KR100334457B1

KR100334457B1 - 자동변속장치

Info

Publication number: KR100334457B1
Application number: KR1019990039057A
Authority: KR
Inventors: 주진용
Original assignee: 주진용
Priority date: 1998-09-23
Filing date: 1999-09-13
Publication date: 2002-05-03
Also published as: WO2000017536A1; KR20000023110A; US6497096B1

Abstract

본 발명은 유체클러치의 작동원리를 이용하여 엔진의 회전력을 전달하고, 또한 엔진회전속도 및 차속에 따라 자동으로 유체클러치내의 유압을 가변함과 동시에 유체클러치의 터어빈날개의 각도를 조절하여 자동으로 변속을 행하는 차량의 자동변속장치에 관한 것이다.

본 발명의 자동변속장치는 작동유체가 채워지는 하우징(1), 상기 하우징(1)내의 일측에 구성되며 엔진 크랭크축에 연결된 입력축(6)과 함께 회전하는 펌프(2), 상기 펌프(2)에 대향하여 하우징(1)내의 타측에 구성되며 출력축(7)과 함께 회전하며 변속을 위하여 날개(3a)의 각도를 가변할 수 있도록 할 수 있도록 구성된 터어빈(3), 상기 하우징(1) 내의 작동유체를 유입 또는 유출시키고 또한 유압을 조절하는 유압조절장치(4), 하우징(1)의 유체를 유출 또는 유입시킬 때 하우징(1)내의 공기를 유출 또는 유입시키는 공기출입밸브(5), 그리고 엔진부하 및 차속에 따라 하우징(1)내의 유압을 조정하고 또한 터어빈(3)의 날개(3a)의 경사각도를 제어하는 TCU(11)를 포함하고 있다.

Description

자동변속장치{AUTOMATIC TRANSMISSION}

본 발명은 차량의 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체클러치의 작동원리를 이용하여 엔진의 회전력을 전달하고, 또한 엔진회전속도 및 차속에 따라 자동으로 유체클러치내의 유압을 가변함과 동시에 유체클러치의 터어빈날개의 각도를 조절하여 자동으로 변속을 행하는 차량의 자동변속장치에 관한 것이다.

기계식 변속기는 엔진의 부하상태, 차속에 따라 운전자가 적절한 상태로 상태로 변속조작을 해야 하는데, 이러한 변속조작은 운전이 숙달된 운전자에게는 크게 문제될 것은 없겠으나 숙달되지 못한 운전자에게는 차속 등 엔진에 걸리는 부하상태를 판단하는 것이 용이하지 않고, 숙달된 운전자라 하더라도 클러치 페달과 변속레버를 조작하는 것이 번거럽고 피곤한 동작이다.

따라서 최근에는 자동변속기가 장착된 차량을 운전하는 경향이 증가하고 있는 실정이다.

종래의 자동변속기를 장작한 자동차의 경우에는 엔진과 자동변속기사이에 유체클러치 또는 토크컨버타가 구성되어 있고 또한 자동변속기의 구성이 매우 복잡하고 그 크기가 크고, 그에 따라서 자동차의 가격이 비싸고 자동차에 자동변속기를 탑재하는 작업이 곤란하고 자동변속기장착을 위하여 넓은 공간이 필요로 한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 구조가 간단하고 크기를 작게 하여 자동차의 가격을 저렴하게 하고 자동차에 자동변속기를 탑재하는 작업을 간단하게 하고 자동변속기탑재공간을 적게 하는 차량의 자동변속장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동변속장치는 작동유체가 채워지는 하우징, 상기 하우징내의 일측에 구성되며 엔진 크랭크축에 연결된 입력축과 함께 회전하는 펌프, 상기 펌프에 대향하여 하우징내의 타측에 구성되며 출력축과 함께 회전하며 변속을 위하여 날개의 각도를 가변할 수 있도록 할 수 있도록 구성된 터어빈, 상기 하우징 내의 작동유체를 유입 또는 유출시키고 또한 유압을 조절하는 유압조절장치, 하우징의 유체를 유출 또는 유입시킬 때 하우징내의 공기를 유출 또는 유입시키는 공기출입밸브, 그리고 엔진부하 및 차속에 따라 하우징내의 유압을 조정하고 또한 터어빈의 날개의 경사각도를 조절하는 TCU를 포함하고 있다.

도 1은 작동유체를 통하여 펌프의 회전력을 터어빈에 전달하는 원리를 나타내는 일반적인 동력전달개념도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전체적인 구성도,

도 3a 내지 도 3c는 변속시 터어빈의 날개의 경사정도를 나타내는 작동도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 하우징 2: 펌프

2a: 날개 3: 터어빈

3a: 날개 4: 유압조절장치

4a: 유압실린더 4b: 솔레노이드

5: 공기출입밸브 6: 입력축

7: 출력축 8: 스텝모타

8a: 모타축 8b: 전선

9: 구동베벨기어 9': 피동베벨기어

10: 피동베벨기어축 11: TCU

12: 전압조정기 13: 환형단자

14: 브러쉬 15: 절연체

16: 변속레바

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상술하면 다음과 같다.

도 1은 작동유체를 통하여 펌프의 회전력을 터어빈에 전달하는 원리를 나타내는 일반적인 동력전달개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전체적인 구성도이며, 도 3a 내지 도 3c는 변속시 터어빈의 날개의 경사정도를 나타내는 작동도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 하우징(1)내에 유체를 충만시키고 각각 회전가능한 펌프(2)와 터어빈(3)을 서로 대향하도록 한 경우에 펌프(2)가 회전하면 유체의 운동에너지에 의해서 터어빈(3)이 회전한다. 본 발명은 이와 같은 원리를 이용하여 엔진의 회전력을 전달하도록 되어 있다.

본 발명의 자동변속장치는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 작동유체가 채워지는 하우징(1), 상기 하우징(1)내의 일측에 구성되며 엔진 크랭크축에 연결된 입력축(6)과 함께 회전하는 펌프(2), 상기 펌프(2)에 대향하여 하우징(1)내의 타측에 구성되며 출력축(7)과 함께 회전하며 변속을 위하여 날개(3a)의 각도를 가변할 수 있도록 할 수 있도록 구성된 터어빈(3), 상기 하우징(1) 내의 작동유체를 유입 또는 유출시키고 또한 유압을 조절하는 유압조절장치(4), 하우징(1)의 유체를 유출 또는 유입시킬 때 하우징(1)내의 공기를 유출 또는 유입시키는 공기출입밸브(5), 그리고 엔진부하 및 차속에 따라 하우징(1)내의 유압을 조정하고 또한 터어빈(3)의 날개(3a)의 경사각도를 조절하는 TCU(11)를 포함하여 구성되어 있다.

도 2 및 도 3a, 3b, 3c에는 설명의 편의상 펌프(2)의 날개(2a)와 터어빈(3)의 날개(3a)가 각각 4개 구성되어 있는 것으로 도시하였다.

펌프(2)의 날개(2a)는 대략 45°의 각도로 경사져 있고 입력축(6)에 고정되어 있고 터빈(3)의 날개(3a)는 출력축(7)의 축방향에 대하여 경사질 수 있도록 되어 있다.

터어빈(3)의 날개(3a)의 각도를 축방향에 대하여 경사시키는 장치는 출력축(7)의 중공에 설치된 스텝모타(8), 상기 스텝모타(8)의 모타축(8a)에 설치된구동베벨기어(9), 상기 구동베벨기어(9)와 맞물려 모타축(8a)의 회전력을 90°방향으로 전달하는 4개의 피동베벨기어(9'), 상기 피동베벨기어(9')의 축으로서 날개(3a)의 중심에 연결되어 있는 피동베벨기어축(10)으로 이루어져 있다.

상기 스텝모타(8)로의 전원은 TCU(Transmission Control Unit)(11)의 제어를 받아 전압조정기(12)로부터 인가되는데, 전원을 출력축(7)과 함께 회전하는 스텝모타(8)에 인가하기 위하여 스텝모타(8)의 전선(8b)이 출력축(7)의 내부를 통하여 외면에 노출된 환형단자(13)에 연결되어 있고, 상기 환형단자(13)는 스프링에 의하여 탄력적으로 브러쉬(14)에 접촉되어 있다. 환형단자(13)와 출력축(7)사이를 절연하기 위하여 환형단자(13)의 주위에는 절연체(15)가 구성되어 있다.

따라서 전원은 전압조정기(12), 브러쉬(14), 환형단자(13) 및 전선(8b)를 통하여 스텝모타(8)에 전달된다.

유압조절장치(4)는 하우징(1)내부의 유체에 압력을 가하거나 해제하고 또한 중립시 유체를 배출하기 위한 유압실린더(4a)와, 상기 유압실린더(4a)를 동작시키기 위한 솔레노이드(4b)로 구성되어 있다. 솔레노이드(4b)는 TCU(11)의 제어를 받는 전압조정기(12)에 의하여 동작한다.

솔레노이드(4b)에 가해지는 전압이 정(正)의 방향으로 크면 클수록 유압실린더(4a)의 피스톤을 많이 전진시켜 하우징(1) 내부의 유체에 압력을 크게 가압하도록 되어 있다.

그리고 중립시 하우징(1)내의 유체를 완전히 배출하고자 하는 경우에는 솔레노이드(4b)에 역(逆)방향의 전압을 가하여 유압실린더(4a)의 피스톤을 완전히 후퇴시키도록 되어 있다.

공기출입밸브(5)는 TCU(11)의 제어를 받아 하우징(1)내에 유체를 유입시키거나 유출시킬 때만 개방되고 유체를 가압을 할 때에는 폐쇄되도록 되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 자동변속장치는 다음과 같이 작용한다.

중립상태, 즉 변속레버(16)를 중립(N)에 위치시킨 경우에는 이를 TCU(11)가 감지하여 공기출입밸브(5)를 개방시킴과 동시에 솔레노이드(4b)를 제어하여 유압실린더(4a)의 피스톤을 완전히 후퇴시킨다. 이 때 하우징(1)내의 유체가 대부분 유출되므로 펌프(2)의 회전력이 터어빈(3)에 전달되지 않고 출력축(7)이 회전하지 않는 중립상태가 된다.

변속레버(16)를 주행(D)에 위치시킨 경우에는 이를 TCU(11)가 감지하여 공기출입밸브(5)를 개방시킴과 동시에 솔레노이드(4b)를 제어하여 유압실린더(4a)의 피스톤을 일정거리까지 전진시켜 하우징(1)내에 유체를 거의 충만시킨다. 이 때 펌프(2)의 회전력이 터어빈(3)에 전달되기 시작하고 출력축(7)이 회전하는 주행상태가 된다. 이 상태에서는 가속페달을 밟지 않더라도 브레이크페달을 밟지 않으면 차량이 전진한다.

가속페달을 밟을 경우에는 엔진스로틀밸브가 개방되는데 스로틀밸브의 개방정도, 즉 엔진부하의 정도와 차속의 정도에 따라 하우징(1)내의 유압을 조절하고 터어빈(3)의 날개(3a)의 경사각도를 조절한다. 즉 변속을 행한다.

하우징(1)내의 유체는 어느 일정범위내에서 유압과 유체의 운동에너지가 비례한다는 것이 실험결과 증명되었다. 따라서 엔진부하가 많이 걸리거나 차량이 고속으로 달릴수록 일정범위내에서 하우징(1)내의 유압을 상승시킨다.

하우징(1) 내부의 유압을 상승시키고자하는 경우에는 TCU(11)는 전압조정기(12)를 제어하여 솔레노이드(4b)에 적절한 전류를 흐르게 하여 유압실린더(4a)의 피스톤을 필요한 만큼 전진시킨다.

그리고 터어빈(3)의 날개(3a)는 도 3a에 도시한 바와 같이 축방향에 대하여 45°의 각도를 유지할 때 가장 많이 회전력을 전달받고, 도 3b에 도시한 바와 같이 축방향과 동일각도를 유지할 때 가장 적은 회전력을 받는다.

변속레바(16)를 후진(R)에 위치시키면 TCU(11)는 이를 감지하여 터어빈(3)의 날개(3a)를 도 3c에 도시된 바와 같이 축방향에 대하여 반대방향으로 경사되도록 제어한다. 따라서 출력축(7)은 반대방향으로의 회전력을 받는다.

터어빈(3)의 날개(3a)의 경사각도를 조절하는 경우에는 TCU(11)가 전압조정기(12)를 제어하여 스텝모타(8)에 정방향 또는 역방향의 적절한 전압을 가하도록 함으로써 날개(3a)의 경사각도가 조절된다.

이와 같이 TCU(11)는 엔진부하 및 차속에 따라 하우징(1)의 유압과 터어빈(3)의 날개(3a)를 조절하고 그에 따라 적절한 변속이 행해지는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 자동변속장치는, 종래 자동변속기보다 구조가 간단하고 크기가 작으며, 그에 따라 자동차의 가격이 저렴하게 되며 자동차에 자동변속기를 탑재하는 작업이 간단하고 자동변속기탑재공간이 적게 되는 효과를 발휘한다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims

작동유체가 채워지는 하우징(1),

상기 하우징(1)내의 일측에 구성되며 엔진 크랭크축에 연결된 입력축(6)과 함께 회전하는 펌프(2),

상기 펌프(2)에 대향하여 하우징(1)내의 타측에 구성되며 출력축(7)과 함께 회전하며 변속을 위하여 날개(3a)의 각도를 가변할 수 있도록 할 수 있도록 구성된 터어빈(3),

상기 하우징(1) 내의 작동유체를 유입 또는 유출시키고 또한 유압을 조절하는 유압조절장치(4),

하우징(1)의 유체를 유출 또는 유입시킬 때 하우징(1)내의 공기를 유출 또는 유입시키는 공기출입밸브(5), 그리고

엔진부하 및 차속에 따라 하우징(1)내의 유압을 조정하고 또한 터어빈(3)의 날개(3a)의 경사각도를 제어하는 TCU(11)

를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 자동변속장치.
제1항에 있어서, 상기 유압조절장치(4)는 하우징(1)내부의 유체에 압력을 가하거나 해제하고 또한 중립시 유체를 배출하기 위한 유압실린더(4a)와, 상기 유압실린더(4a)를 동작시키기 위한 솔레노이드(4b)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 자동변속장치.
제1항에 있어서, 상기 터어빈(3)의 날개(3a)의 각도를 축방향에 대하여 경사시키는 장치는 출력축(7)의 중공에 설치된 스텝모타(8), 상기 스텝모타(8)의 모타축(8a)에 설치된 구동베벨기어(9), 상기 구동베벨기어(9)와 맞물려 모타축(8a)의 회전력을 90°방향으로 전달하는 4개의 피동베벨기어(9'), 상기 피동베벨기어(9')의 축으로서 날개(3a)의 중심에 연결되어 있는 피동베벨기어축(10)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 자동변속장치.