KR100529375B1

KR100529375B1 - 다축을 이용한 고효율 병열식 토로이달 무단변속장치.

Info

Publication number: KR100529375B1
Application number: KR1020050014803A
Authority: KR
Inventors: 노갑문
Original assignee: 노갑문
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2005-11-17

Abstract

본 발명은 자동차의 무단 변속장치에 관한 것으로서, 엔진으로부터 동력이 전달되고 토크컨버트에서 동력을 받아 오일펌프를 지나 입력축(10)에 입력기어(11)를 고정 해서 동력이 전달될 수 있도록 하고, 디스크지지축은 좌우로 대칭되게 각각의 입출력디스크(60,70)에 기어를 일체형으로 입력데스크(60)와 출력디스크(70)를 지지하면서 입력축(10)을 중심으로 입력기어(11)와 맞물려 회전할 수 있도록 하고 출력축(91)을 중심으로 동력이 전달되어 나가도록 하고 동력전달매체로서는 하우징(5)에 직립으로 지지되어 있는 로울러지지축(81∼82)에 동력전달로울러(80)를 상하로 해서 입.출력디스크를 향해 서로 마주보게 하고, 로울러지지축(83∼84)도 마찬가지로 동력전달로울러(80)를 상하로 조립해서 입.출력디스크를 향해 서로 마주보고 동력이 전달되면 입력디스크(60)은 회전하면서 동력전달로울러(80)를 회전시키고 동력전달로울러(80)로부터 동력을 전달받은 출력기어(91)는 출력축(90)을 중심으로 동력을 전달하는 다축병열식 토로이달 무단변속 동력전달장치에 관한 것으로서, 차량의 속도와 엔진의 회전속도 등의 여러상태를 컴퓨터가 자동으로 조절해서 무단변속이 실현되도록 하여 변속 쇼크가 발생하지 않고 출발, 정지 등을 할 수 있는 기능을 구현할 수 있다.

Description

다축을 이용한 고효율 병열식 토로이달 무단변속장치.{Parallel Type Toroidal C.V.T(Continuously Variable Transmission) of High Efficiency using Multi-shaft}

본 발명은 자동차의 다축을 이용한 병열식 토로이달 무단변속장치에 관한 것으로, 엔진으로부터 동력이 전달되고 토크컨버트에서 동력을 받아 오일펌프를 지나 입력축(10)에 입력기어(11)를 중심으로 동력이 전달될 수 있도록 하고, 디스크지지축(51)은 좌우로 대칭되게 각각의 입출력디스크(60,70)에 기어를 일체형으로 하는 입력디스크(60)와 출력디스크(70)를 지지하면서 입력축(10)을 중심으로 입력기어(11)와 맞물려 회전할 수 있도록 하고 출력축(91)을 중심으로 동력이 전달되어 나가도록 하고 동력전달매체로서는 하우징(5)에 직립으로 지지되고 로울러지지축(81∼82)에 동력전달로울러(80)를 상하로 입.출력디스크를 향해 서로 마주보게 하고, 로울러지지축(83∼84)도 마찬가지로 동력전달로울러(80)를 상하로 입.출력디스크를 향해 서로 마주보고 동력이 전달되면 입력디스크(60)은 회전하면서 동력전달로울러(80)를 회전시키고 동력전달로울러(80)로부터 동력을 전달받은 출력기어(91)는 출력축(90)으로 동력을 전달하고 다축을 이용하여 입.출력디스크를 많이 적용하였으므로 동력전달효율 및 엔진성능을 크게 향상시킬 수 있고, 차량의 속도와 엔진의 회전속도 등의 여러상태를 컴퓨터가 자동으로 조절해서 무단변속이 일어나는 자동차의 다축병열식 토로이달무단변속장치에 관한 것이다.

따라서 현재 개발되어 실용화되고 있는 CVT는 밸트형의 마찰구동에 의해 동력이 전달되는 구조로 되어 있어, 변속시의 밸트슬립에 의한 변속효율이 떨어지고 장기간 주행시 밸트 내구성의 중대한 기술적 문제점을 감안할 때 보다 효율적이고 내구성을 가지면서 확실한 변속비를 바꿀 수 있는 무단 변속기의 개발이 요망되고 있다.

본 발명에서는 상기 기술한 바와 같이 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로,

압력조절로드(50)는 입.출력디스크(60,70)와 동력전달로울러(80) 사이에 압력이 유지될 수 있도록 유압을 형성시켜 동력전달시 슬립을 최소화 하도록 하고, 입력축(10)에 입력기어(11)를 중심으로 동력이 전달되도록 하고, 디스크지지축(51)은 좌우로 대칭되게 각각의 입출력디스크(60,70)에 기어를 일체형으로 하는 입력디스크(60)와 출력디스크(70)를 지지하면서 입력축(10)을 중심으로 하는 입력기어(11)와 맞물려 회전을 하고 출력축(91)을 중심으로 동력이 전달되어 나가고 동력전달매체로서는 하우징(5)에 직립으로 지지되고 로울러지지축(81∼82)에 동력전달로울러(80)를 상하로 입.출력디스크를 향해 서로 마주보게 하고, 로울러지지축(83∼84)도 마찬가지로 동력전달로울러(80)를 상하로 입.출력디스크를 향해 서로 마주보고 동력이 전달되면 입력디스크(60)은 회전하면서 동력전달로울러(80)를 회전시키고 동력전달로울러(80)로부터 동력을 전달받은 출력기어(91)는 출력축(90)으로 동력을 전달하고 다축을 이용한 토로이달 무단변속동력전달방법으로 변속 쇼크가 발생하지 않고 차량의 속도를 증.감속할 수 있는 병열식 무단변속장치를 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 다축병열식토로이달 무단변속장치(1)를 보인 변속장치의 개략도, 도 2는 이의 변속시스템을 보여주는 단면도, 도 3은 변속시스템의 조립도, 도 4는 변속시스템의 분해사시도이고, 도 5는 변속시스템의 동력전달경로도이고, 도 6a는 변속비의 저속상태를 보여주는 실시예이고, 도 6b는 변속비의 고속상태를 보여주는 실시예, 도 6c는 변속비의 중속상태를 보여주는 실시예이고, 도 7은 본 발명의 변속장치에서 전.후진시스템을 보여주는 상태도이고, 도 8은 변속시스템의 전면도이고, 도 9은 본 발명에서 후륜구동 무단변속장치의 개략도를 보여주는 것으로서 이들 도면과 함께 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 다축을 이용한 병열식 토로이달무단변속장치에 관한 것으로,

도 1과 같이 엔진으로부터 동력이 전달되고 토크컨버트(20)에서 동력을 받아 오일펌프(30)를 지나 입력축(10)에 입력기어(11)를 고정해서 동력이 전달되고, 유압의 작동에 의해 압력조절로드(50)는 입.출력디스크(60,70)와 동력전달로울러(80) 사이에 적당한 압력이 유지될 수 있도록 유압을 형성시키고, 디스크지지축(51)은 입출력기어(11,91)에 대해 좌우 대칭되게 입력축(10)을 중심으로 입출력기어(11)와 맞물려 회전할 수 있도록 하고 각각의 디스크에 기어를 일체화 해서 입력디스크(60)와 출력디스크(70)를 지지하면서 동력전달매체인 동력전달로울러(80)에 의해 동력을 전달하도록 하고 동력을 전달 받는 출력기어(91)는 출력축(90)으로 동력이 전달되도록 하는 다축병열식 토로이달변속시스템부(2)이고;

도 2는 변속스시템의 옆(측면)에서 본 단면도로서 입력축(10)에 입력기어(11)은 고정되어 회전하고 입력기어(11)와 맞물려 회전하는 입력디스크(60)는 디스크지지축(51)을 중심으로 회전운동을 함과 동시에 출력디스크(70)는 지지축에서 공회전을 하고 있고, 여기서 동력전달 매개체로서 로울러지지축은 쌍"T"자로 직립하고 1축(81)에서 4축(84)으로 구성되며 각각 상하에 동력전달로울러(80)가 조립되어 동력전달로울러(80)를 지지회전을 할 수 있도록 하고, 동력전달로울러(80)는 입.출력디스크에 대해 서로 마주보게 해서 입력디스크(60)가 회전하면 동력전달로울러(80)를 통해 출력디스크(70)로 동력이 전달되도록 하고, 로울러지지축(81∼84)은 하우징(5)에 직립되어 좌우에 일정각도로 회전을 하고 입출력디스크에 각각 접점을 이루면서 공회전을 하고 있는 출력디스크(70)에 회전력을 주어 동력을 전달하고 출력기어(91)는 집중적으로 동력을 전달 받아 변속된 동력을 출력축(90)으로 전해지는 변속시스템이며, 전달된 동력은 차량의 전진 및 후진, 정지를 하는 전.후진 시스템(40)을 지나고, 변속시프트(130)은 각종 엔진회전속도 및 차속 속도 등의 여러 상황을 고려하여 미리 설정된 프로그램에 의해 연속적인 신호를 받아 제어하고, 컴퓨터(ECU,TCU:120)의 다른 계통에서 입력된 신호와 함께 총합적으로 유압의 작동에 의해 제어하여 최상의 조건으로 작동되도록 하는 밸브바디(100)를 조절함으로 무단변속을 실현하는 것을 특징으로 한다.

도 3은 변속장치의 조립도로서 하우징(5)에 변속시스템(2)이 조립되고 윗부분에는 컨트롤기구(85)로 지지하고 고정시키며 컨트롤기구(85)는 로울러지지축을 조절해서 변속비를 맞추어 운전자의 의도대로 변속이 일어나도록 하는 장치로서 링크(87)은 각각 로울러지지축(81)과 로울러지지축(83), 로울러지지축(82)과 로울러지지축(84)을 연결시키고, 로울러지지축(82,83)에는 기어(86)를 조립하여 서로 상반되게 맞물려 돌아가게 하고, 로울러지지축(82)에는 스탭모타(88)를 장착하여 작동시키면 로울러지지축(81,83)은 시계방향, 로울러지지축(82,84)은 반시계방향으로 회전을 하게 하며 변속시 변속을 조절하는 콘트롤기구이다.

도 5는 변속시스템의 동력전달경로를 보여주는 것으로서 입력축(10)과 출력축(90)을 중심선상으로 상하,좌우 대칭으로 4축을 하고 있으며, 디스크지지축(51)의 하나에 대해 설명하면, 동력전달은 디스크지지축(51)에 조립되어 회전하고 입력디스크(60)측에는 압력조절로드(50)가 일정한 압력으로 밀고 있고 출력디스크(70)는 로울러베어링(71)이 바디(5)에 지지된 상태에서 자유롭게 회전할 수 있도록 하고 있으며, 로울러지지축(81)은 유압이 작동하면서 스탭모타(88)에 의해 좌우로 변속비를 조절하면서 회전을 하고 동력전달로울러(80)은 로울러지지축(81)에서 발생되는 유압의 작동에 의해 수평방향으로 적선운동을 하면서 입출력디스크(60)에 압력을 발생시키고 입력디스크(60)의 작동에 의해 회전운동을 하게되고 회전운동은 그대로 출력디스크(70)에 전달되어 변속이 일어나게 된다.

도 6은 변속시스템에서 변속비의 작동상태를 보여주는 실시예로서, 도 6a는 입력디스크(60)의 원(A)이 작고 출력디스크(70)의 원(B)이 큰 상태에서 회전을 하게 되며 회전반경의 비에 의해 입력디스크(60)의 회전속도는 출력디스크(70)의 회전속도보다 느려지게 되어 저속의 상태로 동력을 전달하게 되고, 도 6b는 저속상태와는 반대현상으로 입력디스크(60)의 원(A)이 크고 출력디스크(70)의 원(B)이 작은 상태에서 회전을 하게 되며 회전반경의 비에 의해 입력디스크(60)의 회전속도는 출력디스크(70)의 회전속도보다 빨라지게 되어 고속의 상태로 동력을 전달하게 되며, 도 6c는 입력디스크(60)의 원(A)과 출력디스크(70)의 원(B)이 같은 상태에서 회전을 하게 되며 회전반경의 비에 의해 입력디스크(60)의 회전속도와 출력디스크(70)의 회전속도는 같은 속도로 회전을 하므로 중속의 상태로 동력을 전달하면서 변속이 일으나게 되어 가속과 감속이 일어나는 다축을 이용한 병열식 토로이달무단변속장치에 관한 것이다.

전.후진시스템(40)은 출력기어(91)를 통해 출력축(90)으로부터 변속된 동력을 받아 동력이 전달되며, 디프런셜축(112)과 출력축(90)은 분리되어 있으며 유압의 작동에 의해 전진 및 후진, 파킹, 중립의 상태로 하는 시스템으로 되어 있으며;

먼저 후진(R)상태에서는 허브로 된 다판클러치(113)은 기어(116)과 일체로 되어 있으며 유압의 작동에 의해 다판클러치(113)와 기어(116)은 일체가 되면서 기어(117,118)를 회전시키고 또 디프런셜축(112)과 일체로 되어 있는 기어(119)를 회전시키면서 출력축(90)의 회전방향과 반대가 되어 후진을 하게되며, 이 때 다판클러치(114)와 밴드브레이크(115)는 유압이 작동하지 않으므로 자유스런 상태로 공회전을 하게 되고;

전진(D) 상태로는 유압의 작동에 의해 허브로 된 다판클러치(114)는 디프런셜축(112)에 고정되어 있는 기어(119)와 일체로 되며 다판클러치(114)의 작동에 의해 출력축(90)과 다판클러치(114), 기어(119)는 일체되어 출력축(90)으로부터 전달된 동력을 그대로 디프렌셜기어(110)로 전달되므로 출력축(90)의 회전방향과 동일한 방향이 되므로 전진상태가 되고, 이 때 다판클러치(113)와 밴드브레이크(115)는 유압이 작동하지 않으므로 자유스런 상태로 공회전을 하게 되고;

파킹(P)상태에서는 다판클러치(113)와 다판클러치(114)는 유압이 작동하지 않고 자유스런 상태로 공회전을 하게 되며, 디프런셜기어(110)로 동력을 전달하는 디프런셜축(112)을 밴드브레이크(115)에 의해 브레이킹 되도록 하고, 동력이 차단되어 차량전체는 정지상태로 되며, 이 때 디프런셜축(112)과 출력축(90)은 분리되어 있으므로 엔진의 부하는 전혀 받지 않게 되며;

중립(N)상태에서는 다판클러치(113)와 다판클러치(114), 밴드브레이크(115)는 유압을 작동시키지 않으면 모두 자유스런 상태로 공회전을 하게 되며, 출력축(90)까지 만 동력이 전달되면서 공회전을 하게되고, 이 때 디프런셜축(112)과 출력축(90)은 분리되어 있으므로 엔진의 부하는 전혀 받지 않는 다축(多軸)을 이용한 병열식 토로이달 무단변속장치이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명에서 제공하는 다축(多軸)를 이용한 병열식 토로이달무단변속장치(1)는 입.출력축(10,90)에서 기어(11,91)를 중심으로 디스크지지축을 병열로 하면서 입.출디스크(60,70)를 많이 적용할 수 있어 동력전달효율 및 엔진성능을 크게 향상시킬 수 있으며, 축간거리가 짧고 구조가 간단하며, 전.후륜구동이 가능한 기술로서 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명에서 보여준 무단변속장치(전륜구동)의 개략도.

도 2는 발 발명에서 보여준 변속시스템을 보여주는 단면도.

도 3은 본 발명에서 보여준 변속시스템의 조립도.

도 4는 본 발명에서 보여준 변속시스템의 분해사시도.

도 5는 본 발명에서 보여준 변속시스템의 동력전달경로도.

도 6a는 본 발명의 변속장치에서 저속상태를 보여주는 실시예.

도 6b는 본 발명의 변속장치에서 고속상태를 보여주는 실시예.

도 6c는 본 발명의 변속장치에서 중속상태를 보여주는 실시예.

도 7은 본 발명의 변속장치에서 전.후진시스템을 보여주는 상태도.

도 8은 본 발명에서 보여준 변속시스템의 전면도,

도 9는 본 발명에서 후륜구동 무단변속장치의 개략도.

[도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명]

1:다축 토로이달 무단변속장치(Toroidal CVT) 2:변속시스템부

5:하우징 10:입력축

11:입력기어 20:토커컨버트

30:오일펌프 40:전.후진시스템

50:압력조절로드 51,52,53,54:디스크지지축

60:입력디스크 70:출력디스크

71:지지베어링 80:동력전달로울러

81,82,83,84:로울러지지축 85:컨트롤기구

86:기어 87:링크

88:스텝모타 90:출력축

91:출력기어 100:밸브바디

110:디프런셜기어 111:프로펠라샤프트

112:디프런셜축 113:후진클러치

114:전진클러치 115:밴드브레이크

116,117,118,119:기어 120:컴퓨터

130:변속시프트

Claims

본 발명은 다축을 이용한 병열식 토로이달무단변속장치(1)에 관한 것으로서,

동력을 받은 입력축(10)에 입력기어(11)를 고정해서 동력이 전달되도록 하고, 디스크지지축(51∼54)은 기어를 조립 일체화 한 입.출력디스크(60,70)를 대칭되게 조립시키고, 입력축(10)과 출력축(90) 사이의 축을 단절시켜 일정거리를 두며, 입력기어(11)와 출력기어(91)는 입.축력디스크(60,70)에 조립된 입.출력디스크기어(60,70)와 서로 맞물리는 구조로서 동력을 받은 입력기어(11)는 입력디스크기어(60)에 동력이 전달되고, 동력전달 매개체인 동력전달로울러(80)를 거쳐 출력디스크기어(70)와 출력기어(91)로 다시 출력기어(91)에서 출력축(90)통해 변속된 속도로 동력을 전달하는 장치이고;

입.출력기어(11,91)의 외주에 대해 대칭되게 상하.좌우로 2열 4축으로 구성되고 하우징의 전후에 고정되는 디스크지지축(51,52)은 1,2축의 로울러지지축(81,82)을 서로 마주보고 동력전달로울러(80)에 의해 동력을 전달하는 제1쌍, 디스크지지축(53,54)은 3,4축의 로울러지지축(83,84)을 서로 마주보고 동력전달로울러(80)에 의해 동력을 전달하는 제2쌍으로 구성되어 입.출력디스크(60.70)를 향한 로울러지지축은 네개의 축이 서로 대칭으로 두쌍이 되는 구조이므로 모두 8개의 동력전달로울러를 갖는 동력전달 장치이며;

변속컨트롤기구(85)에 의해 지지되고 스텝모타(88)에 의해 좌우로 일정각도로 회전을 하고, 동력전달로울러(80)는 입.출력디스크에 각 접점을 이루면서 회전력을 주어 동력을 전달하게 되는 것을 특징으로 하는 다축(多軸)을 이용한 병열식 토로이달 무단변속장치.
청구항 1에 있어서,

입력축(10)과 출력축(90)은 축이 단절되어 두축으로 하고, 두축 사이에서는 디스크지지축(51∼54)에 입.출력디스크(60,70)를 조립하여 입력기어(11)와 출력기어(91)에 각각 입.출력디스크기어(60,70)가 서로 맞물려 동력을 전달하는 시스템으로 구성되며, 동력을 전달하는 디스크지지축은 임의의 갯수(2개,3개,4개)로 구성시키는 것을 특징으로 하는 다축(多軸)을 이용한 병열식 토로이달 무단변속장치.
청구항 1에 있어서,

입.출력디스크(60,70)와 동력전달로울러(80)는 동력전달을 위해 서로 적당한 압이 유지되어야 하므로 유압시스템(밸브바디:100)에 의해 입력디스크(60)에 압력을 작동시키는 압력조절로드(50)와 로울러지지축(81∼84)에 유압을 작동시켜 동력전달로울러에 압력이 작동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다축(多軸)을 이용한 병열식 토로이달 무단변속장치.
청구항 1에 있어서,

전.후진시스템(40)은 출력기어(91)를 통해 출력축(90)으로부터 변속된 동력을 받아 동력이 전달되며, 디프런셜축(112)과 출력축(90)은 분리되어 있으며 유압의 작동에 의해 전진 및 후진, 파킹, 중립의 상태를 하게 하는 시스템으로 되어 있으며;

먼저 후진(R)상태에서는 허브로 된 다판클러치(113)은 기어(116)과 일체로 되어 있으며 유압의 작동에 의해 다판클러치(113)와 기어(116)은 일체가 되면서 기어(117,118)을 회전시키고 또 디프런셜축(112)과 일체로 되어 있는 기어(119)를 회전시키면서 출력축(90)의 회전방향과 반대가 되어 후진을 하게 되며, 이 때 다판클러치(114)와 밴드브레이크(115)는 유압이 작동하지 않으므로 자유스럽게 공회전을 하게 되고;

전진(D) 상태로는 유압의 작동에 의해 허브로 된 다판클러치(114)는 디프런셜축(112)에 고정되어 있는 기어(119)와 일체로 되며 다판클러치(114)의 작동에 의해 출력축(90)과 다판클러치(114), 기어(119)는 일체되어 출력축(90)으로부터 전달된 동력을 그대로 디프렌셜기어(110)로 전달되므로 출력축(90)의 회전방향과 동일한 방향이 되므로 전진상태가 되고, 이 때 다판클러치(113)와 밴드브레이크(115)는 유압이 작동하지 않으므로 자유스런 상태로 공회전을 하게 되며;

파킹(P)상태에서는 다판클러치(113)와 다판클러치(114)는 유압이 작동하지 않고 자유스런 상태로 공회전을 하게 되고 디프런셜기어(110)로 동력을 전달하는 디프런셜축(112)을 밴드브레이크(115)에 의해 브레이킹시키면 동력이 차단되어 차량전체는 정지상태로 되며, 이 때 디프런셜축(112)과 출력축(90)은 분리되어 있으므로 엔진의 부하는 전혀 받지 않게 되며;

중립(N)상태에서는 다판클러치(113)와 다판클러치(114), 밴드브레이크(115)를 유압을 작동시키지 않으면 모두 자유스런 상태로 공회전을 하게 되고, 출력축(90)까지 만 동력이 전달되면서 공회전을 하게 되며 이 때 디프런셜축(112)과 출력축(90)은 분리되어 있으므로 엔진의 부하는 전혀 받지 않게 되는 것을 특징으로 하는 다축(多軸)을 이용한 병열식 토로이달 무단변속장치.
청구항 4에 있어서,

전.후진시스템(40)은 변속시스템부(2)의 앞쪽에 위치하여 동력을 전달할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 다축(多軸)을 이용한 병열식 토로이달 무단변속장치.
청구항 1에 있어서,

입력디스크(60)의 원(A)이 작고 출력디스크(70)의 원(B)이 큰 상태에서 회전을 하게 되면 회전반경의 비에 의해 입력디스크(60)의 회전속도는 출력디스크(70)의 회전속도보다 느려지게 되어 저속의 상태가 되고, 반대로 입력디스크(60)의 원(A)이 크고 출력디스크(70)의 원(B)이 작은 상태에서 회전을 하게 되면 회전반경의 비에 의해 입력디스크(60)의 회전속도는 출력디스크(70)의 회전속도보다 빨라지게 되어 고속의 상태가 되며, 입력디스크(60)의 원(A)과 출력디스크(70)의 원(B)이 같은 상태에서 회전을 하게 되면 회전반경의 비에 의해 입력디스크(60)의 회전속도와 출력디스크(70)의 회전속도는 같은 속도로 회전을 하게 되어 중속의 상태로 변속이 일어나는 것을 특징으로 하는 다축(多軸)을 이용한 병열식 토로이달 무단변속장치.