KR101755494B1

KR101755494B1 - 차량용 변속장치

Info

Publication number: KR101755494B1
Application number: KR1020150177338A
Authority: KR
Inventors: 황성욱; 신용욱; 지성욱; 손우철; 조원민; 권현식; 임기빈; 장우진; 국재창; 김기태
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2017-07-10
Also published as: KR20170069741A

Abstract

차량용 변속장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 변속장치는 력원인 엔진에 직접 연결되는 제1 입력축; 중공축으로서 상기 제1 입력축의 외주측에 상호 회전 간섭 없이 중첩 배치되어 엔진과 제1 클러치를 개재시켜 연결되는 제2 입력축; 중공축으로서 상기 제2 입력축의 외주측에 상호 회전 간섭 없이 중첩 배치되어 엔진과 제2 클러치를 개재시켜 연결되는 제3 입력축; 상기 제2 입력축으로부터 엔진의 회전동력을 전달받아 2개의 홀수 고정 변속단으로 변속하여 출력하는 홀수단 변속부; 상기 제3 입력축으로부터 엔진의 회전동력을 전달받아 3개의 짝수 고정 변속단으로 변속하여 상기 홀수단 변속부를 경유하여 출력하는 짝수 변속부; 및 상기 제1 입력축으로부터 전달되는 회전동력과 상기 홀수단 및 짝수단 변속부로부터 선택적으로 전달되는 회전동력을 전진 10속 및 후진 1속의 변속단으로 변속하여 종감속 기구로 전달하는 복합 변속부를 포함한다.

Description

차량용 변속장치{POWER TRANSMISSION APPARATUS FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3개의 싱크로나이저 기구와 2개의 유성기어세트로 전진 10속과 후진 1속의 고정 변속단을 구현할 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 : Dual Clutch Transmission)를 예로 들 수 있다.

상기에서 본 발명과 관련되는 DCT는 자동 변속기내에 2개의 클러치 기구(clutch device)와, 기본적인 수동 변속기의 기어 트레인을 보유하며, 엔진으로부터 입력되는 회전력을 2개의 클러치를 이용하여 2개의 입력축에 선택적으로 전달하여, 상기한 기어 트레인을 이용하여 변속한 후 출력한다.

이러한 DCT는 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, DCT는 유성기어 타입의 자동 변속기와 비교하여 동력전달 효율이 우수하고, 다단화에 따른 부품의 변경 및 추가가 용이하다는 장점이 연비 규제와 다단화 효율의 중요성에 부응할 수 있기 때문에 더욱 각광을 받고 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 3개의 싱크로나이저 기구를 이용하는 DCT 구조에 2개의 유성기어세트를 추가하여 10속의 고정 변속단을 구현할 수 있도록 함으로써, 다단화를 실현하여 연비를 향상시킬 수 있는 차량용 변속장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시 예는 3개의 싱크로나이저 기구와 2개의 유성기어세트를 적용하여 전진 10속 및 후진 1속의 함으로써, 부품 감소로 내부 구성을 간단히 하고 중량을 최소화함으로써, 연비를 향상시킬 수 있는 차량용 변속장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 동력원인 엔진에 직접 연결되는 제1 입력축; 중공축으로서 상기 제1 입력축의 외주측에 상호 회전 간섭 없이 중첩 배치되어 엔진과 제1 클러치를 개재시켜 연결되는 제2 입력축; 중공축으로서 상기 제2 입력축의 외주측에 상호 회전 간섭 없이 중첩 배치되어 엔진과 제2 클러치를 개재시켜 연결되는 제3 입력축; 상기 제2 입력축으로부터 엔진의 회전동력을 전달받아 2개의 홀수 고정 변속단으로 변속하여 출력하는 홀수단 변속부; 상기 제3 입력축으로부터 엔진의 회전동력을 전달받아 3개의 짝수 고정 변속단으로 변속하여 상기 홀수단 변속부를 경유하여 출력하는 짝수 변속부; 및 상기 제1 입력축으로부터 전달되는 회전동력과 상기 홀수단 및 짝수단 변속부로부터 선택적으로 전달되는 회전동력을 전진 10속 및 후진 1속의 변속단으로 변속하여 종감속 기구로 전달하는 복합 변속부를 포함하는 차량용 변속장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 홀수단 변속부는 제1/9속 구동기어와 제3/7속 구동기어를 포함하여 상기 제2 입력축상에 배치되는 제1 싱크로나이저 기구와; 상기 제1/9속 구동기어와 제3/7속 구동기어에 외접 기어 연결되는 제1/9속 피동기어와 제3/7속 피동기어가 일체로 형성되어 상기 제2 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 동력전달축을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 동력전달축은 상기 제1 싱크로나이저 기구의 제1/9속 구동기어와 제3/7속 구동기어를 통해 선택적으로 전달되는 회전동력을 제1/9속 피동기어와 제3/7속 피동기어로 전달받아 상기 복합 변속부로 전달할 수 있다.

또한, 상기 짝수단 변속부는 상기 제3 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되어 상호 외접되는 기어에 의하여 제3 입력축의 회전동력을 전달받는 제2 동력전달축과; 상기 제2 동력전달축과 상기 제1 동력전달축 사이에 배치되어 상기 제2 동력전달축로부터 전달되는 회전동력을 상기 제1 동력전달축에 전달하는 아이들 축을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 동력전달축상에는 제2/8속 구동기어와 제10/R속 구동기어를 포함하는 제2 싱크로나이저 기구와 제4/6속 구동기어를 포함하는 제3 싱크로나이저 기구가 배치되며, 일측단에 상기 제3 입력축의 동력전달 구동기어와 외접 기어 연결되는 동력전달 피동기어가 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 싱크로나이저 기구의 제10/R속 구동기어는 상기 제1 싱크로나이저 기구의 제3/7속 구동기어와 외접 기어 연결될 수 있다.

또한, 상기 아이들 축은 상기 제2/8속 구동기어와 제4/6속 구동기어에 외접 기어 연결되는 제2/8속 피동기어와 제4/6속 피동기어가 일체로 형성되며, 상기 제3/7속 피동기어와 외접 기어 연결되는 아이들 출력기어가 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 복합 변속부는 제1, 제2 유성기어세트의 조합에 의한 4개의 회전축과; 상기 4개의 회전축 중 선택된 회전축이 입력요소로 작동하거나 고정요소로 작동할 수 있도록 제어되는 마찰요소를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1, 제2 유성기어세트의 조합에 의한 4개의 회전축은 제1 선기어를 포함하여 이루어지며, 선택적으로 변속기 하우징에 연결되는 제1 회전축; 제1 유성캐리어와 제2 링기어를 포함하여 이루어지며, 출력축과 직접 연결되는 제2 회전축; 제1 링기어와 제2 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 선택적으로 상기 제1 입력축과 연결되는 제3 회전축; 제2 선기어를 포함하여 이루어지며, 상기 제1 동력전달축과 직접 연결되는 제4 회전축을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1, 제2 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어질 수 잇다.

또한, 상기 제3 회전축은 상기 제1 입력축상에 배치되어 제1 입력축과 선택적으로 연결되는 중간 입력기어와 외접 기어 연결되는 중간 피동기어와 직접 연결될 수 있다.

또한, 상기 마찰요소는 상기 제1 입력축과 중간 구동기어 사이에 배치되는 제3 클러치와; 상기 제1 회전축과 변속기 하우징 사이에 배치되는 브레이크를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 회전축과 직접 연결되는 출력축은 중공축으로 이루어지는 제1 동력전달축을 관통하여 배치되며, 단부에 최종 출력기어가 고정 배치될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 3개의 싱크로나이저 기구를 이용하는 DCT 구조에 2개의 유성기어세트를 추가하여 10속의 고정 변속단을 구현할 수 있도록 함으로써, 다단화를 실현하여 연비를 향상시킬 수 있다.

또한, 3개의 싱크로나이저 기구와 2개의 유성기어세트를 적용하여 전진 10속 및 후진 1속의 함으로써, 부품 감소로 내부 구성을 간단히 하고, 전장을 최소화할 수 있으며, 중량을 최소화함으로써, 연비를 향상시킬 수 있다.

또한, 변속 시, 홀수단과 짝수단을 2개의 클러치가 번갈아 가면서 변속이 이루어지도록 하여 변속 단절감을 최소화하여 자연스러운 변속을 이룬다.

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 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 변속 작동표이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 변속선도이다.

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.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치의 모식도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치는 동력원인 엔진(ENG)의 회전동력이 홀수 변속부(T1)와 짝수 변속부(T2)에서 5개의 변속단으로 변속되어 복합 변속부(T3)로 전달되면, 상기 복합 변속부(T3)에서 전진 10속 후진 1속으로 변속되어 출력될 수 있도록 구성하고 있다.

상기 동력원인 엔진(ENG)은 기존의 화석 연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진 등의 공지된 각종 엔진이 이용될 수 있다.

상기 엔진(ENG)으로부터 발생된 회전동력은 제1, 제2, 제3 입력축(IS1)(IS2)(IS3)을 통해 홀수 변속부(T1)와 짝수단 변속부(T2), 그리고 복합 변속부(T3)로 전달된다.

상기 제1 입력축(IS1)은 엔진(ENG)의 출력측과 직접 연결되어 엔진(ENG)의 회전동력을 선택적으로 상기 복합 변속부(T3)로 전달한다.

상기 제2 입력축(IS2)은 중공축으로 이루어져 제1 입력축(IS1)의 외주측에 회전 간섭 없이 배치되며, 엔진(ENG)의 출력측과 발진수단인 제1 클러치(CL1)를 개재시켜 연결되어 엔진(ENG)의 회전동력을 선택적으로 홀수단 변속부(T1)에 전달한다.

상기 제3 입력축(IS3)은 중공축으로 이루어져 제2 입력축(IS2)의 외주측에 회전 간섭 없이 배치되며, 엔진(ENG)의 출력측과 발진수단인 제2 클러치(CL2)를 개재시켜 연결되어 엔진(ENG)의 회전동력을 선택적으로 짝수단 변속부(T2)에 전달한다.

상기 홀수단 변속부(T1)는 제1/9속 구동기어(D1/9)와 제3/7속 구동기어(D3/7)를 포함하여 상기 제2 입력축(IS2)상에 배치되는 제1 싱크로나이저 기구(SL1)와, 상기 제1/9속 구동기어(D1/9)와 제3/7속 구동기어(D3/7)에 외접 기어 연결되는 제1/9속 피동기어(P1/9)와 제3/7속 피동기어(P3/7)가 일체로 형성되어 상기 제2 입력축(IS2)과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 동력전달축(TFS1)을 포함하여 이루어진다.

상기 제1 싱크로나이저 기구(SL1)는 상기 제1/9속 구동기어(D1/9)와 제3/7속 구동기어(D3/7)를 선택적으로 제2 입력축(IS2)에 동기 연결한다.

상기 제1 동력전달축(TFS1)은 상기 제1 싱크로나이저 기구(SL1)의 제1/9속 구동기어(D1/9)와 제3/7속 구동기어(D3/7)를 통해 선택적으로 전달되는 회전동력을 제1/9속 피동기어(P1/9)와 제3/7속 피동기어(P3/7)로 전달받아 상기 복합 변속부(T3)로 전달한다.

이에 따라 홀수단 변속부(T1)에서는 제1속 및 제9속의 변속을 위한 변속단과, 제3속 및 제7속의 변속을 위한 변속단을 구현할 수 있다.

상기 짝수단 변속부(T2)는 상기 제3 입력축(IS3)과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되어 상호 외접되는 기어에 의하여 제3 입력축(IS3)의 회전동력을 전달받는 제2 동력전달축(TFS2)과, 상기 제2 동력전달축(TFS2)과 상기 제1 동력전달축(TFS1) 사이에 배치되어 상기 제2 동력전달축(TFS2)로부터 전달되는 회전동력을 상기 제1 동력전달축(TFS1)에 전달하는 아이들 축(IDS)을 포함하여 이루어진다.

상기 제2 동력전달축(TFS2)상에는 제2/8속 구동기어(D2/8)와 제10/R속 구동기어(D10/R)를 포함하는 제2 싱크로나이저 기구(SL2)와, 제4/6속 구동기어(D4/6)를 포함하는 제3 싱크로나이저 기구(SL3)가 배치되며, 일측단에 상기 제3 입력축(IS3)의 동력전달 구동기어(TFD)와 외접 기어 연결되는 동력전달 피동기어(TFP)가 일체로 배치된다.

상기 제2 싱크로나이저 기구(SL2)는 제2/8속 구동기어(D2/8)와 제10/R속 구동기어(D10/R)를 선택적으로 제2 동력전달축(TFS2)에 동기 연결하며, 상기 제10/R 구동기어(D10/R)는 상기 제1 싱크로나이저 기구(SL1)의 제3/7속 구동기어(D3/7)와 외접 기어 연결된다.

상기 제3 싱크로나이저 기구(SL3)는 제4/6속 구동기어(D4/6)를 제2 동력전달축(TFS2)에 동기 연결한다.

상기 아이들 축(IDS)은 상기 제2/8속 구동기어(D2/8)와 제4/6속 구동기어(D4/6)에 외접 기어 연결되는 상기 제2/8속 피동기어(P2/8)와 제4/6속 피동기어(P4/6)가 일체로 형성되며, 일측단에 상기 아이들 축(IDS)의 회전동력을 상기 홀수단 변속부(T1)의 제3/7속 피동기어(P3/7)에 전달하기 위한 아이들 출력기어(IDOG)가 일체로 형성된다.

이에 따라 짝수단 변속부(T2)에서는 제2속과 제8의 변속을 위한 변속단과, 제10속과 후진을 변속을 위한 변속단과, 제4속과 제6속의 변속을 위한 변속단을 구현할 수 있다.

상기 복합 변속부(T3)는 제1, 제2 유성기어세트(PG1)(PG2)와 하나의 클러치(CL3) 및 하나의 브레이크(BK)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1 유성기어세트(PG1)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제1 선기어(S1), 상기 제1 선기어(S1)와 외접으로 맞물리는 제1 피니언(P1)을 지지하는 제1 유성 캐리어(PC1), 상기 제1 피니언(P1)과 내접으로 맞물리는 제1 링기어(R1)를 포함한다.

상기 제2 유성기어세트(PG2)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제2 선기어(S2), 상기 제2 선기어(S2)와 외접으로 맞물리는 제2 피니언(P2)을 지지하는 제2 유성 캐리어(PC2), 상기 제2 피니언(P2)과 내접으로 맞물리는 제2 링기어(R2)를 포함한다.

상기 제1, 제2 유성기어세트(PG1)(PG2)는 제1 유성캐리어(PC1)가 제2 링기어(R2)에 직접 연결되고, 제1 링기어(R1)가 제2 유성캐리어(PC2)가 직접 연결되어 4개의 회전축(TM1 ~ TM4)를 보유한다.

이에 따라 상기 4개의 회전축(TM1 ~ TM4)은 다음과 같이 구성된다.

상기 제1 회전축(TM1)은 제1 선기어(S1)을 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징(H)에 선택적으로 연결된다.

상기 제2 회전축(TM2)은 제1 유성캐리어(PC1)와 제2 링기어(R2)를 포함하여 이루어지며, 상기 출력축(OS)에 직접 연결되어 항상 출력요소로 작동된다.

상기 제3 회전축(TM3)은 제1 링기어(R1)와 제2 유성캐리어(PC2)를 포함하여 이루어지며, 상기 제1 입력축(IS1)에 선택적으로 연결되면서 선택적인 입력요소로 작동된다.

상기 제4 회전축(TM4)은 제2 선기어(S2)를 포함하여 이루어지며, 상기 제1 동력전달축(TFS1)에 직접 연결되면서 선택적인 입력요소로 작동된다.

상기에서 제1 회전축(TM1)은 변속기 하우징(H)과의 사이에 배치되는 브레이크(BK)에 의하여 변속기 하우징(H)과 선택적으로 연결되면서 선택적인 고정요소로 작동된다.

또한, 상기 제3 회전축(TM3)을 제1 입력축(IS1)과 선택적으로 연결하기 위하여 제1 입력축(IS1)상에 상호 회전 간섭 없는 중간 구동기어(CG1)을 배치하여 제1 입력축(IS1)과 중간 구동기어(CG1)가 제3 클러치(CL3)에 의하여 선택적으로 연결되도록 하고, 상기 제3 회전축(TM3)에는 중간 구동기어(CG1)와 외접 기어 연결되는 중간 피동기어(CG2)를 배치하여 상기 제1 입력축(IS1)의 회전동력을 선택적으로 전달받도록 하였다.

상기 제2 회전축(TM2)과 직접 연결되는 출력축(OS)은 상기 복합 변속부(T3)에서 변속된 회전동력을 디프렌셜(DIFF)을 포함하는 종감속 기구(FD)로 전달한다.

이를 위하여 상기 출력축(OS)은 중공축으로 이루어지는 상기 제1 동력전달축(TFS1)을 관통하여 배치되며, 상기 출력축(OS)의 단부에 고정 배치되는 출력기어(OG)가 상기 종감속 기구(FD)의 종감속 기어(FG)와 외접 기어 연결된다.

상기 제1, 제2, 제3 싱크로나이저 기구(SL1)(SL2)(SL3)는 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략하며, 상기 제1, 제2, 제3 싱크로나이저 기구(SL1)(SL2)(SL3)에 적용되는 제1, 제2, 제3 슬리이브(SLE1)(SL2)(SL3)는 공지에서와 같이 미도시된 별도의 액튜에이터를 구비하며, 상기 액튜에이터는 트랜스밋션 제어유닛에 의하여 제어되면서 변속을 실시한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치의 변속 작동표이고, 도 3은 변속선도로서, 변속과정을 살펴보면 다음과 같다.

[후진]

후진 변속단에서는 도 2에서와 같이, 제2 싱크로나이저 기구(SL2)의 슬리이브(SEL2)를 통해 제10/R속 구동기어(D10/R)와 제2 동력전달축(TFS2)을 연결하고, 제2 클러치(CL2)와 브레이크(BK)를 작동시킨다.

이에 따라 엔진(ENG)의 회전동력은 제2 클러치(CL2), 제3 입력축(IS3), 동력전달 구동기어(TFD), 동력전달 피동기어(TFP), 제2 동력전달축(TFS2), 제10/R속 구동기어(D10/R), 제3/7속 구동기어(D3/7), 제3/7속 피동기어(P3/7), 제1 동력전달축(TFS1)을 통해 복합 변속부(T3)의 제4 회전축(TM4)으로 역회전 입력된다.

그러면 복합 변속부(T3)에서는 도 3에서와 같이, 제4 회전축(TM4)으로 입력이 이루어지는 상태에서 제1 회전축(TM1)이 브레이크(BK)의 작동에 의하여 고정요소로 작동함으로써, 후진 변속선(SR)을 형성하면서 출력부재인 제2 회전축(TM2)을 통해 REV 만큼의 변속비로 역회전 출력이 이루어진다.

[전진 1속]

전진 1속에서는 도 2에서와 같이, 제1 싱크로나이저 기구(SL1)의 슬리이브(SEL1)를 통해 제1/9속 구동기어(D1/9)와 제2 입력축(IS2)을 연결하고, 제1 클러치(CL1)와 브레이크(BK)를 작동시킨다.

이에 따라 엔진(ENG)의 회전동력은 제1 클러치(CL1), 제2 입력축(IS2), 제1/9속 구동기어(D1/9), 제1/9속 피동기어(P1/9), 제1 동력전달축(TFS1)을 통해 복합 변속부(T3)의 제4 회전축(TM4)으로 입력된다.

그러면 복합 변속부(T3)에서는 도 3에서와 같이, 제4 회전축(TM4)으로 입력이 이루어지는 상태에서 제1 회전축(TM1)이 브레이크(BK)의 작동에 의하여 고정요소로 작동함으로써, 제1 변속선(SP1)을 형성하면서 출력부재인 제2 회전축(TM2)을 통해 D1 만큼의 변속비로 출력되면서 전진 1속의 변속이 이루어진다.

그리고 상기와 같이 전진 1속 변속이 완료된 후에는 다음 전진 2속 변속을 위하여 제2 싱크로나이저 기구(SL2)의 슬리이브(SEL2)를 통해 제2/8속 구동기어(D2/8)와 제2 동력전달축(TFS2)을 동기 연결한다.

[전진 2속]

전진 2속에서는 도 2에서와 같이, 제2 싱크로나이저 기구(SL2)의 슬리이브(SEL2)를 통해 제2/8속 구동기어(D2/8)와 제2 동력전달축(TFS2)을 연결하고, 제2 클러치(CL2)와 브레이크(BK)를 작동시킨다.

이에 따라 엔진(ENG)의 회전동력은 제2 클러치(CL2), 제3 입력축(IS3), 동력전달 구동기어(TFD), 동력전달 피동기어(TFP), 제2 동력전달축(TFS2), 제2/8속 구동기어(D2/8), 제2/8속 피동기어(P2/8), 아이들 축(IDS), 아이들 출력기어(IDOG), 제3/7속 피동기어(P3/7), 제1 동력전달축(TFS1)을 통해 복합 변속부(T3)의 제4 회전축(TM4)으로 입력된다.

그러면 복합 변속부(T3)에서는 도 3에서와 같이, 제4 회전축(TM4)으로 입력이 이루어지는 상태에서 제1 회전축(TM1)이 브레이크(BK)의 작동에 의하여 고정요소로 작동함으로써, 제2 변속선(SP2)을 형성하면서 출력부재인 제2 회전축(TM2)을 통해 D2 만큼의 변속비로 출력되면서 전진 2속의 변속이 이루어진다.

그리고 상기와 같이 전진 2속 변속이 완료된 후에는 다음 전진 3속 변속을 위하여 제1 싱크로나이저 기구(SL1)의 슬리이브(SEL1)를 통해 제3/7속 구동기어(D3/7)와 제2 입력축(IS2)을 동기 연결한다.

[전진 3속]

전진 3속에서는 도 2에서와 같이, 제1 싱크로나이저 기구(SL1)의 슬리이브(SEL1)를 통해 제3/7속 구동기어(D3/7)와 제2 입력축(IS2)을 연결하고, 제1 클러치(CL1)와 브레이크(BK)를 작동시킨다.

이에 따라 엔진(ENG)의 회전동력은 제1 클러치(CL1), 제2 입력축(IS2), 제3/7속 구동기어(D3/7), 제3/7속 피동기어(P3/7), 제1 동력전달축(TFS1)을 통해 복합 변속부(T3)의 제4 회전축(TM4)으로 입력된다.

그러면 복합 변속부(T3)에서는 도 3에서와 같이, 제4 회전축(TM4)으로 입력이 이루어지는 상태에서 제1 회전축(TM1)이 브레이크(BK)의 작동에 의하여 고정요소로 작동함으로써, 제3 변속선(SP3)을 형성하면서 출력부재인 제2 회전축(TM2)을 통해 D3 만큼의 변속비로 출력되면서 전진 3속의 변속이 이루어진다.

그리고 상기와 같이 전진 3속 변속이 완료된 후에는 다음 전진 4속 변속을 위하여 제3 싱크로나이저 기구(SL3)의 슬리이브(SEL3)를 통해 제4/6속 구동기어(D4/6)와 제2 동력전달축(TFS2)을 동기 연결한다.

[전진 4속]

전진 4속에서는 도 2에서와 같이, 제3 싱크로나이저 기구(SL3)의 슬리이브(SEL3)를 통해 제4/6속 구동기어(D4/6)와 제2 동력전달축(TFS2)을 연결하고, 제2 클러치(CL2)와 브레이크(BK)를 작동시킨다.

이에 따라 엔진(ENG)의 회전동력은 제2 클러치(CL2), 제3 입력축(IS3), 동력전달 구동기어(TFD), 동력전달 피동기어(TFP), 제2 동력전달축(TFS2), 제4/6속 구동기어(D4/6), 제4/6속 피동기어(P4/6), 아이들 축(IDS), 아이들 출력기어(IDOG), 제3/7속 피동기어(P3/7), 제1 동력전달축(TFS1)을 통해 복합 변속부(T3)의 제4 회전축(TM4)으로 입력된다.

그러면 복합 변속부(T3)에서는 도 3에서와 같이, 제4 회전축(TM4)으로 입력이 이루어지는 상태에서 제1 회전축(TM1)이 브레이크(BK)의 작동에 의하여 고정요소로 작동함으로써, 제4 변속선(SP4)을 형성하면서 출력부재인 제2 회전축(TM2)을 통해 D4 만큼의 변속비로 출력되면서 전진 4속의 변속이 이루어진다.

[전진 5속]

상기 제4속의 상태에서 도 2에서와 같이, 모든 싱크로나이저 기구(SL1)(SL2)(SL3)는 중립으로 하고, 제3 클러치(CL3)와 브레이크(BK)를 작동시킨다.

이에 따라 엔진(ENG)의 회전동력은 제1 입력축(IS1), 제3 클러치(CL3), 중간 구동기어(CG1), 중간 피동기어(CG2)을 통해 복합 변속부(T3)의 제3 회전축(TM3)으로 입력된다.

그러면 복합 변속부(T3)에서는 도 3에서와 같이, 제3 회전축(TM3)으로 입력이 이루어지는 상태에서 제1 회전축(TM1)이 브레이크(BK)의 작동에 의하여 고정요소로 작동함으로써, 제5 변속선(SP5)을 형성하면서 출력부재인 제2 회전축(TM2)을 통해 D5 만큼의 변속비로 출력되면서 전진 5속의 변속이 이루어진다.

그리고 상기와 같이 전진 5속 변속이 완료된 후에는 다음 전진 6속 변속을 위하여 제3 싱크로나이저 기구(SL3)의 슬리이브(SEL3)를 통해 제4/6속 구동기어(D4/6)와 제2 동력전달축(TFS2)을 동기 연결한다.

[전진 6속]

전진 6속에서는 도 2에서와 같이, 제3 싱크로나이저 기구(SL3)의 슬리이브(SEL3)를 통해 제4/6속 구동기어(D4/6)와 제2 동력전달축(TFS2)을 연결하고, 제2 클러치(CL2)와 제3 클러치(CL3)를 작동시킨다.

이에 따라 엔진(ENG)의 회전동력은 제2 클러치(CL2)의 작동에 의하여 제3 입력축(IS3), 동력전달 구동기어(TFD), 동력전달 피동기어(TFP), 제2 동력전달축(TFS2), 제4/6속 구동기어(D4/6), 제4/6속 피동기어(P4/6), 아이들 축(IDS), 아이들 출력기어(IDOG), 제3/7속 피동기어(P3/7), 제1 동력전달축(TFS1)을 통해 복합 변속부(T3)의 제4 회전축(TM4)으로 입력된다.

또한, 엔진(ENG)의 회전동력은 제3 클러치(CL3)의 작동에 의하여 제1 입력축(IS1), 제3 클러치(CL3), 중간 구동기어(CG1), 중간 피동기어(CG2)을 통해 복합 변속부(T3)의 제3 회전축(TM3)으로 입력된다.

그러면 복합 변속부(T3)에서는 도 3에서와 같이, 제3 회전축(TM3)과 제4 회전축(TM4)을 통해 각기 다른 기어비로 동시 입력이 이루어짐으로써, 제6 변속선(SP6)을 형성하면서 출력부재인 제2 회전축(TM2)을 통해 D6 만큼의 변속비로 출력되면서 전진 6속의 변속이 이루어진다.

그리고 상기와 같이 전진 6속 변속이 완료된 후에는 다음 전진 7속 변속을 위하여 제1 싱크로나이저 기구(SL1)의 슬리이브(SEL1)를 통해 제3/7속 구동기어(D3/7)와 제2 입력축(IS2)을 동기 연결한다.

[전진 7속]

전진 7속에서는 도 2에서와 같이, 제1 싱크로나이저 기구(SL1)의 슬리이브(SEL1)를 통해 제3/7속 구동기어(D3/7)와 제2 입력축(IS2)을 연결하고, 제1 클러치(CL1)와 제3 클러치(CL3)를 작동시킨다.

이에 따라 엔진(ENG)의 회전동력은 제1 클러치(CL1)의 작동에 의하여 제2 입력축(IS2), 제3/7속 구동기어(D3/7), 제3/7속 피동기어(P3/7), 제1 동력전달축(TFS1)을 통해 복합 변속부(T3)의 제4 회전축(TM4)으로 입력된다.

그러면 복합 변속부(T3)에서는 도 3에서와 같이, 제3 회전축(TM3)과 제4 회전축(TM4)을 통해 동시 입력이 이루어짐으로써, 제1, 제2 유성기어세트(PG1)(PG2)가 직결의 상태가 되어 제7 변속선(SP7)을 형성하면서 출력부재인 제2 회전축(TM2)을 통해 입력 그대로 출력되는 전진 7속의 변속이 이루어진다.

그리고 상기와 같이 전진 7속 변속이 완료된 후에는 다음 전진 8속 변속을 위하여 제2 싱크로나이저 기구(SL2)의 슬리이브(SEL2)를 통해 제2/8속 구동기어D2/8)와 제2 동력전달축(TFS2)을 동기 연결한다.

[전진 8속]

전진 8속에서는 도 2에서와 같이, 제2 싱크로나이저 기구(SL2)의 슬리이브(SEL2)를 통해 제2/8속 구동기어(D2/8)와 제2 동력전달축(TFS2)을 연결하고, 제2 클러치(CL2)와 제3 클러치(CL3)를 작동시킨다.

이에 따라 엔진(ENG)의 회전동력은 제2 클러치(CL2)의 작동에 의하여 제3 입력축(IS3), 동력전달 구동기어(TFD), 동력전달 피동기어(TFP), 제2 동력전달축(TFS2), 제2/8속 구동기어(D2/8), 제2/8속 피동기어(P2/8), 아이들 축(IDS), 아이들 출력기어(IDOG), 제3/7속 피동기어(P3/7), 제1 동력전달축(TFS1)을 통해 복합 변속부(T3)의 제4 회전축(TM4)으로 입력된다.

그러면 복합 변속부(T3)에서는 도 3에서와 같이, 제3 회전축(TM3)과 제4 회전축(TM4)을 통해 각기 다른 기어비로 동시 입력이 이루어짐으로써, 제8 변속선(SP8)을 형성하면서 출력부재인 제2 회전축(TM2)을 통해 D8 만큼의 변속비로 출력되면서 전진 8속의 변속이 이루어진다.

그리고 상기와 같이 전진 8속 변속이 완료된 후에는 다음 전진 9속 변속을 위하여 제1 싱크로나이저 기구(SL1)의 슬리이브(SEL1)를 통해 제1/9속 구동기어(D1/9)와 제2 입력축(IS2)을 동기 연결한다.

[전진 9속]

전진 9속에서는 도 2에서와 같이, 제1 싱크로나이저 기구(SL1)의 슬리이브(SEL1)를 통해 제1/9속 구동기어(D1/9)와 제2 입력축(IS2)을 연결하고, 제1 클러치(CL1)와 제3 클러치(CL3)를 작동시킨다.

이에 따라 엔진(ENG)의 회전동력은 제1 클러치(CL1)의 작동에 의하여 제2 입력축(IS2), 제1/9속 구동기어(D1/9), 제1/9속 피동기어(P1/9), 제1 동력전달축(TFS1)을 통해 복합 변속부(T3)의 제4 회전축(TM4)으로 입력된다.

그러면 복합 변속부(T3)에서는 도 3에서와 같이, 제3 회전축(TM3)과 제4 회전축(TM4)을 통해 각기 다른 기어비로 동시 입력이 이루어짐으로써, 제9 변속선(SP9)을 형성하면서 출력부재인 제2 회전축(TM2)을 통해 D9 만큼의 변속비로 출력되면서 전진 9속의 변속이 이루어진다.

그리고 상기와 같이 전진 9속 변속이 완료된 후에는 다음 전진 10속 변속을 위하여 제2 싱크로나이저 기구(SL2)의 슬리이브(SEL2)를 통해 제10/R속 구동기어(D10/R)와 제2 동력전달축(TFS2)을 동기 연결한다.

[전진 10속]

전진 10속에서는 도 2에서와 같이, 제2 싱크로나이저 기구(SL2)의 슬리이브(SEL2)를 통해 제10/R속 구동기어(D10/R)와 제2 동력전달축(TFS2)을 연결하고, 제2 클러치(CL2)와 제3 클러치(C3)를 작동시킨다.

그러면 복합 변속부(T3)에서는 도 3에서와 같이, 제3 회전축(TM3)과 제4 회전축(TM4)을 통해 정, 역회전으로 동시 입력이 이루어짐으로써, 제10 변속선(SP10)을 형성하면서 출력부재인 제2 회전축(TM2)을 통해 D10 만큼의 변속비로 출력되면서 전진 10속의 변속이 이루어진다.

상기와 같은 변속과정의 설명은 순차적으로 변속단이 상승할 때를 일 예로 설명한 것이며, 변속단이 순차적으로 하강할 때는 상기와 역순으로 이루어질 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 변속장치는 본 발명의 실시 예는 3개의 싱크로나이저 기구를 이용하는 DCT 구조에 2개의 유성기어세트를 추가하여 10속의 고정 변속단을 구현할 수 있도록 함으로써, 다단화를 실현하여 연비를 향상시킬 수 있다.

또한, 변속시 홀수단 짝수단을 2개의 클러치가 번갈아 가면서 변속이 이루어지기 때문에 변속 단절감을 발생하지 않고 자연스럽게 이루어질 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.

BK... 브레이크
CG1... 중간 구동기어
CG2. 중간 피동기어
CL1,CL2,CL3... 제1, 제2, 제3 클러치
D1/9... 제1/9속 구동기어
D2/8... 제2/8속 구동기어
D3/7... 제3/7속 구동기어
D4/6... 제4/6속 구동기어
D10/R... 제10/R속 구동기어
OS... 출력축
P1/9... 제1/9속 피동기어
P2/8... 제2/8속 피동기어
P3/7... 제3/7속 피동기어
P4/6... 제4/6속 피동기어
PG1, PG2... 제1, 제2 유성기어세트
SL1,SL2,SL3... 제1, 제2, 제3 싱크로나이저 기구
TFS1,TFS2... 제1, 제2 동력전달축
TM1.TM2,TM3,TM4... 제1, 제2, 제3, 제4 회전축

Claims

동력원인 엔진에 직접 연결되는 제1 입력축;
중공축으로서 상기 제1 입력축의 외주측에 상호 회전 간섭 없이 중첩 배치되어 엔진과 제1 클러치를 개재시켜 연결되는 제2 입력축;
중공축으로서 상기 제2 입력축의 외주측에 상호 회전 간섭 없이 중첩 배치되어 엔진과 제2 클러치를 개재시켜 연결되는 제3 입력축;
상기 제2 입력축으로부터 엔진의 회전동력을 전달받아 2개의 홀수 고정 변속단으로 변속하여 출력하는 홀수단 변속부;
상기 제3 입력축으로부터 엔진의 회전동력을 전달받아 3개의 짝수 고정 변속단으로 변속하여 상기 홀수단 변속부를 경유하여 출력하는 짝수 변속부; 및
상기 제1 입력축으로부터 전달되는 회전동력과 상기 홀수단 및 짝수단 변속부로부터 선택적으로 전달되는 회전동력을 전진 10속 및 후진 1속의 변속단으로 변속하여 종감속 기구로 전달하는 복합 변속부를 포함하는 차량용 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 홀수단 변속부는
제1/9속 구동기어와 제3/7속 구동기어를 포함하여 상기 제2 입력축상에 배치되는 제1 싱크로나이저 기구와;
상기 제1/9속 구동기어와 제3/7속 구동기어에 외접 기어 연결되는 제1/9속 피동기어와 제3/7속 피동기어가 일체로 형성되어 상기 제2 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 동력전달축을 포함하여 이루어지는 차량용 변속장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 동력전달축은
상기 제1 싱크로나이저 기구의 제1/9속 구동기어와 제3/7속 구동기어를 통해 선택적으로 전달되는 회전동력을 제1/9속 피동기어와 제3/7속 피동기어로 전달받아 상기 복합 변속부로 전달하는 차량용 변속장치.
제2항에 있어서,
상기 짝수단 변속부는
상기 제3 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되어 상호 외접되는 기어에 의하여 제3 입력축의 회전동력을 전달받는 제2 동력전달축과;
상기 제2 동력전달축과 상기 제1 동력전달축 사이에 배치되어 상기 제2 동력전달축로부터 전달되는 회전동력을 상기 제1 동력전달축에 전달하는 아이들 축을 포함하여 이루어지는 차량용 변속장치.
제4항에 있어서,
상기 제2 동력전달축상에는
제2/8속 구동기어와 제10/R속 구동기어를 포함하는 제2 싱크로나이저 기구와 제4/6속 구동기어를 포함하는 제3 싱크로나이저 기구가 배치되며, 일측단에 상기 제3 입력축의 동력전달 구동기어와 외접 기어 연결되는 동력전달 피동기어가 일체로 형성되는 차량용 변속장치.
제5항에 있어서,
상기 제2 싱크로나이저 기구의 제10/R속 구동기어는
상기 제1 싱크로나이저 기구의 제3/7속 구동기어와 외접 기어 연결되는 차량용 변속장치.
제5항에 있어서,
상기 아이들 축은
상기 제2/8속 구동기어와 제4/6속 구동기어에 외접 기어 연결되는 제2/8속 피동기어와 제4/6속 피동기어가 일체로 형성되며, 상기 제3/7속 피동기어와 외접 기어 연결되는 아이들 출력기어가 일체로 형성되는 차량용 변속장치.
제2항에 있어서,
상기 복합 변속부는
제1, 제2 유성기어세트의 조합에 의한 4개의 회전축과;
상기 4개의 회전축 중 선택된 회전축이 입력요소로 작동하거나 고정요소로 작동할 수 있도록 제어되는 마찰요소를 포함하는 차량용 변속장치.
제8항에 있어서,
상기 제1, 제2 유성기어세트의 조합에 의한 4개의 회전축은
제1 선기어를 포함하여 이루어지며, 선택적으로 변속기 하우징에 연결되는 제1 회전축;
제1 유성캐리어와 제2 링기어를 포함하여 이루어지며, 출력축과 직접 연결되는 제2 회전축;
제1 링기어와 제2 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 선택적으로 상기 제1 입력축과 연결되는 제3 회전축;
제2 선기어를 포함하여 이루어지며, 상기 제1 동력전달축과 직접 연결되는 제4 회전축을 포함하는 차량용 변속장치.
제9항에 있어서,
상기 제1, 제2 유성기어세트는
싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지는 차량용 변속장치.
제9항에 있어서,
상기 제3 회전축은
상기 제1 입력축상에 배치되어 제1 입력축과 선택적으로 연결되는 중간 입력기어와 외접 기어 연결되는 중간 피동기어와 직접 연결되는 차량용 변속장치.
제9항에 있어서,
상기 마찰요소는
상기 제1 입력축과 중간 구동기어 사이에 배치되는 제3 클러치와;
상기 제1 회전축과 변속기 하우징 사이에 배치되는 브레이크를 포함하는 차량용 변속장치.
제9항에 있어서,
상기 제2 회전축과 직접 연결되는 출력축은
중공축으로 이루어지는 제1 동력전달축을 관통하여 배치되며, 단부에 최종 출력기어가 고정 배치되는 차량용 변속장치.