KR20170051811A

KR20170051811A - 자동화 수동변속기

Info

Publication number: KR20170051811A
Application number: KR1020150152979A
Authority: KR
Inventors: 어순기; 김현철; 김천옥; 임채홍
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-11-02
Filing date: 2015-11-02
Publication date: 2017-05-12
Also published as: KR101822237B1

Abstract

본 발명은 6단 이상의 다단 변속기에서도 변속 중 운전자가 느끼는 변속 단절감의 문제를 제거하도록 한 자동화 수동변속기에 관한 것으로, 메인클러치를 매개로 동력원의 회전동력을 제공받는 제1입력축; 동력원의 회전동력을 상시 제공받는 제2입력축; 어시스트클러치를 매개로 제2입력축과 선택적으로 연결되는 카운터축; 상기 제1입력축과 출력축에 기어비를 달리하는 복수의 변속기어짝이 각각 치합 결합되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 변속기어짝을 선택하는 변속장치부; 및 상기 제2입력축에서 카운터축과 출력축으로 이어지는 동력전달 경로 상에 기어 치합 구조로 연결되어, 상기 어시스트클러치의 선택에 따라 특정 변속단 이하의 저단 변속단 중에서 교번하는 두 개의 변속단을 형성하는 어시스트변속수단;을 포함하여 구성되는 자동화 수동변속기가 소개된다.

Description

자동화 수동변속기{AUTOMATED MANUAL TRANSMISSION}

본 발명은 자동화 수동변속기에 관한 것으로, 6단 이상의 다단 변속기에서도 변속 중 운전자가 느끼는 변속 단절감의 문제를 제거하도록 한 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, 이러한 자동화 수동변속기가 탑재된 차량에서 토크 어시스트가 이루어지는 AMT(Automated Manual Transmission)시스템에 대해 간단히 살펴보면, 엔진으로부터 전달되는 회전력이 메인클러치와 어시스트클러치의 단속을 통해 변속기에 선택적으로 전달되고, 이 중 메인클러치의 단속 작동을 통해서는 1,3,4,5,R단을 형성할 수 있으며, 어시스트클러치의 단속 작동을 통해서는 2단을 형성할 수 있다.

즉, 1단 또는 3단 변속단을 형성하여 주행시, 2단으로 변속이 이루어지는 경우, 상기 메인클러치와 어시스트클러치의 토크 교차 제어를 통해 2단 변속을 실시하므로, 2단 변속 과정에서 발생되는 토크드롭 현상을 방지하게 되고, 이에 변속 중 토크 단절감이 발생하는 것을 방지하게 된다(DCT의 더블클러치 변속과 유사).

그러나, 기존의 토크 어시스트 AMT시스템의 경우 토크 어시스트 기능은 1단에서 3단까지만 가능한데, 이 경우 3단 이상에서의 변속시에는 토크 어시스트 기능이 없어 운전자가 변속중 단절감을 느끼게 되는 문제로 작용할 수 있다.

특히, 변속단을 6속 또는 7속까지 확장하게 되는 경우에는 3단까지 적용되는 단간비 구간이 줄어들게 될 수 밖에 없어, 3단 이상에서의 변속중 단절감이 더욱 커질수 있는 문제가 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

10-2013-0115618

A

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 6단 이상의 다단 변속기에서도 변속 중 운전자가 느끼는 변속 단절감의 문제를 제거하도록 한 자동화 수동변속기를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 메인클러치를 매개로 동력원의 회전동력을 제공받는 제1입력축; 동력원의 회전동력을 상시 제공받는 제2입력축; 어시스트클러치를 매개로 제2입력축과 선택적으로 연결되는 카운터축; 상기 제1입력축과 출력축에 기어비를 달리하는 복수의 변속기어짝이 각각 치합 결합되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 변속기어짝을 선택하는 변속장치부; 및 상기 제2입력축에서 카운터축과 출력축으로 이어지는 동력전달 경로 상에 기어 치합 구조로 연결되어, 상기 어시스트클러치의 선택에 따라 특정 변속단 이하의 저단 변속단 중에서 교번하는 두 개의 변속단을 형성하는 어시스트변속수단;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 어시스트변속수단에 의해 형성하는 두 개의 변속단은 2단 및 4단 변속단일 수 있다.

상기 어시스트변속수단은, 상기 카운터축과 출력축에 2단 기어비 및 4단 기어비를 형성하기 위해 치합 결합된 2단 및 4단 변속기어짝;를 포함할 수 있다.

상기 출력축은 카운터축과 나란하게 배치된 제1출력축 및 제2출력축을 포함하여 구성하되, 상기 2단 및 4단 변속기어짝은 카운터축과 제1출력축 및 제2출력축에 각각 치합 결합될 수 있다.

상기 어시스트변속수단은, 세 개 이상의 회전요소를 구비하되, 제1회전요소가 상시 입력요소로 작동하고, 제2회전요소가 카운터축에 연결되며, 제3회전요소가 마찰부재에 의해 선택적인 제동요소로 작동하는 유성기어세트; 상기 카운터축과 출력축에 치합 결합되어, 어시스트클러치 또는 마찰부재의 작동에 따라 2단 기어비 또는 4단 기어비를 형성하는 2&4단 변속기어짝;을 포함할 수 있다.

상기 어시스트클러치는 상기 제2입력축과 카운터축 사이에 구비되고; 상기 마찰부재는 상기 제3회전요소와 변속기케이스 사이에 구비될 수 있다.

상기 제1회전요소는 제2입력축에 직결된 선기어이고; 상기 제2회전요소는 카운터축에 구비된 2&4단 변속기어짝의 입력기어와 직결된 캐리어이며; 상기 제3회전요소는 마찰부재와 연결된 링기어일 수 있다.

상기 출력축은 카운터축과 나란하게 배치된 제1출력축 및 제2출력축을 포함하여 구성하되, 상기 2&4단 변속기어짝은 카운터축과 제1출력축 또는 제2출력축에 치합 결합될 수 있다.

상기 어시스트변속수단은, 상기 제2입력축에서 카운터축으로 전달되는 동력 전달경로 상에 마련되어, 제2입력축에 제공된 동력원의 회전동력을 출력축에 전달하는 아이들러기어세트; 상기 카운터축과 출력축에 2단 기어비 및 4단 기어비를 형성하기 위해 치합 결합된 2단 및 4단 변속기어짝;을 포함할 수 있다.

상기 2단 및 4단 변속기어짝을 이루는 2단 및 4단 입력기어가 카운터축에 각각 구비되고; 상기 2단 및 4단 입력기어는 변속장치부에 마련된 출력기어들 중 어느 하나의 출력기어에 각각 개별적으로 치합 결합되어 2단 및 4단 변속기어짝을 이룰 수 있다.

상기 카운터축은, 아이들러기어세트와 연결되는 제1카운터축과 어시스트클러치를 매개로 상기 제1카운터축과 선택적으로 연결되는 제2카운터축을 포함하여 구성하고; 상기 제2카운터축에 2단 및 4단 입력기어가 구비될 수 있다.

상기 카운터축은, 제1카운터축과, 어시스트클러치를 매개로 상기 제1카운터축과 선택적으로 연결되는 제2카운터축을 포함하여 구성하고; 상기 어시스트변속수단은, 상기 제2입력축에서 카운터축으로 전달되는 동력 전달경로 상에 마련되어, 제2입력축에 제공된 동력원의 회전동력을 출력축에 전달하는 아이들러기어세트; 세 개 이상의 회전요소를 구비하되, 제1회전요소가 상시 입력요소로 작동하고, 제2회전요소가 제2카운터축에 연결되며, 제3회전요소가 마찰부재에 의해 선택적인 제동요소로 작동하는 유성기어세트; 상기 제2카운터축과 출력축에 치합 결합되어, 어시스트클러치 또는 마찰부재의 작동에 따라 2단 기어비 또는 4단 기어비를 형성하는 2&4단 변속기어짝;을 포함할 수 있다.

상기 제1카운터축은 아이들러기어세트와 연결되고; 상기 어시스트클러치는 상기 제1카운터축과 제2카운터축 사이에 구비되고; 상기 마찰부재는 상기 제3회전요소와 변속기케이스 사이에 구비될 수 있다.

상기 제1회전요소는 제1카운터축에 직결된 선기어이고; 상기 제2회전요소는 제2카운터축에 구비된 2&4단 변속기어짝의 입력기어와 직결된 캐리어이며; 상기 제3회전요소는 마찰부재와 연결된 링기어일 수 있다.

상기 2&4단 변속기어짝을 이루는 2&4단 입력기어가 제2카운터축에 구비되고; 상기 2&4단 입력기어는 변속장치부에 마련된 출력기어들 중 어느 하나의 출력기어에 치합 결합되어 2&4단 변속기어짝을 이룰 수 있다.

상기 카운터축은 변속장치부의 측부에 배치될 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 2단 뿐만 아니라 4단에도 토크 어시스트 기능을 부여함으로써, 1단↔2단↔3단↔4단↔5단 변속 중에 토크 어시스트가 가능한바, 변속기를 6단 이상으로 확장하게 되더라도 운전자가 느낄 수 있는 변속 단절감 문제를 해소하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 자동화 수동변속기의 제1실시예 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따라 N단에서 1단으로 변속하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따라 1단에서 2단으로 변속하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따라 2단에서 3단으로 변속하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따라 3단에서 4단으로 변속하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명에 따라 4단에서 5단으로 변속하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명에 의한 자동화 수동변속기의 제2실시예 구조를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 의한 자동화 수동변속기의 제3실시예 구조를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 의한 자동화 수동변속기의 제4실시예 구조를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 의한 자동화 수동변속기의 제5실시예 구조를 나타낸 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 자동화 수동변속기는 크게, 제1입력축(INPUT1)과, 제2입력축(INPUT2)과, 카운터축(CNT)과, 출력축(OUTPUT)과, 변속장치부(13) 및 어시스트변속수단을 포함하여 구성할 수 있다.

도 1을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 제1입력축(INPUT1)은 메인클러치(MCL)를 매개로 동력원의 회전동력을 선택적으로 제공받을 수 있다.

여기서, 상기 동력원은 엔진(11)일 수 있다. 그리고, 상기 메인클러치(MCL)는 건식클러치 뿐만 아니라 토크 컨버터, 유체커플링, 유성기어를 이용한 동력의 단속장치, 전기적 힘을 이용한 전자클러치, 스플라인이나 도그 클러치 등과 같은 기계적인 연결장치 등 엔진(11)으로부터 전달되는 동력을 단속하는 모든 요소의 구성이 가능할 수 있다.

제2입력축(INPUT2)은 상기 동력원의 회전동력을 상시 제공받을 수 있다. 이때에, 상기 제1입력축(INPUT1)은 중공축으로 형성되어, 제2입력축(INPUT2)의 일단부가 제1입력축(INPUT1)에 삽입될 수 있다.

카운터축(CNT)은 어시스트클러치(ACL)를 매개로 제2입력축(INPUT2)과 선택적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 카운터축(CNT)은 중공축의 형상으로 형성되어, 제2입력축(INPUT2)의 타단부가 카운터축(CNT)에 삽입될 수 있다.

그리고, 상기 메인클러치(MCL)가 제2입력축(INPUT2)의 일단부에 마련되는 경우, 어시스트클러치(ACL)는 제2입력축(INPUT2)의 타단부에 마련될 수 있다.

여기서, 상기 어시스트 클러치는 마찰을 이용한 건식 또는 습식 클러치, 싱크로 동기장치, 도그 클러치, 전기 및 유압신호를 이용한 동력 단속 장치(마찰밴드, 클러치류, 마그네틱을 활용한 기구 등) 및 래치 등을 이용한 기구 등도 적용할 수 있으며, 기계적으로 짧은 시간에 동기를 완료시키는 장치도 적용할 수 있다.

다음으로, 변속장치부(13)는 상기 제1입력축(INPUT1)과 출력축(OUTPUT)에 기어비를 달리하는 복수의 변속기어짝이 치합 결합되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 변속기어짝을 선택하도록 구성할 수 있다. 이때에, 상기 출력축(OUTPUT)은 제1출력축(OUTPUT1)과 제2출력축(OUTPUT2)을 포함하여 구성할 수 있고, 제1출력축(OUTPUT1)과 제2출력축(OUTPUT2) 모두가 제1입력축(INPUT1)과 나란하게 배치되어 복수의 변속기어짝 및 동기장치가 배치될 수 있다.

예컨대, 상기 제1입력축(INPUT1)과 제1출력축(OUTPUT1)에 1단, 3단, 5단 형성을 위한 변속기어짝이 치합 결합될 수 있고, 제1입력축(INPUT1)과 제2출력축(OUTPUT2)에 6단 및 R단 형성을 위한 변속기어짝이 치합 결합될 수 있으며, 상기 제1입력축(INPUT1) 또는 각 출력축(OUTPUT)에 해당 변속기어짝을 선택하기 위한 동기장치가 구비될 수 있다.

그리고, 상기 제2출력축(OUTPUT2)의 측부에는 후진아이들러축(15)을 나란하게 배치하고, 상기 후진아이들러축(15)에 후진아이들러기어(17)를 상대 회전되도록 구비하여, 후진단을 형성할 수 있게 된다.

즉, 6&R단 동기장치(S6&R)에 의해 R단 기어를 선택한 상태에서 메인클러치(MCL)를 결합하면, 엔진(11)의 동력이 1&R단 입력기어(G1&Ri)를 통해 후진아이들러기어(17)에 전달되고, 후진아이들러기어(17)에서 R단기어를 통해 제2출력축(OUTPUT2)으로 전달되어 후진단을 형성할 수 있게 된다.

더불어, 상기 후진단의 경우, 기어의 배치형태에 따라 도 7과 같이 구조를 변경하여 구성할 수 있다.

즉, 6&R단 동기장치(S6&R)에 의해 R단 기어를 선택한 상태에서 메인클러치(MCL)를 결합하면, 엔진(11)의 동력이 3단 입력기어를 통해 후진아이들러기어(17)에 전달되고, 후진아이들러기어(17)에서 R단기어를 통해 제2출력축(OUTPUT2)으로 전달되어 후진단을 형성할 수 있게 된다.

다음으로, 어시스트변속수단은, 상기 제2입력축(INPUT2)에서 카운터축(CNT)과 출력축(OUTPUT)으로 이어지는 동력전달 경로 상에 기어 치합 구조로 연결되어, 상기 어시스트클러치(ACL)의 선택에 따라 특정 변속단 이하의 저단 변속단 중에서 교번하는 두 개의 변속단을 형성할 수 있다.

예컨대, 상기 어시스트변속수단에 의해 형성하는 두 개의 변속단은 2단 및 4단 변속단일 수 있다.

즉, 카운터축(CNT)에서 출력축(OUTPUT)으로 이어지는 동력전달 경로 상에서 어시스트클러치(ACL)의 작동에 따라 2단 기어비와 4단 기어비를 선택적으로 구현할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 2단 뿐만 아니라 4단에도 토크 어시스트 기능을 부여함으로써 1단↔2단↔3단에서의 변속은 물론, 3단↔4단↔5단 변속 중에도 토크 어시스트가 가능한바, 변속기를 6단 이상으로 확장하게 되더라도 운전자가 느낄 수 있는 변속 단절감 문제를 해소할 수 있게 된다.

도 1 및 도 7은, 본 발명의 자동화 수동변속기의 제1실시예 및 제2실시예 구조를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 상기 어시스트변속수단은, 상기 카운터축(CNT)과 출력축(OUTPUT)에 2단 기어비 및 4단 기어비를 형성하기 위해 2단 및 4단 변속기어짝(G2,G4)이 치합 결합될 수 있다.

여기서, 상기 출력축(OUTPUT)은 카운터축(CNT)과 나란하게 배치된 제1출력축(OUTPUT1) 및 제2출력축(OUTPUT2)을 포함하여 구성할 수 있다. 이에, 상기 2단 및 4단 변속기어짝(G2,G4)은 카운터축(CNT)과 제1출력축(OUTPUT1) 및 제2출력축(OUTPUT2)에 각각 치합 결합될 수 있다.

예컨대, 상기 카운터축(CNT)과 제1출력축(OUTPUT1)에 2단 변속기어짝이 치합 결합될 수 있고, 상기 카운터축(CNT)과 제2출력축(OUTPUT2)에 4단 변속기어짝이 치합 결합될 수 있다. 이때에, 상기 2단 입력기어 및 4단 입력기어는 카운터축(CNT)에 고정될 수 있고, 또한 2단 변속기어짝 및 4단 변속기어짝의 배치 위치를 서로 변경하여 구비할 수 있다.

도 8은 본 발명의 자동화 수동변속기의 제3실시예 구조를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 상기 어시스트변속수단은, 유성기어세트(PG) 및 2&4단 변속기어짝(G2&4)을 포함하여 구성할 수 있다.

먼저 유성기어세트(PG)는 세 개 이상의 회전요소를 구비하되, 제1회전요소가 상시 입력요소로 작동하고, 제2회전요소가 카운터축(CNT)에 연결되며, 제3회전요소가 마찰부재(B)에 의해 선택적인 제동요소로 작동할 수 있다.

2&4단 변속기어짝(G2&4)은 상기 카운터축(CNT)과 출력축(OUTPUT)에 치합 결합되어, 어시스트클러치(ACL) 또는 마찰부재(B)의 작동에 따라 2단 기어비 또는 4단 기어비를 형성할 수 있다.

여기서, 상기 어시스트클러치(ACL)는 상기 제2입력축(INPUT2)과 카운터축(CNT) 사이에 구비되고, 상기 마찰부재(B)는 상기 제3회전요소와 변속기케이스(CS) 사이에 구비될 수 있다.

예컨대, 상기 제1회전요소는 제2입력축(INPUT2)에 직결된 선기어(S)일 수 있고, 상기 제2회전요소는 카운터축(CNT)에 구비된 2&4단 변속기어짝(G2&4)의 입력기어와 직결된 캐리어(C)일 수 있으며, 상기 제3회전요소는 마찰부재(B)와 연결된 링기어(R)일 수 있다. 이때에, 상기 마찰부재(B)는 클러치 또는 브레이크로 구현할 수 있다.

그리고, 상기 출력축(OUTPUT)은 카운터축(CNT)과 나란하게 배치된 제1출력축(OUTPUT1) 및 제2출력축(OUTPUT2)을 포함하여 구성할 수 있고, 이때에 상기 2&4단 변속기어짝(G2&4)은 카운터축(CNT)과 제1출력축(OUTPUT1) 또는 제2출력축(OUTPUT2)에 치합 결합될 수 있다.

예컨대, 상기 2&4단 변속기어짝(G2&4)의 입력기어가 카운터축(CNT)에 고정될 수 있고, 2&4단 변속기어짝(G2&4)의 출력기어가 제2출력축(OUTPUT2)에 상대 회전 가능하게 구비될 수 있다.

이 같은 구성에 따르면, 어시스트클러치(ACL)가 온 상태이고, 마찰부재(B)가 오프 상태이면, 엔진(11)으로부터 전달된 동력이 2&4단 변속기어짝(G2&4)을 거쳐 4단으로 작동되어 출력축(OUTPUT)에 전달되고, 반면 어시스트클러치(ACL)가 오프 상태이고, 마찰부재(B)가 온 상태이면 엔진(11)의 동력이 2&4단 변속기어짝(G2&4)을 거쳐 2단으로 감속 작동되어 출력축(OUTPUT)에 전달된다.

즉, 1단에서 2단 변속시 토크 어시스트 기능은 메인클러치(MCL)와 마찰부재(B)를 제어하고, 2단에서 3단 변속시에는 마찰부재(B)와 메인클러치(MCL)를 제어하며, 3단에서 4단 변속시에는 메인클러치(MCL)와 어시스트클러치(ACL)를 제어하고, 4단에서 5단 변속시에는 어시스트클러치(ACL)와 메인클러치(MCL)를 제어하여 토크 어시스트 기능을 구현할 수 있게 된다. 다만, 5단에서 6단으로의 변속은 메인클러치(MCL)만으로 변속이 이루어질 수 있다.

도 9는 본 발명의 자동화 수동변속기의 제4실시예 구조를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 상기 제4실시예 및 후술하는 제5실시예 구조는 변속기의 전장 증가를 방지하도록 어시스트 기어인 2단과 4단을 별도의 축에 마련할 수 있고, 바람직하게는 더불어, 카운터축(CNT)을 변속장치부(13)의 측부에 배치할 수 있다.

이를 위해, 제1입력축(INPUT1)은 메인클러치(MCL)를 구성하는 클러치디스크에 고정될 수 있고, 상기 클러치디스크는 엔진(11)과 플라이휠(25) 사이에 배치되어 플라이휠(25)에 단속될 수 있다. 그리고, 상기 클러치디스크의 단속 작동은 플라이휠(25)과 후술하는 변속장치부(13) 사이에 배치되는 CSC(27)(또는 기타의 동력 단속장치)를 통해 이루어질 수 있다.

그리고, 제2입력축(INPUT2)은 댐퍼를 매개로 플라이휠(25)에 연결될 수 있고, 상기 플라이휠(25)은 엔진(11)에 고정되어 엔진(11)으로부터 상시 회전동력을 제공받을 수 있다.

이때에, 상기 제2입력축(INPUT2)이 중공축으로 형성되어, 제1입력축(INPUT1)이 제2입력축(INPUT2)에 삽입될 수 있다.

아울러, 상기 어시스트변속수단은, 아이들러기어세트와, 2단 및 4단 변속기어짝(G2,G4)을 포함하여 구성할 수 있다.

이 중, 아이들러기어세트는 상기 제2입력축(INPUT2)에서 카운터축(CNT)으로 전달되는 동력 전달경로 상에 마련되어, 제2입력축(INPUT2)에 제공된 동력원의 회전동력을 출력축(OUTPUT)에 전달할 수 있다.

2단 및 4단 변속기어짝(G2,G4)은 상기 카운터축(CNT)과 출력축(OUTPUT)에 2단 기어비 및 4단 기어비를 형성하기 위해 치합 결합될 수 있다.

예컨대, 상기 2단 및 4단 변속기어짝(G2,G4)을 이루는 2단 및 4단 입력기어가 카운터축(CNT)에 각각 구비되고, 상기 2단 및 4단 입력기어는 변속장치부(13)에 마련된 출력기어들 중 어느 하나의 출력기어에 각각 개별적으로 치합 결합되어 2단 및 4단 변속기어짝(G2,G4)을 이룰 수 있다.

즉, 도면에서는 상기 2단 입력기어 및 4단 입력기어가 6단 형성을 위한 출력기어(G6o)와 5단 형성을 위한 출력기어(G5o)에 각각 치합되는 것으로 도시하고 있지만, 출력축(OUTPUT)에 직결되어 있는 다른 출력기어에 치합 결합될 수도 있다.

아울러, 상기 카운터축은, 아이들러기어세트와 연결되는 제1카운터축(CNT1)과 어시스트클러치(ACL)를 매개로 상기 제1카운터축(CNT1)과 선택적으로 연결되는 제2카운터축(CNT2)을 포함하여 구성할 수 있다. 이때에, 상기 제2카운터축(CNT2)에 2단 및 4단 입력기어가 구비될 수 있다.

그리고, 상기 아이들러기어세트는, 제1전달기어(19)와, 제2전달기어(21)와, 아이들러축(23) 및 아이들러기어(25)를 포함하여 구성할 수 있다.

구체적으로, 제2입력축(INPUT2)에 제1전달기어(19)가 고정되고, 제1카운터축(CNT1)에 제2전달기어(21)가 고정될 수 있다. 그리고, 상기 제2입력축(INPUT2)과 제1카운터축(CNT1)에 아이들러축(23)이 평행하게 배치될 수 있다.

또한, 상기 아이들러축(23)에 아이들러기어(25)가 구비되는데, 이때에 상기 아이들러기어(25)는 제1전달기어(19)와 제2전달기어(21)에 치합 결합될 수 있다.

즉, 엔진(11)의 회전동력이 제1전달기어(19)와, 제2전달기어(21) 사이에 치합된 아이들러기어(25)를 통해 제1카운터축(CNT1)에 제공되는바, 어시스트클러치(ACL)의 온 작동시 제2카운터축(CNT2)에 구비된 2단 입력기어 및 4단 입력기어를 통해 2단 및 4단에 해당하는 회전동력을 출력할 수 있다.

도 10은 본 발명의 자동화 수동변속기의 제5실시예 구조를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 카운터축은, 제1카운터축(CNT1)과, 어시스트클러치(ACL)를 매개로 상기 제1카운터축(CNT1)과 선택적으로 연결되는 제2카운터축(CNT2)을 포함하여 구성할 수 있다.

특히, 상기 어시스트변속수단은, 아이들러기어세트와, 유성기어세트(PG) 및 2&4단 변속기어짝(G2&4)을 포함하여 구성할 수 있다.

아이들러기어세트는 상기 제2입력축(INPUT2)에서 카운터축(CNT)으로 전달되는 동력 전달경로 상에 마련되어, 제2입력축(INPUT2)에 제공된 동력원의 회전동력을 출력축(OUTPUT)에 전달할 수 있다. 여기서, 상기 아이들러기어세트에 대해서는 앞선 제4실시예의 구조와 동일한 구조로 이루어져 있는바, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 유성기어세트(PG)는 세 개 이상의 회전요소를 구비하되, 제1회전요소가 상시 입력요소로 작동하고, 제2회전요소가 제2카운터축(CNT2)에 연결되며, 제3회전요소가 마찰부재(B)에 의해 선택적인 제동요소로 작동할 수 있다.

2&4단 변속기어짝(G2&4)은 상기 제2카운터축(CNT2)과 출력축(OUTPUT)에 치합 결합되어, 어시스트클러치(ACL) 또는 마찰부재(B)의 작동에 따라 2단 기어비 또는 4단 기어비를 형성할 수 있다.

여기서, 상기 제1카운터축(CNT1)은 아이들러기어세트와 연결되고, 상기 어시스트클러치(ACL)는 상기 제1카운터축(CNT1)과 제2카운터축(CNT2) 사이에 구비되며, 상기 마찰부재(B)는 상기 제3회전요소와 변속기케이스(CS) 사이에 구비될 수 있다.

예컨대, 상기 제1회전요소는 제1카운터축(CNT1)에 직결된 선기어(S)일 수 있고, 상기 제2회전요소는 제2카운터축(CNT2)에 구비된 2&4단 변속기어짝(G2&4)의 입력기어와 직결된 캐리어(C)일 수 있으며, 상기 제3회전요소는 마찰부재(B)와 연결된 링기어(R)일 수 있다.

그리고, 상기 2&4단 변속기어짝(G2&4)을 이루는 2&4단 입력기어가 제2카운터축(CNT2)에 구비될 수 있고, 상기 2&4단 입력기어는 변속장치부(13)에 마련된 출력기어들 중 어느 하나의 출력기어에 치합 결합되어 2&4단 변속기어짝(G2&4)을 이룰 수 있다.

즉, 도면에서는 상기 2&4단 입력기어가 6단 형성을 위한 출력기어(G6o)에 치합되는 것으로 도시하고 있지만, 출력축(OUTPUT)에 직결되어 있는 다른 출력기어에 치합 결합될 수도 있다.

도 2 내지 도 6은 본 발명의 자동화 수동변속기의 제1실시예 구조를 기반으로 한 변속 과정을 설명하기 위한 도면이다.

N단에서 1단으로 변속이 이루어지는 과정을 살펴보면, 차량의 초기 시동시에는 제2입력축(INPUT2)이 엔진(11)과 직결되어 있어, 제2입력축(INPUT2)과 함께 카운터축(CNT)이 함께 회전하지만, 이 같은 상태에서는 변속기 내의 모든 동기장치와 어시스트클러치(ACL)가 중립위치에 있어, 메인클러치(MCL)의 온/오프 여부에 관계없이 엔진(11) 회전에 부하가 가해지지 않는 상태에 있게 된다.

<N단 → 1단 변속>

다만, 1단으로 변속 시작시, 도 2의 좌측 도면과 같이 메인클러치(MCL)를 결합하기 전에 1&3단 동기장치(S1&3)를 이용하여 1단 출력기어를 제1출력축(OUTPUT1)에 미리 결합한다.

이 상태에서 클러치(C)를 천천히 결합하면, 도 2의 우측 도면과 같이, 제1입력축(INPUT1)을 통해서도 엔진(11)의 회전동력이 전달되기 시작하면서, 1&R단 입력기어(G1&Ri)와, 1단 카운터기어짝(G1c) 및 1단 출력기어를 통해 제1출력축(OUTPUT1)으로 동력이 전달되는바, 전진 1속으로 차량을 주행할 수 있게 된다.

<1단 → 2단 변속>

이어서, 1단에서 2단으로 변속이 시작되면, 도 3의 좌측 도면과 같이 2&5단 동기장치(S2&5)를 이용하여 2단 출력기어를 제1출력축(OUTPUT1)에 미리 결합한다.

이 상태에서, 도 3의 우측 도면과 같이 메인클러치(MCL)를 해제하면서 어시스트클러치(ACL)를 결합하는 토크 교차제어를 실시함으로써, 메인클러치(MCL)의 해제와 어시스트클러치(ACL)의 결합이 동시에 부드럽게 이루어지게 된다.

그러면, 엔진(11)의 회전동력이 제2입력축(INPUT2)과, 어시스트클러치(ACL)를 통해 2단 변속기어짝에 전달되어 제1출력축(OUTPUT1)으로 동력이 전달되는바, 전진 2속으로 차량을 주행할 수 있게 되고, 상기한 토크 교차제어를 통해 변속 중 차량을 끌어당기는 듯한 변속감 저하 현상을 방지하면서 변속을 진행할 수 있다.

<2단 → 3단 변속>

이어서, 2단에서 3단으로 변속이 시작되면, 도 4의 좌측 도면과 같이 1&3단 동기장치(S1&3)를 이용하여 3단 출력기어를 제1출력축(OUTPUT1)에 미리 결합한다.

이 상태에서, 도 4의 우측 도면과 같이 어시스트클러치(ACL)를 해제하면서 메인클러치(MCL)를 결합하는 토크 교차제어를 실시함으로써, 어시스트클러치(ACL)의 해제와 메인클러치(MCL)의 결합이 동시에 부드럽게 이루어지게 되고, 앞선 2단 변속시와 마찬가지로 변속 단절감이 발생하는 것을 방지하면서 변속을 진행할 수 있다.

<3단 → 4단 변속>

이어서, 3단에서 4단으로 변속이 시작되면, 도 5의 좌측 도면과 같이 4단 동기장치(S4)를 이용하여 4단 출력기어를 제2출력축(OUTPUT2)에 미리 결합한다.

이 상태에서, 도 5의 우측 도면과 같이 메인클러치(MCL)를 해제하면서 어시스트클러치(ACL)를 결합하는 토크 교차제어를 실시함으로써, 메인클러치(MCL)의 해제와 어시스트클러치(ACL)의 결합이 동시에 부드럽게 이루어지게 되고, 변속 단절감이 발생하는 것을 방지하면서 4단 변속을 진행할 수 있다.

<4단 → 5단 변속>

이어서, 4단에서 5단으로 변속이 시작되면, 도 6의 좌측 도면과 같이 2&5단 동기장치(S2&5)를 이용하여 5단 출력기어를 제1출력축(OUTPUT1)에 미리 결합한다.

이 상태에서, 도 6의 우측 도면과 같이 어시스트클러치(ACL)를 해제하면서 메인클러치(MCL)를 결합하는 토크 교차제어를 실시함으로써, 어시스트클러치(ACL)의 해제와 메인클러치(MCL)의 결합이 동시에 부드럽게 이루어지게 되고, 앞선 4단 변속시와 마찬가지로 변속 단절감이 발생하는 것을 방지하면서 5단 변속을 진행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 2단 뿐만 아니라 4단에도 토크 어시스트 기능을 부여함으로써 1단↔2단↔3단↔4단↔5단 변속 중에 토크 어시스트가 가능한바, 변속기를 6단 이상으로 확장하게 되더라도 운전자가 느낄 수 있는 변속 단절감 문제를 해소할 수 있게 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.

11 : 엔진 13 : 변속장치부
15 : 후진아이들러축 17 : 후진아이들러기어
19 : 제1전달기어 21 : 제2전달기어
23 : 아이들러축 25 : 아이들러기어
MCL : 메인클러치 ACL : 어시스트클러치
INPUT1 : 제1입력축 INPUT2 : 제2입력축
CNT : 카운터축 CNT1 : 제1카운터축
CNT2 : 제2카운터축 OUPPUT : 출력축
OUTPUT1 : 제1출력축 OUTPUT2 : 제2출력축
PG : 유성기어세트 B : 마찰부재

Claims

메인클러치를 매개로 동력원의 회전동력을 제공받는 제1입력축;
동력원의 회전동력을 상시 제공받는 제2입력축;
어시스트클러치를 매개로 제2입력축과 선택적으로 연결되는 카운터축;
상기 제1입력축과 출력축에 기어비를 달리하는 복수의 변속기어짝이 각각 치합 결합되고, 동기장치에 의해 주행속도에 맞는 변속기어짝을 선택하는 변속장치부; 및
상기 제2입력축에서 카운터축과 출력축으로 이어지는 동력전달 경로 상에 기어 치합 구조로 연결되어, 상기 어시스트클러치의 선택에 따라 특정 변속단 이하의 저단 변속단 중에서 교번하는 두 개의 변속단을 형성하는 어시스트변속수단;을 포함하는 자동화 수동변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 어시스트변속수단에 의해 형성하는 두 개의 변속단은 2단 및 4단 변속단인 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.
청구항 2에 있어서,
상기 어시스트변속수단은,
상기 카운터축과 출력축에 2단 기어비 및 4단 기어비를 형성하기 위해 치합 결합된 2단 및 4단 변속기어짝;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.
청구항 3에 있어서,
상기 출력축은 카운터축과 나란하게 배치된 제1출력축 및 제2출력축을 포함하여 구성하되,
상기 2단 및 4단 변속기어짝은 카운터축과 제1출력축 및 제2출력축에 각각 치합 결합된 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.
청구항 2에 있어서,
상기 어시스트변속수단은,
세 개 이상의 회전요소를 구비하되, 제1회전요소가 상시 입력요소로 작동하고, 제2회전요소가 카운터축에 연결되며, 제3회전요소가 마찰부재에 의해 선택적인 제동요소로 작동하는 유성기어세트;
상기 카운터축과 출력축에 치합 결합되어, 어시스트클러치 또는 마찰부재의 작동에 따라 2단 기어비 또는 4단 기어비를 형성하는 2&4단 변속기어짝;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.
청구항 5에 있어서,
상기 어시스트클러치는 상기 제2입력축과 카운터축 사이에 구비되고;
상기 마찰부재는 상기 제3회전요소와 변속기케이스 사이에 구비된 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.
청구항 6에 있어서,
상기 제1회전요소는 제2입력축에 직결된 선기어이고;
상기 제2회전요소는 카운터축에 구비된 2&4단 변속기어짝의 입력기어와 직결된 캐리어이며;
상기 제3회전요소는 마찰부재와 연결된 링기어인 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.
청구항 7에 있어서,
상기 출력축은 카운터축과 나란하게 배치된 제1출력축 및 제2출력축을 포함하여 구성하되,
상기 2&4단 변속기어짝은 카운터축과 제1출력축 또는 제2출력축에 치합 결합된 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.
청구항 2에 있어서,
상기 어시스트변속수단은,
상기 제2입력축에서 카운터축으로 전달되는 동력 전달경로 상에 마련되어, 제2입력축에 제공된 동력원의 회전동력을 출력축에 전달하는 아이들러기어세트;
상기 카운터축과 출력축에 2단 기어비 및 4단 기어비를 형성하기 위해 치합 결합된 2단 및 4단 변속기어짝;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.
청구항 9에 있어서,
상기 2단 및 4단 변속기어짝을 이루는 2단 및 4단 입력기어가 카운터축에 각각 구비되고;
상기 2단 및 4단 입력기어는 변속장치부에 마련된 출력기어들 중 어느 하나의 출력기어에 각각 개별적으로 치합 결합되어 2단 및 4단 변속기어짝을 이루는 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.
청구항 10에 있어서,
상기 카운터축은, 아이들러기어세트와 연결되는 제1카운터축과 어시스트클러치를 매개로 상기 제1카운터축과 선택적으로 연결되는 제2카운터축을 포함하여 구성하고;
상기 제2카운터축에 2단 및 4단 입력기어가 구비된 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.
청구항 2에 있어서,
상기 카운터축은,
제1카운터축과, 어시스트클러치를 매개로 상기 제1카운터축과 선택적으로 연결되는 제2카운터축을 포함하여 구성하고;
상기 어시스트변속수단은,
상기 제2입력축에서 카운터축으로 전달되는 동력 전달경로 상에 마련되어, 제2입력축에 제공된 동력원의 회전동력을 출력축에 전달하는 아이들러기어세트;
세 개 이상의 회전요소를 구비하되, 제1회전요소가 상시 입력요소로 작동하고, 제2회전요소가 제2카운터축에 연결되며, 제3회전요소가 마찰부재에 의해 선택적인 제동요소로 작동하는 유성기어세트;
상기 제2카운터축과 출력축에 치합 결합되어, 어시스트클러치 또는 마찰부재의 작동에 따라 2단 기어비 또는 4단 기어비를 형성하는 2&4단 변속기어짝;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.
청구항 12에 있어서,
상기 제1카운터축은 아이들러기어세트와 연결되고;
상기 어시스트클러치는 상기 제1카운터축과 제2카운터축 사이에 구비되고;
상기 마찰부재는 상기 제3회전요소와 변속기케이스 사이에 구비된 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.
청구항 13에 있어서,
상기 제1회전요소는 제1카운터축에 직결된 선기어이고;
상기 제2회전요소는 제2카운터축에 구비된 2&4단 변속기어짝의 입력기어와 직결된 캐리어이며;
상기 제3회전요소는 마찰부재와 연결된 링기어인 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.
청구항 12에 있어서,
상기 2&4단 변속기어짝을 이루는 2&4단 입력기어가 제2카운터축에 구비되고;
상기 2&4단 입력기어는 변속장치부에 마련된 출력기어들 중 어느 하나의 출력기어에 치합 결합되어 2&4단 변속기어짝을 이루는 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.
청구항 9 또는 청구항 12에 있어서,
상기 카운터축은 변속장치부의 측부에 배치된 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기.