KR100256590B1 - 차량용 무단 변속장치 - Google Patents

Abstract

구성을 간단하면서도 무단 변속영역의 폭을 크게 할 수 있도록 하여 엔진의 동력을 효과적으로 이용하여 동력 전달성능을 향상시키고, 벨트가 분담하는 하중을 양분시켜 분담토록 함으로써, 내구성을 향상시킬 수 있는 차량용 무단 변속장치를 제공할 목적으로; 엔진의 출력단에 배치되어 출력되는 회전동력의 토오크를 변환시키는 토오크 컨버터와; 상기 토오크 컨버터와 직결되는 제1축상에 배치되어 정,역회전을 제어하는 정, 역회전 제어수단과; 상기 정,역회전 제어수단의 출력측을 형성하는 제2축과, 이의 제2축과 소정간격을 두고 이격되어 배치되는 제3축상에 장착되는 구동 및 종동풀리와 이들을 상호 연결하는 벨트로 이루어져 무단 변속을 행하는 무단 변속수단과; 상기 제2축의 단부에 배치되는 변속제어 입력수단과; 싱글 피니온 유성기어셋트로서, 상기 무단 변속수단으로부터 무단 변속된 회전동력과, 상기 변속제어 입력수단으로부터 입력되는 회전 동력을 합성하여 변속비를 제어하는 변속 제어 수단과; 상기 변속 제어수단으로부터 입력되는 회전동력을 최종적으로 감속시켜 출력하는 종감속수단과; 를 포함하여 이루어지는 차량용 무단 변속장치를 제공한다.

Description

차량용 무단 변속장치

본 발명은 차량용 무단 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구성을 간단하면서도 무단 변속영역의 폭을 크게 할 수 있도록 하여 엔진의 동력을 효과적으로 이용하여 동력 전달성능을 향상시키고, 벨트가 분담하는 하중을 양분시켜 분담토록 함으로써, 내구성을 향상시킬 수 있는 차량용 무단 변속장치에 관한 것이다.

차량의 변속장치는 엔진의 구동력을 구동륜에 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 상기와 같이 벨트와 직경의 가변되는 풀리만을 이용하는 무단 변속기구를 사용하는 무단 변속장치에 있어서는 그 무단 변속영역이 크게 한정되어 엔진의 동력을 효과적으로 이용하지 못한다는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 모든 회전 동력의 하중이 하나의 벨트에 의하여 전달됨으로써, 이에 따른 벨트의 수명이 단축됨은 물론 내구성을 크게 기대할 수 없다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 보다 구성이 간단하면서도 무단 변속영역의 폭을 크게 할 수 있도록 하여 엔진의 동력을 효과적으로 이용할 수 있도록 한 차량용 무단 변속장치를 제공함에 있다.

또한, 상기 엔진의 동력을 효과적으로 이용함으로써, 동력성능을 향상시키고, 벨트가 분담하는 하중을 양분시켜 분담토록 함으로써, 내구성을 향상시킬 수 있는 차량용 무단 변속장치를 제공함에 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 엔진의 출력단에 배치되어 출력되는 회전 동력의 토오크를 변환시키는 토오크 컨버터와; 상기 토오크 컨버터와 직결되는 제1축상에 배치되어 정,역회전을 제어하는 정,역회전 제어수단과; 상기 정,역회전 제어수단의 출력측을 형성하는 제2축과, 이의 제2축과 소정 간격을 두고 이격되어 배치되는 제3축상에 장착되는 구동 및 종동풀리와 이들을 상호 연결하는 벨트로 이루어져 무단 변속을 행하는 무단 변속수단과; 상기 제2축의 단부에 배치되는 변속제어 입력수단과; 싱글 피니온 유성기어셋트로서, 상기 무단 변속수단으로부터 무단 변속된 회전동력과, 상기 변속제어 입력수단으로부터 입력되는 회전 동력을 합성하여 변속비를 제어하는 변속 제어수단과; 상기 변속 제어수단으로부터 입력되는 회전동력을 최종적으로 감속시켜 출력하는 종감속수단과; 를 포함하여 이루어지는 차량용 무단 변속장치를 제공한다.

제1도는 본 발명에 의한 제1 실시예의 구성도,

제2도는 본 발명에 적용되는 무단 변속수단의 단면도,

제3도는 본 발명에 의한 제2 실시예의 구성도,

제4도는 본 발명에 의한 제3 실시예의 구성도이다.

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

제1도는 본 발명에 의한 무단 변속장치의 구성도로서, 엔진(2)으로부터 발생된 회전동력은 토오크 컨버터(4)에 의하여 토오크 변환이 이루어져 제1축(6)을 통해 전달된다.

상기에서 토오크 컨버터(4)의 구조와 작동은 공지 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고 상기 제1축(6)상에 배치되어 정,역회전을 제어하는 정,역회전 제어수단(8)은 싱글 피니온 유성기어셋트로서, 선기어(10)가 상기 제1축(6)과 직결되고, 유성캐리어(12)가 제1,2 마찰부재(14)(16)를 개재시켜 상기 제1축(6)과 변속기 하중징(18)과 연결되어 선택적인 입력요소와 반력요소로 작용하게 되며, 링기어(20)가 출력요소로서, 제2축(22)과 연결되는 구성을 갖는다.

이에 따라 제1 마찰부재(14)가 작동하면 선기어(10)와 유성 캐리어(12)로 동시에 입력이 이루어짐으로써, 유성기어 셋트가 직결되어 정회전의 동력을 출력하게 되며, 반대로 제2 마찰부재(18)이 작동하면 유성 캐리어(12)가 반력요소로 작용하면서 역회전의 동력을 전달하게 된다.

그리고 무단 변속수단(24)은 제2축(22)에 장착되는 구동풀리(26)와, 상기 2축(22)과 소정의 간격을 두고 배치되는 제2축(28)상에 배치되는 종동풀리(30)와, 상기 양 풀리(26)(30)를 연결하는 벨트(32)를 포함하여 이루어진다.

상기에서 구동 및 종동풀리(26)(30)는 엔진(2)의 구동력에 의하여 발생되는 유압에 의하여 제어되면서 그의 외경이 가변되어 변속작용을 행할 수 있게 되는데, 도 2는 그것을 가능하게 하는 일 실시예의 구성을 보여주고 있다.

즉, 구동풀리(26)는 고정측 풀리(34)와 가변측 풀리(36)로 이루어지는데, 고정측 풀리(34)는 제2축(22)과 일체로 형성되어 있으며, 가변측 풀리(36)는 이 제2축(22)상에서 좌우 이동할 수 있는 상태로 결합되고 있다.

상기 가변측 풀리(36)측에는 케이싱 부재(38)가 설치되어 이들 사이에 유압 쳄버(40)를 형성하고 있다.

이 유압쳄버(30)는 제2축(22)에 형성된 유로(42)를 통하여 엔진의 구동력에 의해 생성되는 압력유체가 공급될 수 있도록 되어 있다.

그리고 종동풀리(30)는 상기와 마찬가지로 고정측 풀리(44)와 가변측 풀리(46)로 이루어지되, 상기 고정측 풀리(44)가 중공축으로 이루어지는 상기 제3축(28)과 회전 간섭됨이 없이 배치되는 회전부재(48)에 일체로 형성된다.

또한, 가변측 풀리(46)는 상기 회전부재(48)상에서 좌우 이동할 수 있도록 결합되고, 이의 가변측 풀리(46)에는 케이싱 부재(50)가 개재되어 유압쳄버(52)를 형성하고 있으며, 상기 유압쳄버(52)에는 회전부재(48)에 형성된 유로(54)를 통하여 엔진의 구동력에 의해 생성되는 압력유체가 공급될 수 있도록 되어 있다.

물론 상기 구동 및 종동풀리(26)(30)의 구성은 상기 구성에 한정되는 것은 아니고 이의 구성으로부터 용이하게 발명할 수 있는 것은 모두 포함한다.

상기와 같이 이루어지는 무단 변속수단(24)은 제2축(22)로부터 입력되는 회전동력을 구동풀리(26)와 종동풀리(30)의 직경 변화에 따라 무단 변속을 행하게 되는데, 이때 무단 변속조건은, 첫째, 구동풀리(26)와 종동풀리(30)의 외경이 동일할 때와, 둘째 구동풀리(26)의 외경이 종동풀리(30)의 직경 보다 큰 경우와, 셋째 구동풀리(26)의 직경이 종동풀리(30)의 직경보다 작은 경우로 나누어 생각할 수 있다.

첫째 조건으로 구동 및 종동풀리(26)(30)의 외경이 동일한 경우에는 1 : 1의 변속비를 갖게된다.

그리고 둘째로 구동풀리(26)의 외경이 종동풀리(30)의 직경 보다 큰 경우에는 구동풀리(26)의 회전수 보다 종동풀리(30)의 회전수가 커지기 때문에 증속이 이루어지게 되며, 셋째 구동풀리(26)의 외경이 종동풀리(30)의 직경 보다 작아지는 경우에는 구동풀리(26)의 회전수가 종동풀리(30)의 회전수 보다 작아지기 때문에 감속이 이루어지게 되는 것이다.

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

그리고 상기 제2축(22)의 단부에 배치되는 변속제어 입력수단(56)은 상기 제2축(22)상에 회전 간섭없이 배치되는 드라이브 기어(58)와, 상기 드라이브 기어(58)를 제2축(22)과 가변적으로 연결하여 주는 제1 마찰부재(60)와, 상기 드라이브 기어(58)의 회전을 정지시킬 수 있는 제2 마찰부재(62)를 포함하여 이루어진다.

이에 따라 제1 마찰부재(60)를 작동시키면 제2축(22)의 회전동력을 드라이브 기어(58)를 통해 출력되어 후술하는 변속제어수단으로 입력되어지며, 제2 마찰부재(62)를 작동시키면 드라이브 기어(58)가 정지되면서 변속제어수단의 어느 한 요소가 반력요소로 작용할 수 있도록 한다.

그리고 상기 무단 변속수단(24)을 통해 무단 변속된 회전동력은 변속 제어수단(64)으로 입력되어 상기 변속제어 입력수단(56)으로부터 입력되는 회전동력과 합성이 이루어지게 된다.

즉, 상기 변속제어수단(64)은 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어져 이의 선기어(66)의 일측으로 장착되는 드리이븐 기어(68)가 연결수단으로 아이들링 기어(70)를 개재시켜 상기 드라이브 기어(58)와 연결되고, 링기어(72)가 상기 무단 변속수단(24)의 종동풀리(30)와 일체로 형성되며, 유성 캐리어(74)가 동력전달부재(76)를 개재시켜 후술하는 종감속수단(78)과 연력되는 구성을 갖는다.

상기에서 종감속수단(56)은 상기 변속 제어수단(64)의 출력요소인 유성캐리어(74)와 입력요소로 작용하는 선기어(80)와, 변속기 하우징(18)에 직접 연결되어 반력요소로 작용하는 링기어(82)와, 출력요소로 작용하는 유성캐리어(84)로 이루어지며, 상기 유성캐리어(84)의 단부에는 베벨기어로 이루어지는 디프렌셜(86)이 배치된다.

그리고 상기에서 제3축(28)은 일측단이 상기 디프텐셜(86)과 연결되어 구동축으로 작용하게 되며, 그의 반대측으로는 다른 하나의 전륜 구동축(88)이 배치된다.

이에 따라 상기 무단 변속수단(24)으로부터 무단 변속되어 입력되는 회전동력은 변속제어 입력수단(56)으로부터 입력되는 회전동력에 따라 그 무단 변속폭이 변환된다.

즉, 무단 변속수단(24)으로부터 무단 변속된 회전동력이 선기어(66)로 입력이 이루어지는 상태에서 변속제어 입력수단(56)으로부터 선기어(66)를 통해 변속제어를 위한 회전동력이 입력되는 바, 그 회전동력의 크기에 따라 유성캐리어(74)의 출력이 변화되는 것으로서, 변속제어수단(64)을 형성하는 싱글 피니언 유성기어셋트의 작동관계는 공지와 같이 이루어지게 되는 바, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고 상기 변속제어수단(64)으로부터 전달되는 회전동력은 종감속수단(78)으로 입력되어 감속이 이루어지게 된다.

상기에서 제1,3 마찰부재(12)(60)는 클러치 수단으로 다판 클러치가 사용되며, 제2,4 마찰부재(16)(62)는 브레이크 수단으로 밴드 브레이크가 사용될 수 있다.

이러한 점을 고려하여 볼 때, 변속제어 입력수단(56)으로부터 입력되는 속도와, 무단 변속수단(24)으로부터 입력되는 회전속도에 따라 출력속도의 변화폭을 크게 조절할 수 있는 바, 양 입력속도를 적절히 조절하여 입력하면, 가장 이상적인 변속이 이루어질 수 있게 되는 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 제2 실시예를 도시한것으로서, 이는 상기 제1 실시예에 있어서, 변속제어 입력수단(56)과 변속제어수단(64)의 연결수단으로 체인(90)을 사용한 것이다.

그리고 도 4는 본 발명에 의한 제3 실시예를 도시한 것으로서, 이는 상기 제 2 실시예에 있어서, 종감속수단(78)과 디프렌셜(86) 사이에 후륜 구동력 전달수단(92)을 배치하였다.

상기 후륜 구동력 전달수단(92)은 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지되, 상기 종감속수단(78)의 유성 캐리어(84)와 연결되는 유성 캐리어(94)와, 상기 디프렌셜(86)과 연결되는 선기어(96)와, 외주연에 베벨기어(98)가 형성되어 이에 드라이브 샤프트(100)가 연결되는 링기어(102)를 포함하여 이루어진다.

상기와 같이 이루어지는 제3 실시예에 있어서는 후륜까지 구동시키는 것 이외에는 제1 실시예와 동일 작동을 하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 무단 변속장치는 구성이 간단하면서도 무단 변속영역의 폭을 크게 할 수 있도록 하여 엔진의 동력을 효과적으로 이용할 수 있게 된다.

또한, 상기 엔진의 동력을 효과적으로 이용함으로써, 동력성능을 향상시키고, 벨트가 분담하는 하중을 양분시켜 분담토록 함으로써, 내구성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 엔진의 출력단에 배치되어 출력되는 회전 동력의 토오크를 변환시키는 토오크 컨버터와; 상기 토오크 컨버터와 직결되는 제1축상에 배치되어 정,역회전을 제어하는 것으로, 싱글 피니온 유성기어셋트로서, 선기어가 상기 제1축과 직결되고, 유성 캐리어가 제1,2 마찰부재를 개재시켜 상기 제1축과 변속기 하우징과 연결되어 선택적인 입력요소와 반력요소로 작용하게 되며, 링기어가 출력요소로서, 제2축과 연결되는 정,역회전 제어수단과; 상기 정,역회전 제어수단의 출력측을 형성하는 제2축과, 이의 제2축과 소정 간격을 두고 이격되어 배치되는 제3축상에 장착되는 구동 및 종동풀리와 이들을 상호 연결하는 벨트로 이루어져 무단 변속을 행하는 무단 변속수단과; 상기 제2축의 단부에 배치되는 것으로, 상기 제2축상에 회전 간섭 없이 배치되는 드라이브 기어와, 상기 드라이브 기어를 제2축과 가변적으로 연결하여 주는 제3 마찰부재와, 상기 드라이브 기어가 선택적으로 반력요소로 작용할 수 있도록 변속기 하우징과 연결하여 주는 제4 마찰부재를 구비하여 된 변속 제어 입력수단과; 싱글 피니온 유성기어셋트로서, 상기 무단 변속수단으로부터 무단 변속된 회전 동력과, 상기 변속 제어 입력수단으로부터 입력되는 회전 동력을 합성하여 변속비를 제어하는 것으로, 싱글 피니언 유성기어셋트로서, 링기어가 무단 변속수단의 종동풀리와 일체로 형성되고, 선기어가 변속 제어 입력수단의 드라이브 기어와 소정의 연결수단으로 연결되어 제어 동력이 입력되고, 유성 캐리어가 출력요소로 작용하도록 형성되는 변속 제어수단과; 상기 변속 제어수단으로부터 입력되는 회전 동력을 최종적으로 감속시켜 출력하는 것으로, 싱글 피니언 유성기어셋트로서, 선기어가 상기 변속 제어수단의 출력요소인 유성 캐리어와 연결되고, 링기어가 변속기 하우징에 직접 연결되며, 유성 캐리어가 베벨기어로 이루어지는 디프렌셜과 연결되어 출력요소로 작용할 수 있도록 구성된 종감속수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
2. 청구항1에 있어서, 상기 변속 제어 입력수단의 드라이브 기어와 변속 제어수단의 드리이븐 기어가 아이들링 기어를 개재시켜 연결됨을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
3. 청구항1에 있어서, 상기 변속 제어 입력수단의 드라이브 기어와 변속 제어수단의 드리이븐 기어가 체인으로 연결됨을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
4. 청구항1에 있어서, 상기 변속 제어수단과 디프렌셜 사이에는, 싱글 피니언 유성기어셋트로서, 종감속수단의 유성 캐리어와 연결되는 유성 캐리어와, 상기 디프렌셜과 연결되는 선기어와, 외주연에 베벨기어가 형성되어 이에 드라이브 샤프트가 연결되는 링기어를 구비하여 된 후륜 구동력 전달수단이 배치됨을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.