KR0183217B1 - 4륜 구동 차량용 무단 변속장치 - Google Patents

Abstract

기존 수동변속기에 무단 변속기구를 부설하여 무단 변속기구에 의한 변속비와 수동 변속장치의 변속비의 조합으로 매우 폭넓은 변속비를 얻을 수 있도록 하여 엔진의 출력을 효과적으로 이용할 수 있고, 특히 전륜과 후륜을 동시에 구동할 수 있도록 한 4륜 구동 차량용 변속장치를 제공할 목적으로; 엔진의 동력을 직접 전달받은 메인 드라이브 샤프트와, 상기 메인 드라이브 샤프트와 연결되어 회전 동력을 전달받으며, 그의 축상에 각 변속단의 동기장치가 배치되는 메인 샤프트와, 상기 동기장치의 각 샤프트 기어와 치합되는 다수의 기어가 형성되는 카운터 샤프트를 보유하는 자동차의 수동 변속기에 있어서, 상기 메인 드라이브 샤프트의 전단부에 배치되어 엔진으로부처 출력되는 회전동력을 단속하는 동력 단속기구와; 상기 메인 드라이브 샤프트의 후단부와, 메인 샤프트의 전단부에 배치되어 메인 드라이브 샤프트의 회전 동력을 무단 변속하여 메인 샤프트로 전달하는 무단 변속기구와; 상기 메인 샤프트상에 배치되는 기어들과 연결되어 각 변속단에 따른 회전 동력을 전달받는 아웃 풋 샤프트의 전단부에 디프렌셜을 통해 연결되는 전륜 구동축과; 상기 구동축으로부터 동력을 전달받아 후륜으로 동력을 전달하는 후륜 구동기구와;를 포함하여 이루어지는 4륜 구동 차량용 무단 변속장치를 제공한다.

Description

4륜 구동 차량용 무단 변속장치

제1도는 본 발명에 의한 제1실시예의 구성도.

제2도는 본 발명에 적용되는 무단 변속기구의 구성도.

제3도는 본 발명에 의한 제2실시예의 구성도.

제4도는 본 발명에 의한 제3실시예의 구성도.

제5도는 본 발명에 의한 제4실시예의 구성도.

제6도는 본 발명에 의한 제5실시예의 구성도.

제7도는 본 발명에 의한 제6실시예의 구성도.

제8도는 본 발명에 의한 제7실시예의 구성도.

제9도는 본 발명에 의한 제8실시예의 구성도.

제10도는 본 발명에 의한 제9실시예의 구성도.

제11도는 본 발명에 의한 제10실시예의 구성도이다.

본 발명은 자동차용 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존 수동변속기에 무단 변속기구를 부설하여 무단 변속기구에 의한 변속비와 수동 변속장치의 변속비의 조합으로 매우 폭넓은 변속비를 얻을 수 있도록 하여 엔진의 출력을 효과적으로 이용할 수 있도록 하고, 특히 전륜과 후륜을 동시에 구동할 수 있도록 한 자동차용 변속장치에 관한 것이다.

예컨대, 자동차에 적용되는 수동 변속기는 다수의 축상에 각 변속단에 사용되는 다수의 기어군을 배치하여 운전자의 의도에 따라 운전석에 배치된 변속레버를 조작하면 해당 기어군들이 작동되면서 그의 기어비에 따라 엔진으로부터 입력되는 회전력과 속도를 바꾸어 구동측에 전달하게 된다.

이러한 수동변속기를 형성함에 있어서, 종래에는 변속기의 초기 설계시 각 변속단 기어비를 설정하게 되는 바, 각 변속단의 기어비는 항상 일정하게 된다.

이에 따라 각 변속단의 기어비 차가 큰 경우에는 고속단으로 점차적인 변속을 행하기 위하여는 엔진의 회전을 크게 상승시킨 후에 변속을 행하지 않으면 안 되기 때문에, 연료 소비율이 크게 증대되고, 엔진의 출력을 효과적으로 이용하지 못한다는 문제점이 있다.

그리고 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여는 변속단을 다단화할 수 밖에 없는데, 이의 경우에는 각 변속단에 따른 기어가 배치되어야 하는 바, 그 숫자가 크게 증대되어 변속기의 내부 구성을 복잡하게 함은 물론 제조비용을 크게 상승시켜 원가 상승의 요인이 된다는 폐단이 있다.

또한, 운전중에 빈번한 변속 조작을 실시하여야 하는 바, 운전자들에게 육체적인 피로감을 가중시키게 된다는 문제점이 있다.

그리고 이들은 대개가 전륜, 아니면 후륜 중 어느 하나만을 구동시킬 수 있도록 구성되고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존 수동변속기에 무단 변속기구를 부설하여 무단 변속기구에 의한 변속비와 수동 변속장치의 변속비의 조합으로 매우 폭넓은 변속비를 얻을 수 있도록 하여 엔진의 출력을 효과적으로 이용할 수 있고, 특히 전륜과 후륜을 동시에 구동할 수 있도록 한 4륜 구동 차량용 변속장치를 제공함에 있다.

또한, 빈번한 변속을 행하지 않고도 주행할 수 있도록 하여 운전에 대한 편리함을 제공할 수 있는 4륜 구동 차량용 무단 변속장치를 제공함에 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은 엔진의 동력을 직접 전달받는 메인 드라이브 샤프트와, 상기 메인 드라이브 샤프트와 연결되어 회전 능력을 전달받으며, 그의 축상에 각 변속단의 동기장치가 배치되는 메인 샤프트와, 상기 동기장치의 각 샤프트 기어와 치합되는 다수의 기어가 형성되는 카운터 샤프트를 보유하는 자동차의 수동변속기에 있어서, 상기 메인 드라이브 샤프트의 전단부에 배치되어 엔진으로부터 출력되는 회전동력을 단속하는 동력 단속기구와; 상기 메인 드라이브 샤프트의 후단부와, 메인 샤프트의 전단부에 배치되어 상기 메인 드라이브 샤프트의 회전 동력을 무단 변속하여 메인 샤프트로 전달하는 무단 변속기구와; 상기 메인 샤프트상에 배치되는 기어들과 연결되어 각 변속단에 따른 회전 동력을 전달받는 아웃 풋 샤프트의 전단부에 디프렌셜을 통해 연결되는 전륜 구동축과; 상기 구동축으로부터 동력을 전달받아 후륜으로 동력을 전달하는 후륜 구동기구와; 를 포함하여 이루어지는 4륜 구동 차량용 무단 변속장치를 제공한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 의한 제1실시예의 구성도로서, 부호 2는 메인 드라이브 샤프트를 지칭한다.

이의 메인 드라이브 샤프트(2)상에 동력 단속기구(4)가 배치되어 엔진으로부터 출력되는 회전동력을 운전자의 조작에 따라 단속하게 되는 것으로서, 본 발명의 제1실시예에서는 통상적인 건식 단판 클러치를 적용하였다.

상기 건식 다판 클러치는 일반적인 수동변속기가 적용되는 차량에 적용되는 공지의 것으로서, 그 구성 및 작용 설명은 생략한다.

그리고 상기 메인 드라이브 샤프트(2)로부터 동력을 전달받는 메인 샤프트(6)는 무단 변속기구(8)를 통하여 동력을 전달받게 되며, 그 축상에 전측으로부터 1속, 후진, 2속 입력기어(10)(12)(14)가 일체로 형성되고, 그 후측으로 3속, 4속 동기장치(16)와 5속 동기장치(18)가 배치된다.

상기에서 무단 변속기구(8)는 메인 드라이브 샤프트(2)의 후단부에 배치되는 구동풀리(20)와, 메인 샤프트(22)의 전단부에 배치되어 상기 구동풀리(20)와 벨트(22)로 연결되는 종동풀리(24)로 이루어진다.

상기에서 구동 및 종동풀리(20)(24)는 직경의 변화에 의하여 무단변속이 이루어지도록 하는 것으로서, 제2도는 그것을 가능하게 하는 일 실시예의 구성을 보여주고 있다.

즉, 구동풀리(20)는 고정측 풀리(26)와 가변측 풀리(28)로 이루어지는데, 고정측 풀리(26)는 메인 드라이브 샤프트(2)와 일체로 형성되어 있으며, 가변측 풀리(28)는 이 메인 드라이브 샤프트(2) 상에서 좌우 이동할 수 있는 상태로 결합되고 있다.

상기 가변측 풀리(28)측에는 케이싱 부재(30)가 설치되어 이들 사이에 유압쳄버(32)를 형성하고 있으며, 이 유압쳄버(32)는 메인 드라이브 샤프트(2)에 형성된 유로(34)를 통하여 엔진의 구동력에 의해 생성되는 압력유체가 공급될 수 있도록 되어 있다.

그리고 종동풀리(24)는 상기와 마찬가지로 고정측 풀리(36)와 가변측 풀리(38)로 이루어지되, 상기 고정측 풀리(36)가 메인 샤프트(6)와 일체로 형성되고, 가변측 풀리(38)는 상기 메인 샤프트(6) 상에서 좌우 이동할 수 있도록 결합된다.

이의 가변측 풀리(38)에는 케이싱 부재(40)가 개재되어 유압쳄버(42)를 형성하고 있으며, 상기 유압쳄버(42)에는 메인 샤프트(6)에 형성된 유로(44)를 통하여 엔진의 구동력에 의해 생성되는 압력유체가 공급될 수 있도록 되어 있다.

물론 상기 구동 및 종동풀리(20)(24)의 구성은 상기 구성에 한정되는 것은 아니고 그의 구성으로부터 용이하게 발명할 수 있는 것을 모두 포함한다.

이에 따라 메인 드라이브 샤프트(2)로부터 동력이 전달되면, 이의 메인 드라이브 샤프트(2)의 회전동력은 무단 변속기구(8)의 작동에 의하여 무단 변속이 이루어져 메인 샤프트(6)를 구동시키게 된다.

이때, 무단 변속기구(8)에서는 구동풀리(20)와 종동풀리(24)의 외경변화에 따라 변속이 이루어지게 되는데, 그의 회전속도 변화조건은, 첫째, 구동풀리(20)와 종동풀리(24)의 외경이 동일할 때와, 둘째 구동풀리(20)의 외경이 종동풀리(24)의 직경 보다 큰 경우와, 셋째 구동풀리(20)의 직경이 종동풀리(24)의 직경보다 작은 경우로 나누어 생각할 수 있다.

첫째 조건으로 구동 및 종동풀리(20)(24)의 외경이 동일한 경우에는 1 : 1의 변속비를 갖게 된다.

그리고 둘째로 구동풀리(20)의 외경이 종동풀리(24)의 직경 보다 큰 경우에는 구동풀리(20)의 회전수 보다 종동풀리(24)의 회전수가 커지기 때문에 증속이 이루어지게 되며, 셋째 구동풀리(20)의 외경이 종동풀리(24)의 직경보다 작아지는 경우에는 구동풀리(20)의 회전수가 종동풀리(24)의 회전수가 작아지기 때문에 감속이 이루어지게 되는 것이다.

이러한 작용으로 주행레인지에서는 출발싯점부터 고속 주행까지 변속단 구분이 없는 점진적인 변속이 이루어지게 되는 것이다.

상기한 구동풀리(20)와 종동풀리(24)의 외경변화는 유압쳄버(32)(42)로 공급되는 유압에 따라 결정되는데, 이러한 유압 제어는 통상적으로 무단 변속차량에서 사용하고 있는 유압 제어시스템을 사용하는 것으로 가능하게 되므로 그의 상세한 설명은 생략한다.

그리고 상기 메인 샤프트(6)상에 배치되는 3, 4속 동기장치(16), 그리고 5속 동기장치(18)는 일반 수동변속기의 동기장치와 구성과 작동이 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같은 메인 샤프트(6)로부터 동력을 전달받아 출력하는 아웃 풋 샤프트(46)는 전측으로부터 1, 2속 및 후진용 동기장치(48)와, 3, 4, 5속 기어(50)(52)(54)가 일체로 형성되며, 전측단의 출력기어(56)는 전륜 구동기구(58)와 연결된다.

이에 따라 각 변속단의 동기장치(48)(16)(18)의 선택적인 작동에 따라 변속이 이루어지게 되는 것이다.

또한, 상기 아웃 풋 샤프트(46)의 전단부에는 출력기어(56)가 배치되어 전륜 디프렌셜(58)의 링기어(60)와 치합되며, 상기 디프렌셜(58)은 구동축(62)과 연결되어 전륜을 구동시키게 된다.

그리고 상기 구동축(62)에 형성되는 트랜스퍼 기어(64)에는 후륜 구동기구(66)가 배치되는데, 이의 후륜 구동기구(66)는 상기 트랜스퍼 기어(64)와 기어(68) 연결되는 트랜스퍼 샤프트(70)와, 상기 트랜스퍼 샤프트(70)와 직교하는 방향으로 배치되는 드라이브 샤프트(72)를 포함하여 이루어진다.

상기에서 트랜스퍼 샤프트(70)와 드라이브 샤프트(72)를 상호 직교하는 방향으로 배치하기 위하여는 베벨 기어(74)(76)로서 연결된다.

이에 따라 무단 변속기구(8)와 기존 변속장치에 의한 변속비에 의하여 변속된 회전 동력은 전륜과 후륜에 동시에 전달되어 4륜 구동을 실현케 한다.

제3도는 본 발명에 의한 제2실시예를 도시한 것으로서, 이는 제1실시예에 있어서, 무단 변속기구(8)를 아웃 풋 샤프트(46)의 전단부와, 디프렌셜 링기어(60)와 기어 연결되는 중간축(78)의 후단부에 배치한 것으로서, 중간축(78)이 1개 추가되어 이에 무단 변속기구(8)를 배치한 것 이외에는 제1실시예에서와 동일하다.

제4도는 본 발명에 의한 제3실시예를 도시한 것으로서, 이는 제1실시예에 있어서, 동력 단속기구(4)를 파우더 클러치를 사용한 것이다.

이의 파우더 클러치는 공지의 것으로서, 전, 후 회전체(80)(82) 사이에 파우더(84)를 충진함으로써, 이에 필요에 전원을 인가하면 파우더(84)의 작용으로 전, 후 회전체(80)(82)가 일체가 되며, 전원을 차단하면 중립의 상태가 되면서 클러칭 작용을 하게 되는 것이다.

제5도는 본 발명에 의한 제4실시예를 도시한 것으로서, 이는 제3실시예에 있어서, 무단 변속기구(8)를 아웃 풋 샤프트(46)의 전단부와 디프렌셜 링기어(60)와 기어 연결되는 중간축(78)을 배치한 것으로서, 중간축(78)이 1개 추가되어 이에 무단 변속기구(8)를 배치한 것 이외에는 제3실시예에서와 동일하다.

제6도는 본 발명에 의한 제5실시예를 도시한 것으로서, 이는 제1실시예에 있어서, 동력 단속기구(4)를 토오셔널 댐퍼(86)와, 유성기어셋트(88)로 적용한 예이다.

상기에서 토셔널 댐퍼(86)는 엔진으로부터 출력되는 토오크의 변화에 따른 메인 드라이브 샤프트(2)의 비틀림 진동을 감쇠시키는 것으로서, 공지의 것이다.

그리고 유성기어셋트(88)를 적용함에 있어서는 싱글 피니언 유성기어셋트를 사용하되, 입력측단을 선기어(90)와 연결하고, 출력측단을 다수의 피니언(92)을 연결하는 캐리어(94)와 연결하였으며, 링기어(96)는 마출부재(98)를 개재시켜 변속기 하우징(100)과 연결하였다.

상기에서 마찰부재(98)는 브레이크 수단으로 공지의 킥다운 밴드 브레이크를 적용할 수 있다.

이에 따라 차량의 출발시에는 상기 마찰부재(98)를 작동시키면 링기어(96)가 반력요소가 되고, 선기어(90)가 입력요소가 되면서 동력이 전달되고, 반대로 마찰부재(96)의 작동을 해제하면 중립의 상태가 된다.

즉, 상기와 같이 유성기어셋트(88)를 적용하는 경우에는 이의 구조적인 특성상 감속된 상태로 출력이 이루어지게 되는 바, 큰 토오크를 사용하고자 하는 차량에 적용하면 바람직하다.

제7도는 본 발명에 의한 제6실시예를 도시한 것으로서, 이는 제5실시예에서, 무단 변속기구(8)를 아웃 풋 샤프트(46)의 전단부와 디프렌셜 링기어(60)와 기어 연결되는 중간축(78)을 배치한 것으로서, 중간축(78)이 1개 추가되어 이에 무단 변속기구(8)를 배치한 것 이외에는 제5실시예에서와 동일하다.

제8도는 본 발명에 의한 제7실시예를 도시한 것으로서, 이는 제5실시예에 있어서, 유성기어셋트(88) 대신에 클러치(102)를 적용한 예이다.

이의 클러치(102)는 건식 단판 또는 유압에 의한 습식 다판 클러치 모두를 사용할 수 있다.

제9도는 본 발명에 의한 제8실시예를 도시한 것으로서, 이는 제6실시예에 있어서, 유성기어셋트(88) 대신에 클러치(102)를 사용한 것이다.

제10도는 본 발명에 의한 제9실시예를 도시한 것으로서, 이는 제7실시예에 있어서, 토셔널 댐퍼(86) 대신에 토오크 컨버터(104)를 적용한 것으로서, 상기토오크 컨버터(104)는 공지에서와 같이, 엔진의 크랭크축에 직결되어 회전하는 펌프 임펠러(106)와; 이 펌프 임펠러(106)와 대행 배치되어 분출되는 오일에 의하여 함께 회전하는 터어빈 런너(108)와; 이들 펌프 임펠러(106)와 터어빈 런너(108) 사이에 배치되어 오일의 흐름을 바꾸어 주어 펌프 임펠러(106)의 회전력을 증가시켜 주는 스테이터(110)를 포함하여 이루어진다.

제11도는 본 발명에 의한 제10실시예를 도시한 것으로서, 이는 상기 제8실시예에 있어서, 토셔널 댐퍼(86) 대신에 토오크 컨버터(104)를 적용한 것이다.

상기와 같은 다른 실시예에 있어서는 동력 단속 수단(4)의 구성과 무단 변속기구(8)의 위치만 다를 뿐, 그 작동은 제1실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도면 중 미설명 부호 106는 후진을 위한 아이들링 기어이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 무단 변속기구에 의한 변속비와, 기존 변속장치의 변속수단에 의한 변속비를 복합적으로 이용함으로써, 보다 큰 변속비를 얻을 수 있게 되는 바, 효율적인 변속을 행할 수 있으며, 또한, 전륜 및 후륜을 동시에 구동할 수 있게 된다.

그리고 기존 변속을 행한 후에 무단 변속이 또 이루어지게 됨으로써, 빈번한 변속을 행하지 않아도 되므로 운전상에 많은 편리함을 주게 된다.

Claims (12)

1. 엔진의 동력을 직접 전달받는 메인 드라이브 샤프트와, 상기 메인 드라이브 샤프트와 연결되어 회전 동력을 전달받으며, 그의 축상에 각 변속단의 동기장치가 배치되는 메인 샤프트와, 상기 동기장치의 각 샤프트 기어와 치합되는 다수의 기어가 형성되는 카운터 샤프트를 보유하는 자동차의 수동변속기에 있어서, 엔진으로부터 출력되는 회전 동력을 단속하도록 상기 메인 드라이브 샤프트의 전단부에 배치되는 동력 단속기구인 토셔널 댐퍼 및 유성기어셋트와; 상기 메인 드라이브 샤프트의 회전 동력을 무단 변속하여 메인 샤프트로 전달하도록 직경이 가변될 수 있도록 고정 및 가변측 풀리로 이루어져 상기 메인 드라이브 샤프트의 후단부에 배치되는 구동풀리와, 직경이 가변될 수 있도록 고정 및 가변측 풀리로 이루어져 드라이브 샤프트의 전단부에 배치되며, 상기 구동풀리와 벨트로 연결되는 종동풀리로 이루어진 무단 변속기구와; 상기 메인 샤프트상에 배치되는 기어들과 연결되어 각 변속단에 따른 회전 동력을 전달받는 아웃 풋 샤프트의 전단부에 디프렌셜을 통해 연결되는 전륜 구동축과; 상기 구동축으로부터 동력을 전달받아 후륜으로 동력을 전달하는 후륜구동기구를 포함하여 이루어지는 4륜 구동 차량용 무단 변속장치.
2. 제1항에 있어서, 동력 단속기구는 건식 다판 클러치로 이루어짐을 특징으로 하는 4륜 구동 차량용 무단 변속장치.
3. 제1항에 있어서, 유성기어셋트는 싱글 피니언 유성기어셋트를 사용하되, 입력측단을 선기어와 연결하고, 출력측단을 다수의 피니언을 연결하는 캐리어와 연결하며, 링기어는 마찰부재는 마출부재를 개재시켜 변속기 하우징과 연결함을 특징으로 하는 4륜 구동 차량용 무단 변속장치.
4. 제1항에 있어서, 후륜 구동기구는 전륜 구동축과 수평방향으로 배치되어 전단부에 형성되는 트랜스퍼 기어와 기어 연결되는 트랜스퍼 샤프트와, 상기 트랜스퍼 샤프트와 직교하는 방향으로 배치되는 드라이브 샤프트를 포함하여 이루어지는 4륜 구동 차량용 무단 변속장치.
5. 제1항에 있어서, 동력 단속기구는 건식 다판 클러치로 형성하고, 무단 변속기구는 아웃 풋 샤프트의 전단부와 디프렌셜 링기어와 기어 연결되는 중간축 후단부에 배치함을 특징으로 하는 4륜 구동 차량용 무단 변속장치.
6. 제1항에 있어서, 동력 단속기구는 전, 후 회전체 사이에 파우더가 충진되는 파우더 클러치로 형성하고, 무단 변속기구는 아웃 풋 샤프트의 전단부와 디프렌셜 링기어와 기어 연결되는 중간축 후단부에 배치함을 특징으로 하는 4륜 구동 차량용 무단 변속장치.
7. 제1항에 있어서, 동력 단속기구는 토셔널 댐퍼와, 유성기어셋트로 이루어지고, 무단 변속기구는 아웃 풋 샤프트의 전단부와 디프렌셜 링기어와 기어 연결되는 중간축 후단부에 배치함을 특징으로 하는 4륜 구동 차량용 무단 변속장치.
8. 제1항에 있어서, 동력 단속기구는 토셔널 댐퍼와, 클러치로 이루어지고, 무단 변속기구는 아웃 풋 샤프트의 전단부와 디프렌셜 링기어와 기어 연결되는 중간축 후단부에 배치함을 특징으로 하는 4륜 구동 차량용 무단 변속장치.
9. 제1항에 있어서, 동력 단속기구는 토오크 컨버터와 클러치로 이루어지고, 무단 변속기구는 아웃 풋 샤프트의 전단부와 디프렌셜 링기어와 기어 연결되는 중간축 후단부에 배치함을 특징으로 하는 4륜 구동 차량용 무단 변속장치.
10. 제1항에 있어서, 동력 단속기구는 파우더 클러치로 이루어짐을 특징으로 하는 4륜 차량용 무단 변속장치.
11. 제1항에 있어서, 동력 단속기구는 토셔널 댐퍼 및 클러치로 이루어짐을 특징으로 하는 4륜 구동 차량용 무단 변속장치.
12. 제1항에 있어서, 동력 단속기구는 토오크 컨버터 및 클러치로 이루어짐을 특징으로 하는 4륜 구동 차량용 무단 변속장치.