력축의 구속기어와 치합된 자유기어를 상기 제2출력축에 단속시킬 수 있도록 배치되며;

   상기 제3출력축의 동기장치는 상기 연결구동기어에 치합된 자유기어를 상기 제3출력축에 단속시킬 수 있도록 배치된 것

   을 특징으로 하는 더블클러치 변속기의 파워트레인.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 제1출력축과 제2출력축 및 제3출력축에는 차동기어에 치합되는 피니언기어가 각각 구비되어 상기 차동기어의 주위에 차례로 배치되고;

   상기 제1입력축 및 제2입력축은 상기 제1출력축 및 제2출력축과 3각형을 이루며 배치된 것

   을 특징으로 하는 더블클러치 변속기의 파워트레인.
6. 청구항 4에 있어서,

   상기 제1출력축의 한 동기장치에 의해 상기 제1출력축과 연결되는 두 자유기어는 1속기어와 3속기어이고, 나머지 한 동기장치에 의해 상기 제1출력축과 연결되는 두 자유기어는 2속기어와 4속기어이며;

   상기 제2출력축의 한 동기장치에 의해 상기 제2출력축과 연결되는 두 자유기어는 5속기어와 상기 R단피동기어이고, 나머지 한 동기장치에 의해 상기 제2출력축과 연결되는 자유기어는 6속기어이며;

   상기 제3출력축의 동기장치에 의해 상기 제3출력축과 연결되는 자유기어는 7속기어이며;

   상기 1속기어로부터 7속기어까지는 숫자가 커질수록 변속비가 작아지도록 설정된 것

   을 특징으로 하는 더블클러치 변속기의 파워트레인.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 R단구동기어는 상기 3속기어와 일체로 형성된 것

   을 특징으로 하는 더블클러치 변속기의 파워트레인.
8. 청구항 1 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제3출력축에는 파킹기어가 구비된 것

   을 특징으로 하는 더블클러치 변속기의 파워트레인.

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