KR100199170B1 - 차량용 무단 변속장치 - Google Patents

Abstract

변속 범위를 크게 하여 엔진의 최적 운전을 도모함으로써, 동력 손실을 최소화하고, 초기 발진 및 가속성능을 향상시킬 수 있도록 하며, 대형 차량에도 용이하게 적용할 수 있는 무단 변속장치를 제공할 목적으로; 엔진으로부터 출력되는 회전동력을 제1축으로 전달하는 발진수단과; 상기 제1축과 이에 이웃하여 배치되는 제2축상에 상호 보완적으로 배치되어 운전자의 의지에 따라 전진 3속과 후진 1 속의 변속을 실시하는 제1, 2변속수단과; 상기 제1, 2변속수단에 의하여 변속되어 출력되는 제2축의 회전동력을 무단 변속하여 출력시키는 무단 변속수단과; 상기 제3축의 전단부에 기어 연결되어 제3축으로부터 출력되는 동력을 전달받아 종감속을 이루고, 또한 양 전륜에 걸리는 부하에 따라 차동기능을 수행하면서 구동력을 적절히 분배하는 차동기구를 포함하는 종감속 수단과; 를 포함하여 이루어지는 차량용 무단 변속장치를 제공한다.

Description

차량용 무단 변속장치

제1도는 본 발명에 의한 제1실시예의 구성도.

제2도는 본 발명에 적용되는 무단 변속수단의 일실시예를 보인 구성도.

제3도는 본 발명에 의한 제 2 실시예의 구성도.

제4도는 본 발명에 의한 제 3 실시예의 구성도.

제5도는 본 발명에 의한 제 4 실시예의 구성도.

제6도는 본 발명에 의한 제 5 실시예의 구성도.

제7도는 본 발명에 의한 제 6 실시예의 구성도이다.

본 발명은 차량용 무단 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속범위를 크게 하여 엔진의 최적 운전을 도모함으로써, 동력 손실을 최소화하고, 초기 발진 및 가속성능을 향상시킬 수 있도록 하며, 대형 차량에도 용이하게 적용할 수 있는 차량용 무단 변속장치에 관한 것이다.

차량의 변속장치는 엔진의 구동력을 구동륜에 전달하는 기능을 갖고 있는데, 이러한 변속장치에는 운전자의 의지대로 직접 변속단을 선택하는 수동 변속장치와, 차량의 주행 조건에 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 관계한다.

이러한 무단 변속장치를 형성함에 있어서, 종래에는 대개 벨트와 직경의 가변되는 풀리를 이용하는 무단 변속수단을 이용하게 되는데, 이는 하나 또는 2개의 무단 변속수단을 이용하여 무단 변속이 이루어지도록 하고 있다.

그러나 상기와 같은 무단 변소장치에 있어서는 발진 초기에 요구되는 변속비를 실현하는 데에 한계가 있기 때문에 초기 발진 성능과 가속성능이 좋지 않아 실용화되지 못하고 있는 실정이다.

특히, 저속으로부터 고속으로까지의 변속폭이 큰 것이 요구되는 대형 차량에는 다욱 사용이 곤란하다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 변속범위를 크게 하여 엔진의 최적 운전을 도모함으로서, 동력 손실을 최소화하고, 초기 발진 및 가속성능을 향상시킬 수 있도록 하며, 대형 차량에도 용이하게 적용할 수 있는 차량용 무단 변속장치를 제공함에 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은 엔진으로부터 출력되는 회전동력을 제1축으로 전달하는 발진수단과; 상기 제1축과 이에 이웃하여 배치되는 제2축상에 상호 보완적으로 배치되어 운전자의 의지에 따라 전진 3속과 후진 1 속의 변속을 실시하는 제1, 2변속수단과; 상기 제1, 2변속수단에 의하여 변속되어 출력되는 제2축의 회전동력을 무단 변속하여 출력시키는 무단 변속수단과; 상기 상기 제3축의 전단부에 기어 연결되어 제3축으로부터 출력되는 동력을 전달받아 종감속을 이루고, 또한 양 전륜에 걸리는 부하에 따라 차동기능을 수행하면서 구동력을 적절히 분배하는 차동기구를 포함하는 종감속 수단과; 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 제 1 실시예의 구성도로서, 이는 발진수단(2)으로 토오크 컨버터(4)를 적용한 예를 도시한 것이다.

상기 토오크 컨버터(4)는 엔진(6)의 크랭크축에 직결되어 회전하는 펌프 임펠러(8)와; 펌프 임펠러(8)와 대향 배치되어 분출되는 오일에 의하여 함께 회전하는 터어빈 런너(10)와; 이들 펌프 임펠러(8)와 터어빈 런너(10) 사이에 배치되어 오일의 흐름을 바꾸어 주어 펌프 임펠러(8)의 회전력을 증가시켜 주는 스테이터(12)를 포함하여 이루어진다.

이에 따라 엔진이 회전을 하면 상기 토오크 컨버터(4)내에 충진된 오일이 펌프 임펠러(8)에서 분출되어 터어빈 런너(10)로 공급되면서 터어빈 런너(10)를 구동시킨 다음 스테이터(12)로 유입된다.

또한, 상기 스테이터(12)로 유입된 오일은 그 방향을 바꾸어 다시 펌프 임펠러(8)로 유입되는 작용을 반복하게 되는데, 이때 스테이터(12)의 회전에 의하여 스테이터(12)가 분담하는 터어빈 런너(10)의 회전력과 펌프의 회전력과의 사이에 차이가 생겨 토오크 변환이 이루어지게 되는 것이다.

그리고 상기 발진수단(2)을 통해 출력되는 회전동력은 제1축(14)과 제2축(16)상에 상호 보완적으로 배치되는 제1, 2변속수단(18)(20)에 의하여 변속이 이루어지게 된다.

상기에서 제1변속수단(18)은 제2축(16)과 연동되는 클러치 허브(22)와, 상기 클러치 허브(22)의 외주연에 치합되어 축방향으로 슬라이드 가능하게 결합되는 슬리이브(24)와, 상기 제1축(14)상에 일체로 형성되는 전진 1속 및 후진 입력기어(26)(28)와 치합되는 전진 1속 및 후진기어(30)(32)와 일체로 형성되어 변속시 상기 슬리이브(24)와 치합되면서 이들에게 동력을 전달하는 클러치 기어(34)(36)를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 후진 입력기어(28)와 후진기어(32) 사이에는 아이들러 기어(38)이 개재된다.

이에 따라 슬리이브(24)가 전진 1속 기어(30)의 클러치 기어(24)와 연결되면 전진 1 속의 변속이 이루어지고, 후진용 클러치 기어(36)와 치합되면 후진변속이 이루어지게 되는 것이다.

또한, 제2변속수단(20)은 제1축(18)과 연동되는 클러치 허브(40)와, 상기 클러치 허브(40)의 외주연에 치합되어 축방향으로 슬라이드 가능하게 결합되는 슬리이브(42)와, 상기 제2축(16)상에 일체로 형성되는 전진 2, 3속 기어(44)(46)와 치합되는 전진 2, 3속 입력기어(48)(50)와 일체로 형성되어 변속시 상기 슬리이브(42)와 치합되면서 이들에게 동력을 전달하는 클러치 기어(52)(54)를 포함하여 이루어진다.

이에 따라 슬리이브(42)가 전진 2속 입력기어(48)의 클러치 기어(52)와 연결되면 전진 2 속의 변속이 이루어지고, 전진 3속 입력기어(50)의 클러치 기어(54)와 치합되면 전진 3 속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

즉, 제1축(14)의 회전동력을 동기장치로 이루어지는 제1, 2변속수단(18)(20)에 의하여 전진 3속 후진 1 속의 변속을 행하여 제2축(16)으로 전달하게 되는 것이다.

도면에서는 제1변속수단(18)이 제2변속수단(20)의 후측으로 배치한 것을 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 그 반대로 배치하여도 무관하다.

상기의 과정으로 변속된 회전동력은 다시 무단 변속수단(56)에 의하여 다시 변속이 이루어지게 된다.

즉, 상기 무단 변속수단(56)은 상기 제2축(16)의 전단부와, 이의 제2축(16)에 소정의 간격을 두고 하측으로 배치되는 제3축(58)상에 배치되어 직경이 유압에 의하여 가변되는 구동 및 종동풀리(60)(62), 상기 풀리를 상호 연결하여 주는 벨트(64)를 포함하여 이루어진다.

상기에서 구동 및 종동풀리(60)(62)는 직경의 변화에 의하여 무단 변속이 이루어지도록 하는 것으로서, 제2도는 그것을 가능하게 하는 일 실시예의 구성을 보여주고 있다.

상기 구동풀리(60)는 고정측 쉬이브(66)와 가변측 쉬이브(68)로 이루어지는데, 고정측 쉬이브(66)는 제2축(16)와 일체로 형성되어 있으며, 가변측 쉬이브(68)는 이 제2축(16)상에서 좌우 이동할 수 있는 상태로 결합되고 있다.

상기 가변측 쉬이브(68)측에는 케이싱 부재(70)가 설치되어 이들 사이에 유압 챔버(72)를 형성하고 있으며, 이 유압 챔버(72)는 제2축(16)에 형성된 유로(74)를 통하여 엔진의 구동력에 의해 생성되는 압력 유체가 공급될 수 있도록 되어 있다.

그리고 종동풀리(62)는 상기와 마찬가지로 고정측 쉬이브(76)와 가변측 쉬이브(78)로 이루어지되, 상기 고정측 쉬이브(76)가 제3축(58)과 일체로 형성되고, 가변측 쉬이브(78)는 상기 제3축(58)상에 좌우 이동할 수 있도록 결합된다.

또한, 이의 가변측 쉬이브(78)에는 케이싱 부재(80)가 개재되어 유압 챔버(82)를 형성하고 있으며, 상기 유압 챔버(82)에는 제3축(58)에 형성된 유로(84)를통하여 엔진의 구동력에 의하여 생성되는 압력 유체가 공급될 수 있도록 되어 있다.

따라서 제2축(16)으로부터 출력되는 회전동력이 무단 변속수단(56)으로 전달되면, 무단 변속이 이루어지면서 제3축(58)을 구동하게 되는데, 이때 구동풀리(60)와 종동풀리(62)의 외경 변화에 따라 변속이 이루어지게 된다.

그의 회전속도 변화 조거은, 첫째, 구동풀리(60)와 종동풀리(62)의 외경이 동일할 때와, 둘째 구동풀리(60)의 외경이 종동풀리(62)의 직경 보다 큰 경우와, 셋째 구동풀리(60)의 직경이 종동풀리(62)의 직경보다 작은 경우로 나누어 생각할 수 있다.

첫째 조건으로 구동 및 종동풀리(60)(62)의 외경이 동일한 경우에는 1 : 1의 변속비를 갖게 된다.

그리고 둘째로 구동풀리(60)의 외경이 종동풀리(62)의 직경보다 큰 경우에는 구동풀리(60)의 회전수 보다 종동풀리(62)의 회전수가 커지기 때문에 증속이 이루어지게 되며, 셋째 구동풀리(60)의 외경이 종동풀리(62)의 직경 보다 작아지는 경우에는 구동풀리(60)의 회전수가 종동풀리(62)의 회전수 보다 작아지기 때문에 감속이 이루어지게 되는 것이다.

이러한 작용으로 주행 레인지에서는 출발 시점부터 고속 주행까지 변속단 구분이 없는 점진적인 변속이 이루어지게 되는 것이다.

그리고 상기와 같이 무단 변속이 이루어진 회전동력은 제3축(58) 전단부에 연결되는 종 감속수단(86)으로 배치되어 종감속이 이루어지게 되는데, 이의 종 감속수단(86)은 상기 제3축(58)에 일체로 형성되는 출력기어(88)와 치합되어 종 감속 작용을 행하는 디프렌셜 기어(90)와 상기 디프렌셜 기어(90)로부터 전달되는 회전동력을 양 구동륜에 걸리는 부하에 따라 적절하게 분배하는 차동기구(92)를 포함하여 이루어진다.

상기에서와 같이 본 발명은 전진 3속 및 후진 1 속의 변속이 이루어진 상태에서 다시 무단 변속수단(56)에 의하여 무단 변속이 이루어짐으로서, 저속부터 고속으로까지 변속이 이루어지게 되는 바, 다양한 주행 모드를 제공하게 된다.

그리고 저속단에서 감속비를 크게 실현할 수 있는 바, 초기 발진 및 가속성능을 크게 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

제3도는 본 발명에 의한 제 2 실시예를 도시한 것으로서, 이는 제 1 실시예에 있어서, 발진수단(2)을 마그네틱 파우더 클러치(100)로 적용하고, 제1, 2변속수단(18)(20)을 멀티 클러치 타입으로 형성한 것이다.

즉, 상기 제1변속수단(18)은 제1축(14)에 상호 소정의 간격을 두고 배치되는 전진 1속 및 후진 입력기어(26)(28)와, 상기 전진 1속 및 후진 입력기어(26)(28)과 치합되는 전진 1속 및 후진기어(30)(32)를 각각 제2축(16)과 선택적으로 연결하여 주는 제1, 2마찰부재(102)(104)와, 상기 후진입력기어(26) 및 후진기어(32) 사이로 배치되는 아이들러 기어(38)를 포함하여 이루어진다.

이에 따라 운전자의 조작에 따라 제1, 2마찰부재(102)(104)의 선택적인 작동에 의하여 전진 1속 및 후진변속이 이루어지게 되는 것이다.

그리고 제2변속수단(20)은 전진 2속 및 3속을 위한 것으로서, 이는 제1축(14)상에 이의 축(14)과 전진 2, 3속 입력기어(40)(42)을 선택적으로 연결시켜 주는 제3, 4마찰부재(106)(108)와, 상기 제2축(16)상에 배치되어 상기 전진 2, 3속 입력기어(40)(42)와 치합되는 전진 2, 3속 기어(48)(50)를 포함하여 이루어진다.

따라서 상기 제3, 4마찰부재(106)(108)의 선택적인 작동으로 전진 3, 4 속의 변이 이루어지게 되는 것이다.

상기에서 제1, 2, 3, 4마찰부재(102)(104)(106)(108)은 동력 단속기구인 클러치 수단으로서, 다판 클러치가 사용된다.

즉, 제 2 실시예에서는 동력 단속기능을 클러치에 의하여 이루어질 수 있도록 한 것이다.

제4도는 본 발명에 의한 제 3 실시예를 도시한 것으로서, 이는 상기 제 1 실시예에 있어서, 제1, 2변속수단(18)(20)을 제 2 실시예와 같이 멀티 클러치 타입으로 형성한 것으로서, 그 작용은 제 2 실시예와 동일하다.

제5도는 본 발명에 의한 제 4 실시예를 도시한 것으로사, 상기 제 1 실시예에 있어서, 무단 변속수단(56)을 제1축(14)과 제2축(16)상에 배치하고, 제1, 2변속수단(18)(20)을 제2축(16)과 제3축(58)상에 배치하되, 종감속 수단(86)의 후측에 후륜 구동을 위한 후륜 구동수단(110)을 부가 설치하여 4륜 구동 차량에 용이하게 적용할 수 있도록 한 것이다.

즉, 상기에서의 후륜 구동수단(110)은 상기 디프렌셜기어(90)의 일측으로 형성되는 출력기어(112)와, 상기 제3축(58)과 동일방향으로 배치되어 일측단이 상기 출력기어(112)와 기어(114) 연결되는 트랜스퍼 샤프트(116)와, 상기 트랜스퍼 샤프트(116)와 직교하는 방향으로 배치되어 후륜으로 동력을 전달하는 드라이브 샤프트(118)를 포함하여 이루어진다.

이에 따라 전륜은 물론 후륜까지 구동이 가능해지는 것이다.

제6도는 본 발명에 의한 제 5 실시예를 도시한 것으로서, 이는 상기 제 1 실시예에 있어서, 발진수단(2)을 마그네틱 파이더 클러치(100)로 적용하고, 종감속 수단(86)의 후측에 후륜 구동을 위한 후륜 구동수단(110)을 부가 설치하여 4륜 구동 차량에 용이하게 적용할 수 있도록 한 것으로서, 그의 작용은 제 4 실시예와 동일하다.

제7도는 본 발명에 의한 제 6 실시예를 도시한 것으로서, 이는 상기 제 5 실시예에 있어서, 무단 변속수단(56)을 제1축(14)과 제2축(16)상에 배치하고, 제1, 2변속수단(18)(20)을 제2축(16)과 제3축(58)상에 배치한 것으로서, 그 작용은 상기와 동일하다.

이상에서와 같이 본 발명은 변속 범위를 크게 하여 엔진의 최적 운전을 도모함으로서, 동력 손실을 최소화하고, 초기 발진 및 가속성능을 향상시킬 수 있도록 하며, 대형 차량에도 용이하게 적용할 수 있으며, 전륜 또는 전후륜 구동 차량에 용이하게 적용할 수 있는 것이다.

Claims (8)

1. 엔진으로부터 출력되는 회전동력을 제1축으로 전달하는 발진수단인 토오크 컨버터와; 제2축에 상호 소정의 간격을 두고 배치도는 전진 1속 및 후진 입력기어와,상기 전진 1속 및 후진 입력기어와 치합되는 전진 1속 및 후진 기어를 각각 제3축과 선택적으로 연결하여 주는 제1, 2마찰부재와, 상기 후진 입력기어 및 후진기어 사이에 배치되는 아이들러 기어로 이루어지는 제1변속수단과; 재2축상에 이의 축과 전진 2, 3속 입력기어를 선택적으로 연결시켜 주는 제3, 4마찰부재와, 상기 제3축상에 배치되어 상기 전진 2, 3속 기어를 포함하여 이루어지는 제2변속수단과; 상기 제1, 2축 상에 배치되어 상기 제1, 2변속수단에 의해 변속되어 출력되는 제2축의 회전동력을 무단 변속하여 출력시키는 무단 변속수단과; 상기 제3축에 일체로 형성되는 출력기어와 치합되어 종감속 작용을 행하는 디프렌셜 기어와, 상기 디프렌셜 기어로부터 전달되는 회전동력을 양 구동륜에 걸리는 부하에 다라 적절하게 분배하는 차동기구를 포함하는 종가속 수단을 포함하여 이루어지는 차량용 무단 변속장치.
2. 제1항에 있어서, 발진수단은 토셔널 댐퍼로 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 무단변속장치.
3. 제1항에 있어서, 제1, 2, 3, 4마찰부재는 다판 클러치로 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
4. 제1항에 있어서 제1변속수단은 제3축과 연동되는 클러치 허브와, 상기 클러치 허브의 외주연에 치합되어 축방향으로 슬라이드 가능하게 결합되는 슬리이브와,상기 제2축상에 후진기어와 일체로 형성되어 변속시 상기 슬리이브와 치합되면서 이들에게 동력을 전달하는 클러치 기어를 포함하여 이루어지는 차량용 무단 변속장치.
5. 제1항에 있어서, 제2변속수단은 제2축과 연동되는 클러치 허브와, 상기 클러치 허브의 외주연에 치합되어 축방향으로 슬라이드 가능하게 결합되는 슬리이브와, 상기 제3축상에 일체로 형성되어 전진 2, 3속 기어와 치합되는 전진 2, 3속 입력기어와 일체로 형성되어 변속시 상기 슬리이브와 치합되면서 이들에게 동력을 전달하는 클러치 기어를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
6. 제1항에 있어서, 무단 변속수단이 제1, 2축상에 배치되고, 제1, 2변속수단이 제2축 및 제3축상에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 무단변속장치.
7. 제1항에 있어서, 종 감속수단이 후측에 후륜 구동수단을 배치하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
8. 제7항에 있어서, 후륜 구동수단은 디프렌셜 기어의 일측으로 형성되는 출력기어와, 상기 제3축과 동일 방향으로 배치되어 일측단이 상기 출력기어와 기어 연결되는 트랜스퍼 샤프트와, 상기 트랜스퍼 샤프트와 직교하는 방향으로 배치되어 후륜으로 동력을 전달하는 드라이브 샤프트를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.