KR20130133656A - 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치 - Google Patents

듀얼 클러치 변속기의 시프트장치 Download PDF

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KR20130133656A
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Abstract

본 발명은 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치에 관한 것으로, 듀얼 클러치(10)의 제1입력축(13)이나 제2입력축(14)에 삽입 설치되는 다수개의 구동기어(D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,DR)와; 구동기어(D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,DR)와 치합되며 제1부축(15)이나 제2부축(16)에 각각 삽입 설치되는 다수개의 변속기어(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,GR)와; 변속기어(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,GR) 사이에 위치되며 각각 제1부축(15)이나 제2부축(16)에 미끄럼 이동되도록 삽입 설치되는 다수개의 싱크로나이저(S1,S2,S3,S4)와; 싱크로나이저(S1,S2,S3,S4)와 연결되며 각각 팔로워핀(51a,52a,53a,54a)을 가지는 다수개의 시프트 포크(51,52,53,54)와; 시프트 포크의 팔로워핀(51a,52a,53a,54a)과 연결되며 회전에 의해 시프트 포크(51,52,53,54)를 이동시켜 싱크로나이저(S1,S2,S3,S4)가 제1부축(15)이나 제2부축(16)을 따라 미끄럼 이동되어 변속기어(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,GR)와 체결되는 듀얼 캠기구(60)로 구성된다.

Description

듀얼 클러치 변속기의 시프트장치{Shift apparatus of dual clutch transmission mechanism}
본 발명은 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시프트 제어 시 동작의 신뢰성과 제품의 내구성을 개선시킬 수 있는 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치에 관한 것이다.
듀얼 클러치 변속기(DCT; Dual Clutch Transmission)는 수동변속기와 같이 동력손실이 적고, 조작이 용이하며 변속시간이 빠른 특징을 가지고 있다. 듀얼 클러치 변속기를 이용한 기어 변속방법은 변속기가 6단 기어까지 변속 한다고 가정할 때 1번 클러치가 1단으로 주행하고 있으면 2번의 클러치가 이미 2단으로 변속한 상태에서 대기하고 있다. 변속이 시작되면 1번 클러치의 동력을 차단하고 2번 클러치를 연결시킨다. 2단 주행에 들어가게 되면 1번 클러치는 1단 기어를 빼고 3단기어로 변속을 해놓고 다음 변속을 위하여 클러치가 연결되기만을 기다리는 방식이다. 이러한 특성으로 인해 듀얼 클러치 변속기는 변속시간이 빠르며 수동 변속기에 비해서도 변속 시간이 더 짧은 특징을 가지고 있다.
한국공개특허 제2011-0049661호(특허문헌1)는 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치에 관련된 것으로, 시프트장치는 하나의 배럴 캠 조립체가 사용되며, 배럴 캠 조립체는 원통형 관통 개구, 제1캠 트랙, 제2캠 트랙 및 회전식 배럴 캠으로 이루어진다. 선행기술의 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치에 사용되는 배럴 캠 조립체는 회전식 배럴 캠에 제1캠 트랙과 제2캠 트랙을 형성하고 있으며, 각각 제1시프트 포크 바디의 캠팔로워와 제2시프트 포크 바디의 캠팔로워가 결합되어 제1이나 제2시프트 포트 바디를 이동시킴에 의해 변속동작을 수행하게 된다.
특허문헌1: 한국공개특허 제2011-0049661호(공개일: 2010.05.12)
종래의 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치는 배럴 캠의 외주연에 홈을 형성하여 다수개의 캠 트랙을 형성함에 의해 각각 제1캠 트랙이나 제2캠 트랙에 가이드되어 이동되는 캠팔로워 중 하나에 충격이 전달되는 경우에 다른 캠팔로워로 충격이 전달될 수 있다. 그래서, 캠팔로워에 충격이 전달되면 전달된 충격에 의해 캠팔로워가 제1캠 트랙이나 제2캠 트랙으로부터 요동될 수 있어 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치의 내구성이 저하되거나 시프트 동작시 동작의 신뢰성이 저하되는 문제점을 내포하고 있다.
또한, 종래의 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치는 캠트랙에 시프트 포크의 한 개의 팔로워핀만이 삽입되므로 전체적으로 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치의 크기가 크게 되는 문제점이 있고 아울러, 시프트장치의 위치 변경 및 크기 제한에 대처할 수 없는 문제점을 내포하고 있다.
본 발명의 제1 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 중공 원통형부재에 제1캠채널이 형성된 제1캠부재와 제2캠채널이 형성되는 제2캠부재가 서로 이격되어 분리되도록 형성함에 의해 둘 중 하나에 충격이 전달되는 경우에 다른 하나로 전달되지 않도록 함으로써 시프트 제어 동작시 동작의 신뢰성과 제품의 내구성을 개선 시킬 수 있는 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치를 제공하는 점에 있다.
본 발명의 제2 목적은 제1 및 제2 캠부재나 원통형 캠부재의 제1 및 제2 캠채널에 각기 적어도 1개 이상의 팔로워핀을 삽입함에 의해 시프트장치의 전체적인 크기를 줄임은 물론 캠을 회전시켜 시프트 포크의 설치 위치도 자유롭게 변경할 수 있는 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치를 제공하는 점에 있다.
본 발명의 제3 목적은 다양한 종류의 듀얼클러치 변속기의 기어 배치에 부합할 수 있고 아울러, 협소한 공간에도 설치가 용이한 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치를 제공하는 점에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치는 듀얼 클러치의 제1입력축이나 제2입력축에 삽입 설치되는 다수개의 구동기어와; 상기 구동기어와 치합되며 제1부축이나 제2부축에 각각 삽입 설치되는 다수개의 변속기어와; 상기 변속기어 사이에 위치되며 각각 제1부축이나 제2부축에 미끄럼 이동되도록 삽입 설치되는 다수개의 싱크로나이저와; 상기 싱크로나이저와 연결되며 각각 팔로워핀을 가지는 다수개의 시프트 포크와; 상기 시프트 포크의 팔로워핀과 연결되며 회전에 의해 시프트 포크를 이동시켜 싱크로나이저가 제1부축이나 제2부축을 따라 미끄럼 이동되어 변속기어와 체결되도록 하는 듀얼 캠기구로 구성되는 점에 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치는 하나 이상의 이격된 변속 기어 쌍 및 상기 변속 기어 쌍들 사이에 배치된 싱크로나이저와; 팔로워 핀을 구비한 하나 이상의 시프트 포크와; 상기 시프트 포크의 팔로워 핀을 수용하는 2개의 캠 채널을 갖는 원통형 캠부재와; 상기 원통형 캠부재를 양방향으로 회전시키는 구동부재로 구성되는 점에 있다.
본 발명의 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치는 중공 원통형부재에 제1캠채널이 형성된 제1캠부재와 제2캠채널이 형성되는 제2캠부재가 서로 이격되어 분리되도록 형성함에 의해 시프트 제어 시 동작의 신뢰성과 제품의 내구성을 개선시킬 수 있는 이점을 제공한다.
본 발명의 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치는 제1 및 제2 캠부재의 피치를 조절하여 사용할 수 있으므로 시프트 포크의 설치 위치를 자유롭게 변경함에 의해 제조가 용이한 이점이 있다.
본 발명의 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치의 원통형 캠부재의 캠 채널에는 서로 다른 시프트 포크의 팔로워 핀을 2개 삽입하여 설치할 수 있으므로 공간을 줄일 수 있어 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치의 전체적인 제품의 크기를 줄일 수 있다.
그리고, 본 발명의 듀얼 클러치 변속기의 원통형 캠부재의 양측에 형성된 복수개의 통공으로 인해 캠회전시 팔로워핀에 걸리는 응력의 크기를 줄여 캠의 원활한 회전을 보장하고 아울러 모터의 부하도 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 듀얼 클러치 변속기의 시프트 장치의 분해 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 듀얼 클러치 변속기의 기어 배치도,
도 4는 도 2에 도시된 듀얼 캠기구의 확대 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 제1캠부재 및 제2캠부재의 전개도,
도 6은 도 2에 도시된 싱크로나이저의 위치를 나타낸 표,
도 7 내지 도 15는 도 4에 도시된 제1캠부재와 제2캠부재의 타이밍 챠트를 나타낸 도면,
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 기어배치도,
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 시프트 장치의 분해 사시도,
도 18은 도 17에 도시된 싱크로나이저의 위치를 나타낸 표,
도 19는 본 발명의 다른 실시예의 요부인 원통형 캠부재를 나타낸 사시도,
도 20 내지 도 28은 도 19에 나타낸 원통형 캠부재의 타이밍 챠트를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3에서와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 시프트장치가 적용된 듀얼 클러치 변속기는 듀얼 클러치(10), 구동기어부(20), 변속기어부(30), 싱크로나이저부(40), 시프트 포크부(50) 및 듀얼 캠기구(60)로 구성된다.
듀얼 클러치(10)는 엔진(도시 않음)에서 발생된 회전력을 제1클러치(11)나 제2클러치(12)를 통해 전달받고, 전달된 회전력을 선택적으로 제1입력축(13)이나 제2입력축(14)으로 전달한다. 듀얼 클러치(10)는 유압제어를 통해 회전력을 제1입력축(13)이나 제2입력축(14)으로 선택적으로 전달하며, 이러한 구성은 공지된 기술을 적용함으로 구체적인 설명을 생략한다.
구동기어부(20)는 다수개의 구동기어 (D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,DR)로 이루어지며, 각각은 듀얼 클러치(10)의 제1입력축(13)이나 제2입력축(14)에 삽입 설치된다. 변속기어부(30)는 다수개의 변속기어 (G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,GR)로 이루어지며, 각각은 구동기어 (D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,DR)와 치합되며 제1부축(15)이나 제2부축(16)에 각각 삽입 설치된다. 싱크로나이저부(40)는 다수개의 싱크로나이저(S1,S2,S3,S4)로 이루어지며, 각각은 변속기어(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,GR) 사이에 위치되며 제1부축(15)이나 제2부축(16)에 미끄럼 이동되도록 삽입 설치된다. 시프트 포크부(50)는 다수개의 시프트 포크(51,52,53,54)로 이루어지며, 각각은 싱크로나이저(S1,S2,S3,S4)와 연결되며 팔로워핀(51a,52a,53a,54a)을 가진다. 듀얼 캠기구(60)는 시프트 포크(51,52,53,54)의 팔로워핀(51a,52a,53a,54a)과 연결되며 캠의 회전에 의해 시프트 포크(51,52,53,54)를 이동시켜 싱크로나이저(S1,S2,S3,S4)가 제1부축(15)이나 제2부축(16)을 따라 미끄럼 이동되어 변속기어(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,GR)와 체결되도록 한다.
본 발명의 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
듀얼 클러치(10)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제1클러치(11), 제2클러치(12), 제1입력축(13) 및 제2입력축(14)로 이루어진다. 듀얼 클러치(10)는 엔진(도시 않음)에서 발생된 회전력을 제1클러치(11)나 제2클러치(12)를 통해 전달받고, 전달된 회전력을 선택적으로 제1입력축(13)이나 제2입력축(14)으로 전달한다. 듀얼 클러치(10)는 유압제어를 통해 회전력을 제1입력축(13)이나 제2입력축(14)으로 선택적으로 전달하며, 이러한 상세한 구성은 공지된 기술을 적용함으로 보다 구체적인 설명을 생략한다.
구동기어부(20)의 다수개의 구동기어(D1,D2,D3,D4,D5,D6)는 도 2 및 도 3에서와 같이 제1구동기어(D1), 제2구동기어(D2), 제3구동기어(D3), 제4구동기어(D4), 제5구동기어(D5) 및 제6구동기어(D6)로 이루어진다.
제1구동기어(D1)는 듀얼 클러치(10)의 제1클러치(11)와 연결되는 제1입력축(13)에 삽입 설치되며 제1입력축(13)의 회전에 의해 회전되며, 제2구동기어(D2)는 제1구동기어(D1)의 일측에 위치되도록 제2 클러치(12)와 연결된 제2입력축(14)에 삽입 설치되며 제2입력축(14)의 회전에 의해 회전된다. 제3구동기어(D3)는 제1구동기어(D1)와 제2구동기어(D2) 사이에 위치되도록 제1입력축(13)에 삽입 설치되며 제1입력축(13)의 회전에 의해 회전된다. 제4구동기어(D4)는 제2구동기어(D2)의 일측에 위치되도록 제2입력축(14)에 삽입 설치되며 제2입력축(14)의 회전에 의해 회전된다. 제5구동기어(D5)는 제1구동기어(D1)의 타측에 위치되도록 제1입력축(13)에 삽입 설치되며 제1입력축(13)의 회전에 의해 회전된다. 제6구동기어(D6)는 제2구동기어(D2)와 제3구동기어(D3) 사이에 위치되도록 제2입력축(14)에 삽입 설치되며 제2입력축(14)의 회전에 의해 회전된다.
제1구동기어(D1), 제2구동기어(D2), 제3구동기어(D3), 제4구동기어(D4), 제5구동기어(D5) 및 제6구동기어(D6)는 각각 서로 다른 기어비를 가지며, 제1구동기어(D1)와 제3구동기어(D3)는 각각 일단과 타단에 각각 서로 다른 기어비를 갖는 변속기어(G1,G3,G7,GR)가 치합되어 연결된다. 서로 다른 기어비를 갖는 제1구동기어(D1), 제2구동기어(D2), 제3구동기어(D3), 제4구동기어(D4), 제5구동기어(D5) 및 제6구동기어(D6)는 각각 서로 다른 기어비를 가지게 된다.
변속기어부(30)는 도 2 및 도 3에서와 같이 다수개의 변속기어(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,GR), 제1부축(15) 및 제2부축(16)으로 이루어지며, 다수개의 변속기어(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,GR)는 제1변속기어(G1), 제2변속기어(G2), 제3변속기어(G3), 제4변속기어(G4), 제5변속기어(G5), 제6변속기어(G6), 제7변속기어(G7) 및 후진변속기어(GR)로 이루어진다.
제1변속기어(G1)는 제1부축(15)에 삽입 설치되며 제1구동기어(D1)와 치합되어 연결되고, 제2변속기어(G2)는 제1변속기어(G1)의 일측에 위치되도록 제1부축(15)에 삽입 설치되며 제2구동기어(D2)와 치합되어 연결된다. 제3변속기어(G3)는 제1변속기어(G1)와 제2변속기어(G2) 사이에 위치되도록 제1부축(15)에 삽입 설치되며 제3구동기어(D3)와 치합되어 연결되고, 제4변속기어(G4)는 제2변속기어(G2)의 일측에 위치되도록 제4구동기어(D4)와 치합되어 연결된다. 제5변속기어(G5)는 제1부축(15)과 대향되도록 설치되는 제2부축(16)에 삽입 설치되며 제5구동기어(D5)와 치합되어 연결되고, 제6변속기어(G6)는 제5변속기어(G5)의 일측에 위치되도록 제2부축(16)에 삽입 설치되며 제6구동기어(D6)와 치합되어 연결된다. 제7변속기어(G7)는 제5변속기어(G5)와 제6변속기어(G6) 사이에 위치되도록 제2부축(16)에 삽입 설치되며 제3구동기어(D3)와 치합되어 연결되고, 후진변속기어(GR)는 제6변속기어(G6)의 일측에 위치되도록 제2부축(16)에 삽입 설치되며 제1구동기어(D1)와 치합되어 연결된다.
싱크로나이저부(40)는 도 2 및 도 3에서와 같이 다수개의 싱크로나이저(S1,S2,S3,S4)로 이루어지며, 다수개의 싱크로나이저(S1,S2,S3,S4)는 제1싱크로나이저(S1), 제2싱크로나이저(S2), 제3싱크로나이저(S3) 및 제4싱크로나이저(S4)로 이루어진다.
제1싱크로나이저(S1)는 제1변속기어(G1)와 제3변속기어(G3) 사이에 위치되도록 제1부축(15)에 삽입 설치되어 다수개의 시프트포크(51,52,53,54) 중 제1시프트포크(51)에 의해 제1부축(15)을 따라 미끄럼 이동됨에 의해 제1변속기어(G1)와 제3변속기어(G3)를 선택적으로 체결되도록 한다. 제2싱크로나이저(S2)는 제1싱크로나이저(S1)의 일측에 위치되도록 제1부축(15)에 삽입 설치되어 다수개의 시프트포크(51,52,53,54) 중 제2시프트포크(52)에 의해 제1부축(15)을 따라 미끄럼 이동됨에 의해 제2변속기어(G2)나 제4변속기어(G4)와 선택적으로 체결된다. 제3싱크로나이저(S3)는 제1싱크로나이저(S1)와 대향되도록 제2부축(16)에 삽입 설치되어 다수개의 시프트포크(51,52,53,54) 중 제3시프트포크(53)에 의해 제2부축(16)을 따라 미끄럼 이동됨에 의해 제5변속기어(G5)나 제7변속기어(G7)와 선택적으로 체결된다. 제4싱크로나이저(S4)는 제3싱크로나이저(S3)의 일측에 위치되도록 제2부축(16)에 삽입 설치되어 다수개의 시프트포크(51,52,53,54) 중 제4시프트포크(54)에 의해 제2부축(16)을 따라 미끄럼 이동됨에 의해 제6변속기어(G6)나 후진변속기어(GR)와 선택적으로 체결된다. 이러한 제1 내지 제4싱크로나이저(S1,S2,S3,S4)는 클러치기어, 싱크허브, 싱크링 및 체결홈(40a: 도 3에 도시됨)을 갖는 슬리브(sleeve)(도면부재 미도시)로 이루어지며, 각각의 구성을 공지된 기술이 적용됨으로 설명을 생략한다.
시프트 포크부(50)는 도 2 및 도 3에서와 같이 다수개의 제1 내지 제4 시프트 포크(51,52,53,54)로 이루어지며, 추가로 제1가이드 샤프트(55) 및 제2가이드 샤프트(56)를 더 설치하게 된다.
제1가이드 샤프트(55) 및 제2가이드 샤프트(56)는 듀얼 캠기구(60)의 일측과 타측에 각각 배치되도록 설치된다. 제1시프트 포크(51)는 제1캠부재(62)의 일측과 제1싱크로나이저(S1)에 각각 연결되어 제1가이드 샤프트(55)를 따라 이동됨에 의해 제1싱크로나이저(S1)가 제1부축(15)을 미끄럼 이동되도록 한다. 제2시프트 포크(52)는 제2캠부재(63)의 일측과 제2싱크로나이저(S2)에 각각 연결되어 제1가이드 샤프트(55)를 따라 이동됨에 의해 제2싱크로나이저(S2)가 제1부축(15)을 미끄럼 이동되도록 한다. 제3시프트 포크(53)는 제1캠부재(62)의 타측과 제3싱크로나이저(S3)에 각각 연결되어 제2가이드 샤프트(56)를 따라 이동됨에 의해 제3싱크로나이저(S3)가 제2부축(16)을 따라 미끄럼 이동되도록 한다. 제4시프트 포크(54)는 제2캠부재(63)의 타측과 제4싱크로나이저(S4)에 각각 연결되어 제2가이드 샤프트(56)를 따라 이동됨에 의해 제4싱크로나이저(S4)가 제2부축(16)을 따라 미끄럼 이동되도록 한다.
제1시프트 포크(51)와 제2시프트 포크(52)와 제3시프트 포크(53)와 제4시프트 포크(54)는 각각 팔로워핀(51a,52a,53a,54a), 이동블럭(51b,52b,53b,54b) 및 포크부재(51c,52c,53c,54c)로 구성된다. 팔로워핀(51a,52a,53a,54a)은 이동블록(51b,52b,53b,54b)에 각각 형성되어 제1캠채널(62a)이나 제2캠채널(63a)에 연결되며, 제1캠부재(62)나 제2캠부재(63)의 회전에 의해 포크부재(51c,52c,53c,54c)가 제1가이드 샤프트(55)나 제2가이드 샤프트(56)를 따라 이동되도록 한다. 이동블럭(51b,52b,53b,54b)은 포크부재(51c,52c,53c,54c)에 일체로 형성되어 제1가이드 샤프트(55)나 제2가이드 샤프트(56)에 미끄럼 이동되도록 삽입되어 설치된다. 포크부재(51c,52c,53c,54c)는 각각 이동블럭(51b,52b,53b,54b)에 연장되도록 일체로 형성되어 제1 내지 제4싱크로나이저(S1,S2,S3,S4)의 슬리브에 구비되는 체결홈(40a: 도 3에 도시됨)에 체결된다.
상기 제1 내지 제4 시프트 포크(51 내지 54)의 각각의 팔로워핀(51a,52a, 53a,54a)이 두개의 피치 간격(P: 도 5 및 도 6에 도시됨)으로 제1캠부재(62)의 제1채널홈(62a)이나 제2캠부재(63)의 제2채널홈(63a)에 삽입되어 연결된다.
여기서, 제1 및 제3 시프트 포크(51,53)의 각각에 설치된 팔로워핀(51a,53a)은 제1캠부재(62)의 제1채널홈(62a)에 삽입되고, 제2 및 제4 시프트 포크(52,54)의 각각에 설치된 팔로워핀(52a,54a)은 제2캠부재(63)의 제2채널홈(63a)에 삽입된다. 상기 제1 및 제2 캠부재(62,63)의 제1 및 제2 채널홈(62a,63a)에는 각기 2개의 시프트 포크(예를 들어, 제1 및 제3시프트 포크 또는 제2 및 제4시프트 포크)의 2개의 팔로워핀(예를 들어, 팔로워핀(51a,53a) 또는 팔로워핀(52a,54a))이 삽입되므로 종래의 캠홈에 단지 1개의 팔로워핀만을 삽입하여 사용하는 듀얼 클러치 트랜스미션의 시프트장치에 비하여 캠의 크기를 줄일 수 있고 아울러 시프트 포크의 설치공간도 줄일 수 있다.
듀얼 캠기구(60)는 도 2, 도 4 내지 도 6에서와 같이 중공 원통형부재(61), 제1캠부재(62), 제2캠부재(63), 회전 샤프트(64) 및 회전구동원(65)으로 이루어진다.
중공 원통형부재(61)는 제1캠부재(62)와 제2캠부재(63)를 전반적으로 지지하며, 제1캠부재(62)는 중공 원통형부재(61)에 삽입 설치되며 팔로워핀(51a,53a)을 가이드하는 제1캠채널(62a)이 형성된다. 제2캠부재(63)는 제1캠부재(62)와 분리되어 이격되도록 중공 원통형부재(61)에 삽입 설치되며 팔로워핀(52a,54a)을 가이드하는 제2캠채널(63a)이 형성된다. 회전 샤프트(64)는 중공 원통형부재(61)에 삽입되어 설치되며, 회전구동원(65)은 회전 샤프트(64)와 연결되어 중공 원통형부재(61)를 회전시킴에 의해 제1캠부재(62)와 제2캠부재(63)를 제1방향이나 제1방향과 반대되는 제2방향으로 회전시킨다. 여기서, 제1방향이 시계방향이면 제2방향은 반시계방향이며, 제1방향이 반시계방향이면 제2방향은 시계방향을 나타낸다.
제1캠부재(62)와 제2캠부재(63)는 각각 도 4에 도시된 바와 같이, 제1중공 링부재(110)와 제2중공 링부재(120)로 구성된다.
제1중공 링부재(110)는 중공 원통형부재(61)에 삽입 설치되며, 제2중공 링부재(120)는 제1중공 링부재(110)와 이격되도록 중공 원통형부재(61)에 삽입 설치되어 제1캠채널(62a)이나 제2캠채널(63a)이 형성되도록 한다. 이러한 제1중공 링부재(110)와 제2중공 링부재(120)는 각각 중공 원통형부재(61)에 삽입 후 용접부(130)를 형성하여 보다 견고하며 내구성이 있도록 중공 원통형부재(61)에 설치된다. 용접부(130)는 제1중공 링부재(110)와 중공 원통형부재(61) 사이와 제2중공 링부재(120)와 중공 원통형부재(61) 사이에 용접(welding)으로 형성된다. 여기서는 용접으로 접합하는 것을 나타냈지만 사용자의 요구에 따라 다양한 방법으로 접합할 수 있다.
제1중공 링부재(110)와 제2중공 링부재(120)는 각각 대향되는 단면에 제1경사면부(111,121), 제1수평면부(112,122), 제2경사면부(113,123), 제2수평면부(114,124), 제3경사면부(115,125) 및 제3수평면부(116,126)가 형성된다.
제1경사면부(111,121)는 제1경사방향으로 경사지도록 형성되며, 제1수평면부(112,122)는 제1경사면부(111,121)에 수평방향으로 연장되도록 형성된다. 제2경사면부(113,123)는 제1수평면부(112,122)에 제1경사방향과 반대되는 제2경사방향으로 연장되도록 형성되며, 제2수평면부(114,124)는 제2경사면부(113,123)에 수평방향으로 연장되도록 형성된다. 제3경사면부(115,125)는 제2수평면부(114,124)에 제1경사방향으로 연장되도록 형성되며, 제3수평면부(116,126)는 제3경사면부(115,125)와 제1경사면부(111,121) 사이에 형성되어 제1캠채널(62a)이나 제2캠채널(63a)이 형성되도록 한다. 여기서, 제1경사면부(111,121)와 제3경사면부(115,125)의 길이는 서로 동일하며, 제2경사면부(113,123)의 길이는 제1경사면부(111,121)나 제3경사면부(115,125)의 길이보다 크도록 형성된다. 즉, 제2경사면부(113,123)는 두 피치 간격(P)으로 길이를 설정하는 반면에, 제1경사면부(111,121)나 제3경사면부(115,125)는 한 피치 간격(P)으로 길이를 설정한다. 상기 피치 간격(P)은 사용자의 요구에 따라 다른 피치 간격(P)으로 설정하여 사용할 수도 있다. 이와 같이 제1중공 링부재(110)와 제2중공 링부재(120)를 동일한 형상으로 가공하여 조립함으로써 제1캠부재(62)와 제2캠부재(63)의 가공 및 조립이 용이하다.
듀얼 캠기구(60)의 제1캠부재(62)와 제2캠부재(63)는 각각 서로 동일한 간격을 갖는 다수개의 피치 간격(P)로 분할되며, 다수개의 피치 간격(P)은 각각 제1캠부재(62)나 제2캠부재(63)의 외주연을 회전중심축을 중심으로 호의 각도가 18도(degree)가 되도록 분할됨에 의해 총 20개의 피치 간격(P)으로 분할된다. 회전구동원(65)에 의해 피치 간격(P)으로 회전되어 다수개의 시프트 포크(51,52,53,54)의 팔로워핀(51a,52a,53a,54a)을 각각 시프트시킴에 의해 싱크로나이저(S1,S2,S3,S4)가 변속기어(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,GR)와 선택적으로 체결되도록 한다.
듀얼 캠기구(60)의 제1캠부재(62)의 제1캠채널(62a)과 제2캠부재(63)의 제2캠채널(63a)은 각각 중립 채널홈(60a), 제1경사 채널홈(60b), 제1평행 채널홈(60c), 제1시프트 채널홈(60d), 제2평행 채널홈(60e) 및 제2경사 채널홈(60f)으로 이루어져 팔로워핀(51a,52a,53a,54a)을 각각 채널을 통해 시프트 된다.
제1캠부재(62)의 제1캠채널(62a)의 중립 채널홈(60a)은 제1캠부재(62)의 외주연의 중앙을 따라 형성되며, 제1경사 채널홈(60b)은 중립 채널홈(60a)에 연장되도록 형성된다. 제1평행 채널홈(60c)은 제1경사 채널홈(60b)에 연장되도록 형성되며, 제1시프트 채널홈(60d)은 제1평행 채널홈(60c)에 연장되도록 형성되며, 제2평행 채널홈(60e)은 제1시프트 채널홈(60d)과 연장되도록 형성된다. 제2경사 채널홈(60f)은 제2평행 채널홈(60e)과 중립 채널홈(60a) 사이에 형성된다.
제2캠부재(63)의 제2캠채널(63a)의 중립 채널홈(60a)은 제2캠부재(63)의 외주연의 중앙을 따라 형성되며, 제1경사 채널홈(60b)은 중립 채널홈(60a)에 연장되도록 형성된다. 제1평행 채널홈(60c)은 제1경사 채널홈(60b)에 연장되도록 형성되고, 제1시프트 채널홈(60d)은 제1평행 채널홈(60c)에 연장되도록 형성되며, 제2평행 채널홈(60e)은 제1시프트 채널홈(60d)과 연장되도록 형성된다. 제2경사 채널홈(60f)은 제2평행 채널홈(60e)과 중립 채널홈(60a)의 사이에 형성된다.
제1캠채널(62a)과 제2캠채널(63a)에 각각 구비되는 중립 채널홈(60a)은 열두개의 피치 간격(P)으로 형성되며, 제1경사 채널홈(60b)과 제2경사 채널홈(60f)은 각각 하나의 피치 간격(P)으로 형성된다. 제1평행 채널홈(60c), 제1시프트 채널홈(60d) 및 제2평행 채널홈(60e)은 각각 두개의 피치 간격(P)으로 형성된다. 제1캠채널(62a)과 제2캠채널(63a)에 각각에 구비되는 제1경사 채널홈(60b)과 제2경사 채널홈(60f)은 서로 동일한 방향으로 하나의 피치 간격(P)으로 형성되며, 제1시프트 채널홈(60d)는 반대방향으로 둘의 피치 간격(P)으로 형성된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치가 적용된 듀얼 클러치 변속기는 듀얼 클러치(210), 구동기어부(220), 변속기어부(230), 싱크로나이저부(240), 시프트 포크부(250) 및 듀얼 캠기구(260)로 구성된다.
듀얼 클러치(210)는 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 제1 클러치(211), 제2 클러치(212), 제1 입력축(213) 및 제2 입력축(214)로 이루어진다. 듀얼 클러치(210)는 제1 입력축(213)과, 제1 입력축(213)를 동축으로 감싸고 회전하게 되는 제2 입력축(214)과, 제1 및 입력축(213,214)과 평행으로 배치되는 제1 부축(215) 및 제2 부축(216)을 가지고 있다.
제1 및 제2 입력축(213,214)은 구동축을 이용하여 엔진(도시되지 않음)에 의해 회전 구동되는 듀얼 클러치(210)의 제1 및 제2 클러치(211,212)에 각각 연결되어 회전 구동된다.
구동기어부(220)는 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 다수개의 구동기어(D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,DR)로 이루어지며, 각각은 듀얼 클러치(210)의 제1 입력축(213)이나 제2 입력축(214)에 삽입 설치된다. 제 1구동기어(D1), 제 2구동기어(D2), 제 3구동기어(D3), 제 4구동기어(D4), 제 5구동기어(D5), 제 7구동기어(D7)는 각각 서로 다른 기어비를 가지며, 제2구동기어(D2)와 제4구동기어(D4)는 각각 일단과 타단에 각각 서로 다른 기어비를 갖는 변속기어(G2,G4,G6,GR)가 치합되어 연결된다. 사용자의 요구에 부합되게 적절한 기어비를 갖는 것을 선택한다.
변속기어부(230)는 다수개의 변속기어(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,GR)로 이루어지며, 각각은 구동기어(D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,DR)와 치합되며 제1 부축(215)이나 제2 부축(216)에 각각 삽입 설치된다.
싱크로나이저부(240)는 전술한 실시예와 마찬가지로 다수개의 싱크로나이저(S1,S2,S3,S4)로 이루어지며, 각각은 변속기(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,GR)의 사이에 위치되며 제1 부축(215)이나 제2 부축(216)에 미끄럼 이동되도록 삽입 설치된다. 시프트 포크부(250)는 다수개의 제1 내지 제4 시프트 포크(251,252,253,254)로 이루어진다. 상기 제1 내지 제4 시프트 포크(251,252,253,254)는 제1 및 제2 가이드 샤프트(255,256)에 삽입되어 설치된다. 그리고, 상기 제1 및 제2 가이드 샤프트(215,216)는 듀얼 캠기구(260)의 일측과 타측에 설치된다. 상기 시프트 포크부(250)의 개별적인 제1 내지 제4 시프트 포크(251,252,253,254)의 연결관계는 도 17에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 시프트 포크(251,252)의 구조 및 설치관계는 전술한 실시예의 제1 및 제2 시프트포크(51,52)와 유사하지만, 제3 및 제4 시프트 포크(253,254)의 구성은 상이하다.
상기 제3 및 제4 시프트 포크(253,254)는 팔로워핀(253a,254a)이 형성된 이동블럭(253b,254b)의 구성이 절곡된 프레임 형태로 구성되어 제3 및 제4 포크부재(253c,254c)에 일체로 형성된다. 상기 이동블럭(253b,254b)은 포크부재(253c,254c)에 일체로 형성되어 제2 가이드 샤프트(256)에 미끄럼 이동가능하게 삽입되어 설치된다. 또한, 제3 시프트 포크(253)의 이동블럭(253b)에 설치된 팔로워핀(253a)은 제2 캠채널(274)에 삽입되고, 제4 시프트 포크(254)의 이동블럭(254b)에 설치된 팔로워핀(254a)은 제1 캠채널(272)에 삽입된다.
한편, 이동블럭(251b,252b)은 포크부재(251c,252c)에 일체로 형성되어 제1 가이드 샤프트(255)에 미끄럼 이동가능하게 삽입되어 설치된다. 제1 시프트 포크(251)의 이동블럭(251b)에 설치된 팔로워핀(251a)은 제1 캠채널(272)에 삽입되고, 제2 시프트 포크(252)의 이동블럭(252b)에 설치된 팔로워핀(252a)은 제2 캠채널(274)에 삽입된다. 그리고, 제1 및 제2 시프트 포크(251,252)의 포크부재(251c,252c)는 전술한 실시예와 거의 유사한 구성으로 형성하게 된다.
듀얼 캠기구(260)는 도 19에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 캠채널(272,274)을 갖는 원통형 캠부재(262)와, 상기 원통형 캠부재(262)에 삽입되는 회전샤프트(64) 및 회전 구동원(65)으로 이루어지게 된다.
상기 원통형 캠부재(262)는 도 19에 도시된 바와 같이, 중앙에 회전 샤프트(64)를 끼우기 위하여 형성된 관통홀(264)과, 상기 관통홀(264)의 외주연으로 간격을 두고 형성된 복수개의 통공(284)을 구비하게 된다. 상기 복수개의 통공(284)을 형성한 이유는 원통형 캠부재(262)의 팔로우핀(251a,252a,253a,254a)에 걸리는 응력의 크기를 줄여 원통형 캠부재(262)의 회전을 원활하게 하고 회전 구동원(65)의 부하를 줄이기 위한 것이다. 또한, 상기 원통형 캠부재(262)는 외주연에는 회전 샤프트(64)의 영점 조정을 위하여 적어도 한 개 이상의 핀홀(294)이 형성된다. 여기서, 상기 핀홀(294)은 2개를 적용한 것을 나타내지만, 보다 정확한 조정을 위하여 그 개수를 2개 이상으로 늘릴 수도 있다. 상기 핀홀(294)에는 핀(290)이 삽입되어 영점을 조정하게 된다.
상기 원통형 캠부재(262)의 제1 및 제2 캠 채널(272,274)에는 도 17에 도시된 바와 같이, 복수개의 제1 내지 제4 시프트 포크(251,252,253,254) 중 2개의 서로 다른 시프트 포크(예를 들어, 251,254 또는 252,253)의 팔로워 핀(251a,254a 또는 252a,253a)이 2개가 삽설되게 구성되어 있다. 즉, 7단 변속의 경우, 제1 및 제2 캠 채널(272,274)에 각기 2개의 팔로워핀(251a,254a; 252a,253a)이 삽입되는 형태로 구성되므로 2개의 캠채널(272,274)에 각기 2개의 팔로워핀이 각기 삽입된다.
한편, 5단 변속의 경우, 여기서는 도시되지 않았지만 3개의 시프트 포크(예를 들어, 제1 내지 제3 시프트 포크)가 적용되므로 1개의 캠채널에 서로 다른 2개의 시프트 포크의 각각의 팔로워핀이 삽입되고, 다른 1개의 캠채널에는 1개의 시프트 포크의 팔로워핀이 삽입되어 사용할 수도 있다. 그리고, 상기 회전 구동원(65)은 전술한 실시예와 유사하게 한 개를 적용하게 되므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치의 동작 관계를 설명하면 다음과 같다.
도 7 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치의 기어변속은 중립(N), 주행대기상태(D-W), 제1 내지 제7단 및 후진(R)으로 이루어진다.
중립(N)은 도 7에서와 같이 제1 내지 제4싱크로나이저(S1,S2,S3,S4)에 각각 구비되는 제1 내지 제4시프트 포크(51,52,53,54)의 팔로워핀(51a,52a,53a,54a)이 모두 제1캠부재(62)의 제1캠채널(62a)이나 제2캠부재(63)의 제2캠채널(63a)의 중립 채널홈(60a)로 시프트되어 제1 내지 제7변속기어(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7)와 후진변속기어(GR)가 모두 중립상태가 된다.
주행대기상태(D-W)는 도 7에서와 같이 중립상태(N)에서 1단으로의 기어변속을 하기 전에 수행되는 것으로 1단으로의 기어변속 이전에 변속시간을 보다 신속하게 실시하기 위해 구비된다. 주행대기상태(D-W)는 중립상태(N)의 제1캠부재(62)와 제2캠부재(63)를 두 피치 간격(P)만큼 화살표(X1) 방향으로 회전시켜 팔로워핀(51a)이 제1캠채널(62a)의 중립 채널홈(60a)에서 시프트시켜 제1 경사 채널홈(60b)으로 이송되도록 한다. 팔로워핀(51a)이 제1경사 채널홈(60b)으로 이송되면 이 이송에 의해 제1싱크로나이저(S1)가 제1변속기어(G1)와 체결된다(도 3, 도 6 및 도 8 참조). 이 상태는 제1클러치(11)가 제1입력축(13)에 연결되지 않은 상태가 되므로 이를 대기상태(W)라 부르며, 나머지 다른 팔로워핀(52a,53a,54a)은 중립 채널홈(60a)에 위치된다(도 8 참조).
1단 기어변속은 도 3, 도 6 및 도 8에서와 같이 주행대기상태(D-W)에서 제1변속기어(G1)가 대기상태에 있을 때, 제1클러치(11)를 제1입력축(13)과 연결하여 엔진에서 발생된 회전력을 제1구동기어(D1)를 통해 제1변속기어(G1)로 전달하고, 제1변속기어(G1)로 전달된 회전력은 제1부축(15)으로 전달되어 출력구동기어(OT1)를 통해 출력한다. 제1클러치(11)로 전환이 이루어진 후에 제1캠부재(62)의 제1캠부재(62a)이나 제2캠부재(63)의 제2캠채널(63a)을 두개의 피치 간격(P)만큼 화살표(X1) 방향으로 회전시킨다. 제1캠채널(62a)과 제2캠채널(63a)이 회전되면 이 회전에 의해 제1싱크로나이저(S1)의 제1시프트 포크(51)에 구비되는 팔로워핀(51a)은 제1평행 채널홈(60c)을 따라 한쪽 끝에서 반대쪽 끝으로 이동한다. 동시에 제2싱크로나이저(S2)의 제2시프트 포크(52)에 구비되는 팔로워핀(52a)은 도 9에 도시된 바와 같이, 제2캠부재(63)의 제2캠채널(63a)에 구비되는 제1경사 채널홈(60b)의 한쪽 끝에 도달하여 제2싱크로나이저(S2)가 제2변속기어(G2)에 체결되도록 한다. 이때 제2클러치(12)는 연결되지 않아 제2변속기어(G2)는 대기상태(W)가 된다. 이 상태에서 나머지 다른 팔로워핀(53a,54a)은 중립 채널홈(60a)에 위치된다(도 9 참조).
2단 기어변속은 도 3, 도 6 및 도 9에서와 같이 제1클러치(11)와 제1입력축(13)과의 연결을 해제한 후 제2클러치(12)와 제2입력축(14)을 연결하여 엔진에서 발생된 회전력을 대기상태(W)의 제2변속기어(G2)로 전달되도록 한다. 제2변속기어(G2)로 전달된 회전력은 제1부축(15)으로 전달되어 출력구동기어(OT1)를 통해 출력되도록 한다. 제1클러치(11)에서 제2클러치(12)로 전환이 이루어진 후에 제1캠부재(62)와 제2캠부재(63)를 화살표(X1) 방향으로 두개의 피치간격(P)만큼 회전시킨다. 제1캠부재(62)와 제2캠부재(63)의 회전에 의해 제1캠채널(62a)과 제2캠채널(63a)이 회전되면 이 회전에 의해 제2싱크로나이저(S2)의 제2시프트 포크(52)에 구비되는 팔로워핀(52a)은 제1평행 채널홈(60c)을 따라 움직인다. 동시에, 제1싱크로나이저(S1)의 제1시프트 포크(51)에 구비되는 팔로워핀(51a)은 제1시프트 채널홈(60d)을 따라 움직여 제1싱크로나이저(S1)가 제3변속기어(G3)에 체결되어 대기상태(W)가 되도록 한다. 나머지 다른 팔로워핀(53a,54a)은 중립 채널홈(60a)에 위치된다(도10 참조).
3단 기어변속은 도 3, 도 6 및 도 10에서와 같이 제2클러치(12)와 제2입력축(14)과의 연결을 해제한 후 제1클러치(11)와 제1입력축(13)을 연결하여 엔진(도시되지 않음)에서 발생된 회전력을 대기상태(W)의 제3변속기어(G3)로 전달한다. 제3변속기어(G3)로 전달된 회전력은 제1부축(15)으로 전달되어 출력구동기어(OT1)를 통해 출력되도록 한다. 제2클러치(12)에서 제1클러치(11)로 전환이 이루어진 후에 제1캠부재(62)와 제2캠부재(63)를 두개의 피치간격(P)만큼 회전시켜 제1캠채널(62a)과 제2캠채널(63a)을 화살표(X1) 방향으로 회전시킨다.
제1캠부재(62)와 제2캠부재(63)의 회전에 의해 제1캠채널(62a)과 제2캠채널(63a)이 회전되면 이 회전에 의해 제1싱크로나이저(S1)의 제1시프트 포크(51)에 구비되는 팔로워핀(51a)은 제2평행 채널홈(60e)을 따라 움직인다. 동시에, 제2싱크로나이저(S2)의 제2시프트 포크(52)에 구비되는 팔로워핀(52a)은 제1시프트 채널홈(60d)으로 이동하여 제2싱크로나이저(S2)가 제4변속기어(G4)에 체결되어 대기상태(W)가 되도록 한다. 나머지 다른 팔로워핀(53a,54a)은 중립 채널홈(60a)에 위치된다(도11 참조).
4단 기어변속은 도 3, 도 6 및 도 11에서와 같이 제1클러치(11)와 제1입력축(13)과의 연결을 해제한 후 제2클러치(12)와 제2입력축(14)을 연결하여 엔진에서 발생된 회전력을 대기상태(W)의 제4변속기어(G4)로 전달되도록 한다. 제4변속기어(G4)로 전달된 회전력은 제1부축(15)으로 전달되어 출력구동기어(OT1)를 통해 출력되도록 한다. 제1클러치(11)에서 제2클러치(12)로 전환이 이루어진 후에 제1캠부재(62)와 제2캠부재(63)를 화살표(X1) 방향으로 두개의 피치간격(P)만큼 회전시킨다. 제1캠부재(62)와 제2캠부재(63)의 회전에 의해 제1캠채널(62a)과 제2캠채널(63a)이 회전되면 이 회전에 의해 제2싱크로나이저(S2)의 제2시프트 포크(52)에 구비되는 팔로워핀(52a)은 제2평행 채널홈(60e)을 따라 움직인다. 동시에, 제3싱크로나이저(S3)의 제3시프트 포크(53)에 구비되는 팔로워핀(53a)은 제1경사 채널홈(60b)을 따라 제3싱크로나이저(S3)가 제5변속기어(G5)에 체결되어 대기상태(W)가 되도록 한다. 나머지 다른 팔로워핀(51a,54a)은 중립 채널홈(60a)에 위치된다(도 12 참조).
5단 기어변속은 도 3, 도 6 및 도 12에서와 같이 제2클러치(12)와 제2입력축(14)과의 연결을 해제한 후 제1클러치(11)와 제1입력축(13)을 연결하여 엔진에서 발생된 회전력을 대기상태(W)의 제5변속기어(G5)로 전달되도록 한다. 제5변속기어(G5)로 전달된 회전력은 제2부축(16)으로 전달되어 출력구동기어(OT2)를 통해 출력되도록 한다. 제2클러치(12)에서 제1클러치(11)로 전환이 이루어진 후에 제1캠부재(62)와 제2캠부재(63)를 화살표(X1) 방향으로 두개의 피치간격(P)만큼 회전시킨다. 제1캠부재(62)와 제2캠부재(63)의 회전에 의해 제1캠채널(62a)과 제2캠채널(63a)이 회전되면 이 회전에 의해 제3싱크로나이저(S3)의 제3시프트 포크(53)에 구비되는 팔로워핀(53a)은 제1평행 채널홈(60c)을 따라 움직인다. 동시에, 제4싱크로나이저(S4)의 제4시프트 포크(54)에 구비되는 팔로워핀(54a)은 제1경사 체널홈(60b)을 따라 제4싱크로나이저(S4)가 제6변속기어(G6)에 체결되어 대기상태(W)가 되도록 한다. 나머지 다른 팔로워핀(51a,52a)은 중립 채널홈(60a)에 위치된다(도 13참조).
6단 기어변속은 도 3, 도 6 및 도 13에서와 같이 제1클러치(11)와 제1입력축(13)과의 연결을 해제한 후 제2클러치(12)와 제2입력축(14)을 연결하여 엔진에서 발생된 회전력을 대기상태(W)의 제6변속기어(G6)로 전달되도록 한다. 제6변속기어(G6)로 전달된 회전력은 제2부축(16)으로 전달되어 출력구동기어(OT2)를 통해 출력되도록 한다. 제1클러치(11)에서 제2클러치(12)로 전환이 이루어진 후에 제1캠부재(62)와 제2캠부재(63)를 화살표(X1) 방향으로 두개의 피치간격(P)만큼 회전시킨다. 제1캠부재(62)와 제2캠부재(63)의 회전에 의해 제1캠채널(62a)과 제2캠채널(63a)이 회전되면 이 회전에 의해 제4싱크로나이저(S4)의 제4시프트 포크(54)에 구비되는 팔로워핀(54a)은 제2평행 채널홈(60e)을 따라 움직인다. 동시에, 제3싱크로나이저(S3)의 제3시프트 포크(53)에 구비되는 팔로워핀(53a)은 제1시프트 채널홈(60d)을 따라 제3싱크로나이저(S3)가 제7변속기어(G7)에 체결되어 대기상태(W)가 되도록 한다. 나머지 다른 팔로워핀(51a,52a)은 중립 채널홈(60a)에 위치된다(도 14 참조).
7단 기어변속은 도 3, 도 6 및 도 14에서와 같이 제2클러치(12)와 제2입력축(14)과의 연결을 해제한 후 제1클러치(11)와 제1입력축(13)을 연결하여 엔진에서 발생된 회전력을 대기상태(W)의 제7변속기어(G7)로 전달되도록 한다. 제7변속기어(G7)로 전달된 회전력은 제2부축(16)으로 전달되어 출력구동기어(OT2)를 통해 출력되도록 한다.
후진 기어변속은 도 3, 도 6 및 도 7에서와 같이 중립상태(N)의 제1캠부재(62)와 제2캠부재(63)를 두개의 피치간격(P) 만큼 감속되는 방향 즉, 화살표(X2) 방향으로 회전시켜 제4싱크로나이저(S4)의 제4시프트 포크(54)에 구비되는 팔로워핀(54a)에 의해 제4싱크로나이저(S4)가 후진변속기어(GR)에 연결되도록 한다. 참고로, 도 15은 후진 기어변속이 완료된 상태를 나타낸 도면이다.
7단에서 1단으로 변속은 제1캠부재(62)와 제2캠부재(63)를 화살표(X2) 방향으로 회전시킴에 의해 변속을 실시한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치의 기어변속은 전술한 실시예와 마찬가지로 중립(N), 제1 내지 제7단 및 후진(R)으로 이루어진다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 기어배치도는 전술한 실시예와 차이점은 단지 변속 기어의 위치를 변경하여 다른 실시예로 나타낸 것이다. 전술한 실시예에서는 제1부축(20)에 제1변속기어(G1),제3변속기어(G3),제2변속기어(G2) 및 제4변속기어(G4)를 배치하고, 제2부축(16)에 제5변속기어(G5),제7변속기어(G7),제6변속기어(G6) 및 후진변속기어(GR)를 배치하지만, 본 발명의 다른 실시예에서는 제1부축(215)에 제1변속기어(G1),제3변속기어(G3),제4변속기어(G4) 및 제2변속기어(G2)를 배치하고, 제2부축(216)에 제7변속기어(G7),제5변속기어(G5),제6변속기어(G6) 및 후진변속기어(GR)를 배치하게 된 것이므로 기어 배치에 대한 설명은 전술한 실시예를 참조하면 이해할 수 있으므로 이에 대한 상세한 동작 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 싱크로나이저의 위치는 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 제1캠 채널(272)에 제1변속기어(G1)와 제3변속기어(G3)와의 사이에 설치된 제1싱크로나이저(S1)와, 제6변속기어(G6)와 후진변속기어(GR)와의 사이에 설치된 제4싱크로나이저(S4)를 연결되고, 제2캠 채널(274)에 제2변속기어(G2)와 제4변속기어(G4)와의 사이에 설치된 제2싱크로나이저(S2)와, 제5변속기어(G5)와 제7변속기어(G7)와의 사이에 설치된 제3싱크로나이저(S3)를 연결된 것으로 이에 대한 동작 설명도 전술한 실시예를 참조하면 충분히 이해 가능하므로 여기서는 생략하기로 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서, 도 19에 도시된 바와 같은 원통형 캠부재(262)는 서로 다른 시프트 포크(즉, 제1 및 제4 싱크로나이저(S1,S4)의 제1 및 제4 시프트 포크(251,254))의 팔로워핀(251a,254a)이 제1캠 채널(272)에 삽입되고, 또 다른 서로 다른 시프트 포크(즉, 제2 및 제3 싱크로나이저(S2,S3)의 제2 및 제3 시프트 포크(252,53))의 팔로워핀(252a,253a)이 제2캠 채널(274)에 삽입되므로 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치의 크기를 줄일 수 있다.
상기 원통형 캠부재(262)의 관통홀(264)의 외주연에 형성된 복수개의 통공(264)은 원통형 캠부재(262)의 회전시 팔로워핀(251a,252a,253a,254a)들에 걸리는 응력의 크기를 줄이게 된다. 그리고, 원통형 캠부재(262)의 자체 무게가 상기 관통홀(264)로 인하여 작아지게 되므로 원통형 캠부재(262)의 회전이 용이하고 이로 인해 회전구동원(65)의 부하를 줄일 수 있다.
본 발명의 다른 실시에에 따른 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치의 각 단계별 기어 변속을 나타내는 타이밍 차트에 대하여 설명하면 다음과 같다.
중립(N)은 도 20에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 싱크로나이저(S1,S2,S3,S4)에 각각 구비되는 제1 내지 제4 시프트 포크(251,252,253,254)의 팔로워핀(251a,252a,253a,254a)이 모두 제1 및 제2 캠채널(272,274)의 중립 채널홈(260a,360a)로 시프트되어 제1 내지 제7변속기어(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7)와 후진변속기어(GR)가 모두 중립상태로 된다.
주행대기상태(D-W)는 도 20에 도시된 바와 같은 중립상태(N)에서 1단으로의 기어변속을 하기 전에 수행되는 것으로 1단으로의 기어변속 이전에 변속시간을 보다 신속하게 수행하기 위한 것이다. 주행대기상태(D-W)는 중립상태(N)의 원통형 캠부재(262)를 두 피치 간격(P)만큼 화살표(X1) 방향으로 회전시켜 팔로워핀(251a)이 제1캠채널(272)의 중립 채널홈(260a)에서 제1경사 채널홈(260b)을 통해 시프트시키게 된다. 팔로워핀(251a)이 제1경사 채널홈(260b)으로 이송되면 이 이송에 의해 제1싱크로나이저(S1)가 제1변속기어(G1)와 체결하게 된다(도17, 도18 및 도21 참조). 이 상태는 제1 클러치(211)가 제1 입력축(213)에 연결되지 않은 상태이므로 이를 대기상태(W)라 부르고, 나머지 다른 팔로워핀(252a,253a,254a)은 중립 채널홈(360a,260a)에 위치하게 된다(도 21참조).
1단 기어변속은 도 21에 도시된 바와 같은 주행대기상태(D-W)에서 제1 변속기어(G1)가 대기상태에 있을 때, 제1클러치(211)를 제1입력축(213)과 연결하여 엔진(도시되지 않음)에서 발생된 회전력을 제1구동기어(D1)를 통해 제1변속기어(G1)로 전달하고, 제1변속기어(G1)로 전달된 회전력은 제1부축(215)으로 전달되어 출력 구동기어(OT10)를 통해 출력하게 된다.
제1클러치(211)로 전환이 이루어진 후, 원통형캠부재(262)의 제1 및 제2 캠채널(272,274)이 두 개의 피치 간격(P)만큼 화살표(X1) 방향으로 회전시킨다. 상기 제1 및 제2 캠채널(272,274)의 회전에 의해 제1싱크로나이저(S1)의 제1시프트 포크(251)에 구비되는 팔로워핀(251a)은 제1평행 채널홈(260c)을 따라 한쪽 끝에서 반대쪽 끝으로 이동한다. 그리고, 제2싱크로나이저(S2)의 제2시프트 포크(252)에 구비되는 팔로워핀(252a)은 제1시프트 채널홈(360b)에 도달하여 제2싱크로나이저(S2)가 제2변속기어(G2)에 체결된다. 이때, 제2클러치(212)는 연결되지 않아 제2변속기어(G2)는 대기상태(W)로 된다. 이 상태에서 나머지 팔로워핀(253a,254a)은 중립 채널홈(360a,260a)에 위치하게 된다(도 22 참조).
2단 기어변속은 도 16, 도 18 및 도 22에 도시된 바와 같이, 제1클러치(211)와 제1입력축(213)과의 연결을 해제한 후 제2 클러치(212)와 제2입력축(214)을 연결하여 엔진(도시되지 않음)에서 발생된 회전력을 제2 구동기어(D2)를 통해 대기상태(W)의 제2변속기어(G2)로 전달된 회전력은 제1부축(215)으로 전달되어 출력 구동기어(OT10)를 통해 출력하게 된다.
제1클러치(211)에서 제2클러치(212)로 전환이 이루어진 후에 제1 및 제2 캠채널(272,274)을 화살표(X1) 방향으로 두 개의 피치간격(P)만큼 회전시킨다.
상기 제1 및 제2 캠채널(272,274)이 회전하게 되면, 이 회전에 의해 제2싱크로나이저(S2)의 제2시프트 포크(252)에 구비되는 팔로워핀(252a)은 제1평행 채널홈(360c)을 따라 한쪽 끝에서 반대쪽 끝으로 이동한다. 동시에 제1싱크로나이저(S1)의 제1시프트 포크(251)에 구비되는 팔로워핀(251a)은 제1싱크로나이저(S1)가 제3변속기어(G3)에 체결되어 대기상태(W)가 되도록 한다. 나머지 다른 팔로워핀(253a,254a)은 중립채널홈(360a,260a)에 위치된다(도 23 참조).
3단 기어변속은 도 17, 도 19 및 도 23에 도시된 바와 같이, 제2클러치(212)와 제2입력축(214)과의 연결을 해제한 후, 제1클러치(211)와 제1입력축(213)을 연결하여 엔진(도시되지 않음)에서 발생된 회전력을 구동기어(D3)로 전달하여 대기상태(W)의 제3변속기어(G3)로 전달한다. 제3변속기어(G3)로 전달된 회전력은 제1부축(215)으로 전달되어 출력 구동기어(OT10)를 통해 출력하게 된다.
제2클러치(212)에서 제1클러치(211)로 전환이 이루어진 후에 제1 및 제2 캠채널(272,274)을 화살표(X1) 방향으로 두 개의 피치간격(P)만큼 회전시킨다.
제1 및 제2 캠채널(272,274)이 회전되면, 이 회전에 의해 제1싱크로나이저(S1)의 제1시프트 포크(251)에 구비되는 팔로워핀(251a)은 제2평행 채널홈(260e)을 따라 움직인다. 동시에 제2 싱크로나이저(S2)의 제2시프트 포크(252)에 구비되는 팔로워핀(252a)은 제1경사 채널홈(360d)을 따라 움직인다. 나머지 다른 팔로워핀(253a,254a)은 중립 채널홈(360a,260a)에 위치된다(도 24참조).
4단 기어변속은 도 16, 도 18 및 도 24에 도시된 바와 같이, 제1클러치(211)와 제1입력축(213)과의 연결을 해제한 후 제2클러치(212)와 제2입력축(214)을 연결하여 엔진에서 발생된 회전력을 구동기어(D4)로 전달하여 대기상태(W)의 제4변속기어(G4)로 전달되도록 한다. 제4 변속기어(G4)로 전달된 회전력은 제1부축(215)으로 전달되어 출력 구동기어(OT10)를 통해 출력된다.
제1클러치(211)로부터 제2클러치(212)로 전환이 이루어진 후에 제1 및 제2 캠채널(272,274)을 화살표(X1) 방향으로 두 개의 피치간격(P)만큼 회전시켜 제4변속기어(G4)의 연결을 유지한 상태에서 제5변속기어(G5)를 대기상태(W)로 위치시킨다.
제1 및 제2 캠채널(272,274)이 회전되면, 이 회전에 의해 제2싱크로나이저(S2)의 제2시프트 포크(252)에 구비되는 팔로워핀(252a)은 제2평행 채널홈(360e)을 따라 움직인다. 동시에, 제3싱크로나이저(S3)의 제3시프트 포크(253)에 구비되는 팔로워핀(253a)은 제1시프트 채널홈(360b)을 따라 제3싱크로나이저(S3)가 제5변속기어(G5)에 체결되어 대기상태(W)가 되도록 한다. 나머지 팔로워핀(251a,254a)은 중립채널홈(260a)에 위치된다(도 25 참조).
5단 기어변속은 도 16, 도 18 및 도 25에 도시된 바와 같이, 제2클러치(212)와 제2입력축(214)과의 연결을 해제한 후 제1클러치(211)와 제1입력축(213)을 연결하여 엔진에서 발생된 회전력을 구동기어(D5)로 전달하여 대기상태(W)의 제5변속기어(G5)로 전달되도록 한다. 제5변속기어(G5)로 전달된 회전력은 제2부축(216)으로 전달되어 출력 구동기어(OT20)를 통해 출력된다. 제2클러치(212)에서 제1클러치(211)로 전환이 이루어진 후에 제1 및 제2 캠채널(272,274)을 화살표(X1) 방향으로 두 개의 피치간격(P)만큼 회전시킨다.
제1 및 제2 캠채널(272,274)이 회전되면, 이 회전에 의해 제3싱크로나이저(S3)의 제3시프트 포크(253)에 구비되는 팔로워핀(253a)은 제1평행 채널홈(360c)을 따라 움직인다. 동시에, 제4싱크로나이저(S4)의 제4시프트 포크(254)에 구비되는 팔로워핀(254a)은 제1경사 채널홈(260b)으로 이동하여 제4싱크로나이저(S4)가 제6변속기어(G6)에 체결되어 대기상태(W)가 되도록 한다. 나머지 팔로워핀(251a,252a)은 중립 채널홈(260a,360a)에 위치된다(도 26 참조).
6단 기어변속은 도 16, 도 18 및 도 26에 도시된 바와 같이, 제1클러치(211)와 제1입력축(213)과의 연결을 해제한 후 제2클러치(212)와 제2입력축(214)을 연결하여 엔진에서 발생된 회전력을 구동기어(D6)로 전달하여 대기상태(W)의 제6변속기어(G6)로 전달되도록 한다. 그리고, 제6변속기어(G6)로 전달된 회전력은 제2부축(216)으로 전달되어 출력 구동기어(OT20)를 통해 출력된다.
제1클러치(211)에서 제2클러치(212)로 전환이 이루어진 후에 원통형 캠부재(262)를 화살표(X1) 방향으로 두개의 피치간격(P)만큼 회전시킨다. 원통형 캠부재(262)의 제1 및 제2 캠채널(272,274)이 회전되면 이 회전에 의해 제4싱크로나이저(S4)의 제4시프트 포크(254)에 구비되는 팔로워핀(254a)은 제1평행 채널홈(260c)을 따라 움직인다. 동시에, 제3싱크로나이저(S3)의 제3시프트 포크(253)에 구비되는 팔로워핀(253a)은 제1경사 채널홈(360d)을 따라 제3싱크로나이저(S3)가 제7변속기어(G7)에 체결되어 대기상태(W)가 되도록 한다. 나머지 팔로워핀(251a,252a)은 중립 채널홈(260a,360a)에 위치된다(도 27 참조).
7단 기어변속은 도 16, 도 18 및 도 27에 도시된 바와 같이, 제2클러치(212)와 제2입력축(214)과의 연결을 해제한 후 제1클러치(211)와 제1입력축(213)을 연결하여 엔진에서 발생된 회전력을 대기상태(W)의 제7변속기어(G7)로 전달되도록 한다. 그리고, 제7변속기어(G7)로 전달된 회전력은 제2부축(216)으로 전달되어 출력 구동기어(OT20)를 통해 출력된다.
후진 기어변속은 도 16, 도 18 및 도 28에 도시된 바와 같이, 중립상태(N)의 원통형 캠부재(262)의 제1 및 제2 캠채널(272,274)을 두 개의 피치간격(P) 만큼 감속되는 방향 즉, 화살표(X2) 방향으로 회전시켜 제4싱크로나이저(S4)의 제4시프트 포크(254)에 구비되는 팔로워핀(254a)이 제1캠채널(272)의 제2경사 채널홈(260f)에 의해 제4싱크로나이저(S4)가 후진변속기어(GR)에 연결되어 있다. 참고로, 도 28은 후진 기어변속이 완료된 상태를 나타낸 도면이다.
7단에서 1단으로의 변속은 원통형 캠부재(262)를 화살표(X2) 방향으로 회전시킴에 의해 변속을 시키게 된다.
이상과 같이 본 발명의 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치는 중공 원통형부재에 제1캠채널이 형성된 제1캠부재와 제2캠채널이 형성되는 제2캠부재가 서로 이격되어 분리되도록 형성함에 의해 시프트 제어 시 동작의 신뢰성과 제품의 내구성을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치에서, 제1캠채널과 제2캠채널을 구비함에 의해 시프트 포크의 설치 위치를 자유롭게 변경함에 의해 제조가 용이하게 된다.
또한, 본 발명의 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치에 적용된 제1 및 제2 캠 채널에는 서로 다른 시프트 포크의 팔로워 핀을 각기 2개 삽설할 수 있으므로 공간을 줄일 수 있어 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치의 전체적인 제품의 크기를 줄일 수 있다. 그리고, 원통형 캠부재의 양측에 형성된 복수개의 통공으로 인해 캠회전시 팔로우에 걸리는 응력의 크기를 줄여 캠의 원활한 회전을 보장하고 아울러 모터의 부하를 줄일 수 있다.
본 발명의 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치는 자동차 부품 제조업 분야에 적용할 수 있다.
10,210: 듀얼 클러치 11,211: 제1클러치
12,212: 제2클러치 13,213: 제1입력축
14,214: 제2입력축 15,215: 제1부축
16,216: 제2부축 20,220: 구동기어부
40,240: 싱크로나이저부 50: 시프트 포크부
51,52,53,54: 시프트 포크 60,260: 듀얼 캠기구
61: 중공 원통형부재 62: 제1캠부재
63: 제2캠부재 64: 회전 샤프트
65: 회전구동원 D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,DR: 구동기어
G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,GR: 변속기어 262: 원통형 캠부재
264: 관통홀 62a,272: 제1 캠채널
63a,274: 제2 캠채널

Claims (6)

  1. 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치에 있어서,
    적어도 하나 이상의 이격된 변속 기어 쌍 및 상기 변속 기어 쌍들 사이에 배치된 싱크로나이저와;
    팔로워 핀을 각기 구비한 하나 이상의 시프트 포크와;
    상기 시프트 포크의 팔로워 핀을 각기 적어도 1개 이상 수용하는 2개의 캠 채널을 갖는 원통형 캠부재와;
    상기 원통형 캠부재를 양방향으로 회전시키는 구동부재를 포함하며,
    상기 원통형 캠부재는 중앙에 회전 샤프트를 끼우기 위하여 형성된 관통홀(through hole)과, 상기 관통홀의 외주연으로 간격을 두고 형성된 복수개의 통공(polygonal hole)을 구비하고, 상기 원통형 캠부재는 외주연에 회전 샤프트의 영점 조정을 위하여 적어도 한 개 이상의 핀홀(pin hole)이 형성되고, 상기 핀홀에는 핀(pin)이 삽입되며,
    상기 원통형 캠부재에 형성된 2개의 캠 채널은 서로 마주보고 대칭되게 설치되며, 동일한 피치 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 원통형 캠부재의 2개의 캠 채널에는 각기 서로 다른 시프트 포크의 팔로워 핀이 동일한 개수로 삽설되는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 원통형 캠부재의 2개의 챔 채널에는 각기 서로 다른 시프트 포크의 팔로워 핀이 서로 다른 개수로 삽설되는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치.
  4. 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치에 있어서,
    하나 이상의 이격된 변속 기어 쌍 및 상기 변속 기어 쌍들 사이에 배치된 싱크로나이저와;
    팔로워 핀을 각기 구비한 하나 이상의 시프트 포크와;
    회전 샤프트에 끼워지고, 시프트 포크의 팔로워 핀을 2개씩 각기 수용하는 제1 및 제2 캠 채널을 갖는 원통형 캠부재와;
    상기 원통형 캠부재를 양방향으로 회전시키는 한 개의 구동부재를 포함하며,
    상기 원통형 캠부재의 제1 캠채널은 중립 채널홈과, 상기 중립 채널홈에 연장되도록 형성되는 제1경사 채널홈과, 상기 제1경사 채널홈에 연장되도록 형성되는 제1평행 채널홈과, 상기 제1평행 채널홈에 연장되도록 형성되는 제1시프트 채널홈과, 상기 제1시프트 채널홈과 연장되도록 형성되는 제2평행 채널홈과, 상기 제2평행 채널홈과 연장되도록 형성되는 제2경사 채널홈으로 이루어지며,
    상기 원통형 캠부재의 제2 캠채널은 중립 채널홈과, 상기 중립 채널홈에 연장되는 제1시프트 채널홈과, 상기 제1시프트 채널홈에 연장되도록 형성되는 제1평행 채널홈과, 상기 제1평행 채널홈에 연장되도록 형성되는 제1경사 채널홈과, 상기 제1경사 채널홈과 연장되도록 형성되는 제2평행 채널홈과, 상기 제2평행 채널홈과 연장되도록 형성되는 제2시프트 채널홈으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 원통형 캠부재의 제1 캠채널은 중립 채널홈이 열두개의 피치 간격으로 형성되고, 제1경사 채널홈과 제2경사 채널홈이 각각 하나의 피치 간격으로 형성되며, 제1시프트 채널홈과 제1 및 제2평행 채널홈이 각각 두개의 피치 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 원통형 캠부재의 제2 캠채널은 중립 채널홈이 열두개의 피치 간격으로 형성되고, 제1시프트 채널홈과 제2시프트 채널홈이 각각 하나의 피치 간격으로 형성되며, 제1경사 채널홈과 제1 및 제2평행 채널홈이 각각 두개의 피치 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기의 시프트장치.
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KR101666135B1 (ko) * 2015-06-30 2016-10-13 현대위아(주) ２ｗｄ 또는 ４ｗｄ 전환을 위한 전자식 구동력 분배장치
WO2019093754A1 (ko) * 2017-11-08 2019-05-16 주식회사 카펙발레오 듀얼 클러치 변속기의 구동장치
US11873866B2 (en) 2018-12-19 2024-01-16 Zeroshift Transmissions Limited Transmission system

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