KR20160150139A - 차량용 변속기 - Google Patents

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KR20160150139A
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shaft
counter shaft
output
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KR1020150086387A
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어순기
박기종
김천옥
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 자동화 수동변속기가 탑재된 차량의 변속 중 끌어당기는 듯한 변속감 저하현상을 개선하도록 한 차량용 변속기에 관한 것이다.
본 발명은, 동력원으로부터 상시 회전동력을 제공받으며, 제1입력전달기어가 구비된 제1입력축; 클러치를 통해 동력원의 회전동력을 선택적으로 제공받으며, 제2입력전달기어가 구비된 제2입력축; 제1입력전달기어 및 제2입력전달기어와 치합되도록 출력전달기어가 각각 구비된 제1카운터축 및 제2카운터축; 제1입력전달기어로부터 제1카운터축과 제2카운터축으로 이어지는 동력전달 경로 상에 마련되고, 제1입력전달기어에 치합된 출력전달기어와 제1카운터축 및 제2카운터축의 회전속도 차이에 의해 상대 회전을 허용 또는 제한하는 단속수단; 및 각 출력전달기어를 해당 카운터축에 선택적으로 결합시키되, 변속시 상기 출력전달기어들 중 목표 변속단기어 측에 연결된 출력전달기어들을 해당 카운터축에 미리 결합하거나 동기화 상태에서 결합함으로써, 목표 변속단기어 측으로 동력원의 회전동력이 전달되도록 하는 단속장치;를 포함하여 구성되는 차량용 변속기가 소개된다.

Description

차량용 변속기{TRANSMISSION FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 변속기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변속 중 끌어당기는 듯한 변속감 저하현상을 개선하도록 한 차량용 변속기에 관한 것이다.
자동화 수동변속기는 차량의 운전중 액추에이터에 의해 자동적으로 변속이 이루어져서 자동변속기와 유사한 운전 편의성을 제공하고, 자동변속기보다 우수한 동력 전달 효율로 차량의 연비향상에 기여할 수 있다.
그러나, 동기치합식 변속메커니즘을 기반으로 하는 자동화 수동변속기의 경우, 액추에이터에 의해 자동적으로 변속이 이루어지는 중간에도 기어의 변속 중에는 엔진의 동력이 단절되는 순간이 필연적으로 존재하게 되며, 이에 따라 발생되는 토크 저하에 의해 마치 차량을 후방으로 끌어당기는 듯한 변속감 저하현상이 수반되는 문제점이 있다.
이 같은 문제점을 해결하기 위해, 엔진과 변속메커니즘 사이에 유성기어장치를 설치하여, 엔진의 동력을 차량의 주행 상태에 따라 변속메커니즘이나 출력축으로 선택하여 전달하는 기술이 제안된 바 있다.
한편, 다른 종래 기술로서 한국 공개특허공보 공개번호 10-2009-0132758호의 "자동화 수동변속기를 갖춘 하이브리드 전기자동차의 파워트레인" 이 소개된바 있다.
그러나, 상기한 방식에 따르면, 변속감 저하현상을 개선하기 위한 방안으로 두 개의 모터가 필요함으로써, 변속기의 원가 및 중량이 증대되는 문제가 있었다.
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 10-2009-0132758 A
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 차량용 변속과정에서 변속 중 끌어당기는 듯한 변속감 저하현상을 개선하도록 한 차량용 변속기를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 동력원으로부터 상시 회전동력을 제공받으며, 제1입력전달기어가 구비된 제1입력축; 클러치를 통해 동력원의 회전동력을 선택적으로 제공받으며, 제2입력전달기어가 구비된 제2입력축; 제1입력전달기어 및 제2입력전달기어와 치합되도록 출력전달기어가 각각 구비된 제1카운터축 및 제2카운터축; 제1입력전달기어로부터 제1카운터축과 제2카운터축으로 이어지는 동력전달 경로 상에 마련되고, 제1입력전달기어에 치합된 출력전달기어와 제1카운터축 및 제2카운터축의 회전속도 차이에 의해 상대 회전을 허용 또는 제한하는 단속수단; 및 각 출력전달기어를 해당 카운터축에 선택적으로 결합시키되, 변속시 상기 출력전달기어들 중 목표 변속단기어 측에 연결된 출력전달기어들을 해당 카운터축에 미리 결합하거나 동기화 상태에서 결합함으로써, 목표 변속단기어 측으로 동력원의 회전동력이 전달되도록 하는 단속장치;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2입력축은 중공축을 이루어 제1입력축이 제2입력축에 삽입될 수 있다.
상기 단속수단은 원웨이클러치일 수 있다.
상기 원웨이클러치는, 제1입력전달기어에 치합된 출력전달기어에서 동력이 전달되는 경로 상에 구비될 수 있다.
상기 원웨이클러치는, 제1입력전달기어에 치합된 출력전달기어를 제1카운터축에 선택적으로 결합시키는 단속장치와 제1카운터축 사이에 구비되고; 제1입력전달기어에 치합된 출력전달기어를 제2카운터축에 선택적으로 결합시키는 단속장치와 제2카운터축 사이에 구비될 수 있다.
상기 출력전달기어는, 제1카운터축에 상대 회전 가능하게 마련되고, 제2입력전달기어에 치합되어 구비된 제1예치합기어; 제1카운터축에 상대 회전 가능하게 마련되고, 제1입력전달기어에 치합되어 구비된 제1동기치합기어; 제2카운터축에 상대 회전 가능하게 마련되고, 제2입력전달기어에 치합되어 구비된 제2예치합기어; 및 제2카운터축에 상대 회전 가능하게 마련되고, 제1입력전달기어에 치합되어 구비된 제2동기치합기어;를 포함할 수 있다.
상기 제1입력전달기어 및 제2입력전달기어와 동일 카운터축 상에서 치합되는 출력전달기어들의 기어비는 서로 동일하게 구성할 수 있다.
상기 단속장치는, 제1카운터축에 구비된 출력전달기어를 제1카운터축에 선택적으로 결합시키는 제1단속장치; 제2카운터축에 구비된 출력전달기어를 제2카운터축에 선택적으로 결합시키는 제2단속장치;를 포함할 수 있다.
상기 제1단속장치 및 제2단속장치는 출력전달기어들에 대응하여 개별적으로 마련될 수 있다.
상기 제1카운터축 및 제2카운터축에 나란하게 배치된 출력축; 상기 제1카운터축 및 제2카운터축과 출력축에 변속비를 달리하는 복수의 변속단기어짝이 각각 구비되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 기어짝을 선택하여 동력원에서 제공되는 회전동력을 출력축을 통해 변속하여 출력하는 변속장치부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1입력축 및 제2입력축과 출력축은 동심축 상에 배치될 수 있다.
상기 제1카운터축에 홀수단 또는 짝수단을 이루는 입력측 변속단기어들이 구비되고; 상기 제1카운터축에 구비된 입력측 변속단기어들을 제외한 나머지 변속단기어들이 제2카운터축에 구비되며; 출력축에 상기 입력측 변속단기어들과 짝을 이루는 출력측 변속단기어들이 구비될 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 주행시 제1입력전달기어를 통해 전달되는 회전동력의 흐름이, 목표 변속단으로 변속하는 과정에서 원웨이클러치의 상대 회전작용에 의해서 제2입력전달기어를 통해 목표 변속단기어짝으로 부드럽게 전환됨으로써, 변속중 차량을 끌어당기는 듯한 변속감 저하현상이 발생하는 것을 방지하게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 차량용 변속기의 전체 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 차량용 변속기에 의해 N단에서 1단으로 변속하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 차량용 변속기에 의해 1단에서 2단으로 변속하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 의한 차량용 변속기에서 원웨이클러치의 배치구조를 변경한 전체 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 차량용 변속기는, 크게 제1입력축(INPUT1)과, 제2입력축(INPUT2)과, 제1카운터축(CNT1) 및 제2카운터축(CNT2)과, 단속수단 및 단속장치를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 제1입력축(INPUT1)은 일단에 동력원이 연결되어 동력원으로부터 상시 회전동력을 제공받고, 타단에는 제1입력전달기어(3)가 제1입력축(INPUT1)과 함께 회전 가능하게 구비될 수 있다. 여기서, 상기 동력원은 엔진(1)일 수 있는 것으로, 엔진(1)으로부터 제공되는 회전동력에 의해 제1입력축(INPUT1)이 상시 회전될 수 있다.
제2입력축(INPUT2)은, 일단에 클러치(C)를 매개로 동력원이 연결되어 상기 클러치(C)의 결합 및 분리 작동에 따라 상기 동력원의 회전동력을 선택적으로 제공받고, 타단에는 제2입력전달기어(5)가 상대 회전이 구속된 상태로 구비되어 제2입려전달기어는 제2입력축(INPUT2)과 함께 회전될 수 있다.
예컨대, 상기 제1입력축(INPUT1)과 제2입력축(INPUT2)은 동심축 상에 구비될 수 있는 것으로, 상기 제2입력축(INPUT2)은 중공축의 형상을 이루어 형성되어, 제2입력축(INPUT2)의 내부에 제1입력축(INPUT1)이 삽입 구비될 수 있다.
제1카운터축(CNT1)에는, 제1입력전달기어(3) 및 제2입력전달기어(5)와 각각 치합되도록 두 개의 출력전달기어가 구비되고, 제2카운터축(CNT2) 역시 제1입력전달기어(3) 및 제2입력전달기어(5)와 각각 치합되도록 두 개의 출력전달기어가 구비될 수 있다.
예컨대, 상기 출력전달기어는, 제1카운터축(CNT1)에 구비된 제1예치합기어(7) 및 제1동기치합기어(9)와, 제2카운터축(CNT2)에 구비된 제2예치합기어(11) 및 제2동기치합기어(13)를 포함하여 구성할 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 상기 제1예치합기어(7)는 제1카운터축(CNT1)에 상대 회전 가능하게 마련되고, 제2입력전달기어(5)에 상시 치합 상태로 구비될 수 있다.
제1동기치합기어(9)는, 제1카운터축(CNT1)에 상대 회전 가능하게 마련되고, 제1입력전달기어(3)에 상시 치합 상태로 구비될 수 있다.
제2예치합기어(11)는, 제2카운터축(CNT2)에 상대 회전 가능하게 마련되고, 제2입력전달기어(5)에 상시 치합 상태로 구비될 수 있다.
제2동기치합기어(13)는, 제2카운터축(CNT2)에 상대 회전 가능하게 마련되고, 제1입력전달기어(3)에 상시 치합 상태로 구비될 수 있다.
이때에, 상기 제1입력전달기어(3) 및 제2입력전달기어(5)와 동일 카운터축 상에 치합되는 두 출력전달기어들의 기어비는 서로 동일하게 구성할 수 있다.
예컨대, 상기 제1입력전달기어(3)와 치합되는 제1동기치합기어(9)의 기어비와, 제2입력전달기어(5)와 치합되는 제1예치합기어(7)의 기어비는 서로 동일하게 구성될 수 있다. 또한, 상기 제1입력전달기어(3)와 치합되는 제2동기치합기어(13)의 기어비와, 제2입력전달기어(5)와 치합되는 제2예치합기어(11)의 기어비는 서로 동일하게 구성될 수 있다.
다만, 제1카운터축(CNT1)에 구비된 출력전달기어와, 제2카운터축(CNT2)에 구비된 출력전달기어의 기어비는 동일한 것이 바람직하지만, 동일하지 않게 구성할 수도 있을 것이다.
단속수단(이하 '제1원웨이클러치'로 칭함)은, 제1입력전달기어(3)로부터 제1카운터축(CNT1)으로 이어지는 동력전달 경로 상에 마련되어, 제1입력전달기어(3)에 치합된 출력전달기어와 제1카운터축(CNT1)의 회전속도 차이에 의해 제1입력전달기어(3)에 치합된 출력전달기어와 제1카운터축(CNT1)의 상대회전을 허용 또는 제한할 수 있다.
또한, 상기 단속수단(이하 '제2원웨이클러치'로 칭함)은 제1입력전달기어(3)로부터 제2카운터축(CNT2)으로 이어지는 동력전달 경로 상에 마련되어, 제1입력전달기어(3)에 치합된 출력전달기어와 제2카운터축(CNT2)의 회전속도 차이에 의해 제1입력전달기어(3)에 치합된 출력전달기어와 제2카운터축(CNT2)의 상대회전을 허용 또는 제한할 수 있다.
상기 단속수단으로서, 바람직하게는 동력을 기계적으로 단속하는 원웨이클러치일 수 있지만, 이와 동일한 원리로 작동되는 기계장치, 또는 유체로 작동되는 부품 또는 유체-기계 복합 구조장치, 전기/전자력을 이용한 장치 등이 적용 가능할 수 있다.
원웨이클러치의 설치 예시로서, 도 1을 참조하면, 상기 원웨이클러치는, 제1입력전달기어(3)에 치합된 출력전달기어 내에서 동력이 전달되는 경로 상에 구비될 수 있다.
예컨대, 제1동기치합기어(9)를 이루는 단기어(부호생략)와 쉬프트기어(부호생략) 중에서 단기어의 중단, 또는 단기어와 쉬프트기어 사이에 제1원웨이클러치(OWC1)를 구비할 수 있다.
또한, 제2동기치합기어(13)를 이루는 단기어(부호생략)와 쉬프트기어(부호생략) 중에서 단기어의 중단, 또는 단기어와 쉬프트기어 사이에 제2원웨이클러치(OWC2)를 구비할 수 있다.
원웨이클러치의 다른 설치 예시로서, 도 4를 참조하면, 상기 제1원웨이클러치(OWC1)는 제1입력전달기어(3)에 치합된 출력전달기어의 하나인 제1동기치합기어(9)를 제1카운터축(CNT1)에 선택적으로 결합시키는 단속장치와 제1카운터축(CNT1) 사이에 구비될 수 있다. 여기서, 상기 단속장치는 후술하는 제1단속장치 중 제1-2단속장치(S1-2)일 수 있다.
그리고, 상기 제2원웨이클러치(OWC2)는 제1입력전달기어(3)에 치합된 출력전달기어의 다른 하나인 제2동기치합기어(13)를 제2카운터축(CNT2)에 선택적으로 결합시키는 단속장치와 제2카운터축(CNT2) 사이에 구비될 수 있다. 여기서, 상기 단속장치는 후술하는 제2단속장치 중 제2-2단속장치(S2-2)일 수 있다.
즉, 제1동기치합기어(9)에 제1-2단속장치(S1-2)가 치합 체결된 상태에서 제1동기치합기어(9)의 회전속도가 제1카운터축(CNT1)의 회전속도보다 빠른 경우, 제1원웨이클러치(OWC1)에 의해 제1동기치합기어(9)가 제1카운터축(CNT1)을 함께 끌면서 회전된다.
그러나, 이와 반대로 제1카운터축(CNT1)의 회전속도가 제1동기치합기어(9)의 회전속도보다 빠른 경우, 제1원웨이클러치(OWC1)에 의해 회전속도의 차이를 흡수하여 제1카운터축(CNT1)이 제1동기치합기어(9)보다 빠른 속도로 상대 회전할 수 있게 된다.
그리고, 제2동기치합기어(13)에 제2-2단속장치(S2-2)가 치합 체결된 상태에서 제2동기치합기어(13)의 회전속도가 제2카운터축(CNT2)의 회전속도보다 빠른 경우, 제2원웨이클러치(OWC2)에 의해 제2동기치합기어(13)가 제2카운터축(CNT2)을 함께 끌면서 회전된다.
그러나, 이와 반대로 제2카운터축(CNT2)의 회전속도가 제2동기치합기어(13)의 회전속도보다 빠른 경우, 제2원웨이클러치(OWC2)에 의해 회전속도의 차이를 흡수하면서 제2카운터축(CNT2)이 제2동기치합기어(13)보다 빠른 속도로 상대 회전할 수 있게 된다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 단속장치는 상기 각 출력전달기어를 해당 카운터축에 선택적으로 결합시킨다. 예컨대, 상기 단속장치를 통해서 제1카운터축(CNT1)에 구비된 출력전달기어를 제1카운터축(CNT1)에 선택적으로 결합시키고, 제2카운터축(CNT2)에 구비된 출력전달기어를 제2카운터축(CNT2)에 선택적으로 결합시키게 된다.
즉, 차량의 변속시 상기 출력전달기어들 중 목표 변속단기어 측에 연결된 출력전달기어들을 해당 카운터축에 미리 결합하거나 동기화 상태에서 결합함으로써, 현재 변속단기어 측에서 목표 변속단기어 측으로 동력원으로부터 제공되는 회전동력을 전달할 수 있게 된다.
여기서, 상기 단속장치는, 제1카운터축(CNT1)에 마련된 제1단속장치와, 제2카운터축(CNT2)에 마련된 제2단속장치를 포함하여 구성할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1단속장치는 제1카운터축(CNT1)에 구비된 출력전달기어를 제1카운터축(CNT1)에 선택적으로 결합시키도록 구성할 수 있다.
그리고, 제2단속장치는 제2카운터축(CNT2)에 구비된 출력전달기어를 제2카운터축(CNT2)에 선택적으로 결합시키도록 구성할 수 있다.
예컨대, 제1단속장치는, 제1예치합기어(7)를 제1카운터축(CNT1)에 결합하기 위한 제1-1단속장치(S1-1)와, 제1동기치합기어(9)를 제1카운터축(CNT1)에 결합하기 위한 제1-2단속장치(S1-2)를 포함하여 구성할 수 있다.
그리고, 제2단속장치는, 제2예치합기어(11)를 제2카운터축(CNT2)에 결합하기 위한 제2-1단속장치(S2-1)와, 제2동기치합기어(13)를 제2카운터축(CNT2)에 결합하기 위한 제2-2단속장치(S2-2)를 포함하여 구성할 수 있다.
아울러, 상기 제1단속장치 및 제2단속장치는 각 출력전달기어들에 대응하여 개별적으로 마련될 수 있는 것으로, 각 단속장치는 동기치합식의 싱크로 동기장치, 도그클러치, 변형된 도그클러치, 건/습식 클러치, 전기/전자식 건/습식 마그네트 클러치, 커플링, 유체커플링, 스플라인에 의한 결합 등 동력을 단속하는 모든 단속장치의 적용이 가능하다.
더불어, 상기 단속장치는 상기 출력전달기어의 측부에 각각 개별적으로 배치될 수 있다.
예컨대, 제1예치합기어(7)의 일측과 제1동기치합기어(9)의 일측이 서로 직접적으로 마주하도록 배치되고, 엔진(1)을 향하는 제1예치합기어(7)의 타측에 제1-1단속장치(S1-1)가 배치되며, 변속장치부(15)를 향하는 제1동기치합기어(9)의 타측에 제1-2단속장치(S1-2)가 배치될 수 있다.
또한, 제2예치합기어(11)의 일측과 제2동기치합기어(13)의 일측이 서로 직접적으로 마주하도록 배치되고, 엔진(1)을 향하는 제2예치합기어(11)의 타측에 제2-1단속장치(S2-1)가 배치되며, 변속장치부(15)를 향하는 제2동기치합기어(13)의 타측에 제2-2단속장치(S2-2)가 배치될 수 있다.
즉, 출력전달기어들을 해당 카운터축에 결합하기 위한 단속장치를 각 출력전달기어 별로 개별적으로 구비함으로써, 변속과정에서 두 개의 출력전달기어를 각각 결합 및 해제하는데 소모되는 시간을 줄여 변속소요시간을 최소화할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 차량용 변속기에는, 출력축(OUTPUT)과, 변속장치부(15)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
상기 출력축(OUTPUT)은 제1카운터축(CNT1) 및 제2카운터축(CNT2)에 나란하게 배치될 수 있다. 이때에, 상기 출력축(OUTPUT)은 제1입력축(INPUT1) 및 제2입력축(INPUT2)과 동심축 상에 배치될 수 있다.
그리고, 도면에 도시하지는 않았지만, 출력축(OUTPUT)에 전달된 출력은 다시, 또 다른 기어짝, 유성기어세트 또는 기타의 다른 변속요소들을 통해 증속되거나 감속되어 휠 측으로 전달될 수 있다.
변속장치부(15)는, 상기 제1카운터축(CNT1) 및 제2카운터축(CNT2)과 출력축(OUTPUT)에 변속비를 달리하는 복수의 변속단기어짝이 각각 구비되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 기어짝을 선택하여 동력원에서 제공되는 회전동력을 출력축(OUTPUT)을 통해 변속하여 출력할 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 변속장치부(15) 배치구조에 따르면, 상기 제1카운터축(CNT1)에 홀수단 또는 짝수단을 이루는 입력측 변속단기어들이 구비될 수 있고, 상기 제1카운터축(CNT1)에 구비된 입력측 변속단기어들을 제외한 나머지 변속단기어들이 제2카운터축(CNT2)에 구비될 수 있다.
그리고, 출력축(OUTPUT)에는 상기 입력측 변속단기어들과 짝을 이루는 출력측 변속단기어들이 구비될 수 있다.
예컨대, 제1카운터축(CNT1)에 1단, 3단, 5단, 7단을 형성할 수 있는 입력측 변속단기어가 구비되는 경우, 제2카운터축(CNT2)에 2단, 4단, 6단, R단을 형성할 수 있는 입력측 변속단기어가 구비되고, 출력축(OUTPUT)에 출력측 변속단기어가 구비될 수 있다.
이때에, 1단 및 3단 입력측 변속단기어 사이에는 1&3단동기장치(S1&3)가 배치되고, 5단 및 7단 입력측 변속단기어 사이에는 5&7단동기장치(S5&7)가 배치되며, 2단 및 4단 입력측 변속단기어 사이에는 2&4단동기장치(S2&4)가 배치되고, 6단 및 R단 입력측 변속단기어 사이에는 6&R단동기장치(S6&R)가 배치될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 작용 및 효과에 대해 살펴보기로 한다.
도 2a 내지 도 2d를 참조하여 N단(중립)에서 1단으로 변속하는 과정을 설명한다.
차량의 초기 시동시에는 제1입력축(INPUT1)이 엔진(1)과 직결되어 있어, 제1입력축(INPUT1)과 함께 제1입력전달기어(3)가 함께 회전된다.
다만, 이 같은 상태에서는 변속기 내의 모든 단속장치 및 동기장치가 중립위치에 있어, 클러치(C)의 온/오프 여부에 관계없이 엔진(1) 회전에 부하가 가해지지 않는 상태에 있게 된다.
이어서, 1단으로 변속 시작시, 먼저 도 2a와 같이 클러치(C)를 결합하기 전에 제1-1단속장치(S1-1)를 이용하여 제1예치합기어(7)를 제1카운터축(CNT1)에 미리 결합하고, 이와 함께 1&3단동기장치(S1&3)를 이용하여 입력측 1단 변속단기어를 제1카운터축(CNT1)에 미리 결합한다.
이 상태에서 도 2b와 같이 클러치(C)를 결합하면, 제2입력축(INPUT2)을 통해서도 엔진(1)의 회전동력이 전달되기 시작하면서, 제2입력전달기어(5)와 제1예치합기어(7)를 통해 제1카운터축(CNT1)에 회전동력이 전달되고, 제1카운터축(CNT1)과 출력축(OUTPUT)에 배치된 1단 변속단기어 짝을 통해 1단 변속단을 형성하여 주행할 수 있게 된다.
이 후, 도 2c와 같이 제1-2단속장치(S1-2)를 이용하여 제1동기치합기어(9)를 제1카운터축(CNT1)에 결합한다.
즉, 도 2b와 같이 1단 변속단을 형성하여 주행하는 경우, 제1입력축(INPUT1)과 제2입력축(INPUT2)은 동일한 회전속도로 회전하게 되는데, 이때에 제1입력전달기어(3)와 치합된 제1동기치합기어(9)와, 제2입력전달기어(5)와 치합된 제1예치합기어(7)는 서로 동일한 기어비를 형성하고 있다.
따라서, 제1예치합기어(7)와 제1동기치합기어(9)의 회전속도가 동기화된 상태에서 회전하고 있기 때문에, 제1동기치합기어(9)의 파손 우려 없이 제1-2단속장치(S1-2)를 제1동기치합기어(9)에 안전하게 결합할 수 있게 된다.
이어서, 도 2d와 같이 제1-1단속장치(S1-1)를 제1예치합기어(7)로부터 결합 해제하게 되는데, 이처럼 제1예치합기어(7)의 결합을 해제하더라도 제1입력축(INPUT1)이 엔진(1)에 직결되어 있으므로, 엔진(1)의 회전동력이 제1입력전달기어(3)와 제1동기치합기어(9)를 통해서 여전히 출력축(OUTPUT)으로 전달되는 상태를 유지하게 되고, 이에 1단으로의 주행이 가능하게 된다.
이 후, 클러치(C)를 해제하게 되더라도 엔진(1)과 직결된 제1입력축(INPUT1)을 통해 엔진(1) 회전동력이 여전히 출력축(OUTPUT)으로 전달되는바, 1단 변속단을 형성하고 있는 상태를 그대로 유지할 수 있게 된다.
다음으로, 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 1단에서 2단으로 변속하는 과정을 설명한다.
1단에서 2단으로 변속 시작시, 도 3a와 같이 클러치(C)를 해제한 상태에서 제2-1단속장치(S2-1)를 이용하여 제2예치합기어(11)를 제2카운터축(CNT2)에 미리 결합하고, 이와 함께 2&4단동기장치(S2&4)를 이용하여 입력측 2단 변속단기어를 제2카운터축(CNT2)에 미리 결합한다.
이 상태에서 도 3b와 같이 클러치(C)를 결합하면, 제2입력축(INPUT2)을 통해서도 엔진(1)의 회전동력이 전달되기 시작하면서, 제2입력전달기어(5)와 제2예치합기어(11)를 통해 제2카운터축(CNT2)으로 회전동력이 전달되고, 제2카운터축(CNT2)과 출력축(OUTPUT)에 배치된 2단 변속단기어 짝을 통해서 2단 변속단을 형성하여 주행할 수 있게 된다.
이 경우, 클러치(C) 결합 이전에는, 제1동기치합기어(9)와 함께 1단 변속단기어짝이 체결되어 1단으로 주행하는 상태이기는 하지만, 클러치(C)가 결합되면서 2단 변속단기어짝과 1단 변속단기어짝의 기어비 차이에 의해 제1카운터축(CNT1)이 제1입력축(INPUT1)보다 더 빠른 회전속도로 회전하게 되고, 이 같은 회전속도의 차이를 제1원웨이클러치(OWC1)에 의해 흡수하게 된다.
따라서, 1단 주행 상황에서 제1입력전달기어(3)를 통해 제1카운터축(CNT1)으로 전달되는 회전동력의 흐름이, 2단으로 변속하는 과정에서 제1원웨이클러치(OWC1)에 의해 제2입력전달기어(5)를 통해 제2카운터축(CNT2)으로 부드럽게 전환됨으로써, 변속중 차량을 끌어당기는 듯한 변속감 저하현상을 방지하게 되는 것이다.
이 후, 도 3c와 같이 제2-2단속장치(S2-2)를 이용하여 제2동기치합기어(13)를 제2카운터축(CNT2)에 결합한다.
즉, 도 3b와 같이 2단 변속단을 형성하여 주행하는 경우, 제1입력축(INPUT1)과 제2입력축(INPUT2)은 동일한 회전속도로 회전하게 되는데, 이때에 제1입력전달기어(3)와 치합된 제2동기치합기어(13)와, 제2입력전달기어(5)와 치합된 제2예치합기어(11)는 서로 동일한 기어비를 형성하고 있다.
따라서, 제2예치합기어(11)와 제2동기치합기어(13)의 회전속도가 서로 동기화된 상태에서 회전하고 있기 때문에, 제2동기치합기어(13)의 파손 우려 없이 제2-2단속장치(S2-2)를 제2동기치합기어(13)에 안전하게 결합할 수 있게 된다.
이어서, 도 3d와 같이 제2-1단속장치(S2-1)를 제2예치합기어(11)로부터 결합 해제하게 되는데, 이처럼 제2예치합기어(11)의 결합을 해제하더라도 제1입력축(INPUT1)이 엔진(1)에 직결되어 있으므로, 엔진(1)의 회전동력이 제1입력전달기어(3)와 제2동기치합기어(13)를 통해서 여전히 출력축(OUTPUT)으로 전달되는 상태를 유지하게 되는바, 2단 주행이 가능하게 된다.
이 후에, 클러치(C)를 해제하게 되더라도 엔진(1)과 직결된 제1입력축(INPUT1)을 통해 출력축(OUTPUT)으로 여전히 회전동력이 전달되는바, 2단 변속단을 형성하고 있는 상태를 그대로 유지할 수 있게 된다.
아울러, 나머지 변속단의 경우에도 상기한 변속작용과 동일한 작동을 통해 변속이 이루어질 수 있다.
그리고, 도면으로 도시하지는 않았으나, 도 4에 도시한 변속기 구조 역시 앞서 설명한 변속작용과 동일한 작동을 통해 변속이 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 주행시 제1입력전달기어(3)를 통해 전달되는 회전동력의 흐름이, 목표 변속단으로 변속하는 과정에서 제1원웨이클러치(OWC1) 및 제2원웨이클러치(OWC2)의 상대 회전작용에 의해서 제2입력전달기어(5)를 통해 목표 변속단기어짝으로 부드럽게 전환되고, 이에 변속중 차량을 끌어당기는 듯한 변속감 저하현상이 발생하는 것을 방지하게 되는 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.
1 : 엔진 3 : 제1입력전달기어
5 : 제2입력전달기어 7 : 제1예치합기어
9 : 제1동기치합기어 11 : 제2예치합기어
13 : 제2동기치합기어 15 : 변속장치부
S1-1 : 제1-1단속장치 S1-2 : 제1-2단속장치
S2-1 : 제2-1단속장치 S2-2 : 제2-2단속장치
SC : 센터단속장치 C : 클러치
OWC1 : 제1원웨이클러치 OWC2 : 제2원웨이클러치
INPUT1 : 제1입력축 INPUT2 : 제2입력축
CNT1 : 제1카운터축 CNT2 : 제2카운터축
OUTPUT : 출력축

Claims (12)

  1. 동력원으로부터 상시 회전동력을 제공받으며, 제1입력전달기어가 구비된 제1입력축;
    클러치를 통해 동력원의 회전동력을 선택적으로 제공받으며, 제2입력전달기어가 구비된 제2입력축;
    제1입력전달기어 및 제2입력전달기어와 치합되도록 출력전달기어가 각각 구비된 제1카운터축 및 제2카운터축;
    제1입력전달기어로부터 제1카운터축과 제2카운터축으로 이어지는 동력전달 경로 상에 각각 마련되어, 제1입력전달기어에 치합된 출력전달기어와 제1카운터축 및 제2카운터축의 회전속도 차이에 의해 상대 회전을 허용 또는 제한하는 단속수단; 및
    각 출력전달기어를 해당 카운터축에 선택적으로 결합시키되, 변속시 상기 출력전달기어들 중 목표 변속단기어 측에 연결된 출력전달기어들을 해당 카운터축에 미리 결합하거나 동기화 상태에서 결합함으로써, 목표 변속단기어 측으로 동력원의 회전동력이 전달되도록 하는 단속장치;를 포함하는 차량용 변속기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2입력축은 중공축을 이루어 제1입력축이 제2입력축에 삽입되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 단속수단은 원웨이클러치인 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 원웨이클러치는,
    제1입력전달기어에 치합된 출력전달기어에서 동력이 전달되는 경로 상에 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 원웨이클러치는,
    제1입력전달기어에 치합된 출력전달기어를 제1카운터축에 선택적으로 결합시키는 단속장치와 제1카운터축 사이에 구비되고;
    제1입력전달기어에 치합된 출력전달기어를 제2카운터축에 선택적으로 결합시키는 단속장치와 제2카운터축 사이에 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력전달기어는,
    제1카운터축에 상대 회전 가능하게 마련되고, 제2입력전달기어에 치합되어 구비된 제1예치합기어;
    제1카운터축에 상대 회전 가능하게 마련되고, 제1입력전달기어에 치합되어 구비된 제1동기치합기어;
    제2카운터축에 상대 회전 가능하게 마련되고, 제2입력전달기어에 치합되어 구비된 제2예치합기어; 및
    제2카운터축에 상대 회전 가능하게 마련되고, 제1입력전달기어에 치합되어 구비된 제2동기치합기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1입력전달기어 및 제2입력전달기어와 동일 카운터축 상에서 치합되는 출력전달기어들의 기어비는 서로 동일하게 구성한 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 단속장치는,
    제1카운터축에 구비된 출력전달기어를 제1카운터축에 선택적으로 결합시키는 제1단속장치;
    제2카운터축에 구비된 출력전달기어를 제2카운터축에 선택적으로 결합시키는 제2단속장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1단속장치 및 제2단속장치는 출력전달기어들에 대응하여 개별적으로 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1카운터축 및 제2카운터축에 나란하게 배치된 출력축;
    상기 제1카운터축 및 제2카운터축과 출력축에 변속비를 달리하는 복수의 변속단기어짝이 각각 구비되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 기어짝을 선택하여 동력원에서 제공되는 회전동력을 출력축을 통해 변속하여 출력하는 변속장치부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1입력축 및 제2입력축과 출력축은 동심축 상에 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1카운터축에 홀수단 또는 짝수단을 이루는 입력측 변속단기어들이 구비되고;
    상기 제1카운터축에 구비된 입력측 변속단기어들을 제외한 나머지 변속단기어들이 제2카운터축에 구비되며;
    출력축에 상기 입력측 변속단기어들과 짝을 이루는 출력측 변속단기어들이 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
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