KR0183225B1 - 차량용 무단 변속장치 - Google Patents

Abstract

무단 변속기구와 전진 3속 후진 1속의 변속기구를 동시에 적용하여 변속범위를 크게 확대시키고, 후륜 구동형 차량에 용이하게 적용할 수 있도록 한 차량의 무단 변속장치를 제공할 목적으로; 엔진으로부터 출력되는 회전동력의 토오크를 변환하는 토오크 컨버터와; 상기 토오크 컨버터의 터어빈 런너에 직결되는 제1축의 후단부와, 이의 하측에 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되는 제2축의 선단부에 배치되어 무단 변속을 행하는 무단 변속기구와; 전진 3속 및 후진 1속의 변속단을 갖는 복합 유성기어셋트로서 상기 제2축상에 배치되어 변속을 행하는 변속기구와; 상기 제2축과 평행하게 배치되어 상호 기어 전동되는 트랜스퍼 샤프트와; 상기 트랜스퍼 샤프트의 후단부에 기어 연결되어 종감속을 이룸과 동시에 차동기능을 수행하는 종감속 및 차동기구와; 를 포함하여 이루어지는 차량용 무단 변속장치를 제공한다.

Description

차량용 무단 변속장치

제1도는 본 발명에 의한 실시예의 구성도.

제2도는 본 발명에 적용되는 무단 변속기구의 구성도.

제3도는 본 발명에 적용되는 변속기구의 속도비를 레버 해석으로 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 차량용 무단 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무단 변속기구와 전진 3속 후진 1속의 변속기구를 동시에 적용하여 변속범위를 크게 확대시키고, 후륜 구동형 차량에 적용이 적합한 차량의 무단 변속장치에 관한 것이다.

차량의 변속장치는 엔진의 출력과 회전속도를 구동륜에 필요한 수준으로 변환시켜 전달하는 기능을 갖고 있는데, 이러한 변속장치에는 운전자의 의지대로 운전자가 직접 변속단을 선택하는 수동 변속장치와, 차량의 주행조건에 따라 자동적으로 변속이 이루어지는 자동 변속장치와, 각 변속단 사이에 특정한 변속 영역이 없이 무단으로 연속적인 변속이 이루어지는 무단 변속장치로 대별된다.

상기와 같은 변속장치에 있어서, 본 발명은 유압을 이용하는 자동 변속장치의 단점을 보완하여 연비 및 동력 전달성능, 그리고 중량면에서 큰 장점을 갖는 무단 변속장치에 관계하며, 이의 무단 변속장치는 입력축과 출력축에 장착되는 풀리의 직경변위를 이용하는 방식이 주로 사용되고 있다.

그러나 종래 무단 변속장치에 있어서는 단순히 구동 및 종동풀리의 직경 가변에 의한 무단 변속만 이루어지도록 형성하고 있는 바, 그 변속범위가 한정되어 엔진의 출력을 효과적으로 이용하지 못한다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 무단 변속기구와 전진 3속 후진 1속의 변속기구를 동시에 적용하여 변속범위를 크게 확대시키고, 후륜 구동형 차량에 적용이 적합한 차량의 무단 변속장치를 제공함에 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은 엔진으로부터 출력되는 회전 동력의 토오크를 변환하는 토오크 컨버터와; 상기 토오크 컨버터의 터어빈 런너에 직결되는 제1축의 후단부와, 이의 하측에 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되는 제2축의 선단부에 배치되어 무단 변속을 행하는 무단 변속기구와; 전진 3속 및 후진 1속의 변속단을 갖는 복합 유성기어셋트로서 상기 제2축상에 배치되어 변속을 행하는 변속기구와; 상기 제2축과 평행하게 배치되어 상호 기어 전동되는 트랜스퍼 샤프트와; 상기 트랜스퍼 샤프트의 후단부에 기어 연결되어 종감속을 이룸과 동시에 차동기능을 수행하는 종감속 및 차동기구와; 를 포함하여 이루어지는 차량용 무단 변속장치를 제공함에 특징이 있다.

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

제1도는 본 발명에 의한 제1실시예의 구성도로서, 엔진(2)의 회전동력은 토오크 컨버터(4)로 입력되어 이에 토오크 변환이 이루어지게 되는데, 이의 토오크 컨버터(4)는 엔진의 크랭크축과 연결되는 펌프 임펠러(6)와; 이 펌프 임펠러(6)와 대향 배치되어 분출되는 오일에 의하여 함께 회전하는 터어빈 런너(8)와; 이들 펌프 임펠러(6)와 터어빈 런너(8) 사이에 배치되어 오일의 흐름을 바꾸어 주는 스테이터(10)를 포함하여 이루어진다.

이에 따라 엔진(2)의 회전 동력이 회전을 하면 상기 토오크 컨버터(4)내에 충진된 오일이 펌프 임펠러(6)에서 분출되어 터어빈 런너(8)로 공급되면서 터어빈 런너(8)를 구동시킨 다음 스테이터(10)로 유입된다.

또한, 상기 스테이터(10)로 유입된 오일은 그 방향을 바꾸어 다시 펌프 임펠러(6)로 유입되는 작용을 반복하게 되는데, 이때 스테이터(10)의 회전에 의하여 스테이터(10)가 분담하는 터어빈 런너(8)의 회전력과 펌프 임펠러(6)의 회전력과의 사이에 차이가 생겨 토오크 변환이 이루어지게 되는 것이다.

그리고 상기 터어빈 런너(8)에 직결되는 제1축(12)의 후단부와, 상기 제1축(12)의 일측에 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되는 제2축(14)의 선단에 배치되는 무단 변속기구(16)는 제1축(12)에 배치되는 구동풀리(18)와 제2축의 선단으로 배치되는 종동풀리(20), 그리고 상기 구동 및 종동풀리(18)(20)를 상호 연결하는 벨트(22)를 포함하여 이루어지며, 이들 풀리(18)(20)의 상호 보완적인 직경 가변에 의하여 무단 변속을 실시하게 된다.

상기에서 구동풀리(18)는 제2도에서와 같이, 고정측 풀리(26)와 가변측 풀리(28)로 이루어지는데, 고정측 풀리(26)는 제1축(12)과 일체로 형성되어 있으며, 가변측 풀리(28)는 이 제1축(12)상에서 상하 이동할 수 있는 상태로 결합되고 있다.

상기 가변측 풀리(28)측에는 케이싱 부재(30)가 설치되어 이들 사이에 유압쳄버(32)를 형성하고 있다.

이 유압쳄버(32)는 제1축(12)에 형성된 유로(34)를 통하여 엔진의 구동력에 의해 생성되는 압력유체가 공급될 수 있도록 되어 있다.

그리고 종동풀리(20)는 상기와 마찬가지로 고정측 풀리(36)와 가변측 풀리(38)로 이루어지되, 상기 고정측 풀리(36)는 제2축(14)에 일체로 형성되며, 가변측 풀리(38)는 상기 제2축(14)상에서 좌우 이동할 수 있도록 결합되고, 이의 가변측 풀리(38)에는 케이싱 부재(40)가 개재되어 유압쳄버(42)를 형성하고 있으며, 상기 유압쳄버(42)에는 제2축(14)에 형성된 유로(44)를 통하여 엔진의 구동력에 의해 생성되는 압력유체가 공급될 수 있도록 되어 있다.

물론 상기 구동 및 종동풀리(18)(20)의 구성은 상기 구성에 한정되는 것은 아니고 이의 구성으로부터 용이하게 발명할 수 있는 것은 모두 포함한다.

상기 구성에 의하여 터어빈 런너(8)로부터 동력이 출력되면 구동풀리(18)와 종동풀리(20)의 외경변화에 따라 변속이 이루어지게 되는데, 그의 회전속도 변화조건은, 첫째 구동풀리(18)와 종동풀리(20)의 외경이 동일할 때와, 둘째 구동풀리(18)의 외경이 종동풀리(20)의 직경보다 큰 경우와, 셋째 구동풀리(18)의 외경이 종동풀리(20)의 직경 보다 작은 경우로 나누어 생각할 수 있다.

첫째 조건으로 구동 및 종동(18)(20)의 외경이 동일한 경우에는 1 : 1의 변속비를 갖게 된다.

그리고 둘째로 구동풀리(18)의 외경이 종동풀리(20)의 직경 보다 큰 경우에는 구동풀리(18)의 회전수 보다 종동풀리(20)의 회전수가 커지기 때문에 증속이 이루어지게 되며, 셋째 구동풀리(18)의 외경이 종동풀리(20)의 직경 보다 작아지는 경우에는 구동풀리(18)의 회전수가 종동풀리(20)의 회전수 보다 작아지기 때문에 감속이 이루어지게 되는 것이다.

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

상기한 구동풀리(18)와 종동풀리(20)의 외경변화는 유압쳄버(32)(42)로 공급되는 유압에 따라 결정되는데, 이러한 유압 제어는 통상적으로 무단 변속 차량에서 사용하고 있는 유압 제어시스템을 사용하는 것으로 가능하게 되므로 그의 상세한 설명은 생략한다.

그리고 상기와 같이 무단 변속이 이루어진 상태로 제2축(14)으로 입력되는 회전동력은 이의 제2축(14)상에 배치되는 변속기구(46)로 전달된다.

상기에서 변속기구(46)는 전진 3속 후진 1속의 변속단을 갖는 복합 유성기어장치로 이루어지게 된다.

즉, 각각 제1, 2마찰부재(C1)(C2)를 개재시켜 제2축(14)과 연결되는 제1, 2 동력 전달부재(48)(50)의 후단부에 설치되어 선택적으로 입력요소로 작용하는 프론트 및 리어 선기어(52)(54)와, 상기 리어 선기어(54)와 상기 프론트 선기어(52)에 치합되는 숏 피니언(Short Pinion)(56)에 공통적으로 치합되는 롱 피니언(Long Pinion)(58)을 지지하면서 선택적으로 반력요소로 작용하는 유성 캐리어(60)와, 상기 롱 피니언(58)의 외측으로 치합되어 출력요소로 작용하는 링기어(62)를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 유성 캐리어(60)와 제2동력 전달부재(50)는 제3, 4마찰부재(B1)(B2)를 개재시켜 변속기 하우징(64)에 연결된다.

상기에서 제1, 2마찰부재(C1)(C2)는 클러치 수단으로 다판 클러치가 사용될 수 있으며, 제3, 4마찰부재(B1)(B2)는 브레이크 수단으로 밴드 브레이크가 사용될 수 있다.

이에 따라 상기 마찰부재들의 선택적인 작동에 의하여 변속이 이루어지게 되는데, 이의 변속과정을 설명하면 전진 1속에서는 제1마찰부재(C1)와 제3마찰부재(B1)가 작동 제어되어 리어 선기어(52)가 입력요소로 작용하고, 유성 캐리어(60)가 반력요소로 작용하면서 전진 1속의 변속이 이루어지게 된다.

그리고 제2속에서는 제1마찰부재(C1)와 제4마찰부재(B4)가 작동 제어되어 리어 선기어(52)가 입력요소로 작용하고, 프론트 선기어(54)가 반력요소로 작용하면서 전진 2속의 변속이 이루어지고, 전진 3속에서는 제1, 2마찰부재(C1)(C2)가 작동 제어되어 프론트 선기어(54)와 리어 선기어(52)가 동시에 입력요소로 작용하면서 전진 3속의 변속을 행하게 된다.

또한, 후진의 경우에는 제2, 3마찰부재(C2)(B1)가 작동되어 프론트 선기어(54)가 입력요소로 작용하고, 유성캐리어(60)가 반력요소로 작용하면서 후진 변속을 행하게 된다.

상기와 같은 변속과정을 제3도와 같이 레버 해석법으로 설명하면, 레버(L)의 좌측단을 프론트 선기어(54)가 존재하는 제1노드(Node)(N1)로 하고, 인접한 위치를 유성 캐리어(60)가 존재하는 제2노드(N2)로 하며, 또 다른 인접한 위치를 링기어(62)가 존재하는 제3노드(N3)로 하고, 우측단을 리어 선기어(52)가 존재하는 제4노드(N4)로 표시된다.

이에 따라 전진 1속에서는 리어 선기어(52)가 입력요소로 작용하고, 유성캐리어(60)가 반력요소로 작용하게 되는 바, 제4노드(N4)의 입력 속도선과 제2노드(N2)를 연결하는 직선(L1)을 출력단이 되는 제3노드(N3)와 최단거리로 연결하여 얻어지는 선이 1속의 출력 속도선(D1)이 된다.

그리고 제2속에서는 리어 선기어(52)가 입력요소로 작용하고, 프론트 선기어(54)가 반력요소로 작용하게 되는 바, 제4노드(N4)의 입력 속도선과 제1노드(N1)를 연결하는 직선(L2)을 출력단이 되는 제3노드(N3)와 최단거리로 연결하여 얻어지는 선이 2속의 출력 속도선(D2)이 된다.

전진 3속에서는 프론트 선기어(52)와 리어 선기어(54)가 동시에 입력요소로 작용하게 되는 바, 제1노드(N1)와 제4노드(N4)를 통해 입력되는 입력 속도선을 연결하는 직선(L3)을 출력단이 되는 제3노드(N3)와 최단거리로 연결하여 얻어지는 선이 3속의 출력 속도선(D3)이 된다.

또한, 후진의 경우에는 프론트 선기어(54)가 입력요소로 작용하고, 유성캐리어(60)가 반력요소로 작용하게 되는 바, 제1노드(N1)를 통해 입력되는 입력 속도선과 제2노드(N2)를 연결하는 직선(L4)을 출력단이 되는 제3노드(N3)와 최단거리로 연결하여 얻어지는 선이 후진 출력 속도선(R)이 된다.

이때 후진 출력선은 레버(L)를 기준으로 전진 1, 2, 3 속선과 반대방향으로 표시되는데, 이는 역회전이 이루어지기 때문이다.

그리고 상기와 같은 변속기구(46)를 통해 출력되는 출력은 트랜스퍼 샤프트(64)로 전달되는데, 상기 트랜스퍼 샤프트(64)는 제2축(14)의 후단부에 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되어 상호 기어(66)(68)로 연결되며, 그 후측단으로 연결되는 종감속 기구(70) 및 차동기구(72)를 개재시켜 구동륜(74)을 구동시키게 된다.

상기에서 종감속기구(70)는 트랜스퍼 샤프트(64)의 선단에 배치되는 피니언(76)과 차동 케이스에 형성되어 이에 치합되는 링기어(78)를 포함하여 이루어져 이들 잇수 차이에 의하여 최종적으로 감속을 하게 된다.

또한, 차동기구(72)는 여러형태로 형성할 수 있으나 본 발명에서는 다수의 베벨기어(80)(82)(84)(86)으로 이루어지는 베벨기어식을 도시하고 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 무단 변속장치는 무단 변속기구로부터 무단 변속되어 출력되는 회전 동력을 변속기구에서 다시 3속으로 변속이 이루어지게 되는 것이다.

따라서, 단순히 풀리의 직경 가변에 의존하여 무단 변속이 이루어지도록 하는 종래 무단 변속장치에 비하여 그 변속 범위가 매우 크기 때문에 엔진의 출력을 효과적으로 이용함으로써, 동력 손실을 최소화하고, 연비 향상에 기여할 수 있게 된다.

또한, 변속기구가 차체 길이 방향으로 배치되고, 그의 후단부가 트랜스퍼 샤프트를 통해 종감속장치와 연결토록 함으로써, 후륜 구동 차량에 용이하게 적용할 수 있게 되는 잇점이 있다.

Claims (1)

1. 엔진으로부터 출력되는 회전동력의 토오크를 변환하는 토오크 컨버터와; 상기 토오크 컨버터의 터어빈 런너에 직결되는 제1축의 후단부에 배치되는 구동풀리와, 이의 하측에 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되는 제2축의 선단부에 배치되는 종동풀리, 그리고 상기 구동 및 종동풀리를 상호 연결하는 벨트를 포함하여 이루어지며, 이들 풀리가 유압에 의하여 상호 보완적인 직경 가변에 의하여 무단 변속을 행하는 무단 변속기구와; 각각 다판 클러치로 구성되는 제1, 2마찰부재를 개재시켜 제1축과 연결되는 제1, 2동력 전달부재의 후단부에 배치되어 선택적으로 입력요소로 작용하는 프론트 및 리어 선기어와, 이 리어 선기어와 상기 프론트 선기어에 치합되는 숏 피니언에 공통적으로 치합되는 롱 피니언을 지지하면서 밴드 브레이크로 구성된 제3마찰부재를 개재시켜 변속기 하우징과 연결되어 선택적으로 반력요소로 작용하는 유성캐리어와, 이 롱 피니언의 외측으로 치합되어 출력요소로 작용하는 링기어와, 상기 제2동력 전달부재와 변속기 하우징 사이에 배치되어 프론트 선기어를 선택적으로 반력요소로 작용시키도록 밴드 브레이크로 구성된 제4마찰부재를 포함하여 전진 3속 및 후진 1속의 변속단을 갖는 복합 유성기어셋트로서 상기 제2축 상에 배치되어 변속을 행하는 변속기구와; 상기 제2축과 평행하게 배치되어 상호 기어 전동되는 트랜스퍼 샤프트와; 상기 트랜스퍼 샤프트의 후단부에 기어 연결되어 종감속을 이룸과 동시에 차동기능을 수행하는 종감속기구 및 차동기구를 포함하여 이루어지는 차량용 무단 변속장치.