KR20140064381A - 듀얼클러치 변속장치 - Google Patents

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Abstract

구조를 간소화할 수 있으며 간단하게 변속을 구현할 수 있는 듀얼클러치 변속장치가 개시된다. 제1카운터샤프트 및 제2카운터샤프트를 포함하는 듀얼클러치에서 싱크로나이저(synchronizer)를 이동시켜 변속을 구현하는 듀얼클러치 변속장치는, 구동모터, 둘레면의 일부에는 기어면이 형성되고 둘레면의 나머지 일부에는 무치면이 형성되며 구동모터에 의해 회전하는 스위칭기어, 기어면에 치합(engage) 가능하게 제공되며 스위칭기어의 회전각에 대응하여 선택적으로 스위칭기어와 함께 회전하는 제1선택기어, 기어면에 치합 가능하게 제공되며 스위칭기어의 회전각에 대응하여 선택적으로 스위칭기어와 함께 회전하는 제2선택기어, 제1선택기어의 회전에 대응하여 제1카운터샤프트에 인접한 싱크로나이저를 이동시켜 시프트(shift) 조작을 수행하는 제1시프트포크유닛, 및 제2선택기어의 회전에 대응하여 제2카운터샤프트에 인접한 싱크로나이저를 이동시켜 시프트 조작을 수행하는 제2시프트포크유닛을 포함하고, 제1선택기어 및 제2선택기어는 스위칭기어에 배타적으로 연결되어 스위칭기어의 회전각에 대응하여 배타적으로 회전한다.

Description

듀얼클러치 변속장치{SHIFTING APPARATUS FOR DUAL CLUTCH TRANSMISSION}
본 발명은 듀얼클러치 변속장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 구조를 간소화할 수 있으며 간단하게 변속을 구현할 수 있는 듀얼클러치 변속장치에 관한 것이다.
듀얼클러치 변속기는 종래 단판클러치 변속기 시스템과 달리 2조의 클러치를 구비하여, 하나의 클러치는 홀수단 기어를, 나머지 다른 하나의 클러치는 짝수단 기어를 단속할 수 있도록 하는 별도의 변속계통을 형성하도록 고안된 변속 시스템으로써, 조작이 쉽고 동력 손실이 적으며 변속시간이 빠른 장점으로 인해 널리 사용되고 있다.
가령, 듀얼클러치 변속기가 1단 내지 6단으로 변속한다고 가정할 때, 제1클러치가 1단으로 주행하고 있으면 제2클러치가 이미 2단으로 변속한 상태로 대기하고 있다. 변속이 시작되면 제1클러치의 동력을 차단하고 제2클러치를 연결시킨다. 예를 들어, 2단 주행에 들어가게 되면 제1클러치는 1단기어를 빼고 3단기어로 변속을 해놓아 다음 변속을 위하여 클러치가 연결되기만을 기다리는 방식이다. 이러한 특성으로 인해 듀얼클러치 변속기는 변속시간이 빠르며 수동 변속기에 비해서도 변속 시간이 더 짧은 특징을 가지고 있다.
일반적으로 듀얼클러치 변속기의 변속은, 각 단의 기어 사이에 배치된 싱크로나이저를 잡고 있는 시프트 포크를 이동시켜서 원하는 변속단의 기어비를 선택함으로써 이루어질 수 있다. 일 예로, 기존 시프트 포크는 포크로드(fork rod) 상에 축 방향을 따라 직선 이동 가능하게 장착되며, 구동모터에 의해 회전하는 베럴캠에 의해 연동되며 직선 이동하도록 구성된다.
이와 관련하여, 등록특허 제10-1034890호에 "듀얼 클러치 변속기의 시프트장치"가 개시되어 있다. 상기 시프트장치는 제1 클러치 및 제2 클러치에 각각 연결되는 제1 입력축 및 제2 입력축을 포함하며, 2개의 입력축에는 1단부터 7단을 위한 구동기어들이 적절히 제공되고, 입력축에 인접하여 제1 카운터축 및 제2 카운터축이 구동기어들과 맞물리는 종동기어들과 함께 제공된다.
종동기어들 사이에는 대략 4개의 싱크로나이저가 제공되며, 4개의 싱크로나이저를 위한 4개의 시프트 포크를 작동하기 위해 하나의 배럴캠이 포크 로드에 인접하게 제공된다. 시프트 포크는 팔로우 핀(follow pin)을 포함하며, 팔로우 핀이 배럴캠의 캠 홈을 따라 움직이면서 시프트 포크를 오른쪽, 왼쪽 또는 중간 위치에 위치시킬 수 있다.
상기 시프트장치는 1단부터 7단까지 변속을 하며, 1단에서 3단까지 변속되는 구간에서 5단 및 7단까지의 시프트 포크는 뉴트럴(N)을 유지하며, 반대로 5단에서 7단까지 변속하는 구간에서 1단에서 3단까지의 시프트 포크 역시 뉴트럴(N)을 유지한다. 즉, 하나의 배럴캠을 이용하게 되면 시프트 포크의 팔로우 핀은 캠 홈의 중간 위치에서 정지하고 있으며, 일반적으로 전체 원주에서 반 정도를 휴지기(resting period)에 머물게 된다.
휴지기가 길다는 것은 캠 구조가 복잡하게 된다는 것을 의미하며, 배럴캠의 캠 홈에서 변속 구간의 기울기를 가파르게 형성할 수 없기 때문에 자연스럽게 배럴캠의 직경 및 무게가 증가하는 것을 의미한다. 결국, 배럴캠의 직경이 증가한다는 것은 변속장치 내에서 배럴캠의 공간이 커져서 컴팩트한 설계를 방해할 수 있으며, 무게가 증가한다는 것은 배럴캠의 관성 모멘트가 증가하면 빠르면서 정확한 제어가 어렵고 구동모터의 비용이 증가하는 단점이 발생한다.
이에 따라, 최근에는 구조를 간소화할 수 있으며 변속 제어가 용이한 듀얼클러치 변속장치에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 구조를 간소화할 수 있으며, 변속 제어가 용이한 듀얼클러치 변속장치를 제공한다.
특히, 본 발명은 단일 구동모터를 이용하여 변속을 제어할 수 있는 듀얼클러치 변속장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 원가를 절감할 수 있으며, 차량 탑재성을 향상시킬 수 있는 듀얼클러치 변속장치를 제공한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1카운터샤프트 및 제2카운터샤프트를 포함하는 듀얼클러치에서 싱크로나이저(synchronizer)를 이동시켜 변속을 구현하는 듀얼클러치 변속장치는, 구동모터, 둘레면의 일부에는 기어면이 형성되고 둘레면의 나머지 일부에는 무치면이 형성되며 구동모터에 의해 회전하는 스위칭기어, 기어면에 치합(engage) 가능하게 제공되며 스위칭기어의 회전각에 대응하여 선택적으로 스위칭기어와 함께 회전하는 제1선택기어, 기어면에 치합 가능하게 제공되며 스위칭기어의 회전각에 대응하여 선택적으로 스위칭기어와 함께 회전하는 제2선택기어, 제1선택기어의 회전에 대응하여 제1카운터샤프트에 인접한 싱크로나이저를 이동시켜 시프트(shift) 조작을 수행하는 제1시프트포크유닛, 및 제2선택기어의 회전에 대응하여 제2카운터샤프트에 인접한 싱크로나이저를 이동시켜 시프트 조작을 수행하는 제2시프트포크유닛을 포함하고, 제1선택기어 및 제2선택기어는 스위칭기어에 배타적으로 연결되어 스위칭기어의 회전각에 대응하여 배타적으로 회전한다.
스위칭기어는 기어면에 의해서 제1 또는 제2선택기어와 치합(engage)을 이룰 수 있으며, 무치면에 의해서 제1 또는 제2선택기어와 구동적으로 분리된 상태를 이룰 수 있다. 여기서 구동적으로 분리된 상태라 함은, 물리적으로 분리되어 동력을 전달할 수 없는 상태이거나 물리적으로 접합된 상태라 하더라도 동력을 전달할 수 없는 상태도 포함한다고 할 것이다. 기어면 및 무치면의 조합에 의해서 제1 및 제2선택기어는 스위칭기어와 배타적으로 연결될 수 있다. 경우에 따라서는 부분적으로 함께 움직이는 구간을 형성할 수도 있다.
또한, 제1 및 제2선택기어의 기어치 사이에 제네바 기어면을 포함하는 정지치가 제공될 수 있으며, 정지치에서 제네바 기어면이 무치면에 면접하는 동안 제1 또는 제2선택기어의 회전이 구속되도록 구성하는 것도 가능하다.
제1시프트포크유닛 및 제2시프트포크유닛은 제1선택기어 및 제2선택기어의 회전에 대응하여 시프트(shift) 조작이 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 참고로, 본 발명에서 제1선택기어 및 제2선택기어의 회전에 대응하여 제1시프트포크유닛 및 제2시프트포크유닛이 시프트 조작을 수행한다 함은, 제1선택기어 및 제2선택기어가 회전함에 따라 제1시프트포크유닛 및 제2시프트포크유닛가 작동되며 대응되는 싱크로나이저를 이동시켜 변속이 이루어지는 것으로 이해될 수 있다.
일 예로, 제1시프트포크유닛은, 제1선택기어와 함께 회전하는 제1포크로드, 및 제1카운터샤프트에 인접한 싱크로나이저에 연결되며 제1포크로드의 회전에 대응하여 제1포크로드를 따라 직선 이동하는 제1포크를 포함할 수 있고, 제2시프트포크유닛은, 제2선택기어와 함께 회전하는 제2포크로드, 및 제2카운터샤프트에 인접한 싱크로나이저에 연결되며 제2포크로드의 회전에 대응하여 제2포크로드를 따라 직선 이동하는 제2포크를 포함할 수 있다. 경우에 따라서는 제1 및 제2시프트포크유닛이 제1 및 제2선택기어의 회전에 의해 연동될 수 있는 캠부재 또는 링크부재 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 제1 및 제2선택기어의 회전에 의해 연동되며 싱크로나이저를 직선 이동시킬 수 있는 여타 다른 구조로 구성될 수도 있다.
각 포크로드의 회전에 의해 대응되는 포크가 연동되는 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 제1포크로드 및 제2포크로드의 외주면에는 제1캠홈 및 제2캠홈이 형성될 수 있고, 제1포크 및 제2포크에는 제1캠홈 및 제2캠홈에 수용되는 제1캠돌기 및 제2캠돌기가 형성될 수 있다. 제1포크로드의 회전에 대응하여 제1캠돌기가 제1캠홈을 따라 이동함에 따라 제1포크가 제1포크로드에 대해 직선 이동할 수 있고, 제2포크로드의 회전에 대응하여 제2캠돌기가 상기 제2캠홈을 따라 이동함에 따라 제2포크가 제2포크로드에 대해 직선 이동할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 제1시프트포크유닛은 외주면을 따라 제1캠홈이 형성되며 제1선택기어와 함께 회전하는 제1배럴캠부재, 및 전술한 싱크로나이저에 연결되며 제1배럴캠부재의 회전에 대응하여 제1캠홈을 따라 이동하며 제1배럴캠부재의 축 방향을 따라 직선 이동하는 제1포크를 포함하여 구성될 수 있고, 제2시프트포크유닛은 외주면을 따라 제2캠홈이 형성되며 제2선택기어와 함께 회전하는 제2배럴캠부재, 및 싱크로나이저에 연결되며 제2배럴캠부재의 회전에 대응하여 제2캠홈을 따라 이동하며 제2배럴캠부재의 축 방향을 따라 직선 이동하는 제2포크를 포함하여 구성될 수 있다.
아울러, 제1배럴캠부재 및 제2배럴캠부재의 제1캠홈 및 제2캠홈은 양단이 이어진 형태로 형성되거나, 양단이 분리된 형태로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 듀얼클러치 변속장치에 의하면, 구조를 간소화할 수 있으며 변속 제어가 용이한 이점이 있다.
특히, 본 발명에 따르면 제1시프트포크유닛 및 제2시프트포크유닛을 작동시키기 위해 각각 개별적으로 구동모터를 구비할 필요없이, 단일 구동모터에 의한 구동력이 스위칭기어의 회전각에 따라 제1선택기어 또는 제2선택기어에 의해 선택적으로 제1시프트포크유닛 및 제2시프트포크유닛 중 어느 하나로 전달될 수 있기 때문에, 구조를 간소화할 수 있으며, 단 하나의 모터만을 제어하면 되기 때문에 변속 제어가 보다 용이한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 단 하나의 구동모터를 사용하기 때문에 장치의 소형화에 기여할 수 있으며, 원가를 절감할 수 있고, 차량 탑재성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 스위칭기어 및 선택기어의 분해능을 조절함으로써 변속 단수를 보다 높일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 듀얼클러치 변속장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 듀얼클러치 변속장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 듀얼클러치 변속장치로서, 스위칭기어 및 선택기어를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 듀얼클러치 변속장치로서, 스위칭기어 및 선택기어의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 듀얼클러치 변속장치로서, 포크로드와 포크 간의 결합구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 듀얼클러치 변속장치의 작동 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼클러치 변속장치를 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼클러치 변속장치로서, 캠홈을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 듀얼클러치 변속장치의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 듀얼클러치 변속장치의 구조를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 듀얼클러치 변속장치로서, 스위칭기어 및 선택기어를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 5는 본 발명에 따른 듀얼클러치 변속장치로서, 스위칭기어 및 선택기어의 변형예를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 듀얼클러치 변속장치로서, 포크로드와 포크 간의 결합구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 듀얼클러치 변속장치의 작동 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 듀얼클러치 변속장치는 변속기어부 및 시프트부를 포함한다.
상기 변속기어부는 제1클러치(11) 및 제2클러치(12)를 포함하는 듀얼클러치(13), 제1 및 제2클러치(11,12)의 제1입력축(21) 및 제2입력축(22)에 연결되는 복수개의 구동기어(D1~D8), 및 제1카운터샤프트(23)와 제2카운터샤프트(24)에 각각 설치되는 복수개의 종동기어(G1~G8)를 포함한다.
엔진에서 발생된 회전력은 선택적으로 제1클러치(11) 또는 제2클러치(12)로 전달될 수 있고, 제1클러치(11) 또는 제2클러치(12)로 전달된 회전력은 제1입력축(21)이나 제2입력축(22)으로 전달될 수 있다.
상기 제1클러치(11) 및 제2클러치(12)를 포함하는 듀얼클러치로서는 통상의 듀얼클러치가 사용될 수 있으며, 듀얼클러치의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제1클러치(11) 및 제2클러치(12)는 통상의 유압제어를 통해 엔진의 회전력을 제1입력축(21)이나 제2입력축(22)으로 전달하도록 구성될 수 있다.
상기 제1입력축(21)은 제1클러치(11)에 연결되어 엔진에서 발생된 회전력을 전달받을 수 있다. 상기 제2입력축(22)은 제1입력축(21)과 동일 축상에 중첩되도록 배치되며, 제2클러치(12)에 연결되어 엔진에서 발생된 회전력을 전달받을 수 있다. 이를 위해 상기 제2입력축(22)은 중공형으로 형성되며, 상기 제1입력축(21)은 제2입력축(22)의 내부에 배치될 수 있다.
상기 제1카운터샤프트(23) 및 제2카운터샤프트(24)는 제1입력축(21) 및 제2입력축(22)과 평행하도록 배치되며, 제1입력축(21) 및 제2입력축(22)과 연결되어 엔진에서 발생된 회전력을 전달받는다.
상기 복수개의 구동기어(D1~D8)는 제1입력축(21) 및 제2입력축(22)에 연결되며 서로 다른 기어비 즉, 변속비를 갖는다. 보다 구체적으로 복수개의 구동기어(D1~D8) 중 홀수단 구동기어(D1,D3,D5,D7)는 제1입력축(21)에 연결될 수 있고, 짝수단 구동기어(D2,D4,D6,D8)는 제2입력축(22)에 연결될 수 있다.
상기 복수개의 종동기어(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,G8)는 제1카운터샤프트(23)와 제2카운터샤프트(24)에 각각 설치되며 각각 서로 다른 기어비 즉 변속비를 갖는다. 일 예로, 복수개의 종동기어(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,G8) 중 제1종동기어(G1), 제5종동기어(G5), 제2종동기어(G2) 및 제6종동기어(G6)는 제2카운터샤프트(24)에 회전 간섭없이 설치될 수 있고, 제3종동기어(G3), 제7종동기어(G7), 제4종동기어(G4) 및 제8종동기어(G8)는 제1카운터샤프트(23)에 회전 간섭없이 설치될 수 있다.
아울러, 상기 각각의 종동기어(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,G8)의 사이에는 제1 내지 제4싱크로나이저(31,32,33,34)가 제공된다. 즉, 상기 제1 내지 제4싱크로나이저(31,32,33,34)는 대응하는 각각의 종동기어(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,G8)의 사이에 위치하도록 제1카운터샤프트(23)와 제2카운터샤프트(24)에 각각 설치된다.
일 예로, 제1싱크로나이저(31)는 제6종동기어(G6)와 제2종동기어(G2) 사이에 위치되도록 제2카운터샤프트(24)에 스플라인(spline) 결합되도록 설치되며, 제6종동기어(G6)나 제2종동기어(G2)에 체결되도록 후술할 제2시프트포크유닛(320)에 의해 시프트될 수 있다. 제2싱크로나이저(32)는 제1싱크로나이저(31)의 일측에 배치되며, 제5종동기어(G5)와 제1종동기어(G1) 사이에 위치되도록 제2카운터샤프트(24)에 스플라인 결합되도록 설치되어 제5종동기어(G5)나 제1종동기어(G1)에 체결되도록 제2시프트포크유닛(320)에 의해 시프트될 수 있다. 또한, 제3싱크로나이저(33)는 제1싱크로나이저(31)와 대향되도록 배치되며, 제8종동기어(G8)와 제4종동기어(G4) 사이에 위치되도록 제1카운터샤프트(23)에 스플라인 결합되어 제8종동기어(G8)나 제4종동기어(G4)에 체결되도록 후술할 제1시프트포크유닛(310)에 의해 시프트될 수 있다. 제4싱크로나이저(34)는 제3싱크로나이저(33)의 일측에 배치되며, 제7종동기어(G7)와 제3종동기어(G3) 사이에 위치되도록 제1카운터샤프트(23)에 스플라인 결합되어 제7종동기어(G7)나 제3종동기어(G3)에 체결되도록 제1시프트포크유닛(310)에 의해 시프트될 수 있다.
상기 제1 내지 제4싱크로나이저(31,32,33,34)로서는 통상의 싱크로나이저가 사용될 수 있으며, 싱크로나이저의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 싱크로나이저의 슬리브 등은 스플라인 결합으로 카운터샤프트과 결속되어 있으며, 축방향으로 이동이 가능하다. 싱크로나이저가 종동기어 중 하나에 접근하여 결속되면, 맞물린 종동기어 및 구동기어를 통해서 동력이 전달될 수 있으며, 카운터샤프트은 다른 출력축을 통해서 동력을 전달할 수 있다. 구체적인 싱크로나이저의 구조는 종래의 구조를 참조할 수 있다.
아울러, 상기 제1 내지 제4싱크로나이저(31,32,33,34)에는 각각 제1 및 제2시프트포크유닛(310,320)의 제1포크(316a,316b) 및 제2포크(326a,326b)가 체결되기 위한 체결홈(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 제1 내지 제4싱크로나이저(31,32,33,34)는 제1포크(316a,316b) 및 제2포크(326a,326b)에 의해 축 방향으로 이동됨으로써, 종동기어(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,G8)의 회전이 제1카운터샤프트(23)나 제2카운터샤프트(24)에 동기될 수 있게 한다.
상기 시프트부는 변속기어부를 시프팅하기 위해 제공되는 바, 구동모터(110), 스위칭기어(120), 제1선택기어(130), 제2선택기어(140), 제1시프트포크유닛(310) 및 제2시프트포크유닛(320)을 포함하며, 구동모터(110)의 회전각에 따라 제1시프트포크유닛(310) 및 제2시프트포크유닛(320) 중 어느 하나로 구동모터(110)의 구동력이 전달될 수 있다.
상기 구동모터(110)는 후술할 스위칭기어(120)을 회전시키기 위한 구동력을 제공한다. 상기 구동모터(110)로서는 단 하나의 단일 모터가 사용될 수 있으며, 모터의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
상기 스위칭기어(120)은 후술할 제1선택기어(130) 및 제1선택기어(130)의 사이에 제공되며, 구동모터(110)의 구동축에 일체로 결합되어 구동모터(110)에 의한 구동력에 의해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
상기 제1선택기어(130)는 스위칭기어(120)의 회전각에 따라 스위칭기어(120)의 기어면에 치합 가능하게 제공되며, 스위칭기어(120)의 회전각에 대응하여 선택적으로 스위칭기어(120)와 함께 회전하도록 제공된다.
상기 제2선택기어(140)는 스위칭기어(120)의 다른 회전각에 따라 스위칭기어(120)의 기어면에 치합 가능하게 제공되며, 스위칭기어(120)의 다른 회전각에 대응하여 선택적으로 스위칭기어(120)와 함께 회전하도록 제공된다.
상기 제1선택기어(130) 및 제2선택기어(140)로서는 외주면을 따라 축에 평행하게 티스(teeth)가 형성된 평기어가 사용될 수 있으나, 경우에 따라서는 제1선택기어 및 제2선택기어로서 여타 다른 기어가 사용될 수도 있다.
상기 스위칭기어(120)의 둘레면의 일부에는 기어면(122)이 형성되고, 둘레면의 나머지 일부에는 무치면(124)이 형성된다. 일 예로, 상기 스위칭기어(120)는 약 180도 각도에서 기어치가 형성되며, 반대 180도 각도에는 기어치가 삭제되어 형성된다. 따라서, 180도 회전에서는 제1선택기어(130)와 맞물리고, 반대 180도 회전에서는 제2선택기어(140)와 맞물릴 수 있다.
상기 스위칭기어(120)는 기어면(122)에 의해서 제1 또는 제2선택기어(130,140)와 치합(engage)을 이룰 수 있으며, 무치면(124)에 의해서 제1 또는 제2선택기어(130,140)와 구동적으로 분리된 상태를 이룰 수 있다. 여기서 구동적으로 분리된 상태라 함은, 물리적으로 분리되어 동력을 전달할 수 없는 상태이거나 물리적으로 접합된 상태라 하더라도 동력을 전달할 수 없는 상태도 포함한다고 할 것이다. 기어면 및 무치면의 조합에 의해서 제1 및 제2선택기어(130,140)는 스위칭기어(120)와 배타적으로 연결될 수 있다. 경우에 따라서는 부분적으로 함께 움직이는 구간을 형성할 수도 있다.
또한, 도 5는 본 발명에 따른 듀얼클러치 변속장치로서, 스위칭기어 및 선택기어의 변형예를 설명하기 위한 도면이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 시프트부는 제1선택기어(130'), 제2선택기어(140'), 및 제1 및 제2선택기어(130',140') 사이에 배치되는 스위칭기어(120')을 포함할 수 있다. 상기 스위칭기어(120')는 약 180도 각도에서 기어치가 형성되는 기어면 및 반대 180도 각도에는 기어치가 삭제된 무치면을 제공한다.
또한, 상기 제1선택기어(130') 및 제2선택기어(140')는 기어치 사이에 적어도 하나의 제네바 기어면을 포함하는 정지치(132',142')를 더 포함할 수 있다. 상기 정지치(132',142')의 제네나 기어면은 무치면과 면접된 상태를 유지하면, 제1선택기어(130') 또는 제2선택기어(140')가 무치면에서 동력이 차단되어도 흔들리지 않고 원래 상태를 유지할 수 있도록 회전을 구속할 수 있다.
한편, 상기 제1시프트포크유닛(310) 및 제2시프트포크유닛(320)은 제1선택기어(130) 및 제2선택기어(140)의 회전에 대응하여 시프트(shift) 조작이 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 참고로, 본 발명에서 제1선택기어(130) 및 제2선택기어(140)의 회전에 대응하여 제1시프트포크유닛(310) 및 제2시프트포크유닛(320)이 시프트 조작을 수행한다 함은, 제1선택기어(130) 및 제2선택기어(140)가 회전함에 따라 제1시프트포크유닛(310) 및 제2시프트포크유닛(320)가 작동되며 대응되는 싱크로나이저(31~34)를 이동시켜 변속이 이루어지는 것으로 이해될 수 있다.
일 예로, 상기 제1시프트포크유닛(310)은 제1선택기어(130)와 함께 회전하는 제1포크로드(314), 및 전술한 싱크로나이저(synchronizer)(도 1의 33,34 참조)에 연결되며 제1포크로드(314)의 회전에 대응하여 제1포크로드(314)를 따라 직선 이동하는 제1포크(316a,316b)를 포함하여 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 제1시프트포크유닛이 제1선택기어의 회전에 의해 연동될 수 있는 캠부재 또는 링크부재 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 제1선택기어의 회전에 의해 연동되며 싱크로나이저를 직선 이동시킬 수 있는 여타 다른 구조로 구성될 수도 있다.
상기 제1선택기어(130)가 회전함에 따라 제1선택기어(130)에 스플라인 방식으로 결합된 제1포크로드(314)가 함께 회전할 수 있으며, 상기 제1포크로드(314)의 회전에 의해 제1포크(316a,316b)가 제1포크로드(314)를 따라 직선 이동할 수 있다. 이하에서는 상기 제1포크로드(314)의 외주면에는 제1캠홈(314a)이 형성되고, 상기 제1포크(316a,316b)에는 제1캠홈(314a)에 수용되는 제1캠돌기(317)가 형성되며, 상기 제1포크로드(314)의 회전에 대응하여 제1캠돌기(317)가 제1캠홈(314a)을 따라 이동함에 따라 제1포크(316a,316b)가 제1포크로드(314)에 대해 직선 이동하도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 별도의 캠부재를 이용하여 제1포크로드의 회전에 의해 캠부재가 회전함에 따라 제1포크가 직선 이동하도록 구성할 수 있으며, 여타 다른 구조로 제1포크로드의 회전에 의해 제1포크가 연동되도록 구성할 수 있다.
상기 제1캠돌기(317)는 제1포크로드(314)가 회전함에 따라 제1캠홈(314a)을 따라 순환되며 이동할 수 있으며, 제1캠홈(314a)의 각도 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절히 변경될 수 있다.
상기 제2시프트포크유닛(320)은 제2선택기어(140)와 함께 회전하는 제2포크로드(324), 및 싱크로나이저(도 1의 31,32 참조)에 연결되며 제2포크로드(324)의 회전에 대응하여 제2포크로드(324)를 따라 직선 이동하는 제2포크(326a,326b)를 포함하여 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 제2시프트포크유닛이 제2선택기어의 회전에 의해 연동될 수 있는 캠부재 또는 링크부재 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 제2선택기어의 회전에 의해 연동되며 싱크로나이저를 직선 이동시킬 수 있는 여타 다른 구조로 구성될 수도 있다. 참고로, 본 발명의 실시예에서는 제1시프트포크유닛 및 제2시프트포크유닛이 서로 동일한 구조로 이루어진 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 제1시프트포크유닛 및 제2시프트포크유닛이 서로 다른 구조로 이루어질 수도 있다.
상기 제2선택기어(140)가 회전함에 따라 제2선택기어(140)에 스플라인 방식으로 결합된 제2포크로드(324)가 함께 회전할 수 있으며, 상기 제2포크로드(324)의 회전에 의해 제2포크(326a,326b)가 제2포크로드(324)를 따라 직선 이동할 수 있다. 이하에서는 상기 제2포크로드(324)의 외주면에는 제2캠홈(324a)이 형성되고, 상기 제2포크(326a,326b)에는 제2캠홈(324a)에 수용되는 제2캠돌기(327)가 형성되며, 상기 제2포크로드(324)의 회전에 대응하여 제2캠돌기(327)가 제2캠홈(324a)을 따라 이동함에 따라 제2포크(326a,326b)가 제2포크로드(324)에 대해 직선 이동하도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 별도의 캠부재를 이용하여 제2포크로드의 회전에 의해 캠부재가 회전함에 따라 제2포크가 직선 이동하도록 구성할 수 있으며, 여타 다른 구조로 제2포크로드의 회전에 의해 제2포크가 연동되도록 구성할 수 있다.
상기 제2캠돌기(327)는 제2포크로드(324)가 회전함에 따라 제2캠홈(324a)을 따라 순환되며 이동할 수 있으며, 제2캠홈(324a)의 각도 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절히 변경될 수 있다.
참고로, 전술한 본 발명의 실시예에서는 제1포크로드 및 제2포크로드의 제1캠홈 및 제2캠홈의 양단부가 이어진 형태로 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 제1캠홈 및 제2캠홈의 양단부가 분리된 형태로 구성될 수도 있다. 아울러, 제1캠홈 및 제2캠홈의 양단부가 분리된 방식에서는 제1포크로드 및 제2포크로드를 정회전 또는 역회전시키면서 싱크로나이저를 원하는 위치로 이동시킬 수 있다.
이하에서는 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 듀얼클러치 변속장치의 작동 구조를 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 스위칭기어(120)의 회전각에 대응하여 스위칭기어(120)의 기어면(122)이 제1선택기어(130) 또는 제2선택기어(140)에 치합됨에 따라 제1선택기어(130) 또는 제2선택기어(140)가 스위칭기어(120)에 의해 연동되며 회전하게 된다.
상기 제1선택기어(130) 또는 제2선택기어(140)가 회전하면, 제1선택기어(130) 또는 제2선택기어(140)에 연결된 제1포크로드(314) 또는 제2포크로드(324)가 회전할 수 있다. 상기 제1포크로드(314)의 회전에 대응하여 제1캠돌기(317)가 제1캠홈(314a)을 따라 이동함에 따라 제1포크(316a,316b)가 제1포크로드(314)에 대해 직선 이동함으로써 대응되는 싱크로나이저를 이동시켜 변속을 구현할 수 있고, 같은 방식으로, 제2포크로드(324)의 회전에 대응하여 제2캠돌기(327)가 제2캠홈(324a)을 따라 이동함에 따라 제2포크(326a,326b)가 제2포크로드(324)에 대해 직선 이동함으로써 대응되는 싱크로나이저를 이동시켜 변속을 구현할 수 있다.
아울러, 제1선택기어(130) 또는 제2선택기어(140)가 스위칭기어(120)의 무치면에 위치할 경우에는 스위칭기어(120)의 회전력이 제1선택기어(130) 또는 제2선택기어(140)로 전달되지 않기 때문에 제1선택기어(130) 또는 제2선택기어(140)는 스위칭기어(120)가 회전하더라도 회전하지 않게 된다.
한편, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼클러치 변속장치를 도시한 도면이고, 도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼클러치 변속장치로서, 캠홈을 설명하기 위한 도면이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼클러치 변속장치는, 구동모터(110), 둘레면의 일부에는 기어면이 형성되고 둘레면의 나머지 일부에는 무치면이 형성되며 구동모터(110)에 의해 회전하는 스위칭기어(120), 상기 기어면에 치합(engage) 가능하게 제공되며 스위칭기어(120)의 회전각에 대응하여 선택적으로 스위칭기어(120)와 함께 회전하는 제1선택기어(130), 상기 기어면에 치합 가능하게 제공되며 스위칭기어(120)의 회전각에 대응하여 선택적으로 스위칭기어(120)와 함께 회전하는 제2선택기어(140), 상기 제1선택기어(130)의 회전에 대응하여 제1카운터샤프트(도 1의 23 참조)에 인접한 싱크로나이저(도 1의 33,34 참조)를 이동시켜 시프트(shift) 조작을 수행하는 제1시프트포크유닛(310'), 및 상기 제2선택기어(140)의 회전에 대응하여 제2카운터샤프트(도 1의 24 참조)에 인접한 싱크로나이저(도 1의 31,32 참조)를 이동시켜 시프트 조작을 수행하는 제2시프트포크유닛(320')을 포함하되, 상기 제1시프트포크유닛(310')은, 외주면을 따라 제1캠홈(318a')이 형성되며 제1선택기어(130)의 회전축(132')에 일체로 결합되어 제1선택기어(130)와 함께 회전하는 제1배럴캠부재(318'), 및 전술한 싱크로나이저에 연결되며 제1배럴캠부재(318')의 회전에 대응하여 제1캠홈(318a')을 따라 이동하며 제1배럴캠부재(318')의 축 방향을 따라 직선 이동하는 제1포크(316a',316b')를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 제2시프트포크유닛(320')은, 외주면을 따라 제2캠홈(328a')이 형성되며 제2선택기어(140)의 회전축(142'')에 일체로 결합되어 제2선택기어(140)와 함께 회전하는 제2배럴캠부재(328'), 및 상기 싱크로나이저에 연결되며 제2배럴캠부재(328')의 회전에 대응하여 제2캠홈(328a')을 따라 이동하며 제2배럴캠부재(328')의 축 방향을 따라 직선 이동하는 제2포크(326a',326b)를 포함하여 구성될 수 있다.
참고로, 상기 제1캠홈(318a') 및 제2캠홈(328a')의 프로파일은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절히 변경될 수 있으며, 제1캠홈 및 제2캠홈의 프로파일에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 도 9를 참조하면, 상기 제1캠홈(318a') 및 제2캠홈(328a')은 제1배럴캠부재(318') 및 제2배럴캠부재(328')의 외면에서 양단부가 이어진 형태로 형성될 수 있으며, 제1배럴캠부재(318') 및 제2배럴캠부재(328')에 연결된 제1인터록핀(미도시) 및 제2인터록핀(미도시)은 제1배럴캠부재(318') 및 제2배럴캠부재(328')가 회전함에 따라 대응되는 제1캠홈(318a') 및 제2캠홈(328a')을 따라 순환되며 이동할 수 있다.
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 제1캠홈 및 제2캠홈의 양단이 이어진 형태로 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 제1캠홈 및 제2캠홈의 양단이 분리된 형태로 형성되는 것도 가능하다.
도 10을 참조하면, 제1캠홈(318a") 및 제2캠홈(미도시)은 양단이 분리되어 끊어진 경로를 제공할 수 있다. 따라서 제1캠홈(318a") 및 제2캠홈은 한 방향으로만 이동하다가는 단부에서 막히게 되며, 다시 반대방향으로 회전하여야만 오른쪽 또는 왼쪽으로 싱크로나이저를 밀착시킬 수가 있다. 이 경우, 스위칭기어(120)는 제1배럴캠부재(318') 및 제2배럴캠부재(328')를 정회전 또는 역회전시키면서 제1인터록핀 및 제2인터록핀을 원하는 위치로 이동시킬 수 있다.
상기 제1캠홈(318a") 및 제2캠홈은 양 단이 분리된 대신, 제1배럴캠부재(318') 및 제2배럴캠부재(328')의 외면에서 형성되는 각도 범위를 360도 이상으로 확장시킬 수 있으며, 제1캠홈(318a")(또는 제2캠홈)이 서로 겹치지 않는 범위 내에서 제1캠홈(318a")의 길이를 보다 길게 형성할 수가 있다. 가령, 도 10의 제1캠홈(318a")은 도 9에 도시된 제1캠홈(318a')과 비교하여도, 같은 직경의 제1배럴캠부재(318')에서 더 긴 경로 또는 더 큰 각도 범위에서 제1캠홈(318a")을 형성할 수가 있다.
또한, 상기 제1캠홈(318a")(또는 제2캠홈)에서 제1포크(316a,316b)에 연결된 제1인터록핀의 위치를 변경하는 경사진 구간의 기울기를 더욱 완만하게 형성할 수 있어, 변속시 간섭을 최소로 유지할 수 있고, 변속 속도를 더욱 빠르게 올릴 수도 있다. 즉, 도 10의 제1캠홈(318a")(또는 제2캠홈) 구조는 각 카운터샤프트 별로 독립된 제1배럴캠부재(318') 및 제2배럴캠부재(328')에 의해서 가능하며, 그 결과 작은 직경에서도 충분한 캠홈 경로를 확보할 수 있기 때문에, 제1배럴캠부재(318') 및 제2배럴캠부재(328')의 직경을 더욱 소형화하여 소형화 및 경량화, 빠른 회전 및 정확한 제어 가능, 구동모터(110) 비용의 절감 등 많은 기술적 장점을 가져올 수 있다.
참고로, 본 발명의 실시예에서는 제1배럴캠부재 및 제2배럴캠부재가 동일한 직경 또는 두께를 갖도록 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 제1배럴캠부재 및 제2배럴캠부재가 서로 다른 직경 또는 두께를 가지도록 구성할 수 있으며, 제1배럴캠부재 및 제2배럴캠부재에서 제1캠홈 및 제2캠홈이 형성되는 부위가 다른 부위에 비해 상대적으로 큰 직경 또는 큰 두께를 갖도록 형성되는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 제1배럴캠부재 및 제2배럴캠부재에 복수개의 캠홈이 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 제1배럴캠부재 및 제2배럴캠부재는 단일 캠홈을 구비하여 복수개가 제공될 수도 있다.
이와 같은 구조에 의해, 스위칭기어(120)의 회전각에 대응하여 스위칭기어(120)의 기어면이 제1선택기어(130) 또는 제2선택기어(140)에 치합됨에 따라 제1선택기어(130) 또는 제2선택기어(140)가 회전하면, 제1배럴캠부재(318') 또는 제2배럴캠부재가 회전할 수 있다. 제1배럴캠부재(318')의 회전에 대응하여 제1포크(316a',316b')가 제1캠홈(318a')을 따라 이동하며 제1배럴캠부재(318')의 축 방향을 따라 직선 이동함으로써 대응되는 싱크로나이저를 이동시켜 변속을 구현할 수 있고, 같은 방식으로, 제2배럴캠부재(328')의 회전에 대응하여 제2포크(326a',326b')가 제2캠홈(328a')을 따라 이동하며 제2배럴캠부재(328')의 축 방향을 따라 직선 이동함으로써 대응되는 싱크로나이저를 이동시켜 변속을 구현할 수 있다.
아울러, 제1선택기어(130) 또는 제2선택기어(140)가 스위칭기어(120)의 무치면에 위치할 경우에는 스위칭기어(120)의 회전력이 제1선택기어(130) 또는 제2선택기어(140)로 전달되지 않기 때문에 제1선택기어(130) 또는 제2선택기어(140)는 스위칭기어(120)가 회전하더라도 회전하지 않게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 구동모터 120 : 스위칭기어
130 : 제1선택기어 140 : 제2선택기어
310 : 제1시프트포크유닛 320 : 제2시프트포크유닛

Claims (8)

  1. 제1카운터샤프트 및 제2카운터샤프트를 포함하는 듀얼클러치에서 싱크로나이저(synchronizer)를 이동시켜 변속을 구현하는 듀얼클러치 변속장치에 있어서,
    구동모터;
    둘레면의 일부에는 기어면이 형성되고 둘레면의 나머지 일부에는 무치면이 형성되며, 상기 구동모터에 의해 회전하는 스위칭기어;
    상기 기어면에 치합(engage) 가능하게 제공되며, 상기 스위칭기어의 회전각에 대응하여 선택적으로 상기 스위칭기어와 함께 회전하는 제1선택기어;
    상기 기어면에 치합 가능하게 제공되며, 상기 스위칭기어의 회전각에 대응하여 선택적으로 상기 스위칭기어와 함께 회전하는 제2선택기어;
    상기 제1선택기어의 회전에 대응하여 상기 제1카운터샤프트에 인접한 싱크로나이저를 이동시켜 시프트(shift) 조작을 수행하는 제1시프트포크유닛; 및
    상기 제2선택기어의 회전에 대응하여 상기 제2카운터샤프트에 인접한 싱크로나이저를 이동시켜 시프트 조작을 수행하는 제2시프트포크유닛;을 포함하고,
    상기 제1선택기어 및 상기 제2선택기어는 상기 스위칭기어에 배타적으로 연결되어 상기 스위칭기어의 회전각에 대응하여 배타적으로 회전하는 것을 특징으로 하는 듀얼클러치 변속장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1선택기어 및 상기 제2선택기어의 기어치 사이에 제네바(geneve) 기어면을 포함하는 정지치가 제공되며,
    상기 정지치에서 상기 제네바 기어면이 상기 무치면에 면접하는 동안 상기 제1선택기어 또는 상기 제2선택기어의 회전이 구속되는 것을 특징으로 하는 듀얼클러치 변속장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1시프트포크유닛은,
    상기 제1선택기어와 함께 회전하는 제1포크로드; 및 상기 제1카운터샤프트에 인접한 상기 싱크로나이저에 연결되며, 상기 제1포크로드의 회전에 대응하여 상기 제1포크로드를 따라 직선 이동하는 제1포크;를 포함하고,
    상기 제2시프트포크유닛은,
    상기 제2선택기어와 함께 회전하는 제2포크로드; 및 상기 제2카운터샤프트에 인접한 상기 싱크로나이저에 연결되며, 상기 제2포크로드의 회전에 대응하여 상기 제2포크로드를 따라 직선 이동하는 제2포크;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼클러치 변속장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1포크로드 및 상기 제2포크로드의 외주면에는 제1캠홈 및 제2캠홈이 형성되고,
    상기 제1포크 및 상기 제2포크에는 상기 제1캠홈 및 상기 제2캠홈에 수용되는 제1캠돌기 및 제2캠돌기가 형성되며,
    상기 제1포크로드의 회전에 대응하여 상기 제1캠돌기가 상기 제1캠홈을 따라 이동함에 따라 상기 제1포크가 상기 제1포크로드에 대해 직선 이동하고,
    상기 제2포크로드의 회전에 대응하여 상기 제2캠돌기가 상기 제2캠홈을 따라 이동함에 따라 상기 제2포크가 상기 제2포크로드에 대해 직선 이동하는 것을 특징으로 하는 듀얼클러치 변속장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1시프트포크유닛은,
    외주면을 따라 제1캠홈이 형성되며, 상기 제1선택기어와 함께 회전하는 제1배럴캠부재; 및 상기 제1카운터샤프트에 인접한 상기 싱크로나이저에 연결되며, 상기 제1배럴캠부재의 회전에 대응하여 상기 제1캠홈을 따라 이동하며 상기 제1배럴캠부재의 축 방향을 따라 직선 이동하는 제1포크;를 포함하고,
    상기 제2시프트포크유닛은,
    외주면을 따라 제2캠홈이 형성되며, 상기 제2선택기어와 함께 회전하는 제2배럴캠부재; 및 상기 제2카운터샤프트에 인접한 상기 싱크로나이저에 연결되며, 상기 제2배럴캠부재의 회전에 대응하여 상기 제2캠홈을 따라 이동하며 상기 제2배럴캠부재의 축 방향을 따라 직선 이동하는 제2포크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼클러치 변속장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1캠홈 및 상기 제2캠홈 중 적어도 하나는 상기 제1배럴캠부재 또는 상기 제2배럴캠부재의 외면에서 양 단부가 이어진 것을 특징으로 하는 듀얼클러치 변속장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1캠홈 및 상기 제2캠홈 중 적어도 하나는 상기 제1배럴캠부재 또는 상기 제2배럴캠부재의 외면에서 양 단부가 분리된 것을 특징으로 하는 듀얼클러치 변속장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1캠홈 및 상기 제2캠홈 중 적어도 하나는 상기 제1배럴캠부재 또는 상기 제2배럴캠부재의 외면에 360도보다 큰 각도 범위를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 듀얼클러치 변속장치.
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