KR102061218B1 - 차량 변속기 - Google Patents

Abstract

차량의 엔진 동력을 전달하기 위한 변속기가, 엔진에 의해 회전하는 입력축과, 상기 입력축의 동력이 전달되어 회전하는 제1연결축과, 상기 제1연결축과 동력을 상호 전달할 수 있는 제2연결축 및 상기 제1연결축을 경유한 상기 입력축의 동력에 의해 회전하는 피동축을 포함하고, 상기 입력축 상에는 유압에 의해 작동하여 동력을 연결 또는 차단하는 제1 습식 다판 클러치가 구비되고, 상기 제1연결축 상에는 기어 간의 동기물림에 의해 동력을 연결 또는 차단하는 동기물림 클러치가 구비되며, 제1 습식 다판 클러치와 상기 동기물림 클러치가 기능적으로 연결되어 동력 전달경로를 변화시켜 변속을 수행한다.

Description

차량 변속기{Transmission of vehicle}

본 발명은 차량 변속기에 관한 것으로서, 트랙터 등과 같은 작업 차량에 적합한 파워쉬프트 변속기에 관한 것이다.

수동 변속기를 대체하여 자동으로 변속될 수 있는 파워쉬프트(powe shift) 변속기가 개발되어 있다. 대부분의 파워쉬프트 변속기는 일반 자동차와 동일하게 습식 다판 클러치를 주로 사용하여 속도 및 주행 방향을 바꿔주고 있다.

습식 다판 클러치는 자동변속기를 구현하기 위해 반드시 필요한 요소이지만, 기계식 변속기에 비하여 동력 효율이 떨어진다. 또한, 습식 다판 클러치는 유압식 액츄에이터의 작동을 위해 유압이 필요하며, 항상 일정한 압력과 유량을 제공하기 위해 유압 펌프가 항시 작동해야 한다.

유압 펌프가 구동되는 경우 형성하는 압력과 유량에 비례하여 엔진의 동력을 소모하므로 변속기 및 작업기 구동을 위한 동력이 손실된다. 또한, 별도의 펌프와 냉각을 위한 냉각기 등이 필요하므로, 습식 다판 클러치는 기계식 변속장치에 비하여 설치 공간을 많이 차지한다.

이러한 한계를 극복하기 위해, 습식 다판 클러치와 기계식인 동기물림 클러치를 혼용하여 변속기를 구성하기 위한 시도가 이루어지고 있다.

하지만, 종래기술에 따르면 두 종류의 클러치를 혼합 사용함으로써 동력전달 경로가 복잡하였고 소형화하기가 어려웠다. 또한 동력 효율이 떨어졌다.

특허공개 제10-2005-0066090호

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유압식인 습식 다판 클러치와 기계식인 동기물림 클러치를 혼용하면서도, 동력 전달 경로가 단순화되어 동력 전달 효율이 우수한 변속기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 차량의 엔진 동력을 전달하기 위한 변속기로서, 엔진에 의해 회전하는 입력축; 상기 입력축의 동력이 전달되어 회전하는 제1연결축; 및 상기 제1연결축을 경유한 상기 입력축의 동력에 의해 회전하는 피동축을 포함하고, 상기 입력축 상에는 유압에 의해 작동하여 동력을 연결 또는 차단하는 2단의 제1습식 다판 클러치가 구비되며, 상기 제1연결축 상에는 기어 간의 동기물림에 의해 동력을 연결 또는 차단하는 2단의 동기물림 클러치가 구비되고, 상기 피동축 상에는 유압에 의해 작동하여 동력을 연결 또는 차단하는 2단의 제2습식 다판 클러치가 구비되며, 상기 제1습식 다판 클러치, 상기 동기물림 클러치 및 상기 제2습식 다판 클러치가 선택적으로 대응하는 축과 맞물려 동력 전달 경로를 선택적으로 변경함으로써, 8단 변속이 이루어지는 변속기가 제공된다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1습식 다판 클러치는 제1다판 클러치부와 제2다판 클러치부가 번갈아 상기 입력축과 맞물리는 2단의 클러치이고, 상기 제2습식 다판 클러치는 제3다판 클러치부와 제4다판 클러치부가 번갈아 상기 피동축과 맞물리는 2단의 클러치이다.

일 실시예에 따르면, 상기 동기물림 클러치는 제1동기물림 클러치부와 제2동기물림 클러치부가 번갈아 상기 제1연결축과 맞물리는 2단의 클러치이다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1연결축과 나란한 관계로 평행하게 연장되는 제2연결축을 더 포함하고, 상기 제1습식 다판 클러치는 상기 제2연결축을 통해 상기 동기물림 클러치와 기능적으로 연결되고, 상기 입력축의 동력이 상기 제2연결축을 경유해 상기 제1연결축으로 전달되고, 상기 제1연결축을 통해 상기 피동축으로 전달된다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1연결축과 나란한 관계로 평행하게 연장되는 제2연결축을 더 포함하고, 상기 제1습식 다판 클러치는 상기 동기물림 클러치와 직접 연결되고, 상기 입력축의 동력이 바로 상기 제1연결축을 통해 상기 피동축으로 전달되거나, 또는 상기 제1연결축 및 상기 제2연결축을 차례로 경유해 다시 상기 제1연결축으로 전달된 후, 상기 제1연결축을 통해 상기 피동축으로 전달된다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1연결축과 상기 피동축이 동심축으로 형성된다.

일 실시예에 따르면, 상기 피동축 상에는 상기 피동축의 회전방향을 바꿀 수 있는 전후진 클러치가 형성된다.

일 실시예에 따르면, 상기 동기물림 클러치 및 전후진 클러치는 싱크로 메시 기구에 의해 구성된다.

일 실시예에 따르면, 상기 피동축의 회전 구동력을 차량의 바퀴와 연결된 출력축으로 선택적으로 전달하는 부변속부를 더 포함하고, 상기 부변속부는, 상기 피동축과 평행하게 형성되는 제3연결축을 경유해 상기 출력축으로 동력을 전달하는 부변속과, 상기 피동축과 동심축으로 형성되는 제4연결축을 경유해 상기 출력축으로 동력을 전달하는 부변속을 수행하도록 구성된다.

일 실시예에 따르면, 상기 피동축과 상기 출력축이 동심축으로 형성된다.

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 변속기의 선도이다.
도 2는 도 1의 변속기의 입력축, 제1연결축 및 제2연결축을 길이방향 축 방향으로 바라본 도면이다.
도 3a는 도 1의 변속기의 1과 3단의 주변속시 동력 전달 경로를 설명하는 선도이다.
도 3b는 도 1의 변속기의 2과 4단의 주변속시 동력 전달 경로를 설명하는 선도이다.
도 4a는 도 1의 변속기의 5과 7단의 주변속시 동력 전달 경로를 설명하는 선도이다.
도 4b는 도 1의 변속기의 6과 8단의 주변속시 동력 전달 경로를 설명하는 선도이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 1의 변속기의 부변속시 동력 전달 경로를 설명하는 선도이다.
도 6은 도 1의 변속기의 후진시 동력 전달 경로를 설명하는 선도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 변속기의 선도이다.
도 8은 도 7의 변속기의 입력축, 제1연결축 및 제2연결축을 길이방향 축 방향으로 바라본 도면이다.
도 9a는 도 7의 변속기의 1과 2단의 주변속시 동력 전달 경로를 설명하는 선도이다.
도 9b는 도 7의 변속기의 3과 4단의 주변속시 동력 전달 경로를 설명하는 선도이다.
도 10a는 도 7의 변속기의 5과 6단의 주변속시 동력 전달 경로를 설명하는 선도이다.
도 10b는 도 7의 변속기의 7과 8단의 주변속시 동력 전달 경로를 설명하는 선도이다.
도 11은 도 7의 변속기의 후진시 동력 전달 경로를 설명하는 선도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

실시예 1

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 변속기의 선도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 변속기는, 엔진(미도시)에 의해 회전하는 입력축(10)과, 상기 입력축(10)의 동력이 전달되어 회전하는 제1연결축(20)과, 상기 제1연결축(20)과 동력을 상호 전달할 수 있는 제2연결축(30) 및 제1연결축(20)을 경유한 입력축(10)의 동력에 의해 회전하는 피동축(40)을 포함한다.

입력축(10), 제1연결축(20) 및 제2연결축(30)은 서로 나란한 관계로 평행하게 연장되어 엔진의 동력을 피동축(40)으로 전달한다.

피동축(40)의 하류측 단부 쪽에는 피동축(40)과 나란한 관계로 평행하게 연장되는 제3연결축(50)이 형성된다.

여기서 "나란한 관계"는 두 축에 연결된 기어가 서로 직접 치합될 수 있을 정도로 두 축이 나란하게 배치된 것을 의미한다.

피동축(40)의 하류측 단부에는 제4연결축(60)이 피동축(40)과 그 회전중심 축이 일치하도록(동심축으로) 형성되며, 제4연결축(60)의 하류측 단부에는 차량의 바퀴와 연결되는 출력축(80)이 동심축으로 배치된다.

본 명세서에 사용된 용어 "상류"는 선도에서 볼 때 엔진이 위치하는 방향을 의미하고, 용어 "하류"는 동력 전달의 최종단이 바퀴가 위치하는 방향을 의미한다. 때로는, 용어 "상류"는 하나의 부재에 의해 동력이 입력되는 쪽을 의미하며, 용어 "하류"는 상기 부재로부터 입력된 동력이 전달되어 가는 쪽을 의미하는 것으로 보아도 좋다.

도 2는 입력축(10), 제1연결축(20) 및 제2연결축(30)을 축방향에서 바라본 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 입력축(10), 제1연결축(20) 및 제2연결축(30)은 그 길이방향 중심축을 서로 잇는 선분이 삼각형을 이루도록 배치된다.

본 실시예에 따르면, 제1연결축(20)이 입력축(10)의 하방에 배치되고, 제2연결축(30)은 입력축(10)(제1연결축(20))의 측방 쪽에 편심되어 배치된다.

다시 도 1을 참조하면, 입력축(10) 상에는 유압에 의해 작동하여 동력을 연결 또는 차단하는 제1 습식 다판 클러치가 구비되고, 제1연결축(20) 상에는 제1 습식 다판 클러치와 기능적으로 연결되고 기어 간의 동기물림에 의해 동력을 연결 또는 차단하는 동기물림 클러치가 형성된다.

후술하는 바와 같이, 제1 습식 다판 클러치와 동기물림 클러치는 서로 동력 전달경로를 변화시켜 변속을 수행한다.

본 실시예에 따르면, 제1연결축(20)을 입력축(10)의 하방에 배치하여, 제1 습식 다판 클러치와 동기물림 클러치가 직접 연결되도록 함으로써, 동력 전달 경로를 단순화할 수 있다.

또한, 제2연결축(30)을 다른 두 축의 측방으로 빼내어 변속기 전체의 크기를 줄일 수 있게 된다.

입력축(10) 상에는 유압에 의해 작동하여 동력을 연결 또는 차단하는 2단의 제1습식 다판 클러치(110)가 연결된다.

습식 다판 클러치는 클러치 하우징 내에 구동디스크와 피동디스크가 차례로 여러 쌍 반복적으로 설치된 구조를 가진다. 좀더 구체적으로 클러치 압력 스프링이 압력판, 구동디스크 및 피동디스크를 동시에 압착하여, 클러치 허브가 클러치 하우징과 일체가 됨으로써, 축과 함께 회전하는 클러치 하우징에 의해 축의 구동력이 클러치허브로 전달되고, 클러치 허브에 형성된 구동 기어를 회전시킬 수 있다.

반대로, 클러치허브가 클러치하우징과 분리됨으로써, 축과 클러치 허브의 동력 전달이 차단될 수 있다.

유압으로 동작하는 습식 다판 클러치의 구조는 이미 공지된 것이므로, 여기서는 더 자세한 설명을 생략한다.

본 실시예에 따른 제1습식 다판 클러치(110)는 제1다판 클러치부(111)와 제2다판 클러치부(112)가 대향하여 형성되는 2단의 클러치이다.

제1다판 클러치부(111)의 클러치 하우징에는 제1클러치 허브(113)가 입력축(10)에 대해 자유회전 가능하게 연결되고, 제1클러치 허브(113)의 상류측 단부에는 구동기어(114)가 형성되어 있다.

제2다판 클러치부(112)의 클러치 하우징에는 제2클러치 허브(115)가 입력축(10)에 대해 자유회전 가능하게 연결되고, 제2클러치 허브(115)의 하류측 단부에는 구동기어(116)가 형성되어 있다.

여기서, "자유회전 가능"하다는 것은 하나의 구성이 다른 구성에 대하여 마찰이 전혀 없이 회전 가능한 것을 의미하는 것이 아니라, 베어링 등과 같은 부재를 개재하여 베어링 마찰력이 가해질 수 있으나 두 구성 간에 회전력이 직접적으로 전달되지는 않는 것으로 볼 수 있는 경우도 포함한다는 것이 이해되어야 할 것이다.

제1연결축(20) 상에는 기어 간의 동기물림에 의해 동력을 연결 또는 차단하기 위한 동기물림 클러치(130)가 형성된다.

본 실시예에 따르면, 제1습식 다판 클러치(110)와 동기물림 클러치(130)는 서로 기능적으로 연결된다.

여기서, "기능적으로 연결"된다는 것은 제1의 구성과 제2의 구성이 직접 동력을 주고받도록 연결되는 것뿐만 아니라, 제1의 구성으로부터 출력된 동력이 제3의 구성을 경유하여 제2의 구성으로 전달되도록 연결되는 것을 포함한다.

본 실시예에 따른 동기물림 클러치(130)는 싱크로 메시 변속기구에 의해 형성된다.

싱크로 메시 변속기구는 변속기어 앞에 클러치 기어를 형성하고, 클러치 기어와 슬리브 사이를 움직이는 싱크로나이저 링을 두어 슬리브를 움직이게 하여 변속을 수행하는 변속기구이다. 변속을 하게 될 경우, 슬리브가 움직이면서 슬리브에 형성된 기어치와 싱크로나이저 링의 기어치가 맞물린다. 그 상태로 슬리브가 클러치 기어 쪽으로 움직이는데, 이때, 클러치 기어와 싱크로나이저 링이 맞닿는 부분이 매끈하여 서로 가까워질수록 마찰이 커지면서 두 기어의 회전수가 같아지게 된다.

이와 같은 싱크로 메시 변속기구의 구성 및 작동 원리는 이미 공지된 것이므로 여기서는 더 자세한 설명은 생략한다.

본 실시예에 따르면, 동기물림 클러치(130)는 구동 기어(132), 제1싱크로 축(131) 및 클러치 기어(133)로 이루어지는 제1동기물림 클러치부와, 구동 기어(136), 제2싱크로축(134) 및 클러치 기어(135)로 이루어지는 제2동기물림 클러치부를 구비하는 2단의 동기물림 클러치이다.

동기물림 클러치(130)는 제1연결축(20)과 일체로 회전하는 허브(137)와 상기 허브(137)를 중심으로 상하류측에 형성되며 제1연결축(20)에 대해 자유회전 가능한 제1싱크로 축(131)과 제2싱크로 축(134)을 포함한다.

제1싱크로 축(131)의 상류측 단부에는 구동기어(132)가 형성되어 있으며, 하류측 단부에는 클러치 기어(133)가 형성된다. 제2싱크로 축(134)의 상류측 단부에는 클러치 기어(135)가 형성되어 있으며, 하류측 단부에는 구동 기어(136)가 형성되어 있다.

구동기어(132)는 제1다판 클러치부(111)의 구동 기어(114)와 치합되고, 구동 기어(136)는 제2다판 클러치부(112)의 구동 기어(116)와 치합된다.

제1싱크로 축(131)과 제2싱크로 축(134) 사이에는 허브(137)의 둘레를 감싸도록 슬리브(138)가 형성된다.

슬리브(138)는 변속시 좌우로 움직여 선택적으로 클러치 기어(133)와 허브(137) 또는 클러치 기어(135)와 허브(137)가 서로 기능적으로 연결되도록 한다.

슬리브(138)가 좌측으로 움직여 클러치 기어(133)와 허브(137)가 기능적으로 연결되는 경우, 제1연결축(20)과 제1싱크로 축(131)이 함께 회전하게 된다. 이때, 제2싱크로 축(134)은 제1연결축(20)에 대해 자유회전하도록 유지되어 제2싱크로 축(134)과 제1연결축(20) 간에는 동력 전달이 발생하지 않는다.

반대로, 슬리브(138)가 우측으로 움직여 클러치 기어(135)와 허브(137)가 기능적으로 연결되는 경우, 제1연결축(20)과 제2싱크로 축(134)이 함께 회전하게 된다. 이때, 제1싱크로 축(131)은 제1연결축(20)에 대해 자유회전하도록 유지되어 제1싱크로 축(131)과 제1연결축(20) 간에는 동력 전달이 발생하지 않는다.

제2연결축(30)에는 구동 기어(31) 및 구동 기어(32)가 형성된다. 구동 기어(31)와 구동 기어(32)는 각각 동기물림 클러치(130)의 구동 기어(132)와 구동 기어(136)와 치합된다.

피동축(40)에는 전후진 클러치(140)가 연결된다. 전후진 클러치(140)는 싱크로 메시 변속기구에 의해 구성된다.

전후진 클러치(140)는 피동축(40)과 일체로 회전하는 허브(147)와 상기 허브(147)를 중심으로 상하류측에 형성되는 전진 싱크로 축(141)과 후진 싱크로 축(144)을 포함한다.

전진 싱크로 축(141)은 제1연결축(20)에 결합되어 제1연결축(20)과 일체로 회전되도록 구성되며, 피동축(40)에 대해서는 자유 회전 가능하다. 후진 싱크로 축(144)는 피동축(40)을 감싸도록 배치되며 피동축(40)에 대해 자유 회전 가능하다.

전진 싱크로 축(141)의 상류측 단부에는 구동기어(142)가 형성되어 있으며, 하류측 단부에는 클러치 기어(143)가 형성된다. 후진 싱크로 축(144)의 상류측 단부에는 클러치 기어(145)가 형성되어 있으며, 하류측 단부에는 구동 기어(146)가 형성되어 있다.

전진 싱크로 축(141)과 후진 싱크로 축(144) 사이에는 허브(147)의 둘레를 감싸도록 슬리브(148)가 형성된다.

슬리브(148)는 변속시 좌우로 움직여 선택적으로 클러치 기어(143)와 허브(147) 또는 클러치 기어(145)와 허브(147)가 서로 기능적으로 연결되도록 한다.

슬리브(148)가 좌측으로 움직여 클러치 기어(143)와 허브(147)가 기능적으로 연결되는 경우, 피동축(40)과 전진 싱크로 축(141)이 함께 회전하게 된다. 이때, 후진 싱크로 축(144)은 피동축(40)에 대해 자유회전하도록 유지되어 후진 싱크로 축(144)과 피동축(40) 간에는 동력 전달이 발생하지 않는다.

반대로, 슬리브(148)가 우측으로 움직여 클러치 기어(145)와 허브(147)가 기능적으로 연결되는 경우, 피동축(40)과 후진 싱크로 축(144)이 함께 회전하게 된다. 이때, 전진 싱크로 축(141)은 피동축(40)에 대해 자유회전하도록 유지되어 전진 싱크로 축(141)과 피동축(40) 간에는 동력 전달이 발생하지 않는다.

한편, 입력축(10)에는 제1습식 다판 클러치(110)의 하류측에 회전축(151)이 입력축(10)에 대해 자유회전 가능하게 형성된다.

회전축(151)의 양단에는 구동 기어(152, 153)이 형성되고, 구동 기어(153)는 전진 싱크로 축(141)에 형성된 구동 기어(142)와 치합된다.

제2연결축(30)에는 제2연결축(30)에 대해 자유회전 가능한 아이들 축(33)이 형성되고, 아이들 축(33)에는 아이들 기어(34)가 형성된다.

구동기어(152)는 아이들 기어(34)에 치합되고, 아이들 기어(34)는 후진 싱크로 축(144)의 구동 기어(146)와 치합된다.

제1연결축(20)의 회전력이 아이들 기어(34)를 통해 전후진 클러치(150)로 전달됨으로써, 피동축(40)의 회전 방향이 바뀐다.

전후진 클러치(150)보다 하류인 피동축(40) 상에는 2단의 제2습식 다판 클러치(120)가 연결된다.

제2습식 다판 클러치(120)에는 제3다판 클러치부(121)와 제4다판 클러치부(122)가 대향하여 형성된다.

제3다판 클러치부(121)의 클러치하우징에는 제3클러치 허브(123)가 피동축(40)에 대해 자유회전 가능하게 연결되고, 제3클러치 허브(123)의 상류측 단부에는 구동기어(124)가 형성되어 있다.

제4다판 클러치부(122)의 클러치하우징에는 제4클러치 허브(125)가 피동축(40)에 대해 자유회전 가능하게 연결되고, 제4클러치 허브(125)의 하류측 단부에는 구동기어(126)가 형성되어 있다.

피동축(40)과 나란한 관계로 형성된 제3연결축(50)에는 네 개의 구동기어(51, 52, 53, 54)가 형성되어 있다. 이중, 구동기어(51)는 제3다판 클러치부(121)의 구동 기어(124)와 치합되고, 구동기어(52)는 제4다판 클러치부(122)의 구동기어(126)와 치합된다.

피동축(40)의 하류측 단부에는 피동축(40)과 회전중심 축이 일치하는(동심축의) 제4연결축(60)이 형성되어 있다.

제4연결축(60)의 상류측 단부에는 피동축(40)을 감싸도록 형성되며 피동축(40)에 대해 자유회전 가능한 원통형의 회전축(61)이 형성되어 있으며, 회전축(61)에는 구동기어(62)가 형성된다. 구동기어(62)는 제3연결축(50)의 구동 기어(53)와 치합된다.

제4연결축(60)의 하류측 단부에는 제4연결축(60)과 동심축으로 출력축(80)이 형성된다. 출력축(80)에는 차량의 바퀴가 연결되며, 출력축(80)의 회전력이 각 바퀴로 분산되어 바퀴를 회전시킨다.

출력축(80)에는 출력축(80)과 일체로 회전하는 허브(81)와, 상기 허브(81)를 중심으로 상하류측에 형성되며 출력축(20)에 대해 자유회전 가능한 두 싱크로 축(63, 83)이 연결된다.

싱크로 축(63)은 제4연결축(60)의 하류측 단부에 연결되어 제4연결축(60)과 일체로 회전하도록 되어 있다. 싱크로 축(63)의 하류측 단부에는 클러치 기어(64)가 형성된다.

싱크로 축(83)에는 상류측에서부터 클러치 기어(86), 구동 기어(84) 및 구동 기어(85)가 형성되어 있다. 구동 기어(84)는 제4연결축(60)의 최하류측에 형성된 구동 기어(54)와 치합된다.

싱크로 축(63)과 싱크로 축(83) 사이에는 허브(81)의 둘레를 감싸도록 슬리브(87)가 형성된다.

슬리브(87)는 변속시 좌우로 움직여 선택적으로 클러치 기어(64)와 허브(81) 또는 클러치 기어(86)와 허브(81)가 서로 기능적으로 연결되도록 한다.

슬리브(87)가 좌측으로 움직여 클러치 기어(64)와 허브(81)가 기능적으로 연결되는 경우, 제4연결축(60)과 출력축(80)이 함께 회전하게 된다.

반대로, 슬리브(87)가 우측으로 움직여 클러치 기어(86)와 허브(81)가 기능적으로 연결되는 경우, 출력축(80)은 제4연결축(60)의 회전에 영향을 받지 않으며, 제3연결축(50)으로부터 동력을 전달받아 회전하게 된다.

한편, 출력축(80)과 나란한 관계로 제5연결축(70)이 형성되며, 제5연결축(70)에도 싱크로 메시 변속기구가 형성된다.

제5연결축(70)에는 제5연결축(70)과 일체로 회전하는 클러치 기어(75)가 형성되며, 제5연결축(70)에 대해 자유회전 가능하게 싱크로 축(71)이 형성된다.

싱크로 축(71)은 상류측 단부에 클러치 기어(72)가 형성되고 하류측 단부에 구동 기어(73)가 형성된다. 구동 기어(73)는 출력축(80)에 형성된 싱크로 축(83)의 구동 기어(85)와 치합된다.

클러치 기어(75)를 둘러싸는 형태로 슬리브(76)가 구비되며, 슬리브(76)는 싱크로 축(71)을 향해 이동 가능하다.

슬리브(76)가 좌측으로 움직여 클러치 기어(72)와의 연결이 해제되면, 제5연결축(70)과 싱크로 축(71)은 서로 자유회전 가능하고, 슬리브(76)가 우측으로 움직여 클러치 기어(75)와 클러치 기어(72)를 연결하면, 제5연결축(70)과 싱크로 축(71)은 서로 함께 회전하게 된다.

제5연결축(70)의 하류측 단부 부근에는 구동 기어(74)가 일체로 회전가능하게 형성된다. 구동 기어(74)는 출력축(80)에 형성된 구동 기어(82)와 치합된다.

제5연결축(70)의 상류측 단부에는 제5연결축(70)의 회전을 정지시킬 수 있는 1단의 습식 다판 클러치(77)가 결합된다.

본 실시예에 따르면, 제3연결축(50), 제4연결축(60), 제5연결축(70) 및 그에 연결된 싱크로 메시 변속기구 등을 이용해 피동축(40)의 회전 구동력을 출력축(80)으로 선택적으로 전달할 수 있는 부변속부가 형성된다.

이하에서는, 도 1, 도 3a 및 도 3b를 참조하여, 본 실시예의 변속기의 1 내지 4단의 주변속에 따른 동력전달 경로를 설명한다.

도 3a는 1, 3단 주변속의 동력 전달 경로를 설명하는 선도이고, 도 3b는 2, 4단 주변속의 동력 전달 경로를 설명하는 선도이다.

주변속 시 전후진 클러치(140)는 전진 측으로 연결된 것으로 한다.

1단 주변속시 도 3a의 굵은 검은색 실선의 화살표에 의해 지시되는 경로를 따른다.

1단에서는 제1습식 다판 클러치(110)의 제1다판 클러치부(111)가 입력축(10)과 맞물리고, 동시에 제2습식 다판 클러부(120)의 제3다판 클러치부(121)가 피동축(40)과 연결된다.

본 실시예에 따른 동기물림 클러치(130)는 저속(1-4단)에서 고속(5-8단)으로의 변속시 사용되는 클러치이다.

1 내지 4단에서는 슬리브(138)가 좌측으로 이동하여 동기물림 클러치(130)의 제1동기물림 클러치부가 제1연결축(20)과 연결된다.

제1다판 클러치부(111)가 입력축(10)과 맞물려, 입력축(10)과 함께 구동 기어(114)가 회전한다. 구동 기어(114)의 회전력은 그에 치합된 구동 기어(132)로 전달되어 제1싱크로 축(131)을 회전시킨다.

제1싱크로 축(131)은 제1연결축(20)과 동력적으로 연결되어 있으므로, 제1싱크로 축(131)은 제1연결축(20)을 회전시킨다. 제1연결축(20)이 회전하면 단부에 연결된 전진 싱크로 축(141)이 회전하게 된다.

전진 모드에서 전진 싱크로 축(141)과 피동축(40)은 일체로 회전하도록 연결되어 있으므로, 전진 싱크로 축(141)이 회전함에 따라서 피동축(40)이 회전하게 된다.

피동축(40)이 회전함에 따라서, 제3다판 클러치부(121)의 구동 기어(124)가 회전하고, 구동 기어(124)에 치합된 구동 기어(51)가 회전함에 따라서 제3연결축(50)이 회전하게 된다.

1단에서 2단으로 변속되는 경우, 제1습식 다판 클러치(110)의 제1다판 클러치부(111)가 입력축(10)으로부터 떨어지는 한편, 제2다판 클러치부(112)가 입력축(10)과 연결되도록 제어된다.

2단 주변속시 도 3b의 굵은 검은색 실선의 화살표에 의해 지시되는 경로를 따른다.

제2다판 클러치부(112)가 입력축(10)과 맞물려, 입력축(10)과 함께 구동 기어(116)가 회전한다. 구동 기어(116)의 회전력은 그에 치합된 구동 기어(136)로 전달되어 제2싱크로 축(134)을 회전시킨다.

제2싱크로 축(134)은 제1연결축(20)에 대해 공회전 상태이므로, 제2싱크로 축(134)의 회전력은 제2연결축(30)의 구동 기어(32)로 전달되어 구동 기어(32)를 회전시킨다.

구동 기어(32)가 회전함에 따라 제2연결축(30)이 회전하게 되고, 구동 기어(31)가 함께 회전한다.

구동 기어(31)가 회전하면 그에 치합된 구동 기어(132)가 회전하게 된다. 구동 기어(132)가 회전하면 제1싱크로 축(131)이 회전한다.

제1싱크로 축(131)은 제1연결축(20)과 동력적으로 연결되어 있으므로, 제1싱크로 축(131)은 제1연결축(20)을 회전시킨다.

제1연결축(20)의 회전력은 이후 상술한 1단 주변속시의 동력 전달 경로와 동일하게 제3연결축(50)으로 전달된다.

2단에서 3단으로 변속되는 경우, 제1습식 다판 클러치(110)의 제1다판 클러치부(111)가 입력축(10)과 맞물리고, 제2습식 다판 클러부(120)의 제4다판 클러치부(122)가 피동축(40)과 연결된다.

3단 주변속시 도 3a의 굵은 검은색 실선 및 점선의 화살표에 의해 지시되는 경로를 따른다.

3단에서 입력축(10)으로부터 피동축(40)으로의 동력 전달 경로는 1단과 동일하다.

피동축(40)이 회전함에 따라서, 제4다판 클러치부(122)의 구동 기어(126)가 회전하고, 구동 기어(126)에 치합된 구동 기어(52)가 회전함에 따라서 제3연결축(50)이 회전하게 된다.

3단에서 4단으로 변속되는 경우, 제1다판 클러치부(111)가 입력축(10)으로부터 떨어지는 한편, 제2다판 클러치부(112)가 입력축(10)과 연결되도록 제어된다.

4단 주변속시 도 3b의 굵은 검은색 실선 및 점선의 화살표에 의해 지시되는 경로를 따른다.

4단에서 입력축(10)으로부터 피동축(40)으로의 동력 전달 경로는 2단과 동일하다. 또한, 4단에서 피동축(40)으로부터 제3연결축(50)으로의 동력 전달 경로는 3단과 동일하다.

본 실시예에 따른 변속기는 동기물림 클러치(130)를 통해 8단의 주변속이 가능하다.

이하에서는, 도 4a 및 도 4b를 참조하여, 본 실시예의 변속기의 5 내지 8단의 주변속에 따른 동력전달 경로를 설명한다.

5단 주변속시 도 4a의 굵은 검은색 실선의 화살표에 의해 지시되는 경로를 따른다.

5단으로 변속시 제1습식 다판 클러치(110)의 제1다판 클러치부(111)가 입력축(10)과 맞물리고, 제2습식 다판 클러부(120)의 제3다판 클러치부(121)가 피동축(40)과 연결된다. 동시에 동기물림 클러치(130)의 슬리브(138)가 우측으로 이동하여 동기물림 클러치(130)의 제2동기물림 클러치부가 제1연결축(20)과 연결된다.

5단 내지 8단에서는 제2동기물림 클러치부가 제1연결축(20)과 연결된 상태를유지한다.

제1다판 클러치부(111)가 입력축(10)과 맞물려, 입력축(10)과 함께 구동 기어(114)가 회전한다. 구동 기어(114)의 회전력은 그에 치합된 구동 기어(132)로 전달되어 제1싱크로 축(131)을 회전시킨다.

제1싱크로 축(131)은 제1연결축(20)에 대해 공회전 상태이므로, 제1싱크로 축(131)의 회전력은 제2연결축(30)의 구동 기어(31)로 전달되어 구동 기어(31)를 회전시킨다.

구동 기어(31)가 회전함에 따라 제2연결축(30)이 회전하게 되고, 구동 기어(32)가 함께 회전한다.

구동 기어(32)가 회전하면 그에 치합된 구동 기어(136)가 회전하게 된다. 구동 기어(136)가 회전하면 제2싱크로 축(134)이 회전한다.

제2싱크로 축(134)은 제1연결축(20)과 동력적으로 연결되어 있으므로, 제2싱크로 축(134)은 제1연결축(20)을 회전시킨다.

제1연결축(20)의 회전력은 이후 상술한 1단 주변속시의 동력 전달 경로와 동일하게 제3연결축(50)으로 전달된다.

5단에서 6단으로 변속되는 경우, 제1습식 다판 클러치(110)의 제1다판 클러치부(111)가 입력축(10)으로부터 떨어지는 한편, 제2다판 클러치부(112)가 입력축(10)과 연결되도록 제어된다.

6단 주변속시 도 4b의 굵은 검은색 실선의 화살표에 의해 지시되는 경로를 따른다.

제2다판 클러치부(112)가 입력축(10)과 맞물려, 입력축(10)과 함께 구동 기어(116)가 회전한다. 구동 기어(116)의 회전력은 그에 치합된 구동 기어(136)로 전달되어 제2싱크로 축(134)을 회전시킨다.

제2싱크로 축(134)은 제1연결축(20)과 동력적으로 연결되어 있으므로, 제2싱크로 축(134)은 제1연결축(20)을 회전시킨다.

제1연결축(20)의 회전력은 이후 상술한 2단 주변속시의 동력 전달 경로와 동일하게 제3연결축(50)으로 전달된다.

6단에서 7단으로 변속되는 경우, 제1습식 다판 클러치(110)의 제1다판 클러치부(111)가 입력축(10)과 맞물리고, 제2습식 다판 클러부(120)의 제4다판 클러치부(122)가 피동축(40)과 연결된다.

7단 주변속시 도 4a의 굵은 검은색 실선 및 점선의 화살표에 의해 지시되는 경로를 따른다.

7단에서 입력축(10)으로부터 피동축(40)으로의 동력 전달 경로는 5단과 동일하다.

피동축(40)이 회전함에 따라서, 제4다판 클러치부(122)의 구동 기어(126)가 회전하고, 구동 기어(126)에 치합된 구동 기어(52)가 회전함에 따라서 제3연결축(50)이 회전하게 된다.

7단에서 8단으로 변속되는 경우, 제1다판 클러치부(111)가 입력축(10)으로부터 떨어지는 한편, 제2다판 클러치부(112)가 입력축(10)과 연결되도록 제어된다.

8단 주변속시 도 4b의 굵은 검은색 실선 및 점선의 화살표에 의해 지시되는 경로를 따른다.

8단에서 입력축(10)으로부터 피동축(40)으로의 동력 전달 경로는 7단과 동일하다. 또한, 8단에서 피동축(40)으로부터 제3연결축(50)으로의 동력 전달 경로는 6단과 동일하다.

본 실시예에 따른 변속기는 3단의 변속이 가능한 부변속부를 구비하여 총 24단의 변속이 가능하다(후진 변속 제외).

이하에서는, 도 5a 내지 도 5c를 참조하여, 본 실시예의 변속기의 부변속에 따른 동력전달 경로를 설명한다.

도 5a는 1단 부변속의 동력 전달 경로를 설명하는 선도이고, 도 5b는 2단 부변속의 동력 전달 경로를 설명하는 선도이며, 도 5c는 3단 부변속의 동력 전달 경로를 설명하는 선도이다.

1단 부변속시 슬리브(76)는 우측으로 이동하여 클러치 기어(75)와 클러치 기어(72)를 동기화시킨다. 이때, 슬리브(87)는 클러치 기어(64)와 클러치 기어(86)의 어디에도 연결되지 않는 중립 상태에 놓인다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 제3연결축(50)이 회전함에 따라서, 구동 기어(54)가 회전하고, 구동 기어(54)는 구동 기어(84)를 회전시켜 싱크로 축(83)을 회전시킨다. 이때, 싱크로 축(83)은 출력축(80)에 대해 공회전한다.

싱크로 축(83)이 회전함에 따라서 구동기어(85)에 치합된 구동 기어(73)가 회전하고, 구동 기어(73)와 함께 싱크로 축(71)이 회전한다.

싱크로 축(71)의 클러치 기어(72)는 제5연결축(70)에 일체 형성된 클러치 기어(75)와 동기화되어 있으므로, 싱크로 축(71)과 함께 제5연결축(70)이 회전한다.

제5연결축(70)이 회전하면서 구동 기어(74)가 회전하고, 구동 기어(74)는 구동 기어(82)를 회전시켜 최종적으로 출력축(80)이 회전하게 된다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 2단 부변속시 슬리브(76)는 좌측으로 이동하여 클러치 기어(75)와 클러치 기어(72)의 연결을 차단한다. 따라서, 싱크로 축(71)은 제5연결축(70)에 대해 공회전한다.

한편, 슬리브(87)는 우측으로 이동하여, 허브(81)와 클러치 기어(86)를 연결한다.

제3연결축(50)이 회전함에 따라서, 구동 기어(54)가 회전하고, 구동 기어(54)는 구동 기어(84)를 회전시켜 싱크로 축(83)을 회전시킨다. 싱크로 축(83)은 출력축(80)을 회전시킨다.

도 5c에 도시된 바와 같이, 3단 부변속시 슬리브(87)는 좌측으로 이동하여, 허브(81)와 클러치 기어(64)를 연결한다. 이때, 슬리브(76)는 좌측으로 이동하여 클러치 기어(75)와 클러치 기어(72)의 연결을 차단한 상태를 유지한다.

제3연결축(50)이 회전함에 따라서, 구동 기어(53)가 회전하고, 구동 기어(53)는 구동 기어(62)를 회전시켜 회전축(61)을 회전시킨다.

회전축(61)은 다시 싱크로 축(63)을 회전시키고, 싱크로 축(63)은 최종적으로 그에 동기화된 출력축(80)을 회전시킨다.

도 6은 본 실시예에 따른 변속기의 후진시 동력 전달 경로를 설명하는 선도이다. 설명의 편의를 위하여, 제1연결축(20)까지의 동력 전달은 1단 주변속(또는 5단 주변속) 상태로 이루어지는 것으로 도시한다.

후진 변속시, 슬리브(148)는 우측으로 이동하여 허브(147)와 후진 싱크로 축(144)의 클러치 기어(145)를 연결한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1연결축(20)의 회전에 의해 전진 싱크로 축(141)이 회전하면, 구동 기어(142)에 의해 그에 치합된 구동 기어(153)가 회전한다.

구동 기어(153)가 회전함에 따라서, 회전축(151)에 형성된 구동 기어(152)도 회전하고, 구동 기어(152)는 아이들 기어(34)를 회전시킨다.

아이들 기어(34)가 회전하면서 그에 치합된 구동 기어(146)가 회전하게 된다. 구동 기어(146)의 회전에 의해 후진 싱크로 축(144)이 회전하고 그에 동기화된 피동축(40)이 회전한다. 이후, 피동축(40)의 회전 구동력이 바퀴로 전달되는 과정은 앞서 설명하였다.

이때, 아이들 기어(34)에 의해 피동축(40)의 회전 방향이 전진시와는 반대로 바뀐다.

본 실시예에 따르면, 유압식 습식 다판 클러치와 기계식 동기물림 클러치를 혼용함으로써, 변속기의 크기를 감소시키고 구조를 단순화할 수 있다.

또한, 동력을 전달하기 위한 축들의 길이가 짧아 축을 프레임에 지지하기 위한 베어링으로서 저렴하면서도 추력을 받을 수 있는 볼 베어링을 사용할 수 있으며, 구조가 간단하여 구동 기어로서 축방향 추력을 가지는 헬리컬 기어를 사용할 수 있다.

도면에서 검은색 원으로 표현된 것은 볼 베어링을 나타내고, 검은색 네모로 표현된 것을 니들 베어링이다.

또한, 단수에 따라 입력축(10)의 회전력이 다른 연결축을 경유하지 않고, 제1연결축(20)을 통해 바로 피동축(40)으로 전달될 수 있으므로, 동력 전달 경로가 간소화되므로, 동력 전달 효율이 높다.

실시예 2

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 변속기의 선도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 변속기는, 엔진(미도시)에 의해 회전하는 입력축(10)과, 상기 입력축(10)의 동력이 전달되어 회전하는 제1연결축(20)과, 상기 제1연결축(20)과 나란한 관계로 평행하게 연장되는 제2연결축(30) 및 제1연결축(20)을 경유한 입력축(10)의 동력에 의해 회전하는 피동축(40)을 포함한다.

입력축(10), 제1연결축(20) 및 제2연결축(30)은 서로 나란한 관계로 평행하게 연장되어 엔진의 동력을 피동축(40)으로 전달한다.

피동축(40)의 하류측 단부 쪽에는 피동축(40)과 나란한 관계로 평행하게 연장되는 제3연결축(50)이 형성된다.

피동축(40)의 하류측 단부에는 제4연결축(60)이 피동축(40)과 그 회전중심 축이 일치하도록(동심축으로) 형성되며, 제4연결축(60)의 하류측 단부에는 차량의 바퀴와 연결되는 출력축(80)이 동심축으로 배치된다.

도 8은 본 실시예에 따른 변속기의 입력축(10), 제1연결축(20) 및 제2연결축(30)을 축방향에서 바라본 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 입력축(10), 제1연결축(20) 및 제2연결축(30)은 그 길이방향 중심축을 서로 잇는 선분이 삼각형을 이루도록 배치된다. 다만, 본 실시예에 따르면, 제2연결축(30)이 입력축(10)의 하방에 배치되고, 제1연결축(20)은 입력축(10)(제2연결축(30))의 측방 쪽에 편심되어 배치된다.

다시 도 7을 참조하면, 입력축(10) 상에는 유압에 의해 작동하여 동력을 연결 또는 차단하는 제1 습식 다판 클러치가 구비되고, 제1연결축(20) 상에는 제1 습식 다판 클러치와 기능적으로 연결되고 기어 간의 동기물림에 의해 동력을 연결 또는 차단하는 동기물림 클러치가 형성된다.

습식 다판 클러치와 동기물림 클러치를 구성하는 부품이 집중된 클러치 팩은 그 부피가 커서 입력축(10)과 제1연결축(20) 사이의 거리를 근접시키는데는 일정한 한계가 있다.

본 실시예에 따르면, 클러치가 연결되지 않는 제2연결축(30)을 입력축(10)의 하방에 배치하여, 두 축간 거리를 자유롭게 조정하여, 변속기 전체의 크기를 소형화할 수 있다.

입력축(10) 상에는 유압에 의해 작동하여 동력을 연결 또는 차단하는 2단의 제1습식 다판 클러치(210)가 연결된다.

본 실시예에 따른 제1습식 다판 클러치(210)는 제1다판 클러치부(211)와 제2다판 클러치부(212)가 대향하여 형성되는 2단의 클러치이다.

제1다판 클러치부(211)의 클러치 하우징에는 제1클러치 허브(213)가 입력축(10)에 대해 자유회전 가능하게 연결되고, 제1클러치 허브(213)의 상류측 단부에는 구동기어(214)가 형성되어 있다.

제2다판 클러치부(212)의 클러치 하우징에는 제2클러치 허브(215)가 입력축(10)에 대해 자유회전 가능하게 연결되고, 제2클러치 허브(215)의 하류측 단부에는 구동기어(216)가 형성되어 있다.

제1연결축(20) 상에는 기어 간의 동기물림에 의해 동력을 연결 또는 차단하기 위한 동기물림 클러치(230)가 형성된다.

본 실시예에 따르면, 제1습식 다판 클러치(210)와 동기물림 클러치(230)는 서로 기능적으로 연결된다. 본 실시예에 따른 동기물림 클러치(230)는 싱크로 메시 변속기구에 의해 형성된다.

본 실시예에 따르면, 동기물림 클러치(230)는 구동 기어(232), 제1싱크로 축(231) 및 클러치 기어(233)로 이루어지는 제1동기물림 클러치부와, 구동 기어(236), 제2싱크로축(234) 및 클러치 기어(235)로 이루어지는 제2동기물림 클러치부를 구비하는 2단의 동기물림 클러치이다.

동기물림 클러치(230)는 제1연결축(20)과 일체로 회전하는 허브(237)와 상기 허브(237)를 중심으로 상하류측에 형성되며 제1연결축(20)에 대해 자유회전 가능한 제1싱크로 축(231)과 제2싱크로 축(234)을 포함한다.

제1싱크로 축(231)의 상류측 단부에는 구동기어(232)가 형성되어 있으며, 하류측 단부에는 클러치 기어(233)가 형성된다. 제2싱크로 축(234)의 상류측 단부에는 클러치 기어(235)가 형성되어 있으며, 하류측 단부에는 구동 기어(236)가 형성되어 있다.

제1싱크로 축(231)과 제2싱크로 축(234) 사이에는 허브(237)의 둘레를 감싸도록 슬리브(238)가 형성된다.

슬리브(238)는 변속시 좌우로 움직여 선택적으로 클러치 기어(233)와 허브(237) 또는 클러치 기어(235)와 허브(237)가 서로 기능적으로 연결되도록 한다.

슬리브(238)가 좌측으로 움직여 클러치 기어(233)와 허브(237)가 기능적으로 연결되는 경우, 제1연결축(20)과 제1싱크로 축(231)이 함께 회전하게 된다. 이때, 제2싱크로 축(234)은 제1연결축(20)에 대해 자유회전하도록 유지되어 제2싱크로 축(234)과 제1연결축(20) 간에는 동력 전달이 발생하지 않는다.

반대로, 슬리브(238)가 우측으로 움직여 클러치 기어(235)와 허브(237)가 기능적으로 연결되는 경우, 제1연결축(20)과 제2싱크로 축(234)이 함께 회전하게 된다. 이때, 제1싱크로 축(231)은 제1연결축(20)에 대해 자유회전하도록 유지되어 제1싱크로 축(231)과 제1연결축(20) 간에는 동력 전달이 발생하지 않는다.

제2연결축(30)에는 구동 기어(31) 및 구동 기어(32)가 형성된다.

제1습식 다판 클러치(210)의 구동 기어(214)가 구동 기어(31)과 치합되고, 구동 기어(31)는 동기물림 클러치(230)의 구동 기어(232)와 치합된다.

제1습식 다판 클러치(210)의 구동 기어(216)가 구동 기어(32)과 치합되고, 구동 기어(32)는 동기물림 클러치(230)의 구동 기어(236)와 치합된다.

피동축(40)에는 전후진 클러치(240)가 연결된다. 전후진 클러치(240)는 싱크로 메시 변속기구에 의해 구성된다.

전후진 클러치(240)는 피동축(40)과 일체로 회전하는 허브(247)와 상기 허브(247)를 중심으로 상하류측에 형성되며 피동축(40)에 대해 자유회전 가능한 전진 싱크로 축(241)과 후진 싱크로 축(244)을 포함한다.

전진 싱크로 축(241)의 상류측 단부에는 구동기어(242)가 형성되어 있으며, 하류측 단부에는 클러치 기어(243)가 형성된다. 후진 싱크로 축(244)의 상류측 단부에는 클러치 기어(245)가 형성되어 있으며, 하류측 단부에는 구동 기어(246)가 형성되어 있다.

전진 싱크로 축(241)과 후진 싱크로 축(244) 사이에는 허브(247)의 둘레를 감싸도록 슬리브(248)가 형성된다.

슬리브(248)는 변속시 좌우로 움직여 선택적으로 클러치 기어(243) 및 허브(247) 또는 클러치 기어(245) 및 허브(247)가 서로 기능적으로 연결되도록 한다.

슬리브(248)가 좌측으로 움직여 클러치 기어(243)와 허브(247)가 기능적으로 연결되는 경우, 피동축(40)과 전진 싱크로 축(241)이 함께 회전하게 된다. 이때, 후진 싱크로 축(244)은 피동축(40)에 대해 자유회전하도록 유지되어 후진 싱크로 축(244)과 피동축(40) 간에는 동력 전달이 발생하지 않는다.

반대로, 슬리브(248)가 우측으로 움직여 클러치 기어(245)와 허브(247)가 기능적으로 연결되는 경우, 피동축(40)과 후진 싱크로 축(244)이 함께 회전하게 된다. 이때, 전진 싱크로 축(241)은 피동축(40)에 대해 자유회전하도록 유지되어 전진 싱크로 축(241)과 피동축(40) 간에는 동력 전달이 발생하지 않는다.

제1연결축(20)의 하류측에는 구동 기어(21)와 구동 기어(22)가 형성된다. 구동 기어(21)는 전진 싱크로 축(241)에 형성된 구동 기어(242)와 치합된다.

한편, 입력축(10)에는 습식 다판 클러치(210)의 하류측에 아이들 축(251)이 입력축(10)에 대해 자유회전 가능하게 형성된다. 아이들 축(251)의 하류측 단부에는 아이들 기어(252)가 형성된다.

구동 기어(22)는 아이들 기어(252)와 치합되고, 아이들 기어(252)는 후진 싱크로 축(244)에 형성된 구동 기어(246)와 치합된다.

제1연결축(20)의 회전력이 아이들 기어(252)를 통해 전후진 클러치(240)로 전달됨으로써, 피동축(40)의 회전 방향이 바뀐다.

전후진 클러치(240)보다 하류인 피동축(40) 상에는 2단의 제2습식 다판 클러치(220)가 연결된다.

제2습식 다판 클러치(220)에는 제3다판 클러치부(221)와 제2다판 클러치부(222)가 대향하여 형성된다.

제3다판 클러치부(221)의 클러치하우징에는 제3클러치 허브(223)가 피동축(40)에 대해 자유회전 가능하게 연결되고, 제3클러치 허브(223)의 상류측 단부에는 구동기어(224)가 형성되어 있다.

제4다판 클러치부(222)의 클러치하우징에는 제4클러치 허브(225)가 피동축(20)에 대해 자유회전 가능하게 연결되고, 제4클러치 허브(225)의 하류측 단부에는 구동기어(226)가 형성되어 있다.

부변속부 등 피동축(40) 이후에 형성되는 변속기의 구성은 제1실시예와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.

이하에서는, 도 9a 및 도 9b를 참조하여, 본 실시예의 변속기의 1 내지 4단의 주변속에 따른 동력전달 경로를 설명한다.

도 9a는 1, 2단 주변속의 동력 전달 경로를 설명하는 선도이고, 도 9b는 3, 4단 주변속의 동력 전달 경로를 설명하는 선도이다.

주변속 시 전후진 클러치(240)는 전진 측으로 연결된 것으로 한다.

1단 주변속시 도 9a의 굵은 검은색 실선의 화살표에 의해 지시되는 경로를 따른다.

1단에서는 제1습식 다판 클러치(210)의 제1다판 클러치부(211)가 입력축(10)과 맞물리고, 동시에 제2습식 다판 클러부(220)의 제3다판 클러치부(221)가 피동축(40)과 연결된다.

본 실시예에 따른 동기물림 클러치(230)는 저속(1-4단)에서 고속(5-8단)으로의 변속시 사용되는 클러치이다.

1 내지 4단에서는 슬리브(238)가 좌측으로 이동하여 동기물림 클러치(230)의 제1동기물림 클러치부가 제1연결축(20)과 연결된다.

제1다판 클러치부(211)가 입력축(10)과 맞물려, 입력축(10)과 함께 구동 기어(214)가 회전한다. 구동 기어(214)의 회전력은 제2연결축(30)의 구동 기어(31)를 회전시킨다.

구동 기어(31)의 회전에 의해 구동 기어(232)가 회전하고, 구동 기어(232)와 함께 제1싱크로 축(231)이 회전한다.

제1싱크로 축(231)은 제1연결축(20)과 함께 회전하도록 동기화되어 있으므로, 제1싱크로 축(231)에 의해 제1연결축(20)이 회전한다.

제1연결축(20)이 회전함에 따라서, 구동 기어(21)가 제1연결축(20)과 함께 회전하고, 구동 기어(21)의 회전에 의해 그에 치합된 구동 기어(242)가 회전하면서 전진 싱크로 축(241)을 회전시킨다.

전진 모드에서 전진 싱크로 축(241)과 피동축(40)은 일체로 회전하도록 연결되어 있으므로, 전진 싱크로 축(241)이 회전함에 따라서 피동축(40)이 회전하게 된다.

피동축(40)이 회전함에 따라서, 제3다판 클러치부(221)의 구동 기어(224)가 회전하고, 구동 기어(224)에 치합된 구동 기어(51)가 회전함에 따라서 제3연결축(50)이 회전하게 된다.

1단에서 2단으로 변속되는 경우, 제1습식 다판 클러치(210)의 제1다판 클러치부(211)가 입력축(10)으로부터 떨어지는 한편, 제2다판 클러치부(212)가 입력축(10)과 연결되도록 제어된다.

2단 주변속시 도 9a의 굵은 검은색 실선 및 점선의 화살표에 의해 지시되는 경로를 따른다.

제2다판 클러치부(212)가 입력축(10)과 맞물려, 입력축(10)과 함께 구동 기어(216)가 회전한다. 구동 기어(216)의 회전력은 제2연결축(30)의 구동 기어(32)를 회전시킨다.

구동 기어(32)가 회전하면 제2연결축(30)이 회전하게 되고, 제2연결축(30)과 함께 구동 기어(31)가 회전한다.

구동 기어(31)의 회전에 의해 구동 기어(232)가 회전하고, 구동 기어(232)와 함께 제1싱크로 축(231)이 회전하여 제1연결축(20)이 회전한다.

제1연결축(20)의 회전력은 이후 상술한 1단 주변속시의 동력 전달 경로와 동일하게 제3연결축(50)으로 전달된다.

2단에서 3단으로 변속되는 경우, 제1습식 다판 클러치(210)의 제1다판 클러치부(211)가 입력축(10)과 맞물리고, 제2습식 다판 클러부(220)의 제4다판 클러치부(222)가 피동축(40)과 연결된다.

3단 주변속시 도 9b의 굵은 검은색 실선의 화살표에 의해 지시되는 경로를 따른다.

3단에서 입력축(10)으로부터 피동축(40)으로의 동력 전달 경로는 1단과 동일하다.

피동축(40)이 회전함에 따라서, 제4다판 클러치부(222)의 구동 기어(226)가 회전하고, 구동 기어(226)에 치합된 구동 기어(52)가 회전함에 따라서 제3연결축(50)이 회전하게 된다.

3단에서 4단으로 변속되는 경우, 제1다판 클러치부(211)가 입력축(10)으로부터 떨어지는 한편, 제2다판 클러치부(212)가 입력축(10)과 연결되도록 제어된다.

4단 주변속시 도 2b의 굵은 검은색 실선 및 점선의 화살표에 의해 지시되는 경로를 따른다.

4단에서 입력축(10)으로부터 피동축(40)으로의 동력 전달 경로는 2단과 동일하다. 또한, 4단에서 피동축(40)으로부터 제3연결축(50)으로의 동력 전달 경로는 3단과 동일하다.

본 실시예에 따른 변속기는 동기물림 클러치(230)를 통해 8단의 주변속이 가능하다.

이하에서는, 도 10a 및 도 10b를 참조하여, 본 실시예의 변속기의 5 내지 8단의 주변속에 따른 동력전달 경로를 설명한다.

5단 주변속시 도 10a의 굵은 검은색 실선의 화살표에 의해 지시되는 경로를 따른다.

5단으로 변속시 제1습식 다판 클러치(210)의 제1다판 클러치부(211)가 입력축(10)과 맞물리고, 제2습식 다판 클러부(220)의 제3다판 클러치부(221)가 피동축(40)과 연결된다. 동시에 동기물림 클러치(230)의 슬리브(238)가 우측으로 이동하여 동기물림 클러치(230)의 제2동기물림 클러치부가 제1연결축(20)과 연결된다.

5단 내지 8단에서는 제2동기물림 클러치부가 제1연결축(20)과 연결된 상태를유지한다.

제1다판 클러치부(211)가 입력축(10)과 맞물려, 입력축(10)과 함께 구동 기어(214)가 회전한다. 구동 기어(214)의 회전력은 제2연결축(30)의 구동 기어(31)를 회전시킨다.

구동 기어(31)가 회전하면 제2연결축(30)이 회전하게 되고, 제2연결축(30)과 함께 구동 기어(32)가 회전한다.

구동 기어(32)의 회전에 의해 구동 기어(236)가 회전하고, 구동 기어(236)와 함께 제2싱크로 축(234)이 회전하여 제1연결축(20)이 회전한다.

제1연결축(20)의 회전력은 이후 상술한 1단 주변속시의 동력 전달 경로와 동일하게 제3연결축(50)으로 전달된다.

5단에서 6단으로 변속되는 경우, 제1습식 다판 클러치(210)의 제1다판 클러치부(211)가 입력축(10)으로부터 떨어지는 한편, 제2다판 클러치부(212)가 입력축(10)과 연결되도록 제어된다.

6단 주변속시 도 10a의 굵은 검은색 실선 및 점선의 화살표에 의해 지시되는 경로를 따른다.

제2다판 클러치부(212)가 입력축(10)과 맞물려, 입력축(10)과 함께 구동 기어(216)가 회전한다. 구동 기어(216)의 회전력은 제2연결축(30)의 구동 기어(32)를 회전시킨다.

구동 기어(32)의 회전에 의해 구동 기어(236)가 회전하고, 구동 기어(236)와 함께 제2싱크로 축(234)이 회전한다.

제2싱크로 축(234)은 제1연결축(20)과 함께 회전하도록 동기화되어 있으므로, 제2싱크로 축(234)에 의해 제1연결축(20)이 회전한다.

제1연결축(20)의 회전력은 이후 상술한 2단 주변속시의 동력 전달 경로와 동일하게 제3연결축(50)으로 전달된다.

6단에서 7단으로 변속되는 경우, 제1습식 다판 클러치(210)의 제1다판 클러치부(211)가 입력축(10)과 맞물리고, 제2습식 다판 클러부(220)의 제4다판 클러치부(222)가 피동축(40)과 연결된다.

7단 주변속시 도 10b의 굵은 검은색 실선의 화살표에 의해 지시되는 경로를 따른다.

7단에서 입력축(10)으로부터 피동축(40)으로의 동력 전달 경로는 5단과 동일하다.

피동축(40)이 회전함에 따라서, 제4다판 클러치부(222)의 구동 기어(226)가 회전하고, 구동 기어(226)에 치합된 구동 기어(52)가 회전함에 따라서 제3연결축(50)이 회전하게 된다.

7단에서 8단으로 변속되는 경우, 제1다판 클러치부(211)가 입력축(10)으로부터 떨어지는 한편, 제2다판 클러치부(212)가 입력축(10)과 연결되도록 제어된다.

8단 주변속시 도 10b의 굵은 검은색 실선 및 점선의 화살표에 의해 지시되는 경로를 따른다.

8단에서 입력축(10)으로부터 피동축(40)으로의 동력 전달 경로는 7단과 동일하다. 또한, 8단에서 피동축(40)으로부터 제3연결축(50)으로의 동력 전달 경로는 6단과 동일하다.

부변속부의 구성과 부변속의 원리는 제1실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

도 11은 본 실시예에 따른 변속기의 후진시 동력 전달 경로를 설명하는 선도이다. 설명의 편의를 위하여, 제1연결축(20)까지의 동력 전달은 1단 주변속(또는 5단 주변속) 상태로 이루어지는 것으로 도시한다.

후진 변속시, 슬리브(248)는 우측으로 이동하여 허브(247)와 후진 싱크로 축(244)의 클러치 기어(245)를 연결한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 전진 싱크로 축(241)은 피동축(40)에 대해 공회전하므로, 제1연결축(20)의 회전력은 구동 기어(22)를 통해 아이들 기어(252)로 전달된다.

아이들 기어(252)가 회전하면서 그에 치합된 구동 기어(246)이 회전하게 된다. 구동 기어(246)의 회전에 의해 후진 싱크로 축(244)이 회전하고 그에 동기화된 피동축(40)이 회전한다. 이후, 피동축(40)의 회전 구동력이 바퀴로 전달되는 과정은 앞서 설명하였다.

이때, 아이들 기어(252)에 의해 피동축(40)의 회전 방향이 전진시와는 반대로 바뀐다.

본 실시예에 따르면, 유압식 습식 다판 클러치와 기계식 동기물림 클러치를 혼용함으로써, 변속기의 크기를 감소시키고 구조를 단순화할 수 있다.

또한, 유압식 습식 다판 클러치와 기계식 동기물림 클러치를 혼용하면서도, 동력 전달 구조가 간단하여 동력 전달 효율이 매우 우수하다.

또한, 동력을 전달하기 위한 축들의 길이가 짧아 축을 프레임에 지지하기 위한 베어링으로서 저렴하면서도 추력을 받을 수 있는 볼 베어링을 사용할 수 있으며, 구조가 간단하여 구동 기어로서 축방향 추력을 가지는 헬리컬 기어를 사용할 수 있다.

도면에서 검은색 원으로 표현된 것은 볼 베어링을 나타내고, 검은색 네모로 표현된 것을 니들 베어링이다.

Claims (15)

1. 차량의 엔진 동력을 전달하기 위한 변속기로서,
   엔진에 의해 회전하는 입력축(10);
   상기 입력축(10)의 동력이 전달되어 회전하는 제1연결축(20); 및
   상기 제1연결축(20)을 경유한 상기 입력축(10)의 동력에 의해 회전하는 피동축(40)을 포함하고,
   상기 입력축(10) 상에는 유압에 의해 작동하여 동력을 연결 또는 차단하는 2단의 제1습식 다판 클러치(110, 210)가 구비되며,
   상기 제1연결축(20) 상에는 기어 간의 동기물림에 의해 동력을 연결 또는 차단하는 2단의 동기물림 클러치(130, 230)가 구비되고,
   상기 피동축(40) 상에는 유압에 의해 작동하여 동력을 연결 또는 차단하는 2단의 제2습식 다판 클러치(120, 220)가 구비되며,
   상기 제1습식 다판 클러치(110, 210), 상기 동기물림 클러치(130, 230) 및 상기 제2습식 다판 클러치(120, 220)가 선택적으로 대응하는 축과 맞물려 동력 전달 경로를 선택적으로 변경함으로써, 8단 변속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 변속기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1습식 다판 클러치(110, 210)는 제1다판 클러치부(111, 211)와 제2다판 클러치부(112, 212)가 번갈아 상기 입력축(10)과 맞물리는 2단의 클러치이고,
   상기 제2습식 다판 클러치(120, 220)는 제3다판 클러치부(121, 221)와 제4다판 클러치부(122, 222)가 번갈아 상기 피동축(40)과 맞물리는 2단의 클러치인 것을 특징으로 하는 변속기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 동기물림 클러치(130, 230)는 제1동기물림 클러치부(131, 132, 133, 231, 232, 233)와 제2동기물림 클러치부(134, 135, 136, 234, 235, 236)가 번갈아 상기 제1연결축(20)과 맞물리는 2단의 클러치인 것을 특징으로 하는 변속기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1연결축(20)과 나란한 관계로 평행하게 연장되는 제2연결축(30)을 더 포함하고,
   상기 제1습식 다판 클러치(210)는 상기 제2연결축(30)을 통해 상기 동기물림 클러치(230)와 기능적으로 연결되고,
   상기 입력축(10)의 동력이 상기 제2연결축(30)을 경유해 상기 제1연결축(20)으로 전달되고, 상기 제1연결축(20)을 통해 상기 피동축(40)으로 전달되는 것을 특징으로 하는 변속기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1연결축(20)과 나란한 관계로 평행하게 연장되는 제2연결축(30)을 더 포함하고,
   상기 제1습식 다판 클러치(110)는 상기 동기물림 클러치(130)와 직접 연결되고,
   상기 입력축(10)의 동력이 바로 상기 제1연결축(20)을 통해 상기 피동축(40)으로 전달되거나, 또는 상기 제1연결축(20) 및 상기 제2연결축(30)을 차례로 경유해 다시 상기 제1연결축(20)으로 전달된 후, 상기 제1연결축(20)을 통해 상기 피동축(40)으로 전달되는 것을 특징으로 하는 변속기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1연결축(20)과 상기 피동축(40)이 동심축으로 형성된 것을 특징으로 하는 변속기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 피동축(40) 상에는 상기 피동축(40)의 회전방향을 바꿀 수 있는 전후진 클러치(140, 240)가 형성되는 것을 특징으로 하는 변속기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 동기물림 클러치(130, 230) 및 상기 전후진 클러치(140, 240)는 싱크로 메시 기구에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 변속기.
9. 제1항에 있어서,
   상기 피동축(40)의 회전 구동력을 차량의 바퀴와 연결된 출력축(80)으로 선택적으로 전달하는 부변속부를 더 포함하고,
   상기 부변속부는,
   상기 피동축(40)과 평행하게 형성되는 제3연결축(50)을 경유해 상기 출력축(80)으로 동력을 전달하는 부변속과,
   상기 피동축(40)과 동심축으로 형성되는 제4연결축(60)을 경유해 상기 출력축(80)으로 동력을 전달하는 부변속을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 변속기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 피동축(40)과 상기 출력축(80)이 동심축으로 형성되는 것을 특징으로 하는 변속기.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제

Images