KR0168387B1 - 차량용 무단 변속장치 - Google Patents

Abstract

구동 및 피동풀리와 벨트와의 접촉 반경의 반경으로 외경변위로 변속을 실행한 후 정역회전을 결정하여 벨트가 일방향으로만 구동되게하여 벨트의 내구성을 향상시키기 위하여, 엔진으로부터 동력을 전달받아 토오크 변환시키는 토오크 컨버터와 상기 토오크 컨버터의 터어빈측과 직결되는 입력축에 장착된 구동풀리와 이 구동풀리에 벨트로 연결되는 피동풀리의 접촉 반경 변환으로 엔진 회전수를 변환시키는 변속수단과 상기 변속수단으로부터 변속된 동력을 전달받아 정·역회전 방향을 결정하는 정역회전 제어수단과 상기 정역회전 제어수단으로부터 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 구성도.

제4도는 본 발명에 관련하는 제3실시예의 구성도이다.

본 발명은 차량용 무단 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동풀리와 피동풀리를 연결하는 벨트의 회전방향을 한방향으로 고정시켜 벨트의 내구성을 향상시키는 차량용 무단 변속장치에 관한 것이다.

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

상기 무단 변속장치는 유압을 이용하는 자동 변속장치의 단점을 보완하여 연비 및 동력성능 그리고 중량면에서 큰 장점을 갖으며, 입력축과 출력축에 벨트로 연결되어 장착되는 구동풀리와 피동풀리의 벨트와의 접촉 반경을 변경하는 방식이 주로 사용된다.

그러나 종래의 무단 변속장치는 변속전에 정역회전 방향을 결정하고 풀리의 외경변위만으로 변속을 실행하고 벨트로 동력을 전달하기 때문에 구동풀리와 피동풀리의 동력을 전달하는 벨트가 정역회전의 양방향으로 구동되어 벨트의 내구성을 저하시키는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 풀리의 외경변위로 변속을 실행한 후 정역회전을 결정하여 벨트가 일방향으로만 구동되게하여 벨트의 내구성을 향상시키는 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 이 구동풀리에 벨트로 연결되는 피동풀리의 외경변환으로 엔진 회전수를 변환시키는 변속수단과 상기 변속수단으로부터 변속된 동력을 전달받아 정·역회전 방향을 결정하는 정역회전 제어수단과 상기 정역회전 제어수단으로부터 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 종동풀리(21)와 연결된다. 더욱이 구동풀리(17)와 종동풀리(21)는 그 외경이 가변되면서 변속작용을 실행하며, 제2도는 이 변속작용을 가능케 하는 풀리 외경변위 발생수단, 즉 변속수단의 일실시예이다.

상기 변속수단의 구동풀리(19)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(19)와 마찬가지로 고정측 풀리(35)와 가변측 풀리(37)로 구성되며, 고정측 풀리(35)는 피동풀리 지지축(39)에 일체로 형성된다.

또한 가변측 풀리(37)는 상기 구동풀리 지지축(39) 상에서 직선 왕복이동할 수 있도록 볼 스플라인(40)에 의해 결합되며, 가변측 풀리(37)의 일측에는 케이싱 부재(41)가 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 압력유체를 공급받는다. 따라서 벨트(19)와 풀리(17)(21)와의 접촉 반경이 변화로 변속이 된다.

또한 상기 구동 및 종동풀리(17)(21)와 벨트(19)와의 미끄럼을 방지하기 위해 상기 유압 챔버(45) 내에 탄성부재(48)을 개재시켜 항상 확실한 동력전달을 하도록 하였다.

상기 구동풀리(17)와 종동풀리(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 종동풀리(21)가 일체로 형성되는 피동풀리 지지축(39)에는 트랜스퍼 드라이브 기어(49)가 장착된다.

이 트랜스퍼 드라이브 기어(49)는 트랜스퍼 드리븐 기어(51)와 치합되어 이 트랜스퍼 드리븐 기어(51)가 장착되는 출력축(53)으로 변속된 동력을 전달한다.

상기 출력축(53)에는 변속된 동력의 정역회전 방향을 결정하는 정역회전 제어수단(55)이 장착되며, 이는 싱글 피니언 유성기어 셋트로 구성된다.

이 싱글 피니언 유성기어 셋트의 선기어(57)는 입력단으로 작용하도록 출력축(53)에 직결되고, 피니언 기어(59)를 연결하는 유성 캐리어(61)는 입력단으로 작동하도록 일측으로 전진 마찰부재(C)를 개재하여 출력축에 선택적으로 연결되고, 반력단으로도 작용하도록 다른 일측으로 후진 마찰부재(B)를 개재하여 변속기 허우징(9)에 선택적으로 고정된다.

그리고 링기어(63)는 정역회전 제어수단(55)의 출력단으로 작동하도록 동력전달부재(65)에 의하여 종감속수단에 연결된다.

상기 전진 마찰부재(C)는 정역회전 제어수단(55)의 입력단을 결정하고 후진 마찰부재(B)는 반력단을 결정하며, 전진 마찰부재(C)는 클러치 수단으로서 통상의 다판 클러치를 사용하고 후진 마찰부재(B)는 브레이크 수단으로서 통상의 밴드 브레이크 사용할 수 있다.

상기한 종감속수단은 공지의 차동장치(67)와 이를 동력전달부재(65)의 일측에 연결시키는 하이포이드 기어(69)를 포함한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따라 차량용 무단 변속장치는 운전자가 셀렉트 레버(미도시)를 작동시킴에 따라 작동·제어되는 전·후진 마찰부재(C, B)에 의하여 차량을 전·후진시킨다.

이를 위하여 먼저, 주행 'D'레인지 및 후진 'R'레인지 선택시 입력축(15)으로 전달되는 회전력을 변화시키도록 벨트(19)로 연결되는 구동풀리(17)와 피동풀리(21)는 서로 상대적으로 외경변환을 실행한다.

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 주행 'D'레인지 및 후진 'R'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 구동륜(87, 79)으로 전달되거나 차단된다.

먼저 운전자가 셀렉트 레버로 주행 'D'레인지를 선택하게 되면, 전진 마찰부재(C)가 작동되어 선기어(57)와 피니언 기어(59)를 록킹시켜 출력축(53)으로 전달되는 엔진(3)의 동력은 선기어(53)와 동력전달부재(61)에 장착된 유성 캐리어(61)로 동시에 전달된다.

따라서 선기어(57)와 유성 캐리어(61)는 모두 입력요소로 작동되어 정역회전 제어수단(55)이 일체로 회전하므로 출력단인 링기어(63)는 동력전달부재(65)에 의하여 연결되는 하이포이드 기어(69) 및 차동장치(67)로 정방향의 출력을 전달시킨다.

그러나 운전자가 셀렉트 레버로 후진 'R'레인지를 선택하게 되면, 전진 마찰부재(C)가 작동 해제되고, 후진 마찰부재(B)가 작동되어 유성 캐리어(61)를 고정시킨다.

따라서 입력단인 선기어(57)로 전달되는 동력은 피니언 기어(59)를 통하여 링기어(63)를 역방향으로 회전시킨다. 그러므로 링기어(63)에 동력전달부재(65)로 연결되는 하이포이드 기어(69)를 통하여 차동장치(67)는 역방향의 동력을 출발시킨다.

상기와 같이 정역회전 제어수단(55)이 변속수단의 후방에 장착되므로 변속수단의 벨트(19)는 항상 엔진(3)의 회전 방향과 동일한 방향으로 구동되어 내구성이 증대된다.

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(71)로 직결시킨 것으로, 그 작용 효과는 제1실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다(이하 제1실시예와 동일한 부분에 대하여 모든 설명을 생략한다).

그리고 제2실시예의 피동풀리 지지축(73)에는 스타팅 클러치(73)를 개재하여 피동풀리(21)와 트랜스퍼 드라이브 기어(49)의 동력전달을 단속한다. 따라서 초기 출발시에는 이 스타팅 클러치(73)를 해제하여 구동륜의 접지 저항이 엔진(3)측으로 전달되는 것을 차단하여 변속충격을 흡수한다.

상기 스타팅 클러치(73)는 통상의 습식 다판 클러치를 사용할 수 있다.

제4도는 본 발명에 따른 제3실시예의 구성도로서, 상기 제1실시예에서 토오크 변환수단으로 토오크 컨버터(1)를 사용하였으나, 본 실시예에서는 제2실시예와 동일한 토셔널 댐퍼(71)를 사용한다.

그리고 정역회전 제어수단(55)을 피동풀리 지지축(39)에 장착하고, 정역회전 제어수단(55)과 트랜스퍼 드라이브 기어(49) 사이에 스타팅 클러치(73)를 개재한다.

제3실시예의 정역회전 제어수단(55)의 선기어(57)는 제1실시예의 선기어(57)가 출력축(53)에 장착된 것과는 달리 피동풀리 지지축(39)에 직결되고, 유성 캐리어(61)는 전진 마찰부재(C)를 개재하여 출력축(53)에 연결된 것과는 달리 피동풀리 지지축(39)에 연결되며, 링기어(63)는 동력전달부재(65)에 의하여 하이포이드 기어(69)에 연결된 것과는 달리 스타팅 클러치(73)에 연결되며, 그 작용 효과는 제1실시예와 동일하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 무단 변속장치는 정역회전 제어수단을 변속수단 후방에 설치하여 변속 후 정·역회전 방향을 결정하여 출력시키므로, 벨트가 일방향으로만 구동되어 벨트의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Claims (8)

1. 엔진으로부터 동력을 전달받아 토오크 변환시키는 토셔널 댐퍼와, 상기 토셔널 댐퍼와 직결되는 입력축에 장착된 구동풀리와 이 구동풀리에 벨트로 연결되는 피동풀리의 외경변환으로 엔진 회전수를 변환시키는 변속수단과, 상기 변속수단으로부터 변속된 동력을 전달받아 정, 역회전 방향을 결정하는 정역회전 제어수단과, 상기 정역회전 제어수단으로부터 출력되는 정역회전수를 종감속시켜 구동륜이 장착되는 구동축을 종감속수단을 포함하는 차량용 무단 변속장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 정역회전 제어수단은 싱글 피니언 유성기어셋트로 형성하되, 선기어는 출력축에 직결되고, 피니어 기어를 연결하는 유성 캐리어는 일측으로 전진 마찰부재를 개재하여 출력축에 연결된 동력전달부재에 선택적으로 연결되고, 다른 일측으로 후진 마찰부재를 개재하여 변속기 하우징에 선택적으로 고정되며, 링기어는 종감속수단에 연결되어 결정된 정역회전의 동력을 출력하는 차량용 무단 변속장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 정역회전 제어수단은 싱글 피니언 유성기어셋트로 형성하되, 선기어는 구동풀리 지지축에 직결되고, 피니언 기어를 연결하는 유성 캐리어는 일측으로 전진 마찰부재를 개재하여 피동풀리 지지축에 선택적으로 연결되고, 다른 일측으로 후진 마찰부재를 개재하여 변속기 하우징에 선택적으로 고정되며, 링기어는 출력단으로서 결정된 정역회전의 동력을 출력축으로 출력하는 차량용 무단 변속장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 전진 마찰부재는 다판 클러치로 구성됨을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 후진 마찰부재는 밴드 브레이크로 구성됨을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 종감속수단은 출력축과 트랜스퍼 케이스를 연결시키는 하이포이드 기어와, 상기 하이포이드 기어로 동력을 전달받아서 구동축으로 전달하는 차동장치를 포함하는 차량용 무단 변속장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 피동풀리는 피동풀리 지지축에 장착되며, 이 피동풀리 지지축에는 변속수단에서 변속된 동력이 출력축으로 전달되는 것을 단속하는 스타팅 클러치가 장착되어 출발시나 급제동시 쇼크를 저감시켜 승차감을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 무단 변소장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 스타팅 클러치는 습식 다판 클러치를 사용함을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.