KR20170012771A - 차량용 변속기 - Google Patents

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KR20170012771A
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output shaft
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KR1020150104573A
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권여현
손충완
조창연
김현철
서진범
박기종
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 변속기의 전장을 최소화면서 변속기를 다단화하도록 한 차량용 변속기에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명에서는, 제1입력축 및 제2입력축과 나란하게 배치된 제1출력축 및 제2출력축; 상기 제1입력축 및 제2입력축과, 제1출력축 및 제2출력축에 기어비를 달리하는 복수의 기어짝이 치합 결합되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 기어짝을 선택하여 구동원의 동력을 변속하여 출력하는 변속장치부; 및 후진아이들러축에 구비되고, 제1입력축 또는 제2입력축에 구비된 입력기어와 치합되면서, 제1출력축 또는 제2출력축에 구비된 출력기어와 치합되며, 후진동기장치에 의해 선택되어 상기 입력기어로부터 제공되는 동력을 출력기어에 전달하는 후진아이들러기어;를 포함하여 구성되는 차량용 변속기가 소개된다.

Description

차량용 변속기{TRANSMISSION FOR VEHICLES}
본 발명은 차량용 변속기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변속기의 전장을 최소화면서 변속기를 다단화하도록 한 차량용 변속기에 관한 것이다.
최근 고유가 및 CO2환경 규제에 대응하기 위해 차량의 연비 개선이 더욱 필요한 시점에 놓여 있으며, 이에 전기차량이나 하이브리드 차량과 같이 유해가스 배출량을 줄이면서도 연비가 개선된 환경차량들이 지속적으로 연구 및 개발되고 있는 실정에 있다.
그러나, 전기차량의 경우, 차량의 구동에 필요한 핵심 부품인 배터리나 모터 등의 가격이 매우 고가인 이유로 화석연료를 사용하는 일반 차량들에 비해 가격이 높게 형성되는 문제가 있고, 이로 인해 환경차량의 보급이 보편화되지 못하는 문제가 있다.
동기치합식의 수동변속 메커니즘을 기반으로 하는 자동화 수동변속기는 차량의 운전중 액츄에이터에 의해 자동적으로 변속이 이루어지기 때문에, 자동변속기와 유사한 운전 편의성을 제공하면서도 자동변속기보다 우수한 동력 전달 효율로 차량의 연비향상에 기여할 수 있다.
특히, DCT는 기어의 변속 중에 두 개의 클러치를 교차 제어하는 핸드오버 제어를 통해 변속을 실시함으로써, 엔진의 동력이 단절되어 발생하는 변속감 저하현상을 방지할 수 있다.
다만, DCT의 경우도 차량의 연비 및 상품성을 한층 더 향상시키기 위해서는 변속기를 다단화할 필요가 있고, 또한 다단화한 변속기의 탑재성을 향상시키기 위해서는 변속기의 전장을 최소화할 필요도 있다.
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 10-2008-0033700 A
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 변속기의 전장을 최소화면서 변속기를 다단화하도록 한 차량용 변속기를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 제1입력축 및 제2입력축과 나란하게 배치된 제1출력축 및 제2출력축; 상기 제1입력축 및 제2입력축과, 제1출력축 및 제2출력축에 기어비를 달리하는 복수의 기어짝이 치합 결합되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 기어짝을 선택하여 구동원의 동력을 변속하여 출력하는 변속장치부; 및 후진아이들러축에 구비되고, 제1입력축 또는 제2입력축에 구비된 입력기어와 치합되면서, 제1출력축 또는 제2출력축에 구비된 출력기어와 치합되며, 후진동기장치에 의해 선택되어 상기 입력기어로부터 제공되는 동력을 출력기어에 전달하는 후진아이들러기어;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 후진아이들러기어는, 제1아이들러기어와 제2아이들러기어를 포함하되, 상기 제1아이들러기어는 상기 제2입력축에 구비된 입력기어에 치합되고, 제2아이들러기어는 제1출력축에 구비된 출력기어에 치합되어, 상기 제1아이들러기어와 제2아이들러기어가 후진아이들러축에 상대 회전되도록 구성하며; 상기 후진동기장치는, 상기 제1아이들러기어와 제2아이들러기어를 결합하여 함께 회전되도록 구성할 수 있다.
상기 후진동기장치는, 상기 제1아이들러기어 또는 제2아이들러기어에 고정될 수 있다.
상기 제1아이들러기어 또는 제2아이들러기어는, 상기 변속장치부에 구비된 기어짝 중에서 가장 큰 기어비를 갖는 기어짝에 치합될 수 있다.
상기 제1입력축과 제1출력축 및 제2출력축에는 홀수단을 형성하는 복수의 입력기어 및 출력기어가 각각 치합 결합되고; 상기 제2입력축과 제1출력축 및 제2출력축에는 짝수단을 형성하는 복수의 입력기어 및 출력기어가 각각 치합 결합될 수 있다.
홀수단 형성을 위한 두 개의 기어짝이 하나의 입력기어를 공유하도록 구성하고; 짝수단 형성을 위한 두 개의 기어짝이 하나의 입력기어를 공유하도록 구성할 수 있다.
상기 제1입력축과 제1출력축에 1단, 3단, 7단, 8단 형성을 위한 기어짝이 치합 구비되고; 상기 제1입력축과 제2출력축에 5단, 9단 형성을 위한 기어짝이 치합 구비되며; 상기 제2입력축과 제1출력축에 2단, 4단, 8단 형성을 위한 기어짝이 치합 구비되고; 상기 제2입력축과 제2출력축에 6단, 10단 형성을 위한 기어짝이 치합 구비되며; 상기 7단 형성을 위한 기어짝과, 9단 형성을 위한 기어짝은 입력기어를 공유하고; 상기 8단 형성을 위한 기어짝과, 10단 형성을 위한 기어짝은 입력기어를 공유할 수 있다.
상기 제1아이들러기어는 6단 형성을 위한 입력기어에 치합되고; 상기 제2아이들러기어는 1단 형성을 위한 출력기어에 치합될 수 있다.
2단 형성을 위한 기어짝과, 4단 형성을 위한 기어짝은 2&4단 동기장치에 의해 치합 결합되고; 1단 형성을 위한 기어짝과, 8단 형성을 위한 기어짝은 1&8단 동기장치에 의해 치합 결합되고; 3단 형성을 위한 기어짝과, 7단 형성을 위한 기어짝은 3&7단 동기장치에 의해 치합 결합되고; 6단 형성을 위한 기어짝과, 10단 형성을 위한 기어짝은 6&10단 동기장치에 의해 치합 결합되고; 5단 형성을 위한 기어짝과, 9단 형성을 위한 기어짝은 5&9단 동기장치에 의해 치합 결합될 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 변속에 필요한 구성요소의 개수를 크게 증대시키지 않으면서 변속기의 다단화를 실현함으로써, 변속기의 원가 및 중량을 저감하는 효과가 있고, 변속장치부에 구비된 기어짝 중 일부 기어짝의 경우 입력기어를 다른 기어짝과 공유하여 사용함으로써, 입력기어 배치에 필요한 공간이 감소되는바, 변속기의 전장을 축소시키는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 의한 차량용 변속기의 레이아웃 구조를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 차량용 변속기의 후진시 동력전달경로를 나타낸 도면.
도 3은 도 1에 도시된 변속기의 변속단별 작동표.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 차량용 변속기는 크게, 제1입력축(INPUT1) 및 제2입력축(INPUT2)과, 제1출력축(OUTPUT1) 및 제2출력축(OUTPUT2)과, 변속장치부(3)와, 후진아이들러기어(GR)를 포함하여 구성할 수 있다.
도 1을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 제1입력축(INPUT1)은 제1클러치(C1)를 매개로 엔진(1)의 동력을 선택적으로 입력받고, 제2입력축(INPUT2)은 제2클러치(C2)를 매개로 엔진(1)의 동력을 선택적으로 입력받을 수 있다.
예컨대, 상기 제2입력축(INPUT2)은 중공축으로 형성되어 제1입력축(INPUT1)이 제2입력축(INPUT2)에 동축을 이루어 삽입될 수 있다.
제1출력축(OUTPUT1)은 제1입력축(INPUT1) 및 제2입력축(INPUT2)과 나란하게 배치되고, 제2출력축(OUTPUT2) 역시 제1입력축(INPUT1) 및 제2입력축(INPUT2)과 나란하게 배치될 수 있다.
변속장치부(3)는, 상기 제1입력축(INPUT1) 및 제2입력축(INPUT2)과, 제1출력축(OUTPUT1) 및 제2출력축(OUTPUT2)에 기어비를 달리하는 복수의 기어짝이 치합 결합되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 기어짝을 선택하여 구동원, 즉 엔진(1)의 동력을 변속하여 출력하도록 구성할 수 있다.
후진아이들러기어(GR)는, 후진아이들러축(IDLER)에 상대 회전되도록 구비될 수 있다. 이때에, 상기 후진아이들러축(IDLER)은 제2입력축(INPUT2) 및 제1출력축(OUTPUT1)에 나란하게 배치될 수 있다.
그리고, 상기 후진아이들러기어(GR)는 상기 제1입력축(INPUT1) 또는 제2입력축(INPUT2)에 구비된 입력기어와 치합되면서, 제1출력축(OUTPUT1) 또는 제2출력축(OUTPUT2)에 구비된 출력기어와 치합될 수 있다.
예컨대, 상기 후진아이들러기어(GR)는 제1아이들러기어(GR1)와, 제2아이들러기어(GR2)를 포함하여 구성할 수 있는 것으로, 상기 제1아이들러기어(GR1)는 상기 제2입력축(INPUT2)에 구비된 입력기어에 치합될 수 있고, 상기 제2아이들러기어(GR2)는 상기 제1출력축(OUTPUT1)에 구비된 출력기어에 치합될 수 있다.
더불어, 상기 제1아이들러기어(GR1)와 제2아이들러기어(GR2) 중 어느 하나는 상기 변속장치부(3)에 구비된 기어짝 중에서 가장 큰 기어비를 갖는 기어짝에 치합되도록 구성할 수 있다.
예컨대, 상기 제1아이들러기어(GR1) 또는 제2아이들러기어(GR2)를 1단 형성을 위한 출력기어에 치합할 수 있고, 나머지 아이들러기어는 1단 기어짝을 제외한 나머지 기어짝 중 어느 하나의 입력기어에 치합할 수 있다.
특히, 상기 후진아이들러기어(GR)는 후진동기장치(SR)에 의해 선택되어 상기 입력기어로부터 제공되는 동력을 출력기어에 전달할 수 있게 되는데, 상기 후진동기장치(SR)의 결합을 통해 후진단을 형성할 수 있다.
예컨대, 상기 후진동기장치(SR)는 제1아이들러기어(GR1)와 제2아이들러기어(GR2)가 결합되어 함께 회전되도록 구성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 후진동기장치(SR)는 제1아이들러기어(GR1) 또는 제2아이들러기어(GR2) 중 어느 하나에 고정되어, 상기 제1아이들러기어(GR1)와 제2아이들러기어(GR2)가 함께 회전되도록 구성할 수 있다.
아울러, 본 발명에서는 상기 제1입력축(INPUT1) 및 제1출력축(OUTPUT1)과, 제1입력축(INPUT1) 및 제2출력축(OUTPUT2)에 홀수단을 형성하는 복수의 입력기어 및 출력기어가 각각 치합 결합될 수 있다.
그리고, 상기 제2입력축(INPUT2) 및 제1출력축(OUTPUT1)과, 제2입력축(INPUT2) 및 제2출력축(OUTPUT2)에 짝수단을 형성하는 복수의 입력기어 및 출력기어가 각각 치합 결합될 수 있다.
특히, 본 발명은 홀수단 형성을 위한 두 개의 기어짝이 하나의 입력기어를 공유하도록 구성할 수 있고, 짝수단 형성을 위한 두 개의 기어짝이 하나의 입력기어를 공유하도록 구성할 수 있다.
예컨대, 도 1을 참조하면, 상기 제1입력축(INPUT1) 및 제1출력축(OUTPUT1)에 1단, 3단, 7단, 8단 형성을 위한 기어짝이 치합 구비될 수 있고, 상기 제1입력축(INPUT1) 및 제2출력축(OUTPUT2)에 5단, 9단 형성을 위한 기어짝이 치합 구비될 수 있다.
그리고, 상기 제2입력축(INPUT2) 및 제1출력축(OUTPUT1)에 2단, 4단, 8단 형성을 위한 기어짝이 치합 구비될 수 있고, 상기 제2입력축(INPUT2) 및 제2출력축(OUTPUT2)에 6단, 10단 형성을 위한 기어짝이 치합 구비될 수 있다.
이때에, 상기 7단 형성을 위한 기어짝과 9단 형성을 위한 기어짝은 입력기어를 공유하도록 구성할 수 있고, 또한 상기 8단 형성을 위한 기어짝과 10단 형성을 위한 기어짝은 입력기어를 공유하도록 구성할 수 있다.
즉, 7단 및 9단 형성을 위한 7&9단 입력기어(GI7&9)가 7단 출력기어(GO7)와 9단 출력기어(GO9)에 각각 치합 결합되고, 8단 및 10단 형성을 위한 8&10단 입력기어(GI8&10)가 8단 출력기어(GO8)와 10단 출력기어(GO10)에 각각 치합 결합될 수 있다.
이 같은 구조의 경우, 상기 제1아이들러기어(GR1)는 6단 형성을 위한 입력기어에 치합될 수 있고, 제2아이들러기어(GR2)는 1단 형성을 위한 출력기어에 치합될 수 있다.
그리고, 상기 제1출력축(OUTPUT1)에는 2단 출력기어(GO2)와 4단 출력기어(GO4) 사이에 2&4단 동기장치(S2&4)가 배치될 수 있고, 1단 출력기어(GO1)와 8단 출력기어(GO8) 사이에 1&8단 동기장치(S1&8)가 배치될 수 있으며, 3단 출력기어(G3O)와 5단 출력기어(GO7) 사이에 3&7단 동기장치(S3&7)가 배치될 수 있다.
또한, 제2출력축(OUTPUT2)에는 6단 출력기어(GO6)와 10단 출력기어(GO8) 사이에 6&10단 동기장치(S6&10)가 배치될 수 있고, 5단 출력기어(GO5)와 9단 출력기어(GO9) 사이에 5&9단 동기장치(S5&9)가 배치될 수 있다. 그리고, 상기 6단 출력기어(GO4) 측부에 파킹기어가 배치될 수 있다.
이 같은 구성에 따르면, 본 발명은 변속장치부(3)에 구비된 기어짝 중 일부 기어짝의 경우 입력기어를 다른 기어짝과 공유하여 사용함으로써, 입력기어 배치에 필요한 공간이 감소되는바, 변속기의 전장을 축소할 수 있고, 결국 변속기의 전장을 축소하면서도 변속기의 다단화를 실현할 수 있게 된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 변속기에서 후진단 형성시의 동력전달 흐름경로에 대하여 살펴보기로 한다.
<후진 주행>
도 2를 참조하면, 후진동기장치(SR)에 의해 제1아이들러기어(GR1)와 제2아이들러기어(GR2)를 결합하고, 1&8단 동기장치(S1&8)에 의해 1단 출력기어(GO1)를 선택한 상태에서 제2클러치(C2)를 결합한다.
그러면, 엔진(1)의 동력이 제2입력축(INPUT2)을 통해 6단 입력기어(GI6)로 전달되고, 6단 입력기어(GI6)에서 제1아이들러기어(GR1) 및 제2아이들러기어(GR2)를 통해 1단 출력기어(GO1)로 전달된다.
이어서, 1단 출력기어(GO1)에서 제1출력축(OUTPUT1)으로 전달되는바, 디퍼렌셜 측으로 R속에 해당하는 엔진(1) 동력을 출력할 수 있다.
참고로, 나머지 전진 주행단의 경우, 도 3에 도시한 변속작동표와 같이, 해당 변속단 형성을 위한 기어짝과 동기장치의 결합을 통해 각 변속단을 형성하여 주행할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 변속에 필요한 구성요소(기어, 샤프트)의 개수를 크게 증가시키지 않으면서 변속기의 다단화를 실현함으로써, 변속기의 원가 및 중량을 저감하게 되고, 특히 변속장치부(3)에 구비된 기어짝 중 일부 기어짝의 경우 입력기어를 다른 기어짝과 공유하여 사용함으로써, 입력기어 배치에 필요한 공간이 감소되는바, 변속기의 전장을 축소시키게 된다.
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 : 변속장치부
INPUT1 : 제1입력축 INPUT2 : 제2입력축
OUTPUT1 : 제1출력축 OUTPUT2 : 제2출력축
C1 : 제1클러치 C2 : 제2클러치
GR : 후진아이들러기어 GR1 : 제1아이들러기어
GR2 : 제2아이들러기어 IDLER : 후진아이들러축
SR : 후진동기장치

Claims (9)

  1. 제1클러치 및 제2클러치를 매개로 구동원의 동력을 선택적으로 제공받는 제1입력축 및 제2입력축;
    제1입력축 및 제2입력축과 나란하게 배치된 제1출력축 및 제2출력축;
    상기 제1입력축 및 제2입력축과, 제1출력축 및 제2출력축에 기어비를 달리하는 복수의 기어짝이 치합 결합되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 기어짝을 선택하여 구동원의 동력을 변속하여 출력하는 변속장치부;
    후진아이들러축에 구비되고, 제1입력축 또는 제2입력축에 구비된 입력기어와 치합되면서, 제1출력축 또는 제2출력축에 구비된 출력기어와 치합되며, 후진동기장치에 의해 선택되어 상기 입력기어로부터 제공되는 동력을 출력기어에 전달하는 후진아이들러기어;를 포함하는 차량용 변속기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 후진아이들러기어는, 제1아이들러기어와 제2아이들러기어를 포함하되, 상기 제1아이들러기어는 상기 제2입력축에 구비된 입력기어에 치합되고, 제2아이들러기어는 제1출력축에 구비된 출력기어에 치합되어, 상기 제1아이들러기어와 제2아이들러기어가 후진아이들러축에 상대 회전되도록 구성하며;
    상기 후진동기장치는, 상기 제1아이들러기어와 제2아이들러기어를 결합하여 함께 회전되도록 구성한 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 후진동기장치는, 상기 제1아이들러기어 또는 제2아이들러기어에 고정된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1아이들러기어 또는 제2아이들러기어는, 상기 변속장치부에 구비된 기어짝 중에서 가장 큰 기어비를 갖는 기어짝에 치합된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1입력축과 제1출력축 및 제2출력축에는 홀수단을 형성하는 복수의 입력기어 및 출력기어가 각각 치합 결합되고;
    상기 제2입력축과 제1출력축 및 제2출력축에는 짝수단을 형성하는 복수의 입력기어 및 출력기어가 각각 치합 결합된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    홀수단 형성을 위한 두 개의 기어짝이 하나의 입력기어를 공유하도록 구성하고;
    짝수단 형성을 위한 두 개의 기어짝이 하나의 입력기어를 공유하도록 구성한 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1입력축과 제1출력축에 1단, 3단, 7단, 8단 형성을 위한 기어짝이 치합 구비되고;
    상기 제1입력축과 제2출력축에 5단, 9단 형성을 위한 기어짝이 치합 구비되며;
    상기 제2입력축과 제1출력축에 2단, 4단, 8단 형성을 위한 기어짝이 치합 구비되고;
    상기 제2입력축과 제2출력축에 6단, 10단 형성을 위한 기어짝이 치합 구비되며;
    상기 7단 형성을 위한 기어짝과, 9단 형성을 위한 기어짝은 입력기어를 공유하고;
    상기 8단 형성을 위한 기어짝과, 10단 형성을 위한 기어짝은 입력기어를 공유하는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1아이들러기어는 6단 형성을 위한 입력기어에 치합되고;
    상기 제2아이들러기어는 1단 형성을 위한 출력기어에 치합되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
  9. 청구항 7에 있어서,
    2단 형성을 위한 기어짝과, 4단 형성을 위한 기어짝은 2&4단 동기장치에 의해 치합 결합되고;
    1단 형성을 위한 기어짝과, 8단 형성을 위한 기어짝은 1&8단 동기장치에 의해 치합 결합되고;
    3단 형성을 위한 기어짝과, 7단 형성을 위한 기어짝은 3&7단 동기장치에 의해 치합 결합되고;
    6단 형성을 위한 기어짝과, 10단 형성을 위한 기어짝은 6&10단 동기장치에 의해 치합 결합되고;
    5단 형성을 위한 기어짝과, 9단 형성을 위한 기어짝은 5&9단 동기장치에 의해 치합 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
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