KR100427374B1 - 차량용 무단 변속기 - Google Patents

Abstract

적은 유압과 유량 공급으로도 벨트의 슬립 방지를 위한 드러스트 포오스를 충분히 유지할 수 있도록 함으로써, 소형 오일 펌프를 적용하여 엔진 토크의 손실을 최소화할 목적으로;

프라이머리 샤프트상에 고정 및 이동 쉬브를 구비하여 배치되는 프라이머리 풀리와; 상기 프라이머리 샤프트와 평행하게 배치되는 세컨더리 샤프트상에 고정 및 이동 쉬브를 구비하여 배치되는 세컨더리 풀리와; 상기 프라이머리 및 세컨더리 풀리를 연결하는 벨트로 이루어져 상기 프라이머리 및 세컨더리 풀리에 형성되는 유압 쳄버에 유압을 공급함으로써, 풀리의 회전반경의 변화로 변속이 이루어지는 무단 변속기구를 보유하는 차량용 무단 변속기에 있어서,

상기 세컨더리 풀리의 이동 쉬브 보스부분을 더욱 연장하여 이에 헤리컬 기어로 형성되는 트랜스퍼 드라이브 기어를 스플라인 결합하고, 이에 치합되어 동력을 전달받는 드리븐 기어도 헤리컬 기어로 형성한 차량용 무단 변속기를 제공한다.

Description

차량용 무단 변속기{CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION FOR VEHICLES}

본 발명은 차량용 무단 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세컨더리 풀리에 있어서, 적은 유압과 유량 공급으로도 벨트의 슬립 방지를 위한 드러스트 포오스를 충분히 유지할 수 있도록 함으로써, 소형 오일 펌프를 적용할 수 있도록 하며, 이에 따른 엔진 토크의 손실을 최소화할 수 있도록 한 차량용 무단 변속기에 관한 것이다.

예컨대, 차량의 변속기에는 엔진의 회전력을 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 영역이 없이 무단으로 연속적인 변속이 이루어지는 무단 변속기로 대별된다.

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

이러한 무단 변속기는 도 1에서와 같이 프라이머리 풀리(2)와 세컨더리 풀리(4)가 각각 고정 쉬브(6)(8)와 이동 쉬브(10)(12)로 이루어져 이동 쉬브(10)(12)의 후측에 형성된 유압 쳄버(14)(16)에 작용하는 유압에 의해 구동 토크에 알맞은 수준으로 이동 쉬브(10)(12)가 금속벨트(18) 측면에 트러스트 포오스를 가함으로써, 이들 풀리(2)(4)의 직경 변환에 따라 무단 변속이 이루어지게 되는 것이다.

그리고 상기와 같은 무단 변속기의 유압 제어구조를 살펴보면, 프라이머리 풀리(2)에는 변속비 제어밸브(20)에 의한 제어압이 공급되어 벨트 회전반경이 변화되며, 세컨더리 풀리(4)에는 벨트가 슬립하지 않는 입력 토크에 해당하는 유압을 공급하는 구조로 이루어져 있다.

이에 따라 상기 벨트의 슬립을 방지하기 위하여 일반적인 자동 변속기와 대비하여 고압의 대용량 오일펌프를 사용하고 있으며, 이는 엔진의 동력을 손실시키는 요소로 작용하기 때문에 수동 변속기 또는 자동 변속기 보다 효율 및 연비를 크게 개선시키지 못하는 원인이 된다.

이러한 점을 고려하여 벨트의 슬립을 방지하기 위한 입력 토크에 해당하는 유압을 공급받는 종래 세컨더리 풀리의 구성을 살펴보면, 도 4에서와 같이, 세컨더리 샤프트(100)의 일측단에 고정 쉬브(102)가 일체로 형성되고, 이에 이웃한 세컨더리 샤프트(100) 상에 이동 쉬브(104)가 축방향 이동만 가능하도록 배치된다.

그리고 상기 이동 쉬브(104)의 후측에는 유압 쳄버 하우징(106)이 배치되고, 이 하우징 내측에 배치되는 피스톤(108)과 이동 쉬브(104) 사이에는 유압 쳄버(110)가 형성된다.

이에 따라 세컨더리 샤프트(100)의 중앙부에 축방향으로 형성된 유로(112)를 통해 유체가 상기 유압 쳄버(110)로 공급됨으로써, 이의 드러스트 포오스가 발생되며, 이의 드러스트 포오스의 고저에 따라 이동 쉬브(104)가 이동되면서 벨트(112)의 슬립을 방지하게 되는 것이다.

그리고 상기 유압 쳄버 하우징(106)의 후측으로는 트랜스퍼 기어(114)가 세컨더리 샤프트(100)와 일체로 회전할 수 있도록 구성되어 세컨더리 샤프트(100)의 회전동력을 중간기어(116)를 통해 미도시한 디프렌셜 기어로 전달하는 구조로 이루어진다.

그러나 상기와 같은 세컨더리 샤프트의 풀리 구성에 의하면, 이에 발생되는 드러스트 포오스는 유압 쳄버에 공급되는 유압 및 유량에 의하여 결정되는데, 이때 엔진 제어유닛에서 전달되는 신호에 따라 트랜스밋션 제어유닛에서 입력토크에 해당하는 드러스트 포오스를 발생시키는 유압 제어가 이루어지게 된다.

이에 따라 주행중 구동륜으로부터 입력되는 외부 충격등 토크 변동은 트랜스밋션 제어유닛이 알 수 없기 때문에 드러스트 포오스 보상이 불가능하게 됨으로써, 벨트 슬립의 한 요인이 된다는 문제점이 있다.

또한, 무단 변속기의 보호를 위하여 외부 충격에 의한 토크 변동시 벨트가 슬립되지 않도록 세컨더리 풀리에 작용하는 유압의 안정율을 상승시키는 경우에는 벨트의 슬립은 막을 수 있으나, 높은 유압과 많은 유량을 필요로 하게 됨으로써, 오일펌프가 대형화되어 엔진의 동력 손실이 높아진다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 적은 유압과 유량 공급으로도 벨트의 슬립 방지를 위한 드러스트 포오스를 충분히 유지할 수 있도록 함으로써, 소형 오일 펌프를 적용할 수 있도록 하며, 이에 따른 엔진 토크의 손실을 최소화할 수 있도록 한 차량용 무단 변속기를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 벨트식 무단 변속기의 프라이머리 풀리 및 세컨더리 풀리의 유압 계통도.

도 2는 본 발명의 요부 구성도.

도 3은 본 발명의 작용원리를 설명하기 위한 도면.

도 4는 종래 세컨더리 풀리의 단면도이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 프라이머리 샤프트상에 고정 및 이동 쉬브를 구비하여 배치되는 프라이머리 풀리와; 상기 프라이머리 샤프트와 평행하게 배치되는 세컨더리 샤프트상에 고정 및 이동 쉬브를 구비하여 배치되는 세컨더리 풀리와; 상기 프라이머리 및 세컨더리 풀리를 연결하는 벨트로 이루어져 상기 프라이머리 및 세컨더리 풀리에 형성되는 유압 쳄버에 유압을 공급함으로써, 풀리의 회전반경의 변화로 변속이 이루어지는 무단 변속기구를 보유하는 차량용 무단 변속기에 있어서,

상기 세컨더리 풀리의 이동 쉬브 보스부분을 더욱 연장하여 이에 헤리컬 기어로 형성되는 트랜스퍼 드라이브 기어를 스플라인 결합하고, 이에 치합되어 동력을 전달받는 드리븐 기어도 헤리컬 기어로 형성한 차량용 무단 변속기를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 벨트식 무단 변속기의 프라이머리 풀리 및 세컨더리 풀리의 유압 계통도로서, 이의 구성에 대해서는 전술하고 있기 때문에 생략한다.

도 2는 본 발명에 의한 세컨더리 풀리의 단면도로서, 이의 세컨더리 풀리(50)는 세컨더리 샤프트(51)의 일측단에 고정 쉬브(52)가 일체로 형성되고, 이에 이웃한 세컨더리 샤프트(51) 상에 이동 쉬브(54)가 축방향 이동만 가능하도록 배치된다.

그리고 상기 이동 쉬브(54)는 보스(56)이 길게 연장되어 그 중간부에 둘레턱(58)이 형성되어 이의 둘레턱(58)과 이동쉬브(54)의 외주측 사이에는 유압 쳄버 하우징(60)이 배치되고, 이 하우징(60) 내측에 배치되는 피스톤(62)과 이동 쉬브(54) 사이에는 유압 쳄버(64)가 형성된다.

물론, 상기 이동 쉬브(54)는 세컨더리 샤프트(51)와 기존과 같이 볼 스풀라인(66)에 의하여 축방향 이동만 가능하게 결합되며, 상기 유압 쳄버(64)의 내부 이동쉬브(54)와 피스톤(62) 사이에는 스프링(68)이 탄지되어 항상 피스톤(62)이 후퇴하는 방향으로 탄발력을 발휘하게 된다.

그리고 상기 둘레턱(58)의 일측 보스(56) 단부에는 트랜스퍼 기어(70)가 스플라인(72) 결합되어 록킹 너트(74)에 의하여 고정 체결되는데, 상기 트랜스퍼 드라이브 기어(70)는 헤리컬 기어로 형성된다.

이에 따라 상기 트랜스퍼 드라이브 기어(70)로부터 동력을 전달받는 드리븐 기어(76)는 상기 트랜스퍼 드라이브 기어(70)와 치합되는 또 다른 헤리컬 기어로 적용된다.

상기에서 드리븐 기어(76)라고 함은 디프렌션 기어박스의 링기어 또는 중간축을 개재시키는 경우에는 중간기어를 지칭할 수 있다.

그리고 상기 트랜스퍼 드라이브 기어(70)와 이의 기어로부터 동력을 전달받는 드리븐 기어(76)를 헤리컬 기어로 한 것은 도 3에서와 같이 적용하는 경우에는 헤리컬 기어의 특성상 상호 드러스트 포스가 발생되는데, 이때, 드리븐 기어(76)를 기지하는 회전축(78)을 회전만 인정하는 드러스트 베어링(80)을 개재시켜 축 지지하는 경우에는 이에 발생되는 드러스트 포오스는 도면의 화살표에서와 같이 트랜스퍼 드라이브 기어(70)를 도면에서 우측으로 밀어주는 드러스트 포스가 발생되기 마련이다.

상기에서와 같이 트랜스퍼 드라이브 기어(70)를 이동 쉬브(54)의 보스(56)에 배치하고, 드러스트 포오스를 받도록 형성함으로써, 전진 구동시 트랜스퍼 드라이브 기어(70)로부터 발생되는 드러스트 포오스를 세컨더리 이동 쉬브(54)에 작용토록 한 것이다.

그리고 상기 헤리컬 기어인 트랜스퍼 드라이브 기어(70)에서 발생하는 드러스트 포오스는 입력 토크에 비례하고, 헬리컬 기어 각도에 따라 조정이 가능하기때문에, 벨트 슬립 방지를 위해 필요한 드러스트 포오스 중 일부를 트랜스퍼 드라이브 기어(70)에서 발생하는 드러스트 포오스로 대체가 가능하다.

이에 따라 유압으로 발생시켜야 하는 드러스트 포오스를 작게하여 기존 무단 변속기 대비 작은 유압과 적은 유량 공급으로도 벨트 슬립을 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 주행중 구동륜으로부터 들어오는 외부 충격등 토크 변동시에도 1차적으로 디프렌셜을 거쳐 트랜스퍼 드라이브 기어(70)에 걸리는 토크가 증가하므로 헤리컬 기어인 트랜스퍼 드라이브 기어(70)에 걸리는 토크 증가분에 대하여 발생하는 드러스트 포오스도 동시에 증가하기 때문에 세컨더리 풀리(50)에 벨트의 그립력이 자동으로 보상되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 트랜스퍼 드라이브 기어에서 발생되는 드러스트 포오스를 벨트 슬립 방지를 위한 드러스트 포오스의 일부로 대체함으로써, 적은 유압과 유량 공급으로도 벨트의 슬립 방지하여 소형 오일 펌프를 적용할 수 있도록 하며, 이에 따른 엔진 토크의 손실을 최소화할 수 있는 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 프라이머리 샤프트상에 고정 및 이동 쉬브를 구비하여 배치되는 프라이머리 풀리와; 상기 프라이머리 샤프트와 평행하게 배치되는 세컨더리 샤프트상에 고정 및 이동 쉬브를 구비하여 배치되는 세컨더리 풀리와; 상기 프라이머리 및 세컨더리 풀리를 연결하는 벨트로 이루어져 상기 프라이머리 및 세컨더리 풀리에 형성되는 유압 쳄버에 유압을 공급함으로써, 풀리의 회전반경의 변화로 변속이 이루어지는 무단 변속기구를 보유하는 차량용 무단 변속기에 있어서,

   상기 세컨더리 풀리의 이동 쉬브 보스부분을 더욱 연장하여 이에 헤리컬 기어로 형성되는 트랜스퍼 드라이브 기어를 스플라인 결합하고, 이에 치합되어 동력을 전달받는 드리븐 기어도 헤리컬 기어로 형성함을 특징으로 하는 차량용 무단 변속기.
2. 청구항 1에 있어서, 헤리컬 기어로 형성되는 트랜스퍼 드라이브 기어 및 드리븐 기어는 헤리컬 기어의 각도가 트랜스퍼 드라이브 기어가 이동 쉬브측으로 드러스트 포오스가 발생되도록 배치함을 특징으로 하는 차량용 무단 변속기.