JP2002195363A - 車両の摩擦可変変速装置 - Google Patents

車両の摩擦可変変速装置

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JP2002195363A
JP2002195363A JP2001350406A JP2001350406A JP2002195363A JP 2002195363 A JP2002195363 A JP 2002195363A JP 2001350406 A JP2001350406 A JP 2001350406A JP 2001350406 A JP2001350406 A JP 2001350406A JP 2002195363 A JP2002195363 A JP 2002195363A
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vehicle
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Yong-Hoon Lee
勇 勲 李
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Hyundai Motor Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 変速装置を構成する部品を単純化して車両の
軽量化が可能な車両の摩擦可変変速装置を提供する。 【解決手段】 車両の変速装置において、前記車両のエ
ンジンから発生した回転力を維持する回転動力部と、回
転動力部に一側面が接した状態で所定の方向に動くこと
により、回転動力部から伝達される回転力を可変させる
動力可変伝達部と、回転動力部と偏心された状態に取り
付けられ、前記車両のクラッチペダルの踏込み状態に応
じて発生する油圧によって動力可変伝達部と摩擦接触ま
たは離隔状態に切換えられ、動力可変伝達部の回転力伝
達を制御する油圧クラッチ部と、油圧クラッチ部の動き
に連動して、回転動力部と動力可変伝達部とを通じて伝
達される入力状態に応じた回転力を伝達する動力伝達部
とを含んで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両の変速装置に係
り、特に、車両の摩擦可変変速装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】通常、車両の変速装置はエンジンの駆動
力を駆動輪に伝達する機能を有している。その変速装置
には、運転者の意志の通り変速段階を直接選択する手動
変速装置と、車両の走行条件に応じて自動的に変速が行
われる自動変速装置とがある。自動変速装置の進歩した
形態としては、各変速段の間に特定の変速領域なしで連
続的な変速パターンで変速が行われる無段変速装置があ
る。
【０００３】図１は一般的な無段変速機装置のプーリ部
の構成を示した断面図である。
【０００４】無段変速装置は、図１に示したように、ベ
ルト１０で連結される駆動プーリ２０と従動プーリ３０
を駆動軸１２と従動軸１４に各々装着し、前記各々のプ
ーリの外径を相対的に変換する方式が主に用いられる。
駆動プーリ２０は、駆動軸１２上に固定された第１固定
プーリ２２と駆動軸１２上に装着されて駆動軸１２上を
直線往復移動しながら駆動プーリ２０の外径を可変させ
る第１可変プーリ２４とから構成される。従動プーリ３
０の基本的構成は駆動プーリ２０の構成と同一である。
【０００５】図１において、符号３２は第２固定プーリ
であり、符号３４は第２可変プーリである。このような
構成の無段変速装置の変速範囲は、駆動プーリ２０の第
１可変プーリ２４と従動プーリ３０の第２可変プーリ３
４との移動量によって決められる。
【０００６】参考までに、エンジンの回転動力は、トル
クコンバーターと駆動軸１２を通じて駆動プーリ２０と
従動プーリ３０との幅の変化に応じて従動軸１４と平行
に配置される動力伝達軸を通じて差動装置に伝達され
る。
【０００７】しかし、前記のような方法を用いる従来の
無段変速装置は、構成部品が多く、複雑で、無段変速装
置自体の重量によって車両の重量全体が増加するという
問題点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、変速
装置を構成する部品を単純化して車両の軽量化が図れる
車両用摩擦可変変速装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記のような目的を達成
するために本発明は、車両の変速装置において、前記車
両のエンジンから発生した回転力を維持する回転動力部
と、該回転動力部に一側面が接した状態で所定の方向に
動くことにより、前記回転動力部から伝達される回転力
を可変させる動力可変伝達部と、前記回転動力部と偏心
された状態に取り付けられ、前記車両のクラッチペダル
の踏込み状態に応じて発生する油圧によって前記動力可
変伝達部と摩擦接触または離隔状態に切換えられ、前記
動力可変伝達部の回転力伝達を制御する油圧クラッチ部
と、該油圧クラッチ部の動きに連動して、前記回転動力
部と動力可変伝達部とを通じて伝達される回転力の入力
状態に応じた回転力を伝達する動力伝達部とを含んで構
成されることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施例を
添付した図面を参照して詳細に説明する。以下の説明及
び添付図面により多くの特定部の詳細が本発明のより全
般的な理解を提供するために示されているが、これら特
定部の詳細は本発明の説明のために例示されたものであ
って、本発明がこれらに限られるわけではない。そし
て、本発明の要旨を不必要に分かりにくくする恐れがあ
る公知機能及び構成に対する詳細な説明は省略する。
【００１１】図２は本発明の実施例による車両の摩擦可
変変速装置の構成を示した概略図である。図３は図２に
示された動力可変伝達部３０の結合関係を示した詳細図
である。図２と図３とを参照して本発明の実施例による
車両の摩擦可変変速装置の構成を説明する。
【００１２】本発明の実施例による車両の摩擦可変変速
装置は、回転動力部２１、動力可変伝達部３１、油圧ク
ラッチ部４０、動力伝達部５０を含んで構成される。
【００１３】回転動力部２１は、車両のエンジン１１か
ら発生した回転力を維持する機能を有する。回転動力部
２１は、前記エンジン１１の駆動によって回転するクラ
ンク軸１３の一端に連結されて前記エンジン１１の回転
慣性を維持し、動力可変伝達部３１と接する摩擦面が均
一に形成される摩擦フライホイールから構成される。ク
ランク軸１３と回転動力部２１とは一体に構成される。
【００１４】動力可変伝達部３１は、回転動力部２１に
一側面が接した状態で所定の方向に動くことにより、回
転動力部２１から伝達される回転力を可変する機能を有
する。動力可変伝達部３１は、車両の変速レバーの動き
に連動するシフトフォーク９０と、回転動力部２１と油
圧クラッチ部４０との間にあって回転動力部２１の円周
外側方向から円周中心方向に位置して、両端が固定結合
される変速ロッド８０と、変速ロッド８０の軸方向に結
合され、シフトフォークが結合された状態で回転動力部
２１の円周外側方向から円周中心方向に直線移動するこ
とによって、回転動力部２１の回転力の伝達を受けて所
定の方向に回転するシフトボール７０とを含んで構成さ
れる。
【００１５】油圧クラッチ部４０は、回転動力部２１と
偏心された状態に取り付けられ、車両のクラッチペダル
６０の踏込み状態に応じて発生する油圧によって動力可
変伝達部３１と摩擦接触または離隔状態で切換えられ、
動力可変伝達部３１の回転力伝達を制御する機能を有す
る。油圧クラッチ部４０は、クラッチハウジング４４
と、クラッチハウジング４４内に設けられて、車両のク
ラッチペダル６０の踏込み状態に応じて所定の油圧が発
生する油圧室４６と、回転動力部２１と偏心された状態
に取り付けられ、油圧室４６で発生した油圧によってク
ラッチ軸４２の前後方向に移動して動力可変伝達部３１
と接触または離隔し、動力可変伝達部３１と接する摩擦
面が均一に形成される摩擦プレート４８とを含んで構成
される。クラッチ軸４２と摩擦プレート４８とは一体に
結合される。クラッチペダル６０が踏込まれると、油圧
室４６の油圧が除去されて摩擦プレート４８が動力可変
伝達部３１から離隔する。符号４５は油圧が供給される
孔を示す。
【００１６】動力伝達部５０は、油圧クラッチ部４０の
動きに連動して、回転動力部２１と動力可変伝達部３１
とを通じて伝達される回転力に応じた回転力を伝達する
機能を有する。動力伝達部５０は、ピニオンとディファ
レンシャルとを含む差動ギヤ装置から構成される。
【００１７】図４は図３に示されたシフトボール７０の
構成を示した図である。図４に示すように、シフトボー
ル７０は、変速ロッド８０に軸結合される孔７２と、車
両の変速レバーの動きに連動して変速ロッド８０の軸方
向に移動するようにシフトフォーク９０が結合されるフ
ォーク装着部７４と、フォーク装着部７４下部の半球形
状の転がり摩擦面７６とを含んで構成される。
【００１８】前述のように、本発明の実施例による車両
の摩擦可変変速装置は、エンジン１１側には均一平面の
摩擦面を有する回転動力部２１と、油圧クラッチ部４０
側には一般的なクラッチのようにクラッチペダル６０で
動く均一平面の摩擦プレート４８を含んでいる。ここ
で、回転動力部２１と摩擦プレート４８とを偏心して取
り付け、回転動力部２１と摩擦プレート４８との間にシ
フトボール７０を図３の矢印方向に移動可能なように取
り付けることにより、変速レバー操作でシフトボール７
０が移動しながら無段で前進及び後進変速を行うことが
できる。
【００１９】本発明の実施例による車両の摩擦可変変速
装置の動力伝達経路は、エンジン１１⇒回転動力部２１
⇒シフトボール７０⇒摩擦プレート４８⇒クラッチ軸４
２⇒動力伝達部５０となる。
【００２０】図５は本発明の実施例による摩擦可変変速
装置の変速領域を示した図である。図６は本発明の実施
例による摩擦可変変速装置の変速領域による動力可変伝
達部３１の相互位置関係を示した図である。図６ａは高
速回転状態であり、図６ｂは低速回転状態であり、図６
ｃは逆回転状態である。
【００２１】図５と図６とを参照して本発明の実施例に
よる摩擦可変変速装置の変速領域を説明する。
【００２２】まず、エンジン１１から発生した回転力は
回転動力部２１を経てシフトボール７０に伝達され、シ
フトボール７０の回転力は再び摩擦プレート４８に伝達
される。
【００２３】この時、シフトボール７０が図６ａに示し
たように回転動力部２１平面円上の外側寄りに位置する
場合、回転動力部２１はシフトボール７０を高速で回転
させ、シフトボール７０は再び摩擦プレート４８を回転
動力部２１より高速で回転させる。
【００２４】このような状態で、図６ｂに示したよう
に、シフトボール７０が矢印方向に移動すれば、回転動
力部２１がシフトボール７０を低速で回転させ、シフト
ボール７０は摩擦プレート４８の回転速度を回転動力部
２１の回転速度より低速で回転させる。
【００２５】一方、図６ｂのような低速回転状態で図６
ｃに示すようにシフトボール７０が矢印方向に移動すれ
ば、シフトボール７０が回転動力部２１の回転中心点を
過ぎるようになる。このような状態で回転動力部２１は
シフトボール７０を反対方向に回転させるので、クラッ
チ軸４２の回転方向は回転動力部２１の回転方向と反対
方向となる。従って、車両は後進する。
【００２６】前述のように大きく３部分の変速領域を有
する構成において使用者が変速を行おうとする場合、使
用者は一般クラッチを操作する時と同様に、変速レバー
を操作する前にクラッチペダル６０を踏む。すると、摩
擦プレート４８がシフトボール７０から離れ、この時に
シフトボール７０の位置を無段で変速することができ
る。つまり、使用者がクラッチペダル６０を踏むと、油
圧室４６で形成される油圧が除去され、摩擦プレート４
８がシフトボール７０を押さえる力が抜けるため、シフ
トフォークに連結されたシフトボール７０は容易に移動
操作することができる。
【００２７】ここで、シフトボール７０が回転動力部２
１と摩擦プレート４８との間に接触することによって発
生する摩擦は、直接摩擦ではなく半固体−固体摩擦であ
る。
【００２８】一般的に、潤滑時の転がり接触では次のよ
うな３種類の異なる領域が存在する。
【００２９】第１は流体力学的領域（Ｈｙｄｒｏｄｙｎ
ａｍｉｃ Ｒｅｇｉｏｎ）であって、応力レベルが低く
流体膜の厚さが厚いことが特徴である。
【００３０】第２は弾性流体動力学的領域（Ｅｌａｓｔ
ｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ Ｒｅｇｉｏｎ）であっ
て、境膜の厚さは比較的荷重に影響を受けないことが特
徴である。
【００３１】最後は境界潤滑領域（Ｂｏｕｎｄａｒｙ
Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｇｉｏｎ）であるが、こ
れは境膜破損及びメタル接触が発生するという問題点が
ある。
【００３２】本発明の実施例による車両の摩擦可変変速
装置において、シフトボール７０が回転動力部２１と摩
擦プレート４８との間に相互接触することにより発生す
る摩擦は、前述した弾性流体動力学的領域で転がり接触
することを特徴とする。従って、シフトボール７０が回
転動力部２１と摩擦プレート４８との間に相互接触する
ことにより弾性流体動力学的境膜（Ｅｌａｓｔｏｈｙｄ
ｒｏｄｙｎａｍｉｃＦｌｕｉｄ Ｆｉｌｍ）を形成す
る。
【００３３】このような転がり接触状態により、回転動
力部２１から摩擦プレート４８に伝達される回転力は主
に境膜の剪断（Ｓｈｅａｒｉｎｇ）によって行われる。
たとえば、転がり物体間の接触が点接触であるとして
も、接触面の投影は普通の楕円の有限な面を有する。回
転動力部２１とシフトボール７０、そして摩擦プレート
４８の間に閉じ込められた流体は流れ出る時間がないた
め、非常に高い圧縮応力を受けることになりやすい。
（普通 Ｍａｘ． Ｈｅｒｔｚ Ｓｔｒｅｓｓ：１０
０，０００−５００，０００ Ｐｓｉ）。このような圧
縮応力は流体の瞬間粘度を増大させ、接触時のトラクシ
ョン係数を決定する半固体状態の潤滑油（Ｓｅｍｉ−Ｓ
ｏｌｉｄｉｆｉｅｄ Ｌｕｒｉｃａｎｔ）の剪断強度を
示す。
【００３４】
【発明の効果】前述のように、本発明による車両の摩擦
可変変速装置は比較的単純な変速装置を構成して動力伝
達効率を増大させ、これによって燃料効率を高くするこ
とができ、車両の軽量化により製品原価を節減すること
ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な無段変速装置のプーリ部の構成を示し
た断面図である。
【図２】本発明の実施例による車両の摩擦可変変速装置
の構成を示した概略図である。
【図３】図２に示された動力可変伝達部の結合関係を示
した詳細図である。
【図４】図３に示されたシフトボールの構成を示した図
である。
【図５】本発明の実施例による摩擦可変変速装置の変速
領域を示した図である。
【図６】本発明の実施例による摩擦可変変速装置の変速
領域による動力可変伝達部の相互位置関係を示した図で
ある。
【符号の説明】
１０ ベルト １１ エンジン １２ 駆動軸 １３ クランク軸 １４ 従動軸 ２０ 駆動プーリ ２１ 回転動力部 ２２ 第１固定プーリ ２４ 第１可変プーリ ３０ 従動プーリ ３１ 動力可変伝達部 ３２ 第２固定プーリ ３４ 第２可変プーリ ４０ 油圧クラッチ部 ４２ クラッチ軸 ４４ クラッチハウジング ４６ 油圧室 ４８ 摩擦プレート ５０ 動力伝達部 ６０ クラッチペダル ７０ シフトボール ７２ 孔 ７４ フォーク装着部 ７６ 転がり摩擦面 ８０ 変速ロッド ９０ シフトフォーク

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両の変速装置において、 車両のエンジンから発生した回転力を維持する回転動力
    部と、 前記回転動力部に一側面が接した状態で所定の方向に動
    くことにより、前記回転動力部から伝達される回転力を
    可変させる動力可変伝達部と、 前記回転動力部と偏心された状態に取り付けられ、車両
    のクラッチペダルの踏込み状態に応じて発生する油圧に
    よって前記動力可変伝達部と摩擦接触または離隔状態に
    切換えられ、前記動力可変伝達部の回転力伝達を制御す
    る油圧クラッチ部と、 前記油圧クラッチ部の動きに連動して、前記回転動力部
    と前記動力可変伝達部とを通じて伝達される回転力の入
    力状態に応じた回転力を伝達する動力伝達部とを含んで
    構成されることを特徴とする車両の摩擦可変変速装置。
  2. 【請求項２】 前記動力可変伝達部が前記回転動力部と
    前記油圧クラッチ部との間に相互接触することにより発
    生する摩擦は、弾性流体動力学的領域で転がり接触して
    弾性流体動力学的境膜を形成することを特徴とする請求
    項１に記載の車両の摩擦可変変速装置。
  3. 【請求項３】 前記動力可変伝達部が前記回転動力部の
    平面円上で外側寄りに位置する時、前記回転動力部は前
    記動力可変伝達部を高速で回転させ、前記動力可変伝達
    部は前記油圧クラッチ部を前記回転動力部より高速で回
    転させることを特徴とする請求項１に記載の車両の摩擦
    可変変速装置。
  4. 【請求項４】 前記動力可変伝達部が前記回転動力部の
    平面円上で前記回転動力部の中心側に移動する時、前記
    回転動力部は前記動力可変伝達部を低速で回転させ、前
    記動力可変伝達部は前記油圧クラッチ部を前記回転動力
    部より低速で回転させることを特徴とする請求項１に記
    載の車両の摩擦可変変速装置。
  5. 【請求項５】 前記動力可変伝達部が前記回転動力部の
    中心側からさらに進んで前記回転動力部の平面円上の直
    径線上で回転中心点を過ぎて外側に移動する時、前記回
    転動力部は前記動力可変伝達部を反対方向に回転させ、
    前記動力可変伝達部は前記油圧クラッチ部を前記回転動
    力部の回転方向と反対に回転させることを特徴とする請
    求項１に記載の車両の摩擦可変変速装置。
  6. 【請求項６】 前記回転動力部は、前記エンジンの駆動
    によって回転するクランク軸の一端に連結されてエンジ
    ンの回転慣性を維持し、前記動力可変伝達部と接する摩
    擦面が均一に形成される摩擦フライホイールから構成さ
    れることを特徴とする請求項１に記載の車両の摩擦可変
    変速装置。
  7. 【請求項７】 前記クランク軸と前記摩擦フライホイー
    ルとは一体に構成されることを特徴とする請求項６に記
    載の車両の摩擦可変変速装置。
  8. 【請求項８】 前記動力可変伝達部は、 車両の変速レバーの動きに連動するシフトフォークと、 前記回転動力部と前記油圧クラッチ部との間に前記回転
    動力部の円周外側方向から円周中心方向に位置して、両
    端が固定結合される変速ロッドと、 前記変速ロッドの軸方向に結合され、前記シフトフォー
    クが結合された状態で前記回転動力部の円周外側方向か
    ら円周中心方向に直線移動することによって、前記回転
    動力部の回転力の伝達を受けて所定の方向に回転するシ
    フトボールとを含んで構成されることを特徴とする請求
    項１に記載の車両の摩擦可変変速装置。
  9. 【請求項９】 前記シフトボールは、 前記変速ロッドの軸に嵌合される孔と、 車両の変速レバーの動きに連動して前記変速ロッドの軸
    方向に移動するように前記シフトフォークが結合される
    フォーク装着部と、 前記フォーク装着部の下部に形成されて半球形状の転が
    り摩擦面とを含んで構成されることを特徴とする請求項
    ８に記載の車両の摩擦可変変速装置。
  10. 【請求項１０】 前記油圧クラッチ部は、 クラッチハウジングと、 クラッチハウジング内に形成され、前記車両のクラッチ
    ペダルの踏込み状態に応じて所定の油圧が発生する油圧
    室と、 前記回転動力部と偏心された状態に取り付けられ、前記
    油圧室で発生した油圧によってクラッチ軸の前後方向に
    移動して前記動力可変伝達部と接触または離隔し、前記
    動力可変伝達部と接する摩擦面が均一に形成される摩擦
    プレートとを含んで構成されることを特徴とする請求項
    １に記載の車両の摩擦可変変速装置。
  11. 【請求項１１】 前記クラッチ軸と前記摩擦プレートと
    は一体に結合されていることを特徴とする請求項１０に
    記載の車両の摩擦可変変速装置。
  12. 【請求項１２】 前記クラッチペダルが踏込まれると、
    前記油圧室で形成される油圧が除去されて前記摩擦プレ
    ートが前記動力可変伝達部から離隔することを特徴とす
    る請求項１０に記載の車両の摩擦可変変速装置。
  13. 【請求項１３】 車両の変速装置において、 回転動力が入力される回転動力部と、 前記回転動力部と偏心して位置して回転動力が出力され
    る動力伝達部と、 前記回転動力部と動力伝達部との間に介在されて転がり
    接触した状態で回転し、前記動力伝達部の任意の直径方
    向に移動しながら、前記動力伝達部の回転方向及び回転
    速度が変更されて変速動作を行う動力可変伝達部とを含
    んで構成されることを特徴とする車両の摩擦可変変速装
    置。
  14. 【請求項１４】 前記動力可変伝達部は前記車両の変速
    レバーと連動するように連結されることを特徴とする請
    求項１３に記載の車両の摩擦可変変速装置。
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