KR100992792B1 - 더블 클러치식 수동변속기 - Google Patents

더블 클러치식 수동변속기 Download PDF

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KR100992792B1
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Abstract

본 발명은 더블 클러치식 수동변속기에 관한 것으로서, 각 변속단의 변속기어와 동기장치가 설치된 제 1,2 메인 드라이브 피니언이 제 1,2 클러치에 각각 연결되고 상기 변속 부기어가 형성된 카운터 샤프트는 트랜스퍼 기어에 의해 메인 샤프트와 상시 물림되며 상기 메인 샤프트는 추진축과 연결되므로, 상기 후륜구동형 수동변속기에 더블 클러치 시스템이 적용되어 상기 후륜구동형 수동변속기의 상품성이 향상되는 효과가 있다.
Figure R1020040098332
더블클러치식 후륜구동형 수동변속기, 제 1 클러치, 제 2 클러치, 제 1 메인 드라이브 피니언, 제 2 메인 드라이브 피니언, 카운터 샤프트, 메인 샤프트, 파킹기구

Description

더블 클러치식 수동변속기 {Double clutch type manual transmission}
도 1은 종래 기술에 따른 후륜구동형 수동변속기와 변속조작기구가 도시된 도,
도 2는 종래 기술에 따른 후륜구동형 수동변속기가 도시된 내부 구성도,
도 3은 도 2의 A가 확대되어 도시된 도,
도 4는 본 발명에 따른 더블 클러치식 후륜구동형 수동변속기가 개략적으로 도시된 내부 구성도,
도 5는 도 4의 파킹기구가 도시된 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 더블 클러치식 후륜구동형 수동변속기의 P 레인지 변속시 작동 상태가 개략적으로 도시된 도,
도 7 은 본 발명에 따른 더블 클러치식 후륜구동형 수동변속기의 R 레인지 변속시 작동 상태가 개략적으로 도시된 도,
도 8과 도 9는 본 발명에 따른 더블 클러치식 후륜구동형 수동변속기의 D 레인지 변속시 작동 상태가 개략적으로 도시된 도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
52: 제 1 클러치 54: 제 2 클러치
56: 제 1 메인 드라이브 피니언 58: 제 2 메인 드라이브 피니언
60: 카운터 샤프트 62: 메인 샤프트
64: 후진 아이들러 샤프트 66: 후진 아이들러 기어
68,69: 트랜스퍼 기어 70: 동기장치
72: 1-3단 동기장치 74: 2-4단 동기장치
76: R-5단 동기장치 80: 변속 기어
81: 1단 변속기어 82: 2단 변속기어
83: 3단 변속기어 84: 4단 변속기어
85: 5단 변속기어 86: 후진단 변속기어
90: 변속 부기어 91: 1단 변속 부기어
92: 2단 변속 부기어 93: 3단 변속 부기어
94: 변속 부기어 95: 5단 변속 부기어
96: 후진 변속 부기어 100: 변속레버
102: 전자제어유닛 104: 파킹 기구
112: 파킹 스프레그 기어 114: 파킹 스프레그
116: 파킹 스프레그 로드
본 발명은 차량의 수동변속기에 관한 것으로서, 특히 두 개의 클러치에 의해 엔진의 회전력이 선택적으로 단속되는 더블 클러치 시스템이 구비된 더블 클러치식 수동변속기에 관한 것이다.
일반적으로 수동변속기는 엔진과 구동 바퀴 사이에 설치되어 차량의 주행상태 변화에 따라 엔진의 회전력을 증대시키거나 감소시키는 역할을 수행하며, 차량을 후진시키는 역할도 동시에 수행하는 장치이다.
상기와 같은 수동변속기는 차량의 구동방식에 따라 전륜구동형(Front Engine Front Wheel Drive), 후륜구동형(Front Engine Rear Wheel Drive), 4륜구동형(4 Wheel Drive) 등으로 분류된다.
도 1은 종래 기술에 따른 후륜구동형 수동변속기와 변속조작기구가 도시된 도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 후륜구동형 수동변속기가 도시된 내부 구성도이며, 도 3은 도 2의 A가 확대되어 도시된 도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 후륜구동형 수동변속기(1)에는 운전자가 특정 변속단의 동기장치를 선택함과 아울러 상기 선택된 특정 변속단의 동기장치를 작동시키기 위한 변속조작기구(2)가 설치된다.
상기 변속조작기구(2)는 차량의 실내에 설치되어 운전자에 의해 조작되는 변속레버(4)와, 상기 변속레버(4)의 조작력을 내부로 전달하여 변속을 수행하기 위해 상기 수동변속기(1)에 설치된 컨트롤 레버 어셈블리(6) 및 시프트 포크 어셈블리( 미도시)와, 상기 컨트롤 레버 어셈블리(6)와 변속레버(4) 사이에 연결된 변속 연결로드(8)를 포함하여 이루어진다.
상기 변속 연결로드(8)는 상기 변속레버(4)의 변속단 선택에 따른 조작력을 상기 컨트롤 레버 어셈블리(6)로 전달하는 셀렉트 로드(8a)와, 상기 변속레버(4)에 의해 선택된 변속단을 수행함에 따른 조작력을 상기 컨트롤 레버 어셈블리(6)로 전달하는 시프트 로드(8b)로 이루어진다.
물론, 상기 변속레버(4)가 수동변속기(1)에 직접 설치되면, 상기 컨트롤 레버 어셈블리(6)에 변속레버(4)가 직접 연결되어 상기 변속 연결로드(8)는 생략이 가능하게 된다.
종래 기술에 따른 후륜구동형 수동변속기는 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진의 회전력을 전달받는 메인 드라이브 피니언(10)과, 상기 메인 드라이브 피니언(10)과 상시 물림되어 같이 회전되는 카운터 샤프트(12)와, 상기 카운터 샤프트(12)와 평행하게 위치되고 추진축에 의해 종감속 장치와 연결되는 메인 샤프트(14)와, 상기 메인 샤프트(14)에 설치되어 각 변속단 및 후진 변속작용을 행하는 동기장치(20)와, 상기 동기장치(20) 및 각종 샤프트(10,12,14)와 기어를 보호하는 변속기 케이싱(16)을 포함하여 구성된다.
상기 메인 드라이브 피니언(10)과 엔진 사이에는 수동변속기로 전달되는 동력을 단속하는 클러치(미도시)가 설치된다.
상기 메인 드라이브 피니언(10)과 메인 샤프트(14)에는 각 변속단의 변속기어(30)가 설치되고, 상기 카운터 샤프트(12)에는 상기 각 변속단의 변속기어(30)와 기어 물림되는 변속 부기어(40)가 각 변속단별로 설치된다.
여기서, 상기 메인 샤프트(14)에는 1단 변속기어(31), 2단 변속기어(32), 3단 변속기어(33), 5단 변속기어(35), 및 후진단 변속기어(36)가 공회전되도록 이격 설치되고, 상기 메인 드라이브 피니언(10)에는 4단 변속기어(34)가 설치된다.
그리고, 상기 카운터 샤프트(12)에는 상기 각 변속단의 변속기어(30)와 각각 치합되도록, 1단 변속 부기어(41), 2단 변속 부기어(42), 3단 변속 부기어(43), 4단 변속 부기어(44), 5단 변속 부기어(45), 및 후진단 변속 부기어(46)가 설치된다.
상기와 같은 4단 변속기어(34)와 4단 변속 부기어(44)는 메인 드라이브 피니언(10)의 회전력을 카운터 샤프트(12)로 전달하게 된다.
상기 동기장치(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 각 변속단의 변속기어(30) 사이에 위치되도록 상기 메인 샤프트(14)에 설치된 허브 기어(22)와, 상기 허브 기어(22)의 외주에 스플라인 결합되어 시프트 포크 어셈블리에 의해 축방향으로 슬라이딩 이동되는 슬리브(24)와, 상기 슬리브(24)와 선택적으로 치합되도록 상기 변속기어(30)에 설치되고 내측에 콘부(26a)가 형성된 클러치 기어(26)와, 상기 클러치 기어(26)와 허브 기어(22) 사이에 배치되어 상기 슬리브(24)의 이동시 상기 콘부(26a)와 마찰되면서 동기 작용을 수행하는 싱크로나이저 링(28)을 포함하여 구성된다.
이러한 동기장치(20)는 상기 1단 변속기어(31)와 2단 변속기어(32) 사이에 설치된 1-2단 동기장치(20a)와, 상기 3단 변속기어(33)와 4단 변속기어(34) 사이에 설치된 3-4단 동기장치(20b)와, 상기 5단 변속기어(35)와 후진단 변속기어(36) 사이에 설치된 R-5단 동기장치(20c)로 이루어진다.
상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 후륜구동형 수동변속기의 작동에 대해 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 클러치를 통해 엔진의 회전력이 메인 드라이브 피니언(10)으로 전달되면, 상기 메인 드라이브 피니언(10)의 엔진 회전력은 상기 4단 변속기어(34)와 4단 변속 부기어(44)를 통해 상기 카운터 샤프트(12)로 전달된다.
그리고, 상기 메인 샤프트(14)에 설치된 각 변속단의 동기장치(20) 중 어느 하나가 변속레버(4)의 변속 조작에 의해 특정 변속단의 변속기어(30)와 연결되고, 상기 변속기어(30)와 변속 부기어(40)에 의해 변속된 회전력은 동기장치(20)를 통해 상기 메인 샤프트(14)에 전달되며, 상기 메인 샤프트(14)는 추진축을 통해 종감속 장치로 변속된 회전력을 전달하게 된다.
상기 동기장치(20)의 작동을 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 변속레버(4)에 의해 시프트 포크 어셈블리가 작동되어 상기 슬리브(24)가 허브 기어(22)의 외주면을 따라 축방향으로 이동되고, 상기 싱크로나이저 링(28)은 슬리브(24)에 의해 클러치 기어(26)의 콘부(26a)에 밀착되어 상기 싱크로나이저 링(28)과 클러치 기어(26)는 면접촉으로 인한 마찰로 인해 회전 속도차가 상쇄된다.
상기와 같이 싱크로나이저 링(28)과 클러치 기어(26)가 마찰에 의해 속도차가 상쇄되어 동기화되면, 상기 슬리브(24)는 클러치 기어(26) 측으로 더욱 이동되어 상기 클러치 기어(26)와 치합됨으로서 상기 허브 기어(22)와 변속 기어(30)는 기계적인 동력을 전달이 가능하게 된다.
그러나, 종래 기술에 따른 후륜구동형 수동변속기는 상기 추진축과 연결된 메인 샤프트(14)에 각 변속단의 변속기어(30) 및 동기장치(20)가 설치되어 상기 메인 샤프트(14)의 회전 관성이 증대되므로, 상기 후륜구동형 수동변속기(1)의 동기시 상기 메인 샤프트(14)와 카운터 샤프트(12)의 동기화가 어렵게 되어 상기 동기장치(20)의 동기 성능이 저하되는 문제점이 있다.
상기와 같이 동기장치(20)의 동기 성능이 저하되면, 상기 후륜구동형 수동변속기(1)의 변속시 변속감이 나빠지게 되고, 아울러 동기 성능의 충분한 확보를 위해 싱크로나이저 링(28)의 크기가 증대되어 수동변속기(1)의 중량이 증가되는 문제점이 있다.
또한, 상기 후륜구동형 수동변속기(1)는 변속레버(4)를 조작하는 운전자의 운전 습관에 따라 변속 성능에 차이가 발생됨으로서, 상기 수동변속기(1)의 변속 성능을 최적의 상태로 항상 유지할 수 없어 차량의 연비가 저하되는 문제점이 있다.
한편, 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 최근의 수동변속기에는 자동변속기와 같은 자동변속 시스템이 도입되거나 또는 두 개의 클러치에 의해 엔진의 회전력을 단속하는 더블 클러치 시스템이 도입됨으로서, 상기 수동변속기의 변속감과 연비 및 클러치의 내구성 등을 향상시키게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 후륜구동형 수동변속기에 더블 클러치 시스템 및 자동변속 시스템을 적용하여 차량의 연비와 변속감을 향상시키고, 자동변속기와 같이 변속 편의성을 향상시키며, 추진축과 연결된 샤프트의 회전 관성을 줄일 수 있는 더블 클러치식 수동변속기를 제공하는데 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 더블 클러치식 수동변속기는 엔진의 회전력을 단속하는 제 1 클러치 및 제 2 클러치와, 상기 제 1 클러치 및 제 2 클러치에 각각 연결되고 각 변속단의 변속기어가 회전 가능하게 설치된 제 1 메인 드라이브 피니언 및 제 2 메인 드라이브 피니언과, 상기 각 변속단의 변속기어 사이에 설치되어 변속단을 결정하는 동기장치와, 상기 제 1 메인 드라이브 피니언 및 제 2 메인 드라이브 피니언과 평행하게 배치되고 상기 변속기어와 물림되는 각 변속단의 변속 부기어가 형성된 카운터 샤프트와, 상기 카운터 샤프트와 연결되어 상기 변속기어와 변속 부기어에 의해 변속된 엔진의 회전력을 추진축으로 전달하는 메인 샤프트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 메인 드라이브 피니언은 내부가 중공되고, 상기 제 1 메인 드라이브 피니언은 상기 제 2 메인 드라이브 피니언의 내부를 관통하여 회전 가능하게 배치된다.
상기 제 1 클러치와 제 2 클러치 및 동기장치는 변속레버가 조작됨에 따라 전자제어유닛에 의해 동작이 제어되며, 상기 변속레버는 전후방향으로 이동되면서 P, R, N, D 레인지 중 어느 한 레인지로 변속단이 선택된다.
상기 메인 샤프트는 상기 변속레버의 P 레인지 조작시 회전을 방지하는 파킹 기구가 설치된다.
상기 파킹 기구는 상기 메인 샤프트의 외주에 스플라인 결합된 파킹 스프레그 기어와, 상기 변속레버의 P 레인지 조작시 상기 파킹 스프레그 기어에 걸림되는 파킹 스프레그와, 상기 파킹 스프레그와 변속레버 사이에 설치되어 상기 파킹 스프레그로 변속레버의 조작력을 전달하는 파킹 스프레그 로드를 포함하게 된다.
상기 제 1 메인 드라이브 피니언에는 1단, 3단, 5단, 후진단 변속기어가 회전 가능하게 설치되고, 상기 제 2 메인 드라이브 피니언에는 2단, 4단 변속기어가 회전 가능하게 설치된다.
상기 동기 장치는 상기 1단 변속기어와 3단 변속기어 사이에 위치되도록 상기 제 1 메인 드라이브 피니언에 설치된 1-3단 동기장치와, 상기 2단 변속기어와 4단 변속기어 사이에 위치되도록 상기 제 2 메인 드라이브 피니언에 설치된 2-4단 동기장치와, 상기 5단 변속기어와 후진단 변속기어 사이에 설치된 5-R단 동기장치로 이루어진다.
상기 카운터 샤프트는 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되고, 상기 1단 변속 부기어와 2단 변속 부기어는 상기 카운터 샤프트의 양단부 측에 각각 배치된다.
상기 메인 샤프트와 카운터 샤프트에는 트랜스퍼 기어가 상시 물림되도록 설치된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 더블 클러치식 후륜구동형 수동변속기가 개략적으로 도시된 내부 구성도이고, 도 5는 도 4의 파킹기구가 도시된 구성도이다.
본 발명에 따른 더블 클러치식 후륜구동형 수동변속기는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 엔진의 회전력을 단속하는 제 1 클러치(52) 및 제 2 클러치(54)와, 상기 제 1 클러치(52) 및 제 2 클러치(54)에 각각 연결되고 각 변속단의 변속기어(80)가 회전 가능하게 설치된 제 1 메인 드라이브 피니언(56) 및 제 2 메인 드라이브 피니언(58)과, 상기 각 변속단의 변속기어(80) 사이에 설치되어 변속단을 결정하는 동기장치(70)와, 상기 제 1 메인 드라이브 피니언(56) 및 제 2 메인 드라이브 피니언(58)과 평행하게 배치되고 상기 변속기어(80)와 물림되는 각 변속단의 변속 부기어(90)가 형성된 카운터 샤프트(60)와, 상기 카운터 샤프트(60)와 연결되어 상기 변속기어(80)와 변속 부기어(90)에 의해 변속된 엔진의 회전력을 추진축으로 전달하는 메인 샤프트(62)를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 클러치(52)와 제 2 클러치(54)는 상기 제 1,2 메인 드라이브 피니언(56,58) 중 어느 하나에 엔진의 회전력이 선택적으로 입력되도록, 상기 엔진과 교대로 연결된다.
상기 제 2 메인 드라이브 피니언(58)은 내부가 중공된 파이프 형상으로 형성 되고, 일단부에 상기 제 2 클러치(54)가 연결된다.
상기 제 1 메인 드라이브 피니언(56)은 일단부가 상기 제 2 메인 드라이브 피니언(58)의 내부를 관통하도록 설치되고, 상기 일단부에 상기 제 2 클러치(54)가 연결된다.
이와 같은 제 1 메인 드라이브 피니언(56)과 제 2 메인 드라이브 피니언(58)은 베어링(B)에 의해 변속기 케이싱에 회전 가능하게 설치된다.
한편, 상기 제 1,2 메인 드라이브 피니언(56,58)에는 각 변속단의 변속기어(80)가 공회전되도록 설치되고, 상기 카운터 샤프트(60)에는 상기 각 변속단의 변속기어(80)와 기어 물림되는 변속 부기어(90)가 각 변속단별로 설치된다.
상기 각 변속단의 변속기어(80)는 1단 변속기어(81), 3단 변속기어(83), 5단 변속기어(85), 및 후진단 변속기어(86)가 상기 제 1 메인 드라이브 피니언(56)의 외주에 설치되고, 2단 변속기어(82)와 4단 변속기어(34)는 상기 제 2 메인 드라이브 피니언(58)의 외주에 설치된다.
즉, 상기 제 1 메인 드라이브 피니언(56)의 외주에는 홀수단의 변속기어(80)가 축방향으로 이격 설치되고, 상기 제 2 메인 드라이브 피니언(58)의 외주에는 짝수단의 변속기어(80)가 축방향으로 이격 설치된다.
상기 각 변속단의 변속 부기어(90)는 1단 변속기어(81), 2단 변속기어(82), 3단 변속기어(83), 4단 변속기어(34), 5단 변속기어(85), 및 후진단 변속기어(86)와 각각 치합될 수 있도록, 상기 카운터 샤프트(60)의 외주에 1단 변속 부기어(91), 2단 변속 부기어(92), 3단 변속 부기어(93), 4단 변속 부기어(94), 5 단 변속 부기어(95), 및 후진단 변속 부기어(96)가 축방향으로 이격 설치된다.
상기 카운터 샤프트(60)는 양단부가 변속기 케이싱에 베어링(B)에 의해 회전 가능하게 지지되는 바, 상기 각 변속단의 변속 부기어(90) 중 상대적으로 중량이 큰 저단의 변속 부기어(91,92)는 베어링(B)에 의해 지지되는 양단부 측에 각각 배치된다.
즉, 상기 1단 변속 부기어(91)와 2단 변속 부기어(92)가 카운터 샤프트(60)의 양단부 측에 각각 배치됨으로서, 상기 변속 부기어(90)의 중량에 의한 카운터 샤프트(60)의 축처짐이 미연에 방지된다.
또한, 상기 카운터 샤프트(60)와 제 1 메인 드라이브 피니언(56) 사이에는 후진 아이들러 샤프트(64)가 회전 가능하게 설치되고, 상기 후진 아이들러 샤프트(64)에는 상기 후진단 변속기어(86)와 후진단 변속 부기어(96)에 물림된 후진 아이들러 기어(66)가 설치된다.
이와 같은 후진 아이들러 샤프트(64)와 후진 아이들러 기어(66)는 상기 카운터 샤프트(60)의 회전 방향을 수동 변속기(50)의 전진 변속시와는 반대 방향으로 전환시키게 된다.
상기 동기장치(70)는 상기 1단 변속기어(81)와 3단 변속기어(83) 사이에 위치되도록 상기 제 1 메인 드라이브 피니언(56)에 설치된 1-3단 동기장치(72)와, 상기 2단 변속기어(82)와 4단 변속기어(84) 사이에 위치되도록 상기 제 2 메인 드라이브 피니언(58)에 설치된 2-4단 동기장치(74)와, 상기 5단 변속기어(85)와 후진단 변속기어(86) 사이에 위치되도록 상기 제 1 메인 드라이브 피니언(56)에 설치된 5- R단 동기장치(76)로 이루어진다.
상기 메인 샤프트(62)와 카운터 샤프트(60)에는 트랜스퍼 기어(68,69)가 상시 물림되도록 각각 형성되어 상기 카운터 샤프트(60)로부터 상기 변속기어(80)와 변속 부기어(90)에 의해 변속된 회전력을 항상 전달받게 된다.
한편, 상기 더블클러치식 후륜구동형 수동 변속기(50)는 차량의 실내에 변속 조작을 위한 변속레버(100)가 설치되고, 상기 변속레버(100)가 조작됨에 따라 내장된 전자제어유닛(Transmission Control Unit,102)에 의해 상기 각 변속단의 동기장치(70)와 제 1,2 클러치(52,54)의 동작이 제어된다.
따라서, 상기 더블클러치식 후륜구동형 수동변속기(50)의 내부에는 상기 전자제어유닛(102)에 의해 제어되어 상기 동기장치(70)와 제 1,2 클러치(52,54)의 작동을 조절하는 변속기구(미도시)가 설치되되, 상기 변속기구는 유압 또는 모터의 구동력에 의해 작동된다.
상기 변속레버(100)는 일반적인 자동변속기의 차량에 사용되는 변속레버와 동일한 구조로 형성된다. 즉, 상기 변속레버(100)는 전후방향으로 이동되면서 P(Parking), R(Reverse), N(Neutral), D(Drive) 레인지 중 어느 한 레인지로 변속단이 선택된다.
여기서, 상기 더블 클러치식 수동 변속기(50)에는 자동변속기와 마찬가지로 파킹 기능을 수행하는 파킹 기구(104)가 설치된다.
상기 파킹 기구(104)는 상기 메인 샤프트(62)에 설치되어 상기 변속레버(100)의 P 레인지 선택시 상기 메인 샤프트(62)의 회전을 구속하게 된다.
상기와 같은 파킹 기구(104)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 메인 샤프트(62)의 외주에 스플라인 결합되어 함께 회전되는 파킹 스프레그 기어(112)와, 상기 파킹 스프레그 기어(112)의 치에 걸림되어 상기 메인 샤프트(62)의 회전을 방지하는 파킹 스프레그(114)와, 상기 파킹 스프레그(114)와 변속레버(100) 사이에 설치되어 상기 변속레버(100)의 P 레인지 조작시 상기 파킹 스프레그 기어(112)에 파킹 스프레그(114)가 걸리도록 하는 파킹 스프레그 로드(116)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 더블 클러치식 후륜구동형 수동변속기의 작동 및 작용에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 6은 본 발명에 따른 더블 클러치식 후륜구동형 수동변속기의 P 레인지 변속시 작동 상태가 개략적으로 도시된 도이고, 도 7 은 본 발명에 따른 더블 클러치식 후륜구동형 수동변속기의 R 레인지 변속시 작동 상태가 개략적으로 도시된 도이며, 도 8과 도 9는 본 발명에 따른 더블 클러치식 후륜구동형 수동변속기의 D 레인지 변속시 작동 상태가 개략적으로 도시된 도이다.
먼저, 상기 변속레버(100)가 P 레인지로 변속 조작되면 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 1,2 클러치(52,54)는 엔진과의 연결이 해제되고, 아울러 상기 메인 샤프트(62)에 설치된 파킹 기구(104)가 작동되어 상기 메인 샤프트(62)의 회전이 방지된다.
즉, 상기 제 1,2 클러치(52,54)를 통해 엔진의 회전력이 상기 제 1,2 메인 드라이브 피니언(56,58)으로 입력되지 않을 뿐만 아니라, 상기 파킹 기구(104)에 의해 추진축과 연결된 메인 샤프트(62)가 고정되어 차량은 전후방향으로 운행이 불가능하게 된다.
상기와 같은 파킹 기구(104)의 작동을 구체적으로 살펴보면, 상기 변속레버(100)가 P 레인지로 조작됨에 따라 파킹 스프레그 로드(116)에 의해 상기 변속레버(100)의 조작력은 파킹 스프레그(114)로 전달되고, 상기 파킹 스프레그(114)는 회동되면서 파킹 스프레그 기어(112)에 걸림된다. 따라서, 상기 파킹 스프레그 기어(112)가 스플라인 결합된 메인 샤프트(62)의 회전이 방지된다.
상기 변속레버(100)가 N 레인지로 변속 조작되면, 상기 제 1,2 클러치(52,54)는 엔진과의 연결이 해제되어 상기 제 1,2 클러치(52,54)를 통해 엔진의 회전력이 상기 제 1,2 메인 드라이브 피니언(56,58)으로 입력이 불가능하게 된다.
이때, 상기 더블 클러치식 수동 변속기(50)는 P 레인지 변속과는 달리 상기 파킹 기구(104)는 작동되지 않는다.
상기 변속레버(100)가 R 레인지로 변속 조작되면 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 클러치(52)는 엔진과 연결되고, 상기 제 2 클러치(54)는 엔진과의 연결이 해제되며, 상기 제 1 메인 드라이브 피니언(56)에 설치된 5-R단 동기장치(76)는 후진단 변속기어(86)와 동기 치합된다.
즉, 상기 제 1 클러치(52)로 입력되는 엔진의 회전력에 의해 상기 제 1 메인 드라이브 피니언(56)은 고속으로 회전되고, 상기 제 1 메인 드라이브 피니언(56)에 설치된 5-R단 동기장치(76)도 함께 회전되어 상기 5-R단 동기장치(76)와 치합된 후 진단 변속기어(86)에 회전력이 전달된다.
상기와 같이 후진단 변속기어(86)의 회전력은 후진 아이들러 기어(66)를 통해 회전 방향이 전환된 후 상기 후진단 변속 부기어(96)로 전달되고, 상기 후진단 변속 부기어(96)와 일체로 형성된 카운터 샤프트(60)는 차량의 전진 변속시와 반대방향으로 회전된다.
상기 카운터 샤프트(60)의 회전력은 트랜스퍼 기어(68,69)를 통해 상기 메인 샤프트(62)로 전달된 후 상기 메인 샤프트(62)에 의해 추진축으로 출력된다.
상기 변속레버(100)가 D 레인지로 변속 조작되면, 상기 더블 클러치식 수동 변속기(50)는 가속 페달의 밟는 량 및 차량의 속도 등에 따라 자동적으로 최적의 변속단이 결정된다.
즉, 전자제어유닛(102)에 의해 상기 제 1 클러치(52)와 제 2 클러치(54) 중 어느 하나가 엔진과 연결되고, 상기 제 1 메인 드라이브 피니언(56) 또는 제 2 메인 드라이브 피니언(58)에 설치된 각 변속단의 동기장치(72,74,76) 중 어느 하나가 특정 변속단의 변속기어(81,82,83,84,85)와 동기 치합된다.
여기서, 1단 전진 변속의 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 클러치(52)는 엔진과 연결되고, 상기 제 2 클러치(54)는 엔진과의 연결이 해제되며, 상기 제 1 메인 드라이브 피니언(56)에 설치된 1-3단 동기장치(72)는 1단 변속기어(81)와 동기 치합된다.
따라서, 상기 제 1 클러치(52)로 입력되는 엔진의 회전력에 의해 상기 제 1 메인 드라이브 피니언(56)은 고속으로 회전되고, 상기 제 1 메인 드라이브 피니언(56)에 설치된 1-3단 동기장치(72)도 함께 회전되어 상기 1-3단 동기장치(72)와 치합된 1단 변속기어(81)에 회전력이 전달된다.
상기 1-3단 동기장치(72)와 치합된 1단 변속기어(81)가 회전되면, 상기 1단 변속기어(81)와 1단 변속 부기어(91)의 기어비에 따라 변속이 이루어진 후 상기 1단 변속 부기어(91)를 통해 상기 카운터 샤프트(60)에 회전력이 전달되고, 상기 카운터 샤프트(60)의 회전력은 트랜스퍼 기어(68,69)를 통해 상기 메인 샤프트(62)로 전달된 후 상기 메인 샤프트(62)에 의해 추진축으로 출력된다.
그리고, 2단 전진 변속의 경우에는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 클러치(52)는 엔진과의 연결이 해제되고, 상기 제 2 클러치(54)가 엔진과 연결되며, 상기 제 2 메인 드라이브 피니언(58)에 설치된 2-4단 동기장치(74)는 2단 변속기어(82)와 동기 치합된다.
따라서, 상기 제 2 클러치(54)로 입력되는 엔진의 회전력에 의해 상기 제 2 메인 드라이브 피니언(58)은 고속으로 회전되고, 상기 제 2 메인 드라이브 피니언(58)에 설치된 2-4단 동기장치(74)도 함께 회전되어 상기 2-4단 동기장치(74)와 치합된 2단 변속기어(82)에 회전력이 전달된다.
상기 2-4단 동기장치(74)와 치합된 2단 변속기어(82)가 회전되면, 상기 2단 변속기어(82)와 2단 변속 부기어(92)의 기어비에 따라 변속이 이루어진 후 상기 2단 변속 부기어(92)를 통해 상기 카운터 샤프트(60)에 회전력이 전달되고, 상기 카운터 샤프트(60)의 회전력은 트랜스퍼 기어(68,69)를 통해 상기 메인 샤프트(62)로 전달된 후 상기 메인 샤프트(62)에 의해 추진축으로 출력된다.
한편, 각 변속단의 동기장치(72,74,76)가 특정 변속단의 변속기어(83,84,85)와 결합된다는 것을 제외하면, 3단 변속과 5단 변속은 상기 1단 변속 과정과 동일하게 동작되고, 4단 변속은 상기 2단 변속 과정과 동일하게 동작되므로, 상기 3단 변속과 4단 변속 및 5단 변속 동작에 대한 더 이상의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같은 더블클러치식 후륜구동형 수동변속기(50)는 차량의 주행 상태 및 변속레버(100) 조작에 따라 전자제어유닛(102)에 의해 각 변속단의 동기장치(70) 중 어느 하나가 선택된 후 특정 변속단의 변속기어(80)와 치합되어 자동적으로 변속이 이루어지게 된다. 따라서, 상기 수동 변속기(50)의 변속이 최적화되어 차량의 연비가 향상되고, 운전자의 운전 습관에 따른 변속 성능의 차이가 발생되지 않는다.
특히, 자동변속기에 사용되는 변속레버가 후륜구동형 수동변속기에 적용됨으로서, 종래의 후륜구동형 수동변속기보다 변속 조작이 간편하게 실시된다.
또한, 상기 각 변속단의 동기장치(70)와 변속기어(80)가 모두 제 1,2 메인 드라이브 피니언(56,58)에 설치되고, 상기 메인 샤프트(62)에는 트랜스퍼 기어(68,69)와 파킹 스프레그 기어(112)만이 설치되므로, 상기 추진축과 연결된 메인 샤프트(62)의 회전 관성이 저감된다.
상기 메인 샤프트(62)의 회전 관성이 저감되면, 상기 변속 부기어(90)의 회전 관성이 저감되어 상기 변속기어(80)와 보다 원활하게 동기 치합되어, 상기 동기장치(70)의 동기 성능이 향상된다.
이상과 같이 본 발명에 의한 더블 클러치식 수동변속기를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 상기의 실시예와 도면에 의해 한정되지 않고, 그 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 더블 클러치식 수동변속기는 각 변속단의 변속기어와 동기장치가 설치된 제 1,2 메인 드라이브 피니언이 제 1,2 클러치에 각각 연결되고 상기 변속 부기어가 형성된 카운터 샤프트는 트랜스퍼 기어에 의해 메인 샤프트와 상시 물림되며 상기 메인 샤프트는 추진축과 연결되므로, 상기 후륜구동형 수동변속기에 더블 클러치 시스템이 적용되어 상기 후륜구동형 수동변속기의 상품성이 향상되는 이점이 있다.
또한, 상기와 같은 수동변속기에는 자동변속기에서 사용되는 변속레버가 설치되고 상기 변속레버가 조작됨에 따라 전자제어유닛에 의해 제 1,2 클러치 및 동기장치의 동작이 자동적으로 제어되므로, 상기 수동변속기의 변속 성능이 향상되고, 차량의 연비도 절감되는 이점이 있다.
또한, 상기 수동변속기는 P 레인지 변속이 가능하도록 상기 메인 샤프트에 파킹기구가 설치되므로, 상기 수동변속기의 변속 조작이 자동변속기와 마찬가지로 간편하게 실시되어 변속 편의성이 향상되는 이점이 있다.
또한, 상기 추진축과 연결된 메인 샤프트에는 트랜스퍼 기어 및 파킹 기구의 파킹 스프레그 기어만 설치되므로, 상기 수동변속기의 출력축에 해당하는 메인 샤프트의 회전 관성이 저감되어 수동변속기의 변속 작동시 상기 동기장치의 동기 성능이 향상되는 이점이 있다.
또한, 상기와 같이 동기장치의 동기 성능이 향상되면 상기 동기장치에 설치된 싱크로나이저 링의 크기가 작아지더라도 동일한 동기 효과를 얻게 되므로, 상기 수동 변속기의 중량 저하도 방지되는 이점이 있다.
또한, 상기 카운터 샤프트는 베어링에 의해 지지되는 양단부 측에 상대적으로 무거운 제 1,2단 변속 부기어가 각각 설치됨으로서, 상기 각 변속단의 변속 부기어에 의한 카운터 샤프트의 축처짐이 최소화되는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 엔진의 회전력을 단속하는 제 1 클러치 및 제 2 클러치와; 상기 제 1 클러치 및 제 2 클러치에 각각 연결되고 각 변속단의 변속기어가 회전 가능하게 설치된 제 1 메인 드라이브 피니언 및 제 2 메인 드라이브 피니언과; 상기 각 변속단의 변속기어 사이에 설치되어 변속단을 결정하는 동기장치와; 상기 제 1 메인 드라이브 피니언 및 제 2 메인 드라이브 피니언과 평행하게 배치되고 상기 변속기어와 물림되는 각 변속단의 변속 부기어가 형성된 카운터 샤프트와; 상기 카운터 샤프트와 연결되어 상기 변속기어와 변속 부기어에 의해 변속된 엔진의 회전력을 추진축으로 전달하는 메인 샤프트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 더블 클러치식 수동변속기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 메인 드라이브 피니언은 내부가 중공되고, 상기 제 1 메인 드라이브 피니언은 상기 제 2 메인 드라이브 피니언의 내부를 관통하여 회전 가능하게 배치된 것을 특징으로 하는 더블 클러치식 수동변속기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 클러치와 제 2 클러치 및 동기장치는 변속레버가 조작됨에 따라 전자제어유닛에 의해 동작이 제어되며, 상기 변속레버는 전후방향으로 이동되면서 P, R, N, D 레인지 중 어느 한 레인지로 변속단이 선택되는 것을 특징으로 하는 더블 클러치식 수동변속기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 메인 샤프트는 상기 변속레버의 P 레인지 조작시 회전을 방지하는 파킹 기구가 설치된 것을 특징으로 하는 더블 클러치식 수동변속기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 파킹 기구는 상기 메인 샤프트의 외주에 스플라인 결합된 파킹 스프레그 기어와, 상기 변속레버의 P 레인지 조작시 상기 파킹 스프레그 기어에 걸림되는 파킹 스프레그와, 상기 파킹 스프레그와 변속레버 사이에 설치되어 상기 파킹 스프레그로 변속레버의 조작력을 전달하는 파킹 스프레그 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 더블 클러치식 수동변속기.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 메인 드라이브 피니언에는 1단, 3단, 5단, 후진단 변속기어가 회전 가능하게 설치되고, 상기 제 2 메인 드라이브 피니언에는 2단, 4단 변속기어가 회전 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 더블 클러치식 수동변속기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 동기 장치는 상기 1단 변속기어와 3단 변속기어 사이에 위치되도록 상기 제 1 메인 드라이브 피니언에 설치된 1-3단 동기장치와, 상기 2단 변속기어와 4단 변속기어 사이에 위치되도록 상기 제 2 메인 드라이브 피니언에 설치된 2-4단 동기장치와, 상기 5단 변속기어와 후진단 변속기어 사이에 위치되도록 상기 제 1 메인 드라이브 피니언에 설치된 5-R단 동기장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 더블 클러치식 수동변속기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 카운터 샤프트는 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되고, 상기 1단 변속 부기어와 2단 변속 부기어는 상기 카운터 샤프트의 양단부 측에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 더블 클러치식 수동변속기.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 메인 샤프트와 카운터 샤프트에는 트랜스퍼 기어가 상시 물림되도록 설치된 것을 특징으로 하는 더블 클러치식 수동변속기.
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