KR20080076150A - 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기에 관한 것으로서, 단일개의 메인 샤프트 및 서로 다른 기어비를 갖는 2개의 카운터 샤프트로 이루어진 3축 구조로 이루어지되, 상기 카운터 샤프트를 저속 운행시의 구동원과 고속 운행시의 구동원으로 각각 분리하여 토크(torque)와 엔진회전수 간의 에너지 중첩 원리를 이용하여 저속 주행 영역의 토크 및 고속 주행 영역에서의 엔진회전수가 동시에 회전 구동되도록 함으로써, 다른 속도로 회전하면서 단일개의 메인 샤프트에 에너지를 병합시켜 고속 운행시 최소 시간 내 최대 속력을 구현할 수 있도록 하는 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기에 관한 것이다.

듀얼 드라이브, 수동변속기, 카운터 샤프트

Description

듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기{Manual transmission using dual drive}

도 1은 본 발명에 따른 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기를 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기를 나타내는 정면도,

도 3은 본 발명에 따른 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기를 나타내는 측면도,

도 4는 본 발명에 따른 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기 구조를 개략화한 모식도,

도 5는 본 발명에 따른 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기의 동력 전달예를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 메인 샤프트 11 : 인풋 샤프트

12 : 아웃풋 샤프트 13 : 카운터 샤프트

14 : 드라이브 기어 15 : 싱크로메시 기구

20 : 구동모터

본 발명은 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 카운터 샤프트를 저속 운행시 구동원과 고속 운행시의 구동원으로 각각 분리하여 토크와 엔진회전수 간의 에너지 중첩 원리를 이용함으로써, 고속 운행시 최소시간 내 최대 속력을 구현할 수 있도록 하는 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 있어서의 변속기는 클러치와 추진축 사이에 설치되어 자동차의 주행상태 변화에 따라 엔진의 회전력을 증대시키거나 감소시키는 기능을 수행하며, 자동차를 후진시키기 위한 기어장치도 갖추고 있다.

이러한 변속기는 엔진의 회전력과 속도를 차량의 주행상태에 알맞게 변화시켜 구동바퀴로 전달하는 장치로서, 자동차의 주행조건에 따라 변속레버를 직접 조작하여 변속을 행하는 수동변속기와, 클러치 및 변속레버 조작을 자동화시킨 수동변속기 AMT(Automated manual transmission)와, 여기서 진보되어 변속충격 제거를 목적으로 한 DCT(Dual clutch transmission)와, 유체를 이용하여 엔진의 회전수 및 주행속도에 따라 자동으로 변속이 이루어지는 자동변속기와, 무단변속기 등으로 구분되는데, 전륜구동방식(FF)의 경우에는 엔진과 전륜차동기어 사이에 설치되고, 후륜구동방식(FR)의 경우에는 엔진과 추진축 사이에 설치된다.

상기 수동변속기는 다단의 변속단을 구비하여 차량의 주행상태에 가장 근접 한 변속단을 제공하는 동력전달장치로서, 각 변속단의 구분이 있다는 점과 조작이 불편하다는 단점이 있으나, 구조가 비교적 간단하고 고장이 적으며 가격이 저렴하기 때문에 자동변속기나 무단변속기의 보편화에도 불구하고 여전히 널리 사용되고 있다.

이러한 종래의 자동차용 수동변속기 중, 6단 수동변속기는 엔진의 구동력이 전달되는 인풋 샤프트(INPUT SHAFT)와 상기 인풋 샤프트와 결합하는 아웃풋 샤프트(OUTPUT SHAFT) 및, 상기 인풋 샤프트와 아웃풋 샤프트에 대응하여 나란히 배치되는 카운터 샤프트(COUNTER SHAFT)로 구성되어 있으며, 상기 아웃풋 샤프트는 도면상 우측으로부터 좌측을 향하여 R단 기어, 1단 기어, 2단 기어, 3단 기어, 4단 기어, 6단 기어가 밀접하게 설치되어 있고, 상기 6단 기어의 좌측으로 밀접한 위치에 5단 기어가 상기 인풋 샤프트에 일체로 형성되어 있어서, 이들 변속단 기어들이 각각 싱크로메시 기구에 의해 선택되어, 인풋 샤프트로부터의 회전력을 해당 변속단 기어의 기어비에 따라 아웃풋 샤프트로 전달하도록 되어 있다.

여기서, R단 기어와 1단 기어의 사이에는 R단 슬리브(SLEEVE)가, 상기 1단 기어와 2단 기어의 사이에는 1-2단 슬리브가, 상기 3단 기어와 4단 기어의 사이에는 3-4단 슬리브가, 상기 5단 기어와 6단 기어의 사이에는 5-6단 슬리브가 설치되어 각단 선택에 따라 하나씩 작동하면서 변속이 이루어지게 되어 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 자동차용 6단 수동변속기는 다단화에 따른 중량 증대로 경량화가 요구되며, 그 이상의 다단 구조로 변경시 그 구조가 복잡해지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 단일개의 메인 샤프트 및 서로 다른 기어비를 갖는 2개의 카운터 샤프트로 이루어진 3축 구조로 이루어지되, 상기 카운터 샤프트를 저속 운행시의 구동원과 고속 운행시의 구동원으로 각각 분리하여 토크(torque)와 엔진회전수 간의 에너지 중첩 원리를 이용하여 저속 주행 영역의 토크 및 고속 주행 영역에서의 엔진회전수가 동시에 회전 구동되도록 함으로써, 2개의 서로 다른 기어비로 회전하는 카운터 샤프트의 기어비 합성을 이용함에 따라 다단 기어비를 이루도록 하고, 그 기어비가 더해져서 새로운 기어비가 발생되도록 하여 고속 운행시 최소 시간 내 최대 속력을 구현할 수 있도록 하는 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 엔진으로부터의 회전력을 전달받는 인풋 샤프트가 아웃풋 샤프트와 동축선 상에 설치된 메인 샤프트와, 상기 메인 샤프트에 설치된 다수개의 변속기어와 맞물려 회전하는 다수개의 카운터 기어를 구비한 카운터 샤프트가 평행으로 설치된 수동변속기에 있어서,

상기 변속기어류의 저단 변속기어류와 기어 결합된 제1카운터 샤프트(13a)와, 고단 변속기어류와 기어 결합된 제2카운터 샤프트(13b)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 제1 및 제2카운터 샤프트(13a,13b)는 각각 인풋 샤프트(11)의 제1 및 제2드라이브 기어(14a,14b)와 기어 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기를 나타내는 각각의 사시도 및 정면도와 측면도이다.

또한, 도 4는 본 발명에 따른 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기 구조를 개략화한 모식도이며, 도 5는 본 발명에 따른 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기의 동력 전달예를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기는 엔진의 구동력이 구동모터(20)를 통해 전달되는 인풋 샤프트(INPUT SHAFT)(11)와, 상기 인풋 샤프트(11)와 결합하는 아웃풋 샤프트(OUTPUT SHAFT)(12) 및, 상기 인풋 샤프트(11)와 아웃풋 샤프트(12)에 대응하여 나란히 배치되는 카운터 샤프트(COUNTER SHAFT)(13)로 구성되어 있는 바, 상기 인풋 샤프트(11)의 일측에 카운터 샤프트(13)와 연결된 드라이브 기어(14)가 한 쌍(제1 및 제2드라이브 기어)으로 이루어져 있으며, 이와 연결되어 상시 공전하면서 메인 샤프트(10)에 설치된 각 기어에 동력을 전달하는 카운터 샤프트(제1 및 제2카운터 샤프트)(13a,13b)와 이를 구동시키는 구동모터(제1 및 제2구동모터)도 한 쌍으로 이루어져 있다.

이때, 상기 제1드라이브 기어(14a)와 연결되어 있는 제1카운터 샤프트(13a)는 상기 메인 샤프트(10)의 저단 변속기어류, 즉 1단, 2단, 3단 기어에 기어 결합 되어 있는 반면, 상기 제2카운터 샤프트(13b)는 상기 메인 샤프트(10)의 고단 변속기어류, 즉 4단, 5단, 6단 기어 및 R단 기어와 기어 결합되어 있다.

즉, 상기 엔진의 구동력이 제1 및 제2구동모터(20a,20b)에 전달되어 인풋 샤프트(11)의 제1드라이브 기어(14a)가 회전하면 이와 맞물린 제1카운터 샤프트(13a)가 회전하면서 이에 설치된 카운터 기어류가 모두 회전되고, 그 카운터 기어류에 맞물린 아웃풋 샤프트(12)의 각 저단 변속기어류(1단, 2단, 3단 기어)는 공회전하게 되는 동시에, 상기 인풋 샤프트(11)의 제2드라이브 기어(14b)가 회전하면 이와 맞물린 제2카운터 샤프트(13b)가 회전되면서 이에 설치된 카운터 기어류가 모두 회전되고, 그 카운터 기어류에 맞물린 아웃풋 샤프트(12)의 각 고단 변속기어류(4단, 5단, 6단 기어) 및, R단 기어는 공회전하게 된다.

이때, 상기 변속기어류는 슬리브, 허브, 링 등으로 구성된 각각의 싱크로메시 기구(15)에 의해 선택되어 인풋 샤프트(11)로부터의 회전력을 해당 변속기어류의 기어비에 따라 아웃풋 샤프트(12)로 전달하도록 되어 있다.

이와 같이, 2개의 서로 다른 기어비로 이루어진 제1 및 제2카운터 샤프트(13a,13b)가 상기 메인 샤프트(10)와 기어 결합되어 있을 경우, 제1드라이브 기어(14a)에 의한 저단 변속기어류와 높은 기어비로 큰 회전력을 발휘하게 되면 이에 해당하는 출력의 한계속도 이상으로 더 높은 회전 속도를 발휘할 수 없게 되는데, 이때 추가적인 상기 제2카운터 샤프트(13b)가 고단 변속기어류와 연결되어 높은 회전 속도(RPM)를 발휘하게 되면 그 저단 변속기어류의 회전력과 고단 변속기어류의 회전 속도가 서로 중첩되어 에너지의 병합이 발생하게 된다.

즉, 싱크로메시 기구(15)의 싱크로 작용이 동시에 발생하게 되어 상기 제1 및 제2카운터 샤프트(13a,13b)의 서로 다른 회전비를 갖는 에너지가 상기 메인 샤프트(10)에 전달되어 에너지 중첩 원리를 구현하게 되는 것이다.

예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 저단 기어인 1단 기어가 들어간 상태에서 6단 기어가 들어간 경우, 약 300km/h의 속도에서, 1단 기어의 회전력은 한계 속도에 이르게 되고, 더 이상 에너지를 발생할 수 없을 경우, 그 속도에 해당하는 메인 샤프트(10) 속도에 상응하여 카운터 샤프트(13)는 회전하게 된다.

이때, 1단 기어는 기어비 한계 속도 이상의 회전인 경우, 기어비에 의한 회전력만 유지하고, 6단 기어에 연결된 고회전 속도를 수용하게 되는 바, 회전력(1단 기어) 및 회전 속도(6단 기어)의 에너지가 중첩되어 높은 회전 에너지를 구현하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기는 제1카운터 샤프트(13a)의 기동력 및 제2카운터 샤프트(13b)의 기동력이 병합되어 에너지의 상승을 유발하므로 제2카운터 샤프트(13b)에 연결된 고단 변속기어류의 초기 기동력을 낮추게 됨으로써, 최소 시간 내에 최대의 속력에 도달할 수 있게 된다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기에 의하면, 저속 운행시 구동원과 고속 운행시의 구동원을 2개로 분리하여 토크와 엔진회전수 간의 에너지 중첩 원리를 이용함으로써, 다른 속도로 회전하면서 단일 개의 메인 샤프트에 에너지를 병합시켜 고속 운행시 최소시간 내 최대 속력을 구현할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 엔진으로부터의 회전력을 전달받는 인풋 샤프트가 아웃풋 샤프트와 동축선 상에 설치된 메인 샤프트와, 상기 메인 샤프트에 설치된 다수개의 변속기어와 맞물려 회전하는 다수개의 카운터 기어를 구비한 카운터 샤프트가 평행으로 설치된 수동변속기에 있어서,

   상기 변속기어류의 저단 변속기어류와 기어 결합된 제1카운터 샤프트(13a)와, 고단 변속기어류와 기어 결합된 제2카운터 샤프트(13b)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2카운터 샤프트(13a,13b)는 각각 인풋 샤프트(11)의 제1 및 제2드라이브 기어(14a,14b)와 기어 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 듀얼 드라이브를 이용한 수동변속기.

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