KR101237028B1 - 듀얼 클러치 변속기의 변속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 듀얼 클러치 변속기의 변속장치에 관한 것으로 보다 구체적으로는 듀얼 클러치 변속기의 변속을 위해 홀수단 기어와 짝수단 기어에 결합하는 싱크로나이저에 두 쌍의 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)을 연결하여, 상기 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)을 구동수단을 이용해 가로 방향으로 이동시켜 변속이 이루어지게 하는 듀얼 클러치 변속기의 변속장치에 있어서, 일측면에 각각 랙기어(101)를 형성한 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)과; 중심부에는 십자 형태의 결합공(201)을 형성하고, 상기 각 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)의 랙기어(101)에 각각 치합되는 피니언기어(2)와; 상기 피니언기어의 결합공(201)과 결합되는 십자 형태의 결합편(301)을 돌출 형성하고, 외주면에는 랙기어(302)를 형성하여 그 랙기어(302)와 치합되며 축이동모터(303)에 의해 구동하는 구동기어(304)에 의해 상기 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)과 교차 방향으로 이동하면서 특정 피니언기어(2)와 결합하여 특정 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)에 동력을 전달하는 변속축(3)과; 상기 변속축(3)의 중공부(305)에 결합되어 축회전모터(401)의 동력에 의해 변속축(3)에 회전력을 전달하는 구동축(4)으로 구성함으로써 듀얼 클러치 변속기의 변속자동화 핵심기술을 국산화할 수 있어 듀얼 클러치 변속기의 가격을 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 십자홈의 크기와 피니언의 모듈 등을 변경하여 싱크로나이저 이송거리, 변속시간 등의 다양한 설계사양을 적용할 수 있기 때문에 다양한 차량용으로 사용이 가능한 이점이 있다.

Description

듀얼 클러치 변속기의 변속장치 {Dual clutch transmission gearbox }

본 발명은 듀얼 클러치 변속기의 변속장치에 관한 것으로 보다 구체적으로는 랙 앤 피니언을 이용해 변속이 가능케 구성함으로써 싱크로나이저의 이송거리, 변속시간 등 다양한 변속 조건의 변경과 다양한 설계 사양의 적용이 가능케 한 듀얼 클러치 변속기의 변속장치에 관한 것이다.

매년 증가되는 교통체증으로 인하여 빈번한 클러치 및 변속조작이 필요한 수동변속기에 비해 자동변속기 장착차량의 판매 비율이 높아지고 있다. 그러나 토크 컨버터를 사용하는 자동변속기는 토크 전달 용량이 커질수록 큰 동력손실로 인해 연비 성능이 떨어지며, 복잡한 구조로 인해 원가 상승의 요인이 되는 단점이 있다.

이에 비해 수동변속기는 전달 효율 및 연비 성능이 우수하며 가격이 저렴한 장점을 가지고 있어 수동변속기의 장점과 자동변속기의 장점을 결합한 자동화 수동변속기의 연구 개발이 국내외 자동차회사를 중심으로 진행되고 있다.

이러한 자동화 수동변속기(AMT: Automated Manual Transmission)는 기존 수동변속기의 구조를 유지하고 변속과 클러치 결합만을 자동화한 일반적인 형태와, 듀얼 클러치(dual clutch)와 이중 축 구조의 동력전달축을 가진 듀얼 클러치 변속기(Dual Clutch Transmission)로 분류할 수 있다.

그 중 듀얼 클러치 변속기는 종래 단판클러치 변속기 시스템과 달리 2조의 클러치로 구성되어, 제1클러치는 홀수단 기어를, 제2클러치는 짝수단 기어를 단속할 수 있도록 고안된 변속 시스템이다.

즉, 첨부도면 도 1에서 도시한 바와 같이 듀얼 클러치 변속기는 기어열이 이중 축 구조로 이루어져 있으며 각 변속기어열은 2개의 클러치가 내장되어 있는 듀얼 클러치에 연결되어 있다.

또한, 각 변속기어 열에는 홀수단 기어와 후진기어, 짝수단 기어가 분리되어 위치하고 있으며 듀얼 클러치에 병렬로 연결되어 있다.

그리하여 주행 중 변속시점이 다가오면 동력전달이 이루어지지 않는 축의 클러치를 해제하고 싱크로나이저를 움직여 새로운 변속단에 해당하는 기어를 pre-select 한다.

이 후 변속 시점에 도달하게 되면 동력이 전달되던 축의 클러치를 해제하고 이와 동시에 다음 변속기어에 연결된 다른 축의 클러치를 연결한다. 이때 두 클러치의 연결과 해제는 동시에 일어나며 이로 인해 동력의 끊김 없이 변속이 이루어 지게 되는 것이다.

앞서 언급한 바와 같이 듀얼 클러치 변속기의 변속은 듀얼 클러치를 이용하여 다음 변속단에 싱크로나이저가 미리 결합하고 변속이 완료되면 이전 변속단의 싱크로나이저의 결합이 해제되는데, 이와 같은 변속원리를 자동으로 구현하기 위하여 각 변속기어 사이에 위치한 싱크로나이저를 움직이는 변속자동화 기구부가 필요하게 된다.

따라서 상용 듀얼 클러치 변속기는 홀수단의 기어와 짝수단의 기어가 분리되어 있는 이중 축 구조이므로, 홀수단 기어와 짝수단 기어의 싱크로나이저에 연결된 두 쌍의 변속레일(shift rail)을 싱크로나이저 결합방향으로 전기모터가 구동하는 방식을 사용하고 있으며, 변속시 싱크로나이저의 결합력을 보장하고 인접한 변속기어로의 오결합(mis-engagement)를 방지하기 위해 첨부도면 도 2에서 도시한 바와 같이 독특한 캠구조의 shift-finger를 채택하고 있다.

이러한 듀얼 클러치 변속기는 자동변속기처럼 운전이 편할 뿐만 아니라, 단판클러치 변속기에서 발생되는 가속정지감 현상이 없기 때문에 변속감 또한 매우 우수GKAU, 수동변속기 차량보다도 더 높은 연비 개선 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.

그러나 상기와 같은 여러 장점에도 불구하고 가격이 비싸고 상기와 같이 캠 구조로 된 변속자동화 기구부의 핵심기술이 외국 업체의 특허로 보호되어 국내 자동차회사와 관련업체의 독자기술 개발은 어려운 실정이며 그 중에서도 특히 홀수단과 짝수단으로 변속 계통을 구분한 후 빠르게 변속을 수행하는 변속장치에 관한 독자기술 개발에 많은 노력을 기울이고 있는 실정이다.

본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 랙 앤 피니언을 이용한 새로운 형태의 변속자동화 메카니즘을 구현함으로써 다양한 설계 사양의 적용이 가능한 듀얼 클러치 변속기의 변속장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 듀얼 클러치 변속기의 변속을 위해 홀수단 기어와 짝수단 기어에 결합하는 싱크로나이저에 두 쌍의 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)을 연결하여, 상기 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)을 구동수단을 이용해 가로 방향으로 이동시켜 변속이 이루어지게 하는 듀얼 클러치 변속기의 변속장치에 있어서,

일측면에 각각 랙기어(101)를 형성한 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)과;

중심부에는 십자 형태의 결합공(201)을 형성하고, 상기 각 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)의 랙기어(101)에 각각 치합되는 피니언기어(2)와;

상기 피니언기어의 결합공(201)과 결합되는 십자 형태의 결합편(301)을 돌출 형성하고, 외주면에는 랙기어(302)를 형성하여 그 랙기어(302)와 치합되며 축이동모터(303)에 의해 구동하는 구동기어(304)에 의해 상기 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)과 교차 방향으로 이동하면서 특정 피니언기어(2)와 결합하여 특정 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)에 동력을 전달하는 변속축(3)과;

상기 변속축(3)의 중공부(305)에 결합되어 축회전모터(401)의 동력에 의해 변속축(3)에 회전력을 전달하는 구동축(4)으로 구성된다.

한편, 상기 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)에 형성된 랙기어(101)는 반원형의 단면 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 변속축(3)의 중공부(305)에는 결합홈부(305a)를 형성하고, 상기 구동축(4)의 외주면에는 결합돌부(402)를 형성하여 변속축(3)의 중공부(305) 내부에 구동축(4)을 결합한 구성을 포함한다.

본 발명은 듀얼 클러치 변속기의 변속자동화 핵심기술을 국산화할 수 있어 듀얼 클러치 변속기의 가격을 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 십자홈의 크기와 피니언의 모듈 등을 변경하여 싱크로나이저 이송거리, 변속시간 등의 다양한 설계사양을 적용할 수 있기 때문에 다양한 차량용으로 사용이 가능한 이점이 있다.

도 1은 일반적인 듀얼 클러치 변속기의 구조를 나타낸 예시도
도 2는 종래의 듀얼 클러치 변속기용 변속장치를 나타낸 부분 단면 예시도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 예시도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 변속 과정을 순차적으로 표시한 사용 상태 예시도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면들 중에서 동일한 구성 요소들은 가능한 어느 도면에서든지 동일한 부호를 사용하고 있음을 유의해야 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 공지 구성에 대한 상세한 설명은 생략하였음을 미리 밝혀두는 바이다.

본 발명은 듀얼 클러치 변속기의 변속을 위해 홀수단 기어와 짝수단 기어에 결합하는 싱크로나이저에 두 쌍의 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)을 각각 연결하게 된다.

그리하여 상기 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)을 움직여서 싱크로나이저가 변속시 이전 변속기어와 결합이 해제되고, 다음 변속기어와 결합이 이루어지게 된다.

이를 위해서 상기 각 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)의 일측면에는 랙기어(101)가 형성하여 중심부에는 십자 형태의 결합공(201)을 형성한 4개의 피니언기어(2)를 4개의 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)과 각각 치합하여 설치하게 된다.

한편, 상기 피니언기어의 결합공(201)과 결합되는 십자 형태의 결합편(301)을 돌출 형성하고, 외주면에는 랙기어(302)를 형성하여 축이동모터(303)에 의해 구동되는 구동기어(304)가 상기 랙기어(302)에 치합하도록 변속축(3)을 설치하게 된다.

그리하여 축이동모터(303)에 의해 구동기어(304)가 회전하면 그 구동기어(304)와 치합된 랙기어(302)가 외주면에 형성된 변속축(3)이 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)과 교차 방향으로 이동하게 된다.

이때, 상기 변속축(3)의 외주면 일측에는 십자 형태의 결합편(301)이 돌출 형성되어 이 결합편(301)이 원하는 변속단의 피니언기어(2) 중심부에 형성된 결합공(201) 내부에 끼워지면 그 피니언기어(2)를 회전시킬 수 있게 된다.

즉, 상기와 같이 변속축(3)이 상기 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)과 교차 방향으로 이동하여 특정 변속단에 해당하는 피니언기어(2)와 결합하면, 상기 변속축(3)의 중공부(305)에 결합되어 축회전모터(401)의 동력에 의해 변속축(3)에 회전력을 전달하는 구동축(4)이 축회전모터(401)에 의해 회전하면 그 회전력이 변속축(3)을 통해 특정 변속단의 피니언기어(2)로 전달되고, 그 피니언기어(2)의 회전에 의해 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)이 움직여서 그 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)과 연결된 싱크로나이저를 움직임으로써 변속이 이루어지게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 변속축(3)이 축이동모터(303)에 의해 길이 방향으로 이동함과 동시에 축회전모터(401)에 의해 회전이 가능케 하기 위하여 상기 변속축(3)의 중공부(305)에는 결합홈부(305a)를 형성하고, 상기 구동축(4)의 외주면에는 결합돌부(402)를 형성하여 변속축(3)의 중공부(305) 내부에 구동축(4)을 결합함으로써 변속축(3)의 축 길이방향으로의 이동과, 구동축(4)에 의한 회전이 모두 가능케 되는 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시나 응용이 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시나 응용 예는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

1a, 1c: 홀수단 변속레일 1b, 1d: 짝수단 변속레일
101: 랙기어 2: 피니언기어
201: 결합공 3: 변속축
301: 결합편 302: 랙기어
303: 축이동모터 304: 구동기어
305: 중공부 305a: 결합홈부
4: 구동축 401: 축회전모터

Claims (3)

1. 듀얼 클러치 변속기의 변속을 위해 홀수단 기어와 짝수단 기어에 결합하는 싱크로나이저에 두 쌍의 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)을 연결하여, 상기 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)을 구동수단을 이용해 가로 방향으로 이동시켜 변속이 이루어지게 하는 듀얼 클러치 변속기의 변속장치에 있어서,
   일측면에 각각 랙기어(101)를 형성한 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)과;
   중심부에는 십자 형태의 결합공(201)을 형성하고, 상기 각 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)의 랙기어(101)에 각각 치합되는 피니언기어(2)와;
   상기 피니언기어의 결합공(201)과 결합되는 십자 형태의 결합편(301)을 돌출 형성하고, 외주면에는 랙기어(302)를 형성하여 그 랙기어(302)와 치합되며 축이동모터(303)에 의해 구동하는 구동기어(304)에 의해 상기 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)과 교차 방향으로 이동하면서 특정 피니언기어(2)와 결합하여 특정 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)에 동력을 전달하는 변속축(3)과;
   상기 변속축(3)의 중공부(305)에 결합되어 축회전모터(401)의 동력에 의해 변속축(3)에 회전력을 전달하는 구동축(4)으로 구성되는 듀얼 클러치 변속기의 변속장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 변속레일(1a, 1b, 1c, 1d)에 형성된 랙기어(101)는 반원형의 단면 형상을 가지는 것을 포함하는 듀얼 클러치 변속기의 변속장치.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 변속축(3)의 중공부(305)에는 결합홈부(305a)를 형성하고, 상기 구동축(4)의 외주면에는 결합돌부(402)를 형성하여 변속축(3)의 중공부(305) 내부에 구동축(4)을 결합한 구성을 포함하는 듀얼 클러치 변속기의 변속장치.
   

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