KR20060054167A

KR20060054167A - 싱크로나이저 작동 인터록 회로를 가진 듀얼 클러치 변속기

Info

Publication number: KR20060054167A
Application number: KR1020050109367A
Authority: KR
Inventors: 멜리사 코에니그; 그레이엄 애니어; 윌리엄 부코비치
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2004-11-15
Filing date: 2005-11-15
Publication date: 2006-05-22
Also published as: US7155993B2; EP1657473A2; US20060101933A1; JP2006145035A; EP1657473A3

Abstract

싱크로나이저 작동 인터록 시스템(synchronizer actuation interlock system)을 가진 모터 차량용 듀얼 클러치 변속기(10)는 두 개의 입력축(14,16), 카운터축(18) 및 상기 축 상에 회전하도록 배치된 다수의 기어 세트들을 포함한다. 기어 세트들은 각 축에 기능적으로 결합되고 분리될 수 있다. 다수의 싱크로나이저들(24)이 기어 세트 둘레에 배치되고, 이 싱크로나이저들(24)은 기어 세트를 각 축에 기능적으로 결합하고 분리할 수 있다. 다수의 유압 작동 시프트 작동기들 각각은 다수의 싱크로나이저들(24) 중 하나에 기능적으로 연결된다. 각 시프트 작동기(132,134,136,138)는 각 싱크로나이저(24)가 각각의 기어 세트를 그 각각의 축에 결합하고 분리하도록 할 수 있고, 또한 시프트 작동기(132,134,136,138)가 이미 연결되어 있을 때 동일 축 상의 연관된 시프트 작동기(132,134,136,138)가 유압적으로 작동하는 것을 방지하는 유압식 인터록을 제공할 수 있다.

Description

싱크로나이저 작동 인터록 회로를 가진 듀얼 클러치 변속기{DUAL CLUTCH TRANSMISSION HAVING A SYNCHRONIZER ACTUATION INTERLOCK CIRCUIT}

도 1은 본 발명에 적용될 수 있는 유형의 듀얼 클러치 변속기의 개략도;

도 2a는 본 발명에 적용될 수 있는 유형의 유압식으로 작동하는 듀얼 클러치 변속기의 시프트 작동기의 일 실시예의 측단면도;

도 2b는 본 발명에 적용될 수 있는 유형의 유압식으로 작동하는 듀얼 클러치 변속기의 시프트 작동기의 다른 실시예의 측단면도;

도 3은 본 발명에 적용될 수 있고 도 2a의 시프트 작동기를 사용하는 유형의 듀얼 클러치 변속기의 싱크로나이저를 위한 유압식 작동 인터록 회로의 일 실시예의 개략도; 및

도 4는 본 발명에 적용될 수 있고 도 2b의 시프트 작동기를 사용하는 유형의 듀얼 클러치 변속기의 싱크로나이저를 위한 유압식 작동 인터록 회로의 다른 실시예의 개략도이다.

본 발명은 일반적으로 모터 차량을 위한 듀얼 클러치 변속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 같은 입력축에서 하나 이상의 싱크로나이저의 동시 작동을 방지하는 싱크로나이저 작동 인터록 회로(synchronizer actuation interlock circuit)를 가진 듀얼 클러치 변속기에 과한 것이다.

일반적으로, 육상 차량은 3개의 기본 구성 요소로 이루어진 파워트레인(powertrain)을 필요로 한다. 이러한 요소는 (내연기관과 같은)동력 설비, 동력 변속기 및 바퀴를 포함한다. 동력 변속기 요소는 일반적으로 간단히 "변속기"로 지칭된다. 엔진 토크 및 속도는 차량의 견인 동력 수요에 따라 변속기에서 변환된다. 현재, 종래 모터 차량에서 널리 사용할 수 있는 두 가지 전형적인 변속기들이 있다. 첫째로 가장 오래된 유형이 수동으로 조작되는 변속기이다. 이러한 변속기들은 구동 라인과 동력 설비를 결합 및 분리시키는 족동(foot-operated) 시동 또는 발진 클러치와 변속기 내에서 기어비(gear ratios)를 선택적으로 변경하는 변속 레버를 포함한다. 수동 변속기를 가진 차량을 운전할 때, 운전자는 하나의 기어로부터 다음 기어로 부드럽고 효율적인 시프트를 달성하기 위하여 클러치 페달, 변속 레버 및 가속 페달의 작동을 조화시켜야 한다. 수동 변속기는 단순하고 튼튼하며 엔진으로부터 차량의 최종 구동 바퀴로 직접적인 동력 연결을 함으로써 우수한 연료 경제성을 제공한다. 또한, 조작자는 시프트 타이밍을 완전히 제어할 수 있기 때문에, 차량이 가장 효율적으로 운전될 수 있도록 다이나믹하게 시프트 과정을 조절할 수 있다. 수동 변속기의 하나의 단점은 기어 쉬프팅 중 구동 연결의 단절(interruption)이 있다는 것이다. 이는 효율 면에서 손실을 초래한다. 또한, 수동 변속기를 사용하는 차량에서 기어를 변경하기 위해 조작자에게 많은 물리적 상호작용이 요구된다는 점이다.

두 번째로, 종래 모터 차량에서 동력 변속을 위한 새로운 선택은 자동 변속기이다. 자동 변속기는 조작의 편의성을 제공한다. 자동 변속기를 가진 차량의 운전자는 차량을 안전하게 조작하기 위하여 양손, 즉 한 손으로 운전 핸들을 다른 한 손으로 기어 시프트를 조작할 필요가 없으며, 양발, 즉 한발로 클러치를 다른 한 발로 가속 페달 및 브레이크 페달을 사용할 필요가 없다. 또한, 자동 변속기는 운전자가 항시 변하는 교통 흐름에 맞게 연속적으로 기어 변경에 신경쓸 필요가 없기 때문에, 정지 및 출발 상황에서 보다 큰 편의성을 제공한다. 종래 자동 변속기는 기어 쉬프팅 중 구동 연결에 단절이 없긴 하지만, 엔진의 출력부와 변속기의 입력부 사이에 운동 에너지를 전달하기 위하여 그 사이에 위치되는 토크 컨버터와 같은 유체동력기구(hydrokinetic devices)의 필요성 때문에 효율이 감소되는 단점이 있다. 또한, 자동 변속기는 일반적으로 구조적으로 더 복잡하여 수동 변속기보다 비싸다.

예를 들어, 토크 컨버터는 일반적으로 내연기관으로부터의 토크 입력으로 회전하기 위하여 작동 가능하게 연결되는 임펠러 조립체, 상기 임펠러 조립체와 구동 관계로 유체 연결되는 터빈 조립체 및 스테이터 또는 리액터 조립체를 포함한다. 이러한 조립체들은 함께 토크 컨버터에서 운동 유체를 위한 거의 환상면의 흐름 경로를 형성한다. 각 조립체는 기계적 에너지를 유체역학 에너지로 변화시키고 다시 기계적 에너지로 복귀시키는 작용을 하는 다수의 블레이드 또는 베인(vanes)을 포함한다. 종래 토크 컨버터의 스테이터 조립체는 일 방향의 회전에 대하여 록킹되나, 임펠러 조립체 및 터빈 조립체의 회전 방향으로는 축을 중심으로 자유롭게 공전한다. 스테이터 조립체가 회전에 대해 록킹될때, 토크는 토크 컨버터에 의해 증가된다. 토크가 증가하는 동안, 출력 토크는 토크 컨버터를 위한 입력 토크보다 크다. 그러나, 토크 증가가 없을 때, 토크 컨버터는 유체 결합된다. 유체 결합은 고유 슬립을 가진다. 토크 컨버터 슬립은 속도비가 1.0보다 작을 때(토크 컨버터 입력 RPM> 출력 RPM) 존재한다. 고유 슬립은 토크 컨버터의 효율을 감소시킨다.

토크 컨버터가 엔진과 변속기 사이의 부드러운 결합을 제공하지만, 토크 컨버터의 슬립은 기생 손실을 초래하여, 전체 파워트레인의 효율을 감소시킨다. 또한, 토크 컨버터 자체는 기어 쉬프팅 과정의 작동을 위하여 어떤 압축 유체 요건에 더하여 압축된 유압 유체를 필요로 한다. 이는 자동 변속기가 컨버터 결합과 시프트 변화 모두를 위해 필요한 유체 압력을 제공하는 대용량의 펌프를 가져야만 한다는 것을 의미한다. 펌프를 구동하고 유체를 압축하는데 필요한 동력은 자동 변속기 효율의 추가 기생 손실을 유도한다.

보다 적은 단점을 가지면서 두 형태의 변속기의 장점을 가지는 차량 변속기를 제공하기 위한 진행중인 시도에 있어서, 전통적인 "수동" 및 "자동" 변속기들의 조합이 개발되었다. 가장 최근에, 차량 조작자로부터 어떤한 입력없이 자동적으로 변속하는 종래의 수동 변속기들의 "자동화된" 변형예들이 개발되었다. 이러한 자동화된 수동 변속기들은, 수동 변속기에서 전형적으로 볼 수 있는 맞물린 기어휠의 결합을 제어하는 동기화된 클러치를 자동적으로 쉬프팅하기 위하여 일반적으로 변속기 컨트롤러 또는 어떤 형태의 전자 제어 유닛(ECU)에 의해 제어되는 다수의 동력 조작 작동기(power-operated actuators)를 포함한다. 설계 변형예들은 기어 변경을 실행하도록 전자적 또는 유압적 동력화된 작동기를 포함한다. 그러나, 이러한 새로운 자동화된 변속기의 고유한 개선에도 불구하고, 이는 연속적인 기어 쉬프팅 중 입력축과 출력축 사이의 구동 연결에 있어서 동력 차단의 결점을 여전히 가지고 있다.동력이 차단된 쉬프팅은 종래 대부분의 자동 변속기와 관련된 부드러운 변속감과 비교할 때 일반적으로 수용할 수 없을 정도의 거친 변속감을 초래한다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 기어시프트가 부하 조건하에 허용되도록 동력 시프트(power-shifted)될 수 있는 다른 자동화된 수동 형태의 변속기들이 개발되었다. 이러한 동력 시프트된 자동화된 수동 변속기들의 예가 1998년 1월 27일 등록된 "Murata"의 미국 특허 No.5,711,409 "Twin-Clutch Type Transmission(트윈 클러치 유형의 변속기)"와, 2000년 월 4일 등록된 "Reed, Jr 등"의 미국 특허 No.5,966,989 "Electro-mechanical Automatic Transmission having Dual Input Shafts(듀얼 입력축을 가지는 전자-기계적 자동 변속기)"에 개시되어 있다. 이런 특정 형태의 자동화된 수동 변속기는 두 개의 클러치를 가지고 일반적으로 간단히 듀얼 또는 트윈 클러치 변속기로 지칭된다. 듀얼 클러치 구조는 단일 엔진 플라이휠 배열로부터 동력 입력을 유도하기 위하여 대부분 동축 및 동심적으로 구성된다. 그러나, 어떤 설계는 동축이지만 변속기 본체의 양 측부에 위치되고 서로 다른 입력원을 가지는 클러치들을 포함하는 듀얼 클러치 조립체를 가진다. 여하튼, 레이아 웃은 하나의 하우징에 두 개의 변속기를 가지는 동등물, 즉 하나의 출력축을 동시에 구동하는 두 입력축 각각의 하나의 동력 변속기 조립체이다. 각 변속기는 독자적으로 쉬프팅되고 클러치 조작될 수 있다. 이런 식으로, 수동 변속기의 높은 기계적인 효율성과 함께 기어 사이의 차단되지 않은 동력 업쉬프팅 및 다운쉬프팅은 자동 변속기 형태로 사용될 수 있다. 그러므로, 특정 자동화된 수동 변속기의 효과적인 사용을 통해 연료 경제성과 차량 성능의 상당한 향상을 달성할 수 있다.

듀얼 클러치 변속기 구조는 두 개의 클러치 디스크들의 결합 및 분리를 독자적으로 제어하도록 각각 그 자신의 클러치 작동기를 구비한 두 개의 건식 디스크 클러치를 포함할 수 있다. 그 클러치 작동기는 전자 기계적 형태일 수 있지만, 변속기 내의 윤활 시스템은 펌프를 필요로 하기 때문에, 어떤 듀얼 클러치 변속기는 유압 쉬프팅 및 클러치 제어를 이용한다. 이러한 펌프들은 대부분 게로토(geroter) 형태이고, 일반적으로 토크 컨버터를 채울 필요가 없기 때문에 종래 자동 변속기에 사용되는 것들보다 훨씬 더 작다. 따라서, 기생 손실은 작게 유지된다. 변속은 그 실행에 앞서 원하는 기어를 결합하고 이어 대응하는 클러치를 결합함으로써 달성된다. 특정시점에 두 개의 클러치와 두 개의 입력축을 가지고, 듀얼 클러치 변속기는 동시에 두 가지 상이한 기어비(gear ratios) 상태일 수 있지만, 어떤 주어진 순간에는 하나의 클러치만이 결합되어 동력을 전달할 것이다. 다음 높은 기어로 쉬프팅하기 위하여, 우선 비구동 클러치 조립체의 입력축 위의 원하는 기어가 결합되고, 다음으로 구동 클러치가 해제되고 비구동 클러치가 결합된다.

이는 듀얼 클러치 변속기가 각각의 입력축에 번갈아 배열된 전진(forward) 기어비를 가지도록 형상되는 것을 필요로 한다. 다시 말하면, 제1 기어에서 제2 기어로 업시프트를 수행하기 위하여, 제1 기어 및 제2 기어는 다른 입력축 위에 있어야 한다. 그러므로, 홀수 기어들은 하나의 입력축에 연결될 것이고 짝수 기어들은 다른 하나의 입력축에 연결될 것이다. 이러한 종래의 관점에서, 입력축은 일반적으로 홀수 및 짝수축으로 언급된다. 일반적으로, 입력축은 적용된 토크를 입력축 기어에 맞물리는 기어를 포함하는 하나의 카운터축에 전달한다. 카운터축의 맞물림 기어는 입력축의 기어와 항상 맞물린다. 카운터축은 또한 출력축 상의 기어와 맞물리는 출력 기어를 포함한다. 그러므로, 엔진의 입력 토크는 클러치 중 하나에서 입력축으로, 기어 세트를 통하여 카운터축에 전달되고 카운터축에서 출력축으로 전달된다.

듀얼 클러치 변속기에서 기어 결합은 종래 수동 변속기에서와 비슷하다. 각각의 기어 세트에 있는 기어들 중 하나는 축을 중심으로 자유 회전하는 방식으로 각각의 축에 배치된다. 싱크로나이저는 또한 자유 회전하는 기어 옆의 축에 배치되어 선택적으로 기어를 축에 결합시킬 수 있다. 변속기를 자동화하기 위하여, 각 기어 세트의 기계적인 선택은 일반적으로 싱크로나이저를 움직이는 어떤 유형의 작동기에 의해 수행된다. 후진 기어 세트는 입력축 중 하나에 있는 기어, 카운터축에 있는 기어 및 출력축의 후진 운동이 달성되도록 두 기어 사이에 맞물리게 배치된 별도의 카운터축에 설치된 중간 기어를 포함한다.

이러한 동력-시프트 듀얼 클러치 변속기는 종래 변속기 및 보다 새로워진 자동화된 수동 변속기와 관련된 여러 단점을 극복할 수 있지만, 자동적으로 작동되는 듀얼 클러치 변속기를 제어하고 조절하는 것은 복잡하고 과거에는 차량 탑승자의 안락함이라는 목표가 성취될 수 없었다는 것이 밝혀졌다. 각 시프트가 부드럽고 효율적으로 실행되도록 변속기 내에서 적절하게 시기를 맞추어 실행하는 많은 시도들이 있다. 종래의 제어 기구 및 방법들은 일반적으로 이러한 능력을 제공하는데 실패하였다. 따라서, 관련 분야에서는 듀얼 클러치 변속기들의 작동을 제어하는 보다 나은 방법에 대한 필요성이 존재한다.

본 발명의 관심 분야 중 하나는 싱크로나이저 고장의 경우에 듀얼 클러치 변속기의 싱크로나이저의 작동 제어에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 만약 고장이 발생하여 같은 축 상의 두 개의 싱크로나이저가 동시에 결합된다면, 그 결과에 따른 변속기 "타이-업(tie-up)"은 상당한 고장을 초래할 것이다. 현재의 제어 방법은 필요에 따라 싱크로나이저를 작동(결합 및 분리)시키는 일반적인 기능을 가진다. 또한, 만약 각각의 싱크로나이저가 해제 명령 되었을 때 결합된 상태로 고장이 감지된다면 손상을 주는 타이-업 상태를 피하기 위하여 듀얼 클러치 변속기의 어떤 기능을 무력하게 할 수 있다. 그러나, 감지 방법 또는 감지 장치의 고장의 경우에 같은 축의 싱크로나이저가 동시에 작동하는 문제를 방지하기 위한 듀얼 클러치 변속기 제어 기구은 이제까지 없다. 또한, 종래 듀얼 클러치 변속기들은 이러한 문제를 방지하거나 극복하기 위해 필요한 어떠한 특정 구조적인 특징을 포함하지 않는다.

더 구체적으로, 종래의 듀얼 클러치 변속기에서, 모든 감지 장치 및 제어 방법들이 기능하고 이용될 수 있을 때, 싱크로나이저 작동 오류는 쉽게 검출될 수 있다. 현재, 듀얼 클러치 변속기의 싱크로나이저를 위한 종래의 제어 기구이 존재하며, 이는 싱크로나이저 포크(forks)의 작동 위치(결합 또는 분리)를 피드백 감지한다. 싱크로나이저들을 구동하는 작동기 운동도 감지된다. 마지막으로, 회전축 속도는 또한 싱크로나이저가 연결 또는 분리되는 것을 표시하기 위하여 모니터될 수 있다. 그러나, 만약 이러한 검출 방법 중 어느 것에 오류가 발생한다면, 제어 시스템은 다음의 싱크로나이저 작동 오류를 검출할 수 없다. 이 경우, 변속기 "타이-업"이 발생하는 것은 명확하다. 또한, 제어 방법 및 감지 장치에 오류가 발생하면 동시적 싱크로나이저 작동이 일어나고, 종래 듀얼 클러치 변속기들은 구조적으로 "타이-업" 조건을 방지할 수 없다.

따라서, 관련 분야에서는 유압식 싱크로나이저 작동 인터록 시스템(hydraulic synchronizer actuation interlock system), 즉 같은 축 상에서 두 개의 싱크로나이저가 동시에 결합하는 것을 기능적으로 방지하는 시스템을 포함하는 듀얼 클러치 변속기에 대한 필요성이 존재한다. 또한, 관련 분야에서는 현재의 제어 방법과는 개별적이고 독립적으로 기능하는 형태의 듀얼 클러치 변속기에 대한 필요성이 존재한다.

관련 분야의 단점들은 싱크로나이저 작동 인터록 시스템을 가진 모터 차량을 위한 본 발명의 듀얼 클러치 변속기에 의해 극복된다. 이 변속기는 한 쌍의 입력축, 카운터축 및 그 축 상에 회전하도록 배치된 다수의 기어 세트를 포함한다. 기어 세트들은 각 축에 대하여 기능적으로 연결되고 분리될 수 있고, 다수의 싱크로나이저들은 그 기어 세트들 둘레에 배치된다. 싱크로나이저들은 기능적으로 기어 세트를 각 축에 결합하거나 분리할 수 있다. 다수의 유압식으로 작동하는 시프트 작동기들은 각각 기능적으로 다수의 싱크로나이저들 중 하나와 연결된다. 상기 다수의 시프트 작동기들 각각은 관련 싱크로나이저가 관련 기어 세트들을 관련 축에 연결하고 분리할 수 있고, 또한 시프트 작동기가 이미 연결되어 있을 때 같은 축 상의 관련 시프트 작동기가 유압식으로 작동하는 것을 방지하는 유압식 인터록을 제공할 수 있다.

따라서, 본 발명은 동일 축 상의 두 개의 싱크로나이저가 동시에 결합하는 것을 기능적으로 방지하는 유압식 싱크로나이저 작동 인터록 시스템을 제공함으로써 현재의 싱크로나이저 제어 기구의 한계를 극복한다. 본 발명은 현재의 제어 방법과 개별적이고 독립적으로 그 기능을 달성한다. 따라서, 본 발명은 기어박스 타이-업과 관련된 심각한 고장을 방지하는 이점을 제공할 뿐만 아니라 제어 시스템의 한계 및 변속기 기능의 잘못된 모니터링과 관련한 가능한 오류, 감시 장치의 오류 및 제어 방법 단계에서의 오류를 극복하는 작동의 이점을 제공한다.

본 발명의 다른 목적, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련하여 일련의 설명을 읽은 후에 쉽게 이해될 것이다.

본 발명에 의해 제어될 수 있는 대표적인 듀얼 클러치 변속기가 도 1에서 개 략적으로 도면 부호 10으로 지시되어 있다. 특히, 도 1에 도시된 바와 같이, 듀얼 클러치 변속기(10)는 듀얼 공축 클러치 조립체(12), 제1 입력축(14), 제1 입력축과 동축인 제2 입력축(16), 카운터축(18), 출력축(20), 후진 카운터축(22), 다수의 싱크로나이저들(24) 및 다수의 시프트 작동기들(16,도 2 참조)을 포함한다.

듀얼 클러치 변속기(10)는 차량 파워트레인의 일부를 형성하고 내연기관과 같은 주 발동기로부터 토크 입력을 취하여 선택 가능한 기어비를 통해 토크를 차량 구동 휠로 전달하는 역할을 한다. 듀얼 클러치 변속기(10)는 적용된 토크를 엔진으로부터 듀얼 공축 클러치 조립체(12)를 통하여 제1 입력축(14) 또는 제2 입력축(16)으로 기능적으로 전달한다. 제1 입력축(14) 및 제2 입력축(16)은 제1 기어열을 포함하며, 이 기어들은 카운터축(18)에 배치된 제2 기어열과 항상 맞물린다. 제1 기어열의 각 기어들은 토크를 전달하기 위하여 사용되는 상이한 기어비 세트를 제공하기 위하여 제2 기어열의 각 기어와 상호 작용한다. 카운터축(18)은 또한 출력축(20)에 배치된 제2 출력 기어와 항상 맞물리는 제1 출력 기어를 포함한다. 다수의 싱크로나이저들(24)은 두 입력축(14,16) 및 카운터축(18)에 배치되고 기어비 세트 중 하나를 선택적으로 결합하기 위하여 다수의 시프트 작동기(26)에 의하여 기능적으로 제어된다. 따라서, 토크는 엔진으로부터 듀얼 공축 클러치 조립체(12)로, 입력축들 중 어느 하나(14 또는 16)로, 기어비 세트들 중 하나를 통해 카운터축(18)으로, 그리고 출력축(20)으로 전달된다. 출력축(20)은 또한 출력 토크를 파워트레인의 나머지 부분에 제공한다. 또한, 후진 카운터축(22)은 제1 기어열 중 하나의 기어와 제2 기어열 중 하나의 기어 사이에 배치되는 중간 기어를 포함하고, 이 는 카운터축(18) 및 출력축(20)의 역회전을 허용한다. 이러한 구성 부품들 각각은 이하에서 상세히 기술될 것이다.

특히, 듀얼 공축 클러치 조립체(12)는 제1 클러치 기구(32) 및 제2 클러치 기구(34)를 포함한다. 제1 클러치 기구(32)는 부분적으로 엔진 플라이휠(도시되지 않음)의 일부에 물리적으로 연결되고, 부분적으로 제1 입력축(14)에 물리적으로 부착되어, 제1 클러치 기구(32)는 제1 입력축(14)을 플라이 휠에 기능적이고 선택적으로 결합 및 분리시킬 수 있다. 유사하게, 제2 클러치 기구(34)는 부분적으로 플라이 휠의 일부에 물리적으로 연결되고, 부분적으로 제2 입력축(16)에 물리적으로 부착되어, 제2 클러치 기구(34)는 제2 입력축(16)을 플라이 휠에 기능적이고 선택적으로 결합 및 분리시킬 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 클러치 기구(32,34)는 동축이고 동심이어서 제1 클러치 기구(32)의 외부 케이스(28)는 제2 클러치 기구(34)의 외부 케이스(36)의 내측에 끼워진다. 유사하게, 제1 및 제2 입력축(16,18)은 또한 동축이고 동심이어서 제2 입력축(16)은 제1 입력축(14)이 그 내부를 통과하여 상기 제2 입력축(16)에 의해 부분적으로 지지되기에 충분한 직경을 가진 중공체이다. 제1 입력축(14)은 제1 입력 기어(38) 및 제3 입력 기어(42)를 포함한다. 제1 입력축(14)은 길이면에서 제2 입력축(16)보다 길어서 제1 입력 기어(38) 및 제3 입력 기어(42)는 제2 입력축(16)을 넘어서 연장되는 제1 입력축(14)의 일부에 배치된다. 제2 입력축(16)은 제2 입력 기어(40), 제4 입력 기어(44), 제6 입력 기어(46) 및 후진 입력 기어(48)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 입력 기어(40) 및 후진 입력 기어(48)는 제2 입력축(16)에 고정 지지되고, 제4 입 력 기어(44) 및 제6 입력 기어(46)는 제2 입력축(16) 둘레에 베어링 조립체(50)에 회전가능하게 지지되어 그 회전은 수반하는 싱크로나이저가 결합하지 않으면 제한되지 않는다. 이는 이하에서 보다 상세히 기술될 것이다.

카운터축(18)은 입력축들(14,16) 상의 기어들에 마주하거나 대응하는 기어들을 포함하는 하나의 단편축이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 카운터축(18)은 제1 카운터 기어(52), 제2 카운터 기어(54), 제3 카운터 기어(56), 제4 카운터 기어(58), 제6 카운터 기어(60) 및 후진 카운터 기어(62)를 포함한다. 카운터축(18)은 제4 카운터 기어(58) 및 제6 카운터 기어(60)를 지지하지만, 제1, 제2, 제3 및 후진 카운터 기어(52,54,56,62)는 카운터축(18) 둘레에 베어링 조립체(50)에 의해 지지되어, 그 회전은 이하에서 보다 상세히 기술되는 바와 같이 수반하는 싱크로나이저가 결합하지 않는 한 제한되지 않는다. 카운터축(18)은 또한 출력축(20) 상의 대응하는 제2 구동 기어(66)와 맞물리게 결합하는 제1 구동 기어(64)를 고정적으로 유지한다. 제2 구동 기어(66)는 출력축(20)에 고정적으로 설치된다. 출력축(20)은 파워트레인의 나머지를 위한 부착물을 제공하도록 변속기(10)로부터 외부로 연장된다.

후진 카운터축(22)은 제2 입력축(16) 상의 후진 입력 기어(48)와 카운터축(18) 상의 후진 카운터 기어(62) 사이에서 서로 맞물리게 배치된 하나의 후진 중간 기어(72)를 가진 비교적 짧은 축이다. 따라서, 후진 기어들(48,62,72)이 결합될 때, 후진 카운터축(22) 상의 후진 중간 기어(72)는 카운터축(18)을 전진 기어들로부터 반대 방향으로 회전시켜 출력축(20)에 역회전을 제공한다. 듀얼 클러치 변속기(10)의 모든 축들은 예를 들어 도 1에서 도면 부호 68로 지시된 롤러 베어링과 같 은 베어링 조립체의 방식에 의해 변속기(1) 내에 배치되고 회전 가능하게 설치될 수 있다.

다양한 전진 및 후진 기어들의 결합 및 분리는 변속기 내의 싱크로나이저(24)의 작동에 의해 달성된다. 도 1에 도시된 듀얼 클러치 변속기(10)의 예에서처럼, 6개의 전진 및 후진 기어를 통해 시프트하도록 이용되는 4개의 싱크로나이저들(74,76,78,80)이 있다. 기어를 축에 결합할 수 있는 다양한 공지된 형태의 싱크로나이저들이 있으며 이러한 논의의 목적을 위해 사용되는 특정 형태는 본 발명의 범위를 벗어나는 것이다. 일반적으로 말해서, 시프트 포크 또는 그와 유사한 장치에 의해 가동될 수 있는 임의의 형태의 싱크로나이저가 사용될 수 있다. 도 1의 대표적인 실시예에 도시된 것처럼, 기어 세트는 쌍으로 그룹지어진다. 싱크로나이저들은 쌍으로 그룹지어진 기어 세트들 사이의 축들 중 어느 하나에 슬라이딩하도록 배치되는 두 면을 가진 듀얼 작동 싱크로나이저들이다. 따라서 각 싱크로나이저는 중심의 중립 위치에서 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동할 때 쌍으로 그룹지어진 각 기어 세트를 각각의 축에 대하여 개별적으로 결합하거나 분리할 수 있다.

특히, 도 1에 도시된 실시예를 참조할 때, 싱크로나이저(78)는 카운터축(18) 상의 제1 카운터 기어(52)를 결합하기 위하여 왼쪽으로 작동할 수 있고 또는 제3 카운터 기어(56)를 결합하기 위하여 오른쪽으로 작동할 수도 있다. 싱크로나이저(80)는 후진 카운터 기어(62)를 결합하기 위하여 왼쪽으로 작동할 수 있고 또는 제2 카운터 기어(54)를 결합하기 위하여 오른쪽으로 작동할 수도 있다. 유사하게, 싱크로나이저(74)는 제4 입력 기어(44)를 결합하기 위하여 왼쪽으로 작동할 수 있고 또는 제6 입력 기어(46)를 결합하기 위하여 오른쪽으로 작동할 수도 있다. 싱크로나이저(76)는 제1 입력축(14)의 단부를 출력축(20)에 직접적으로 결합하기 위하여 오른쪽으로 작동하여 제5 기어를 위한 직접 구동비 1:1(일대일)을 제공한다. 싱크로나이저(76)의 왼쪽에서 결합하는 기어 세트는 없다. 듀얼 클러치 변속기의 상기 실시예는 대표적인 것이며 짝수 및 홀수 기어 세트들이 마주하는 입력축에 배치되는 한, 다른 기어 세트, 싱크로나이저 및 시프트 작동기 배열들은 듀얼 클러치 변속기(10) 내에서 가능하다는 점이 중요하다.

싱크로나이저들(74,76,78,80)을 작동시키기 위하여, 상기 대표적인 실시예의 듀얼 클러치 변속기(10)는 싱크로나이저들을 선택적으로 작동시키기 위하여 부착된 시프트 포크를 구비한 유압 구동 시프트 작동기(26)를 이용하고 그 결과 상기 작동기는 원하는 기어를 결합 또는 분리(중립)시킨다. 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 시프트 작동기들(26,226)은 본질적으로 양방향 또는 듀얼 작동 유압 밸브 조립체들이고, 이것들은 시프트 포크(96), 다수의 싱크로나이저들(24) 중 하나를 작동시켜 궁극적으로 기어 세트를 결합 또는 분리시키기 위하여 입력축들(14,16) 중 하나 또는 카운터축(18)에 평행하게 직선으로 전후진 구동된다. 우선 도 2a를 참조하여, 유압 작동 시프트 작동기(26)는 두 개의 원통형 개방 단부(91,92)를 가진 메인 보어(88)를 포함하는 외부 케이스(86)를 포함한다. 시프트 포크(96)는 외부 케이스(86)의 일부로 형성되고 변속기 축들 중 어느 하나에 배치된 싱크로나이저를 결합하기 위하여 방사상 외부로 연장된다. 주축(98)은 외부 케이스(86)의 메인 보어(88) 내에 활주 가능하게 배치된다. 주축(98)은 두 개의 피스톤(100,102)이 각각 고정적으로 배치되는 두 개의 마주한 단부(82,84)를 가진다. 피스톤(100,102)은 외부 케이스(86)의 원통형 개방 단부(91,92)에 대하여 이동가능하다. 각각의 원통형 단부(91,92) 내에서 각 피스톤(100,102)의 상호작용은 팽창 챔버(104,106)를 형성한다. 주축(98)의 단부들 중 하나(84)는 변속기의 본체(108)에 고정된다. 이러한 방식으로, 외부 케이스(86) 및 시프트 포크(96)는 고정된 주축(98)에 대해 움직이고 따라서 시프트 포크(96)는 싱크로나이저가(24)를 움직이게 할 것이다. 외부 케이스(86), 시프트 포크(96) 및 싱크로나이저(24)의 움직임에 영향을 미치기 위하여, 유압 유체는 압력하에서 유체 통로(94)를 통해 팽창 챔버들(104,106) 중 어느 하나에 선택적으로 전달된다.

유압이 팽창 챔버(104)에 적용될 때, 압력은 설명된 바와 같이 피스톤(100) 및 외부 케이스(86)의 원통형 단부(91)에 작용하여 외부 케이스(86) 및 시프트 포크(96)를 오른쪽으로 이동시킨다. 유압이 팽창 챔버(106)에 적용될 때, 압력은 피스톤(102) 및 외부 케이스(86)의 원통형 단부(92)에 작용하여 외부 케이스(86) 및 시프트 포크(96)를 왼쪽으로 이동시킨다. 팽창 챔버(104,106)는 또한 스프링과 같은 편향 부재(110,112)를 포함하고, 이는 외부 케이스(86)가 중심으로 복귀하는 것을 도와 외부 케이스(86) 및 시프트 포크(96)를 중립 위치로 오게 한다. 싱크로나이저(24)를 결합위치에서 분리할 때, 시프트 작동기(26)를 현재 결합 위치로 작동시키기 위해 적용되었던 유압은 제거되고 반대편 팽창 챔버는 편향 부재의 편향력에만 의지하기보다 시프트 작동기(26)를 중립 위치로 복귀시키기 위하여 충분한 압력으로 충분한 시간 동안 채워질 수 있다는 점은 중요하다. 주축(98)은 또한 한 세 트의 원주 방향 홈들(114)을 포함하고, 이는 일반적으로 스프링 부하 볼 조립체(116)와 협력하여 작동하며, 상기 스프링 부하 볼 조립체는 멈춤 위치를 제공하고 시프트 작동기(26)의 움직임을 위한 확실한 위치 지점으로 작용하기 위하여 외부 케이스(86) 상에 배치된다. 외부 케이스(86)는 또한 고정된 주축(98)에 대해 외부 케이스(86)의 위치를 관찰하는데 사용되는 외부에 설치된 위치 센서(118)를 포함하여 싱크로나이저(24)의 실제 위치를 항상 알 수 있다.

듀얼 클러치 변속기(10)의 작동은 변속기(10)의 작동을 관찰하는 전자 제어 유닛(ECU)과 같은 임의의 유형의 고차원 제어 장치에 의해 관리되거나 또는 듀얼 클러치 변속기(10)가 설치될 수 있는 차량용 전자 제어 유닛에 의해 관리될 수 있다. 여하튼, 저장된 제어 기구 또는 일련의 제어 기구를 통해 듀얼 클러치 변속기를 제어하고 작동시키는 제어 장치가 존재하며, 이는 본 발명의 범위를 벗어난 것이다. 변속기(10)를 작동시키기 위하여 적절한 전압, 신호 및/또는 유압을 제공하는 성능을 가진 제어 장치가 존재한다.

시프트 작동기(26)에 대한 유압의 적용은 도 3에서 도면 부호 120으로 지시된 작동기 솔레노이드들에 의해 기능적으로 제어된다. 작동기 솔레노이드(120) 및 시프트 작동기(26)는 개략적으로 도시되어 있다. 이 도면에서, 모든 작동기 솔레노이드들(120)은 모두가 전원이 공급되지 않는 위치에서 도시되어 있다. 명확히 하기 위하여, 싱크로나이저들(24)은 도 3에 도시되지 않았으며 시프트 포크들(96)은 시프트 작동기(26)로부터 연장되는 화살표로 지시된다. 이전에 언급한 바와 같이, 각 시프트 작동기(26)는 각각의 기어 세트를 결합하기 위하여 양 방향 싱크로나이저 (24)를 기능적으로 이동시키는 양방향 또는 듀얼 작동 유압 조립체들이다. 따라서 도 3에 도시된 바와 같이, 시프트 작동기들(26)은 각각 오른쪽 또는 왼쪽으로 작동할 때 결합하는 싱크로나이저 및 기어 세트에 지시를 한다. 예를 들어, 시프트 작동기(132)는 "2-N-4" 시프트 작동기로 표시되며, 왼쪽으로 작동할 때 싱크로나이저(도시되지 않음)가 제2 기어와 결합하게 하고 오른쪽으로 작동할 때 제4 기어와 결합하게 한다. "N"은 중립 중앙 위치(분리)를 나타낸다.

듀얼 클러치 변속기(10)의 상기 실시예에 대해 도 3에 도시된 것처럼, 네 개의 시프트 작동기들(132,134,136,138)을 제어하는 네 개의 작동기 솔레노이드들(122,124,126,128)이 있다. 따라서, 각 작동기 솔레노이드(120)는 각 시프트 작동기(26)가 양 방향에서 싱크로나이저(24)에 결합하도록 양 팽창 챔버(104,106)(왼쪽 및 오른쪽)에 압력을 제공하여야 한다. 이를 위하여, 작동기 솔레노이드(120)는 복합 밸브(144)의 사용을 통하여 다양화된다(즉, 하나 이상의 작동을 위해 사용된다). 복합 밸브(144)는 복합 솔레노이드(146)에 의해 제어되고, 복합 솔레노이드는 도시된 바와 같이 복합 밸브(144)를 왼쪽으로 작동시키기 위하여 라인(142)을 통해 유압을 적용한다. 복합 밸브(144)를 통하여, 각 작동기 솔레노이드(120)는 2개의 시프트 운동을 위한 유압을 제공한다. 작동기 솔레노이드(120) 및 복합 솔레노이드(146)는 각 솔레노이드의 코일 조립체(148)에 전압을 적용 및 차단함으로써 ECU에 의해 전기적으로 제어된다. 솔레노이드들(120,146)은 도 3에 도시된 바와 같이 전기가 끊겼을 때 통상 폐쇄 위치로 밸브 부재를 복귀시키는 편향 부재(150)를 가진다.

상기 언급한 것처럼, 듀얼 클러치 변속기(10)에서 싱크로나이저(24) 및 그 시프트 작동기(26)는 두 개의 분리된 입력축(14,16)에서 작동한다. 일반적으로 말해서, 홀수 기어들(1,3,5,R)은 제1 입력축(14)에 존재하고 짝수 기어들(2,4,6)은 제2 입력축에 존재한다. 이러한 방식으로, 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 시프트 작동기(26)는 싱크로나이저(24)를 지지하기 위하여 각 쌍으로 그룹지어진다. 작동기 솔레노이드(126,128)는 홀수(제1) 입력축을 지지하고 기능적으로 홀수 기어의 시프트 작동기(134,138)를 제어한다. 반대로, 작동기 솔레노이드(122,124)는 짝수(제2) 입력축을 지지하고 짝수 기어의 시프트 작동기(132,136)를 기능적으로 제어한다. 변속기 내의 기어 세트 분배가 기어 세트들을 카운터축에 대해 홀수 및 짝수 입력축에 배치할지라도, 몇몇 싱크로나이저(24) 및 시프트 작동기(26)는 또한 도 1에 도시된 듀얼 클러치 변속기의 일 예에 도시된 것처럼 카운터축에 설치될 수도 있다.

제1 및 제2 클러치를 작동시키는 제1 및 제2 클러치 기구는 도 3에서 도면 부호 32 및 34로 지시되어 있다. 클러치 기구들(32,34)은 특정 기어 세트를 통해 토크를 변속기(10)의 출력축(20)에 선택적으로 전달하기 위하여 시프트 작동기(26)에 의하여 여러 기어 세트의 작동에 대해 협동하는 방식으로 결합 및 분리된다. 제1 및 제2 클러치 기구(32,34)는 개략적으로 도면 부호 160 및 162로 각각 지시된 제1 및 제2 클러치 작동기 솔레노이드에 의해 공급되는 유압에 의해 작동된다. 조절 밸브(200)는 충전 라인(154) 및 필터(130)를 통해 유압을 작동기 솔레노이드(122,124,126,128)에 제공한다. 클러치 작동기들(160,162)은 펌프(도시되지 않음) 로부터 유압 라인(152,156)을 통해 공급받는 것처럼 "라인" 유압을 직접적으로 공급받는다. 조절 밸브(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 밸브를 정상적으로 오른쪽으로 열리게 하는 편향 스프링(150)을 포함한다. 조절 밸브(200)는 또한 제한기(204)를 가진 피드백 라인(202)에 의해 영향을 받고 유압 라인(206) 및 제한기(208)에 의해 조절된다. 여러 솔레노이드 및 밸브에서 초과한 또는 잔여의 가압 유압 유체는 압력 방출되어 도 3에서 도면 부호 90으로 표시된 변속기 수집통으로 회수된다.

일 예로서, 정지 출발로부터 이동을 시발하기 위하여 토크가 차량의 구동 바퀴에 전달된다면, 듀얼 클러치 변속기(10)의 가장 낮은 또는 제1 기어비가 결합될 것이다. 따라서, 도 1에 도시된 것처럼, 싱크로나이저(78)는 제1 카운터 기어(52)를 카운터축(18)에 연결하기 위하여 왼쪽으로 구동될 것이고(시프트 작동기(138)에 의해서, 도 3), 제1 클러치 기구(32)는 제1 기어 세트를 통해 엔진에서 출력축(20)으로 토크를 전달하기 위하여 연결될 것이다. 차량의 속도가 증가하고 ECU가 제2 기어 세트로의 시프트가 필요하다고 결정할 때, 싱크로나이저(80)는 제2 카운터 기어(54)를 카운터축(18)에 연결하기 위하여 우선 오른쪽으로 구동될 것이다(시프트 작동기(132)에 의해, 도 3). 그런 다음 제1 클러치 기구(32)가 분리됨에 따라 제2 클러치 기구(34)가 연결될 것이다. 이런 방식으로, 어떠한 동력 차단의 발생도 없이 동력 시프트가 실행된다. 또한, 특정 기어를 연결하고 구동하는 동안, 제1 및 제2 클러치 기구(32,34)는 클러치 디스크에 변하는 양의 결합력을 제공하는 어떤 저장된 절차에 의해 제어되고 따라서 클러치를 통해 전달되는 토크의 양 및 그 결과에 따른 엔진 속도를 기능적으로 제어한다.

듀얼 클러치 변속기 및 그 작동 특성의 복잡성을 생각하면, 관련 분야의 통상의 지식을 가진 자는 두 개의 클러치의 작동과 관련하여 적절한 기어 결합 및 분리가 정확히 제어되어야 한다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 성공적인 제어 방법이 있다 하더라도, 작은 모니터링 및 감지 부품의 오류 및 제어 프로그램 단계에서의 오류는 변속기에 심각한 손상을 초래할 수 있다. 상기한 것처럼, 같은 축에서 하나 이상의 싱크로나이저의 동시에 작동하는 것을 방지하는 것은 매우 중요하다.

도 3에서 개략적으로 도시되고 일반적으로 도면 부호 186으로 지시된 싱크로나이저 작동 인터록 회로(synchronizer actuation interlock circuit)는 특히 이러한 상황을 피하기 위하여 계획되었다. 유사하게, 변속기는 만약 같은 축의 다른 싱크로나이저가 이미 결합되어 있다면 싱크로나이저를 결합하려는 시도를 유압적으로 방지하는 인터록을 제공하기 위하여 압축 유압 유체의 특정 전달 경로를 가진 특정 내부 구성의 시프트 작동기(26)(도 2a)를 채택한다. 도 2a에 도시된 것처럼, 각 시프트 작동기(26)는 일반적으로 도면 부호 164로 지시된 적어도 하나의 인터록 통로(interlock passage)를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 시프트 작동기(26)는 두 쌍의 인터록 통로(170,172 및 174,176)를 포함한다. 더 구체적으로, 메인 밸브(98)는 인터록 통로들(170,172 및 174,176)을 형성하는 네 개의 원주 방향 환형 홈을 포함한다. 외부 케이스(86)에 형성된 두 개의 주입구(178,180) 및 두 개의 배출구(182,184)가 있다. 주입구(178.180)는 이하에서 기술될 압축 유압 유체의 공급원과 유체 연통된다. 배출구(182,184)는 변속기의 수집통(90)과 유체 연통한다.

인터록 통로들(170,172 및 174,176)은 시프트 작동기(26)가 각각의 싱크로나 이저를 결합 위치로 이동시킬 때 열려서 주입구(178,180)에서 배출구(182,184)로 유체 연결을 제공할 수 있다. 시프트 작동기(26)가 중립 위치에 있을 때, 인터록 통로들(170,172 및 174,176)은 주입구(178,180) 및 배출구(182,184)와 일렬로 되지 않아 유체 연결이 시프트 작동기(26)의 주입구(178,180)에서 막힌다. 예를 들어, 시프트 작동기가 중립의 비작동 위치에 있을 때, 주입구(178,180)는 배출구(182,184)와 유체 연결되지 않는다(즉, 인터록 통로들(170,172 및 174,176)은 막힌다). 그러나, 만약 시프트 작동기(26)가 기능적으로 작동하여 왼쪽으로 연결된다면, 주입구(178)는 인터록 통로(172)를 통해 배출구(182)에 기능적으로 연결되고 주입구(180)는 인터록 통로(176)을 통해 배출구(184)에 기능적으로 연결된다. 역으로, 만약 시프트 작동기가 기능적으로 작동하여 오른쪽으로 연결된다면, 주입구(178)는 인터록 통로(170)를 통해 배출구(182)에 기능적으로 연결되고 주입구(180)는 인터록 통로(174)을 통해 배출구(184)에 기능적으로 연결된다.

따라서, 본 시프트 작동기(26)가 결합 위치에 있을 때, 인터록 통로들 중 둘은 각각의 주입구 및 배출구와 일렬로 되어 주입구(178,180)로부터 변속기 수집통(90)으로 유체 연결을 제공할 것이다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 같은 축상의 싱크로나이저를 위한 관련된 시프트 작동기를 작동시키기 위한 압축된 유압 유체의 공급원은 주입구(178,180)와 공통으로 유체 연결된다. 따라서, 같은 축 상의 관련된 시프트 작동기의 동시 결합을 야기하는데 필요한 압축된 유압 유체는 본 시프트 작동기가 결합 위치에 있을 때 변속기 수집통(90)으로 방출된다. 이러한 방식으로, 단지 하나의 시프트 작동, 단지 하나의 싱크로나이저 및 단지 하나의 기어 세트만 이 같은 축상에서 동시에 결합될 수 있다.

도 3을 참조하여, 듀얼 클러치 변속기에 설치되었을 때 네 개의 시프트 작동기(26)(도 2a)는 각각 복합 밸브(144)를 통해 작동기 솔레노이드(120)에 의해 기능적으로 제어된다. 바람직한 실시예에서, 인터록 회로(186)는 복합 밸브(144)로부터 시프트 작동기(26)로 유체 연결을 제공하기 위한 다수의 작동기 유압 라인을 포함한다. 다수의 유압 작동기 라인은 각각 일반적으로 도면 부호 190으로 지시된 제1 가지 및 일반적으로 도면 부호 192로 지시된 제2 가지로 분기된다. 제1 또는 작동기 가지(190)는 제1 시프트 작동기(26)를 기능적으로 작동시키기 위하여 복합 밸브(144)로부터 제1 시프트 작동기(26)까지 가압된 유압 유체의 공급원과 유체 연결된다. 제2 또는 인터록 가지(192)는 인터록 기능을 제공하기 위하여 작동기 가지(190)와 같은 축 상의 연관된 시프트 작동기(26)의 인터록 통로 주입구(178 또는 180) 사이에 유체 연결을 제공한다.

도 3에서 명확히 하기 위하여, 각 작동기 가지(190) 및 그 연관된 인터록 가지(192)는 문자 지시(A 내지 H)에 따른 쌍으로 표시된다. 예를 들어, 작동기 가지 (190A)는 제1 기어를 위한 싱크로나이저를 기능적으로 작동시키기 위해 복합 밸브(144)로부터 시프트 작동기(138)(1-N-R)의 우측으로 연결된다. 관련 인터록 가지(192A)는 작동기 가지(190A)에서 분기된 것으로 시프트 작동기(134)(3-N-5)의 주입구(178,180)에 연결된다. 따라서, 가압된 유압 유체가 복합 밸브(144)를 통해 작동기 솔레노이드(128)에 의해 작동기 가지(190A) 및 인터록 가지(192A)에 선택적으로 제공될 때, 유체력은 시프트 작동기(138)를 왼쪽으로 이동시킬 것이고 시프트 작동 기(134)(3-N-5)의 위치에 따라 제1 기어 세트를 연결할 것이다.

더 구체적으로, 시프트 작동기(134)(3-N-5)가 제3 또는 제5 기어 세트들 중 어느 것도 연결되지 않은 것을 의미하는 중립 위치에 있다면, 인터록 통로들(174,176 및 178,180)은 폐쇄되고 변속기 수집통(90)으로의 통로는 막히며, 따라서 작동기 가지(190A) 및 인터록 가지(192A)의 유체 압력은 시프트 작동기(138)를 왼쪽으로 이동시켜 제1 기어 세트를 연결시키도록 적용된다. 그러나, 만약 시프트 작동기(134)가 어느 결합된 위치(제3 또는 제5 기어)에 있다면, 시프트 작동기(134)를 통한 인터록 통로들(170,172 또는 174,176)은 개방되어 시프트 가지(190A)에서 유체 압력이 인터록 가지(192A) 및 시프트 작동기(134)를 통과하여 수집통(90)으로 방출되도록 한다. 따라서, 인터록 가지(192A)는 제3 또는 제5 기어 세트 중 어느 것이 이미 연결되어 있을 때 제1 기어가 연결되는 것(인터록)을 방지한다.

유사하게, 제1 입력축(1,3,5,R)을 위한 싱크로나이저 작동 인터록 회로의 나머지 부분에서, 인터록 가지(192B)는 제1 또는 후진 기어 세트가 이미 연결되어 있을 때 제3 기어가 연결되는 것(인터록)을 방지한다; 인터록 가지(192C)는 제1 또는 후진 기어가 이미 연결되어 있을 때 제5 기어가 연결되는 것을 방지한다; 그리고 인터록 가지(190D)는 제3 또는 제5 기어가 이미 연결되어 있을 때 후진 기어가 연결되는 것을 방지한다. 제2 입력축(2,4,6)을 위한 싱크로나이저 작동 인터록 회로에서, 인터록 가지(192E)는 제6 기어가 이미 연결되어 있을 때 제2 기어가 연결되는 것(인터록)을 방지한다; 인터록 가지(192F)는 제2 또는 제4 기어가 이미 연결되어 있을 때 제6 기어가 연결되는 것을 방지한다; 인터록 가지(192G)는 제6 기어가 이미 연결되어 있을 때 제4 기어가 연결되는 것을 방지한다; 그리고 인터록 가지(192H)는 제2 기어 또는 제4 기어가 이미 연결되어 있을 때 제6 기어가 연결되는 것을 방지한다.

각 구조를 지시하기 위해 200씩 증가된 숫자가 사용되는 도 2b에서는, 본 발명의 듀얼 클러치 변속기를 채택한 시프트 작동기의 다른 실시예가 도면 부호 226으로 표시되어 있다. 시프트 작동기(226)는 같은 축 상의 다른 싱크로나이저가 이미 연결되어 있으면 싱크로나이저를 연결하고자 하는 시도를 유압적으로 방지하는 인터록을 제공하기 위하여 이하에서 기술될 가압된 유압 유체의 특정 경로를 채택한 특정 내부 구성이다. 각 시프트 작동기(226)는 도 2b에서 도면 부호 364로 지시된 적어도 하나의 인터록 통로를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 시프트 작동기(226)는 두 개의 인터록 통로(370,374)를 포함한다. 더 구체적으로, 메인 밸브(298)는 인터록 통로(370,374)를 형성하는 두 개의 원주방향 환형 홈을 포함한다. 외부 케이스(286)에는 두 개의 주입구(378,380) 및 두 개의 배출구(382,384)가 형성된다. 주입구(378,380)는 이하에서 기술되는 바와 같이 가압된 유압 유체의 공급원과 유체 연통된다. 배출구는 관련 시프트 작동기(26)를 기능적으로 작동시키기 위하여 같은 축 상의 관련 시프트 작동기(226)와 유체 연통된다.

인터록 통로(370,374)는 시프트 작동기(26)가 연결되지 않은 중립 위치에 있을 때 개방되어 주입구(378,380)로부터 배출구(382,384)로 유체 연결을 제공할 수 있다. 시프트 작동기(226)가 연결 위치에 있을 때, 인터록 통로(370,374)는 주입구(378,380) 및 배출구(382,384)와 일렬로 배열되지 않아 유체 연결은 주입구 (378,380)에서 막힌다. 예를 들어, 시프트 작동기가 중립의 비작동 위치에 있을 때, 주입구(378)는 인터록 통로(370)를 통해 배출구(382)에 기능적으로 연결되고 주입구(380)는 인터록 통로(374)를 통해 배출구(384)에 기능적으로 연결된다. 그러나, 만약 시프트 작동기(226)가 기능적으로 작동하여 왼쪽 또는 오른쪽으로 연결되면, 주입구(378,380)는 배출구(382,384)와 유체 연통도지 않는다(즉, 인터록 통로(370,374)는 막힌다). 이는 도 2a 및 도 3에서 이미 논의된 실시예와는 반대로, 시프트 작동기(26)가 연결될 때 인터록 통로들(170,172,174,176)이 개방된다. 따라서, 시프트 작동기(226)가 연결 위치에 있을 때, 인터록 통로는 각각의 주입구 및 배출구와 일렬로 배열되지 않고, 이는 주입구(378,380)와 관련된 시프트 작동기(226) 사이의 유체 연결을 막아 관련된 시프트 작동기는 작동할 수 없다. 이러한 방식으로, 단지 하나의 시프트 작동기, 따라서 단지 하나의 싱크로나이저 및 단지 하나의 기어 세트만이 같은 축 상에서 동시에 연결될 수 있다.

도 4에 의하면, 개략적으로 도시되고 일반적으로 도면 부호 386으로 지시된 싱크로나이저 회로는 네 개의 시프트 작동기(226)(도 2b)를 포함한다. 각 시프트 작동기(226)는 복합 밸브(344)를 통해 작동기 솔레노이드(320)에 의해 기능적으로 제어된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 인터록 회로(386)는 복합 밸브(144)로부터 시프트 작동기(26)로 유체 연결을 제공하기 위하여 다수의 작동기 유압 라인을 포함한다. 각각의 다수의 유압 작동기 라인은 일반적으로 도면 부호 390으로 지시된 제1 가지 및 일반적으로 도면 부호 392로 지시된 제2 가지로 분기된다. 제1 가지 또는 공급 가지(390)는 복합 밸브(344)로부터 제1 시프트 작동기(226)의 주입 구(378,380)로 가압된 유압 유체의 공급원과 유체 연통된다. 제2 가지 또는 충전 가지(392)는 관련된 시프트 작동기(226)를 작동시키기 위하여 관련 시프트 작동기(226)와 제1 시프트 작동기(226)의 배출구(382,384) 사이에 유체 연결을 제공한다.

도 4에서 명확히 하기 위하여, 각 공급 가지(390) 및 그 연관된 충전 가지(392)는 문자 지시(A에서 H)에 의하여 쌍으로 표시된다. 예를 들어, 공급 가지 (390A)는 복합 밸브(344)로부터 시프트 작동기(344)(3-N-5)의 주입구로 연결된다. 연관된 충전 가지(392A)는 시프트 작동기(344)(3-N-5)의 각 배출구(382,384)로부터 시프트 작동기(338)(1-N-R)의 우측으로 연결된다. 따라서, 가압된 유압 유체가 복합 밸브(344)를 통해 작동기 솔레노이드(328)에 의해 공급 가지(390A) 및 충전 가지(392A)에 선택적으로 제공될 때, 유체력은 시프트 작동기(338)를 왼쪽으로 이동시킬 것이고 시프트 작동기(334)(3-N-5)의 위치에 따라 제1 기어 세트를 연결할 것이다.

더 구체적으로, 시프트 작동기(334)(3-N-5)가 제3 또는 제5 기어 세트들 중 어느 것도 연결되지 않은 것을 의미하는 중립 위치에 있다면, 시프트 작동기(334)의 인터록 통로들은 개방되고 공급 가지(390A) 및 충전 가지(392A)에서 유체 압력은 제1 기어 세트를 연결하기 위하여 시프트 작동기(338)를 왼쪽으로 이동시키도록 적용된다. 그러나, 만약 시프트 작동기(334)가 어느 결합된 위치(제3 또는 제5 기어)에 있을 때, 시프트 작동기(334)를 통한 인터록 통로들(374,380)은 공급 가지(390A)의 유체 압력이 인터록 통로(374,380)를 통하여 충전 가지(392A)를 통과하는 것을 방지하기 위하여 막힌다. 따라서, 제1 기어는 제3 또는 제5 기어 세트 중 어 느 것이 이미 연결되어 있을 때 연결되는 것(인터록)이 방지된다.

유사하게, 제1 입력축(1,3,5,R)을 위한 싱크로나이저 작동 인터록 회로의 나머지 부분에서, 충전 가지(392B)는 제1 또는 후진 기어 세트가 이미 연결되어 있을 때 제3 기어가 연결되는 것(인터록)을 방지하도록 막힌다; 충전 가지(392C)는 제1 또는 후진 기어가 이미 연결되어 있을 때 제5 기어가 연결되는 것을 방지하도록 막힌다; 그리고 충전 가지(392D)는 제3 또는 제5 기어가 이미 연결되어 있을 때 후진 기어가 연결되는 것을 방지하도록 막힌다. 제2 입력축(2,4,6)을 위한 싱크로나이저 작동 인터록 회로에서, 충전 가지(392E)는 제6 기어가 이미 연결되어 있을 때 제2 기어가 연결되는 것(인터록)을 방지하도록 막힌다; 충전 가지(392F)는 제2 또는 제4 기어가 이미 연결되어 있을 때 제6 기어가 연결되는 것을 방지하도록 막힌다; 충전 가지(392G)는 제6 기어가 이미 연결되어 있을 때 제4 기어가 연결되는 것을 방지하도록 막힌다; 그리고 충전 가지(392H)는 제2 기어 또는 제4 기어가 이미 연결되어 있을 때 제6 기어가 연결되는 것을 방지하도록 막힌다.

따라서, 본 발명은 동일 축 상에서 두 개의 싱크로나이저들의 동시에 결합하는 것을 기능적으로 방지하는 유압식 싱크로나이저 작동 인터록 시스템을 제공함으로써 현 싱크로나이저 제어 기구의 한계를 극복한다. 본 발명은 이를 현재 존재하는 방법과 개별적이고 독립적으로 달성한다. 따라서, 본 발명은 기어 박스 "타이-업"과 관련된 상당한 오류를 피하는 장점을 제공할 뿐만 아니라 변속기 기능의 잘 못된 모니터링, 감지 장치의 오류 또는 제어 방법 단계에서 발생하는 오류가 있을 때 제어 시스템의 한계 및 싱크로나이저 오류를 검출할 수 없는 무능력을 극복하여 작동하는 장점을 제공한다.

본 발명은 예시적인 방법으로 기술되었다. 사용된 용어는 그 단어의 의미를 제한하기보다는 설명하기 위한 것이다. 상기 개념으로부터 본 발명의 많은 변형 및 변경이 존재할 수 있다. 그러므로, 첨부된 청구항의 범위 내에서, 본 발명은 특히 여기서 기술된 것 이상으로 실행될 수 있다.

Claims

한 쌍의 입력축(14,16);

카운터축(18);

상기 한 쌍의 입력축(14,16) 및 카운터축(18)에 회전가능하게 배치되어 각 축에 기능적으로 결합되고 분리될 수 있는 다수의 기어 세트들;

상기 기어 세트들 둘레에 배치되어 상기 기어 세트들을 각 축에 기능적으로 결합하고 분리할 수 있는 다수의 싱크로나이저들(24); 및

상기 다수의 싱크로나이저들(24) 중 하나에 각각 기능적으로 연결되는 다수의 유압 작동 시프트 작동기들(132,134,136,138);을 포함하며,

상기 다수의 유압 작동 시프트 작동기들 각각은, 상기 연관된 싱크로나이저가 연관된 기어 세트를 연관된 축에 결합하고 분리하게 할 수 있으며, 또한 다른 시프트 작동기가 이미 연결되어 있을 때 같은 축 상의 연관된 시프트 작동기가 유압 작동하는 것을 방지하는 유압식 인터록을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저 작동 인터록 시스템을 구비한 모터 차량용 듀얼 클러치 변속기(10).
제1항에 있어서,

상기 다수의 싱크로나이저들(24)은 각각 양 방향 듀얼 작동 싱크로나이저이고, 상기 다수의 기어 세트들은 쌍으로 그룹지어지며, 상기 다수의 싱크로나이저들 (24) 각각은 상기 기어 세트 쌍들의 각 기어 세트 사이에서 상기 축들 중 하나에 활주하도록 배치되고, 상기 다수의 싱크로나이저들(24) 각각은 상기 각각의 기어 세트 쌍들의 각 기어 세트를 연관된 축에 개별적으로 결합하거나 분리할 수 있는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기(10).
제1항에 있어서,

상기 다수의 시프트 작동기들(132,134,136,138)은 각각 상기 다수의 싱크로나이저들(24) 중 하나와 접촉하여 활주하는 시프트 포크(96)를 가진 양 방향 듀얼 작동 유압식 밸브 조립체들이고, 상기 시프트 작동기들(132,134,1436,138)은 상기 결합된 위치 및 분리된 위치 사이에서 연관된 시프트 포크, 싱크로나이저 및 기어 세트들을 작동시키기 위하여 직선으로 상기 축들에 평행하게 유압적으로 구동될 수 있는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기(10).
제1항에 있어서,

상기 다수의 시프트 작동기들(132,134,136,138) 각각은 그 내부에 기능적으로 형성되고 주입구(178) 및 배출구(182)를 가진 적어도 하나의 인터록 통로(164)를 더 포함하고, 상기 인터록 통로(164)는 상기 시프트 작동기들(132,134,136,138)이 연관된 싱크로나이저(24)를 상기 결합 위치로 이동시킬 때 상기 주입구(178)에 서 상기 배출구(182)까지 유체 연결을 제공할 수 있으며, 상기 인터록 통로(164)는 또한 상기 시프트 작동기들(132,134,136,138)이 분리된 위치에 있을 때 유체 연결을 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기(10).
제4항에 있어서,

상기 다수의 시프트 작동기들은 제1 시프트 작동기(132) 및 제2 시프트 작동기(136)를 포함하고, 상기 변속기는 다수의 유압 라인을 더 포함하며, 상기 다수의 유압 라인 각각은 제1 가지(190) 및 제2 가지(192)를 포함하고, 상기 제1 가지(190)는 가압된 유압 유체의 공급원 및 상기 제1 시프트 작동기(132)와 유체 연결되며, 상기 제1 가지(190)는 상기 제1 시프트 작동기(132)를 작동시키기 위하여 가압된 유압 유체를 선택적으로 제공할 수 있고, 상기 제2 가지(192)는 상기 제1 가지(190)와 상기 제2 시프트 작동기(136)의 인터록 통로 주입구(178) 사이에 유체 연결하며, 상기 제1 및 제2 시프트 작동기들(132,136)은 상기 입력축(14,16) 및 카운터축(18) 중 하나의 둘레에 함께 기능적으로 배치되어, 상기 제2 시프트 작동기(136)가 분리된 위치에 있고 상기 제2 시프트 작동기(136)의 인터록 통로가 막혀 있을 때 상기 제1 시프트 작동기(132)가 선택적으로 작동될 수 있고, 또한 상기 제2 시프트 작동기(136)가 이미 결합된 위치에 있을 때 상기 가압된 유압 유체를 상기 인터록 통로를 통해 배출구로 방출함으로써 상기 제1 시프트 작동기(132)는 선택적으로 작동하는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기(10).
제5항에 있어서,

상기 다수의 시프트 작동기들(26)의 각각의 배출구는 상기 변속기의 유압 유체 수집통(90)과 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기(10).
제1항에 있어서,

상기 다수의 시프트 작동기들(132,134,136,138)의 각각은 그 내부에 기능적으로 형성되고 주입구(178) 및 배출구(182)를 가진 적어도 하나의 인터록 통로(164)를 더 포함하고, 상기 인터록 통로(164)는 상기 시프트 작동기들(132,134,136,138)이 연관된 싱크로나이저(24)를 분리된 위치로 이동시킬 때 개방되어 상기 주입구(178)로부터 상기 시프트 작동기(132,134,136,138)를 통해 상기 배출구(182)로 유체 연결을 제공할 수 있으며, 상기 인터록 통로(164)는 또한 상기 시프트 작동기(132,134,136,138)가 결합된 위치에 있을 때 상기 시프트 작동기(132,134,136,138)를 통한 유체 연결을 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기(10).
제7항에 있어서,

상기 다수의 시프트 작동기들은 제1 시프트 작동기(132) 및 제2 시프트 작동기(136)를 포함하며, 상기 변속기는 다수의 유압 라인을 더 포함하고, 상기 다수의 유압 라인 각각은 제1 가지(190) 및 제2 가지(192)를 포함하며, 상기 제1 가지(190)는 가압된 유압 유체의 공급원 및 상기 제1 시프트 작동기(132)의 인터록 통로와 유체 연통하고, 상기 제2 가지(192)는 상기 제1 시프트 작동기(132)의 상기 인터록 통로(164)의 상기 배출구(182)와 상기 제2 시프트 작동기(136) 사이에서 유체 연통하며, 상기 제1 및 제2 시프트 작동기(132,136)는 상기 입력축(14,16) 및 상기 카운터축(18) 중 하나의 둘레에 함께 기능적으로 배치되어, 상기 제1 시프트 작동기(132)가 분리된 위치에 있고 상기 인터록 통로(164)가 개방될 때 상기 제2 시프트 작동기(136)가 선택적으로 작동될 수 있고, 또한 상기 제1 시프트 작동기(132)가 이미 연결된 위치에 있고 상기 인터록 통로(164)가 막혔을 때 상기 제2 시프트 작동기(136)는 선택적으로 작동하는 것이 방지되는 것을 특징으로 듀얼 클러치 변속기(10).
한 쌍의 입력축(14,16);

카운터축(18);

쌍으로 그룹지어져 상기 한 쌍의 입력축(14,16) 및 카운터축(18)에 회전가능하게 배치되어 각 축에 기능적으로 결합되고 분리될 수 있는 다수의 기어 세트들;

상기 기어 세트 쌍들의 각 기어 세트 사이에서 상기 입력축(14,16) 및 상기 카운터축(18)에 활주가능하게 배치되어, 상기 기어 세트 쌍들의 각 기어 세트를 연관된 축에 개별적으로 결합하고 분리할 수 있는 다수의 양 방향 듀얼 작동 싱크로나이저들(24);

각각 상기 다수의 싱크로나이저들(24) 중 하나와 접촉하여 활주하는 시프트 포크(96)를 가지고 상기 다수의 싱크로나이저들(24) 중 하나와 기능적으로 연결되어 연관된 싱크로나이저(24)가 연관된 기어 세트 쌍들을 연관된 축에 결합하고 분리할 수 있도록 하는 유압 작동하는 양 방향 듀얼 작동 유압식 밸브 조립체(132,134,136,138)를 포함하는 다수의 시프트 작동기들;

상기 다수의 밸브 조립체들(132,134,136,138) 각각의 내부에 기능적으로 형성되고 주입구(178) 및 상기 배출구(182)를 가지며, 상기 밸브 조립체(132,134,136,138)가 연관된 싱크로나이저를 결합된 위치로 이동시킬 때 상기 주입구(178)에서 배출구(182)까지 유체 연결을 제공할 수 있고 또한 상기 밸브 조립체(132,134,136,138)가 분리된 위치에 있을 때 유체 연결을 차단할 수 있는 적어도 하나의 인터록 통로(164); 및

각각 제1 가지(190) 및 제2 가지(192)를 포함하고, 상기 제1 가지(190)는 가압된 유압 유체의 공급원 및 상기 다수의 밸브 조립체들(132,134,136,138) 중 제1 밸브 조립체와 유체 연통하고 상기 다수의 밸브 조립체 중 제1 밸브 조립체(132)를 작동시키기 위하여 가압된 유압 유체를 선택적으로 제공할 수 있고, 상기 제2 가지(192)는 상기 제1 가지(190)와 상기 다수의 밸브 조립체들 중 제2 밸브 조립체(136) 사이에 유체 연결을 제공하는 다수의 유압 라인들;을 포함하며,

상기 제1 및 제2 밸브 조립체들은 상기 입력축(14,16) 및 카운터축(18) 중 하나의 둘레에 함께 기능적으로 배치되어, 상기 제2 밸브 조립체(136)가 분리된 위치에 있고 상기 제2 밸브 조립체(136)의 인터록 통로가 막혀 있다면 상기 제1 밸브 조립체(132)는 선택적으로 작동될 수 있고, 또한 상기 제2 밸브 조립체(136)가 이미 결합된 위치에 있다면 상기 가압된 유압 유체를 상기 인터록 통로(164)를 통해 배출구로 방출함으로써 상기 제1 밸브 조립체(132)는 선택적으로 작동하는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저 작동 인터록 시스템을 구비한 모터 차량용 듀얼 클러치 변속기(10).
한 쌍의 입력축(14,16);

카운터축(18);

쌍으로 그룹지어져 상기 한 쌍의 입력축(14,16) 및 카운터축(18)에 회전가능하게 배치되어 연관된 축에 기능적으로 결합되고 분리될 수 있는 다수의 기어 세트들;

상기 기어 세트 쌍들의 각 기어 세트 사이에서 상기 축들(14,16,18) 중 하나에 활주가능하게 배치되어, 상기 기어 세트 쌍들의 각 기어 세트를 연관된 축에 개별적으로 결합하고 분리할 수 있는 다수의 양 방향 듀얼 작동 싱크로나이저들(24);

각각 상기 다수의 싱크로나이저들(24) 중 하나와 접촉하여 활주하는 시프트 포크(96)를 가지고 상기 다수의 싱크로나이저들(24) 중 하나와 기능적으로 연결되 어 연관된 싱크로나이저(24)가 연관된 기어 세트 쌍들을 연관된 축에 결합하고 분리할 수 있도록 하는 유압 작동하는 양 방향 듀얼 작동 유압식 밸브 조립체(332,334,336,338)를 포함하는 다수의 시프트 작동기들;

상기 다수의 밸브 조립체들(332,334,336,338) 각각의 내부에 기능적으로 형성되고 주입구(378) 및 상기 배출구(382)를 가지며, 상기 밸브 조립체(332,334,336,338)가 연관된 싱크로나이저를 결합된 위치로 이동시킬 때 상기 주입구(378)에서 상기 밸브 조립체(332,334,336,338)를 통하여 배출구(382)까지 유체 연결을 제공할 수 있고 또한 상기 밸브 조립체(332,334,336,338)가 분리된 위치에 있을 때 상기 밸브 조립체(332,334,336,338)를 통한 유체 연결을 차단할 수 있는 적어도 하나의 인터록 통로(364); 및

각각 제1 가지(390) 및 제2 가지(392)를 포함하고, 상기 제1 가지(390)는 가압된 유압 유체의 공급원 및 상기 다수의 밸브 조립체들(332,334,336,338) 중 제1 밸브 조립체와 유체 연통하고, 상기 제2 가지(392)는 상기 제1 밸브 조립체(332)의 인터록 통로(364)의 배출구(382)와 상기 다수의 밸브 조립체의 제2 밸브 조립체(336) 사이에 유체 연결을 제공하는 다수의 유압 라인들;을 포함하며,

상기 제1 및 제2 밸브 조립체들(332,336)은 상기 입력축(14,16) 및 카운터축(18) 중 하나의 둘레에 함께 기능적으로 배치되어, 상기 제1 밸브 조립체(332)가 분리된 위치에 있고 상기 인터록 통로(364)가 개방된다면 상기 제2 밸브 조립체(336)는 선택적으로 작동될 수 있고, 또한 상기 제1 밸브 조립체(332)가 이미 결합된 위치에 있고 상기 인터록 통로(364)가 차단되어 있다면 상기 제2 밸브 조립체 (336)는 선택적으로 작동하는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저 작동 인터록 시스템을 구비한 모터 차량용 듀얼 클러치 변속기(10).