KR20160066652A - 자동화 수동변속기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고속 주행시, 상대 회전속도가 높아지는 기어 및 축부분의 상대 회전속도를 저감하여 변속기의 내구성 및 신뢰성을 향상시키는 자동화 수동변속기에 관한 것이다.
본 발명은, 변속비를 달리하는 복수의 기어짝이 입력축 및 출력축에 치합되어 마련되고 주행속도에 맞는 기어짝을 선택하여 변속이 이루어지는 자동화 수동변속기로서, 복수의 기어짝 중에서 개별적으로 마련된 어시스트클러치에 의해 선택되어, 하나의 변속단을 형성하는 토크어시스트용 기어짝; 상기 토크어시스트용 기어짝을 이루는 어시스트출력기어와 출력축 간의 회전속도 차이에 따라, 출력축의 회전에 대해 어시스트출력기어의 상대 회전을 허용하거나, 또는 상대 회전을 구속하여 회전시키도록 하는 원웨이클러치;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

자동화 수동변속기{AUTOMATED MANUAL TRANSMISSION}
본 발명은 자동화 수동변속기에 관한 것이다.
자동화 수동변속기는 차량의 운전중 액츄에이터에 의해 자동적으로 변속이 이루어져서 자동변속기와 유사한 운전 편의성을 제공하고, 자동변속기보다 우수한 동력 전달 효율로 차량의 연비향상에 기여할 수 있다.
이 같은, 자동화 수동변속기는 기존의 수동 변속기에 유공압 액츄에이터를 이용하여, 기어 콘트롤에 의한 변속과정을 운전자가 아닌 TCU(Transmission Control Unit)를 통해 자동으로 변속하게 하는 장치이다.
한편, 도 1은 AMT 시스템을 도식화하여 나타낸 도면으로, 엔진(1)으로부터 전달되는 회전력이 메인클러치(건식클러치)(C1)와 어시스트클러치(습식클러치)(C2)의 단속을 통해 변속기에 선택적으로 전달되며, 메인클러치(C1)의 단속 작동을 통해서는 1,3,4,5,R단을 형성할 수 있으며, 어시스트클러치(C2)의 단속 작동을 통해서는 2단을 형성할 수 있다.
즉, 1단 또는 3단 변속단으로 주행하는 상황에서 2단으로 변속이 이루어지는 경우, 상기 메인클러치(C1)와 어시스트클러치(C2)의 핸드오버 제어를 통해 2단 변속을 실시하므로, 2단 변속 과정에서 발생되는 토크드롭 현상을 방지하게 되고, 이에 변속 중 토크 단절감이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다(DCT의 더블클러치 변속과 유사).
다만, 현재 변속단 및 목표 변속단이 2단인 경우에만, 어시스트클러치가 작동되며, 현재 변속단 및 목표 변속단이 2단이 아닌 경우에는 메인클러치만으로 변속이 진행되는 것이다(DCT의 싱글클러치 변속과 유사).
이 같은 구조에서 2단 변속단을 형성하여 주행하는 경우에는 어시스트클러치에 의해 2단 입력기어와 제1입력축(INPUT1)이 함께 회전함으로써, 2단 입력기어와 제1입력축(INPUT1) 간의 상대 회전속도가 존재하지 않고, 더불어 1단 및 3단으로 주행하는 경우 역시, 기어비에 의해 1차로 감속된 회전수가 2단 출력기어를 통해 2단 입력기어로 전달되므로, 제1입력축과 2단 입력기어 간의 상대 회전속도가 크지 않다.
그러나, 4단 또는 5단 변속단을 형성하여 고속 주행하는 경우에는, 4단 또는 5단 기어비에 의해 제2출력축(OUTPUT2)에 구비된 2단 출력기어의 회전속도가 상승하게 되면서, 결국 2단 출력기어와 제1입력축(INPUT1) 간의 상대 회전속도가 커지게 되는바, 베어링 파손, 소착, 원심력에 의한 변형, 간섭 등과 같은 다양한 문제가 발생될 수 있는 것이다.
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 10-2013-0115618 A
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 고속 주행단을 형성하여 주행시, 상대 회전속도가 높아지는 기어 및 축부분의 상대 회전속도를 저감하여 변속기의 내구성 및 신뢰성을 향상시키는 자동화 수동변속기를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 변속비를 달리하는 복수의 기어짝이 입력축 및 출력축에 치합되어 마련되고 주행속도에 맞는 기어짝을 선택하여 변속이 이루어지는 자동화 수동변속기로서, 복수의 기어짝 중에서 개별적으로 마련된 어시스트클러치에 의해 선택되어, 하나의 변속단을 형성하는 토크어시스트용 기어짝; 상기 토크어시스트용 기어짝을 이루는 어시스트출력기어와 출력축 간의 회전속도 차이에 따라, 출력축의 회전에 대해 어시스트출력기어의 상대 회전을 허용하거나, 또는 상대 회전을 구속하여 회전시키도록 하는 원웨이클러치;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
엔진의 회전동력이 제공되어 회전하는 제1입력축; 제1입력축과 동심축을 이루어 배치되고, 메인클러치를 매개로 제1입력축에 단속 가능하게 구비된 제2입력축; 제1입력축과 동심축을 이루어 배치되고, 어시스트클러치를 매개로 제1입력축에 단속 가능하게 구비된 제3입력축; 상기 제1입력축과 나란하게 배치된 제1출력축 및 제2출력축;을 포함하고, 상기 토크어시스트용 기어짝을 이루는 어시스트입력기어 및 어시스트출력기어는 제3입력축 및 제2출력축에 치합 상태로 구비될 수 있다.
상기 원웨이클러치는 어시스트출력기어와, 제2출력축 사이에 구비될 수 있다.
상기 제2출력축에는 기준변속단 이상의 상위 변속단 형성을 위한 기어짝의 출력기어가 마련될 수 있다.
상기 제2입력축 및 제2출력축에는 후진입력기어 및 후진출력기어가 구비되고, 상기 후진입력기어 및 후진출력기어 사이에 후진아이들러기어가 후진아이들러축에 치합되어 구비될 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 고속 주행시, 원웨이클러치에 의해 토크어시스트용 기어짝이 프리휠링 상태에 놓여지게 됨으로써, 어시스트입력기어가 제1입력축의 회전속도를 따라 천천히 회전 가능하여 제1입력축과 어시스트입력기어 간의 상대 회전 속도가 크게 감소하게 되고, 이에 변속기의 내구성 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 변속기 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 자동화 수동변속기의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 자동화 수동변속기는, 토크어시스트용 기어짝(GA)과, 원웨이클러치(10)를 포함하여 구성된다.
도 2를 참조하여 구체적으로 살펴보면, 본 발명은 수동변속 메커니즘을 사용하는 자동화 수동변속기에 적용 가능한 것으로, 상기 수동변속 메커니즘은 변속비를 달리하는 복수의 기어짝이 입력축 및 출력축에 치합되어 마련되고, 단속장치에 의해 주행속도에 맞는 기어짝을 선택함으로써, 해당 기어짝의 기어비에 의해 주행속도를 적절하게 변속하여 주행할 수 있다. 여기서, 상기 단속장치는 바람직하게는 동기치합식의 싱크로장치일 수 있는 것으로, 1단, 3단, 4단, 5단, 후진단(R단)을 형성하기 위해 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명의 토크어시스트용 기어짝(GA)은, 상기한 복수의 기어짝 중에서 개별적으로 별도 마련된 어시스트클러치(C2)에 의해 선택되어, 기준변속단 미만의 하위 변속단 중 하나의 변속단을 형성할 수 있다.
예컨대, 상기 토크어시스트용 기어짝(GA)은 2단 기어짝일 수 있고, 상기 어시스트클러치(C2)는 상기 2단 기어짝에 엔진 동력을 선택적으로 제공하기 위한 습식 다판클러치일 수 있다.
특히, 본 발명에서 원웨이클러치(10)는 상기 토크어시스트용 기어짝(GA)을 이루는 어시스트출력기어(GAo)와 출력축 간의 회전속도 차이에 따라, 출력축의 회전에 대해 어시스트출력기어(GAo)의 상대 회전을 허용하거나, 또는 상대 회전을 구속하여 회전시키도록 한다. 여기서, 상기 출력축은 하기의 제2출력축(OUTPUT2)일 수 있다.
조금 더 구체적으로 살펴보면, 상기 자동화 수동변속기는, 엔진의 회전동력이 제공되어 상시 회전하는 제1입력축(INPUT1)과, 제1입력축(INPUT1)과 동심축을 이루어 배치되면서 메인클러치(C1)를 매개로 제1입력축(INPUT1)에 단속 가능하게 구비된 제2입력축(INPUT2)과, 제1입력축(INPUT1)과 동심축을 이루어 배치되면서 어시스트클러치(C2)를 매개로 제1입력축(INPUT1)과 단속 가능하게 구비된 제3입력축(INPUT3)을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 상기 제1입력축(INPUT1)과 나란하게 배치된 제1출력축(OUTPUT1) 및 제2출력축(OUTPUT2)을 포함하여 구성될 수 있다.
이에, 상기 토크어시스트용 기어짝(GA)을 이루는 어시스트입력기어(GAi)는 제3입력축(INPUT3)에 구비되고, 어시스트출력기어(GAo)는 제2출력축(OUTPUT2)에 구비되어, 상기 어시스트입력기어(GAi) 및 어시스트출력기어(GAo)가 치합 상태로 구비될 수 있다.
여기서, 상기 어시스트입력기어(GAi)는 2단 입력기어이고, 어시스트출력기어(GAo)는 2단 출력기어이다.
그리고, 상기 제2출력축(OUTPUT2)에는 기준변속단 이상의 상위 변속단 형성을 위한 기어짝의 출력기어가 마련될 수 있는 것으로, 예컨대 1 : 1 변속비 이상의 4단 및 5단 출력기어가 구비될 수 있다.
상기한 구성을 참조할 때에, 상기 원웨이클러치(10)는 토크어시스트용 기어짝(GA)을 이루는 어시스트출력기어(GAo)와, 제2출력축(OUTPUT2) 사이에 구비될 수 있다.
상기한 구성에 따라, 도 2를 참조하면, 2단 변속단을 형성하여 주행하는 경우, 어시스트클러치(C2)의 결합에 의해 제1입력축(INPUT1)과 제3입력축(INPUT3)의 회전속도가 동기화되면서 엔진 회전동력이 어시스트입력기어(GAi)(2단 입력기어) 및 어시스트출력기어(GAo)(2단 출력기어)를 통해 출력되고, 이로 인해 제1입력축(INPUT1)과 2단 입력기어 간의 상대 회전 속도의 차이가 없어지게 된다. 이때에, 원웨이클러치(10)의 아우터레이스가 이너레이스를 끄는 방향으로 작동됨으로써, 제2출력축(OUTPUT2)으로 2단 변속단으로 변속된 엔진 회전 동력이 제공될 수 있게 된다.
특히, 본 발명에서 4단 및 5단 변속단을 형성(이하에서는 5단 변속단을 기준으로 하여 설명)하여 고속으로 주행하는 경우, 메인클러치(C1)의 결합에 의해 엔진 회전동력이 5단 기어짝을 통해 출력된다.
이때에, 5단 기어짝의 기어비와 차속에 맞추어 회전하는 제2출력축(OUTPUT2)은 매우 빠른 속도로 회전하게 되지만, 원웨이클러치(10)의 이너레이스가 아우터레이스에 대해 헛돌게 됨으로써, 결국 어시스트입력기어(GAi)(2단 입력기어)는 제2출력축(OUTPUT2)에 대해 프리휠링 상태에 있게 된다.
따라서, 고속 주행시, 원웨이클러치(10)에 의해 토크어시스트용 기어짝(GA)이 프리휠링 상태에 놓여지게 됨으로써, 어시스트입력기어(GAi)가 제1입력축(INPUT1)의 회전속도를 따라 천천히 회전 가능하여 제1입력축(INPUT1)과 어시스트입력기어(GAi) 간의 상대 회전 속도가 크게 감소하게 되고, 이에 변속기의 내구성 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
아울러, 본 발명에서, 상기 제2입력축(INPUT2) 및 제2출력축(OUTPUT2)에는 후진입력기어(11) 및 후진출력기어(13)가 구비되고, 상기 후진입력기어(11) 및 후진출력기어(13) 사이에 후진아이들러기어(17)가 후진아이들러축(15)에 치합되어 구비될 수 있다.
즉, 상기 어시스트출력기어(GAo)에 원웨이클러치(10)가 설치된 상태에서, 종래와 같이 후진단 형성을 위한 동력이 제1출력축(OUTPUT1)을 통해 2단 출력기어로 전달되면, 2단 출력기어에 전달된 회전동력이 원웨이클러치(10)에 의해 헛돌게 되면서 제2출력축(OUTPUT2)에 회전동력이 전달되지 못하게 되고, 이에 제2출력축(OUTPUT2)의 회전이 불가능해지게 된다.
따라서, 본 발명에서는 제2출력축(OUTPUT2)에 후진출력기어(13)를 구비하고, 후진출력기어(13)와 후진입력기어(11) 사이에 후진아이들러기어(17)를 설치하여 엔진 회전동력을 역전하여 회전시킴으로써, 원웨이클러치(10)가 설치된 본 발명의 구조에서 후진단을 형성할 수 있는 것이다.
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.
10 : 원웨이클러치 11 : 후진입력기어
13 : 후진출력기어 15 : 후진아이들러축
17 : 후진아이들러기어
C1 : 메인클러치 C2 : 어시스트클러치
GA : 토크어시스트용 기어짝 GAi : 어시스트입력기어
GAo : 어시스트출력기어 INPUT1 : 제1입력축
INPUT2 : 제2입력축 INPUT3 : 제3입력축
OUTPUT1 : 제1출력축 OUTPUT2 : 제2출력축

Claims (5)

  1. 변속비를 달리하는 복수의 기어짝이 입력축 및 출력축에 치합되어 마련되고 주행속도에 맞는 기어짝을 선택하여 변속이 이루어지는 자동화 수동변속기로서,
    복수의 기어짝 중에서 개별적으로 마련된 어시스트클러치에 의해 선택되어, 하나의 변속단을 형성하는 토크어시스트용 기어짝;
    상기 토크어시스트용 기어짝을 이루는 어시스트출력기어와 출력축 간의 회전속도 차이에 따라, 출력축의 회전에 대해 어시스트출력기어의 상대 회전을 허용하거나, 또는 상대 회전을 구속하여 회전시키도록 하는 원웨이클러치;를 포함하는 자동화 수동변속기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    엔진의 회전동력이 제공되어 회전하는 제1입력축;
    제1입력축과 동심축을 이루어 배치되고, 메인클러치를 매개로 제1입력축에 단속 가능하게 구비된 제2입력축;
    제1입력축과 동심축을 이루어 배치되고, 어시스트클러치를 매개로 제1입력축에 단속 가능하게 구비된 제3입력축;
    상기 제1입력축과 나란하게 배치된 제1출력축 및 제2출력축;을 포함하고,
    상기 토크어시스트용 기어짝을 이루는 어시스트입력기어 및 어시스트출력기어는 제3입력축 및 제2출력축에 치합 상태로 구비된 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 원웨이클러치는 어시스트출력기어와, 제2출력축 사이에 구비된 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2출력축에는 기준변속단 이상의 상위 변속단 형성을 위한 기어짝의 출력기어가 마련된 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2입력축 및 제2출력축에는 후진입력기어 및 후진출력기어가 구비되고, 상기 후진입력기어 및 후진출력기어 사이에 후진아이들러기어가 후진아이들러축에 치합되어 구비된 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.
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