KR0168386B1 - 차량용 무단 변속장치 - Google Patents

Abstract

초기 발진시 구동륜의 접지저항이 구동풀리 및 피동풀리로 전달되는 것을 차단시키므로 초기 발진시나 급제동시 쇼크를 저감시켜 승차감이 향상되고, 또한 시동성을 향상시켜 엔진의 연비 및 동력성능을 향상시키기 위하여, 엔진으로부터 동력을 전달받아 토오크 변환시키는 토오크 컨버어와, 상기 토오크 컨버터의 터어빈측과 직결되는 입력축에 장착된 구동풀리와 벨트로 연결되는 피동풀리로부터 동력을 전달받고, 피동풀 리가 장착되는 피동풀리 지지축에 장착되는 전·후진 마찰부재를 선택적으로 제어하여 차량의 전후진 방향을 결정하고, 이를 출력축으로 출력하는 정역회전 제어수단과, 상기 정역회전 제어수단에 의하여 출력축으로 출력되는 정역회전수를 종감속시켜 구동륜이 장착되는 구동축을 구동시키는 종감속수단을 포함하는 차량용 무단 변속장치.

Description

차량용 무단 변속장치

제1도는 본 발명에 관련하는 제1실시예의 구성도.

제2도는 본 발명에 적용되는 풀리 외경변위 발생수단의 단면도.

제3도는 본 발명에 관련하는 제2실시예의 구성도이다.

본 발명은 차량용 무단 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가속 및 초기 발진성을 향상시켜 엔진의 연비 및 동력성능을 향상시키는 차량용 무단 변속장치에 관한 것이다.

차량의 변속장치는 엔진의 구동력을 구동륜에 전달하는 기능을 갖고 있는데, 이러한 변속장치에는 운전자의 의지대로 직접 변속단을 선택하는 수동 변속장치와, 차량의 주행조건에 따라 자동적으로 변속이 이루어지는 자동 변속장치 그리고 각 변속단 사이에 특정한 변속 영역 없이 무단으로 변속이 이루어지는 무단 변속장치로 대별된다.

상기 무단 변속장치는 유압을 이용하는 자동 변속장치의 단점을 보완하여 연비 및 동력 성능 그리고 중량면에서 큰 장점을 갖으며, 벨트로 연결되는 풀리를 입력축과 출력축에 각각 장착하고, 이 풀리의 외경을 상대적으로 변환시키는 방식이 주로 사용된다.

그러나 종래의 무단 변속장치는 벨트로 연결되는 풀리에 구동륜의 접지저항이 전달되어 가속 및 초기 발진시 큰 토오크를 요구하게 되어 엔진의 연비 및 동력성능을 저하시키는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 초기 발진시 구동륜의 접지저항이 구동풀리 및 피동풀리로 전달되는 것을 차단시키므로 초기 발진시 쇼크를 흡수하여 승차감을 향상시키고, 또한 엔진의 연비 및 동력성능을 향상시킬 수 있는 차량용 무단 변속장치를 제공하는 것이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 차량용 무단 변속장치는 엔진으로부터 동력을 전달받아 토오크 변환시키는 토오크 컨버터와, 상기 토오크 컨버터의 터어빈측과 직결되는 입력축에 장착된 구동풀리와 벨트로 연결되는 피동풀리로부터 동력을 전달받고, 피동풀리가 장착되는 피동풀리 지지축에 장착되는 전·후진 마찰부재를 선택적으로 제어하여 차량의 전후진 방향을 결정하고, 이를 출력축으로 출력하는 정역회전 제어수단과, 상기 정역회전 제어수단에 의하여 출력축으로 출력되는 정역회전수를 종감속시켜 구동륜이 장착되는 구동축을 구동시키는 종감속수단을 포함한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의하여 보다 상세히 설명한다.

[실시예]

제1도는 본 발명에 관련하는 제1실시예의 구성도로서, 도면 부호 1을 토오크 컨버터(1)라 지칭한다.

이 토오크 컨버터(1)는 엔진(3)으로부터 동력을 전달받을 수 있도록 엔진(3)의 크랭크 축에 직결되어 회전하는 펌프 임펠러(5)와 이 펌프 임펠러(5)에 대향 배치되어 펌프 임펠러(5)의 회전에 따른 오일 분출력에 의하여 회전하는 터어빈 런너(7) 그리고 이 터어빈 런너(7)와 펌프 임펠러(5) 사이에 배치되고 변속기 하우징(9)에 장착되는 일방향 클러치(11)에 그 일측이 고정되어 펌프 임펠러(5)의 회전력을 증대시키는 스테이터(13)를 포함하여 구성된다.

따라서 엔진(3)이 구동되면, 상기 토오크 컨버터(1) 내에 충진된 오일이 펌프 임펠러(5)에서 분출되어 터어빈 런너(7)로 공급되면서 터어빈 런너(7)를 구동시킨 후, 스테이터(13)로 유입된다.

이 스테이터(13)로 유입된 오일은 그 방향을 바꾸어 다시 펌프 임펠러(5)로 유입되는 작용을 반복하게 되며, 이 때 스테이터(13)의 회전에 의하여 스테이터(13)가 분담하는 터어빈 런너(7)의 회전력과 펌프 임펠러(5)와의 사이에 차이가 생겨 토오크 변환이 이루어지게 되는 것이다.

그리고 상기 터어빈 런너(7)가 직결되는 입력축(15) 상에는 구동풀리(17)가 장착되며, 이 구동풀리(17)는 벨트(19)에 의하여 피동풀리(21)와 연결된다. 더욱이 구동풀리(17)와 피동풀리(21)는 벨트(19)와의 접촉 반경이 가변되면서 변속작용을 실행하며, 제2도는 이 변속작용을 가능케 하는 일실시예이다.

즉, 구동풀리(17)는 고정측 풀리(23)와 가변측 풀리(25)로 구성되며, 고정축 풀리(23)는 입력축(15)과 일체로 형성되고, 가변측 풀리(25)는 입력축(15)에서 직선왕복 이동할 수 있도록 볼 스플라인(26)에 의해 결합된다.

한편, 상기 가변측 풀리(25)의 일측에는 케이싱 부재(27)가 설치되어 가변측 풀리(25)의 일측과 케이싱 부재(27) 사이에 유압 챔버(31)를 형성한다. 이 유압 챔버(31)는 입력축(15)에 형성된 유로(33)로 연결되어 엔진(3)의 구동력에 의하여 생성되는 압력유체를 공급받는다.

그리고 피동풀리(21)도 상기한 구동풀리(17)와 마찬가지로 고정측 풀리(35)와 가변측 풀리(37)로 구성되며, 고정측 풀리(35)는 정역회전 제어수단으로 구동력을 전달하는 구동풀리 지지축(39)과 일체로 형성된다.

또한 가변측 풀리(37)는 상기 구동풀리 지지축(39) 상에서 직선왕복할 수 있도록 볼 스플라인(40)에 의해 결합되며, 가변측 풀리(37)의 일측에는 케이싱 부재(41)가 탄성부재(43)를 개재하여 설치되어 가변측 풀리(37)의 일측과 케이싱 부재(41) 사이에 유압 챔버(45)를 형성하며, 이 유압 챔버(45)는 피동풀리 지지축(39)에 형성된 유로(47)와 연결되어 엔진(3)의 구동에 의하여 생성되는 압력유체가 공급된다. 따라서 유압 챔버(31)(45)에 공급되는 유압에 의해 구동 및 피동풀리(17)(21)와 벨트(19)와의 접촉 반경의 변화로 변속이 행해진다.

상기 구동풀리(17)와 피동풀리(21)과 벨트(19)와 항상 미끄럼 없는 구동이 되도록 유압 챔버(45) 내에 탄성부재(46)을 설치하여 미끄럼 없는 구동을 하도록 하였다.

상기 구동풀리(17)와 피동풀리(21)의 구성은 상기 구성에 한정되는 것은 아니고, 상기 구성으로부터 용이하게 발명할 수 있는 것을 모두 포함한다.

상술한 바와 같이 외경변환 작용하면서 엔진(3)의 회전수를 변환시키는 피동풀리(21)가 일체로 형성되는 피동풀리 지지축(39)은 정역회전 제어수단인 전·후진 마찰부재(C1, C2)와 연결된다.

전진 마찰부재(C1)는 피동풀리 지지축(39)과 전진 드라이브 기어(47) 사이에 제공되어 이의 동력전달을 제어하며, 전진 드라이브 기어(47)는 출력축(49)에 장착된 전진 드리븐 기어(51)와 치합된다.

그리고 후진 마찰부재(C2)는 피동풀리 지지축(39)과 후진 드라이브 기어(53) 사이에 제공되어 이의 동력전달을 제어하며, 후진 드라이브 기어(53)는 후진 아이들 기어(55)를 개재하여 출력축(49)에 장착된 후진 드리븐 기어(57)와 치합된다.

이러한 전·후진 마찰부재(C1, C2)는 클러치 수단으로서 통상의 다판 클러치를 사용할 수 있다.

상기 전·후진 마찰부재(C1, C2)에 의하여 결정된 정역회전의 구동력을 종감속수단(59)에 감속되어 구동륜(미도시)으로 전달되는 데, 이 종감속수단(59)은 출력축(49)의 일측에 장착되어 전후진 드리븐 기어(51, 57)로 전달되는 전·후진 동력을 전달하는 트랜스퍼 드라이브 기어(59)와, 차동장치(61)를 포함하여 구성된다. 그리고 트랜스퍼 드라이브 기어(59)는 차동장치(61)의 트랜스퍼 케이스(63)에 장착되는 디프렌셜 기어(65)와 치합된다.

이 디프렌셜 기어(65)에 의하여 구동되는 차동장치(61)는 공지된 바와 같이, 트랜스퍼 케이스(63)의 내부 좌우측에 배치되며 그 양단으로 구동축(67, 69)이 결합되는 한 쌍의 사이드 기어(71, 73)와, 이 사이드 기어(71, 73)의 전후측 사이에 치합되는 한 쌍의 피니언 기어(75, 77)로 구성된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량용 무단 변속장치는 운전자가 셀렉트 레버(미도시)를 작동시킴에 따라 전·후진 마찰부재(C1, C2)가 제어되어 전·후진 변속을 실행시킨다.

이를 위하여 먼저, 후진 'R'레인지 및 주행 'D'레인지 선택시 정역회전 제어수단으로 전달되는 회전력을 변화시키도록 벨트(19)로 연결되는 구동풀리(17)와 피동풀리(21)는 접촉 반경의 변화를 한다.

이 때, 구동풀리(17)와 피동풀리(21)의 회전속도 변화조건은 첫째 구동풀리(17)와 피동풀리(21)의 외경이 동일한 경우와, 둘째 구동풀리(17)의 외경이 피동풀리(21)의 외경보다 큰 경우, 그리고 셋째 구동풀리(17)의 외경이 피동풀리(21)의 외경보다 작은 경우로 대별된다.

상기 회전속도 변화조건에서 첫째는 변속비가 1:1이 되며, 둘째는 구동풀리(17)의 회전수보다 피동풀리(21)의 회전수가 커지기 때문에 증속이 되고, 셋째는 구동풀리(17)보다 피동풀리(21)의 회전수가 작아지기 때문에 감속이 된다.

이러한 작용으로 후진 'R'레인지 및 주행 'D'레인지에서 출발시점부터 고속주행까지 변속단의 구분없이 점진적으로 변속이 이루어지게 된다.

그리고 상기 구동풀리(17)와 피동풀리(21)의 외경변화는 유압챔버(31, 45)로 공급되는 유압에 따라 결정되는 데, 이러한 유압제어는 통상적으로 무단변속 차량에서 사용하고 있는 유압 제어시스템을 사용하는 것으로 가능하므로 그 상세한 설명은 생략한다.

한편 상기와 같이 구동풀리(17)와 피동풀리(21)의 외경변화에 의하여 회전수가 변화된 엔진(3)의 구동력은 운전자의 셀렉트 레버 조작에 따라 구동력(67, 69)으로 전달되거나 차단된다.

운전자가 셀렉트 레버로 주행 'D'레인지를 선택하게 되면, 전진 마찰부재(C1)가 작동되어 엔진(3)의 구동력은 벨트(19)에 의하여 구동풀리(17)와 피동풀리(21)로 전달되어 전진 드라이브 기어(47)와 전진 드리븐 기어(51)를 통하여 출력축(49)에 장착된 트랜스퍼 드라이브 기어(59)로 전진 구동력을 전달시킨다.

그러나 운전자가 셀렉트 레버로 후진 'R'레인지를 선택하게 되면, 후진 마찰부재(C2)가 작동되어 엔진(3)의 구동력은 벨트(19)에 의하여 구동풀리(17)와 피동풀리(21)로 전달되어 후진 드라이브 기어(53)와 후진 아이들 기어(55) 그리고 후진 드리븐 기어(57)를 통하여 출력축(49)에 장착된 트랜스퍼 드라이브 기어(59)로 후진 구동력을 전달시킨다.

상기 트랜스퍼 드라이브 기어(59)로 전달되는 전후진 구동력은 디프렌셜 기어(65)로 전달되어 차동장치(61)로 전달되어 구동축(67, 69)으로 전달되어 차량을 후진 및 전진 주행을 가능케 한다.

한편 제3도는 본 발명에 따른 제2실시예의 구성도로서, 상기 제1실시예에서는 엔진(3)의 크랭크 축과 입력축(15)을 일방향 클러치(11)의 지지를 받는 토오크 컨버터(1)로 연결하였으나, 제2실시예에서는 엔진(3)의 크랭크 축과 입력축(15)을 토셔널 댐퍼(79)로 직결시킨 것으로 그 작용 효과는 동일하다. 그리고 제2실시예는 정역회전 제어수단의 전후진 마찰요소(C1, C2)의 위치를 교체하였으나 그 작용 효과 또한 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

또한 제2실시예는 출력축(49)과 트랜스퍼 드라이브 기어(59) 사이에 장착된 클러치 수단으로 스타팅 클러치(81)를 포함한다. 이 스타팅 클러치(81)는 습식 다판 클러치를 사용할 수 있으며, 이는 초기 발진시 구동륜의 접지저항이 변속기 내측으로 전달되는 것을 차단시켜 초기 발진성을 더욱 향상시킨다.

상기와 같이 본 발명은 피동풀리 지지축과 출력축의 연결을 전·후진 마찰부재로 제어하여, 초기 발진시 구동륜의 접지저항이 구동풀리 및 피동풀리로 전달되는 것을 차단시키므로 승차감을 향상시켰으며, 또한 엔진의 연비 및 동력성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 엔진으로부터 동력을 전달받아 토오크 변환시키는 토너셜 댐퍼와 상기 토셔널 댐퍼와 직결되는 입력축에 장착된 구동풀리와 벨트로 연결되는 피동풀리로부터 동력을 전달받고, 피동풀리가 장착되는 피동풀리 지지축에 장착되는 전, 후진 마찰부재를 선택적으로 제어하여 차량의 전후진 방향을 결정하고, 이를 출력축으로 출력하는 정역회전 제어수단과, 상기 정역회전 제어수단에 의하여 출력축으로 출력되는 정역회전수를 종감속시켜 구동륜이 장착되는 구동축을 구동시키는 종감속수단을 포함하는 차량용 무단 변속장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전진 마찰부재는 출력축의 전진 드리븐 기어에 치합된 전진 드라이브 기어와 피동풀리 지지축 사이에 제공되어 피동풀리 지지축의 전진 동력을 출력축에 선택적으로 연결시킴을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 후진 마찰부재는 출력축의 후진 드리븐 기어에 치합된 후진 아이들 기어에 치합된 후진 드라이브 기어와 피동풀리 지지축 사이에 제공되어 피동풀리 지지축의 후진 동력을 출력축에 선택적으로 연결시킴을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
4. 제1, 2항 또는 제3항에 있어서, 상기 전후진 마찰부재는 클러치 수단으로서 다판 클러치를 사용함을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 종감속수단은 출력축에 장착되어 이에 장착된 전, 후진 드리븐 기어로 전달되는 전, 후진 동력에 의하여 구동되는 트랜스퍼 드라이브 기어와, 상기 트랜스퍼 드라이브 기어와 디프렌셜 기어로 치합되는 차동기어를 포함하는 차량용 무단 변속장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 출력축에는 출발시 구동륜의 접지 저항이 트랜스퍼 드라이브 기어를 통하여 피동풀리측으로 전달되는 것을 차단시켜 차량의 출발성을 향상시키도록 스타팅 클러치를 장착함을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 스타팅 클러치는 다판 클러치를 사용함을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.