KR102640043B1

KR102640043B1 - 차량용 변속기

Info

Publication number: KR102640043B1
Application number: KR1020180170362A
Authority: KR
Inventors: 이만복
Original assignee: 현대트랜시스 주식회사
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2024-02-22
Also published as: KR20200080673A

Abstract

본 발명은 다단의 변속단을 구현하면서 변속과정에서 발생하는 변속충격을 최소화하도록 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는, 다단 변속기를 적용함에 따라 모터 용량 및 사이즈를 축소하여 비용을 절감하고, 동력성능을 향상시키는 것은 물론, 변속단 별로 모터의 고효율 운전영역이 넓어짐에 따라 소비전력이 축소되어 연비를 향상시키고, 홀수단 및 짝수단에 클러치를 각각 적용하여 변속을 수행함으로서, 더블클러치 변속기에서 구현 가능한 프리셀렉트 기능이 가능하여 변속 응답성을 향상시키는 차량용 변속기가 소개된다.

Description

차량용 변속기{TRANSMISSION FOR VEHICLE}

본 발명은 다단의 변속단을 구현하면서 변속과정에서 발생하는 변속충격을 최소화하도록 한 차량용 변속기에 관한 것이다.

전기차용 파워트레인은 구동모터와 감속기로 구성되어 별도의 발진장치 없이 구동모터가 직접 발진을 하며, 변속 또한 별도의 장치 없이 구동모터의 제어로 필요한 토크를 감속기를 거쳐 구동륜에 전달한다.

현재 대부분의 EV차량은 소형이 대부분이며 대형 고용량화시 구동모터의 사이즈 증대로 가격 경쟁력이 없어짐과 동시에 고속에서의 효율저하가 발생하여 초반부의 힘찬 발진과 달리 고속에서의 가속이 더디어짐을 느낄 수 있다.

다만, 이러한 1단 감속기의 문제는 다단변속기를 적용하여 해소할 수 있다. 즉, 모터의 용량 축소에 따른 비용을 절감하고, 다단화에 따른 동력성능 향상과, 단별 모터 고효율점(운전영역)이 넓어짐에 따른 연비 향상까지 가져올 수 있게 된다.

하지만, 1단 감속기를 다단 변속기화하는 경우, 변속단이 생기고 단간 변속시 충격이 발생하게 된다.

즉, 기존의 내연기관 차량의 경우는, DMF, 발진장치 튜닝과 제어로직으로 변속시 발생하는 충격을 저감하고 있으나, 전기 차량의 경우 구동모터가 발진과 구동기능을 동시에 하다 보니 별도의 댐퍼없이 싱크로 클러치만으로 변속을 실시하게 되고, 이에 구동모터의 구동시 짧은 시간의 변속을 고려한 제어가 용이하지 않아 변속충격이 발생하는 문제가 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2012-0075763 A

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 다단의 변속단을 구현하면서 변속과정에서 발생하는 변속충격을 최소화하도록 한 차량용 변속기를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 구동원의 회전력이 제공되어 회전이 되는 입력축; 상기 입력축과 나란하게 배치되고, 동축상에 제1클러치가 구비된 제1출력축; 상기 입력축과 나란하게 배치되고, 동축상에 제2클러치가 구비된 제2출력축; 클러칭모터의 회전력이 제공되어 회전이 되는 캠액추에이터; 상기 캠액추에이터와 동축 상에 마련되고, 원주방향을 따라 캠프로파일이 변화하는 형상으로 형성된 제1캠 및 제2캠; 상기 제1캠 및 제2캠이 회전됨에 따라 일단이 상기 제1캠의 캠프로파일과 제2캠의 캠프로파일을 따라서 각각 이동되면서 타단에서 직선방향의 변위를 생성하여, 상기 제1클러치 및 제2클러치를 가압하여 체결하는 제1변위생성기구 및 제2변위생성기구; 및 상기 입력축에 구비된 복수의 입력기어와 제1출력축 및 제2출력축에 대해 상대 회전 가능하게 마련된 복수의 출력기어가 짝을 이루어 치합 결합되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 기어짝을 선택하여 구동원의 동력을 변속하여 출력하는 변속장치부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1클러치를 매개로 상기 제1출력축과 단속되고, 상기 제1출력축과 동축 상에서 상대 회전 가능하게 삽입되어 구비된 제1리테이너; 상기 제2클러치를 매개로 상기 제2출력축과 단속되고, 상기 제2출력축과 동축 상에서 상대 회전 가능하게 삽입되어 구비된 제2리테이너;를 더 포함하고, 상기 출력기어가 상기 제1리테이너와 제2리테이너와 동축 상에서 상대 회전 가능하게 삽입되는 형태로 구비되며; 상기 동기장치가 상기 제1리테이너와 제2리테이너에 결합될 수 있다.

상기 캠액추에이터는 입력축 상에 상대 회전 가능하게 구비될 수 있다.

상기 제1캠 및 제2캠은, 캠액추에이터의 축방향을 따라 각각 구비하되, 캠프로파일을 달리하여 형성될 수 있다.

상기 제1캠의 캠프로파일과 제2캠의 캠프로파일은, 상기 제1캠과 제2캠의 회전됨에 따라 소정의 클러치작동영역 내에서 상기 제1클러치와 제2클러치 중 어느 하나의 클러치가 체결되기 시작함과 동시에 다른 하나의 클러치가 해제되기 시작하도록 형성되고, 제1변위생성기구와 제2변위생성기구에 의해 체결방향으로 변화하는 변위의 변화량과 해제방향으로 변화하는 변위의 변화량이 동일하도록 형성될 수 있다.

상기 제1변위생성기구 및 제2변위생성기구는, 링 형상으로 형성된 링부가 상기 제1출력축 및 제2출력축과 동축 상에서 각각 상대 회전 가능하게 중첩되어 구비되고, 상기 제1출력축 및 제2출력축을 중심으로 서로 반대 방향으로 시저스 회전되는 한 쌍의 제1볼램프아암 및 제2볼램프아암; 상기 제1볼램프아암의 링부와 상기 제2볼램프아암의 링부의 외주면에서 각각 반경방향으로 돌출되어 연장된 단부에 구비되고, 상기 제1캠 및 제2캠의 외주면 양단에 접촉 상태로 구비되어 상기 제1볼램프아암 및 제2볼램프아암을 시저스 회전시키는 롤러; 상기 제1볼램프아암과 제2볼램프아암이 마주하는 위치에 경사면을 갖도록 형성된 볼램프그루브; 상기 제1볼램프아암 및 제2볼램프아암의 시저스 회전에 따라 상기 볼램프그루브의 경사면을 따라 오르내리는 작용으로 상기 제1볼램프아암와 제2볼램프아암 중 어느 하나 이상을 직선방향으로 이동시키는 볼;을 포함할 수 있다.

상기 캠액추에이터와 동축 상에 마련되고, 원주방향을 따라 캠프로파일이 변화하는 형상으로 형성된 파킹캠; 상기 파킹캠이 회전됨에 따라 파킹캠의 캠프로파일을 따라 접촉되어 직선 방향으로 이동이 되는 파킹기구; 입력축이나 제1출력축 또는 제2출력축 상에 고정되고, 상기 파킹기구가 직선 이동되면서 걸려져 회전이 제한되는 파킹기어;를 포함할 수 있다.

상기 파킹기구는, 상기 파킹캠과 파킹기어 사이에 구비되어, 파킹캠의 회전에 따라 일단이 파킹캠에 의해 가압되어 타단이 파킹기어의 기어치에 걸려지는 파킹로드; 상기 파킹로드를 감싸는 형상으로 형성되어 파킹로드의 직선방향 이동을 가이드하는 가이드하우징; 상기 파킹기어를 향해 이동된 파킹로드에 탄성복원력을 제공하는 리턴스프링;을 포함할 수 있다.

상기 파킹캠의 캠프로파일은, 상기 제1캠과 제2캠의 회전에 의해 클러치가 체결 및 해제되는 클러치작동영역에서는 파킹기구를 가압하지 않고, 상기 파킹캠이 회전됨에 따라 상기 클러치작동영역을 벗어난 소정의 파킹작동영역 내에서 제1클러치와 제2클러치 모두가 해제 완료된 후에 상기 파킹기구를 가압하도록 형성될 수 있다.

본 발명의 구성은, 기어비를 달리하는 복수의 기어짝 중에서 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 기어짝을 선택함으로써, 구동원으로부터 제공되는 동력을 변속하여 출력하는 차량용 변속기로서, 클러칭모터의 회전력이 제공되어 회전이 되는 캠액추에이터; 상기 캠액추에이터와 동축 상에 마련되고, 원주방향을 따라 캠프로파일이 변화하는 형상으로 형성된 캠; 및 상기 캠이 회전됨에 따라 일단이 상기 캠프로파일을 따라서 이동되면서 타단에서 직선방향의 변위를 생성하여, 클러치를 가압하여 체결하는 변위생성기구를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 다단 변속기를 적용함에 따라 모터 용량 및 사이즈를 축소하여 비용을 절감하고, 동력성능을 향상시키는 것은 물론, 변속단 별로 모터의 고효율 운전영역이 넓어짐에 따라 소비전력이 축소되어 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

더불어, 홀수단 및 짝수단에 클러치를 각각 적용하여 변속을 수행함으로서, 더블클러치 변속기에서 구현 가능한 프리셀렉트 기능이 가능하여 변속 응답성을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.

또한, 제1클러치 및 제2클러치의 클러치 제어시 유압방식보다 직관적 제어성을 확보하는 볼램프 어셈블리의 메커니즘을 이용하여 홀수단 및 짝수단 클러치를 체결 및 해제함으로써, 제어 응답성 및 정확성 및 향상시키는 효과가 있고, 뿐만 아니라 캠액추에이터의 작동에 따라 제1클러치와 제2클러치의 제어를 수행함과 동시에, 파킹기구를 작동시킬 수 있는 장점도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 변속기의 파워트레인 구성을 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 볼램프 어셈블리를 분리하여 도시한 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명에 적용 가능한 캠의 형상과, 캠의 회전에 따른 볼램프 어셈블리에 작동상태를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 의한 파킹기구의 구성과 작동상태를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 캠들의 작동영역에 따른 클러치와 파킹기구의 작동상태를 나타낸 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 차량용 변속기는 크게, 입력축(IP)과, 제1출력축(OP1) 및 제2출력축(OP2)과, 캠액추에이터(100)와, 제1캠(200a) 및 제2캠(200b)과, 제1변위생성기구(400a) 및 제2변위생성기구(400b)와, 변속장치부를 포함하여 구성이 된다.

도 1을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 입력축(IP)은 구동원의 회전력이 제공되어 회전이 된다. 여기서, 상기 구동원은 구동모터(M)일 수 있는 것으로, 바람직하게는 본 발명은 구동모터(M)에 의해 차량에 구동력을 제공하는 전기차량의 변속기 적용될 수 있으나, 이 외에 내연기관 차량 또는 하이브리드 차량에도 적용이 가능할 수 있다.

제1출력축(OP1)은 상기 입력축(IP)과 나란하게 배치되는 것으로, 상기 제1출력축(OP1)과 동축상에 제1클러치(CL1)가 구비된다.

그리고, 제2출력축(OP2)은 상기 입력축(IP)과 나란하게 배치되는 것으로, 상기 제2출력축(OP2)과 동축상에 제2클러치(CL2)가 구비된다.

여기서, 상기 제1클러치(CL1) 및 제2클러치(CL2)는 습식 다판클러치일 수 있는 것으로, 상기 제1출력축(OP1) 및 제2출력축(OP2)에 제1클러치(CL1) 및 제2클러치(CL2)의 피동디스크가 고정된다.

캠액추에이터(100)는 클러칭모터(CM)의 회전력이 제공되어 회전이 되는 것으로, 상기 입력축(IP)에 상대 회전 가능하게 구비된다.

제1캠(200a) 및 제2캠(200b)은 상기 캠액추에이터(100)와 동축 상에 마련되는 것으로, 상기 제1캠(200a)과 제2캠(200b)의 원주방향을 따라 캠프로파일이 변화하는 형상으로 형성된다.

제1변위생성기구(400a) 및 제2변위생성기구(400b)는, 상기 제1캠(200a) 및 제2캠(200b)이 회전됨에 따라 일단이 상기 제1캠(200a)의 캠프로파일과 제2캠(200b)의 캠프로파일을 따라서 각각 이동되면서 타단에서 직선방향의 변위를 생성하여, 상기 제1클러치(CL1) 및 제2클러치(CL2)를 가압하여 체결한다.

예컨대, 상기 제1변위생성기구(400a)의 일단이 상기 제1캠(200a)에 접촉된 상태에서 제1캠(200a)이 회전됨에 따라 상기 제1캠(200a)의 회전운동이 상기 제1변위생성기구(400a)의 타단에서 직선운동으로 전환되어, 상기 제1변위생성기구(400a)의 타단이 제1클러치(CL1)를 가압하거나 가압 해제할 수 있게 된다.

이와 마찬가지의 원리로, 상기 제2변위생성기구(400b)의 일단이 상기 제2캠(200b)에 접촉된 상태에서 제2캠(200b)이 회전됨에 따라 상기 제2캠(200b)의 회전운동이 상기 제2변위생성기구(400b)의 타단에서 직선운동으로 전환되어, 상기 제2변위생성기구(400b)의 타단이 제2클러치(CL2)를 가압하거나 가압 해제할 수 있게 된다.

그리고, 변속장치부는 상기 입력축(IP)에 구비된 복수의 입력기어와 제1출력축(OP1) 및 제2출력축(OP2)에 대해 상대 회전 가능하게 마련된 복수의 출력기어가 짝을 이루어 치합 결합되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 기어짝을 선택하여 구동원의 동력을 변속하여 출력하는 역할을 한다.

이 같은 구성에 따르면, 본 발명은 다단 변속기를 적용함에 따라 모터 용량 및 사이즈를 축소하여 비용을 절감하고, 동력성능을 향상시키는 것은 물론, 변속단 별로 모터의 고효율 운전영역이 넓어짐에 따라 소비전력이 축소되어 연비를 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 홀수단 및 짝수단에 클러치를 각각 적용하여 변속을 수행함으로서, 더블클러치 변속기에서 구현 가능한 프리셀렉트 기능이 가능하여 변속 응답성을 향상시킬 수 있게 된다.

아울러, 본 발명은 제1리테이너(RT1)와, 제2리테이너(RT2)를 더 포함하여 구성이 될 수 있고, 상기 제1리테이너(RT1) 및 제2리테이너(RT2)를 통해 기어짝이 치합 결합될 수 있다.

구체적으로, 상기 제1클러치(CL1)를 매개로 상기 제1리테이너(RT1)가 상기 제1출력축(OP1)과 단속 가능하게 구비되고, 상기 제1리테이너(RT1)가 중공축 형상으로 형성되어 상기 제1출력축(OP1)과 동축 상에서 상대 회전 가능하게 삽입 구비된다.

이때에, 상기 제1리테이너(RT1)의 단부에는 제1클러치(CL1)의 구동디스크가 구비될 수 있다.

상기 제2클러치(CL2)를 매개로 상기 제2리테이너(RT2)가 상기 제2출력축(OP2)과 단속 가능하게 구비되고, 상기 제2리테이너(RT2)가 중공축 형상으로 형성되어 상기 제2출력축(OP2)과 동축 상에서 상대 회전 가능하게 삽입 구비된다.

이때에, 상기 제2리테이너(RT2)의 단부에는 제2클러치(CL2)의 구동디스크가 구비될 수 있다.

그리고, 상기 변속장치부에 구비된 기어짝 중에서 출력기어가 상기 제1리테이너(RT1)의 동축과 제2리테이너(RT2)의 동축 상에서 상대 회전 가능하게 삽입되는 형태로 구비되고, 상기 동기장치가 상기 제1리테이너(RT1)와 제2리테이너(RT2)에 고정이 된다.

예컨대, 1단 출력기어와 3단 출력기어가 상기 제1리테이너(RT1)에 상대 회전 가능하게 구비되고, 2단 출력기어가 상기 제2리테이너(RT2)에 상대 회전 가능하게 구비될 수 있다. 이에, 상기 1단 기어짝(G1)과 3단 기어짝(G3)을 선택하는 1&3단 동기장치(SY1)가 상기 1단 출력기어와 3단 출력기어 사이에서 제1리테이너(RT1)에 고정될 수 있고, 상기 2단 기어짝(G2)을 선택하는 2단 동기장치(SY2)가 상기 2단 출력기어의 측면 위치에서 상기 제2리테이너(RT2)에 고정될 수 있다.

아울러, 도 3과 도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 제1캠(200a) 및 제2캠(200b)은, 캠액추에이터(100)의 축방향을 따라 각각 구비하되, 캠프로파일을 달리하여 형성이 된다.

구체적으로, 상기 제1캠(200a)의 캠프로파일과 제2캠(200b)의 캠프로파일은, 상기 제1캠(200a)과 제2캠(200b)이 회전됨에 따라 소정의 클러치작동영역 내에서 상기 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2) 중 어느 하나의 클러치가 체결되기 시작함과 동시에 다른 하나의 클러치가 해제되기 시작하도록 형성되고, 제1변위생성기구(400a)와 제2변위생성기구(400b)에 의해 체결방향으로 변화하는 변위의 변화량과 해제방향으로 변화하는 변위의 변화량이 동일하도록 형성될 수 있다.

즉, 도 6과 같이 캠액추에이터(100)의 전체 회전작동구간을 기준으로, 클러치작동영역과 파킹작동영역으로 구분이 될 수 있는데, 클러치 작동영역에서는 제1캠(200a)과 제2캠(200b)의 캠프로파일 형상에 따라 홀수단 클러치와 짝수단 클러치가 서로 엇갈리게 작동되도록 구성하게 된다.

예컨대, 홀수단 클러치인 제1클러치(CL1)가 체결되기 시작하면 이와 동시에, 짝수단 클러치인 제2클러치(CL2)가 체결상태에서 해제되기 시작하게 된다. 그리고, 제1클러치(CL1)가 체결되는 체결량과 제2클러치(CL2)가 해제되는 해제량이 동일함으로써, 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2)를 통해 전달되는 토크가 교차 제어될 수 있게 된다.

따라서, 기어단의 변속과정에서 발생하는 변속단절감을 개선하여 변속충격을 최소화하게 된다.

다만, 도 3 및 도 4에 도시한 제1캠(200a) 및 제2캠(200b)의 형상은 본 발명의 이해를 위해 도시한 것으로, 본 발명의 캠의 형상이 도시된 형상에 제한되는 것은 아니며, 변속기 및 차량 작동 특성에 따라 변경될 수 있을 것이다.

한편, 본 발명에 따른 상기 제1변위생성기구(400a) 및 제2변위생성기구(400b)는, 볼램프 어셈블리로서, 상기 볼램프 어셈블리는 제1,2볼램프아암(410, 450)과, 롤러(412, 452)와, 볼램프그루브(413, 453) 및 볼(440)을 포함하여 구성이 된다.

도 2를 참조하여 구체적으로 살펴보면, 상기 제1볼램프아암(410) 및 제2볼램프아암(450)은 링 형상으로 형성된 링부(411, 451)가 상기 제1출력축(OP1) 및 제2출력축(OP2)과 동축 상에서 각각 상대 회전 가능하게 중첩되어 구비되고, 상기 제1출력축(OP1) 및 제2출력축(OP2)을 중심으로 서로 반대 방향으로 시저스 회전되도록 한 쌍으로 구비된다.

롤러(412, 452)는, 상기 제1볼램프아암(410)의 링부(411)와 상기 제2볼램프아암(450)의 링부(451)의 외주면에서 각각 반경방향으로 돌출되어 연장된 단부에 구비되고, 상기 제1캠(200a) 및 제2캠(200b)의 외주면 양단에 접촉 상태로 구비되어 상기 제1볼램프아암(410) 및 제2볼램프아암(450)을 시저스 회전시키게 된다.

볼램프그루브(413, 453)는, 상기 제1볼램프아암(410)과 제2볼램프아암(450)이 마주하는 위치에 경사면을 갖도록 형성된다.

볼(440)은, 상기 제1볼램프아암(410) 및 제2볼램프아암(450)의 시저스 회전에 따라 상기 볼램프그루브(413, 453)의 경사면을 따라 오르내리는 작용으로 상기 제1볼램프아암(410)와 제2볼램프아암(450) 중 어느 하나 이상을 직선방향으로 이동시키는 역할을 하게 된다.

아울러, 상기 제1볼램프아암(410)의 일면에 링 형상의 제한스러스트링(420)이 마련되고, 상기 제한스러스트링(420)이 제1출력축(OP1) 및 제2출력축(OP2)에 고정됨으로써, 상기 제1볼램프아암(410)의 축방향 움직임을 제한하게 된다. 이때에, 상기 제한스러스트링(420)과 제1볼램프아암(410) 사이에 스러스트베어링(430)이 구비된다.

그리고, 상기 제1볼램프아암(410)의 타면이 제2볼램프아암(450)의 일면과 마주하고, 상기 제2볼램프아암(450)의 타면에 링 형상의 어플라이플레이트(460)가 결합되어 축방향으로 이동되고, 상기 어플라이플레이트(460)의 축방향 이동을 제1클러치(CL1) 및 제2클러치(CL2)에 가압력으로 전달하도록 클러치어플라이링(470)이 설치된다.

이때에, 상기 클러치어플라이링(470)과 어플라이플레이트(460) 사이에 스러스트레어링(480)이 구비되어 상대 회전이 가능하게 구성이 되고, 상기 클러치어플라이링(470)이 제1클러치(CL1)의 구동디스크 및 제2클러치(CL2)의 구동디스크에 각각 마찰이 되도록 구성하게 된다.

이 같은, 본 발명의 볼램프 어셈블리로서 대한민국 특허 등록번호 제10-0994557호와, 대한민국 등록 특허번호 제10-0796163호에 개시된 볼램프 어셈블리가 적용될 수 있을 것이다.

즉, 제1클러치(CL1) 및 제2클러치(CL2)의 클러치 제어시 유압방식보다 직관적 제어성을 확보하는 볼램프 어셈블리의 메커니즘을 이용하여 홀수단 및 짝수단 클러치를 체결 및 해제함으로써, 제어 응답성 및 정확성 및 향상시키게 된다.

한편, 본 발명에 따른 차량용 변속기에는 캠액추에이터(100)와 캠 구조를 활용하여 파킹기구(500)를 작동할 수 있고, 이를 위해 본 발명에서는 파킹캠(300)과, 파킹기구(500) 및 파킹기어(GP)를 더 포함할 수 있다.

도 1 및 도 6을 참조하면, 먼저 파킹캠(300)은 상기 캠액추에이터(100)와 동축 상에 마련되는 것으로, 원주방향을 따라 캠프로파일이 변화하는 형상으로 형성된다.

그리고, 파킹기구(500)는, 상기 파킹캠(300)이 회전됨에 따라 파킹캠(300)의 캠프로파일을 따라 접촉되어 직선 방향으로 이동이 되는 구조가 된다.

또한, 상기 파킹기어(GP)는 입력축(IP)이나 제1출력축(OP1) 또는 제2출력축(OP2) 상에 고정되고, 상기 파킹기구(500)가 직선 이동되면서 걸려져 회전이 제한되는 구조가 된다. 참고로 본 발명에서는 상기 파킹기어(GP)가 제2출력축(OP2)에 고정된 구조로 도시하고 있다.

이에, 상기 파킹기구(500)의 구성에 대해 조금 더 구체적으로 살펴보면, 상기 파킹캠(300)과 파킹기어(GP) 사이에 파킹로드(520)가 구비되고, 파킹캠(300)의 회전에 따라 파킹로드(520)의 일단이 파킹캠(300)에 의해 가압되어 파킹로드(520)의 타단이 파킹기어(GP)의 기어치에 걸려지게 된다. 이때에, 상기 파킹로드(520)의 일단에는 파킹볼(530)이 구비되어, 상기 파킹캠(300)과의 마찰을 줄일 수 있도록 구성이 된다.

그리고, 상기 파킹로드(520)를 감싸는 형상으로 가이드하우징(510)이 형성되어 파킹로드(520)의 직선방향 이동을 가이드하게 된다.

또한, 상기 파킹기어(GP)를 향해 이동된 파킹로드(520)에 탄성복원력을 제공하는 리턴스프링(540)이 구비되는 구조가 된다.

즉, 상기 파킹캠(300)이 회전됨에 따라, 파킹로드(520)의 일단이 파킹캠(300)에 접촉된 상태에서 캠프로파일을 따라 이동이 되는바, 상기 파킹로드(520)의 타단이 직선방향으로 이동될 수 있다. 따라서, 상기 파킹로드(520)가 직선 이동됨에 따라 파킹로드(520)의 타단이 상기 파킹기어(GP)의 기어치에 물려지게 됨으로써, 파킹기어(GP)의 회전이 제한되어, 차량의 파킹브레이크를 작동할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명에 의한 상기 파킹캠(300)의 캠프로파일은, 상기 제1캠(200a)과 제2캠(200b)의 회전에 의해 클러치가 체결 및 해제되는 클러치작동영역에서는 파킹기구(500)를 가압하지 않고, 상기 파킹캠(300)이 회전됨에 따라 상기 클러치작동영역을 벗어난 소정의 파킹작동영역 내에서 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2) 모두가 해제 완료된 후에 상기 파킹기구(500)를 가압하도록 형성될 수 있다.

즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 캠액추에이터(100)의 작동에 의해 파킹캠(300)은 물론, 제1캠(200a)과 제2캠(200b)이 동시에 작동하게 되는데, 상기 제1캠(200a)과 제2캠(200b)에 의해 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2)를 작동하는 클러치작동영역에서는 홀수단 및 짝수단이 서로 엇갈리게 작동 단속되고, 이 후 캠액추에이터(100)를 더 회전시켜 파킹영역에 진입한 상태에서는 상기 제1캠(200a)과 제2캠(200b)의 의한 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2)의 작동력이 모두 해제되고, 이어서 파킹이 체결되는 구간으로 이어진다.

따라서, 본 발명은 캠액추에이터(100)의 작동에 따라 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2)의 제어를 수행함과 동시에, 파킹브레이크의 작동까지 수행 가능한 장점이 있다.

한편, 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 변속기의 변속 작동에 대해 설명하면, 1&3단 동기장치(SY1)에 의해 1단 기어짝(G1)이 선택된 상태에서, 제1클러치(CL1)가 체결되는 경우, 차량이 1단으로 주행하게 된다.

이 상태에서, 업시프트 변속이 진행되면, 2단 동기장치(SY2)에 의해 2단 기어짝(G2)이 미리 선택(프리셀렉트)되어 있는바, 제2클러치(CL2)를 체결하는 동시에 제1클러치(CL1)를 해제하는 토크 교차 제어를 실시함으로써, 1단에서 2단으로 변속되어 차량을 주행할 수 있게 된다.

이와 같은 원리로 2단에서 3단으로 변속이 진행될 수 있고, 3단 이상 변속단을 형성한 경우에도, 동일한 원리로 변속이 진행될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 다단 변속기를 적용함에 따라 모터 용량 및 사이즈를 축소하여 비용을 절감하고, 동력성능을 향상시키는 것은 물론, 변속단 별로 모터의 고효율 운전영역이 넓어짐에 따라 소비전력이 축소되어 연비를 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 캠액추에이터
200a : 제1캠
200b : 제2캠
300 : 파킹캠
400a : 제1변위생성기구
400b : 제2변위생성기구
410 : 제1볼램프아암
411 : 링부
412 : 롤러
413 : 볼램프그루브
420 : 제한스러스트링
430 : 스러스트베어링
440 : 볼
450 : 제2볼램프아암
451 : 링부
452 : 롤러
453 : 볼램프그루브
460 : 어플라이플레이트
470 : 클러치어플라이링
480 : 스러스트베어링
500 : 파킹기구
510 : 가이드하우징
520 : 파킹로드
530 : 파킹볼
540 : 리턴스프링
M : 구동모터
IP : 입력축
OP1 : 제1출력축
OP2 : 제2출력축
RT1 : 제1리테이너
RT2 : 제2리테이너
CL1 : 제1클러치
CL2 : 제2클러치
CM : 클러칭모터
G1 : 1단 기어짝
G2 : 2단 기어짝
G3 : 3단 기어짝
SY1 : 1&3단 동기장치
SY2 : 2단 동기장치
GP : 파킹기어

Claims

구동원의 회전력이 제공되어 회전이 되는 입력축;
상기 입력축과 나란하게 배치되고, 동축상에 제1클러치가 구비된 제1출력축;
상기 입력축과 나란하게 배치되고, 동축상에 제2클러치가 구비된 제2출력축;
클러칭모터의 회전력이 제공되어 회전이 되는 캠액추에이터;
상기 캠액추에이터와 동축 상에 마련되고, 원주방향을 따라 캠프로파일이 변화하는 형상으로 형성된 제1캠 및 제2캠;
상기 제1캠 및 제2캠이 회전됨에 따라 일단이 상기 제1캠의 캠프로파일과 제2캠의 캠프로파일을 따라서 각각 이동되면서 타단에서 직선방향의 변위를 생성하여, 상기 제1클러치 및 제2클러치를 가압하여 체결하는 제1변위생성기구 및 제2변위생성기구; 및
상기 입력축에 구비된 복수의 입력기어와 제1출력축 및 제2출력축에 대해 상대 회전 가능하게 마련된 복수의 출력기어가 짝을 이루어 치합 결합되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 기어짝을 선택하여 구동원의 동력을 변속하여 출력하는 변속장치부;를 포함하고,
상기 제1캠의 캠프로파일과 제2캠의 캠프로파일은,
상기 제1캠과 제2캠의 회전됨에 따라 소정의 클러치작동영역 내에서 상기 제1클러치와 제2클러치 중 어느 하나의 클러치가 체결되기 시작함과 동시에 다른 하나의 클러치가 해제되기 시작하도록 형성되고, 제1변위생성기구와 제2변위생성기구에 의해 체결방향으로 변화하는 변위의 변화량과 해제방향으로 변화하는 변위의 변화량이 동일하도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 제1클러치를 매개로 상기 제1출력축과 단속되고, 상기 제1출력축과 동축 상에서 상대 회전 가능하게 삽입되어 구비된 제1리테이너;
상기 제2클러치를 매개로 상기 제2출력축과 단속되고, 상기 제2출력축과 동축 상에서 상대 회전 가능하게 삽입되어 구비된 제2리테이너;를 더 포함하고,
상기 출력기어가 상기 제1리테이너와 제2리테이너와 동축 상에서 상대 회전 가능하게 삽입되는 형태로 구비되며;
상기 동기장치가 상기 제1리테이너와 제2리테이너에 결합된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 캠액추에이터는 입력축 상에 상대 회전 가능하게 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 제1캠 및 제2캠은, 캠액추에이터의 축방향을 따라 각각 구비하되, 캠프로파일을 달리하여 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제1변위생성기구 및 제2변위생성기구는,
링 형상으로 형성된 링부가 상기 제1출력축 및 제2출력축과 동축 상에서 각각 상대 회전 가능하게 중첩되어 구비되고, 상기 제1출력축 및 제2출력축을 중심으로 서로 반대 방향으로 시저스 회전되는 한 쌍의 제1볼램프아암 및 제2볼램프아암;
상기 제1볼램프아암의 링부와 상기 제2볼램프아암의 링부의 외주면에서 각각 반경방향으로 돌출되어 연장된 단부에 구비되고, 상기 제1캠 및 제2캠의 외주면 양단에 접촉 상태로 구비되어 상기 제1볼램프아암 및 제2볼램프아암을 시저스 회전시키는 롤러;
상기 제1볼램프아암과 제2볼램프아암이 마주하는 위치에 경사면을 갖도록 형성된 볼램프그루브;
상기 제1볼램프아암 및 제2볼램프아암의 시저스 회전에 따라 상기 볼램프그루브의 경사면을 따라 오르내리는 작용으로 상기 제1볼램프아암와 제2볼램프아암 중 어느 하나 이상을 직선방향으로 이동시키는 볼;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
구동원의 회전력이 제공되어 회전이 되는 입력축;
상기 입력축과 나란하게 배치되고, 동축상에 제1클러치가 구비된 제1출력축;
상기 입력축과 나란하게 배치되고, 동축상에 제2클러치가 구비된 제2출력축;
클러칭모터의 회전력이 제공되어 회전이 되는 캠액추에이터;
상기 캠액추에이터와 동축 상에 마련되고, 원주방향을 따라 캠프로파일이 변화하는 형상으로 형성된 제1캠 및 제2캠;
상기 제1캠 및 제2캠이 회전됨에 따라 일단이 상기 제1캠의 캠프로파일과 제2캠의 캠프로파일을 따라서 각각 이동되면서 타단에서 직선방향의 변위를 생성하여, 상기 제1클러치 및 제2클러치를 가압하여 체결하는 제1변위생성기구 및 제2변위생성기구; 및
상기 입력축에 구비된 복수의 입력기어와 제1출력축 및 제2출력축에 대해 상대 회전 가능하게 마련된 복수의 출력기어가 짝을 이루어 치합 결합되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 기어짝을 선택하여 구동원의 동력을 변속하여 출력하는 변속장치부;를 포함하고,
상기 캠액추에이터와 동축 상에 마련되고, 원주방향을 따라 캠프로파일이 변화하는 형상으로 형성된 파킹캠;
상기 파킹캠이 회전됨에 따라 파킹캠의 캠프로파일을 따라 접촉되어 직선 방향으로 이동이 되는 파킹기구;
입력축이나 제1출력축 또는 제2출력축 상에 고정되고, 상기 파킹기구가 직선 이동되면서 걸려져 회전이 제한되는 파킹기어;를 포함하며,
상기 파킹캠의 캠프로파일은,
상기 제1캠과 제2캠의 회전에 의해 클러치가 체결 및 해제되는 클러치작동영역에서는 파킹기구를 가압하지 않고, 상기 파킹캠이 회전됨에 따라 상기 클러치작동영역을 벗어난 소정의 파킹작동영역 내에서 제1클러치와 제2클러치 모두가 해제 완료된 후에 상기 파킹기구를 가압하도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 7에 있어서,
상기 파킹기구는,
상기 파킹캠과 파킹기어 사이에 구비되어, 파킹캠의 회전에 따라 일단이 파킹캠에 의해 가압되어 타단이 파킹기어의 기어치에 걸려지는 파킹로드;
상기 파킹로드를 감싸는 형상으로 형성되어 파킹로드의 직선방향 이동을 가이드하는 가이드하우징;
상기 파킹기어를 향해 이동된 파킹로드에 탄성복원력을 제공하는 리턴스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
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