KR100313808B1 - 벨트식 무단 변속기의 무단 변속기구 - Google Patents

Abstract

간단한 구조로서 벨트의 슬립을 미연에 방지하여 연비향상은 물론 벨트의 내구성 및 동력 전달 성능을 향상시킬 목적으로;

엔진의 구동에 의해 발생된 유압의 공급에 따라 직경이 가변되면서 변속비를 제어하는 프라이머리 풀리와; 상기 프라이머리 풀리와 벨트로 연결되어 상기 프라이머리 풀리와 상반된 작동으로 직경이 가변되면서 벨트의 장력을 조절하는 세컨들리 풀리로 이루어지는 벨트식 무단변속기의 무단 변속기구에 있어서,

상기 세컨들리 풀리의 가변측 풀리와 종동축을 상호 회전 간섭없이 결합하되, 상기 가변측 풀리의 보스부 외주부에 원통형 지지부재를 배치하고, 이의 보스부와 원통형 지지부재는 숫나사부와 암나사부를 형성하여 상호 나사 결합하며, 상기 지지부재를 축방향 이동이 가능하도록 그 일단부를 종동축과 연결하여 주는 스프링 시트와 상기 지지부재 사이에는 스프링이 탄지되는 벨트식 무단 변속기의 무단 변속기구를 제공한다.

Description

벨트식 무단 변속기의 무단 변속기구{BELT-TYPE CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION}

본 발명은 자동차용 벨트식 무단 변속기에 적용되는 무단 변속기구에 적용 풀리에 벨트의 슬립시 반경이 작아지면서 슬립이 발생되는 것을 방지함으로써, 차량 연비향상은 물론 벨트의 내구성 및 동력 전달성능을 향상시킬 수 있는 무단 변속기구에 관한 것이다.

예컨데, 차량의 변속기는 엔진의 구동력을 구동륜에 전달하는 기능을 갖고 있는데, 이러한 변속기에는 운전자의 의지대로 운전자가 직접 변속단을 선택하는 수동 변속기와, 차량의 주행조건에 따라 자동적으로 변속이 이루어지는 자동 변속기와, 각 변속단 사이에 특정한 변속 영역 없이 무단으로 연속적인 변속이 이루어지는 무단 변속장치로 대별된다.

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

이러한 벨트식 무단 변속장치의 구성을 살펴보면, 도 4에서와 같이, 원동축(102)에 장착되는 프라이머리 풀리(104)와, 상기 원동축(102)과 소정의 간격을 두고 배치되는 종동축(106)상에 배치되는 세컨들리(108)와, 상기 양 풀리(104)(108)를 연결하는 벨트(110)를 포함하여 이루어진다.

상기에서 프라이머리 풀리(104)는 엔진의 구동력에 의하여 발생되는 유압에 의하여 제어되면서 그의 외경이 가변되고, 세컨들리 풀리(108)는 상기 플라이머리 풀리(104)의 외경 가변과 상반적인 작동으로 벨트(110)의 장력을 조절하여 주게 된다.

이러한 풀리에 있어서, 상기 프라이머리 풀리(104)는 고정측 풀리(112)와 가변측 풀리(114)로 이루어지며, 상기 고정측 풀리(112)는 원동축(102)과 일체로 형성되고, 가변측 풀리(114)는 이 원동축(102)상에서 좌우 이동할 수 있는 상태로 결합되고 있다.

상기 가변측 풀리(114)측에는 케이싱 부재(116)가 설치되어 이들 사이에 유압 쳄버(118)를 형성하고 있으며, 이 유압쳄버(118)는 원동축(102)에 형성된 유로(120)를 통하여 엔진의 구동력에 의해 생성되는 압력유체가 공급될 수 있도록되어 있다.

이에 따라 상기 유압 쳄버(118)에 공급되는 유압에 따라 가변측 풀리(114)가 좌우 이동되면서 그 외경을 가변시키게 된다.

그리고 세컨들리 풀리(108)는 상기와 마찬가지로 고정측 풀리(122)와 가변측 풀리(124)로 이루어지되, 상기 고정측 풀리(122)가 종동축(106)에 일체로 형성되고, 가변측 풀리(124)는 상기 종동축(106)상에서 좌우 이동할 수 있도록 결합되어 스프링(126)에 의해 탄지되어 이 스프링(126)의 탄성력에 의하여 벨트(110)의 장력을 조절하게 되는 것이다.

상기와 같이 이루어지는 무단 변속장치는 원동축(102)로부터 입력되는 회전동력을 프라이머리 풀리(104)와 세컨들리 풀리(108)의 직경 변화에 따라 무단 변속을 행하게 되는데, 이때 무단 변속조건은, 첫째, 프라이머리 풀리(104)와 세컨들리 풀리(108)의 외경이 동일할 때와, 둘째 프라이머리 풀리(104)의 외경이 세컨들리 풀리(108)의 직경 보다 큰 경우와, 셋째 프라이머리 풀리(104)의 직경이 세컨들리 풀리(108)의 직경보다 작은 경우로 나누어 생각할 수 있다.

첫째 조건으로 구동 및 세컨들리 풀리(104)(108)의 외경이 동일한 경우에는 1 : 1의 변속비를 갖게된다.

그리고 둘째로 프라이머리 풀리(104)의 외경이 세컨들리 풀리(108)의 직경 보다 큰 경우에는 프라이머리 풀리(104)의 회전수 보다 세컨들리 풀리(108)의 회전수가 커지기 때문에 증속이 이루어지게 되며, 셋째 프라이머리 풀리(104)의 외경이 세컨들리 풀리(108)의 직경 보다 작아지는 경우에는 프라이머리 풀리(104)의 회전수가 세컨들리 풀리(108)의 회전수 보다 작아지기 때문에 감속이 이루어지게 되는 것이다.

이러한 작용으로 주행 레인지에서는 출발시점부터 고속 주행까지 변속단 구분이 없는 점진적인 변속이 이루어지면서 종동축(106)을 통해 출력하게 된다.

그러나 상기와 같이 이루어지는 무단 변속기구에 있어서, 세컨들리 풀리는 그의 가변측 풀리가 단순히 스프링에 의하여 탄지되면서 프라이머리 풀리의 외경 변화에 따라 위치 변경되는 벨트의 측부를 가압하게 되는 바, 급 출발과 같이 순간적으로 부하가 크게 걸리거나 오버 드라이브 상태에서와 같이 종동축에 부하가 걸리게 되는 경우에는 벨트에 슬립이 발생된다는 문제점을 내포하고 있다.

그리고 상기와 같이 벨트에 슬립이 발생되는 경우에는 동력 전달 성능이 떨어짐은 물론 금속 마찰에 의하여 열이 발생되어 벨트의 내구력을 저하시키는 등의 문제점이 발생된다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 간단한 구조로서 벨트의 슬립을 미연에 방지하여 연비향상은 물론 벨트의 내구성 및 동력 전달 성능을 향상시킬 수 있는 무단 변속기의 무단 변속기구를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 의한 세컨들리 풀리가 적용된 무단 변속기구의 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 세컨들리 풀리의 단면도.

도 3은 도 2의 A-A 선단면도.

도 4는 종래 벨트식 무단 변속기구의 단면도이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 엔진의 구동에 의해 발생된 유압의 공급에 따라 직경이 가변되면서 변속비를 제어하는 프라이머리 풀리와;

상기 프라이머리 풀리와 벨트로 연결되어 상기 프라이머리 풀리와 상반된 작동으로 직경이 가변되면서 벨트의 장력을 조절하는 세컨들리 풀리로 이루어지는 벨트식 무단변속기의 무단 변속기구에 있어서,

상기 세컨들리 풀리의 가변측 풀리와 종동축을 상호 회전 간섭없이 결합하되, 상기 가변측 풀리의 보스부 외주부에 원통형 지지부재를 배치하고, 이의 보스부와 원통형 지지부재는 숫나사부와 암나사부를 형성하여 상호 나사 결합하며, 상기 지지부재를 축방향 이동이 가능하도록 그 일단부를 종동축과 연결하여 주는 스프링 시트와 상기 지지부재 사이에는 스프링이 탄지되는 벨트식 무단 변속기의 무단 변속기구를 제공한다.

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

도 1은 본 발명에 의한 무단 변속기구의 구성도로서, 본 발명의 무단 변속기구는 프라이머리 풀리(2)와 세컨들리 풀리(4), 그리고 이들을 상호 연결하여 주는 벨트(6)로 이루어진다.

상기에서 프라이머리 풀리(2)는 고정측 풀리(8)와 가변측 풀리(10)로 이루어지는데, 고정측 풀리(8)는 구동축(12)과 일체로 형성되어 있으며, 가변측 풀리(10)는 이 구동축(12)상에서 좌우 이동할 수 있는 상태로 결합되고 있다.

그리고 상기 가변측 풀리(10)는 그 일측에 소정 크기의 유압쳄버(14)가 형성되며, 이 유압쳄버(14)는 구동축(12)에 형성된 유로(16)를 통하여 엔진의 구동력에 의해 생성되는 압력유체가 공급될 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 세컨들리 풀리(4)는 상기 프라이머리 풀리(2)와 마찬가지로 고정측 풀리(18)와 가변측 풀리(20)로 이루어지되, 상기 고정측 풀리(18)가 종동축(22)에 일체로 형성된다.

또한, 가변측 풀리(20)는 상기 종동축(22)상에서 좌우 이동할 수 있도록 결합됨과 동시에 일측에 스프링(24)이 탄지되어 이의 스프링(24)에 의해 항상 고정측 풀리(18)으로 이동하려는 힘을 보유하게 된다.

이에 따라 상기 무단 변속기구는 미도시한 트랜스밋션 제어유닛의 제어에 따라 상기 프라이머리 풀리(2)의 유압 쳄버(14)에 공급되는 유압에 의해 이의 가변측 풀리(10)가 좌우 이동되면서 그 직경이 조절되고, 세컨들리 풀리(4)는 상기 프라이머리 풀리(2)의 직경 변화와 반대로 작동되면서 벨트(6)의 장력을 조절하면서 무단변속이 이루어지게 되는 것이다.

이러한 무단 변속기구에 있어서, 본 발명은 상기의 세컨들리 풀리(4)를 개선하여 벨트(6)와의 슬립 발생을 방지토록 하였다.

즉, 상기 세컨들리 풀리(4)의 가변측 풀리(20)와 종동축(22)은 상호 회전 간섭없이 결합되고, 이 가변측 풀리(20)의 보스부(30) 외주부에 원통형 지지부재(32)를 배치하고, 이의 보스부(30)와 원통형 지지부재(32)는 숫나사부(34)와 암나사부(36)를 형성하여 상호 나사 결합하였다.

상기에서 가변측 풀리(20)의 보스부(30)와 원통형 지지부재(32)를 나사 결합함에 있어서는 가변측 풀리(20)에 가해지는 하중이 지지부재(32)와 약간의 차이라도 있을 때 원할하게 회전할 수 있도록 둥근 나사형이나 사각 나사형의 나사산으로형성하는 것이 매우 바람직하다.

그리고 상기 원통형 지지부재(32)는 가변측 풀리(20)측의 측부에 외주방향으로 상기 스프링(24)의 일단이 지지되는 스프링 받침부(38)가 돌출 형성되고, 그 반대측단부는 상기 피동축(22)에 고정된 스프링 시이트(40)에 결합된다.

상기 지지부재(32)와 스프링 시이트(40)를 결합함에 있어서는 도 2 및 도3 에서와 같이, 종동축(22)의 회전에 따라 함께 회전하되, 지지부재(32)의 축방향 이동이 가능하도록 지지부재(32)의 단부에 일정 길이의 다수 돌기부(42)를 형성하고, 스프링 시이트(24)에는 상기 다수의 돌기부(42)가 삽입되어 축방향 이동이 가능하도록 형성된 슬라이드 공(44)과 결합하였다.

물론, 상기에서 돌기부(42)를 다수 형성하였다고 기재하고 있으나, 이의 숫자는 어느 일정갯수에 한정되는 것은 아니며, 적어도 2개 이상이면 되며, 그 길이는 지지부재(32)의 축방향 이동을 범위를 고려하여 이를 수용할 수 있도록 형성한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 무단 변속기구는 종래와 마찬가지로 프라이머리 풀리(2)의 가변측 풀리(10)가 유압에 의하여 좌우 이동되면서 직경이 가변되고, 이에 따른 세컨들리 풀리(4)는 스프링(24)의 탄성력에 의하여 이의 가변측 풀리(20)를 지지하면서 프라이머리 풀리(2)와는 상대적인 가변 동작이 이루어지면서 무단변속이 이루어지게 된다.

이러한 정상적인 무단 변속 작동 과정에서, 세컨들리 풀리(4)의 가변측 풀리(20)는 스프링(24)의 힘에 의해서만 밸브(6)의 장력을 조절하게 된다.

그러나 벨트(6)와의 슬립이 발생되면, 고정축 풀리(18)는 종동축(22)과 일체로 형성되었는 바, 저항이 크기 때문에 회전하지 않고, 상대적으로 회전저항이 작은 가변측 풀리(20)가 회전하게 된다.

이와 같이 가변측 풀리(20)가 회전하게 되면, 지지부재(32)와 나사 결합되어 있는 가변측 풀리(20)가 축방향 이동할 수 밖에 없는 것이며, 이와 같이 가변측 풀리(20)가 축방향 이동한다는 것은 고정측 풀리(18)에 근접되면서 그 외경이 커지게 되므로, 결국은 벨트(6)의 장력을 긴장시키게 됨으로써 슬립을 방지할 수 있게 되는 것이다.

즉, 밸브(6)와의 슬립이 발생되면, 스프링(24)의 탄성력에 가변측 풀리(20)의 이동하려는 힘이 더해짐으로써, 벨트의 슬립을 방지할 수 있게 되는 것이다.

그리고 벨트(6)의 슬립이 발생되지 않는 경우에는 추가적인 가변측 풀리(20)의 이동은 없다.

상기에서 벨트(6)의 슬립시 가변측 풀리(20)가 고정측 풀리(20)으로의 이동이 이루어지도록 하기 위하여는 종동축(22)의 주 회전방향에 따라 암,수 나사부(34)(36)의 나사선 방향을 결정하면 된다.

도면중 미설명 부호 46은 가변측 풀리(20)의 역회전으로 인한 이동을 방지할 수 있는 스톱퍼이다.

상기 본 발명의 실시예는 상기 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 이의 실시예로부터 용이하게 발명할 수 있는 모든 것을 포함한다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 벨트와 세컨들리 풀리와의 사이에서 슬립이 발생되는 경우 간단한 구성에 의해 가변측 풀리가 고정측 풀리측으로 이동하면서 장력을 조절할 수 있도록 함으로써, 벨트의 슬립을 미연에 방지하여 연비향상은 물론 벨트의 내구성 및 동력 전달 성능을 향상시킬 수 있는 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 엔진의 구동에 의해 발생된 유압의 공급에 따라 직경이 가변되면서 변속비를 제어하는 프라이머리 풀리와;

   상기 프라이머리 풀리와 벨트로 연결되어 상기 프라이머리 풀리와 상반된 작동으로 직경이 가변되면서 벨트의 장력을 조절하는 세컨들리 풀리로 이루어지는 벨트식 무단변속기의 무단 변속기구에 있어서,

   상기 세컨들리 풀리의 가변측 풀리와 종동축을 상호 회전 간섭없이 결합하되, 상기 가변측 풀리의 보스부 외주부에 원통형 지지부재를 배치하고, 이의 보스부와 원통형 지지부재는 숫나사부와 암나사부를 형성하여 상호 나사 결합하며, 상기 지지부재를 축방향 이동이 가능하도록 그 일단부를 종동축과 연결하여 주는 스프링 시트와 상기 지지부재 사이에는 스프링이 탄지됨을 특징으로 하는 벨트식 무단 변속기의 무단 변속기구.
2. 청구항 1에 있어서, 지지부재와 스프링 시이트는 지지부재의 단부에 일정 길이로 형성된 다수 돌기부가 스프링 시이트에 형성된 슬라이드 공에 삽입되어 결합됨을 특징으로 하는 벨트식 무단 변속기의 무단 변속기구.