KR100427362B1 - 차량용 무단변속기 - Google Patents

Abstract

목적 : 본 발명은 연비 개선을 실현하면서 경사로에서 정지 후 다시 출발할 때 차량이 뒤로 밀리는 것을 방지하는 차량용 무단변속기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

구성 : 이 차량용 무단변속기는, 엔진에 연결되는 파우더 클러치, 이 파우더 클러치에 입력축으로 연결되어 출력의 회전 방향을 전진 및 후진으로 제어하는 유성기어 셋, 이 유성기어 셋의 요소를 제어하는 포워드 클러치 및 리버스 브레이크, 이 유성기어 세 요소 중에서 한 요소에 프라이머리 축으로 고정 연결되는 프라이머리 풀리와, 이 프라이머리 풀리에 벨트로 연결되는 세컨더리 풀리, 그리고 입력축 또는 프라이머리 축을 변속기 케이스에 가변적으로 고정시키는 일방향 클러치 및 포워드 브레이크로 구성되어 있다.

효과 : 이 차량용 무단변속기는 일방향 클러치 및 포워드 브레이크로 경사로에서 정지 후, 다시 출발하는 차량의 입력축이나 프라이머리 축을 고정시킴으로서, 파우더 클러치 사용 시에도 연비를 개선하고 아울러 차량이 경사로에서 뒤로 밀리는 현상을 방지할 수 있다.

Description

차량용 무단변속기 {continuous variable transmission for vehicle}

본 발명은 차량용 무단변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경사로에서 차량이 뒤로 밀리는 힘을 받을 때 그 축을 일방향 클러치로 잡아줌으로서 경사로에서 차량이 뒤로 밀리는 현상을 방지시키는 차량용 무단변속기에 관한 것이다.

일반적으로 벨트식 무단변속기는 벨트로 연결된 프라이머리 풀리와 세컨더리 풀리의 직경을 변화시켜 무단변속을 실현하는 것으로서, 엔진과 전후진제어장치 사이에 발진장치를 구비하고 있다.

이 벨트식 무단변속기는 발진장치로 파우더 클러치, 단판 클러치 또는 다판 클러치를 사용하고 있는 데, 이 클러치들의 무게가 가볍기 때문에, 토크 컨버터를 사용하는 자동변속기에 비하여, 경사로에서 차량이 뒤로 밀리는 정도를 보다 크게 한다.

이는 기존 자동변속기 차량을 무단변속기 차량으로 대체한 운전자를 불만스럽게 하고 있다. 또 경사로에서 차량 정지 후, 다시 출발하게 되면, 차량이 뒤로 밀리는 현상 때문에 파우더 클러치, 다판 및 단판 클러치의 부드러운 인게이지를 어렵게 한다.

또, 토크 컨버터를 사용하는 벨트식 무단변속기의 경우에 있어서도, 연비 증대를 위하여 토크비가 작은 것이 적용되고 있다. 이 경우에도 경사로에서 차량이 뒤로 밀리는 현상은 개선되지 않고 있다.

특히, 토크 컨버터를 사용하는 경우에는 D레인지에서 차량이 뒤로 밀려 약 15km/h정도까지 가속될 경우에는 토크 컨버터의 터빈 러너가 엔진 회전의 반대 방향으로 회전하게 되어 손상될 우려가 있으며, 반대 방향으로의 회전이 더 강해질 경우에는 엔진을 정지시키게 된다.

본 발명은 상기와 같은 점들을 감안한 것으로서, 경사로에서 차량이 뒤로 밀리는 힘을 받을 때 엔진의 반대 방향으로 회전하려는 축을 고정시켜 줌으로서, 파우더 클러치나 단판 및 다판 클러치 그리고 작은 토크비의 토크 컨버터를 사용하는 경우에도, 연비 개선을 실현함은 물론이고 차량이 뒤로 밀리는 것을 방지할 수 있는 차량용 무단변속기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이 차량용 무단변속기는, 엔진에 연결되는 발진장치; 상기 발진장치에 입력축으로 연결되어 발진장치로부터 전달되는 출력의 회전 방향을 전진 및 후진으로 제어하도록 유성기어 셋과, 상기 유성기어 셋의 요소를 제어하는 포워드 클러치 및 리버스 브레이크로 구성되는 전후진제어장치; 상기 전후진제어장치의 유성기어 요소 중에서 한 요소에 프라이머리 축으로 고정 연결되는 프라이머리 풀리와, 상기 프라이머리 풀리에 벨트로 연결되는 세컨더리 풀리로 구성되는 무단변속장치를 포함하는 차량용 무단변속기에서,경사로에서 차량이 뒤로 밀리는 힘을 받을 때, 바퀴 측과 동력전달 가능하게 연결된 요소 중에서 엔진의 반대 방향으로 회전하려는 요소를 상기 변속기 케이스에 가변적으로 고정시키는 밀림 방지 수단으로 일방향 클러치를 적용하되,상기 일방향 클러치의 이너 레이스는 상기 유성기어셋의 링기어에 고정 연결된 상기 입력축에 고정되고, 아웃 레이스는 상기 변속기 케이스에 고정됨을 특징으로 한다.이와 같이 본 발명에 따른 차량용 무단변속기는 밀림 방지 수단을 구비하여, 경사로에서 정지 후, 다시 출발하여 차량이 뒤로 밀리는 힘을 받을 때, 바퀴에 동력전달 가능하게 연결된 요소 중에서 엔진의 반대 방향으로 회전하려는 요소를 밀림 방지 수단으로 변속기 케이스에 고정시킴으로서, 파우더 클러치나 단판 및 다판 클러치 그리고 작은 토크비의 토크 컨버터를 사용하는 경우에도, 연비를 개선하면서 차량이 뒤로 밀리는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 무단변속기 제1실시 예의 구성 및 중립 상태도.

도 2는 제1실시 예의 마찰요소 작동표.

도 3은 제1실시 예의 전진 및 경사로 밀림 상태도.

도 4는 제1실시 예의 후진 상태도.

도 5는 본 발명에 따른 차량용 무단변속기 제2실시 예의 구성 및 중립 상태도.

도 6은 제2실시 예의 마찰요소 작동표.

도 7은 제2실시 예의 전진 및 경사로 밀림 상태도.

도 8은 제2실시 예의 후진 상태도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

5 : 입력축 13 : 싱글 피니언 유성기어 셋

17 : 선기어 23 : 무단변속장치

27 : 프라이머리 축

FC : 포워드 클러치 FB : 포워드 브레이크

RB : 리버스 브레이크 OWC1,2 : 일방향 클러치

본 발명의 이점과 장점은 이하의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 설명함으로서 보다 명확하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 무단변속기 제1실시 예의 구성 및 중립 상태도로서, 엔진(1)에 연결되는 파우더 클러치(3)를 통하여 입력축(5)으로 동력을 전달하도록 구성되어 있다.

여기서 파우더 클러치(3)는 발진장치의 한 예로서, 다판 및 단판 클러치(미도시) 그리고 토크 컨버터(미도시)로 대치될 수 있다. 또 파우더 클러치(3)와 변속기 케이스(7) 사이에는 유압 펌프(9)가 구비되어 있다. 이 유압 펌프(9)는 엔진(1) 구동 시 유압을 발생할 수 있도록 구성되어 있다.

입력축(5)도 역시 엔진(1)이 구동하는 동안 구동되며, 이 입력축(5)에는 엔진(1)에서 출력된 회전 방향을 전진 또는 후진으로 제어하는 전후진제어장치(11)가 제공되어 있다.

이 전후진제어장치(11)는 싱글 피니언 유성기어 셋(13)과 이를 제어하는 포워드 클러치(FC)와 리버스 브레이크(RB)로 구성되어 있다. 싱글 피니언 유성기어 셋(13)은 더블 피니언 유성기어(미도시, 이하 생략)로 대치되며, 이때에는 더블 피니언 유성기어 셋이 싱글 피니언 유성기어 셋(13)과 같은 작동을 할 수 있도록 포워드 클러치(FC)와 리버스 브레이크(RB)를 싱글 피니언 유성기어 셋(13)의 각 요소에 연결하여야 한다.

이 싱글 피니언 유성기어 셋(13)에서, 링기어(15)는 입력축(5)에 고정 연결되고, 선기어(17)는 포워드 클러치(FC)를 개재하여 입력축(5)에 가변 연결되며, 유성 캐리어(19)는 리버스 브레이크(RB)를 개재하여 변속기 케이스(7)에 가변적으로 고정되어 있다.

따라서, 포워드 클러치(FC)가 작동되고, 리버스 브레이크(RB)가 해방되면, 싱글 피니언 유성기어 셋(13)이 일체로 구동되면서 엔진(1)의 회전 방향과 같은 전진 상태로 제어된다.

그리고, 포워드 클러치(FC)가 해방되고, 리버스 브레이크(RB)가 작동되면, 싱글 피니언 유성기어 셋(13)의 선기어(17)가 엔진(1)의 회전 방향과 반대인 후진 상태로 제어된다.

이렇게 제어된 전진 및 후진 출력은 무단변속장치(23)로 전달되어 무단으로 변속된다. 이 무단변속장치(23)의 프라이머리 풀리(25)는 프라이머리 축(27)으로 선기어(17)에 직결됨과 동시에 벨트(29)를 통하여 세컨더리 풀리(31)에 연결되어 있다. 이 프라이머리 풀리(23)와 세컨더리 풀리(31)는 공지된 바와 같이 그 직경을 가변시켜 무단변속을 실현하는 것으로서 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

이와 같이 구성되는 무단변속기는 경사로에서 차량이 정지한 후 다시 출발하게 될 때, 차량이 받는 뒤로 밀리는 힘에 대항할 수 있는 밀림 방지 수단을 구비하고 있다.

이 밀림 방지 수단은 다양한 방법으로 가능하겠으나, 여기서는 바퀴(미도시) 측과 동력전달 가능하게 연결된 요소 중에서 엔진(1)의 반대 방향으로 회전하려는 요소를 변속기 케이스(7)에 가변적으로 고정시키는 방법을 채택하고 있다.

이러한 방법으로 구현되는 밀림 방지 수단은 다양하게 구성될 수 있으며, 제1실시 예에는 일방향 클러치(OWC1)로 구성된 것을 예시하고 있다.

이 일방향 클러치(OWC1)는 이너 레이스(33)가 링기어(15) 및 입력축(5)에 고정되고, 아웃 레이스(35)는 변속기 케이스(35)에 고정되어 있다. 따라서 이 일방향 클러치(OWC1)는 이너 레이스(33)가 엔진(1)의 회전 방향으로의 구동이 자유롭고 그 반대로의 구동이 제한되고 있다.

이와 같이 구성되는 차량용 무단변속기는 도 2에 도시된 작동표에서와 같이 전자제어유닛이 포워드 클러치(FC), 포워드 브레이크(FB)를 제어함으로서 전진 및 후진 상태에서 무단 변속을 실행하게 된다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 포워드 클러치(FC)가 작동되고, 리버스 브레이크(RB)가 해방되면, 싱글 피니언 유성기어 셋(13)은 일체로 구동되면서 엔진(1)의 회전 방향과 같은 전진 상태로 제어된다.

이렇게 제어된 전진 출력은 프라이머리 축(27)을 통하여 무단변속장치(23)로 입력되고, 여기서 프라이머리 풀리(25)와 세컨더리 풀리(31)의 직경 변화에 의하여 무단으로 변속된다.

이 상태로 경사로를 주행하다가 정지한 후, 다시 출발하게 되면, 차량이 받는 뒤로 밀리는 힘은 바퀴(미도시)를 통하여 무단변속장치(23), 그리고 입력축(5)으로 전달된다.

그러나 이 입력축(5)에는 일방향 클러치(OWC1)가 구비되어 있다. 이 일방향 클러치(OWC1)는 입력축(5)을 비롯한 무단변속장치(23), 그리고 바퀴가 엔진(1)의 반대 방향으로 회전하는 것을 방지하여, 경사로에서 차량이 뒤로 밀리는 것을 방지해 준다.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이 포워드 클러치(FC)가 해방되고, 리버스 브레이크(RB)가 작동되면, 싱글 피니언 유성기어 셋(13)의 선기어(17)가 엔진(1)의 회전 방향과 반대인 후진 상태로 제어되다.

이렇게 제어된 후진 출력은 프라이머리 축(27)을 통하여 무단변속장치(23)로 입력되고, 여기서 프라이머리 풀리(25)와 세컨더리 풀리(31)의 직경 변화에 의하여 무단으로 변속된다.

한편, 도 5는 본 발명의 제2실시 예로서, 제1실시 예와 전체적인 구성 및 작용이 동일하므로 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 다른 부분에 대해서만 제1실시 예와 비교 설명한다.

제1실시 예에서는 일방향 클러치(OWC1)가 링기어(15)에 연결된 입력축(5)과 변속기 케이스(7)사이에 설치되어 있는 데, 제2실시 예에서는 일방향 클러치(OWC2)가 선기어(17)에 연결된 프라이머리 축(27)과 변속기 케이스(7)사이에 설치되어 있다.

따라서, 제1실시 예에서는 일방향 클러치(OWC1)가 변속기 케이스(7)에 직접 설치되어 있는 데, 제2실시 예에서는 프라이머리 축(27)의 후진 구동을 방해하지 않도록 일방향 클러치(OWC2)를 포워드 브레이크(FB)를 개재하여 변속기 케이스(7)에 설치되어 있다. 이 포워드 브레이크(FB)는 전진에서만 작동하고 후진에서는 해방된다.

즉, 일방향 클러치(OWC2)의 이너 레이스(37)는 프라이머리 축(27)에 고정되고, 아웃 레이스(39)는 포워드 브레이크(FB)를 개재하여 변속기 케이스(7)에 가변적으로 고정되어 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 차량용 무단변속기는 밀림 방지 수단을 일방향 클러치 또는 일방향 클러치와 포워드 브레이크로 구비하여, 경사로에서 정지 후, 다시 출발하여 차량이 뒤로 밀리는 힘을 받을 때, 바퀴에 동력전달 가능하게 연결된 요소 중에서 엔진의 반대 방향으로 회전하려는 요소인 입력축 또는 프라이머리 축을 변속기 케이스에 고정시킴으로서, 종래기술에서와 같이, 파우더 클러치나 단판 및 다판 클러치 그리고 작은 토크비의 토크 컨버터를 사용하는 경우에도, 연비를 향상시키면서 차량이 뒤로 밀리는 현상을 방지할 수 있다.

Claims (7)

1. 엔진에 연결되는 발진장치; 상기 발진장치에 입력축으로 연결되어 발진장치로부터 전달되는 출력의 회전 방향을 전진 및 후진으로 제어하도록 유성기어 셋과, 상기 유성기어 셋의 요소를 제어하는 포워드 클러치 및 리버스 브레이크로 구성되는 전후진제어장치; 상기 전후진제어장치의 유성기어 요소 중에서 한 요소에 프라이머리 축으로 고정 연결되는 프라이머리 풀리와, 상기 프라이머리 풀리에 벨트로 연결되는 세컨더리 풀리로 구성되는 무단변속장치를 포함하는 차량용 무단변속기에 있어서,

   경사로에서 차량이 뒤로 밀리는 힘을 받을 때, 바퀴 측과 동력전달 가능하게 연결된 요소 중에서 엔진의 반대 방향으로 회전하려는 요소를 상기 변속기 케이스에 가변적으로 고정시키는 밀림 방지 수단으로 일방향 클러치를 적용하되,

   상기 일방향 클러치의 이너 레이스는 상기 유성기어셋의 링기어에 고정 연결된 상기 입력축에 고정되고, 아웃 레이스는 상기 변속기 케이스에 고정됨을 특징으로 하는 차량용 무단변속기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 발진장치는 파우더 클러치로 구성됨을 특징으로 하는 차량용 무단변속기.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 전후진제어장치는 싱글 피니언 유성기어 셋으로 구성됨을 특징으로 하는 차량용 무단변속기.
4. 청구항 1 또는 3에 있어서, 상기 전후진제어장치는 상기 싱글 피니언 유성기어 셋의 링기어가 상기 입력축에 고정 연결되고, 선기어가 포워드 클러치를 개재하여 상기 입력축에 가변 연결되며, 유성 캐리어가 리버스 브레이크를 개재하여 상기 변속기 케이스에 가변 고정됨을 특징으로 하는 차량용 무단변속기.
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7. 청구항 1에 있어서, 상기 밀림 방지 수단은 일방향 클러치로 구성되며, 상기 일방향 클러치의 이너 레이스는 상기 프라이머리 축에 고정되고, 아웃 레이스는 포워드 브레이크를 개재하여 상기 변속기 케이스에 가변적으로 고정됨을 특징으로 하는 차량용 무단변속기.