KR100460901B1

KR100460901B1 - 무단 변속기의 축력 공급 제어장치

Info

Publication number: KR100460901B1
Application number: KR10-2002-0051572A
Authority: KR
Inventors: 최병대
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-12-09
Also published as: KR20040020118A

Abstract

본 발명은 무단 변속기의 구성요소인 프라이머리 축의 제어방식을 변경하여 라인 압력과 연동되는 기존 제어방식의 문제점을 개선할 수 있는 무단 변속기의 축력 공급 제어장치에 관한 것이다. 본 발명은 무단 변속기의 축력 공급 제어장치에 있어서, 기계식과 전자제어 방식으로 축방향 움직임이 제어되는 프라이머리 축과; 상기 프라이머리 축과 대응되는 위치에 장착되며, 유압 제어 방식으로 축방향 움직임이 제어되는 세컨더리 축과; 상기 프라이머리 축과 세컨더리 축에 각각 축결합되어 상기 프라이머리 축의 동력을 상기 세컨더리 축으로 전달하는 동력 전달부와; 상기 무단 변속기의 변속에 관련된 신호들을 입력받아 축력 공급 제어신호를 발생하는 무단 변속 제어부와; 상기 무단 변속 제어부로부터 공급되는 축력 공급 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 프라이머 축으로 해당되는 축력을 공급하는 축력 공급부를 포함하여 구성한다.

Description

무단 변속기의 축력 공급 제어장치{THRUST FORCE FEEDING CONTROLLING DEVICE OF CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION}

본 발명은 무단 변속기에 관한 것으로서, 특히 무단 변속기의 축력 공급 제어장치에 관한 것이다.

통상적으로, 종래의 차량용 무단 변속기는 프라이머리 축(Primary Axis)과 세컨더리 축(Secondary Axis) 상에 유압 실린더를 장착한다.

그리고 밸브 보디(Valve Body) 내에서 별개의 유압을 생성시켜 복잡한 유로를 통하여 두 축 상의 유압 실린더에 공급함으로써 이동 쉬브(Movable Sheave)에 트러스트(Thrust)를 발생시켜 엔진의 동력을 바퀴축으로 전달하는 형태의 구조로 되어 있다.

위와 같은 방법을 사용할 때 종래의 차량용 무단 변속기는 프라이머리 축과 세컨더리 축 상의 유압 실린더에 별개의 유압을 공급하기 위하여 밸브 보디 내에각각 유압 및 유량 제어 밸브를 장착해야 하며, 이로 인해 복잡한 유로의 형성이 필요하고, 밸브 보디 단품을 포함한 전체 유로의 크기(Size)를 줄일 수 없다는 문제점이 있었다.

특히, 프라이머리(Primary) 압력을 유량 제어 타입(Type)으로 사용하는 경우에는 세컨더리(Secondary) 압력과 연동되기 때문에 라인(Line) 압력이 외란을 받았을 때 같이 불안해져서 벨트 슬립(Belt Slip) 등의 문제를 유발할 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 무단 변속기의 구성요소인 프라이머리 축의 제어방식을 변경하여 라인 압력과 연동되는 기존 제어방식의 문제점을 개선할 수 있는 무단 변속기의 축력 공급 제어장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무단 변속기의 축력 공급 제어장치의 구성을 도시한 도면.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 무단 변속기의 축력 공급 제어장치에 있어서, 기계식과 전자제어 방식으로 축방향 움직임이 제어되는 프라이머리 축과; 상기 프라이머리 축과 대응되는 위치에 장착되며, 유압 제어 방식으로 축방향 움직임이 제어되는 세컨더리 축과; 상기 프라이머리 축과 세컨더리 축에 각각 축결합되어 상기 프라이머리 축의 동력을 상기 세컨더리 축으로 전달하는 동력 전달부와; 상기 무단 변속기의 변속에 관련된 신호들을 입력받아 축력 공급 제어신호를 발생하는 무단 변속 제어부와; 상기 무단 변속 제어부로부터 공급되는 축력 공급 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 프라이머 축으로 해당되는 축력을 공급하는 축력 공급부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무단 변속기의 축력 공급 제어장치의 구성을 설명한다.

본 발명의 실시예는 무단 변속기의 축력 공급 제어장치에 있어서, 프라이머리 축(110)(Primary Axis), 세컨더리 축(120)(Secondary Axis), 동력 전달부(130), 무단 변속 제어부(140), 축력 공급부(150)를 포함하여 구성한다.

프라이머리 축(110)은 기계식과 전자제어 방식으로 축방향 움직임이 제어된다.여기서, 프라이머리 축이 기계식과 전자제어 방식으로 축방향 움직임이 제어된다는 의미는 프라이머리의 드러스트(THRUST ; 풀리가 벨트를 밀어 벨트의 미끄러짐 없이 동력을 전달하기 위한 힘, 축력)를 제공하는 수단으로서 원심추의 질량에 의해 고속 회전시 발생되는 원심력을 하우징의 반력을 이용하여 벨트에 직접 전달함으로써 발생되는 드러스트를 공급하는 방식과, 로터리(Rotary) 방식의 컨트롤 모터를 이용한 드러스트를 공급하는 방식이 제공된다는 의미이다.이 중 컨트롤 모터를 이용한 전자 제어식 드러스트 공급 방식을 기계식과 병행하여 구성한 이유는 원심추에 의한 드러스트만으로는 차량용 CVT에서 충분한 드러스트(벨트 미끄러짐 없는)를 제공할 수 없기 때문이다.참고적으로, 컨트롤 모터를 이용하기 때문에 운전 상황에 따른 적절한 변속비 제어를 수행할 수 있어 전자 제어 방식이라 표현한 것이다.

세컨더리 축(120)은 프라이머리 축(110)과 대응되는 위치에 장착되며, 유압 제어 방식으로 축방향 움직임이 제어된다.

동력 전달부(130)는 프라이머리 축(110)과 세컨더리 축(120)에 각각 축결합되어 프라이머리 축(110)의 동력을 세컨더리 축(120)으로 전달한다.

동력 전달부(130)는 구동 풀리, 종동 풀리를 포함하여 구성한다.

구동 풀리는 프라이머리 축(110)에 고정 설치되는 제1 고정 풀리와, 축력 공급부(150)의 구동에 연동되어 프라이머리 축(110)으로부터 축방향 이동되는 제1 가변 풀리로 구성한다.

종동 풀리는 세컨더리 축(120)에 설치되어 벨트를 통해 구동 풀리로부터 전달되는 회전력을 세컨더리 축(120)으로 전달하며, 세컨더리 축(120)에 고정 설치되는 제2 고정 풀리와, 세컨더리 축(120)으로부터 축방향 이동되는 제2 가변 풀리로 구성한다.

무단 변속 제어부(140)는 무단 변속기의 변속에 관련된 신호들을 입력받아 축력 공급 제어신호를 발생한다.

참조번호 (100)는 무단 변속 제어조건을 검출하여 무단 변속 제어부(140)로 공급하는 변속 제어조건 검출부를 나타낸다.

축력 공급부(150)는 무단 변속 제어부(140)로부터 공급되는 축력 공급 제어신호의 입력에 따라 구동되어 프라이머 축으로 해당되는 축력(Thrust Force)을 공급한다.

축력 공급부(150)는 축력 발생부(151), 축력 전달부, 원심력 발생부를 포함하여 구성한다.

축력 발생부(151)는 프라이머리 축(110)에 전달되는 축력을 발생한다.

축력 발생부(151)는 무단 변속 제어부(140)로부터 공급되는 축력 공급 제어신호의 입력에 따라 구동되어 회전력을 발생하는 제어 모터(Control Motor)로 구성한다.

축력 전달부는 축력 발생부(151)로부터 발생한 축력을 프라이머 축으로 전달한다.

축력 전달부는 제1 축(152), 제2 축(153)을 포함하여 구성한다.

제1 축(152)은 축력 발생부(151)로부터 발생하는 회전력을 전달받아 설정 방향으로 회전하며, 길이방향으로 나선형의 제1 기어부(152-1)가 형성된다.

제2 축(153)은 프라이머리 축(110)에 결합되며, 길이방향으로 제1 기어부(152-1)에 대응되는 제2 기어부(153-1)가 형성되어 제1 축(152)으로부터 회전력을 전달받아 연동된다.

원심력 발생부는 프라이머리 축(110)의 회전에 따라 원심력을 발생하며, 제1 가변 풀리로 원심력을 전달한다.

원심력 발생부는 원심추 리테이너(154), 원심추(155)를 포함하여 구성한다.

원심추 리테이너(154)는 프라이머리 축(110)에 고정 결합되어 프라이머리 축(110)이 회전함에 따라 연동된다.

원심추(155)는 원심추 리테이너(154)에 지지되며, 프라이머리 축(110)이 회전함에 따라 발생하는 원심력을 축력(Thrust Force)으로 변환하여 제1 가변 풀리(이동 쉬브 ; Movable Sheave)로 전달한다.

한편, 본 발명의 실시예는 원심추 리테이너(154)와 제2 축(153) 사이에는 원심추 리테이너(154)와 제2 축(153) 사이에서 발생되는 충격을 완충하는 스프링(156)을 더 포함하여 구성한다.

그리고, 스프링(156)과 접하는 제2 축(153)의 일면에는 트러스트 베어링(158)(Thrust Bearing)을 구성하며, 스프링(156)에 장착되어 축력을 계측하는 스트레인 게이지(157)(Strain Gauge)를 더 포함하여 구성한다.

회전체의 원심력을 이용하는 원심추(155)를 이용한 프라이머리 축 제어방식은 일부 이륜차 및 골프카 등에서 적용사례를 찾아 볼 수 있으나, 승용차에서는 그 예를 찾을 수 없다.

그 이유는 원심력만으로는 승용 차량에서 요구되는 수 톤(Ton)에 해당하는 축력(Thrust Force)을 제1 가변 풀리(이동 쉬브 ; Movable Sheave)에 공급할 수 없기 때문이다.

본 발명의 실시예에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 원심추(155)의 원심력은 그대로 활용하면서, 이에 부가하여 축력 발생부(151) 및 축력 전달부를 통해 추가되는 축력을 공급할 수 있는 장치를 제공한다.

본 기술의 구조를 살펴보면, 프라이머리 축(110)이 회전함에 따라 원심력을 축력(Thrust Force)으로 변환해 주는 원심추(155)와 이에 부가되는 축력을 낼 수 있는 제어 모터와 축력 전달부 및 원심추 리테이너(154)와 제2 축(153) 사이에 스프링(156)과 트러스트 베어링(158)(Thrust Bearing)을 포함하여 구성한다.

스프링(156)에는 스트레인 게이지(157)가 장착되어 매 순간 제1 가변 풀리로 공급되는 축력을 직접 계측함과 동시에 순간적으로 발생되는 충격을 완충해주는 역할을 수행함으로써 제어 모터의 회전량 제어로 변속비를 제어할 수 있도록 되어있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 기존의 자동 변속기 유(ATF ; Auto Transmission Fluid)를 이용한 프라이머리 축 유량 제어 방식과 세컨더리 축 압력제어 방식의 전통적인 무단 변속기를 대신하여 프라이머리 축(110)을 기계식 + 전자제어 방식으로 대체하고 세컨더리 축(120)은 종래와 동일한 유압 제어 방식을 사용하는 형태의 무단 변속기에 대한 것이다.

참고적으로, 최근 들어 기존 무단 변속기의 프라이머리 유량 제어 방식에 있어서의 문제점을 인식하고 라인 압력과는 독립적으로 프라이머리 축을 유압 제어 방식으로 변경하는 방안에 대한 연구가 각 사에서 활발히 진행되고 있는 추세이다.

이러한 프라이머리 축의 독립 유압 제어 방식 추세에 한 걸음 더 나아가 프라이머리 축(110)을 기계식+전자 제어 방식으로 독립적으로 제어할 수 있는 방법에 대한 것으로 본 기술을 통하여 밸브 보디 단품의 소형화(Size Down)를 통한 최저 지상고 확보 및 관련 부품의 프라이머리 측 유로 삭제 및 유압 제어에 의한 응답성 지연 개선 등의 다양한 효과를 기대할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 무단 변속기의 축력 공급 제어장치는 프라이머리 축을 유량 제어 방식에서 기계식+전자 제어 방식으로 변경함에 따라 라인 압력과 연동되는 기존 제어방식의 문제점을 개선하고 유체를 이용한 제어에 있어서의 문제점인 응답성을 향상함으로써 전체적인 무단 변속기 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 밸브 보디 크기 및 관련 부품의 유로를 축소할 수 있다.

또한, 스트레인 게이지(Strain Gauge)를 통해 직접 프라이머리 축력을 계측하여 제어가 가능하므로 제어 측면에서 편의성이 향상되는 효과가 있다.

Claims

무단 변속기의 축력 공급 제어장치에 있어서,

기계식과 전자제어 방식으로 축방향 움직임이 제어되는 프라이머리 축과;

상기 프라이머리 축과 대응되는 위치에 장착되며, 유압 제어 방식으로 축방향 움직임이 제어되는 세컨더리 축과;

상기 프라이머리 축과 세컨더리 축에 각각 축결합되어 상기 프라이머리 축의 동력을 상기 세컨더리 축으로 전달하는 동력 전달부와;

상기 무단 변속기의 변속에 관련된 신호들을 입력받아 축력 공급 제어신호를 발생하는 무단 변속 제어부와;

상기 무단 변속 제어부로부터 공급되는 축력 공급 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 프라이머 축으로 해당되는 축력을 공급하는 축력 공급부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 축력 공급 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 동력 전달부는

상기 프라이머리 축에 고정 설치되는 제1 고정 풀리와, 상기 축력 공급부의 구동에 연동되어 상기 프라이머리 축으로부터 축방향 이동되는 제1 가변 풀리로 구성되는 구동 풀리와;

상기 세컨더리 축에 설치되어 벨트를 통해 상기 구동 풀리로부터 전달되는 회전력을 상기 세컨더리 축으로 전달하며, 상기 세컨더리 축에 고정 설치되는 제2고정 풀리와, 상기 세컨더리 축으로부터 축방향 이동되는 제2 가변 풀리로 구성되는 종동 풀리를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 축력 공급 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 축력 공급부는

상기 프라이머리 축에 전달되는 축력을 발생하는 축력 발생부와;

상기 축력 발생부로부터 발생한 축력을 상기 프라이머 축으로 전달하는 축력 전달부와;

상기 프라이머리 축의 회전에 따라 원심력을 발생하며, 상기 제1 가변 풀리로 원심력을 전달하는 원심력 발생부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 축력 공급 제어장치.
제3항에 있어서, 상기 축력 발생부는 상기 무단 변속 제어부로부터 공급되는 축력 공급 제어신호의 입력에 따라 구동되어 회전력을 발생하는 제어 모터(Control Motor)로 구성하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 축력 공급 제어장치.
제3항에 있어서, 상기 축력 전달부는

상기 축력 발생부로부터 발생하는 회전력을 전달받아 설정 방향으로 회전하며, 길이방향으로 나선형의 제1 기어부가 형성되는 제1 축과;

상기 프라이머리 축에 결합되며, 길이방향으로 상기 제1 기어부에 대응되는제2 기어부가 형성되어 상기 제1 축으로부터 회전력을 전달받아 연동되는 제2 축을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 축력 공급 제어장치.
제3항 또는 제5항에 있어서, 상기 원심력 발생부는

상기 프라이머리 축에 고정 결합되어 상기 프라이머리 축이 회전함에 따라 연동되는 원심추 리테이너와;

상기 원심추 리테이너에 지지되며, 프라이머리 축이 회전함에 따라 발생하는 원심력을 축력(Thrust Force)으로 변환하여 상기 제1 가변 풀리로 전달하는 원심추를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 축력 공급 제어장치.
제6항에 있어서, 상기 원심추 리테이너와 제2 축 사이에 장착되어 상기 원심추 리테이너와 제2 축 사이에서 발생되는 충격을 완충하는 스프링을 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 축력 공급 제어장치.
제7항에 있어서, 상기 스프링과 접하는 제2 축의 일면에 트러스트 베어링(Thrust Bearing)을 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 축력 공급 제어장치.
제7항에 있어서, 상기 스프링에 장착되어 축력을 계측하는 스트레인 게이지를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 축력 공급 제어장치.